一种用于优化对通过从工件的主体除去扫过体的集合而实施的对工件的加工的仿真的方法，其中所述主体被分为单元的集合，所述方法包括以下步骤：对于每个单元，将表示与该单元相交的扫过体子集的距离场子集与该单元相关，其中所述扫过体子集的至少部分形成所述单元的复合表面；对所述单元施加从至少一个方向入射到所述单元的光线的集合；以及将所述距离场子集的距离场选入到与所述单元相关的最优子集中，其中由所述距离场表示的所述扫过体的边界在位于所述复合表面上的交点处与至少一个光线相交。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及加工仿真，更具体涉及确定距离场的最优子集以优化对加工过程的仿真。
技术介绍
数控铣削对数控(NC)加工(例如，铣削或车削)的过程的仿真在计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)中具有根本的重要性。在仿真中，工件的计算机模型被利用如NC铣削工具的工具和一组工具的运行而编辑，仿真加工过程。该仿真将工件的模型和工具的表示可视化，以检测诸如工件和工具支架的部件之间的可能的冲突，并验证工件的最终形状。工件的最终形状受工具和工具的运行的选择所影响。通常利用计算机辅助制造系统根据希望的工件的最终形状的图形表示来生成用于控制运行的指令。通常使用数控编程语言实施所述运行，该数控编程语言也被称为预编码(preparatory code)或G码，参见以下的标准 RS274D 和 DIN 66025/IS0 6983。由计算机辅助制造系统生成的G码可能无法生成对希望的最终形状的精确复制。另外，通过NC加工系统的马达控制工具的运转，该马达具有受限的速度、运行范围以及加速和减速能力，从而实际的工具运行有时不精确遵从NC加工指令。工件的实际最终形状与工件的希望最终形状之间的不一致可能非常小，并且难于看出。在一些情况中，这些不一致导致在工件的最终形状的表面上的不希望有的沟凿(gouge)或刻痕(nick)，该沟凿或刻痕的尺寸为几微米的深度和宽度、和几十微米的长度的量级。通常，在加工希望的部件前，通过加工由较软且较便宜的材料制成的测试工件而测试NC加工指令集。如果对测试工件的视觉检查发现测试工件中的不希望的不一致，则相应地修改NC加工指令。然而，该手动测试是耗时且昂贵的。用于加工单个测试工件的时间可能为数小时的量级，并且在获得可接受的NC加工指令集之前可能需要若干的重复。从而，期望的是，利用基于计算机的仿真和呈现(rendering)来对这些不一致进行测试。在美国专利申请No. 12/495，588和No. 12/468, 607中描述了基于计算机的仿真的实例，其在此引入作为参考。工具图2A示出NC铣削中使用的一组典型工具202、204、206和208。当工具相对于工件210移动时，工具从工件切取材料。这里，工具202、204、206和208从工件除去对应于表面212、214、216和218的统称为“扫过体”(sw印t volume)的材料。由各个工具除去的材料的形状由工具的形状和工具相对于工件的路径而决定。扫过体在加工中，工具根据工具的规定运行(即工具路径)而相对于工件移动，其中工具路径可包括关于相对于工件的工具的相对位置、方向和其它形状数据的信息。当工具沿着工具路径移动时，工具切除扫过体。在加工中，当工具沿着工具路径移动时，由扫过体横穿的工件的体积的部分被除去。可以在计算机中将该材料切除建模为构造的立体几何(CSG, constructive solid geometry)差分运算,其中利用从工件减去扫过体的CSG减法运算从工件除去工件的部分。图2B示出沿路径252移动的具有形状250的扫过体260。路径252指定形状250的特定点的位置作为时间的函数。该路径能够指定形状的方向256、257和258作为时间的函数。该路径还可以指定形状的比例或形状的任意变形作为时间的函数。在图2B中，随着形状250沿着路径移动，形状250的初始位置、方向和几何形状被转换为最终位置、方向和几何形状。图3A示出线性路径，其中工具302沿直线304移动。 图3B示出圆弧路径，其中工具302的末端沿着圆弧312移动，并且工具的初始轴方向314在路径末尾被转换到最终轴方向316。图3C示出曲线路径，其中工具302的末端310沿着曲线320移动。其它可能的路径形式，仅举几例，包括将工具定位在一点、沿着已知为折线的连续的线移动工具、沿着螺旋或盘旋曲线移动工具、沿着多项式曲线移动工具，所述多项式曲线诸如为二次Bezier曲线或三次Bezier曲线、或者已知为(用于仅命名少量的)分段多项式曲线的连续的多项式曲线。可以考虑能够被仿真的任何形式的路径，包括诸如受工件的形状或材料组成影响的路径等由过程限定的路径。距离场对象的距离场d(p)是标量场，在空间中点P处的d(p)的值为从点P到对象表面的距离。现有技术中已知多种可能的距离场，而最常见且有用的为欧氏距离场，其中所述距离为到对象表面的最小距离，被定义为d(ps)=0。另外，对距离场添加符号以区分对象的外侧和内侧，例如，d(p)>0表示内侧，d(p)〈0表示外侧。另外，点P处的距离场的梯度向量指向最小距离的方向，并且在对象的表面，归一化梯度向量等于表面的法向向量。如在此引入作为参考的美国专利No. 6，396,492、6，724，393,6, 826，024和7，042, 458中所述，距离场有隐函数的形式、并且是用于呈现和编辑形状的有效表示。自适应米样距离场(ADF,adaptively sampled distance field)使用细节指向米样(detail-directed sampling)以提供对距离场的空间和时间的高效的表示。ADF在多个单元的空间层级中存储距离场。每个单元包含距离数据和用于重构与该单元相关的距离场的部分的重构方法。距离数据可以包括距离场的值，以及距离场的梯度和偏导数。可以根据需要重构单元的距离场，以减少存储器和计算需求。ADF可用于利用CSG运算仿真铣削。可以将待铣削的工件和铣削工具表示为ADF。仿真的铣削处理可以例如通过修改工件的ADF而明确地生成仿真工件的ADF。可选地，可以将仿真的工件隐含地表示为复合ADF。复合ADF存储工件和铣削工具的距离场、如用于铣削工具的CSG减法算子等对应于距离场的算子、以及在呈现或其它处理期间根据要求合成存储的距离场的距离场重构方法。可以通过工具距离场表示铣削工具。可以通过参数函数表示工具路径。扫过体距离场被定义为表示通过沿路径移动铣削工具产生的扫过体，其中根据扫过体重构方法以连续的方式定义扫过体距离场。扫过体重构方法可以重构采样点处的扫过体距离场。特定关注的采样点的实例是距离场的值d等于零、即d=0的任何对象的距离场的等值面上的点。如本文所述，对象的距离场的零值等值面为该对象的边界，例如工件的边界，或扫过体的边界。图IA是对复合ADF 100的2D图示，该复合ADF 100包括例如101、102和103的单元的空间层级，表示工件的体积的部分以及距离场，其中距离场的边界被示出。在该实例中，距离场104-107是定义初始工件的边界的平面。距离场108-110是表示球端铣削工具的扫过的三个距离场。复合ADF中的每个单元与表示初始工件和铣削工具的扫过体的距离场的集合的子集相关。例如，距离场104、108和109与单元111相关，距离场104、108和109共同确定单元111中的复合表面。例如CSG差分等过程重构方法也与单元相关，该方法用于合成距离场集合的子集以重构工件的复合距离场。该复合表面被定义为工件的仿真边 界，其由初始工件距离场和扫过工具距离场的边界的拼接片构成。可通过多种方法选择与单元相关的距离场子集。例如，该子集可仅限于这样的距离场，其中从该单元的中心到边界的距离的绝对值小于完全包围该单元的球体的直径本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·苏里万，W·S·叶拉祖尼斯，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：
国别省市：
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