专利摘要:

公开号:WO1987001830A1
申请号:PCT/JP1986/000464
申请日:1986-09-11
公开日:1987-03-26
发明作者:Masaki Seki;Norihisa Amano
申请人:Fanuc Ltd;
IPC主号:G05B19-00
专利说明:
[0001] 明 細 書
[0002] 褸合曲面生成方法
[0003] 铰術分野
[0004] 本発明は複合曲面生成方法に係 り 、 待に少な く と も 2 っの三次元曲面を褸合してな る襖合曲面生成方法に関す る
[0005] 背景技術
[0006] 三次元金型等の設計図面上の曲面はー般に褸数の断面 曲線に ょ って表現さ れてぉ り 、 ぁ る断面曲線と次の断面 曲線閩の形状データ は存在し なぃ。
[0007] と こ ろで、 数値制御加ェに際しては このょ ぅ に中間の 形伏が与ぇ られてぃなぃに も かかゎ らず上記 2 っの断面 曲線閼をなめ らかにっながる ょ ぅ に加ェする こ とが要求 される 。 こ の こ と は、 换言する な らば、 上記 2 っの断面 曲線間の曲面を、 該断面曲線のデータ 等か ら生成し 、 該 生成さ れた曲面に闉する データ を N C テ ープに記億し 、 該 N C テ ープか らの指令に ょ り 加ェし なければな らなぃ こ と を意味す る 。 こ のた め、 三次元曲面体のぃ く っかの 断面、 断面曲線を特定する データ と か ら所定の規則に従 って複数の中間断面を生成する と共に、 該中間断面に ょ る曲面体の断面曲線 (中閭断面曲線) を求め、 該生成し た複数の中閩断面曲線に ょ り 三次元曲面体の曲面を生成 する方法が開発さ れて、 既に実用化されてぃ る (た と ぇ ば、 U* S* P, 4, 491, 906を参照) 。 こ の方法に ょれば 断面デ一タ か らなめ らかな曲面を生成で き有効でぁ る 。 と こ ろで、 加ェに ょ っては 2 以上の三次元曲面を褸合 して成る褀合曲面の加ェ、 换言すれば褸合曲面の生成が 要求さ れる塲合がぁ る 。 しかし 、 従来は各三次元曲面デ ータ を用ぃて簡単に これ ら三次元曲面を褸合してな る'複 合曲面を生成する こ とができ なかっ た。 こ のため、 本願 出頼人は待願昭 60— 39445号 ( PCT/JPS eZO O lO Oに対 応) と して新規な複合曲面生成方法を提案してぃ る。
[0008] こ の提案さ れた複合曲面生成方法は第 8 図を参照すれ ば,
[0009] (a)予め複合曲面 1 1 を構成する第 1 、 第 2 の三次元曲 面 1 2 a , 1 2 b を特定するためのデータ を入カする と 共に、
[0010] (b)所定平面 (た と ぇば X— Y平面) 1 0 上の 1 っの交 線 C L i を特定するデータ と該交線を基に該 X— Y平面 上の多数の交線を特定する ための規則を入カし 、
[0011] (c)前記多数の交線の ぅ ち第 i 番目の交線 C L i を前記 X — Y平面と の交線と する断面で第 1 及び第 2 の三次元 曲面 1 2 a , 1 2 b を切断した と き の第 1 、 第 2 の断面 曲線 1 3 a , 1 3 b を それぞれ求め る と共に、
[0012] (d)両断面曲線 1 3 a , 1 3 b の交点 C R i を求め、
[0013] ( 前記各交線 C L i ( i = 1 , 2 , ♦ · · ) に対応す る交点 C R i ( i = l , 2 , · * · ) の集合を第 1 、 第 2 の三次元曲面 1 2 a , 1 2 b の交差部分 C R L と して 複合曲面 1 1 を生成する も のでぁ る 。
[0014] と こ ろで、 各断面曲線 1 3 a , 1 3 b は それぞ Ja雜散 的な三次元曲面 1 2 a , 1 2 b 上のポ ィ ン ト の集ま り !と して求め られ、 しかも 各三次元曲面上の全範囲のポ ィ ン ト を求めて断面曲線 1 3 a , 1 3 b を特定する も ので ぁ る 。 すなゎち、 第 1 の三次元曲面 1 2 a では端点 A 1 か ら端点 A 2 迄の全ポ ィ ン ト を離散的に求めて断面曲線 1 3 a を特定し 、 第 2 の三次元曲面 1 2 b では端点 B 1 か ら端点 B 2 迄の全ポ ィ ン ト を雜散的に求めて断面曲線 1 3 b を特定する も のでぁ る 。
[0015] こ の ょ ぅ に、 提案されてぃ る方法では各三次元曲面の 全範囲にゎた っ て ( 1 〜 2 間及び 8 1 〜 8 2 閭) 断 面曲線 1 3 a , 1 3 b を求め、 該求めた断面曲線を用ぃ て交点 C R i を求め、 同様に求めた交点 C R i ( i = 1 2 , · · · ) の集ま り で交差部を構成する も のでぁ る 。
[0016] しかし 、 断面曲線 1 3 a にっぃて言ぇば交点 C R i か ら端点 A 2 迄、 断面曲線 1 3 b にっぃては交点 C R i か ら端点 B 1 迄の部分は複合曲面を形成せず、 単に交点 C R i を求め る ためにのみ必要と な る だけでぁ る 。 そ し て、 全範囲にゎた って断面曲線を求めな く て も 交点 C R i を求め る こ と がで き る も ので ぁ る 。
[0017] 換言すれば提案されてぃ る方法では不要な断面曲線部 分まで求めてぃ る ため処理に相当の時間を要する と ぃ ぅ 問題がぁ っ た。
[0018] 以上か ら本発明の目的は褸合曲面生成に必要な所定範 囲内の断面曲線のみを求め る だけで ょ く 、 処理時間を短 縮で き る複合曲面生成方法を提供する こ と でぁ る 。 発明の開示
[0019] 本発明は少な く と も 2 っの三次元曲面を複合してな る 襖合曲面を生成する褸合曲面生成方法に関する 。
[0020] こ の褸合曲面生成方法は、 前記各三次元曲面を特定す る ためのデ一タ を入カする と共に、 所定平面上の 1 っの 交線を特定する デ一ダ と該交線を基に該所定平面上の多 数の交線を特定する ための規則、 並びに所定断面で切断 し た と き の各三次元曲面の断面曲線を求め る範囲を各三 次元曲面毎に入カする ス テ ッ プと 、 前記多数の交線の ぅ ち第 i 番目の交線を前記所定平面と の交線と する断面で 第 1 及び第 2 の三次元曲面を切断し た と き の前記範囲内 にぉけ る第 1 、 第 2 の断面曲線を それぞれ求め る ス テ ッ プと 、 両断面曲線の交点を求める ス テ ッ プと 、 該交点を 境界と する第 1 、 第 2 の断面曲線部分の集合を複合曲面 の断面曲線 S C i と し 、 該断面曲線 S C i ( i = l , 2 • · ) の集合で複合曲面を生成する ス テ ッ プを有し て ぃ る
[0021] 図面の簡単な説明
[0022] 第 1 図は本発明の概略説明図、
[0023] 第 2 図は本発明を実現する装置のブ π ツ ク 図、 第 3 図は本発明の処理の流れ図、
[0024] 第 4 図乃至第 7 図は複合曲面生成処理の説明図、 第 8 図は提案さ れてぃ る曲面生成方法説明図でぁ る 発明を実施する ための最良の形態 第 1 図は本発明の概略説明図でぁ る 。
[0025] 1 1 は複合曲面、 1 2 a , 1 2 b は褸合曲面を構成す る第 1 、 第 2 の曲面、 1 3 a ' 、 1 3 b ' は X Y平面に 垂直な断面に ょ り 第 1 、 第 2 曲面を切断し た時のー部断 面曲線、 C L i は Χ Υ平面と前記断面の交線、 C R i は 断面曲線 1 3 a ' と断面曲線 1 3 b ' の交点、 A 1〜 A 2 ' は断面曲線 1 3 a ' の曲面上の範囲、 B l ' 〜 B 2 は断面曲線 1 3 b ' の曲面上の範囲、 S C R 1 は断面曲 線 1 3 a ' の交線 C L i 上の範囲、 S C R 2 は断面曲線 1 3 b ' の交線 C L i 上の範囲でぁ る 。
[0026] 範囲 S C R 1 は交線 C L i の始点 Ps^ 0 %、 終点 P e を 1 0 0 % と すれば a i %〜 a 2 ' %で ぁ り 、 範囲 S C R 2 は l^ ' %〜 b 2 %で ぁ る 。
[0027] さ て、 各三次元曲面の全範囲にゎた って断面曲線を求 め な く て も 交点 C R i を求め る こ と がで き る 。 そ こ で 、 本発明に ぉぃて は 、 各断面曲線の ぅ ち曲面生成に必要な 範囲 S C R 1 , S C R 2 を それぞれ各曲面毎に予め定め てぉ き 、 該範囲内で各断面曲線 1 3 a ' 、 1 3 b ' を 求め、 該両断面曲線 1 3 a ' 、 1 3 ' を用ぃて前記交 点 C R i を求め、 同様に求めた交点 C R i ( i = 1 , 2 • ♦ ♦ · ) の集合で交差部分 C R L を構成する 。
[0028] 第 2 図は本発明方法を実現する 自動プロ グ ラ ミ ン グ装 置のブ π ッ ク 図でぁ る 。 図中、 1 0 1 はデータ 入カ用の キ一ポー ド、 1 0 2 は プロ セッ サ、 1 0 3 は制御プロ グ ラ ム を記慷する R O M 、 1 0 4 は R A M 、 il 0 5 は ヮ |ー キ ン グ メ モ リ 、 1 0 6 は生成された複合曲面の曲面デ —タ ゃ曲面加ェ用の N C プロ グ ラ ムデータ を記億する曲 面記億メ モ リ 、 1 0 7 は生成され 複合曲面の曲面デー タ ぁ る ぃは曲面加ェ用の N C プロ グ ラ ム データ を紙テ 一 プ、 磁気テ ープな どの外部記億媒体 1 0 8 に出カする 出 カ装置、 1 0 9 は ァ ド レ ス バ ス 、 1 1 0 は デ ー タ バ ス で め る 0
[0029] 以下、 本発明の複合曲面生成方法を第 3 図の流れ図に 従って説明する 。
[0030] (a)まず、 キ一ボー ド 1 0 1 か ら複合曲面 2 0 1 (第 4 図 ( A ) 斜線部参照) を構成する第 1'の三次元曲面 2 0 1 a 、 第 2 の三次元曲面 2 0 1 b 、 第 3 の三次元曲面 2 0 1 c · · . · を特定する データ を それぞれ入カする と 共に、 複合曲面生成に際して必要と な る ス タ ー ト 曲面 (第 1 の三次元曲面と する ) と曲面の複合順序 (第 1 、 第 2 、 第 3 曲面、 ♦ · ♦ の順序と する ) を指定する 。 こ れ ら入カされたデータ は R A M I 0 4 (第 2 図) に格納 される 。 尚、 各三次元曲面 2 0 1 a 〜 2 0 1 e はそれぞ れ 2 本の動作曲線 D R C 1 , D R C 2 並びに 2 本の基準 曲線 B S C 1 , B S C 2 な どに ょ り 特定さ れるか ら、 こ れ ら曲線データ 等を入カする こ と に ょ り 各三次元曲面は 特定さ れる 。
[0031] (b)っ ぃで 、 キ ー ボ ー ド 1 0 1 か ら複合曲面 2 0 1 を切 断する X — Y平面に垂直な多数の断面を特定する ための データ を入カ し 、 R A M I 0 4 に ^納す る 。 すな ゎ ち 、 X — Y平面上の 1 っの交線 と 該交線を基に X — Y平面上 の多数の交線を特定す る ため の規則を入カす る 。
[0032] た と ぇ ば、 各断面が互ぃ(こ平行でかっ X — Y平面に垂 直で ぁ り 、 し かも 隣接す る断面間の閬隔がー定の塲合に は 、 各断面 と X — Y平面 と の交線 C L i ( i = 1 , 2 , 3 , · · · ) は第 5 図 ( Α ) に示す ょ ぅ に な る 。 従っ て 、 かか る場合に は第 1 番目 の交線 C L 1 を特定す る データ と 、 互ぃに隣接す る 2 本の交線間の距雜 ( X方向距離ぁ る ぃ は Y方向距雜で ぁ っ て も ょ ぃ) を入カす る 。
[0033] 又、 各断面が X — Y平面に垂直な直線で互ぃに交叉し 、 し か も 隣接す る断面間の角度がー定の塲合に は 、 各断面 と X — Y平面 と の交線 C L i ( i = l , 2 , 3 , . . · ) は第 5 図 ( Β ) に示す ょ ぅ に 1 点 Ρ に ぉ ぃて順次等角度 で交叉す る 。 従っ て 、 かか る場合に は第 1 番目 の交線 C L 1 及びポ ィ ン ト Ρ を待定す る デー タ と 、 互ぃに隣接す る 2 本の交線がなす角度 な を入カす る 。
[0034] 更に 、 各断面が X — Υ平面に垂直で互ぃ に同心の円筒 状で ぁ り 、 し かも 膦接す る 断面間の閭隔がー定の塲合に は 、 各断面 と X — Υ平面 と の交線 C L i ( i = l , 2 , 3 , · · · ) は第 5 図 ( C ) に示す ょ ぅ に 同心状の円弧 に な る 。 従っ て 、 かか る塲合に は第 1 番目 の交線 C L 1 を特定す る デ一 タ と 、 互ぃ に隣接す る 2 本の交線間の距 雜 d を入カす る 。 尚、 第 5 図 ( A ) に示す交線 と 規則が 入カ さ れた も の と すれば、 該交線 と 規則に ょ り 特定さ れ る所定の断面 2 0 2 i (第 4 図 ( B ) 参照) に ょ り 各三 次元曲面 2 0 1 a〜 2 0 1 c は切断さ れ、 その断面曲線 は S C ^ , S C 2. , S C 3. , · · ' の ょ ぅ に な る 。
[0035] (c) X Y平面上の交線及び規則の入カが完了すれば、 各 三次元曲面にっ き断面曲線を求め る範囲を入カする 。 尚、 範囲はス テ ツ プ Wで特定し た交線の始点を 0 %位置、 終 点を 1 0 0 %位置と する時、 該交線上で何%か ら何%迄 と ぃ ぅ ょ ぅ に特定して断面曲線を求め る範囲を特定する 。
[0036] ( 各データ が入カされればプロ セ ジ サ 1 0 2 は公知の 手法に ょ り (た と ぇば U* S* P. 4, 491, 906を参照) 各 三次元曲面 2 0 1 a〜 2 0 1 c . · を生成する 。 尚、 第 6 図に示すょ ぅ に生成さ れた三次元曲面の基準曲線 B S C 1 上の j 番目の分割点を含む中閭断面曲線 ¾ L。 ( j ) と表現し 、 各中間断面曲線 Le ( j ) ( j = l 、 2 、 3 、 · ♦ ♦ · !! ) の i 番目の分割点を連結して な る曲線を L r ( i ) と表現する と き 、 曲線し。 ( j ) 、 L c ( j + 1 ) 、 L r ( i ) 、 L r ( i + 1 ) に ょ り 囲ま れ る 四辺形を ノ、。ッ チ P T ( i , j ) と ぃ ぅ 。 そ し て 、 メヽ。ッ チ P T ( i , j ) の 4 っの項点 Qi、 Q2、 Q3 、 Q4は それぞれ上記曲面生 成処理に ょ り 作成さ れて曲面記億メ モ リ 1 0 6 に記億さ れ る 。
[0037] 以上のス テ ッ プ(d)に ょ り 各曲面の生成処理が終了すれ ば以下の複合曲面生成処理を開始する 。
[0038] (e) ま ず、 1 → i と す る 。
[0039] (f)っぃで 、 1 → j と す る 。 (g) し か る 後、 プ ロ セ ッ サ 1 0 2 は 、 ス テ タ プ(b)で与ぇ られて ぃ る第 1 番目 の交線デー タ と 交線閼の閬隔 と を用 ぃて第 i 番目 の X — Y平面上の交線 C L i を求め る 。
[0040] W第 i 番目 の交線 C L i が求ま れば、 プ ロ セ ッ サ 1 0 2 は第 j 番目 の三次元曲面の各パツ チ (第 6 図参照) を X — Y平面上に投影し た投影パッ チ の辺 と 第 i 番目 の交 線 C L i と が交叉す る 交叉点の ぅ ち 、 ス テ ツ プ(c)で入カ し た第 i 番目 の曲面の断面曲線範囲内に存在す る交叉点 の座檫値を求め る 。
[0041] (i)ぃ く っかの投影パッ チ の辺 と 第 i 番目 の交線 C L i と の交叉点の ぅ ち前記断面曲線範囲内の交差点の座標値 が求ま れば、 該交叉点に対応す る第 j 番目 の三次元曲面 上の ポ ィ ン ト の座標値を演箅す る 。 すな ゎち 、 各交叉点 を X — Y平面上の投影点 と す る第 i 番目 の曲面上の各ボ ィ ン ト の座檫値を求め る 。 第 7 図は曲面上の ポ ィ ン ト の 座檫値を演算す る方法説明図で ぁ る 。 三次元曲面上の所 定のパッ チ P ( m , n ) を X — Y平面上に投影 し て な る 四辺 i a , i b, j a , j bの ぅ ち所定の 2 辺 と 第 i 番目 の 交線 C L i と の交叉点を P t i , P 2 i と し 、 又そ の座檫値 を ( X , ; , y , ; ) , ( X 2; , y 2 i ) と し 、 更に交線 C L i が交叉す る辺 i a の端点を Q , Q 2 ' 、 辺 i b の端点 を Q 3 ' , Q 4 ' と し 、 点 <¾ ( i = l 〜 4 ) に対応す る三次元曲面上の ポ ィ ン ト を ( i = l 〜 4 ) 、 各ポ ィ ン ト Q i の座標値を ( X i , y , , ζ ; ) と すれば、 前記交 叉点 P2 i に対応す る 曲面上のボ ィ ン , P 2 i の Z軸座檫値 z 2 i は 式
[0042] Z
[0043] 1 i = z t+ (z2— z χ) (χ — / (x2— xt)
[0044] Z 2i = Z 3+ ( Z 4— Z 3) (X2i— X3) ( 4-X3)
[0045] に ょ り 箅出 さ れも 。 そ して、 ( χ , y 1 ; , z t s ) 並び に ( χ 2 ί , y 2 i , z 2 i ) が曲面上のポ ィ ン ト の座標値と な る 。
[0046] 以上の手法に ょ り 、 求めた全交叉点に対応する第 j 審 目の三次元曲面上のポ ィ ン ト の座檫値を求め、 これを曲 面記億メ モ リ 1 0 6 に記億すれば、 第 i 番目の交線 C L i に対応する断面に ょ り 第 〗 番目の三次元曲面を切断し た と き の断面曲線 S C j i (第 4 図 ( B ) 参照) が求ま っ た こ と にな る 。 -
[0047] (j)っぃで、 プロ セ タ サ 1 0 2 は全三次元曲面の指定さ れた範囲内の断面曲線が求ま っ たか ど ぅ かをチ ェッ ク す る。
[0048] (k)指定さ れた範囲内の全三次元曲面の断面曲線 ( S C t S C 2 i , S C 3 i , · - ' 第 4 図 ( C ) ) が求ま ってぃ なければ 〗 + 1 — j と してス テ ッ プ(h)以降の処理を锞 り 返す。
[0049] M—方、 全三次元曲面の指定さ れた範囲内の断面曲線 ( S C t . , s c2 i , S C3 i , · . - ) が求ま ってぃれば、 以下の処理に ょ り 複合曲面 2 0 1 の断面曲線 S C^ (第 4 図 ( C ) 点線参照) を求め る 。
[0050] すなゎち 、 断面曲線 S C .., と断面曲線 S C ( . . と の 交点 ( j = l , 2 , 3 - · · :· ) を演算する 。 以上 に ょ り 、 交点 R」 i ( j = 1 , 2 , . · ) が求ま れば、 交 点 R^ R ^ 闉の断面曲線 S C ^ ' 、 交点 R ^ R^ 閭の断 面曲線 S C 2 i ' 、 交点 R2 i R3 i 闞の断面曲線 S C 3 i ' , • · , に ょ り 第 i 番目 の交線 C L i に対応す る断面曲線 S C i が特定さ れ る こ と に な る 。
[0051] (n)断面曲線 S C i が求ま れば、 全交線 C L i に対応す る 断面曲線を求め たか ど ぅ か を チ : ツ ク す る 。
[0052] (P)全交線に対応す る 断面曲線が求ま っ て ぃ なければ i + 1 -* i と し て 、 ス テ ク プ(ί)以降の処理を緣 り 返す。
[0053] し か し 、 全交線に対応す る 断面曲線が求ま っ て ぃれば 複'合曲面生成処理は終了 し た こ と に な る 。 以後、 生成し た曲面デ一 タ を用ぃて た と ぇ ば曲面加ェ用の N C デー タ を作成す る こ と に な る 。
[0054] 以上説明 し た ょ ぅ に 、 本発明に ょ れば各断面曲線の ぅ ち曲面生成に必要な範囲を そ れ ぞれ予め定めて ぉ き 、 該 範囲内で各断面曲線を求め 、 両新面曲線を用 ぃて交差部 を構成す る 交点を求め る ょ ぅ に構成 し たか ら 、 全範囲内 の断面曲線を求め る 必要はな く 、 特定さ れた範囲内のー 部の断面曲線の み を求め る だけ で ょ く 、 処理時閭 を短縮 す る こ と カ Sで き た 。
权利要求:
Claims
請求の範囲
1 * 少な く と も 2 っの三次元曲面を複合してな る複合 曲面を生成する褸合曲面生成方法にぉぃて、
前記各三次元曲面を待定するた め のデータ を入カする と共に、 所定平面上の 1 っの交線を特定するデータ と該 交線を基に該所定平面上の多数の交線を特定する た め の 規則を入カし、 更に所定断面で切断し た と き の各三次元 曲面の断面曲線を求め る範囲を各三次元曲面毎に入カす る ス テ ッ プ、
前記多数の交線の ぅ ち第 i 番目の交線を前記所定平面 と の交線と する断面で第 1 及び第 2 の三次元曲面を切断 した と き の前記範囲内にぉけ る第 1 、 第 2 の断面曲線を それぞれ求め る ス テ ッ プ、
両断面曲線の交点を求め る ス テ ッ プ、
該交点を境界と する第 1 、 第 2 の断面曲線部分の集合 を複合曲面の断面曲線 S C i と し 、 該断面曲線 S C i
( i = 1 , 2 , ♦ · ) の集合で複合曲面を生成する ス テ プ
を有する こ と を特徵と する複合曲面生成方法。
2 * 前記斬面曲線の範囲を前記交線上の範囲で特定す る こ と を特徵と する請求の範囲第 1 項記載の複合曲面生 成方法 o
3 * 前記交線のー端を 0 ( % ) 、 他端を 1 0 0 ( % ) と してー端か らの百分率で前記断面曲線を求め る範囲を 待定する こ と を待徵と する請求の範囲第 2 項記載の複合 曲面生成方法。
4 * 前記交線は有限長の直線でぁ り 、 前記規則は第 i 審目の交線と第 ( i + 1 ) 交線と の閼隔がー定と な る ょ ぅ に第 ( i + 1 ) 番目の交線を決定する こ と でぁ り 、 前 記特定さ れた 1 っの交線を第 1 番目の直線と して順次交 線を特定す る こ と を特徵と する請求の範囲第 1 項記載の 複合曲面生成方法。
5 ♦ 前記交線は有限長の直線でぁ り 、 前記規則は第 i 番目の交線と第 ( i + 1 ) 番目の交線と の所定点に ぉ け る角度がー定と な る ょ ぅ に第 ( i + 1 ) 番目の交線を決 定する こ と でぁ り 、 前記特定さ れた 1 っの交線を第 1 番 目の直線と して順次交線を特定する こ と を特徵と する請 求の範囲第 1 項記載の複合曲面生成方法。 -
6 ♦ 前記交線は円弧でぁ り 、 前記規則ば互ぃに同心の 第 i 番目の円弧と第 ( i + 1 ) 番目の円弧と の閭隔がー 定と な る ょ ぅ に第 ( i + 1 ) 番目の円弧を決定す る こ と で ぁ り 、 前記特定さ れた交線を第 1 番目の円弧と して順 次交線を特定す る こ と を特徵と する請求の範囲窠 1 項記 載の複合曲面生成方法。
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