TWI676909B - 顯示系統及顯示方法 - Google Patents
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Abstract
一種顯示方法，係於一擬合部中將座標資訊簡化成擬合參數，並由該座標資訊建構第一圖形，且由該擬合參數建構第二圖形，接著，於一計算部中計算該第一圖形與該第二圖形之間的偏移資訊，之後，藉由一整合部將該擬合部之擬合參數與該計算部之偏移資訊整合成參考資訊，並由該參考資訊建構第三圖形，據此，使用者於人機介面上僅需輸入誤差允許值即可重現該第三圖形所代表之加工路徑，故能降低運算資源，以減少記憶體之負荷。
Description
本揭露係有關一種顯示系統，尤指一種用於顯示電腦數值控制加工路徑之顯示系統。
目前工具機已廣泛採用電腦數值控制(Computer Numerical Control，簡稱CNC)的方式進行加工作業，故於數位控制器中均配備有加工路徑自動繪圖功能。
習知數位控制器之繪圖功能，會要求在加工執行前，先設定路徑的邊界範圍，使工具機之人機介面的畫面預先配置縮放比例及顯示範圍，但於加工結束前，不可調整畫面配置，故此繪圖方法，永遠只會記錄前一點的座標位置與現在點的座標位置，而不會保留加工座標點的各點的歷程記錄，以節省記憶體的使用量及提升繪圖效能。
然而，因未保留各個座標點的歷程記錄，故於加工後，該繪圖功能無法提供平移、縮放加工路徑畫面等操作。
因此，業界遂發展出新的繪圖功能，可於加工過程或加工後能隨時調整觀看加工路徑畫布邊界、平移、縮放等操作需求，使人機介面所顯示之加工路徑更具有參考價值。此方式若在短工時的加工情況下，並不會造成太多影
響，控制器的記憶體累積的使用量也不會造成過大的負擔。
惟，加工業者為了追求更高的產能利用率，往往會不間斷地長時間加工零件，以提高機台的利用率，且加工業者係以加工高單價高精密度的零件為目標，如航空用零件、牙技用零件等高精密加工零件，致使生產線之工具機之加工時間經常超過24小時，故該控制器於長時間之使用下，其記憶體及效能會有無法負荷的問題。例如，若數位控制器於每100毫秒(ms)更新一次座標，於工具機24小時加工下，三軸座標的每一軸會有864,000座標點(10×60×60×24=864,000)，故於加工過程或加工後進行重繪時，係以兩點連成一線段的方式重新繪製，約需繪出864,000條直線，才能於該人機介面上顯示加工路徑；進一步地，若於加工過程或加工後，使用者在該人機介面上連續操作平移、放大或縮小等動作，則需連續重繪，才能顯示加工路徑，此將佔據更大量的運算資料，致使記憶體無法負荷。
再者，於加工過程或加工後所重繪之加工路徑係由多點呈現，故其路徑呈現抖波點狀，並無法判斷出該加工路徑之優劣，進而無法回推工具機於何處加工不良或無法加工。
因此，如何採用一個能降低運算資源且能反映出工具機加工狀況的顯示系統，實已成為目前業界亟待克服之難題。
鑑於上述習知技術之種種缺失，本發明揭露一種顯示
系統，適用於連接工具機之控制器，該顯示系統包括：擬合部，用以將座標資訊轉化成擬合參數，並以該座標資訊建構第一圖形，且以該擬合參數建構第二圖形；計算部，用以計算該第一圖形與該第二圖形之間的偏移資訊；以及整合部，用以將該擬合部之該擬合參數與該計算部之該偏移資訊整合成參考資訊，並以該參考資訊建構第三圖形。
本發明亦提供一種顯示方法，適合由工具機的控制器所執行，該顯示方法包括以下步驟：由一擬合部將座標資訊轉化成擬合參數，並以該座標資訊建構第一圖形，且以該擬合參數建構第二圖形；由一計算部計算該第一圖形與該第二圖形之間的偏移資訊；以及由一整合部將該擬合參數與該偏移資訊整合成參考資訊，並以該參考資訊建構第三圖形。
由上可知，本發明之顯示系統及顯示方法中，主要藉由該擬合部、計算部與整合部之設計，因而僅需少量資訊(即該擬合參數及偏移資訊)即可重現第三圖形(或加工路徑)，故相較於習知技術所重現之多點路徑圖形，本發明能降低運算資源，以減少記憶體之負荷。
再者，使用者僅需輸入誤差允許值，即可經由該計算部與整合部之處理，以呈現所需之尺寸規格的第三圖形(或加工路徑)，故相較於習知技術所重現之多點路徑圖形之抖波點狀，本發明之第三圖形係有利於使用者依據偏移的原始座標點判斷加工狀況。
1‧‧‧人機介面
2‧‧‧顯示系統
2a‧‧‧資料庫
2b‧‧‧應用程式
20‧‧‧資訊收集部
21‧‧‧擬合部
22‧‧‧計算部
23‧‧‧整合部
24‧‧‧繪圖部
30,40,50‧‧‧擬合資料
9‧‧‧工具機
90‧‧‧控制器
A‧‧‧起始座標點
B‧‧‧終止座標點
C‧‧‧轉折座標點
d‧‧‧偏移距離
M‧‧‧平面
O‧‧‧圓心
P‧‧‧原始座標點
R‧‧‧投影座標點
r‧‧‧半徑
SL1,AL1,PL1‧‧‧第一圖形
SL2,AL2,PL2‧‧‧第二圖形
SL3,AL3‧‧‧第三圖形
t‧‧‧誤差允許值之範圍
U1,U2‧‧‧位置座標點
第1圖係為本發明之顯示系統之應用示意圖；第2圖係為本發明之顯示系統之運作架構及資料處理示意圖；第3A-1至3A-4圖係為本發明之顯示系統之資料處理作業之第一實施例的示意圖；第3B-1及3B-2圖係為第3A-1至3A-4圖之相關圖表；第4A-1至4C-3圖係為本發明之顯示系統之資料處理作業之第二實施例的示意圖，其中，第4B-1及4B-2圖係為第4A-1及4A-2圖之相關圖表，第4B-3圖係為第4B-4圖之相關圖表，第4C-2圖係為第4C-1圖之相關圖表；第4D-1至4D-2圖係為第4C-2至4C-3圖之其它實施例；第4E-1至4E-2圖係為第4C-2至4C-3圖之其它實施例；第4F-1至4F-2圖係為第4C-2至4C-3圖之其它實施例；第4G-1至4G-2圖係為第4C-2至4C-3圖之其它實施例；第5A-1至5C-3圖係為本發明之顯示系統之資料處理作業之第三實施例的示意圖，其中，第5B-1及5B-2圖係為第5A-1至5A-3圖之相關圖表，第5B-3圖係為第5B-4圖之相關圖表，第5C-2圖係為第5C-1圖之相關圖表；第5D-1至5D-2圖係為第5C-2至5C-3圖之其它實施例；
第5E-1至5E-2圖係為第5C-2至5C-3圖之其它實施例；第5F-1至5F-2圖係為第5C-2至5C-3圖之其它實施例；以及第5G-1至5G-2圖係為第5C-2至5C-3圖之其它實施例。
以下藉由特定的具體實施例說明本揭露之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本揭露之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本揭露可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本揭露所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本揭露所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「一」、「第一」及「第二」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本揭露可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本揭露可實施之範疇。
請參閱第1圖，係為本發明之顯示系統2之應用示意圖。
如第1圖所示，該顯示系統2係應用於電腦數值控制
(CNC)的工具機9，且該顯示系統2舉例可為該工具機9的標準配備或獨立電腦(如遠端電腦、個人電腦、平板或手機等)，具有運算與顯示運算結果之功能。
於本實施例中，該顯示系統2之運作係於該工具機9之加工過程中或加工後，且其運作係先擷取該工具機9之相關資料至其資料庫2a，再將該資料庫2a之資料傳輸至其應用程式2b(如運算程式或繪圖軟體)。
再者，該顯示系統2之擷取資料之方式可為內部直接傳輸(例如該工具機9之數位控制器具有該資料庫2a之配置)、應用程式介面(例如用以取得該工具機9之數位控制器的內部資訊)、用於該數位控制器內外訊號傳遞及暫存的可程式控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)、外部裝置直接傳輸(例如編碼器傳輸座標訊號、光學尺傳輸座標訊號、資料擷取卡傳輸座標、NC碼行號或G碼類型)。
請參閱第2圖，係為本發明之顯示系統2之運作架構及資料處理示意圖。如第2圖所示，該顯示系統2之運作架構係包括資訊收集部20(如資料庫2a)、擬合部21、計算部22、整合部23以及繪圖部24，其中，該擬合部21、該計算部22、該整合部23及該繪圖部24係可由上述之應用程式2b編寫成一控制單元。
所述之資訊收集部20係用以擷取加工中或加工後的座標資訊並傳輸至該擬合部21。
於本實施例中，該座標資訊係例如為上述工具機9於
加工過程中之刀具之移動路徑的座標資料，配合其對應的程式碼類型或程式碼行號。例如，該座標資訊可包含座標、G碼類型、NC碼行號或其它相關指令等資料。具體地，若傳入該資訊收集部20的即時路徑座標資訊之NC碼行號相同時，代表當下進行的加工作業尚未結束，故該路徑座標資訊會不斷累積在暫存記憶體中；反之，若該NC碼行號改變時(即NC碼行號換行時)，代表該工具機9進入下一階段的加工作業，此時，該資訊收集部20會觸發路徑擬合機制，以將所累積暫存的路徑座標資訊傳輸至該擬合部21進行處理。
又，於該工具機9運作時，該顯示系統2會從多種來源取得並記錄該工具機9之刀具移動路徑的座標資料，例如，該工具機9之控制器90之位置控制、該工具機9之伺服馬達上之編碼器、或工作平台上之光學尺，具體如下說明。
所述之控制器90之位置控制係為內部維護的座標。在正常的加工NC碼執行流程中，該控制器90之核心區會預先讀入一批數量的加工程式碼，且以「行」作為單位，接著，不斷解譯此行號內NC碼所代表的指令，再暫存於該控制器90之命令暫存區中，而另一方面，則不斷地從該命令暫存區前端取出命令，再解譯出目標座標值，以作為該控制器90之內部維護的座標值，其包括於該控制器90之人機介面上所顯示的機械座標、工作座標等。
所述之伺服馬達上之編碼器或工作平台上之光學尺
係為該工具機9之外部裝置，其擷取方式係先取得真實位置，再回授予該控制器90作補償。該編碼器大多結合於該伺服馬達後端，以利用旋轉的圈數及角度推算出該工具機9之工作台移動的實際位置。該光學尺則鎖固於產生軸行程的機構零件上，以準確定位其座標位置。
所述之擬合部21係將座標資訊簡化成擬合參數，其中，該座標資訊係轉換成第一圖形，且該擬合參數係構成第二圖形。具體地，依據傳入的座標資訊中之程式碼(如G碼類型)，將該座標資訊進行分類以轉換成擬合參數，並將該座標資訊所代表之第一圖形擬合成該擬合參數所對應之第二圖形，以快速重現路徑座標資訊的資料點所代表的圖形架構。
於本實施例中，G碼中有關於移動類型之定義有G00、G01、G02及G03，其中，G00代表加工路徑為折線(擬合圖形或第二圖形)，G01代表加工路徑為直線(擬合圖形或第二圖形)，G02與G03代表加工路徑為順時針轉向或逆時針轉向的弧線(擬合圖形或第二圖形)。
所述之G00碼類型的程式碼係用以規劃該工具機9之刀具或其它作用器具進行直線或折線移動，但不會對材料進行加工(即所謂之空跑)，因而以原始路徑之座標資訊所繪成的刀具路徑會整體呈現直線或折線，故針對此段加工路徑，該擬合部21將以折線方式進行擬合。
所述之G01碼類型的程式碼係用以規劃該工具機9之刀具或其它作用之機具進行直線移動，並於移動過程中對
材料進行加工，而加工中的刀具對材料切削所產生的反作用力會造成該刀具偏離原規劃之加工路徑，因而會再經由機械回授等方式校正回原規劃的加工路徑。由於G01碼係用以規劃刀具進行直線移動，因而以原始路徑之座標資訊所繪成的刀具路徑會整體呈現直線，故針對此段加工路徑，該擬合部21將以直線方式進行擬合。
所述之G02、G03碼類型的程式碼係用以規劃該工具機9之刀具或其它作用之機具進行弧線移動，並於移動過程中對材料進行加工，而加工中的刀具對材料切削所產生的反作用力會造成該刀具偏離原規劃之加工路徑，因而需再經由機械回授等方式校正回原規劃的路徑。由於G02、G03係用以規劃刀具進行弧線移動，因而以原始路徑之座標資訊所繪成的刀具路徑會整體呈現弧線，故針對此段加工路徑，該擬合部21將以弧線方式進行擬合。
所述之計算部22係用以計算該第一圖形與該第二圖形之間的偏移資訊，亦即當該擬合部21所產生之路徑線段偏離原規劃之加工路徑，該計算部22將整理出該路徑線段之偏移距離之資訊。
於本實施例中，該偏移資訊係包含一資料，係為該第一圖形與該第二圖形之間的偏移距離大於預設的誤差允許值之範圍。具體地，當該偏移距離小於該誤差允許值之範圍時，則忽略其偏移量，而當該偏移距離大於該誤差允許值之範圍時，則保留該偏移距離之資料。因此，該計算部22係用以將因切削材料時的反作用力、異常加工情形等可
能外因所造成偏離原規劃之加工路徑進行處理，且將各路徑座標點在符合誤差允許範圍內的偏移距離予以忽略，並保留超過誤差允許範圍的偏移距離之資料，以整理成偏移資訊(或圖形座標偏移資訊)。
再者，G00碼因未對材料進行加工，故對操作者而言檢視意義不大，因而不需顯示於人機介面或電腦螢幕上。因此，該計算部22不會保留G00碼之刀具移動過程中的偏移線段。
又，G01碼所反映的第二圖形為直線，且G02、G03碼所反映的第二圖形為弧線，三者因刀具會對材料進行加工，故該計算部22會保留G01、G02及G03碼之刀具移動過程中不可忽略的偏移線段(該偏移距離大於該誤差允許值之範圍)。
所述之整合部23係用以將該擬合部21的擬合參數與該計算部22的偏移資訊(或圖形座標偏移資訊)整合成一組完整的參考資訊，以令該參考資訊形成第三圖形。
所述之繪圖部24係用以該整合部23之參考資訊，且利用該計算部22的偏移資訊(相關座標點)自動繪製出欲顯示之第三圖形(尤其是路徑偏移的線段)。
於本實施例中，該繪圖部24之繪圖方式係將該偏移資訊(或圖形座標偏移資訊)內的座標點採用兩點連成一線原理而不斷延伸以構成該第三圖形(該路徑偏移的線段)，再將其呈現於該人機介面(或電腦螢幕)上。
第3A-1至3A-4圖係為本發明之顯示系統2之資料處
理作業之第一實施例的示意圖。於本實施例中，係說明於該資料收集部20傳送一加工路徑之座標資訊至該擬合部21之後續處理狀況。
如第3A-4圖所示，該擬合部21將資料收集部20所傳送之加工路徑之座標資訊轉換成加工路徑之擬合參數。
於本實施例中，該座標資訊係為G00碼的折線點座標資訊，且該擬合部21將其轉換成第3A-4圖所示之人機介面中之擬合資料30中之擬合參數。具體地，於該座標資訊中，該起始座標點A(如第3A-1圖所示)係代表該座標資訊的第一圖形PL1之第一個座標點，該終止座標點B(如第3A-1圖所示)係代表該座標資訊的第一圖形PL1之最後一個座標點，該轉折座標點(如第3A-2圖所示)係代表該座標資訊之第一圖形PL1中進行轉折的轉折座標點C，若無轉折點則不記錄。因此，經擬合後，該擬合部21將會產生如第3A-3圖所示之第二圖形PL2(擬合圖形或基本圖形)及第3A-4圖所示之擬合資料30。
再者，G00碼之轉換係採用直線減化法(生成函式)，其步驟為：
第一、利用空間中通過兩點(x0,y0,z0)、(x1,y1,z1)的直線方程式，如下：[(x-x0)/(x1-x0)]=[(y-y0)/(y1-x0)]=[(z-z0)/(z1-z0)]。
第二、找出轉折點。由於折線屬直線的變形，故於線段中存有轉折點。因此，當尋找工具機的加工路徑的轉折點資訊時，因不同軸向的伺服馬達於移動的過程中會具有
非同動的特性，故會先由其中一軸先移至定位，而其它軸再陸續移至定位。因此，藉由上述性質，檢驗轉折點的方法，只要依序檢查座標點數列中各軸座標值的變化，當所有軸的座標值均有變化時，則表示各軸仍在空間中移動，故忽略上一點座標；當某一軸的座標值開始不變時，則保留該座標。具體地，如第3B-1圖所示，自起始座標點開始檢驗，在座標點P6時，發現其X軸座標與座標點P5相同，表示座標點P5為轉折座標點，故儲存該座標點P5；在座標點P13時，發現其Y軸座標與座標點P12相同，表示座標點P12為轉折座標點，故儲存該座標點P12。
第三、最後，留下起始座標點A、轉折座標點C(座標點P5,P12)與終止座標點B，如第3B-2圖所示之簡化參數，即可還原G00的擬合圖形，如第3A-3圖所示之第二圖形PL2。
又，G00碼因未對材料進行加工，該計算部22不會保留刀具移動過程中的偏移線段，亦即省略後續處理作業。
第4A-1至4C-3圖係為本發明之顯示系統2之資料處理作業之第二實施例的示意圖。於本實施例中，係說明於該資料收集部20傳送一加工路徑之座標資訊至該擬合部21後之後續處理狀況。
首先，如第4A-1至4B-2圖所示，該加工路徑之座標資訊係為G01碼的直線座標資訊，如第4B-1圖所示，且該座標資訊係構成第一圖形SL1(如第4A-1圖所示)，該擬合部21將其轉換成第4A-3圖所示之人機介面之擬合資
料40中之加工路徑之擬合參數。
於本實施例中，於該座標資訊中，該起始座標點A(如第4A-1圖所示)係代表該座標資訊之第一圖形SL1的第一個座標點，該終止座標點B(如第4A-1圖所示)係代表該座標資訊之第一圖形SL1的最後一個座標點，因此，經該擬合部21擬合後，會成為如第4A-2圖所示之第二圖形SL2(擬合圖形或基本圖形)及如第4A-3圖之擬合資料40。具體地，G01碼之轉換係利用空間中通過兩點的直線方程式，再代入該起始座標點A與終止點座標B，以取得起點/終點連線的線段函式，並自該起始座標點開始檢驗。最後，因兩點連成一直線，故留下該起始座標點A與該終止座標點B，如第4B-2圖所示，即可還原G01的路徑擬合圖形，如第4A-2圖所示之第二圖形SL2。
再者，因G01碼之指令會對材料進行加工，故該計算部22會整理出刀具之移動過程中不可忽略的偏移線段。
接著，如第4B-3及4B-4圖所示，該計算部22會計算該座標資訊之第一圖形SL1中所有原始座標點P(如第4B-1圖所示之原始路徑座標點)與第二圖形SL2(如擬合直線)的偏移距離d。具體地，於計算偏移距離d時，可採用該原始座標點P(如第4B-4圖所示之實心點)與其投影在該第二圖形SL2(即擬合直線)上的投影座標點R(如第4B-4圖所示之空心點)之間的距離表示偏移距離d。該計算部22會擷取一資料，即偏移距離d大於預設的誤差允許值之範圍t(如第4C-1及4C-2圖所示之誤差允許值所
示之0.5條(0.005mm)，即中加工)之座標點(如第4C-1圖所示之原始座標點P8,P13,P14)，該計算部22會紀錄該些原始座標點P8,P13,P14，如第4C-2圖所示。
此時，該計算部22計算該些原始座標點P8,P13,P14之相鄰原始座標點P7,P9,P12,P15所對應之投影座標點R7,R9,R12,R15。為求線段之連續性，每一筆連續大於該誤差允許值之範圍t的偏移資訊，都需一併紀錄與其相鄰兩個原始座標點的投影座標點，故每一組座標偏移資訊係包含至少一個偏移座標點(原始座標點P8,P13,P14)、起始擬合座標投影點(投影座標點R7,R12)、終止擬合座標投影點(投影座標點R9,R15)。具體地，如第4C-1及4C-2圖所示，第一組座標偏移資訊包含R7、P8、R9，第二組座標偏移資訊包含R12、P13、P14、R15。因此，將座標偏移資訊整理成所需之偏移資訊(或圖形座標偏移資訊)，如第4C-2圖所示，再送入該整合部23。
接著，如第4C-3圖所示，該整合部23於接收該擬合部21的擬合參數與該計算部22的偏移資訊後，將兩者整合為參考資訊，以令該參考資訊形成第三圖形SL3。
於本實施例中，依據時間順序記錄所有偏移座標點以集合為該參考資訊，且該第三圖形SL3(加工路徑)係包含起始座標點、多組偏移座標點及終止座標點。
最後，當該整合部23將該擬合參數與該偏移資訊整合完成為參考資訊後，會將該參考資訊送至該繪圖部24進行繪製。
由上可知，利用NC指令特性及實際座標點，透過行號/G碼/座標點之間的相關性判斷，並以擬合的方式，經計算後得到線段方程式及數值範圍，可將大量短線段資訊(第一圖形SL1)轉換成少量的長線段(第二圖形SL2)，以取代包含複數原始座標點之座標資訊，再進行加工路徑資訊儲存。故而，當進行重繪時，即可低記憶體使用量及系統運算量，以繪製出所需之加工路徑。
再者，於實際加工中，使用者會特別關注加工偏移誤差較大的路徑，故透過偏移計算的方法所形成之第三圖形SL3可凸顯出此加工細節。
因此，當使用者輸入誤差允許值後，該顯示系統2將會進行加工路徑之重現處理，以於人機介面1上自動呈現如第4C-3圖所示之第三圖形SL3(加工路徑圖形)，故使用者可藉由該第三圖形SL3得知該工件的加工情況(例如，當出現非直線的加工路徑時，可知道偏移之原始座標點P8,P13,P14)，因而可知道該工具機9於何處無法進行加工或加工不良，進而於下一批生產加工時，針對不良路徑進行該工具機9之參數調整。
應可理解地，該計算部22係可依需求調整該誤差允許值之範圍t(如第4D-1、4E-1、4F-1及4G-1圖所示之誤許值所示之0條、0.05條、5條或無限大，即加工原貌、精加工、粗加工、不在意加工誤差)，使不同的原始座標點P位於該誤差允許值之範圍t內或外，而產生不同的偏移資訊(如第4D-1、4E-1、4F-1及4G-1圖所示)，進而傳送
不同的參考資訊(或該第三圖形)至該繪圖部24中，以繪製出如第4D-2、4E-2、4F-2及4G-2圖所示之第三圖形SL3。
第5A-1至5C-3圖係為本發明之顯示系統之資料處理作業之第三實施例的示意圖。於本實施例中，係說明於該資料收集部20傳送座標資訊至該擬合部21後之後續處理狀況。
首先，如第5A-1至5A-3圖所示，該座標資訊係為G02碼或G03碼的弧線座標資訊，且該擬合部21將其轉換成第5A-4圖所示之擬合資料50中之擬合參數，其中，該G02碼或G03碼之差別在於加工路徑沿順時針方向或逆時針方向，即G02碼為順時針方向，G03碼為逆時針方向。
於本實施例中，該座標資訊係以G02碼為例(該G02碼或G03碼之差別僅在於起始座標點與終止座標點互換)，該起始座標點A(如第5A-1圖所示)係代表該座標資訊之第一圖形AL1的第一個座標點，該終止座標點B(如第5A-1圖所示)係代表該座標資訊之第一圖形AL1的最後一個座標點，圓心座標點係由數學式定義(即球面上四個座標點可求得一球面方程式及其圓心點)，並以該起始座標點、該終止座標點、路徑座標資訊1/3資料量的位置座標點U1(如第5A-2圖所示)、路徑座標資訊2/3資料量的位置座標點U2(如第5A-2圖所示)計算出圓心座標點(如第5A-3圖所示之圓心O)，因此，經該擬合部21擬合後，會成為如第5A-3圖所示之第二圖形AL2(弧線狀之擬合圖形)及第5A-4圖所示之擬合資料50。
具體地，該圓心座標點之計算步驟如下：
第一、球面方程式為(x-i)2+(y-j)2+(z-k)2=r2，其中，圓心座標為(i,j,k)，球半徑為r。
第二、求解i,j,k,r四個未知數，需代入四個座標點。
第三、從該座標資訊中可取得起始點座標A、終止點座標B，故僅需再取得弧線上的兩個座標點。
第四、假設資料點均落在弧線上或近似在弧線上，弧線在1/3及2/3資料量上各取一點位置座標點U1,U2，如第5A-3圖所示，即取得四個座標點。
第五、將四個座標點代入球面方程式，求得i,j,k,r四項未知數。
第六、弧線所在平面M之方程式係利用下列方法推出：
假定M之法向量
，則
⊥
且
⊥
，即
，且
，得到
(x 0-i)(z 1-k)-(x 1-i)(z 0-k),(x 1-i)(y 0-j)-(x 0-i)(y 1-j)}；，以求出平面M之方程式為：[(y 1-j)(z 0-k)-(y 0-j)(z 1-k)](x-i)+[(x 0-i)(z 1-k)-(x 1-i)(z 0-k)](y-j)+[(x 1-i)(y 0-j)-(x 0-i)(y 1-j)](z-k)=0
第七、將該平面M之方程式與球面方程式(x-i)2+(y-j)2+(z-k)2=r 2相交，求得圓弧上的計算移動軌跡。
具體地，如第5B-1圖所示，由於任四點可決定一個空間中的一個球面方程式，故抓取起始座標點、終止座標點、1/3資料量的位置座標點U1及2/3資料量的位置座標點U2，可求得以圓心O(10.5,10.5,-12.1)，半徑為22.648的球面方程式。接著，因弧線必落在起始座標點、終止座標點及球心等三點所形成的平面M上，故利用球面方程式與三點求得的該平面M之方程式相交，可得一空間中的圓弧，再以G02的順時針方向特性，即可判斷路徑軌跡為此圓弧上由該起始座標點A、終止座標點B分割之優弧或劣弧，因而可將組成圓弧線的資料點群組的記錄資料減化成「起始點、終止點、圓心點、半徑及G02(或G03)」，又因半徑可由圓心點與起始點距離求得，而可忽略半徑值，故最後留下起始座標點、終止座標點、圓心及G碼類型，如第5B-2圖所示。藉此，可還原G02(或G03)的擬合圖形，如第5A-3圖所示之第二圖形AL2。
因此，欲求得一個弧形，可將資料減化為「起始點、終止點、圓心點及G02(或G03)」，即該擬合資料50中之擬合參數。
接著，如第5B-3及5B-4圖所示，因G02碼或G03碼之指令會對材料進行加工，故該計算部22需保留刀具移動過程中不可忽略的偏移線段。
於本實施例中，該計算部22會計算該座標資訊中所有原始座標點P與第二圖形AL2(如第5B-4圖所示之擬合弧線)的偏移距離d。具體地，於計算偏移距離d時，可採用該原始座標點P(如第5B-4圖所示之實心點)與其投影在第二圖形AL2(如第5B-4圖所示之擬合弧線)上的投影座標點R(如第5B-4圖所示之空心點)之間的距離表示偏移距離d。該計算部22會擷取一資料，即偏移距離d大於預設的誤差允許值之範圍t(如第5C-1及5C-2圖所示之誤差允許值所示之5條，即粗加工)之座標點(如第5C-1圖所示之原始座標點P9,P16)，該計算部22會紀錄該些原始座標點P9,P16，如第5B-2圖所示。
此時，該計算部22計算該些偏移之原始座標點P9,P16之相鄰原始座標點P8,P10,P15,P17所對應之投影座標點R8,R10,R15,R17。為求線段之連續性，每一筆連續大於該誤差允許值之範圍t的偏移資訊，都需一併紀錄與其相鄰兩個原始座標點的投影座標點，故每一組座標偏移資訊係包含至少一個偏移座標點(原始座標點P9,P16)、起始擬合座標投影點(投影座標點R8,R15)、終止擬合座標投影點(投影座標點R10,R17)。具體地，如第5C-1圖所示，第一組座標偏移資訊包含R8、P9、R10，第二組座標偏移資訊包含R15、P16、R17。因此，將座標偏移資訊整理成所需之偏移資訊(或圖形座標偏移資訊)，如第5C-2圖所示，再送入該整合部23。
接著，如第5C-3圖所示，該整合部23於接收該擬合
部21的擬合參數與該計算部22的偏移資訊後，將兩者整併為完整的參考資訊，以令該參考資訊形成第三圖形AL3。
於本實施例中，依據時間順序記錄所有偏移座標以集合為該參考資訊，且該第三圖形AL3係包含起始座標點、多組偏移座標點、圓心座標點、G碼類型及終止座標點。
最後，在整合部23將該擬合參數與該偏移資訊整合完成後，即可將該參考資訊(或該第三圖形AL3)送至該繪圖部24進行繪製。
由上可知，當使用者輸入誤差允許值後，該顯示系統2將進行加工路徑之重現處理，以於該人機介面1上自動呈現如第5C-3圖所示之第三圖形AL3(加工路徑圖形)，故使用者可藉由該第三圖形AL3得知該工件的加工情況(例如，當出現不規則弧線的加工路徑時，可知道偏移之原始座標點P9,P16)，因而可知道該工具機9於何處無法進行加工或加工不良，進而於下一批生產加工時，針對不良路徑進行該工具機9之參數調整。
應可理解地，該計算部22係可依需求調整該誤差允許值之範圍r(如第5D-1、5E-1、5F-1及5G-1圖所示之誤差允許值所示之0條、0.05條、0.5條或無限大，即加工原貌、精加工、中加工、不在意加工誤差)，使不同的原始座標點P位於該誤差允許值之範圍t內或外，而產生不同的偏移資訊(如第5D-1、5E-1、5F-1及5G-1圖所示)，進而傳送不同的參考資訊(或該第三圖形)至該繪圖部24中，以繪製出如第5D-2、5E-2、5F-2及5G-2圖所示之第
三圖形AL3。
另外，上述實施例係呈現三維立體的座標系之圖形，於其它實施例中亦可呈現二維平面的座標系之圖形。
綜上所述，本發明之顯示系統2及其顯示方法，係藉由該擬合部21、該計算部22與該整合部23之設計，以在該工具機9之加工過程中或加工後，利用單節資訊特性以換行訊號觸發路徑擬合功能，並結合G碼加工群組程式碼及座標資訊轉化成對應的數學方程式，因而僅需少量資訊即可於該人機介面1上重新繪製該第三圖形SL3,AL3(或加工路徑)，故相較於習知技術所重現之多點路徑圖形(如零散的短線段的直線或弧線，即該第一圖形SL1,AL1,PL1)，本發明之顯示系統2能降低繪圖運算量，以減少記憶體使用量。
再者，藉由該擬合部21、該計算部22與整合部23之設計，使用者僅需輸入誤差允許值，即可經由該計算部22與整合部23之處理，以呈現所需之尺寸規格(如平移、放大或縮小等)的第三圖形SL3,AL3(或加工路徑)，故相較於習知技術所重現之多點路徑圖形(如第一圖形SL1,AL1,PL1)之抖波點狀，本發明之顯示系統2所反映之第三圖形SL3,AL3係有利於使用者依據偏移的原始座標點P判斷該工具機9之加工狀況。
上述實施例係用以例示性說明本揭露之原理及其功效，而非用於限制本揭露。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本揭露之精神及範疇下，對上述實施例進行修
改。因此本揭露之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
Claims (10)
- 一種顯示系統，適用於連接工具機之控制器，該顯示系統包括：擬合部，用以將座標資訊轉化成數學方程式的擬合參數，並以該座標資訊建構第一圖形，且以該擬合參數建構第二圖形，其中，該座標資訊包含該工具機之加工路徑的多數座標點及對應的程式碼類型，該擬合部依據該程式碼類型，將該些座標點進行分類以轉換成該擬合參數，該程式碼類型包含折線、直線與弧線；計算部，用以計算該第一圖形與該第二圖形之間的偏移資訊；以及整合部，用以將該擬合部之該擬合參數與該計算部之該偏移資訊整合成參考資訊，並以該參考資訊建構第三圖形。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中，該擬合部係以該多數座標點建構出該第一圖形。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中，該偏移資訊係指該第一圖形相對於該第二圖形之間的多組座標偏移資訊，且每一該多組座標偏移資訊包含至少一偏移座標點、起始擬合座標投影點、終止擬合座標投影點。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，更包括用以自該控制器擷取該座標資訊並傳輸至該擬合部之資訊收集部。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，更包括繪圖部，用以接收該整合部之該參考資訊，以繪製該第三圖形。
- 一種顯示方法，適合由工具機的控制器所執行，該顯示方法包括以下步驟：由一擬合部將座標資訊轉化成數學方程式的擬合參數，並以該座標資訊建構第一圖形，且以該擬合參數建構第二圖形，其中，該座標資訊包含該工具機之加工路徑的多數座標點及對應的程式碼類型，該擬合部依據該程式碼類型，將該些座標點進行分類以轉換成該擬合參數，該程式碼類型包含折線、直線與弧線；由一計算部計算該第一圖形與該第二圖形之間的偏移資訊；以及由一整合部將該擬合參數與該偏移資訊整合成參考資訊，並以該參考資訊建構第三圖形。
- 如申請專利範圍第6項所述之顯示方法，其中，該擬合部係以該多數座標點建構出該第一圖形。
- 如申請專利範圍第6項所述之顯示方法，其中，該偏移資訊係指該第一圖形相對於該第二圖形之間的多組座標偏移資訊，且每一該多組座標偏移資訊包含至少一偏移座標點、起始擬合座標投影點、終止擬合座標投影點。
- 如申請專利範圍第6項所述之顯示方法，更包括由一資訊收集部自該控制器擷取該座標資訊並傳輸至該擬合部。
- 如申請專利範圍第6項所述之顯示方法，更包括由一繪圖部接收該整合部之該參考資訊，以繪製該第三圖形。
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