JP2822194B2 - 計算機を用いて３次元形状モデルの２次元投影線図を作成する方法及び装置 - Google Patents
計算機を用いて３次元形状モデルの２次元投影線図を作成する方法及び装置Info
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- JP2822194B2 JP2822194B2 JP63335441A JP33544188A JP2822194B2 JP 2822194 B2 JP2822194 B2 JP 2822194B2 JP 63335441 A JP63335441 A JP 63335441A JP 33544188 A JP33544188 A JP 33544188A JP 2822194 B2 JP2822194 B2 JP 2822194B2
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
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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CAD装置等において３次元形状モデルの２次
元投影線図を作成する方法及び装置に関する。
元投影線図を作成する方法及び装置に関する。
投影方向のベクトルと３次元形状モデルの曲面上に立
てた法線ベクトルとの内積を求め、その値が略零の点を
投影した点を結ぶ２次元曲線を生成して、３次元立体の
２次元投影外形線とすることにより高精度の次元変換を
可能とした図形処理手法である。
てた法線ベクトルとの内積を求め、その値が略零の点を
投影した点を結ぶ２次元曲線を生成して、３次元立体の
２次元投影外形線とすることにより高精度の次元変換を
可能とした図形処理手法である。
計算機で３次元データを扱って自由曲面を持った形状
モデルを設計し、製品又は金型をNC工作機械等で自動加
工するためのNCプログラム（工具経路データ）を形状モ
デルから生成するCAD/CAMシステムが実用化されてい
る。
モデルを設計し、製品又は金型をNC工作機械等で自動加
工するためのNCプログラム（工具経路データ）を形状モ
デルから生成するCAD/CAMシステムが実用化されてい
る。
NC工作機械としては一般にはミーリングマシン（フラ
イス盤）が用いられる。この種の工作機械は、原則的に
工具軸に対して直交した方向の横削りしかできず、工具
軸方向の切削、つまり掘り下げができない特徴がある。
イス盤）が用いられる。この種の工作機械は、原則的に
工具軸に対して直交した方向の横削りしかできず、工具
軸方向の切削、つまり掘り下げができない特徴がある。
このため設計した形状モデルに基いて生成されたNCプ
ログラムを走らすには、第10図に示す手順で切削対象の
ブロック素材を予め荒加工する必要がある。即ち、一点
鎖線Ｃのような最終形状（目標曲面）をボールエンドミ
ルを用いてブロック素材Ａから直接切り出すことができ
ないので、まずフラットエンドミルを用いて、Ｘ−Ｙ平
面に投影た物品の最大外形線Ｓを断面外形とする柱状体
Ｂを切り出す。次にボールエンドミルを用いて、その工
具軸（Ｚ軸）の下方から上方に剃り上げるようにして目
標の曲面Ｃを切削する。なおＢ、Ｃの切削では、0.5mm
程度の仕上げ代を残して一旦荒削りし、次に工具径を小
さくして目的の曲面の仕上げ削りを行う。
ログラムを走らすには、第10図に示す手順で切削対象の
ブロック素材を予め荒加工する必要がある。即ち、一点
鎖線Ｃのような最終形状（目標曲面）をボールエンドミ
ルを用いてブロック素材Ａから直接切り出すことができ
ないので、まずフラットエンドミルを用いて、Ｘ−Ｙ平
面に投影た物品の最大外形線Ｓを断面外形とする柱状体
Ｂを切り出す。次にボールエンドミルを用いて、その工
具軸（Ｚ軸）の下方から上方に剃り上げるようにして目
標の曲面Ｃを切削する。なおＢ、Ｃの切削では、0.5mm
程度の仕上げ代を残して一旦荒削りし、次に工具径を小
さくして目的の曲面の仕上げ削りを行う。
Ｘ−Ｙ平面に投影した物品の最大外形線Ｓは、CADシ
ステムで３次元の形状モデルを設計する際に平面図を作
図している場合には、平面図のデータから簡単に求める
ことができ、これに基いて柱状体を切削するフラットエ
ンドミル用工具経路データを生成することができる。
ステムで３次元の形状モデルを設計する際に平面図を作
図している場合には、平面図のデータから簡単に求める
ことができ、これに基いて柱状体を切削するフラットエ
ンドミル用工具経路データを生成することができる。
しかし立体モデルを設計する際に平面図を作図しない
場合もあり、また平面図があっても、立体形状の特異性
により工具軸（Ｚ軸）に対してブロック素材を傾けて設
定することもある。従って３次元モデルを任意の方向か
ら投影したときの２次元の外形線を計算する必要があ
る。
場合もあり、また平面図があっても、立体形状の特異性
により工具軸（Ｚ軸）に対してブロック素材を傾けて設
定することもある。従って３次元モデルを任意の方向か
ら投影したときの２次元の外形線を計算する必要があ
る。
従来ではディスプレイ用のワイヤーフレームモデルの
ような簡単な３次元表示図形に関し、任意の方向からの
２次元投影図を作成する手法が用いられていた。
ような簡単な３次元表示図形に関し、任意の方向からの
２次元投影図を作成する手法が用いられていた。
ディスプレイ上の２次元投影図に基いて第10図のよう
な柱状体Ｂを荒加工する工具径路を作成するには、ディ
スプレイ上で２次元投影図の最大外形線に対し仕上げ代
を考慮して外包多角形（折れ線）図形を作成し、この図
形を断面とする柱状体を切り出すような工具経路を形成
すると云う手順によっていた。ディスプレイに表示され
ている投影図形は、実際の立体モデルの平面外形を低精
度で大雑把にしか表現していないので、荒加工用の多角
形は、最終的な仕上げ面と干渉しないように余裕を取っ
て極めて大まかに設定する必要があった。従って仕上げ
代を均一0.5mmとするような高精度の外形荒加工を行う
のは極めて困難であり、経験と勘にたよって、何回かの
荒削り工程により仕上げ代0.5mmまで追込むと云う時間
のかかる作業を従来では行っていた。
な柱状体Ｂを荒加工する工具径路を作成するには、ディ
スプレイ上で２次元投影図の最大外形線に対し仕上げ代
を考慮して外包多角形（折れ線）図形を作成し、この図
形を断面とする柱状体を切り出すような工具経路を形成
すると云う手順によっていた。ディスプレイに表示され
ている投影図形は、実際の立体モデルの平面外形を低精
度で大雑把にしか表現していないので、荒加工用の多角
形は、最終的な仕上げ面と干渉しないように余裕を取っ
て極めて大まかに設定する必要があった。従って仕上げ
代を均一0.5mmとするような高精度の外形荒加工を行う
のは極めて困難であり、経験と勘にたよって、何回かの
荒削り工程により仕上げ代0.5mmまで追込むと云う時間
のかかる作業を従来では行っていた。
本発明はこの問題にかんがみ、ベジエ曲面等を用いて
設計した立体モデルの３次元パッチデータから任意の投
影方向での２次元図形（最大外形線）を生成することが
できる高精度の３次元→２次元変換手法を提供すること
を目的とする。従って本発明によれば、立体モデルが如
何に複雑であっても、仕上げ代0.5mmのような高精度の
外形荒削り用工具経路を、立体設計データから直接生成
することができるようになる。
設計した立体モデルの３次元パッチデータから任意の投
影方向での２次元図形（最大外形線）を生成することが
できる高精度の３次元→２次元変換手法を提供すること
を目的とする。従って本発明によれば、立体モデルが如
何に複雑であっても、仕上げ代0.5mmのような高精度の
外形荒削り用工具経路を、立体設計データから直接生成
することができるようになる。
本発明の計算機を用いて３次元形状モデルの２次元投
影線図を作成する方法は、３次元形状モデルを表す面素
データを計算機記憶部に蓄積するステップと、上記３次
元形状モデルの表面を覆うように立てた曲面上の多数の
法線ベクトルを上記面素データに基づいて計算するステ
ップと、投影方向のベクトルと個々の法線ベクトルとの
内積値を計算するステップと、内積値が略零の曲面上の
点列を抽出して対応する３次元点列データを得るステッ
プと、抽出された点列を投影面に投影した投影点データ
を上記３次元点列データに基づき計算するステップと、
上記投影面上の投影点を通る２次元曲線を上記投影点デ
ータに基づき計算するステップと、上記２次元曲線を表
示するステップとを具備することを特徴とする。
影線図を作成する方法は、３次元形状モデルを表す面素
データを計算機記憶部に蓄積するステップと、上記３次
元形状モデルの表面を覆うように立てた曲面上の多数の
法線ベクトルを上記面素データに基づいて計算するステ
ップと、投影方向のベクトルと個々の法線ベクトルとの
内積値を計算するステップと、内積値が略零の曲面上の
点列を抽出して対応する３次元点列データを得るステッ
プと、抽出された点列を投影面に投影した投影点データ
を上記３次元点列データに基づき計算するステップと、
上記投影面上の投影点を通る２次元曲線を上記投影点デ
ータに基づき計算するステップと、上記２次元曲線を表
示するステップとを具備することを特徴とする。
また本発明の計算機を用いて３次元形状モデルの２次
元投影線図を作成する装置は、３次元形状モデルを表す
面素データをその記憶部に蓄積すると共に、蓄積プログ
ラムに基づく以下の各計算手段を構成する計算機と、上
記３次元形状モデルの表面を覆うように立てた曲面上の
多数の法線ベクトルを上記面素データに基づいて計算す
る計算手段と、投影方向のベクトルと個々の法線ベクト
ルとの内積値を計算する計算手段と、内積値が略零の曲
面上の点列を抽出して対応する３次元点列データを得る
計算手段と、正と負の内積値を有している曲面上の隣接
２点の間を内積値が零となるように補間して、補間点デ
ータを上記３次元点列データに加える計算手段と、抽出
された点列を投影面に投影した投影点データを上記３次
元点列データに基づき計算する計算手段と、上記投影面
上の投影点を通る２次元曲線を上記投影点データに基づ
き計算する計算手段と、上記２次元曲線を表示する表示
手段とを具備することを特徴とする。
元投影線図を作成する装置は、３次元形状モデルを表す
面素データをその記憶部に蓄積すると共に、蓄積プログ
ラムに基づく以下の各計算手段を構成する計算機と、上
記３次元形状モデルの表面を覆うように立てた曲面上の
多数の法線ベクトルを上記面素データに基づいて計算す
る計算手段と、投影方向のベクトルと個々の法線ベクト
ルとの内積値を計算する計算手段と、内積値が略零の曲
面上の点列を抽出して対応する３次元点列データを得る
計算手段と、正と負の内積値を有している曲面上の隣接
２点の間を内積値が零となるように補間して、補間点デ
ータを上記３次元点列データに加える計算手段と、抽出
された点列を投影面に投影した投影点データを上記３次
元点列データに基づき計算する計算手段と、上記投影面
上の投影点を通る２次元曲線を上記投影点データに基づ
き計算する計算手段と、上記２次元曲線を表示する表示
手段とを具備することを特徴とする。
投影方向を決めれば、その方向に投影した立体の最外
形線が２次元曲線で高精度で生成される。この２次元曲
線は、３次元立体データから得られる十分な精度の２次
元データであり、２次元図形処理に利用することがで
き、例えば立体をブロック素材から切出すための荒加工
用工具径路データを生成する基礎データとすることがで
きる。
形線が２次元曲線で高精度で生成される。この２次元曲
線は、３次元立体データから得られる十分な精度の２次
元データであり、２次元図形処理に利用することがで
き、例えば立体をブロック素材から切出すための荒加工
用工具径路データを生成する基礎データとすることがで
きる。
第４図に実施例のCAD/CAMシステムの全体構成を示
す。第４図において自由曲面生成部１は、CADに相当す
る部分で、目的物の３次元自由曲面を表現する幾何モデ
ルの形状データをオペレータの入力操作に基いて生成
し、ファイルに蓄積する。目的物は機械加工物品又はモ
ールド金型である。
す。第４図において自由曲面生成部１は、CADに相当す
る部分で、目的物の３次元自由曲面を表現する幾何モデ
ルの形状データをオペレータの入力操作に基いて生成
し、ファイルに蓄積する。目的物は機械加工物品又はモ
ールド金型である。
作成された形状データは、自由曲面切削用工具径路生
成部２において加工データ、即ち切削工具の移動径路を
決定するNCプログラムに変換される。加工データはフロ
ッピーディスクに落とされ、NCミーリングマシン３（NC
フライス盤又はマシニングセンタ）にフロッピーディス
クを装着することにより、自動加工が行われる。
成部２において加工データ、即ち切削工具の移動径路を
決定するNCプログラムに変換される。加工データはフロ
ッピーディスクに落とされ、NCミーリングマシン３（NC
フライス盤又はマシニングセンタ）にフロッピーディス
クを装着することにより、自動加工が行われる。
自由曲面生成部１及び自由曲面切削用工具径路生成部
２の実体はコンピュータであり、ユーザインターフェイ
スのために、キーボードやディジタイザ等の入力装置４
及びCRT等のディスプレイ装置５が付属している。
２の実体はコンピュータであり、ユーザインターフェイ
スのために、キーボードやディジタイザ等の入力装置４
及びCRT等のディスプレイ装置５が付属している。
第４図の自由曲面切削用工具経路生成部２は、荒削り
プロセスと仕上げ削りプロセスとから成り、荒削りプロ
セスは、第10図の柱状体Ｂをブロック素材Ａから切出す
荒加工プロセスと、柱状体Ｂから仕上げ代を残した目的
曲面Ｃを切削するプロセスとから成る。
プロセスと仕上げ削りプロセスとから成り、荒削りプロ
セスは、第10図の柱状体Ｂをブロック素材Ａから切出す
荒加工プロセスと、柱状体Ｂから仕上げ代を残した目的
曲面Ｃを切削するプロセスとから成る。
第１図の要部立体図により本発明の手法の原理を示
し、第２図及び第３図に自由曲面切削用工具径路生成部
２に含まれる荒加工プロセスの処理手順を示す。
し、第２図及び第３図に自由曲面切削用工具径路生成部
２に含まれる荒加工プロセスの処理手順を示す。
まず第１図に示すようにステップS1にて投影方向ベク
トルＪを入力し、次にステップS2で曲面のパッチＳ
（ｕ、ｖ）を選択する。なお投影方向は、この場合には
工具軸（Ｚ軸）に対しては傾けてある。
トルＪを入力し、次にステップS2で曲面のパッチＳ
（ｕ、ｖ）を選択する。なお投影方向は、この場合には
工具軸（Ｚ軸）に対しては傾けてある。
曲面はこの例では第５図に示すような４辺形面素（パ
ッチ）の集合体であるベジエ曲面で設計されている。各
パッチは、 で表されるパラメータｕ、ｖ（０〜１）を用いた双３次
パラメトリック曲面であり、16個の制御点ベクトルPij
（ｉ、ｊ＝０〜３）の値で定義される。
ッチ）の集合体であるベジエ曲面で設計されている。各
パッチは、 で表されるパラメータｕ、ｖ（０〜１）を用いた双３次
パラメトリック曲面であり、16個の制御点ベクトルPij
（ｉ、ｊ＝０〜３）の値で定義される。
次のステップS3では、第６図に示すようにパッチをｎ
×ｎに分割する。ｎは任意に指定する値であり、精度を
考慮して設定する。例えば４の場合には、パラメータ
ｕ、ｖを夫々０、0.25、0.5、0.75、１にしてＳ（ｕ、
ｖ）の式から曲面上の各３角形の頂点の空間座標（ｘ、
ｙ、ｚ）を算出する。次にステップS4で、三角形の角頂
点における曲面Ｓ（ｕ、ｖ）の法線ベクトルＮを求め
る。次にステップS5で、投影方向のベクトルＪと各法線
ベクトルＮとの内積を求め、ステップS6で内積値Ｋが略
零の点を探索抽出する。この場合、計算誤差を考慮して
内積値Ｋを零とみなすことができるスレッショールドを
定めておく。抽出した点群は、投影方向から見た立体の
最外形点である。
×ｎに分割する。ｎは任意に指定する値であり、精度を
考慮して設定する。例えば４の場合には、パラメータ
ｕ、ｖを夫々０、0.25、0.5、0.75、１にしてＳ（ｕ、
ｖ）の式から曲面上の各３角形の頂点の空間座標（ｘ、
ｙ、ｚ）を算出する。次にステップS4で、三角形の角頂
点における曲面Ｓ（ｕ、ｖ）の法線ベクトルＮを求め
る。次にステップS5で、投影方向のベクトルＪと各法線
ベクトルＮとの内積を求め、ステップS6で内積値Ｋが略
零の点を探索抽出する。この場合、計算誤差を考慮して
内積値Ｋを零とみなすことができるスレッショールドを
定めておく。抽出した点群は、投影方向から見た立体の
最外形点である。
なおステップS6の処理をより高精度に行うには、Ｋ＝
０の点の探索と併用して第３図の補間処理を行うのが良
い。即ち、ステップS6aで正と負の両方の内積値を頂点
に持つ三角形を抽出する。このような三角形は、２つの
正の内積値と１つの負の内積値を頂点に持つか、又は２
つの負の内積値と１つの正の内積値を頂点に持つ場合の
何れかに該当する。他の正又は負の内積値のみから成る
三角形は選択されずに除外される。
０の点の探索と併用して第３図の補間処理を行うのが良
い。即ち、ステップS6aで正と負の両方の内積値を頂点
に持つ三角形を抽出する。このような三角形は、２つの
正の内積値と１つの負の内積値を頂点に持つか、又は２
つの負の内積値と１つの正の内積値を頂点に持つ場合の
何れかに該当する。他の正又は負の内積値のみから成る
三角形は選択されずに除外される。
次にステップS6bで、第７図に示すように三角形の頂
点Qij1、Qij2、Qij3から成る平面と垂直に内積値Ｋの高
さの垂線を各頂点から立て、正と負の内積値を線形補間
する。第７図の例では、Qij1とQij2（内積＋k1、−k2）
の間及び点Qij3とQij2（内積＋k3、−k2）の間に内積が
零となる点が存在するので、各点Qij1、Qij2、Qij3の間
をk1:k2及びk3:k2で比例分割した点Ma、Mbを求める。こ
れらの点が投影方向から見た立体の最外形点である。
点Qij1、Qij2、Qij3から成る平面と垂直に内積値Ｋの高
さの垂線を各頂点から立て、正と負の内積値を線形補間
する。第７図の例では、Qij1とQij2（内積＋k1、−k2）
の間及び点Qij3とQij2（内積＋k3、−k2）の間に内積が
零となる点が存在するので、各点Qij1、Qij2、Qij3の間
をk1:k2及びk3:k2で比例分割した点Ma、Mbを求める。こ
れらの点が投影方向から見た立体の最外形点である。
以上のステップS2〜S6（S6a、S6b）の処理を全曲面の
パッチについて繰り返すことにより、第１図のように立
体の最外形点Ｍの列が求まる。
パッチについて繰り返すことにより、第１図のように立
体の最外形点Ｍの列が求まる。
次のステップS7では、第８図に示すように、各最外形
点Ｍ（ｘ、ｙ、ｚ）を通る投影方向ベクトルＪの延長線
と、上記ベクトルＪに直交した投影面Ｒとの交点Ｇ
（ｘ、ｙ、ｚ）が求められる。投影面ＲはＸ−Ｙ−Ｚ座
標軸の原点を通り、Ｘ軸及びＹ軸に関してベクトルＪの
方向に対応して所定角度θｘ、θｙずつ傾けた仮想平面
である。次にステップS8で投影面ＲをＸ−Ｙ平面と一致
させるように、−θｘ、−θｙだけ回転させたときの交
点Ｇに対応するＸ−Ｙ平面上の点Ｇ′（ｘ、ｙ）を座標
回転計算によって求める。この点Ｇ′がＪ方向を工具軸
（Ｚ軸）として見直したときの立体の最外形点である。
この最外形点Ｇ′の列は次のステップS9でディスプレイ
５上に表示される。この点列Ｇ′を結んだ線が切削すべ
き最外形線Ｓとなる。
点Ｍ（ｘ、ｙ、ｚ）を通る投影方向ベクトルＪの延長線
と、上記ベクトルＪに直交した投影面Ｒとの交点Ｇ
（ｘ、ｙ、ｚ）が求められる。投影面ＲはＸ−Ｙ−Ｚ座
標軸の原点を通り、Ｘ軸及びＹ軸に関してベクトルＪの
方向に対応して所定角度θｘ、θｙずつ傾けた仮想平面
である。次にステップS8で投影面ＲをＸ−Ｙ平面と一致
させるように、−θｘ、−θｙだけ回転させたときの交
点Ｇに対応するＸ−Ｙ平面上の点Ｇ′（ｘ、ｙ）を座標
回転計算によって求める。この点Ｇ′がＪ方向を工具軸
（Ｚ軸）として見直したときの立体の最外形点である。
この最外形点Ｇ′の列は次のステップS9でディスプレイ
５上に表示される。この点列Ｇ′を結んだ線が切削すべ
き最外形線Ｓとなる。
次に第２図のステップS10において、表示点列Ｇ′の
選択を行う。即ち、投影方向から見た立体の最外形線に
沿って点列Ｇ′が略一様に分布するように適当な点Ｇ′
を選択し、他を間引く。次にステップS11で点列を通る
スプライン曲線Ｓを生成し、ステップS12でこれをディ
スプレイ５に表示する。なお点列Ｇ′に立体のエッジに
対応する不連続点がある場合には、この不連続点の両側
で別々のスプライン曲線を生成する。
選択を行う。即ち、投影方向から見た立体の最外形線に
沿って点列Ｇ′が略一様に分布するように適当な点Ｇ′
を選択し、他を間引く。次にステップS11で点列を通る
スプライン曲線Ｓを生成し、ステップS12でこれをディ
スプレイ５に表示する。なお点列Ｇ′に立体のエッジに
対応する不連続点がある場合には、この不連続点の両側
で別々のスプライン曲線を生成する。
この結果、第９図に示す最外形線Ｓが得られるので、
次にステップS11で仕上げ代ｔ（例えば0.5mm）とフラッ
トエンドミル８の工具半径ｒとの和ｔ＋ｒだけオフセッ
トした工具径路Ｔを、線Ｓ上の点に立てたｔ＋ｒの長さ
の法線ベクトルの各頂点を結んだスプライン曲線により
生成する。この際、工具径路Ｔのスプライン曲線がクロ
スして生成されているような工具干渉個所があれば、こ
れをステップS14でチェックし、交点で繁がる連続した
工具径路を形成する。
次にステップS11で仕上げ代ｔ（例えば0.5mm）とフラッ
トエンドミル８の工具半径ｒとの和ｔ＋ｒだけオフセッ
トした工具径路Ｔを、線Ｓ上の点に立てたｔ＋ｒの長さ
の法線ベクトルの各頂点を結んだスプライン曲線により
生成する。この際、工具径路Ｔのスプライン曲線がクロ
スして生成されているような工具干渉個所があれば、こ
れをステップS14でチェックし、交点で繁がる連続した
工具径路を形成する。
以上により生成した工具径路Ｔに基いて、第10図に示
すようにブロック素材Ａから柱状体Ｂをフラットエンド
ミルで切り出す。このとき必要があれば、工具軸（Ｚ
軸）に対してブロック素材Ａを投影方向ベクトルＪの方
向に向けておく。次に設計した立体モデルのデータから
計算された荒削り工具経路に従って、第10図の目的曲面
Ｃをボールエンドミルを用いて切削する。この結果、仕
上げ代0.5mmを残した荒加工曲面Ｃを持つ中間加工品を
得ることができ、更に工具径を変えて仕上げ加工するこ
とにより、目的の立体を削り出すことができる。
すようにブロック素材Ａから柱状体Ｂをフラットエンド
ミルで切り出す。このとき必要があれば、工具軸（Ｚ
軸）に対してブロック素材Ａを投影方向ベクトルＪの方
向に向けておく。次に設計した立体モデルのデータから
計算された荒削り工具経路に従って、第10図の目的曲面
Ｃをボールエンドミルを用いて切削する。この結果、仕
上げ代0.5mmを残した荒加工曲面Ｃを持つ中間加工品を
得ることができ、更に工具径を変えて仕上げ加工するこ
とにより、目的の立体を削り出すことができる。
なお特別な場合として、投影方向が工具軸（Ｚ軸）と
一致している場合には、第２図のステップS7、S8での処
理が不要であり、Ｘ−Ｙ平面への投影外形を直接求める
ことができる。
一致している場合には、第２図のステップS7、S8での処
理が不要であり、Ｘ−Ｙ平面への投影外形を直接求める
ことができる。
以上は、荒加工プロセスに本発明を適用した例である
が、３次元立体モデルから２次元投影図を作成する一般
的な次元変換処理にも本発明を適用することができる。
このような次元変換は、設計立体の断面外形の評価を同
う場合や、３次元CADシステムから２次元CADシステムへ
データを転送する場合に使用される。
が、３次元立体モデルから２次元投影図を作成する一般
的な次元変換処理にも本発明を適用することができる。
このような次元変換は、設計立体の断面外形の評価を同
う場合や、３次元CADシステムから２次元CADシステムへ
データを転送する場合に使用される。
なおドーナツ形のように立体内部に開口（ポケット）
が存在する場合には、開口の最内形線を最形線として求
めることができる。従ってポケットを持った立体の荒加
工用２次元投影図も同様な手順で作成することができ
る。
が存在する場合には、開口の最内形線を最形線として求
めることができる。従ってポケットを持った立体の荒加
工用２次元投影図も同様な手順で作成することができ
る。
本発明によると、立体の３次元形状モデルから２次元
投影線図（最外形線）を計算して求めることができ、高
精度の次元変換を行うことができる。変換データは設計
データとして使用することができる十分な精度で得られ
るので、この変換データに基いて立体の２次元処理が短
時間でできるようになる。
投影線図（最外形線）を計算して求めることができ、高
精度の次元変換を行うことができる。変換データは設計
データとして使用することができる十分な精度で得られ
るので、この変換データに基いて立体の２次元処理が短
時間でできるようになる。
例えば工具軸方向の立体の２次元最外形線を求めて、
この最外形線に沿った工具経路（NCプログラム）を生成
することにより、0.5mm程の仕上げ代を残した立体の荒
加工が高精度で短時間にできるようになる。従来ではこ
の種の荒加工用工具経路を生成するには、ディスプレイ
上で外包多角形（折れ線）により工具径路を生成するの
で、極めてラフな外形加工しかできなかったが、本発明
により精製、加工時間につき大幅な改善が得られる。
この最外形線に沿った工具経路（NCプログラム）を生成
することにより、0.5mm程の仕上げ代を残した立体の荒
加工が高精度で短時間にできるようになる。従来ではこ
の種の荒加工用工具経路を生成するには、ディスプレイ
上で外包多角形（折れ線）により工具径路を生成するの
で、極めてラフな外形加工しかできなかったが、本発明
により精製、加工時間につき大幅な改善が得られる。
第１図は本発明の原理を示す３次元立体モデルの要部の
図、第２図はブロック素材から立体を切出すときの荒加
工プロセスを示すフローチャート、第３図は立体の最外
形点を抽出する際の補間処理のフローチャート、第４図
はCAD/CAMシステムの全体ブロック図、第５図はベジエ
曲面のパッチを示す立体図、第６図はパッチの分割を示
す立体図、第７図は補間法を示す線図、第８図はＸ−Ｙ
平面上に最外形点を求める手順を示す線図、第９図は荒
加工径路を示す線図、第10図は荒加工プロセスを示す立
体図である。 なお図面に用いた符号において、 １……自由曲面生成処理部 ２……自由曲面切削用工具径路生成部 ３……NCミーリングマシン ４……入力装置 ５……ディスプレイ ８……フラットエンドミル Ｊ……投影方向ベクトル Ｍ……最外形点 Ｓ……最外形線 である。
図、第２図はブロック素材から立体を切出すときの荒加
工プロセスを示すフローチャート、第３図は立体の最外
形点を抽出する際の補間処理のフローチャート、第４図
はCAD/CAMシステムの全体ブロック図、第５図はベジエ
曲面のパッチを示す立体図、第６図はパッチの分割を示
す立体図、第７図は補間法を示す線図、第８図はＸ−Ｙ
平面上に最外形点を求める手順を示す線図、第９図は荒
加工径路を示す線図、第10図は荒加工プロセスを示す立
体図である。 なお図面に用いた符号において、 １……自由曲面生成処理部 ２……自由曲面切削用工具径路生成部 ３……NCミーリングマシン ４……入力装置 ５……ディスプレイ ８……フラットエンドミル Ｊ……投影方向ベクトル Ｍ……最外形点 Ｓ……最外形線 である。
Claims (2)
- 【請求項１】３次元形状モデルを表す面素データを計算
機記憶部に蓄積するステップと、 上記３次元形状モデルの表面を覆うように立てた曲面上
の多数の法線ベクトルを上記面素データに基づいて計算
するステップと、 投影方向のベクトルと個々の法線ベクトルとの内積値を
計算するステップと、 内積値が略零の曲面上の点列を抽出して対応する３次元
点列データを得るステップと、 抽出された点列を投影面に投影した投影点データを上記
３次元点列データに基づき計算するステップと、 上記投影面上の投影点を通る２次元曲線を上記投影点デ
ータに基づき計算するステップと、 上記２次元曲線を表示するステップとを具備することを
特徴とする計算機を用いて３次元形状モデルの２次元投
影線図を作成する方法。 - 【請求項２】３次元形状モデルを表す面素データをその
記憶部に蓄積すると共に、蓄積プログラムに基づく以下
の各計算手段を構成する計算機と、 上記３次元形状モデルの表面を覆うように立てた曲面上
の多数の法線ベクトルを上記面素データに基づいて計算
する計算手段と、 投影方向のベクトルと個々の法線ベクトルとの内積値を
計算する計算手段と、 内積値が略零の曲面上の点列を抽出して対応する３次元
点列データを得る計算手段と、 正と負の内積値を有している曲面上の隣接２点の間を内
積値が零となるように補間して、補間点データを上記３
次元点列データに加える計算手段と、 抽出された点列を投影面に投影した投影点データを上記
３次元点列データに基づき計算する計算手段と、 上記投影面上の投影点を通る２次元曲線を上記投影点デ
ータに基づき計算する計算手段と、 上記２次元曲線を表示する表示手段とを具備することを
特徴とする計算機を用いて３次元形状モデルの２次元投
影線図を作成する装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63335441A JP2822194B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 計算機を用いて３次元形状モデルの２次元投影線図を作成する方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63335441A JP2822194B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 計算機を用いて３次元形状モデルの２次元投影線図を作成する方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02178885A JPH02178885A (ja) | 1990-07-11 |
| JP2822194B2 true JP2822194B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=18288598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63335441A Expired - Fee Related JP2822194B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 計算機を用いて３次元形状モデルの２次元投影線図を作成する方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2822194B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11242754A (ja) * | 1998-02-24 | 1999-09-07 | Hidetoshi Wakamatsu | 立体視形状入力による三次元設計と部品形成システム |
| KR20050103627A (ko) * | 2004-04-27 | 2005-11-01 | 김두진 | 수치제어밀링의 윤곽오차 계산 및 제어 방법 |
-
1988
- 1988-12-29 JP JP63335441A patent/JP2822194B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02178885A (ja) | 1990-07-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |