WO2013069431A1 - 並列分散処理方法および並列分散処理装置 - Google Patents

並列分散処理方法および並列分散処理装置 Download PDF

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machining
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area
parallel
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麗子 井上
隆宏 中野
洋一 野中
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株式会社日立製作所
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G—PHYSICS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to an arithmetic processing method and a parallel distributed processing device for generating a tool path using a CAM (Computer Aided Manufacturing) system.
  • CAM Computer Aided Manufacturing
  • NC Genetic Control
  • a tool path (tool path) in the NC machine tool is generated using a CAM (Computer Aided Manufacturing) system.
  • the CAM operator When generating a tool path using the CAM system, the CAM operator creates a machining area model, sets machining parameters for each process, selects multiple processes for generating the tool path, and selects the tool in the CAM system. Execute path generation processing. The CAM operator confirms the generated tool path.
  • machining area model creation man-hours a recent CAM system is equipped with a function that recognizes the uncut shape after the previous machining and automatically generates it as a machining area model for the next machining process. With this function, the number of steps for creating a machining area model for the CAM operator is reduced.
  • the processing targets are divided into a plurality of groups, and a plurality of CPUs (Central Processing Units) are used. There is a method of parallel processing.
  • CPUs Central Processing Units
  • the function that recognizes the uncut shape after the previous machining as described above and automatically generates it as the machining area for the next process uses the uncut shape from the previous process. For this reason, in the CAM system, when executing the tool path generation process, the tool path generation of all the areas is permuted, and there is a problem that the processing time becomes long.
  • Patent Document 1 the processing target is divided into a plurality of groups and processed in parallel according to the distance information, but the processing order is not limited.
  • the tool path generation process targeted by the present invention uses the uncut shape of the previous process, processing order restrictions between processes occur.
  • processing order restrictions occur, the example described in Patent Document 1 has a problem that parallel processing cannot be performed and processing time cannot be reduced.
  • an object of the present invention is to shorten the tool path generation processing time even in a machining process with a machining order restriction.
  • the material CAD data, the product CAD data representing the processed product shape, and the machining area data representing the machining area for each machining process are held, and the material CAD data, the product CAD data, and the machining area data are stored.
  • a machining area network with a machining area as a node and a machining order as an edge, a machining area that can be processed in parallel without a restriction on the machining order is extracted.
  • step of calculating the machining order discrete points are generated on the face of the element model of the product CAD data, and a vector for a plurality of machining areas on the normal vector generated from the discrete points in the model direction of the material CAD data.
  • the processing order is determined by comparing the lengths of the two.
  • the functional block diagram concerning the example of 1 implementation of the parallel processing apparatus of this invention The flowchart figure which showed the process of the process order calculation part in the Example.
  • the flowchart figure which showed the process order determination process with respect to all the process areas on a normal vector in the Example The flowchart figure which showed the concave shape process order determination process in the Example.
  • region where the process order in the Example is bidirectional.
  • the example of the process area network in the Example An example of parallel processable area set data in the embodiment.
  • the flowchart figure which showed the process of the CPU allocation part in the Example The example of the tool path produced
  • Example of CPU allocation result data in the same embodiment The example of the input display screen in the Example.
  • FIG. 1 is a functional configuration diagram according to an implementation example of the parallel processing device of the present invention.
  • the present invention includes a processing unit 1, a storage unit 2, an input unit 3, an output unit 4, and a display unit 5.
  • the processing unit 1 includes a processing order calculation unit 10, a processing region network calculation unit 11, a parallel processable region set calculation unit 12, a free CPU acquisition unit 13, and a CPU allocation unit 14.
  • the storage unit includes a material CAD data holding unit 20, a product CAD data holding unit 21, a machining area processing region data holding unit 22, a CPU configuration data holding unit 23, a processing order candidate list holding unit 24, and parallel processing.
  • the possible area set data holding unit 25, a tool path generated area set data holding unit 26, a CPU allocation result data holding unit 27, and a tool path data holding unit 28 are included.
  • material CAD data that defines a material shape before processing material CAD data that defines a product shape after processing
  • processing region data that defines processing regions for each processing process
  • CPU configuration data are input from the input unit 3.
  • the data is input and held in the material CAD data holding unit 20, the product CAD data holding unit 21, the machining area data holding unit 22 for each processing step, and the CPU configuration data holding unit 23, respectively.
  • the processing order calculation unit 10 of FIG. 1 the data of the material CAD data holding unit 20, the data of the product CAD data holding unit 21, and the data of the processing region data holding unit 22 for each processing step are input, and the processing regions overlap.
  • the processing order is calculated by determining the relationship. This process will be described.
  • FIG. 2 shows a processing flow of the processing order calculation unit 10.
  • discrete points are generated on the element model face of the product CAD model created from the data in the product CAD data holding unit 21 (S101).
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of generating discrete points on the element model face, and is an example in which a plurality of discrete points are generated on the face of the element model 211a in the product CAD model 210a generated from the product CAD data.
  • a method for generating discrete points for example, there is a method in which section curves are extracted at regular intervals in the direction of each axis of the element model, and discrete points are generated on the intersections of the section curves. Further, for example, there is a method in which the face of the element model is expressed by a Bezier curved surface, a NURBS curved surface, or the like, and the control points are discrete points.
  • the machining order of the machining area is calculated.
  • a convex shape processing order calculation process (S102a) is performed, and if it is a concave shape, a concave shape processing order calculation process (S102b) is performed.
  • S102a the convex shape processing order calculation process
  • FIG. 4 shows a processing flow for determining a convex processing order.
  • the processing order determination process first, discrete points are selected (S1021a).
  • a tangent plane at the selected discrete point on the product CAD model is calculated (S1022a).
  • z fx (x0, y0) (x-x0) + fy (x0, y0) (y-y0) + z0 ... Equation 1
  • Equation 1 the tangent plane at the discrete points on the product CAD model is calculated.
  • FIG. 5 shows a conceptual diagram of processing order determination using normal vectors at discrete points P1 on the convex element model 211a.
  • the processing area (1) 221a, the processing area (2) 222a, the processing area (3) 223a, the processing area (4) 224a, the processing area (5) with respect to the material CAD model 200a generated from the data of the material CAD data holding unit 20 ) 225a is processed.
  • the discrete point P1 as a base point
  • the normal vector V1 of the tangent plane at the discrete point P1 is drawn in the direction of the material CAD model 200a (S1023a).
  • processing for calculating the processing order between the plurality of processing regions on the normal vector is performed according to the length of the vector (S1024).
  • the vector to the machining area (1) 221a is long and the machining to the element model 211a is performed. It can be seen that the region (1) 221a is outside the processing region (2) 222a. That is, in order to machine the machining area (2) 222a, the machining area (1) 221a must be removed first, so the machining order is the machining area (1) 221a first, and the machining area (2) 222a. Will be processed later.
  • FIG. 6 shows a flow of the processing (S1024) for calculating the processing order between the plurality of processing regions on the normal vector according to the length of the vector.
  • region A and region B two processing regions on the normal vector are selected and set as region A and region B (S1025).
  • the processing order in which the region A is processed first and the region B is processed later is set (S1026).
  • the processing order is processed in which the region B is processed first and the region A is processed later (S1027). This determination is performed for all combinations of machining areas on the normal vector.
  • the processing order between the plurality of processing regions can be obtained by comparing the lengths of the vectors for a plurality of processing regions on the normal vector.
  • the processing order is determined for all the discrete points, and the processing order between the processing regions on each discrete point is obtained.
  • the concave shape processing order calculation process (S102b) in FIG. 2 will be described with reference to FIG.
  • discrete points are selected (S1021b).
  • the tangent plane at the selected discrete point on the product CAD model is calculated using the above-described equation 1 (S1022b).
  • a normal vector of a tangent plane with the discrete point as the base point is generated from the discrete point in the direction of the material CAD model (S1023b).
  • FIG. 8 shows a conceptual diagram of processing order determination using a normal vector in the concave element model 211b.
  • the machining area (1) 221b, the machining area (2) 222b, the machining area (3) 223b, the machining area (4) 224b, and the machining area (5) 225b are machined on the material CAD model 200b.
  • the normal vector V2 of the tangent plane is drawn in the direction of the material CAD model 200b (S1023b).
  • machining area (1) 221b there are five machining areas: a machining area (1) 221b, a machining area (2) 222b, a machining area (3) 223b, a machining area (4) 224b, and a machining area (5) 225b.
  • the machining order between the machining areas on the normal vector is calculated according to the length of the vector (S1024). Processing order calculation processing between a plurality of processing regions on the normal vector follows the flow of FIG.
  • FIG. 9 shows an example of the processing order candidate list 24.
  • the processing order candidate list 24 includes a vector name 240, an area name 241 to be processed first, and an area name 242 to be processed later.
  • the machining areas on the normal vector V2 are the machining area (5), the machining area (4), the machining area (3), the machining area (2), and the machining area (1) in descending order of vector.
  • the processing order candidate list 24 holds the processing order for processing the processing region (5) first and the processing region (1) last in accordance with the length of the vector.
  • the normal point vector V3 of the tangent plane is drawn in the direction of the material CAD model 200b using the discrete point P3 on the element model 201b as a base point (S1023b).
  • the processing areas on the normal vector V3 are the processing area (1), the processing area (2), the processing area (3), the heel processing area (4), and the processing area (5) in descending order of vector.
  • the processing order in which the processing area (1) is processed first and the processing area (5) is processed last is held in the processing order candidate list 24.
  • the normal point vector V4 of the tangent plane is drawn in the direction of the material CAD model 200b using the discrete point P4 on the element model 201b as a base point (S1023b). Then, the machining area on the normal vector V4 becomes a machining area (3) and a machining area (6) in the order of increasing vector. In accordance with the length of the vector, the processing order in which the processing area (3) is processed first and the processing area (6) is processed later is held in the processing order candidate list 24.
  • the machining area (1) obtained from the normal vector V2 and the machining area (2) for the machining area (1) and the machining area (2) are first displayed. There are both the order of processing later and the order of processing the processing region (1) after the processing region (2) obtained from the normal vector V3.
  • Such a state is defined as a combination in which the processing order is bidirectional.
  • the combination of the processing areas in which the processing order is bidirectional may be processed first, but it is necessary to determine which one is processed first.
  • a method of determining a region to be processed first there are a method of comparing vector lengths, a method of comparing volumes of processing regions, and the like.
  • a method in which an operator designates a processing order is shown as an example.
  • a combination in which the processing order is bidirectional is extracted from the processing order candidate list (S1026b).
  • the processing order is designated by the operator for these processing areas (S1027b).
  • the processing area (1) 221b, the processing area (2) 222b, the processing area (3) 223b, the processing area (4) 224b, and the processing area (5) ⁇ 225b are the first in the processing order that is bidirectional.
  • the operator designates the machining area (3) 223b as the area to be machined.
  • the processing region (3) is processed first and the processing region (4) is processed later with respect to the processing region (3) and the processing region (4) in which the processing order is bidirectional in the processing order candidate list 31. You can decide with the order.
  • the machining area (3) and the machining area (2) it can be determined that the machining area (3) is processed first and the machining area (2) is processed later.
  • the processing order candidate list is updated so that the determined processing order remains and the reverse processing order is deleted (S1028b).
  • the operator designates the machining order (S1027b) and updates the machining order candidate list (S1028b) until there is no combination in which the machining order is bidirectional, and uniquely determines the machining order between the plurality of machining areas.
  • FIG. 10 shows an example 243 of the processing order candidate list in which there is no combination in which the processing order becomes bidirectional.
  • machining area network S103 with the machining areas shown in FIG. 2 as nodes and the machining order as edges.
  • Fig. 11 shows an example of the processing area network.
  • a machining area network configured from the convex machining sequence shown in FIG. 5 is shown.
  • a network between all the processing regions is configured with each processing region as a node 41 and the processing order obtained in the above-described processing S102a and S102b for each processing region as an edge.
  • An arrow at the edge 42 indicates a processing region where the base point is processed first, and a processing point where the tip is processed later.
  • the parallel processable area set calculation unit 12 in FIG. 1 extracts a process area set that can be processed in parallel from the process area network.
  • Areas that can be processed in parallel are areas that have no processing order, that is, nodes that do not have an edge between nodes in the processing area network and have no parent-child relationship. Further, each node needs to be processed in all the parent nodes that are processing areas to be processed first.
  • machining areas that satisfy these conditions and can be processed in parallel can be defined by Equation 2 below.
  • Processing area that can be processed in parallel Tool path is not generated ⁇ (All parent node tool path generation processing ⁇ No parent node)... Formula 2 An area that satisfies Expression 2 is a node in which no tool path has been generated and all parent nodes that are processing areas to be processed first have been processed or have no parent node. If there are a plurality of machining areas that satisfy this condition, these machining areas can be processed in parallel.
  • a machining area set that can be processed in parallel in the initial state is expressed by using the expression 2 and a machining area (1) and a machining area (3 ) And can be extracted.
  • FIG. 12 shows an example of the parallel processable area set data 25.
  • the parallel processable area set data 25 includes a machining area name 251, a parent node list 252 of the rough machining area, and a determination result 253 of whether or not parallel processing is possible by applying Formula 1 to the rough machining area.
  • a machining area in which the determination result 253 of the possibility of parallel processing indicated by hatching in the drawing is possible is a set of parallel processable areas.
  • the free CPU acquisition unit 13 in FIG. 1 acquires, as needed, a free CPU that has not been processed among a plurality of CPUs selected by the CPU selection unit 19 from the CPU configuration data 23 mounted on the computer.
  • FIG. 13 shows a processing flow of the CPU allocation unit 14.
  • the process waits until a free CPU is generated (S141). If there is a free CPU, one machining area is selected from the parallel computable area set (S142). Next, the CPU with the lowest operating rate among the free CPUs is assigned to the selected machining area (S143). Next, the selected machining area is removed from the parallel computable area set (S144). Next, a tool path of the machining area assigned by the CPU is generated (S145). Next, the tool path generated machining area is added to the tool path generated area set data 27 and removed from the parent node of the parallel computable area set (S146).
  • FIG. 14 shows an example of the tool path generated region set data 26.
  • the tool path generated region set data 26 holds the name of the processing region for which the tool path generation processing has been completed as shown in the figure.
  • FIG. 15 shows an example of the CPU allocation result data 27.
  • the horizontal axis represents the CPU used for tool path generation processing, and the vertical axis represents time.
  • CPU (1) 271 and CPU (2) 272 are assigned to machining area (1) 273 and machining area (3) 274 that can be processed in parallel, respectively, and the results of parallel processing at the same time can be confirmed. .
  • the output unit 4 in FIG. 1 outputs the data held in the parallel processable region set data holding unit 25, the tool path generated region set data holding unit 26, the CPU allocation result data holding unit 27, and the tool path data holding unit 28.
  • FIG. 16 shows an example of the input display screen.
  • the display screen 50 includes a tool path generation target process selection area 501, a CPU selection display area 502, a material CAD data selection display area 503, and a product CAD data selection display area 504.
  • the tool path generation target process selection area 501 displays machining processes associated with the machining area data 22 by machining process as selection candidates.
  • the CAM operator can select a process as a tool path generation target from among the processes displayed as candidates.
  • the CPU selection display area 502 displays the CPU configuration data 23 as a selection candidate.
  • the CAM operator can select a CPU to be used for the tool path generation process from the candidate displayed CPUs.
  • the material CAD data selection display area 503 displays the selected material CAD data.
  • the product CAD data selection display area 504 displays the selected product CAD data.
  • FIG. 17 shows an example of the recess processing order selection screen.
  • the display screen 51 includes a processing order selection display area 510 and a selection candidate processing area display area 511.
  • the processing order selection display area 510 indicates a processing area in which the processing order is bidirectional in the processing order candidate list as a selection candidate for processing order determination.
  • the CAM operator can select a process to be processed first from among the processes displayed as candidates.
  • the selection candidate machining area display area 511 displays a machining area in which the machining order is bidirectional.
  • the machining area where the machining order is bidirectional is indicated by hatching.
  • Fig. 18 shows an example of the output display screen.
  • the display screen 52 includes a tool path generating process display area 520 and a tool path generating process area display area 521.
  • the tool path generation process display area 520 displays all processes in the tool path generation process among the tool path generation target processes. In FIG. 18, all the processes during the tool path generation process are indicated by hatching.
  • the tool path generation machining area display area 521 displays the machining areas of all processes in the tool path generation process among the tool path generation target processes. In FIG. 18, the machining areas of all the processes during the tool path generation process are displayed by hatching.
  • Fig. 19 shows an example of the output display screen.
  • the display screen 53 displays the CPU allocation result data held in the CPU allocation result data holding unit 27.
  • a processing area that can be processed in parallel can be extracted, and a plurality of CPUs can be allocated to perform parallel processing.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
  • each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
  • Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.

Abstract

　ＣＡＭシステムではツールパス生成処理を実行する際に全ての領域のツールパス生成を順列処理しており，処理時間が長くなる。加工順序制約のある加工工程においてもツールパス生成処理時間を短縮することを課題とする。　ＣＡＭシステムにおいて素材から製品へ加工するための複数の加工工程のツールパスを生成する、複数のＣＰＵを搭載した処理装置における並列分散処理方法であって、加工前の素材形状を表す素材ＣＡＤデータと、加工後の製品形状を現す製品ＣＡＤデータと、加工工程別の加工領域を表す加工領域データを使用して、加工順序を算出し、加工順序の算出結果から、加工順序の制約がなく並列処理可能な複数の加工領域を抽出し、それぞれの加工領域におけるツールパス生成処理に対しＣＰＵを割り付けて並列分散処理を行う。

Description

並列分散処理方法および並列分散処理装置
　本発明は，ＣＡＭ(Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ)システムを利用してツールパスを生成する際の演算処理方法，および並列分散処理装置に関する。
　切削加工では，一般にＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）工作機械が用いられている。そして，ＮＣ工作機械における工具経路（ツールパス）は，ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システムを利用して生成される。
　ＣＡＭシステムを利用してツールパスを生成する際には，ＣＡＭオペレータが加工領域モデルを作成し，各工程の加工パラメータを設定した後，ツールパスを生成する複数工程を選択してＣＡＭシステムでツールパス生成処理を実行する。そして，生成したツールパスをＣＡＭオペレータが確認する。
　加工領域モデル作成工数については，近年のＣＡＭシステムに，前加工後の削り残り形状を認識し次の加工工程の加工領域モデルとして自動生成する機能が搭載されている。この機能により，ＣＡＭオペレータの加工領域モデル作成工数の削減がなされている。
　一方、システムを用いて複数処理を行う場合の処理時間を削減する例として，特許文献１に開示されているように，処理対象を複数グループに分け，複数のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）を用いて並列処理する方法がある。
特開２００９－１５７０６
　上記のような前加工後の削り残り形状を認識し次の工程の加工領域として自動生成する機能では，前工程の削り残り形状を利用する。このため，ＣＡＭシステムではツールパス生成処理を実行する際に全ての領域のツールパス生成を順列処理しており，処理時間が長くなるという課題がある。
　また，特許文献１では距離情報によって処理対象を複数グループに分けて並列処理しているが，処理順序に制約はない。これに対し、本発明で対象とするツールパス生成処理は前工程の削り残り形状を利用するため，工程間の処理順序制約が生じてしまう。処理順序制約が生じた場合、特許文献１の記載の例では、並列処理ができず，処理時間を削減できなくなるという課題がある。
　以上より、本発明は，加工順序制約のある加工工程においてもツールパス生成処理時間を短縮することを課題とする。
　上記課題を解決するためＣＡＭシステムにおいて素材から製品へ加工するための複数の加工工程のツールパスを生成する、複数のＣＰＵを搭載した処理装置における並列分散処理方法であって、加工前の素材形状を表す素材ＣＡＤデータと、加工後の製品形状を現す製品ＣＡＤデータと、加工工程別の加工領域を表す加工領域データと、を保持し、前記素材ＣＡＤデータ、前記製品ＣＡＤデータ及び前記加工領域データとを使用して、加工順序を算出し、加工順序の算出結果から、加工順序の制約がなく並列処理可能な複数の加工領域を抽出し、それぞれの加工領域におけるツールパス生成処理に対しＣＰＵを割り付けて並列分散処理を行う。
　また、加工領域をノード、加工順序をエッジとして加工領域ネットワークを生成するステップを有することにより、加工順序の制約がなく並列処理可能な加工領域を抽出する。
　また、加工順序を算出するステップにおいて、製品ＣＡＤデータの要素モデルのフェース上に離散点を生成し、離散点から素材ＣＡＤデータのモデル方向へ生成した法線ベクトル上の複数加工領域に対してベクトルの長短を比較して加工順序を決定する。
　本発明によれば，ＣＡＭシステムを利用して複数の加工工程のツールパスを生成する場合の生成処理時間を短縮することができる。
本発明の並列処理装置の一実現例にかかる機能構成図。 同実施例における加工順序算出部の処理を示したフローチャート図。 同実施例における要素モデルフェース上への離散点生成の概念図。 同実施例における凸形状の加工順序決定処理を示したフローチャート図。 同実施例における凸形状要素モデル上離散点での法線ベクトルを用いた加工順序決定の概念図。 同実施例において法線ベクトル上の全加工領域に対する加工順序決定処理を示したフローチャート図 同実施例における凹形状の加工順序決定処理を示したフローチャート図。 同実施例における凹形状要素モデル上離散点での法線ベクトルを用いた加工順序決定の概念図。 同実施例における加工順序が双方向な加工領域の組合せの例。 同実施例における加工順序が双方向な組合せの無い加工順序候補リストの例。 同実施例における加工領域ネットワークの例。 同実施例における並列処理可能領域集合データの例。 同実施例におけるＣＰＵ割付け部の処理を示したフローチャート図 同実施例におけるツールパス生成済み領域集合データの例。 同実施例におけるＣＰＵ割付け結果データの例 同実施例における入力表示画面の例。 同実施例における凸形状加工順序選択画面の例。 同実施例における結果出力表示画面の例。 同実施例におけるＣＰＵ割付け結果データ出力画面の例。
　以下、本発明の一実現形態について，図面を用いて説明する。
　図１は，本発明の並列処理装置の一実現例にかかる機能構成図である。本発明は，処理部１と，記憶部２と，入力部３と，出力部４と，表示部５からなる。処理部１は，加工順序算出部１０と，加工領域ネットワーク算出部１１と，並列処理可能領域集合算出部１２と，空きＣＰＵ取得部１３と，ＣＰＵ割付け部１４からなる。記憶部は，素材ＣＡＤデータ保持部２０と，製品ＣＡＤデータ保持部２１と，加工工程別加工領域データ保持部２２と，ＣＰＵ構成データ保持部２３と，加工順序候補リスト保持部２４と，並列処理可能領域集合データ保持部２５と，ツールパス生成済み領域集合データ保持部２６と，ＣＰＵ割付け結果データ保持部２７と，ツールパスデータ保持部２８からなる。
　本並列処理装置で実現する並列処理方法について説明する。
はじめに，加工前の素材形状を定義する素材ＣＡＤデータと，加工後の製品形状を定義する製品ＣＡＤデータと，加工工程別の加工領域を定義する加工領域データと，ＣＰＵ構成データを入力部３より入力し，それぞれ，素材ＣＡＤデータ保持部２０，製品ＣＡＤデータ保持部２１，加工工程別加工領域データ保持部２２，ＣＰＵ構成データ保持部２３に保持する。
　図１の加工順序算出部１０では，素材ＣＡＤデータ保持部２０のデータと，製品ＣＡＤデータ保持部２１のデータと，加工工程別の加工領域データ保持部２２のデータを入力とし，加工領域の重複関係を判定して加工順序を算出する。この処理について説明する。
　図２に，加工順序算出部１０の処理フローを示す。
はじめに，製品ＣＡＤデータ保持部２１のデータから作成した製品ＣＡＤモデルの要素モデルフェース上に離散点を生成する(Ｓ１０１)。
　図３は，要素モデルフェース上への離散点生成の概念図であり，製品ＣＡＤデータから生成した製品ＣＡＤモデル２１０ａ中の要素モデル２１１ａのフェース上に複数の離散点を生成した例である。
　離散点の生成方法としては，例えば，要素モデルの各軸方向に一定間隔で断面曲線を抽出し，断面曲線の交点上に離散点を生成する方法がある。また，例えば，要素モデルのフェースをＢｅｚｉｅｒ曲面やＮＵＲＢＳ曲面等で表現し，制御点を離散点とする方法等がある。
　次に，加工領域の加工順序を算出する。このとき，要素モデルが凸形状の場合は凸形状の加工順序算出処理　（Ｓ１０２ａ）を，凹形状の場合は凹形状の加工順序算出処理　（Ｓ１０２ｂ）を行う。まず，凸形状の加工順序算出処理　（Ｓ１０２ａ）について述べる。
　図４に，凸形状の加工順序決定処理フローを表す。加工順序決定処理では，はじめに，離散点を選択する（Ｓ１０２１ａ）。次に，製品ＣＡＤモデル上の選択した離散点における接平面を算出する（Ｓ１０２２ａ）。ここで，曲面z = f(x, y)の離散点(x0, y0, z0)における接平面は，式１で定義できる。
z ＝ fx(x0, y0)(x - x0) + fy(x0, y0)(y - y0) + z0　・・・式１
式１を用いて，製品ＣＡＤモデル上の離散点における接平面を算出する。
　次に，離散点から素材ＣＡＤモデルの方向に，離散点を基点とした接平面の法線ベクトルを生成し(Ｓ１０２３ａ)，ベクトルの長短に従って法線ベクトル上の複数加工領域間の加工順序を算出する(Ｓ１０２４)。Ｓ１０２１ａからＳ１０２４までの処理を全ての離散点について行う。　図５に，凸形状要素モデル２１１ａ上の離散点Ｐ１における法線ベクトルを用いた加工順序決定の概念図を示す。素材ＣＡＤデータ保持部２０のデータから生成した素材ＣＡＤモデル２００ａに対し，加工領域（１）２２１ａ，加工領域（２）２２２ａ，加工領域（３）２２３ａ，加工領域（４）２２４ａ，加工領域（５）２２５ａを加工する。いま，離散点Ｐ１を基点とし，素材ＣＡＤモデル２００ａの方向へ，離散点Ｐ１における接平面の法線ベクトルＶ１を引く（Ｓ１０２３ａ）。すると，法線ベクトルＶ１上には加工領域（１）２２１ａと加工領域（２）２２２ａの２つの加工領域がある。
　ここで，ベクトルの長短に従い法線ベクトル上の複数加工領域間の加工順序を算出する処理（Ｓ１０２４）を行う。このとき，加工領域（１）２２１ａへのベクトルの長さと加工領域（２）２２２ａへのベクトルの長さを比較すると，加工領域（１）２２１ａへのベクトルが長く，要素モデル２１１ａに対して加工領域（１）２２１ａは加工領域（２）２２２ａよりも外側にあることがわかる。すなわち，加工領域（２）２２２ａを加工するためには，先に加工領域（１）２２１ａを除去しなければならないため，加工順序は加工領域（１）２２１ａを先に，加工領域（２）２２２ａを後に加工する順序となる。
　図６に，上記の，ベクトルの長短に従い法線ベクトル上の複数加工領域間の加工順序を算出する処理（Ｓ１０２４）のフローを示す。
　始めに，法線ベクトル上の加工領域を2つ選択し，領域Ａと領域Ｂとする(Ｓ１０２５)。次に，離散点から領域Ａへのベクトルの長さが，離散点から領域Ｂへのベクトルより長い場合は，領域Ａを先に，領域Ｂを後に加工する加工順序(Ｓ１０２６)とする。離散点から領域Ａへのベクトルの長さが，離散点から領域Ｂへのベクトルより短い場合は，領域Ｂを先に，領域Ａを後に加工する加工順序(Ｓ１０２７)とする。この判定を，法線ベクトル上の全ての加工領域の組合せに対して行う。
　このように，凸形状では法線ベクトル上の複数の加工領域についてベクトルの長短を比較することにより，複数加工領域間の加工順序を求められる。この加工順序の判定を全ての離散点について行い，各離散点上の加工領域間の加工順序を求める。
次に，図２の凹形状の加工順序算出処理 (Ｓ１０２ｂ)について図７を用いて述べる。はじめに，離散点を選択する(Ｓ１０２１ｂ)。
次に，前述の式１を用いて，製品ＣＡＤモデル上の選択した離散点における接平面を算出する（Ｓ１０２２ｂ）。
次に，離散点から素材ＣＡＤモデルの方向に，離散点を基点とした接平面の法線ベクトルを生成する(Ｓ１０２３ｂ)。
　図８に凹形状要素モデル２１１ｂにおける法線ベクトルを用いた加工順序決定の概念図を示す。素材ＣＡＤモデル２００ｂに対し，加工領域（１）２２１ｂ，加工領域（２）２２２ｂ，加工領域（３）２２３ｂ，加工領域（４）２２４ｂ，加工領域（５）２２５ｂを加工する。いま，要素モデル２０１ｂ上の離散点Ｐ２を基点とし，素材ＣＡＤモデル２００ｂの方向へ接平面の法線ベクトルＶ２を引く(Ｓ１０２３ｂ)。すると，法線ベクトルＶ２上には加工領域(１)２２１ｂ，加工領域(２)２２２ｂ，加工領域(３)２２３ｂ，加工領域(４)２２４ｂ，加工領域(５)２２５ｂの５つの加工領域がある。この５つの加工領域に対し，ベクトルの長短に従い，法線ベクトル上の複数加工領域間の加工順序を算出する（Ｓ１０２４）。この法線ベクトル上の複数加工領域間の加工順序算出処理は，前述の図６のフローに従う。
　次に，算出した加工順序を加工順序候補リストに保持する。
図９に加工順序候補リスト２４の例を示す。加工順序候補リスト２４は，ベクトル名２４０と，先に加工する領域名２４１と，後に加工する領域名２４２からなる。いま，法線ベクトルＶ２上の加工領域は，ベクトルが長い順に，加工領域(５)，加工領域(４) ，加工領域(３)， 加工領域(２) ，加工領域(１)となる。ベクトルの長短に従い，加工領域(５)を最初に，加工領域(１)を最後に順次加工する加工順序を加工順序候補リスト２４に保持する。
　次に，離散点の選択(Ｓ１０２１ｂ)に戻り，要素モデル２０１ｂ上の離散点Ｐ３を基点とし，素材ＣＡＤモデル２００ｂの方向へ接平面の法線ベクトルＶ３を引く(Ｓ１０２３ｂ)。すると，法線ベクトルＶ３上の加工領域は，ベクトルが長い順に，加工領域(１)，加工領域(２) ，加工領域(３)， 加工領域(４) ，加工領域(５)となる。ベクトルの長短に従い，加工領域(１)を最初に，加工領域(５)を最後に順次加工する加工順序を加工順序候補リスト２４に保持する。
　次に，離散点の選択(Ｓ１０２１ｂ)に戻り，要素モデル２０１ｂ上の離散点Ｐ４を基点とし，素材ＣＡＤモデル２００ｂの方向へ接平面の法線ベクトルＶ４を引く(Ｓ１０２３ｂ)。すると，法線ベクトルＶ４上の加工領域は，ベクトルが長い順に，加工領域(３)，加工領域(６)となる。ベクトルの長短に従い，加工領域(３)を先に，加工領域(６)を後に加工する加工順序を加工順序候補リスト２４に保持する。
　ここで，加工順序候補リスト２４をみると，例えば加工領域(１)と加工領域(２)に対して，法線ベクトルＶ２から求めた加工領域(１)を先に，加工領域(２)を後に加工する順序と，法線ベクトルＶ３から求めた加工領域(２)を先に，加工領域(１)を後に加工する順序の両方がある。このような状態を加工順序が双方向になる組合せと定義する。加工順序が双方向になっている加工領域の組合せは，どちらの領域を先に加工しても良いが，どちらを先に加工するか決定する必要がある。先に加工する領域の決定方法としては，ベクトルの長さを比較する方法や，加工領域の体積を比較する方法等があるが，ここではオペレータが加工順序を指定する方法を例として示す。
　まず，加工順序候補リストの中で加工順序が双方向になる組合せを抽出する(Ｓ１０２６ｂ)。本例では，図１３にハッチングで示した，加工領域(１) ２２１ｂ，加工領域(２) ２２２ｂ，加工領域(３) ２２３ｂ，加工領域(４) ２２４ｂ，加工領域(５) ２２５ｂに対する加工順序が双方向になっている。
　これらの加工領域に対し，オペレータにより加工順序を指定する(Ｓ１０２７ｂ) 。例えば，加工順序が双方向になっている加工領域(１) ２２１ｂ，加工領域(２) ２２２ｂ，加工領域(３) ２２３ｂ，加工領域(４) ２２４ｂ，加工領域(５) ２２５ｂの中で，最初に加工する領域としてオペレータが加工領域(３) ２２３ｂを指定する。すると，加工順序候補リスト３１で加工順序が双方向になっていた，加工領域(３)と加工領域(４)に対し，加工領域(３)を先に，加工領域(４)を後に加工する順序と決定できる。また，加工領域 (３)と加工領域(２)に対しても，加工領域(３)を先に，加工領域(２)を後に加工する順序と決定できる。
　そして，決定した加工順序を残し，逆の加工順序を削除するように，加工順序候補リストを更新する(Ｓ１０２８ｂ)。
  このオペレータによる加工順序の指定 (Ｓ１０２７ｂ) と加工順序候補リストの更新(Ｓ１０２８ｂ)を，加工順序が双方向になる組合せがなくなるまで繰り返し，複数加工領域間の加工順序を一意に求める。
　図１０に，加工順序が双方向になる組合せがなくなった加工順序候補リストの例２４３を示す。
　このように，凹形状では全離散点で法線ベクトル上の複数加工領域の加工順序を求めた後，加工順序候補リストから加工順序が双方向になる領域を抽出して，それぞれの領域間の加工順序を求める。　次に，求めた加工順序に基づき，加工領域ネットワークを生成する。
　図１の加工領域ネットワーク生成部１１では，図２に示した加工領域をノード，加工順序をエッジとした加工領域ネットワークの生成(Ｓ１０３)を行う。
　図１１に加工領域ネットワークの例を示す。本例では，図５に示した凸形状の加工順序から構成した加工領域ネットワークを示している。各加工領域をノード４１，各加工領域に対して上記処理Ｓ１０２ａ，Ｓ１０２ｂで求めた加工順序をエッジ４２として，全ての加工領域間のネットワークを構成する。エッジ４２の矢印は基点が先に処理する加工領域，先端が後に処理する加工領域を指す。このような加工領域ネットワークを構成することで，各離散点で得た加工領域間の加工順序に基づき，加工領域全体の加工順序関係を得ることができる。
　図１の並列処理可能領域集合算出部１２では，加工領域ネットワークから，並列処理可能な加工領域集合を抽出する。並列処理可能な領域は，加工順序のない領域同士，つまり，加工領域ネットワークでノード間にエッジがなく，親子関係にないノード同士である。さらに，各ノードは，先に処理する加工領域である親ノードが全て処理されている必要がある。図１１の加工領域ネットワークにおいて，これらの条件を満たす並列処理可能な加工領域は，下記の式２で定義できる。
並列処理可能な加工領域　＝　ツールパスが未生成∧            (全ての親ノードツールパス生成処理済み∨親ノードなし) …式２
　式２を満たす領域は，ツールパスが未生成で，なおかつ，先に処理する加工領域である親ノードが全て処理されているか，親ノードがないノードである。この条件を満たす加工領域が複数あれば，それらの加工領域は並列処理可能である。
　例えば，図１１の加工領域ネットワークにおける，初期状態で並列処理可能な加工領域集合は，式２を用いて，ツールパスが未生成，かつ親ノードのない，加工領域(１)と加工領域(３)と抽出できる。
　図１２に並列処理可能領域集合データ２５の例を示す。並列処理可能領域集合データ２５は，加工領域名２５１と，概加工領域の親ノードリスト２５２と，概加工領域に式１を適用した並列処理可否の判定結果２５３からなる。図中にハッチングで示した並列処理可否の判定結果２５３が可である加工領域が，並列処理可能領域集合である。
　図１の空きＣＰＵ取得部１３では，計算機に搭載されているＣＰＵ構成データ２３の中からＣＰＵ選択部１９で選択した複数のＣＰＵのうち，処理を行っていない空きＣＰＵを随時取得する。
　図１のＣＰＵ割付け部１４では，並列処理可能領域集合に対し，空きＣＰＵ取得部１３で取得した空きＣＰＵを割り付ける。
　図１３に，ＣＰＵ割付け部１４の処理フローを示す。
　割り付けられる空きＣＰＵがない場合は，空きＣＰＵが発生するまで待機する(Ｓ１４１)。空きＣＰＵがある場合は，並列計算可能領域集合から加工領域を１つ選択する(Ｓ１４２)。次に，空きＣＰＵの中から　最も稼働率が低いＣＰＵを，選択した加工領域に割り付ける(Ｓ１４３)。次に，選択した加工領域を並列計算可能領域集合から除去する(Ｓ１４４)。次に，ＣＰＵ割付けした加工領域のツールパスを生成する(Ｓ１４５)。次に，ツールパス生成した加工領域をツールパス生成済み領域集合データ２７に加え，並列計算可能領域集合の親ノードから除去する(Ｓ１４６)。
　図１４に，ツールパス生成済み領域集合データ２６の例を示す。ツールパス生成済み領域集合データ２６には，図示するようにツールパス生成処理が終了した加工領域名を保持する。
　図１５にＣＰＵ割付け結果データ２７の例を示す。横軸がツールパス生成処理に使用したＣＰＵ，縦軸が時間を表す。例えば，並列処理可能な加工領域(１)２７３と加工領域(３)２７４に対し，それぞれＣＰＵ(１)２７１，ＣＰＵ(２)２７２を割付けて，同じ時間に並列処理している結果が確認できる。
　図１の出力部４では，並列処理可能領域集合データ保持部２５，ツールパス生成済み領域集合データ保持部２６，ＣＰＵ割付け結果データ保持部２７，ツールパスデータ保持部２８に保持したデータを出力する。
図１６に入力表示画面の一例を示す。表示画面５０は，ツールパス生成対象工程選択領域５０１と，ＣＰＵ選択表示領域５０２と，素材ＣＡＤデータ選択表示領域５０３と，製品ＣＡＤデータ選択表示領域５０４と，を有する。
　ツールパス生成対象工程選択領域５０１は，加工工程別加工領域データ２２と紐づいた加工工程を選択候補として表示する。ＣＡＭオペレータは候補表示された工程の中から，ツールパス生成対象とする工程を選択することができる。
　ＣＰＵ選択表示領域５０２は，ＣＰＵ構成データ２３を選択候補として表示する。ＣＡＭオペレータは候補表示されたＣＰＵの中から，ツールパス生成処理に使用するＣＰＵを選択することができる。
素材ＣＡＤデータ選択表示領域５０３は，選択された素材ＣＡＤデータを表示する。
製品ＣＡＤデータ選択表示領域５０４は，選択された製品ＣＡＤデータを表示する。
　図１７に凹部加工順序選択画面の一例を示す。表示画面５１は，加工順序の選択表示領域５１０と，選択候補の加工領域表示領域５１１と，を有す。
　加工順序の選択表示領域５１０は，加工順序候補リストのうち，加工順序が双方向になる加工領域を加工順序決定の選択候補として示す。ＣＡＭオペレータは候補表示された工程の中から，先に加工する工程を選択することができる。
　選択候補の加工領域表示領域５１１は，加工順序が双方向になる加工領域を表示する。図１７では加工順序が双方向になる加工領域を斜線ハッチングで表示している。
　図１８に出力表示画面の一例を示す。表示画面５２は，ツールパス生成中工程表示領域５２０と，ツールパス生成中加工領域表示領域５２１と，を有する。
　ツールパス生成中工程表示領域５２０は，ツールパス生成対象工程のうち，ツールパス生成処理中の全工程を表示する。図１８では，ツールパス生成処理中の全工程を斜線ハッチングで表示している。
　ツールパス生成中加工領域表示領域５２１は，ツールパス生成対象工程のうち，ツールパス生成処理中の全工程の加工領域を表示する。図１８では，ツールパス生成処理中の全工程の加工領域を斜線ハッチングで表示している。
　図１９に出力表示画面の一例を示す。表示画面５３は，ＣＰＵ割付け結果データ保持部２７に保持されたＣＰＵ割付け結果データを表示する。
　以上のように，本実施形態によれば，ＣＡＭシステムを利用して複数工程のツールパスを生成する場合に，並列処理可能な加工領域を抽出し，複数ＣＰＵを割付けて並列処理することができる。
　なお，本発明は上記した実施例に限定されるものではなく，様々な変形例が含まれる。例えば，上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり，必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また，ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり，また，ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また，各実施例の構成の一部について，他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また，上記の各構成，機能，処理部，処理手段等は，それらの一部又は全部を，例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また，上記の各構成，機能等は，プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し，実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム，テーブル，ファイル等の情報は，メモリや，ハードディスク，ＳＳＤ(Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ)等の記録装置，または，ＩＣカード，ＳＤカード，ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
　また，制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており，製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

Claims (11)

  1. 　ＣＡＭシステムにおいて素材から製品へ加工するための複数の加工工程のツールパスを生成する、複数のＣＰＵを搭載した処理装置における並列分散処理方法であって、
    　加工前の素材形状を表す素材ＣＡＤデータと、加工後の製品形状を現す製品ＣＡＤデータと、加工工程別の加工領域を表す加工領域データと、を保持するステップと、
    　前記素材ＣＡＤデータ、前記製品ＣＡＤデータ及び前記加工領域データとを使用して、加工順序を算出するステップと、
    　加工順序の算出結果から、加工順序の制約がなく並列処理可能な複数の加工領域を抽出するステップと、
    　それぞれの加工領域におけるツールパス生成処理に対しＣＰＵを割り付けて並列分散処理を行うステップとを有することを特徴とする並列分散処理方法。
  2. 　請求項１に記載の並列分散処理方法において、
    　加工領域をノード、加工順序をエッジとして加工領域ネットワークを生成するステップを有することにより、加工順序の制約がなく並列処理可能な加工領域を抽出することを特徴とする並列分散処理方法。
  3. 　請求項２に記載の並列分散処理方法において、
    　下記条件式を満たす加工領域を加工順序の制約がなく並列処理可能な加工領域として抽出することを特徴とする並列分散処理方法。
    　（条件式）並列処理可能な加工領域　＝　ツールパスが未生成∧(全ての親ノードツールパス生成処理済み∨親ノードなし)
  4. 　請求項１に記載の並列分散処理方法において、
    　前記加工順序を算出するステップにおいて、前記製品ＣＡＤデータの要素モデルのフェース上に離散点を生成し、前記離散点から前記素材ＣＡＤデータのモデル方向へ生成した法線ベクトル上の複数加工領域に対してベクトルの長短を比較して加工順序を決定することを特徴とする並列分散処理方法。
  5. 　請求項１に記載の並列分散処理方法において、
    　ツールパス生成中の複数工程と、ツールパス生成中の複数の加工領域を画面表示するステップを備えることを特徴とする並列分散処理方法。
  6. 　請求項１に記載の並列分散処理方法において、
    　ツールパス生成処理に使用した複数のＣＰＵと、各ＣＰＵが割付けられた加工領域と、前記加工領域毎のツールパス生成処理時間を出力することを特徴とする並列分散処理方法。
  7. 　ＣＡＭシステムにおいて素材から製品へ加工するための複数の加工工程のツールパスを生成する、複数のＣＰＵを搭載した並列分散処理装置であって、
    　加工前の素材形状を表す素材ＣＡＤデータと、加工後の製品形状を現す製品ＣＡＤデータと、加工工程別の加工領域を表す加工領域データと、を保持する記憶部と、
    　前記記憶部に記憶された前記素材ＣＡＤデータ、前記製品ＣＡＤデータ及び前記加工領域データとを使用して、加工順序を算出する処理部と、を備え、
    　前記処理部は、加工順序の算出結果から、加工順序の制約がなく並列処理可能な複数の加工領域を抽出し、それぞれの加工領域におけるツールパス生成処理に対しＣＰＵを割り付けて並列分散処理を行うことを特徴とする並列分散処理装置。
  8. 　請求項７に記載の並列分散処理装置において、
    　前記処理部は、加工領域をノード、加工順序をエッジとして加工領域ネットワークを生成することにより、加工順序の制約がなく並列処理可能な加工領域として抽出することを特徴とする並列分散処理装置。
  9. 　請求項８に記載の並列分散処理装置において、
    　前記処理部は、下記条件式を満たす加工領域を加工順序の制約がなく並列処理可能な加工領域として抽出することを特徴とする並列分散処理装置。
    　（条件式）並列処理可能な加工領域　＝　ツールパスが未生成∧(全ての親ノードツールパス生成処理済み∨親ノードなし)
  10. 　請求項７に記載の並列分散処理装置において、
    　データを出力する出力部を有し、
    　前記出力部は前記処理部において算出した、複数の加工領域において並列処理可能な複数の加工領域の情報を出力することを特徴とする並列分散処理装置。
  11. 　請求項７に記載の並列分散処理装置において、
    　データを出力する出力部を有し、
    　前記出力部はそれぞれの加工領域におけるツールパス生成処理に対しＣＰＵを割り付けたＣＰＵの情報を出力することを特徴とする並列分散処理装置。
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