特許 7406053 形状復元装置およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】形状復元装置およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   G06F 30/10 20200101AFI20231219BHJP

【ＦＩ】

G06F30/10 100

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023562320

(86)(22)【出願日】2023-07-25

(86)【国際出願番号】 JP2023027114

【審査請求日】2023-10-18

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001151

【氏名又は名称】あいわ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】趙 威

(72)【発明者】

【氏名】相澤 誠彰

(72)【発明者】

【氏名】尾関 真一

【審査官】堀井 啓明

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／１８４４６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１６３５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－７１８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５６１７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ３０／００－３０／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工面が工具によって加工されるときの条件を示す加工情報と、前記加工面が前記工具によって加工されるときの軌跡を示す軌跡情報と、前記加工面の状態を示す加工面データとを取得する取得部と、
前記取得部によって取得された前記加工情報に基づいて、前記加工面データから前記加工面の形状成分を抽出するためのフィルタを生成するフィルタ生成部と、
前記軌跡情報に基づいて、前記加工面データに対する前記フィルタを用いたフィルタ処理の方向の調整、または前記フィルタの係数の調整を実行する調整部と、
前記調整部による調整結果に基づいて、前記フィルタ処理を実行するフィルタ処理部と、
を備える形状復元装置。

【請求項2】

加工シミュレーションを実行して前記加工面データを生成するシミュレーション部をさらに備える請求項１に記載の形状復元装置。

【請求項3】

前記加工面データは、前記加工面の状態を検査する検査装置によって取得された検査データである請求項１に記載の形状復元装置。

【請求項4】

前記加工情報は、前記工具の半径を示す情報、前記工具の形状を示す情報、前記工具の刃数を示す情報、制御軸の最大加速度を示す情報、前記制御軸の加速時間を示す情報、サーボ機構の時定数を示す情報、前記サーボ機構のゲインを示す情報、ピックフィードを示す情報、および点列距離を示す情報の少なくともいずれかを含む請求項１～３のいずれか１項に記載の形状復元装置。

【請求項5】

前記フィルタ処理が実行された前記加工面データから一部のデータを間引く間引き処理を実行する間引き処理部と、
前記間引き処理部によって前記一部のデータが間引かれた前記加工面データから、前記加工面が修正された修正面を生成する修正面生成部と、
をさらに備える請求項１～３のいずれか１項に記載の形状復元装置。

【請求項6】

前記間引き処理部は、少なくとも、均一サンプリング、ランダムサンプリング、および法線空間サンプリングのいずれかを用いて前記間引き処理を実行する請求項５に記載の形状復元装置。

【請求項7】

前記修正面生成部は、前記フィルタ処理が実行された前記加工面と、前記修正面との差があらかじめ定められた範囲に収まるように、前記修正面を生成する請求項５に記載の形状復元装置。

【請求項8】

前記修正面生成部は、少なくとも、線形補間曲面近似、３次スプライン補間曲面近似、最近傍点補間曲面近似、および放射基底関数を用いた補間近似のいずれかを用いて前記修正面を生成する請求項５に記載の形状復元装置。

【請求項9】

前記間引き処理が実行された前記加工面データに含まれる複数の位置と前記修正面に含まれる前記複数の位置にそれぞれ対応する複数の対応位置との間の距離をそれぞれ個別に設定する設定部をさらに備え、
前記修正面生成部は、前記設定部によって設定された前記距離に基づいて前記修正面を生成する請求項５に記載の形状復元装置。

【請求項10】

前記設定部は、前記加工面データが示す前記加工面の曲率に基づいて、前記複数の位置と前記複数の対応位置との間の前記距離をそれぞれ個別に設定する請求項９に記載の形状復元装置。

【請求項11】

加工面が工具によって加工されるときの条件を示す加工情報と、前記加工面が前記工具によって加工されるときの軌跡を示す軌跡情報と、前記加工面の状態を示す加工面データとを取得することと、
取得された前記加工情報に基づいて、前記加工面データから前記加工面の形状成分を抽出するためのフィルタを生成することと、
前記軌跡情報に基づいて、前記加工面データに対する前記フィルタを用いたフィルタ処理の方向の調整、または前記フィルタの係数の調整を実行することと、
調整結果に基づいて、前記フィルタ処理を実行することと、
をコンピュータに実行させる命令を記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、形状復元装置およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、加工プログラムを利用して、ワークの加工面の凹凸を示すデータを取得することが行われている。例えば、加工プログラムを利用して加工シミュレーションを実行した場合、加工面の凹凸を示す加工面データを得ることができる（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１５６１７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、加工シミュレーションによって生成された加工面データには、工具の切削痕などの表面性状を示す情報も含まれてしまう。つまり、加工シミュレーションでは、切削痕などを含まないワークの設計形状を示す加工面データを取得することができない。そのため、切削痕などの表面性状を示す情報を含む加工面データから、ワークの設計形状を示す加工面データを取得することが可能な技術が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の形状復元装置は、加工面が工具によって加工されるときの条件を示す加工情報と、加工面が工具によって加工されるときの軌跡を示す軌跡情報と、加工面の状態を示す加工面データとを取得する取得部と、取得部によって取得された加工情報に基づいて、加工面データから加工面の形状成分を抽出するためのフィルタを生成するフィルタ生成部と、軌跡情報に基づいて、加工面データに対するフィルタを用いたフィルタ処理の方向の調整、またはフィルタの係数の調整を実行する調整部と、調整部による調整結果に基づいて、フィルタ処理を実行するフィルタ処理部と、を備える。

【0006】

本開示のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、加工面が工具によって加工されるときの条件を示す加工情報と、加工面が工具によって加工されるときの軌跡を示す軌跡情報と、加工面の状態を示す加工面データとを取得することと、取得された加工情報に基づいて、加工面データから加工面の形状成分を抽出するためのフィルタを生成することと、軌跡情報に基づいて、加工面データに対するフィルタを用いたフィルタ処理の方向の調整、またはフィルタの係数の調整を実行することと、調整結果に基づいて、フィルタ処理を実行することと、をコンピュータに実行させる命令を記憶する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】形状復元装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【図2】形状復元装置の機能の一例を示すブロック図である。

【図3A】シミュレーション部によって生成された加工面データが示す加工面の一例を示す図である。

【図3B】加工面の一部拡大図である。

【図4】二次元データに変換された加工面データの一例を示す図である。

【図5】フィルタ生成部によって生成される一次元フィルタの一例を示す図である。

【図6】フィルタ処理の方向について説明するための図である。

【図7】形状成分が抽出された加工面の一例を示す図である。

【図8】フィルタ生成部によって生成される二次元フィルタの一例である。

【図9】調整部によって係数が調整されたフィルタの一例である。

【図10】形状復元装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

【図11】形状復元装置の機能の一例を示すブロック図である。

【図12】均一サンプリングについて説明するための図である。

【図13】ランダムサンプリングについて説明するための図である。

【図14A】フィルタ処理が実行された加工面および修正面の一例を示す図である。

【図14B】フィルタ処理が実行された加工面および修正面の一例を示す図である。

【図15A】加工面と修正面との間の距離の設定について説明するための図である。

【図15B】修正面生成部によって生成された修正面の一例である。

【図16】加工面の一例を示す図である。

【図17】形状復元装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の実施形態に係る形状復元装置およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は、省略する場合がある。

【0009】

本願でいう「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。

【0010】

形状復元装置は、加工面データから加工面の形状を復元するための装置である。すなわち、形状復元装置は、加工面データから形状成分を抽出して新たな加工面データを生成する装置である。

【0011】

加工面データは、加工面の状態を示すデータである。加工面の状態とは、例えば、加工面の凹凸の態様である。

【0012】

加工面の状態を示す加工面データは、例えば、加工プログラムを用いた加工シミュレーションによって生成される。加工シミュレーションは、例えば、加工機による切削加工のシミュレーションである。

【0013】

形状復元装置は、例えば、数値制御装置、PC（Personal Computer）、サーバ、タブレット端末に実装される。

【0014】

図１は、形状復元装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。形状復元装置１は、例えば、ハードウェアプロセッサ１０１と、バス１０２と、ROM（Read Only Memory）１０３と、RAM（Random Access Memory）１０４と、不揮発性メモリ１０５と、入出力装置１０６とを備える。

【0015】

ハードウェアプロセッサ１０１は、システムプログラムを用いて形状復元装置１全体を制御するプロセッサである。ハードウェアプロセッサ１０１は、バス１０２を介してROM１０３に格納されたシステムプログラムなどを読み出す。ハードウェアプロセッサ１０１は、例えば、CPU（Central Processing Unit）、または電子回路である。

【0016】

バス１０２は、形状復元装置１の各ハードウェアを互いに接続する通信路である。形状復元装置１の各ハードウェアはバス１０２を介してデータをやり取りする。

【0017】

ROM１０３は、システムプログラムなどを記憶する記憶装置である。ROM１０３は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。

【0018】

RAM１０４は、各種データを一時的に格納する記憶装置である。RAM１０４は、ハードウェアプロセッサ１０１が各種データを処理するための作業領域として機能する。

【0019】

不揮発性メモリ１０５は、形状復元装置１の電源が切られた状態でもデータを保持する記憶装置である。不揮発性メモリ１０５は、例えば、加工面データを記憶する。不揮発性メモリ１０５は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。不揮発性メモリ１０５は、例えば、バッテリでバックアップされたメモリ、または、SSD（Solid State Drive）で構成される。

【0020】

入出力装置１０６は、例えば、ハードウェアプロセッサ１０１から各種データを受け、各種データをディスプレイに表示させる。また、入出力装置１０６は、各種データの入力を受けて、各種データを、例えば、ハードウェアプロセッサ１０１に送る。

【0021】

入出力装置１０６は、例えば、タッチパネルである。入出力装置１０６がタッチパネルである場合、入出力装置１０６は、例えば、静電容量方式のタッチパネルである。タッチパネルは、静電容量方式に限らず、他の方式のタッチパネルであってもよい。

【0022】

図２は、形状復元装置１の機能の一例を示すブロック図である。形状復元装置１は、シミュレーション部１１１と、取得部１１２と、フィルタ生成部１１３と、調整部１１４と、フィルタ処理部１１５と、出力部１１６とを備える。シミュレーション部１１１、取得部１１２、フィルタ生成部１１３、調整部１１４、フィルタ処理部１１５、および出力部１１６は、例えば、ハードウェアプロセッサ１０１が、ROM１０３に記憶されたシステムプログラム、ならびに不揮発性メモリ１０５に記憶された各種プログラムおよびデータを用いて演算処理をすることにより実現される。

【0023】

シミュレーション部１１１は、加工シミュレーションを実行して加工面データを生成する。加工シミュレーションは、加工機の仮想モデル、加工プログラム、および加工情報に基づいて、加工面データを生成する処理である。シミュレーション部１１１は、例えば、記憶部（不図示）に記憶された仮想モデル、加工プログラム、および加工情報に基づいて、加工面データを生成する。

【0024】

仮想モデルは、例えば、加工機を構成する構造物のモデルおよびワークのモデルを含む。構造物のモデルは、構造物の形状、重量、強度、材質などの情報に基づいて生成される。ワークのモデルは、ワークの形状、重量、強度、材質などの情報に基づいて生成される。

【0025】

加工情報は、加工面が工具によって加工されるときの条件を示す情報である。加工情報は、工具の半径を示す情報、工具の形状を示す情報、工具の刃数を示す情報、制御軸の最大加速度を示す情報、制御軸の加速時間を示す情報、サーボ機構の時定数を示す情報、サーボ機構のゲインを示す情報、ピックフィードを示す情報、および点列距離を示す情報の少なくともいずれかを含む。

【0026】

工具の形状を示す情報は、工具の種類を示す情報を含む。工具の種類は、例えば、ボールエンドミル、スクウェアエンドミルを含む。

【0027】

サーボ機構のゲインを示す情報は、サーボ機構の速度ゲイン、電流ゲイン、位置ゲインおよびフィードフォワード設定の少なくともいずれかを示す情報を含む。なお、フィードフォワード設定とは、サーボ機構の動作の遅れを予測して、遅れ分を先に指令するための設定である。

【0028】

ピックフィードは、CAM（Computer Aided Manufacturing）において指定される工具軌跡の間隔である。例えば、工具の第１の軌跡と、第１の軌跡に隣接する第２の軌跡とが平行である場合、ピックフィードは、第１の軌跡と第２の軌跡との間の距離である。点列距離は、工具軌跡を指定するための複数の点の間の距離である。

【0029】

加工面データは、例えば、加工面の高さを示す三次元データである。すなわち、加工面データは、加工面の凹凸の態様を示す三次元データである。加工面データは、加工面の高さを示す二次元データであってもよい。加工面の高さを示す二次元データは、ハイトマップともいう。

【0030】

シミュレーション部１１１によって生成された加工面データは、複数の成分を含む。複数の成分は、加工面の凹凸を波形とみなした場合において、波形に含まれる高周波数成分、および低周波数成分である。

【0031】

高周波数成分は、表面性状成分である。表面性状成分は、例えば、切削痕を示す成分である。表面性状成分は、粗さ成分ともいう。

【0032】

低周波数成分は、形状成分である。形状成分はワークの設計形状を示す成分である。

【0033】

図３Ａは、シミュレーション部１１１によって生成された加工面データが示す加工面の一例を示す図である。図３Ｂは、加工面の一部拡大図である。

【0034】

図３Ａに示す例において、加工面ＭＳは、Ｘ軸に沿って大きな凸部と大きな凹部とを有する形状である。Ｘ軸に沿った凹凸は、形状成分である。

【0035】

また、加工面ＭＳは、Ｙ軸に沿って連続する複数の円弧状の凹溝を有する（図３Ｂ）。Ｙ軸に沿って連続する複数の凹溝を波形とみなした場合、この波形の周波数は、上述した凹凸の周波数よりも高い。Ｙ軸に沿って形成された複数の凹溝は、表面性状成分である。また、複数の凹溝は工具によって形成された切削痕である。ここで、図２の説明に戻る。

【0036】

取得部１１２は、加工面ＭＳが工具によって加工されるときの条件を示す加工情報と、加工面ＭＳが工具によって加工されるときの軌跡を示す軌跡情報と、加工面ＭＳの状態を示す加工面データとを取得する。

【0037】

取得部１１２は、例えば、加工情報記憶部（不図示）から加工情報を取得する。また、取得部１１２は、シミュレーション部１１１によって生成された加工面データを取得する。

【0038】

取得部１１２は、例えば、加工面データから軌跡情報を取得する。図３Ａおよび図３Ｂに示す例では、ＸＺ平面と平行に複数の円弧状の凹溝が形成されている。この場合、取得部１１２は、例えば、Ｘ軸に沿った方向を工具の軌跡を示す軌跡情報として取得する。

【0039】

取得部１１２は、加工プログラムに基づいて工具の軌跡を示す軌跡情報を取得してもよい。すなわち、取得部１１２は、加工プログラムを解析して工具の軌跡を示す軌跡情報を取得してもよい。

【0040】

取得部１１２によって取得された加工面データは、二次元データに変換される。

【0041】

図４は、二次元データに変換された加工面データの一例を示す図である。二次元データは、格子状に区分された各領域に加工面の高さを示す数値Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３が関連付けて記録されたデータである。図示は省略しているが、他の領域についても同様に加工面の高さを示す数値が関連付けて記録される。

【0042】

二次元データは、工具の軌跡が二次元データの行、または列に沿うように生成される。例えば、二次元データのある行には、Ｘ軸に沿って形成された１つの凹溝の高さを示す数値が順に記録される。また、二次元データの他の行には、Ｘ軸に沿って形成された他の凹溝の高さを示す数値が記録される。工具の軌跡が二次元データの行または列に沿うように生成されることにより、後述するフィルタ処理を効果的に行うことができる。

【0043】

フィルタ生成部１１３は、取得部１１２によって取得された加工情報に基づいて、加工面データから加工面ＭＳの形状成分を抽出するためのフィルタを生成する。

【0044】

フィルタは、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、およびバンドストップフィルタの少なくともいずれかである。フィルタは、例えば、ガウシアンフィルタ、ラプラシアンフィルタである。また、フィルタは、一次元フィルタ、または二次元フィルタである。

【0045】

フィルタ生成部１１３は、例えば、加工面ＭＳにおける工具の軌跡が示すピックフィードに基づいて、フィルタのしきい値を設定する。フィルタに設定されるしきい値は、特定の成分を抽出するためのしきい値である。

【0046】

ピックフィードに基づいてフィルタのしきい値が設定される場合、フィルタのしきい値は、加工面ＭＳの表面性状成分を分離するためのしきい値である。表面性状成分を分離して形状成分を抽出するためのフィルタは、ローパスフィルタである。なお、しきい値は、カットオフ値、または、ネスティングインデックスともいう。

【0047】

図５は、フィルタ生成部１１３によって生成される一次元フィルタの一例を示す図である。一次元フィルタにおけるカーネル幅は、例えば、１×３である。フィルタの係数は、しきい値に応じて決定される。

【0048】

調整部１１４は、軌跡情報に基づいて、加工面データに対するフィルタを用いたフィルタ処理の方向の調整を実行する。

【0049】

フィルタ処理とは、加工面データから特定の成分を抽出する処理である。フィルタ処理は、例えば、表面性状成分、および形状成分を含む加工面データから、表面性状成分を分離して形状成分を抽出する処理である。

【0050】

図６は、フィルタ処理の方向について説明するための図である。フィルタ処理の方向は、例えば、工具の軌跡に沿う方向、または工具の軌跡に直交する方向である。図６に示す例において、工具の軌跡に沿う方向は、Ｘ軸に沿う方向である。図６に示す例において、工具の軌跡に直交する方向は、Ｙ軸に沿う方向である。

【0051】

フィルタ処理の方向の調整とは、加工面データから特定の成分を抽出するためのフィルタ処理の方向を決定することである。特定の成分は、例えば、形状成分である。

【0052】

図６に示す加工面データにおいて、工具の軌跡に沿う方向には、表面性状成分が表れていない。この場合、工具の軌跡に沿う方向にフィルタ処理を実行しても加工面データから表面性状成分を分離することができない。

【0053】

一方、工具の軌跡に直交する方向には、表面性状成分が表れている。この場合、工具の軌跡に直交する方向にフィルタ処理を実行することにより、加工面データから表面性状成分を分離して形状成分を抽出することができる。したがって、調整部１１４は、フィルタ処理の方向を工具の軌跡に直交する方向に決定する。

【0054】

図７は、表面性状成分が分離されて形状成分が抽出された加工面の一例を示す図である。図７に示す加工面からは切削痕が除去されている。つまり、調整部１１４が、フィルタ処理の方向を工具の軌跡に直交する方向に決定することにより、形状成分のみを表す加工面データが取得される。

【0055】

図８は、フィルタ生成部１１３によって生成される二次元フィルタの一例である。二次元フィルタにおけるカーネル幅は、例えば、５×５である。フィルタの係数は、しきい値に応じて決定される。

【0056】

図８に示すフィルタの第１行の係数は、１／２５６、４／２５６、６/２５６、４／２５６、および１／２５６である。すなわち、各係数の比は、１：４：６：４：１である。その他の行および列における各係数の比も同様である。つまり、図８に示すフィルタは、行に沿う方向の強度と列に沿う方向の強度とは同じである。強度とは、特定の成分をどの程度の精度で抽出できるかを示す指標である。

【0057】

調整部１１４は、軌跡情報に基づいて、フィルタの係数の調整を実行する。

【0058】

図９は、調整部１１４によって係数が調整されたフィルタの一例である。フィルタの列に沿って並べられた係数の比は、１：４：６：４：１である。一方、フィルタの行に沿って並べられた係数の比は、６：１５：２０：１５：６である。つまり、図９に示すフィルタは、列に沿う方向の強度が行に沿う方向の強度よりも高い。

【0059】

図３Ａに示す加工面の形状成分が抽出される場合、調整部１１４は、工具の軌跡に直交する方向における強度が高くなるようにフィルタの係数を調整する。

【0060】

フィルタ処理部１１５は、調整部１１４による調整結果に基づいて、フィルタ処理を実行する。すなわち、フィルタ処理部１１５は、調整部１１４によって調整されたフィルタ処理の方向に基づいて、加工面ＭＳのフィルタ処理を実行する。

【0061】

フィルタが一次元フィルタである場合、調整部１１４は、工具の軌跡に直交する方向にフィルタ処理を実行すると決定する。したがって、フィルタ処理部１１５は、工具の軌跡に直交する方向にフィルタ処理を実行する。

【0062】

これにより、フィルタ処理部１１５は、加工面ＭＳの形状を復元する。言い換えれば、フィルタ処理部１１５は、加工面データから表面性状成分を分離して形状成分を示す新たな加工面データを生成する。新たな加工面データは、フィルタ処理によって生成された二次元データ、または当該二次元データから変換された三次元データである。

【0063】

フィルタが二次元フィルタである場合、調整部１１４は、工具の軌跡に直交する方向における強度が高くなるようにフィルタの係数を調整する。したがって、フィルタ処理部１１５は、工具の軌跡に直交する方向における強度が高められたフィルタを用いてフィルタ処理を実行する。これにより、フィルタ処理部１１５は、加工面ＭＳの形状を復元する。ここで、図２の説明に戻る。

【0064】

出力部１１６は、表面性状成分が分離されることによって新たに生成された加工面データを出力する。出力部１１６は、新たに生成された加工面データを、例えば、入出力装置１０６に出力する。入出力装置１０６は、新たな加工面データをディスプレイに表示する。

【0065】

図１０は、形状復元装置１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。形状復元装置１では、まず、シミュレーション部１１１が加工シミュレーションを実行する（ステップSA1）。

【0066】

次に、取得部１１２が、加工情報、軌跡情報、および加工面データを取得する（ステップSA2）。次に、フィルタ生成部１１３がフィルタを生成する（ステップSA3）。

【0067】

次に、調整部１１４が、フィルタ処理の方向の調整、または、フィルタの係数の調整を実行する（ステップSA4）。次に、フィルタ処理部１１５がフィルタ処理を実行する（ステップSA5）。最後に、出力部１１６が新たな加工面データを出力し（ステップSA6）、処理が終了する。

【0068】

上述した実施形態では、加工面データは、シミュレーション部１１１によって生成される。しかし、加工面データは、加工面ＭＳの状態を検査する検査装置によって取得された検査データであってもよい。すなわち、加工面データは、加工機において実際に加工された加工面ＭＳの状態を示すデータであってもよい。この場合、取得部１１２は、検査装置によって取得された検査データを取得すればよい。

【0069】

上述した実施形態では、工具の軌跡が加工面ＭＳ全体において１つの方向に沿って形成されている例について説明した。しかし、工具の軌跡は、加工面ＭＳの各領域において異なっていてもよい。この場合、形状復元装置１は、工具の軌跡が同じ方向を向いている領域ごとにフィルタの生成、およびフィルタの調整を行って、フィルタ処理を実行すればよい。

【0070】

上述した実施形態では、フィルタ処理によって加工面データから表面性状成分が分離されて形状成分が抽出される例について説明した。しかし、加工面データが示す加工面に筋目または模様などの欠陥が存在する場合、これらの欠陥が除去できない場合がある。この場合、形状復元装置１は、フィルタ処理部１１５によってフィルタ処理が実行された加工面データの修正を行ってもよい。

【0071】

なお、筋目とは、加工面において切削痕よりも深く形成された傷である。筋目は、例えば、ユーザのCAMに対する操作ミスにより加工プログラムに欠陥が含まれることが原因で形成される。また、模様は、工具が曲面を加工する場合において、工具の軌跡が複数の微小線分によって形成されている場合に現れる。すなわち、模様はCAMにおけるトレランスの設定によって現れる場合がある。

【0072】

図１１は、形状復元装置１の機能の一例を示すブロック図である。図１１に示す形状復元装置１は、図２に示す形状復元装置１の機能に加え、間引き処理部１１７、修正面生成部１１８、および設定部１１９を備える。間引き処理部１１７、修正面生成部１１８、および設定部１１９は、例えば、ハードウェアプロセッサ１０１が、ROM１０３に記憶されたシステムプログラム、ならびに不揮発性メモリ１０５に記憶された各種プログラムおよびデータを用いて演算処理をすることにより実現される。

【0073】

間引き処理部１１７は、フィルタ処理が実行された加工面データの修正が必要かを判断する。言い換えれば、間引き処理部１１７は、フィルタ処理が実行された加工面データの間引き処理を行うか否かを判断する。

【0074】

間引き処理部１１７は、例えば、フィルタ処理が実行された加工面データに欠陥が含まれるか否かを判断する。間引き処理部１１７は、例えば、フィルタ処理が実行された加工面データが示す加工面にあらかじめ定められた深さ以上の筋目が存在する場合に、間引き処理が必要であると判断する。

【0075】

間引き処理が必要であると判断された場合、間引き処理部１１７は、フィルタ処理が実行された加工面データから一部のデータを間引く間引き処理を実行する。間引き処理部１１７は、例えば、少なくとも、均一サンプリング、ランダムサンプリング、および法線空間サンプリングのいずれかを用いて間引き処理を実行する。

【0076】

図１２は、均一サンプリングについて説明するための図である。均一サンプリングでは、加工面においてあらかじめ定められた間隔ごとにサンプリングが行われる。図１２において黒丸の位置がサンプリングされた位置である。つまり、間引き処理部１１７は、サンプリングされる位置以外の位置のデータを間引く。

【0077】

図１３は、ランダムサンプリングについて説明するための図である。ランダムサンプリングでは、加工面においてランダムにサンプリングが行われる。図１３において黒丸の位置がサンプリングされた位置である。つまり、間引き処理部１１７は、サンプリングされる位置以外の位置のデータを間引く。

【0078】

法線空間サンプリングでは、加工面における法線の方向が大きく変化する位置のデータが重点的にサンプリングされる。したがって、法線空間サンプリングでは、例えば、加工面の形状が大きく変化した位置のデータが重点的にサンプリングされる。

【0079】

修正面生成部１１８は、間引き処理部１１７によって一部のデータが間引かれた加工面データから、加工面が修正された修正面を生成する。修正とは、加工面に形成された欠陥を滑らかにして目立たなくすることである。

【0080】

修正面生成部１１８は、少なくとも、線形補間曲面近似、３次スプライン補間曲面近似、最近傍点補間曲面近似、および放射基底関数を用いた補間近似のいずれかを用いて修正面を生成する。

【0081】

修正面生成部１１８は、フィルタ処理が実行された加工面と、修正面との差があらかじめ定められた範囲に収まるように、修正面を生成する。

【0082】

図１４Ａおよび図１４Ｂは、フィルタ処理が実行された加工面および修正面の一例を示す図である。点線は加工面を示す。実線は修正面を示す。

【0083】

図１４Ａに示す例では、加工面と修正面との差が大きい部分が存在する。すなわち、加工面と修正面との差があらかじめ定められた範囲に収まっていない。

【0084】

図１４Ｂに示す例では、加工面と修正面との差が全体的に小さい。すなわち、加工面と修正面との差があらかじめ定められた範囲に収まっている。

【0085】

修正面生成部１１８は、生成した修正面と加工面との間の差があらかじめ定められた範囲に収まっていない場合、加工面と修正面との差があらかじめ定められた範囲に収まるように、修正面を再生成すればよい。

【0086】

形状復元装置１では、間引き処理が実行された加工面データに含まれる複数の位置と修正面に含まれる複数の位置にそれぞれ対応する複数の対応位置との間の距離をそれぞれ個別に設定できてもよい。つまり、ユーザは、フィルタ処理が実行された加工面データが示す加工面をどの程度修正するかを設定することができる。この場合、形状復元装置１は、間引き処理が実行された加工面データに含まれる複数の位置と修正面に含まれる複数の位置にそれぞれ対応する複数の対応位置との間の距離をそれぞれ個別に設定する設定部１１９をさらに備える。

【0087】

図１５Ａは、加工面と修正面との間の距離の設定について説明するための図である。設定部１１９は、例えば、入出力装置１０６に対するユーザの操作に基づいて、加工面の複数の位置と、これら複数の位置にそれぞれ対応する修正面における対応位置との間の距離を設定する。

【0088】

設定部１１９は、例えば、加工面データが示す位置Ｐ１と修正面との間の距離を０に設定する。

【0089】

修正面生成部１１８は、設定部１１９によって設定された距離に基づいて修正面を生成する。したがって、加工面データに含まれる位置Ｐ１と修正面との間の距離が０に設定された場合、修正面生成部１１８は、加工面データに含まれる位置Ｐ１と修正面との間の距離を０にする。つまり、修正面生成部１１８は、加工面データが示す位置Ｐ１の修正を行わない。

【0090】

また、設定部１１９は、例えば、加工面データに含まれる位置Ｐ４と修正面との間の距離を０に設定する。この場合、修正面生成部１１８は、位置Ｐ４の修正を行わない。

【0091】

また、設定部１１９は、加工面データに含まれる位置Ｐ２と修正面との間の距離をＤ１に設定する。修正面生成部１１８は、加工面データに含まれる位置Ｐ２と修正面との間の距離がＤ１以内となるように修正面を生成する。

【0092】

また、設定部１１９は、加工面データに含まれる位置Ｐ３と修正面との間の距離をＤ２に設定する。修正面生成部１１８は、加工面データに含まれる位置Ｐ３と修正面との間の距離がＤ２以内となるように修正面を生成する。

【0093】

図１５Ｂは、修正面生成部１１８によって生成された修正面の一例である。修正面生成部１１８は、位置Ｐ１および位置Ｐ４の修正は行わずに修正面を生成する。

【0094】

一方、修正面生成部１１８は、位置Ｐ２を位置Ｐ２Ａに修正する。修正面上における位置Ｐ２Ａと加工面上の位置Ｐ２との間の距離は、Ｄ１以下である。

【0095】

また、修正面生成部１１８は、位置Ｐ３を位置Ｐ３Ａに修正する。修正面上における位置Ｐ３Ａと加工面上の位置Ｐ３との間の距離は、Ｄ２以下である。

【0096】

設定部１１９は、加工面データが示す加工面の曲率に基づいて、加工面の複数の位置と修正面の複数の対応位置との間の距離をそれぞれ個別に設定してもよい。

【0097】

図１６は、加工面の一例を示す図である。点線は加工面を示す。実線は修正面を示す。図１６に示す加工面において位置Ｐ５付近および位置Ｐ６付近における曲率が他の位置における曲率よりも大きい。

【0098】

設定部１１９は、例えば、曲率が所定のしきい値以上の加工面上の位置と修正面上の対応位置との間の距離を０に設定する。また、設定部１１９は、曲率が所定のしきい値未満の加工面上の位置と修正面上の対応位置との間の距離を所定の値以下の範囲に設定する。

【0099】

位置Ｐ５および位置Ｐ６における曲率が所定のしきい値以上である場合、修正面生成部１１８は、位置Ｐ５および位置Ｐ６において加工面データの修正は行わない。また、位置Ｐ５および位置Ｐ６以外の位置における曲率が所定のしきい値未満である場合、修正面生成部１１８は、位置Ｐ５および位置Ｐ６以外の位置の修正量が所定の値以下となるように加工面データの修正を行う。

【0100】

図１７は、形状復元装置１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。図１７に示す処理のうちステップSB1～SB5までの処理は、図１０に示すステップSA1～SA5までの処理と同じである。したがって、ステップSB1～SB5までの処理の説明は省略する。

【0101】

ステップSB5の処理が終了すると、間引き処理部１１７は、加工面データの間引き処理を実行するか否かを判断する（ステップSB6）。間引き処理部１１７によって間引き処理を実行すると判断された場合（ステップSB6においてYesの場合）、間引き処理部１１７は、間引き処理を実行する（ステップSB7）。

【0102】

次に、修正面生成部１１８が一部のデータが間引かれた加工面データから、加工面が修正された修正面を生成する（ステップSB8）。最後に、出力部１１６が修正面生成部１１８によって修正された修正面を示す修正面データを出力し（ステップSB9）、処理が終了する。

【0103】

一方、間引き処理部１１７によって間引き処理を実行しない判断された場合（ステップSB6においてNoの場合）、出力部１１６が、フィルタ処理が実行されることによって生成された新たな加工面データを出力し（ステップSB9）、処理が終了する。

【0104】

以上説明したように、形状復元装置１は加工面が工具によって加工されるときの条件を示す加工情報と、加工面が工具によって加工されるときの軌跡を示す軌跡情報と、加工面の状態を示す加工面データとを取得する取得部１１２と、取得部１１２によって取得された加工情報に基づいて、加工面データから加工面の形状成分を抽出するためのフィルタを生成するフィルタ生成部１１３と、軌跡情報に基づいて、加工面データに対するフィルタを用いたフィルタ処理の方向の調整、またはフィルタの係数の調整を実行する調整部１１４と、調整部１１４による調整結果に基づいて、フィルタ処理を実行するフィルタ処理部１１５と、を備える。

【0105】

したがって、形状復元装置１は、切削痕などを含む加工面データから形状成分を抽出することができる。言い換えれば、形状復元装置１は、切削痕などを含む加工面データから、ワークの設計形状を示す加工面データを取得することができる。そのため、形状復元装置１は、ワークの形状を示す設計データがなくても、ワークの設計形状を示す加工面データを取得することができる。

【0106】

また、形状復元装置１は、加工シミュレーションを実行して加工面データを生成するシミュレーション部１１１をさらに備える。したがって、形状復元装置１は、ワークが実際に加工される前に、加工面データを利用して加工面ＭＳの設計形状を復元することができる。

【0107】

加工面データは、加工面ＭＳの状態を検査する検査装置によって取得された検査データであってもよい。したがって、形状復元装置１は、実際に加工された加工面ＭＳの加工面データから加工面ＭＳの設計形状を復元することができる。

【0108】

また、加工情報は、工具の半径を示す情報、工具の形状を示す情報、工具の刃数を示す情報、制御軸の最大加速度を示す情報、制御軸の加速時間を示す情報、サーボ機構の時定数を示す情報、サーボ機構のゲインを示す情報、ピックフィードを示す情報、および点列距離を示す情報の少なくともいずれかを含む。したがって、形状復元装置１は、様々な情報に基づいてフィルタを生成することができる。

【0109】

また、形状復元装置１は、フィルタ処理が実行された加工面データから一部のデータを間引く間引き処理を実行する間引き処理部１１７と、間引き処理部１１７によって間引かれた一部のデータが間引かれた加工面データから、加工面が修正された修正面を生成する修正面生成部１１８と、をさらに備える。また、間引き処理部１１７は、少なくとも、均一サンプリング、ランダムサンプリング、および法線空間サンプリングのいずれかを用いて間引き処理を実行する。

【0110】

したがって、フィルタ処理が実行された加工面に筋目または模様などの欠陥があっても形状復元装置１は、加工面の形状を復元することができる。

【0111】

また、修正面生成部１１８は、フィルタ処理が実行された加工面ＭＳと、修正面との差があらかじめ定められた範囲に収まるように、修正面を生成する。そのため、形状復元装置１は、加工面の形状を適切に復元することができる。

【0112】

また、修正面生成部１１８は、少なくとも、線形補間曲面近似、３次スプライン補間曲面近似、最近傍点補間曲面近似、および放射基底関数を用いた補間近似のいずれかを用いて修正面を生成する。したがって、形状復元装置１は、加工面の形状を適切に復元することができる。

【0113】

また、形状復元装置１は、間引き処理が実行された加工面データに含まれる複数の位置と修正面に含まれる複数の位置にそれぞれ対応する複数の対応位置との間の距離をそれぞれ個別に設定する設定部１１９をさらに備え、修正面生成部１１８は、設定部１１９によって設定された距離に基づいて修正面を生成する。したがって、ユーザは、加工面をどのように修正するかを設定することができる。

【0114】

また、設定部１１９は、加工面データが示す加工面の曲率に基づいて、複数の位置と複数の対応位置との間の距離をそれぞれ個別に設定する。設定部１１９は、例えば、曲率が大きい部分の加工面データを修正しないように設定することができる。この場合、形状復元装置１は、修正面生成部１１８によって生成される修正面に、形状成分が示す角部の形状、面と面の間の境界線をそのまま残すことができる。

【0115】

本開示について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、または、請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。また、これらの実施形態は、組み合わせて実施することもできる。

【0116】

以下に、本開示の実施形態に係る付記を示す。
付記［１］
加工面が工具によって加工されるときの条件を示す加工情報と、前記加工面が前記工具によって加工されるときの軌跡を示す軌跡情報と、前記加工面の状態を示す加工面データとを取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記加工情報に基づいて、前記加工面データから前記加工面の形状成分を抽出するためのフィルタを生成するフィルタ生成部と、前記軌跡情報に基づいて、前記加工面データに対する前記フィルタを用いたフィルタ処理の方向の調整、または前記フィルタの係数の調整を実行する調整部と、前記調整部による調整結果に基づいて、前記フィルタ処理を実行するフィルタ処理部と、を備える形状復元装置。
付記［２］
加工シミュレーションを実行して前記加工面データを生成するシミュレーション部をさらに備える付記［１］に記載の形状復元装置。
付記［３］
前記加工面データは、前記加工面の状態を検査する検査装置によって取得された検査データである付記［１］に記載の形状復元装置。
付記［４］
前記加工情報は、前記工具の半径を示す情報、前記工具の形状を示す情報、前記工具の刃数を示す情報、制御軸の最大加速度を示す情報、前記制御軸の加速時間を示す情報、サーボ機構の時定数を示す情報、前記サーボ機構のゲインを示す情報、ピックフィードを示す情報、および点列距離を示す情報の少なくともいずれかを含む付記［１］～［３］のいずれかに記載の形状復元装置。
付記［５］
前記フィルタ処理が実行された前記加工面データから一部のデータを間引く間引き処理を実行する間引き処理部と、前記間引き処理部によって前記一部のデータが間引かれた前記加工面データから前記加工面が修正された修正面を生成する修正面生成部と、をさらに備える付記［１］～［４］のいずれかに記載の形状復元装置。
付記［６］
前記間引き処理部は、少なくとも、均一サンプリング、ランダムサンプリング、および法線空間サンプリングのいずれかを用いて前記間引き処理を実行する付記［５］に記載の形状復元装置。
付記［７］
前記修正面生成部は、前記フィルタ処理が実行された前記加工面と、前記修正面との差があらかじめ定められた範囲に収まるように、前記修正面を生成する付記［５］または［６］に記載の形状復元装置。
付記［８］
前記修正面生成部は、少なくとも、線形補間曲面近似、３次スプライン補間曲面近似、最近傍点補間曲面近似、および放射基底関数を用いた補間近似のいずれかを用いて前記修正面を生成する付記［５］～［７］のいずれかに記載の形状復元装置。
付記［９］
前記間引き処理が実行された前記加工面データに含まれる複数の位置と前記修正面に含まれる前記複数の位置にそれぞれ対応する複数の対応位置との間の距離をそれぞれ個別に設定する設定部をさらに備え、前記修正面生成部は、前記設定部によって設定された前記距離に基づいて前記修正面を生成する付記［５］～［８］のいずれか１項に記載の形状復元装置。
付記［１０］
前記設定部は、前記加工面データが示す前記加工面の曲率に基づいて、前記複数の位置と前記複数の対応位置との間の前記距離をそれぞれ個別に設定する付記［９］に記載の形状復元装置。
付記［１１］
加工面が工具によって加工されるときの条件を示す加工情報と、前記加工面が前記工具によって加工されるときの軌跡を示す軌跡情報と、前記加工面の状態を示す加工面データとを取得することと、取得された前記加工情報に基づいて、前記加工面データから前記加工面の形状成分を抽出するためのフィルタを生成することと、前記軌跡情報に基づいて、前記加工面データに対する前記フィルタを用いたフィルタ処理の方向の調整、または前記フィルタの係数の調整を実行することと、調整結果に基づいて、前記フィルタ処理を実行することと、をコンピュータに実行させる命令を記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

【符号の説明】

【0117】

１ 形状復元装置
１０１ ハードウェアプロセッサ
１０２ バス
１０３ ROM
１０４ RAM
１０５ 不揮発性メモリ
１０６ 入出力装置
１１１ シミュレーション部
１１２ 取得部
１１３ フィルタ生成部
１１４ 調整部
１１５ フィルタ処理部
１１６ 出力部
１１７ 間引き処理部
１１８ 修正面生成部
１１９ 設定部

【要約】

形状復元装置が、加工面が工具によって加工されるときの条件を示す加工情報と、加工面が前記工具によって加工されるときの軌跡を示す軌跡情報と、加工面の状態を示す加工面データとを取得する取得部と、加工情報に基づいて、フィルタを生成するフィルタ生成部と、軌跡情報に基づいて、加工面データに対するフィルタを用いたフィルタ処理の方向の調整、またはフィルタの係数の調整を実行する調整部と、調整部による調整結果に基づいて、フィルタ処理を実行するフィルタ処理部と、を備える。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図16】

【図17】