JP6623902B2 - 加工経路演算装置、加工経路演算方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ワークを加工する為の主軸の経路を演算する加工経路演算装置、加工経路演算方法及びコンピュータプログラムに関する。

工作機械がワークを加工する場合、ワークの加工前に、演算装置は主軸の加工経路を演算し、演算した加工経路に基づいて加工後のワークの形状（モデル）を演算する。演算装置は画像データに基づいて、モデルの表面形状を生成する（レンダリング）。

演算装置は、モデルの表面を構成する一のピクセルと、該一のピクセルに隣接する他のピクセルを比較し、法線ベクトルの変化率を求め、表面の向きの変化率を演算する。演算装置は、表面の向きの変化率に対応した色を各ピクセルに付す。作業者は、モデル表面の欠陥を視認することができる（例えば特許文献１参照）。

特許第５６６６０１３号公報

しかし、モデルの表面形状を生成する為には、高速処理可能な高価な演算装置が必要であり、費用が嵩む。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、モデルを生成することなく、安価にモデル表面の欠陥を認識することができる加工経路演算装置、加工経路演算方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る加工経路演算装置は、主軸の位置を指示する複数の指令点に基づいて、ワークを加工する為の加工経路を演算する加工経路演算装置において、前記加工経路に交差する評価断面を設定する設定部と、該設定部にて設定した評価断面及び前記加工経路の交点を演算する交点演算部と、該交点演算部にて演算した交点に関し、加工後のワーク表面の凹凸度合を示す特徴量を演算する特徴量演算部と、該特徴量演算部にて演算した特徴量に対応する画像データを生成する生成部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る加工経路演算装置は、前記交点演算部は、第１交点、前記評価断面に平行な方向にて前記第１交点の座標よりも大きい座標を有する第２交点及び前記方向にて前記第１交点の座標よりも小さい座標を有する第３交点を演算する座標演算部を備え、前記特徴量演算部は、前記第１交点、第２交点及び第３交点の座標に基づいて、前記第１交点の二階差分を演算する二階差分演算部を備えることを特徴とする。

本発明に係る加工経路演算装置は、前記交点演算部は複数の交点を演算し、前記特徴量演算部は、一の交点の周囲にある複数の他の交点を用いて曲線を設定し、設定した曲線上に前記一の交点に対応する対応点を投影し、前記対応点と前記一の交点の距離を演算する距離演算部を備えることを特徴とする。

本発明に係る加工経路演算装置は、前記交点演算部は複数の交点を演算し、前記特徴量演算部は、第４交点と、該第４交点の両隣に夫々位置する第５交点及び第６交点とを演算し、前記第４交点及び第５交点を結ぶ線分と前記第４交点及び第６交点を結ぶ線分が形成する角度を演算する角度演算部を備えることを特徴とする。

本発明に係る加工経路演算装置は、前記特徴量演算部にて演算した特徴量が予め設定した閾値以下であるか否かを判定する判定部を備え、前記生成部は、前記判定部にて前記特徴量演算部にて演算した特徴量が前記閾値以下であると判定した場合、第１画像データを生成し、前記判定部にて前記特徴量演算部にて演算した特徴量が前記閾値を超過したと判定した場合、前記第１画像データとは異なる形式で前記特徴量を表示する第２画像データを生成することを特徴とする。

本発明に係る加工経路演算方法は、主軸の位置を指示する複数の指令点に基づいて、ワークを加工する為の加工経路を演算する加工経路演算方法において、前記加工経路に交差する評価断面を設定し、設定した評価断面及び前記加工経路の交点を演算し、演算した交点に関し、加工後のワーク表面の凹凸度合を示す特徴量を演算し、演算した特徴量に対応する画像データを生成することを特徴とする。

本発明に係るコンピュータプログラムは、主軸の位置を指示する複数の指令点に基づいて、ワークを加工する為の加工経路を演算する加工経路演算装置で実行可能なコンピュータプログラムにおいて、前記加工経路演算装置に、前記加工経路に交差する評価断面を設定し、設定した評価断面及び前記加工経路の交点を演算し、演算した交点に関し、加工後のワーク表面の凹凸度合を示す特徴量を演算し、演算した特徴量に対応する画像データを生成する処理を実行させることを特徴とする。

本発明においては、評価断面と加工経路との交点に関し、加工後のワーク表面の凹凸度合を示す特徴量を演算し、演算した特徴量に対応する画像データを生成する。加工後のワーク形状を生成すること無く、生成した画像データによって加工後のワーク表面を表示することができる。

本発明においては、第１交点、第２交点及び第３交点を演算し、演算した第１交点、第２交点及び第３交点の座標に基づいて、第１交点の二階差分を演算する。演算した二階差分に基づいて、特徴量の演算を実現する。

本発明においては、一の交点の周囲にある複数の他の交点を用いて曲線（例えばスプライン曲線、ベジェ曲線、ＮＵＲＢＳ曲線）を設定する。曲線上に一の交点に対応する対応点を投影し、対応点と一の交点の距離を演算する。演算した距離に基づいて、特徴量の演算を実現する。

本発明においては、第４交点、第５交点及び第６交点を演算し、第４交点及び第５交点を結ぶ線分と第４交点及び第６交点を結ぶ線分が形成する角度を演算する。演算した角度に基づいて、特徴量の演算を実現する。

本発明においては、特徴量が閾値以下であると判定した場合、第１画像データ（例えば青色の画像データ）を生成し、特徴量が閾値を超過したと判定した場合、第１画像データとは異なる形式で特徴量を表示する第２画像データ（例えば赤色の画像データ）を生成する。作業者は、第１画像データ及び第２画像データによって形成された画像を視認し、欠陥を認識することができる。

本発明に係る加工経路演算装置、加工経路演算方法及びコンピュータプログラムにあっては、評価断面と加工経路との交点に関し、加工後のワーク表面の凹凸度合を示す特徴量を演算し、演算した特徴量に対応する画像データを生成する。そのため、加工後のワーク形状を生成すること無く、表示装置は、生成した画像データに基づいて、加工後のワーク表面を表示装置に表示することができ、作業者は、ワーク表面の欠陥を視認することができる。

実施の形態１に係る工作機械を略示する斜視図である。 制御装置の構成を略示するブロック図である。 ワークに対する加工経路及び評価断面を略示する平面図である。 ワークに対する評価断面を略示する斜視図である。 指令点と、評価断面及び加工経路の交点とを略示する模式図である。 交点テーブルの一例を示す概念図である。 評価断面上における交点の特徴量を演算する第１演算方法を説明する説明図である。 評価断面上における交点の特徴量を演算する第２演算方法を説明する説明図である。 評価断面上における交点の特徴量を演算する第３演算方法を説明する説明図である。 特徴量と色の関係を示す色テーブルの一例を示す概念図である。 制御装置による特徴量演算処理を説明するフローチャートである。 実施の形態２におけるワークに対する加工経路及び評価断面を略示する平面図である。 評価断面の設定を説明する説明図である。 変更例におけるワークに対する加工経路及び評価断面を略示する平面図である。

（実施の形態１）
以下本発明を実施の形態１に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。図１は工作機械を略示する斜視図である。

工作機械は前後に延びた矩形の基台１を備える。基台１上部の前側にワークを保持するワーク保持部３が設けてある。ワーク保持部３は左右方向を軸方向としたＡ軸及び上下方向を軸方向としたＣ軸回りに回転可能である。

基台１上部の後側に後述するコラム４を支持する為の支持台２が設けてある。支持台２上部に、前後方向に移動するＹ軸方向移動機構１０が設けてある。Ｙ軸方向移動機構１０は、前後に延びた二つのレール１１と、Ｙ軸螺子軸１２と、Ｙ軸モータ１３と、ベアリング１４とを備える。

レール１１は支持台２上部の左右夫々に設けてある。Ｙ軸螺子軸１２は前後に延び、二つのレール１１の間に設けてある。Ｙ軸螺子軸１２の前端部及び中途部夫々にベアリング１４が設けてある。なお中途部に設けたベアリングの図示は省略する。Ｙ軸モータ１３はＹ軸螺子軸１２の後端部に連結している。

Ｙ軸螺子軸１２には転動体（図示略）を介してナット（図示略）が螺合している。転動体は例えばボールである。各レール１１に複数の摺動子１５が摺動可能に設けてある。ナット及び摺動子１５の上部に移動板１６が連結している。移動板１６は水平方向に延びる。Ｙ軸モータ１３の回転によってＹ軸螺子軸１２は回転し、ナットは前後方向に移動し、移動板１６は前後方向に移動する。

移動板１６上面に左右方向に移動するＸ軸方向移動機構２０が設けてある。Ｘ軸方向移動機構２０は、左右に延びた二つのレール２１と、Ｘ軸螺子軸２２と、Ｘ軸モータ（図示略）と、ベアリング２４とを備える。

レール２１は移動板１６上面の前後夫々に設けてある。Ｘ軸螺子軸２２は左右に延び、二つのレール２１の間に設けてある。Ｘ軸螺子軸２２の左端部及び中途部夫々にベアリング２４が設けてある。なおＸ軸螺子軸２２の中途部に設けたベアリングの記載は省略する。Ｘ軸モータはＸ軸螺子軸２２の右端部に連結している。

Ｘ軸螺子軸２２には転動体（図示略）を介してナット（図示略）が螺合している。Ｘ軸螺子軸２２にグリスが塗布してある。各レール２１に複数の摺動子２６が摺動可能に設けてある。ナット及び摺動子２６の上部にコラム４が連結している。コラム４は柱状をなす。Ｘ軸モータの回転によってＸ軸螺子軸２２は回転し、ナットは左右方向に移動し、コラム４は左右方向に移動する。

コラム４の前面に上下方向に移動するＺ軸方向移動機構３０が設けてある。Ｚ軸方向移動機構３０は、上下に延びた二つのレール３１と、Ｚ軸螺子軸３２と、Ｚ軸モータ３３と、ベアリング３４とを備える。

レール３１はコラム４前面の左右夫々に設けてある。Ｚ軸螺子軸３２は上下に延び、二つのレール３１の間に設けてある。Ｚ軸螺子軸３２の下端部及び中途部夫々にベアリング３４が設けてある。なお中途部に設けたベアリングの図示は省略する。Ｚ軸モータ３３はＺ軸螺子軸３２の上端部に連結している。

Ｚ軸螺子軸３２には転動体（図示略）を介してナット（図示略）が螺合している。Ｚ軸螺子軸３２にグリスが塗布してある。各レール３１に複数の摺動子３５が摺動可能に設けてある。ナット及び摺動子３５の前部に主軸ヘッド５が連結している。Ｚ軸モータ３３の回転によってＺ軸螺子軸３２は回転し、ナットは上下方向に移動し、主軸ヘッド５は上下方向に移動する。Ｚ軸モータ３３、Ｚ軸螺子軸３２、ナット及び転動体はボールねじ機構を構成する。

上下に延びた主軸５ａが主軸ヘッド５内に設けてある。主軸５ａは軸回りに回転する。主軸ヘッド５の上端部に主軸モータ６が設けてある。主軸５ａの下端部は工具を装着する。主軸モータ６の回転によって主軸５ａが回転し、工具が回転する。回転した工具は、ワーク保持部３に保持したワークを加工する。

工作機械は工具を交換する工具交換装置（図示略）を備える。工具交換装置は工具マガジン（図示略）に収容した工具と主軸５ａに装着した工具を交換する。

図２は制御装置５０の構成を略示するブロック図である。制御装置５０（加工経路演算装置）は、ＣＰＵ５１、記憶部５２、ＲＡＭ５３及び入出力インタフェース５４を備える。記憶部５２は書き換え可能なメモリであり、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等である。制御装置５０は記憶部５２に記憶した制御プログラムに基づいて、工作機械を制御する。記憶部５２は後述する交点テーブル、色テーブル、経路番号ｉ、指令点Ｐ_k、交点Ｓ_i ^d、ｋの最終番号等を記憶する（ｄ、ｉ、ｋは自然数）。制御装置５０は予め制御プログラムを格納したＲＯＭを備えていてもよい。

作業者が操作部７を操作した場合、操作部７から入出力インタフェース５４に信号が入力する。操作部７は例えばキーボード、ボタン、タッチパネル等である。入出力インタフェース５４は表示部８に信号を出力する。表示部８は文字、図形、記号等を表示する。表示部８は例えば液晶表示パネルである。

制御装置５０は、Ｘ軸モータ２３に対応したＸ軸制御回路５５、サーボアンプ５５ａ及び微分器２３ｂを備える。Ｘ軸モータ２３はエンコーダ２３ａを備える。Ｘ軸制御回路５５はＣＰＵ５１からの指令に基づいて、電流量を示す命令をサーボアンプ５５ａに出力する。サーボアンプ５５ａは前記命令を受け、Ｘ軸モータ２３に駆動電流を出力する。

エンコーダ２３ａはＸ軸制御回路５５に位置フィードバック信号を出力する。Ｘ軸制御回路５５は位置フィードバック信号に基づいて、位置のフィードバック制御を実行する。

エンコーダ２３ａは微分器２３ｂに位置フィードバック信号を出力し、微分器２３ｂは位置フィードバック信号を速度フィードバック信号に変換して、Ｘ軸制御回路５５に出力する。Ｘ軸制御回路５５は、速度フィードバック信号に基づいて、速度のフィードバック制御を実行する。

サーボアンプ５５ａが出力した駆動電流の値を電流検出器５５ｂが検出する。電流検出器５５ｂは駆動電流の値をＸ軸制御回路５５にフィードバックする。Ｘ軸制御回路５５は駆動電流の値に基づいて、電流制御を実行する。

制御装置５０は、Ｙ軸モータ１３に対応したＹ軸制御回路５６、サーボアンプ５６ａ及び微分器１３ｂを備える。Ｙ軸モータ１３はエンコーダ１３ａを備える。Ｙ軸制御回路５６はＣＰＵ５１からの指令に基づいて、電流量を示す命令をサーボアンプ５６ａに出力する。サーボアンプ５６ａは前記命令を受け、Ｙ軸モータ１３に駆動電流を出力する。

エンコーダ１３ａはＹ軸制御回路５６に位置フィードバック信号を出力する。Ｙ軸制御回路５６は位置フィードバック信号に基づいて、位置のフィードバック制御を実行する。

エンコーダ１３ａは微分器１３ｂに位置フィードバック信号を出力し、微分器１３ｂは位置フィードバック信号を速度フィードバック信号に変換して、Ｙ軸制御回路５６に出力する。Ｙ軸制御回路５６は、速度フィードバック信号に基づいて、速度のフィードバック制御を実行する。

サーボアンプ５６ａが出力した駆動電流の値を電流検出器５６ｂが検出する。電流検出器５６ｂは駆動電流の値をＹ軸制御回路５６にフィードバックする。Ｙ軸制御回路５６は駆動電流の値に基づいて、電流制御を実行する。

制御装置５０は、Ｚ軸モータ３３に対応したＺ軸制御回路５７、サーボアンプ５７ａ及び微分器３３ｂを備える。Ｚ軸モータ３３はエンコーダ３３ａを備える。Ｚ軸制御回路５７はＣＰＵ５１からの指令に基づいて、電流量を示す命令をサーボアンプ５７ａに出力する。サーボアンプ５７ａは前記命令を受け、Ｚ軸モータ３３に駆動電流を出力する。

エンコーダ３３ａはＺ軸制御回路５７に位置フィードバック信号を出力する。Ｚ軸制御回路５７は位置フィードバック信号に基づいて、位置のフィードバック制御を実行する。

エンコーダ３３ａは微分器３３ｂに位置フィードバック信号を出力し、微分器３３ｂは位置フィードバック信号を速度フィードバック信号に変換して、Ｚ軸制御回路５７に出力する。Ｚ軸制御回路５７は、速度フィードバック信号に基づいて、速度のフィードバック制御を実行する。

サーボアンプ５７ａが出力した駆動電流の値を電流検出器５７ｂが検出する。電流検出器５７ｂは駆動電流の値をＺ軸制御回路５７にフィードバックする。Ｚ軸制御回路５７は駆動電流の値に基づいて、電流制御を実行する。

制御装置５０は主軸モータ６に対しても、Ｘ〜Ｚ軸モータ２３、１３、３３と同様なフィードバック制御を実行する。

工作機械はマガジンモータ６０と、マガジン制御回路５８とを備える。マガジンモータ６０の回転によって工具マガジンが駆動する。マガジン制御回路５８はマガジンモータ６０の回転を制御する。

記憶部５２はワークを加工する加工プログラムを格納する。加工プログラムは、主軸５ａの位置を指示する複数の指令点Ｐ_k を有する。ｋは加工プログラムを構成する命令の順番を示す。主軸５ａは複数の指令点Ｐ_k を順次移動し、主軸５ａに装着した工具はワークを加工する。

記憶部５２は指令点Ｐ_k を予め記憶している。制御装置５０は複数の指令点Ｐ_k に基づいて、主軸５ａが移動する経路（加工経路）を設定する。制御装置５０は加工経路に基づいて、主軸５ａの移動を実行する。

加工経路の設定方法について説明する。図３はワークに対する加工経路及び評価断面を略示する平面図、図４はワークに対する評価断面を略示する斜視図である。なお図中Ｘ方向は左右方向を示し、Ｙ方向は前後方向を示し、Ｚ方向は上下方向を示す。また図３及び図４におけるワークの形状は加工後の形状を示している。

制御装置５０は、ワークに対して評価断面Ｄ^d （ｄは断面番号を示し、自然数である）を設定する。図３に示すように、主軸５ａはＸ方向に沿って大部分が往復移動する場合、加工経路はＸ方向に沿った経路となる。図３に示す如く、制御装置５０は加工経路に略直交する方向に沿った評価断面Ｄ^d を複数設定する。複数の評価断面はＸ方向に並ぶ。尚、作業者は、加工経路がＸ方向であることを予め指示する。

図５は指令点Ｐ_k と、評価断面Ｄ^d 及び加工経路の交点とを略示する模式図、図６は交点テーブルの一例を示す概念図である。図５及び６において、「ｉ」（ｉは自然数）は主軸５ａのＸ方向移動における経路番号を示す。図５に示すように、例えば経路番号１（ｉ＝１）の経路は、左から右に移動する経路を示し、経路番号２（ｉ＝２）の経路は経路番号１の経路を右端で折り返して、右から左に移動する経路を示す。経路番号３以下も同様である。主軸５ａは経路番号順に移動する。

図６に示すように、制御装置５０は、各評価断面Ｄ^d において、移動経路Ｐ_k −Ｐ_k+1 との交点Ｓ_i ^dを演算し、経路番号ｉ、交点Ｓ_i ^dの座標（Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標）及び移動経路Ｐ_k −Ｐ_k+1 を対応付けて、交点テーブルに記憶する。なおＸ座標はＸ方向の座標であり、Ｙ座標はＹ方向の座標であり、Ｚ座標はＺ方向の座標である。

制御装置５０は、評価断面Ｄ^d 上における交点の特徴量を例えば第１演算方法で求める。図７は評価断面Ｄ^d 上における交点の特徴量を演算する第１演算方法を説明する説明図である。制御装置５０は、対象となる交点Ｓ_i ^d（第１交点）のＺ座標と、交点Ｓ_i ^dの両隣にそれぞれ位置する交点Ｓ_i-1 ^d（第２交点）及び交点Ｓ_i+1 ^d（第３交点）のＺ座標を使用して、交点Ｓ_i ^dの二階差分を演算する。交点Ｓ_i-1 ^dのＺ座標は交点Ｓ_i ^dのＺ座標よりも大きい。交点Ｓ_i+1 ^dのＺ座標は交点Ｓ_i ^dのＺ座標よりも小さい。

制御装置５０は、交点Ｓ_i ^dのＺ座標ｚ_i ^dと交点Ｓ_i+1 ^dの座標ｚ_i+1 ^dの差分ｄ_a （ｄ_a ＝ｚ_i ^d−ｚ_i+1 ^d）を演算し、交点Ｓ_i-1 ^dの座標ｚ_i-1 ^dと交点Ｓ_i ^dの座標ｚ_i ^dの差分ｄ_b （ｄ_b ＝ｚ_i-1 ^d−ｚ_i ^d）を演算する。制御装置５０は、差分ｄ_a と差分ｄ_b の差分ｄ_a −差分ｄ_b （二階差分）を演算する。制御装置５０は、特徴量として、各評価断面において、端に位置する交点を除く、全ての交点に対して二階差分を演算する。二階差分の大きさの大／小は、加工後のワーク表面の凹凸度合の大／小に対応する。

制御装置５０は、評価断面Ｄ^d 上における交点の特徴量を例えば第２演算方法で求める。図８は評価断面Ｄ^d 上における交点の特徴量を演算する第２演算方法を説明する説明図である。図８において、ｕはＸＹ座標に相当し、ｖはＺ座標に相当する。

制御装置５０は例えば演算の対象となる交点Ｓ_i ^dの周囲にある他の複数の交点を使用して、滑らかな曲線（スプライン曲線、ベジェ曲線、ＮＵＲＢＳ曲線等）を作成し、該曲線上に交点Ｓ_i ^dを投影して、交点Ｓ_i ^dに対応する対応点t_i ^dを作成する。

滑らかな曲線として四つの交点Ｓ_i-2 ^d、Ｓ_i-1 ^d、Ｓ_i+1 ^d、Ｓ_i+2 ^dを使用する場合、評価断面Ｄ^d （ｕｖ平面）上における区間Ｓ_i-2 ^d〜Ｓ_i-1 ^d、区間Ｓ_i-1 ^d〜Ｓ_i+1 ^d、区間Ｓ_i+1 ^d〜Ｓ_i+2 ^dの夫々の曲線式ｖ₁(ｕ)、ｖ₂(ｕ)、ｖ₃(ｕ)は、以下の式となる。
ｖ_j(ｕ)＝ａ_j (ｕ-ｕ_j )³ ＋ｂ_j (ｕ-ｕ_j )² ＋ｃ_j （ｕ-ｕ_j ）＋ｄ_j
（ｊ＝１、２、３）

交点Ｓ_i-2 ^d、Ｓ_i-1 ^d、Ｓ_i+1 ^d、Ｓ_i+2 ^dを通り、且つ境界点における一次導関数及び二次導関数が連続であることに基づいて、制御装置５０はａ_j 〜ｄ_j を決定することができる。

四つの交点の選択は、上述したように、交点Ｓ_i ^dの両隣に位置する連続した二点を使用する場合に限らない。例えば交点Ｓ_i-3 ^d、Ｓ_i-1 ^d、Ｓ_i+1 ^d、Ｓ_i+3 ^dのように、二点毎に不連続に交点を選択してもよい。

図８に示すように、対応点t_i ^dの位置は、滑らかな曲線上において、交点Ｓ_i ^dからの距離が最小となる位置である。

制御装置５０は、特徴量として、各評価断面において、全ての交点に対して対応点と交点の間の距離を演算する。対応点と交点の間の距離の長／短は、加工後のワーク表面の凹凸度合の大／小に対応する。

制御装置５０は、評価断面Ｄ^d 上における交点の特徴量を例えば第３演算方法で求める。図９は評価断面Ｄ^d 上における交点の特徴量を演算する第３演算方法を説明する説明図である。

制御装置５０は、例えば演算の対象となる交点Ｓ_i ^d（第４交点）及び交点Ｓ_i ^dの右隣に位置する交点Ｓ_i-1 ^d（第５交点）を結んだ線分と、交点Ｓ_i ^d及び交点Ｓ_i ^dの左隣に位置する交点Ｓ_i+1 ^d（第６交点）を結んだ線分とのなす内角Ｑ_i を演算する。制御装置５０は、各交点について、１８０度と内角Ｑ_i の差分を特徴量として演算する。１８０度と内角Ｑ_i の差分の大きさの大／小は、加工後のワーク表面の凹凸度合の大／小に対応する。なお内角に代えて、外角を演算してもよい。

また隣接する二つの交点について内角の差分を演算し、前記内角の差分を特徴量としてもよい。ワークを曲面に加工する場合、内角の差分の大／小は、加工後のワーク表面の凹凸度合の大／小に対応する。

図１０は、特徴量と色の関係を示す色テーブルの一例を示す概念図である。図１０において、「範囲」は特徴量の範囲を示し、「色」は特徴量に対応した色を示す。記憶部５２は色テーブルを記憶し、閾値として、−０．４、−０．２、０．０、０．２、０．４を記憶する。例えば「範囲」の欄の「−０．４〜−０．２」は、−０．４を超過し、−０．２以下であることを示す。

制御装置５０は、各交点に対応付けて、演算した特徴量に対応する色を記憶部５２に記憶する。制御装置５０は、記憶部５２に記憶した色を各交点に付し、表示部８に表示する。なお作業者は操作部７を操作し、前記閾値を変更することができる。

図１１は制御装置５０による特徴量演算処理を説明するフローチャートである。ＣＰＵ５１は評価断面Ｄ^d を設定する（ステップＳ１、図３及び図４参照）。次にＣＰＵ５１は交点テーブルを作成する（図５及び図６参照）。具体的には、ＣＰＵ５１は往復動作の経路番号を示す変数ｉ及び加工プログラムを構成する命令の順番を示す変数ｋに「１」を設定する（ステップＳ２）。そしてＣＰＵ５１は移動経路Ｐ_k −Ｐ_k+1 を読み込む（ステップＳ３）。なおステップＳ１は設定部を構成する。

ＣＰＵ５１は移動経路Ｐ_k −Ｐ_k+1 が評価断面Ｄ^d と交差するか否かを判定する（ステップＳ４）。移動経路Ｐ_k −Ｐ_k+1 が評価断面Ｄ^d と交差しない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はｋをインクリメントする（ステップＳ８）。

移動経路Ｐ_k −Ｐ_k+1 が評価断面Ｄ^d と交差する場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、評価断面Ｄ^d と移動経路Ｐ_k −Ｐ_k+1 との交点Ｓ_i ^dが既に存在しているか否かを判定する（ステップＳ５）。

評価断面Ｄ^d と移動経路Ｐ_k −Ｐ_k+1 との交点Ｓ_i ^dが既に存在していない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は記憶部５２の交点テーブル（図６参照）に、経路番号ｉ、交点Ｓ_i ^dの座標及び移動経路Ｐ_k −Ｐ_k+1 を対応付けて記憶する（ステップＳ７）。

評価断面Ｄ^d と移動経路Ｐ_k −Ｐ_k+1 との交点Ｓ_i ^dが既に存在している場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１はｉをインクリメントし（ステップＳ６）、ＣＰＵ５１は記憶部５２の交点テーブルに、経路番号ｉ、交点Ｓ_i ^dの座標及び移動経路Ｐ_k −Ｐ_k+1 を対応付けて記憶し（ステップＳ７）、ｋをインクリメントする（ステップＳ８）。ステップＳ２〜Ｓ８は交点演算部を構成する。

ｋをインクリメントした後、ＣＰＵ５１はｋが最終番号であるか否かを判定する（ステップＳ９）。ｋが最終番号でない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はステップＳ３に処理を戻す。ｋが最終番号である場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、上述したように、各交点Ｓ_i ^dについて、特徴量を演算する（ステップＳ１０、図７〜図９参照）。

ＣＰＵ５１は、色テーブルを参照し、演算した特徴量が所属する範囲に対応する色を取得し、取得した色を各交点に対応付けて、記憶部５２に記憶する（ステップＳ１１）。ＣＰＵ５１は、記憶部５２に記憶した色を各交点に付し、各交点を表示部８に表示する（ステップＳ１２）。なおステップＳ１０は特徴量演算部を構成し、ステップＳ１１は生成部を構成する。

なお特徴量演算処理を外部のコンピュータで実行し、各交点に色を付し、コンピュータの表示部に各交点を表示してもよい。

実施の形態１に係る工作機械にあっては、評価断面と加工経路との交点に関し、加工後のワーク表面の凹凸度合を示す特徴量を演算し、演算した特徴量に対応する画像データを生成する。そのため、加工後のワーク形状を生成すること無く、表示部は、生成した画像データに基づいて、加工後のワーク表面を表示することができ、作業者は、ワーク表面の欠陥を視認することができる。

また交点Ｓ_i ^d（第１交点）、交点Ｓ_i-1 ^d（第２交点）及び交点Ｓ_i+1 ^d（第３交点）を演算し、演算した第１交点、第２交点及び第３交点の座標に基づいて、第１交点の二階差分を演算する。演算した二階差分に基づいて、特徴量の演算を実現することができる。

また一の交点の周囲にある複数の他の交点を用いて曲線（例えばスプライン曲線、ベジェ曲線、ＮＵＲＢＳ曲線）を設定する。曲線上に交点Ｓ_i ^dに対応するｔ_i ^dを投影し、対応点ｔ_i ^dと一の交点Ｓ_i ^dの距離を演算する。演算した距離に基づいて、特徴量の演算を実現することができる。

また交点Ｓ_i ^d（第４交点）、交点Ｓ_i-1 ^d（第５交点）及び交点Ｓ_i+1 ^d（第６交点）を演算し、第４交点及び第５交点を結ぶ線分と第４交点及び第６交点を結ぶ線分が形成する角度を演算する。演算した角度に基づいて、特徴量の演算を実現することができる。

また特徴量が閾値以下であると判定した場合、第１画像データ（例えば青色の画像データ）を生成し、特徴量が閾値を超過したと判定した場合、第１画像データとは異なる形式で特徴量を表示する第２画像データ（例えば赤色の画像データ）を生成する。作業者は、第１画像データ及び第２画像データによって形成された画像を視認し、欠陥を認識することができる。

（実施の形態２）
以下本発明を実施の形態２に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。図１２は、ワークに対する加工経路及び評価断面を略示する平面図、図１３は、評価断面の設定を説明する説明図である。矢印は加工経路、点線は評価断面Ｄ^d を示す。制御装置５０は、ワークに対して評価断面Ｄ^d を設定する。例えば、図１２に示すように、主軸５ａが渦巻き状に周回移動する場合、加工経路は渦巻き方向に沿った経路となる。

図１２に示す如く、制御装置５０は加工経路に略直交する方向に沿った評価断面Ｄ^d を複数設定する。複数の評価断面は加工経路の周方向に並ぶ。尚、作業者は、加工経路の方向が周方向であることを予め指示する。

制御装置５０は例えば以下の如く、評価断面を設定する。図１３に示す如く、制御装置５０は、加工経路の最外周経路上に等距離離隔した複数の第１基準点Ｏ_m （ｍは自然数）を設定し、最内周経路上に複数の第２基準点Ｌ_m を設定する。制御装置５０は、最内周経路上であって、第１基準点Ｏ_m から最も近い位置にある点を第２基準点Ｌ_m に設定する。

図１３に示す如く、制御装置５０は第１基準点Ｏ_m 及び第２基準点Ｌ_m が評価断面Ｄ^d 上に位置するように、評価断面Ｄ^d を演算し、設定する。第２基準点Ｌ_m は、第１基準点Ｏ_m から最も近い位置にあるので、評価断面Ｄ^d は、最内周経路及び最外周経路に対して略垂直になる。

制御装置５０は、評価断面Ｄ^d −Ｄ^d+1 の間の指令点数Ｍ_d が閾値Ｔを超過しているか否かを判定する。指令点数Ｍ_d が閾値Ｔを超過している場合、評価断面Ｄ^d −Ｄ^d+1 の間の中央に新たな評価断面Ｄ^new を追加し、全ての評価断面Ｄ^d −Ｄ^d+1 間に対して、評価断面を追加する為の処理を実行する。

実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、特徴量演算処理を実行する。実施の形態２においては、評価断面Ｄ^d −Ｄ^d+1 間に存在する指令点数指令点数Ｍ_d が同数になるように、評価断面Ｄ^d を設定しているが、隣り合う第１基準点Ｏ_m −Ｏ_m+1 間の距離が等しくなるように、評価断面Ｄ^d を設定してもよい。

実施の形態２に係る構成の内、実施の形態１と同様な構成については、同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１４は変更例におけるワークに対する加工経路及び評価断面を略示する平面図である。図１４に示す如く、加工経路が渦巻き状をなす場合、制御装置５０は渦巻きの中心及び該中心周りの角度を設定し、渦巻きの中心を基準として放射状に複数の評価断面を設定する。隣り合う二つの評価断面の間に存在する指令点の数が、予め定めた閾値を超過した場合、二つの評価断面の間に新たな評価断面Ｄ^new を追加する。なお新たな評価断面を追加しなくてもよい。

５ａ 主軸
８ 表示部
５０ 制御装置（加工経路演算装置）
５１ ＣＰＵ
５２ 記憶部
５３ ＲＡＭ

Claims (7)

1. 主軸の位置を指示する複数の指令点に基づいて、ワークを加工する為の加工経路を演算する加工経路演算装置において、
   前記加工経路に交差する評価断面を設定する設定部と、
   該設定部にて設定した評価断面及び前記加工経路の複数の交点を演算する交点演算部と、
   該交点演算部にて演算した前記複数の交点に関し、加工後のワーク表面の凹凸度合を示す特徴量を演算する特徴量演算部と、
   該特徴量演算部にて演算した特徴量に対応する画像データを生成する生成部と
   を備え、
   前記特徴量演算部は、演算の対象である交点の特徴量を、前記演算の対象である交点の周囲にある複数の他の交点を用いて演算すること
   を特徴とする加工経路演算装置。
2. 前記交点演算部は、第１交点、前記評価断面に平行な方向にて前記第１交点の座標よりも大きい座標を有する第２交点及び前記方向にて前記第１交点の座標よりも小さい座標を有する第３交点を演算する座標演算部を備え、
   前記特徴量演算部は、前記第１交点、第２交点及び第３交点の座標に基づいて、前記第１交点の二階差分を演算する二階差分演算部を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の加工経路演算装置。
3. 前記交点演算部は複数の交点を演算し、
   前記特徴量演算部は、一の交点の周囲にある複数の他の交点を用いて曲線を設定し、設定した曲線上に前記一の交点に対応する対応点を投影し、前記対応点と前記一の交点の距離を演算する距離演算部を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の加工経路演算装置。
4. 前記交点演算部は複数の交点を演算し、
   前記特徴量演算部は、第４交点と、該第４交点の両隣に夫々位置する第５交点及び第６交点とを演算し、前記第４交点及び第５交点を結ぶ線分と前記第４交点及び第６交点を結ぶ線分が形成する角度を演算する角度演算部を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の加工経路演算装置。
5. 前記特徴量演算部にて演算した特徴量が予め設定した閾値以下であるか否かを判定する判定部を備え、
   前記生成部は、前記判定部にて前記特徴量演算部にて演算した特徴量が前記閾値以下であると判定した場合、第１画像データを生成し、前記判定部にて前記特徴量演算部にて演算した特徴量が前記閾値を超過したと判定した場合、前記第１画像データとは異なる形式で前記特徴量を表示する第２画像データを生成すること
   を特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の加工経路演算装置。
6. 主軸の位置を指示する複数の指令点に基づいて、ワークを加工する為の加工経路を演算する加工経路演算方法において、
   前記加工経路に交差する評価断面を設定し、
   設定した評価断面及び前記加工経路の複数の交点を演算し、
   演算した前記複数の交点に関し、加工後のワーク表面の凹凸度合を示す特徴量を演算し、
   演算した特徴量に対応する画像データを生成し、
   演算の対象である交点の特徴量を、前記演算の対象である交点の周囲にある複数の他の交点を用いて演算すること
   を特徴とする加工経路演算方法。
7. 主軸の位置を指示する複数の指令点に基づいて、ワークを加工する為の加工経路を演算する加工経路演算装置で実行可能なコンピュータプログラムにおいて、
   前記加工経路演算装置に、
   前記加工経路に交差する評価断面を設定し、
   設定した評価断面及び前記加工経路の複数の交点を演算し、
   演算した前記複数の交点に関し、加工後のワーク表面の凹凸度合を示す特徴量を演算し、
   演算した特徴量に対応する画像データを生成し、
   演算の対象である交点の特徴量を、前記演算の対象である交点の周囲にある複数の他の交点を用いて演算する
   処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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