JPH02263208A - ２次元工具軌跡生成方法 - 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〕 この発明は、数値制御工作機械により加工領域を加工す
るために、工具を移動させる工具軌跡を生成する２次元
工具軌跡生成方法に関する。

〔従来の技術〕

数値制御工作機械によって加工領域を加工するための２
次元工具軌跡を生成する方法としては、例えば特開昭６
２−２２１００３号に見られるように、加工領域に対応
した画像を入力し、その画像データに現れる加工領域の
輪郭線を抽出し、その輪郭線から加工領域の内側に向っ
て径の異なる複数の工具で加工させる工具凹加工領域を
、径が小さい工具に対応するものから順に形成し、各々
の工具凹加工領域に対応する工具のオフセット量とオー
バラップ量に基づいてそれぞれの工具に対応した一筆書
き状の２次元工具軌跡を生成する方法があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来の２次元工具軌跡生成方法によっても、
線画の混在した領域画を扱うことは可能であるが、輪郭
画素データの追跡により算出した閉ループデータを元に
輪郭工具軌跡のスムージングを行なうので、線画部にお
いても領域画部と同様に工具半径分のオフセット処理を
行なっている。

そのため、線画部が工具径より細い場合、オフセット処
理を行なうと工具軌跡が生成できなくなる。また、オフ
セット処理を行なって残った画素（オフセット処理部に
は処理済みマークを付けるので、そのマークが付加され
ていない画素）が、線画部において１画素幅しか残らな
い場合もある。

輪郭工具軌跡は、このマークが付加されていない画素の
輪郭を追跡して工具通過画素どするため、線画部におい
ては他の輪郭軌跡又は１回の輪郭軌跡において、同一画
素上を複数回方向の異なる工具軌跡が通過することにな
る。

ここで求まる輪郭データは、隣接する輪郭データの存在
する方向を示す単位ベクトルのデジタルデータであるた
め、これらのデータから実際の工具軌跡を生成するため
にスムージング処理が行なわれる。

このスムージング処理においては、輪郭データからその
場所に最適と思われる直線又は曲線を算出するため、同
一画素列（輪郭画素データの連なり）であっても、それ
より離れた周囲のデータを参照して線分を決定するため
、同一線分が求まるとは限らない。

そのため、線画部において同一の位置を通過しない工具
軌跡を生成してしまう場合があり、一定幅の加工が困難
になる場合があった。

また、同じ線画部を複数本の工具軌跡が通過することに
なるため、加工効率を低下させる原因にもなっていた。

この発明は、このような従来の２次元工具軌跡生成方法
における問題を解決して、線画領域を含む任意の加工領
域に対する最適な２次元工具軌跡を効率よく生成し、線
画部の加工を容易にすると共に加工効率も高められるよ
うにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記の目的を達成するため、描画機上に描画
された原画を画素データとして読み取り。

その画素データより加工する領域を認識して、数値制御
工作機械にその領域を加工させるための工具の移動軌跡
を生成する２次元工具軌跡生成方法において、その認識
した領域を予め最大線画幅として指定された線幅まで細
線化し、細線化できた領域を線画部、細線化できなかっ
た領域を領域両部として分離し、それぞれ各領域に適し
た工具軌跡を生成するようにしたものである。

〔作　用〕

この発明によれば、加工領域を線画部と領域両部とに分
離して工具軌跡を生成するので、線画領域を含む任意の
加工領域に対する最適な２次元工具軌跡を効率よく生成
することができ、そのデータを使用して数値制御工作機
械によって加工することにより、線画部の加工を容易に
すると共に加工効率も高めることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明
する。

第２図は、この発明を実施するデータ処理装置の構成を
示すブロック図である。

このデータ処理装置は、キーボード１９画像読取部２．
データ処理部３．メモリ４９表示制御部５及び画面表示
部６によって構成されている。

キーボード１は、加工領域読み取りの指示や工具軌跡生
成の指示等を入力する各種のキーを備えている。

画像読取部２は、描画機上に描画された原画を画素デー
タとして読み取ってデータ処理部３に送る。これは、描
画機からの直接入力による場合と、描画機から出力され
た原画をイメージスキャナによって読み取って入力する
場合とがある。

データ処理部３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる
マイクロコンピュータによって構成され。

画像読取部２から受は取った画素データより加工する領
域を認識して細線化処理を行ない、その結果により加工
領域を線画領域と領域面領域とに分離してスムージング
処理等を行なって、それぞれ各領域に適した工具軌跡を
生成することによって。

数値制御工作機械にその領域を加工させるための２次元
工具軌跡を生成する。

メモリ４は、データ処理部３で生成された加工領域の２
次元工具軌跡のデータ等を格納する。

表示制御部５は１画像読取部２で読み取った原画の画素
データやデータ処理部３によって処理中のデータ、およ
び生成された２次元工具軌跡等を、ＣＲＴ等による画面
表示部６に表示させる。

次に、第１図のフローチャートにより、上記のデータ処
理部３による２次元工具軌跡生成処理について説明する
。

ステップ１では画像読取部２から受は取った画素データ
より加工する領域を認識して、その領域を予め最大線画
幅として指定された線幅まで細線化処理を行なう。

ステップ２ではその細線化処理によって細線化できなか
った領域を、領域両部（領域加工対象部）として復元し
、ステップ３でその領域両部のデータをメモリ４にセー
ブする。

一方、ステップ４では細線化できた領域を線画部として
確定（領域両部と分離）する。

そして、ステップ５でその各線画部の領域両部との接続
条件を判定して、その結果をセーブする。

次いで、ステップ６で線画部の細線化処理を行ない、ス
テップ７で１本で表現できる線画部を統合し、ステップ
８でその線画部のスムージング処理を行なう。

ステップ９で線画部が終了したか否かを判断して、終了
するまでステップ７．８を繰り返し、終了するとステッ
プ１０へ進んで領域両部をメモリ４からリストアして、
ステップ１１で領域両部の工具軌跡を生成し、ステップ
１２で線画部のデータとの接続（ステップ５においてセ
ーブした接続条件に基づく）を行なって、処理を終了す
る。

次に、上記の各処理についてさらに詳細に説明するが、
先ずステップ１の細線化処理について、第３図及び第４
図を参照して説明する。

この処理は、線画部と領域両部を分離するための処理で
あり、この例では第３図（ａ）に示す図形を原画として
、予め決めておいた線幅の最大値（画素数：第４図に示
す例では３画素）の１／２回（端数切り上げ：３画素の
場合は２回）だけ、輪郭画素からの４、連結距離を付加
していく処理を行ない、第３図（ｂ）に斜線を施して示
す輪郭図形を求める。

なお、４連結距離の付加方法については公知であるが、
ここで第１０図を参照して簡単に説明する。

まず、第１０図（ａ）に示すように、上下左右４近傍の
何れかに白画素を持つ全ての黒画素（輪郭画素）に距離
１を付加する。

同様にして、同図（ｂ）に示すように、距離１が付加さ
れた画素を４近傍の何れかに持つ全ての黒画素に距離２
を付加する。

さらに、同図（ｃ）に示すように、距ｌ１２が付加され
た画素を４近傍の何れかに持つ全ての黒画素に距離３を
付加する。このような処理を繰り返して、対象画素の全
てに距離を付加すると処理を終了する。

したがって、このようにして各黒画素に付加された距離
は、輪郭画素から上下左右何れかの方向に進んで、何回
目にその黒画素に到達できるかを示す。

第４図（ａ）は第３図（ａ）の一部を拡大して画素で示
し、４連結距離の付加を２回行なった状態であり、距離
１が付加された画素を○で、距離２が付加された画素を
Δで、距離が付加されていない黒画素を・でそれぞれ示
している。

次に、第１図のステップ２による領域両部の復元処理に
ついて説明する。

ステップ１の処理で距離を付加されなかった画素、すな
わち第４図（ａ）に・で示す黒画素をもとに、ステップ
１の処理で距離２を付加されたΔで示す画素の内、・で
示される黒画素を４近傍の何れかにもつ画素を同図（ｂ
）に示すように復元する。

次に、第４図（ｂ）の画素Ｐのように、他のΔで示され
た画素と等距離にあるが復元されなかった画素を、４近
傍に・画素があり且つ等距離マークの付加された画素（
６画素）がないことを条件に、同図（ｃ）に示すように
復元する。

このような復元処理を輪郭画素まで行なうと、第４図（
ｄ）に示すようになる。

しかし、線画部との接続部においては輪郭画素まで復元
されず、高い値の距離を示す画素Ｑが露出するため、こ
の画素Ｑ及びこの画素Ｑを中心に４近傍にある復元され
ていない画素を、その４近傍に復元された・画素があれ
ば領域部として復元して、同図（ｆ）に示すようにする
。

そして、この復元された領域両部の・画素をメモリ４に
セーブする（第１図のステップ３）、この領域両部は、
第３図（Ｑ）に示すようになる。

次に、線画部の確定を行ない（第１図のステップ４）、
第３図（ｄ）に示すような線画部を求めるが、領域両部
の復元時と同様に、第５図（ａ）に示すように端点に高
い値の距離を示すΔ画素Ｒが露出する。

そのため、この画素Ｒを中心に８近傍にある黒画素に４
連結距離１を付加して（０画素にする）。

第５図（ｂ）に示すように線画部として復元する。

この際、端点中央部の画素Ｒには他の画素と区別できる
マークを付加する。

そして、４連結距離が付加されていない画素をクリアす
ることにより、第３図（ｄ）に示す線画部のみが残って
確定される。

次に、第１図のステップ５で領域両部と線画部の接続条
件の判定を行なう。

そこで、第６図に示すように、線画部における先の処理
で区別できるマークを付加した画素Ｒから、４連結距離
２を付加されているΔ画素の配列方向に直交線Ａを引き
、この線Ａに最も近い輪郭画素Ｂ、Ｂ’　を求める。

この画素Ｂ、Ｂ’　を中心に、それぞれある長さの輪郭
追跡を行なって原画の輪郭を推測し、接線ベクトルＣ，
Ｄ　（第６図では画素Ｂ側のみを示す）を求める。そし
て、この２つのベクトルの内積（なす角度）から、この
点が折曲点になるかどうかを判定し、その判定結果をセ
ーブする。

したがって、線画部の端点と領域両部との接続条件とし
ては、第７図（ａ）〜（ｇ）に示す７種類の関係のいず
れかが求まる。なお、第７図において、直線は線画部を
示し、０はスムーズ、×は折曲点を持つことを、Δは開
放端をそれぞれ示す。

次に、第１図のステップ６で全ての線画部について細線
化処理を行なうが、その方法については公知の細線化法
（例えばＨｉｌｄｉｃｈの細線化法等）を用いればよい
ので、ここでは説明を省略する。

次いで、第１図のステップ７〜９で線画部の工具軌跡を
生成する。その際、線の端点どうじが近く、中間に短い
領域部を含む場合は、その端点どうじを接続して線画部
を統合しくステップ７）、工具軌跡での工具のジャンプ
回数を減らす。

ステップ８における線画部のスムージング処理は、領域
データの輪郭スムージングとは異なり、細線データから
細線ベクトルを求め、このベクトルどうしの接線角から
直線化あるいは円弧による曲線化により、線画部のスム
ージングを行なう。

次に、第１図のステップ１０において、ステップ３でセ
ーブした領域両部の画素データをメモリ４から読み出し
て、ステップ、１１で領域切削対象部の工具軌跡を作成
する。この処理は、前述した特開昭６２−２２１００３
号公報に記載されているような方法によって行なうこと
ができる。

そして、ステップ１２において、ステップ１１で作成し
た工具軌跡の輪郭部と、先に作成した細線部の工具軌跡
とを、第７図に示した各接続条件の関係から接続する処
理を行なう。

第７図（ａ）の場合は、線画部の工具軌跡の端点と領域
両部の輪郭工具軌跡に、第８図（ａ）に破線で示すよう
に短い自由曲線を定義して、全てスムーズに接続する。

第７図（ｂ）の場合は、線画部の工具軌跡と領域両部の
輪郭工具軌跡との接続部のスムーズ化は行なわず、第８
図（ｂ）に示すようにそのまま接続する。

第７図（Ｑ）の場合は、線画部の工具軌跡を領域両部の
輪郭工具軌跡とスムーズに接続できる第８図（Ｑ）に破
線で示す位置まで平行移動（移動方向を矢印で示す）し
、その後線画部の工具軌跡の延長を行なう。

第７図（ｄ）の場合は、線画部の工具軌跡を領域両部の
輪郭工具軌跡とスムーズに接続できる第８図（ｄ）に破
線で示す位置まで回転し、その後線画部の工具軌跡の延
長を行なう。

第７図（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）の場合は、それぞれ上記
（ａ）、（ｃ）、（ｂ）の場合と同様である。

但し、これらの接続は線画部工具軌跡が１本の直線とし
て判定された場合であり、複数本の直線あるいは曲線（
円弧部）を含むと判定された場合には、（、）〜（ｇ）
の場合と同様に取扱う。

また、１本の線画部工具軌跡が全てが曲線と判定された
場合は、その工具軌跡を移動することなく、第７図（ａ
）〜（ｇ）の関係のうちスムーズに接続と判定された位
置にのみ、自由曲線を定義して領域両部の輪郭工具軌跡
とスムーズに接続する。

このようにして、線画部を含む加工領域の２次元工具軌
跡を作成することにより、予め人手による領域両部と線
画部の分離を行なうことなく、自動的に各領域に最適の
工具軌跡を生成することができる。第９図はこのように
して生成した工具軌跡の一例を示す。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、線画領域
を含む任意形状に描画された原画を読み取るだけで、自
動的に線画部と領域両部とを分離して、その線画部及び
領域両部を加工するために最適な２次元工具軌跡データ
を生成することができるので、工具軌跡生成のための労
力を大幅に削減することができ、そのデータを使用して
数値制御工作機械によって加工することにより、線画部
の加工を容易にすると共に加工効率を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図のデータ処理部３による２次元工具軌跡
生成処理のフロー図、 第２図はこの発明を実施するデータ処理装置の構成を示
すブロック図、 第３図はこの実施例による原画の加工領域を領域両部と
線画部に分離する処理の説明図、第４図及び第５図は同
じくその一部を拡大して画素で示す説明図、 第６図は線画部と領域両部との接続条件の判定処理の説
明図、 第７図は各種の異なる接続条件の説明図、第８図は線画
部と領域両部との接続処理の説明図、第９図はこの実施
例によって生成した工具軌跡の一例を示す図、 第１０図は４連結距離の付加方法の説明図である。 １・・・キーボード　　　　２・・・画像読取部３・・
・データ処理部　　　４・・・メモリ５・・・表示制御
部　　　　６・・・画面表示部筒１　図 第２図 Ｍ３図 第５図 ｏｏｏｏ・ ｏｏｏｏ。 、第４図 ｏｏΔΔ０ ００・・０ （Ｃ） ・・・・・ ・・・・・・・ ・・・・・・・・ ・・・・・ ・・ ｉＩ７図 第８図 第９図 第１０図 （α） ｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏ。 ０００　Ｌ　ＯＬ　Ｌ　００００ ０１１　・　１　・・　Ｌ　１００ ０目・・・・・・１０ ００１Ｌ　・・・・・　１０ ００００１　・・・　ｔ　ｏ。 ０００００　　Ｌ　　Ｉ　　Ｌ　　０００ｏｏｏｏｏｏ
ｏｏｏｏ。 （ｂ） ｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏ。 ０００　　Ｌ　　ＯＩ　　Ｌ　　０００００　１　Ｌ　
　Ｉ　Ｚ　　・・　２　ｚ　１００ｏ○　１　ｚ　・・
・　２１０ ＱＱＱＬＩＺ　　′ｌ　２ＬＯＯ ０００００Ｌ　　Ｌ　　１　０００ ｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏ。 （Ｃ） ００ｏ００ｏＯｏＯｏ０ ０００　１０　　Ｌ　　Ｌ　００００ Ｑ１ｔＬＬＺＺＬＬＯＯ ＱＩ　　Ｌ　　ＬＺ３３２ＺＬＱ ｏｏｏｔｔｔｚｚｔＱＱ ０００００　　Ｌ　　Ｌ　　Ｌ　０００ｏｏｏｏｏｏｏ
ｏｏｏ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　描画機上に描画された原画を画素データとして読み
   取り、その画素データより加工する領域を認識して、数
   値制御工作機械にその領域を加工させるための工具の移
   動軌跡を生成する２次元工具軌跡生成方法において、 前記認識した領域を予め最大線画幅として指定された線
   幅まで細線化し、細線化できた領域を線画部、細線化で
   きなかつた領域を領域画部として分離し、それぞれ各領
   域に適した工具軌跡を生成することを特徴とする２次元
   工具軌跡生成方法。