WO2004107068A1 - 加工残し形状抽出装置、および抽出方法 - Google Patents

加工残し形状抽出装置、および抽出方法 Download PDF

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Satoshi Kanbayashi
Shingo Yamaguchi
Hiroshi Takahashi
Mitsugu Suzuki
Yoshiyuki Haruta
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Fujitsu Limited
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention of the present invention is concerned with the processing method of manufactured products and parts parts,
  • the processing tools and tools and processing conditions It is generally common to perform processing in a step-by-step manner while changing the throat and the like. . Therefore, the shape and shape of the remaining machining after 1155 machining, for example, the amount of remaining machining that can be used in cutting and machining.
  • the purpose of accurately and accurately grasping and grasping the shape and shape is to improve the efficiency of processing, to ensure the safety and safety of processing, It is important to improve the efficiency of the design and efficiency of the 33rd dimension original processing. .
  • Patent Document 2 discloses a technique in which a three-dimensional interference model is created from a product shape model and a movement trajectory model, and the interference model is displayed in three dimensions.
  • a human is left with a certain amount of machining according to a machining shape, that is, a shape of a product, and a shape of a tool and a tool locus, that is, a machining locus.
  • Generate a machining trajectory to determine whether there is any residue or generate a machining trajectory corresponding to the machining tool and extract the uncut portion from the difference between the machining trajectory and the 3D product shape
  • a machining trajectory that is, a shape of a product
  • a shape of a tool and a tool locus that is, a machining locus
  • the object of the invention is to create a machining trajectory, extract the unprocessed shape corresponding to the machining tool, and visualize the extracted shape as a three-dimensional shape to achieve safety. And to enable efficient design of the machining process.
  • the unprocessed shape extraction device of the present invention includes a tool placement unit, a distance detection unit, and
  • the tool arrangement means virtually arranges the tip of the machining tool at an arbitrary position on the surface of the three-dimensional product shape model without causing interference between the product shape model and the machining tool.
  • the distance detecting means determines the minimum value of the distance between the point corresponding to the arbitrary position and the tip of the machining tool, and the three-dimensional shape creating means calculates the three-dimensional machining shape corresponding to the minimum value of the distance. Create Is what you do.
  • many points are arranged on the surface of the three-dimensional product shape model as the above-mentioned arbitrary positions, and the minimum value of the distance from each of the many points to the tip of the machining tool is determined.
  • the process is repeated, and the unprocessed three-dimensional shape is extracted according to the minimum value of the distance.
  • the tip of the processing tool is imagined at an arbitrary position on the surface of the three-dimensional product shape model without causing interference between the product shape model and the processing tool.
  • FIG. 6 is a block diagram of the principle configuration of the uncut portion of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an example of a processing shape and a processing tool for explaining the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the point of performing the uncut amount determination on the surface of the processed shape.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of an uncut amount at a point where a processing tool is arranged.
  • FIG. 5 is a diagram showing the interference between the processing shape and the tool.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the movement of the working tool to a position where no interference occurs.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the point where the uncut amount should be determined around the point where the tool is arranged.
  • FIG. 8 is a detailed flowchart of the uncut shape extraction processing.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a triangular prism for generating a three-dimensional shape.
  • FIG. 10 is a detailed flowchart of the uncut shape creation processing.
  • FIG. 11 is a detailed flowchart of the three-dimensional shape visualization process.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the loading of a program into a computer according to the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of the principle configuration of the unprocessed shape extraction device of the present invention.
  • the unprocessed shape extraction device 1 includes a tool placement unit 2, a distance detection unit 3, and a three-dimensional shape creation unit 4.
  • the tool placement section 2 virtually places the tip of the processing tool at an arbitrary position on the surface of the three-dimensional product shape model without causing interference between the product shape model and the processing tool. For example, virtual arrangement is performed perpendicular to the surface of the model, corresponding to an arbitrary position on the surface, such that the tip of the machining tool is oriented.
  • the distance detector 3 calculates the distance between the point corresponding to the arbitrary position and the tip of the machining tool.
  • the three-dimensional shape generator 4 calculates the minimum distance that can be obtained while moving the arbitrary position.
  • the three-dimensional shape of the unprocessed part is created according to the value, that is, the minimum value of the distance between each point on the surface and the tip of the processing tool.
  • the unprocessed shape extraction device 1 can further include a three-dimensional shape visualization unit that visualizes the three-dimensional unprocessed shape created by the three-dimensional shape creation unit 4.
  • the interference between the product shape model and the processing tool does not occur at an arbitrary position on the surface of the three-dimensional product shape model, and the processing tool is extracted.
  • the tip is virtually arranged, the distance between the point corresponding to the arbitrary position and the tip of the machining tool is determined, and the arbitrary position on the surface is moved.
  • a method of creating a 3D machining shape is used, and the created 3D machining remaining shape is visualized Can be used.
  • program and the storage medium for implementing this method can be used.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a machining shape for describing the present embodiment, that is, an example of a three-dimensional product shape model and a machining tool.
  • the machining shape 10 has a stepped shape in the Z-axis direction, and a product having the machining shape 10 is manufactured by performing cutting using the machining tool 11. .
  • the processing method targeted by the present invention is not limited to cutting, and it is obvious that any processing method can be used as long as the shape of the unprocessed part can be extracted.
  • # 3 is a three-view drawing of the machined shape 10 in FIG. 2 and an explanatory diagram of an arbitrary point at which the uncut amount in the cutting process should be determined. In the figure, it is shown that an arbitrary point 12 to be subjected to the uncut amount determination is taken on the upper surface of the processing shape in a grid shape.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of an arrangement of machining tools with respect to a machining shape.
  • a state is shown in which the machining tool 11 is arranged on the arrangement point 15 of the tip of the machining tool on the surface of the machining shape 10.
  • a state is shown in which the machining tool 11 is disposed perpendicular to the surface of the machining shape 10 . If the density of any point at which the uncut amount determination described in FIG. A plurality of arbitrary points are hidden by the processing tool 11 when viewed from above the processing tool 1 1, and a plurality of arbitrary points on the surface of the tool in addition to the arrangement point 15 at the tip of the processing tool There will be one or more points 16 where is projected. This one or more The distance between the projected point and any corresponding point on the machined shape 10 is determined as the uncut amount 17.
  • FIG. 5 shows a state in which the machining tool 11 is arranged with respect to the machining shape 10 as in FIG. Because of the interference 20 between the machining shape 10 and the machining tool 11, at the point 15 where the machining tool is arranged, the distance between the machining tool 11 and the machining shape 10 is actually set to 0. Indicates that it cannot be done.
  • FIG. 6 shows a state in which the machining tool 11 has been moved in the Z-axis direction from the state of FIG. 5 to a position where it does not interfere with the machining shape 10.
  • the uncut amount 17 can be obtained at one or more points around the point including the point where the machining tool 11 is arranged.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the point in FIG. 4 or FIG. 6 in which the uncut amount should be determined.
  • the figure shows that a circle 20 corresponding to the tool outer shape includes nine points for which the uncut amount should be determined.
  • the center point 2 1 is the same as the point 15 where the tip of the machining tool was placed in FIG. 4 or FIG. 6, and the eight surrounding points 2 2 are the points 2 where the tip of the machining tool 1 1 was placed.
  • Around 1, points where the uncut amount should be determined are shown.
  • FIG. 8 is a flowchart of the uncut shape generation processing according to the present embodiment.
  • a point on the surface of a 3D product shape model for example, a 3D product shape model in a CAD system, at which an uncut amount is to be determined at an arbitrary interval is specified.
  • the spacing There is no particular limitation on the spacing, and the arrangement does not need to be grid-like.
  • the interval is set so that a plurality of points are included in the tip portion of the processing tool.
  • step S2 a tool diameter and its type for verifying the uncut portion are selected. Since the emphasis here is on how to extract the uncut 3D shape, the selection of this tool is not explained in great detail.
  • the tool with the largest diameter among the tools to be used or by selecting the tool with the diameter of the machining shape, for example, the diameter close to 5% of the length in the X-axis direction in Fig. 2.
  • step S3 the machining tool is arranged at the first point as described in FIG. 4, and in step S4, the interference between the machining tool 11 and the machining shape 10 as described in FIG. It is determined whether it does not exist, and if it exists, as described in FIG. 6, after the machining tool 11 is moved in the Z-axis direction to a position where it does not interfere with the machining shape 10 in step S5, If not, the process immediately proceeds to the process in step S6.
  • step S6 all points on the 3D machining shape inside the machining tool, that is, the nine points described in FIG. 7, are projected on the machining tool surface in the Z-axis direction, and are projected in step S7. The distances between the nine points and the corresponding points on the three-dimensional machined shape are extracted.
  • step S8 with respect to the nine points whose distances are extracted in step S7, if there is a distance previously extracted corresponding to another processing tool arrangement point, the distance is compared with the distance. For the point where the distance extracted this time is shorter, the distance extracted this time in step S9 is used as the distance information at that point, and after the previous distance information is discarded, the processing in step S11 is performed. Move to.
  • step S10 the distance previously extracted in step S10, that is, the distance up to the previous time Information is stored as distance information at that point, this time After the extracted distance is discarded, the process proceeds to step S11.
  • step S11 the point where the machining tool is to be placed is moved to the next point, and in step S12, it is determined whether or not the machining tool has been placed at all points including that point. If the arrangement for the point has not been completed, the processing after step S3 is repeated.
  • step S13 the three-dimensional shape is calculated using the points on the three-dimensional machining shape and the points projected on the machining tool surface. Is generated, and its shape is visualized and output in step S 14, and the process ends. The processing of steps S13 and S14 will be further described (this will be described later).
  • the minimum distance corresponding to the uncut amount when the selected machining tool is used is extracted for all points for which the uncut amount described in FIG. 3 is to be determined. You. For example, in FIG. 4, the uncut amount at the point 15 where the tip of the processing tool 11 is arranged is 0, but the uncut amount at the right and left points, that is, the distance is not 0.
  • the machining tool 11 by moving the machining tool 11 to the right, when the tip of the machining tool 11 comes right above the point on the right side, the uncut amount at this point on the right side, that is, the distance becomes 0, and the step S8 and Since the smallest value is left for each point in step S9 or SI0, the minimum distance to each of points 1 and 2 where the uncut amount described in Fig. 3 should be determined is extracted as the uncut amount. Will be done.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a specific example of generating a three-dimensional uncut portion shape in step S13 in FIG.
  • the lower points P n to P n + 4 are points on the surface of the machined shape 10 in FIG. 6, for example, and P ′ n to P ′ n + 4 are the three-dimensional machined shapes.
  • the point on the surface of the machining tool 11 is projected onto the surface of the machining tool 11.
  • the three-dimensional uncut shape is represented as a three-dimensional figure with these points as vertices.
  • This; in embodiments shall represent those three-dimensional shape as a triangular prism of the set;, where the leftmost triangular prism, i.e. Pn as the vertex, Pn + 1, Pn +2, 'P'n, P'n + Three triangular prisms, including triangular prisms with 1 and P'n + 2, represent the three-dimensional uncut shape.
  • FIG. 12 is a configuration block diagram of such a computer system, that is, a hardware environment.
  • the computer system is a central processing unit (CPU) 30, read-only memory (ROM) 31, random access memory (RAM) 32, communication interface 33, storage device 34, input / output device 35, and portable type. It is constituted by a storage medium reading device 36 and a bus 37 to which all of them are connected.
  • FIG. 34 Various types of storage devices such as a hard disk and a magnetic disk can be used as the storage device 34, and such a storage device 34 or ROM 31 can be used as shown in FIG.
  • 3D shape designers and others can also confirm it and grasp the shape that is easy to machine from the design stage. It becomes easy and it is possible to design the shape considering the processing efficiency.
  • the invention covers all industries, for example, processing materials and manufacturing parts and products,

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Abstract

加工軌跡を生成することなく、加工残し形状を抽出し、それを３次元可視化して、安全で効率的な加工工程設計を可能とする。本装置１は、３次元製品形状モデルの表面上の任意の位置に対応して、製品形状モデルと加工工具との干渉を起こさせることなく、加工工具を配置する配置部２と、該任意の位置と加工工具との距離を求める検出部３と、該任意の位置を移動させた時に、前記形状モデルの表面上の各点に対して求められる前記距離の最小値を用いて、３次元加工残し形状を作成する作成部４とを備える。

Description

明細書 加工残し形状抽出装置、 および抽出方法
55 技技術術分分野野
本本発発明明はは製製品品やや部部品品のの加加工工方方式式にに係係わわりり、、
Figure imgf000002_0001
ううにに、、 製製品品のの設設計計やや生生産産をを支支援援すするるシシスステテムムににおおいいてて、、 製製品品加加工工時時、、 例例ええ ばば切切削削加加工工時時にに、、 製製造造すすべべきき製製品品形形状状にに対対すするる加加工工残残ししのの形形状状をを抽抽出出ししてて、、 加加工工工工程程のの設設計計をを容容易易ににすするる加加工工残残しし形形状状抽抽出出装装置置、、 おおよよびび抽抽出出方方法法にに関関 1100 すするる。。 背背景景技技術術
材材料料をを加加工工ししてて部部品品やや製製品品をを製製造造すするる場場合合ににはは、、 加加工工工工具具やや加加工工条条件件なな どどをを変変ええななががらら、、 段段階階的的にに加加工工をを行行ななううここととがが一一般般的的ででああるる。。 従従っってて加加工工 1155 後後のの加加工工残残ししのの形形状状、、 例例ええばば切切削削加加工工ににおおけけるる削削りり残残ししのの形形状状をを正正確確にに把把 握握すするるここととはは、、 加加工工のの効効率率化化、、 加加工工のの安安全全性性確確保保、、 おおよよびび 33次次元元加加工工形形状状 設設計計効効率率化化ににおおいいてて重重要要ででああるる。。
例例ええばば CC AA DD、、 CC AAMM,, ままたたはは CC AA EEシシスステテムムをを用用いいてて加加工工をを行行ななううたた めめのの従従来来技技術術ととししてて、、 次次ののよよううなな文文献献ががああるる。。
2200 特特許許文文献献 11
特特開開平平 77—— 11 44 88 66 44 44号号 「「金金型型加加工工工工具具軌軌跡跡作作成成用用 CC AAMMシシスステテムム」」 特特許許文文献献 22
特特開開平平 11 00—— 22 00 99 11 88号号 「「CC AA DD // CC AAMM装装置置」」
特特許許文文献献 11ににはは、、 金金型型形形状状モモデデルルかからら凹凹部部をを全全てて抽抽出出しし、、 各各凹凹部部のの工工具具 2255 軌軌跡跡をを工工具具毎毎ににままととめめてて、、 各各工工具具のの加加工工部部位位をを決決定定すするる CC AAMMシシスステテムムがが 開開示示さされれてていいるる。。 特許文献 2には、 製品形状モデルと移動軌跡モデルとから 3次元の干渉 モデルが作成され、 その干渉モデルを 3次元で表示する技術が開示されて いる。
しかしながらこのような従来技術においては、 一般的に人間が加工形状、 すなわち製品の形状と、 工具の形状や工具軌跡、 すなわち加工軌跡などの 加工条件とによって、 どの部分にどの程度加工残し、 例えば削り残しが存 在するかを判断するか、 加工工具に対応する加工軌跡を生成して、 加工軌 跡と 3次元製品形状との形状の差から削り残しを抽出するために、 加工軌 跡を生成することなしに削り残し量を抽出することができないという問題 点があった。
また、 加工残し形状を正確に把握するためには、 加工軌跡を変更するた びに加工残し量を抽出することが必要となるため、 効率が悪く、 またその 加工残し形状が加工軌跡に依存するという問題点もあった。 発 の開示
^発明の目的は、 前述の問題点に鑑み、 加工軌跡を生成することなく、 加工工具に対応して加工残し形状を抽出し、 更に抽出した形状を 3次元形 状として可視化することによって、 安全で効率的な加工工程の設計を可能 とすることである。
本発明の加工残し形状抽出装置は工具配置手段、 距離検出手段、 および
3次元形状作成手段を備える。
工具配置手段は、 3次元の製品形状モデルの表面上の任意の位置に対し て、 その製品形状モデルと加工工具との干渉をおこさせることなく、 加工 工具の先端を仮想配置するものであり、 距離検出手段は、 その任意の位置 に対応する点と加工工具の先端との距離の最小値を求めるものであり、 3 次元形状作成手段はその距離の最小値に対応して、 3次元加工形状を作成 するものである。
本発明においては、 3次元製品形状モデルの表面上に、 前述の任意の位 置として多くの点を配饞し、 その多くの点のそれぞれに対して加工工具の 先端との距離の最小値を求める処理が繰り返され、 その距離の最小値に対 応して加工残しの 3次元形状が抽出されることになる。
本発明の加工残し形状抽出方法においては、 3次元製品形状モデルの表 面上め任意の位置に対して、 該製品形状モデルと加工工具との干渉をおこ させることなく、 加工工具の先端を仮想配置し、 該任意の位置に対応する 点と ロェ工具の先端との距離を求め、 該任意の点を移動させながら該距離 の最小値を求め、 該最小値に対応して 3次元加工残し形状を作成する方法 が用いられる。
以上のように本発明によれば、 加工軌跡を生成することなく、 加工残し 形状が抽出される。 図面 簡単な説明
図 ί ΐは、 本発明の加工残し形状袖出装置の原理構成プロック図である。 図; 2は、 本発明の実施形態を説明するための加工形状と加工工具の例を 示す図である。
図 3は、 加工形状の表面において削り残し量判定を行なう点を説明する 図である。
図 4は、 加工工具が配置された点における削り残し量の説明図である。 図 5は、 加工形状と工具の干渉を示す図である。
図 6は、 干渉しない位匱までの加工工具の移動を説明する図である。 図 7は、 工具を配置した点の周辺で削り残し量を判定すべき点の説明図 である。
図 8は、 削り残し形状抽出処理の詳細フローチャートである。 図 9は、 3次元形状生成のための三角柱を説明する図である。
図 1 0は、 削り残し形状作成処理の詳細フローチャートである。
図 1 1は、 3次元形状可視化処理の詳細フローチャートである。
図 1 2は、 本発明におけるプログラムのコンピュータへのローディング を説明する図である。 発明を実施するための最良の形態
図 1は本発明の加工残し形状抽出装置の原理構成プロック図である。 同 図において加工残し形状抽出装置 1は工具配置部 2、 距離検出部 3、 およ び 3次元形状作成部 4を備える。
工具配置部 2は、 3次元の製品形状モデルの表面上の任意の位置に対応 して、 その製品形状モデルと加工工具との干渉をおこさせることなく、 加 ェ工具の先端を仮想配置するものであり、 例えばモデルの表面に対して垂 直に、 表面上の任意の位置に対応して、 加工工具の先端が向くように仮想 配置を行なう。
距離検出部 3は、 その任意の位置に対応する点と加工工具の先端との距 離を求めるものであり、 3次元形状作成部 4は、 任意の位置を動かしなが ら得られる距離の最小値、 すなわち表面上の各点と加工工具の先端との距 離の最小値に対応して、 加工残し部の 3次元形状を作成するものである。 加工残し形状抽出装置 1は、 更に 3次元形状作成部 4によって作成され た 3次元加工残し形状を可視化する 3次元形状可視化部を備えることもで きる。
次に本発明の加工残し形状抽出方法においては、 3次元製品形状モデル の表面上の任意の位置に対応して、 その製品形状モデルと加工工具との干 渉をおこさせることなく、 加工工具の先端を仮想配置し、 その任意の位置 に対応する点と加工工具の先端との距離を求め、 表面上の任意の位置を動 かしながら求められる表面上の各点と加工工具の先端との距離の最小値に 対応して、 3次元加工形状を作成する方法が用いられ、 更にその作成され た 3次元加工残し形状を可視化する方法を用いることもできる。
また本発明におけるプログラム、 および計算機読出し可能可搬型記憶媒 体において、 この方法を実現するためのプログラム、 および記憶媒体を用 いることができる。
次に図 2以降の図面を用いて、 本発明の実施形態について更に詳細に説 明 る。 図 2は本実施形態を説明するための加工形状、 すなわち 3次元製 品形状モデルと加工工具との例を説明する図である。 同図において加工形 状 1 0は Z軸方向に段のついた形状となっており、 加工工具 1 1を用いて 切削加工を行なうことによって、 この加工形状 1 0の製品を製造するもの とする。 なお本発明が対象とする加工の方法は切削加工に限定されるもの ではなく、 加工残しの形状を抽出可能であれば、 どのような加工方法を用 いることもできることは当然である。
囪3は、 図 2の加工形状 1 0に対する 3面図と、 切削加工における削り 残し量判定を行なうべき任意の点の説明図である。 同図において、 加工形 状の上側の面に格子状に削り残し量判定を行なうべき任意の点 1 2がとら れることが示されている。
図 4は加工形状に対する加工工具の配列例の説明図である。 同図におい て、 加工形状 1 0の表面上で、 加工工具の先端の配置点 1 5の上に加工ェ 具 1 1が配置された状態が示されている。 ここでは加工工具 1 1が加工形 状 1 0の表面に対して垂直に配置された状態を示しており、 図 3で説明し た削り残し量判定を行なうべき任意の点の密度が大きければ、 加工工具 1 1の上から見て複数の任意の点が加工工具 1 1に隠れる状態となり、 加工 工具の先端の配置点 1 5以外にも、 その周辺に工具の表面上で複数の任意 の点が投影される点 1 6が 1つ以上存在することになる。 この 1つ以上の 投影された点と、 加工形状 1 0上の対応する任意の点との間の距離が、 削 り残し量 1 7として求められることになる。
図 5は、 図 4と同様に加工工具 1 1が加工形状 1 0に対して配置された 状態を示す。 加工形状 1 0と加工工具 1 1 との干渉 2 0のために、 加工ェ 具を配置した点 1 5においては実際には加工工具 1 1と加工形状 1 0との 間の距離を 0にすることはできないことを示している。
図 6は、 図 5の状態から加工工具 1 1を、 加工形状 1 0と干渉しない位 置まで Z軸方向に移動した状態を示す。 このように移動させることによつ て加工工具 1 1を配置した点を含め、 その周辺の 1つ以上の点で削り残し 量 1 7を求めることができる。
図 7は、 図 4または図 6において削り残し量を判定すべき点の説明図で ある。 同図においては、 工具外形に相当する円 2 0の内部に、 削り残し量 を判定すべき 9つの点が含まれることが示されている。 中央の点 2 1は、 図 4または図 6で加工工具の先端を配置した点 1 5と同じであり、 その周 囲の 8個の点 2 2は加工工具 1 1の先端を配置した点 2 1の周囲で、 削り 残し量を判定すべき点を示している。
図 8は本実施形態における削り残し形状生成処理のフローチャートであ る。 同図において処理が開始されると、 まずステップ S 1で 3次元加工形 状、 例えば C A Dシステムにおける 3次元製品形状モデルの表面上に、 任 意の間隔で削り残し量判定を行なうべき点が指定される。 その間隔につい ては特に制限がなく、 その配置も格子状である必要はない。 但し一般的に は、 図 4などで示したように、 加工工具の先端の部分に複数の点が含まれ るように間隔が設定される。
次にステップ S 2で、 削り残しを検証するための工具の径やその種類が 選択される。 ここでは削り残しの 3次元形状の抽出方法の説明に重点をお くため、 この工具の選択についてはあまり詳しく説明しないが、 例えば使 用予定の工具の中で最も径の大きい工具を選択したり、 加工形状の寸法、 例えば図 2において X軸方向の長さの 5 %に近い径の工具を選択するなど の方法を用いることによって、 荒い加工を行なった場合の削り残し量を抽 出することができ、 削り残しとなった部分については、 より小さい径のェ 具を使用した加工を検討する手始めとすることができる。
続いて図 3で説明した削り残し量判定を行なうべき表面上の各点の全て に対して、 ステップ S 3〜S 1 2の処理が繰り返される。 まずステップ S 3で、 図 4で説明したように最初の点に加工工具が配置され、 ステップ S 4でその点で図 5で説明したような加工工具 1 1と加工形状 1 0との干渉 が存在しないか否かが判定され、 存在する場合には図 6で説明したように、 ステップ S 5で加工工具 1 1が加工形状 1 0と干渉しない位置まで Z軸方 向に移動された後に、 また存在しない場合には直ちにステップ S 6の処理 に移行する。
ステップ S 6では、 加工工具の内側にある 3次元加工形状の上の全ての 点、 すなわち図 7で説明した 9つの点が Z軸方向に加工工具の表面に投影 され、 ステップ S 7で投影された 9つの点と 3次元加工形状上の対応する 点との距離が抽出される。
そしてステップ S 8において、 ステップ S 7で距離が抽出された 9つの 点について、 それぞれ以前に別の加工工具配置点に対応して抽出された距 離があればその距離との比較が行なわれ、 今回抽出された距離の方が短い 点に対しては、 ステップ S 9で今回抽出された距離がその点での距離情報 とされ、 前回までの距離情報が廃棄された後にステップ S 1 1の処理に移 行する。
これに対して、 9つの点に対応する距離のうちで以前に抽出された時よ り距離が短くない点に対しては、 ステップ S 1 0で以前に抽出された距離、 すなわち前回までの距離情報がその点での距離情報として保持され、 今回 抽出された距離が廃棄された後にステップ S 1 1に移行する。
ステップ S 1 1では、 加工工具を配置すべき点が次の点に移動され、 ス テツプ S 1 2でその点を含め、 全ての点に加工工具が配置されていたか否 かが判定され、 全ての点に対する配置が終わっていない場合にはステップ S 3以降の処理が繰り返される。
ステップ S 1 2で全部の点に加工工具が配置されたと判定されると、 ス テツプ S 1 3で 3次元加工形状の上の点と加工工具表面に投影された点と を用いて 3次元形状が生成され、 ステップ S 1 4でその形状が可視化され 出力され、 処理を終了する。 ステップ S 1 3、 1 4の処理については更 (こ後述する。
図 8のステップ S 1 2までの処理によって、 図 3で説明した削り残し量 を判定すべき全ての点について、 選択された加工工具を用いた場合の削り 残し量に対応する最小距離が抽出される。 例えば図 4において加工工具 1 1の先端を配置した点 1 5における削り残し量は 0となるが、 その右と左 め点における削り残し量、 すなわち距離は 0とはならない。 しかしながら 加工工具 1 1を右側に移動することによって、 加工工具 1 1の先端が右側 の点の真上にきた時には、 この右側の点における削り残し量、 すなわち距 離は 0となり、 ステップ S 8とステップ S 9、 または S I 0で各点に対し て最も小さい値が残されるために、 図 3で説明した削り残し量判定を行な うべき点 1 2のそれぞれに対する最小距離が削り残し量として抽出される ことになる。
図 9は、 図 8のステップ S 1 3における 3次元削り残し形状生成の具体 例の説明図である。 同図において下側の P n 〜P n+4の点は、 例えば図 6で 加工形状 1 0の表面上にある点であり、 P ' n〜P ' n+4はこの 3次元加工形 状 1 0の表面上の点を加工工具 1 1の表面に投影した点を示す。 これらの 点を頂点とする立体図形として 3次元削り残し形状が表現される。 本 ;実施形態ではこのような立体形状を三角柱の集合として表現するもの とし;、 ここでは最も左側の三角柱、 すなわち頂点として Pn， Pn+1 ， Pn +2 ，' P'n, P'n+1および P'n+2を持つ三角柱を含め、 3つの三角柱によつ て 3次元削り残し形状が表現されるものとする。
Figure imgf000010_0001
角形の全てが作成される。 ステップ S 29で作成された全ての三角形に対 して任意の色の着色がなされ、 処理を終了する。
以上において本発明の加工残し形状抽出装置、 および抽出方法について その詳細を説明したが、 この装置は当然一般的なコンピュータシステムを 中心として構成することが可能である。 図 1 2はそのようなコンピュータ システム、 すなわちハードウエア環境の構成プロック図である。
図 1 2においてコンピュータシステムは中央処理装置 （CPU) 30、 リードオンリ メモリ (ROM) 3 1、 ランダムアクセスメモリ (RAM) 3 2、 通信ィンタフェース 3 3、 記憶装置 34、 入出力装置 3 5、 可搬型 記憶媒体の読み取り装置 3 6、 およびこれらの全てが接続されたバス 3 7 によって構成されている。
記憶装置 3 4としてはハードディスク、 磁気ディスクなど様々な形式の 記憶装置を使用することができ、 このような記憶装置 3 4、 または R O M 3 1に図 8 ，
図 1 、 および図 1 1などのフローチャートに示されたプログラムや、 本
Figure imgf000011_0001
く、 加工工具に対応して削り残し部を抽出し、 3次元形状として可視化す ることによって、 3次元形状設計者などもそれを確認して、 加工しやすい 形状を設計段階から把握することが容易となり、 加工効率を考慮した形状 設計を行なうことが可能となる。
また削り残し部を効果的に削るような部分的な加工軌跡を作成すること も可能となり、 最初から最終的な製品の 3次元形状全てに対する加工軌跡 を生成する場合に比べて、 工程設計を効率的に行なうことが可能となる。 また削り残し量が多い場所もあらかじめ把握できるために、 例えば先端の 細い t具を用いて負荷の大きな加工を行なうような加工軌跡の作成を防止 することが可能となり、 安全で効率的な加工工程の設計を行なうシステム を実現することができ、 3次元加工システムの加工効率向上に寄与すると ころ 大きい。 産業 の利用可能性
本 明は、 例えば材料を加工して部品や製品を製造するすべての産業や、
C A|D、 C AM装置に対するプログラムを提供する産業などにおいて利用 可能 ある。

Claims

請求の範囲
1 . $品加工時における製品形状に対する加工残しの形状を抽出する装置 において、
3次元製品形状モデルの表面上の任意の位置に対応して、 該製品形状モ デルと加工工具との干渉をおこさせることなく、 加工工具を仮想配置する 工具配置手段と、
該任意の位置と加工工具との距離を求める距離検出手段と、
前記任意の位置を移動させた時に前記形状モデルの表面上の各点に対し て求められる前記距離の最小値を用いて、 3次元加工残し形状を作成する 3次元形状作成手段とを備えることを特徴とする加工残し形状抽出装置。
2 . 前記加工残し形状抽出装置において、 '
前記作成された 3次元加工残し形状を可視化する 3次元形状可視化手段 を更に備えることを特徴とする請求項 1記載の加工残し形状抽出装置。
3 . 製品加工時における製品形状に対する加工残しの形状を抽出する方法 において、
3次元製品形状モデルの表面上の任意の位置に対応して、 該製品形状モデ ルと加工工具との干渉をおこさせることなく、 加工工具を仮想配置し、 該任意の位置と加工工具との距離を求め、
前記任意の位置を移動させた時に前記形状モデルの表面上の各点に対し て求められる前記距離の最小値を用いて、 3次元加工残し形状を作成する ことを特徴とする加工残し形状抽出方法。
4 . 前記加工残し形状抽出方法において、
更に、 前記作成された 3次元加工残し形状を可視化することを特徴とす る請求項 3記載の加工残し形状抽出方法。
5 . 製品加工時における製品形状に対する加工残しの形状を抽出する計算 機によって使用されるプログラムにおいて、
3次元製品形状モデルの表面上の任意の位置に対応して、 該製品形状モ デルと加工工具との干渉をおこさせることなく、 加工工具を仮想配置する 手順と、
該任意の位置と加工工具との距離を求める手順と、
前記任意の位置を移動させた時に前記形状モデルの表面上の各点に対し て求められる前記距離の最小値を用いて、 3次元加工残し形状を作成する 手順とを計算機に実行させるためのプログラム。
6 . '製品加工時における製品形状に対する加工残しの形状を抽出する計算 機に'よって使用される記憶媒体において、
3'次元製品形状モデルの表面上の任意の位置に対応して、 該製品形状モ デルと加工工具との干渉をおこさせることなく、 加工工具を仮想配置する ステ'ップと、
該任意の位置と加工工具との距離を求めるステップと、
煎記任意の位置を移動させた時に前記形状モデルの表面上の各点に対し て められる前記距離の最小値を用いて、 3次元加工残し形状を作成する ステ1ップとを計算機に実行させるプログラムを格納した計算機読出し可能 可 型記憶媒体。
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