JP6013011B2 - Shape correction method - Google Patents
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Description
本発明は、CADデータ上の表面起伏を修正する形状修正方法に関する。 The present invention relates to a shape correction method for correcting surface undulations on CAD data.
従来から、CAD(Computer Aided Design)データを読み込んで、CADデータ上の表面起伏を擬似的に知覚させる触覚ディスプレイ等によって、CADデータ上の表面起伏を修正している(例えば、特許文献1参照)。
このような表面起伏を修正する場合としては、例えば、金型の面歪を修正する作業を行う場合等がある。
Conventionally, CAD (Computer Aided Design) data is read, and the surface undulation on the CAD data is corrected by a tactile display or the like that artificially perceive the surface undulation on the CAD data (see, for example, Patent Document 1). .
As a case where such surface undulations are corrected, for example, there is a case where an operation of correcting the surface distortion of a mold is performed.
特許文献1に開示される触覚ディスプレイは、指関節に局所的な刺激を与える複数の刺激子を備える触覚デバイスの動きを画像処理デバイスで検出する。そして、仮想空間内において、CADデータに基づいて規定される仮想物体モデルの位置に、前記触覚デバイスの動きを対応付ける。
特許文献1に開示される触覚ディスプレイは、仮想物体モデル(CADデータ)の表面起伏に応じて刺激子を動作させることで、触覚デバイスを移動させる人の指関節に局所的な刺激を与え、仮想物体モデル上の表面起伏を人に知覚させる。
The tactile display disclosed in
The tactile display disclosed in
特許文献1に開示されるCADシステムは、このような触覚ディスプレイによって修正する表面起伏を検出し、ダイヤルスイッチの操作によって刺激子に対応する位置をピークとして表面起伏の高さを変更する。
このとき、特許文献1に開示されるCADシステムは、刺激子に対応する位置周辺の高さも変更する。
The CAD system disclosed in
At this time, the CAD system disclosed in
特許文献1では、刺激子に対応する位置周辺の高さをどのように変更するか開示されていないが、例えば、以下のように変更することが想定される。
すなわち、刺激子に対応する位置周辺の範囲を設定し、刺激子に対応する位置で変更した高さ位置を通るようなサインカーブを用いて、刺激子に対応する位置周辺の高さの変更量を算出する。そして、前記算出結果に基づいて、刺激子に対応する位置周辺の高さを変更する。
That is, by setting a range around the position corresponding to the stimulator and using a sine curve that passes through the height position changed at the position corresponding to the stimulator, the amount of change in the height around the position corresponding to the stimulator Is calculated. Based on the calculation result, the height around the position corresponding to the stimulator is changed.
このようなサインカーブを用いた場合には、前記算出結果およびCADデータ上の位置により描かれるグラフにおいて、立ち上がり位置(高さの変更が開始される部分)における曲率が0とならない。この場合、立ち上がり位置において、表面起伏の曲率半径が不連続に変化してしまう可能性がある。(図14参照)。なお、図14は、曲率半径が一定となる表面起伏の頂点に対して所定の修正量を設定するとともに、表面起伏の断面線が対称となるような修正範囲を設定し、サインカーブを用いて修正範囲における修正量を算出し、表面起伏を修正した結果を示す図である。
また、表面起伏の断面線が非対称となるような修正範囲を設定した場合等においては、異なる形状のサインカーブを組み合わせて、刺激子に対応する位置周辺の高さの変更量を算出する。このため、異なる形状のサインカーブの連結部分において、表面起伏の曲率半径が不連続に変化してしまう可能性がある(図15参照)。なお、図15は、曲率半径が一定となる表面起伏の頂点に対して所定の修正量を設定するとともに、表面起伏の断面線が非対称となるような修正範囲を設定し、サインカーブを用いて修正範囲における修正量を算出し、表面起伏を修正した結果を示す図である。
When such a sine curve is used, the curvature at the rising position (the portion where the change in height starts) does not become zero in the graph drawn by the calculation result and the position on the CAD data. In this case, the curvature radius of the surface undulation may change discontinuously at the rising position. (See FIG. 14). In FIG. 14, a predetermined correction amount is set for the vertex of the surface undulation with a constant radius of curvature, a correction range is set so that the cross-sectional line of the surface undulation is symmetric, and a sine curve is used. It is a figure which shows the result of having calculated the amount of corrections in the correction range and correcting the surface undulations.
Further, when a correction range is set such that the cross-sectional line of the surface undulation is asymmetric, a change amount of the height around the position corresponding to the stimulator is calculated by combining sine curves having different shapes. For this reason, there is a possibility that the curvature radius of the surface undulation changes discontinuously at the connecting portions of the sine curves having different shapes (see FIG. 15). In FIG. 15, a predetermined correction amount is set for the vertex of the surface undulation with a constant radius of curvature, a correction range is set so that the cross-sectional line of the surface undulation becomes asymmetric, and a sine curve is used. It is a figure which shows the result of having calculated the amount of corrections in the correction range and correcting the surface undulations.
このように、表面起伏の曲率半径が不連続に変化した場合には、表面起伏がなだらかな形状とならない。
すなわち、特許文献1に開示されるCADシステムでは、表面起伏を正確に修正できない可能性があった。
As described above, when the curvature radius of the surface undulation changes discontinuously, the surface undulation does not have a gentle shape.
In other words, the CAD system disclosed in
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、CADデータ上の表面起伏を正確に修正できる形状修正方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides a shape correction method capable of accurately correcting surface undulations on CAD data.
本発明に係る形状修正方法は、CADデータ上の表面起伏を修正する形状修正方法であって、前記表面起伏の頂点での修正量を設定する第一設定工程と、前記第一工程で設定した修正量に基づいて、前記表面起伏の修正範囲を設定する距離を算出する第一算出工程と、前記頂点における接平面から前記表面起伏までの、前記接平面と直交する方向に沿った距離が、前記修正範囲を設定する距離以下となる前記頂点周辺の範囲を、前記表面起伏の修正範囲として設定する第二設定工程と、前記接平面から前記表面起伏までの前記接平面と直交する方向に沿った距離、および前記修正範囲を設定する距離の比に応じた前記修正範囲における修正量の関係式を用いて、前記修正範囲における修正量を算出する第二算出工程と、を行い、前記関係式は、前記距離の比および前記関係式の値により描かれるグラフが滑らかな曲線を描くとともに、前記距離の比が1である位置における前記グラフの曲率が0となる式によって規定される、ものである。 The shape correction method according to the present invention is a shape correction method for correcting surface undulations on CAD data, and is set in the first setting step and the first step for setting the correction amount at the vertex of the surface undulations Based on the correction amount, a first calculation step of calculating a distance for setting the correction range of the surface undulation, and a distance along a direction perpendicular to the tangential plane from the tangential plane at the vertex to the surface undulation, A second setting step of setting a range around the vertex that is equal to or less than a distance for setting the correction range as the correction range of the surface undulation, along a direction orthogonal to the tangential plane from the tangential plane to the surface undulation And a second calculation step of calculating a correction amount in the correction range using a relational expression of the correction amount in the correction range according to a ratio between the distance and the distance for setting the correction range, and the relational expression Is With graph draws a smooth curve drawn by the ratio and the value of the equation of the distance, the ratio of the distance is defined by a formula curvature of the graph at the position a 1 is 0, those.
本発明に係る形状修正方法は、前記CADデータを読み込んで、前記CADデータ上の表面起伏を擬似的に知覚させる触覚ディスプレイによって、前記CADデータ上の表面起伏の中から修正する表面起伏を検出する、ものである。 In the shape correction method according to the present invention, the CAD data is read, and a surface undulation to be corrected is detected from the surface undulations on the CAD data by using a tactile display that makes the surface undulations on the CAD data be perceived in a pseudo manner. , That is.
本発明に係る形状修正方法は、前記修正工程において、前記修正範囲における修正量Nは、例えば、以下の式1によって算出され、前記関係式f(h/H)は、以下の式2によって規定されるとともに、以下の式3で算出した変数tを前記式2に代入することで算出される、ものである。
(式1)N=L*f(h/H)
(式2)f(h/H)=(1−t)3
(式3)|h/H|=t+at(1−t)
ここで、前記式1から前記式3までにおいて、Lは前記頂点での修正量、hは前記接平面から前記表面起伏までの前記接平面と直交する方向に沿った距離、Hは前記修正範囲を設定する距離、aは定数を表す。
In the shape correction method according to the present invention, in the correction step, the correction amount N in the correction range is calculated by, for example, the following
(Formula 1) N = L * f (h / H)
(Formula 2) f (h / H) = (1-t) 3
(Expression 3) | h / H | = t + at (1-t)
Here, in the
本発明に係る形状修正方法は、前記修正工程において、前記式3における定数aには、−0.2以上、かつ0以下の範囲の数値が設定される、ものである。 The shape correction method according to the present invention is such that, in the correction step, a numerical value in a range of −0.2 or more and 0 or less is set for the constant a in the formula 3.
本発明は、CADデータ上の表面起伏を正確に修正できる、という効果を奏する。 The present invention has an effect that surface undulations on CAD data can be corrected accurately.
以下では、本実施形態の形状修正方法について説明する。 Below, the shape correction method of this embodiment is demonstrated.
本実施形態の形状修正方法は、触覚ディスプレイ10によって、CAD(Computer Aided Design)データ上の表面起伏Wを修正するものである(図1および図5参照)。 The shape correction method of this embodiment corrects the surface undulation W on CAD (Computer Aided Design) data by the tactile display 10 (see FIGS. 1 and 5).
まず、触覚ディスプレイ10の構成について説明する。
図1に示すように、触覚ディスプレイ10は、CADデータを読み込んで、CADデータ上の表面起伏Wを擬似的に知覚させるものである。触覚ディスプレイ10は、液晶画面11、触覚デバイス12、ダイヤルスイッチ13、フットペダル14、カメラ15、およびPC16等を具備する。
First, the configuration of the
As shown in FIG. 1, the
液晶画面11は、PC16と接続され、PC16からの出力に基づいてCADデータを表示する。
The
なお、本実施形態の形状修正方法は、金型の面歪を修正するときに用いられるものとする。すなわち、CADデータは、金型のキャビティ面を設計するためのCADデータである。
ただし、形状修正方法の用途は、本実施形態に限定されるものでない。
In addition, the shape correction method of this embodiment shall be used when correcting the surface distortion of a metal mold | die. That is, the CAD data is CAD data for designing the cavity surface of the mold.
However, the use of the shape correction method is not limited to this embodiment.
触覚デバイス12は、指関節に局所的な刺激を与えるためのものである。触覚デバイス12は、液晶画面11に載置される。図2に示すように、触覚デバイス12は、刺激子12a等を備える。
The
刺激子12aは、触覚デバイス12の上面に設けられる。刺激子12aは、例えば、人差し指、中指、および薬指の第一関節から第三関節までに対向する位置に配置され、ピエゾ素子によって上下動可能に構成される。
図1および図2に示すように、触覚デバイス12は、PC16と接続され、PC16からの出力に基づいて刺激子12aを上下動させる。
The stimulator 12 a is provided on the upper surface of the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1および図3に示すように、ダイヤルスイッチ13は、表面起伏Wの修正量を設定するためのものである。
人(熟練作業者)は、ダイヤルスイッチ13を操作することで、液晶画面11に表示されるカーソルに対応する位置において、表面起伏Wの修正量を設定する。
ダイヤルスイッチ13は、PC16と接続され、人が操作した内容(表面起伏Wの修正量)をPC16に入力する。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
A person (skilled worker) operates the
The
フットペダル14は、前記カーソルを移動させるためのものである。人は、フットペダル14を操作することで、前記カーソルを表面起伏Wの頂点P(表面起伏Wにおいて最も突出している部分)に移動させ、高さを修正する表面起伏Wを選択する。
フットペダル14は、PC16と接続され、人が操作した内容(前記カーソルを移動させる位置)をPC16に入力する。
The
The
カメラ15は、触覚デバイス12の位置を検出するものである。カメラ15は、PC16と接続され、検出した触覚デバイス12の位置情報をPC16に入力する。このようなカメラ15には、触覚デバイス12の位置を測定可能な市販のカメラが用いられる。
The
なお、触覚ディスプレイ10は、必ずしもカメラ15を具備する必要はない。すなわち、触覚デバイス12の移動量を検出するセンサ等により、触覚デバイス12の位置を特定しても構わない。
The
PC16は、CADデータを読み込んでCADデータ上の表面形状を仮想空間内に配置する。PC16は、カメラ15から触覚デバイス12の位置情報を取得して触覚デバイス12の位置を特定する。そして、PC16は、図1および図2に示すように、仮想空間において、触覚デバイス12の位置に対応する位置における表面起伏Wの高さを特定し、当該特定した表面起伏Wの高さに対応する距離だけ触覚デバイス12の刺激子12aを上下動させる。
また、PC16は、図1および図3に示すように、ダイヤルスイッチ13の操作に応じて、表面起伏Wの頂点Pの高さを修正する。このとき、PC16は、形状修正方法を用いて表面起伏Wの頂点P周辺の高さも修正する。
The
Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the
なお、触覚ディスプレイ10の構成は、本実施形態に限定されるものでなく、CADデータを読み込んで、CADデータ上の表面起伏Wを人に擬似的に知覚させることができる構成であればよい。
The configuration of the
次に、形状修正方法の手順について説明する。 Next, the procedure of the shape correction method will be described.
まず、図1および図2に示すように、形状修正方法は、触覚ディスプレイ10のPC16にCADデータを読み込ませ、CADデータを液晶画面11に表示させる。人は、触覚デバイス12の上面に掌を載せた状態で、液晶画面11をなぞるように触覚デバイス12を移動させることで、刺激子12aから刺激を受け、CADデータ上の表面起伏Wを擬似的に知覚する。
First, as shown in FIGS. 1 and 2, the shape correction method causes the
図1および図3に示すように、人は、触覚ディスプレイ10によって知覚する情報に基づいて、CADデータ上の表面起伏Wの中から修正する表面起伏Wを検出する。人は、フットペダル14を操作して、検出した表面起伏Wの頂点Pに前記カーソルを移動させ、ダイヤルスイッチ13を操作する。
これにより、検出した表面起伏Wの頂点Pに対して、修正量が設定される(図3に示す符号L参照)。
As shown in FIGS. 1 and 3, the person detects the surface undulation W to be corrected from the surface undulations W on the CAD data based on information perceived by the
As a result, a correction amount is set for the detected apex P of the surface undulation W (see symbol L shown in FIG. 3).
このように、形状修正方法は、表面起伏Wの頂点Pでの修正量Lを設定する第一設定工程を行う。 Thus, the shape correction method performs the first setting step of setting the correction amount L at the vertex P of the surface undulation W.
なお、形状修正方法は、必ずしも触覚ディスプレイ10を用いて表面起伏Wを検出する必要はない。
Note that the shape correction method does not necessarily need to detect the surface undulation W using the
頂点Pでの修正量Lを設定した後で、図4(a)に示すように、形状修正方法は、表面起伏Wの修正範囲Rを設定する。
このとき、形状修正方法は、仮想空間内において、頂点Pにおける接平面S1から、表面起伏Wの基端側(図4(a)では下側)に接平面S1と直交する方向に沿って所定の距離だけ離れた位置に、修正範囲Rを設定する平面S2を作成する。
そして、形状修正方法は、接平面S1から修正範囲Rを設定する平面S2までの範囲に含まれる頂点P周辺の範囲を、表面起伏Wの修正範囲Rとして設定する。
After setting the correction amount L at the vertex P, the shape correction method sets the correction range R of the surface undulation W as shown in FIG.
At this time, the shape correction method is performed in a predetermined direction along the direction orthogonal to the tangential plane S1 from the tangential plane S1 at the vertex P to the base end side (lower side in FIG. 4A) of the surface undulation W in the virtual space. A plane S2 for setting the correction range R is created at a position separated by a distance of.
Then, in the shape correction method, the range around the vertex P included in the range from the tangent plane S1 to the plane S2 for setting the correction range R is set as the correction range R of the surface undulation W.
以下では、接平面S1から修正範囲Rを設定する平面S2までの、接平面S1と直交する方向に沿った距離を「修正範囲Rを設定する距離H」と表記する。
また、接平面S1から表面起伏Wまでの、接平面S1と直交する方向に沿った距離を「接平面S1から表面起伏Wまでの距離h」と表記する。
Hereinafter, the distance along the direction perpendicular to the tangent plane S1 from the tangent plane S1 to the plane S2 for setting the correction range R is referred to as “distance H for setting the correction range R”.
Further, the distance along the direction perpendicular to the tangential plane S1 from the tangential plane S1 to the surface undulation W is expressed as “distance h from the tangential plane S1 to the surface undulation W”.
図4に示すように、形状修正方法は、このような修正範囲Rを設定する距離Hを、頂点Pでの修正量Lに比例して変化させる。すなわち、形状修正方法は、頂点Pでの修正量Lと、所定の比例定数との積により、修正範囲Rを設定する距離Hを算出する。
これにより、修正範囲Rを設定する距離Hは、頂点Pでの修正量Lが多い場合に前記比例定数に応じて長くなり、頂点Pでの修正量Lが少ない場合に前記比例定数に応じて短くなる。つまり、修正範囲Rは、頂点Pでの修正量Lが多い場合に広くなり、頂点Pでの修正量Lが少ない場合に狭くなる。
As shown in FIG. 4, the shape correction method changes the distance H for setting such a correction range R in proportion to the correction amount L at the vertex P. That is, the shape correction method calculates the distance H for setting the correction range R by the product of the correction amount L at the vertex P and a predetermined proportional constant.
Thereby, the distance H for setting the correction range R becomes longer according to the proportional constant when the correction amount L at the vertex P is large, and according to the proportional constant when the correction amount L at the vertex P is small. Shorter. That is, the correction range R is wide when the correction amount L at the vertex P is large, and is narrow when the correction amount L at the vertex P is small.
このように、形状修正方法は、頂点Pでの修正量Lに基づいて、表面起伏Wの修正範囲Rを設定する距離Hを算出する第一算出工程を行う。
また、形状修正方法は、接平面S1から表面起伏Wまでの距離hが、修正範囲Rを設定する距離H以下となる頂点P周辺の範囲を、表面起伏Wの修正範囲Rとして設定する第二設定工程を行う。
As described above, the shape correction method performs the first calculation step of calculating the distance H for setting the correction range R of the surface undulation W based on the correction amount L at the vertex P.
The shape correction method is a second method in which a range around the apex P where the distance h from the tangential plane S1 to the surface undulation W is equal to or less than the distance H for setting the correction range R is set as the correction range R of the surface undulation W. Perform the setting process.
修正範囲Rを設定した後で、形状修正方法は、図5に示すように、修正範囲Rにおける修正量Nを算出する第二算出工程を行う。このとき、形状修正方法は、例えば、以下の式1によって、修正範囲Rにおける修正量Nを算出する。
(式1)N=L*f(h/H)
After setting the correction range R, the shape correction method performs a second calculation step of calculating the correction amount N in the correction range R as shown in FIG. At this time, in the shape correction method, for example, the correction amount N in the correction range R is calculated by the following
(Formula 1) N = L * f (h / H)
ここで、前記式1において、f(h/H)は、接平面S1から表面起伏Wまでの距離h、および修正範囲Rを設定する距離Hの比h/Hに応じた修正範囲Rにおける修正量Nの関係式を表す。
Here, in
すなわち、形状修正方法は、関係式f(h/H)を用いて、修正範囲Rにおける修正量Nを算出する。 That is, the shape correction method calculates the correction amount N in the correction range R using the relational expression f (h / H).
ここで、図6を参照しながら関係式f(h/H)で算出される値について説明する。
図6に示すグラフGは、距離の比h/Hを横軸にとり、関係式f(h/H)の値を縦軸にとったグラフである。
Here, the value calculated by the relational expression f (h / H) will be described with reference to FIG.
The graph G shown in FIG. 6 is a graph in which the distance ratio h / H is taken on the horizontal axis, and the value of the relational expression f (h / H) is taken on the vertical axis.
距離の比h/Hが0である場合、つまり、頂点Pでの修正量を算出するとき、関係式f(h/H)の値は、1となる。すなわち、頂点Pでの修正量は、ダイヤルスイッチ13によって設定される頂点Pでの修正量Lのままである。
When the distance ratio h / H is 0, that is, when the correction amount at the vertex P is calculated, the value of the relational expression f (h / H) is 1. That is, the correction amount at the vertex P remains the correction amount L at the vertex P set by the
グラフGにおいて、距離の比h/Hが0から増加するにつれて、関係式f(h/H)の値は、徐々に減少する。 In the graph G, as the distance ratio h / H increases from 0, the value of the relational expression f (h / H) gradually decreases.
距離の比h/Hが1である場合、つまり、立ち上がり位置P1(修正が開始される部分、図5参照)における修正量を算出するとき、関係式f(h/H)の値は、0となる。すなわち、立ち上がり位置P1での修正量は、0である。 When the distance ratio h / H is 1, that is, when calculating the correction amount at the rising position P1 (part where correction is started, see FIG. 5), the value of the relational expression f (h / H) is 0. It becomes. That is, the correction amount at the rising position P1 is zero.
形状修正方法では、このような距離の比h/Hおよび関係式f(h/H)の値により描かれるグラフGが滑らかな曲線を描くような式によって、関係式f(h/H)を規定している。 In the shape correction method, the relational expression f (h / H) is expressed by such an expression that the graph G drawn by the distance ratio h / H and the value of the relational expression f (h / H) draws a smooth curve. It prescribes.
また、形状修正方法では、距離の比h/Hが1である位置における曲率が0となる式によって、関係式f(h/H)を規定している。
従って、グラフGにおいて、距離の比h/Hが1である位置周辺における傾きは、0あるいは0とみなせることができる程度に充分小さい値となる。
In the shape correction method, the relational expression f (h / H) is defined by an expression in which the curvature at the position where the distance ratio h / H is 1 is 0.
Therefore, in the graph G, the slope around the position where the distance ratio h / H is 1 is sufficiently small to be considered as 0 or 0.
本実施形態の形状修正方法では、このような式1における関係式f(h/H)を、例えば、以下の式2によって規定している。
(式2)f(h/H)=(1−t)3
In the shape correcting method of the present embodiment, the relational expression f (h / H) in the
(Formula 2) f (h / H) = (1-t) 3
ここで、前記式2におけるtは、例えば、以下の式3によって決定する変数を表す。
(式3)|h/H|=t+at(1−t)
Here, t in the
(Expression 3) | h / H | = t + at (1-t)
ここで、前記式3におけるaは、定数を表す。
本実施形態において、前記式3における定数aには、−0.2以上、かつ0以下の範囲の数値が設定される。
Here, a in Formula 3 represents a constant.
In the present embodiment, a numerical value in the range of −0.2 or more and 0 or less is set for the constant a in the expression 3.
なお、前記式1における関係式f(h/H)は、以下の式2−1ように一般化できる。
(式2−1)f(h/H)=p(1−t)+q(1−t)2+r(1−t)3
The relational expression f (h / H) in the
(Formula 2-1) f (h / H) = p (1-t) + q (1-t) 2 + r (1-t) 3
ここで、前記式2−1におけるp、q、およびrは、定数を表す。 Here, p, q, and r in the formula 2-1 represent constants.
図5に示すように、形状修正方法は、表面起伏Wの修正範囲Rに対応する部分において、接平面S1から表面起伏Wまでの距離hを算出することで、前記式3の変数tを算出する。そして、形状修正方法は、前記式3で算出した変数tを前記式2に代入することで、関係式f(h/H)の値を算出する。
As shown in FIG. 5, the shape correction method calculates the variable t of Equation 3 by calculating the distance h from the tangential plane S <b> 1 to the surface undulation W in the portion corresponding to the correction range R of the surface undulation W. To do. In the shape correction method, the value of the relational expression f (h / H) is calculated by substituting the variable t calculated in the expression 3 into the
形状修正方法は、このような前記式1から前記式3を用いた修正範囲Rにおける修正量Nの算出結果に基づいて、表面起伏Wを修正する(図5に点線で示す修正後の表面起伏W参照)。
In the shape correction method, the surface undulation W is corrected based on the calculation result of the correction amount N in the correction range R using the
以下では、形状修正方法を用いて、表面起伏Wを修正した結果について説明する。 Below, the result of having corrected the surface undulation W using the shape correction method is demonstrated.
図7は、形状修正方法を用いて、曲率半径が一定となる表面起伏Wの頂点Pを、所定量だけ持ち上げる修正を行った結果を示す図である。すなわち、図7は、前記式1から前記式3を用いて、修正範囲Rにおける修正量Nを算出して、表面起伏Wを修正した結果を示す図である。
また、図14は、図7の場合と同じ形状の表面起伏Wに対して、図7の場合と同じ修正範囲Rを設定し、修正後の表面起伏Wの頂点Pが図7の場合と同じ位置を通るようなサインカーブを用いて、修正範囲Rにおける修正量を算出し、表面起伏Wを修正した結果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a result of correction by lifting the vertex P of the surface undulation W having a constant curvature radius by a predetermined amount using the shape correction method. That is, FIG. 7 is a diagram illustrating a result of correcting the surface undulation W by calculating the correction amount N in the correction range R using the above-described
14 sets the same correction range R as in FIG. 7 for the surface undulation W having the same shape as in FIG. 7, and the corrected vertex P of the surface undulation W is the same as in FIG. It is a figure which shows the result of having corrected the surface undulation W by calculating the correction amount in the correction range R using the sine curve which passes a position.
なお、図7、図9〜図15に示すグラフの横軸は、断面線に沿った表面起伏Wの位置情報を示すものである。また、Pは頂点の位置であり、P1は立ち上がり位置P1である。 The horizontal axes of the graphs shown in FIGS. 7 and 9 to 15 indicate the positional information of the surface undulation W along the cross-sectional line. P is the position of the apex, and P1 is the rising position P1.
図14(c)に示すように、サインカーブを用いた場合には、立ち上がり位置P1において、修正後の表面起伏Wの曲率半径が不連続に変化している。
これは、サインカーブを用いて算出される修正量のグラフでは、立ち上がり位置P1における曲率が0とならないこと起因する(図14(a)参照)。
As shown in FIG. 14C, when the sine curve is used, the radius of curvature of the corrected surface undulation W changes discontinuously at the rising position P1.
This is because the curvature at the rising position P1 does not become zero in the correction amount graph calculated using the sine curve (see FIG. 14A).
ここで、図5および図6に示すように、立ち上がり位置P1における距離の比h/Hは、1である。
前述のように、形状修正方法では、距離の比が1である位置における曲率が0となる式(前記式2および前記式3)によって、関係式f(h/H)を規定している。
Here, as shown in FIGS. 5 and 6, the distance ratio h / H at the rising position P <b> 1 is 1.
As described above, in the shape correction method, the relational expression f (h / H) is defined by the expressions (the
また、前述のように、形状修正方法は、修正範囲Rを設定するときに、頂点Pでの修正量Lに応じて修正範囲Rを変化させている(図4参照)。
このとき、形状修正方法は、図7(a)に示す修正量Nのグラフにおいて、立ち上がり位置P1における曲率が0となる程度に広い範囲となるように、修正範囲Rを設定している。
As described above, in the shape correction method, when the correction range R is set, the correction range R is changed according to the correction amount L at the vertex P (see FIG. 4).
At this time, in the shape correction method, the correction range R is set so that the curvature at the rising position P1 is as wide as 0 in the correction amount N graph shown in FIG.
これにより、図7に示すように、形状修正方法は、図7(a)に示す修正量Nのグラフにおいて、立ち上がり位置P1における曲率を0にしている。
これによれば、形状修正方法は、修正後の表面起伏Wの曲率半径が不連続に変化することを防止できる。
Thereby, as shown in FIG. 7, the shape correction method sets the curvature at the rising position P1 to 0 in the correction amount N graph shown in FIG.
According to this, the shape correction method can prevent the curvature radius of the surface undulation W after correction from changing discontinuously.
また、前述のように、形状修正方法は、図6に示すように、グラフGが滑らかな曲線を描くような式によって、関係式f(h/H)を規定している。
これによれば、図7に示すように、形状修正方法は、どの位置においても修正後の表面起伏Wの曲率半径が不連続に変化することを防止できる。
Further, as described above, in the shape correction method, as shown in FIG. 6, the relational expression f (h / H) is defined by an expression such that the graph G draws a smooth curve.
According to this, as shown in FIG. 7, the shape correction method can prevent the curvature radius of the surface undulation W after correction from changing discontinuously at any position.
従って、形状修正方法によれば、表面起伏Wをなだらかな形状に修正できる。つまり、形状修正方法は、表面起伏Wを正確に修正できる。 Therefore, according to the shape correction method, the surface undulation W can be corrected to a gentle shape. That is, the shape correction method can correct the surface undulation W accurately.
なお、形状修正方法は、図8に示すように、修正範囲Rを設定する平面S2を接平面S1に対して傾斜させても構わない。このとき、形状修正方法は、頂点Pから修正範囲Rを設定する距離Hだけ、接平面S1と直交する方向に沿って離れた位置を支点として、修正範囲Rを設定する平面S2を接平面S1に対して傾斜させる。
つまり、修正範囲Rを設定する距離Hは、表面起伏Wの位置に応じて変化させても構わない。
In the shape correction method, as shown in FIG. 8, the plane S2 for setting the correction range R may be inclined with respect to the tangential plane S1. At this time, in the shape correction method, the plane S2 for setting the correction range R is set as the tangent plane by using the position separated from the vertex P by the distance H for setting the correction range R along the direction orthogonal to the tangent plane S1. Tilt against.
That is, the distance H for setting the correction range R may be changed according to the position of the surface undulation W.
修正範囲Rを設定する平面S2を傾斜させる場合、触覚ディスプレイ10は、例えば、立ち上がり位置P1を示す線分を液晶画面11に表示させ、ダイヤルスイッチ13の操作に応じて、修正範囲Rを設定する平面S2の傾斜度合いを調整可能に構成される。
When tilting the plane S2 for setting the correction range R, the
図9は、修正範囲Rを設定する平面S2を傾斜させ、形状修正方法を用いて曲率半径が一定となる表面起伏Wの頂点Pを、所定量だけ持ち上げる修正を行った結果を示す図である。
また、図15は、図9の場合と同じ形状の表面起伏Wに対して、図9の場合と同じ修正範囲Rを設定し、修正後の表面起伏Wの頂点Pが図9の場合と同じ位置を通るようなサインカーブを用いて、修正範囲Rにおける修正量を算出して、表面起伏Wを修正した結果を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a result of correction in which the vertex P of the surface undulation W having a constant curvature radius is lifted by a predetermined amount by inclining the plane S2 for setting the correction range R and using the shape correction method. .
15 sets the same correction range R as in the case of FIG. 9 for the surface undulation W having the same shape as in FIG. 9, and the corrected vertex P of the surface undulation W is the same as in FIG. It is a figure which shows the result of having corrected the surface undulation W by calculating the correction amount in the correction range R using the sine curve which passes a position.
図15(c)に示すように、サインカーブを用いた場合には、立ち上がり位置P1に加えて、頂点P付近でも修正後の表面起伏Wの曲率半径が不連続に変化している。
これは、図15(a)に示す修正量のグラフにおいて、頂点Pより右側と、頂点Pより左側とで、異なるサインカーブを用いて修正範囲Rにおける修正量を算出していることに起因する。
As shown in FIG. 15C, when the sine curve is used, the radius of curvature of the corrected surface undulation W changes discontinuously near the apex P in addition to the rising position P1.
This is because the correction amount in the correction range R is calculated using different sine curves on the right side from the vertex P and on the left side from the vertex P in the correction amount graph shown in FIG. .
形状修正方法は、前記式1〜前記式3を用いて全ての修正量を算出するため、修正範囲Rを設定する平面S2を傾斜させた場合でも、頂点P付近で修正後の表面起伏Wの曲率半径が不連続に変化することを防止できる。
つまり、形状修正方法は、表面起伏Wの断面線が非対称となるような範囲を設定した場合でも、表面起伏Wを正確に修正できる。
Since the shape correction method calculates all the correction amounts using the
That is, the shape correction method can correct the surface undulation W accurately even when a range in which the cross-sectional line of the surface undulation W is asymmetric is set.
図10および図11は、形状修正方法を用いて、曲率半径が一定とならない表面起伏Wの頂点Pを、所定量だけ持ち上げる修正を行った結果を示す図である。
なお、図11の頂点Pでの修正量Lは、図10の場合と比較して、少ない値が設定されている。また、図11は、修正範囲Rを設定する距離Hを算出するための比例定数を大きくすることで、図10の場合と同じ修正範囲Rを設定している。
FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing the results of correction that lifts the apex P of the surface undulation W, whose curvature radius is not constant, by a predetermined amount using the shape correction method.
Note that the correction amount L at the vertex P in FIG. 11 is set to a smaller value than in the case of FIG. Further, in FIG. 11, the same correction range R as that in FIG. 10 is set by increasing the proportionality constant for calculating the distance H for setting the correction range R.
図10および図11に示すように、形状修正方法は、曲率半径が一定とならない表面起伏Wを修正する場合でも、修正範囲Rを設定する平面S2を傾斜させた場合と同様に、前記式1〜前記式3を用いて全ての修正量を算出する。
As shown in FIGS. 10 and 11, in the shape correction method, even when the surface undulation W where the radius of curvature is not constant is corrected, as in the case where the plane S2 for setting the correction range R is inclined, the
このため、形状修正方法は、表面起伏Wの形状に関わらず、修正後の表面起伏Wの曲率半径が不連続に変化することを防止できる。
また、頂点Pでの修正量Lの大きさに関わらず、修正後の表面起伏Wの曲率半径が不連続に変化することを防止できる。
For this reason, the shape correction method can prevent the curvature radius of the corrected surface undulation W from changing discontinuously regardless of the shape of the surface undulation W.
Moreover, it is possible to prevent the curvature radius of the surface undulation W after correction from changing discontinuously irrespective of the magnitude of the correction amount L at the vertex P.
図12および図13は、形状修正方法を用いて、曲率半径が一定となる表面起伏Wの頂点Pを、所定量だけ持ち上げる修正を行った結果を示す図である。
図12および図13は、前記式3における定数aが異なっている。具体的には、図12は定数aを0に設定した場合の結果であり、図13は定数aを−0.5に設定した場合の結果である。
FIG. 12 and FIG. 13 are diagrams showing the results of correction that lifts the apex P of the surface undulation W having a constant curvature radius by a predetermined amount using the shape correction method.
12 and 13 are different from each other in the constant a in Equation 3. Specifically, FIG. 12 shows the result when the constant a is set to 0, and FIG. 13 shows the result when the constant a is set to −0.5.
図12(b)および図13(b)に示すように、定数aを−0.5に設定した場合、定数aを0に設定した場合と比較して、修正後の表面起伏Wが鋭くなる。 As shown in FIGS. 12B and 13B, when the constant a is set to −0.5, the corrected surface undulation W becomes sharper than when the constant a is set to 0. .
すなわち、本実施形態のように、定数aを−0.2以上、かつ0以下の範囲の数値に設定することで、形状修正方法は、表面起伏Wが鋭くなりすぎることを防止できる。つまり、表面起伏Wをよりなだらかな形状に修正できる。 That is, as in the present embodiment, by setting the constant a to a value in the range of −0.2 or more and 0 or less, the shape correction method can prevent the surface undulation W from becoming too sharp. That is, the surface undulation W can be corrected to a more gentle shape.
なお、関係式f(h/H)を規定する式は、前記式2に限定されるものでない。すなわち、関係式f(h/H)は、例えば、以下の式2−2によって規定されても構わない。
(式2−2)f(h/H)=(1−t)5
また、関係式f(h/H)を規定する式は、以下の式2−3によって一般化されるようなn次多項式で規定しても構わない。
(式2−3)f(h/H)=p(1−t)+q(1−t)2+r(1−t)3・・・v(1−t)n+・・・
Note that the formula defining the relational expression f (h / H) is not limited to the
(Formula 2-2) f (h / H) = (1-t) 5
Further, the expression that defines the relational expression f (h / H) may be defined by an n-order polynomial that is generalized by the following expression 2-3.
(Formula 2-3) f (h / H) = p (1-t) + q (1-t) 2 + r (1-t) 3 ... V (1-t) n +.
ここで、前記式2−3におけるp、q、r、およびvは、定数を表す。 Here, p, q, r, and v in Formula 2-3 represent constants.
10 触覚ディスプレイ
f(h/H) 修正範囲における修正量の関係式
G グラフ
h 接平面から表面起伏までの距離
H 修正範囲を設定する距離
L 頂点での修正量
N 修正範囲における修正量
P 頂点
R 修正範囲
S1 接平面
S2 修正範囲を設定する平面
W 表面起伏
10 Tactile display f (h / H) Relational expression of correction amount in correction range G graph h Distance from tangent plane to surface undulation H Distance to set correction range L Correction amount at vertex N Correction amount in correction range P Vertex R Correction range S1 Tangent plane S2 Plane for setting correction range W Surface relief
Claims (2)
前記ダイヤルスイッチの操作により、前記表面起伏の頂点での修正量を設定する第一設定工程と、
前記PCにより、前記第一設定工程で設定した修正量に基づいて、前記表面起伏の修正範囲を設定する距離を算出する第一算出工程と、
前記PCにより、前記頂点における接平面から前記表面起伏までの、前記接平面と直交する方向に沿った距離が、前記修正範囲を設定する距離以下となる前記頂点周辺の範囲を、前記表面起伏の修正範囲として設定する第二設定工程と、
前記PCにより、前記接平面から前記表面起伏までの前記接平面と直交する方向に沿った距離、および前記修正範囲を設定する距離の比に応じた前記修正範囲における修正量の関係式を用いて、前記修正範囲における修正量を算出する第二算出工程と、
を行い、
前記第二算出工程において、
前記修正範囲における修正量Nは、
以下の式1によって算出され、
前記関係式f(h/H)は、
以下の式2によって規定されるとともに、以下の式3で算出した変数tを前記式2に代入することで算出される、形状修正方法。
(式1)N=L*f(h/H)
(式2)f(h/H)=(1−t) 3
(式3)|h/H|=t+at(1−t)
ここで、前記式1から前記式3までにおいて、Lは前記頂点での修正量、hは前記接平面から前記表面起伏までの前記接平面と直交する方向に沿った距離、Hは前記修正範囲を設定する距離、aは定数を表す。 A PC that reads CAD data, a tactile device that is connected to the PC and that artificially perceives surface undulations on the CAD data, and is operated by an operator based on perceptual information from the tactile device that is connected to the PC. A shape correction method for correcting surface undulations on the CAD data by a tactile display comprising a dial switch for selecting the surface undulations to correct the roughness,
A first setting step of setting a correction amount at the top of the surface undulation by operating the dial switch ;
Based on the correction amount set in the first setting step by the PC, a first calculation step of calculating a distance for setting the correction range of the surface relief,
By the PC, the range around the vertex where the distance along the direction perpendicular to the tangent plane from the tangential plane at the vertex to the surface undulation is equal to or less than the distance for setting the correction range, A second setting step to set as a correction range;
By using the relational expression of the correction amount in the correction range according to the ratio of the distance along the direction perpendicular to the tangential plane from the tangential plane to the surface undulation and the distance for setting the correction range by the PC A second calculation step of calculating a correction amount in the correction range;
And
In the second calculation step,
The correction amount N in the correction range is:
Calculated by the following equation 1,
The relational expression f (h / H) is
A shape correction method that is defined by the following formula 2 and calculated by substituting the variable t calculated by the following formula 3 into the formula 2.
(Formula 1) N = L * f (h / H)
(Formula 2) f (h / H) = (1-t) 3
(Expression 3) | h / H | = t + at (1-t)
Here, in the formulas 1 to 3, L is a correction amount at the vertex, h is a distance along a direction perpendicular to the tangent plane from the tangential plane to the surface undulation, and H is the correction range. Is a distance, and a is a constant.
前記式3における定数aには、−0.2以上、かつ0以下の範囲の数値が設定される、
請求項1に記載の形状修正方法。 In the second calculation step,
A numerical value in a range of −0.2 or more and 0 or less is set as the constant a in the formula 3.
The shape correction method according to claim 1 .
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