人工現実感を応用した自由曲面CAD/CAMシステムの開発

应用人工现实的自由形式CAD/CAM系统的开发

• 批准号: 07555359
• 负责人: 金井 理
• 金额: --
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07555359/
• 关键词: 人工現実感; CAD; CAM; 自由曲面; 意匠設計; NCプログラミング

本研究は、金型自由曲面CAD/CAMシステムのヒューマンインターフェース部に人工現実感生成技術を導入し、仮想空間内の自由曲面モデル形状や工具モデルを直接操作しながらCAD/CAMシステムへ指示を与えることのできる「仮想クレイモデリングシステム」ならびに「仮想倣い加工システム」の試作と開発を行ない,その応答性およひ操作性を実験的に評価することを目的としている.本年度の研究実績は,以下のようにまとめられる.1.「仮想クレイモデリングシステム」の開発においては,自由曲面の切削による造形作業を仮想空間内で模擬するため,切削工具の運動を認識し,形状モデルからの疑似的な切削抵抗を操作者へ提示可能な,受動形力提示デバイスを用いたシステムを試作した.まず,実験に基づいた切削抵抗予測式の構築法,切削による形状変化をリアルタイムに計算するZ-mapデータに基づく切削シミュレーションアルゴリズム,Z-mapデータから曲面形状モデルへの変換手法を明らかにした.次いで,力提示デバイスを電磁パウダーブレーキを用いて実現し,自由曲面形状モデルの造形が可能であることを実験的に確認した.さらに,仮想空間における工具の位置決め実験を行うことにより,切削抵抗の力フィードバックを与えた場合,形状モデルに対する切削工具モデルの位置決め精度,操作時間を共に向上できることを実験的に検証した.2.「仮想倣い加工システム」の開発においては,仮想空間内において曲面形状モデル表面を倣うことのできる能動形力覚提示デバイスを用いて,曲面切削用の工具経路データを直接操作で能率良く教示できるシステムを試作した.まず、リニアサーボモータユニット3台に力帰還形制御を適用し,高い応答性と剛性を有する能動形力覚提示デバイスを作成した.また,自由曲面形状モデルに対するプローブモデルの高速干渉チェックアルゴリズム,ならびにプローブモデルをモデル上へ高精度に位置決めするための補正アルゴリズムを明らかにした.さらに仮想空間内での倣い作業実験を行い,本システムが制御周期3ms以内,工具経路生成精度±0.1μmなる性能を有しており,曲面切削用NCプログラミングへ十分利用可能であることを確認した.

This research is aimed at introducing artificial reality generation technology into CAD/CAM system of free-form surface, directly operating CAD/CAM system shape and tool in virtual space, and developing trial operation of virtual machining system. The purpose of this project is to improve the operability of the project. This year's research results are as follows: 1. The development of "free form tool" is based on the simulation of free-form surface cutting, the recognition of cutting tool motion, the suspected cutting resistance of shape, the operator's suggestion of possible cutting, and the test of dynamic force. In this paper, the basic cutting resistance prediction formula construction method, cutting shape transformation, Z-map data calculation, basic cutting shape transformation,Z-map data transformation. Second, the force prompt is electromagnetic, and the shape of the freeform surface is possible. In addition, the position determination of the tool in the desired space, the position determination accuracy of the cutting tool in the desired shape, and the position determination accuracy of the cutting tool in the desired shape. The development of "simulation machining system" is based on the simulation of curved surface shape in the simulation space, and the dynamic force prompt is used in the simulation of curved surface machining system. The tool path for curved surface machining is directly operated. The system is easy to teach. 3 sets of dynamic force indicators are available for use, high response and rigidity. Free form surface shape, high speed dry surface, high precision position determination, correction, high speed dry surface. During the simulation operation in the desired space, the system control cycle is within 3ms, the tool path generation accuracy is ±0.1μm, and the performance is excellent. NC for curved surface cutting is very useful.

项目成果

Hidetomo TAKAHASHI, Satoshi KANAI: "An Application of the Virtual Reality to the NC Programming for Free-Form Surfaces" Proc. of International Conference on Virtual Systems and Multi Mediaogramming '95. 123-128 (1995)

Hidetomo TAKAHASHI、Satoshi KANAI：“虚拟现实在自由曲面 NC 编程中的应用”Proc。

高橋秀智,金井理: "自由曲面用NCプログラミングのための人工現実感システムの研究" 精密工学会誌. 62. 70-74 (1996)

Hidetomo Takahashi、Osamu Kanai：“自由曲面 NC 编程的人工现实系统研究”日本精密工程学会杂志 62. 70-74 (1996)。

Hidetomo TAKAHASHI, Satoshi KANAI: "A Study on Virtual Reality of NC Programming for Free-Form Surfaces." Int. Journal of Japan Society for Prccision Engineering. (校閲終了済・掲載決定).

Hidetomo TAKAHASHI、Satoshi KANAI：“自由曲面 NC 编程的虚拟现实研究”。日本精密工程学会杂志（已审阅并决定出版）。