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    公开号:WO1985000442A1
    申请号:PCT/JP1984/000347
    申请日:1984-07-07
    公开日:1985-01-31
    发明作者:Hajimu Kishi；Masaki Seki
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 3 次元曲線特定方法
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は 3 次元曲線特定.方法に係 り 、 特に 3 次元金型 等の数値制御:加工に必要な N C テ ー プの作成に好適な 3 . ·. 次元曲線特定方法に闋する 。
    [0005] 背景技術
    [0006] 3 次元金型等の設計図面上の曲面は一般に複数の斬面 曲線に よ って表現され'て お り 、 あ る断面曲線と次の断面 曲線閭.の形状データ は存在しな.い。 と こ ろで 、 数値制節 加工に際し ては この よ う に中閩の形状が与え ら れて い な いにも.かかわ らず上記 2 つ 断面曲線閻を滑：め らかに つ なが る よ う に加工する こ と が要求さ れる 。- こ の こ と は、 換言する な ら ば、 上記' 2 つ の断面曲線閩を 、 該断面曲線 のデータ等か ら生成し 、 該生成さ れた曲面に関す る デ一 タ を N C テ ー プに記録し 、 該 N C テ ープか ら の指令に よ り 加工し な.げればな ら ない こ とを意味する 。 こ のため、. 本願出願人は 3 次元曲面体の与断面を待定す る断面デ— タ と 、 該断面上の断面曲線を特定す る データ と か ら所定 の規則に従っ て後数の中閩断面を生成する と共に 、 該中 閭断面に よ る 曲面体の断面曲線 （中閭断面曲線） を求め、 該生成した複数の中閭断面曲線に よ り 3 次元曲面体の曲 面を生成す る方法を既に米国特許出潁番号第 斗 号 （ 日本待許出願番号待願昭 — 7 S 4- T 号参照） と し て提案して実施し てい る 。 こ の従来方法は第 1 図を 参照する と 、 断面 1 1 、 1 2 上の断面曲線： 1 1 a、 1 2 a と 、 基準断面 2 1 上の基準曲線 2 1 a と を それぞれ与 え 、 該 2 つ の断面曲線 1 1 a、 1 2 a の う ち第 1 の断面 ' - 曲線 1 1 a を最終的に第 2 の断面曲線 1 2 a と重なる よ 5 う に基準曲線 2· 1 a に沿 つ て変化さ せなが ら移動さ せ、 ' 該移動に よ り 形成 さ れる 曲面を複数の中閭断面曲線の集 合と し て生成する も ので あ る 。 ¾ し て、 中閩断面曲線の 生成に.際しては第 1 、 第 2 の断面曲線 1 1 a 、 1 2 a の 全体を互いに均等に对応ずけ 、 すなわち各断面曲線を M0 分割 し た と き それぞれの i ( i - l 、 2 、- ► * · ) 葚目 の分割点 P i 、 Q〖 を互いに対応する も の と し 、 こ の対応 関係を 用いて各中閭断面曲線を生成する 。
    [0007] し か レ 、 ^来方法は基準断面 （平面） 上の基準曲綠 - 2 1 を与えて曲面を生成す る も ので あ る ため 、 第 2 図 ラ に示す よ う に基準曲線 3 1 a が 3 次元曲線の場合に ば曲 面を生成する こ と がで き なか っ た。 尚、 第 2 図にお いて、 1 1 、 1 2 は断面、 1 1 a 、 1 2 a は断面曲線、 4 1 は 中閩断面、 4 1 a は中閭断面曲線で あ る 。
    [0008] 従っ て、 本発明の目的は、 3 次元曲線を箇単に特定す(} る こ'と がで き 、 し か も 基準曲線が S 次元曲線の場合にお け る 曲面生成に適用 し て好適な 3 次元曲線特定方法を搔 供する こ とで あ る 。
    [0009] 発明の開示
    [0010] 3 次元曲線を直交座標系の隣接する 2 つ の平面 （た と5 え ば X Y平面 と Y Z 平面） に投影し て な る 第 1 曲線 2 曲線を特定する データ をそれぞれ入力する と 共に、 第 1 の曲線を多数の線素に分割して第 i 番目 （ i = 1 、 2 、 • · · ) の分割点 P の座標値. （ a； , b ; ) を求め、 前記 隣接する 2 つの平面の座標軸の う ち共通軸 （ Y軸） の座 標値 b； を有する第 2 曲線上のボ イ ン ト Q； の座標値 （ b '， c ; ) を求め、 3 次元座標値 （. a： , b ， c . } ( i = 1 、 2 、 · ' · ） によ り 前記 3 次元曲線 3 1 a を特定す る 3 次元曲線特定方法で あ る 。
    [0011] 図面の簡単な説明
    [0012] 第 1 図は従来方法の説明図、 第 2 図は従来方法の欠点 を説明する 3 次元曲面体の例、 第 3 図は本発明の概略説 明図、 第 4 図は本発明方法を実現する 3 次元曲線.生成装 置のブ ロ ッ ク 図、 第 5 図は本発呀にかかる 3 次元曲線生 成処理の流れ図、 第 6 図は.平面上の曲線特定法の説明図 で あ る 。
    [0013] 発明を実施する ための最良の形態 .
    [0014] 本発明の 3 次元曲線恃定処理は第 3 図を参照する と 次 の（a) 〜 （d)の処理
    [0015] (a) 3 次元曲線 3 1 a を直交座標'系の互い に隣接する 2 つ の平面 （た ど えば X — Y平面、 Y — Z平面） に投影 し 、 .該投影し てな る第 1 曲線 と第 2 曲線 C V 2を そ れぞれ直線と 円弧で近似じて入力する投影曲線デー タ の 入力処理、
    [0016] (b) 別途人力さ れてい る分割 ピッ チ量に よ り 第 1 曲線 C V を始点 P sか ら終点 P e迄順次分割し 、 各分割点 P ; O PI · の座標値 ( . , . ) を求め る 分割点処理、
    [0017] (c) 隣接す る 2 つ の平面の座標軸の う ち共通軸 （ Y軸） の分割点座標値 b ; を有す る 第 2 曲線 C V ^上のポ イ ン ト Q； の座檫値 （ b ; ， c . ) を求める処理、
    [0018] . (d) , 3 次元曲線 3 1 a 上のポ イ ン ト R （ a ； , b . , c - . ) ( i = 1 、 2 、 3· · · * ) を記億し て、 3 次元曲線を 特定する 処理に大別される 。
    [0019] 下、 第 3 図並びに第 4 図の 3 次元曲線.生成装置のブ ロ ッ ク 図及び第 5 図に示す処理の流れ図に従つて前記各 処理 つ い て ^明する 。 尚、 第 4 図において 、 1 0 1 は キ 一ボ ー ド 、 1 0 2 XX 3 次元曲線生成装置、 1 0 3 は生 成さ れた 3 次元曲線データ が入力 さ れ る 曲面生成装置で あ り 、 3 ？欠元曲線生成装置 1 0 2 は R A Μ 1 0 2 a 、 プ σ セ ッ サ 1 0 2 b 、 R 0 M 1 0 2 eヽ ヮ 一 キ ン グ メ モ リ 1 0 2 ά、 3 次元曲線デー タ 記億甩の デ一タ メ. モ リ 1 0 2 e を 有し て い る 。
    [0020] (a) 投影曲線データ 入力処理
    [0021] - (a) - 1 X — Y平面に投影さ れた第 1 曲線 C V iが第 6 図に.示すよ う に、 円弧 C t、 C 2、 C-3、 直線 L t L 2 - · · を順次結合し て搆成されて お り 、 又各円弧 C ^、 C 2、
    [0022] C 3の始点及び終点がそれぞれ （ P s， P t ) 、 ( Ρ , , Ρ 2 ) 、 （ Ρ 2， Ρ 3 ) 、 直線 Lい L 2 の終点が Ρ 4 Ρ s * · * • で あ る と すればキ 一 ボ ー ド 1 0 1 か ら
    [0023] C V = *
    [0024] P X V C x y c ) P x ( X y t )
    [0025] C X y ) P , ( X 2 )
    [0026] r- x c 3 3 Λ 3 y , )
    [0027] L P 4- ( x y
    [0028] L 2 ， P 5 ( x 5 , y 5 ) を 3 次元曲線生成装置 1 0 2 に入力 し て R A M I 0. 2 a に記億し て第 1 曲線 C V t を特定す る 。 尚、 Γ ; ( ί = 1.、 2 、 3 ) は各円弧の円弧半径、 （ X c； ， y c； ) ( i = 1 、 2 、 3 ) は各円弧の P3弧中心の座標爐、 ( X , , y ; )
    [0029] ( i =.1 ， 2- , ノ ' . · ） は ボ イ ン ト P； の位置座標値で 同様に Y Z 平面に投影 さ れた第 2 曲線 C V 2 を 円弧 と 直 線で近似して キ ー ボ ー ド 1 0 .1 か ら入力すれば投影曲線 データ の入力処理が終了す る 。 尚、 以上の処理に対応す る 流れ図中の プ ロ ッ ケの右肩に符号（a) — 1 を付 し て い る
    [0030] ( SX後同樣）
    [0031] (a) — 2 第 1 、 第 2 曲線デー タ 入'力後、 キー ボ ー ド 1 0 1 力 > ら分割 ヒ。ツ チ量 s .を 入力する 。
    [0032] (b) 分割点処理
    [0033] (b) ― 1 プ 口 セ ッ サ 1 0 2· b は く 第 1 、 第 2 曲線デ 一 ダ及び分割 ピッ チ量が入力 さ れれば、 R 0 M 1 0 2 c I 記億 さ れて い る 制御プ ロ ダ ラ ム に基づい て第 1 曲線 V t の各要素 （第 1 曲線を構成す る線分 L^ 、 L 2、 · · · 及 び円弧 C 2 、 C 3 - ♦ ' を 要素 と する ） の長 さ D i を
    [0034] _ O PI 求め それ ら を合計し て第 1 曲線の全長 D t ¾ ワ ー キ ン グ メ モ リ 1 0 2 d に記億する 。
    [0035] W— 2 し力 > る 後、 長さ D t と 分割量 s とか ら次式
    [0036] Dノ s→M (1)
    [0037] に よ り，分割数 M を求め る。 尚、 Mば D t s の小数点以下-' を切 り 上げて整数にな っ て い る 。 /
    [0038] (b) - 3 つ いで 、 プ σ セ 、ジ サ 1 0- 2 b は 0 — i と し 、 i を初斯値化す る 。 尚、 i の最大値は （ M — 1 ) で あ る-。
    [0039] (b)― 又、 プ ロ セ ッ サは？欠式
    [0040] + l→m、 M― m→ii
    [0041] に よ り m 、. . n を求め る 。
    [0042] (b)— 5 つ いで 、 プ ロ セッ サ 1 0 2 b ば第 1 曲線を m ： a に分割する 分割点 P ; の座標値 （ a ; 、 b ; ) を求め る 。 ， すなわ ち 、 ま-ず次式
    [0043] ひ' =IIL ♦ Ώ t/ ( +n)
    [0044] = (i+1) - Dt/M (2)
    [0045] に よ り 、 始点 P sか ら第 1 曲線 C V丄 を nt ： II に分割…す る 分割点 P 迄の長さ D ' を算出する 。 .
    [0046] つ いで 、. 始点 P s よ り D ' の長ざ の位置を含む要素を抽 出する 。 こ の要素の油出.は最初の要素の長さ を D t 、 次の さ を D 以下同様に D D す る と き 、
    [0047] k-i
    [0048] .∑D ;D' ≤∑D (3)
    [0049] と な る k を求め る こ と に よ り 行われ る 。
    [0050] k審目 の要素が求ま れば、 該 k番目 の要素に た い し 、
    [0051] - その始点 よ り
    [0052] K-1
    [0053] =Ώ' -∑D. (4)
    [0054] と なる k番目 の要素上の点 P ; の座標値 （ a ； b . ) を求 め る 。' こ の求めた点 ； が第 1 曲線 C V t を始点 P sか ら ラ m - ： IX，に分.割す る 点で あ る 。 尚-、 k = 1 の と き ∑ D； - 0 と す る 。
    [0055] (c) Q； の座標値算出処理
    [0056] 第 1. 曲線 C V t上の分割点 P； に対応す る 第 2 曲線 C V 2 上の ポ イ ン ト Q； の座標値 （ b ； 、. c . ) を以下の様に算出 す る 。
    [0057] 分割点 P i の座標値 （ a ； ， b ； ) の. う ち b ; を共通軸で あ る Y 軸座標値 と すれば、 第 2 曲锒 C V2を構成する 要素 で あ っ て 、 Y軸座標値が b ; で ぁ る ポ ィ ン ト を含む要素 を め る 。 - —
    [0058] 上記に よ り 求め ら れた要素を特定す る 関数を f (y， z) =0 (5) とすれば、 y に b ,, ¾代入し て f ( ， z) =0 よ り Z 軸座標値 Z を求め る 、 そ し て 、 求め ら.れた Z 軸座 標値を c ； とすれば、 ( b . , c . ) 力 分割点 P； に対応す る 第 2 曲線上の ポ イ ン ト Q ; の座標値 と な る 。
    [0059] (d) 3 次元曲線特定処理
    [0060] ■ (d) - 1 ス テ ッ プ（c)で得 られた （ a ； ，. b . , c . ) を 3 次元曲線上の ポ Ϋ ン ト R ; の座標値 と し て デー タ メ モ リ
    [0061] 0 2 e に記億す る
    [0062] O PI (d)― 2 つ いで 、 プロ セッ サ 1 0 2 b は i = ( M— 1 ) が成立する か ど う かを チ ェッ ク する 。 成立し なければ、 ステツ プ（b)— 4 以降の処理を繰 り 返す。 一方、 i = ( M. — 1 ) で あれば 3 次元曲線の待定処理は終了す る 。 尚、 分割 ッ チ量 s を小 さ ぐし て、 分割点数を多く すればよ り 耩度の富い 3 次元曲綠の特定が可能と な る 。 そ し て、 データ メ モ リ 1 0 2 e に雲 S '慮さ れた ボ イ ン ト R； の位置デ ータ （- a , b ； , c ; ) を曲面生成装置 1 0 3 に転送すれ ば該曲面生成装置 1 0- 3 は曲面の生成処理を実行する 。
    [0063] 以上説明 し た よ う に、 本発明に よれば 3 元曲線を直 交座擦系の隣接する 2 つの平面に投影レて な る第 1 の曲 線と第 2 の曲線を特定す る データ を それぞれ入； Tす る と 共に、 第 1 の曲線を多数の綠素に分割 して第 i 番目 （ i = 1 、 2.、 3 · ' · ♦ ) の分割点 P ; の座標値 （ a ; ， b ； ) を求め 、 前記隣接する 2 つ の平面.の座標軸の う ち共通軸 の座樣値. b を有す る第 2 曲線上のボ イ ン ト の座標値
    [0064] ( : , t ) を求め 、 3 次元.座標値 （ a , ， ¾ ; , c ; ) ( i = 1 、 2 、 3 - · . . ) に よ り S 次元曲線.を特定す る よ う に構成し たか ら 、 簡単に 3 次元曲線を特定する こ とがで き 、 し か も 該 3 次元曲線を基準曲線 す る 3 次.元 曲面体を特定す る こ と ができ る 。
    [0065] • 産業上の利用分野
    [0066] 以上、 本発明の 3 次元曲線特定方法ば 3 次元 自.由曲面 を特定す る に用 いて有用で あ り 、 従っ て 3 次元曲面体を 加ェ.す る N C テ ー プ作成に適用 し て好適で あ る 。
    权利要求:
    Claims
    請求の範囲
    1 , 3 次元曲線を直交座標系の隣接す る 2 つ の平面 に投影し て な る 第 1 曲線と 第 2 曲線を特定す る た め のデ —タ を それ ぞれ入力する ス テ ツ プ、 第 1 の曲線を多数の ς線素に，分割する 分割点の う ち第 i 審目 （ i = 1 、 2 、 * - ♦ ♦ ) の分割点 P . の座標値- ( a Γ , b . ) を求め る ス テ ツ プ、 前記隣接す る 2 つ の平面の座標軸の う ち 共通軸の座 標値 b ； を有する第 2 曲線上の ボ イ ン ト Q； の座標値 ( b ; , c . ) を求め る ス テ ッ プ、 3 次元座標値 （ a ; , b . , c . ) ( i = 1 、 2: 、 · .♦ - ) に よ り 3 次元曲:綠を特定する ス テツ プ'を有す る こ と を待徵 と する 次元曲線挣定方法。
    2 . 前記第 1 曲線及び第 2 曲線を それ ぞれ直綠 と 円 弧で近似 し て特定する こ と を待徵 と する 請求の範囲第 1 項記載の 3 ？欠元曲線特定方法。
    3 ♦ . 分割 ピッ -チ s を 入力す る と 共に 、 前記第 1 曲線 の全長 D t を求め 、 D f // s に よ り 分割数 M を 演算す る こ と を特徵 と する 請求の範囲第 2 項記載の 3 次元曲緣特定 方法。
    4 第 1 の曲線の全長を m ： II ( ただ し m = i + 1 ， n = M - m ) に分割する 点を第 i 蓥目 の分割点 と す る こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 3 項記載の 3 次元曲線特 定方法。
    5 . 前記隣接す る. 2 つ の平面は X — Y平面 と 、 Y — Z 平面で あ り 、 第 1 曲線は 3 次元曲線が X — Y平面に投 影 さ れた曲線で あ り 、 第 2 曲線は 3 次元曲線が Y — Z 平 面に投影ざれた曲線であ る こ を待徵 と する.請求の範囲 第 1 項 3載の 3 次元曲線特定方法。
    6 . 前記分割点 の座標値 （ a ， b ·, ) の う ち 2 つ の平面 共通な軸の座標値を b ： と す る と き 、 座標値 b ； を有する 第 2 曲線の要素を求め る と共に 、 該要素を特定 する 関数を求め 、 該謌数に b ； を代入し て前記第 2 曲綠上 の ポ イ ン ト Q ; の座標値を求め る こ と を特徵 と する 請求の 範囲第 2 項記載の 3 次元曲錄特定方法。
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