[发明专利]切削加工仿真显示装置、切削加工仿真显示方法以及切削加工仿真显示程序

说明书

技术领域

涉及在计算机上对通过切削加工实现的工件的形状变化进行模拟的切削加工仿真中将每时每刻的工件的形状与该时刻的工具形状一起显示在画面中的切削加工仿真显示装置、切削加工仿真显示方法以及切削加工仿真显示程序。

背景技术

在利用加工中心(machining center)等的工作机械对工件进行切削加工时，在计算机上对工件的形状变化进行模拟的切削加工仿真中，需要高效地处理工件的形状变化，并高速地对每时每刻的工件形状进行画面显示。一般，通过切削加工而创建的加工面呈现由工具与工件的相对运动所决定的复杂的形状，所以作为工件的形状表现形式，大多采用以被称为单元(cell)的微小的立方体、柱体的集合来表现形状的体素(voxel)模型、DEXEL模型等。

作为使用这样的体素模型、DEXEL模型来进行高速的仿真的方法，例如有专利文献1中公开的方法。在该方法中，使用了将工件的立体模型变换为DEXEL模型的形状数据。之后，计算出工具沿着移动路径进行移动时的插引形状，并计算出构成该插引形状的楔形和圆筒形，将各自的下表面进行多边形化，使用可进行深度缓冲处理的三维图形硬件来生成进行了阴面消除处理的中间图像。此时，根据深度缓冲器(depth buffer)中记录的深度值来剪短DEXEL的上端，将DEXEL的上端部进行多边形化，使用三维图形硬件来生成阴面消除了的最终图像，并进行画面显示。

专利文献1：日本专利第3571564号说明书

发明内容

把所述现有技术中示出那样的将显示对象物进行多边形化并援用深度缓冲处理来生成阴面消除了的图像的方法，一般称作多边形描绘方式。如果在形状表现形式中使用体素模型、DEXEL模型，则数据结构被简化而使内部的形状处理变得高效，另一方面，会对构成模型的单元数相当的多边形进行描绘，在多边形描绘方式中花费时间。因此，在这样的多边形描绘方式中，如所述现有技术那样，大多以三维图形硬件的利用为前提。但是，在加工现场常见的比较廉价的计算机中，无法利用高端的三维图形硬件的情形也多。

另一方面，作为取代如上所述的多边形描绘方式的其它描绘方式，有光线追踪法。在该光线追踪法中，如图2-1所示，从投影面201上的各像素202向视线方向投射光线203，计算出与物体表面的交点位置205处的颜色信息(RGB等的像素值)，从而得到显示图像。在体素模型204的显示中使用该光线追踪法的情况下，如图2-2所示，需要一边依次追寻处于直到光线203到达物体表面为止的途中的单元206，一边进行交叉判定。交叉判定自身虽然是比较单纯的处理，但由于单元数较多、且各像素中的光线追踪处理重复，所以成为作为整体无法忽略的运算量。

这样，在通过光线追踪法进行针对以体素模型来表现的工件形状的切削加工仿真的画面显示的情况下，由于光线追踪所需的运算量较多，因此难以在不具有三维图形硬件的计算能力低的廉价的计算机中执行。

本发明是鉴于上述情形而完成的，目的在于提供一种切削加工仿真显示装置、切削加工仿真显示方法以及切削加工仿真显示程序，可以减少光线追踪所需的运算量，即使在不具有三维图形硬件的计算能力低的廉价的计算机中，也可以容易地模拟工件的形状变化。

为了解决所述问题并达成目的，本发明的切削加工仿真显示装置以体素模型来表现工件的形状，并对切削加工所致的工件的形状变化进行模拟，该切削加工仿真显示装置的特征在于，具备：工件描绘更新部，对保持工件的投影描绘的图像数据以及深度距离数据的工件描绘图像缓冲器以及工件描绘深度缓冲器进行管理，针对与工件的形状变化部分对应的描绘区域，使用光线追踪法，更新所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器的对应部分；工具描绘图像生成部，参照由所述工件描绘更新部进行了更新的所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器，针对本次的工具描绘区域，使用光线追踪法来生成工具描绘图像；以及图像传送部，针对上次的工具描绘区域和本次的工件描绘更新区域，从工件描绘图像缓冲器将部分图像传送到显示帧缓冲器，并且将本次的工具描绘图像传送到显示帧缓冲器。

另外，工件描绘更新部从根据更新前的深度距离和光线追踪对象像素坐标而决定的地点开始进行光线追踪。