KR900005551B1 - 가변성 구조물의 윤곽형성법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가변성 구조물의 윤곽형성법

제1도는 디스플레이상에 묘사될 한 공작물의 정면도.

제2도는 절단선 표시가 된 상기 공작물의 평면도.

제3도는 본 발명의 방법에 따라 디스플레이상에 묘사될 상기 공작물의 원근영상도.

제4도는 제3도의 원근영상에 구성하는 단면들 중 세단면들만의 발췌확대도.

제5도는 공작물과 공구모두를 묘시하기 위한 본 발명의 정보 구조를 보여주는 도면.

본 발명은 특허청구범위의 제1항의 대개념에 따라 가변성 구조물에 대한 컴퓨터식 모델의 정보구조를 만들어내기 위한 방법에 관한 것이다. 도면정보에 따라 가공된 공작물을 NC공작기계의 디스플레이를 통해 묘사함가 동시에 그 공구의 궤적을 일정한 색상의 연속선으로 이에 중첩되게 묘사하는 방법을 독일특허 DE-OS 32 34 426으로부터 잘 알려져 있다. 그러나 여기에서는 하나의 피가공물로부터 완성된 공작물에 이르기까지의 가공과정에 대한 시뮬레이션(=Simul-lation)이 마련되어 있지 않다.

CAD(Computer Aided Design) 기법에서는 중칩된 모서리들이 표시되지 않은 공작물이 그래픽 표시수단이 알려져 있다.

그러나 이러한 CAD기법에 의한 공작물 묘사는 장비 및 계산의 측면에서 공히 높은 경비가 소요될 뿐만 아니라, 마이크로프로세서로 제어되는 NC공작긱계에는 적용하기가 어렵다.

한편, 이러한 NC공작기계와 같은 비교적 간단한 장치를 사용함에 있어서도 공작물의 가공과정을 시뮬레이트함과 동시에 그 프로그래밍을 정사하고, 그래픽상의 오차를 수정해주는 것등의 작업이 필요하며, 이러한 작업 없이는 실질적으로 매우 비싼 공작물이 만들어질 것이다.

이때 가공과정 시뮬레이션은 가능한 빠르게 만들어져야 한다.

본 발명은 가공을 통해 변형될 어떠한 구조물에 대한 컴퓨터식 모델의 정보구조를 간단하고 빠른 수단으로 만들어 낼 수 있는 프로세스의 창출에 그 과제를 두고 있으며 이러한 과제는 특허청구범위 제1항에 제시된 방법의 특징을 통해 해결된다.

본 발명에 따른 프로세스의 잇점은 CAD시스템에 의한 예와 같이 컴퓨터식 모델의 정보구조 탐색에 고가의 장비 및 계산경비가 전혀 필요치 않고, 또 그럼에도 불구하고 공작물에 대한 더 나은 묘사를 통상적인 NC공작기계의 기술수준으로써도 수행해낼 수 있다는데 있다.

이러한 본 발명을 예를들어 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도면중 특히 제5도에서는 임의의 입방체로서 하나의 저면과 소정 높이를 지닌 어떠한 임의의 구조물이 도시되어 있다.

상기의 입방체를 NC공작기계의 화면상에 묘사해낼 수 있기 위해 입방체의 치수 및 그 공간적 위치에 관한 정보가 컴퓨터에 메모리된다.

이러한 메모리는 소위 영상점 메모리내에서 이루어지는데, 영상점 메모리에는 제어기의 화면상의 각 영상점을 위한 저장 위치가 제공되어 있어서, 영상점 메모리는 격자로 조직된다. 각각의 격자점을 메모리를 분할함으로써 각 메모리 개소는 X, Y좌표의 기재에 의해 어드레스 가능하다.

이와 같이하여 상기 입방체에 관한 정보가 메모리에 저장되면 X-Y좌표계형식으로 영상점 메모리 격자가 이 입방체에 표시된다. 상기 입방체의 저면 각 점은 Xi에서 Xn에 이르는 X어드레스들 및 Yi에서 Yn사이의 Y어드레스들을 가진 각각의 메모리 위치에 메모리된다.

상기 입방체의 높이는 Z좌표로서 결정되며 이는 각 대응 위치에 메모리된다.

상술한 예에 사용된 입방체 경우에 이 구조물에 대한 하나의 소정의 높이를 나타내는 동일한 수치가 각 격자점의 메모리 위치에 메모리된다.

상기 예에 보여진 바와 같이 그 데이터 구조는 X 및 Y좌표로써 어드레스되고, 각 쌍의 X, Y좌표에는 묘사되고 있는 구조물의 높이나 두께를 지시하는 대응수치가 그에 대응하는 메모리위치에 메모리된다. 가공진행중인 공작물의 윤곽이 변형될 때, 상술한 데이터 구조는 가공공정의 연속진행을 위해 끊임없이 변화하여야 한다.

이러한 목적을 위해 상기 공작물의 단면은, 전술한 예의 입방체저면과 똑같은 방식으로 격자점들로 세분되어야 한다. 소정의 단면을 갖는 가공진행중의 공구가 프로그램된 이동 궤적을 따라 움직일 때, 상기 공작물의 각개 격자점에 상응하는 다수개의 격자점들로 유사하게 세분된 소위 공정다각체(processing polygon)가 만들어진다. 공구는 NC공작기계의 프로그램을 따라 설정된 가공 깊이로 이동궤적을 따라 진행한다. 이러한 가공 깊이는 Z축상의 변화하는 어떤 임의 수치에 대응한다.

공구의 위치 및 움직임을 나타내는 이러한 모든 데이터는 미리 결정되고, 변형된 혹은 가공된 공작물을 나타내는 컴퓨터 내부 모델인 데이터 구조를 창출해내기 위해, 상기 공작물에 대한 데이터 구조와 결부되어야 한다. 도면 제5도는 상술한 데이터 구조가 이루어질 수 있는 방식의 일례를 보여준다.

제5도에서 공작물(2)은 X와 Y축을 따라 어드레스 가능한 일련의 격자들로 세분된다.

도면 제5도에서 보여진 바와같이 X지수는 Xi와 Xn 사이에서 변화하고 Y지수는 Yi와 Yn 사이에서 변화한다. 각쌍의 X-Y좌표조에서 하나식의 Z좌표가 저장되는데,이는 그 대응 X-Y에서의 공작물의 높이, 혹은 두께를 지시한다.

또 상기 제5도에서는 원통형의 밀링공구로서 가공진행중의 공구(3)가 도시되어 있다. 물론 전기 격자의 유한한 해상도에 따라 상기의 원통형 공구(3)는 공작물의 윤곽내로 진입한 것같은 모습으로 보인다. 여기에서 밀링공구(3)는 윗부분을 절단생략하고 그 최하단부만을 도시하였다. 가공진행중의 공구(3)용의 데이터구조와 공작물(2)용의 데이터구조간의 연결은 매우 간단한 방식으로 이루어진다.

즉, X-Y평면상내의 각 격자점에서 공작물(2)에 대한 Z좌표값이, 공정다각체에 속해있는 격자점들중의 하나가, X-Y좌표점들을 부여한 공작물(2)의 격자구역내로 진입했을 때, 공구(3)의 절단날에 대한 Z좌표값과 비교되는 그러한 방식으로 이루어지는 것이다. 공구(3)의 가공진행 깊이가, 공작물(2)의 저면이 배치된 그 평면과 연관되어져야 함은 물론이다.

실제에 있어서 이러한 일은, 마치 공작물(2)의 각 격자점에서 상기 공작물(2)의 높이가 공구(3)의 대응 격자점에 대한 X-Y평면으로부터의 거리와 비교되어지는 것처럼 나타난다.

만일, 공구(3)에 대한 격자점의 X-Y평면으로부터의 거리가 그에 대응하는 X-Y어드레스에서 공작물(2)에 대한 격자점의 높이 보다 작다면 공구(3)는 공작물(2)의 피가공물부위를 제거해 낼 것이며, 이에 따라 상기 공작물(2)의 새로운 윤곽선이 만들어질 것이다.

그리고 이는, 그 X-Y어드레스상에서 공작물(2)에 대한 데이터구조의 Z좌표값이 바뀌어진, 변경된 데이터구조에 반영된다.

반면에, 상술한 비교를 통해, 이 격자점상의 공작물(2)에 대한 높이가 상기 격자점상의 X-Y평면으로부터 공구(3)거리보다 작다는 것이 나타나면 공구(3)는 공작물(2)와 접촉되지 않고 이에따라 상기 공작물(2)의 윤곽은 변형되지 않을 것이다. 공작물(2)의 윤곽이 변형되지 않는 것은 공작물(2)의 두께를 감소시키는 이전의 가공공정이 이미 진행되었을 때에만 일어난다.

이와같은 본 발명의 프로세스를 통해, 공작물(2) 및 공구(3)를 평행면들상의 공통의 격자들로 분해하므로써, 상기 공자물(2)에 대하나 정보가 공구(3)의 정보에 연계된다.

그 세 번째의 크기(third dimension)는 각 격자점에 있어서의 컴퓨터 수치비교를 통해 결정된다.

이러한 방법을 통해 변형된 공작물에 대한 최종적인 데이터구조가 극히 간단한 방식으로 만들어진다.

본 발명의 프로세스는 비교적 간단한 NC공작기계로도 공작물(2)의 가공공정을 시뮬레이트할 수 있게 해준다. 이러한 시뮬레이션은 예를들어 마이크로프로세서로 제어되는 공작기계의 화면상에 공구 및 공작물을 그래픽 묘사해내는 데에 사용될 수 있다.

제1도 내지 제4도에 관련한 다음의 설명은 상술한 방식으로 결정되는 변형된 물체의 정보구조를 묘사해내기 위한 특히 개선된 프로세스에 관한 것이다.

제1도는 공작물(1)의 정면도로서 통상의 도면으로 그려져 있다.

여기에서 보여지는 모서리들은 통상의 도법기준을 따라 실선으로, 보이지 않는 모서리들은 가는 점선으로 나타나 있다.

상기 공작물(1)은 NC공작기계로서 제작될 어떠한 물체를 나타낸 것이다. 하나의 피가공물로부터 이러한 공작물(1)을 제조하기 위해서는 NC공작기계의 소기의 프로그램이 기지의 수단으로 작성되어야 한다.

상기 프로그램은 완성된 공작물(1)에 대한 도면으로부터 만들어져, 프로그램 데이터 형식으로 공급되어 NC공작기계에 명령된다. 프로그래밍사의 오차를 발견함으로써 불합격품을 만들어내지 않으려면, 상기 프로그램을 통해 피가공물로부터 만들어진 공작물(1)이 NC공작기계의 화면상에 묘사될 필요가 있다. 이러한 묘사는, 그것이 숨겨진 모서리들이 억제되는 사시도를 취할 때 가장 효과적이다.

또 상기의 묘사는 특히 공작물(1)의 일련의 평행 단면드롤 세분한 다음 이들을 하나씩 차레로 적의 배치하여 사시도를 제공토록하는 그러한 간단하고 유리한 방식으로 수행될 수 있다. 제2도는 공작물(1)에 있어서 평행단면들 Yj-Ym의 배치방향을 보여주는 평면도이다.

이들 단면 Yj-Ym은 각각, 상기 공작물(1)을 각개 단면 위치에서 종으로 절단해 보았을 때 나타나는 바로 그 절단면의 형상에 해당되는 것이다. 이 절단면들의 각개 윤곽은 다각체이며, 그 좌표가 데이터 형식으로 NC공작기계의 메모리에 저장된다.

제3도는 NC공작기계의 화면상에 원근적으로 묘사되어져 나타날 공작물(1)의 완성된 원근영상을 보여준다.

상기의 영상은 연속성있게 구성된다. 첫 번째 절단면 Yj에 해당하는 첫 번째 다각체에 관한 최초데이타가 메모리부터 인출되어, 상기 Yj다각체를 화면상에 묘사하도록 하는 그래픽프로세서에 대한 입력신호로 가해진다.

이 첫 번째 다각체의 좌표 Yj는 상기 다각체가 Yj평면상에 존재하고 있음을 시사해준다.

또다른 메모리 데이터는 상기 다각체의 X축방향에 있어서의 크기(너비) 및 Z축방향에 있어서의 크기(높이)를 지시해 준다.

상기의 높이는, 어떠한 특정한 장소에서 피가공물의 모든 부위가 제거되었을 때 상기 피가공물의 최대높이값에서 제로값에 이르는 범위내에서 변화할 수 있다.

그 다음 단면에서의 다각체에 대한 묘사는 그 다음 좌표 Y_K에서 이루어진다. 물체의 영상이 공간적이라는 인상을 주기위해 단면 Y_K에서의 다각체는 바로전에 묘사된 다각체에 대하여 원근적을 전이된 모습으로 묘사되어 진다.

이 실시예에서 숨겨진 모서리들이 자막상에 그려져서는 아니되며, 이러한 이유로 새로운 단면 Y_K에서의 다각체는 주어진 원근전이량을 고려하여 이의 윤곽중 어느 부분이 그 이전의 다각체 Yj의 윤곽위에 돌출하고 있는가에 대해 검사될 필요가 있다. 다각체의 윤곽이 오직 기묘사된 다각체들의 윤곽위에 돌출되어 나타날때에만 돌출된 바와 그 부분만이 화면상이 묘사된다.

이러한 방법으로 후속 묘사되는 임의 다각체의 모서리들은, 이들이 그 이전에 이미 묘사된 단면들중의 최소 하나위에 돌출하고 있을때에만 화면상에 나타내어지게 되는 것이다.

묘사된 단면의 윤곽의 돌출 여부에 관한 결정은, 실제의 원근이전량을 고려하여 각개의 다각체들의 좌표값을 상호 비교해보는 것만으로도 컴퓨터내에서 간단히 체크될 수 있다.

제4도의 간단한 예로서 이러한 점이 명료하게 설명될 수 있다. 제4도에서 첫 번째 단면의 다각체 Yj는 X축방향의 너비 X 및 Z축방향의 높이 Z를 가지고 있다. 물체가 입체적으로 보여지도록 하기 위해 두 번째 단면에서의 다각체 Y_K는, 좌표화면상에 대응한 영상점들이 X 및 Y축방향으로 공히 전이된 모습으로 그려진다.

이 실시예에서 상기의 두 번째 단면 Y_K는, 첫 번째 단면 Yj의 그것과 동일한 너비 X 및 높이 Z를 가지고 있다.

본 발명에 따르면, 두 번째 단면 Y_K는 그 좌표값에 소기의 원근전이량 P가 계산에 넣어지는 그러한 방식으로 묘사되는데, 바로 이 원근전이량 P에 해당되는 부분만큼만 묘사되어지는 것이다.

이 실시예에서 두 번째 다각체 Y_K의 상측모서리는 첫 번째 다각체 Yj의 높이 Z보다 큰 좌표값 Z+P를 가지고 있고, 따라서 화면상에 묘사된다. 다각체 Y_K의 좌측모서리는 첫 번째 다각체 Yj의 높이 Z보다 큰 좌표값을 지난 부분만이 묘사된다. 그리하여 다각체 Y_K의 좌측 모서리는 그 최상측 부분만이 묘사된다. 다각체 Y_K의 하측모서리 역시 이와 동일한 상황으로 묘사된다.

각개 다각체들의 모서리 묘사 여부에 관한 이와 같은 간단한 결정 방법은 본 발명의 프로세스를 극히 바르게, 그리고 비교적 간단한 마이크로프로세스 시스템으로도 수행가능토록 해준다.

Claims (7)

1. 정해진 이동궤적을 가진 공구에 의해 변형가능한 하나의 가변성 구조물에 대한 임의의 2차원 윤곽전체를 최초평면내에 오직 하나의 좌표조로 각개 어드레스가 가능한 다수개의 격자점들로 구성된 2차원 격자로 형성하고, 상기 다수개의 격자점들로 구성된 2차원 격자로 형성하고, 상기 다수개의 격자점들에는 각기 격자점들에는 각기 연관된 격자점 좌표상의 구조물 두께를 지시하는 최초의 신호를 각각 부여하며, 상기 정해진 이동궤적으르 가진 공구가 그 이동궤적을 따라 진행할 때 상기 구조물의 두께를 지시하는 최초신호들중의 선택된 것들을 변형시킴을 특징으로 하는 가변성 구조물의 윤곽형성법.
2. 제1항의 방법에 있어서 공구가 정해진 이동궤적을 따라 진행할 때 상기의 정해진 이동궤적을 가진 공구는 상기의 최초평면에 평행인 어떤 한 평면내에서 하나의 공정 다각체를 형성하고, 상기 구조물의 두께를 지시하는 최초신호에 대한 변형은 연관된 격자점 좌표상의 공구 위치를 나타내는 상기 하나의 공정다각체내의 각 격자점들에 각각 두 번째 신호를 부여함과 동시에 이 두 번째 신호들을 그 대응 격자 점상의 최초 신호들과 비교토록함을 특징으로 하는 가변성 구조물의 윤곽형성법.
3. 제1항에 있어서, 변형된 최초신호를 메모리에 저장함과 동시에 이와 같이 변형 저장된 최초신호에 입각해서 변형된 구조물의 다차원영상을 디스플레이상에 묘사토록함을 특징으로 하는 가변성 구조물의 윤곽형성법.
4. 제3항에 있어서, 상기 변형된 구조물의 다차원 영상을 다수개의 2차원 영상들로 구성됨을 특징으로 하는 가변성 구조물의 윤곽형성법.
5. 제3항에 있어서, 상기 변형된 구조물의 다차원 영상을 평행투영을 통해 형성된 입체영상을 구성됨을 특징으로 하는 가변성 구조물의 윤곽형성법.
6. 제5항의 입체영상은, 변형된 구조물을 어느 임의 위치에서 절단해보았을 때 나타나는 절단면의 형상으로되는 다수개의 평행배치 단면들로 분할한 다음, 이들을 소기의 원근전이량으로 상호이전된 인접면들로써 구성함과 동시에, 상기 다수의 평행배치 단면들중의 오직 선택된 부분만을 디스플레이상에 그래픽 묘사하되 상기 선택된 부분은 전기 원근전이량을 고려하여 기묘사된 단면뒤에 중첩돌출한 단면의 돌출로된 그 부분에 상응하는 것임을 특징으로 하는 가변성 구조물의 윤광형성법.
7. 제6항에 있어서, 상기 다수개의 평행배치 단면들중의 디스플레이상에 묘사되도록 선택된 부분은 선택된 단면의 좌표와 기묘사된 단면좌표와의 비교작업에 의해 결정되고, 상기 선택된 단면의 좌표는 구조물의 치수와 상기 다수개의 평행배치 단면들중에서 선택된 단면의 위치 및 그 원근전이량에 관한 것들을 나타내도록 함을 특징으로 하는 가변성 구조물의 윤곽형성법.

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