JPH02236704A - 動作シミュレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ＮＧ工作機械等の、数値制御を行なう装置の
動作シミュレーション方法およびシステムに係り、特に
、ＮＣ加工プログラムのチェックに好適な動作シミュレ
ーション方法およびシステムに関する． ［従来の技術］ 数値制御により動作の制御が行われる装置、例えば．Ｎ
Ｇ工作機械等では、ワークに対する工具の位置を、予め
設けられた加工プログラムにより与えられる数値情報に
より逐次指令して制御することによって、ワークの加工
を実行する．このような方式によれば、ワークの加工を
，高精度で、かつ、自動的に実行することができる。

ＮＣ制御により、目的の動作を実行するに際しては、動
作制御プログラムが正しく作成されている必要がある．
そのため、この種のＮＣ制御にあっては，対象物、例え
ば、工具がワークに対して正しい位置関係で動作するか
否かを監視する必要がある．さらに、好ましくは、実際
の動作を実行する前に，動作制御プログラムをチェック
しておく必要がある． ところで、従来，このようなＮＧ加工プログラムのチェ
ックについては，例えば、特開昭５８−１６５１１１号
公報に開示されるものがある．同公報には、ＮＣ加工プ
ログラムに基づいて素材を加工する状況を，三次元グラ
フィックディスプレイに表示する方式が開示されている
．すなわち、加工情報を表示するディスプレイを含む数
値制御加工方式において，加工情報をディスプレイ上に
三次元的に表示する数値制御加工方式が開示されている
．この方式では、加工情報として、工具の現在位置，工
具の加工軌跡、被加工物の仕上げ形状の中から、少なく
とも１個が選択される．また，被加工物と視点との相対
位置関係をおよび視野の方向を変化させることができる
．また，特開昭６２−１９２８５７号公報には，ロボッ
トシミュレーションについての記載がある．同公報には
、コンピュータグラフィックスによって、オフラインで
ロボットの作業動作をプログラミングするロボットシミ
ュレーションシステムにおいて、上記ロボットの作業環
境の８分木データを演算装置により作成し，この８分水
データを記憶装置に格納し、上記８分木データ上でノー
ドを探索するための探索専用論理回路を備え、環境とロ
ボットの相互作用を演算によって解析するようにしたも
のを開示する． ［発明が解決しようとする課題］ しかし，前述した従来の技術には、それぞれ次のような
問題があり、数値制御により動作の制御が行われる装置
，特に、ＮＣ工作機械の加工プログラムのシミュレーシ
ョンには適していないという欠点がある． すなわち．ＮＣ工作機械等によるワークの加工に際して
は、加工形状、加工精度、事故の防止等の観点から，工
具とワークの時々刻々の相対位置関係を把握しておくこ
とが必要である．ところが，前記第１の従来技術によれ
ば，工具の位置などの加工情報に基づいて，加工状況が
三次元的に表示されるが，それは、素材について工具の
加工軌跡が表示されるにすぎない．工具と素材とを共に
表示し、両者の相対位置関係の変化を同時に三次元的に
表示することは，全く配慮していない．このため、単に
、素材の加工状況についてのシミュレーションが可能で
あるにとどまり，ＮＣ加工プログラムの動作確認までは
行なえない． 従って、前記従来の技術では、工具とワークの時々刻々
の相対位置関係の把握は，実機の動作を監視することに
より行なわざるを得ない．しかし、実機による動作確認
は、作業性や、安全性の点で問題がある．この点につい
ての解決が課題となっていた． 次に、前記第２の従来技術は、複雑な作業環境下で作業
するロボットの動作をオフラインでプログラミングする
ためのロボットシミュレーションシステムを開示する．
このシステムでは、環境とロボットの相互作用を解析す
る。しかし、それは、ロボットと環境との相対関係のみ
が考慮されるにすぎない．オペレータの視点や、視野の
方向については、なんら配慮されていない。

工作機械の場合、素材について種々の方向から、どのよ
うに加工されるかを知る必要がある．ところが、前記従
来の技術では、視点や、視野の指定ができないため、一
定方向からの表示にならざるを得ない．しかし，一定方
向からの表示のみでは、隠れてみえない部分の動作確認
が不可能であり、精度のよい確認が行なえないという問
題がある．このため、任意の視点や、視野の方向からの
動作の確認が容易に行なえるシミュレーションシステム
の開発が課題となっている。

本発明の目的は、グラフィックディスプレイシステムを
用いて、ＮＣ制御プログラムによる制御動作状態、特に
、ＮＧ加工プログラムによるＮＣ工作機械の動作状態に
ついて、任意の位置から確認することを可能とした、動
作シミュレーション方法およびシステムを提供すること
にある．［課題を解決するための手段］ 前記目的は，シミュレーションの対象物の形状データか
ら該対象物を立体的に表現する図形データを作成すると
共に、シミュレーションすべきプログラムの動作手順を
解析し，前記得られた図形データを、前記動作手順に即
して、与えられた視点および視野の方向に基づいて座標
変換し、座標変換された図形データからディスプレイに
表示する表示データを作成して，該表示データをディス
プレイに表示することにより達成される．本発明におけ
る動作シミュレーション方法として，好ましくは、１ま
たは２以上の運動要素を有する対象物を，各要素をロー
カル座標系により定義される立体図形として表わすと共
に、いずれかのローカル座標系を視点として選択し，該
選択された座標系により定義される要素を表わす立体図
形と、他の座標系により定義される要素を表わす立体図
形とを，視点として選択された座標系を基準として組み
合わせて、ディスプレイ上に表示する． また，本発明における動作シミュレーション方法として
、好ましくは，１または２以上の運動要素を有する対象
物を、各要素をローカル座標系により定義される立体図
形として表わすと共に、複数のローカル座標系を視点と
して選択し、該選択された各座標系毎に、当該選択され
た座標系により定義される要素を表わす立体図形と、他
の座標系により定義される要素を表わす立体図形とを，
視点として選択された座標系を基準として組み合わせて
、対象物について複数の表示画像を形成し，それぞれを
ディスプレイの同一表示画面上の異なるウィンドウにて
表示する． 本発明が提供する，前記目的を達成するための好ましい
動作シミュレーションシステムは、与えられたプログラ
ムに従って，データを読み込んで処理すると共に，図形
データを表示する機能を有する情報処理手段と， シミュレーションの対象となる動作の手順を規定するプ
ログラムと、該プログラムの実行により動作する対象物
に関する形状データとを少なくとも含むデータを、シミ
ュレーションのデータとして、前記情報処理手段に供給
する手段と、対象物の形状を立体図形に展開した図形デ
ータを作成する対象物図形データ作成手段と、前記シミ
ュレーシ目ンの対象となるプログラムを読み込んで、動
作手順を解析するプログラム解析手段と， 表示すべき図形データの視点および視野方向を、外部か
らの指示に応じて設定する視点位置設定手段と、 前記作成された対象物図形データを、前記解析結果と前
記設定された視点および視野方向とにより定義される座
標に、座標変換する座標変換手段と、 該座標変換されたデータから前記情報処理手段により表
示する表示データを作成する表示データ作成手段と、 を備えることを特徴とする． 本発明は、図形を表示するグラフィックディスプレイ機
能を有する情報処理装置を用いて、対象物の動作を制御
するプログラムのシミュレーションを行なうシステムと
することができる。この場合、好ましくは， 対象物の形状データおよびシミュレーションの対象とな
るプログラムを前記情報処理装置に供給する手段と、 対象物の形状を立体図形に展開した図形データを作成す
る機能，前記シミュレーションの対象となるプログラム
を読み込んで、動作手順を解析する機能，表示すべき図
形データの視点および視野方向を、外部からの指示に応
じて設定する機能、前記作成された対象物図形データを
、前記解析結果と前記設定された視点および視野方向と
により定義される座標に座標変換する機能、および、該
座標変換されたデータから前記情報処理装置により表示
する表示データを作成する機能を、前記情報処理装置に
実行させるシミュレーションプログラムを供給する手段
と， を備えて構成する。

ここで、前記情報処理装置のグラフィックディスプレイ
機能は，マルチウィンドウにより図形を表示する機能を
有するものであることが好ましい。

また，前記シミュレーションプログラムを供給する手段
は，対象物の全体構成を示す図形を表示する表示データ
と，前記外部から指示された視点および視野方向により
定義される対象物の図形を表示する表示データとを、マ
ルチウィンドウの各ウィンドウ対応に、それぞれ表示デ
ータとして作成する機能を有するものであることが好ま
しい．さらに、本発明は、マルチウィンドウにより図形
を表示するグラフィックディスプレイ機能を有する情報
処理装置を用いて、工作機械のＮＣ加工プログラムの動
作をシミュレーションするシステム構成することができ
る。この場合、好ましくは、前記ウィンドウのうち少な
くとも１のウインドウについて、該ウィンドウ内におけ
る位置を外部から指定する位置指定機能を設け、かつ、
該位置指定機能を有するウィンドウ内に工作機械の全体
構成を図形表示する機能と、他のウインドウに、前記位
置指定機能により指定された位置を視点として、予めも
しくけ任意に指定した視野方向に、ＮＧ加工プログラム
により前記工作機械の動作状態を図形化して表示する機
能とを備える構成とする． この他、本発明は、図形を表示するグラフィックディス
プレイ機能を有する情報処理装置を，対象物の動作を制
御するプログラムのシミュレーシＪンを行なうシステム
として機能させる手順を供給するシミュレーション機能
供給体であって、対象物の形状を立体図形に展開した図
形データを作成する機能、前記シミュレーションの対象
となるプログラムを読み込んで、動作手順を解析する機
能，表示すべき図形データの視点および視野方向を、外
部からの指示に応じて設定する機能，前記作成された対
象物図形データを、前記解析結果と前記設定された視点
および視野方向とにより定義される座標に座標変換する
機能、および、該座標変換されたデータから前記情報処
理装置により表示する表示データを作成する機能を、デ
ィジタル形式で表現し、これを，記録媒体の記録領域に
，読み出し可能な物理的変化状態として記録してあり，
読み取り手段により物理的変化状態が読み取られて、前
記情報処理装置に取り込まれることにより、該情報処理
装置をシミュレーシミンシステムとして機能させるよう
構成されてなるものを提供する。

なお、本発明の動作シミュレーション方法およびシステ
ムにおいて、ならびに、シミュレーション機能供給体に
おいて、図形を表示する表示データについて、相対的に
運動する要素間において，各要素を表わす図形データ間
で、干渉の有無、暴走等を判定し、干渉、暴走等のある
場合，例えば、図形の干渉部分または暴走領域を、他の
部分と表示色を異ならせて表示する機能を付加すること
が好ましい。

［作用］ 本発明の作用について、工作機械の加工プログラムのシ
ミュレーションを行なう場合を例として説明する． 前記工作機械の形状データを作成する手段は，機械の形
状を立体図形（立方体，直方体、円柱、球など）の組合
せにより表現する。この場合、データは、個々の立体図
形の位置関係を明確に表現できるデータ構造とする． 前記ＮＣ加工プログラムを解析する手段は、ＮＣ加工プ
ログラムを読み込んで、移動軸と移動量を求め、前記座
標変換を行なう手段に渡す。

前記オペレータの視点および視野方向を設定する手段は
、ディスプレイに表示されている工作機械の全体構成を
示す図、例えば、斜視図について、キーボードおよびマ
ウスを介して位置の指示を入力し、入力されたオペレー
タの視点位置と視野の方向の情報は，前記座標変換を行
なう手段に渡す．これにより、座標変換を行なう手段で
は、各軸（Ｘ軸、ｙ軸、Ｚ軸など）の位置関係や方向等
の計算を行なう。

干渉を判定する機能を有する場合には、該手段は、前記
手段により作成された表示データを用いて、立体図形間
で集合演算を行ない，干渉の有無を判定し、干渉の場合
には、干渉部分の表示色を異なる色彩に変えて表示する
。また，予め設定してある工作機械の移動限界位置をオ
ーバした場合にも，その異常を表示するような処理を行
なう．本発明によれば，ＮＣ加工プログラムに基づき工
作機械の動作をグラフィックディスプレイに三次元表示
ができ、また、オペレータの視点位置を任意に変化させ
ながら工作機械の動作確認ができるので、ポイントを絞
ったＮＣ加工プログラムのチェックが可能となる。

例えば、オペレータの視点位置を機械の外、素材の上、
工具の上のいずれかに任意に設定し、動作シミュレーシ
ョンを行なうと、次のようになる．（１）オペレータの
視点位置が機械の外に設定された場合には、機械、素材
，工具がそれぞれ動いて見える．そのため、実際の加工
のイメージで加工プログラムのチェックが可能となる．
（２）オペレータの視点位置が素材の上に設定された場
合には，素材は静止状態で、工具、機械が動いて見える
．そのため．ＮＣ加工プログラムを作成したときのイメ
ージでのチェックが可能となる．ＮＣ加工プログラムは
、プログラム作成者が、素材を固定した状態を想定し、
工具をどのように動かして加工するかをプログラミング
したものであるから、チェックをする時にも，素材を固
定した状態で行なうことが望ましい．本発明では、それ
が実現できる。

（３）オペレータの視点位置が工具の上に設定された場
合には、工具が静止状態で、素材、機械が動いて見える
．そのため、工具と素材との干渉の状態確認が容易にで
きる。素材の表面部分を加工するとき，視点位置が機械
の外に設定された場合でも干渉の様子は確認できるが、
空洞があいている素材の内部を加工するような場合には
、機械の外からでは工具が見えないため、工具と素材の
干渉の確認が困難となる．この点、本発明では、それが
容易にできる． このように本発明によれば、従来のように加工プログラ
ム作成後、実際に機械を動かしてプログラムのチェック
をする必要がなくなり、加工プログラム作成の効率向上
とプログラムチェック作業の安全性が保障される。

（以下余白） ［実施例］ 以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。

第１図に、本発明の動作シミュレーションシステムを適
用したＮＣ工作機械の動作シミュレーションシステムの
一実施例の構成を示す。

本実施例のシステムは、シミュレーションのための各種
演算，システムの動作制御等を実行するエンジニアリン
グワークステーション（ＥＷＳ）１６と、工作機械の動
作を表示するグラフィックディスプレイ装置１３と、指
示等を入力する入力部として機能するキーボード１４お
よびマウス１５とを有して構成される。

グラフィックディスプレイ装置１３は、カラーＣＲＴと
、その駆動装置とを主要な要素として構成され、エンジ
ニアリングワークステーション１６から送られる画像デ
ータを表示する．前記エンジニアリングワークステーシ
ョン１６は、情報処理装置の一種であって，図示しない
が、例えば，１または２以上のプロセッサと、該プロセ
ッサの動作プログラムを格納すると共にワークエリアを
設定するメモリと、外部とのデータの入出力を行なうＩ
／Ｏインタフェースと、該インタフェースを介して接続
される，Ｉ／Ｏ装置の一種である外部記憶装置とを備え
ている． 前記外部記憶装置は、１または２台以上接続することが
でき、それらとしては，例えば，ｍ気ディスク装置、光
ディスク装置、磁気テープ装置等を用いることができる
。この外部記憶装置により少なくとも読み出し可能な記
録媒体に、シミュレーションすべきＮＣ加工プログラム
と、工作機械データ、素材データ、工具データおよび治
具データとが，各々ファイル１〜６として登録され、保
存されている。そして、このファイルを記録する記録媒
体から、外部記憶装置を介して、前記プログラムおよび
データが前記エンジニアリングワークステーション１６
に供給される． 前記ＮＣ加工プログラムは、これから動作シミュレーシ
ョンを行なうデータである。このＮＧ加工プログラム１
は、前述したように、他の計算機等により作成されたも
のを、予めＮＣ加工プログラムファイル１に登録してお
く。前記工作機械データ、素材データ、工具データおよ
び治具データは、動作シミュレーションの対象となるデ
ータで、前述したように、予め対応するファイル２〜５
に登録しておく．これらのデータは、それぞれ複数種類
の登録が可能である．シミュレーション開始時に、ＮＣ
加工プログラム、工作機械、素材、工具および治具につ
いて，それぞれを適宜選択することにより，任意の組み
合わせで、動作シミュレーションが実現できる． 前記ＮＧ加工プログラムおよび各種データは，本システ
ムを構成するエンジニアリングワークステーション１６
により作成されたもの、また、他のシステムにより作成
されたもののいずれであってもよい．これらは、必要に
応じて，前記エンジニアリングワークステーション１６
のメモリ内に取り込まれる。なお、前記ＮＧ加工プログ
ラムファイル１および各種データファイル２〜５は、シ
ステム起動時に、または、常時、エンジニアリングワー
クステーション１６の内蔵ハードディスク装置に格納し
ておくと、アクセスに便利である．また、前記外部記憶
装置は，本実施例システムの動作プログラムをも供給し
、システム立ち上げ時に，必要なプログラムが、メモリ
にロードされる。前記エンジニアリングワークステーシ
ョン１６は、前記メモリに格納されるプログラムをプロ
セッサが実行することにより、種々の機能を実現する。

すなわち、ＮＣ，加工プログラム解析部６、座標変換部
７，表示データ作成部８、干渉判定部９、工作機械構造
データ作成部１０、視点位置設定部１１および表示画面
制御蔀１２の各機能を実行する． これらのプログラムは、外部記憶装置により少なくとも
読み出し可能な記憶媒体に格納されている。すなわち、
これらのプログラムは、ディジタルデータの形式で表現
され、媒体の記録領域に、磁気的、光学的、電気的等の
物理的変化を生じさせて記録される。

なお、プログラムのうち、汎用的なものは、本発明固有
のプログラムとは別個に供給してもよい。

例えば、本実施例の場合，表示画面制御部１２を実行す
るプログラムは、汎用のグラフィックプログラムを用い
ることができる。

従って、本実施例は，グラフィック処理機能を有するエ
ンジニアリングワークステーションまたはこれに類する
情報処理装置に、シミュレーションの対象となるＮＣ加
工プログラムと、工作機械データ等の各種データをファ
イルとして供給し、かつ、前記したＮＣ加工プログラム
解析部６、座標変換部７，表示データ作成部８、干滲判
定部９、工作機械構造データ作成部１０および視点位置
設定部１１の各機能を実現させるプログラムを、前記記
録媒体により供給することにより、動作シミュレーショ
ンシステムを構成することができる．ＮＣ加工プログラ
ム解析部６は、シミュレーションを実行すべきＮＧ加工
プログラムをＮＣ加工プログラムファイル１からを読み
込んで、解析を行なう，この解析は、固有の言語により
記述されているＮＧ加工プログラムから、加工プロセス
に従って逐次変化する移動軸，移動量等のデータを、本
実施例システムにおいて取り扱える形式のデータとして
取り出すために行われる。解析結果は、メモリ中に設け
られる座標軸動作データファイルに格納される。なお、
本実施例システムにおいて、ＮＧ加工プログラムがその
ままデータとして扱える場合には，この解析は簡略化な
いし省略することができる。

工作機械構造データ作成部１０は、前記工作機械データ
ファイル２、素材データファイル３、工具データファイ
ル４および治具データファイル５から必要なデータを取
り込んで、これらを、立方体、直方体、円柱、球等の立
体図形に展開する．ここで、それぞれの図形は、ローカ
ル座標系上に定義される。

視点位置設定部１１は、マウス１５により入力される位
置指定データと、キーボード１４により入力される視野
方向指定データとを、後述する表示画面制御部１２を介
して、読み込む．そして、視点位置となるローカル座標
系を選択すると共に，視野方向の方向ベクトルを計算す
る。

座標変換部７は、ＮＣ加工プログラム解析部６で解析さ
れた、移動軸および移動量に関する逐次変化と、工作機
械構造データ作成部１０で作成された機械構造データと
，前記視点位置設定部１１で定義された視点位置および
視野方向とにより、個々のローカル座標系の座標変換を
行ない、視点位置を基準とした各ローカル座標系の原点
位置を計算する。

表示データ作成部８は、前記座標変換部７による座標変
換終了後の表示データを表示データファイル８ａに格納
する．この表示データファイル８ａは、前述したメモリ
内に設けられる。

干渉判定部９は、表示データ作成部８で作成された表示
データを前記表示データファイル８ａから読み込んで，
各ローカル座標系に定義されている立体図形どうしの集
合演算を行ない，領域の重なり合いの有無を調べ、干渉
の有無を判定する。

干渉は、例えば、工具が工作機械の他の部分と接触した
り、素材に必要以上重なったりすることを意味する．こ
のような干渉が存在すると、加工が精度よく行なうこと
ができない。また、甚だしい場合には、工具や、機械を
破損する等の事故を起こす危険がある。

干渉が発生することが検出された場合、その部分の表示
色情報を異なる色彩の情報に再設定する。

また、予め個々のローカル座標ごとに設定してある、機
械の移動限界以上の動作をしたときにも，表示色を再設
定する． 表示画面制御部１２は、前記エンジニアリングワークス
テーション１６に設けられている機能であり、前記表示
用データを用いて，グラフィックディスプレイ装置１３
への三次元表示を行なったり、キーボード１４、マウス
１５からのデータ入力を受け付ける。

次に，本実施例の作用について、第１図および他の図面
を参照して説明する． まず、第２図を参照して、座標変換部の機能について説
明する。

第２図には、三次元表示の対象となる工作機械が、立体
図形２３〜２７により表示される。

同図に表示される立体図形２３〜２７は、それぞれ実物
に対応させて表現すると、次のようになる。工作機械は
、ベッド２３、サドル２４、横送り台２５および主軸台
２６とを有して構成される。

主軸台２６の主軸には、工具２８が設けられている。ま
た、横送り台２５上には、素材２７が載置してある。

このように表示される工作機械のそれぞれの部分に、ｘ
，ｙ，ｚの直交座標系からなるローカル座標系１８，１
９，２０，２１，２２が、定義される。基準となる座標
系１７は，オペレータの視点位置と視野方向を定義する
座標系で、その原点がオペレータの視点位置，ｘ，ｙ，
ｚ軸により定まる方向が、オペレータの視野方向を表わ
す。

第１図のＮＣ加工プログラム解析部６で生成された移動
軸，移動量の情報により，ローカル座標系１８，１９，
２０．２１および２２の原点位置と、ｘ，ｙ，ｚ軸の方
向が変化する。これに伴い、ローカル座標系１８，　１
９，　２０，　２１，　２２上で定義されている立体図
形２３，２４，２５，２６，２７．２８の位置も変化す
るので、第１図のグラフィックディスプレイ装置１３上
では、機械が動作するように見える。

このように，第１図に示す座標変換部７は，座標系１７
を基準としたローカル座標系１８，１９，２０，２１．
２２の原点位置と、ｘ，ｙ，ｚ軸の方向を計算する。

次に、オペレータの視点位置が変化した場合について説
明する。

例えば、ローカル座標系２０に、オペレータの視点が設
定されたときには、このローカル座標系２ｏは、基準の
座標系となり、固定となる。すなわち、座標系２０を基
準としたローカル座標系１７，１８，１９，２１，２２
の原点位置と、Ｘ，ｙ，ｚ軸方向が計算されるため、グ
ラフィックディスプレイ装置１３上では、素材を表わす
立体図形２７は静止して、それ以外の立体図形２３，２
４，２５，２６，２８が動いて見えることになる。

次に、第３図および第４図を参照して、グラフィックデ
ィスプレイ装置１３の表示画面３０に表示される画像の
一例について説明する，本実施例のグラフィックディス
プレイ装置１３は、マルチウィンドウ機能により、複数
画面を同時に表示することが可能なため，表示画面３０
に、機械全体を鳥敞する斜視図画面３１と、オペレータ
から見える状況を表示する状況画面３２とを形成する。

これらにより動作シミュレーションを行なうことができ
る。

第３図では、斜視図画面３１により、マウスのカーソル
３３でオペレータ３５の位置を設定し、さらに、キーボ
ードより、視野の方向３４を入力することにより，状況
画面３２の状態が表示される。この状況画面３２では、
オペレータ３５がｄ部にいるので、ｄ部が固定されて、
ａｊ　ｂｅ　Ｑｔｅ部が各々動くことになる。

次に，第４図では、同様にマウスのカーソル３３でオペ
レータ３５の位置を入力し、キーボードより視野方向３
４とを入力することにより、状況画面３２の状態が表示
される．この状況画面３２では、オペレータ３ＳがＣ部
にいるので、Ｃ部が固定され．ａ，ｂｐ　ｄｐ　ｅ部が
各々動くことになる． このように、オペレータ３５の位置と視野方向３４を任
意に設定することにより，オペレータ３５から見える機
械の動作状況が状況画面３２に表示される。

ここで、マウスのカーソル３３による視点位置の指示は
，斜視図画面３１内に存在するカーソル３３が位置する
、該斜視図画面３１内の表示アドレスを求め、この表示
アドレスに含まれる立体図形を検出することにより、行
なうことができる．次に，本実施例の動作を実現するた
めの処理の流れについて説明する。

第５図は、システム全体の処理の流れを示すフローチャ
ートである。

まず、システムが起動されると、前記第１図に示すファ
イル２〜５に予め登録されている各種データ６３，６４
，６５．６６を、ステップ４１，４２．４３．４４のデ
ータ入力処理により読み込む．ステップ４５において、
工作機械の構造データ６３を、前記第２図で説明した形
式で作成する．次に，他の計算機で作成され、ＮＣ加工
プログラムファイル１に予め登録されているＮＣ加工プ
ログラム６７を，ステップ４６により読み込む．ステッ
プ４７で、本実施例のシミュレーションシステムで扱う
データの書式に変換して、座標軸動作データ６８を作成
する．ステップ４８では、複数行の座標軸動作データ６
８の先頭から１行ずつデータを読み込む． ステップ４９で、オペレータの視点位置の入力が有るか
否か判定し，有る場合は、グラフィックディスプレイ装
置１３より、ステップ５０で視点位置データを読み込む
．さらに、ステップ５１で、オペレータの視野方向の入
力が有るか否か判定し、有る場合は、ステップ５２で視
野方向データを読み込む．無い場合は、ステップ５３で
、視野方向を工具の付いている方向へ自動的に設定する
。ステップ５４で，視野の位置ベクトルおよび視野の方
向ベクトルを計算する。

次に、ステップ４５で作成した工作機械構造データの座
標変換５５を行ない、工作機械の鳥緻図を表示するデー
タ６９を作成し（ステップ５６），第１図に示す表示デ
ータファイル８ａへ格納する．さらに、オペレータの視
点位置から見える加工状況を表示するデータ７ｏを作成
し（ステップ５７），同様に表示データファイル８ａへ
格納する。

次に、ステップ５８で、工作機械と素材、工具と素材等
の干渉を判定する計算を行なう。干渉が有る場合には、
その部分の表示色情報を異なる色彩に設定する。そして
、ステップ６１で、工作機械の鳥轍図の表示データ６９
およびオペレータの視点位置から見える加工状況の表示
データ７０をグラフィックディスプレイ装置１３上に表
示する．ステップ６２で、次の座標軸動作データ６８が
有るか否かを判定し、有る場合には，ステップ４８に戻
り，処理を繰り返し、無い場合には終了となる。

次に，本実施例におけるＮＣ加工プログラム解析部６の
作用について，第６図を参照して，さらに詳細に説明す
る． まず、第１図に示すＮＣ加工プログラムファイル１から
１行分のＮＣ指令を読み出す（ステップ１０１）．その
指令が、移動指令か否か判定し（ステップ１０２）．移
動指令でなければ、次の補正指令か否かの判定（ステッ
プ１０４）に移り，ここで、補正指令でなければ，速度
指令か否かの判定（ステップ１０６）に移り，ここで、
速度指令でなければ、階層指令か否かの判定（ステップ
１０８）に移り、ここで、階層指令でなければ、その他
の指令か否かの判定（ステップ１１ｏ）に移り、さらに
、その他の指令でなければ，加工プログラムが終了であ
るか否か判定する（ステップ１１２）．ここで．終了で
なければ、前記動作を繰り返し，終了であれば，解析し
た座標軸動作データ６８を，座標軸動作データファイル
６ａに格納する（ステップ１１３）． 前記各判定１０２，１０４，１０６，１０８，１１０に
おいて、条件を満たす場合には、それぞれ次のような動
作が実行される． すなわち、移動指令であれば、工具の移動位置を，座標
（Ｘ，　Ｙ，　Ｚ，　Ｕ，　Ｖ，　Ｗ，　Ａ，　Ｂ，　
Ｃにより設定する（ステップ１０３）．補正指令であれ
ば、補正後の移動位置を設定する（ステップ１ｏ５）。

速度指令であれば、工具の移動速度を設定する（ステッ
プ１０７）．階層指令であれば、サブプログラムを呼び
出す（ステップ１０９）．さらに、他の指令であれば，
それらの制御指令ごとの処理を実行する（ステップ１１
１）。

前記サブプログラムは．ＮＣ加工プログラムが複数のル
ーチンに分けて構成されている場合の、各ルーチンのプ
ログラムである。階層指令は，それぞれのサブプログラ
ムを呼び出すための指令である。サブプログラムを有し
ない加工プログラムの場合には、このステップは省略で
きる。

また，前記ステップ１１１は、加工作業とは異なる，例
えば，工具の交換等の工作機械固有の指令である。この
指令があると、実際の工作機械では、当該指令に対応す
る動作、例えば、工具の交換動作を実行する。本実施例
のシミュレーションでは、前記工具データファイル４か
ら工具データを読み出し，新しい工具を含む工作機械の
図形データを、前述した手順で作成する． 次に，本実施例における視点位置設定部１１の作用につ
いて，第７図を参照して、さらに詳細に説明する。

まず、第１図に示すマウス１５からの入力があるか否か
監視し（ステップ２０１，２０２）　、入力があると、
該マウス１５により指定された位置データ（Ｘ１ｔｙエ
，ｚ１）を読み込む（ステップ２ｏ３）。この位置デー
タにより、オペレータが位置するローカル座標系を選択
する（ステップ２ｏ４）。

次に，第１図に示すキーボード１４からの入力があるか
否か判定する（ステップ２０５）。入力がある場合には
、キーボード１４から視野方向のデータ（　Ｘｔ＋　Ｖ
ｔｔ　Ｚ２）を読み込む（ステップ２０６）．一方、キ
ーボード１４から入力がない場合には、視野方向を、工
具の方向に自動設定する（ステップ２０７）。

ついで、設定された視野方向に従って、オペレータの視
野方向の方向ベクトルを計算する（ステップ２０８）。

次に、本実施例における座標変換部７および表示データ
作成部８の作用について、第８図を参照して，さらに詳
細に説明する． 座標変換部７は，次のように作用する，座標軸動作デー
タファイル６ａから座標軸動作データを読み込むと共に
、軸動作の視点と終点のとの間を複数に分割するための
補間計算を行なう（ステップ３０１，３０２）。これに
より，軸動作を円滑表示することができる。

次に，前記読み込まれた座標軸動作データに、軸のデー
タがあるか否かを調べ，あれば、直線軸か回転軸かを調
べる（ステップ３０３，，３０４）。

回転軸であれば、回転マトリクスを計算し（ステップ３
０５）、直線軸であれば、直線移動量を計算し（ステッ
プ３０６）する。そして、それらの結果を基に、変換マ
トリクスを設定する（ステップ３０７）．一方、軸のデ
ータがない場合には，これらのステップをスキップする
。

そして、軸毎の変換が終了しているか否か調べ、終了し
ていない場合には、前記ステップ３０３〜３０７を繰り
返す．一方、変換が終了していれば、次の表示データ作
成部８の処理に移る（ステップ３０８）． 表示データ作成部８は，まず、この処理手順において最
初の処理か否か調べ、最初であれば、鳥轍図の表示デー
タを作成する（ステップ３１０）。

作成されたデータは，表示データファイル８ａに格納す
る。この鳥敞図は，固定的に表示されるので、最初に作
成した後は、ファイルに格納しておき、それを読みだし
て使用する。一方、最初の処理でない場合には，移動後
の視野方向の表示データを作成する（ステップ３１１）
。これは、時々刻々変化するので、絶えず作成される．
作成された表示データは、画面の大きさ、表示位置等の
設定が行われ（ステップ３１２）．また，機械の表示サ
イズ、表示位置の設定が行われる（ステップ３１３）。

さらに、第３図、第４図に示すように、斜視図画面３１
中に、オペレータの視野方向３４を表示するための設定
を行なう（ステップ３１４）。

ついで、表示データについての補間が終了したか否かを
調べ、終了していなければ、前記ステップ３０３〜３１
４を繰り返す（ステップ３１５）．すなわち，前記補間
計算により設定された補間値に対応する表示データを作
成しおわったか否かを調べる。

また、表示データを作成すべき座標軸動作データが終了
したか否か調べ，終了していなければ、前記ステップ３
０１〜３１５を繰り返す。そして、終了していれば、こ
の処理を終了する（ステップ３１６）． このようにして、本実施例によれば、ＮＣ工作機械の動
作シミュレーションについて，任意の視点および視野方
向を指定して、その加工状況の画面を表示できるので、
従来困難であった工具と素材の相対位置関係の把握を、
工具の位置に視点を置いて、また、素材の位置に視点を
置いて等のように、あらゆる角度からＩｉ！！察するこ
とができる。

そのため，死角を生ずること無く加工状況を把握できて
，加工形状、加工精度，干渉等について、実機によらず
、事前に検討できる．従って、ＮＣ加工プログラムのチ
ェックを、容易かつ確実に、しかも、安全に行なうこと
ができる。

前述した実施例は，本発明の一実施例にすぎない．本発
明は，これに限られるものではない。以下に、変形例を
いくつか例示する。

第１に、表示画面については、次のような例が挙げられ
る． 前記実施例では、グラフィックディスプレイ装置の表示
画面上に、斜視図画面と状況画面の２種類の画面をマル
チウィンドウ技術により表示している．本発明は、これ
に限らず、さらに多数の画面を設定することも可能であ
る。例えば、状況画面を複数設けて，工作機械の正面と
背面，工具と素材等のように、異なる視点および視野方
向の動作同時に表示するようにしてもよい。

なお、斜視図画面は、視点位置の設定を行なう場合のみ
表示し、その他のときには、表示しないこととしてもよ
い。また、視点位置の設定を任意の画面により行なえる
ようにしてもよい。さらに、初期設定を、斜視図画面と
し、設定後は、等が状況画面により行なえるようにする
こともできる．これによれば、斜視図画面は，最初に表
示するだけでよい。このような場合には、必ずしも，マ
ルチウインドウにより表示しなくともよい。

この他、本発明では、拡大，縮少機能を設けて，任意の
縮尺により、表示するようにしてもよい。

さらに、視点および視野方向の指示を、アイコンを用い
て行なう構成としてもよい。

第２に、本発明は、ＮＣ工作機械の動作シミュレーショ
ンに限らず，同様のシミュレーションを必要とする他の
対象についても適用可能である。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、グラフィックデ
ィスプレイシステムを用いて、ＮＣ制御プログラムによ
る制御動作状態、特に、ＮＣ加工プログラムによるＮＣ
工作機械の動作状態について、任意の位置から確認する
ことを可能とした動作シミュレーションを行なえる効果
がある．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動作シミュレーションシステムの一実
施例のシステム構成を示すブロック図、第２図は本実施
例においてシミュレーションの対象となる工作機械の立
体表示例と座標系との関係を示す斜視図、第３図および
第４図は各々本実施例の動作シミュレーションにおいて
用いられるグラフィックディスプレイ装置の表示画面の
一例を示す説明図、第５図は本実施例の動作シミュレー
ションの処理手順を示すフローチャート，第６図は本実
施例のＮＧ加工プログラム解析部の動作を示す詳細フロ
ーチャート、第７図は本実施例の視点位置設定部の動作
を示す詳細フローチャート、第８図は本実施例の座標変
換部と表示データ作成部の動作を示す詳細フローチャー
トである．械データファイル，３・・・素材データファ
イル、４・・・工具データファイル、５・・・治具デー
タファイル、６・・・ＮＣ加工プログラム解析部、７・
・・座標変換部、８・・・表示データ作成部、９・・・
干渉判定部、１０・・・工作機械構造データ作成部、１
１・・・視点位置設定部、１２・・・表示画面制御部、
１３・・・グラフィックディスプレイ装置、１４・・・
キーボード、１５・・・マウス、１６・・・エンジニア
リングワークステーション、１７，１８，１９，２０，
２１，２２・・・座標系、２３，２４，２５，２６，２
７，２８・・・立体図形、３ｏ・・・表示画面、３１・
・・斜視図画面、３２・・・状況画面、３３・・・カー
ソル、３４・・・視野方向、３５・・・オペレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、与えられたプログラムに従って、データを読み込ん
   で処理すると共に、図形データを表示する機能を有する
   情報処理手段と、 シミュレーションの対象となる動作の手順を規定するプ
   ログラムと、該プログラムの実行により動作する対象物
   に関する形状データとを少なくとも含むデータを、シミ
   ュレーションのデータとして、前記情報処理手段に供給
   する手段と、 対象物の形状を立体図形に展開した図形データを作成す
   る対象物図形データ作成手段と、前記シミュレーション
   の対象となるプログラムを読み込んで、動作手順を解析
   するプログラム解析手段と、 表示すべき図形データの視点および視野方向を、外部か
   らの指示に応じて設定する視点位置設定手段と、 前記作成された対象物図形データを、前記解析結果と前
   記設定された視点および視野方向とにより定義される座
   標に、座標変換する座標変換手段と、 該座標変換されたデータから前記情報処理手段により表
   示する表示データを作成する表示データ作成手段と、 を備えることを特徴とする動作シミュレーションシステ
   ム。 ２、シミュレーションの対象物の形状データから該対象
   物を立体的に表現する図形データを作成するステップと
   、シミュレーションすべきプログラムの動作手順を解析
   するステップと、前記得られた図形データを、前記動作
   手順に即して、与えられた視点および視野の方向に基づ
   いて座標変換するステップと、座標変換された図形デー
   タからディスプレイに表示する表示データを作成するス
   テップと、該表示データをディスプレイに表示するステ
   ップとを有して構成されることを特徴とする動作シミュ
   レーション方法。 ３、１または２以上の運動要素を有する対象物を、各要
   素をローカル座標系により定義される立体図形として表
   わすと共に、いずれかのローカル座標系を視点として選
   択し、該選択された座標系により定義される要素を表わ
   す立体図形と、他の座標系により定義される要素を表わ
   す立体図形とを、視点として選択された座標系を基準と
   して組み合わせて、ディスプレイ上に表示することを特
   徴とする動作シミュレーション方法。 ４、１または２以上の運動要素を有する対象物を、各要
   素をローカル座標系により定義される立体図形として表
   わすと共に、複数のローカル座標系を視点として選択し
   、該選択された各座標系毎に、当該選択された座標系に
   より定義される要素を表わす立体図形と、他の座標系に
   より定義される要素を表わす立体図形とを、視点として
   選択された座標系を基準として組み合わせて、対象物に
   ついて複数の表示画像を形成し、それぞれをディスプレ
   イの同一表示画面上の異なるウィンドウにて表示するこ
   とを特徴とする動作シミュレーション方法。 ５、マルチウィンドウにより図形を表示するグラフィッ
   クディスプレイ機能を有する情報処理装置を用いて構成
   され、工作機械のＮＣ加工プログラムの動作をシミュレ
   ーションするシステムであって、 前記ウィンドウのうち少なくとも１のウィンドウについ
   て、該ウィンドウ内における位置を外部から指定する位
   置指定機能を設け、かつ、該位置指定機能を有するウィ
   ンドウ内に工作機械の全体構成を図形表示する機能と、
   他のウィンドウに、前記位置指定機能により指定された
   位置を視点として、予めもしくは任意に指定した視野方
   向に、ＮＣ加工プログラムにより前記工作機械の動作状
   態を図形化して表示する機能とを備えることを特徴とす
   る動作シミュレーションシステム。 ６、図形を表示するグラフィックディスプレイ機能を有
   する情報処理装置を用いて、対象物の動作を制御するプ
   ログラムのシミュレーションを行なうシステムであって
   、 対象物の形状データおよびシミュレーションの対象とな
   るプログラムを前記情報処理装置に供給する手段と、 対象物の形状を立体図形に展開した図形データを作成す
   る機能、前記シミュレーションの対象となるプログラム
   を読み込んで、動作手順を解析する機能、表示すべき図
   形データの視点および視野方向を、外部からの指示に応
   じて設定する機能、前記作成された対象物図形データを
   、前記解析結果と前記設定された視点および視野方向と
   により定義される座標に座標変換する機能、および、該
   座標変換されたデータから前記情報処理装置により表示
   する表示データを作成する機能を、前記情報処理装置に
   実行させるシミュレーションプログラムを供給する手段
   と、を備えることを特徴とする動作シミュレーションシ
   ステム。 ７、前記情報処理装置のグラフィックディスプレイ機能
   が、マルチウィンドウにより図形を表示する機能を有し
   、 前記シミュレーションプログラムを供給する手段が、対
   象物の全体構成を示す図形を表示する表示データと、前
   記外部から指示された視点および視野方向により定義さ
   れる対象物の図形を表示する表示データとを、マルチウ
   ィンドウの各ウィンドウ対応に、それぞれ表示データと
   して作成する機能を有するものである、請求項６記載の
   動作シミュレーションシステム。 ８、図形を表示するグラフィックディスプレイ機能を有
   する情報処理装置を、対象物の動作を制御するプログラ
   ムのシミュレーションを行なうシステムとして機能させ
   る手順を供給するシミュレーション機能供給体であって
   、 対象物の形状を立体図形に展開した図形データを作成す
   る機能、前記シミュレーションの対象となるプログラム
   を読み込んで、動作手順を解析する機能、表示すべき図
   形データの視点および視野方向を、外部からの指示に応
   じて設定する機能、前記作成された対象物図形データを
   、前記解析結果と前記設定された視点および視野方向と
   により定義される座標に座標変換する機能、および、該
   座標変換されたデータから前記情報処理装置により表示
   する表示データを作成する機能を、ディジタル形式で表
   現し、これを、記録媒体の記録領域に、読み出し可能な
   物理的変化状態として記録してあり、読み取り手段によ
   り物理的変化状態が読み取られて、前記情報処理装置に
   取り込まれることにより、該情報処理装置をシミュレー
   ションシステムとして機能させるよう構成されてなるこ
   とを特徴とする、動作シミュレーション機能供給体。