(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）であって、
上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、
軌跡制御装置は、ソフトウェアによって、上記中央演算処理装置を、
上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング手段（１６）と、
形状特徴量に基づいて、工具の移動速度の算出を行う算出手段（１７）と、
上記指令プログラムによって指令される移動速度を、算出手段によって算出された移動速度に修正した制御信号を、出力する制御信号生成手段（１８）と、
として機能させるものであることを特徴とする軌跡制御装置。
【請求項２】
中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）であって、
上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、
軌跡制御装置は、ソフトウェアによって、上記中央演算処理装置を、
上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング手段（１６）と、
原指令軌跡と形状特徴量とから、原指令軌跡の注目点を始点とする線分の傾きと、スムーズ化した指令軌跡の注目点における接線の傾きとを比較し、傾きの差が所定のしきい値以上の場合、不良線分として検出し、注目点（Ｐ１)の１つ前の接点（Ｐ０）と該注目点（Ｐ１)とを接続する線分、注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)とを接続する線分、及び、注目点の１つ後の接点（Ｐ２)と２つ後の接点（Ｐ３)を接続する線分を削除し、前記削除した注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)の中間点（Ｐ１−２)と該注目点の１つ前に位置する接点（Ｐ０)及び２つ後に位置する接点（Ｐ２)とをそれぞれ接続する２本の新たな線分を追加することによって工具の移動軌跡の修正を行う（ステップＳ２３）不良線分除去手段（２１）と、
不良線分除去手段によって不良線分除去された指令軌跡を表す制御信号を、出力する制御信号生成手段（１８）と、
として機能させるものであることを特徴とする軌跡制御装置。
【請求項３】
中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）であって、
上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、
軌跡制御装置は、ソフトウェアによって、上記中央演算処理装置を、
上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング手段（１６）と、
注目点を始点及び終点とする２つの線分を、形状特徴量で表されるスプライン曲線に置き換えるように修正する（ステップＳ４３）スプライン曲線算出手段（３１）と、
スプライン曲線に置き換えた指令軌跡を表す制御信号を、出力する制御信号生成手段（１８）と、
として機能させるものであることを特徴とする軌跡制御装置。
【請求項４】
中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）であって、
上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、
軌跡制御装置は、ソフトウェアによって、上記中央演算処理装置を、
上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング手段（１６）と、
原指令軌跡と形状特徴量とから、原指令軌跡の注目点を始点とする線分の傾きと、スムーズ化した指令軌跡の注目点における接線の傾きとを比較し、傾きの差が所定のしきい値以上の場合、不良線分として検出し、注目点（Ｐ１)の１つ前の接点（Ｐ０）と該注目点（Ｐ１)とを接続する線分、注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)とを接続する線分、及び、注目点の１つ後の接点（Ｐ２)と２つ後の接点（Ｐ３)を接続する線分を削除し、前記削除した注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)の中間点（Ｐ１−２)と該注目点の１つ前に位置する接点（Ｐ０)及び２つ後に位置する接点（Ｐ２)とをそれぞれ接続する２本の新たな線分を追加することによって工具の移動軌跡の修正を行う（ステップＳ２３）不良線分除去手段（２１）と、
不良線分除去手段によって不良線分が除去された指令軌跡に対し、注目点を始点及び終点とする２つの線分を、形状特徴量で表されるスプライン曲線に置き換えるように修正する（ステップＳ４３）スプライン曲線算出手段（３１）と、
形状特徴量に基づいて、工具の移動速度の算出を行う算出手段（１７）と、
スプライン曲線算出手段によってスプライン曲線に置き換えられた指令軌跡であって、上記指令プログラムによって指令される移動速度を、算出手段によって算出された移動速度にしたものを表す制御信号を、出力する制御信号生成手段（１８）と、
として機能させるものであることを特徴とする軌跡制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の軌跡制御装置であって、
更に、工具の移動軌跡のエッジ部の内、自由曲線を線形補間する線分以外の線分で構成されるエッジ部を検出するエッジ判別手段（５１）と、
エッジ判別手段によって検出したエッジ部の角度に応じて工具の減速量を算出する工具の減速量算出手段（５４）として機能し、
制御信号生成手段（１８）は、エッジ判別手段によって検出したエッジ部分の移動速度を、減速量算出手段によって算出した減速量分だけ減速したものを表す制御信号を出力するものである、
ことを特徴とする軌跡制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の軌跡制御装置であって、
上記エッジ判別手段は、所定長以上の線分により構成されるエッジ部を、自由曲線を線形補間する線分以外の線分で構成されるエッジ部であるとして検出することを特徴とする軌跡制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の軌跡制御装置であって、
更に、パラメータα設定部（６）を備え、
上記フィルタリング手段が、指令プログラムによって指令される工具の移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡に対して上記パラメータα設定部によって設定されたパラメータαの広がりを有するガウス関数を用いる尺度空間フィルタリングを実行するものである、ことを特徴とする軌跡制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の軌跡制御装置であって、
上記パラメータα設定部は、工具の種類とサイズとに対応する最適なパラメータαを特定するテーブルを記憶しており、入力された指令プログラムに基づいてテーブルを選択し、パラメータαの設定を行うことを特徴とする軌跡制御装置。
【請求項９】
請求項７に記載の軌跡制御装置であって、
上記パラメータα設定部は、工具の移動制御の精度を特定するデータとして入力される、工具の移動軌跡の間隔に対応する適切なパラメータαを複数のテーブルから特定し、パラメータαを設定することを特徴とする軌跡制御装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の軌跡制御装置であって、
上記パラメータα設定部は、工具の移動制御の精度を特定するデータとして入力される、工具の移動速度に対応する適切なパラメータαを複数のテーブルから特定し、パラメータαを設定することを特徴とする軌跡制御装置。
【請求項１１】
中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）を用いて行う軌跡制御方法であって、
上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、
上記軌跡制御装置は、上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング工程と、
形状特徴量に基づいて、工具の移動速度の算出を行う算出工程と、
上記指令プログラムによって指令される移動速度を、算出工程によって算出された移動速度とする制御信号を、出力する制御信号生成工程と、
を実行することを特徴とする軌跡制御方法。
【請求項１２】
中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）を用いて行う軌跡制御方法であって、
上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、
上記軌跡制御装置は、上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング工程と、
原指令軌跡と形状特徴量とから、原指令軌跡の注目点を始点とする線分の傾きと、スムーズ化した指令軌跡の注目点における接線の傾きとを比較し、傾きの差が所定のしきい値以上の場合、不良線分として検出し、注目点（Ｐ１)の１つ前の接点（Ｐ０）と該注目点（Ｐ１)とを接続する線分、注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)とを接続する線分、及び、注目点の１つ後の接点（Ｐ２)と２つ後の接点（Ｐ３)を接続する線分を削除し、前記削除した注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)の中間点（Ｐ１−２)と該注目点の１つ前に位置する接点（Ｐ０)及び２つ後に位置する接点（Ｐ２)とをそれぞれ接続する２本の新たな線分を追加することによって工具の移動軌跡の修正を行う（ステップＳ２３）不良線分除去工程と、
不良線分除去工程によって不良線分除去された指令軌跡を表す制御信号を、出力する制御信号生成工程と、
を実行することを特徴とする軌跡制御方法。
【請求項１３】
中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）を用いて行う軌跡制御方法であって、
上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、
上記軌跡制御装置は、上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング工程と、
注目点を始点及び終点とする２つの線分を、形状特徴量で表されるスプライン曲線に置き換えるように修正する（ステップＳ４３）スプライン曲線算出工程と、
スプライン曲線に置き換えた指令軌跡を表す制御信号を、出力する制御信号生成工程と、
を実行することを特徴とする軌跡制御方法。
【請求項１４】
中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）を用いて行う軌跡制御方法であって、
上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、
上記軌跡制御装置は、上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング工程と、
原指令軌跡と形状特徴量とから、原指令軌跡の注目点を始点とする線分の傾きと、スムーズ化した指令軌跡の注目点における接線の傾きとを比較し、傾きの差が所定のしきい値以上の場合、不良線分として検出し、注目点（Ｐ１)の１つ前の接点（Ｐ０）と該注目点（Ｐ１)とを接続する線分、注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)とを接続する線分、及び、注目点の１つ後の接点（Ｐ２)と２つ後の接点（Ｐ３)を接続する線分を削除し、前記削除した注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)の中間点（Ｐ１−２)と該注目点の１つ前に位置する接点（Ｐ０)及び２つ後に位置する接点（Ｐ２)とをそれぞれ接続する２本の新たな線分を追加することによって工具の移動軌跡の修正を行う（ステップＳ２３）不良線分除去工程（２１）と、
不良線分除去工程によって不良線分が除去された指令軌跡に対し、注目点を始点及び終点とする２つの線分を、形状特徴量で表されるスプライン曲線に置き換えるように修正する（ステップＳ４３）スプライン曲線算出工程（３１）と、
形状特徴量に基づいて、工具の移動速度の算出を行う算出工程（１７）と、
スプライン曲線算出手段によってスプライン曲線に置き換えられた指令軌跡であって、上記指令プログラムによって指令される移動速度を、算出手段によって算出された移動速度にしたものを表す制御信号を、出力する制御信号生成工程と、
を実行することを特徴とする軌跡制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＣ工作機械、並びに、自動搬送機及び自動組立機等の産業ロボットの備える工具の運転軌跡を制御する軌跡制御装置に関し、特にＮＣ工作機械による金型切削の精度を向上するのに適した軌跡制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＮＣ工作機械の備える工具、及び、自動搬送機，自動組立機等の産業ロボットの備える工具の運転軌跡を制御する軌跡制御装置が知られている。当該軌跡制御装置は、外部より入力される指令プログラムに基づいて、上記ＮＣ工作機械等が備える工具を実際に移動させるサーボモータの制御信号を出力する。
【０００３】
上記指令プログラム（例えば、Ｇコード・データ）は、制御対象の工具の移動軌跡（以下、指令軌跡という）を表すデータ及び工具の移動速度のデータで構成され、ＣＡＭ（ Computer Aided Manufacturing ）が、ＣＡＤ等により作成された３次元の設計図に基づいて生成する。上記３次元の設計図に表された自由曲線を移動経路とする場合、ＣＡＭは、上記自由曲線を微小区間に分割し、該微小区間の曲線を線分に置き換えて当該自由曲線を折れ線で近似し、該近似した折れ線により自由曲線を線形補間する指令プログラムを作成する。当該指令プログラムの作成の際、ＣＡＭは、上記自由曲線と折れ線との距離が所定の誤差の範囲内に収まるように、折れ線を構成する線分の長さ及び数の設定を行う。
【０００４】
工具を設計図の自由曲線の通りに精度良く移動させるには、上記折れ線を構成する各線分の長さを短くし、その数を増やせば良い。しかし、上記折れ線を構成する線分の数の増加に伴ない、指令プログラムのサイズが大きくなる。この指令プログラムのサイズの増大は、ＮＣ工作機械の処理に大きな負担となり、工具の移動速度に限界が生じてくる。このため本来意図しない移動速度の低下が発生するといった問題が生じる。
【０００５】
上記の問題を回避するため、上記折れ線の各線分を適当なスプライン曲線に置き換え、自由曲線をスプライン補間する制御信号を出力する軌跡制御装置が提案されている（例えば、特開平９−３５０５４号公報を参照）。上記軌跡制御装置は、スプライン曲線を利用することで、設計図の自由曲線が数少ない線分により粗く近似されている場合であっても、工具を設計図の自由曲線の通りに精度良く移動させることができる。また、スプライン曲線を利用することで、上記のような本来意図しない移動速度の低下の発生を防ぐことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＣＡＭにより作成される上記指令プログラムでは、同一の自由曲線が、異なる長さの微小な線分を異なる数だけ接続して構成される折れ線により表現されることが頻繁に生じる（例えば、図９の指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃを参照）。
また、上記指令プログラムにより指令される工具の移動軌跡の中には、ＣＡＤ又はＣＡＭの計算誤差により目的の軌跡の方向と無関係な微小線分が含まれる場合がある（例えば、図１３の（ａ）を参照）。
【０００７】
従来の軌跡制御装置では、設計図上で同一の自由曲線を線形補間する指令プログラムの記述に上述する要因によるばらつきがある場合、工作機械の工具を同一の軌跡及び速度で移動させることができない。この問題は、線形補間を行う各線分に従来の方式でスプライン曲線を割り当てても解消されない。
上記同一の自由曲線に対する指令プログラムの記述のばらつきに起因する工具の移動軌跡及び移動速度のばらつきは、特に金属加工を行うＮＣ工作機械の加工精度を低下させる原因となっていた。
【０００８】
本発明の目的は、指令プログラムの記述に上述する要因によるばらつきがある場合でも、設計図上で同一の自由曲線に対しては、同一の軌跡及び速度で工作機械の工具を移動させることの可能な軌跡制御装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の軌跡制御装置は、中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）であって、上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、軌跡制御装置は、ソフトウェアによって、上記中央演算処理装置を、上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング手段（１６）と、形状特徴量に基づいて、工具の移動速度の算出を行う算出手段（１７）と、上記指令プログラムによって指令される移動速度を、算出手段によって算出された移動速度に修正した制御信号を、出力する制御信号生成手段（１８）と、として機能させるものであることを特徴とする軌跡制御装置。
【００１０】
請求項２に記載の軌跡制御装置は、中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）であって、上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、軌跡制御装置は、ソフトウェアによって、上記中央演算処理装置を、上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング手段（１６）と、原指令軌跡と形状特徴量とから、原指令軌跡の注目点を始点とする線分の傾きと、スムーズ化した指令軌跡の注目点における接線の傾きとを比較し、傾きの差が所定のしきい値以上の場合、不良線分として検出し、注目点（Ｐ１)の１つ前の接点（Ｐ０）と該注目点（Ｐ１)とを接続する線分、注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)とを接続する線分、及び、注目点の１つ後の接点（Ｐ２)と２つ後の接点（Ｐ３)を接続する線分を削除し、前記削除した注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)の中間点（Ｐ１−２)と該注目点の１つ前に位置する接点（Ｐ０)及び２つ後に位置する接点（Ｐ２)とをそれぞれ接続する２本の新たな線分を追加することによって工具の移動軌跡の修正を行う（ステップＳ２３）不良線分除去手段（２１）と、不良線分除去手段によって不良線分除去された指令軌跡を表す制御信号を、出力する制御信号生成手段（１８）と、として機能させるものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の軌跡制御装置は、中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）であって、上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、軌跡制御装置は、ソフトウェアによって、上記中央演算処理装置を、上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング手段（１６）と、注目点を始点及び終点とする２つの線分を、形状特徴量で表されるスプライン曲線に置き換えるように修正する（ステップＳ４３）スプライン曲線算出手段（３１）と、スプライン曲線に置き換えた指令軌跡を表す制御信号を、出力する制御信号生成手段（１８）と、として機能させるものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の軌跡制御装置は、中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）であって、上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、軌跡制御装置は、ソフトウェアによって、上記中央演算処理装置を、上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング手段（１６）と、原指令軌跡と形状特徴量とから、原指令軌跡の注目点を始点とする線分の傾きと、スムーズ化した指令軌跡の注目点における接線の傾きとを比較し、傾きの差が所定のしきい値以上の場合、不良線分として検出し、注目点（Ｐ１)の１つ前の接点（Ｐ０）と該注目点（Ｐ１)とを接続する線分、注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)とを接続する線分、及び、注目点の１つ後の接点（Ｐ２)と２つ後の接点（Ｐ３)を接続する線分を削除し、前記削除した注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)の中間点（Ｐ１−２)と該注目点の１つ前に位置する接点（Ｐ０)及び２つ後に位置する接点（Ｐ２)とをそれぞれ接続する２本の新たな線分を追加することによって工具の移動軌跡の修正を行う（ステップＳ２３）不良線分除去手段（２１）と、不良線分除去手段によって不良線分が除去された指令軌跡に対し、注目点を始点及び終点とする２つの線分を、形状特徴量で表されるスプライン曲線に置き換えるように修正する（ステップＳ４３）スプライン曲線算出手段（３１）と、形状特徴量に基づいて、工具の移動速度の算出を行う算出手段（１７）と、スプライン曲線算出手段によってスプライン曲線に置き換えられた指令軌跡であって、上記指令プログラムによって指令される移動速度を、算出手段によって算出された移動速度にしたものを表す制御信号を、出力する制御信号生成手段（１８）と、として機能させるものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の軌跡制御装置は、請求項１乃至４の何れかに記載の軌跡制御装置であって、更に、工具の移動軌跡のエッジ部の内、自由曲線を線形補間する線分以外の線分で構成されるエッジ部を検出するエッジ判別手段（５１）と、エッジ判別手段によって検出したエッジ部の角度に応じて工具の減速量を算出する工具の減速量算出手段（５４）として機能し、制御信号生成手段（１８）は、エッジ判別手段によって検出したエッジ部分の移動速度を、減速量算出手段によって算出した減速量分だけ減速したものを表す制御信号を出力するものである、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の軌跡制御装置は、請求項５に記載の軌跡制御装置であって、上記エッジ判別手段は、所定長以上の線分により構成されるエッジ部を、自由曲線を線形補間する線分以外の線分で構成されるエッジ部であるとして検出することを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の軌跡制御装置は、請求項１乃至６の何れかに記載の軌跡制御装置であって、更に、パラメータα設定部（６）を備え、上記フィルタリング手段が、指令プログラムによって指令される工具の移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡に対して上記パラメータα設定部によって設定されたパラメータαの広がりを有するガウス関数を用いる尺度空間フィルタリングを実行するものである、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の軌跡制御装置は、請求項７に記載の軌跡制御装置であって、上記パラメータα設定部は、工具の種類とサイズとに対応する最適なパラメータαを特定するテーブルを記憶しており、入力された指令プログラムに基づいてテーブルを選択し、パラメータαの設定を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の軌跡制御装置は、請求項７に記載の軌跡制御装置であって、上記パラメータα設定部は、工具の移動制御の精度を特定するデータとして入力される、工具の移動軌跡の間隔に対応する適切なパラメータαを複数のテーブルから特定し、パラメータαを設定することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に記載の軌跡制御装置は、請求項７に記載の軌跡制御装置であって、上記パラメータα設定部は、工具の移動制御の精度を特定するデータとして入力される、工具の移動速度に対応する適切なパラメータαを複数のテーブルから特定し、パラメータαを設定することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に記載の軌跡制御方法は、中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）を用いて行う軌跡制御方法であって、上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、上記軌跡制御装置は、上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング工程と、形状特徴量に基づいて、工具の移動速度の算出を行う算出工程と、上記指令プログラムによって指令される移動速度を、算出工程によって算出された移動速度とする制御信号を、出力する制御信号生成工程と、を実行することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２に記載の軌跡制御方法は、中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）を用いて行う軌跡制御方法であって、上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、上記軌跡制御装置は、上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング工程と、原指令軌跡と形状特徴量とから、原指令軌跡の注目点を始点とする線分の傾きと、スムーズ化した指令軌跡の注目点における接線の傾きとを比較し、傾きの差が所定のしきい値以上の場合、不良線分として検出し、注目点（Ｐ１)の１つ前の接点（Ｐ０）と該注目点（Ｐ１)とを接続する線分、注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)とを接続する線分、及び、注目点の１つ後の接点（Ｐ２)と２つ後の接点（Ｐ３)を接続する線分を削除し、前記削除した注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)の中間点（Ｐ１−２)と該注目点の１つ前に位置する接点（Ｐ０)及び２つ後に位置する接点（Ｐ２)とをそれぞれ接続する２本の新たな線分を追加することによって工具の移動軌跡の修正を行う（ステップＳ２３）不良線分除去工程と、不良線分除去工程によって不良線分除去された指令軌跡を表す制御信号を、出力する制御信号生成工程と、を実行することを特徴とする。
【００２１】
請求項１３に記載の軌跡制御方法は、中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）を用いて行う軌跡制御方法であって、上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、上記軌跡制御装置は、上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング工程と、注目点を始点及び終点とする２つの線分を、形状特徴量で表されるスプライン曲線に置き換えるように修正する（ステップＳ４３）スプライン曲線算出工程と、スプライン曲線に置き換えた指令軌跡を表す制御信号を、出力する制御信号生成工程と、を実行することを特徴とする。
また、請求項１４に記載の軌跡制御方法は、中央演算処理装置とメモリとを含んでおり、入力される指令プログラムによって指令される、工具の移動軌跡と移動速度とに基づいて、工作機械（８）に該工作機械の工具（９）を移動させる制御信号を出力する、軌跡制御装置（３）を用いて行う軌跡制御方法であって、上記指令プログラムは、工具の移動経路を表す自由曲線を、微小の折れ線によって近似し、線形補間した移動軌跡と移動速度とを指令するものであり、上記軌跡制御装置は、上記移動軌跡を原指令軌跡とし、原指令軌跡を連続する曲線を表すようにスムーズ化する、尺度空間フィルタリングを実行し、得られる形状特徴量を出力するフィルタリング工程と、原指令軌跡と形状特徴量とから、原指令軌跡の注目点を始点とする線分の傾きと、スムーズ化した指令軌跡の注目点における接線の傾きとを比較し、傾きの差が所定のしきい値以上の場合、不良線分として検出し、注目点（Ｐ１)の１つ前の接点（Ｐ０）と該注目点（Ｐ１)とを接続する線分、注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)とを接続する線分、及び、注目点の１つ後の接点（Ｐ２)と２つ後の接点（Ｐ３)を接続する線分を削除し、前記削除した注目点（Ｐ１)と該注目点の１つ後に位置する接点（Ｐ２)の中間点（Ｐ１−２)と該注目点の１つ前に位置する接点（Ｐ０)及び２つ後に位置する接点（Ｐ２)とをそれぞれ接続する２本の新たな線分を追加することによって工具の移動軌跡の修正を行う（ステップＳ２３）不良線分除去工程（２１）と、不良線分除去工程によって不良線分が除去された指令軌跡に対し、注目点を始点及び終点とする２つの線分を、形状特徴量で表されるスプライン曲線に置き換えるように修正する（ステップＳ４３）スプライン曲線算出工程（３１）と、形状特徴量に基づいて、工具の移動速度の算出を行う算出工程（１７）と、スプライン曲線算出手段によってスプライン曲線に置き換えられた指令軌跡であって、上記指令プログラムによって指令される移動速度を、算出手段によって算出された移動速度にしたものを表す制御信号を、出力する制御信号生成工程と、を実行することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（１）発明の概要
本発明の軌跡制御装置は、指令プログラムに従い動作するＮＣ工作機械や産業ロボット等に用いられる。指令プログラムは、周知のＧコードデータのように、使用する工具の選択信号、制御対象の工具の移動軌跡（以下、指令軌跡という）を表すデータ及び工具の移動速度のデータで構成され、ＣＡＭ（ Computer Aided Manufacturing ）が、ＣＡＤ等により作成された３次元の設計図に基づいて生成する。上記３次元の設計図に表された自由曲線を移動経路とする場合、ＣＡＭは、上記自由曲線を微小区間に分割し、該微小区間の曲線を線分に置き換えて当該自由曲線を折れ線で近似し、該近似した折れ線により自由曲線を線形補間する指令プログラムを作成する。
【００２３】
本発明の軌跡制御装置は、ワトキン（ A.Witkin）による論文、「尺度空間フィルタリング（Scale space filtering）、人工知能の第８回国際合同論稿集（Proc. of 8th International Joint on Artifical Intelligence），pp1019-1022，１９８３年」において提案された尺度空間フィルタリングを利用して線形補間する自由曲線の形状認識を行い、当該認識した自由曲線の形状に基づいて上記工具の移動軌跡の修正、及び、工具の移動速度の調節を行うことを特徴とする。
【００２４】
上記尺度空間フィルタは、波形を階層的に表現するために、原指令軌跡を種々の尺度でとらえた波形集合に拡張するものである。上記波形集合は、原指令軌跡に帯域幅を種々変化させたガウス関数を畳み込み積分することによって得られる波形の集合である。
【００２５】
尺度空間フィルタリングは、（−∞，∞）の区間で与えられた原指令軌跡ｆ（ｘ）を、以下に示す「数１」に示すように、広がりσを持つガウス関数ｇ（ｘ；σ）との畳み込み積分（以下に示す「数２」を参照）によりスムーズ化して、連続的な曲線に変換するものである。
【数１】
0004102521.tif 000002
【数２】
0004102521.tif 000003
尺度空間フィルタリングにより得られるスムーズ化された指令軌跡ｆ（ｘ；σ）は、原指令軌跡の中からガウス関数の広がりを表すパラメータσより小さい形状を取り除いた形状になっている。
【００２６】
図１は、ガウス関数の広がりを表すパラメータσの変化に伴なうスムーズ化された指令軌跡ｆ（ｘ；σ）の形状の変化を示す。本図より明らかなように、パラメータσの値が大きくなるに従って、原指令軌跡の微細な構造が失われてゆき、原指令軌跡の大まかな形だけが残される。逆にパラメータσの値を小さくしてゆくと、原指令軌跡の細部が鮮明になってくる。このように、ガウス関数の広がりを表すパラメータσは、波形を観測する際、原指令軌跡をどのくらい大まかにとらえるかを表す尺度として機能する。
【００２７】
本発明の軌跡制御装置は、指令プログラムにより指令される工具の移動軌跡を原指令軌跡とし、尺度空間フィルタリングにより原指令軌跡中に含まれる不連続な局所変化をスムーズ化し、スムーズ化した指令軌跡（原指令軌跡に対応する全体軌跡）を線形補間を行う自由曲線の形状特徴量であると認識し、当該認識した自由曲線の形状特徴量に基づいて、工具の移動軌跡及び工具の移動速度の少なくとも一方の修正を行うことを特徴とする。
【００２８】
なお、指令プログラムにより指令される工具の移動軌跡（原指令軌跡）内に含まれる不連続な局所変化をスムーズ化し、原指令軌跡の大まかな形状を認識可能な手段であれば、上記尺度空間フィルタリング以外の手段を用いても良い。
しかしながら、ガウス関数は、スケールパラメータσが小さいときに現れなかった形状が、スケールパラメータσが大きい時に決して現れないという単調性が数学的に保証された唯一の核関数であり、尺度空間フィルタリングを用いることの効果は大きい。
【００２９】
本発明の軌跡制御装置は、更に、使用する工具の種類やサイズ（工具の径φ）のデータの入力、又は、工作機械の工具の移動制御の精度を特定するデータ（ピックフィード幅や移動速度）の入力に応じて、尺度空間フィルタリングで用いるガウス関数の広がりを表すパラメータσを適切に設定することで、ユーザの所望する精度の工具の移動制御を可能にすることを特徴とする。
【００３０】
（２）実施の形態１
(2-1)軌跡制御装置の特徴
実施の形態１に係る軌跡制御装置は、指令プログラムに従い動作するＮＣ工作機械のＮＣ装置として用いられる。実施の形態１に係る軌跡制御装置は、指令プログラムにより指令される工具の移動軌跡を原指令軌跡とし、当該原指令軌跡に対して尺度空間フィルタリングを行うことで得られるスムーズ化した指令軌跡を、線形補間を行う自由曲線の形状特徴量であると認識し、当該認識した自由曲線の形状特徴量に基づいて、工具の移動軌跡中の各点における工具の移動速度の上限値（以下、クランプ速度という）の設定を行うことを特徴とする。
【００３１】
上記構成を採用することで、実施の形態１に係る軌跡制御装置は、指令プログラム中、同一の自由曲線が異なる長さの線分を異なる数だけ接続して構成される折れ線で近似されている場合であっても、ほぼ同一のクランプ速度、即ち、工具の移動速度をほぼ同じにすることができる。これにより、ＮＣ工作機械の加工精度を向上することができる。
【００３２】
(2-2)軌跡制御装置の構成
図２は、実施の形態１に係る軌跡制御装置３を含むＮＣ工作機械１の構成図である。ＮＣ工作機械１は、プログラム出力装置２、軌跡制御装置３、及び、工作機械８で構成される。
プログラム出力装置２は、磁気テープリーダであり、磁気テープに記録されている指令プログラムを読み取り、読み取った指令プログラムを軌跡制御装置３に出力する。指令プログラムは、周知のＧコードデータであり、工作機械８において使用する工具１０の種類及びサイズ、並びに、工具１０の移動軌跡、工具１０の移動速度についての情報が記述されている。
【００３３】
軌跡制御装置３は、中央演算処理装置及びメモリ（図示せず）で構成される計算機であり、入力される指令プログラムに基づいて制御信号生成処理を実行し、工作機械８の備えるサーボモータ９を駆動する制御信号を出力する。上記メモリには、制御信号生成処理で用いる各種テーブル及び関係式等のデータが格納されている。
【００３４】
図２に示すように、軌跡制御装置３は、ソフトウェアにより実現される指令プログラム解釈部４、軌跡制御部５及びパラメータσ設定部６の３つの機能部と、マン・マシン・インターフェースであるデータ入力部７で構成される。
【００３５】
指令プログラム解釈部４は、入力される指令プログラムを、軌跡制御部５における処理に適したフォーマットに変換し、変換後のデータを軌跡制御部５に出力すると共に、当該指令プログラムより工作機械８の使用する工具１０の種類及び径φを特定し、特定した工具１０の種類及び径φを表すデータをパラメータσ設定部６に出力する。
【００３６】
データ入力部７は、図３に示すように、使用する工具１０の種類（工具Ａ又は工具Ｂ）を設定するキー１１及び１２、工具１０の径φを指定するレバー１３、並びに、尺度空間フィルタリングで用いるガウス関数の広がりを表すパラメータσの値を直接入力するテンキー１４を備える。データ入力部７は、ユーザにより、上記各キー１１，１２又はレバー１３の操作によって設定された工具１０の種類（工具Ａ又は工具Ｂ）及び径φのデータ、もしくは、テンキー１４により直接入力されたパラメータσの値をパラメータσ設定部６に出力する。
【００３７】
パラメータσ設定部６は、工具１０の種類及び工具１０の径φに対応する最適なパラメータσを特定するテーブルを用いて、上記指令プログラム解釈部４により入力される工具１０の種類及び径φを表すデータに対応するパラメータσの値を軌跡制御部５に出力する。例えば、工具１０の種類から加工可能な範囲に対応する係数を特定するテーブルを用意しておき、当該テーブルにより指令される係数を工具１０の径φに掛け合わせた値をパラメータσとして出力する。
【００３８】
なお、パラメータσ設定部６は、ユーザによる操作によって、データ入力部７を介して工具１０の種類又は径φについてのデータが入力される場合には、指令プログラム解釈部４から入力されるデータを無視して、当該データ入力部７より入力される工具１０の種類及び径φに関するデータに基づいてパラメータσの設定を行い、設定したパラメータσの値を軌跡制御部５に出力する。
【００３９】
また、パラメータσ設定部６は、データ入力部７の備えるテンキー１４（図３を参照）を介して、パラメータσの値が直接入力される場合には、当該入力されたパラメータσの値をそのまま軌跡制御部５に出力する。
【００４０】
軌跡制御部５は、入力される指令軌跡を原指令軌跡として尺度空間フィルタリングを行い、当該処理により得られるスムーズ化した指令軌跡を、線形補間を行う自由曲線の形状特徴量であると認識し、当該認識した自由曲線の形状特徴量に基づいてクランプ速度の設定を行う。なお、上記尺度空間フィルタリングは、パラメータσ設定部６より入力されるパラメータσの広がりを持つガウス関数を用いて行う。軌跡制御部５は、指令軌跡及び設定したクランプ速度のデータに基づいて、工作機械８の備えるサーボモータ９を駆動する制御信号を出力する。
【００４１】
工作機械８は、サーボモータ９及び該サーボモータ９により移動制御される工具１０により構成される。サーボモータ９は、軌跡制御装置３より入力される制御信号に基づいて工具１０を移動させる。
【００４２】
(2-3)パラメータσの設定の変形例
上述するように、軌跡制御装置３の備えるパラメータσ設定部６では、工具１０の種類及び工具１０の径φに基づいてパラメータσの値を特定する。しかし、パラメータσは、工具１０の種類及び工具１０の径φのデータ以外の情報、例えば、工具１０の移動制御の精度に関する情報に基づいて設定しても良い。以下に、パラメータσの設定の変形例１〜変形例３について説明する。
【００４３】
（2-3-1）パラメータσの設定の変形例１
工具１０による切削のピックフィード幅、即ち、工具１０の移動間隔は、高い加工精度が要求される場合に、狭く設定される。逆に、さほど精度が要求されない場合には、広めに設定される。このピックフィード幅と要求される加工精度との関係に着目して、指令プログラム解釈部４において指令プログラムから切削のピックフィード幅の値を求め、求めたピックフィード幅の値をパラメータσ設定部６に出力する構成を採用する。
【００４４】
この場合、パラメータσ設定部６は、入力されたピックフィード幅をそのままパラメータσとして軌跡制御部５に出力しても良いし、上記求めたピックフィード幅に対応する適切なパラメータσを所定のテーブルにより特定し、特定したパラメータσの値を軌跡制御部５に出力する構成を採用しても良い。
【００４５】
また、データ入力部７にピックフィード幅の設定レバーを設けてもよい。この場合、パラメータσ設定部６は、指令プログラム解釈部４より出力されるピックフィード幅のデータを無視し、上記データ入力部７において設定されるピックフィード幅に基づいて、パラメータσの設定を行う。
【００４６】
(2-3-2)パラメータσの設定の変形例２
工作機械８の備える切削工具１０の移動速度が高速に設定されている時は、高精度な加工よりも加工時間の短縮を所望していると判断することができる。この場合、パラメータσの値を大きな値に設定して原指令軌跡の形状を大雑把に把握し、細かな形状に基づいて設定されるクランプ速度による工具１０の移動速度の遅延を低減する。例えば、指令プログラム解釈部４において、指令プログラムから指令される工具１０の移動速度のデータをパラメータσ設定部６に出力する構成を採用する。
【００４７】
なお、パラメータσ設定部６は、上記切削工具１０の移動速度より換算される補間周期当たりの移動量をそのまま、パラメータσとして出力しても良いし、所定のテーブルを用いて、上記切削工具１０の移動速度に対応する適切なパラメータσを特定し、特定したパラメータσの値を軌跡制御部５に出力する構成を採用してもよい。
【００４８】
また、データ入力部７に指令プログラムにより指定される工具１０の移動速度の補正率を設定するレバーを設けても良い。この場合、パラメータσ設定部６は、指令プログラム解釈部４より出力される工具１０の移動速度に、上記データ入力部７の備える補正率設定レバーにより設定される補正率を掛け合わせた速度に基づいて、パラメータσの設定を行う。
【００４９】
(2-3-3)パラメータσの設定の変形例３
予め、使用する工具１０の種類及びサイズ（径φ）、並びに、工作機械８の工具１０の移動制御の精度を特定する工具１０の移動速度及びピックフィード幅の少なくとも１以上を考慮して特定された最適なパラメータσのデータの付加されている指令プログラムを用意する。この場合、指令プログラム解釈部４は、上記指令プログラムに付加されているパラメータσの値を抽出し、抽出したパラメータσの値を軌跡制御部５に出力する。
【００５０】
(2-4)軌跡制御部の構成
図４は、軌跡制御部５の機能ブロック図である。軌跡制御部５は、尺度空間フィルタリング手段１６、クランプ速度算出手段１７、及び、制御信号生成手段１８により構成される。指令軌跡のデータは、尺度空間フィルタリング手段１６及び制御信号生成手段１８に入力される。
【００５１】
尺度空間フィルタリング手段１６は、尺度空間フィルタリングを実行して、指令軌跡中の不連続な局所変化をスムーズ化する。具体的には、原指令軌跡とパラメータσ設定部６より入力されるパラメータσの広がりを持つガウス関数との畳み込み積分を行い、当該演算により得られるスムーズ化した指令軌跡のデータを、線形補間する自由曲線の形状を表す特徴量として出力する。
【００５２】
クランプ速度算出手段１７は、尺度空間フィルタリング手段１６より出力される形状特徴量に基づいてクランプ速度の算出を行う。なお、クランプ速度とは、ある注目点を工具１０が通過する際の移動速度の上限値をいう。
【００５３】
制御信号生成手段１８は、クランプ速度算出手段１１により算出されたクランプ速度に基づいて指令される工具１０の移動速度、及び、工具１０の指令軌跡のデータに基づいて、工作機械８の備えるサーボモータ９の制御信号を出力する。
【００５４】
(2-5)尺度空間フィルタリング処理
以下、尺度空間フィルタリング手段１６において実行する尺度空間フィルタリングについて詳しく説明する。
図５の（ａ）は、ある指令軌跡の注目点（図中、原点）からの軌跡上の道のりＬをＸ軸について軸分解して得られる、上記道のりＬと変位量Ｈxとの関係を表す。以下、Ｘ軸について分解した指令軌跡を原指令軌跡とする。原指令軌跡は、次の「数３」で表される。
【数３】
0004102521.tif 000004
図５の（ｂ）は、パラメータσで指令される広がりを持つガウス関数を示す。当該ガウス関数は、次の「数４」で表される。
【数４】
0004102521.tif 000005
図５の（ｃ）は、図５の（ａ）に対して図５の（ｂ）のガウス関数を畳み込むことで得られるスムーズ化した軌跡Ｈx（Ｌ，σ）である。当該波形は、次の「数５」に表すように、「数３」と「数４」の畳み込み積分により求められる。
【数５】
0004102521.tif 000006
上記「数５」は、上記「数３」を利用して次の「数６」のように展開することができる。
【数６】
0004102521.tif 000007
上記「数６」が、スムーズ化した軌跡Ｈx（Ｌ，σ）を表す式である。
【００５５】
Ｙ軸についてもＸ軸の場合と同様に、ある指令軌跡の注目点（図中、原点）からの軌跡上の道のりＬと変位量Ｈyとの関係を表す波形を原指令軌跡として尺度空間フィルタリングを行い、スムーズ化した軌跡Ｈy（Ｌ，σ）を得る。上記２つのスムーズ化した軌跡Ｈx（Ｌ，σ）、Ｈy（Ｌ，σ）を合成すれば、Ｘ軸，Ｙ軸よりなる空間座標内における、線形補間を行う自由曲線の形状特徴量のデータを得ることができる。
【００５６】
上記スムーズ化した指令軌跡を厳密に算出するには、線形補間を行う全区間にわたって畳み込み積分をきめ細かく実行しなければならない。しかし、ある注目点におけるクランプ速度を調べるという観点からは、そこまでする必要はない。例えば、注目点とその近傍の２点の合計３点に対して尺度空間フィルタリングを行い、求めた３点を通過する円弧により線形補間する自由曲線の曲率を推定し、該推定した曲率よりクランプ速度を求めても良い。
【００５７】
図５の（ｃ）中の○印は、図５の（ａ）中の○印で表される注目点Ｈx（０）がスムーズ化された点Ｈx（０；σ）を表している。これは、「数５」のＬに０を代入したものであるから、次の「数７」に表すようになる。
【数７】
0004102521.tif 000008
上記「数７」は、上記「数３」を利用して次の「数８」のように展開することができる。
【数８】
0004102521.tif 000009
上記「数８」が注目点Ｈx（０）をスムーズ化した点Ｈx（０；σ）を表す式である。
なお、ガウス関数は中央から周辺部へと離れるほど値が小さくなり、周辺部になるにつれて演算結果に対してほとんど影響を及ぼさなくなる。このため、−∞から∞の全範囲について演算する必要はなく、例えば、ガウス関数のパラメータσの３倍程度の範囲で演算を行えば、十分な近似値を得ることができる。
【００５８】
以下、上記「数８」の具体的な計算方法について説明する。まず、ガウス関数Ｇ（ξ；σ）やξ・Ｇ（ξ；σ）の０からＬまでの積分結果を予めデータテーブルとして上記軌跡制御装置３を構成するメモリ（図示せず）に記憶しておく。当該テーブルを利用すれば、少ない計算量で注目点を中心とするスムーズ化した指令軌跡の数式を簡単に求めることができる。
【００５９】
図６の（ａ）は、注目点からの道のりＬに対するＧ（Ｌ）の値を表すグラフであり、（ｂ）は、注目点からの道のりＬに対して、Ｇ（ξ）の０からＬまでの積分値を表すグラフである。
【００６０】
図６の（ｃ）は、注目点からの道のりＬに対して、Ｇ（ξ）の０からＬまでの積分値を表すデータテーブルである。なお、ガウス関数は、偶関数であり、メモリには、データテーブルとして、例えば、Ｌが０から３σ（但し、σ＞０）の範囲の積分値のデータのみを記憶しておけば良い。例えば、Ｇ（Ｌ）のσから３σまでの積分値は、次の「数９」に示すように、Ｇ（Ｌ）の０から３σまでの積分値から、Ｇ（Ｌ）の０からσまでの積分値の値を差し引くことで求められる。
【数９】
0004102521.tif 000010
【００６１】
また、上記の例では、指令軌跡を軸ごとに分解したものをそれぞれ原指令軌跡として扱う場合について説明したが、尺度空間フィルタリングは１次元だけでなくｎ次元に対しても定義されており、ｎ次元の指令軌跡をそのまま尺度空間フィルタリングしても良い。例えば、２次元ガウス関数ｇ（ｘ，ｙ；σ）は、次の「数１０」で表される。
【数１０】
0004102521.tif 000011
上記の２次元波形ｆ（ｘ、ｙ）に対する尺度空間フィルタリングは、次の「数１１」に示す畳み込み積分で定義される。
【数１１】
0004102521.tif 000012
上記「数１１」を演算すれば、Ｘ軸，Ｙ軸よりなる空間座標における、線形補間を行う自由曲線の形状特徴量のデータを、直接求めることができる。
【００６２】
(2-6)制御信号生成処理
図７は、軌跡制御部５において実行する制御信号生成処理のフローチャートである。まず、注目点の選択を行う（ステップＳ１）。注目点は、指令軌跡の内、線形補間を行う各線分の接点の中から選択する。選択した注目点近傍の線分を原指令軌跡として、パラメータσ設定部６より指定される広がりパラメータσのガウス関数との畳み込み積分を実行し、尺度空間フィルタリングを行う（ステップＳ２）。尺度空間フィルタリングにより得られるスムーズ化した指令軌跡に基づいて、クランプ速度の算出を行う（ステップＳ３）。当該クランプ速度の算出処理の内容については後に説明する。上記ステップＳ３において算出したクランプ速度により、指令軌跡に沿って工具１０を移動させるサーボモータ９の制御信号を出力する（ステップＳ４）。線形補間を行う各線分の接点の内、注目点として取り扱う全ての点についての処理が終了した場合には（ステップＳ５でＹＥＳ）、処理を終了する。一方、注目点として取り扱う全ての点についての処理が未だ終了していない場合には（ステップＳ５でＮＯ）、注目点として取り扱う次の点を新たな注目点とした後に（ステップＳ６）、上記ステップＳ２に戻る。なお、上記ステップＳ６では、注目点から１又は所定の個数だけ隣に位置する接点を次の注目点としても良いし、注目点から所定の距離以上離れている接点を次の注目点としても良い。
【００６３】
図８は、クランプ速度算出処理（図７、ステップＳ３）のフローチャートである。まず、上記尺度空間フィルタリングにより得られるスムーズ化した指令軌跡を、線形補間する自由曲線であると認識して、注目点近傍の曲率を算出する（ステップＳ１０）。使用する工作機械８の特性等に従い、上記算出した曲率において工具１０が精度良く通過可能な最大の速度をこの注目点におけるクランプ速度とする（ステップＳ１１）。上記ステップＳ１１において算出した注目点近傍のクランプ速度が指令プログラムにおいて予め設定される工具１０の移動速度よりも遅い場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、上記ステップＳ１１において算出したクランプ速度を、注目点を通過する際の工具１０の移動速度（以下、補間速度という）とした後に（ステップＳ１３）、リターンする。一方、算出したクランプ速度が指令プログラムにおいて予め設定される工具１０の移動速度以上の場合（ステップＳ１２でＮＯ）、当該工具１０の移動速度を補間速度とした後に（ステップＳ１４）、リターンする。
【００６４】
入力される指令軌跡が同一方向に曲がってゆく（ジグザグでない）場合、スムーズ化した指令軌跡は原指令軌跡の内側を描くことになり、スムーズ化した指令軌跡の曲率は線形補間する実際の自由曲線の曲率より若干きつくなる傾向にある。このような場合に対処するため、スムーズ化した指令軌跡のタイプ別に、スムーズ化した指令軌跡の曲率からクランプ速度を求める関係式又はテーブルを用意しておくのが好ましい。この場合、上記ステップＳ１１では、まず、スムーズ化した指令軌跡が同一方向に曲がっていくのか又はジグザグであるのかのタイプ判別を行い、判別したタイプについての関係式又はテーブルを用いてクランプ速度を決定する。上記タイプの判別は、例えば、スムーズ化した指令軌跡の各注目点での接線の傾きに基づいて行えば良い。
当該構成を採用することで、線形補間を行う自由曲線の波形のタイプ別に、より適切な工具１０の制御を行うことが可能となり、精度の良い加工を実現することができる。
【００６５】
更に、形状特徴量の曲率よりクランプ速度を求める関係式又はテーブルを、使用する工作機械８又は工具１０の種類別に用意しておくことが好ましい。この場合、上記ステップＳ１１では、使用する工作機械８又は工具１０の種類により指令される関係式又はテーブルを用いてクランプ速度を決定する。
なお、工作機械８の種類は、例えば、データ入力部７上に設定キーを設け、当該キー入力により判別することとしても良い。また、工具１０の種類は、パラメータσ設定部６に入力されるデータを利用すれば良い。
当該構成を採用することで、使用する工作機械８又は工具１０別に、より適切な工具１０の制御を行うことが可能となり、高精度の加工を実現することができる。
【００６６】
(2-7)効果
図９の上から１段目には、同一の自由曲線に基づいて作成された指令プログラムにより指令される指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃを示し、２段目には上記指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃに対して尺度空間フィルタリングを施すことで得られるスムーズ化した指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃを表す。当該スムーズ化した指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃは、線形補間する自由曲線の形状を表したものとして認識できる。図示するように、尺度空間フィルタリングによりスムーズ化した指令軌跡Ａ，Ｂ及びＣは、ほぼ同じ軌跡を描く。
【００６７】
例えば、指令軌跡Ａの各注目点（線分の接点）における線分の屈折率は、指令軌跡Ｂ及びＣの各注目点に比べて大きい。
上記各注目点の屈曲率に基づいてクランプ速度を設定する従来の軌跡制御措置では、指令軌跡Ａの各注目点に指令軌跡Ｂ及びＣに比べて低い値のクランプ速度を設定する。これに対して、上記軌跡制御装置３では、指令軌跡Ａの各注目点のクランプ速度を、スムーズ化した指令軌跡Ａの上記注目点に対応する位置の曲率に基づいて設定する。上述するように、スムーズ化した指令軌跡Ａの形状は、スムーズ化した指令軌跡Ｂ及びＣの形状とほぼ同じであるため、指令軌跡Ａの各注目点に設定されるクランプ速度は、指令軌跡Ｂ及びＣの上記指令軌跡Ａの各注目点に対応する位置に設定されるクランプ速度とほぼ同じ値である。従って、指令軌跡Ａ、指令軌跡Ｂ及び指令軌跡Ｃにおける工具１０の移動速度は、ほぼ同じ値に設定される。
【００６８】
このように、実施の形態１に係る軌跡制御装置３は、指令プログラム中、同一の自由曲線が異なる長さの線分を異なる数だけ接続して構成される折れ線で近似されている場合であっても、ほぼ同一のクランプ速度、即ち、工作機械８の工具１０をほぼ同一の速度で移動させる制御信号を生成することが可能となり、工作機械８の加工精度を高めることができる。
【００６９】
（３）実施の形態２
(3-1)軌跡制御装置の特徴
以下、実施の形態２に係る軌跡制御装置２００について説明する。なお、当該軌跡制御装置２００は、上記実施の形態１にかかる軌跡制御装置３と比べて、軌跡制御部２０の構成が異なるだけである。以下、軌跡制御部２０についてのみ説明する。
【００７０】
軌跡制御部２０は、指令軌跡を原指令軌跡とし、当該原指令軌跡に対して尺度空間フィルタリングを行って得られるスムーズ化した指令軌跡を、線形補間を行う自由曲線の形状特徴量として扱い、当該形状特徴量との比較によりＣＡＤやＣＡＭの計算誤差により指令軌跡内に含まれている目的の軌跡の方向とは無関係な極微小な線分を削除し、指令軌跡を修正することを特徴とする。当該構成を採用することで、工作機械８の加工精度を向上することができる。
【００７１】
(3-2)軌跡制御部の構成
図１０は、軌跡制御部２０の各機能ブロックを示す図である。上記実施の形態１に係る軌跡制御装置３の備える軌跡制御部５と同じ機能ブロックには同じ参照番号を付す。軌跡制御部２０は、尺度空間フィルタリング手段１６、不良線分除去手段２１、及び、制御信号生成手段１８により構成される。
【００７２】
尺度空間フィルタリング手段１６は、原指令軌跡に対して尺度空間フィルタリングを行い、尺度空間フィルタリングにより得られるスムーズ化した指令軌跡のデータを線形補間する自由曲線の形状特徴量として出力する。不良線分除去手段２１は、指令軌跡と、尺度空間フィルタリング手段１６より出力される形状特徴量（スムーズ化した指令軌跡）とを比較して、線形補間を行う線分の内、ＣＡＤやＣＡＭの計算誤差により生じた不良線分を除去し、指令軌跡の修正を行う。制御信号生成手段１８は、上記修正後の指令軌跡の通りに工作機械８の工具１０が動くように、サーボモータ９を駆動する制御信号を出力する。
【００７３】
(3-3)制御信号生成処理
図１１は、軌跡制御部２０の実行する制御信号生成処理のフローチャートである。まず、注目点の選択を行う（ステップＳ２１）。注目点近傍の線分を原指令軌跡として尺度空間フィルタリングを実行し、該尺度空間フィルタリングにより得られるスムーズ化した指令軌跡のデータを、線形補間する自由曲線の形状特徴量として出力する（ステップＳ２２）。指令軌跡と形状特徴量とを比較して、線形補間を行う線分の内、ＣＡＤやＣＡＭの計算誤差により生じた不良線分を除去し、指令軌跡の修正を行う（ステップＳ２３）。なお、当該処理の内容については後に詳しく説明する。修正された指令軌跡通りに、工作機械８の備える工具１０を駆動する制御信号を出力する（ステップＳ２４）。全ての注目点の処理が終了した場合（ステップＳ２５でＹＥＳ）、処理を終了する。一方、全注目点の処理が未だ終了していない場合には（ステップＳ２５でＮＯ）、隣に位置する接点を次に処理する注目点とした後に（ステップＳ２６）、上記ステップＳ２２に戻る。
【００７４】
図１２は、不良線分除去処理（図１１、ステップＳ２３）のフローチャートである。まず、原指令軌跡の注目点を始点とする線分の傾きと、スムーズ化した指令軌跡の注目点における接線の傾きとを比較する（ステップＳ３１）。傾きの差が所定のしきい値以上の場合（ステップＳ３２でＹＥＳ）、指令軌跡を構成する各線分の接点中、注目点の１つ前の接点と該注目点とを接続する線分、注目点と該注目点の１つ後に位置する接点とを接続する線分、及び、注目点の１つ後の接点と２つあとの接点を接続する線分を削除し、前記削除した注目点と該注目点の１つ後に位置する接点とを接続する線分の中間点と該注目点の１つ前及び２つ後に位置する接点とを接続する２本の新たな線分を追加した後に（ステップＳ３３）、リターンする。一方、原指令軌跡の注目点を始点とする線分の傾きと、スムーズ化した指令軌跡の注目点における接線の傾きの差が、所定のしきい値に満たない場合には（ステップＳ３２でＮＯ）、直ちにリターンする。
【００７５】
図１３は、軌跡制御部２０の実行する上記不良線分除去処理（図１１、ステップＳ２３）の実行例を示す図である。図１３の（ａ）は、ＣＡＤ又はＣＡＭの計算誤差により、注目点Ｐ1より誤った方向に延びる線分を持つ指令軌跡の一例を示す。図１３の（ｂ）は、前記指令軌跡（原指令軌跡）に尺度空間フィルタ処理を施して得られる、スムーズ化した指令軌跡（形状特徴量）を示す。図１３の（ｃ）は、注目点Ｐ1の１つ前の接点Ｐ0と該注目点Ｐ1とを接続する線分、注目点Ｐ1と該注目点Ｐ1の１つ後に位置する接点Ｐ2とを接続する線分、及び、注目点Ｐ1の１つ後の接点Ｐ2と２つ後の接点Ｐ3を接続する線分を削除し、前記削除した注目点Ｐ1と該注目点Ｐ1の１つ後に位置する接点Ｐ2とを接続する線分の中間点Ｐ1-2と該注目点Ｐ1の１つ前及び２つ後に位置する接点Ｐ0及びＰ3とを接続する２本の新たな線分の追加を行う軌跡の修正を示す。図１３の（ｄ）は、修正後の指令軌跡を示す。
【００７６】
上述するように、実施の形態２に係る軌跡制御装置２００は、ＣＡＤやＣＡＭの計算誤差により生じた不良線分を指令軌跡中より除去して、後段に接続される工作機械８の加工精度を向上し、設計図上の自由曲線に忠実な線形補間を行うことを可能にする。
【００７７】
（４）実施の形態３
(4-1)軌跡制御装置の特徴
実施の形態３に係る軌跡制御装置３００は、上記実施の形態１に係る軌跡制御装置３と比べて、軌跡制御部３０が異なるだけである。以下、軌跡制御部３０についてのみ説明する。
【００７８】
軌跡制御部３０は、原指令軌跡に対して尺度空間フィルタリングを行って得られるスムーズ化した指令軌跡を、線形補間する自由曲線の形状特徴量として扱い、線形補間する各線分を該形状特徴量に基づいてスプライン曲線に置き換えることを特徴とする。
【００７９】
上記構成を採用することで、同一の自由曲線を線形補間する指令プログラムの記述にばらつきがあっても、同一のスプライン曲線を張り付けることができ、後段に接続される工作機械８の加工精度を向上することができる。
【００８０】
なお、自由曲線を線形補間する各線分にスプライン曲線を割り当てる技術については、周知であるため、ここでの説明は省く。
【００８１】
(4-2)軌跡制御部の構成
図１４は、軌跡制御部３０の各機能ブロックを示す図である。上記実施の形態１に係る軌跡制御装置３の備える軌跡制御部５と同じ機能ブロックには同じ参照番号を付す。軌跡制御部３０は、尺度空間フィルタリング手段１６、制御信号生成手段１８、及び、スプライン曲線算出手段３１により構成される。
【００８２】
軌跡制御装置３の備える尺度空間フィルタリング手段１６は、原指令軌跡に対して尺度空間フィルタリングを実行し、尺度空間フィルタリングを行って得られるスムーズ化した指令軌跡を、線形補間する自由曲線の形状特徴量として出力する。スプライン曲線算出手段３１は、算出された形状特徴量に基づいて、各線分にスプライン曲線を張り付け、指令軌跡を修正する。なお、上記線分に張り付けるスプライン曲線としては、２次スプライン、３次スプライン、Bezier、B-Spline、NURBS等が考えられる。制御信号生成手段１２は、修正後の指令軌跡の通りに工具１０が移動するように、制御信号を出力する。
【００８３】
(4-3)制御信号生成処理
図１５は、軌跡制御部３０の実行する制御信号生成処理のフローチャートである。まず、注目点の選択を行う（ステップＳ４１）。注目点近傍の線分を原指令軌跡として尺度空間フィルタリングを行い、スムーズ化した指令軌跡を求め、求めた波形を表すデータを形状特徴量として出力する（ステップＳ４２）。算出された形状特徴量に基づいて、各線分にスプライン曲線を張り付け、指令軌跡を修正する（ステップＳ４３）。なお、当該処理については、後に説明する。修正した指令軌跡の通りに工具１０を移動させる制御信号を出力する（ステップＳ４４）。全ての注目点の処理が終了した場合（ステップＳ４５でＹＥＳ）、処理を終了する。一方、全注目点の処理が未だ終了していない場合には（ステップＳ４５でＮＯ）、隣に位置する接点を次に処理する注目点とした後に（ステップＳ４６）、上記ステップＳ４２に戻る。
【００８４】
図１６は、スプライン曲線算出処理（図１５、ステップＳ４３）のフローチャートである。スムーズ化した指令軌跡を、注目点を始点とする線分及び注目点を終点とする線分に張り付けるスプライン曲線とする（ステップＳ５０）。決定したスプライン曲線によりスプライン補間を行うように、指令軌跡の修正を行った後に（ステップＳ５１）、リターンする。
【００８５】
図１７は、軌跡制御部３０の実行するスプライン曲線の張り付け処理の一例を示す図である。図１７の（ａ）は、自由曲線を線形補間する指令軌跡（原指令軌跡）の一部を表す。図１７の（ｂ）は、上記原指令軌跡に尺度空間フィルタ処理を施すことで得られるスムーズ化した指令軌跡（形状特徴量）を示す。図１７の（ｃ）は、注目点を始点及び終点とする２つの線分に、上記スムーズ化した指令軌跡をスプライン曲線として張り付けた図を示す。図１７の（ｄ）は、各線分に張り付けられたスプライン曲線によりスプライン補間を行うように修正された指令軌跡を示す。
【００８６】
図１８の上から１段目は、同一の自由曲線に基づいてＣＡＭにより作成された指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃを示し、２段目は、当該指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃに対して尺度空間フィルタリングによりスムーズ化した指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃを表す。指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ異なる長さの線分を異なる数だけ接続して構成される。図示するように、尺度空間フィルタリングによりスムーズ化した指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃは、何れもほぼ同じ軌跡を描く。指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃの各線分には、スムーズ化した指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃの形状に基づいてスプライン曲線が張り付けられる。これにより、３段目に示すように、当該処理により各指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃには、同一のスプライン曲線が張り付けられ、同一の指令軌跡に修正される。
【００８７】
以上に説明するように実施の形態３に係る軌跡制御措置３００は、異なる長さの線分を異なる数だけ接続してなる折れ線により表現された自由曲線に対して、同一のスプライン曲線を張ることができる。これにより、設計図上で同一の自由曲線に対して同一のスプライン補間を実行することができ、後段に接続される工作機械８の加工精度を向上することができる。
【００８８】
（５）実施の形態４
(5-1)軌跡制御装置の特徴
実施の形態４に係る軌跡制御装置４００は、上記実施の形態１に係る軌跡制御装置３に比べて、軌跡制御部４０が異なるだけである。以下、軌跡制御部４０についてのみ説明する。
【００８９】
軌跡制御部４０は、上記実施の形態１、２、３に記載の軌跡制御部５、２０、３０の備える機能を併せ持つものであり、指令プログラムにより指令される指令軌跡に対して尺度空間フィルタリングを施し、当該処理により得られるスムーズ化した指令軌跡に基づいて、クランプ速度の設定、不良線分の除去、スプライン曲線の張り付けを行うことを特徴とする。
【００９０】
上記構成を採用することで、指令プログラムの作成時に生じた不良線分を削除することができる。更に、不良線分削除後の移動軌跡に基づいて、同一の自由曲線を線形補間する個所については同一のスプライン補間を実行することができる。また、設計図上で同一の自由曲線に対して、同一のクランプ速度を設定して工具１０の移動速度を同じにすることができる。これにより、後段に接続される工作機械８の加工精度を向上することができる。
【００９１】
(5-2)軌跡制御部の構成
図１９は、上記特徴を具備する軌跡制御部４０の機能ブロック図である。上記実施の形態１、２、３に係る軌跡制御装置３、２００、３００の備える軌跡制御部５と同じ機能ブロックには同じ参照番号を付す。軌跡制御部４０は、尺度空間フィルタリング手段１６、クランプ速度算出手段１７、制御信号生成手段１８、不良線分除去手段２１、及び、スプライン曲線算出手段３１で構成される。
【００９２】
尺度空間フィルタリング手段１６は、原指令軌跡に対して尺度空間フィルタリングを実行し、尺度空間フィルタリングの実行により得られるスムーズ化した指令軌跡を線形補間する自由曲線の形状特徴量として出力する。クランプ速度算出手段１７は、尺度空間フィルタリング手段１６より出力される形状特徴量に基づいてクランプ速度の算出を行う。不良線分除去手段２１は、指令軌跡と、尺度空間フィルタリング手段１６より出力される形状特徴量とを比較して、線形補間を行う線分の内、ＣＡＤやＣＡＭの計算誤差により生じた不良線分を除去し、指令軌跡の修正を行う。スプライン曲線算出手段３１は、算出された形状特徴量に基づいて、各線分にスプライン曲線を張り付け、指令軌跡を修正する。
【００９３】
(5-3)制御信号生成処理
図２０は、軌跡制御部４０の実行する制御信号生成処理のフローチャートである。まず、注目点の選択を行う（ステップＳ６１）。注目点近傍の線分を原指令軌跡として尺度空間フィルタリングを行い、スムーズ化した指令軌跡を求め、求めた波形を線形補間する自由曲線の形状特徴量として出力する（ステップＳ６２）。
【００９４】
指令軌跡と上記ステップＳ６２において算出した形状特徴量とを比較して、線形補間を行う線分の内、ＣＡＤやＣＡＭの計算誤差により生じた不良線分を除去し、指令軌跡の修正を行う（ステップＳ６３）。以降の処理は、不良線分を除去した修正後の指令軌跡を用いて行う。なお、当該処理の内容は、既に図１２に示すフローチャートを用いて説明したため、ここでの重複した説明は省く。
【００９５】
上記ステップＳ６２において算出した形状特徴量に基づいて、線形補間を行う各線分にスプライン曲線を張り付け、指令軌跡を修正する（ステップＳ６４）。なお、当該処理の内容は、既に図１６に示すフローチャートを用いて説明したため、ここでの重複した説明は省く。
【００９６】
上記ステップＳ６２において算出した形状特徴量に基づいて、クランプ速度の算出を行う（ステップＳ６５）。なお、当該処理の内容は、既に図８に示すフローチャートを用いて説明したため、ここでの重複した説明は省く。
【００９７】
上記ステップＳ６３、Ｓ６４，Ｓ６５において修正された指令軌跡及びクランプ速度により工具１０を移動させる制御信号を出力する（ステップＳ６６）。全ての注目点の処理が終了した場合（ステップＳ６７でＹＥＳ）、処理を終了する。一方、全注目点の処理が未だ終了していない場合には（ステップＳ６７でＮＯ）、隣に位置する接点を次に処理する注目点とした後に（ステップＳ６８）、上記ステップＳ６２に戻る。
【００９８】
図２１は、指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃに対して上記制御信号生成処理を実行した場合に得られるスムーズ化した指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃ、不良線除去処理及びスプライン曲線の張り付け後の指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃを示す図である。図２１の上から１段目には、同一の自由曲線に基づいてＣＡＭにより作成された指令軌跡Ａ，Ｂ及びＣを示す。指令軌跡Ａ，Ｂ及びＣは、異なる長さの微小な直線を異なる個数の組み合わせで構成される。また、指令軌跡Ｃは、ＣＡＤ又はＣＡＭの計算誤差により誤った方向に延びる線分αを持つ。図２１の上から２段目には上記指令軌跡Ａ，Ｂ及びＣに対して尺度空間フィルタリングを施すことで得られるスムーズ化した指令軌跡Ａ，Ｂ及びＣを表す。尺度空間フィルタリングによりスムーズ化した指令軌跡Ａ，Ｂ及びＣは、何れもほぼ同じ軌跡を描くことが解かる。図２１の上から３段目に示すように、指令軌跡Ａ及びＢには不良線分はないため、直ちに各線分にスプライン曲線が張り付けられる。また、指令軌跡Ｃは、不良線分αの除去が行われた後に、スプライン曲線の張り付けが行われる。スムーズ化した指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃの形状がほぼ同じであるため、３つの指令軌跡Ａ，Ｂ，Ｃは、ほぼ同じ曲率のスプライン曲線が張り付けられ、結果として、ほぼ同じ指令軌跡に修正される。また、各軌跡ともスムーズ化した指令軌跡の形状がほぼ同じため、実質的に同じクランプ速度が割り当てられる。
【００９９】
上述するように、実施の形態４に係る軌跡制御装置４００は、指令軌跡に含まれる不良線分を修正した後にスプライン曲線を張り付けるため、上記実施の形態３にかかる軌跡制御部４０に比べて、線形補間を行う自由曲線に一層忠実なスプライン補間を行うことができる。また、同一の自由曲線に対しては、工具の移動速度を実質的に同じに設定することができる。このため、後段に接続する工作機械８の加工精度を向上することができる。
【０１００】
（６）実施の形態５
(6-1)軌跡制御装置の特徴
実施の形態５に係る軌跡制御装置５００は、上記実施の形態１にかかる軌跡制御装置１００と比べて、軌跡制御部５０が異なる。以下、軌跡制御部５０についてのみ説明する。
【０１０１】
軌跡制御部５０は、上記実施の形態４に係る軌跡制御部４０に更に、指令軌跡中、自由曲線を線形補間する線分以外の線分で形成されるエッジ部を検出し、当該検出したエッジ部を工具が通過する際に、大きな衝撃が生じないように、工具の移動速度をエッジの角度に応じて減速させる機能を備えることを特徴とする。
【０１０２】
上記構成を採用することで、工具１０がエッジ部を通過する際に生じる衝撃を軽減し、工作機械８の加工精度を向上することができる。
【０１０３】
(6-2)軌跡制御部の構成
図２２は、軌跡制御部５０の機能ブロック図である。上記実施の形態４に係る軌跡制御装置４００の備える軌跡制御部４０と同じ機能ブロックには同じ参照番号を付す。軌跡制御部５０は、エッジ判別手段５１、エッジ処理部５２、形状処理部５３、及び、制御信号生成手段１８で構成される。エッジ処理部５２は、工具の減速量算出手段５４で構成される。形状処理部５３は、尺度空間フィルタリング手段１６、クランプ速度算出手段１７、不良線分除去手段２１、及び、スプライン曲線算出手段３１で構成される。
【０１０４】
エッジ判別手段５１は、指令軌跡中のエッジ部について、当該エッジ部が自由曲線を線形補間する各線分で形成されるエッジ部であるのか、又は、自由曲線を線形補間する線分以外の線分で形成されるエッジ部であるのかの判別を行う。具体的には、注目点を挟む２本の線分の長さが所定のしきい値以上の場合に、自由曲線を線形補間する線分以外の線分で形成されるエッジ部であると判別する。エッジ判別手段５１は、自由曲線を線形補間する線分以外の線分で形成されるエッジ部であると判別した指令軌跡のデータをエッジ処理部５２に出力する。一方、エッジ判別手段５１は、自由曲線を線形補間する線分で形成されるエッジ部である判別した指令軌跡のデータを形状処理部５３に出力する。
【０１０５】
なお、予め、線形補間する各線分について、自由曲線を線形補間する線分であるのか否かについてのデータの付加されている指令プログラムを用意してもよい。この場合、エッジ判別手段５１は、入力される指令プログラムに付加されている上記データに基づいてエッジ判別を行う。
【０１０６】
エッジ処理部５２を構成する工具の減速量算出手段５４は、検出したエッジ部の角度に応じて、工具１０の減速量を算出し、算出した減速量を制御信号生成手段１８に出力する。なお、上記減速量とは、検出したエッジ部の角度に応じて指令される適切なエッジ部の通過速度に、工具の移動速度を減速するのに必要な量をいう。
【０１０７】
エッジ判別手段５１において自由曲線を線形補間する線分以外の線分で形成されるエッジ部と判別されなかった指令軌跡のデータは、形状処理部５３の尺度空間フィルタリング手段１６及び不良線分除去手段２１に入力される。
尺度空間フィルタリング手段１６は、原指令軌跡に対して尺度空間フィルタリングを実行し、当該原指令軌跡に対して尺度空間フィルタリングを行って得られるスムーズ化した指令軌跡を線形補間する自由曲線の形状特徴量として出力する。クランプ速度算出手段１７は、尺度空間フィルタリング手段１６より出力される形状特徴量に基づいてクランプ速度の算出を行う。不良線分除去手段２１は、指令軌跡と、尺度空間フィルタリング手段１６より出力される形状特徴量とを比較して、線形補間を行う線分の内、ＣＡＤやＣＡＭの計算誤差により生じた不良線分を除去し、指令軌跡の修正を行う。スプライン曲線算出手段３１は、算出された形状特徴量に基づいて、各線分にスプライン曲線を張り付け、指令軌跡を修正する。制御信号生成手段１８は、工具の減速量算出手段５４より出力される減速量、スプライン曲線算出手段３１より出力されるスプライン曲線の張り付けられた指令軌跡のデータ、クランプ速度算出手段１７より出力されるクランプ速度に基づいて、工作機械８の備えるサーボモータ９の制御信号を出力する。
【０１０８】
(6-3)制御信号生成処理
図２３は、軌跡制御部５０の実行する制御信号生成処理のフローチャートである。まず、注目点の選択を行う（ステップＳ７１）。入力される指令軌跡のエッジ部が、自由曲線を線形補間する各線分で形成されるエッジ部であるのか、又は、自由曲線を線形補間する線分以外の線分で形成されるエッジ部であるか判別する（ステップＳ７２）。具体的には、注目点を挟むエッジ部の２つの線分の長さがパラメータσ設定部６（図２を参照）により設定されたパラメータσの３倍の値を超えている場合に当該コーナをエッジ部であると判断する。指令軌跡がエッジ部であると判断された場合（ステップＳ７２でＹＥＳ）、エッジ部の角度に基づいて、工具１０が大きな衝撃を生じることなく通過することの可能な速度となるのに必要な減速量を算出する（ステップＳ７３）。上記算出した工具１０の減速量に基づいて補間速度を設定する（ステップＳ７４）。
【０１０９】
一方、入力される指令軌跡が自由曲線を線形補間する線分以外の線分で形成されるエッジ部でないと判断された場合（ステップＳ７２でＮＯ）、注目点近傍の線分を原指令軌跡として尺度空間フィルタリングを行い、スムーズ化した指令軌跡を求め、求めたスムーズ化した指令軌跡の形状を線形補間を行う自由曲線の形状特徴量として出力する（ステップＳ７５）。
【０１１０】
指令軌跡と上記ステップＳ７５において算出した形状特徴量とを比較して、線形補間を行う線分の内、ＣＡＤやＣＡＭの計算誤差により生じた不良線分を除去し、指令軌跡の修正を行う（ステップＳ７６）。なお、当該処理の内容は、既に図１２に示すフローチャートを用いて説明したため、ここでの重複した説明は省く。
【０１１１】
上記ステップＳ７５において算出した形状特徴量に基づいて、各線分にスプライン曲線を張り付け、指令軌跡を修正する（ステップＳ７７）。なお、当該処理の内容は、既に図１６に示すフローチャートを用いて説明したため、ここでの重複した説明は省く。
【０１１２】
上記ステップＳ７５において算出した形状特徴量に基づいて、クランプ速度の算出を行う（ステップＳ７８）。なお、当該処理の内容は、既に図８に示すフローチャートを用いて説明したため、ここでの重複した説明は省く。
【０１１３】
上記ステップＳ７４、Ｓ７６、Ｓ７７、又は、Ｓ７８において修正された指令軌跡及びクランプ速度により工具１０を移動させる制御信号を出力する（ステップＳ７９）。全注目点の処理が未だ終了していない場合には（ステップＳ８０でＮＯ）、隣に位置する接点を次に処理する注目点とした後に（ステップＳ８１）、上記ステップＳ７２に戻る。一方、全ての注目点の処理が終了した場合（ステップＳ８０でＹＥＳ）、処理を終了する。
【０１１４】
以上に説明するように、実施の形態５に係る軌跡制御装置５００は、エッジ部と滑らかな自由曲線の部分とを分けて処理するため、エッジ部及び自由曲線を含む加工対象を精度良く加工することができる。
【０１１５】
【発明の効果】
請求項１に記載の軌跡制御装置では、フィルタリング手段により原指令軌跡中に含まれる不連続な局所変化をスムーズ化して得られる形状特徴量を、線形補間する自由曲線の形状として認識し、当該形状に基づいて工具の移動速度の調節を行う。これにより、同一の自由曲線を線形補間する指令プログラムの記述にばらつきがあっても、同一の軌跡及び同一の移動速度を割り当てることができる。
【０１１６】
請求項２に記載の軌跡制御装置では、フィルタリング手段により原指令軌跡中に含まれる不連続な局所変化をスムーズ化して得られる形状特徴量を、線形補間する自由曲線であると認識することで、指令プログラムの作成時に生じた不良線分を除去し、同一の自由曲線を線形補間する個所については、同一の軌跡とすることができる。これにより、後段に接続する工作機械の制御精度を向上することができる。
【０１１７】
請求項３に記載の軌跡制御装置では、フィルタリング手段により原指令軌跡中に含まれる不連続な局所変化をスムーズ化して得られる形状特徴量を、線形補間する自由曲線であると認識することで、同一の自由曲線を線形補間する個所については同一のスプライン補間を実行することができる。これにより、後段に接続される工作機械の制御精度を向上することができる。
【０１１８】
請求項４に記載の軌跡制御装置では、フィルタリング手段により原指令軌跡中に含まれる不連続な局所変化をスムーズ化して得られる形状特徴量を、線形補間する自由曲線であると認識し、指令プログラムの作成時に生じた不良線分の除去を行い同一の自由曲線を線形補間する個所については、同一の軌跡とすることができる。更に、この後、同一の自由曲線を線形補間する個所については同一のスプライン補間を実行することができる。これにより、後段に接続される工作機械の制御精度を向上することができる。
【０１１９】
請求項５に記載の軌跡制御装置では、自由曲線を線形補間する線分以外の線分で構成されるエッジ部を検出し、当該エッジ部を通過する際の工具の移動速度をエッジ部の角度に応じて設定することで、後段に接続される工作機械のより精密な速度制御を実現することができる。
【０１２０】
請求項６に記載の軌跡制御装置では、所定長以上の線分で構成されるエッジ部を、自由曲線を線形補間する線分以外の線分で構成されるエッジ部であるとして検出し、当該エッジ部を通過する際の工具の移動速度をエッジ部の角度に応じて設定することで、後段に接続される工作機械のより精密な速度制御を実現することができる。
【０１２１】
請求項７に記載の軌跡制御装置では、パラメータ設定部αによって、尺度空間フィルタで用いるパラメータσの値を設定することで、より適切な尺度空間フィルタリングを行うことができる。これにより、自由曲線を線形補間する個所に、より適切な軌跡及び移動速度を割り当てることができる。
【０１２２】
請求項８に記載の軌跡制御装置では、工作機械で使用する工具の種類とサイズとに応じて、尺度空間フィルタで用いるパラメータσの値を設定することで、より適切な尺度空間フィルタリングを行うことができる。これにより、自由曲線を線形補間する個所に、より適切な軌跡及び移動速度を割り当てることができる。
【０１２３】
請求項９に記載の軌跡制御装置では、工作機械の工具の移動制御の精度を特定するデータとして入力される、工作機械で使用する工具の移動軌跡の間隔のデータに応じてパラメータσを設定する。これにより、適切な尺度空間フィルタリングを行うことができ、自由曲線を線形補間する個所に、より適切な軌跡及び移動速度を割り当てることができる。
【０１２４】
請求項１０に記載の軌跡制御装置では、工作機械の工具の移動制御の精度を特定するデータとして入力される、工作機械で使用する工具の移動速度のデータに応じてパラメータσを設定する。これにより、適切な尺度空間フィルタリングを行うことができ、自由曲線を線形補間する個所に、より適切な軌跡及び移動速度を割り当てることができる。
【０１２５】
請求項１１に記載の軌跡制御方法では、フィルタリング工程によって原指令軌跡中に含まれる不連続な局所変化をスムーズ化して得られる形状特徴量を、線形補間する自由曲線の形状として認識し、当該形状に基づいて工具の移動速度の調節を行う。これにより、同一の自由曲線を線形補間する指令プログラムの記述にばらつきがあっても、同一の軌跡及び同一の移動速度を割り当てることができる。
【０１２６】
請求項１２に記載の軌跡制御方法では、フィルタリング工程によって原指令軌跡中に含まれる不連続な局所変化をスムーズ化して得られる形状特徴量を、線形補間する自由曲線であると認識することで、指令プログラムの作成時に生じた不良線分を除去し、同一の自由曲線を線形補間する個所については、同一の軌跡とすることができる。
【０１２７】
請求項１３に記載の軌跡制御方法では、フィルタリング工程によって原指令軌跡中に含まれる不連続な局所変化をスムーズ化して得られる形状特徴量を、線形補間する自由曲線であると認識することで、同一の自由曲線を線形補間する個所については同一のスプライン補間を実行することが可能となる。これにより、後段に接続される工作機械の制御精度を向上することができる。
また、請求項１４に記載の軌跡制御方法では、フィルタリング工程によって原指令軌跡中に含まれる不連続な局所変化をスムーズ化して得られる形状特徴量を、線形補間する自由曲線であると認識し、指令プログラムの作成時に生じた不良線分の除去を行い同一の自由曲線を線形補間する個所については、同一の軌跡とすることができる。更に、この後、同一の自由曲線を線形補間する個所については同一のスプライン補間を実行することが可能となる。これにより、後段に接続される工作機械の制御精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  尺度空間フィルタリングの実行例を示す図である。
【図２】  実施の形態１に係る軌跡制御装置を備えるＮＣ工作機械のブロック図である。
【図３】  データ入力部の正面図である。
【図４】  軌跡制御部のブロック図である。
【図５】  尺度空間フィルタリングの説明図である。
【図６】  尺度空間フィルタリングで用いるデータテーブルについての説明図である。
【図７】  制御信号生成処理のフローチャートである。
【図８】  クランプ速度算出処理のフローチャートである。
【図９】  軌跡制御部で実行するクランプ速度の算出に至るまでの工程図である。
【図１０】  実施の形態２にかかる軌跡制御部のブロック図である。
【図１１】  制御信号生成処理のフローチャートである。
【図１２】  不良線分除去処理のフローチャートである。
【図１３】  不良線分除去処理の説明図である。
【図１４】  実施の形態３に係る軌跡制御部のブロック図である。
【図１５】  制御信号生成処理のフローチャートである。
【図１６】  スプライン曲線算出処理のフローチャートである。
【図１７】  スプライン曲線算出処理の説明図である。
【図１８】  制御信号生成処理の実行に伴なう指令軌跡の変化を表す図である。
【図１９】  実施の形態４に係る軌跡制御装置のブロック図である。
【図２０】  制御信号生成処理のフローチャートである。
【図２１】  制御信号生成処理の実行に伴なう指令軌跡の変化を表す図である。
【図２２】  実施の形態５に係る軌跡制御装置のブロック図である。
【図２３】  制御信号生成処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１  ＮＣ工作機械、２  プログラム出力装置、３，２００，３００，４００，５００  軌跡制御装置、４  工作機械、５，２０，３０，４０，５０  軌跡制御部、１６  尺度空間フィルタリング手段、１７  クランプ速度算出手段、１８  制御信号生成手段、２１  不良線分除去手段、３１  スプライン曲線算出手段、５１  エッジ判別手段、５４  コーナ減速速度算出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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