JPH0736191B2 - 構造物のグラフィック表示方法 - Google Patents

構造物のグラフィック表示方法

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JPH0736191B2
JPH0736191B2 JP60002257A JP225785A JPH0736191B2 JP H0736191 B2 JPH0736191 B2 JP H0736191B2 JP 60002257 A JP60002257 A JP 60002257A JP 225785 A JP225785 A JP 225785A JP H0736191 B2 JPH0736191 B2 JP H0736191B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は数値制御工作機械により予め特定された加工横
断面を有する工具によって加工される工作物のグラフィ
ック表示方法にして、そのデータメモリに工作物及び工
具の寸法並びに予めプログラムされた工具運動軌道のデ
ータの集合体としてのデータ構造（data structure又は
data format）が記憶されるマイクロコンピュータと、
データ構造に対する工具運動軌道の交点計算に基づいて
マイクロコンピュータによって算出された工作物の形状
を表示するための画像表示装置とを使用する前記方法に
関する。
（従来の技術） いわゆるCADの技術から物体をコンピュータの画面に実
体的に表示することが公知である。寸法の正確なコンピ
ュータ内のモデルの発生のためのこれらの方法は非常に
計算コストと非常に大きいメモリ容量を必要とする。そ
のわけは同時に大きなデータ構造が処理されなければな
らないからである。データ構造は例えばNC制御への使用
のためにコストの安いマイクロコンピュータによる処理
プロセスのリアルタイム表示のためには適さない、その
わけは物体全体のデータ構造をコンピュータ内に発生さ
せるために、即ち個々の部分、即ち工作物ポリゴンのデ
ータ構造と工具運動軌道のデータ構造とからデータ構造
の合成及びその表示のために、大きなメモリ容量及び計
算時間をもった実体的モデルがデータ構造としてマイク
ロコンピュータ内にメモリされなければならないからで
ある。
今日市場にあるNC機械のための軌道制御装置は設計図に
示された課題の所属のNCプログラムへの伝達の際に非常
に雑多な方法でプログラマーを補助する。今日の制御装
置でのNCプログラムの確認のための公知の方法は次のよ
うな順序となっている。プログラム実行前のプログラム
誤差の可視化のため今日公知かつ普通の方法は発生した
輪郭と走行した工具の軌道の三次元表示を伴う工作物加
工のシュミレーションである。しかしこの表示は最終的
な工作物を示さず、又は個々の輪郭部分の間の幾何学的
連係しか示さない。根本的には工作物又は他の運動と関
係なしに個々の工具運動のみか可視化される。このこと
は輪郭線により形成された輪郭面の今日普通の表示では
既に比較的簡単な加工ステップでは不透明な静止像に連
なる。公知の方法は工具に基づく「削り」による2D表示
の形のシュミレーション、即ちシュミレーションされた
工作物加工の間前以て画面に形成された部分的に異なる
陰影の消去又は変更から出発する。
その他幾何学的連係ないしに形成された全ての輪郭の表
示によってNCプログラムの監視を行うための加工プロセ
スのリアルタイム表示は公知である。
（発明の課題） 本発明は高い計算コストを必要とせず従って簡単な装置
によっても実施可能な、加工により変化する構造物の表
示のための方法を見出すことを課題とする。
（課題を解決するための手段） 本発明の課題は特許請求の範囲第１項に記載された構成
によって解決される。
（発明の効果） 本発明による工作物のグラフィック表示方法の特別の利
点は計算コストの著しい削減にあり、それによってマイ
クロコンピュータによっても方法が実施され得、かつリ
アルタイム表示が可能である。非常に僅かな計算コスト
にも拘わらず、実体的表示が可能であり、同様の方法に
よって切削部分の拡大表示、個々の加工ステップのカラ
ー表示又は各部分表面間の識別も可能である。
（実施例） 図面に基づいて本発明を説明する。
第1a図には工作物がＲとして表示されており、その加工
前の外表面が工作物ポリゴンF0として特定されている。
エンドミルである工具の予めプログラムされた工具運動
軌道が加工ポリゴンB0として表されそして工作物Ｒの工
作物ポリゴンF0に加工ポリゴンB0が重ね合わされる。こ
こに工作物ポリゴンとは、本発明では工作物表面の各段
差毎にそれぞれ１つの輪郭線によって取り囲まれた形状
を称し、そして加工ポリゴンとは、本発明では工作物表
面上を走行する工具の工具寸法及びその工具の運動軌道
により特定される形状を称するものとする。加工ポリゴ
ンは工具がエンドミルであって、円形横断面を有するこ
とからその運動軌道を図示しても必ずしもポリゴンとは
言えない面もあるが本発明ではCAD等における用語に従
ってこれらの図形を総括してポリゴンと称することとす
る。
第1b図において、この状態が三次元、即ち工具による加
工深さの認識のために側面図で表示されている。
第1c図及び第1d図において、工作物Ｒは第1a図及び第1b
図に示された加工工程により加工され、その加工結果が
示される。工作物ポリゴンF0は３の部分表面である工作
物ポリゴンF1、F2、及びF3に分けられており、そのうち
工作物ポリゴンF2は工具の送りに相応して両工作物ポリ
ゴンF1及びF3よりも深い。工作物ポリゴンとは工作物外
面おける１つの輪郭線によって区画された等しい段差の
それぞれの表面又は部分表面を指すものとする。
NC制御工作機械の画面に工作物のこの加工状況を表示し
うるために、計算機−ここではマイクロコンピュータで
よい−中に特定寸法の工作物ポリゴンF0、特定寸法の工
具及びその工具の予め設定された運動軌道から加工ポリ
ゴンB0がデータ構造としてメモリされている。加工の際
これらのポリゴンF0とB0は相互に連係され、その結果交
点計算が行われ、従ってその都度工作物と工具との干渉
状況がデータ構造の合成として得られる。
第2a図及び第2b図においては、第1a図と第1b図の表示に
相応して、工作物ポリゴンF1、F2及びF3と加工ポリゴン
B1が重ねられている。前述したことによればポリゴン連
係は三次元的に、ポリゴンの交点計算従って計算機のデ
ータ構造に対して行われる。
本発明によれば工作物ポリゴンF1,F2及びF3は段差をも
って配列されており、その結果工作物ポリゴンF1、F2及
びF3と加工ポリゴンB1の重ね合わせの際交点計算は、相
互に干渉すべきポリゴン相互についてのみ行われ、その
結果工作物ポリゴンはこれと干渉する加工ポリゴンによ
って直接影響される。
本発明による方法の実際上の実施においてポリゴンによ
って区画された面（工作物ポリゴン）F1、F2及びF3が存
在する。第2a図によれば加工ポリゴンB1は先ず工作物ポ
リゴンF3と交わり、次に工作物ポリゴンF3とF2の間の境
界縁と交わり、工作物Ｒら出るまでF3とF2の境界線と交
わり続ける。
交点計算は次のステップで行われる、即ち、工作物ポリ
ゴンF3への加工ポリゴンB1の進入の際に工作物ポリゴン
F3との交点計算のみが対象とされ、工作物ポリゴンF2も
F1も交点計算に関与しない。この理由からこの時点では
工作物ポリゴンF3と加工ポリゴンB1との三次元的交点計
算が行われればよい。他の工作物ポリゴンとの交点計算
は必要ない。他の工作物ポリゴン−F2とF1−はF3には段
差的に含まれないからであり、工作物ポリゴンF3への加
工ポリゴンB1の進入の際にこの条件が交点計算プログラ
ムに加えられるからである。交点計算はコンピュータ内
に記憶されたデータ構造と工具軌道との間で行われる。
即ち、データ構造としての工作物Ｒの工作物ポリゴンF0
等に対してこのデータ構造を横切る形の工具軌道との間
で交点計算が行われる。本発明による交点計算では、上
記の例では工作物ポリゴンF3への加工ポリゴンB1の進入
の際に工作物ポリゴンF3のみが問題とされ、他の工作物
ポリゴンF2もF1も関与しないように交点計算が行われる
結果、他の工作物ポリゴンF2もF1も直接関与する従来の
交点計算に比して計算コストは著しく減少されることが
できる。
工作物ポリゴンF3からの加工ポリゴンB1の進出の際F2へ
の進入が行われ、ここでは面F2と加工ポリゴンB1との間
の交点計算が三次元的に行われる。側面図で見て工作物
ポリゴンF3とF2との間の境界線は変わるが、工作物ポリ
ゴンF2との交点は存在しない。
この加工工程によって工作物ポリゴンF3の範囲内にあっ
て段差的に等しい部分表面F3.1とF3.3及び段差的に異な
る部分表面F3.2が生じる。工作物ポリゴンF3とF2には工
作物ポリゴンF1は含まれていないので、そのポリゴンの
ための交点計算は行われる必要がない。
次の加工ステップでは加工ポリゴンB2により工作物ポリ
ゴンF1に、第3a図及び第3b図に示されているように「フ
ライス削り」が行われる。本発明によれば瞬間的に加工
される面内に段差的に含まれているポリゴンについての
みの交点計算が行われればよいので、この点に既に説明
しようように本発明の利点がある。工作物ポリゴンF2及
び部分表面F3.1、F3.2及びF3.3については交点計算が行
われる必要はない。そのわけは、これらの面は工作物ポ
リゴンF1に含まれていないからである。第3c図及び第3d
図によれば工作物ポリゴンF1の加工により部分表面F1.1
とF1.2とが生じる。
第4a図〜第4d図において別の加工工程が示されており、
工作物ポリゴンF0又はその部分表面である工作物ポリゴ
ンF1、F2及びF3と加工ポリゴンB3との一連の連係が行わ
れる。具体的には加工ポリゴンB3は部分表面F3.3、F3.
2、工作物ポリゴンF2、部分表面F1.1、F1.2と交わり、
それぞれ三次元的に交点計算が行われ、工作物ポリゴン
F4が生じる。それによってマイクロコンピュータ中のデ
ータ構造から第4c図及び第4d図で表されるような変形し
た形に相応するデータ構造が生じ、これが表示装置で表
示される。
上記の交点計算の際に各工具軌道は加工の進行に従って
変化するデータ構造に対して連続的に連係される。
前述の方法は例えば文献「Barton E.E;Buchnan,I.:The
polygone package、Computer−aided Vol 12、No.1、19
80年１月号、３〜11」に記載されているような従来の方
法に比して計算時間とメモリ容量の著しい減少に繋が
る。本発明では補助データ構造の必要もなく、むしろど
の工作物ポリゴンと加工ポリゴンが瞬間的干渉している
かが段差的なデータ構造に対して僅かなコストで交点計
算される。工作物ポリゴンと加工ポリゴンとの連係の際
にその都度関連する工作物ポリゴンと加工ポリゴンによ
り形成される工作物ポリゴンの観察のみがNC制御工作機
械に既設のマイクロコンピュータによっても方法の実施
を可能にする。
本発明による方法の実施のための装置のブロック図は第
５図に示される。メモリ２を備えた制御マイクロコンピ
ュータ１は外部メモリ３中のミニカセットのNCプログラ
ム監視部を制御し、工具軌道をデータ構造として備え、
外部メモリは入出力制御装置４を介してNC機械５の機械
軸線を制御し、実際値はフィードバックされる。入出力
インターフェース６を介して信号を受取りかつ制御マイ
コン１はキーボード７上の操作入力を処理する。その加
工メモリ９を備えたグラフィックマイクロコンピュータ
８は操作対話のための対話マスクを調整し、実際値を処
理し、各工作物ポリゴンF0の表示のための図形データを
計算し、図形データはヴィデオジェネレータ10を備えた
CRTコントローラを介してカラー画像表示装置11上に表
示される。
【図面の簡単な説明】
第1a図〜第1d図は加工工程前後の工作物、第2a図〜第2d
図は第１図による工作物に他の加工工程を施す場合の
図、第3a図〜第3d図は第１図及び第２図による工作物に
第３の加工工程を施す場合の図、第4a図〜第4d図は第１
図〜第３図の工作物に更に追加的加工工程を施す場合の
図、そして第５図は本発明による方法の実施のための装
置のブロック図である。 図中符号 １……マイクロコンピュータ ２……メモリ 11……画像表示装置 Bi……加工ポリゴン B0……加工ポリゴン B1……加工ポリゴン B2……加工ポリゴン B3……加工ポリゴン Fi……工作物ポリゴン F0……工作物ポリゴン F1……工作物ポリゴン F2……工作物ポリゴン F3……工作物ポリゴン Fi.i……部分表面 F3.1……部分表面 F3.1.1……部分表面 F3.1.2……部分表面 F3.1.3……部分表面 F3.2……部分表面 F3.2.1……部分表面 F3.2.2……部分表面 Ｒ……工作物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルーデイ・グリム ドイツ連邦共和国、シユトウーテンゼー- ブランケンロツホ、コルンブルーメンウエ ーク、３アー (72)発明者 エリザベート・オピツツ ドイツ連邦共和国、グラーベン‐ノイドル フ、レゲルウエーク、４ (56)参考文献 特開 昭58−155411（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−158713（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】数値制御工作機械により予め特定された加
    工横断面を有する工具によって工作物（Ｒ）を加工して
    作られる構造物のグラフィック表示方法にして、その際
    そのデータメモリ（２）に工作物（Ｒ）及び工具の寸法
    並びに予めプログラムされた工具運動軌道データが記憶
    されるマイクロコンピュータ（１）と、記憶された工具
    の寸法及び工具運動軌道のデータに基づいてマイクロコ
    ンピュータ（１）によって算出された前記構造物の形状
    を表示するための画像表示装置（11）とを使用する、前
    記方法において、 マイクロコンピュータ（１）は記憶されたデータの集合
    体としてのデータ構造に基づいて加工された各瞬間の工
    作物表面としての工作物ポリゴン（F0〜F3.3.2）と、加
    工ポリゴン（B0〜B3）と、これらの交点とを計算し、か
    つこの工作物表面としての工作物ポリゴン（F0〜F3.3.
    2）は加工ポリゴン（Bi）に対応する交点計算によって
    順次変わり、その際工作物表面としての工作物ポリゴン
    （Fi）から各瞬間に加工された新たな工作物ポリゴン
    （Fi.i）が生じ、そしてマイクロコンピュータ（１）は
    専ら工作物ポリゴン（Fi.i）対する加工ポリゴンの更な
    る変化の際に、各瞬間の加工された工作物表面として現
    れる工作物ポリゴンと加工ポリゴンとの交点を計算し、
    そして加工により変化した工作物の表示が上記のように
    生じた工作物ポリゴン（F0〜F3.3.2）に基づいて順次行
    われることを特徴とする前記方法。
  2. 【請求項２】二次元ポリゴンの連係の際に交点計算のた
    めに前記二次元を横切る第３の次元が導入される、請求
    項１記載の方法。
  3. 【請求項３】変化した工作物（Ｒ）の表示のためにデー
    タ構造の合成により、除去された縁が消去される請求項
    １又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】合成されたデータ構造に基づいて工作物
    （Ｒ）の斜視図的に見える縁のみが表示される、請求項
    １から３までのうちのいずれか一記載の方法。
  5. 【請求項５】工作物（Ｒ）の予め設定されたデータ構造
    に基づいてコンピュータ内に工作物（Ｒ）のモデルが発
    生している、請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】工作物（Ｒ）の表示は複数の画像により選
    択的に、斜視図的に又は二次元的に行われる、請求項１
    記載の方法。
  7. 【請求項７】凹部の拡大表示が可能である、請求項１又
    は６記載の方法。
  8. 【請求項８】少なくとも相異なる加工ステップを識別す
    るために及び利用者入力とシステム設定値との間の識別
    性を高めるためにカラーコードによる表示装置が使用さ
    れる、請求項１記載の方法。
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