本发明涉及用于使用增强现实技术来进行模拟的增强现实模拟装置以及计算机可读介质。
背景技术：
以往，在由数值控制装置控制的机床领域中，通过CAD(computer-aided design)等设计工件、夹具。另外，生成用于使用设计出的夹具加工工件的加工程序。
然后，数值控制装置根据加工程序来控制机床，由此实现工件的加工。
在这里，在将设计出的夹具、工件以及加工程序实际安装到生产线前，一般为了确认它们是否合适而进行加工模拟。
在通过实际的机械的动作确认来进行该加工模拟时，当然在完成实物的夹具之前无法进行加工模拟。因此，会产生工序停滞直到完成夹具的问题。
另外，在夹具完成后的动作确认时发现干扰等问题，需要进行夹具的设计变更时，工序会进一步延长。另外，还会产生用于夹具的设计变更的费用。假设在不进行夹具的设计变更的情况下，虽然需要进行加工程序的变更，但是这种情况下加工所需周期时间有可能比原来延长。
考虑这些问题，存在一种不通过实际的机械进行动作确认而是通过个人计算机等的运算处理来虚拟地进行加工模拟的技术。
例如，在专利文献1公开的技术中，将机床中的构造全部虚拟3D对象化，并进行加工模拟。
然而，在专利文献1公开的技术中，不仅需要生成工件、夹具的虚拟3D对象，还需要针对多个种类的机床分别生成机械整体的虚拟3D对象。另外，为了重现实际的机床的动作，还需要对机床的可动部分的虚拟3D对象实施动作处理。也就是说，存在不易生成虚拟3D对象的问题。
进一步，即使如此生成了虚拟3D对象，在虚拟3D对象的重现度低时，存在与现实之间产生差异的问题。
专利文献2公开了鉴于与这样的虚拟3D对象有关的问题的技术。在专利文献2公开的技术中，通过照相机图像获取机床内部，提取预先登记的工具保持部或者工件保持部作为特征点。然后，根据特征点所处位置，使预先登记的工具或者工件的虚拟3D对象叠加显示在实际拍摄出的机床的图像中。这样就不需要生成机床的虚拟3D对象。
然而，在专利文献2公开的技术中，需要将照相机的拍摄方向固定在预先设定好的方向，因此存在无法改变确认加工模拟的情况的视角的问题。
另一方面，在近年的图像处理技术领域中，一般使用诸如AR(Augmented Reality增强现实)、MR(Mixed Reality混合现实)的、用于针对实际存在于现实空间的对象重合显示虚拟的对象等的增强现实技术。以下，将通过像这样的增强现实技术来显示等的信息称为“增强信息”。
如果使用像这样的增强现实技术，则可以提取通过照相机拍摄出的图像的特定的特征点(例如，标记物)，并叠加显示虚拟3D对象等的增强信息，另外，不仅如此，还可以任意改变照相机的拍摄方向。因此，如果可以适当地使用像这样的增强现实技术，则可以消除上述专利文献2公开的技术问题。
非专利文献1公开了诸如像这样的AR、MR的增强现实技术的基础技术。在非专利文献1公开的技术中，将透视型的HMD(Head Mounted Display头戴式显示器)作为显示设备，根据通过安装在HMD中的小型照相机获得的图像信息来检测作为虚拟物体显示的基准坐标的标记物的三维位置。然后，通过提示给用户的双眼带来视差的虚拟物体影像，可以在透过HMD屏幕看到的真实世界的三维空间中显示作为三维物体的虚拟3D对象。
具体而言，在非专利文献1公开的技术中，如图15所示，处理多个坐标系。关于这点，将虚拟3D对象表现在作为将特征点设为原点的坐标系的标记物坐标系上。然后，进行求解从标记物坐标系到照相机坐标系的坐标转换矩阵的处理。
然后，通过使用由该处理所获得的坐标转换矩阵，可以在HMD的左右的屏幕的合适的位置描绘虚拟3D对象。
如果使用像这样的非专利文献1等公开的增强现实技术，则可以在实际的机床内部显示虚拟3D对象，并进行加工模拟。
例如，如图16所示，在将特征点设为预先登记的标记物时，虚拟3D对象配合标记物的移动也会移动。即，虚拟3D对象跟踪标记物。
利用这点，通过在实际的机床的可动部上配置标记物，可以配合工作台的实际移动来移动虚拟3D对象。例如，如图17的左侧的(17A)所示，在作为实际的机床的可动部的可动工作台上配置标记物。然后，如图17的中央的(17B)所示，以标记物为原点显示虚拟3D对象。进一步，如图17的中央(17C)所示，如果使可动工作台例如沿着X轴移动，则虚拟3D对象跟踪标记物。
如此，不以机床整体为虚拟3D对象，并且不进行机床的可动部分的重现，就可以进行加工模拟。
然而，如图17所示，在实际的机床的可动部上配置标记物时，存在图18所示那样的多个问题。
例如，如图18的左侧(18A)所示，存在可能无法判别标记物的问题。其原因在于，为了描绘增强信息，需要使用照相机捕捉标记物，但是伴随着设置了标记物的可动部的移动、旋转，可能无法判别标记物。关于这点，如果使用专利文献4公开的技术，在标记物变得无法判别之后，也可以继续进行增强信息的显示。然而，在专利文献4公开的技术中，之后，由于无法检测配置在可动部的标记物的移动，因此在标记物变得无法判别之后，正在显示的增强信息不移动。因此，假设即使使用了专利文献4公开的技术，在标记物变得无法判别的情况下，也无法进行合适的加工模拟。
另外，如图18的中央(18A)所示，还存在可动部的移动速度快，可能来不及进行标记物的识别处理的问题。
另外，如图18的右侧(18C)所示，原本就存在有时可能无法在可动部配置标记物的问题。无法在可动部配置标记物的情况是指例如通过虚拟3D对象实现可动部本身的情况。
另外，除此之外还考虑在1个标记物上显示多个虚拟3D对象的情况。例如，如图19的左侧(19A)所示，考虑通过虚拟3D对象显示工件以及夹具和工具的例子。另外，如图19的右侧(19B)所示，考虑通过虚拟3D对象显示工件以及夹具和工作台的例子。
在像这样的情况下，如果在可动部上配置标记物，则还存在不需要移动的虚拟3D对象也一起移动的问题。
如果考虑这些问题，则理想的是在机床上进行加工模拟时，可以不移动标记物本身地将标记物固定设置在预定的位置。
然而，在标记物被固定设置的情况下，将标记物作为原点显示的虚拟3D对象也不动。因此无法进行加工模拟。
因此，固定设置标记物时，需要配合机床的可动部的移动，使虚拟3D对象在标记物坐标系(以下，表示为“AR坐标系”)上移动、旋转。
与此相反，现实的机床的可动部通过数值控制装置控制的控制轴的动作来进行移动、旋转。该控制轴的坐标系(以下，表示为“MCN坐标系”)被数值控制装置管理，是每一个机床特有的坐标系。
也就是说，AR坐标系与MCN坐标系是不同的坐标系，仅根据控制轴的动作(移动量)简单地使虚拟3D对象移动、旋转无法正确地进行加工模拟。
针对这点，参照图20所示的具体例进行说明。如图20的左侧(20A)所示，在实际的机床中，在B轴上搭载有C轴。
因此，如图20的中央(20B)所示，在进行了B轴旋转时，C轴的旋转轴方向也一起发生变动。
根据该状态，如图20的右侧(20C)所示，在进行了C轴旋转时，针对数值控制装置所管理的MCN坐标系，由于伴随着B轴的旋转，C轴的旋转轴方向也变动，因此无法按照预期进行C轴旋转。
与此相反，在AR坐标系中，由于没有用于进行诸如进行了B轴旋转时，C轴的旋转轴方向也一起变动的控制的信息，因此C轴的旋转轴方向不被B轴的旋转影响，保持不变。因此，在AR坐标系中，仅简单地传递C轴的旋转移动量，会如图所示，进行预想外的错误的旋转移动。
如此，在上述那样的普通技术中，很难适当地使用增强现实技术来进行加工模拟那样的各种模拟。
【专利文献1】
日本专利4083554号说明书
【专利文献2】
日本专利5384178号说明书
【专利文献3】
日本特开2012-58968号公报
【专利文献4】
日本专利5872923号说明书
【非专利文献1】
「マーカー追跡に基づく拡張現実感システムとそのキャリブレーション」、[online]、[平成28年11月27日检索]、因特网〈URL：http://intron.kz.tsukuba.ac.jp/tvrsj/4.4/kato/p-99_VRSJ4_4.pdf〉
【非专利文献2】
「ARToolKitによるマルチマーカの考察」、阪南大学経営情報学部経営情報学科、筒井亮、山岡大介[online]、[平成28年11月27日检索]、因特网〈URL：http://www2.hannan-u.ac.jp/～hanakawa/soturon/2010/TsutsuiYamaoka.pdf〉
【非专利文献3】
「3次元変換理論3次元アフィン変換」、プログラミングティーショップ[online]、[平成28年11月27日检索]、因特网〈URL：http://www.geocities.co.jp/SiliconValley-Bay/4543/Rubic/Mathematics/Mathematics-3.html〉
【非专利文献4】
「オイラー角」、Wikipedia[online]、[平成28年11月27日检索]、因特网〈URL：https://ja.m.wikipedia.org/wiki/オイラー角〉
【非专利文献5】
「四元数で3次元回転」、中田亨[online]、[平成28年11月27日检索]、因特网〈URL：http://www015.upp.so-net.ne.jp/notgeld/quaternion.html〉
【非专利文献6】
「Quaternionによる3次元の回転変換」、平鍋健児[online]、[平成28年11月27日检索]、因特网〈URL：http://qiita.com/kenjihiranabe/items/945232fbde58fab45681〉
技术实现要素：
因此，本发明的目的在于，提供可以适当地使用增强现实技术来进行模拟的增强现实模拟装置以及增强现实模拟程序。
(1)本发明所涉及的增强现实模拟装置(例如，后述的数值控制装置100)具备：增强信息显示单元(例如，后述的头戴式显示器300)，其将虚拟对象(例如，后述的虚拟3D对象)与现实的机床(例如，后述的机床400)重合显示；关系信息获取单元(例如，后述的关系信息获取部210)，其获取第1关系信息和第2关系信息，所述第1关系信息是确定控制所述机床的数值控制装置的控制轴与所述虚拟对象之间的关系的信息，所述第2关系信息是确定所述控制轴单体的设定与所述控制轴彼此的关系的信息；转换单元(例如，后述的转换部220)，其根据所述第1关系信息以及所述第2关系信息将第1坐标系的移动量转换为第2坐标系的移动信息，所述第1坐标系是所述控制轴的坐标系，所述第2坐标系是所述增强信息显示单元用于显示所述虚拟对象的坐标系；以及计算单元(例如，后述的增强信息计算部230)，其根据所述转换后的所述第2坐标系的移动信息，计算所述虚拟对象的显示位置以及显示角度，所述增强信息显示单元根据所述计算单元的计算结果来显示所述虚拟对象。
(2)根据(1)所述的相关的增强现实模拟装置，在所述数值控制装置将所述第1坐标系的移动量赋予所述机床来使所述机床动作时，所述转换单元根据与被赋予所述机床的所述第1坐标系的移动量相同的移动量来进行所述转换，由此，与所述机床的动作联动地显示所述虚拟对象。
(3)根据(1)或者(2)所述的增强现实模拟装置，所述计算单元计算作为所述第2坐标系的原点的第1特征点与配置在所述虚拟对象的加工模拟开始位置的第2特征点之间的距离，并根据该计算出的距离计算用于将所述虚拟对象的显示位置移动到所述第2特征点上的移动信息，根据该计算出的移动信息和由所述转换单元转换后的所述第2坐标系的移动信息，计算所述虚拟对象的显示位置。
(4)根据(1)～(3)中的任一项所述的增强现实模拟装置，当在所述第2坐标系的原点显示多个所述虚拟对象时，使所述第1关系信息针对该多个虚拟对象的每一个而不同。
(5)根据(1)～(4)中的任一项所述的增强现实模拟装置，在不同的位置显示多个虚拟对象时，所述计算单元根据作为所述第2坐标系的原点的第1特征点与配置在与所述第1特征点不同的位置的第3特征点之间的距离，确定所述第2坐标系中的所述第3特征点的位置，根据所述第1特征点位置计算第1所述虚拟对象的显示位置，并计算所述第2坐标系中的所述第3特征点的位置作为第2所述虚拟对象的显示位置。
(6)本发明所涉及的计算机可读介质，记录了用于使计算机作为增强现实模拟装置(例如，后述的数值控制装置100)发挥作用的增强现实模拟程序，所述增强现实模拟装置具备：增强信息显示单元(例如，后述的头戴式显示器300)，其将虚拟对象(例如，后述的虚拟3D对象)与现实的机床(例如，后述的机床400)重合显示；关系信息获取单元(例如，后述的关系信息获取部210)，其获取第1关系信息和第2关系信息，所述第1关系信息是确定控制所述机床的数值控制装置的控制轴与所述虚拟对象之间的关系的信息，所述第2关系信息是确定所述控制轴单体的设定与所述控制轴彼此的关系的信息；转换单元(例如，后述的转换部220)，其根据所述第1关系信息以及所述第2关系信息将第1坐标系的移动量转换为第2坐标系的移动信息，所述第1坐标系是所述控制轴的坐标系，所述第2坐标系是所述增强信息显示单元用于显示所述虚拟对象的坐标系；以及计算单元(例如，后述的增强信息计算部230)，其根据所述转换后的所述第2坐标系的移动信息，计算所述虚拟对象的显示位置以及显示角度，所述增强信息显示单元根据所述计算单元的计算结果显示所述虚拟对象。
根据本发明，可以适当地使用增强现实技术来进行模拟。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式整体的基本结构的框图。
图2是表示本发明的实施方式的增强信息控制装置的基本结构的框图。
图3是表示本发明的实施方式中的准备的图(1/2)。
图4是表示本发明的实施方式中的准备的图(2/2)。
图5是表示本发明的实施方式中的关系信息设定画面的例子的图。
图6是表示本发明的实施方式中的转换部的转换的图(1/2)。
图7是表示本发明的实施方式中的转换部的转换的图(2/2)。
图8是表示与本发明的实施方式中的主轴之间的关系的图。
图9是表示本发明的实施方式中的关系信息设定画面的其他例子的图。
图10是针对本发明的实施方式中的一个效果进行说明的图(1/2)。
图11是针对本发明的实施方式中的一个效果进行说明的图(2/2)。
图12是针对本发明的第1变形例的多个标记物等进行说明的图(1/2)。
图13是针对本发明的第1变形例的多个标记物等进行说明的图(2/2)。
图14是表示本发明的第1变形例中的关系信息设定画面的例子的图。
图15是表示标记物坐标系的图。
图16是表示虚拟3D对象的显示的图。
图17是表示将标记物设置在可动部时的图。
图18是表示将标记物设置在可动部时的问题的图。
图19是表示对标记物关联多个虚拟3D对象时的图。
图20是表示对标记物关联多个虚拟3D对象时的问题的图。
符号说明
100 数值控制装置；
200 增强信息控制装置；
210 关系信息获取部；
220 转换部；
230 增强信息计算部；
250 无线通信部；
300 头戴式显示器；
400 机床。
具体实施方式
接下来，参照附图针对本发明的实施方式进行详细说明。首先，参照图1针对本实施方式整体的结构进行说明。
本实施方式具备数值控制装置100、增强信息控制装置200、无线通信部250、头戴式显示器300以及机床400。
数值控制装置100是具备作为普通的数值控制装置的功能和进行与增强信息控制装置200之间的通信的功能的装置。数值控制装置100可通信地与机床400连接。并且，数值控制装置100通过根据嵌入数值控制装置100本身的加工程序而输出的MCN坐标系的移动量来控制机床400并加工工件。
另外，数值控制装置100还可通信地与增强信息控制装置200连接。数值控制装置100针对增强信息控制装置200也输出根据加工程序所输出的MCN坐标系的移动量。
如此，数值控制装置100针对机床400和增强信息控制装置200的双方输出移动量。对此，从数值控制装置100针对增强信息控制装置200的移动量的输出可以与从数值控制装置100针对机床400的移动量的输出同步进行，也可以不同步发送。
另外，数值控制装置100针对增强信息控制装置200还输出“包括控制轴单体的设定的控制轴彼此的关系信息”。
增强信息控制装置200是本实施方式特有的装置，通过增强现实技术计算虚拟3D对象(虚拟对象)的显示位置以及显示角度，由此来进行用于适当地显示虚拟3D对象的控制。参照图2在后面描述增强信息控制装置200的详细结构。
无线通信部250可通信地与增强信息控制装置200连接，并获取增强信息控制装置200输出的虚拟3D对象和其显示位置以及显示角度。这些增强信息控制装置200输出的信息是对应于AR坐标系的信息。然后，将这些增强信息控制装置200输出的信息，采用Wi-Fi等无线通信规格针对头戴式显示器300进行发送。
另外，无线通信部250通过无线通信，从头戴式显示器300接收包含在头戴式显示器300中的照相机通过拍摄而获取到的信息。然后，无线通信部250针对增强信息控制装置200输出该接收到的信息。
头戴式显示器300是普通的头戴式显示器(以下，适当表示为“HMD”)，经由无线通信部250获取增强信息控制装置200输出的虚拟3D对象及其显示位置以及显示角度。然后，根据该获取到的信息，在头戴式显示器300本身所具备的显示器中显示虚拟3D对象。该获取到的信息如上所述，是对应于AR坐标系的信息。另外，头戴式显示器300经由无线通信部250对增强信息控制装置200输出包含在头戴式显示器300本身中的照相机通过拍摄而获取的信息。
机床400是普通的机床，根据从数值控制装置100输出的MCN坐标系的移动量使控制轴移动、旋转。
在本实施方式中，根据像这样的结构，用户通过头戴式显示器300的显示器参照与AR坐标系对应地显示的虚拟3D对象，并且透过显示器参照与MCN坐标系对应地可动的机床400的实际构造。由此，用户可以观察加工模拟的情况。也就是说，可以解决上述的、可以适当地使用增强现实技术来进行模拟的问题。
此外，图1示出的结构只是一个例子。例如，也可以通过平板电脑型的终端而非HMD来实现头戴式显示器300。另外，也可以在头戴式显示器300中搭载增强信息控制装置200的功能的一部分或者全部。进一步，各通信连接可以是有线连接也可以是无线连接。例如，在图中，记载了采用以太网(Ethernet(注册商标))通过有线连接来进行数值控制装置100与增强信息控制装置200的通信连接的例子，但是该连接也可以是无线连接。进一步，在以下的说明中，对设想将虚拟3D对象显示为增强信息进行了说明，但是这只是用于说明的一个例子，并不旨在将本实施方式的应用范围限定为虚拟3D对象。例如，在本实施方式中，可以显示虚拟的2D对象作为增强信息。
接下来，参照图2针对增强信息控制装置200的详细结构进行说明。参照图2，增强信息控制装置200具备关系信息获取部210、转换部220以及增强信息计算部230。
关系信息获取部210是后述的转换部220用于进行处理的信息，是获取关系信息的部分。关系信息获取部210获取的关系信息有2种。关系信息获取部210首先从数值控制装置100获取“包括控制轴单体的设定的控制轴彼此的关系信息”作为第1关系信息。
另外，关系信息获取部210获取“控制轴-虚拟3D对象间的关系信息”作为第2关系信息。根据用户的操作设定该关系信息。参照图11等在后面描述设定方法。
关系信息获取部210针对转换部220输出获取到的各关系信息。
转换部220是根据从关系信息获取部210输入的关系信息，将从数值控制装置100输入的MCN坐标系的移动量转换为AR坐标系中的移动信息的部分。转换后的AR坐标系中的移动信息被输出至增强信息计算部230。
增强信息计算部230是用于根据增强现实技术显示增强信息的部分。增强信息计算部230在增强信息计算部230的内部或者外部具有虚拟3D对象的数据库(省略图示)。然后，增强信息计算部230生成用于将从该数据库中选择出的虚拟3D对象与从转换部220输入的AR坐标系中的移动信息对应地显示的“增强信息显示用数据”。在该增强信息显示用数据中包括虚拟3D对象的形状等、该虚拟3D对象的显示位置以及显示角度等。然后，增强信息计算部230经由无线通信部250对头戴式显示器300输出所生成的增强信息显示用数据。
如上所述，头戴式显示器300根据包含在该增强信息显示用数据中的各信息来显示虚拟3D对象。
可以通过在普通的服务器装置、个人计算机中装入本实施方式特有的软件来实现所涉及的增强信息控制装置200。
更详细来说，增强信息控制装置200具备CPU(Central Processing Unit中央处理器)等运算处理装置。另外，增强信息控制装置200具备存储了各种程序的HDD(hard disk drive硬盘驱动器)或SSD(solid state drive固态驱动器)等辅助存储装置、和诸如用于存储运算处理装置在执行程序时暂时需要的数据的RAM(Random Access Memory随机存取存储器)的主存储装置。
另外，在增强信息控制装置200中，运算处理装置从辅助存储装置读入各种程序，一边在主存储装置中展开所读入的各种程序，一边进行基于这些程序的运算处理。
然后，根据该运算结果控制增强信息控制装置200具备的硬件，由此实现上述各功能块的功能。也就是说，可以通过硬件与软件协调工作来实现本实施方式。
接下来，参照附图针对增强信息控制装置200所具备的这些各功能块中的处理进行说明。
首先，参照图3以及图4针对在显示虚拟3D对象的前期进行的准备处理进行说明。
在这里，在以下的说明中使用世界坐标系和局部坐标系的表述。在这里，世界坐标系如图3的项目1)所示，是将标记物中心设为原点PW的坐标系。
另外，局部坐标系如图3的项目2)所示，是将虚拟3D对象的旋转中心设为原点PL的坐标系。增强信息控制装置200的增强信息计算部230读入虚拟3D对象数据。根据通过增强信息计算部230计算出的旋转方向的移动信息，以局部坐标系原点PL为中心进行虚拟3D对象的旋转移动。
另外，增强信息计算部230以局部坐标系原点PL为基准，在世界坐标系上配置以及登记读入的虚拟3D对象。
如图3的项目3)所示，可以根据世界坐标系上的局部坐标系原点PL的坐标值，移动虚拟3D对象的显示位置。即，根据增强信息计算部230计算出的直线方向的移动信息，更新世界坐标系上的局部坐标系原点PL的坐标值，由此进行虚拟3D对象的直线移动。
在这里，在本实施方式中，将标记物固定设置在远离可动部并可以通过HMD的照相机进行拍摄的位置，而非实际上应该配置虚拟3D对象的可动部。这是为了解决参照图18、图19所述那样的在可动部设置标记物时的问题。
然而，增强信息控制装置200启动时的虚拟3D对象的初次显示位置取决于标记物的配置位置，因此如果这样做的话，有时会在与虚拟3D对象的加工模拟开始位置之间产生偏移，并配置在远离的位置。
因此，需要消除该偏移。针对这点，为了消除偏移，例如用户可以通过手动进行操作来消除偏移。例如，用户可以进行调整以便一边参照显示在HMD的显示器中的虚拟3D对象，一边操作增强信息控制装置200所具备的操作部(省略图示)来消除偏移。增强信息控制装置200所具备的操作部是例如在个人计算机中实现增强信息控制装置200时连接到个人计算机的键盘、鼠标等。
然而，考虑用户的便利性，可以以自动地消除偏移的方式进行调整，而不必进行像这样的由用户进行的手动的调整。参照图4针对此方法的一个例子进行说明。
如图4所示，在本例中，准备第1标记物和第2标记物这2个标记物。
在这里，第1标记物是与参照图3所说明的标记物相同的标记物，如图4的项目1)所示，是用于显示虚拟3D对象的标记物。第1标记物与世界坐标系的原点相对应。
另一方面，如图4的项目1)所示，第2标记物是用于检测虚拟3D对象的加工模拟开始位置的标记物。设第1标记物和第2标记物为不同的图案或不同的形状，以便可以由增强信息控制装置200区别识别。
然后，如图4的项目2)所示，将与虚拟3D对象联动的机床上的旋转轴(MCN坐标系)定位于初始位置，并在虚拟3D对象的加工模拟开始位置以可以通过HMD的照相机拍摄的方式配置第2标记物。另一方面，在可以使用HMD的照相机不断拍摄的位置配置第1标记物。
接下来，如图4的项目3)所示，启动增强信息控制装置200。另一方面，通过头戴式显示器300的照相机拍摄第1标记物以及第2标记物。然后，头戴式显示器300经由无线通信部250对增强信息控制装置200发送通过拍摄获得的图像数据。
启动后的增强信息控制装置200根据从头戴式显示器300发送的图像数据进行各标记物的检测以及标记物间的距离计算作为初始处理。为了进行该处理，例如可以使用非专利文献2公开的技术等。
接下来，如图4的项目4)所示，在第1标记物上显示虚拟3D对象时，将标记物间距离作为移动信息，在世界坐标系上移动局部坐标系原点PL，由此，可以在与虚拟3D对象联动的机床上的虚拟3D对象的加工模拟开始位置上显示虚拟3D对象。
此外，之后不必进行使用了第2标记物的调整，因此可以从机床上去除第2标记物。
如此，可以在头戴式显示器300的照相机可拍摄的位置固定配置第1标记物。此外，在还需要微调整时，可以组合由用户进行的手动的调整。
接下来，参照图5针对由关系信息获取部210进行的“控制轴-虚拟3D对象间的关系信息”的获取进行说明。
在本实施方式中，设关系信息获取部210针对数值控制装置100管理的控制轴与虚拟3D对象之间的关系，由用户通过专用的设定画面进行设定。因此，关系信息获取部210对用户输出如图5所示的关系信息设定画面那样的用户界面。然后，通过该用户界面接受来自用户的控制轴与虚拟3D对象之间的关系的设定。由此，关系信息获取部210可以获取控制轴与虚拟3D对象之间的关系信息。
针对所涉及的用户界面进行说明。
首先，图中的“项目：1”是识别虚拟3D对象的信息。在本实施方式中，分别针对增强信息计算部230存储的虚拟3D对象的数据库内的虚拟3D对象进行设定。作为设定对象的虚拟3D对象，例如从虚拟3D对象的一览中进行选择。
图中的“项目：2”是表示作为本次设定对象的虚拟3D对象的AR坐标系的各移动方向和各旋转方向的信息。移动方向由相互正交的X、Y以及Z的3个轴表示。另外，A表示围绕X轴的旋转方向。同样地，B表示围绕Y轴的旋转方向，C表示围绕Z轴的旋转方向。
图中的“项目：3”是从数值控制装置100管理的控制轴(在图中表示为“对称轴”)选择与AR坐标系的各移动方向以及旋转方向相对应的轴以及旋转方向的部分。通过数值控制装置100使用MCN坐标系管理可选择的控制轴。因此，可以从数值控制装置100获取可选择的控制轴的一览。另外，设由用户进行选择。
例如，在图中的例子中，选择MCN坐标系的控制轴X1，作为与AR坐标系的X轴相对应的轴。但是，这是一个例子，例如可能存在选择MCN坐标系的控制轴Y1作为与AR坐标系的X轴相对应的轴的情况。这些对应对于每一个虚拟3D对象都不同。
此外，在没有移动的方向的情况下，设为未选择(在图中表示为“-”)。
图中的“项目：4”是显示在图中的“项目：3”中选择的控制轴的信息的部分。该信息是随着在“项目：3”中选择出的控制轴而自动决定的信息，显示以便用户进行确认。
具体而言，记载了该控制轴是进行直线运动还是进行旋转运动。另外，记载了基准轴。例如，如果是控制轴X1，则以X轴为基准进行直线运动。另外，如果是控制轴B1，则以Y轴为基准进行旋转运动。
另外，根据在“主轴”中显示的轴的位置，移动方向或者旋转轴方向发生改变。例如，C1的主轴是B1，因此根据B1的位置，C1的移动方向或者旋转轴方向发生改变。
图中的“项目：5”的“反方向”是在AR坐标系中移动方向为反方向时，用户选中的项目。项目被选中时，在AR坐标系中向反方向移动。
在以上说明的各项目中，用户设定的是“项目：3”以及“项目：5”。
此外，如图2所示，关系信息获取部210还获取“控制轴单体的设定以及控制轴彼此的关系信息”。原本该控制轴单体的设定以及控制轴彼此的关系信息已经设定在数值控制装置100侧，关系信息获取部210可以从数值控制装置100获取其并直接使用。因此，针对控制轴单体的设定以及控制轴彼此的关系信息，不需要图5示出那样的在专用的设定画面中的设定。
接下来，参照图6以及图7对在这样设定后通过转换部220进行的、从MCN坐标系移动量向AR坐标系移动信息的转换进行说明。
首先，参照图6针对在进行直线运动时、即进行直线移动的直线轴的情况进行说明。
本次以如下情况为例进行说明：设为转换处理的对象的虚拟3D对象是参照图5所说明的“虚拟3D对象1”，参照图5所说明的那样设定关系信息，将控制轴X1的移动量转换为相应的AR坐标系X的移动信息。
当直线轴是正方向移动时，将从数值控制装置100输出的直线轴的移动量XMCN，根据如参照图5所说明的那样设定的关系信息转换为XAR1，并针对增强信息计算部230进行输出。
增强信息计算部230根据输入的XAR1，使虚拟3D对象1的局部坐标系原点移动XAR1的移动量来生成增强信息显示用数据。由此，对应于转换部220的转换，虚拟3D对象1的显示位置移动。
此外，假设当选中图5的“项目：5”即“反方向”并开启的情况下，XAR1的移动量也为反方向。也就是说，假设在直线轴的移动量XMCN为“+10.0”时，当反方向未选中且关闭的情况下，XAR1转换为“+10.0”，当反方向选中且开启的情况下，XAR1转换为“-10.0”。另外，假设如果在作为图5的“项目：3”的“对象轴”中，将AR坐标系设定为Y、直线轴设定为X1，则直线轴的移动量XMCN被转换为YAR1。
接下来，参照图7针对在进行旋转运动时、即进行旋转的旋转轴的情况进行说明。
本次以如下情况为例进行说明：设为转换处理的对象的虚拟3D对象是参照图5所说明的“虚拟3D对象1”，参照图5所说明的那样设定关系信息，将控制轴C1的移动量转换为相应的AR坐标系C的移动信息。
将从数值控制装置100输出的旋转轴的移动量CMCN，根据如参照图5所说明的那样设定的关系信息转换为CAR1，此外，假设当选中图5的“项目：5”即“反方向”且开启的情况下，CAR1的移动量也变为反方向。
另外，确定主轴的角度θ。
如图5所示，在AR坐标系C的情况下，对称轴是C1，主轴是B1。在这种情况下，变为“θ←主轴(BAR1轴)角度”。此外，假设如图5所示，在AR坐标系B的情况下，对称轴是B1，没有主轴。在这种情况下，变为“θ←0”。
接下来，根据主轴θ的信息计算C轴的旋转轴方向信息。所涉及的要计算的旋转轴方向信息根据在虚拟3D对象的旋转处理中使用的原理计算方法(例如，四元数、仿射转换)而不同。此外，这些原理计算方法的一个例子被记载在例如非专利文献3～6中。具体而言，非专利文献3主要记载了仿射转换，非专利文献4主要记载了欧拉角，非专利文献5、非专利文献6主要记载了四元数。
例如，在四元数的情况下，使用表示旋转轴方向的单位矢量作为旋转轴方向信息。例如，如图中所示，以如下方式进行计算：设表示B轴旋转前的C轴的旋转轴方向的单位矢量V1＝[0 0 1]，表示B轴旋转了90.0度时的C轴的旋转轴方向的单位矢量V2＝[0 1 0]。
然后，转换部220针对增强信息计算部230输出通过转换生成的旋转轴方向信息和移动量CAR1。
增强信息计算部230生成增强信息显示用数据，使得虚拟3D对象以与旋转轴方向信息和移动量CAR1对应的方式在局部坐标系上旋转。由此，对应于转换部220的转换，虚拟3D对象1旋转。
如此，通过在转换部220的转换时计算旋转轴方向信息，可以解决在如参照图20右侧示出的(19C)所说明的AR坐标系中，C轴的旋转轴方向不受B轴的旋转影响而不动的问题。
针对这点，参照图8所示的具体例进行说明。在如图8上侧作为(8A)所示的实际的机床中，在B轴上搭载了C轴。
因此，如图8的中央(8B)所示，在将B轴旋转了例如90.0度时，C轴的旋转轴方向也一起旋转变动90.0度。
从该状态，如图8的下侧(8C)所示，在将C轴旋转了例如90.0度时，C轴的旋转轴方向被B轴的旋转影响也发生变动。由此，可以实现预期的旋转运动。也就是说，可以解决上述的问题。
接下来，参照图9针对使用了本实施方式时的具体的使用例进行说明。
在图9的例子中，显示多个虚拟3D对象。在这种情况下，针对每一个虚拟3D对象，如参照图3以及图4所说明的那样，进行考虑了世界坐标系和局部坐标系的处理。
然后，在使虚拟3D对象与数值控制装置100的移动联动时，如图9的下侧所示设定控制轴与虚拟3D对象的关系信息。
然后，根据该设定信息，包含于增强信息控制装置200中的各功能块进行上述那样的处理，由此，各虚拟3D对象与对应于本身的控制轴的移动进行联动，在AR坐标系上进行移动。此时，对象2的对象轴Z2被设定了反方向标志。因此，在AR坐标系上向与从数值控制装置100接收的移动量的反方向移动。
以上所说明的本实施方式实现如下效果。
在本实施方式中，转换部220进行从MCN坐标系移动量向AR坐标系移动信息的转换。另外，根据该转换后的AR坐标系移动信息，增强信息计算部230生成增强信息显示用数据。然后，头戴式显示器300根据该增强信息显示用数据，在机床400中重合显示增强信息。
由此，可以进行数值控制装置100与基于增强现实的虚拟3D对象之间的联动。因此，用户可以观察加工模拟的情况。
另外，在本实施方式中可以改变用于获取特征点(例如，标记物)的照相机拍摄方向，因此可以进行改变视角的观察。也就是说，根据本实施方式，与使用专利文献2公开的技术时相比，可以实现更加接近现实的加工模拟。
进一步，在本实施方式中，用户仅通过诸如参照图4所说明的那样的准备和参照图5所说明的那样的设定的简单的设定和准备，就可以执行加工模拟。
进一步，在本实施方式中，如图9所示，在通过1个标记物显示出多个3D对象时，可以分开移动多个3D对象。
另外，在本实施方式中，根据在现实的机床400中重合显示虚拟3D对象，不再需要对构成机床400的全部要素进行虚拟3D对象化。也就是说，不再需要如现有技术那样生成全CG。由此，在存在多个种类的机床400的情况下，也可以容易地实现通过其分别进行的加工模拟。由此，可以利于降低成本、缩短工期。针对这点参照图10以及图11进行说明。
如图10所示，考虑对每一个数值控制装置100连接不同的机床400(例如，A公司制造的加工中心、C公司制造的对置车床)的情况。在这种情况下，在现有技术中，需要分别针对这些不同的机床400生成虚拟3D对象。另外，之后，当制造出新机型时，还需要生成针对该新机型的虚拟3D对象。也就是说，需要生成每一个机床400固有的虚拟3D对象。
与此相反，在本实施方式中，组合具备增强现实技术的普通功能的增强信息计算部230与作为本实施方式特有的结构的关系信息获取部210以及转换部220，来进行上述那样的处理。
由此，即使在控制任意的机床400的数值控制装置100与增强信息控制装置200相连接的情况下，也可以实现加工模拟。
也就是说，根据本实施方式，通过1个结构(用于实现1个结构的应用程序)，可以进行任意的机床400上的加工模拟。
以上，针对本实施方式进行了说明。上述实施方式是本发明的优选实施方式，但是本发明的范围并不限定于上述实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内实施进行了各种各样的变更的方式。例如，可以如以下所说明的变形例所示进行变形实施。
[第1变形例]
参照图12～图14针对本实施方式的第1变形例进行说明。
在本变形例中，不移动机床400的可动部而实现基于仅与机床400的MCN坐标值的联动的加工模拟。因此，在本实施方式中，如图12的上段所示，对机床400不输出MCN坐标系移动量。由此，可以仅使虚拟3D对象移动而不使机床400的实际可动部移动。
另外，在本变形例中，设置多个标记物用于虚拟3D对象的显示。然后，如图12的下段所示，在多个标记物的每一个上显示1个或者多个虚拟3D对象。此外，该多个标记物分别相当于图4所示的第1标记物，与图4所示的第2标记物不同。
在如此通过多个标记物显示各虚拟3D对象时，需要进行AR坐标系(中的世界坐标系)的统一。针对这点参照图13进行说明。
首先，从多个标记物中决定主标记物。设主标记物以外的标记物为副标记物。
接下来，对将主标记物的中心设为原点P1的世界坐标系关联其他标记物的中心Pn。
因此，如图13的上段所示，获取各副标记物与主标记物之间的距离。距离的获取例如参照图4所述，使用非专利文献2公开的技术等来执行。
接下来，如图13的下段所示，对世界坐标系上的各标记物中心位置Pn设定获取到的距离。在这里，各虚拟3D对象的局部坐标系与各标记物的坐标系相关联，因此通过如此设定距离，各虚拟3D对象可以在同一坐标系上表示位置，也可以应用虚拟3D对象彼此的干扰检查。
此外，对于针对机床400不输出MCN坐标系移动量的变形和在多个标记物的每一个上显示1个或者多个虚拟3D对象的变形的组合进行了说明，但是也可以只执行这些变形的某一个。
如此，针对多个标记物分别对应于1个或者多个虚拟3D对象时的关系信息设定画面的例子进行说明。这是与图5的关系信息设定画面同样的设定画面。
在本例中，如图14中图示那样设定各虚拟3D对象与各控制轴的关系。
在这里，对主标记物关联虚拟3D对象2与虚拟3D对象3这2个虚拟3D对象。在这种情况下，虚拟3D对象2和3与通用的控制轴(X1、Y1以及B1)联动。因此，当在从数值控制装置100输入的MCN坐标系移动量中包括针对X1、Y1以及B1的某一个的移动量时，分别针对虚拟3D对象2和3，由转换部220通过参照图6、图7所说明的方法来进行转换处理即可。
[第2变形例]
通过组合上述本实施方式与专利文献3、专利文献4公开的技术，可以进行更有现实感的加工模拟。
在这里，专利文献3中公开的技术是考虑了实际存在的对象与虚拟3D对象的前后关系(深度)等的技术。通过组合本实施方式与专利文献3中公开的技术，可以在加工模拟中反映显示虚拟3D对象(例：加工工件)与实际对象(例：工具)之间的前后关系。
另外，专利文献4中公开的技术是即使从照相机图像看不到特征点(例如，标记物)也持续显示虚拟3D对象的技术。
通过组合本实施方式与专利文献4中公开的技术，即使标记物不在头戴式显示器300所具备的照相机的拍摄范围内，也可以持续显示虚拟3D对象。
[第3变形例]
如在上述实施方式中参照图2等所述，关系信息获取部210从数值控制装置100获取了“包括控制轴单体的设定的控制轴彼此的关系信息”。另外，另一方面，关系信息获取部210根据用户的设定获取了“控制轴-虚拟3D对象间的关系信息”。
然而，并不必须如此。例如，关系信息获取部210可以根据用户的设定获取“包括控制轴单体的设定的控制轴彼此的关系信息”以及“控制轴-虚拟3D对象间的关系信息”的双方。
除此之外，例如，关系信息获取部210也可以从数值控制装置100获取“包括控制轴单体的设定的控制轴彼此的关系信息”以及“控制轴-虚拟3D对象间的关系信息”的双方。在这种情况下，例如，预先通过数值控制装置100设定双方的关系信息即可。
此外，上述的数值控制装置、增强信息控制装置以及机床分别可以通过硬件、软件或者它们的组合来实现。另外，通过上述的数值控制装置、增强信息控制装置以及机床的协调工作进行的增强现实模拟方法也可以通过硬件、软件或者它们的组合来实现。在这里，通过软件实现是指通过计算机读入并执行程序来实现。
可以使用各种类型的非暂时性计算机可读介质(non-transitory computer readable medium)来存储程序，并提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包括各种类型的有形记录介质(tangible storage medium)。非暂时性计算机可读介质的例子包括磁记录介质(例如，软盘、磁带、硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如，光磁盘)、CD-ROM(Read Only Memory只读存储器)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如，掩模ROM、PROM(Programmable ROM可编程ROM)、EPROM(Erasable PROM可擦除PROM)、闪存ROM、RAM(random access memory随机存取存储器))。另外，可以通过各种类型的暂时性计算机可读介质(transitory computer readable medium)向计算机提供程序。暂时性计算机可读介质的例子包括电信号、光信号以及电磁波。暂时性计算机可读介质可以经由电线以及光纤等的有线通信路或者无线通信路向计算机提供程序。