增强现实模拟装置以及计算机可读介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种增强现实模拟装置及计算机可读介质。增强现实模拟装置具备：增强信息显示单元，其将虚拟对象与现实的机床重合显示；关系信息获取单元，其获取确定控制机床的数值控制装置的控制轴与虚拟对象之间的关系的信息即第1关系信息以及确定控制轴单体的设定与控制轴彼此的关系的信息即第2关系信息；转换单元，其根据第1关系信息及第2关系信息将控制轴的坐标系即第1坐标系的移动量转换为第2坐标系的移动量的移动信息，第2坐标系是增强信息显示单元用于显示虚拟对象的坐标系；计算单元，其根据转换后的第2坐标系的移动信息计算虚拟对象的显示位置及显示角度，增强信息显示单元根据计算单元的计算结果显示虚拟对象。

【技术实现步骤摘要】
增强现实模拟装置以及计算机可读介质
本专利技术涉及用于使用增强现实技术来进行模拟的增强现实模拟装置以及计算机可读介质。
技术介绍
以往，在由数值控制装置控制的机床领域中，通过CAD(computer-aideddesign)等设计工件、夹具。另外，生成用于使用设计出的夹具加工工件的加工程序。然后，数值控制装置根据加工程序来控制机床，由此实现工件的加工。在这里，在将设计出的夹具、工件以及加工程序实际安装到生产线前，一般为了确认它们是否合适而进行加工模拟。在通过实际的机械的动作确认来进行该加工模拟时，当然在完成实物的夹具之前无法进行加工模拟。因此，会产生工序停滞直到完成夹具的问题。另外，在夹具完成后的动作确认时发现干扰等问题，需要进行夹具的设计变更时，工序会进一步延长。另外，还会产生用于夹具的设计变更的费用。假设在不进行夹具的设计变更的情况下，虽然需要进行加工程序的变更，但是这种情况下加工所需周期时间有可能比原来延长。考虑这些问题，存在一种不通过实际的机械进行动作确认而是通过个人计算机等的运算处理来虚拟地进行加工模拟的技术。例如，在专利文献1公开的技术中，将机床中的构造全部虚拟3D对象化，并进行加工模拟。然而，在专利文献1公开的技术中，不仅需要生成工件、夹具的虚拟3D对象，还需要针对多个种类的机床分别生成机械整体的虚拟3D对象。另外，为了重现实际的机床的动作，还需要对机床的可动部分的虚拟3D对象实施动作处理。也就是说，存在不易生成虚拟3D对象的问题。进一步，即使如此生成了虚拟3D对象，在虚拟3D对象的重现度低时，存在与现实之间产生差异的问题。专利文献2公开了鉴于与这样的虚拟3D对象有关的问题的技术。在专利文献2公开的技术中，通过照相机图像获取机床内部，提取预先登记的工具保持部或者工件保持部作为特征点。然后，根据特征点所处位置，使预先登记的工具或者工件的虚拟3D对象叠加显示在实际拍摄出的机床的图像中。这样就不需要生成机床的虚拟3D对象。然而，在专利文献2公开的技术中，需要将照相机的拍摄方向固定在预先设定好的方向，因此存在无法改变确认加工模拟的情况的视角的问题。另一方面，在近年的图像处理
中，一般使用诸如AR(AugmentedReality增强现实)、MR(MixedReality混合现实)的、用于针对实际存在于现实空间的对象重合显示虚拟的对象等的增强现实技术。以下，将通过像这样的增强现实技术来显示等的信息称为“增强信息”。如果使用像这样的增强现实技术，则可以提取通过照相机拍摄出的图像的特定的特征点(例如，标记物)，并叠加显示虚拟3D对象等的增强信息，另外，不仅如此，还可以任意改变照相机的拍摄方向。因此，如果可以适当地使用像这样的增强现实技术，则可以消除上述专利文献2公开的技术问题。非专利文献1公开了诸如像这样的AR、MR的增强现实技术的基础技术。在非专利文献1公开的技术中，将透视型的HMD(HeadMountedDisplay头戴式显示器)作为显示设备，根据通过安装在HMD中的小型照相机获得的图像信息来检测作为虚拟物体显示的基准坐标的标记物的三维位置。然后，通过提示给用户的双眼带来视差的虚拟物体影像，可以在透过HMD屏幕看到的真实世界的三维空间中显示作为三维物体的虚拟3D对象。具体而言，在非专利文献1公开的技术中，如图15所示，处理多个坐标系。关于这点，将虚拟3D对象表现在作为将特征点设为原点的坐标系的标记物坐标系上。然后，进行求解从标记物坐标系到照相机坐标系的坐标转换矩阵的处理。然后，通过使用由该处理所获得的坐标转换矩阵，可以在HMD的左右的屏幕的合适的位置描绘虚拟3D对象。如果使用像这样的非专利文献1等公开的增强现实技术，则可以在实际的机床内部显示虚拟3D对象，并进行加工模拟。例如，如图16所示，在将特征点设为预先登记的标记物时，虚拟3D对象配合标记物的移动也会移动。即，虚拟3D对象跟踪标记物。利用这点，通过在实际的机床的可动部上配置标记物，可以配合工作台的实际移动来移动虚拟3D对象。例如，如图17的左侧的(17A)所示，在作为实际的机床的可动部的可动工作台上配置标记物。然后，如图17的中央的(17B)所示，以标记物为原点显示虚拟3D对象。进一步，如图17的中央(17C)所示，如果使可动工作台例如沿着X轴移动，则虚拟3D对象跟踪标记物。如此，不以机床整体为虚拟3D对象，并且不进行机床的可动部分的重现，就可以进行加工模拟。然而，如图17所示，在实际的机床的可动部上配置标记物时，存在图18所示那样的多个问题。例如，如图18的左侧(18A)所示，存在可能无法判别标记物的问题。其原因在于，为了描绘增强信息，需要使用照相机捕捉标记物，但是伴随着设置了标记物的可动部的移动、旋转，可能无法判别标记物。关于这点，如果使用专利文献4公开的技术，在标记物变得无法判别之后，也可以继续进行增强信息的显示。然而，在专利文献4公开的技术中，之后，由于无法检测配置在可动部的标记物的移动，因此在标记物变得无法判别之后，正在显示的增强信息不移动。因此，假设即使使用了专利文献4公开的技术，在标记物变得无法判别的情况下，也无法进行合适的加工模拟。另外，如图18的中央(18A)所示，还存在可动部的移动速度快，可能来不及进行标记物的识别处理的问题。另外，如图18的右侧(18C)所示，原本就存在有时可能无法在可动部配置标记物的问题。无法在可动部配置标记物的情况是指例如通过虚拟3D对象实现可动部本身的情况。另外，除此之外还考虑在1个标记物上显示多个虚拟3D对象的情况。例如，如图19的左侧(19A)所示，考虑通过虚拟3D对象显示工件以及夹具和工具的例子。另外，如图19的右侧(19B)所示，考虑通过虚拟3D对象显示工件以及夹具和工作台的例子。在像这样的情况下，如果在可动部上配置标记物，则还存在不需要移动的虚拟3D对象也一起移动的问题。如果考虑这些问题，则理想的是在机床上进行加工模拟时，可以不移动标记物本身地将标记物固定设置在预定的位置。然而，在标记物被固定设置的情况下，将标记物作为原点显示的虚拟3D对象也不动。因此无法进行加工模拟。因此，固定设置标记物时，需要配合机床的可动部的移动，使虚拟3D对象在标记物坐标系(以下，表示为“AR坐标系”)上移动、旋转。与此相反，现实的机床的可动部通过数值控制装置控制的控制轴的动作来进行移动、旋转。该控制轴的坐标系(以下，表示为“MCN坐标系”)被数值控制装置管理，是每一个机床特有的坐标系。也就是说，AR坐标系与MCN坐标系是不同的坐标系，仅根据控制轴的动作(移动量)简单地使虚拟3D对象移动、旋转无法正确地进行加工模拟。针对这点，参照图20所示的具体例进行说明。如图20的左侧(20A)所示，在实际的机床中，在B轴上搭载有C轴。因此，如图20的中央(20B)所示，在进行了B轴旋转时，C轴的旋转轴方向也一起发生变动。根据该状态，如图20的右侧(20C)所示，在进行了C轴旋转时，针对数值控制装置所管理的MCN坐标系，由于伴随着B轴的旋转，C轴的旋转轴方向也变动，因此无法按照预期进行C轴旋转。与此相反，在AR坐标系中，由于没有用于进行诸如进行了B轴旋转时，C轴的旋转轴方向也一起变动的控制的信息，因此C轴的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强现实模拟装置，其特征在于，具备：增强信息显示单元，其将虚拟对象与现实的机床重合显示；关系信息获取单元，其获取第1关系信息和第2关系信息，所述第1关系信息是确定控制所述机床的数值控制装置的控制轴与所述虚拟对象之间的关系的信息，所述第2关系信息是确定所述控制轴单体的设定与所述控制轴彼此的关系的信息；转换单元，其根据所述第1关系信息以及所述第2关系信息将第1坐标系的移动量转换为第2坐标系的移动信息，所述第1坐标系是所述控制轴的坐标系，所述第2坐标系是所述增强信息显示单元用于显示所述虚拟对象的坐标系；以及计算单元，其根据所述转换后的所述第2坐标系的移动信息，计算所述虚拟对象的显示位置以及显示角度，所述增强信息显示单元根据所述计算单元的计算结果显示所述虚拟对象。

【技术特征摘要】
2016.12.06 JP 2016-2367901.一种增强现实模拟装置，其特征在于，具备：增强信息显示单元，其将虚拟对象与现实的机床重合显示；关系信息获取单元，其获取第1关系信息和第2关系信息，所述第1关系信息是确定控制所述机床的数值控制装置的控制轴与所述虚拟对象之间的关系的信息，所述第2关系信息是确定所述控制轴单体的设定与所述控制轴彼此的关系的信息；转换单元，其根据所述第1关系信息以及所述第2关系信息将第1坐标系的移动量转换为第2坐标系的移动信息，所述第1坐标系是所述控制轴的坐标系，所述第2坐标系是所述增强信息显示单元用于显示所述虚拟对象的坐标系；以及计算单元，其根据所述转换后的所述第2坐标系的移动信息，计算所述虚拟对象的显示位置以及显示角度，所述增强信息显示单元根据所述计算单元的计算结果显示所述虚拟对象。2.根据权利要求1所述的增强现实模拟装置，其特征在于，在所述数值控制装置将所述第1坐标系的移动量赋予所述机床来使所述机床动作时，所述转换单元根据与被赋予所述机床的所述第1坐标系的移动量相同的移动量来进行所述转换，由此，与所述机床的动作联动地显示所述虚拟对象。3.根据权利要求1或2所述的增强现实模拟装置，其特征在于，所述计算单元计算作为所述第2坐标系的原点的第1特征点与配置在所述虚拟对象的加工模拟开始位置的第2特征点之间的距离，并根据该计算出的距离计算用于将所述虚拟对象的显示位置移动到所述第2特征点上的移动信息，根据该计算出的移动信息和由所述转换单元转换后的所述第2坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：小谷中洋介，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP