(57)【要約】【課題】本発明は、切削加工のシミュレーション方法、切削加工のシミュレーション方法のプログラム、切削加工のシミュレーション方法のプログラムを記録した記録媒体、モデリング方法、モデリング方法のプログラム及びモデリング方法のプログラムを記録した記録媒体に関し、アンダーカットの部位等についても表現できるようにして、簡易な処理により、ワーク形状を滑らかに表現することができるようにする。【解決手段】本発明は、ボクセルを順次分割してボクセルの集合によりワーク、加工対象を表現するようにして、形状の変化するボクセルをポリゴンで表現する。【選択図】        図１
2008287456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具軌跡のデータに基づいて切削加工により順次変化するワークの形状を表示する切削加工のシミュレーション方法において、
工具移動のステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップ、表示のステップを順次循環的に繰り返し、
前記工具移動のステップが、
前記工具軌跡のデータに基づいて、ボクセルで表現したワーク、又はボクセルとポリゴンとで表現したワークに対して工具を所定距離だけ移動させるステップであり、
前記ボクセル分割のステップが、
前記工具移動のステップにより工具を移動させて、前記工具と干渉するボクセルを分割することにより、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記ワークを表現するステップであり、
前記ボクセル除去のステップが、
前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割したワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されて取り除かれるボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、
前記ポリゴン化のステップが、
前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによるワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されるボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記工具移動のステップによる切削後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップであり、
前記表示のステップが、
前記ボクセル及びポリゴンよるワークを表示するステップである
ことを特徴とする切削加工のシミュレーション方法。
【請求項２】
所定の形状データにより表現されるワークを、予め前記ボクセルとポリゴンとで表現したワークに変換するステップを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の切削加工のシミュレーション方法。
【請求項３】
工具軌跡のデータに基づいて切削加工により順次変化するワークの形状を表示する切削加工のシミュレーション方法のプログラムにおいて、
工具移動のステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップ、表示のステップを順次循環的に繰り返し、
前記工具移動のステップが、
前記工具軌跡のデータに基づいて、前記ボクセルで表現したワーク、又はボクセルとポリゴンとで表現したワークに対して工具を所定距離だけ移動させるステップであり、
前記ボクセル分割のステップが、
前記工具移動のステップにより工具を移動させて、前記工具と干渉するボクセルを分割することにより、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記ワークを表現するステップであり、
前記ボクセル除去のステップが、
前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割したワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されて取り除かれるボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、
前記ポリゴン化のステップが、
前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによるワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されるボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記工具移動のステップによる切削後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップであり、
前記表示のステップが、
前記ボクセル及びポリゴンによるワークを表示するステップである
ことを特徴とする切削加工のシミュレーション方法のプログラム。
【請求項４】
工具軌跡のデータに基づいて切削加工により順次変化するワークの形状を表示する切削加工のシミュレーション方法のプログラムを記録した記録媒体において、
前記シミュレーション方法のプログラムは、
工具移動のステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップ、表示のステップを順次循環的に繰り返し、
前記工具移動のステップが、
前記工具軌跡のデータに基づいて、前記ボクセルで表現したワーク、又はボクセルとポリゴンとで表現したワークに対して工具を所定距離だけ移動させるステップであり、
前記ボクセル分割のステップが、
前記工具移動のステップにより工具を移動させて、前記工具と干渉するボクセルを分割することにより、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記ワークを表現するステップであり、
前記ボクセル除去のステップが、
前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割したワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されて取り除かれるボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、
前記ポリゴン化のステップが、
前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによるワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されるボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記工具移動のステップによる切削後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップであり、
前記表示のステップが、
前記ボクセル及びポリゴンによるワークを表示するステップである
ことを特徴とする切削加工のシミュレーション方法のプログラムを記録した記録媒体。
【請求項５】
ユーザーによる操作に応動して３次元物体形状を作成するモデリング方法において、
初期設定のステップにより、加工対象の形状の入力を受け付け、ボクセルにより前記加工対象を表現し、又はボクセル及びポリゴンにより前記加工対象を表現し、
続いて入力受け付けのステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップを順次循環的に繰り返し、
前記入力受け付けのステップが、
前記ユーザーの操作に応動して、前記加工対象の形状の変更を受け付けるステップであり、
前記ボクセル分割のステップが、
前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により、変更に係る部位の前記ボクセルを分割し、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記加工対象を表現するステップであり、
前記ボクセル除去のステップが、
前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割した前記加工対象から、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により、不要となったボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、
前記ポリゴン化のステップが、
前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによる前記加工対象から、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により形状の変化するボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記形状の変更後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップである
ことを特徴とするモデリング方法。
【請求項６】
ユーザーによる操作に応動して３次元物体形状を作成するモデリング方法のプログラムにおいて、
初期設定のステップにより、加工対象の形状の入力を受け付け、ボクセルにより前記加工対象を表現し、又はボクセル及びポリゴンにより前記加工対象を表現し、
続いて入力受け付けのステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップを順次循環的に繰り返し、
前記入力受け付けのステップが、
前記ユーザーの操作に応動して、前記加工対象の形状の変更を受け付けるステップであり、
前記ボクセル分割のステップが、
前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により、変更に係る部位の前記ボクセルを分割し、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記加工対象を表現するステップであり、
前記ボクセル除去のステップが、
前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割した前記加工対象から、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により、不要となったボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、
前記ポリゴン化のステップが、
前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによる前記加工対象から、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により形状の変化するボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記形状の変更後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップである
ことを特徴とするモデリング方法のプログラム。
【請求項７】
ユーザーによる操作に応動して３次元物体形状を作成するモデリング方法のプログラムを記録した記録媒体において、
前記プログラムは、
初期設定のステップにより、加工対象の形状の入力を受け付け、ボクセルにより前記加工対象を表現し、又はボクセル及びポリゴンにより前記加工対象を表現し、
続いて入力受け付けのステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップを順次循環的に繰り返し、
前記入力受け付けのステップが、
前記ユーザーの操作に応動して、前記加工対象の形状の変更を受け付けるステップであり、
前記ボクセル分割のステップが、
前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により、変更に係る部位の前記ボクセルを分割し、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記加工対象を表現するステップであり、
前記ボクセル除去のステップが、
前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割した前記加工対象から、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により、不要となったボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、
前記ポリゴン化のステップが、
前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによる前記加工対象から、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により形状の変化するボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記形状の変更後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップである
ことを特徴とするモデリング方法のプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば切削加工のシミュレーション、３次元形状のモデリングに適用することができる。本発明は、ボクセルを順次分割してボクセルの集合によりワーク、加工対象を表現するようにして、切削加工の進行に応じて、又はユーザー操作に応じて形状の変化するボクセルをポリゴンで表現することにより、アンダーカットの部位等についても表現できるようにして、簡易な処理により、ワーク形状を滑らかに表現することができるようにする。
【背景技術】
【０００２】
従来、金型作成工程では、ＣＡＤ／ＣＡＭにより、加工目標の外形形状を示す形状データを作成した後、例えば特開平８−１２３５２６号公報に開示の手法を適用して、金型加工時における工具軌跡を示す工具軌跡のデータを作成し、この工具軌跡のデータから切削加工用のＮＣ装置を駆動するＮＣデータを作成している。この一連の処理において、金型作成工程では、切削加工のシミュレーションにより、切削加工の進行により変化するワークの形状を表示し、事前に切削工程を確認できるようになされている。
【０００３】
ここでこの切削加工のシミュレーションには、従来、Ｚマップ法、Ｂレップス法、ボクセルモデリング法等が使用されている。ここでＺマップ法は、加工目標の形状データ、工具軌跡のデータに基づいて、切削加工の各時点で、Ｘ、Ｙ座標値毎に、Ｚ軸方向に値の最も大きな座標値を加工目標のＺ座標値、工具先端のＺ座標値から検出することにより、加工途中のワーク形状を生成する方法である。これに対してＢレップス法は、加工目標の形状データ、工具軌跡のデータに基づいて、切削加工の各時点のワークをポリゴンで表現する方法である。ボクセルモデリング法は、立方体形状のブロックであるボクセルの集合によりワークを表現する方法である。
【０００４】
これらの方法のうちＺマップ法は、アンダーカットの部位、Ｚ軸方向に平行な面等を表現することが困難な問題がある。これに対してＢレップス法、ボクセルモデリング法は、これらＺマップ法の問題点を解消できるものの、Ｂレップス法は、ポリゴンの生成に過大な演算処理が必要になる問題がある。これに対してボクセルモデリング法は、処理が簡易な反面、ワーク形状を滑らかに表現できない問題がある。
【特許文献１】特開平８−１２３５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、アンダーカットの部位等についても表現できるようにして、簡易な処理により、ワーク形状を滑らかに表現することができる切削加工のシミュレーション方法、切削加工のシミュレーション方法のプログラム、切削加工のシミュレーション方法を記録した記録媒体、この手法を利用したモデリング方法、モデリング方法のプログラム及びモデリング方法のプログラムを記録した記録媒体を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため請求項１の発明は、工具軌跡のデータに基づいて切削加工により順次変化するワークの形状を表示する切削加工のシミュレーション方法に適用して、工具移動のステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップ、表示のステップを順次循環的に繰り返し、前記工具移動のステップが、前記工具軌跡のデータに基づいて、ボクセルで表現したワーク、又はボクセルとポリゴンとで表現したワークに対して工具を所定距離だけ移動させるステップであり、前記ボクセル分割のステップが、前記工具移動のステップにより工具を移動させて、前記工具と干渉するボクセルを分割することにより、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記ワークを表現するステップであり、前記ボクセル除去のステップが、前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割したワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されて取り除かれるボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、前記ポリゴン化のステップが、前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによるワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されるボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記工具移動のステップによる切削後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップであり、前記表示のステップが、前記ボクセル及びポリゴンよるワークを表示するステップであるようにする。
【０００７】
また請求項３の発明は、工具軌跡のデータに基づいて切削加工により順次変化するワークの形状を表示する切削加工のシミュレーション方法のプログラムに適用して、工具移動のステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップ、表示のステップを順次循環的に繰り返し、前記工具移動のステップが、前記工具軌跡のデータに基づいて、前記ボクセルで表現したワーク、又はボクセルとポリゴンとで表現したワークに対して工具を所定距離だけ移動させるステップであり、前記ボクセル分割のステップが、前記工具移動のステップにより工具を移動させて、前記工具と干渉するボクセルを分割することにより、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記ワークを表現するステップであり、前記ボクセル除去のステップが、前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割したワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されて取り除かれるボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、前記ポリゴン化のステップが、前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによるワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されるボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記工具移動のステップによる切削後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップであり、前記表示のステップが、  前記ボクセル及びポリゴンによるワークを表示するステップであるようにする。
【０００８】
また請求項４の発明は、工具軌跡のデータに基づいて切削加工により順次変化するワークの形状を表示する切削加工のシミュレーション方法のプログラムを記録した記録媒体に適用して、前記シミュレーション方法のプログラムは、工具移動のステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップ、表示のステップを順次循環的に繰り返し、前記工具移動のステップが、前記工具軌跡のデータに基づいて、前記ボクセルで表現したワーク、又はボクセルとポリゴンとで表現したワークに対して工具を所定距離だけ移動させるステップであり、前記ボクセル分割のステップが、前記工具移動のステップにより工具を移動させて、前記工具と干渉するボクセルを分割することにより、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記ワークを表現するステップであり、前記ボクセル除去のステップが、前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割したワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されて取り除かれるボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、前記ポリゴン化のステップが、前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによるワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されるボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記工具移動のステップによる切削後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップであり、前記表示のステップが、前記ボクセル及びポリゴンによるワークを表示するステップであるようにする。
【０００９】
また請求項５の発明は、ユーザーによる操作に応動して３次元物体形状を作成するモデリング方法に適用して、初期設定のステップにより、加工対象の形状の入力を受け付け、ボクセルにより前記加工対象を表現し、又はボクセル及びポリゴンにより前記加工対象を表現し、続いて入力受け付けのステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップを順次循環的に繰り返し、前記入力受け付けのステップが、前記ユーザーの操作に応動して、前記加工対象の形状の変更を受け付けるステップであり、前記ボクセル分割のステップが、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により、変更に係る部位の前記ボクセルを分割し、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記加工対象を表現するステップであり、前記ボクセル除去のステップが、前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割した前記加工対象から、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により、不要となったボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、前記ポリゴン化のステップが、前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによる前記加工対象から、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により形状の変化するボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記形状の変更後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップであるようにする。
【００１０】
また請求項６の発明は、ユーザーによる操作に応動して３次元物体形状を作成するモデリング方法のプログラムに適用して、初期設定のステップにより、加工対象の形状の入力を受け付け、ボクセルにより前記加工対象を表現し、又はボクセル及びポリゴンにより前記加工対象を表現し、続いて入力受け付けのステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップを順次循環的に繰り返し、前記入力受け付けのステップが、前記ユーザーの操作に応動して、前記加工対象の形状の変更を受け付けるステップであり、前記ボクセル分割のステップが、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により、変更に係る部位の前記ボクセルを分割し、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記加工対象を表現するステップであり、前記ボクセル除去のステップが、前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割した前記加工対象から、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により、不要となったボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、前記ポリゴン化のステップが、前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによる前記加工対象から、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により形状の変化するボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記形状の変更後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップであるようにする。
【００１１】
また請求項７の発明は、ユーザーによる操作に応動して３次元物体形状を作成するモデリング方法のプログラムを記録した記録媒体に適用して、前記プログラムは、初期設定のステップにより、加工対象の形状の入力を受け付け、ボクセルにより前記加工対象を表現し、又はボクセル及びポリゴンにより前記加工対象を表現し、続いて入力受け付けのステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップを順次循環的に繰り返し、前記入力受け付けのステップが、前記ユーザーの操作に応動して、前記加工対象の形状の変更を受け付けるステップであり、前記ボクセル分割のステップが、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により、変更に係る部位の前記ボクセルを分割し、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記加工対象を表現するステップであり、前記ボクセル除去のステップが、前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割した前記加工対象から、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により、不要となったボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、前記ポリゴン化のステップが、前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによる前記加工対象から、前記入力受け付けのステップによる前記加工対象の形状の変更により形状の変化するボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記形状の変更後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップであるようにする。
【００１２】
請求項１、請求項３又は請求項４の構成により、工具移動のステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップ、表示のステップを順次循環的に繰り返せば、順次ボクセルを分割して切削加工の進行により適宜除去し、切削加工の各時点におけるワークの形状を表示することができ、これによりアンダーカットの部位等についても表現できるようにして、簡易な演算処理により切削加工のシミュレーション画像を表示することができる。またこの一連の処理において、ポリゴン化のステップにより切削加工された形状をポリゴンで表現することにより、ワーク形状を滑らかに表現することができる。
【００１３】
また請求項５、請求項６又は請求項７の構成により、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップを順次循環的に繰り返せば、アンダーカットの部位等についても表現できるようにして、加工対象の形状を順次表現することができる。またこの一連の処理において、ポリゴン化のステップにより切削加工された形状をポリゴンで表現することにより、ワーク形状を滑らかに表現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アンダーカットの部位等についても表現できるようにして、簡易な処理により、ワーク形状を滑らかに表現することができる。またこの手法を利用したモデリング方法、モデリング方法のプログラム及びモデリング方法のプログラムを記録した記録媒体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
【実施例１】
【００１６】
（１）実施例の構成
図２は、本発明の実施例１のＣＡＭシステムを示すブロック図である。このＣＡＭシステム１は、図示しないＣＡＤシステムにより、加工目標の形状データＤ１が作成され、オンラインにより、又は各種の記録媒体を介して、この形状データＤ１がコンピュータ２に供給される。なお形状データＤ１は、このＣＡＭシステムを構成するコンピュータ２により作成される場合もある。
【００１７】
コンピュータ２は、キーボード、マウス等の入力装置３によるオペレータの指示に従って、所定のプログラムを実行することにより、この形状データによる加工目標の形状を表示装置４で表示する。またこの形状データ、オペレータが指示した工具に基づいて、例えば等高線切削加工の工具軌跡のデータを作成する。また作成した工具軌跡のデータにより切削加工のシミュレーションを実行し、切削加工により逐次変化するワーク形状を表示装置４で表示する。またこの作成した工具軌跡のデータにより、切削加工装置の制御データであるＮＣデータＤ２を作成して出力する。
【００１８】
なおこのコンピュータ２のプログラムは、光ディスク等の各種記録媒体に記録して提供されるものの、インターネット等のネットワークを介したダウンロードにより提供するようにしてもよく、さらには事前にコンピュータ２にインストールして提供するようにしてもよい。
【００１９】
図１は、この切削加工のシミュレーションにおけるコンピュータ２の処理手順を示すフローチャートである。コンピュータ２は、オペレータが切削加工のシミュレーションを指示すると、この処理手順を開始してステップＳＰ１からステップＳＰ２に移る。ここでコンピュータ２は、初期設定処理を実行し、ボクセルを定義する各頂点の座標データを工具軌跡のデータに付随する切削加工条件のデータから取得し、これにより図３に示すように、切削加工するワークを１つのボクセルＢで表現する。なおこの切削加工条件のデータは、ワークの大きさ、切削加工に供する工具の種類、工具半径等のデータである。コンピュータ２は、オペレータが指示した視点、光源等によりこのボクセルＢをレンダリング処理して表示装置４で表示する。またコンピュータ２は、この初期設定処理により、分割生成するボクセルの最小の大きさの入力を受け付ける。なおこのボクセルの最小の大きさにあっては、工具軌跡のデータから自動的に作成してもよい。具体的に自動的に作成する方法としては、例えば工具軌跡のデータが等高線切削加工のデータの場合に、この等高線のＺ軸方向のピッチが１辺の長さとなるように設定する場合等が考えられる。
【００２０】
続いてコンピュータ２は、ステップＳＰ３に移り、ここで工具軌跡のデータに基づいて、ステップＳＰ２で生成したワークに対して工具を所定距離だけ移動させる。また続くステップＳＰ４において、このステップＳＰ３における工具の移動により工具がワークを切削するか否か判定する。なおこの判定方法は、工具干渉の各種判定手法を適用することができる。
【００２１】
ここでこのステップＳＰ４において否定結果が得られると、コンピュータ２は、ステップＳＰ４からステップＳＰ５に移り、工具軌跡のデータを判定し、切削加工のシミュレーションを完了したか否か判断する。ここで否定結果が得られると、コンピュータ２は、ステップＳＰ５からステップＳＰ３に戻るのに対し、ステップＳＰ５で肯定結果が得られると、ステップＳＰ５からステップＳＰ６に移ってこの処理手順を終了する。
【００２２】
これによりコンピュータ２は、工具軌跡のデータに基づいて、工具を所定距離ずつ移動させてワークを切削するか否かの判定を繰り返す。なおここでこの所定距離は、例えばオペレータの入力により設定するようにしてもよく、またステップＳＰ２の初期設定による最小のボクセルの１辺の長さによりワーク上に設定した格子点を単位としてもよい。
【００２３】
ここでステップＳＰ４で肯定結果が得られると、コンピュータ２は、ステップＳＰ４からステップＳＰ７に移る。ここでコンピュータ２は、工具が切削する箇所のボクセルを各座標方向に２分割する。従って例えば図３との対比により図４に示すように、初期設定により１つのボクセルＢのみが設定されている場合、コンピュータ２は、この１つのボクセルＢをＸ、Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ等分割して８個のボクセルＢ１〜Ｂ８を生成する。
【００２４】
続いてコンピュータ２は、ステップＳＰ７からステップＳＰ８に移り、ステップＳＰ４と同様の判定手法により、ステップＳＰ７で生成したボクセルＢ１〜Ｂ８のうちで、工具により切削されるボクセルを検出する。なおここで図４の例では、工具により切削されるボクセルとしてボクセルＢ１が検出される。コンピュータ２は、この検出したボクセルＢ１がステップＳＰ２の初期処理で設定された最小の大きさか否か判断し、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ７に戻る。
【００２５】
これによりコンピュータ２は、図５に示すように、さらに工具が接触するボクセルＢ１をＸ、Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ等分割してボクセルＢ１１〜Ｂ１８を生成する。コンピュータ２は、このようにして工具が接触するボクセルを順次分割して、ボクセルのサイズがステップＳＰ２で設定した最小のサイズとなると、ステップＳＰ８で肯定結果が得られることにより、ステップＳＰ９に移る。
【００２６】
ここでコンピュータ２は、直前のステップＳＰ７の処理により最小のサイズとなったボクセルを処理対象に設定して、処理対象のボクセルからステップＳＰ３の工具の移動により切削されて取り除かれることとなるボクセルを検出し、この検出したボクセルをワークから除去する。また続くステップＳＰ１０において、残った処理対象のボクセルのうちで工具により切削されるボクセルを検出する。また図５との対比により図６に示すように、この検出したボクセルＢ１１の切削後の形状をポリゴンＰ１１で表現して置き換える。このポリゴンＰ１１で切削後の形状を表現する際に、コンピュータ２は、表示装置４でワークを表示して実用上十分な滑らかさにより見て取ることができるように、ポリゴン数を設定して切削後の形状を表現する。なおポリゴン形状は種々の形状を適用することができる。
【００２７】
コンピュータ２は、このステップＳＰ１０の処理により一部をポリゴン化したボクセルの集合によるワークの形状を、レンダリング処理して表示装置４の表示を切り換えた後、ステップＳＰ３に戻り、工具をさらに所定距離だけ移動させる。これによりコンピュータ２は、工具軌跡のデータに従って工具を所定距離ずつ移動させながら、各移動位置におけるワークの形状を表示装置４で表示し、切削加工のシミュレーション画像をオペレータに提供する。これにより図７に示すように、コンピュータ２は、ボクセル及びポリゴンによりワーク形状を表現する。なおここで図７は、半球形状を等高線切削加工により荒加工する場合のワーク形状を表示した例である。
【００２８】
なおこれによりコンピュータ２は、一旦、ワークにポリゴンを設定した後、ステップＳＰ９−ＳＰ１０を繰り返する場合には、ボクセル及びポリゴンを処理対象に設定してステップＳＰ３の工具の移動により切削されて取り除かれることとなるボクセル及びポリゴンを検出してワークから削除し、また切削後の形状をポリゴンで表現して置き換える。
【００２９】
（２）実施例の動作
以上の構成において、このＣＡＭシステム１では、ＣＡＤにより作成された形状データＤ１により等高線切削加工等による工具軌跡のデータＤ１が作成され、この工具軌跡のデータＤ１によりＮＣデータＤ２が作成される。このＮＣデータＤ２を作成する際に、コンピュータ２により切削加工のシミュレーションが実行され、切削加工により順次変化するワークの形状が表示装置４で表示される。これによりこのＣＡＭシステム１では、ワークを実際に切削加工する前に、事前に切削加工の様子を目視により確認することができる。
【００３０】
このＣＡＭシステム１では、この切削加工のシミュレーションにおいて、１つのボクセルによりワークを表現し、このボクセルを順次分割して切削加工により除去されるボクセルを順次除去して行くことにより、ボクセルモデリング法により切削加工をシミュレーションする場合のように、簡易な処理により、アンダーカットの部位、Ｚ軸方向に平行な面についてもワーク形状を表示することができる。
【００３１】
またこのとき工具が接触するボクセルを検出し、このボクセルを分割することにより、分割するボクセルの数を必要最小限度に留めることができ、これにより演算処理量を低減して処理を簡略化することができる。
【００３２】
しかしながら単にボクセルを順次分割して切削加工により除去されるボクセルを順次除去しただけでは、ワーク形状を滑らかに表現できないことになる。そこでこのＣＡＭシステム１では、工具の移動により切削されるボクセルの切削後の形状をポリゴンで表現して置き換える。これによりこの実施例では、ワークの形状をボクセルとポリゴンとにより表現して、ワーク形状を滑らかに表現することができる。
【００３３】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、ボクセルを順次分割してボクセルの集合によりワークを表現するようにして、切削加工により形状の変化するボクセルをポリゴンで表現することにより、アンダーカットの部位等についても表現できるようにして、簡易な処理により、ワーク形状を滑らかに表現することができる。
【実施例２】
【００３４】
この実施例では、実施例１の手法により荒加工したワークを対象とした中加工、仕上げ加工のシミュレーションに本発明を適用する。ここでこの実施例のコンピュータは、初期設定の処理が異なる点を除いて、実施例１のコンピュータ２と同様に図１の処理手順を実行してシミュレーションの処理を実行する。
【００３５】
ここでこの実施例のコンピュータは、この中加工、仕上げ加工のシミュレーションの開始により図１の処理手順を実行する。このコンピュータは、この図１のステップＳＰ２の初期設定において、ワークの初期設定処理を省略し、実施例１のシミュレーションによりボクセル及びポリゴンで表現したワークを処理対象に設定する。また中加工、仕上げ加工の工具に対応するように、ボクセルの最小の大きさの設定を受け付け、またはこのボクセルの最小の大きさを自動的に設定する。
【００３６】
この実施例によれば、中加工、仕上げ加工のシミュレーションに適用して、ボクセル及びポリゴンで表現したワークを処理対象に設定してシミュレーションする場合でも、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３７】
この実施例では、ポリゴン等により表現されたワークを対象に、切削加工のシミュレーションを実行する。なおここでこのポリゴン等により表現されたワークは、例えば背景技術について上述した従来手法のシミュレーションにより作成された表示対象のワークである。
【００３８】
このためこの実施例のコンピュータは、このシミュレーションの処理を開始すると、図１の処理手順を開始する。またこの図１の処理手順のステップＳＰ２の初期設定において、このポリゴン等により表現されたワークをボクセル及びポリゴンにより表現する。またその後、図１のステップＳＰ３〜ステップＳＰ１０の処理手順を順次実行する。
【００３９】
ここでこの処理対象のワークをボクセル及びポリゴンにより表現する処理は、処理対象のワークのＸ、Ｙ、Ｚ方向の最大値及び最小値から、この処理対象のワークを含む１つのボクセルを定義した後、このボクセルを順次分割して不要なボクセルを除去すると共に、最小の大きさにまで分割したボクセルをポリゴンにより表現することにより実行される。
【００４０】
この実施例によれば、初期設定の処理において、ポリゴン等により表現されたワークをボクセル及びポリゴンにより表現し直すことにより、種々のシミュレーションの処理に使用したデータを利用して、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００４１】
この実施例では本発明を３次元形状のモデリング処理に適用する。すなわちこの実施例のコンピュータは、ユーザーの操作に応動して加工対象の大きさの入力を受け付け、この大きさによりボクセルを作成する。またこのコンピュータは、このボクセルを表示して、このボクセルにより表示した加工対象を加工するツールの選択を受け付ける。なおこの場合、加工対象をボクセルとポリゴンとで表現するようにしてもよい。
【００４２】
ここでこの実施例では、選択可能なツールとして、加工対象を切断するナイフ、加工対象を研磨するリューター、カンナ等が用意されており、コンピュータは、ユーザーがナイフのツールを選択すると、表示画面上で切断箇所の指定を受け付ける。これに対してユーザーがリューターを選択すると、リューターのアイコンを表示し、ユーザーによるマウスの操作に応動して研磨する部位、研磨量等の入力を受け付ける。またユーザーがカンナを選択すると、同様にしてユーザーによりカンナを掛ける部位の入力、カンナを掛ける量の入力を受け付ける。
【００４３】
コンピュータは、このようにしてユーザーにより加工箇所、加工量等の入力を受け付けと、この入力に従って、実施例１について上述したと同様にして、ボクセルを順次分割しながら、不要なボクセルを除去すると共に、最分割したボクセルをポリゴンにより表現して表示する。またユーザーの操作に応動してこれら一連の処理を繰り返す。
【００４４】
これによりコンピュータは、あかたも立体形状の加工対象を、ナイフ等により加工する場合のように、ボクセルにより表現した加工対象の形状を順次変更して表示する。またユーザーが元に戻すように指示すると、直前の加工前の状態に表示を戻す。
【００４５】
コンピュータは、ユーザーが形状の保存を指示すると、このようにして形成した３次元形状による形状データをユーザーの指示したフォーマットにより保存する。
【００４６】
この実施例のように３次元形状のモデリング処理に適用しても、上述の実施例と同様に滑らかな形状を表現することができる。
【実施例５】
【００４７】
なお上述の実施例１においては、初期設定の処理によりワークを１つのボクセルで表現する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて事前に、複数のボクセルの集合によりワークを表現するようにしてもよい。
【００４８】
また上述の実施例１においては、金型加工における切削加工のシミュレーションに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の切削加工のシミュレーションに広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、ＣＡＭシステムに適用して金型加工等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１のＣＡＭシステムにおけるコンピュータの処理手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例１のＣＡＭシステムを示すブロック図である。
【図３】図１の処理手順による初期設定の説明に供する略線図である。
【図４】図１の処理手順によるボクセルの分割の説明に供する略線図である。
【図５】図５の続きの処理の説明に供する略線図である。
【図６】図１の処理手順によるポリゴン化の説明に供する略線図である。
【図７】ワークの１例を示す略線図である。
【符号の説明】
【００５１】
１……ＣＭＡシステム、２……コンピュータ、３……入力装置、４……表示装置
【図１】
2008287456.tif 000003
【図２】
2008287456.tif 000004
【図３】
2008287456.tif 000005
【図４】
2008287456.tif 000006
【図５】
2008287456.tif 000007
【図６】
2008287456.tif 000008
【図７】
2008287456.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月22日(2008.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
工具軌跡のデータに基づいて切削加工により順次変化するワークの形状を表示する切削加工のシミュレーション方法において、
工具移動のステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップ、表示のステップを順次循環的に繰り返し、
前記工具移動のステップが、
前記工具軌跡のデータに基づいて、ボクセルで表現したワーク、又はボクセルとポリゴンとで表現したワークに対して工具を所定距離だけ移動させるステップであり、
前記ボクセル分割のステップが、
前記工具移動のステップにより工具を移動させて、前記工具と干渉するボクセルを分割することにより、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記ワークを表現するステップであり、
前記ボクセル除去のステップが、
前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割したワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されて取り除かれるボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、
前記ポリゴン化のステップが、
前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによるワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されるボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記工具移動のステップによる切削後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップであり、
前記表示のステップが、
前記ボクセル及びポリゴンによるワークを表示するステップである
ことを特徴とする切削加工のシミュレーション方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、アンダーカットの部位等についても表現できるようにして、簡易な処理により、ワーク形状を滑らかに表現することができる切削加工のシミュレーション方法、切削加工のシミュレーション方法のプログラム、切削加工のシミュレーション方法のプログラムを記録した記録媒体、この手法を利用したモデリング方法、モデリング方法のプログラム及びモデリング方法のプログラムを記録した記録媒体を提案しようとするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記の課題を解決するため請求項１の発明は、工具軌跡のデータに基づいて切削加工により順次変化するワークの形状を表示する切削加工のシミュレーション方法に適用して、工具移動のステップ、ボクセル分割のステップ、ボクセル除去のステップ、ポリゴン化のステップ、表示のステップを順次循環的に繰り返し、前記工具移動のステップが、前記工具軌跡のデータに基づいて、ボクセルで表現したワーク、又はボクセルとポリゴンとで表現したワークに対して工具を所定距離だけ移動させるステップであり、前記ボクセル分割のステップが、前記工具移動のステップにより工具を移動させて、前記工具と干渉するボクセルを分割することにより、分割前のボクセルと分割したボクセルとの集合、又は分割前のボクセルと分割したボクセルとポリゴンとの集合により前記ワークを表現するステップであり、前記ボクセル除去のステップが、前記ボクセル分割のステップでボクセルを分割したワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されて取り除かれるボクセル及びポリゴンを検出して取り除くステップであり、前記ポリゴン化のステップが、前記ボクセル除去のステップで残るボクセル及びポリゴンによるワークから、前記工具移動のステップによる前記工具の移動により切削されるボクセル及びポリゴンを検出し、該検出したボクセル及びポリゴンの前記工具移動のステップによる切削後の形状をポリゴンで表現して置き換えるステップであり、前記表示のステップが、前記ボクセル及びポリゴンによるワークを表示するステップであるようにする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
ここでコンピュータ２は、直前のステップＳＰ７の処理により最小のサイズとなったボクセルを処理対象に設定して、処理対象のボクセルからステップＳＰ３の工具の移動により切削されて取り除かれることとなるボクセルを検出し、この検出したボクセルをワークから除去する。また続くステップＳＰ１０において、残った処理対象のボクセルのうちで工具により切削されるボクセルを検出する。また図５との対比により図６に示すように、この検出したボクセルＢ１１の切削後の形状をポリゴンで表現して置き換える。このポリゴンで切削後の形状を表現する際に、コンピュータ２は、表示装置４でワークを表示して実用上十分な滑らかさにより見て取ることができるように、ポリゴン数を設定して切削後の形状を表現する。なおポリゴン形状は種々の形状を適用することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
なおこれによりコンピュータ２は、一旦、ワークにポリゴンを設定した後、ステップＳＰ９−ＳＰ１０を繰り返す場合には、ボクセル及びポリゴンを処理対象に設定してステップＳＰ３の工具の移動により切削されて取り除かれることとなるボクセル及びポリゴンを検出してワークから削除し、また切削後の形状をポリゴンで表現して置き換える。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
（２）実施例の動作
以上の構成において、このＣＡＭシステム１では、ＣＡＤにより作成された形状データＤ１により等高線切削加工等による工具軌跡のデータが作成され、この工具軌跡のデータによりＮＣデータＤ２が作成される。このＮＣデータＤ２を作成する際に、コンピュータ２により切削加工のシミュレーションが実行され、切削加工により順次変化するワークの形状が表示装置４で表示される。これによりこのＣＡＭシステム１では、ワークを実際に切削加工する前に、事前に切削加工の様子を目視により確認することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
コンピュータは、このようにしてユーザーにより加工箇所、加工量等の入力を受け付けると、この入力に従って、実施例１について上述したと同様にして、ボクセルを順次分割しながら、不要なボクセルを除去すると共に、最分割したボクセルをポリゴンにより表現して表示する。またユーザーの操作に応動してこれら一連の処理を繰り返す。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
１……ＣＡＭシステム、２……コンピュータ、３……入力装置、４……表示装置