JPH01318912A - デジタイジング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、モデルまたは製品等から加工用データを得る
ためのデジタイジング方法及び装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来のデジタイジング方法は、接触型のトレーサヘンド
を有する倣い機能を持った機械にょリ、モデルまたは製
品を倣い、その時の機械の動きを、検出器を用いてデジ
タル化して記憶させ、これから加工用ＮＣデータを作成
させていたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のデジタイジング方法では、高精度の倣いサーボ技
術が必要で高価となり、また、倣いサーボのため、高速
化に限界があり、しかも、接触式のため、粘土等の軟ら
かいモデルに対しては通用が困難又は不可能であった。

本発明は、従来のデジタイジング方法の上記点に鑑みて
提案されたもので、その目的とするところは、高精度の
倣いサーボ技術を必要とせず、かつ、デジタイジングの
高速化を可能とし、やわらかい対象物に対してもデジタ
イジングが可能なデジタイジング方法及び装置を提供し
ようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のデジタイジング方法
は、モデルに対して、Ｚ軸方向位置を一定の非接触位置
に保持した状態で非接触検出へノドを、Ｚ軸と直交する
Ｘ−Ｙ平面内でモデルのＸ−Ｙ平面内の投影像を、その
一端から他端へ定ピッチで細分割した経路に沿って非接
触で走査させ、上記非接触検出ヘッドのＸ−Ｙ平面内で
の位置データを刻々と検出し、かつ、各位置での非接触
検出ヘッドとモデルとの間のＺ軸方向の隔離距離を検出
してモデルの三次元形状データを得るようにしたもので
ある。

また、本発明のデジク・ｆジング装置は、モデルを装着
するテーブルと、テーブル上のモデルに対して、Ｘ−Ｙ
−Ｚ軸方向に移動制御可能とした移動体と、移動体のＸ
−Ｙ平面内での位置データを刻々と検出可能としたＸ軸
及びＹ軸位置検出器と、モデルに対してＺ＠方向位置を
一定の接触位置に保持した状態で上記移動体に装着され
、上記Ｘ軸及びＹ軸位置検出器の位置データ検出に対応
してモデルまでのＺ軸方向の隔離距離を検出する非接触
検出ヘッドと、モデルのＸ−Ｙ平面内の投影像をその一
端から他端へ定ピッチで細分割した経路に沿って移動体
を介して非接触検出ヘッドを走査させ、かつ、この走査
中のＸ軸及びＹ軸位置検出器のＸ−Ｙ平面内の位置デー
タと非接触検出ヘッドによるＺ軸方向の離隔距離データ
からモデルの三次元形状データを演算するコントローラ
とを具備したものである。

〔作用〕

本発明のデジタイジング方法は、モデルのＸ−Ｙ平面内
の投影像を、その一端から他端へ定ピッチで細分割した
経路に沿って非接触検出ヘッドを非接触で走行させて、
Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置データを刻々と検出する。

そして、Ｚ軸方向のデータは、非接触検出ヘッドを２軸
方向に固定しておき、モデルとの間の離隔距離を刻々と
検出させ、上記Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置データと合
わせてモデルの三次元形状データを得るものである。

また、本発明のデジタイジング装置は、非接触検出へ・
ノドを移動体を介して移動させ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向
の位置データを、移動体の移動量から検出させ、Ｚ軸方
向の位置データは、非接触検出ヘッドにより、モデルま
での離隔距離で検出させており、これら各軸の位置デー
タは、コントローラにより演算処理される。

〔実施例〕

第１図は本発明装置の一実施例を示す概略斜視図であっ
て、同図において、（１）はテーブル、（２）はテーブ
ル（１）の後面に立設したコラム、（３）はコラム（２
）にＸ軸方向（左右方向）に摺動可能に装備したＸ軸方
向移動体、（４）はＸ軸サーボモータ、（５）はＸ軸ボ
ールねしであって、ボールナツト（図示省略）を介して
Ｘ軸方向移動体（３）をコラム（２）上でＸ軸方向に駆
動する装置を構成しており、Ｘ軸方向移動体（３）の移
動量は、Ｘ軸位置検出器（６）で検出される。

（７）はＸ軸方向移動体（３）にＹ軸方向（前後方向）
に移動可能に装着されたＸ軸方向移動体、（８）はＹ軸
サーボモータ、（９）はＹ軸ボールねしであって、ポー
ルナツト（図示−省略）を介してＹ軸方向移動体（７）
をＸ軸方向移動体（３）に対してＹ軸方向に駆動する装
置を構成しており、Ｙ軸方向移動体（７）の移動量は、
Ｙ軸位置検出器（１０）で検出される。

（１１）はＹ軸方向移動体（７）に２軸方向（上下方向
）に移動可能に装着されたＸ軸方向移動体、（１２）は
２軸サーボモータ、（１３）はＺ軸ボールねしであって
、ポールナツト（図示省略）を介してＸ軸方向移動体（
１１）をＹ軸方向移動体（７）に対してＺｉＩｌ１７Ｉ
ｉＦｌに駆動する装置を構成しており、Ｘ軸方向移動体
（１１）の移動量は、Ｚ軸位置検出器（１４）で検出さ
れる。

（１５）はＸ軸方向移動体（１１）に装着された非接触
検出ヘッド、（１６）はコントローラ、（Ｍ）はモデル
を示している。

非接触検出ヘッド（１５）は、第２図に示す様にレーデ
光源（１７）とレンズ（１８）　　（１９）と絞り（２
０）及び光位置センサ（２１）の組合せよりなり、非接
触検出ヘッド（１５）からモデル（Ｍ）までの離隔距離
を、光位置センサ（２１）により検出させる構成である
。即ち、レーザ光源（１７）からのレーザ光は、ハーフ
ミラ−（２２）からレンズ（１８）を経てモデル（Ｍ）
に達し、モデル（Ｍ）を反射したレーザ光は、レンズ（
１８）、絞り（２０）　、レンズ（１９）を経て光位置
センサ（２１）に入射し、非接触検出ヘッド（１５）か
らモデル（Ｍ）までの離隔距離に比例して光位置センサ
（２１）への入射位置が変化することによって、離隔距
離を検出させるものである。

コントローラ（１６）は、Ｘ軸サーボモータ（４）及び
Ｙ軸サーボモータ（８）を介してＸ軸方向移動体（３）
及びＹ軸方向移動体く７）を第３図に示す様に移動させ
、かつ、各軸位置検出器（６）　　（１０）　　（１４
）の位置データ及び非接触検出ヘッド（１５）の光位置
センサ（２１）の検出値を演算処理してモデル（Ｍ）の
三次元形状データを作成する。

上記Ｘ軸方向移動体（３）の移動範囲（Ｐ）及びＹ軸方
向移動体（７）の移動範囲（Ｑ）は、モデル（Ｍ）のＸ
−Ｙ平面内の投影像によって決定され、この範囲を、そ
の一端から他端へ定ピッチ（Ｓ）で細分割したジグザグ
経路に沿ってコントローラ（１６）により駆動される。

上記ピンチ（Ｓ）は、光位置センサ（２１）の分解能を
限度として小さくする程精密なデジタイジングが可能と
なり、加工条件等によって適当な値に設定される。

本発明装置は以上の構成からなり、次に動作を説明する
。

テーブル（１）上に装着したモデル（Ｍ）のＺ軸方向の
最大値より若干大きい値で非接触検出ヘッド（１５）の
下端をＸ軸方向移動体（１１）にセントする。そして、
モデル（Ｍ）のＸ軸方向の最大値及びＹ軸方向の最大値
並びにピッチ（Ｓ）を設定し、コントローラ（１６）に
よって、Ｘ軸方向移動体（３）及びＹ軸方向移動体（７
）を第３図の如き経路に沿って一定速度で移動させる。

これにより、非接触検出ヘッド（１５）はモデル（Ｍ　
）に非接触で移動する。そして、この間、Ｘ軸位置検出
器（６）及びＹ軸位置検出器（１０）のデータを一定時
間間隔でサンプリングし、これと同時に、非接触検出ヘ
ッド（１５）の光位置センサ（２１）の検出値を刻々と
サンプリングする。これらの検出値に予め設定した形状
パターン及び補間精度を加味させて、モデル（Ｍ）の三
次元形状データが得られる。

上記実施例では、Ｘ軸方向に定ピッチ（Ｓ）で細分割し
ているが、Ｙ軸方向に定ピンチ（Ｓ）で細分割させても
よく、また、それぞれの移動範囲（Ｐ）　　（Ｑ）は、
モデル（Ｍ）のｘ−ｙ平面への投影像の輪郭形状に適合
させることによって、無駄な動作を減少させることが可
能である。

また、非接触検出ヘッド（１５）には、レーザー光以外
に、指向性の高い媒体（例えば、超音波）を使用しても
よい。

さらに、非接触検出ヘッド（１５）で検出したデータは
、そのまま取り込まず、複数個分のデータをサンプリン
グする毎に、前のデータを遅らせて記憶させる如きバッ
ファ処理機能をもたせたり、或いは、各測定点で、その
周囲のデータを集めて平均値を求めさせるために、微小
範囲の走査機能を持たせることができる。また、非接触
検出ヘッド（１５）に先行検出制御機能をもたせ、測定
点の前方のモデル形状を検出させてＺ軸方向の位置を変
更させ、衝突等を防止させることも可能であり、さらに
、先行検出で得たデータにより、傾斜面や曲面等の場合
には、これらの面に対向するように傾斜させたり、或い
は、法線方向検出機能を付与すること藻可能である。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、高精度の倣いサーボ技術を必要
とせず、かつ、デジタイジングの高速化が可能であり、
しかも、やわらかいモデルに対してもデジタイジングが
可能となり、モデルの製作が容易化できる。

また、本発明の装置によれば、簡単安価な構成からなる
デジタイジング装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す概略斜視図、第２
図は非接触検出ヘッドの一例を示す原理説明図、第３図
はＸ軸及びＹ軸方向の移動方法の一例を示す移動経路図
である。 （１）・・・テーブル、　　　（２）・−・コラム、（
３）・−・Ｘ軸方向移動体、 （４）・・−Ｘ軸サーボモータ、 （５）−・・Ｘ軸ボールねし、 （６）・・−Ｘ軸位置検出器、 （７）・−Ｘ軸方向移動体、 （８）・・・Ｙ軸サーボモータ、 （９）−Ｙ軸ボールねじ、 （１０）・−・Ｙ軸位置検出器、 （１１）−・−Ｚ軸方向移動体、 （１２）・・・Ｘ軸サーボモータ、 （１３）・・−・Ｚ軸ボールねし、 （１４）・・・Ｚ軸位置検出器、 （１５）−・−非接触検出ヘッド、 （１６）・・−・・コントローラ、（Ｍ）・・・−・モ
デル。 特許　出願人　大阪機工株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モデルに対して、Ｚ軸方向位置を一定の非接触位
   置に保持した状態で非接触検出ヘッドを、Ｚ軸と直交す
   るＸ−Ｙ平面内でモデルのＸ−Ｙ平面内の投影像を、そ
   の一端から他端へ定ピッチで細分割した経路に沿って非
   接触で走査させ、上記非接触検出ヘッドのＸ−Ｙ平面内
   での位置データを刻々と検出し、かつ、各位置での非接
   触検出ヘッドとモデルとの間のＺ軸方向の隔離距離を検
   出してモデルの三次元形状データを得ることを特徴とす
   るデジタイジング方法。
2. （２）モデルを装着するテーブルと、テーブル上のモデ
   ルに対して、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸方向に移動制御可能とした移
   動体と、移動体のＸ−Ｙ平面内での位置データを刻々と
   検出可能としたＸ軸及びＹ軸位置検出器と、モデルに対
   してＺ軸方向位置を一定の接触位置に保持した状態で上
   記移動体に装着され、上記Ｘ軸及びＹ軸位置検出器の位
   置データ検出に対応してモデルまでのＺ軸方向の隔離距
   離を検出する非接触検出ヘッドと、モデルのＸ−Ｙ平面
   内の投影像をその一端から他端へ定ピッチで細分割した
   経路に沿って移動体を介して非接触検出ヘッドを走査さ
   せ、かつ、この走査中のＸ軸及びＹ軸位置検出器のＸ−
   Ｙ平面内の位置データと非接触検出ヘッドによるＺ軸方
   向の離隔距離データとからモデルの三次元形状データを
   演算するコントローラとを具備したことを特徴とするデ
   ジタイジング装置。