高速高精度切削シミュレータのための3Dモデル表現方法とブール演算方法の開発

高速高精度切削模拟器3D模型表示方法和布尔运算方法的开发

• 批准号: 22K14162
• 负责人: 鬼頭 亮太
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kobe City College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14162/
• 关键词: 切削シミュレータ; ポリゴン; 積層; 切削力; 3次元化; 3面図; 5軸マシニングセンタ; 3Dモデル; ブール演算; 三面図

本研究は高速高精度切削シミュレータの開発を目的に行っている．これまで行ってきた研究開発により，2次元ポリゴンを積層することによって，3Dモデルを生成し，Vattiクリッピングと呼ばれる2次元ポリゴンのブール演算を高速に行うことができるアルゴリズムを用いて高速高精度な切削シミュレータ開発を行うことができた．しかし，この方法では2次元ポリゴンを積層しているため，2次元ポリゴンを細かく積層し，積層方向の精度を高めるとブール演算を行うポリゴンが増加し，高速性を担保できない問題点が存在した．そこで，本研究では2次元ポリゴンを積層するのではなく，3面図のように，正面，上面，側面の3つの2次元ポリゴンから3Dモデルを構築する方法の開発を行ってきた．本年度は上記の3面図を用いた切削シミュレータ開発に関して研究を行ってきたが，結果としてこの方法では切削シミュレータ開発が技術的に難しいと判断した．3面図から3Dモデルを生成する方法に関しては，すでに開発されているため，この部分には問題はないが，3面図を生成する方法に問題があった．具体的に説明すると，3面に対して工作物のポリゴンと工具のポリゴンを用意しブール演算を行い，加工途中の3面図を生成しようと考えていたが，工具の位置や工作物の形状によってある線は隠れ線，ある線は外形線となる．この場合別けが非常に複雑で難解であり，アルゴリズムを確立するのが非常に困難であると判断した．そこで，2次元ポリゴンを積層して3Dモデルを生成する方法はそのまま使用し，来年度予定していた5軸マシニングセンタ用切削シミュレータ開発を先に行うこととし，開発を行っている．

This study aims to conduct <s:1> high-speed and high-precision cutting シ シ ュレ ュレ タ タ development を with に industry って る る. Line こ れ ま で っ て き た research open 発 に よ り, 2 dimensional ポ リ ゴ ン を horizon す る こ と に よ っ て, 3 d モ デ ル を generated し, Vatti ク リ ッ ピ ン グ と shout ば れ る 2 dimensional ポ リ ゴ ン の ブ ー ル calculus を high-speed line に う こ と が で き る ア ル ゴ リ ズ ム を with い て high speed and high precision cutting シ な ミ ュ レ ー タ open 発 を line う こ と が で き た. し か し, こ の way で は 2 dimensional ポ リ ゴ ン を horizon し て い る た め, 2 dimensional ポ リ ゴ ン を fine か く horizon し, horizon direction の high precision を め る と ブ ー ル calculus を line う ポ リ ゴ ン が raised し, recommend suite を guarantee で き な い point が existence し た. そ こ で, this study で は 2 dimensional ポ リ ゴ ン を horizon す る の で は な く, 3 surface 図 の よ う に, front, top, sides の 3 つ の 2 dimensional ポ リ ゴ ン か ら 3 d モ デ ル を build す る method の open 発 を line っ て き た. This annual は の 3 surface 図 を with い た cutting シ ミ ュ レ ー タ open 発 に masato し を line っ て research て き た が, results と し て こ の way で は cutting シ ミ ュ レ ー タ open 発 に が technology difficult し い と judgment し た. 3 surface 図 か ら 3 d モ デ ル を generated す る method に masato し て は, す で に open 発 さ れ て い る た め, こ の part に は problem は な い が, 3 surface 図 を generated す る method に problem が あ っ た. Specific に illustrates す る と, 3 surface に し seaborne て work content の ポ リ ゴ ン と tool の ポ リ ゴ ン を intention し ブ ー ル calculus を い, processing way の 3 surface 図 を generated し よ う と exam え て い た が, tool position の や work content の shape に よ っ て あ る line between the government は れ line, あ る line は contour line と な る. こ の occasions don't け が very に complex 雑 で refractory で あ り, ア ル ゴ リ ズ ム を establish す る の が very difficult に で あ る と judgment し た. そ こ で, 2 dimensional ポ リ ゴ ン を horizon し て 3 d モ デ ル を generated す る method は そ の ま ま し use, annual to designated し て い た 5 axis マ シ ニ ン グ セ ン タ with cutting シ ミ ュ レ ー タ open 発 を に first line う こ と と し, open 発 を line っ て い る.