CN118140186A - 模拟装置以及计算机可读取的记录介质 - Google Patents

Abstract

在模拟机床的加工的模拟装置中，基于工件形状数据计算体素尺寸的可指定范围，向用户提示体素尺寸的可指定范围，受理体素尺寸的指定，根据受理了指定的体素尺寸，制作机床的加工的模拟图像。

Description

模拟装置以及计算机可读取的记录介质

技术领域

本发明涉及模拟装置以及计算机可读取的记录介质。

背景技术

以往，存在使用从数值控制装置向机床的移动指令以及从伺服电动机向数值控制装置的反馈数据来制作模拟图像的技术。在模拟图像中显示实际的加工面的状态。在高精细的模拟中，表现数微米单位的凹凸。

在三维计算机图形中，例如工件、工具以体素这样的三维立方体的集合来表现。体素的尺寸与显示精度关联，体素数与显示时间关联。参照图9，对显示精度与显示时间的关系进行说明。图9为了说明而二维地表现三维图像。

在图9中，左图的体素的尺寸小于右图的体素的尺寸。图的工具轨迹是被工具切削的范围，与图的工具轨迹相邻的部分是显示上的误差。若体素的尺寸小，则误差的面积小且精度高，但体素的个数多，因此，运算时间及描绘时间变长。

若体素的尺寸大，则误差的面积大且精度低，但体素的个数少，因此，运算时间及描绘时间变短。

以往，已知如下技术：为了提高显示精度并且缩短显示时间，“通过检测工具接触的体素，分割该体素，能够将分割的体素的数量限制在所需最小限度，由此减少运算处理量”。例如，参照专利文献1。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-287456号公报

发明内容

发明要解决的课题

在机床的模拟的领域中，期望缩短显示所需的时间并且提高显示精度的技术。

用于解决课题的手段

作为本公开的一方式的模拟装置对机床的加工进行模拟，具有：体素尺寸计算部，其基于工件形状数据来计算体素尺寸的可指定范围；体素尺寸指定受理部，其将体素尺寸的可指定范围提示给用户，受理体素尺寸的指定；以及模拟图像制作部，其根据体素尺寸指定受理部受理的体素尺寸，来制作机床的加工的模拟图像。

作为本公开的一方式的记录介质记录一种命令，所述命令由一个或多个处理器执行，由此，基于工件形状数据计算体素尺寸的可指定范围，向用户提示体素尺寸的可指定范围，受理体素尺寸的指定，根据受理了指定的体素尺寸，制作机床的加工的模拟图像。

发明效果

根据本发明的一方式，能够缩短模拟中显示所需的时间并且提高显示精度。

附图说明

图1是模拟装置的框图。

图2是精度条件设定画面的一例。

图3是精度条件设定画面的一例。

图4是体素尺寸的计算结果的一例。

图5A是体素尺寸设定画面的一例。

图5B是体素尺寸设定画面的一例。

图6是体素尺寸不同的模拟图像的一例。

图7是对模拟装置的动作进行说明的流程图。

图8是模拟装置的硬件结构图。

图9是表示体素尺寸与显示精度的关系的图。

具体实施方式

以下，对本公开的模拟装置100进行说明。

本公开的模拟装置100安装于信息处理装置，所述信息处理装置取得机床的工具的移动指令和伺服的反馈数据，以三维图像显示机床的加工状况。作为信息处理装置，有数值控制装置、PC(个人计算机)等，但不限于此。

图1是模拟装置100的框图。模拟装置100具有：工件形状数据存储部11、工具形状数据存储部12、工具路径数据存储部13、加工程序存储部14、模拟图像生成部15、体素尺寸计算部16、精度条件设定部17、体素尺寸指定受理部18。

工件形状数据存储部11存储机床加工的工件的形状。在工件形状数据中存储工件的大小或计算工件的大小的值。工具形状数据存储部12存储工具的形状。基于工具形状数据可知工具的大小以及工具的种类。

加工程序存储部14存储机床的加工程序。根据加工程序中记述的G代码、程序的注释可知加工的精度。例如，粗加工的加工精度低，精密加工的加工精度高。加工精度影响体素尺寸。

工具路径数据存储部13存储基于数值控制装置向机床输出的移动指令或者来自伺服的反馈数据计算出的工具路径。

模拟图像生成部15基于工件形状数据、工具形状数据描绘工件以及工具的三维图像。模拟图像生成部15从工具路径数据存储部13取得每个时间的工具的移动量。此时，也可以取得相对于工件的工具姿势。

模拟图像生成部15基于工具路径以及工具姿势，计算工具与工件的干扰。在工具与由体素表现的工件干扰时，去除一部分或全部存在于工具的内部的体素，模拟加工中的工件的形状变化。

精度条件设定部17从用户受理体素尺寸的计算条件即精度条件的设定。图2是精度条件设定画面的一例。在精度条件设定画面中，能够选择工件形状、工具形状、加工种类的至少一个。当选择工件形状时，基于工件的大小来计算体素尺寸的范围。当计算工具形状时，基于工具形状、工具的种类计算体素尺寸的范围。当选择加工精度时，基于加工的精度计算体素尺寸的范围。

在精度条件设定画面中，能够设定工件形状和工具形状、工具形状和加工精度、加工精度和工件形状等两个条件。另外，也能够设定工件形状、工具形状、加工精度这三个条件。

在精度条件设定部17中，也可以设定精度优先或速度优先作为用户的优先条件。图3是精度条件设定画面的其他例。在图3的精度条件设定画面中，能够设定精度优先和速度优先的任一个。

体素尺寸计算部16基于精度条件计算体素尺寸的可指定范围。体素尺寸的可指定范围是指用户可指定的体素尺寸的范围。

在设定了工件形状作为精度条件的情况下，体素尺寸计算部16从工件形状数据存储部11读出例如工件的大小。工件的大小也可以基于工件形状来计算。体素尺寸计算部16基于工件的大小、用于模拟的存储量、计算负荷，计算用户可指定的体素尺寸的范围。

具体而言，体素尺寸与工件的大小关联。工件越大，越能够增大体素尺寸。体素的个数因用于模拟的存储量等硬件资源而存在限制。体素尺寸计算部16计算体素的个数不超过限制且符合精度条件及优先条件的体素尺寸的范围。

在设定了工具形状作为精度条件的情况下，计算符合工具的大小以及工具的种类的体素尺寸。在工具大的情况下，加工精度不高，因此，也可以增大体素尺寸。另外，在工具小的情况下、使用加工精度高的工具的情况下，加工精度高，因此，体素尺寸越小越好。具体而言，如果工具的种类为粗加工用，则可以是大的体素，如果工具的种类为精加工用，则小的体素更适合。

在设定了加工精度作为精度条件的情况下，判断加工精度，计算与加工精度对应的体素尺寸。加工精度的判断例如根据加工程序进行判断。能够根据加工程序的G代码、程序注释来判断加工精度。在如粗加工那样设定了加工精度低时的加工条件的情况下、在程序注释中记载了加工目的为粗加工的情况下，体素也可以大。在如精加工或精密加工那样设定了加工精度高时的加工条件的情况下、在程序注释中记载了加工目的是精加工或精密加工的情况下，小的体素更适合。

体素尺寸也根据用户的优先条件而变化。在用户设定了精度优先的情况下，体素尺寸变小，在用户设定了速度优先的情况下，体素尺寸变大。

图4是体素尺寸的计算结果的一例。是设定工件形状作为精度条件，设定精度优先作为优先条件的情况的例子。在工件的大小为100mm的情况下，如果精度优先，则体素尺寸为0.01mm，如果速度优先，则为1mm。在工件的大小为1000mm的情况下，如果精度优先，则体素尺寸为0.1mm，如果速度优先，则为10mm。

工件的大小越大，体素尺寸越大，如果精度优先则体素尺寸变小，如果速度优先则体素尺寸变大。

当设定工具形状、加工精度作为精度条件时，计算符合设定的条件的体素尺寸。

体素尺寸指定受理部18显示体素尺寸的范围，受理体素尺寸的指定。图5A及图5B是体素尺寸指定画面的一例。是选择了工件形状作为精度条件的情况下的体素尺寸受理画面。图5A是工件尺寸为100mm时的体素尺寸指定画面，受理从精度优先(0.01mm)到速度优先(1mm)的范围的体素尺寸。图5B是工件尺寸为1000mm时的体素尺寸指定画面，受理从精度优先(0.1mm)到速度优先(10mm)的范围的体素尺寸。

模拟图像生成部15基于体素尺寸计算部16计算出的体素尺寸或体素尺寸指定受理部18受理的体素尺寸制作模拟图像。图6的左图表示显示精度高的模拟图像，右图表示显示精度低的模拟图像。小的体素尺寸的优点是显示精度高。难点是刮除体素的运算时间长，体素的个数多，因此，体素的描绘时间长。大的体素尺寸的优点是刮除体素的运算时间短，体素的描绘时间短。难点是显示精度低。

参照图7，对本公开的模拟装置100的动作进行说明。

模拟装置100受理精度条件(步骤S1)。作为精度条件，例如受理工件形状、工具形状、加工种类的至少一种。此外，精度条件也可以并非用户设定，而由模拟装置100设定。

模拟装置100受理优先条件(步骤S2)。作为优先条件，例如有精度优先和速度优先。

模拟装置100基于精度条件和优先条件来计算体素尺寸的范围(步骤S3)。模拟装置100向用户提示体素尺寸的范围，受理体素尺寸的指定(步骤S4)。

当指定体素尺寸时，模拟装置100从数值控制装置取得机床的工具的移动指令或伺服的反馈数据等表示工具路径的信息(步骤S5)。工具的移动指令或伺服的反馈也可以并非实时取得，而是从工具路径数据存储部13读出。

模拟装置100基于工具的移动指令或伺服的反馈数据，计算工具与工件的干扰。模拟装置100在工具与由体素表现的工件干扰时，去除存在于工具的内部的体素，模拟加工中的工件的形状变化，制作模拟图像(步骤S6)。根据工件形状、工具形状、加工的种类、用户的优先条件将体素尺寸设定为适当的大小，因此，能够以用户期望的精度或速度制作模拟图像。

如上所述，本公开的模拟装置100根据工件形状、工具形状、加工精度等，自动地计算用户对体素尺寸的可指定范围。用户通过设定优先条件等，能够在该计算出的可指定范围中指定适当的体素尺寸。由此，能够以与用户的目的匹配的精度以及速度制作模拟图像。

精度条件可以是工件形状、工具形状、加工精度中的任一个，也可以是它们的组合。也能够根据用户重视精度还是重视速度来调整体素尺寸。

此外，本公开也可以与其他显示精度提高方法、描绘装置提高方法组合。例如，在本公开中，也可以使工件表面的体素尺寸变细，提高显示精度及描绘速度。

[硬件结构]

参照图8，对模拟装置100的硬件结构进行说明。模拟装置100具有的CPU111是整体控制模拟装置100的处理器。CPU111经由总线读出ROM112中的加工的系统程序，按照该系统程序控制模拟装置100的整体。在RAM113中临时储存临时的计算数据、显示数据、用户经由输入部71输入的各种数据等。

显示部70是附属于模拟装置100的监视器等。显示部70显示模拟装置100的操作画面、设定画面等。

输入部71是与显示部70一体或者与显示部70分开的键盘、触摸面板等。用户操作输入部71，进行向显示于显示部70的画面的输入等。此外，显示部70和输入部71也可以是便携终端。

非易失性存储器114例如是如下的存储器：通过未图示的电池进行备份等，即使断开模拟装置100的电源也保持存储状态。非易失性存储器114存储工件形状数据、工具形状数据、工具路径数据、加工程序。在非易失性存储器114中存储经由未图示的接口从外部设备读入的程序、经由输入部71输入的程序、从模拟装置100的各部、机床等取得的各种数据(例如从机床取得的设定参数等)。存储于非易失性存储器114的程序、各种数据也可以在执行时/利用时在RAM113中展开。另外，在ROM112中预先写入有各种系统程序。

符号说明

100 模拟装置

11 工件形状数据存储部

12 工具形状数据存储部

13 工具路径数据存储部

14 加工程序存储部

15 模拟图像生成部

16 体素尺寸计算部

17 精度条件设定部

18 体素尺寸指定受理部

70 显示部

71 输入部

111CPU

112ROM

113RAM

114非易失性存储器。

Claims (6)

1.一种对机床的加工进行模拟的模拟装置，其特征在于，具有：

体素尺寸计算部，其基于工件形状数据来计算体素尺寸的可指定范围；

体素尺寸指定受理部，其将所述体素尺寸的可指定范围提示给用户，受理体素尺寸的指定；以及

模拟图像制作部，其根据所述体素尺寸指定受理部受理的体素尺寸，来制作所述机床的加工的模拟图像。

2.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，

所述体素尺寸计算部除了所述工件形状数据以外，还基于工具形状数据来计算所述体素尺寸的可指定范围。

3.根据权利要求2所述的模拟装置，其特征在于，

所述工具形状数据包含工具的大小和工具的种类的至少一方。

4.根据权利要求1或2所述的模拟装置，其特征在于，

所述体素尺寸计算部除了所述工件形状数据以外，还基于加工精度来计算所述体素尺寸的可指定范围。

5.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，

所述模拟装置具有：精度条件设定部，其受理用户的优先条件，

与所述优先条件对应起来提示所述体素尺寸的可指定范围。

6.一种记录介质，其特征在于，

记录处理器可读取的命令，所述命令由一个或多个所述处理器执行，由此基于工件形状数据来计算体素尺寸的可指定范围，向用户提示所述体素尺寸的可指定范围，受理体素尺寸的指定，根据受理了所述指定的体素尺寸，制作机床的加工的模拟图像。