JP2008140358A - 情報処理システム、ｎｃプログラム作成方法、加工形状認識プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】３次元データから加工形状を抽出する工程において加工形状の変化に応じた拡張性や柔軟性に富む加工形状認識技術を提供する。
【解決手段】前処理１００の加工形状要素抽出処理１２０において３次元データ１１０から特徴定義情報１３０を用いて抽出された加工形状要素抽出結果１４０に含まれる複数の加工形状要素を、認識処理２００において、組合せ形状定義データベース２２０に設定された形状登録領域２３０および組合せ形状登録領域２４０を用いて結合処理２１０にて結合して加工形状として認識し、加工形状組合せ結果２５０に出力し、後処理３００では、加工形状組合せ結果２５０と、加工技術データベース３２０とに基づいて、ＮＣプログラム作成３１０にて、ＮＣプログラム３３０として出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報処理システム、ＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムに関し、たとえば、図面や３次元データから加工形状の認識（抽出）を行い、ＮＣプログラムを自動作成するコンピュータ支援設計技術（ＣＡＤ）／コンピュータ支援製造技術（ＣＡＭ）等の情報処理技術に関する。

製品の開発工程の短縮等の要請に呼応して、コンピュータ支援による製品の３次元データの生成、さらには、この３次元データから加工用のＮＣ（数値制御：Numerical Control）プログラムを自動的に生成する作業をシームレスに実現する技術が求められている。

このような技術として、従来では、たとえば、非特許文献１に開示される技術が知られている。
すなわち、この非特許文献１の第１３０頁等には、３次元データから、加工形状を認識（以下、形状認識）した結果と、加工技術データベースから、加工形状に対して加工属性を追加し、加工順序を決める工程設計を行い、ＮＣプログラムを出力しようとする工程設計プロトタイプシステムが開示されている。

ここでいう加工技術データベースとは、加工形状に対し、加工属性を加えるためのものであり、加工条件、加工工具、加工順序を保持している。
一方で、形状認識とは、製品の３次元データのように幾何形状が定義されたデータから加工の為の形状を認識することである。つまり、形状認識は、幾何形状をロジカルに判定して、所要の加工フィーチャを抽出するものである。

形状認識の処理における判定ロジックの要素として、あらかじめ定義した形状の特徴（以下、特徴定義）を用意しておき、形状認識の判定ロジックでは、特徴定義と一致するものを３次元データから抽出していた。

さらに、この形状認識により抽出した形状から、ＮＣプログラムを作成し、実際の加工を行っていく。
しかしながら、特徴定義にない形状が３次元データにあった場合、その形状は加工形状と認識されない。この結果、システムを利用することができず、手動でＮＣプログラムを作成しなければならなかった。

この対策として、特徴定義にないデータについては、新たに加工形状の特徴定義を行うことでシステムを利用可能にする手法も考えられるが、この場合は、システム拡張に時間がかかり、現実的な対応とはいえなかった。

つまり、上述の従来技術の場合には、システムの拡張性と適用範囲に制約が大きいという技術的課題があった。
さらに、ＮＣプログラムの作成に関しては、現実の加工はブランク素材からいくつかの加工段階を経て加工していく加工工程が存在し、品質や加工時間短縮の確保の為、その加工工程には、製品形状に至る前の予備加工等に伴う「加工の途中形状」が存在していた。この「加工の途中形状」は、実際の製品の３次元データにない場合もあり、非特許文献１に開示される技術の適用ができず、人手で対応せざるを得なかった。

たとえば、穴明け加工の場合、加工初期のドリルの食い込みや加工中心位置を安定させる等の目的で、予め、素材の表面にすり鉢形のいわゆるセンター穴を明ける場合があるが、このセンター穴の情報は、通常、最終製品の３次元データには含まれておらず、その都度、ＣＡＤの操作者が個別に手入力する必要があった。
財団法人製造科学技術センター、平成１７年３月発行、平成１６年度 製造業における情報技術活用促進補助事業調査報告書（２／２）、「シームレス設計・生産システムの調査研究」Ｐ１２８〜Ｐ１４３。

本発明の目的は、３次元データから加工形状を抽出する工程において加工形状の変化に応じた拡張性や柔軟性に富み、適用範囲の広い加工形状認識技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、実際の加工工程で発生する予備加工等の加工形状に対応したＮＣプログラムを効率よく作成することが可能な技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、特徴定義情報に基づいて製品の３次元データから加工形状要素を抽出する加工形状要素抽出手段と、
前記加工形状要素の組合せを定義した組合せ形状定義情報に基づいて、複数の前記加工形状要素から加工形状を構成する加工形状要素結合手段と、
加工技術情報に基づいて、前記加工形状を加工するためのＮＣプログラムを生成するＮＣプログラム作成手段と、
を含む情報処理システムを提供する。

本発明の第２の観点は、特徴定義情報に基づいて製品の３次元データから加工形状要素を抽出する第１ステップと、
前記加工形状要素の組合せを定義した組合せ形状定義情報に基づいて、複数の前記加工形状要素から加工形状を構成する第２ステップと、
加工技術情報に基づいて、前記加工形状を加工するためのＮＣプログラムを生成する第３ステップと、
を含むＮＣプログラム作成方法を提供する。

本発明の第３の観点は、加工形状要素を入力する第１ステップと、
前記加工形状要素の組合せを定義した組合せ形状定義情報に基づいて、複数の前記加工形状要素から加工形状を構成する第２ステップと、
をコンピュータに実行させる加工形状認識プログラムを提供する。

本発明によれば、３次元データから加工形状を抽出する工程において加工形状の変化に応じた拡張性や柔軟性に富み、適用範囲の広い加工形状認識技術を提供することができる。

また、実際の加工工程で発生する予備加工等の加工形状に対応したＮＣプログラムを効率よく作成することが可能な技術を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である情報処理システム、ＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムの作用の一例を示すブロック図である。

図２は、本発明の一実施の形態であるＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムを実施する情報処理システムの構成の一例を示すブロック図である。
図２に例示されるように、本実施の形態の情報処理システム１０は、ＣＰＵ１１、主記憶１２、外部記憶装置１３、ディスプレイ１４、入力機器１５、ネットワークインタフェース１６を備えている。

ＣＰＵ１１は、主記憶１２に実装されたプログラムを実行することにより、後述のようなＮＣプログラム作成方法を情報処理システム１０にて実現する。
主記憶１２には、ＣＰＵ１１が実行するプログラムやデータが格納される。本実施の形態の場合には、加工形状要素抽出プログラム２１、ＮＣプログラム作成プログラム２２、加工形状認識プログラム２３が格納されている。

加工形状要素抽出プログラム２１は、後述の前処理１００を実行し、ＮＣプログラム作成プログラム２２は、後述の後処理３００を実行し、加工形状認識プログラム２３は、後述の認識処理２００を実行する。

外部記憶装置１３は、不揮発性の記憶媒体で構成された記憶装置からなり、加工形状要素抽出プログラム２１、ＮＣプログラム作成プログラム２２、加工形状認識プログラム２３の実行に必要なデータ等が格納される。

本実施の形態の場合には、この外部記憶装置１３には、特徴定義情報１３０、組合せ形状定義データベース２２０、加工技術データベース３２０、等の情報が格納されており、加工形状要素抽出プログラム２１、ＮＣプログラム作成プログラム２２、加工形状認識プログラム２３からアクセスされる。

また、外部記憶装置１３には、加工形状要素抽出プログラム２１によって実行される前処理１００に入力される３次元データ１１０、当該前処理１００から出力される加工形状要素抽出結果１４０、加工形状認識プログラム２３によって実行される認識処理２００から出力される加工形状組合せ結果２５０、ＮＣプログラム作成プログラム２２によって実行される後処理３００から出力されるＮＣプログラム３３０、等の情報が格納される。

ディスプレイ１４は、情報処理システム１０を使用するユーザに情報を可視化して提示する。
入力機器１５は、キーボードやポインティングデバイス等の入力機器からなり、ユーザによる情報入力に用いられる。

ネットワークインタフェース１６は、外部の図示しない上位システムとの情報通信インタフェースを提供する。
たとえば、３次元データ１１０をネットワークインタフェース１６を介して外部のＣＡＤシステムから読み込んだり、生成したＮＣプログラム３３０等の情報を、ネットワークインタフェース１６を介して外部のシステムに送信することができる。

図１に例示されるように、本実施の形態のＮＣプログラム作成方法は、前処理１００、認識処理２００、後処理３００を実行する。
前処理１００では、３次元データ１１０を入力して、加工形状要素抽出処理１２０において特徴定義情報１３０と照合することにより、３次元データ１１０に含まれる個々の加工形状要素を抽出し、加工形状要素抽出結果１４０として出力する処理を行う。

図３は、本実施の形態で用いられる特徴定義情報１３０の構成例を示す概念図である。本実施の形態の特徴定義情報１３０は、基本形状名称１３１、側面属性１３２、底面属性１３３、特徴情報１３４、を含んでいる。

基本形状名称１３１は、個々の加工形状要素に付与された名称である。
側面属性１３２には、当該加工形状要素の側面の属性を示す情報が設定されている。
底面属性１３３には、当該加工形状要素の底面の属性を示す情報が設定されている。

特徴情報１３４には、当該加工形状要素の外形のさらに詳細な情報が設定されている。
３次元データ１１０は、製品の３次元データであり、特徴定義情報１３０は、製品の３次元データ１１０に含まれる加工形状を予め定めた特徴定義情報である。

加工形状要素抽出処理１２０は、製品の３次元データ１１０と特徴定義情報１３０をマッチングさせる処理を行う加工形状抽出処理であり、そこで得られた結果が、加工形状要素抽出結果１４０である。

加工形状認識プログラム２３で実行される認識処理２００では、前処理１００で得られた加工形状要素抽出結果１４０に含まれる個々の加工形状要素を、組合せ形状定義データベース２２０を用いて結合することにより、加工形状として認識し、認識結果を加工形状組合せ結果２５０として出力する処理を行う。

図４Ａは、加工形状の一例である穴の概念図であり、図４Ｂは、この図４Ａに例示される加工形状を取り扱うために、本実施の形態の認識処理２００で用いられる組合せ形状定義データベース２２０の構成例を示す概念図である。

本実施の形態の組合せ形状定義データベース２２０は、形状登録領域２３０と組合せ形状登録領域２４０を含んでいる。
形状登録領域２３０は、個々の加工形状要素毎に、基本形状番号２３１、基本形状名２３２、使用モジュール名２３３が対応付けて格納されている。

基本形状番号２３１は、加工形状要素抽出結果１４０に含まれる個々の形状要素に対応した基本形状要素の各々にユニークに付与された番号である。
基本形状名２３２は、個々の基本形状要素に付与された名称である。

使用モジュール名２３３は、個々の基本形状要素を３次元データ１１０から抽出するために用いられる加工形状要素抽出プログラム２１内の機能（モジュール）を特定するための情報である。

組合せ形状登録領域２４０は、組合せ形状情報２４１と構成条件２４２で構成されている。
組合せ形状情報２４１には、組番号２４１ａ、組合せ形状名２４１ｂ、組合せ番号２４１ｃが、当該組番号２４１ａ毎に対応付けて格納されている。

組番号２４１ａは、複数の基本形状要素を組合せて構成される特定の組合せ形状に付与された番号である。
組合せ形状名２４１ｂは、当該組合せ形状に付与された名称である。

組合せ番号２４１ｃは、当該組合せ形状を構成する複数の基本形状要素の上述の基本形状番号２３１の集合である。
構成条件２４２には、組番号２４２ａ、条件名２４２ｂ、使用モジュール名２４２ｃが、当該組番号２４２ａ毎に対応付けて設定されている。

組番号２４２ａには、上述の組番号２４１ａが設定される。
条件名２４２ｂには、複数の基本形状要素を組合せて組合せ形状を構成する際の条件が設定される。

使用モジュール名２４２ｃには、条件名２４２ｂの条件に基づいて複数の基本形状要素を組合せる処理を行う加工形状認識プログラム２３内の機能（モジュール）の名称が設定される。

すなわち、図４Ａは、円筒状の側壁を有し、互いの口径の異なる一つまたは複数の穴（イ）Ｄ１と、一つまたは複数のすり鉢状の穴（ロ）Ｄ２の組合せからなる一般的な穴（ハ）を示しており、図４Ｂに例示された組合せ形状定義データベース２２０の形状登録領域２３０および組合せ形状登録領域２４０は、この一般的な穴（ハ）を定義して例を示している。

従って、図４Ｂの組合せ形状定義データベース２２０の定義例によって、後述のように、段差をなす円筒状の側面を有する一つまたは複数の穴（イ）Ｄ１（側壁部）と、すり鉢状の側壁部を有する一つまたは複数の穴（ロ）Ｄ２との組合せからなる、一般的な穴（ハ）を汎用的に認識して検出することができる。

後処理３００では、ＮＣプログラム作成プログラム２２を実行することにより、認識処理２００から出力された加工形状組合せ結果２５０と、加工技術データベース３２０に基づいて、加工形状組合せ結果２５０に格納されている組合せ形状を実際に加工するためのＮＣプログラム作成３１０が行われ、これにより作成されたＮＣプログラム３３０を出力する。

加工技術データベース３２０は、たとえば、加工形状と、当該加工形状の加工に用いられる加工工具、加工条件、加工順序等の工程設計情報と、加工機、製品、材質を対応付けて設定した情報を保有するデータベースである。

以下、本実施の形態の作用を、従来技術と対比しつつ説明する。
たとえば、３次元データ１１０に含まれる形状として、図５のような穴があったとする。

特徴定義情報１３０で定めた特徴定義Ｃ１の＜穴１＞は１段、特徴定義情報１３０で定めた特徴定義Ｃ２の＜穴２＞は２段の段差がある。従来であると、穴に段差があると段差の数ごとに別な形状として、特徴の定義を行っていた。つまり、特徴定義Ｃ１の＜穴１＞と特徴定義Ｃ２の＜穴２＞は、別な形状として定義をしておかなければならなかった。言い換えると、穴の段差が増えれば、特徴定義も同じだけ増やし、３次元データ１１０から加工形状を抽出するプログラムを作成することが必要になる。

また、特徴定義Ｃ２の＜穴２＞と段差の数が同じでも、特徴定義情報１３０で定めた特徴定義Ｃ３の＜穴３＞は、特徴が違うため、別の形状として定義する必要がある。ここでいう特徴の違いとは、段差接続部Ｃ４と段差接続部Ｃ５の部分であり、段差接続部Ｃ４はすり鉢状の面で構成されているのに対し、段差接続部Ｃ５は、平面で構成されている。

つまり、従来技術の場合には、加工形状として取りたい形状の数だけ、特徴定義をしていく必要があり、際限なく特徴定義を増やす必要があった。
これに対して、本発明の実施の形態では、前処理１００において３次元データ１１０から抽出された単純な加工形状要素を基本形状と定義し、その基本形状を、組合せ形状定義データベース２２０を用いて特定の条件で組合せることにより、特徴定義を際限なく増大させることなく、３次元データ１１０から、柔軟に複雑な加工形状の抽出（認識）を可能とする。

［基本形状の登録］
まず、予め、認識処理２００で用いられる組合せ形状定義データベース２２０について、図４Ａおよび図４Ｂのように穴を構成する要素で形状の定義を行う。具体的には、円筒状の壁面を有する穴である穴（イ）Ｄ１、および、すり鉢状の穴である穴（ロ）Ｄ２を基本形状要素Ｄ３と定義し、これを組合せ形状定義データベース２２０の形状登録領域２３０に基本形状要素Ｄ３として登録する。

登録内容としては、一意であることを表すための基本形状番号２３１、穴（イ）Ｄ１、穴（ロ）Ｄ２などの基本形状名２３２と基本形状を抽出するために使用される加工形状認識プログラム２３の機能を示す使用モジュール名２３３である。

次に組合せ形状登録領域２４０に組合せで認識したい形状を定義する。
登録した基本形状要素Ｄ３の関連付けを組合せ形状情報２４１に組合せ形状Ｄ４として登録する。登録内容は、一意であることを表す組番号２４１ａ、組合せ形状名２４１ｂ、組合せ番号２４１ｃである。組合せ番号２４１ｃは、組合せをしたい基本形状要素Ｄ３の個々の番号の集合を表す。

この組合せ形状に対して、構成条件２４２に、組合せを行うための構成条件Ｄ５を登録する。登録内容は、組番号２４２ａ、条件名２４２ｂ、使用モジュール名２４２ｃである。本実施の形態では、条件名２４２ｂに例示されるように、「中心座標が一致する」ことを表す「中心一致」、「構成面の境界が接している」ことを表す「境界一致」を組合せのための条件とした。

［実際の抽出操作］
本実施の形態において、３次元データ１１０から、ＮＣプログラム３３０を作成する処理手順を図６の穴形状Ｅ１を例に説明する。

３次元データ１１０から、特徴定義情報１３０に従い、前処理１００の加工形状要素抽出処理１２０（加工形状要素抽出プログラム２１）で形状要素を抽出し、加工形状要素抽出結果１４０に出力していく。この際、穴形状Ｅ１の抽出に際し、円筒の穴Ｅ２、穴Ｅ３と、すり鉢状の穴Ｅ４、穴Ｅ５がそれぞれ抽出される。このとき、各穴については、それぞれ、要素名称１４１、中心座標１４２、上向き、下向き等の方向１４３、直径１４４、深さ１４５、当該穴基本形状要素を構成している面の形状（円筒、円錐）や構成情報境界座標等の面属性情報１４６など抽出情報Ｅ６も同時に抽出され、加工形状要素抽出結果１４０に出力される。

実際には、３次元データ１１０には他にも穴があるため、同じような形状が抽出されている。
次に、後段の認識処理２００の結合処理２１０で、加工形状認識プログラム２３を用いて、加工形状要素抽出結果１４０に格納されている、穴Ｅ２〜Ｅ５を、抽出情報Ｅ６に基づいて結合していく。

すなわち、図６の例では、穴Ｅ２、穴Ｅ３は、図４Ｂの組合せ形状定義データベース２２０の設定例において、基本形状要素Ｄ３の円筒状の壁面を有する穴（イ）に該当する基本要素として検出され、穴Ｅ４、穴Ｅ５は、穴（ロ）に該当する基本形状要素として検出される。

図７は、この加工形状認識プログラム２３の作用の一例を示すフローチャートである。
まず、結合処理２１０の加工形状認識プログラム２３は、組合せ形状情報２４１に設定されている１行（この場合、穴（ハ）の行）を変数Ｖ１に読み出し（ステップ４０２）、組番号２４１ａをキーにして構成条件２４２の組番号２４２ａを検索して、対応する条件名２４２ｂおよび使用モジュール名２４２ｃを得る（ステップ４０４）。

さらに、組合せ形状情報２４１の組合せ番号２４１ｃをキーに、形状登録領域２３０の基本形状番号２３１を検索して対応する基本形状名２３２、使用モジュール名２３３を変数Ｖ２に取得する（ステップ４０６）。

次に、加工形状要素抽出結果１４０から、変数Ｖ２に格納されている基本形状名２３２（この場合、穴（イ）および穴（ロ））に該当する基本形状要素（この場合、穴Ｅ２、穴Ｅ３および穴Ｅ４、穴Ｅ５）を、使用モジュール名２３３で指定された加工形状認識プログラム２３内のモジュールを用いて全てピックアップする（ステップ４０８）。

そして、ピックアップされた加工形状要素抽出結果１４０内の基本形状要素を、構成条件２４２の使用モジュール名２４２ｃで指定された加工形状認識プログラム２３内のモジュールを用いて結合し、加工形状組合せ結果２５０に出力する（ステップ４１０）。

そして、変数Ｖ１に読み出された組合せ形状情報２４１の行が最後の行か否かを判別し（ステップ４１２）、最後でない場合には、ステップ４０２に戻って、組合せ形状情報２４１から次の行を読み出して、ステップ４０４以降の処理を反復する。

ステップ４１２で組合せ形状情報２４１の最後の行であったと判定された場合には、認識処理２００を終了する。
たとえば、図４Ｂの組合せ形状情報２４１の例では、最初の行の穴（ハ）の加工形状を構成する基本形状要素Ｄ３は、組合せ番号２４１ｃから穴（イ）、穴（ロ）であることが得られる。また、穴（イ）、穴（ロ）の各々を加工形状要素抽出結果１４０からピックアップするための使用モジュール名２３３も得られる。

さらに、穴（ハ）の組番号２４１ａに基づいて構成条件２４２の組番号２４２ａを検索することで、構成条件Ｄ５を取得することができる。この構成条件Ｄ５の「中心一致」、「境界一致」が複数の基本形状要素を結合する際の一致条件である。

なお、ここでいう「中心一致」は、穴の中心座標（中心座標１４２）が一致しているかのチェックであり、「境界一致」は、構成情報境界座標等の面属性情報１４６に基づいて各穴（基本形状要素）が近接しているかをチェックする処理である。

加工形状認識プログラム２３は、使用モジュール名２３３で指定された当該加工形状認識プログラム２３内のモジュールを用いて加工形状要素抽出結果１４０から基本形状要素Ｄ３を探索してピックアップする。

そして、ピックアップされた基本形状要素Ｄ３の中から、構成条件Ｄ５の構成条件に従い、Ｅ２〜Ｅ６の加工形状要素抽出結果１４０の一致／不一致をチェックする。一致条件が合致したものは、１つの加工形状（この場合、穴（ハ））としてまとめる。結果、得られる加工形状組合せ結果２５０が、図６の結合結果Ｅ７の加工形状である。

この結合結果Ｅ７は、口径の異なる円筒形の穴Ｅ２および穴Ｅ３が、すり鉢状の穴Ｅ４を介して接続され、さらに底面にすり鉢状の穴Ｅ５を有する、多段の穴からなる加工形状を示している。

後は、後処理３００のＮＣプログラム作成３１０において、ＮＣプログラム作成プログラム２２を用いて、これら加工形状組合せ結果２５０（この場合、結合結果Ｅ７の加工形状）と加工技術データベース３２０から工具軌跡を演算し、結合結果Ｅ７の加工形状を実際に加工するためのＮＣプログラム３３０を出力する。

このように、本実施の形態では、組合せ形状定義データベース２２０の形状登録領域２３０および組合せ形状登録領域２４０に組合せ形状を定義するだけで、複雑な形状の穴も加工形状として確実に認識して抽出することが可能となる。

今までに予測していない穴形状であっても、前処理１００における特徴定義情報１３０等のシステム変更なしに、組合せ形状定義データベース２２０への設定だけで、ＮＣプログラム３３０の作成ができるようになる。

次に、本発明の実施の形態の変形例について説明する。
この変形例では、図８Ａに例示されるように、直方体の製品の隣り合う二つの面に開口するポケットＦ２と、穴Ｆ１の複合形状である複合ポケットＦ６を認識する場合について説明する。

［基本形状の登録］
本変形例では、図８Ａにおいて、穴Ｆ１、及びポケットＦ２を基本形状要素とする。これらの穴Ｆ１、ポケットＦ２を組合せ形状定義データベース２２０の形状登録領域２３０に基本形状要素Ｆ３として、図８Ｂに例示されるように組合せ形状定義データベース２２０の形状登録領域２３０に登録する。

上述の図４Ｂの場合と同様に、穴Ｆ１は、一つまたは複数の穴を代表し、ポケットＦ２は、一つまたは複数のポケットＦ２を代表している。
登録内容としては、一意であることを表すための基本形状番号２３１、穴、ポケットなどの基本形状名２３２と、基本形状要素を抽出するために使用されるモジュールを示す使用モジュール名２３３である。

次に組合せ形状登録領域２４０に組合せで認識したい形状を定義する。
登録した基本形状要素Ｆ３の関連付けを組合せ形状Ｆ４として組合せ形状情報２４１に登録する。登録内容は、一意であることを表す組番号２４１ａ、組合せ形状名２４１ｂ、組合せ番号２４１ｃである。組合せ番号２４１ｃは、組み合わせたい基本形状要素Ｆ３の基本形状番号２３１の集合を表す。

組合せ形状Ｆ４で定義された複合ポケットＦ６は、任意の口径の一つまたは複数の穴Ｆ１と、任意の辺長を有する一つまたは複数のポケットＦ２の組合せからなることを示している。

従って、組合せ形状Ｆ４の定義により、任意の寸法や個数の、穴Ｆ１およびポケットＦ２の組合せからなる複合ポケットＦ６が定義されることとなる。
この組合せ形状Ｆ４に対して、組合せを行うための構成条件Ｆ５を構成条件２４２に登録する。登録内容は、組番号２４２ａ、条件名２４２ｂ、使用モジュール名２４２ｃである。本変形例では、「構成面の境界が接している」ことを表す「境界一致」を組合せのための条件とし、使用モジュール名２４２ｃで示される加工形状認識プログラム２３のモジュールは、この条件に基づいて、基本形状要素Ｆ３の組合せを試行する。

［実際の抽出操作］
上述の図７のフローチャートと同様の処理が行われる。
３次元データ１１０から、ＮＣプログラム３３０を作成する処理手順を図８Ａに例示される複合ポケットＦ６を例に説明する。

前処理１００の加工形状要素抽出処理１２０では、加工形状要素抽出プログラム２１を実行することにより、３次元データ１１０から、特徴定義情報１３０に従い、加工形状要素抽出処理１２０で形状を抽出していく。この際、複合ポケットＦ６の抽出に際し、穴Ｆ８と、ポケットＦ７が抽出される。各抽出形状の穴Ｆ８、ポケットＦ７は、それぞれ、中心座標、深さ長さ、穴であれば直径の情報や、構成している面の構成情報境界の座標なども同時に抽出され、加工形状要素抽出結果１４０に出力される。

補足を加えると、穴の特徴定義情報１３０は、特定の平面と接している円柱面とし、ポケットの特徴定義情報１３０は、特定平面から凹んでいる面とその面と接している平面とする。このような特徴定義情報１３０にしておくと、一部欠けている場合でも各々穴やポケットとして、形状は抽出される。

認識処理２００では、結合処理２１０で加工形状認識プログラム２３を実行することにより、これら抽出された結果である穴Ｆ１、ポケットＦ２の加工形状要素抽出結果１４０を結合していく。

まず、結合処理２１０の加工形状認識プログラム２３は、組合せ形状定義データベース２２０の組合せ形状登録領域２４０の組合せ形状情報２４１から、登録情報を順次読み出す。この場合、組番号２４１ａが“２”の複合ポケットＦ６が読み出され、組番号２４１ａに該当する構成条件Ｆ５を、構成条件２４２から読み出す。

また、組番号２４１ａの組合せ番号２４１ｃに該当する基本形状要素Ｆ３と使用モジュール名２３３を、形状登録領域２３０から読み出し、使用モジュール名２３３のモジュールを用いて、基本形状要素Ｆ３に該当する基本形状要素を加工形状要素抽出結果１４０から全て取り出す。

さらに、上述のようにして構成条件２４２から得られている使用モジュール名２４２ｃのモジュールを用いて「境界一致」が一致条件として基本形状要素Ｆ３を結合する。なお、ここでいう「境界一致」は、各形状が近接しているかをチェックする処理である。

一致条件が合致したものは、１つの形状としてまとめる。この場合、得られる加工形状組合せ結果２５０が結合結果Ｆ９（複合ポケットＦ６）である。
後処理３００では、ＮＣプログラム作成プログラム２２が、加工形状組合せ結果２５０（この場合、結合結果Ｆ９（複合ポケットＦ６））と加工技術データベース３２０に基づいて、結合結果Ｆ９（複合ポケットＦ６）を実際に加工するためのＮＣプログラム３３０を出力する。

この変形例の場合も、穴Ｆ１とポケットＦ２を任意の数だけ組み合わせた一見複雑な形状も加工形状として、抽出することが可能となる。
認識処理２００における組合せ形状定義データベース２２０への登録により、新規加工形状を判定できるようになるため、前処理１００の特徴定義情報１３０等を変更することなく、３次元データ１１０から加工形状を認識するシステムの拡張性、柔軟性が確保できる。これにより、新たに３次元データ１１０が構成された新製品の立ち上げ期間の大幅短縮が可能となる。

また、３次元データ１１０から、認識処理２００において、組合せ形状定義データベース２２０を利用することにより、複雑な加工形状も自動的に認識して対応するＮＣプログラム３３０を出力できるため、熟練者でなくとも複雑な形状の加工も可能となる。

本実施の形態のＮＣプログラム作成方法を用いることで、製品の３次元データ１１０から、加工形状を抽出することができ、加工形状の加工の難易度が解るため、加工費用の見積もりに用いることが可能である。また、加工形状の加工の難易度を自動的に判断できるため、人の判断が不要となり、加工費用の見積もりの計算が短縮される。

また、製品設計時、過去の製品の３次元データ１１０を参照して、加工形状を閲覧したい場合もある。その場合、人間がツールを用い、目で見て、類似形状を探すため、蓄積情報が多いと膨大な時間を消費してしまう。

これに対して、本実施の形態のＮＣプログラム作成方法を用いることで、組合せ形状定義データベース２２０の組合せ形状登録領域２４０の組合せ形状情報２４１に登録する組合せ形状で、加工形状認識プログラム２３を用いて、ソフトウェア的に自動で過去の３次元データ１１０の検索が可能となり、設計効率が大幅に向上する。

次に、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ、図９Ｅ、図９Ｆを参照して、本発明の実施の形態のさらに他の変形例について説明する。本変形例では、抽出した形状を組合せるのではなく、抽出した形状を基に付随する加工形状を自動的に作成する例につい説明する。

まず、本変形例では、予め組合せ形状定義データベース２２０（形状条件作成データベース）の一部である組合せ形状登録領域２４０に、図９Ａ、図９Ｂのような作成形状テーブル５１０および色設定テーブル５１６によって、穴を構成する要素での形状を定義しておく。

図９Ａに例示される作成形状テーブル５１０では、抽出形状に対する組合せではなく、予備加工や中間加工の過程で出現する（必要となる）作成形状の情報を設定する。作成する形状名５１２に対して加工形状名５１３、直径５１４、深さ５１５を設定する。

さらには、色設定テーブル５１６には、形状名５１２に対する色を設定、登録しておく。この色設定テーブル５１６は、形状名５１６ａ、色情報５１６ｂ、コード５１６ｃからなる。

形状名５１６ａには、作成形状テーブル５１０の形状名５１２が設定される。
色情報５１６ｂには、作成形状の元となる形状要素の３次元データ１１０における配置部位に付与される色情報が設定される。

コード５１６ｃには、色情報５１６ｂに対する色コード等のコード情報が設定される。
図９Ｂは、図９Ａの作成形状テーブル５１０に各々対応した構成図を表している。番号５１１が、作成形状テーブル５１０と概略形状５２０の各要素を対応付けている。ここでは、作成する加工形状名５１３のサンプルの３次元図形を登録しておく。

図９Ｃ、軸状の製品５３１と、切削加工前の円柱状の素材５３２を例示した斜視図である。図９Ｄは、その端面の断面図である。
図９Ｃにおいて、切削加工では、刃物で素材径Ｄ０の円柱状の素材５３２の外周を削っていき、製品径Ｄ１の製品５３１に加工していく。図９Ｃの例では、穴明け後、素材を旋盤で削り、製品形状にする。ここで、図９Ｄの断面図において、製品５３１にある穴１（この場合、ザグリ穴５２３とタップ穴５２４からなる）を加工する場合、素材径Ｄ０と製品径Ｄ１の違いを考慮しない場合には、素材５３２の内部に埋没した状態で径方向の途中から穴１の形状が存在することになり、このままでは加工は不可能である。

さらには、円柱状の素材５３２の側面に穴を深く開ける前には、穴の中心を出し、刃物のブレを無くす為、位置決め用のすり鉢状のセンター穴５２１（ポイント）を最初に打っておきたい場合がある。つまりは、製品径Ｄ１の製品５３１の製品形状を前提として穴１の形状を抽出しただけでは、実際の加工には不十分であり、本来必要な下穴５２２、タップ穴５２４の他に、センター穴５２１、ザグリ穴５２３を含めた一連の加工形状を設定して、素材５３２から製品５３１を加工するためのＮＣプログラムを作成する必要がある。

そこで、本変形例では、以下のようにして、本来必要な下穴５２２、タップ穴５２４の他に、センター穴５２１、ザグリ穴５２３を含めた一連の加工形状が自動的に抽出されるようにして、ＮＣプログラムの作成を可能にする。

以下、本変形例の作用の一例について説明する。
予め、製品設計時に、製品の３次元データ１１０の面（この場合、ザグリ穴５２３およびタップ穴５２４の形成部位）に対し、加工属性を入力する。この加工属性の入力は、３次元ＣＡＤの機能により行う。即ち、加工属性を付与したい面を選択し、色を付ける。色には予め符番した上述のような色設定テーブル５１６を用意しておき、この色設定テーブル５１６に設定された色情報を割付ける。なお、面に色を付ける方法としては、３次元ＣＡＤツールを、たとえば、マクロ言語による機能追加等の方法でソフトウェア的に機能拡張し、ダイアログボックス等で名前を選択するだけで色を付けるなどで行っても良い。

このように、本変形例の場合には、３次元データ１１０に対する色情報の付加によって後述のような加工途中の形状の自動付加を実現するので、形状データの定義フォーマット自体は汎用性が損なわれない。従って、本変形例の機能を有しない一般のＣＡＤソフトウェアに、色情報５１６ｂを付加した３次元データ１１０を入力しても、色情報５１６ｂが無視されるだけで、処理に支障が生じることはない。

換言すれば、３次元データ１１０の汎用性を損なうことなく、本変形例の機能が実現される。
本実施の形態では、赤を入力し加工形状名「穴１」製品の３次元データ１１０のを設定したと仮定する。

まずは、加工形状要素抽出処理１２０において特徴定義情報１３０と照合することにより、３次元データ１１０に含まれる個々の加工形状要素を抽出し、加工形状要素抽出結果１４０として出力する処理を行う。この処理は、前記実施の形態と同様である。

但し、この処理において、面の色情報を判定し、その色に従い形状名を取得する。この場合、赤であれば、「穴１」と判定が行われる。「穴１」には、中心座標、方向ベクトルの情報も含まれる。また、実際に抽出される形状は、ザグリ穴５２３とタップ穴５２４である。

結合処理２１０（形状作成処理部）の加工形状認識プログラム２３が、組合せ形状定義データベース２２０（形状条件作成データベース）を「穴１」で検索すると、図９Ａ、図９Ｂの作成形状テーブル５１０、色設定テーブル５１６、概略形状５２０の情報が得られる。

図９Ａ、図９Ｂの情報と加工形状要素抽出結果１４０を基に加工形状を作成する。
３次元データから抽出されているのは、上述のようにザグリ穴５２３の一部とタップ穴５２４である。

センター穴５２１、下穴５２２、ザグリ穴５２３は、図９Ａ、図９Ｂの情報を基にして取得し、本来のザグリ穴５２３およびタップ穴５２４と合わせて加工形状を作成する。
この結果から、直径５１４、深さ５１５および、概略形状５２０より、図９Ｅに例示されるような、途中の加工形状を形成する。

センター穴５２１に関しては、加工形状要素抽出結果１４０にある直径の情報と図９Ｂの形状データ、および、直径の計算式、深さから、すり鉢状の形状を作成する。
下穴５２２およびザグリ穴５２３に関しては、加工形状要素抽出結果１４０にある直径の情報と図９Ｂの形状データ、および、直径の計算式、深さから、円筒の形状を作成する。

タップ穴５２４については、抽出形状がそのまま加工形状となる。
これで、タップ穴５２４およびザグリ穴５２３に対して、加工途中に発生するセンター穴５２１、下穴５２２等を付加した加工形状組合せ結果２５０が得られたことになる。

図９Ｆは、上述のようにして作成された、センター穴５２１、下穴５２２、ザグリ穴５２３、タップ穴５２４からなる加工形状組合せ結果２５０から生成されたＮＣプログラムを用いて、素材５３２から製品５３１を加工する加工工程の一例を、工程順に例示した断面図である。

まず、素材径Ｄ０の素材５３２の外周の所定の位置に、すり鉢状のセンター穴５２１が穿設される（ステップ６０１）。
次に、図示しないドリル先端をこのセンター穴５２１に一致させることで、将来の製品５３１の所定の深さに達する下穴５２２が穿設される（ステップ６０２）。

次に、この下穴５２２と同軸に、当該下穴５２２よりも径の大きなザグリ穴５２３を下穴５２２よりも浅い所定の深さに形成する。このザグリ穴５２３は、タップ穴５２４を形成するための図示しないリーマ等の螺子切り工具を製品５３１の部分の下穴５２２に進入させるために形成されるものである（ステップ６０３）。

次に、このザグリ穴５２３を通じて底部の下穴５２２に図示しないリーマ等の工具を進入させて螺子切り加工を行うことで、下穴５２２はタップ穴５２４となる（ステップ６０４）。

その後、旋盤等により、素材５３２の外周を製品径Ｄ１まで切削することで、外周部に、開口部上端に位置するザグリ穴５２３と、同軸の所定の深さのタップ穴５２４からなる穴１が形成された製品５３１が得られる（ステップ６０５）。

このように、図９Ａ〜図９Ｆに例示した本変形例によれば、製品形状の３次元データに現れない予備加工形状等の加工形状を含めた加工形状組合せ結果２５０（加工形状）の抽出（すなわち作成）および、それに基づくＮＣプログラム３３０の出力を自動的に行うことが可能になる。

これにより、加工形状組合せ結果２５０やＮＣプログラム３３０に、手作業で加工途中の予備加工のための途中形状やその加工プログラムを追加する等の煩雑な操作が不要になる。

従って、実際の加工工程で発生する予備加工等の加工形状に対応したＮＣプログラム３３０を効率よく作成することが可能となる。
すなわち、ＮＣプログラム３３０に対して予備加工等の加工途中の形状データの作り込みが自動で行えることで、ＮＣプログラム３３０の作成時間の短縮、加工時間の確保、加工精度の向上を実現出来る。これにより、製品５３１の開発や生産時間の大幅短縮が可能となる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施の形態である情報処理システム、ＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムの作用の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態であるＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムを実施する情報処理システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態で用いられる特徴定義の構成例を示す概念図である。 加工形状の一例である穴の概念図である。 本発明の一実施の形態である認識処理で用いられる組合せ形状定義データベースの構成例を示す概念図である。 加工形状の一例を示す説明図である。 加工形状の一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態である情報処理システム、ＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムの作用の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態である情報処理システム、ＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムの作用の変形例の対象となる加工形状等を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態である情報処理システム、ＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムの作用の変形例における組合せ形状定義データベースの内容の一例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態である情報処理システム、ＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムのさらに他の変形例における情報データベースの内容の一例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態である情報処理システム、ＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムのさらに他の変形例において生成される作成形状の概略形状を示す概念図である。 本発明の一実施の形態である情報処理システム、ＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムによって得られたＮＣプログラムによる加工工程の一例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態である情報処理システム、ＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムによって得られたＮＣプログラムによる加工工程の一例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態である情報処理システム、ＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムによって得られた加工途中の加工形状の一例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態である情報処理システム、ＮＣプログラム作成方法、加工形状認識プログラムによって得られたＮＣプログラムによる加工工程の推移を工程順に示す断面図である。

符号の説明

１０ 情報処理システム
１１ ＣＰＵ
１２ 主記憶
１３ 外部記憶装置
１４ ディスプレイ
１５ 入力機器
１６ ネットワークインタフェース
２１ 加工形状要素抽出プログラム（加工形状要素抽出手段）
２２ ＮＣプログラム作成プログラム（ＮＣプログラム作成手段）
２３ 加工形状認識プログラム（加工形状要素結合手段）
１００ 前処理
１１０ ３次元データ
１２０ 加工形状要素抽出処理
１３０ 特徴定義情報
１３１ 基本形状名称
１３２ 側面属性
１３３ 底面属性
１３４ 特徴情報
１４０ 加工形状要素抽出結果
１４１ 要素名称
１４２ 中心座標
１４３ 方向
１４４ 直径
１４６ 面属性情報
２００ 認識処理
２１０ 結合処理
２２０ 組合せ形状定義データベース（組合せ形状定義情報）
２３０ 形状登録領域
２３１ 基本形状番号
２３２ 基本形状名
２３３ 使用モジュール
２４０ 組合せ形状登録領域
２４１ 組合せ形状情報
２４１ａ 組番号
２４１ｂ 組合せ形状名
２４１ｃ 組合せ番号
２４２ 構成条件
２４２ａ 組番号
２４２ｂ 条件名
２４２ｃ 使用モジュール
２５０ 加工形状組合せ結果
３００ 後処理
３１０ ＮＣプログラム作成
３２０ 加工技術データベース
３３０ ＮＣプログラム
５１０ 作成形状テーブル
５１１ 番号
５１２ 形状名
５１３ 加工形状名
５１４ 直径
５１５ 深さ
５１６ 色設定テーブル
５１６ａ 形状名
５１６ｂ 色情報
５１６ｃ コード
５２０ 概略形状
５２１ センター穴
５２２ 下穴
５２３ ザグリ穴
５２４ タップ穴
５３１ 製品
５３２ 素材
Ｃ１〜Ｃ４ 段差接続部
Ｃ５ 段差接続部
Ｄ１ 穴（イ）
Ｄ２ 穴（ロ）
Ｄ３ 基本形状要素
Ｄ４ 組合せ形状
Ｄ５ 構成条件
Ｅ１ 穴形状
Ｅ２〜Ｅ５ 穴
Ｅ６ 抽出情報
Ｅ７ 結合結果
Ｆ１ 穴
Ｆ２ ポケット
Ｆ３ 基本形状要素
Ｆ４ 組合せ形状
Ｆ５ 構成条件
Ｆ６ 複合ポケット
Ｆ７ ポケット
Ｆ８ 穴
Ｆ９ 結合結果
Ｖ１ 変数
Ｖ２ 変数

Claims (16)

1. 特徴定義情報に基づいて製品の３次元データから加工形状要素を抽出する加工形状要素抽出手段と、
   前記加工形状要素の組合せを定義した組合せ形状定義情報に基づいて、複数の前記加工形状要素から加工形状を構成する加工形状要素結合手段と、
   加工技術情報に基づいて、前記加工形状を加工するためのＮＣプログラムを生成するＮＣプログラム作成手段と、
   を含むことを特徴とする情報処理システム。
2. 請求項１記載の情報処理システムにおいて、
   前記組合せ形状定義情報は、基本形状が登録された基本形状登録領域と、前記基本形状の組合せ条件が登録された組合せ形状登録領域と、を含み、
   前記加工形状要素結合手段は、前記加工形状要素に対応する前記基本形状を、前記組合せ条件に基づいて結合することにより、前記加工形状を構成することを特徴とする情報処理システム。
3. 請求項１記載の情報処理システムにおいて、
   前記加工技術情報は、加工条件情報と、加工工具情報と、工程設計情報とを含むことを特徴とする情報処理システム。
4. 特徴定義情報に基づいて製品の３次元データから加工形状要素を抽出する第１ステップと、
   前記加工形状要素の組合せを定義した組合せ形状定義情報に基づいて、複数の前記加工形状要素から加工形状を構成する第２ステップと、
   加工技術情報に基づいて、前記加工形状を加工するためのＮＣプログラムを生成する第３ステップと、
   を含むことを特徴とするＮＣプログラム作成方法。
5. 請求項４記載のＮＣプログラム作成方法において、
   前記組合せ形状定義情報は、基本形状が登録された基本形状登録領域と、前記基本形状の組合せ条件が登録された組合せ形状登録領域と、を含み、
   前記第２ステップでは、前記加工形状要素に対応する前記基本形状を、前記組合せ条件に基づいて結合することにより、前記加工形状を構成することを特徴とするＮＣプログラム作成方法。
6. 請求項４記載のＮＣプログラム作成方法において、
   前記加工技術情報は、加工条件情報と、加工工具情報と、工程設計情報とを含むことを特徴とするＮＣプログラム作成方法。
7. 加工形状要素を入力する第１ステップと、
   前記加工形状要素の組合せを定義した組合せ形状定義情報に基づいて、複数の前記加工形状要素から加工形状を構成する第２ステップと、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする加工形状認識プログラム。
8. 請求項７記載の加工形状認識プログラムにおいて、
   さらに、認識された前記加工形状の情報を、加工技術情報に基づいて当該加工形状を加工するためのＮＣプログラムを生成するＮＣプログラム作成プログラムに入力する第３ステップを前記コンピュータに実行させることを特徴とする加工形状認識プログラム。
9. 請求項７記載の加工形状認識プログラムにおいて、
   前記組合せ形状定義情報は、基本形状が登録された基本形状登録領域と、前記基本形状の組合せ条件が登録された組合せ形状登録領域と、を含み、
   前記第２ステップでは、前記加工形状要素に対応する前記基本形状を、前記組合せ条件に基づいて結合することにより、前記加工形状を構成する処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする加工形状認識プログラム。
10. 請求項７記載の加工形状認識プログラムにおいて、
    前記加工技術情報は、加工条件情報と、加工工具情報と、工程設計情報とを含むことを特徴とする加工形状認識プログラム。
11. 請求項１記載の情報システムにおいて、
    前記加工形状要素結合手段は、前記加工形状の作成を定義した属性定義情報に基づいて、前記加工形状要素を実際に加工する前記加工形状に変更することを特徴とする情報処理システム。
12. 請求項１記載の情報システムにおいて、
    前記３次元データの前記加工要素には、色情報が付加され、
    前記加工形状要素結合手段は、前記加工形状の作成を定義した属性定義情報に基づいて、前記加工形状と要素を実際に加工する前記加工形状に変更するとき、前記色情報をキーとして前記属性定義情報を検索することを特徴とする情報処理システム。
13. 請求項４記載のＮＣプログラム作成方法において、
    前記第２ステップでは、前記加工形状の作成を定義した属性定義情報に基づいて、前記加工形状要素を実際に加工する前記加工形状に変更することを特徴とするＮＣプログラム作成方法。
14. 請求項４記載のＮＣプログラム作成方法において、
    前記第１ステップでは、前記３次元データの前記加工要素には、色情報が付加されおり、
    前記第２ステップでは、前記加工形状の作成を定義した属性定義情報に基づいて、前記加工形状要素を実際に加工する前記加工形状に変更するとき、前記色情報をキーとして前記属性定義情報を検索することを特徴とするＮＣプログラム作成方法。
15. 請求項７記載の加工形状認識プログラムにおいて、
    前記第２ステップでは、さらに前記加工形状の作成を定義した属性定義情報に基づいて、前記加工形状要素を実際に加工する前記加工形状に変更する処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする加工形状認識プログラム。
16. 請求項７記載の加工形状認識プログラムにおいて、
    前記第１ステップでは、色情報が付加された前記加工要素が入力され、
    前記第２ステップでは、前記加工形状の作成を定義した属性定義情報に基づいて、前記加工形状要素を実際に加工する前記加工形状に変更するとき、前記色情報をキーとして前記属性定義情報を検索する処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする加工形状認識プログラム。