JP5845228B2 - 工具経路曲線化装置 - Google Patents
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Description
本発明は、点列で与えられた工具経路から点列を少しづつ取り出してパラメトリック曲線を生成して行く曲線化方法であって、生成した曲線を特徴づける情報を記憶しておき、既に生成した曲線に類似した曲線が求められる時は、記憶した情報を用いて曲線を生成する。
まず幾つかの用語を定義する。曲線生成のために分割された点列のそれぞれを部分点列とし、部分点列から生成された曲線を部分曲線とする。工具経路が折れ曲がっている箇所は曲線の端点であり、そこで曲線が一旦終了し、別の曲線が始まる。一つの端点から次の端点までを区分曲線とする。曲線化した工具経路は区分曲線の集まりである。区分曲線は一つ以上の部分曲線から構成される。往復パスにおける往路と復路は、それぞれ、一つの区分曲線である。
(1)記憶された区分曲線の中に、終点の接線方向が点列の始点における接線方向と逆のものが存在する。
これは、往路と復路はほぼ逆向きであることを要求している。
(2)その区分曲線の終点が点列の始点の近くにある。
これは、往路と復路が空間的に近い位置に存在することを要求している。
(3)その区分曲線の長さと点列の折れ線長がほぼ同じ。
これは、往路と復路はほぼ同じ長さであることと、長さがある程度異なる場合には、往路と同じ曲線生成方法の方が良い結果を与えることによる。
●[ステップSA100]予め決めた所定の数の点を指令点列から取り出す。
●[ステップSA101]取り出した点列が復路の一部か否かを判定する。その方法は後述する。
●[ステップSA102]復路ではないと判定された場合は、通常の方法で区分曲線を生成する。その方法は後述する。
●[ステップSA103]復路であると判定された場合は、復路用の方法で区分曲線を生成する。その方法は後述する。
●[ステップSA104]生成した区分曲線の情報を区分曲線データに記憶する。
●[ステップSA105]指令点列の中にまだ曲線化していない点が残っているか否かを判定する。残っていればステップSA100へ戻って曲線生成を続行し、残っていなければステップSA106へ進む。
●[ステップSA106]生成した曲線のデータを出力し、曲線生成を終了する。ここでは、すべての点を曲線化してから曲線データを出力するとしたが、一つの区分曲線が生成される毎に出力するなど、よりきめ細かく出力してもよい。
●[ステップSB100]上記(1)に対応し、部分点列の始点の接線方向を求めて、記憶された区分曲線の中で終点における接線方向がそれと逆向きのものが存在すれば、それを往路の候補としてステップSB101へ進む。存在しなければステップSB104へ進む。接線方向を求める方法は色々あり、どの方法でもよい。例えば、その点の近傍の数点を取り、それらを結ぶ線分の向きを平均したものとする。接線が逆向きであることは、二つの接線のなす角度θを閾値と比較することによって判定する。閾値 ≦ θ≦ 180°の時に逆向きとする。
●[ステップSB101]上記(2)に対応し、ステップSB100で往路の候補とした区分曲線の終点と点列の始点との距離を求め、閾値以下であれば近いと判定する。
●[ステップSB102]上記(3)に対応し、これから生成する区分曲線の元になる点列の長さと往路の候補である区分曲線の長さを比較する。点列の長さは点列の各点を繋ぐ折れ線の長さとする。点列の終点は工具経路の次の屈曲点とする。これには、既に述べた屈曲点の判定方法を用いる。往路の候補である区分曲線の長さをL、点列長をL’、閾値をkとして数5式で表される時に、両者がほぼ同じ長さと判定する。
●[ステップSB104]復路であることを示すフラグを落とす。
●[ステップSC100]点列の始点と終点を通り、始点と終点の微分が指定された値を持つベジェ曲線を初期曲線とする。始点における微分の値は、始点とその近傍の点を用いて非特許文献1に記載された方法で求める。終点についても同様である。また、別の方法として、始点近傍の3点と終点を通るベジェ曲線の始点における微分を用いてもよい。終点の場合は、終点近傍の3点と始点を通るベジェ曲線の終点における微分とする。
●[ステップSC101]数2式で与えられる部分曲線の各点と曲線との距離を求めて、その最大値を得る。
●[ステップSC102]最大値がトレランス以下であれば現在の曲線を部分曲線として、処理を終了する。トレランスより大きければ、ステップSC103へ進む。
●[ステップSC103]内部ノットと制御点を一つづつ追加し、曲線を修正して、ステップSC101へ戻る。追加するノットの値は非特許文献1に記載されている方法のいずれかを用いて決める。修正された曲線は、数1式の形に表わされるBスプライン曲線である。
●[ステップSC104]生成した部分曲線の情報を部分曲線データに記憶する。
●[ステップSC105]直前に生成した部分曲線の終点が工具経路の屈曲点であれば、区分曲線の終点に到達したと判断し、処理を終了する。そうでなければ、ステップSC106へ進む。
●[ステップSC106]新たに所定の数の点列を取り出して部分点列とし、初期曲線を生成するステップSC100へ戻る。
●[ステップSD100]数3式のrを求める。復路であると判定した段階で復路の終点まで点列を読んでいるので、L’を求めることができる。
●[ステップSD101]点列長が数4式で与えられる長さになるように、部分点列を取り出す。
●[ステップSD102]往路の対応する部分曲線の部分曲線データからノットを取得し、それを反転したノットを用いてBスプライン曲線を生成する。ノットの反転とは、元のノットをuiとした時、1−uiを新たなノットとすることである。通常の区分曲線生成では初期曲線がベジェ曲線であるのに対し、復路では往路の情報を利用したBスプライン曲線である。
●[ステップSD103]〜●[ステップSD105]部分曲線自体を生成するこれらのステップの処理は、通常の区分曲線生成の時と同じである。
●[ステップSD106]部分曲線情報を記憶する処理も、通常の区分曲線生成の時と同じである。
●[ステップSD107]区分曲線生成の終了を判定する処理も、通常の区分曲線生成の時と同じである。
2 NC指令
10 NC指令解読部
20 点列取得部
30 復路判定部
40 区分曲線生成部
50 区分曲線情報記憶部
60 復路曲線生成部
70 曲線出力部
Claims (4)
- 加工物を加工する工具の工具経路を表わす点列からその一部を部分点列として取り出して部分曲線を生成する手続きを繰り返して工具経路を曲線化する工具経路曲線化装置において、
工具経路を構成する個々の曲線区間である区分曲線に対して、該区分曲線が含む前記生成された部分曲線の数と、区分曲線の終点における接線方向と、部分曲線情報と、からなる区分曲線情報を、すでに生成された区分曲線に対応づけて記憶する区分曲線情報記憶手段であって、前記部分曲線情報は、各部分曲線の部分曲線長および部分点列の点数の少なくとも一つと、前記部分曲線を数学的に定義する情報と、を含んでいる、区分曲線情報記憶手段と、
前記部分曲線を生成する時に、これから曲線を生成する点列の向きや折れ線長を含む特徴量と記憶された各区分曲線の区分曲線情報を比較することにより、形状を合わせるべき区分曲線がすでに生成されて対応する区分曲線情報が記憶されているか否かを調べて、記憶されている場合は、当該区分曲線情報を使って曲線を生成すると判定する曲線情報利用判定手段と、
前記区分曲線情報を利用して部分曲線を生成する記憶情報利用曲線生成手段と、
を備え、
前記曲線情報利用判定手段が前記記憶された前記区分曲線情報を利用すると判断した時には、前記記憶情報利用曲線生成手段により、形状を合わせるべき区分曲線の区分曲線情報とその区分曲線を構成する部分曲線の部分曲線情報を基に部分曲線を生成する、
工具経路曲線化装置。 - 前記曲線情報利用判定手段が、前記工具経路が往復加工経路における復路であることを判定する手段である、請求項1に記載の工具経路曲線化装置。
- 前記部分点列の取り出しを、点の数に基づく方法と部分点列の長さに基づく方法のいずれかを選択して行うようにした、請求項1に記載の工具経路曲線化装置。
- 前記部分点列の取り出し方法の選択を、前記工具経路が往復経路の復路か否かに基づいて行うようにした、請求項3に記載の工具経路曲線化装置。
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