JP7120894B2 - 3D model creation device, machining simulation device, automatic tool path generation device - Google Patents

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Description

本発明は、工作機械を構成する構造体の３次元モデルデータを生成する３次元モデル作成装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional model creating apparatus for creating three-dimensional model data of a structure that constitutes a machine tool.

従来、工作機械においては、適宜作成された加工プログラムを実行することで、数値制御装置により、工作機械を構成する駆動機構部を制御することにより、構造体、特に工具、ワーク、ワークを保持する冶具等との間で相対運動をさせることで、当該ワークを加工するように構成されている。このため、例えば新規に作成された加工プログラムがバグ等を含む場合、工具と治具等の構造体とが干渉する事態が起こる恐れがある。
そこで、工作機械を構成する構造体、特に工具、ワーク、ワークを保持する冶具等を含む３次元モデルを予め作成し、当該３次元モデルを用いて、例えば新規に作成された加工プログラムをコンピュータ上でシミュレーションすることで、工具と治具等の構造体とが干渉するか否かを事前に確認することがなされている。
しかしながら、例えば治具等には、ケーブルや配管等が接続されており、これらケーブルや配管の位置及び形状は、治具等の位置によって変化する。そのため、工作機械を構成する構造体、特に工具、ワーク、ワークを保持する冶具等を含む３次元モデルを事前に作成して、当該３次元モデルに基づいてシミュレーションを行った場合であっても、当該３次元モデルが、仮にケーブルや配管等を含まない場合、工具がケーブルや配管に干渉する恐れがある。 Conventionally, in a machine tool, a structure, particularly a tool, a workpiece, and a workpiece are held by controlling a drive mechanism part constituting the machine tool by a numerical control device by executing a machining program appropriately created. It is configured to machine the work by causing relative movement with a jig or the like. Therefore, for example, if a newly created machining program contains a bug or the like, there is a possibility that the tool and the structural body such as a jig may interfere with each other.
Therefore, a three-dimensional model including the structures that make up the machine tool, particularly tools, workpieces, jigs that hold the workpiece, etc., is created in advance. By simulating with , it is confirmed in advance whether or not the tool and the structure such as the jig will interfere with each other.
However, cables, pipes, and the like are connected to jigs and the like, and the positions and shapes of these cables and pipes change depending on the positions of jigs and the like. Therefore, even if a three-dimensional model including structures that make up the machine tool, especially tools, workpieces, and jigs that hold the workpieces, is created in advance and a simulation is performed based on the three-dimensional model, If the three-dimensional model does not include cables, pipes, etc., the tool may interfere with the cables or pipes.

この点、３次元モデルの作成を支援する技術として、例えば特許文献１には、２つのカメラにより、工作機械を構成する構造体をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向からそれぞれ撮像して画像データを生成し、各画像データを基に、構造体の３次元形状データを生成する方法が開示されている。また、特許文献２には、旋盤において、チャック、ワークそれぞれの不装着時の画像と装着時の画像から各形状を検出し、干渉領域を演算する技術が開示されている。更に、特許文献３には、ワークの３次元モデルと３次元計測でワークおよび冶具の形状を一体的に計測したデータをもとに、冶具の個別モデルを生成する技術が開示されている。 In this respect, as a technique for supporting the creation of a three-dimensional model, for example, in Patent Document 1, a structure constituting a machine tool is imaged from the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions by two cameras, and image data is obtained. is generated, and three-dimensional shape data of a structure is generated based on each image data. Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-200000 discloses a technique of detecting each shape from an image when a chuck and a workpiece are not mounted and an image when the chuck and the work are mounted on a lathe, and calculating an interference area. Further, Patent Literature 3 discloses a technique for generating an individual model of a jig based on a three-dimensional model of the work and data obtained by integrally measuring the shapes of the work and the jig by three-dimensional measurement.

特許第４０８３５５４号公報Japanese Patent No. 4083554 特許第４４５６４５５号公報Japanese Patent No. 4456455 特許第６０４３２３４号公報Japanese Patent No. 6043234

しかしながら、特許文献１－特許文献３のいずれの３次元モデルにおいても、例えば治具等に接続されるケーブルや配管等に係る３次元モデルを含むものではない。このため、いずれの３次元モデルに基づいてシミュレーションを行った場合であっても、いずれの３次元モデルもケーブルや配管等を含まないことから、依然として、工具がケーブルや配管に干渉する恐れがある。
このため、３次元モデルを用いて、例えば新規に作成された加工プログラムをコンピュータ上でシミュレーションすることで、工具と、治具等の構造体や治具等に接続されるケーブルや配管等と、が干渉するか否かを事前に確認するためには、３次元モデルとして、治具等の構造体に接続されるケーブルや配管等のモデルデータを作成し、例えば当該ケーブルや配管等の構造体のモデルデータと当該ケーブルや配管等の設置される構造体（例えば治具）のモデルデータとを相互に関連付けることが必要となる。さらに、ケーブルや配管等の構造体のモデルデータを含む３次元モデルに基づいて、加工プログラムのシミュレーションを行う場合、当該ケーブルや配管等の設置される構造体（例えば治具）の移動や回転に伴い、ケーブルや配管等の構造体が工作機械内でどのように変化して、移動や回転するのかを定義することが必要となる。 However, none of the three-dimensional models of Patent Documents 1 to 3 includes a three-dimensional model related to cables and pipes connected to jigs, for example. For this reason, even if simulation is performed based on any three-dimensional model, since none of the three-dimensional models include cables, pipes, etc., there is still a possibility that the tool will interfere with the cables and pipes. .
Therefore, by simulating, for example, a newly created machining program on a computer using a three-dimensional model, tools, structures such as jigs, cables and pipes connected to jigs, etc. In order to confirm in advance whether or not interference will occur, model data such as cables and pipes connected to structures such as jigs should be created as a 3D model. model data and model data of a structure (for example, a jig) in which the cables and pipes are installed must be associated with each other. Furthermore, when simulating a processing program based on a three-dimensional model including model data of structures such as cables and pipes, movement and rotation of structures (e.g. jigs) in which the cables and pipes are installed Along with this, it is necessary to define how structures such as cables and pipes change, move, and rotate within the machine tool.

本発明は、工作機械の３次元モデルにおいて、治具等の任意の構造体に接続されるケーブルや配管等のモデルデータを生成するとともに、当該ケーブルや配管等の設置される構造体（例えば治具）のモデルデータとを相互に関連付け、当該ケーブルや配管等の設置される構造体（例えば治具）の移動や回転に伴い、ケーブルや配管等の構造体が工作機械内でどのように変化して、移動や回転するのかを定義することができる３次元モデル作成装置を提供することを目的とする。 In a three-dimensional model of a machine tool, the present invention generates model data of cables, pipes, etc. connected to arbitrary structures such as jigs, and structures (for example, jigs) in which the cables, pipes, etc. are installed. and model data of the cables and pipes), and how the structures such as cables and pipes change in the machine tool according to the movement and rotation of the structure (e.g. jig) where the cables and pipes are installed. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional model creation device capable of defining whether to move or rotate by

（１） 本発明は、工作機械に取り付けられたワークと治具と工具を含む構造体の３次元モデルを作成する３次元モデル作成装置（例えば後述の「３次元モデル作成装置１」）であって、
工作機械の所定の構造体（例えば後述の「被接続構造体」）に接続されるケーブル及び／又は配管からなるケーブル構造体上に予め設定された複数の測定点の位置を含む３次元データを取得する３次元データ取得部（例えば後述の「センサ１００」）と、
前記ケーブル構造体が接続された前記構造体を前記工作機械の備える各軸方向に平行又は回転移動させながら、前記ケーブル構造体に係る３次元データを前記３次元データ取得部に対して取得させる、移動データ取得部（例えば後述の「移動データ取得部１０１」）と、
前記移動データ取得部により取得された前記ケーブル構造体に係る３次元データと前記構造体の位置データとを関連付ける位置対応データを生成する位置対応データ生成部（例えば後述の「位置対応データ生成部１０２」）と、
前記ケーブル構造体に係る３次元データと前記位置対応データと、を含む３次元モデルを記憶部（例えば後述の「３次元モデル記憶部１３１」）に保存する３次元モデル保存部（例えば後述の「３次元モデル保存部１０３」）と、を備える。 (1) The present invention is a three-dimensional model creation device (for example, a "three-dimensional model creation device 1" described later) that creates a three-dimensional model of a structure including a workpiece, a jig, and a tool attached to a machine tool. hand,
Three-dimensional data including the positions of a plurality of measurement points set in advance on a cable structure consisting of cables and/or pipes connected to a predetermined structure of a machine tool (for example, a "connected structure" described later) A three-dimensional data acquisition unit (for example, a “sensor 100” described later) to acquire,
causing the three-dimensional data acquisition unit to acquire three-dimensional data relating to the cable structure while moving the structure to which the cable structure is connected in parallel or rotationally in each axial direction of the machine tool; a movement data acquisition unit (for example, a “movement data acquisition unit 101” described later);
A position correspondence data generation unit (for example, a position correspondence data generation unit 102 described later) that generates position correspondence data that associates the three-dimensional data related to the cable structure acquired by the movement data acquisition unit with the position data of the structure. ")When,
A three-dimensional model storage unit (for example, " 3D model storage unit 103 ″).

（２） （１）に記載の３次元モデル作成装置によって作成された、前記ケーブル構造体に係る３次元データを含む３次元モデルに基づいて、コンピュータ（例えば後述の「加工シミュレーション装置２」）上で、加工プログラムの加工シミュレーションを行い、それにより、工具の構造体と、前記ケーブル構造体を含む構造体と、の間の干渉チェックを行うようにしてもよい。 (2) Based on the three-dimensional model created by the three-dimensional model creation device described in (1) and including the three-dimensional data related to the cable structure, on a computer (for example, a "machining simulation device 2" described later) , a machining simulation of the machining program may be performed to check for interference between the structure of the tool and the structure including the cable structure.

（３） （２）に記載の加工プログラムの加工シミュレーションにおいて、工具の構造体モデルデータとワークの構造体モデルデータとが重なり合う場合、重なり合う領域を前記ワークの構造体データモデルから削除して、ワークの構造体データモデルを更新するようにしてもよい。 (3) In the machining simulation of the machining program described in (2), if the structural model data of the tool and the structural model data of the workpiece overlap, the overlapping region is deleted from the structural data model of the workpiece, and the workpiece , the structure data model may be updated.

（４） （１）に記載の３次元モデル作成装置によって作成された、前記ケーブル構造体に係る３次元データを含む３次元モデルに基づいて、コンピュータ（例えば後述の「工具経路自動生成装置３」）上で、加工プログラムの加工シミュレーションを行い、それにより、工具の構造体と、前記ケーブル構造体を含む構造体と、の間の干渉チェックを行うことで、加工時間を短縮する工具早送り経路を計算するようにしてもよい。 (4) Based on the three-dimensional model created by the three-dimensional model creation device described in (1) and including the three-dimensional data related to the cable structure, a computer (for example, the "automatic tool path generation device 3" described later) ) above, a machining simulation of the machining program is performed, thereby performing an interference check between the structure of the tool and the structure including the cable structure, thereby shortening the machining time. It may be calculated.

（５） （４）に記載の加工プログラムの加工シミュレーションにおいて、工具の構造体モデルデータとワークの構造体モデルデータとが重なり合う場合、重なり合う領域を前記ワークの構造体データモデルから削除して、ワークの構造体データモデルを更新するようにしてもよい。 (5) In the machining simulation of the machining program described in (4), if the structural model data of the tool and the structural model data of the workpiece overlap, the overlapping region is deleted from the structural data model of the workpiece, and the workpiece , the structure data model may be updated.

本発明によれば、工作機械の３次元モデルにおいて、治具等の任意の構造体に接続されるケーブルや配管等のモデルデータを生成するとともに、当該ケーブルや配管等の設置される構造体（例えば治具）のモデルデータとを相互に関連付け、当該ケーブルや配管等の設置される構造体（例えば治具）の移動や回転に伴い、ケーブルや配管等の構造体が工作機械内でどのように変化して、移動や回転するのかを定義することができる３次元モデル作成装置を提供することができる。 According to the present invention, in a three-dimensional model of a machine tool, model data such as cables and pipes connected to arbitrary structures such as jigs are generated, and the structure ( (e.g., jigs) are associated with model data, and how the structures (e.g., jigs) in which the cables and pipes are installed are moved and rotated in the machine tool. It is possible to provide a three-dimensional model creation device that can define whether to move or rotate.

実施形態に係る３次元モデル作成装置の要部のハードウェア構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the hardware configuration of a main part of a 3D model creation device according to an embodiment; FIG. 実施形態に係る３次元モデル作成装置におけるＣＰＵの機能構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing the functional configuration of a CPU in the 3D model creation device according to the embodiment; FIG. 実施形態に係るケーブル構造体の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cable structure which concerns on embodiment. 実施形態に係るケーブル構造体の移動の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a movement of the cable structure which concerns on embodiment. 実施形態に係るケーブル構造体に係る３次元データの移動位置と被接続構造体の移動位置データとを関連付ける位置対応データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the position correspondence data which associates the moving position of three-dimensional data regarding a cable structure and the moving position data of a to-be-connected structure which concerns on embodiment. リジッドモデルに基づく、ワーク加工前とワーク加工後の干渉領域の変化の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a change in an interference area before and after workpiece machining based on a rigid model; リジッドモデルに基づく、ワーク加工前とワーク加工後の工具経路の変化の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of changes in tool paths before and after machining a workpiece, based on a rigid model; 実施形態に係る３次元モデル作成装置によるリジッドでないモデルであるケーブル構造体に係る３次元モデル作成の流れを示すフローチャートである。4 is a flow chart showing the flow of creating a three-dimensional model of a cable structure, which is a non-rigid model, by the three-dimensional model creating apparatus according to the embodiment;

以下に本発明を実現するための３次元モデル作成装置の構成例を示す。
図１は一実施形態による３次元モデル作成装置の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。本実施形態による３次元モデル作成装置１は、例えば数値制御装置に実装することができる。また、本実施形態による３次元モデル作成装置１は、例えば工作機械に併設されるパソコン等として実装することができる。更に、本実施形態による３次元モデル作成装置１は、例えば工作機械に併設される干渉チェック装置等として実装することもできる。図１は、パソコンとして実装された３次元モデル作成装置１のハードウェア構成の例を示している。 A configuration example of a three-dimensional model creating apparatus for realizing the present invention is shown below.
FIG. 1 is a schematic hardware configuration diagram showing a main part of a three-dimensional model creating apparatus according to one embodiment. The three-dimensional model creation device 1 according to this embodiment can be mounted on, for example, a numerical control device. Also, the three-dimensional model creation device 1 according to the present embodiment can be implemented as a personal computer or the like installed in a machine tool, for example. Furthermore, the three-dimensional model creation device 1 according to the present embodiment can also be implemented as an interference check device or the like that is installed together with a machine tool, for example. FIG. 1 shows an example of the hardware configuration of a three-dimensional model creation device 1 implemented as a personal computer.

３次元モデル作成装置１は、プロセッサ１０を中心に構成されている。３次元モデル作成装置１が備える各構成要素はバス１７を介して接続されており、該バス１７を介して互いにデータをやり取りする。プロセッサ１０はＲＯＭ１１に格納されたシステム・プログラムに従って３次元モデル作成装置１の全体を制御する。このＲＯＭ１１にはＥＰＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどが使用される。 The three-dimensional model creation device 1 is configured around a processor 10 . Each component included in the three-dimensional model creating apparatus 1 is connected via a bus 17 and exchanges data with each other via the bus 17 . Processor 10 controls the entire three-dimensional model generating apparatus 1 according to a system program stored in ROM 11 . EPROM, EEPROM, or the like is used for this ROM 11 .

ＲＡＭ１２にはＤＲＡＭ等が使用され、一時的な計算データ、表示データ、入出力信号等が格納される。不揮発性記憶部１３は不揮発性の記憶領域であって、例えばフラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等であってもよい。
不揮発性記憶部１３は、例えば後述の３次元モデル記憶部１３１を備える。 A DRAM or the like is used for the RAM 12, which stores temporary calculation data, display data, input/output signals, and the like. The nonvolatile storage unit 13 is a nonvolatile storage area, and may be, for example, a flash memory, a hard disk drive, or the like.
The nonvolatile storage unit 13 includes, for example, a three-dimensional model storage unit 131 which will be described later.

機械操作盤１８は、３次元モデル作成装置１の前面などに配置され、３次元モデル作成装置１の動作に必要とされるデータ及び図形の表示、作業者の手動操作入力や、データ入力などを受け付け、３次元モデル作成装置１の動作に使用される。グラフィック制御回路１９は数値データ及び図形データ等のデジタル信号を表示用のラスタ信号に変換し、表示装置２０に送り、表示装置２０はこれらの数値及び図形を表示する。表示装置２０には主に液晶表示装置が使用される。 The machine operation panel 18 is arranged in front of the three-dimensional model creation apparatus 1 or the like, and is used to display data and figures required for the operation of the three-dimensional model creation apparatus 1, to manually input data by an operator, and to input data. It is received and used for the operation of the three-dimensional model creation device 1 . The graphics control circuit 19 converts digital signals such as numerical data and graphic data into raster signals for display and sends them to the display device 20, which displays these numerical values and graphics. A liquid crystal display device is mainly used for the display device 20 .

入力装置２１は、キースイッチやロータリースイッチ、数値キー、シンボリックキー、文字キー及び機能キーを備えたキーボードや、マウスなどのポインティングデバイスから構成される。
タッチパネル２２は、作業者によるタッチやドラッグなどの操作を検知する機能を備える。タッチパネル２２は表示装置２０の画面上に重畳して配置され、作業者が表示装置２０の画面上に表示されたソフトウェアキーやソフトウェアボタン、ソフトウェアスイッチに対して行った操作をタッチパネル２２により検知することができる。なお、タッチパネル２２と表示装置２０とを併せて１つの装置として構成しても良い。 The input device 21 includes a keyboard having key switches, rotary switches, numeric keys, symbolic keys, character keys and function keys, and a pointing device such as a mouse.
The touch panel 22 has a function of detecting operations such as touch and drag by the operator. The touch panel 22 is superimposed on the screen of the display device 20, and the touch panel 22 detects operations performed by the operator on software keys, software buttons, and software switches displayed on the screen of the display device 20. can be done. Note that the touch panel 22 and the display device 20 may be combined into one device.

通信部２３は、有線／無線ネットワークを介して数値制御装置、干渉チェック装置、セルコンピュータ、ホストコンピュータ等との間でデータ通信を行なう。３次元モデル作成装置１で作成された３次元モデルデータは、例えば通信部２３を介して数値制御装置へと送信される。 The communication unit 23 performs data communication with a numerical control device, an interference check device, a cell computer, a host computer, etc. via a wired/wireless network. The three-dimensional model data created by the three-dimensional model creation device 1 is transmitted to the numerical controller via the communication unit 23, for example.

インタフェース１４はセンサ１００により撮像乃至計測して得たデータを３次元モデル作成装置１へと取り込むインタフェースである。
３次元データ取得部としてのセンサ１００は、３次元モデルを作成するためのデータが取得できるものであればどのようなものを用いても良い。センサ１００としては、例えばカメラや距離センサなどを利用することができ、更に好適には、３次元距離画像カメラやステレオビジョン等のように、撮像対象の画像と、該画像の各ピクセルに対する撮像位置からの距離を取得できるものを用いることができる。 The interface 14 is an interface for importing data obtained by imaging or measuring with the sensor 100 into the three-dimensional model creating apparatus 1 .
Any sensor 100 may be used as the three-dimensional data acquisition unit as long as it can acquire data for creating a three-dimensional model. As the sensor 100, for example, a camera, a distance sensor, or the like can be used, and more preferably, an image of an imaging target and an imaging position for each pixel of the image, such as a three-dimensional range image camera or a stereo vision camera. Anything that can acquire the distance from can be used.

図２は、３次元モデル作成装置１におけるＣＰＵ１１の機能構成を示すブロック図である。
ＣＰＵ１１は、移動データ取得部１０１と、位置対応データ生成部１０２と、３次元モデル保存部１０３と、を備える。
これらの各機能部は、前述したように、ＲＯＭ１２に格納されたシステム・プログラムをＣＰＵ１１が実行することにより実現される。なお、ＣＰＵ１１は、上記の機能の外、背景技術で触れたように、工作機械を構成する構造体、特に工具、ワーク、ワークを保持する冶具等を含む３次元モデルを作成する各種機能を備えるが、例えば、特許文献１から特許文献３に記載されているように、当業者にとって公知であり、その詳細な説明及び図示等は省略する。
例えば、後述するセンサ１００により、工具、ワーク及び該ワークが装着された治具を撮像又は３次元計測して得られたデータから、工具、ワーク及び治具の３次元モデルを作成してもよい。その際、公知の視体積交差法、ステレオマッチング法等、画像データに基づいて３次元モデルを作成できる方法であれば、どのような方法を用いてもよい。 FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of the CPU 11 in the three-dimensional model creation device 1. As shown in FIG.
The CPU 11 includes a movement data acquisition unit 101 , a position correspondence data generation unit 102 and a three-dimensional model storage unit 103 .
These functional units are realized by the CPU 11 executing the system program stored in the ROM 12 as described above. In addition to the above functions, the CPU 11 has various functions for creating a three-dimensional model including structures constituting a machine tool, particularly tools, workpieces, jigs for holding the workpieces, etc., as mentioned in Background Art. are known to those skilled in the art, for example, as described in Patent Literature 1 to Patent Literature 3, and detailed description and illustrations thereof will be omitted.
For example, a three-dimensional model of a tool, a work, and a jig may be created from data obtained by imaging or three-dimensionally measuring a tool, a work, and a jig to which the work is mounted using a sensor 100, which will be described later. . At that time, any method may be used as long as it is a method capable of creating a three-dimensional model based on image data, such as a known visual volume intersection method and stereo matching method.

移動データ取得部１０１は、ケーブル構造体が接続された構造体（以下「被接続構造体」ともいう）を工作機械の備える各軸方向に、例えば平行又は回転移動させながら、ケーブル構造体に係る３次元データをセンサ１００に対して取得させる。
図３にケーブル構造体の一例を示す。図４に、ケーブル構造体の移動の一例を示す。図３及び図４を参照しながら、移動データ取得部１０１について説明する。 The movement data acquisition unit 101 moves the structure to which the cable structure is connected (hereinafter also referred to as “connected structure”) in each axial direction of the machine tool, for example, parallel or rotationally, while moving the structure related to the cable structure. Three-dimensional data is acquired by the sensor 100 .
An example of a cable structure is shown in FIG. FIG. 4 shows an example of movement of the cable structure. The movement data acquisition unit 101 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

より具体的には、移動データ取得部１０１は、いわゆるモーションキャプチャ技術を応用して３次元データを取得する。
図３は、光学式のモーションキャプチャ技術の概要を説明するための概念図である。３０１はケーブル構造体（ケーブル、配管等）を含む工作機械、３０２は主軸、３０３は主軸にセットされた工具、３０４はワーク、３０５は被接続構造体である例えば治具、３０６は加工テーブル、３０７はケーブル構造体をそれぞれ示す。なお、図示しないが、ケーブル構造体３０７の他端は、工作機械において固定されている。
ケーブル構造体３０７の表面には、長さ方向に一定間隔で（例えば、５０ｍｍおきに）複数のマーカー（目印・標識）３０８を付けておく。マーカー３０８は、例えば、白色プラスチック素材の半球形状の物体であり、図示しないセンサ１００（例えば３次元カメラ、ステレオカメラ、計測センサ等）で取り込んだ光学イメージ上では明るい輝点として撮像される。これを利用して、被接続構造体の移動に伴ってケーブル構造体が動くときの各マーカー３０８の３次元座標値を取得することができる。なお、センサ１００のカメラ座標系と工作機械の機械座標系とはキャリブレーション済とする。
図４は、センサ１００が取り込んだ（ａ）加工前（ワークを加工位置にロードする前）及び（ｂ）加工中の水平方向（例えば、Ｘ方向）からのセンサ取得イメージを示している。被接続構造体の移動に伴ってケーブル構造体が動くことにより、各マーカー３０８が変位していることがわかる。
同様に、Ｙ方向及びＺ方向のイメージも、センサ１００を用いて取り込む。Ｘ、Ｙ、Ｚいずれかの方向から一部のマーカー３０８が陰になって見えないときは、前後のマーカにより補間してもよい。また、予め、複数のセンサ１００を設定することで、いずれかのセンサ１００により撮像できるようにしてもよい。３次元カメラ等のセンサを使用して光学イメージを取り込むことにより、各マーカー３０８の３次元座標値を取得することができる。取得した各マーカー３０８の３次元座標値に基づいて、ケーブル構造体の３次元データを作成する。
なお、ケーブル構造体（ケーブル、配管等）はリジッドでないことから、ケーブル構造体を交換した場合、ケーブル構造体の３次元モデルについて再度作り直しが必要となる。 More specifically, the movement data acquisition unit 101 acquires three-dimensional data by applying so-called motion capture technology.
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining an overview of optical motion capture technology. 301 is a machine tool including a cable structure (cables, pipes, etc.), 302 is a spindle, 303 is a tool set on the spindle, 304 is a workpiece, 305 is a connected structure such as a jig, 306 is a processing table, 307 indicate cable structures respectively. Although not shown, the other end of the cable structure 307 is fixed in the machine tool.
A plurality of markers (marks/signs) 308 are attached to the surface of the cable structure 307 at regular intervals (for example, every 50 mm) in the length direction. The marker 308 is, for example, a hemispherical object made of white plastic material, and captured as a bright bright spot on an optical image captured by a sensor 100 (eg, a three-dimensional camera, a stereo camera, a measurement sensor, etc.) (not shown). Using this, it is possible to acquire the three-dimensional coordinate values of each marker 308 when the cable structure moves with the movement of the connected structure. It is assumed that the camera coordinate system of the sensor 100 and the machine coordinate system of the machine tool have been calibrated.
FIG. 4 shows sensor acquisition images taken by the sensor 100 from (a) before machining (before loading the workpiece to the machining position) and (b) during machining from the horizontal direction (for example, the X direction). It can be seen that each marker 308 is displaced as the cable structure moves with the movement of the structure to be connected.
Similarly, images in the Y and Z directions are also captured using sensor 100 . If some of the markers 308 are hidden from view in any of the X, Y, and Z directions, interpolation may be performed using the preceding and following markers. Also, by setting a plurality of sensors 100 in advance, any one of the sensors 100 may be used for imaging. Three-dimensional coordinate values of each marker 308 can be obtained by capturing an optical image using a sensor such as a three-dimensional camera. Based on the acquired three-dimensional coordinate values of each marker 308, three-dimensional data of the cable structure is created.
Since the cable structure (cables, pipes, etc.) is not rigid, when the cable structure is replaced, the three-dimensional model of the cable structure needs to be recreated.

位置対応データ生成部１０２は、移動データ取得部１０１により取得された、被接続構造体を移動させたときの、ケーブル構造体に係る３次元データの移動位置と被接続構造体の移動位置データとを関連付ける移動位置対応データを生成する。図５にケーブル構造体に係る３次元データの移動位置と被接続構造体の移動位置データとを関連付ける位置対応データの一例を示す。 The position correspondence data generation unit 102 generates the three-dimensional data movement position of the cable structure and the movement position data of the connected structure when the connected structure is moved, which are acquired by the movement data acquisition unit 101. Generate movement position correspondence data that associates . FIG. 5 shows an example of position correspondence data that associates the movement position of the three-dimensional data relating to the cable structure with the movement position data of the connected structure.

Ｊｎ（ｘｊｎ，ｙｊｎ，ｚｊｎ）（ｎは０以上の整数。以下同様）は、ケーブル構造体の接続された被接続構造体（例えば治具）の代表点の３次元座標で表わされる、被接続構造体の移動位置である。また、Ｃｎｍ（ｘｃｎｍ，ｙｃｎｍ，ｚｃｎｍ）は、被接続構造体Ｊｎに接続されるケーブル構造体Ｃｎの各マーカー３０８の３次元座標で表される、ケーブル構造体の移動位置である。ここで、ｍは各マーカー３０８に対してケーブル構造体３０７の一端側から順に付された番号を表す。ケーブル構造体３０７に付されたマーカー３０８の総数をｋとすると、１≦ｍ≦ｋで表される。
Ｊ０（ｘｊ０，ｙｊ０，ｚｊ０）及びＣ０ｍ（ｘｃ０ｍ，ｙｃ０ｍ，ｚｃ０ｍ）は、それぞれ、被接続構造体及びケーブル構造体の移動開始時点の初期位置である。図５で同じ行に記されたデータ同士が関連付けられている。例えば、Ｊ１（ｘｊ１，ｙｊ１，ｚｊ１）には、ケーブル構造体の各マーカー３０８の移動位置Ｃ１1（ｘｃ１1，ｙｃ１1，ｚｃ１1）），Ｃ１2（ｘｃ１2，ｙｃ１2，ｚｃ１2）），…，Ｃ１ｋ（ｘｃ１ｋ，ｙｃ１ｋ，ｚｃ１ｋ））が関連付けられている。 J n (x jn , y jn , z jn ) (n is an integer equal to or greater than 0; hereinafter the same) is represented by three-dimensional coordinates of a representative point of a structure to be connected (for example, a jig) to which the cable structure is connected. is the movement position of the connected structure. Also, C nm (x cnm , y cnm , z cnm ) is the movement position of the cable structure represented by the three-dimensional coordinates of each marker 308 of the cable structure C n connected to the connected structure J n . is. Here, m represents a number sequentially assigned to each marker 308 from one end of the cable structure 307 . Assuming that the total number of markers 308 attached to the cable structure 307 is k, 1≤m≤k.
J 0 (x j0 , y j0 , z j0 ) and C 0m (x c0m , y c0m , z c0m ) are the initial positions at the start of movement of the connected structure and the cable structure, respectively. Data written on the same line in FIG. 5 are associated with each other. For example, J 1 (x j1 , y j1 , z j1 ) includes displacement positions C 11 (x c11 , y c11 , z c11 )), C 12 (x c12 , y c12 , y c12 , z c12 )), . . . , C 1k (x c1k , y c1k , z c1k )) are associated.

より具体的には、位置対応データ生成部１０２は、被接続構造体を移動させた時の位置データ（３次元座標値）に対してセンサ１００が取り込んだデータ（例えば、光学イメージ）から取得したケーブル構造体の位置データ（３次元座標値）を関連付けることができる。
ここで、３次元座標値は、センサ１００の有する３次元座標系でもよい。なお、機械座標系と３次元座標系とを予めキャリブレーションしておくことで、位置対応データは機械座標値に変換することができる。また、位置対応データは、機械座標系との間で変換できるワーク座標系等任意の３次元座標系に変換することができる。
なお、センサ１００は、多数のデータを取り込むが、例えば、データが光学イメージ（画像）である場合は、取り込み時に各画像に付されたフレーム番号などにより各データを識別することができる。 More specifically, the position correspondence data generation unit 102 obtains from the data (for example, optical image) captured by the sensor 100 the position data (three-dimensional coordinate values) when the connected structure is moved. Position data (three-dimensional coordinate values) of the cable structure can be associated.
Here, the three-dimensional coordinate values may be a three-dimensional coordinate system that the sensor 100 has. By calibrating the machine coordinate system and the three-dimensional coordinate system in advance, the position correspondence data can be converted into machine coordinate values. Also, the position correspondence data can be converted into any three-dimensional coordinate system such as a work coordinate system that can be converted to and from the machine coordinate system.
The sensor 100 captures a large amount of data. For example, when the data is an optical image (image), each data can be identified by a frame number assigned to each image at the time of capture.

３次元モデル保存部１０３は、ケーブル構造体に係る３次元データと前記位置対応データと、を含む３次元モデルを記憶部１３（３次元モデル記憶部１３１）に保存する。
より具体的には、３次元モデル保存部１０３は、ケーブル構造体に係る３次元データと、当該３次元データに関連付けられた前記被接続構造体（治具）の位置対応データと、ワーク及び治具の３次元モデルとを記憶部１３（３次元モデル記憶部１３１）に保存する。
以上、本発明の３次元モデル作成装置１の各機能部の実施形態を、３次元モデル作成装置１の構成に基づいて説明した。 The three-dimensional model storage unit 103 stores a three-dimensional model including three-dimensional data relating to the cable structure and the position correspondence data in the storage unit 13 (three-dimensional model storage unit 131).
More specifically, the three-dimensional model storage unit 103 stores three-dimensional data related to the cable structure, positional correspondence data of the connected structure (jig) associated with the three-dimensional data, workpiece and jig. The three-dimensional model of the tool is stored in the storage unit 13 (three-dimensional model storage unit 131).
The embodiment of each functional unit of the three-dimensional model creation device 1 of the present invention has been described above based on the configuration of the three-dimensional model creation device 1 .

＜３次元作成装置１により作成された３次元モデルに基づく３次元シミュレーション＞
次に、３次元作成装置１により作成された３次元モデルに基づく３次元シミュレーションについて説明する。３次元シミュレーションは加工シミュレーション装置２（図示せず）上で行う。ここで、加工シミュレーション装置２は、例えば数値制御装置に実装することができる。また、例えば工作機械に併設されるパソコン等として実装することができる。 <Three-dimensional simulation based on a three-dimensional model created by the three-dimensional creation device 1>
Next, a three-dimensional simulation based on a three-dimensional model created by the three-dimensional creation device 1 will be described. A three-dimensional simulation is performed on the machining simulation device 2 (not shown). Here, the machining simulation device 2 can be implemented in, for example, a numerical control device. Also, for example, it can be implemented as a personal computer or the like that is attached to a machine tool.

前述したとおり、ケーブル構造体は、中間部が固定されていない（リジッドでない）ことから、被接続構造体である治具の移動に伴って大きく動く。前述の特許文献３には、治具が加工中に工具と干渉するかどうかをシミュレーションにより加工前にチェックする方法を開示されている。特許文献３では、シミュレーション部１１が、数値制御部１０から送出される数値制御情報に基づき、加工物（ワーク）の個別計測モデル１８、治具の個別計測モデル１９と工具モデル２１を動作させ、干渉検知を行っている（段落［００２３］参照。）。このように、特許文献３では、ケーブル構造体のようなリジッドでない部分を含まない３次元モデル（リジッドな３次元モデル）を用いて干渉シミュレーションを行っている。しかしながら、加工前に、予め３次元モデルに基づいて干渉シミュレーションを行った場合であっても、当該３次元モデルがケーブルや配管等を含まないことから、実際の加工中に、ワークや治具がケーブルや配管に干渉する恐れがある。 As described above, since the intermediate portion of the cable structure is not fixed (not rigid), the cable structure moves greatly as the jig, which is the structure to be connected, moves. The above-mentioned Patent Document 3 discloses a method of checking whether or not a jig interferes with a tool during machining by simulation before machining. In Patent Document 3, a simulation unit 11 operates an individual measurement model 18 of a workpiece (work), an individual measurement model 19 of a jig, and a tool model 21 based on numerical control information sent from the numerical control unit 10, Interference detection is performed (see paragraph [0023]). Thus, in Patent Document 3, interference simulation is performed using a three-dimensional model (rigid three-dimensional model) that does not include non-rigid portions such as cable structures. However, even if an interference simulation is performed based on a 3D model in advance before processing, the 3D model does not include cables, piping, etc., so it is possible that the work and jigs will not interfere during actual processing. It may interfere with cables and piping.

これに対して、本願発明は、リジッドでないケーブル構造体を含む３次元モデルを用いて３次元シミュレーションを行うことに特徴がある。本願発明の３次元モデルは、前述のとおり、ケーブル構造体に係る３次元データと被接続構造体（例えば治具等）の位置対応データとともに保存されているので、被接続構造体の移動位置に応じて、当該被接続構造体に接続されているケーブル構造体に係る３次元データ及び位置対応を呼び出し、呼び出したデータに基づいて、ケーブル構造体の位置を特定し、ケーブル構造体と干渉する領域を算出することができる。 In contrast, the present invention is characterized by performing a three-dimensional simulation using a three-dimensional model including a non-rigid cable structure. As described above, the three-dimensional model of the present invention is stored together with the three-dimensional data related to the cable structure and the positional correspondence data of the connected structure (for example, a jig). Accordingly, the three-dimensional data and the positional correspondence of the cable structure connected to the connected structure are called, the position of the cable structure is specified based on the called data, and the area that interferes with the cable structure can be calculated.

図６は、（Ａ）ワーク加工前と（Ｂ）ワーク加工中・後の干渉領域の変化の一例を示している。図６を用いて、本願発明の干渉シミュレーションの具体例を説明する。
図６（Ａ）は、加工前のワークの形状を表している。図６（Ｂ）は、ワーク加工（切削）中及び加工（切削）後に、ワークが切削され、その形状が変化し、干渉領域が変化していく場合を表している。従来のリジッドな３次元モデルを参照してこのようなワーク切削中及び切削後の干渉シミュレーションを行う場合には、ワークと工具との干渉は無視し、ワークが加工されて、ワークの一部が削り取られる前、削り取られていく途中、及び削り取られた後の各段階に応じて、治具と工具が干渉するか否かを算出していた。このため、予め、ワークの３次元モデル、若しくは、冶具の３次元モデルを与えておくことにより、工作機械に取り付けられたワークと冶具を一緒に３次元計測した結果から、ワークの領域と冶具の領域とを区別することができるようにして、ワークの３次元モデルと治具の３次元モデルを個別に作成していた。しかしながら、いずれの段階でも工具が治具と干渉しないことを確認していても、実際に切削加工するとケーブル構造体がワークや治具に干渉してしまうことがあった。 FIG. 6 shows an example of changes in the interference area (A) before workpiece machining and (B) during and after workpiece machining. A specific example of the interference simulation of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6A shows the shape of the workpiece before machining. FIG. 6B shows a case where the workpiece is cut during and after machining (cutting) of the workpiece, the shape of the workpiece changes, and the interference area changes. When performing such an interference simulation during and after cutting a workpiece with reference to a conventional rigid three-dimensional model, the interference between the workpiece and the tool is ignored, and the workpiece is machined and part of the workpiece is Whether or not the jig and the tool interfere with each other before being scraped off, while being scraped off, and after being scraped off is calculated. For this reason, by giving a 3D model of the work or a 3D model of the jig in advance, the work area and the jig can be determined from the results of 3D measurement of the work and the jig mounted on the machine tool. A three-dimensional model of the workpiece and a three-dimensional model of the jig are separately created so that the regions can be distinguished from each other. However, even if it is confirmed that the tool does not interfere with the jig at any stage, the cable structure sometimes interferes with the workpiece or the jig when actually cutting.

これに対して、本願発明では、リジッドでないケーブル構造体を含む３次元モデルを参照して干渉シミュレーションを行うので、ワークを切削加工する間にケーブル構造体がワークや治具に干渉するか否かを予め簡単に算出して確認しておくことができる。具体的には、被接続構造体の移動位置に応じて算出されるケーブル構造体と干渉する領域と、ワーク及び工具が存在する領域が重なる領域を、公知のブーリアン演算等によって算出し、重なる領域が存在しなれば干渉は生じない。また、加工中及び加工後のワークの形状変化を考慮するため、加工中の各段階で、工具の構造体モデルデータとワークの構造体モデルデータとが重なり合う場合、重なり合う領域を前記ワークの構造体データモデルから削除して、ワークの構造体データモデルを更新しながら、上述した干渉チェックを行うことができる。 On the other hand, in the present invention, interference simulation is performed with reference to a three-dimensional model that includes a non-rigid cable structure. can be easily calculated and confirmed in advance. Specifically, the area where the cable structure interfering with the moving position of the structure to be connected overlaps with the area where the workpiece and the tool are present is calculated by a known Boolean operation or the like, and the overlapping area is calculated. does not exist, there is no interference. In addition, in order to consider the shape change of the workpiece during and after machining, when the structural model data of the tool and the structural model data of the workpiece overlap each other at each stage during machining, the overlapping area is defined as the structure of the workpiece. The interference check described above can be performed while deleting from the data model and updating the structure data model of the workpiece.

このように、３次元作成装置１により作成された３次元モデルは、ケーブルや配管等の接続される構造体（例えば治具）の移動や回転に伴い、ケーブルや配管等の構造体が工作機械内でどのように変化して、移動や回転するのかが定義されていることで、当該３次元モデルを利用することにより、治具やワークのみならず、治具に接続されたケーブルや配管等との干渉チェックをより正確に容易にできる３次元シミュレーションを実現することができる。 In this way, the three-dimensional model created by the three-dimensional creation apparatus 1 is a structure such as a cable or a pipe that is moved or rotated by a machine tool as the structure (for example, a jig) to which the cable or the pipe is connected moves or rotates. By defining how it changes, moves, and rotates inside, by using the 3D model, not only jigs and workpieces, but also cables and pipes connected to jigs It is possible to realize a three-dimensional simulation that can more accurately and easily check interference with.

＜３次元作成装置１により作成された３次元モデルに基づく工具経路算出＞
次に、３次元作成装置１により作成された３次元モデルに基づく、加工時間を短縮する工具早送り経路を自動計算する、工具経路自動生成について説明する。３次元シミュレーションは工具経路自動生成装置３（図示せず）上で行う。ここで、工具経路自動生成装置３は、例えば数値制御装置に実装することができる。また、例えば工作機械に併設されるパソコン等として実装することができる。
例えば、前述の特許文献３には、リジッドな３次元モデルにおける工具経路自動生成法が開示されている。実際にワークを加工する場合には、工具がワークの加工を伴いながら移動するときと、加工を伴わないで移動する（工具を早送りする）ときとがあり、工具経路の自動生成法においては、このような早送り指令を含む工具経路を生成している。
工具早送り経路（早送りパス）を算出する方法としては、工具の移動距離が最小になるように移動経路を算出する方法や、工具を加速・減速する回数が最小になるように移動経路を算出する方法などがあるが、いずれにせよ、早送りする際に工具がワークや治具に触れないようにしなければならない。 <Tool Path Calculation Based on Three-Dimensional Model Created by Three-Dimensional Creation Device 1>
Next, automatic tool path generation for automatically calculating a tool rapid feed path that shortens the machining time based on the three-dimensional model created by the three-dimensional creating apparatus 1 will be described. A three-dimensional simulation is performed on the tool path automatic generation device 3 (not shown). Here, the tool path automatic generation device 3 can be mounted on, for example, a numerical control device. Also, for example, it can be implemented as a personal computer or the like that is attached to a machine tool.
For example, Patent Literature 3 mentioned above discloses a method for automatically generating a tool path in a rigid three-dimensional model. When actually machining a workpiece, there are times when the tool moves while machining the workpiece, and times when it moves without machining (the tool is fast-forwarded). A tool path including such a rapid feed command is generated.
As a method of calculating the tool rapid traverse path (rapid traverse path), there is a method of calculating the movement path so as to minimize the tool movement distance, and a method of calculating the movement path so as to minimize the number of times the tool is accelerated and decelerated. There are other methods, but in any case, the tool must not touch the workpiece or jig when fast forwarding.

図７は、ワークを平面視した図であり、（Ａ）ワーク加工前及び（Ｂ）ワーク加工中及び加工後に、工具を所定位置に早送りする場合を表している。従来のリジッドな３次元モデルを参照した干渉シミュレーションでは、図７（Ｂ）のように工具を早送りしても工具がワークや治具と干渉しないという結果が算出されていても、実際に早送りするとケーブル構造体がワークや治具に干渉してしまうことがあった。このため、必ずしも最短の経路を採用できず、加工中・後でも、加工前のワーク形状に基づいて、工具先端が加工前のワークを大きく迂回するような経路（例えば、図６（Ａ）や図７（Ａ）に示すように、加工前のワーク外周から常に一定の距離を保って移動する経路）を早送りパスとせざるを得ない場合があった。このため、工具が必要以上に遠回りすることがあり、無駄な移動時間がかかっていた。 FIG. 7 is a plan view of the workpiece, and shows the case where the tool is rapidly fed to a predetermined position before (A) machining the workpiece and (B) during and after machining the workpiece. In an interference simulation that refers to a conventional rigid 3D model, even if the tool does not interfere with the workpiece or jig even if the tool is fast-forwarded as shown in Fig. 7(B), it is calculated that the tool does not interfere with the workpiece or jig. The cable structure sometimes interferes with the workpiece or jig. For this reason, the shortest path cannot always be adopted, and even during or after machining, based on the shape of the workpiece before machining, the tip of the tool largely bypasses the workpiece before machining (for example, the path shown in FIG. 6A). As shown in FIG. 7(A), there was a case where there was no other choice but to use the fast-forward path as a path that always keeps a constant distance from the outer periphery of the workpiece before machining. For this reason, the tool sometimes takes a detour more than necessary, resulting in wasted travel time.

これに対して、本願発明では、リジッドでないケーブル構造体を含む３次元モデルを参照して干渉シミュレーションを行うので、工具を早送りする間にケーブル構造体がワークや工具に干渉するか否かを予め簡単に算出しておくことができる。このため、移動距離が最小で、かつ、ケーブル構造体がワークや工具に干渉しない早送りパスを容易に見つけることができる。 On the other hand, in the present invention, interference simulation is performed with reference to a three-dimensional model including a non-rigid cable structure. can be easily calculated. Therefore, it is easy to find a rapid traverse path that has the smallest travel distance and does not interfere with the workpiece or tool with the cable structure.

さらに、切削加工が進行するにつれてワークの形状が変化するような場合でも、加工中の各段階で、工具の構造体モデルデータとワークの構造体モデルデータとが重なり合う領域を前記ワークの構造体データモデルから削除して、ワークの構造体データモデルを更新しながら、ワークを避けて最小の移動距離で、かつ、ケーブル構造体が工具やワークに干渉することなく、工具が移動する最短の早送りパスを算出することができるので、従来よりも、加工時間を短縮する早送り経路を容易に得ることができる。例えば、図７（Ｂ）に示すように、ワークの一部が削り取られた後において、平面視で、加工前のワークの外周内を通る工具経路を早送りパスとすることも容易にできるので、早送りの際の移動時間が短縮され、加工時間が短縮されることがわかる。 Furthermore, even if the shape of the workpiece changes as the cutting process progresses, at each stage during machining, the region where the structural model data of the tool and the structural model data of the workpiece overlap is replaced with the structural data of the workpiece. The shortest rapid traverse path that the tool travels around the part with the minimum travel distance and without the cable structure interfering with the tool or the part, while deleting it from the model and updating the part structure data model. can be calculated, it is possible to easily obtain a rapid feed path that shortens the machining time compared to the conventional art. For example, as shown in FIG. 7B, after a part of the workpiece has been cut away, the tool path passing through the outer periphery of the workpiece before machining in plan view can easily be used as a rapid feed path. It can be seen that the movement time during rapid traverse is shortened and the machining time is shortened.

このように、３次元作成装置１により作成された３次元モデルは、ケーブルや配管等の接続される構造体（例えば治具）の移動や回転に伴い、ケーブルや配管等の構造体が工作機械内でどのように変化して、移動や回転するのかが定義されていることで、当該３次元モデルを利用することにより、加工により削り取られる、ワークの３次元モデルを取得することができるとともに、工具と、治具及びケーブル及び／又は配管からなるケーブル構造体と、が干渉しない最短の工具早送り経路を算出することができる。これにより、加工時間を短縮することができ、生産性向上に寄与する。 In this way, the three-dimensional model created by the three-dimensional creation apparatus 1 is a structure such as a cable or a pipe that is moved or rotated by a machine tool as the structure (for example, a jig) to which the cable or the pipe is connected moves or rotates. It is possible to obtain a 3D model of the workpiece that is scraped off by machining by using the 3D model by defining how it changes, moves, and rotates inside. It is possible to calculate the shortest tool rapid feed path that does not interfere with the tool and the cable structure composed of the jig and cables and/or pipes. As a result, the processing time can be shortened, contributing to productivity improvement.

次に、本発明の実施形態の３次元モデル作成装置１における一連の処理の流れについて、図８を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る３次元モデル作成装置１による３次元モデル作成の流れを示すフローチャートである。 Next, the flow of a series of processes in the three-dimensional model creation device 1 according to the embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flow chart showing the flow of three-dimensional model creation by the three-dimensional model creation device 1 according to this embodiment.

図８を参照すると、ステップＳ１において、移動データ取得部１０１は、ケーブル構造体が接続された被接続構造体を工作機械の備える各軸方向に平行又は回転移動させながら、センサ１００により、ケーブル構造体に係る３次元データ、並びに、工具、ワーク及び該ワークが装着された治具に係る３次元データを取得する。 Referring to FIG. 8, in step S1, the movement data acquisition unit 101 moves the connected structure to which the cable structure is connected in parallel or rotationally in each axial direction of the machine tool, while the sensor 100 detects the cable structure. Three-dimensional data relating to the body, and three-dimensional data relating to the tool, workpiece, and jig to which the workpiece is attached are acquired.

ステップＳ２において、取得した３次元データに基づいて、ケーブル構造体の３次元モデル並びに当該ケーブル構造体の接続される被接続構造体の３次元モデルを作成する。 In step S2, based on the acquired three-dimensional data, a three-dimensional model of the cable structure and a three-dimensional model of the connected structure to which the cable structure is connected are created.

ステップＳ３において、取得された、被接続構造体を移動させたときの、ケーブル構造体に係る３次元データの移動位置と被接続構造体の移動位置データとを関連付ける移動位置対応データを生成する。
ステップＳ４において、ケーブル構造体に係る３次元データの移動位置と、当該３次元データに関連付けられた前記被接続構造体の移動位置とを関連付ける移動位置対応データと、ケーブル構造体の３次元モデル並びに当該ケーブル構造体の接続される被接続構造体の３次元モデルとを記憶部１３（３次元モデル記憶部１３１）に保存する。 In step S3, movement position correspondence data is generated that associates the acquired movement position of the three-dimensional data relating to the cable structure with the movement position data of the connection structure when the connection structure is moved.
In step S4, movement position correspondence data for associating the movement position of the three-dimensional data relating to the cable structure with the movement position of the connected structure associated with the three-dimensional data, the three-dimensional model of the cable structure, and A three-dimensional model of the connected structure to which the cable structure is connected is stored in the storage unit 13 (three-dimensional model storage unit 131).

本実施形態によれば、ケーブル及び／又は配管からなるケーブル構造体が接続された、工作機械の所定の構造体（例えば、治具等）を工作機械の備える各軸方向に平行又は回転移動させながら、例えば、３次元カメラ、ステレオカメラ、計測センサ等により、ケーブル及び／又は配管からなるケーブル構造体上に予め設定された複数の測定点の位置を含む３次元データを取得することで、当該ケーブルや配管等の設置される構造体（例えば治具）の移動や回転に伴い、ケーブルや配管等の構造体が工作機械内でどのように変化して、移動や回転するのかを定義した３次元モデルを容易に作成することができる。
これにより、治具やワークのみならず、被接続構造体（例えば治具等）に接続されたケーブルや配管等との干渉チェックをより正確に容易にできる。 According to this embodiment, a predetermined structure (for example, a jig) of the machine tool to which a cable structure composed of cables and/or pipes is connected is moved parallel or rotationally in each axial direction of the machine tool. However, for example, by acquiring three-dimensional data including the positions of a plurality of measurement points preset on a cable structure composed of cables and / or pipes using a three-dimensional camera, a stereo camera, a measurement sensor, etc. It defines how structures such as cables and pipes change, move, and rotate inside the machine tool as the structures (e.g., jigs) where cables and pipes are installed move and rotate. Dimensional models can be easily created.
This makes it possible to more accurately and easily check interference with not only jigs and works, but also cables and pipes connected to connected structures (for example, jigs).

また、本実施形態によれば、加工により削り取られる、ワークの３次元モデルを取得することができるとともに、工具と、治具及びケーブル及び／又は配管からなるケーブル構造体と、が干渉しない最短の工具早送り経路を算出することができる。これにより、加工時間を短縮することができ、生産性向上に寄与することができる。 In addition, according to the present embodiment, it is possible to acquire a three-dimensional model of the workpiece that is scraped off by machining, and to provide the shortest possible distance that does not interfere with the tool, the cable structure composed of the jig, the cable, and/or the pipe. A tool rapid traverse path can be calculated. Thereby, the processing time can be shortened, which can contribute to the improvement of productivity.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Moreover, the effects described in the present embodiment are merely enumerations of the most suitable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the present embodiment.

３次元モデル作成装置の各機能は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。また、これらのプログラムは、リムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。 Each function of the three-dimensional model creation device is realized by software. When realized by software, the programs that make up this software are installed on the computer. These programs may be recorded on removable media and distributed to users, or may be distributed by being downloaded to users' computers via a network.

１ ３次元モデル作成装置
１０ プロセッサ
１０１ 移動データ取得部
１０２ 位置対応データ生成部
１０３ ３次元モデル保存部
１１ ＲＯＭ
１２ ＲＡＭ
１３ 不揮発性記憶部（記憶部）
１４ インタフェース
１８ 機械操作盤
１９ グラフィック制御回路
２０ 表示装置
２１ 入力装置
２２ タッチパネル
２３ 通信部
１００ センサ
３０１ ケーブル構造体を含む工作機械
３０２ 主軸
３０３ 主軸にセットされた工具
３０４ ワーク
３０５ 被接続構造体である治具
３０６ 加工テーブル
３０７ ケーブル構造体
３０８ マーカー REFERENCE SIGNS LIST 1 3D model creation device 10 processor 101 movement data acquisition unit 102 position correspondence data generation unit 103 3D model storage unit 11 ROM
12 RAMs
13 non-volatile storage unit (storage unit)
14 interface 18 machine operation panel 19 graphic control circuit 20 display device 21 input device 22 touch panel 23 communication unit 100 sensor 301 machine tool including cable structure 302 spindle 303 tool set on spindle 304 workpiece 305 jig which is a structure to be connected Tool 306 Processing table 307 Cable structure 308 Marker

Claims (5)

工作機械に取り付けられたワークと治具と工具を含む構造体の３次元モデルを作成する３次元モデル作成装置であって、
工作機械の所定の構造体に接続されるケーブル及び／又は配管からなるケーブル構造体上に予め設定された複数の測定点の位置を含む３次元データを取得する３次元データ取得部と、
前記ケーブル構造体が接続された前記構造体を前記工作機械の備える各軸方向に平行又は回転移動させながら、前記ケーブル構造体に係る３次元データを前記３次元データ取得部に対して取得させる、移動データ取得部と、
前記移動データ取得部により取得された前記ケーブル構造体に係る３次元データと前記構造体の位置データとを関連付ける位置対応データを生成する位置対応データ生成部と、
前記ケーブル構造体に係る３次元データと前記位置対応データと、を含む３次元モデルを記憶部に保存する３次元モデル保存部と、
を備える３次元モデル作成装置。 A three-dimensional model creation device for creating a three-dimensional model of a structure including a workpiece, a jig, and a tool attached to a machine tool,
a three-dimensional data acquisition unit that acquires three-dimensional data including the positions of a plurality of measurement points preset on a cable structure composed of cables and/or pipes connected to a predetermined structure of the machine tool;
causing the three-dimensional data acquisition unit to acquire three-dimensional data relating to the cable structure while moving the structure to which the cable structure is connected in parallel or rotationally in each axial direction of the machine tool; a movement data acquisition unit;
a position correspondence data generation unit that generates position correspondence data that associates the three-dimensional data relating to the cable structure acquired by the movement data acquisition unit with the position data of the structure;
a three-dimensional model storage unit storing a three-dimensional model including the three-dimensional data and the position correspondence data relating to the cable structure in a storage unit;
A three-dimensional model creation device comprising: 請求項１に記載の３次元モデル作成装置によって作成された、前記ケーブル構造体に係る３次元データを含む３次元モデルに基づいて、コンピュータ上で、加工プログラムの加工シミュレーションを行い、それにより、工具の構造体と、前記ケーブル構造体を含む構造体と、の間の干渉チェックを行う、加工シミュレーション装置。 3. Based on the three-dimensional model including the three-dimensional data related to the cable structure created by the three-dimensional model creation device according to claim 1, a machining simulation of a machining program is performed on a computer, whereby the tool and a structure including the cable structure. 前記加工プログラムの加工シミュレーションにおいて、工具の構造体モデルデータとワークの構造体モデルデータとが重なり合う場合、重なり合う領域を前記ワークの構造体データモデルから削除して、ワークの構造体データモデルを更新する、請求項２に記載の加工シミュレーション装置。 In the machining simulation of the machining program, if the structural model data of the tool and the structural model data of the workpiece overlap, the overlapping region is deleted from the structural data model of the workpiece, and the structural data model of the workpiece is updated. 3. The machining simulation apparatus according to claim 2. 請求項１に記載の３次元モデル作成装置によって作成された、前記ケーブル構造体に係る３次元データを含む３次元モデルに基づいて、コンピュータ上で、加工プログラムの加工シミュレーションを行い、それにより、工具の構造体と、前記ケーブル構造体を含む構造体と、の間の干渉チェックを行うことで、加工時間を短縮する工具早送り経路を計算する、工具経路自動生成装置。 3. Based on the three-dimensional model including the three-dimensional data related to the cable structure created by the three-dimensional model creation device according to claim 1, a machining simulation of a machining program is performed on a computer, whereby the tool and a structure including the cable structure to calculate a tool rapid feed path that shortens the machining time by performing an interference check. 前記加工プログラムの加工シミュレーションにおいて、工具の構造体モデルデータとワークの構造体モデルデータとが重なり合う場合、重なり合う領域を前記ワークの構造体データモデルから削除して、ワークの構造体データモデルを更新する、請求項４に記載の工具経路自動生成装置。 In the machining simulation of the machining program, if the structural model data of the tool and the structural model data of the workpiece overlap, the overlapping region is deleted from the structural data model of the workpiece, and the structural data model of the workpiece is updated. 5. The automatic tool path generation system according to claim 4.
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