为了可减少光线追踪所需的运算量，在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，切削加工仿真显示装置具有：工件描绘更新部（２６），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，更新工件描绘图像缓冲器以及工件描绘深度缓冲器的对应部分；工具描绘图像生成部（２８），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（２９），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，所述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决定的地点Ｐ（４０６）开始进行光线追踪。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
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。
技术介绍
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(cbpth 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
技术实现思路
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。本专利技术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，本专利技术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。根据本专利技术，通过分离进行上次描绘了工具的区域的恢复以及在工件中存在形状 变化的部分的显示更新的处理、和进行本次的工具描绘部分的显示更新的处理，使需要进 行使用了光线追踪法的描绘图像生成的区域部分成为最小化。另外，通过切削而新出现的 面比在切削前看到的面一定靠里侧，在关注这个情况而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来更新描绘图像缓冲器和深度缓冲器的对应部分的处理中，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。根据本专利技术，通过将在画面中显示的图像的生成处理分成针对工件的光线追踪处 理和针对工具的光线追踪处理这两个处理，可以仅对真正需要更新的区域进行光线追踪处 理，可以削减运算量。另外，从上次的显示需要更新的部分中的针对像素的光线追踪的执行 次数变少，整体上运算量降低，所以即使在计算能力低的廉价的计算机上也可以执行切削 加工仿真。另外，在针对更新对象像素的光线追踪中，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，所以单元和光线的不需要的交叉判定处理 被省略，单元交叉判定次数减少，更新追踪处理的每次的运算量降低，所以即使在计算能力 低的廉价的计算机上也可以执行切削加工仿真。附图说明图1是本专利技术的切削加工仿真显示装置的实施方式的整体结构图。图2-1是用于说明基于光线追踪法的体素模型的显示方法的图，是示出从投影面 上的各像素向视线方向投射光线来计算与物体表面的交点位置处的颜色信息从而得到显示图像的情形的图。图2-2是用于说明基于光线追踪法的体素模型的显示方法的图，是示出一边依次 追寻处于直到光线到达物体表面为止的途中的单元一边进行交叉判定的情形的图。图3是示出本专利技术的切削加工仿真显示装置的实施方式中的画面显示更新的例 子的图。图4-1是用于说明工件描绘更新部中的光线追踪处理的基本原理的图，是示出上 次的画面显示更新中的光线追踪处理的处理结果的图。图4-2是用于说明工件描绘更新部中的光线追踪处理的基本原理的图，是示出本 次的画面显示更新中的光线追踪处理的情形的图。图5是示出对工件描绘更新部中的光线追踪处理的流程进行了说明的流程图的 图。图6是示出对工具描绘图像生成部中的光线追踪处理的流程进行了说明的流程 图的图。(附图标记说明)10 仿真核心部；11 :以体素模型来表现的工件形状数据；12 由工具形状信息和 工具路径信息构成的工具路线数据；13 切削模拟部；20 仿真显示部；21 投影参数；22 工件描绘图像缓冲器；23 工件描绘深度缓冲器；24 画面显示帧缓冲器；25 描绘更新区 域管理数据；26 工件描绘更新部；27 工具描绘区域管理数据；28 工具描绘图像生成部； 29 图像传送部；201 投影面；202 矿泉追踪的对象像素；203 光线；204 体素模型；205 光线与物体的交点；206 处于光线途中的单元；301 上次的描绘；302 工件；303 移动前 的工具；304 本次本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种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，其特征在于， 具备工件描绘更新部，该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， 所述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。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-5-29 2008-1414711.一种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，其特征在于，具备工件描绘更新部，该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，所述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。2.一种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，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的切削加工仿真显示装置，其特征在于，所述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。4.根据权利要求2或者3所述的切削加工仿真显示装置，其特征在于，所述工件描绘更新部进行上次描绘了工具的区域的恢复以及与工件的形状变化部分 对应的区域的更新，所述工具描绘图像生成部进行本次的工具描绘区域的更新。5.一种切削加工仿真显示方法，以体素模型来表现工件的形状，并在计算机上对切削 加工所致的工件的形状变化进行模拟，其特征在于，包括工件描绘更新工序，在该工件描绘更新工序中，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，在所述工件描绘更新工序中，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。6.一种切削加工仿真显示方法，以体素模型来表现工件的形状，并在计算机上对切削 加工所致的工件的形状变化进行模拟，其特征在于，包括工件描绘更新工序，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...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫田亮，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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