JPS6015711A - 曲面生成方法 - Google Patents

曲面生成方法

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JPS6015711A
JPS6015711A JP58123600A JP12360083A JPS6015711A JP S6015711 A JPS6015711 A JP S6015711A JP 58123600 A JP58123600 A JP 58123600A JP 12360083 A JP12360083 A JP 12360083A JP S6015711 A JPS6015711 A JP S6015711A
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cross
curve
curved surface
section
dimensional
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JP58123600A
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Hajime Kishi
甫 岸
Maki Seki
関 真樹
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
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    • GPHYSICS
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • GPHYSICS
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    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/35Nc in input of data, input till input file format
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • GPHYSICS
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    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/35Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35151Modeling geometric, generation or forming of curved surface

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は6次元曲面体の曲面生成方法に係り、特に3次
元金型等の紗値制御加工に際して必要となる数値制御テ
ープの作成に好適な曲面生成方法に関する。
〈従来技術〉 3次元金型等の設計図面上の曲面は一般に複数の断面曲
線によって表現されており、ある断面曲線と次の断面曲
線間の形状データは存在しない。
ところで、数値制御加工に際してはこのように中間の形
状が与えられていないにもか\わらず上記2つの断面曲
線間を清めらかにつながるように加工する2とが要求さ
れる。このことは、換言する゛ ならば、上記2つの断
面曲線間の曲面を、該断面曲線のデータ等から生成し、
該生成された曲面に関するデータ全NCテープに穿孔し
、該NCテープからの指令によシ加工をしなければなら
ないことを意味する。このため、本願出願人は5次元曲
面体のいくつかの断面を特定する断面データと、該断面
上の断面曲線を特定するデータとから所定の規則に従っ
て複数の中間断面を生成すると共に、該中間断面による
曲面体の断面曲線(中間断面曲線)含求め、該生成した
複数の中間断面曲線によp3次元曲面体の曲面を生成す
る方法を提案している。この従来方法は第1図を参照す
ると、断面11.12上の断面曲線11a、12aと、
基準断面21上の基準面、1J21aとをそれぞれ力え
、該2つの断面曲線11a、12Bのうち第1の断面曲
線11aをaル2の断面曲線12aと重なるように変化
させながら基準曲線21aに沿って移動ちせ、該移動に
よシ形成される曲面を複数の中間断面曲線の集合として
生成するものである。でして中間断面的パリの生成に際
しては第1、第2の断面曲線11a、12aの全体を互
いに均等に対応すけ、即ち各断面HIl!1IIlをM
分割したときそれぞれの1(i−1,礼・・・n)番目
の分割点Pi、Qi(5互いに対応するものとし、この
対応関係を用いて各中間IJi面曲瑯を生成する。
〈従来技術の問題点〉 以上のように従来方法は基準断面(平面)上の基準曲線
を与えて曲面を生成するものであるため、第2図に示す
ように基準曲線31aが6次元曲がメの場合には曲面を
生成することができなかった。
〈発明の目的〉 本発明は基準曲線が3?に元曲線であっても曲面を生成
することができる曲面生成方法を提供することである。
〈発明の概要〉 第2図を参照すると、本発明は5次元曲面体の2つの断
面11.12に関する断面データと、該2つの断面によ
り形成される第1及び第2の断面H#i111a、 1
2aに関するデータと、a51及び第2の断面曲線上の
ポイントPI、P1′を含み且つ3次元曲面体の外形を
特定する5次元曲線31aに関するデータを入力するス
テップ、前記3次元曲線gial多数の線素に分割する
各分割点Si毎に該分割点を含む中間断面41を生成す
るステップ、前記2つの断面11.12の断面曲線デー
タと分割点Siの位置情報を用いて前記中間断面41の
中間断面曲線41aを演A、するステップを含み、該複
数の中間断面曲線により5次元曲面体の曲面を生成する
曲面生成方法である。
〈実施例〉 本発明の曲面生成処理は大別すると(第2図参照)、 (A) 3次元曲線31aの特定及び入力処理と、(B
l t1i++面11,12、断面曲線11a、 12
aに関するデータの入力処理と、 (q中間断面41の生成処理と、 (均中間断面曲想41aの生成処理と、(匂処理(Q、
 (Lmの繰返処理 を含んでいる。
以下、(A)〜(Iりの各処理について詳述する。
6次元曲勝3LBの喘定処理は第3図をぞ照すると、 (イ)6次元曲線51aを(1工交;坐標糸の前接する
2つの平面(XY平而面YZ平面)に投影してなる眉3
1曲肪CV1と第2曲線CV2をそれぞれ直性と円弧と
で近似しで人力する投影曲線データの入力処理と、 (ロ)別途入力芒れている分割ヒツチ尾により紀1曲線
cv、 f!:始点比から終点)1=迄11tQ次分割
し、各分割点Piの座標値(at、bi) をうる分割
点処理と、(ハ)隣接する2つの平面の座標軸のうち共
通軸(Y軸)の分割点座標値bte;Iiする第2曲線
上のポイントQiの座標値(bi、ci) 請求める処
理と、に)3次元曲線上のポイントRi(at、 bi
、 ci)(i=1、2.3・・・)を記憶して、3次
元曲線を特定する処理により構成される。
以下、44図に示す本発明装置のブロック図と。
第5図に示す処理の流れ図に従って3次元曲線の特定処
理全説明する。
(イ)投影曲線データの入力処理 XY平而面投影された第1曲NJJCV、が第6図に示
すように、円弧c、 t c、 I C11+ 直線1
.、 、 L、・・・を順次結合して構成されておシ、
又各円弧CI + ”t + CBの始点及び終点がそ
れぞれ(Ps、P、)、出、 Pt)、(Pt、pH)
、直線L1 + Llの終点がP4.P、・・・・・・
であるとすればキーボード101から α=米 Ps(・・・・・・) C,(・・・・・・)、 1’、(・・・・・・)C2
(・・・・・・)、Pt (・・・・・・)C,(・・
・・・・)、ps (・・・・・・)LI、P4 (・
・・・・・) Lz、 Ps (・・・・・・) をマイクロコンピュータ102に人力し、これらをRA
M 102 aに記憶して第1曲mcVIf、%定すル
・・尚、Ci(・・・・・・)の0内には円弧Ciの中
rQおよび半径が指定され、Pi(・・・・・・)の0
内には点Piの座標値が指定される。
同様にYZ平而面投影された第2曲線CVxを円弧と直
線とで近似してキーホード101から入力すれば投影曲
線データの入力処理が終了する。
(ロ)分割点処理 プロセッサ102bはRUM 102 c に記憶をれ
ている開側1プログラムに基いて第1曲線CV1の各要
素(第1曲線を構成する想分り、、L、・・・及び円弧
CI +C,,C,を要素と称する)の長孕Diをめ、
そノLらを合計して用1曲線の全−gIJtlワーキン
グメモリ102dに記憶する。
しかる俵、長さ■と別途キーボード101から入力され
ている分割ピッチM8とから次式%式% によシ分割数Mをめる(尚、MはDt/sの小縁点以下
を切上げて整数になっている)。
ついでI\’1=m+n、m=i+1 (i=o、1.
2−・・(M−1)) とし、各iにおけるm、n(=
M−m)をめ、第1曲線ev、をm : nに分割する
分割点Piの座標値(at、 bi)をめる。すなわち
、次式により始点P8から第1曲a CV+ ’、c’
m : nに分割する分割点Pi迄の長さDを算出する
しかる後、始点PsよりDの長さの位置を含む要素を抽
出する。この要素の抽出は最初の要素の長芒をり、、次
の要素の長さをD2、以ト同様にD3 +・・・。
Di・・・とするとき となる請求めることにより行われる。
そして、k8目の要素に対し、その始点よりとなるに番
目の要素上の点Piの座轢値(at、bi)をめる。こ
のめた点Piが第1曲mli! CV、を始点Psから
manに分割する点である。尚、k−1のとヒIQiの
座標値算出処理 第1曲線CV、上の分割点Piに対応する第2曲森Cv
、上のポイントQiの座標値を以下の如く算出する。
分割点Piの座標値(at、 bi)のうちbiを共通
軸であるY軸座標値とすれば、第2曲バqを構成する要
素であって、Y軸座標値がbiであるポイントを含む要
素をめる。
ついで上記によりめられた要素−t 特定する関倣を f(y、z)= ロ (5) とすれば、yVcbfを代入して f(bi、z)=0 よシZ軸座標値Zをめる。そして請求められたZ il
’l11座標値をc、iとすれば、(bi、ci)が分
割点すに対応する第2曲線上のポイントQiの座標値と
なる。
に)6次元曲線特定処理 ステップe′1で得られた( ai、 bi、 ail
 (i= 1.2. ・−)を6次元曲131a上のポ
イントRiの浮標値として順次データメモ+7102e
 K記憶すれば直線近似された6次元曲線が特定される
。尚、分割ピッチ量會小烙<シて、分割点数を多くすれ
ばよ勺梢度の高い3次元曲線の特定が可能になる。そし
て、データメモリ102eに記憶されたポイントRiの
位置データ(at、 bi、 ci)を曲面生成装置1
03RAM103RA転送すれば6次元曲線の特定及び
入力処理は終了する。
(B)断面及び断面曲線データ入力処理断面11(たと
えば第7図(N参照)上の断面曲線11aを第7図(B
)に示すようにH−V平面に変換し、該断部面al 1
1aを直軸と円弧よりなる多数の線素で近似し、キーボ
ード101(ij4図より)各線素の始点、終点、半径
、中心データを入力して断面曲線11aを特定する。尚
、断部面、lJ!11aの特定法としては前述の投影曲
想データの入力処理を参照されたい。
同様に断面12上の断部面1iH12aをI(、−V平
面に変換し、該断面曲線12aを直線と円弧とよりなる
多数の線素で近似してキーボード101よシコンピユー
タ構成の曲面生成数jFij[)3のRAM1 [+5
 aに入力する。
ついで、断面1t、tzの名称會Be、、 BC,、断
面曲線11a、 12a (D名称をSC,、SC,と
す〕tばBC,(SC,、YZ、 1oo) BC,(SC,、YZ、01 によりIt)7面11.12を定義して同様にキーy%
−ト−101より曲面生成装置lff1103に入力し
てRAM103aに記憶すれば断面データの入力処理が
終了する。尚、断面11.12はそれぞれポイントP+
 、P+における6次元曲線31aの接線と直交するも
のとする。又、上記断面データBC,(SC,、YZ、
 1oo)、 BC,(SC,。
YZ、 olUツレツレ1Mtm曲、g sc、、 S
C,カY Z4I?t′lに平行な断面上に存在し、且
つその断面がX #1+上X = 100. X、−0
を通ることを示している。
tQ中間断面の生成処理 曲面生成数H41asのプロセッサ106bはROM+
 03 cに記憶びれているtt?制御ブロク゛ラムの
制f卸で3次元曲線31a(第7図(5)参照)の1筒
長をm : nに分割する分割点S1をめると共に、該
分割点Siにおける6次元曲線31aの接線’1”L、
Nをめ、該接線1’l、Nk垂直となるように中間iv
r面41′f:生成する。
(q中間断面曲線の生成処理 (イ)対象とする中間断面41のtlJi面関係情報(
分割比m/n)′!i−求める。
(ロ)断面的外が11 a、 12aをそれぞれ所定平
面上に変換する(第8・A(八)。尚、以下の(ロー1
)〜(ロー3)の操作を行うことによシ断面曲線11a
、12aを同−千[h1上の曲線として考えることがで
きる。
(ロー 1 ) S次元曲Km 3 i Bと両1店面
11.12との欠点P、、i)、全同一点とする。
カ、■(LとHl、7:パ互いに小なるようにする。
し→上記(ロ)のスデクプにより得らitた所定平面上
の2つのl雪面曲線11a’、12a’を用いて、該!
1子定乎1f11上に中間)断面、@ a 1a’を生
成する。
この中間断面曲線418′は以下の十l[i +<こよ
り生成される。
(バー1)N=a+b、a=j+1 (j=0゜1、 
2・(N −1))とし、各j[>けるa、b(=N−
a )をめ町r面曲+%111B、12aの線長召:そ
れぞれa:b(=a:N−a)に分割する点’J+ r
 Q! 請求める( a’ 81;41 (Ill)参
照)。但し、Nは分割数でを)る。
(バー2)分割点Q1と(市を結ぶ直軸を分割比m:n
で分割する分割点1?j?: ii++ ’、!、’−
する( 8B 8図(0))。
尚、分割点Q、、Qlの座抛値をそシ1.ぞれ(Xl 
+ ’l+ 1(X21 M! 1 とすれば分割点R
jの)〆1鴇−”H1ifj轡(λY)は により演4すされ、RAM 1133 dに記1.レキ
れ/S。
(バー3)ステップ(・・−1)の分割比a / bの
Iaを順次変化させながらRj点(f=1.2.・・・
)の点列により中間断面曲線4111’を生成する(4
48図(n )。尚、この分割比a/bの変化を細かく
とることにより、よシ滑めらかな中間断面曲141aを
うることができる。
に)ステップ(ハ)で得られた所定平面上での中間断面
曲線41aを定義空間内の中間断面41(第7図参照)
上に変換する。尚、ステップ(ロ)の所平面を中間断面
41へ変換する変換式は空間内の平行移動と回転移動と
の組み合せによって表現することができる。そして、こ
の変換式は一般には以下に示すマトリックMにより表現
される。
但し1上式中a!21 a2!+ ”81r a83は
X軸回シの回転” 、all、all l pLhf 
+ allはY軸回りの回転’K 、aIII all
 #a2+ + attはz軸回りの回転を、a4.は
X軸の平行移動、a42はY軸の平行移動を、a43は
Z軸の平行移動量を示す。従って、変換前のj9■定平
面上の点(x。
y、z)は変換式MとJlj)け合ぜることによシ(x
、 y、 z、1) = (x、y、z、1)=M定義
空間中の中間断面41上の点(X、 Y、 Z)に変換
きれる。
従って、()→のステップでまった点列Rj (1=1
.2.・・・)に対し上記マトリックス変換Mを施すこ
とにより該点列Rjヲ定義空間上に変換することができ
、該マトリックス変換により得られた定義空間上の点列
を結んだ曲線が中間断面41上の中間断面曲線41aと
なる。
(匂処理(Cl、 (11の繰返処理 上記中間断面生成処理及び中間断面曲線生成処理ケ、分
割比manを0:1から1:0にハlFj次変化させな
から繰返えせば多数の中間断面曲線41 aが得られ、
これらをつなげることによりrけらか1曲面を生成する
ことができる。尚、分割比m:nの変化をより細かくす
ることにより、より滑らかな曲面をうろことができる。
第9図はコンピュータ楢成の曲面生成装置103(第4
図参照)による処理の流れ図である。曲面生成装置10
5は該流れ図に従って生成した多数の中間断面曲線デー
タ=iNCテープフォーマットデ或いは直接NC装置1
06に出力し、該NC装置をして工作機械に曲面加工を
施す。
尚、2つの断面曲線形状が異なる場合について説明した
が本発明はこれに限るものではなく、第10図に示すよ
うに断面曲線形状が同一の場合にも適用できることは勿
論である。
〈発明の効果〉 以上、本発明においては2つの11.l+而面線と、各
断面曲線上のポイントを結ぶ3次元曲〜全力えることに
より曲面を生成することができ、複雑なNC加工も行な
えるようになり、NC装置tの機能を同上させることが
できた。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来方法説明図、第2図は従来方法の欠点及び
本発明の概略説明図、第5図は6次元曲線時定法説明図
、第4図は本発明の実施19リブロック図、第5図は5
次元曲線特定処理のための流れ図、第6図は曲線特定性
説明図、第7図は本発明の断面及び断面曲線データ入力
処理法説明図、第8図は本発明の曲面生成処理説明図、
第9図は本発明の曲面生成処理の流れ図、第10図は本
発明により生成さる曲面体の別の例である。 11.12・・・断面、11a、12a・・・断面曲線
31a・・・3次元曲線、41・・・中間断面、41a
・・・中間断面曲線101・・・キーボード、102・
・・3次元曲線特定装置、105・・・曲面生成装置1
06・・・NC装置 特許出願人 ファナック株式会社 代理人 弁理士 辻 賞(外1名) 扇/阻 扇A図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)3次元曲面体の曲面生成方法において、3次元曲
    面体の2つの断面に関する断面データと、該2つの断面
    により形成される第1及び第2の断面曲線に関する断面
    曲線データと、第1及び第2の断面曲線上のポイン)P
    、、P、を含み且つ3次元曲面体の外形を特定する3次
    元曲線に関するデータを人力するステップ、前記6次元
    曲線を多数の線素に分割する各分割点毎に該分割点を含
    む中間断面を生成するステップ、前記2つの断面の断面
    曲線データと前記分割点の位置情報とを用いて前記中間
    断面上の中間断面曲線を演算するステップ全含み、該係
    数の中間断面曲想により5次元曲面体の曲面を生成する
    こと′f:特徴とする曲面生成方法。
  2. (2)前記分割点における5次元簡約の接線をめ、該接
    線と垂直となるように前記中間断面を生成することを特
    徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の曲面生成方法
  3. (3)前記3次元曲、1lil′fr、m:nに内分す
    ると共に、分割比Vnを変えることにより分割点を決定
    することを特徴とする特許請求の範囲第(2)項記載の
    曲面生成方法。 +4)前記中間断面曲線を演算するステップは各断面と
    3次元曲線との交点P、、 P、が一致するように前記
    各断面曲線を所定の平面座標系に変換するステップ、該
    所定の平面座標系に変換された各断面曲線をa:bにそ
    れぞれ内分し、該内分点Qt、 Q2f:結ぶ直線を前
    記分割比m/nに内分して中間断面曲線上のポイントR
    ib演算するステップ、前記分割比a76を変えて多0
    0ポイントRi (i=1.2・・・)を演Q4シて前
    記所定の平面座標系の中間断面曲線紮演算するステップ
    、該所定の平面座標系における中間断面曲線を前記中間
    断面上に変換するステップを有することを特徴とする特
    許請求の範囲第(3)JJ′l記載の曲面生成方法。
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DE8484902727T DE3485087D1 (de) 1983-07-07 1984-07-07 Verfahren zur herstellung gekruemmter oberflaechen.
PCT/JP1984/000348 WO1985000444A1 (en) 1983-07-07 1984-07-07 Method of producing curved surface
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EP (1) EP0148279B1 (ja)
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DE (1) DE3485087D1 (ja)
WO (1) WO1985000444A1 (ja)

Cited By (6)

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