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．

这项研究旨在开发高速高精度切割模拟器。高速精度使用算法通过层压两个维多边形来生成3D模型，并可以通过层压两个维度多边形来以高速进行2D多边形boule操作。但是，由于该方法用两个维度的多边形层压，因此当两个维度的准确性被细微地层压并且层压方向的准确性增加时，执行彩色计算的多边形数量增加，并且有一些问题无法进行问题，并且有一些问题无法进行。可以保证高速。因此，在这项研究中，我们开发了一种方法，可以从前面，顶部和侧面的三个两个二维多边形构建3D模型，如三个方面所示，而不是层压两个维度多边形。在这个财政年度，我们一直在使用上述三个方面进行切割模拟器开发的研究，但因此，在技术上很难开发切割模拟器。已经开发了从三个方面生成3D模型的方法，因此在这一部分没有问题，但是生成三个方面视图的方法存在问题。具体来说，我打算为工作准备多边形，并为三个方面做一个工具多边形，执行boule操作，并产生三个方面的处理视图，但是工具的形状和作品的形状该线取决于隐藏线，而线路是外线。在这种情况下，分离非常复杂且困难，据认为建立算法非常困难。因此，通过堆叠两个维度多边形来生成3D模型的方法，并且正在计划明年计划的5轴加工中心切割模拟器的开发，并正在开发。