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JP7057303B2 - 加工シミュレート装置及び加工シミュレートプログラム - Google Patents

加工シミュレート装置及び加工シミュレートプログラム Download PDF

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Description

本発明は、加工シミュレート装置及び加工シミュレートプログラムに関する。
従来より、産業用ロボットや工作機械を含む産業機械において、加工処理を実施するためにＣＮＣ（computerized numerical control）プログラムを用いることが知られている。産業機械では、ＣＮＣプログラムを複数表示することで、ＣＮＣプログラムの相違点を確認することが可能になっている。
しかしながら、ＣＮＣプログラムは数値や文字列で構成されており、実際に加工処理を実施した場合にどのような違いが出るのかについて、加工結果を視覚的に知ることができなかった。また、ＣＮＣプログラムには、非常に多くの設定が記述されているため、一部が変更されていたとしても気が付かずに加工処理を実施してしまうことがあった。そこで、加工処理をシミュレートすることで、加工結果を視覚的に知ることができる数値制御シミュレーション装置が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
特開２００１－１２５６１３号公報 特開２０１６－１８５３９号公報
ところで、特許文献１及び２では、２つのＣＮＣプログラムによってシミュレートされた結果を重ね合わせている。これにより、特許文献１及び２では、加工結果の違いを視覚的に知ることができる。しかしながら、特許文献１及び２では、特定の加工箇所を基準として重ね合わせており、特定の加工箇所の違いに制限される。これに対し、加工結果の全体の差分を視覚的に知ることができれば、好適である。
（１）本開示の一態様はＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、加工結果をシミュレートする加工シミュレート装置であって、複数のＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、得られる加工結果からそれぞれの３Ｄモデルを生成する３Ｄモデル生成部と、生成された複数の３Ｄモデルに共通する所定の座標を基準位置として特定する基準位置特定部と、複数の３Ｄモデルを前記基準位置で重畳した重畳モデルを生成する重畳モデル生成部と、生成された前記重畳モデルに含まれる前記３Ｄモデルの差分をとった差分モデルを生成する差分モデル生成部と、生成された前記重畳モデル及び前記差分モデルの少なくとも一方の表示を制御する表示制御部と、を備える加工シミュレート装置に関する。
（２）本開示の別の態様は、ＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、加工結果をシミュレートする加工シミュレート装置としてコンピュータを機能させる加工シミュレートプログラムであって、前記コンピュータを、複数のＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、得られる加工結果からそれぞれの３Ｄモデルを生成する３Ｄモデル生成部、生成された複数の３Ｄモデルに共通する所定の座標を基準位置として特定する基準位置特定部、複数の３Ｄモデルを前記基準位置で重畳した重畳モデルを生成する重畳モデル生成部、生成された前記重畳モデルに含まれる３Ｄモデルの差分をとった差分モデルを生成する差分モデル生成部、生成された前記重畳モデル及び前記差分モデルの少なくとも一方の表示を制御する表示制御部、として機能させる加工シミュレートプログラムに関する。
一態様によれば、加工結果の全体の差分を視覚的に出力することが可能な加工シミュレート装置及び加工シミュレートプログラムを提供することができる。
一実施形態に係る加工シミュレート装置の全体構成を示すブロック図である。 一実施形態の加工シミュレート装置によってシミュレートされた加工結果を示す概念図である。 一実施形態の加工シミュレート装置によってシミュレートされた他の加工結果を示す概念図である。 一実施形態の加工シミュレート装置において差分モデルに対応する加工プログラムの表示結果を示す概念図である。 一実施形態の加工シミュレート装置の処理の流れを示すフローチャートである。
以下、本開示の一実施形態に係る加工シミュレート装置１及び加工シミュレートプログラムについて、図１から図５を参照して説明する。
まず、本実施形態の加工シミュレート装置１及び加工シミュレートプログラムによって加工結果をシミュレートされるＣＮＣプログラムについて説明する。
ＣＮＣプログラムは、例えば、産業用ロボットや加工装置等の産業機械の動作を定義したプログラムである。ＣＮＣプログラムは、産業機械の動作を体系的に示す複数の加工プログラムを有する。複数の加工プログラムが順に実行されることで、産業機械は、加工処理を実行する。加工プログラムに違いがある場合、加工処理によって得られる加工結果は、一般的に異なる。本実施形態に係る加工シミュレート装置１は、ＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、加工結果をシミュレートする装置である。また、本実施形態に係る加工シミュレートプログラムは、コンピュータを加工シミュレート装置１として動作させるプログラムである。
加工シミュレート装置１は、例えば、産業機械の一部として設けられる。加工シミュレート装置１は、図１に示すように、ＣＮＣプログラム格納部１１、３Ｄモデル生成部１２、３Ｄモデル格納部１３、基準位置特定部１４、重畳モデル生成部１５、差分モデル生成部１６、座標特定部１７、ずれ検出部１８、大きさ算出部１９、加工プログラム特定部２０、表示制御部２１、及び表示部２２を備える。
ＣＮＣプログラム格納部１１は、例えば、ハードディスク等の二次記憶媒体である。ＣＮＣプログラム格納部１１は、複数のＣＮＣプログラムを格納する。ＣＮＣプログラム格納部１１は、例えば、類似するＣＮＣプログラムや、バージョンの異なる複数のＣＮＣプログラムを格納する。
３Ｄモデル生成部１２は、例えば、ＣＰＵの動作により実現される。３Ｄモデル生成部１２は、複数のＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、得られる加工結果からそれぞれの３Ｄモデルを生成する。３Ｄモデル生成部１２は、例えば、複数のＣＮＣプログラムの実行により産業機械を動作させた場合に、得られる加工物の３Ｄモデルを生成する。また、３Ｄモデル生成部１２は、例えば、ＣＮＣプログラムのバージョンごとに３Ｄモデルを生成する。
３Ｄモデル格納部１３は、例えば、ハードディスク等の二次記憶媒体である。３Ｄモデル格納部１３は、３Ｄモデル生成部１２によって生成された３Ｄモデルを格納する。
基準位置特定部１４は、例えば、ＣＰＵの動作により実現される。基準位置特定部１４は、生成された複数の３Ｄモデルに共通する所定の座標を基準位置として特定する。基準位置特定部１４は、例えば、複数の３Ｄモデルに共通する頂点の座標を基準位置として特定する。具体的には、基準位置特定部１４は、複数の３Ｄモデルにおいて、同じ図形の頂点であって、同じ座標である頂点を基準位置として特定する。なお、本実施形態における「頂点」とは、３Ｄモデルに含まれる図形を表現するポリゴンの座標である。
重畳モデル生成部１５は、例えば、ＣＰＵの動作により実現される。重畳モデル生成部１５は、複数の３Ｄモデルを基準位置で重畳した重畳モデルを生成する。重畳モデル生成部１５は、例えば、図２に示すように、類似するＣＮＣプログラムの重畳モデルを生成する。また、重畳モデル生成部１５は、例えば、図３に示すように、異なるバージョンのＣＮＣプログラムの重畳モデルを生成する。
差分モデル生成部１６は、例えば、ＣＰＵの動作により実現される。差分モデル生成部１６は、生成された重畳モデルのうち、３Ｄ図形の差分をとった差分モデルを生成する。差分モデル生成部１６は、ブーリアン演算や、レイトレーシング法等を用いて差分モデルを生成する。差分モデル生成部１６は、例えば、図２や図３に示すような差分のみを示す差分モデルを生成する。
座標特定部１７は、例えば、ＣＰＵの動作により実現される。座標特定部１７は、重畳された３Ｄモデルのそれぞれにおいて対応関係にある頂点の頂点座標を特定する。座標特定部１７は、例えば、図２や図３における図形Ａ１、図形Ｂ１、及び図形Ｃ１の頂点座標を特定する。また、座標特定部１７は、例えば、図２や図３における図形Ａ２、図形Ｂ２、及び図形Ｃ２の頂点座標を特定する。本実施形態において、座標特定部１７は図形Ａ１及び図形Ａ２について、同じ頂点座標を特定する。また、座標特定部１７は、図形Ｃ１及び図形Ｃ２について、同じ頂点座標を特定する。一方、座標特定部１７は、図形Ｂ１及び図形Ｂ２について、異なる頂点座標を特定する。
ずれ検出部１８は、例えば、ＣＰＵの動作により実現される。ずれ検出部１８は、特定された頂点の頂点座標の３Ｄモデル間でのずれを検出する。ずれ検出部１８は、例えば、３Ｄモデル間で対応する図形の頂点座標の相違の有無を検出する。
大きさ算出部１９は、例えば、ＣＰＵの動作により実現される。大きさ算出部１９は、検出されたずれの大きさを算出する。大きさ算出部１９は、例えば、対応する頂点座標の間の距離を算出することで、ずれの大きさを算出する。
加工プログラム特定部２０は、例えば、ＣＰＵの動作により実現される。加工プログラム特定部２０は、図４に示すように、それぞれのＣＮＣプログラムに含まれる複数の加工プログラムのうち、生成された差分モデルに対応する加工プログラムを特定する。加工プログラム特定部２０は、例えば、マウス等の入力部（図示せず）を用いて選択された、差分モデルに対応する少なくとも２つの加工プログラムを特定する。
表示制御部２１は、例えば、ＣＰＵの動作により実現される。表示制御部２１は、生成された重畳モデル及び差分モデルの少なくとも一方の表示を制御する。また、表示制御部２１は、算出されたずれの大きさの表示を制御する。また、表示制御部２１は、特定された加工プログラムの表示を制御する。
表示部２２は、例えば、モニタ等の表示装置である。表示部２２は、３Ｄモデル、重畳モデル、差分モデル、及びずれの大きさを表示する。
次に、本実施形態に係る加工シミュレート装置１の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。
まず、３Ｄモデル生成部１２は、ＣＮＣプログラム格納部１１に格納されているＣＮＣプログラムを読み出す。３Ｄモデル生成部１２は、読み出したＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、３Ｄモデルを生成する（ステップＳ１）。次いで、比較対象となる３Ｄモデルが全て生成されたか否かが判断される（ステップＳ２）。３Ｄモデルが全て生成された場合（ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ３に進む。一方、作成すべき３Ｄモデルが未だ残っている場合（ＮＯ）、処理は、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ３において、基準位置特定部１４は、複数の３Ｄモデルに共通する所定の座標を基準位置として特定する。次いで、重畳モデル生成部１５は、３Ｄモデル同士の基準位置を重ねた重畳モデルを生成する（ステップＳ４）。次いで、差分モデル生成部１６は、３Ｄ図形の差分をとった差分モデルを生成する（ステップＳ５）。次いで、座標特定部１７は、対応関係にある頂点の座標を特定する（ステップＳ６）。次いで、ずれ検出部１８は、特定された座標のずれを検出する（ステップＳ７）。そして、大きさ算出部１９は、ずれの大きさを算出する（ステップＳ８）。
次いで、ステップＳ９において、差分モデルが選択されたか否かが判断される。差分モデルが選択された場合（ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１０に進む。一方、差分モデルが選択されない場合（ＮＯ）、本フローの処理は終了する。
ステップＳ１０において、加工プログラム特定部２０は、選択された差分モデルに対応する加工プログラムを特定する。次いで、表示制御部２１は、特定された加工プログラムを表示部２２に表示させる（ステップＳ１１）。これにより、本フローの処理は終了する。
以上の本実施形態に係る加工シミュレート装置１及び加工シミュレートプログラムによれば、以下の効果を奏する。
（１）ＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、加工結果をシミュレートする加工シミュレート装置１であって、複数のＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、得られる加工結果からそれぞれの３Ｄモデルを生成する３Ｄモデル生成部１２と、生成された複数の３Ｄモデルに共通する所定の座標を基準位置として特定する基準位置特定部１４と、 複数の３Ｄモデルを基準位置で重畳した重畳モデルを生成する重畳モデル生成部１５と、生成された重畳モデルのうち、３Ｄ図形の差分をとった差分モデルを生成する差分モデル生成部１６と、生成された重畳モデル及び差分モデルの少なくとも一方の表示を制御する表示制御部２１と、を備える。これにより、少なくとも２つのＣＮＣプログラムによる加工結果の全体の差分を視覚的に出力することができる。したがって、ＣＮＣプログラムの違いによって加工結果に反映される影響を直感的に知らせることができる。
（２）基準位置特定部１４は、複数の３Ｄモデルに共通する３Ｄ図形の複数の座標を基準位置として特定する。これにより、図形単位で３Ｄモデルの基準位置を特定することができるので、図形を揃えて差分モデルを生成することができる。したがって、視覚的にわかりやすい差分モデルを出力することができる。
（３）加工シミュレート装置１は、それぞれのＣＮＣプログラムに含まれる複数の加工プログラムのうち、生成された差分モデルに対応する加工プログラムを特定する加工プログラム特定部２０をさらに備え、表示制御部２１は、特定された加工プログラムの表示を制御する。これにより、差分モデルに対応する加工プログラムを容易に確認することができる。
（４）また、３Ｄモデル生成部１２は、ＣＮＣプログラムのバージョンごとに３Ｄモデルを生成し、重畳モデル生成部１５は、バージョンごとに生成された３Ｄモデルを重畳する。これにより、バージョンの違いごとに加工結果の相違点を容易に認識することができる。
（５）加工シミュレート装置１は、重畳された３Ｄモデルのそれぞれにおいて対応関係にある頂点の頂点座標を特定する座標特定部１７と、特定された頂点の頂点座標の３Ｄモデル間でのずれを検出するずれ検出部１８と、検出されたずれの大きさを算出する大きさ算出部１９と、をさらに備え、表示制御部２１は、算出されたずれの大きさの表示を制御する。これにより、実際に加工された結果、どの程度ずれが発生するのかを感覚的に容易に把握することが可能となる。
以上、本開示の加工シミュレート装置１及び加工シミュレートプログラムの好ましい一実施形態につき説明したが、本開示は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、上記実施形態において、ＣＮＣプログラムは、産業機械に記録されているものに制限されない。ＣＮＣプログラムは、ネットワークを介して取得したものであってもよい。
また、上記実施形態において、重畳される３Ｄモデルは、２つに制限されない。例えば、重畳モデル生成部１５は、３つ以上の３Ｄモデルを重畳するようにしてもよい。
また、上記実施形態において、加工シミュレート装置１について、産業機械に含まれるとして説明されたが、これに制限されない。例えば、加工シミュレート装置１は、産業機械とは別に設けられてもよい。
１ 加工シミュレート装置
１２ ３Ｄモデル生成部
１４ 基準位置特定部
１５ 重畳モデル生成部
１６ 差分モデル生成部
１７ 座標特定部
１８ ずれ検出部
１９ 大きさ算出部
２０ 加工プログラム特定部
２１ 表示制御部

Claims (5)

  1. ＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、加工結果をシミュレートする加工シミュレート装置であって、
    複数のＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、得られる加工結果からそれぞれの３Ｄモデルを生成する３Ｄモデル生成部と、
    生成された複数の前記３Ｄモデルに共通する所定の座標を基準位置として特定する基準位置特定部と、
    複数の前記３Ｄモデルを前記基準位置で重畳した重畳モデルを生成する重畳モデル生成部と、
    生成された前記重畳モデルに含まれる前記３Ｄモデルの差分をとった差分モデルを生成する差分モデル生成部と、
    重畳された前記３Ｄモデルのそれぞれにおいて対応関係にある頂点の頂点座標を特定する座標特定部と、
    それぞれのＣＮＣプログラムに含まれる複数の加工プログラムから、生成された前記差分モデルに対応する加工プログラムを特定する加工プログラム特定部と、
    生成された前記重畳モデル及び前記差分モデルの少なくとも一方の表示を制御すると共に、特定された加工プログラムの表示を制御する表示制御部と、
    を備える加工シミュレート装置。
  2. 前記基準位置特定部は、複数の前記３Ｄモデルに共通する複数の座標を前記基準位置として特定する請求項１に記載の加工シミュレート装置。
  3. 前記３Ｄモデル生成部は、ＣＮＣプログラムのバージョンごとに前記３Ｄモデルを生成し、
    前記重畳モデル生成部は、バージョンごとに生成された前記３Ｄモデルを重畳する請求項１又は２に記載の加工シミュレート装置。
  4. 前記座標特定部で特定された頂点の頂点座標の前記３Ｄモデル間でのずれを検出するずれ検出部と、
    検出されたずれの大きさを算出する大きさ算出部と、
    をさらに備え、
    前記表示制御部は、算出されたずれの大きさの表示を制御する請求項１から３のいずれかに記載の加工シミュレート装置。
  5. ＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、加工結果をシミュレートする加工シミュレート装置としてコンピュータを機能させる加工シミュレートプログラムであって、
    前記コンピュータを、
    複数のＣＮＣプログラムを仮想的に実行して、得られる加工結果からそれぞれの３Ｄモデルを生成する３Ｄモデル生成部、
    生成された複数の前記３Ｄモデルに共通する所定の座標を基準位置として特定する基準位置特定部、
    複数の前記３Ｄモデルを前記基準位置で重畳した重畳モデルを生成する重畳モデル生成部、
    生成された前記重畳モデルに含まれる前記３Ｄモデルの差分をとった差分モデルを生成する差分モデル生成部、
    重畳された前記３Ｄモデルのそれぞれにおいて対応関係にある頂点の頂点座標を特定する座標特定部、
    それぞれのＣＮＣプログラムに含まれる複数の加工プログラムから、生成された前記差分モデルに対応する加工プログラムを特定する加工プログラム特定部、
    生成された前記重畳モデル及び前記差分モデルの少なくとも一方の表示を制御すると共に、特定された加工プログラムの表示を制御する表示制御部、
    として機能させる加工シミュレートプログラム。
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