JPS62264307A - 法線ベクトル演算方法 - Google Patents

法線ベクトル演算方法

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JPS62264307A
JPS62264307A JP61109185A JP10918586A JPS62264307A JP S62264307 A JPS62264307 A JP S62264307A JP 61109185 A JP61109185 A JP 61109185A JP 10918586 A JP10918586 A JP 10918586A JP S62264307 A JPS62264307 A JP S62264307A
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point
normal line
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Maki Seki
関　真樹
Koji Sagawa
幸治 寒川
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/41—Numerical 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 interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/34—Director, elements to supervisory
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    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50356—Tool perpendicular, normal to 3-D 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〉 本発明は法線ベクトル演算方法に係り、特に三次元曲面
における工具オフセット通路を演算するに適用して好適
な法線ベクトル演算方法に関する。
〈従来技術〉 三次元金型等の設計図面上の曲面Ｃ３Ｆ　（第７図参照
）は一般に複数の断面曲線（たとえば基準曲線Ｂ５１１
．Ｂ５１２及び動作曲線ＤＳＩＩ。
ＤＳ１２）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（たとえば各基準曲線間あるいは各動作曲
線間）の形状データは存在しない。
しかし、数値制御加工に際してはこのように中間の形状
が与えられていなくても上記断面曲線間をなめらかにつ
ながるように加工することが要求される。このため、上
記各断面曲線に囲まれた曲面Ｃ３Ｆ上のポイントｐ、、
（図中黒丸）をｍ数的に求め、該離散的に求まったポイ
ントの集合で曲面を表現すると共に、工具先端をして各
ポイントを連続的にたどるようにさせろＮＣテープを自
動作成する自動プログラミング方法が実用化されている
。
ところで、工具中心の通路は曲面上の通路（切削通路）
から所定方向に所定量オフセ・ントした通路となる。た
とえば、ボールエンドミルの場合には第８図に示すよう
に曲面Ｃ３Ｆ上の切削点Ｐ１．。
と工具中心ＰＴを結ぶ方向が該切削点における法線方向
となるように工具中心通路ＴＰが決定され、工具中心Ｐ
Ｔが該通路ＴＰをたどるようにＮＣデータが作成される
。尚、フラットエンドミルや総型バイト等の場合には工
具中心と切削点を結ぶ方向は法線方向ではないが、これ
ら工具の工具中心通路を求めるためには切削点における
法線ベクトルが必要になる。
このため、従来は第９図に示すように切削点Ｐ　を中点
とする第１方向（ＤＣ方向）の３点ｐ　１．＋−１’　
ｐ、、、、　Ｐ、４や、と、切削点Ｐ１、を中点とする
第２方向（ＤＣ方向）の３点ｐ’−１，＋。
Ｐ　１．　、　ｒ　Ｐ　ｉ＋１−１のトータル５点を用
いて切削点における法線ベクトル■を演算している。す
なわち、次式に により切削点Ｐ、１、における近似的な第１方向の接に
より切削点Ｐ、３、における近似的な第２方向の接によ
り切削点Ｐ１．４における法線ベクトル■を演算してい
る。
〈発明が解決しようとしている問題点〉従来の法線ベク
トル演算方法は、トータル５点の座標値を用いて切削点
における法線ベクトルを演算するものであるため、法線
ベクトルが得られろ迄に時間を要し、結果的にＮＣデー
タが得られる迄に相当の時間を必要とする。
以上から、本発明の目的はより少ないポイントの座標値
を用いて切削点における法線ベクトルを演算するベクト
ル演算方法を提供することである。
〈問題点を解決するための手段〉 第１図は本発明の概略説明図である。
Ｃ３Ｆは三次元曲面、Ｐｌ、−ＨＰ　Ｐ、、、Ｐ：、７
＋。
は第１方向（ＤＣ方向）に連続する３つの曲面上の切削
点、ＰＬは上記３点により特定される平面、ＰＣは上記
３点を通る円弧中心、■は切削点Ｐ１．。
における法線ベクトル、ＣＲＴは曲面上の切削点を結ぶ
刃先通路である。
く作用〉 三次元曲面Ｃ３Ｆを特定するデータと共に法線ベクトル
の演算方法を特定するデータを入力する。
すなわち、切削点Ｐ、、、を中点とする第１方向（ＤＣ
方向）の連続する３点（ｐ、。４−１Ｊ　Ｐ、、。
Ｐ、、　、、、　）を用いて法線ベクトルを演算するか
、あるいは切削点Ｐ１１．を中点とする第２方向（ＤＣ
方向）の連続する３点（Ｐ、−、、、ｊ、、、　Ｐ、、
、、刀を用いて法線ベクトルを演算するか、あるいは従
来と同様に切削点Ｐ１９、を中点とする第１方向（ＤＣ
方向）の３点及び第２方向（ＤＣ方向）の３点のトータ
ル５点を用いて切削点における法線ベクトルＶを演算す
るかを入力する。
そして、曲面を特定するデータを用いて第１方向（ＤＣ
方向）及び第２方向（ＤＣ方向）（こ対して共に離散的
に並ぶように三次元曲面Ｃ３Ｆ上のポイントＰ１．４を
求め、該ボ、インドＰ１．．における三次元曲面Ｃ３Ｆ
の法線ベクトル■を演算するに際して前記法線ベクトル
演算方法をチェックし、該ポイントを中点とする第１方
向（ＤＣ方向）の連続する３点（ｐ、、１．Ｐ、、、Ｐ
、〜１）を用いて法線ベクトルを°演算する場合には、
これら３点を通る円弧中心ＰＣを求め、該円弧中心から
ポイン１−Ｐ、、に向かう方向を法線方向として法線ベ
クトルを演算する。
〈実施例〉 第２図は本発明方法を実現する自動プログラミング装置
のブロック図である。図中、１０１はデータ入力用のキ
ーボード、１０２はプロセッサ、１０３は制御プログラ
ムを記憶するＲＯＭ、１０４はＲＡＭ、１０５はワーキ
ングメモリ、１０６は生成された複合曲面の曲面データ
や曲面加工用のＮＧプログラムデータを記憶する曲面記
憶メモリ、１０７は生成された複合曲面の曲面データあ
るいは曲面加工用のＮＣプログラムデークを紙テープ、
磁気テープなどの外部記憶媒体１０８に出力する出力装
置、１ｏ９はアドレスバス、１１０はデータバスである
。
以下、本発明かかる複合曲面のＮＣデーク作成方法を第
３図の流れ図に従って説明する。
（ａｌまず、キーボード１０１から三次元曲面ｃｓＦ（
第１図参照）を特定するデータ（基準曲線Ｂ５Ｃ１，Ｂ
５Ｃ２及び動作曲線ＤＶＣＩ、ＤＶＣ２を含むデータ）
をそれぞれ入力し、ＲＡＭｌＯ４あるいはワーキングメ
モリ１０５に記憶する。
（ｂｌついで、法線ベクトルの算出方法を特定するデー
タを入力する。たとえば、 （ｉｔ第１方向（ＢＣ方向）の連続する３点を用いて法
線ベクトルを演算するか、あるいは（１１）第２方向（
ＤＣ方向）の連続する３点を用いて法線ベクトルを演算
するか、あるいは（Ｉω従来と同様に第１方向（ＢＣ方
向）の３点及び第２方向（ＤＣ方向）の３点のトータル
５点（中点が一致するから５点となる）を用いて法線ベ
クトルを演算するかを入力する。尚、（ｉ）の場合には
「ＢＣ■」を入力し、（ｉｉｌ　）場合に１ｔｒＤＣＶ
」を入力し、（２）の場合には何も入力しない。
法線ベクトルを（１）〜Ｇ１１ｌのいずれの方法により
演算するかはオペレータが設計図面を参照して決定する
。たとえば、第４図に示すように動作曲線ＤｖＣ１と動
作曲線ＤＶＣ２の形状が略同−であり、しかも第１方向
（ＢＣ方向）の各直線り上のポイントの高さくＺ方向座
標値）が略等しい場合には第２方向の３点を用いて法線
ベタ１−ルを演算するものとし、又第５図に示すように
回転体の場合にも第２方向の３点を用いて法線ベクトル
を演算するものとする。このように、３点を用いて法線
ベクトルを演算するものとすれば法線ベクトルを簡単に
、かつ短時間に、しかも精度良く演算することができろ
。
（ｃｌ所定のデータ入力が終了すれば、周知の方法で第
１、第２方向に対して共に離散的になるように曲面Ｃ３
Ｆ　（第６図参照）上のポイントｐ、。
（ｉ＝１．２．・・・、　ｊ＝１．２．・・・）を求め
る。
尚、ポイントＰ１．．は曲面の基準曲線ＢＳＣｌ上の」
番目の分割点を含む中間断面曲線をり。（」）と表現し
、各中間断面曲線り、（ｉ）（ｊ＝１．２．３、・・・
・ｎ）の１番目の分割点を連結してなる曲線をり、（ｉ
）と表現するとすれば、曲！ＳＬ。
（ｉ）とし、（ｉ）の交点である。又、第１方向を曲線
し、（ｉ）方向とし、第２方向を曲線り。（ｉ）方向と
する。
（ｄ）三次元曲面Ｃ３Ｆ上のポイントが求まればポイン
トＰ　　における三次元曲面の法線ベクトル■を演算す
るに際して法線ベクトル演算方法をチェックする。すな
わち、まず演算方法を特定するデータとしてｒＢｃＶｊ
が入力されているかどうかをチェックする。
（ｅｌ　ｒ　Ｂ　ＣＶ　ｊが入力されていなければ、つ
ぎ；こ法線ベクトル演算方法を特定するデータとしてｒ
ＤｃＶ」が入力されているかどうかをチェ・ンクする。
（ｆ）　ｒ　Ｄ　ＣＶ　ｊも入力されていなければ、従
来方法と同様に第１、第２方向の１・−クル５点の座標
（ｇ）ついで、切削ポイントＰ８．．における位置ベク
トルＰ１．．と単位法線ベクトル■１と工具半径Ｒ（ボ
ールエンドミルの場合）を用いて次式 より工具中心通路上のオフセットポイントＱ　　の（ｈ
ｌついて、曲面上の全ポイントのオフセットポイントを
求めたかどうかをチェックし、求めてあれば処理を終了
し、求めてなければステップ（ｄｌ以降の処理を繰り返
す。
（１）一方、ステップ（ｄ）において法線ベクトル演算
方法を特定するデータとしてｒＢｃＶ」が入力されてい
ればポイントＰ、Ｊを中点とする第１方向（基準曲線方
向）の連続する３点ｐ　Ｈ，；−１，ｐ、、、。
Ｐ、、＋、（第１図参照）を用いて法線ベクトルを演算
する。すなわち、まずこれら３点を通る平面ＰＬ上の円
弧中心Ｐ。を求め、ついで次式により法線ベクトル■、
すなわち円弧中心Ｐ、からポイントＰ、、、に向かう方
向を法線方向とする法キネベクトルを演算し、以後ステ
ップ（ｇｌ以降の処理を繰り返す。
（」ン又、ステップｔｅ＋において法線ベクトル演算方
法を特定するデータとして「ＤＣ■」が入力されていれ
ばポインｌ−ｊ、、を中点とする第２方向（動作曲線方
向）の連続する３点を用いてステップ（１）における方
法と同一の方法で法線ベクトルを演算し、以後ステップ
（ｇｌ以降の処理を繰り返す。
〈発明の効果〉 以上本発明によれば、三次元曲面を特定するデータと共
に法線ベクトルの演算方法を特定するデータを入力し、
第１方向あるいは第２方向の連続する３点を用いて法線
ベクトルを演算する場合には、これら３点を通る円弧中
心を求め、該円弧中心からポイントに向かう方向を法線
方向として法線ベク）・ルを演算するように構成したか
ら、より少ないポイントの座標値を用いて切削点におけ
る法線ベクトルを演算することができ、法線ベクトルを
簡単に、かつ短時間で、しかも十分の精度で演算するこ
とができろ。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の概略説明図、 第２図は本発明を実現する装圃のブロック図、第３図は
本発明方法の処理の流れ図、 第４図及び第５図は本発明を摘要できろ形状説明図、 第６図は曲面説明図、 第７図乃至第９図は従来方法説明図である。 Ｃ３Ｆ・・三次元曲面、 ｐ　：、；−＋ｒ　Ｐ、、ｐ　　１．４＋１・・第１方
向（ＢＣ方向）に連続する３つの曲面上の切削点、 ＰＬ・・平面、Ｐｏ・・円弧中心、 ■・・切削点Ｐ１１．における法線ベクトル、ＣＰＴ・
・刃先通路 特許出願人　　　　　　　　ファナック株式会社代理人
　　　　　　　　　　弁理士　　齋藤千幹７Ｊ４図 Ｂ！；Ｃ２

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 三次元曲面を特定するデータと共に法線ベクトルの演算
    方法を特定するデータを入力し、 該三次元曲面を特定するデータを用いて第１の方向及び
    第２の方向に対して共に離散的に並ぶように三次元曲面
    上のポイントを求め、 各ポイントにおける三次元曲面の法線ベクトルを演算す
    るに際して前記法線ベクトル演算方法をチェックし、該
    ポイントを中点とする第１方向あるいは第２方向の連続
    する３点を用いて法線ベクトルを演算する場合には、こ
    れら３点を通る円弧中心を求め、 該円弧中心から前記ポイントに向かう方向を法線方向と
    して法線ベクトルを演算することを特徴とする法線ベク
    トル演算方法。
JP61109185A 1986-05-13 1986-05-13 法線ベクトル演算方法 Pending JPS62264307A (ja)

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