專利名稱：機床的刀具軌跡顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有采用了利用左右的視差的立體視覺技術(shù)顯示機床的可動部的三維軌跡的顯示裝置。
背景技術(shù)：
在機床中，通過由數(shù)值控制裝置控制的多個驅(qū)動軸控制刀具前端點的位置。通過在某個平面上投影該刀具前端點的三維軌跡，可以作為二維圖像在顯示裝置的畫面上顯示。在日本特開2011-43874號公報中，公開了能夠視覺捕捉刀具前端點的三維軌跡上的位
置和各軸的波形數(shù)據(jù)中的時間軸上的位置的對應(yīng)關(guān)系的顯示裝置的技術(shù)。但是，具有在顯示裝置中立體顯示立體形狀的技術(shù)。例如在日本特開平7-181429號公報中，公開了使光源成為隙縫光源，由此進行立體可視的立體顯示裝置。另外，在日本特開平1-116521號公報中，公開了把可見光區(qū)域分割為左眼用、右眼用的頻帶進行立體觀看的技術(shù)。在向某個平面投影該刀具前端點的三維軌跡作為二維圖像在畫面上顯示的情況下，需要把三維軌跡變換為二維信息。在二維信息中不包含刀具前端點的三維軌跡的深度信息。因此，在二維圖像中，難于正確地捕捉刀具前端點的三維軌跡是朝向顯示畫面的前方還是朝向縱深方向。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種機床的刀具軌跡顯示裝置，其通過應(yīng)用利用了左右視差的立體可視技術(shù)，能夠直觀地識別在現(xiàn)有的平面顯示中難以顯示的可動部的軌跡的三維形狀。根據(jù)本發(fā)明，機床的刀具軌跡顯示裝置用于顯示機床的可動部的三維軌跡，該機床使用數(shù)值控制裝置通過多個驅(qū)動軸控制刀具以及工件的位置、姿勢。該機床的刀具軌跡顯示裝置具有數(shù)據(jù)取得部，其同時取得并存儲關(guān)于上述多個驅(qū)動軸中的各個驅(qū)動軸的在各個時刻的實際位置信息，來作為時間序列數(shù)據(jù)；可動部軌跡運算部，其使用在上述數(shù)據(jù)取得部中存儲的實際位置信息和上述機床的機械結(jié)構(gòu)的信息，計算從固定在上述工件上的坐標系看的可動部的三維坐標值，求出該可動部的三維軌跡；立體圖像生成部，其根據(jù)上述可動部軌跡運算部求出的上述可動部的三維軌跡，求出左眼立體圖像數(shù)據(jù)和右眼立體圖像數(shù)據(jù)；以及立體圖像顯示部，以對應(yīng)的左右各眼能夠看到的形式，顯示上述立體圖像生成部求出的左眼立體圖像數(shù)據(jù)和右眼立體圖像數(shù)據(jù)。上述多個可動軸包含至少一個旋轉(zhuǎn)軸，上述可動部軌跡運算部求出上述刀具的刀具前端點的三維軌跡，上述立體圖像生成部根據(jù)上述刀具前端點的三維軌跡，求出左眼立體圖像數(shù)據(jù)和右眼立體圖像數(shù)據(jù)。還具有立體圖像生成部，其把上述刀具的中心軸上，從刀具的前端點開始向根部方向離開預(yù)先設(shè)定的距離的點作為刀具矢量始點，使用關(guān)于上述多個驅(qū)動軸中的各個驅(qū)動軸的在各時刻的實際位置信息和上述機床的機械結(jié)構(gòu)的信息，計算從固定在上述工件上的坐標系看的上述刀具矢量始點的三維坐標，根據(jù)連結(jié)上述刀具矢量始點和上述刀具前端點的刀具矢量和上述刀具前端點的三維軌跡數(shù)據(jù)，求出左眼立體圖像數(shù)據(jù)和右眼立體圖像數(shù)據(jù)。上述刀具軌跡顯示裝置還可以具有指令位置數(shù)據(jù)取得部，其同時取得關(guān)于上述多個驅(qū)動軸中的各個驅(qū)動軸的在各個時刻的指令位置信息，來作為時間序列數(shù)據(jù)；可動部指令軌跡運算部，其使用關(guān)于上述多個驅(qū)動軸中的各個驅(qū)動軸的在各個時刻的指令位置信息和上述機床的機械結(jié)構(gòu)的信息，計算從固定在上述工件上的坐標系看的上述可動部或者上述刀具前端點的指令坐標值，求出上述可動部或者上述刀具前端點的指令軌跡；軌跡誤差計算部，其求出上述指令軌跡和上述可動部或上述刀具前端點的實際位置軌跡之間的誤差；誤差放大三維軌跡生成部，其以對于上述指令軌跡預(yù)先設(shè)定的倍率放大上述軌跡誤差計算部求出的誤差，生成強調(diào)了該誤差的三維軌跡數(shù)據(jù)；以及立體圖像生成部，其根據(jù)通過上述誤差放大三維軌跡生成部得到的強調(diào)了上述誤差的三維軌跡數(shù)據(jù)，求出左眼立體圖像數(shù)據(jù)和右眼立體圖像數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的刀具軌跡顯示裝置中，在上述立體圖像生成部生成的立體圖像數(shù)據(jù)上，強調(diào)顯示與某時刻對應(yīng)的點，與刀具隨時刻變化的移動一致地，在軌跡上移動顯示強調(diào) 顯示的點。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種通過應(yīng)用利用了左右視差的立體觀看的技術(shù)，能夠直觀地識別在現(xiàn)有的平面顯示中難以顯示的可動部的軌跡的三維形狀的機床的刀具軌跡顯
示裝置。


通過參照附圖對以下的實施例進行說明，本發(fā)明的目的以及特征會變得明確。在附圖中圖I是說明包含本發(fā)明的實施方式I的刀具軌跡顯示裝置的系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的圖；圖2是說明包含本發(fā)明的實施方式2的刀具軌跡顯示裝置的系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的圖；圖3是刀具頭旋轉(zhuǎn)型的5軸加工機的一例的外觀立體圖；圖4是說明立體圖像的生成方法的圖；圖5是說明通過在立體可視的顯示器上顯示左眼圖像、右眼圖像能夠立體可視的圖；圖6是表示立體顯示刀具前端點的實際位置軌跡的處理的一例的流程圖；圖7是說明包含本發(fā)明的實施方式3的刀具軌跡顯示裝置的系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的圖；圖8是說明三維軌跡誤差的圖；圖9是說明在從作為實際位置的點Qm朝向構(gòu)成指令軌跡的線段降下的垂線有多條時，把其中哪個選定為誤差矢量的圖；圖10是說明在沒有從作為實際位置的點Qm朝向構(gòu)成指令軌跡的線段降下的垂線時，怎樣決定誤差矢量的圖11是說明誤差的放大顯示的圖；圖12是說明放大顯示實際位置軌跡對于指令軌跡的誤差的圖；圖13A以及圖13B是表示求出刀具前端點的實際位置的誤差的處理的一例的流程圖；圖14是說明刀具矢量的圖；圖15是表示立體顯示刀具矢量的處理的一例的流程圖；圖16是說明標記顯示的圖；圖17是表示本發(fā)明的機床的刀具軌跡顯示裝置的一種實施方式的概略的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施例方式圖I是說明包含本發(fā)明的實施方式I的刀具軌跡顯示裝置的系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的圖。在該實施方式中，顯示機床的可動部的實際位置的三維軌跡。機床10是具有X軸、y軸、z軸三個直線軸和A軸、B軸兩個旋轉(zhuǎn)軸的5軸加工機，在其機構(gòu)部中具有X軸用電動機10x、y軸用電動機IOy、z軸用電動機IOz、A軸用電動機10A、B軸用電動機10B。該機床10的各軸(X軸、y軸、z軸、A軸、B軸)的電動機10x、10y、lOzUOAUOB通過數(shù)值控制裝置20控制。數(shù)值控制裝置20具有指令位置運算部21和驅(qū)動軸控制部22，指令位置運算部21求出在各時刻機床10的各軸應(yīng)該位于的指令位置，驅(qū)動軸控制部22根據(jù)該指令位置運算部21求出的指令位置控制各軸的電動機10x、10y、10z、10AU0B的動作。在各軸的電動機上分別設(shè)置了位置檢測裝置(未圖示)，通過該位置檢測裝置檢出的各軸的實際位置信息被反饋給數(shù)值控制裝置20。刀具軌跡顯示裝置30具有從數(shù)值控制裝置20的驅(qū)動軸控制部22同時取得作為離散時刻的各軸的實際位置的信息的實際位置數(shù)據(jù)，來作為時間序列數(shù)據(jù)的實際位置數(shù)據(jù)取得部32，可動部三維軌跡計算部34 ;根據(jù)該可動部三維軌跡計算部34求出的可動部的三維軌跡計算左眼立體圖像數(shù)據(jù)的左眼圖像計算部36以及計算右眼立體圖像數(shù)據(jù)的右眼圖像計算部38 ;使用來自左眼圖像計算部36的左眼立體圖像數(shù)據(jù)和來自右眼圖像計算部38的右眼立體圖像數(shù)據(jù)，以對應(yīng)的左右各眼能夠看到的方式顯示基于這些圖像數(shù)據(jù)的圖像的立體圖像顯示部43?？蓜硬咳S軌跡計算部34使用上述各軸的實際位置的信息和機床10的機械結(jié)構(gòu)的信息，計算從固定在機床10加工的工件上的坐標看的可動部的三維坐標值，求出上述可動部的三維軌跡。根據(jù)需要把實際位置數(shù)據(jù)取得部32取得的離散的數(shù)據(jù)保存在存儲器(未圖示)內(nèi)。這在以下要敘述的其他的實施方式中也相同。圖2是說明包含本發(fā)明的實施方式2的刀具軌跡顯示裝置的系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的圖。在該實施方式中，顯示作為機床的可動部的一個代表點的例子的刀具前端點的三維軌跡。刀具前端點通常設(shè)定在刀具的前端點。三維刀具前端點軌跡計算部34a使用從實際位置數(shù)據(jù)取得部32作為時間序列數(shù)據(jù)同時收到的各軸的實際位置的信息和機床10的機械結(jié)構(gòu)的信息，求出從固定在由機床10加工的工件上的坐標看的、刀具前端點的三維軌跡。然后，通過左眼圖像計算部36、右眼圖像計算部38計算與各自的眼對應(yīng)的左眼立體圖像數(shù)據(jù)，以從對應(yīng)的左右各眼能夠看到的方式在立體圖像顯示部43b上顯示基于各個圖像數(shù)據(jù)的圖像，立體顯示刀具前端點的三維軌跡。這里，關(guān)于刀具3的前端點的坐標的求法，以5軸加工機為例進行說明。圖3是刀具頭旋轉(zhuǎn)型的5軸加工機的一例的外觀立體圖。圖3表示的5軸加工機具有X軸、Y軸、Z軸三個直線軸和A軸、B軸兩個旋轉(zhuǎn)軸。設(shè)在時刻t時的該5個軸的坐標分別為x(t)、y (t)、z (t)、a(t)、b (t)。在工作臺2上裝載要加工的工件(未圖示)。刀具3的前端點通過X軸、Y軸、Z軸的直線軸和A軸、B軸的旋轉(zhuǎn)軸對于工件相對移動。把成為機床的機械結(jié)構(gòu)是刀具頭旋轉(zhuǎn)型的5軸加工機的兩個旋轉(zhuǎn)軸(A軸、B軸)的旋轉(zhuǎn)中心的軸的交點設(shè)為M。于是，如果考慮在工件上固定的坐標系適當(dāng)選取原點，則點M的坐標可以用(x(t)，y(t)，z(t))表示。因此，當(dāng)設(shè)從點M到刀具前端點的長度為L，把刀具3朝向正下方的位置設(shè)為A軸、B軸的基準位置(原點)時，刀具前端點Pe的坐標 (PosX(t), PosY(t), PosZ(t))通過下述(I)式計算。
權(quán)利要求
1.一種機床的刀具軌跡顯示裝置，其用于顯示機床的可動部的三維軌跡，該機床使用數(shù)值控制裝置通過多個驅(qū)動軸控制刀具以及工件的位置、姿勢，該機床的刀具軌跡顯示裝置的特征在于，具有 數(shù)據(jù)取得部，其同時取得并存儲關(guān)于上述多個驅(qū)動軸中的各個驅(qū)動軸的在各個時刻的實際位置信息，來作為時間序列數(shù)據(jù)； 可動部軌跡運算部，其使用在上述數(shù)據(jù)取得部中存儲的實際位置信息和上述機床的機械結(jié)構(gòu)的信息，計算從固定在上述工件上的坐標系看的可動部的三維坐標值，求出該可動部的三維軌跡； 立體圖像生成部，其根據(jù)上述可動部軌跡運算部求出的上述可動部的三維軌跡，求出左眼立體圖像數(shù)據(jù)和右眼立體圖像數(shù)據(jù)；以及 立體圖像顯示部，以對應(yīng)的左右各眼能夠看到的形式，顯示上述立體圖像生成部求出的左眼立體圖像數(shù)據(jù)和右眼立體圖像數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機床的刀具軌跡顯示裝置，其特征在于， 上述多個可動軸包含至少一個旋轉(zhuǎn)軸， 上述可動部軌跡運算部求出上述刀具的刀具前端點的三維軌跡， 上述立體圖像生成部根據(jù)上述刀具前端點的三維軌跡，求出左眼立體圖像數(shù)據(jù)和右眼立體圖像數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的機床的刀具軌跡顯示裝置，其特征在于，還具有 指令位置數(shù)據(jù)取得部，其同時取得關(guān)于上述多個驅(qū)動軸中的各個驅(qū)動軸的在各個時刻的指令位置信息，來作為時間序列數(shù)據(jù)； 可動部指令軌跡運算部，其使用關(guān)于上述多個驅(qū)動軸中的各個驅(qū)動軸的在各個時刻的指令位置信息和上述機床的機械結(jié)構(gòu)的信息，計算從固定在上述工件上的坐標系看的上述可動部或者上述刀具前端點的指令坐標值，求出上述可動部或者上述刀具前端點的指令軌跡； 軌跡誤差計算部，其求出上述指令軌跡和上述可動部或上述刀具前端點的實際位置軌跡之間的誤差； 誤差放大三維軌跡生成部，其以對于上述指令軌跡預(yù)先設(shè)定的倍率放大上述軌跡誤差計算部求出的誤差，生成強調(diào)了該誤差的三維軌跡數(shù)據(jù)；以及 立體圖像生成部，其根據(jù)通過上述誤差放大三維軌跡生成部得到的強調(diào)了上述誤差的三維軌跡數(shù)據(jù)，求出左眼立體圖像數(shù)據(jù)和右眼立體圖像數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機床的刀具軌跡顯示裝置，其特征在于，還具有 立體圖像生成部，其把上述刀具的中心軸上，從刀具的前端點開始向根部方向離開預(yù)先設(shè)定的距離的點作為刀具矢量始點，使用關(guān)于上述多個驅(qū)動軸中的各個驅(qū)動軸的在各時刻的實際位置信息和上述機床的機械結(jié)構(gòu)的信息，計算從固定在上述工件上的坐標系看的上述刀具矢量始點的三維坐標，根據(jù)連結(jié)上述刀具矢量始點和上述刀具前端點的刀具矢量和上述刀具前端點的三維軌跡數(shù)據(jù)，求出左眼立體圖像數(shù)據(jù)和右眼立體圖像數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的機床的刀具軌跡顯示裝置，其特征在于，在上述立體圖像生成部生成的立體圖像數(shù)據(jù)上，強調(diào)顯示與某時刻對應(yīng)的點，與刀具隨時刻變化的移動一致地，在軌跡上移動顯示強調(diào)顯示的點。
全文摘要
一種顯示機床的可動部的三維軌跡的機床的刀具軌跡顯示裝置，計算從固定在工件上的坐標系看的可動部的三維坐標值，求出該可動部的三維軌跡。然后，根據(jù)求出的可動部的三維軌跡求出左眼立體圖像數(shù)據(jù)和右眼立體圖像數(shù)據(jù)，以從操作者的對應(yīng)的左右各眼能夠看到的方式在顯示裝置上顯示該求出的左眼立體圖像數(shù)據(jù)和右眼立體圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號G05B19/19GK102736555SQ201210104179
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者小川肇, 手塚淳一 申請人:發(fā)那科株式會社