加工面評価装置、加工面評価方法及びプログラム

【課題】短時間に加工面の評価を行うことができる加工面評価装置等を提供する。
【解決手段】制御部３は、入力部１３から面法線ベクトル２１を含む加工形状データ２７を入力し（Ｓ１１）、工具の形状や加工パラメータを設定する（Ｓ１２）。次に、画像演算部５は、カスプデータ２６を算出し、算出結果をカスプデータベース２０に記憶する（Ｓ１３）。次に、制御部３は、加工形状データ２７、工具の形状や加工パラメータに基づいて、カスプデータベース２０を検索してカスプデータ２６を取得する（Ｓ１４）。次に、画像演算部５は、カスプデータ２６をテクスチャデータに変換し（Ｓ１５）、テクスチャデータを加工形状データ２７の加工面にマッピングして、全面カスプを生成し（Ｓ１６）、全面カスプ画像を表示部７に表示する（Ｓ１７）。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実加工前に、加工面の加工残り量（カスプ量）を評価する加工面評価装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金型などの自由曲面を機械加工によって製作する場合、主に回転工具による切削加工が行われる。一般に、切削加工による金型の仕上り面には、図９に示すように、工具の進行方向に平行な筋状の加工残り（以下、「カスプ」と言う。）が生じる。製品の品質を上げるためには、加工残り量（以下、「カスプ量」と言う。）を抑える必要がある。
【０００３】
加工残り量は、工具経路を生成するための加工パラメータ（工具のピックフィード量など）を適切な値に調整することによって、低く抑えることが可能となる。一般的には、加工パラメータは、ＣＡＭ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｅｄｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ：コンピュータ支援製造）で設定する。ここで、ＣＡＭとは、ＣＡＤ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ：コンピュータ支援設計）によって作成される形状データを入力データとして、加工用のＮＣ（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ：数値制御）プログラムを作成するためのコンピュータシステムを意味する。
【０００４】
しかし、加工面の形状が複雑な加工品に対しては、局部的に、許容加工残り量（以下、「許容カスプ量」と言う。）を満たさない場合がある。その為、現在、実加工前に（工具によって実際の素材を切削する前に）、ＮＣシミュレーション装置によって加工面を評価し、加工パラメータを調整することが行われている。
ＮＣシミュレータ（コンピュータをＮＣシミュレーション装置として機能させる為のソフトウェア）としては、例えば、非特許文献１に記載のものが市販されている。
また、本発明者も、干渉計算の負荷が少なく、高精度に計算を行うことができる加工シミュレーション装置等を発明している（特許文献１参照）。
【０００５】
非特許文献１に記載のＮＣシミュレータがインストールされるコンピュータも、特許文献１に記載の加工シミュレーション装置も、共に、工具経路データを入力として幾何演算を行い、加工後の形状を模擬するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願２００９−２４０２２２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】藤井康博、「生産現場の問題を解消するシミュレーションソフトＶＥＲＩＣＵＴ７．０」、ツールエンジニア、株式会社大河出版、２００９年１１月号、ｐ３４−３７．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術（非特許文献１や特許文献１を含む。）において加工面を評価する為には、図１０に示すように、「工具経路の生成」（Ｓ３３）及び「加工シミュレーション」（Ｓ３４）の２つの幾何演算を実行するステップが必要となる。
幾何演算処理は、計算負荷が非常に高く、ハードウエアの性能が向上している現在であっても、多大な時間を要する。そうすると、作業者にとっては、ＣＡＭにおいて加工パラメータを設定してから加工面の評価を行うまでの待ち時間が長くなり、短時間に加工面の評価を行うことができなかった。ひいては、加工データ作成の作業全体の時間が長くなるとともに、作業者の思考が途切れることによって加工データ作成に必要なアイデアの創案に悪影響が生じていた。
【０００９】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、短時間に加工面の評価を行うことができる加工面評価装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するために第１の発明は、加工面の法線方向を表す面法線ベクトル、工具の形状を示す工具形状データ、工具の進行方向を表す進行方向ベクトル、工具のピックフィード方向を表すピックフィード方向ベクトル、及び、工具のピックフィード量をパラメータとして、カスプデータを記憶するカスプデータベースと、前記面法線ベクトルを含む加工形状データを入力する入力手段と、前記工具形状データ、前記進行方向ベクトル、前記ピックフィード方向ベクトル及び前記ピックフィード量を含む加工パラメータを設定する設定手段と、前記加工形状データ及び前記加工パラメータに基づいて、前記カスプデータベースを検索して前記カスプデータを取得する取得手段と、前記取得手段によって取得される前記カスプデータを、テクスチャデータに変換する変換手段と、前記変換手段によって変換される前記テクスチャデータを、前記加工形状データの加工面にマッピングして表示する表示手段と、を具備することを特徴とする加工面評価装置である。
第１の発明によって、短時間に加工面の評価を行うことができる。第１の発明では、幾何演算によって素材（ワーク）形状の加工を模擬することなく、カスプ量を直接算出することができる。これによって、短時間に加工面の評価を行うことができ、ひいては作業者の待ち時間が短縮され、所望の加工面（許容カスプ量未満となる面）が製作される適切な加工パラメータを短時間に設定することが可能となる。
【００１１】
第１の発明は、前記面法線ベクトルが示す加工面を前記進行方向ベクトルと直交する投影面に投影することによって加工面投影形状を生成して、前記加工面投影形状を配置し、前記工具形状データが示す工具形状を前記投影面に投影することによって工具投影形状を生成して、第１の工具投影形状を配置し、前記ピックフィード方向ベクトルが示す方向に前記ピックフィード量の間隔を設けて、前記第１の工具投影形状と同じ形状を有する第２の工具投影形状を配置し、前記加工面投影形状、前記第１の工具投影形状及び前記第２の工具投影形状に基づいて前記カスプデータを算出し、前記カスプデータベースに記憶させる蓄積手段、を更に具備することが望ましい。
これによって、予め様々なパラメータに基づいてカスプデータを算出し、カスプデータベースに記憶することができる。この場合、実際に加工面を評価するときは、カスプデータの算出処理を行わずに、カスプデータベースからカスプデータを取得すれば良いので、高速に加工面を評価することができる。
【００１２】
第１の発明における前記蓄積手段は、前記加工面投影形状、前記第１の工具投影形状及び前記第２の工具投影形状を画素によって定義し、前記加工面投影形状に属する画素から、前記第１の工具投影形状と前記第２の工具投影形状とが交わる画素までの画素数を計数し、前記カスプデータとして算出することが望ましい。
これによって、グラフィック演算によってカスプデータを算出することができる。そして、第１の発明の加工面評価装置が、高速な画像処理を実行できる画像演算部を具備するコンピュータであれば、高速にカスプデータを算出することができる。
【００１３】
第２の発明は、加工面の法線方向を表す面法線ベクトルを含む加工形状データを入力する入力手段と、工具の形状を示す工具形状データ、工具の進行方向を表す進行方向ベクトル、工具のピックフィード方向を表すピックフィード方向ベクトル、及び、工具のピックフィード量を含む加工パラメータを設定する設定手段と、前記加工形状データ及び前記加工パラメータに基づいて、前記面法線ベクトルが示す加工面を前記進行方向ベクトルと直交する投影面に投影することによって加工面投影形状を生成して、前記加工面投影形状を配置し、前記工具形状データが示す工具形状を前記投影面に投影することによって工具投影形状を生成して、第１の工具投影形状を配置し、前記ピックフィード方向ベクトルが示す方向に前記ピックフィード量の間隔を設けて、前記第１の工具投影形状と同じ形状を有する第２の工具投影形状を配置し、前記加工面投影形状、前記第１の工具投影形状及び前記第２の工具投影形状に基づいて前記カスプデータを算出する算出手段と、前記算出手段によって算出される前記カスプデータを、テクスチャデータに変換する変換手段と、前記変換手段によって変換される前記テクスチャデータを、前記加工形状データの加工面にマッピングして表示する表示手段と、を具備することを特徴とする加工面評価装置である。
第２の発明によって、短時間に加工面の評価を行うことができる。第２の発明では、幾何演算によって素材（ワーク）形状の加工を模擬することなく、カスプ量を直接算出することができる。これによって、短時間に加工面の評価を行うことができ、ひいては作業者の待ち時間が短縮され、所望の加工面（許容カスプ量未満となる面）が製作される適切な加工パラメータを短時間に設定することが可能となる。そして、第２の発明の加工面評価装置が、高速な画像処理を実行できる画像演算部を具備するコンピュータであれば、画像演算部が、カスプデータの算出処理から全面カスプ画像の表示処理までを一貫して行うことによって、処理を高速に実行することができる。
【００１４】
第３の発明は、加工面の法線方向を表す面法線ベクトル、工具の形状を示す工具形状データ、工具の進行方向を表す進行方向ベクトル、工具のピックフィード方向を表すピックフィード方向ベクトル、及び、工具のピックフィード量をパラメータとして、カスプデータを記憶するカスプデータベースを具備するコンピュータが実行する加工面評価方法であって、前記面法線ベクトルを含む加工形状データを入力する入力ステップと、前記工具形状データ、前記進行方向ベクトル、前記ピックフィード方向ベクトル及び前記ピックフィード量を含む加工パラメータを設定する設定ステップと、前記加工形状データ及び前記加工パラメータに基づいて、前記カスプデータベースを検索して前記カスプデータを取得する取得ステップと、前記取得手段によって取得される前記カスプデータを、テクスチャデータに変換する変換ステップと、前記変換ステップによって変換される前記テクスチャデータを、前記加工形状データの加工面にマッピングして表示する表示ステップと、を含むことを特徴とする加工面評価方法である。
【００１５】
第４の発明は、コンピュータが実行する加工面評価方法であって、加工面の法線方向を表す面法線ベクトルを含む加工形状データを入力する入力ステップと、工具の形状を示す工具形状データ、工具の進行方向を表す進行方向ベクトル、工具のピックフィード方向を表すピックフィード方向ベクトル、及び、工具のピックフィード量を含む加工パラメータを設定する設定ステップと、前記加工形状データ及び前記加工パラメータに基づいて、前記面法線ベクトルが示す加工面を前記進行方向ベクトルと直交する投影面に投影することによって加工面投影形状を生成して、前記加工面投影形状を配置し、前記工具形状データが示す工具形状を前記投影面に投影することによって工具投影形状を生成して、第１の工具投影形状を配置し、前記ピックフィード方向ベクトルが示す方向に前記ピックフィード量の間隔を設けて、前記第１の工具投影形状と同じ形状を有する第２の工具投影形状を配置し、前記加工面投影形状、前記第１の工具投影形状及び前記第２の工具投影形状に基づいて前記カスプデータを算出する算出ステップと、前記算出ステップによって算出される前記カスプデータを、テクスチャデータに変換する変換ステップと、前記変換ステップによって変換される前記テクスチャデータを、前記加工形状データの加工面にマッピングして表示する表示ステップと、を含むことを特徴とする加工面評価方法である。
【００１６】
第５の発明は、コンピュータを、加工面の法線方向を表す面法線ベクトル、工具の形状を示す工具形状データ、工具の進行方向を表す進行方向ベクトル、工具のピックフィード方向を表すピックフィード方向ベクトル、及び、工具のピックフィード量をパラメータとして、カスプデータを記憶するカスプデータベースと、前記面法線ベクトルを含む加工形状データを入力する入力手段と、前記工具形状データ、前記進行方向ベクトル、前記ピックフィード方向ベクトル及び前記ピックフィード量を含む加工パラメータを設定する設定手段と、前記加工形状データ及び前記加工パラメータに基づいて、前記カスプデータベースを検索して前記カスプデータを取得する取得手段と、前記取得手段によって取得される前記カスプデータを、テクスチャデータに変換する変換手段と、前記変換手段によって変換される前記テクスチャデータを、前記加工形状データの加工面にマッピングして表示する表示手段と、を具備する加工面評価装置として機能させるためのプログラムである。
【００１７】
第６の発明は、コンピュータを、加工面の法線方向を表す面法線ベクトルを含む加工形状データを入力する入力手段と、工具の形状を示す工具形状データ、工具の進行方向を表す進行方向ベクトル、工具のピックフィード方向を表すピックフィード方向ベクトル、及び、工具のピックフィード量を含む加工パラメータを設定する設定手段と、前記加工形状データ及び前記加工パラメータに基づいて、前記面法線ベクトルが示す加工面を前記進行方向ベクトルと直交する投影面に投影することによって加工面投影形状を生成して、前記加工面投影形状を配置し、前記工具形状データが示す工具形状を前記投影面に投影することによって工具投影形状を生成して、第１の工具投影形状を配置し、前記ピックフィード方向ベクトルが示す方向に前記ピックフィード量の間隔を設けて、前記第１の工具投影形状と同じ形状を有する第２の工具投影形状を配置し、前記加工面投影形状、前記第１の工具投影形状及び前記第２の工具投影形状に基づいて前記カスプデータを算出する算出手段と、前記算出手段によって算出される前記カスプデータを、テクスチャデータに変換する変換手段と、前記変換手段によって変換される前記テクスチャデータを、前記加工形状データの加工面にマッピングして表示する表示手段と、を具備する加工面評価装置として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、短時間に加工面の評価を行うことができる加工面評価装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】加工面評価装置１を実現するコンピュータのハードウエア構成図
【図２】カスプデータベース２０のデータ構成を示す図
【図３】第１の実施の形態に係る加工面評価装置１の処理の詳細を示すフローチャート
【図４】工具投影形状を説明する為の図
【図５】工具投影形状の配置を説明する為の図
【図６】グラフィック演算によるカスプデータの算出処理を説明するための図
【図７】表示結果の一例を示す模式図
【図８】第２の実施の形態に係る加工面評価装置１の処理の詳細を示すフローチャート
【図９】カスプを説明する為の図
【図１０】従来技術における加工面評価処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の加工面評価装置等の実施形態について説明する。
最初に、図１を参照しながら、全ての実施形態に共通する構成について説明する。
【００２１】
図１は、加工面評価装置１を実現するコンピュータのハードウエア構成図である。尚、図１に示すコンピュータのハードウエア構成は一例であり、用途に応じて様々な構成を採ることが可能である。
【００２２】
加工面評価装置１を実現するコンピュータは、制御部３、画像演算部５、表示部７、記憶部９、通信部１１、入力部１３、出力部１５等を具備し、これらがバス１７によって接続される構成となっている。
【００２３】
制御部３は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等からなり、記憶部９やＲＯＭ等に記憶されたデータやプログラム等をＲＡＭに読み出して、各種の演算および制御を行う。これにより、後述の加工面評価装置１が行う処理を実現する。
【００２４】
画像演算部５は、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＶＲＡＭ（ＶｉｄｅｏＲＡＭ）等からなり、制御部３からの指示に従って、画像処理を実行する。
本発明は、幾何演算を極力行わず、グラフィック演算によって加工面の評価を高速に行うことから、加工面評価装置１は、画像処理を高速に実行することができる画像演算部５を具備するコンピュータであることが望ましい。但し、画像演算部５を具備しないコンピュータであっても本発明を適用することができ、従来技術と比較して、加工面の評価を高速に行うことができる。画像演算部５を具備しないコンピュータの場合、後述する画像演算部５の処理は、制御部３が実行する。
【００２５】
表示部７は、液晶パネル、ＣＲＴモニタなどのディスプレイ装置であり、後述する加工面評価装置１が行う処理に係る画面を表示する。
【００２６】
記憶部９は、ハードディスク等からなり、後述の加工面評価装置１が行う処理に係る各種のデータやプログラムを読み出し可能に記憶する。また、記憶部９は、加工面評価装置１とネットワーク１９を介して接続する構成としても良い。
【００２７】
通信部１１は、通信制御装置、通信ポート等を有する。通信部１１は、ネットワーク１９に接続し、各種情報の送受信を行う。ただし、加工面評価装置１は、ネットワーク１９等と接続せず、スタンドアローンとなる構成でもよい。
【００２８】
入力部１３は、例えばキーボードやマウス、ドライブ装置やスキャナなどであり、加工面評価装置１へデータ入力を行うための周辺装置である。入力部１３は、加工面評価装置１と各装置を接続し、データ入力を行うためのインタフェースを備える。
【００２９】
出力部１５は、例えばプリンタやドライブ装置など、加工面評価装置１からデータ出力を行うための周辺装置である。出力部１５は、加工面評価装置１と各装置を接続し、データ出力を行うためのインタフェースを備える。
【００３０】
バス１７は、各装置間の制御信号やデータ信号等の授受を媒介する経路である。
【００３１】
＜第１の実施の形態＞
以下、図２〜図７を参照しながら、第１の実施の形態について説明する。
図２は、カスプデータベース２０のデータ構成を示す図である。カスプデータベース２０は、加工面における加工残りの高さをカスプデータ２６として蓄積する。カスプデータベース２０の記憶領域は、例えば、記憶部９に定義される。
【００３２】
カスプデータベース２０のデータ構成は、面法線ベクトル２１、工具形状データ２２、進行方向ベクトル２３、ピックフィード方向ベクトル２４、ピックフィード量２５、カスプデータ２６等である。面法線ベクトル２１〜ピックフィード量２５は、カスプデータ２６を一意に特定するパラメータである。
【００３３】
面法線ベクトル２１は、加工面の法線方向を表す。加工面が、所定の単位面積を有する矩形の集合によって表現される場合、面法線ベクトル２１は、この各矩形の法線ベクトルである。
【００３４】
工具形状データ２２は、工具の形状を示す。工具には、様々な種類があり、例えば、エンドミル工具であれば、ボールエンドミル、ブルノーズエンドミル、フラットエンドミル等がある。また、同じ種類であっても、形状や大きさは様々である。工具形状データ２２は、これらの様々な工具の形状を定義するデータである。尚、カスプデータベース２０には、工具の形状を一意に特定する工具ＩＤを記憶し、工具の形状を定義するデータ自体は、他のデータベースに記憶させるようにしても良い。
【００３５】
進行方向ベクトル２３は、工具の進行方向を表す。ピックフィード方向ベクトル２４は、工具のピックフィード方向を表す。ピックフィード量２５は、ピックフィードを行うときの移動距離である。進行方向ベクトル２３とピックフィード方向ベクトル２４は、互いに直交する。
進行方向ベクトル２３、ピックフィード方向ベクトル２４及びピックフィード量２５は、工具経路を定義するパラメータである。
【００３６】
第１の実施の形態では、加工面評価装置１は、予め面法線ベクトル２１〜ピックフィード量２５の様々な値についてカスプデータ２６を算出し、カスプデータベース２０に蓄積しておく。そして、加工面評価装置１は、カスプデータベース２０を参照することによって、表示部７にカスプに関する情報を表示する処理を実行する。
【００３７】
以下、図３を参照しながら、加工面評価装置１の処理を説明し、必要に応じて他の図面を参照することにする。
図３は、第１の実施の形態に係る加工面評価装置１の処理の詳細を示すフローチャートである。
【００３８】
加工面評価装置１の制御部３は、面法線ベクトル２１を含む加工形状データ２７を入力する（Ｓ１１）。加工形状データ２７には、所望の仕上がり形状が定義されている。
【００３９】
次に、制御部３は、工具の形状や加工パラメータを設定し、表示部７に表示する（Ｓ１２）。作業者は、必要に応じて、入力部１３を介して、表示部７に表示されている工具の形状や加工パラメータを変更しても良い。
設定される工具の形状が、工具形状データ２２として設定される。また、設定される加工パラメータは、少なくとも、進行方向ベクトル２３、ピックフィード方向ベクトル２４及びピックフィード量２５を含む。
【００４０】
本発明の実施の形態では、工具経路の生成を行わず、カスプを評価するものである。従って、工具の切り込み深さなどの加工パラメータは、設定不要である。
尚、このような前提は、加工面を評価するだけであれば、何ら制約となるものではない。
【００４１】
次に、制御部３は、画像演算部５にカスプデータ２６の算出処理を実行させ、算出結果をカスプデータベース２０に記憶させる（Ｓ１３）。
具体的には、画像演算部５は、面法線ベクトル２１が示す加工面を進行方向ベクトル２３と直交する投影面に投影することによって加工面投影形状を生成して、加工面投影形状を投影面に配置する。次に、画像演算部５は、工具形状データ２２が示す工具形状を前記投影面に投影することによって工具投影形状を生成して、第１の工具投影形状を投影面に配置する。次に、画像演算部５は、ピックフィード方向ベクトル２４が示す方向にピックフィード量２５の間隔を設けて、第１の工具投影形状と同じ形状を有する第２の工具投影形状を投影面に配置する。そして、画像演算部５は、加工面投影形状、第１の工具投影形状及び第２の工具投影形状に基づいてカスプデータ２６を算出する。
画像演算部５は、上記の計算を加工面全体にわたり行い、算出結果をカスプデータベース２０に記憶する。このとき、重複する面法線については、カスプデータの生成処理を省略する。
【００４２】
図４は、工具投影形状を説明する為の図である。
図４に示す投影面３１は、進行方向ベクトル２３と直交する平面である。工具３２は、工具形状データ２２から得られる３次元形状の図形である。工具進行方向３３は、進行方向ベクトル２３が示す方向である。
工具投影形状３４は、図４に示すように、工具３２の輪郭形状を投影面３１に平行投影した形状である。
【００４３】
図５は、工具投影形状の配置を説明する為の図である。
図５に示す加工面３５は、所望の仕上がり形状を示している。加工面３５の表面形状は、例えば、面法線ベクトル２１が示す方向を法線とする有限面積の閉じた平面（一般に、「ポリゴン」と呼ばれる。）の集合によって近似される。
工具投影形状３４ａ及び工具投影形状３４ｂは、投影面３１内において、加工面３５に接するように配置される。工具投影形状３４ａと工具投影形状３４ｂは、ピックフィード方向３７に沿ってピックフィード量３６の間隔を設けて配置される。ピックフィード方向３７は、ピックフィード方向ベクトル２４が示す方向である。ピックフィード量３６は、カスプデータベース２０のデータ項目の１つであるピックフィード量２５と同義である。
加工残り高さ３８は、加工面３５から、工具投影形状３４ａ及び工具投影形状３４ｂの交点までの距離である。本発明の実施の形態では、加工残り高さ３８が、カスプデータ２６として算出される。
【００４４】
図６は、グラフィック演算によるカスプデータ２６の算出処理を説明するための図である。図６では、紙面が投影面３１に相当する。
尚、図６では、工具投影形状３４ａ及び工具投影形状３４ｂが、加工面投影形状３９と直交していないが、当然ながら直交するように配置しても良い。
【００４５】
グラフィック演算によるカスプデータ２６の算出処理では、工具や加工面３５の形状を画素の集合として表現する。
まず、画像演算部５は、加工面３５を投影面３１に投影し、加工面投影形状３９に属する画素の集合を決定する。図６では、斜線部分が加工面投影形状３９を示している。
次に、画像演算部５は、工具形状を投影面３１に投影し、第１の工具投影形状３４ａに属する画素の集合を決定する。ここで、第１の工具投影形状３４ａに属する画素は、第１の工具投影形状３４ａと加工面投影形状３９とが接するという条件を満たすように決定する。
次に、画像演算部５は、第１の工具投影形状３４ａに属する画素の集合を、ピックフィード方向３７にピックフィード量３６だけ平行移動し、第２の工具投影形状３４ｂに属する画素の集合を決定する。
そして、画像演算部５は、加工面投影形状３９に属する画素から、第１の工具投影形状３４ａと第２の工具投影形状３４ｂとが交わる画素までの画素数を加工残り高さ３８とする。加工残り高さ３８は、カスプデータ２６としてカスプデータベース２０に記憶される。
【００４６】
ここで、前述の説明では、第１の工具投影形状３４ａと第２の工具投影形状３４ｂとが交わることを前提としているが、ピックフィード量３６の値が大きすぎる場合、第１の工具投影形状３４ａと第２の工具投影形状３４ｂとが交わらないことも考えられる。しかし、第１の工具投影形状３４ａと第２の工具投影形状３４ｂとが交わらないようなピックフィード量３６では、加工面３５に許容カスプ量を超えるカスプが発生することは明らかである。そこで、加工面評価装置１の制御部３は、Ｓ１２において、このような値の設定を制限すれば良い。例えば、制御部３は、工具の形状が円筒状である場合、断面の直径よりも大きい値をピックフィード量３６として設定することを制限すれば良い。
画像演算部５がグラフィック演算によってカスプデータ２６を算出する場合、処理が高速になるとともに、どのような工具形状に対しても同じアルゴリズムによって処理を実現することができる。
【００４７】
また、前述の説明では、処理を高速化する為に、画像演算部５が実行可能なグラフィック演算によってカスプデータ２６を算出する例を示したが、本発明はこの例に限定されない。
例えば、加工面評価装置１の制御部３は、加工面投影形状３９、第１の工具投影形状３４ａ及び第２の工具投影形状３４ｂを、方程式によって表現し、方程式同士の交点を求めることによって、カスプデータ２６を算出しても良い。この場合、工具形状ごとに方程式が異なる為、複数のアルゴリズムが必要となる。
【００４８】
図３の説明に戻る。
次に、制御部３は、Ｓ１１において入力される加工形状データ２７、及び、Ｓ１２において設定される工具の形状や加工パラメータに基づいて、カスプデータベース２０を検索してカスプデータ２６を取得する（Ｓ１４）。
制御部３は、加工面３５を走査していき、面法線ベクトル２１、工具形状データ２２、進行方向ベクトル２３、ピックフィード方向ベクトル２４及びピックフィード量２５のパラメータが異なるごとに、カスプデータベース２０を検索してカスプデータ２６を取得する。
【００４９】
次に、制御部３は、Ｓ１４において取得されるカスプデータ２６を画像演算部５に渡し、画像処理を実行させる。画像演算部５は、カスプデータ２６をテクスチャデータに変換する（Ｓ１５）。
テクスチャは、カスプデータ２６の違い、すなわち、加工残り高さ３８の違いが表現できれば、どのようなものでも良く、例えば、色、模様、陰影などの要素を用いれば良い。
また、テクスチャは、カスプデータ２６が示す形状をそのまま表現するようにしても良い。例えば、図６に示す例であれば、第１の工具投影形状３４ａ、第２の工具投影形状３４ｂ及び加工面投影形状３９によって囲まれる閉領域（３つの交点によって定まる領域）の形状をカスプデータ２６とし、この形状をそのままテクスチャデータとしても良い。
【００５０】
次に、画像演算部５は、Ｓ１５において変換されるテクスチャデータを、加工形状データ２７の加工面３５にマッピングして、全面カスプ（加工面３５全体にわたるカスプの分布）を生成し、カスプの分布を示すカスプ分布データ２８をＶＲＡＭに記憶する（Ｓ１６）。尚、カスプ分布データ２８は、必要に応じて、記憶部９にも記憶して良い。
【００５１】
次に、画像演算部５は、カスプ分布データ２８に基づいて全面カスプ画像（加工面３５全体にカスプデータ２６が反映されたテクスチャが貼られた画像）を表示部７に表示する（Ｓ１７）。
作業者は、Ｓ１７の表示結果を参照し、カスプ量が許容できるかどうか判断する（Ｓ１８）。許容できない場合（Ｓ１８の「不足」）、作業者は、Ｓ１２において工具の形状や加工パラメータを再設定し、加工面評価装置１に対してＳ１３以降の処理を実行させる。許容できる場合（Ｓ１８の「満足」）、処理を終了する。
また、Ｓ１８における許容判定は、作業者ではなく、加工面評価装置１が自動的に実行しても良い。例えば、Ｓ１２において、作業者が、入力部１３を介して許容カスプ量を設定し、Ｓ１８において、加工面評価装置１の制御部３が、許容カスプ量を超えるカスプが存在するかどうかを判定すれば良い。
【００５２】
図７は、表示結果の一例を示す模式図である。
図７に示すように、加工面評価装置１の画像演算部５は、加工面３５に全面カスプ４０をマッピングして表示部７に表示する。
図７に示す例では、特許図面の制約の為（カラー画像は不可。グレースケール画像はｊｐｅｇ形式のみであり文字の画質が劣化する。）、白と黒のみのテクスチャによって加工残り高さ３８を表現している。具体的には、ドットの密度によって加工残り高さ３８を表現している。ドットの密度が高い部分が、加工残り高さ３８が高い部分、すなわち、カスプが多い部分である。
【００５３】
第１の実施の形態に係る加工面評価装置１によれば、幾何演算によって素材（ワーク）形状の加工を模擬することなく、カスプ量を直接算出することができる。これによって、短時間に加工面の評価を行うことができ、ひいては作業者の待ち時間が短縮され、所望の加工面（許容カスプ量未満となる面）が製作される適切な加工パラメータを短時間に設定することが可能となる。
また、画像演算部５が、グラフィック演算によってカスプデータ２６を算出し、テクスチャ変換によって算出結果を表示することによって、処理を高速化することができるとともに、精度良く加工面を評価することができる。仮に、幾何演算によって本発明に近い精度を実現しようとすると、実用的な時間内に計算を終了させることができない。
【００５４】
また、第１の実施の形態に係る加工面評価装置１は、予め様々なパラメータに基づいてカスプデータ２６を算出し、カスプデータベース２０に記憶することもできる。この場合、実際に加工面を評価するときは、カスプデータ２６の算出処理を行わずに、カスプデータベース２０からカスプデータ２６を取得すれば良いので、高速に加工面を評価することができる。
【００５５】
＜第２の実施の形態＞
以下、図８を参照しながら、第２の実施の形態について説明する。
図８は、第２の実施の形態に係る加工面評価装置１の処理の詳細を示すフローチャートである。
第１の実施の形態と比較すると、第２の実施の形態では、カスプデータベース２０を必要としないことが異なる。以下では、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００５６】
加工面評価装置１の制御部３は、入力部１３から面法線ベクトル２１を含む加工形状データ２７を入力する（Ｓ２１）。
次に、制御部３は、工具の形状や加工パラメータを設定する（Ｓ２２）。
【００５７】
次に、制御部３は、画像演算部５に画像処理を実行させる。まず、画像演算部５は、Ｓ２１において入力される加工形状データ２７と、Ｓ２２において設定される工具の形状や加工パラメータに基づいて、第１の実施の形態と同様にカスプデータ２６を算出する（Ｓ２３）。画像演算部５は、例えば、算出結果をＶＲＡＭに記憶する。
【００５８】
次に、画像演算部５は、第１の実施の形態と同様にカスプデータ２６をテクスチャデータに変換する（Ｓ２４）。
次に、画像演算部５は、Ｓ２４において変換されるテクスチャデータを、加工形状データ２７の加工面３５にマッピングして、全面カスプ４０を生成し、カスプの分布を示すカスプ分布データ２８をＶＲＡＭに記憶する（Ｓ２５）。
次に、画像演算部５は、カスプ分布データ２８に基づいて全面カスプ画像を表示部７に表示する（Ｓ２６）。
作業者は、Ｓ２６の表示結果を参照し、カスプ量が許容できるかどうか判断する（Ｓ２７）。許容できない場合（Ｓ２７の「不足」）、作業者は、Ｓ２２において工具の形状や加工パラメータを再設定し、加工面評価装置１に対してＳ２３以降の処理を実行させる。許容できる場合（Ｓ２７の「満足」）、処理を終了する。
【００５９】
第２の実施の形態に係る加工面評価装置１によれば、幾何演算によって素材（ワーク）形状の加工を模擬することなく、カスプ量を直接算出することができる。これによって、短時間に加工面の評価を行うことができ、ひいては作業者の待ち時間が短縮され、所望の加工面（許容カスプ量未満となる面）が製作される適切な加工パラメータを短時間に設定することが可能となる。
また、画像演算部５が、グラフィック演算によってカスプデータ２６を算出し、テクスチャ変換によって算出結果を表示することによって、処理を高速化することができる。
【００６０】
第１の実施の形態では、カスプデータの生成が集約されるために処理が特に高速である。また、第２の実施の形態では、記述データを節約して高速処理が可能である。
【００６１】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る加工面評価装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６２】
１………加工面評価装置
３………制御部
５………画像演算部
７………表示部
９………記憶部
１１………通信部
１３………入力部
１５………出力部
１７………バス
１９………ネットワーク
２０………カスプデータベース
２１………面法線ベクトル
２２………工具形状データ
２３………進行方向ベクトル
２４………ピックフィード方向ベクトル
２５………ピックフィード量
２６………カスプデータ
２７………加工形状データ
２８………カスプ分布データ
３１………投影面
３２………工具
３３………工具進行方向
３４………工具投影形状
３５………加工面
３６………ピックフィード量
３７………ピックフィード方向
３８………加工残り高さ
３９………加工面投影形状
４０………全面カスプ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工面の法線方向を表す面法線ベクトル、工具の形状を示す工具形状データ、工具の進行方向を表す進行方向ベクトル、工具のピックフィード方向を表すピックフィード方向ベクトル、及び、工具のピックフィード量をパラメータとして、カスプデータを記憶するカスプデータベースと、
前記面法線ベクトルを含む加工形状データを入力する入力手段と、
前記工具形状データ、前記進行方向ベクトル、前記ピックフィード方向ベクトル及び前記ピックフィード量を含む加工パラメータを設定する設定手段と、
前記加工形状データ及び前記加工パラメータに基づいて、前記カスプデータベースを検索して前記カスプデータを取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得される前記カスプデータを、テクスチャデータに変換する変換手段と、
前記変換手段によって変換される前記テクスチャデータを、前記加工形状データの加工面にマッピングして表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする加工面評価装置。
【請求項２】
前記面法線ベクトルが示す加工面を前記進行方向ベクトルと直交する投影面に投影することによって加工面投影形状を生成して、前記加工面投影形状を配置し、前記工具形状データが示す工具形状を前記投影面に投影することによって工具投影形状を生成して、第１の工具投影形状を配置し、前記ピックフィード方向ベクトルが示す方向に前記ピックフィード量の間隔を設けて、前記第１の工具投影形状と同じ形状を有する第２の工具投影形状を配置し、前記加工面投影形状、前記第１の工具投影形状及び前記第２の工具投影形状に基づいて前記カスプデータを算出し、前記カスプデータベースに記憶させる蓄積手段、
を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の加工面評価装置。
【請求項３】
前記蓄積手段は、前記加工面投影形状、前記第１の工具投影形状及び前記第２の工具投影形状を画素によって定義し、前記加工面投影形状に属する画素から、前記第１の工具投影形状と前記第２の工具投影形状とが交わる画素までの画素数を計数し、前記カスプデータとして算出することを特徴とする請求項２に記載の加工面評価装置。
【請求項４】
加工面の法線方向を表す面法線ベクトルを含む加工形状データを入力する入力手段と、
工具の形状を示す工具形状データ、工具の進行方向を表す進行方向ベクトル、工具のピックフィード方向を表すピックフィード方向ベクトル、及び、工具のピックフィード量を含む加工パラメータを設定する設定手段と、
前記加工形状データ及び前記加工パラメータに基づいて、前記面法線ベクトルが示す加工面を前記進行方向ベクトルと直交する投影面に投影することによって加工面投影形状を生成して、前記加工面投影形状を配置し、前記工具形状データが示す工具形状を前記投影面に投影することによって工具投影形状を生成して、第１の工具投影形状を配置し、前記ピックフィード方向ベクトルが示す方向に前記ピックフィード量の間隔を設けて、前記第１の工具投影形状と同じ形状を有する第２の工具投影形状を配置し、前記加工面投影形状、前記第１の工具投影形状及び前記第２の工具投影形状に基づいて前記カスプデータを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出される前記カスプデータを、テクスチャデータに変換する変換手段と、
前記変換手段によって変換される前記テクスチャデータを、前記加工形状データの加工面にマッピングして表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする加工面評価装置。
【請求項５】
加工面の法線方向を表す面法線ベクトル、工具の形状を示す工具形状データ、工具の進行方向を表す進行方向ベクトル、工具のピックフィード方向を表すピックフィード方向ベクトル、及び、工具のピックフィード量をパラメータとして、カスプデータを記憶するカスプデータベースを具備するコンピュータが実行する加工面評価方法であって、
前記面法線ベクトルを含む加工形状データを入力する入力ステップと、
前記工具形状データ、前記進行方向ベクトル、前記ピックフィード方向ベクトル及び前記ピックフィード量を含む加工パラメータを設定する設定ステップと、
前記加工形状データ及び前記加工パラメータに基づいて、前記カスプデータベースを検索して前記カスプデータを取得する取得ステップと、
前記取得手段によって取得される前記カスプデータを、テクスチャデータに変換する変換ステップと、
前記変換ステップによって変換される前記テクスチャデータを、前記加工形状データの加工面にマッピングして表示する表示ステップと、
を含むことを特徴とする加工面評価方法。
【請求項６】
コンピュータが実行する加工面評価方法であって、
加工面の法線方向を表す面法線ベクトルを含む加工形状データを入力する入力ステップと、
工具の形状を示す工具形状データ、工具の進行方向を表す進行方向ベクトル、工具のピックフィード方向を表すピックフィード方向ベクトル、及び、工具のピックフィード量を含む加工パラメータを設定する設定ステップと、
前記加工形状データ及び前記加工パラメータに基づいて、前記面法線ベクトルが示す加工面を前記進行方向ベクトルと直交する投影面に投影することによって加工面投影形状を生成して、前記加工面投影形状を配置し、前記工具形状データが示す工具形状を前記投影面に投影することによって工具投影形状を生成して、第１の工具投影形状を配置し、前記ピックフィード方向ベクトルが示す方向に前記ピックフィード量の間隔を設けて、前記第１の工具投影形状と同じ形状を有する第２の工具投影形状を配置し、前記加工面投影形状、前記第１の工具投影形状及び前記第２の工具投影形状に基づいて前記カスプデータを算出する算出ステップと、
前記算出ステップによって算出される前記カスプデータを、テクスチャデータに変換する変換ステップと、
前記変換ステップによって変換される前記テクスチャデータを、前記加工形状データの加工面にマッピングして表示する表示ステップと、
を含むことを特徴とする加工面評価方法。
【請求項７】
コンピュータを、
加工面の法線方向を表す面法線ベクトル、工具の形状を示す工具形状データ、工具の進行方向を表す進行方向ベクトル、工具のピックフィード方向を表すピックフィード方向ベクトル、及び、工具のピックフィード量をパラメータとして、カスプデータを記憶するカスプデータベースと、
前記面法線ベクトルを含む加工形状データを入力する入力手段と、
前記工具形状データ、前記進行方向ベクトル、前記ピックフィード方向ベクトル及び前記ピックフィード量を含む加工パラメータを設定する設定手段と、
前記加工形状データ及び前記加工パラメータに基づいて、前記カスプデータベースを検索して前記カスプデータを取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得される前記カスプデータを、テクスチャデータに変換する変換手段と、
前記変換手段によって変換される前記テクスチャデータを、前記加工形状データの加工面にマッピングして表示する表示手段と、
を具備する加工面評価装置として機能させるためのプログラム。
【請求項８】
コンピュータを、
加工面の法線方向を表す面法線ベクトルを含む加工形状データを入力する入力手段と、
工具の形状を示す工具形状データ、工具の進行方向を表す進行方向ベクトル、工具のピックフィード方向を表すピックフィード方向ベクトル、及び、工具のピックフィード量を含む加工パラメータを設定する設定手段と、
前記加工形状データ及び前記加工パラメータに基づいて、前記面法線ベクトルが示す加工面を前記進行方向ベクトルと直交する投影面に投影することによって加工面投影形状を生成して、前記加工面投影形状を配置し、前記工具形状データが示す工具形状を前記投影面に投影することによって工具投影形状を生成して、第１の工具投影形状を配置し、前記ピックフィード方向ベクトルが示す方向に前記ピックフィード量の間隔を設けて、前記第１の工具投影形状と同じ形状を有する第２の工具投影形状を配置し、前記加工面投影形状、前記第１の工具投影形状及び前記第２の工具投影形状に基づいて前記カスプデータを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出される前記カスプデータを、テクスチャデータに変換する変換手段と、
前記変換手段によって変換される前記テクスチャデータを、前記加工形状データの加工面にマッピングして表示する表示手段と、
を具備する加工面評価装置として機能させるためのプログラム。

【図１】