JPH0236406A - スプライン補間機能を有するnc装置 - Google Patents
スプライン補間機能を有するnc装置Info
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- JPH0236406A JPH0236406A JP18781588A JP18781588A JPH0236406A JP H0236406 A JPH0236406 A JP H0236406A JP 18781588 A JP18781588 A JP 18781588A JP 18781588 A JP18781588 A JP 18781588A JP H0236406 A JPH0236406 A JP H0236406A
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- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 113
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 12
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
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- Numerical Control (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、曲面加工を高速かつ精度良く実行するための
スプライン補間機能を有するNC装置に関する。
スプライン補間機能を有するNC装置に関する。
従来、NC装置で曲面加工を行う場合には、第6図、第
7図に示すように、工具軌跡A、Bを求め、その工具軌
跡ASBを直線補間や円弧補間を用いて加工していた。 更に、スプライン補間機能を持っているものについては
、加工曲面に沿って工具を移動させるための工具軌跡上
の全教示点数をスプライン関数に代入して、その工具軌
跡上の位置を発生させ、より加工精度を向上させること
を行っていた。
7図に示すように、工具軌跡A、Bを求め、その工具軌
跡ASBを直線補間や円弧補間を用いて加工していた。 更に、スプライン補間機能を持っているものについては
、加工曲面に沿って工具を移動させるための工具軌跡上
の全教示点数をスプライン関数に代入して、その工具軌
跡上の位置を発生させ、より加工精度を向上させること
を行っていた。
ところが、第6図に示すように、工具軌跡を直線補間で
精度良く実行するためには、工具軌跡上の点を多数指定
する必要があり、加工精度を向上させるためには、第6
図に示すように、各教示点を指定するためのNCデータ
数が多くなるという欠点があり、NCデータの作成に時
間を要するという問題がある。 また、第7図に示すように円弧補間を行う場合には、工
具軌跡上の教示点の数は減少するが、実際の工具軌跡と
近似される円弧とに偏差を生じ、加工精度が向上しない
という問題がある。 更に、スプライン補間機能を用いる場合には、工具軌跡
上の教示点の数は減少し、実際の工具軌跡と近似される
円弧との偏差も少なくなるが、スプライン関数に工具軌
跡上の全教示点数を代入しての計算は、膨大な時間を必
要とし、NC装置における短いサンプリングタイムの間
に、その工具軌跡上の位置を発生させることは、不可能
であり、リアルタイムにて、スプライン補間することは
できなかった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、少ない工具軌跡上の教
示点数の指定で滑らかな補間をリアルタイムにて行なえ
るスプライン補間機能を有するNC装置を提供すること
である。
精度良く実行するためには、工具軌跡上の点を多数指定
する必要があり、加工精度を向上させるためには、第6
図に示すように、各教示点を指定するためのNCデータ
数が多くなるという欠点があり、NCデータの作成に時
間を要するという問題がある。 また、第7図に示すように円弧補間を行う場合には、工
具軌跡上の教示点の数は減少するが、実際の工具軌跡と
近似される円弧とに偏差を生じ、加工精度が向上しない
という問題がある。 更に、スプライン補間機能を用いる場合には、工具軌跡
上の教示点の数は減少し、実際の工具軌跡と近似される
円弧との偏差も少なくなるが、スプライン関数に工具軌
跡上の全教示点数を代入しての計算は、膨大な時間を必
要とし、NC装置における短いサンプリングタイムの間
に、その工具軌跡上の位置を発生させることは、不可能
であり、リアルタイムにて、スプライン補間することは
できなかった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、少ない工具軌跡上の教
示点数の指定で滑らかな補間をリアルタイムにて行なえ
るスプライン補間機能を有するNC装置を提供すること
である。
上記課題を解決するための発明の構成は、加工曲面に沿
って加工工具を移動させるための工具軌跡上の各教示点
の位置データを記憶する位置データ記憶手段と、前記位
置データ記憶手段により記憶された各教示点の位置デー
タによる連続した3教示点における隣接した2教示点間
の変位ベクトルの2つの単位ベクトルから前記連続した
3教示点の中間教示点における近似的な各接線ベクトル
を発生させるベクトル発生手段と、前記位置データ記憶
手段により記憶された隣接する2教示点の位置データに
よる位置ベクトルと前記ベクトル発生手段により発生さ
れたその2教示点における接線ベクトルとから隣接した
2教示点間の前記工具軌跡上の位置を1変数によって変
化させることのできるスプライン関数を発生させるスプ
ライン発生手段と、前記スプライン発生手段により発生
されたスプライン関数の1変数を変化させて前記工具軌
跡上の位置を発生させるスプライン補間手段とを備えた
ことを特徴とする。
って加工工具を移動させるための工具軌跡上の各教示点
の位置データを記憶する位置データ記憶手段と、前記位
置データ記憶手段により記憶された各教示点の位置デー
タによる連続した3教示点における隣接した2教示点間
の変位ベクトルの2つの単位ベクトルから前記連続した
3教示点の中間教示点における近似的な各接線ベクトル
を発生させるベクトル発生手段と、前記位置データ記憶
手段により記憶された隣接する2教示点の位置データに
よる位置ベクトルと前記ベクトル発生手段により発生さ
れたその2教示点における接線ベクトルとから隣接した
2教示点間の前記工具軌跡上の位置を1変数によって変
化させることのできるスプライン関数を発生させるスプ
ライン発生手段と、前記スプライン発生手段により発生
されたスプライン関数の1変数を変化させて前記工具軌
跡上の位置を発生させるスプライン補間手段とを備えた
ことを特徴とする。
位置データ記憶手段に記憶された各教示点の位置データ
から連続した3教示点の隣接した2教示点間の変位ベク
トルの2つの単位ベクトルからその連続した3教示点の
中間教示点において、ベクトル発生手段にて、近似的な
各接線ベクトルを発生させ、隣接する2教示点における
接線ベクトルと位置データ記憶手段に記憶されたその位
置データによる位置ベクトルとからスプライン発生手段
にて、隣接した2教示点間を通る1変数をパラメータと
するスプライン関数が演算される。次に、スプライン補
間手段にて、スプライン関数におけるパラメータを変化
させてスプライン関数上の各位置に関する補間データが
生成され、補間データに従って工作機械が制御される。 このように、加工面上にとられた工具軌跡上の連続した
3教示点を順次指定し、求められた隣接する2教示点に
おける接線ベクトルとその位置ベクトルとから2教示点
間がスプライン補間されることにより滑らかに加工され
る。
から連続した3教示点の隣接した2教示点間の変位ベク
トルの2つの単位ベクトルからその連続した3教示点の
中間教示点において、ベクトル発生手段にて、近似的な
各接線ベクトルを発生させ、隣接する2教示点における
接線ベクトルと位置データ記憶手段に記憶されたその位
置データによる位置ベクトルとからスプライン発生手段
にて、隣接した2教示点間を通る1変数をパラメータと
するスプライン関数が演算される。次に、スプライン補
間手段にて、スプライン関数におけるパラメータを変化
させてスプライン関数上の各位置に関する補間データが
生成され、補間データに従って工作機械が制御される。 このように、加工面上にとられた工具軌跡上の連続した
3教示点を順次指定し、求められた隣接する2教示点に
おける接線ベクトルとその位置ベクトルとから2教示点
間がスプライン補間されることにより滑らかに加工され
る。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第1図は、本発明のスプライン補間機能を存するNC装
置を利用する直交座標型6釉のレーザ加工ロボット30
を示している。 第1図において、レール12はレール10,11に案内
されて、サーボモータ(図示路)により駆動され、第1
軸(X軸)方向に移動する。キャリア13はレール12
上に摺動自在に配設されており、サーボモータ(図示路
)により回転される送り螺子14により、第2軸(Y軸
)方向に移動する。キャリア13には摺動子15が配設
されており、その摺動子15は図示しない送り螺子機構
により第3軸(Z軸)方向に移動するようになっている
。そして、摺動チエ5の先端部にはそれぞれ第4軸、第
5軸、第6軸の回りに旋回する作業ヘッド16が配設さ
れている。又、作業ヘッド16の先端にはレーザ光を照
射するレーザビームヘッド(工具)17が設けられてい
る。 又、1はレーザ発振装置であり、それにより発振された
レーザ光は、第1軸に平行なU軸方向に摺動する結合子
4に結合されU軸方向に伸縮する導光路5と、結合子4
を介して導光路5と結合し第2軸に平行に配設された導
光路6とによってキャリア13に導かれる。そして、そ
のレーザ光はレーザビームヘッド17から加工物に対し
て放射される。 第2図は上記レーザ加工ロボット30のスプライン補間
機能を有するNC装置の電気的構成を示したブロックダ
イヤグラムである。 20はマイクロコンピュータ等から成る中央処理装置で
ある。この中央処理装置20には、メモリ25、サーボ
モータを駆動するためのサーボCPU22a〜22f1
ジヨグ運転の指令、教示点の指示等を行うオペレーティ
ングボックス(以下OP盤という)26が接続され、又
、教示動作の開始指令等を行う操作盤27が接続されて
いる。 ロボットに取付けられた各軸駆動用のサーボモータM1
〜M6は、それぞれサーボCPU22a〜22fによっ
て駆動される。 前記サーボCPU22 a〜22fのそれぞれは、中央
処理装置20から出力される出力角度データθ1〜θ6
と、サーボモータM1〜M6に連結されたエンコーダE
1〜E6の出力α1〜α6との間の偏差を演算し、この
演算された偏差の大きさに応じた速度で各サーボモータ
M1〜M6を回転させるように作動する。 前記メモリ25にはロボットを教示点等の位置データに
従って動作させるためのプログラムが記憶されたPA領
領域教示点の位置データを記憶する位置データ記憶手段
としてのPDA領域が設けられており、教示モードにお
いて、−複数の教示点における位置データが記憶される
。 次にCPU20の処理手順を第3図のフローチャートに
従って説明する。 まず、位置データ記憶手段を形成するメモリ25のPD
A領域に、0Fll’26により、第5図に示すように
、工具軌跡上の各教示点P1〜P、の位置データが記憶
され、操作盤27によりスプライン補間を用いた加工開
始が指令されると、第3図のプログラムが起動される。 まず、教示点に工具軌跡上の開始点P1を含む第1区間
である2教示点P、、P、間のスプライン補間について
述べる。尚、教示点P、は第1区間の区間始点であり、
教示点P2は第1区間の区間終点である。 ステップ100ではメモリ25のPDA領域に記憶され
ている工具軌跡上の教示点の位置データから連続した3
教示点P 、、 P 2. P 、を読み込み、次にス
テップ102に移行して、第1区間の区間始点P1と区
間終点P、の位IベクトルV1とV、を求める。 次に、ベクトル発生手段を達成するステップ104に移
行し、第1区間の区間始点P、と区間終点P2での工具
軌跡上の接線ベクトルの単位ベクトルT1とT、を求め
る。 第1区間の区間始点P、における接線ベクトルの単位ベ
クトルT、は、区間始点P1が工具軌跡上の開始点であ
るので、その前の教示点が存在しないため、工具軌跡上
の中間教示点とは異なった方法により求める。即ち、第
4図(a)に示すように、隣接した教示点P1から教示
点P2に至る変位ベクトルaと隣接した教示点P2から
教示点P3に至る変位ベクトルbとかり、工具軌跡上の
開始点P、における接線ベクトルの単位ベクトルT、は
、T+= (2a b> / I 2a b 1で
近似的に求める。又、その接線ベクトルの太きさmは、 m=V2−V+ で近似的に求められる。 又、第1区間の区間終点である工具軌跡上の中間教示点
P2における接線ベクトルの単位ベクトルT2は、上記
連続した3教示点p I+ p 、、 p 、において
、第4図(b)でi=1として、隣接した教示点P1か
ら教示点P2に至る変位ベクトルCの単位ベクトル7と
隣接した教示点P2から教示点P3に至る変位ベクトル
dの単位ベクトルfとから、次式で近似的に求められる
。 T2= (e+f)/l e+f ここで、;=7/171.7=T/1オ又、その接線ベ
クトルの大きさmは、 m=1Vi−v で近似的に求められる。 次に、スプライン発生手段を達成するステップ106に
移行し、第1区間である2教示点P、、P2間のスプラ
イン関数がパラメータSを用いて発生される。 その第1区間のスプライン関数V、(s)は、次式7式
% ここで、係数B、、、B、、B、、B、は次の様にして
、区間始点P1での位置ベクトルV、と接線ベクトルの
単位ベクトルT、及び区間終点P2での位置を用いて求
められる。 であるので、 ここで、m=1Vz−V ここで、m= V2 V 次に、ステップ108でスプライン関数のパラメータS
が第1区間の区間始点P1である初期値の0に設定され
、そして、スプライン補間手段を達成するステップ11
0で、パラメータSに対応した工具軌跡上の位置ベクト
ルV+(s)が演算される。 そして、ステップ112でその位置へ工具を移動させる
ように各制御軸の駆動回路に対し/(ルス分配が行われ
る。次に、ステップ114で、+ラメータSが1か否か
、即ち、スプライン補間の第1区間の区間終点P2に達
したか否かが判定される。ステップ114の判定結果が
NOの場合には、ステップ116へ移行して、パラメー
タSの値が微小量ΔSだけ加算され、ステップ110に
戻り、第5図に示すように、次の補間点が演算される。 そして、スプライン補間の第1区間の区間終点P2まで
補間演算が完了すると、ステップ114の判定はYES
とtlす、ステップ118へ移行して位置データは最終
データか否かが判定される。この場合は、位置データが
R++A’データでないのでステップ100へ移行する
。 そして、第2区間である2教示点P 2+ P 、間の
スプライン補間が実行される。尚、教示点P2は第2区
間の区間始点であり、教示点P3は第2区間の区間終点
である。 ステップ100ではメモリ25のPDA領域に記憶され
ている工具軌跡上の教示点の位置データから連続した3
教示点P L+ P −、P−を読み込み、次にステッ
プ102に移行して、第2区間の区間始点P、と区間終
点P、の位置ベクトルV2とV3を求める。 次に、ベクトル発生手段を達成するステップ104に移
行し、qg2区間の区間始点P2と区間終点P3での工
具軌跡上の接線ベクトルの単位ベクトルT2とT、を求
める。 ′fPJ2区間の区間始点P2における接線ベクトルの
単位ベクトルT2は、区間始点P、が工具軌跡上の開始
点でないので、滑らかなスプライン補間とするために、
上述の第1区間の区間終点P2で求められた接線ベクト
ルの単位ベクトルT2と等しくする。 そして、上述の第1区間の区間終点P2で接線ベクトル
の単位ベクトルT2を求めたと同様に、第2区間の区間
終点である工具軌跡上の中間教示点P、における接線ベ
クトルの単位ベクトルT3は、上記連続した3教示点P
、、 P 3. P 、において、第4図ら)でi=
2として、隣接した教示点P2から教示点P3に至る変
位ベクトル7の単位ベクトル7と隣接した教示点P、か
ら教示点P4に至る変位ベクトルdの単位ベクトルfと
から、次式で近似的に求められる。 T3= (e+f)/ e+f ここで、e=c/let、r=ct/1ctlそして、
ステップ106〜ステツプ114は、上述の第1区間で
ある2教示点P1.P2間のスプライン関数の発生の場
合と同様に説明され、ステップ118で位置データが最
終データでないので、ステップ100へ移行する。 そして、次に、第3区間以降の各教示点間について、ス
プライン補間が実行される。 次に、第i区間である2教示点Pt、P+47間のスプ
ライン補間について述べる。尚、教示点PtはlEi区
間の区間始点であり、教示点P l+1は第i区間の区
間終点である。 ステップ100ではメモリ25のPDA領域に記憶され
ている工具軌跡上の教示点の位置データから連続した3
教示点P 1. P I+l+ P 142を読み込み
、そして、次にステップ102に移行して、第i区間の
区間始点Ptと区間終点P、+、の位置ベク)jし■東
と■田そ求のる。 次に、ベクトル発生手段を達成するステップ104に移
行して、第i区間の区間始点Plと区間終点P、。、で
の接線ベクトルの単位ベクトル〒IとT I+ +を求
める。 第i区間の区間始点Ptにおける接線ベクトルの単位ベ
クトルTIは、区間始点PLが工具軌跡上の開始点でな
いので、滑らかなスプライン補間とするために、一つ前
の区間である9F、 i −1区間の区間終点P、で求
められた接線ベクトルの単位ベクトルTIと等しくする
。 そして、上述の第1区間の区間終点P、での接線ベクト
ルの単位ベクトルT2を求めたと同様に、第i区間の区
間終点である工具軌跡上の中間教示点P l+1の接線
ベクトルの単位ベクトルT II+は、上記連続した3
教示点P l、 P l+I+ P l+2において、
第4図(b)に示すように、隣接した教示点P1から教
示点P l+1に至る変位ベクトルCの単位ベクトルe
と隣接した教示点P Illから教示点P l+2に至
る変位ベクトルdの単位ベクトルfとから、次式で近似
的に求められる。 Tt++=(e+f)/ e+f ここで、e=c/lc1.f=d/ld又、その接線ベ
クトルの大きさmは、 m= V、、、−V。 で近似的に求められる。 次に、スプライン発生手段を達成するステップ106に
移行し、第i区間である2教示点P+、Ptや。 間のスプライン関数がパラメータSを用いて発生される
。 その第i区間のスプライン関数Vl(S)は、次式%式
% ここで、係数B、、B2.B、、B4は次の様にして、
区間始点Ptでの位置ベクトルv五と接線ベクトルの単
位ベクトルT、及び区間終点P Illでの位置ベクト
ルV l + 1と接線ベクトルの単位ベクトルT I
+ +を用いて求められる。 V i (0) = B + = V tVl(s)=
82+2B3・s+3B、・s’であるので、 ここで、m= V+*+−Vl ここで、m= V、+、−■。 次に、ステップ108でスプライン関数のパラメータS
が第1区間の区間始点P、である初期値の0に設定され
、そして、スプライン補間手段を達成するステップ11
0で、パラメータSに対応した工具軌跡上の位置ベクト
ルVt(S)が演算される。 そして、ステップ112でその位置へ工具を移動させる
ように各制御軸の駆動回路に対しパルス分配が行われる
。次に、ステップ114でパラメータSが1か否か、即
ち、スプライン補間の第i区間の区間終点Pい、に達し
たか否かが判定される。 ステップ114の判定結果がNOの場合には、ステップ
116へ移行し、パラメータSの値が微小量ΔSだけ加
算され、ステップ110に戻り、次の補間点が演算され
る。 そして、スプライン補間の第i区間の区間終点P l+
1まで補間演算が完了すると、ステップ114の判定は
YESとなり、ステップ118へ移行して位置データは
最終データか否かが判定され、ステップ118で位置デ
ータが最終データでないので、ステップ100へ移行す
る。 そして、次に、第i+1区間以降の各教示点間について
、スプライン補間が実行される。 次に、教示点の最終データである工具軌跡上の終了点P
。を含む最後の区間である第n−1区間の2教示点P
、、、 P 、、間 のスプライン補間について述べる
。尚、教示点P h−1は第n−1区間の区間始点であ
り、教示点P1は第n−1区間の区間終点である。 ステップ100ではメモリ25のPDA領域に記憶され
ている工具軌跡上の教示点の位置データから連続した3
教示点Pイ4.P n−1+ P nを読み込み、次に
ステップ102に移行して、第n −1区間の区間始点
p +、−9と区間終点P、、の位置ベクトルV、、−
1とV。を求める。 次に、ベクトル発生手段を達成するステップ104に移
行し、第n −1区間の区間始点P、、−1と区間終点
P7での接線ベクトルの単位ベクトルT7とToを求め
る。 第n−1区間の区間始点P。−1における接線ベクトル
の単位ベクトルT h−1は、区間始点P、−が工具軌
跡上の開始点でないので、滑らかなスプライン補間とす
るために、一つ前の区間である第n−2区間の区間終点
P、−6で求められた接線ベクトルの単位ベクトルT
n−1と等しくする。 そして、第n−1区間の区間終点P、、における接線ベ
クトルの単位ベクトルT、、は、区間終点P、。 が工具軌跡上の終了点であるので、その後の教示点が存
在しないため、工具軌跡上の開始点や中間教示点とは異
なった方法により求める。即ち、第4図(C)に示すよ
うに、隣接した教示点P。−2から教示点P7−1に至
る変位ベクトルjと隣接した教示点P Jl−1から教
示点P1に至る変位ベクトルhとから、工具軌跡上の終
了点P1における接線ベクトルの単位ベクトルT、、は
、 T、−−((g−2h)/Ig−2hl)て近似的に求
める。 そして、ステップ106〜ステツプ114は、上述のス
プライン関数の発生の場合と同様に説明される。 次に、教示点の最終データである工具軌跡上の終了点P
。を含む最後の区間である’M n −1区間の2教示
点P R−、、P 、、間のスプライン補間まで補間演
算が完了となるので、ステップ118における判定はY
ESとなり、本プログラムは終了する。 そして、係る処理が実行され、第5図に示すように、1
つの工具軌跡上に沿ったスプライン補間により工具と工
作物との相対的位置関係が制御される。
置を利用する直交座標型6釉のレーザ加工ロボット30
を示している。 第1図において、レール12はレール10,11に案内
されて、サーボモータ(図示路)により駆動され、第1
軸(X軸)方向に移動する。キャリア13はレール12
上に摺動自在に配設されており、サーボモータ(図示路
)により回転される送り螺子14により、第2軸(Y軸
)方向に移動する。キャリア13には摺動子15が配設
されており、その摺動子15は図示しない送り螺子機構
により第3軸(Z軸)方向に移動するようになっている
。そして、摺動チエ5の先端部にはそれぞれ第4軸、第
5軸、第6軸の回りに旋回する作業ヘッド16が配設さ
れている。又、作業ヘッド16の先端にはレーザ光を照
射するレーザビームヘッド(工具)17が設けられてい
る。 又、1はレーザ発振装置であり、それにより発振された
レーザ光は、第1軸に平行なU軸方向に摺動する結合子
4に結合されU軸方向に伸縮する導光路5と、結合子4
を介して導光路5と結合し第2軸に平行に配設された導
光路6とによってキャリア13に導かれる。そして、そ
のレーザ光はレーザビームヘッド17から加工物に対し
て放射される。 第2図は上記レーザ加工ロボット30のスプライン補間
機能を有するNC装置の電気的構成を示したブロックダ
イヤグラムである。 20はマイクロコンピュータ等から成る中央処理装置で
ある。この中央処理装置20には、メモリ25、サーボ
モータを駆動するためのサーボCPU22a〜22f1
ジヨグ運転の指令、教示点の指示等を行うオペレーティ
ングボックス(以下OP盤という)26が接続され、又
、教示動作の開始指令等を行う操作盤27が接続されて
いる。 ロボットに取付けられた各軸駆動用のサーボモータM1
〜M6は、それぞれサーボCPU22a〜22fによっ
て駆動される。 前記サーボCPU22 a〜22fのそれぞれは、中央
処理装置20から出力される出力角度データθ1〜θ6
と、サーボモータM1〜M6に連結されたエンコーダE
1〜E6の出力α1〜α6との間の偏差を演算し、この
演算された偏差の大きさに応じた速度で各サーボモータ
M1〜M6を回転させるように作動する。 前記メモリ25にはロボットを教示点等の位置データに
従って動作させるためのプログラムが記憶されたPA領
領域教示点の位置データを記憶する位置データ記憶手段
としてのPDA領域が設けられており、教示モードにお
いて、−複数の教示点における位置データが記憶される
。 次にCPU20の処理手順を第3図のフローチャートに
従って説明する。 まず、位置データ記憶手段を形成するメモリ25のPD
A領域に、0Fll’26により、第5図に示すように
、工具軌跡上の各教示点P1〜P、の位置データが記憶
され、操作盤27によりスプライン補間を用いた加工開
始が指令されると、第3図のプログラムが起動される。 まず、教示点に工具軌跡上の開始点P1を含む第1区間
である2教示点P、、P、間のスプライン補間について
述べる。尚、教示点P、は第1区間の区間始点であり、
教示点P2は第1区間の区間終点である。 ステップ100ではメモリ25のPDA領域に記憶され
ている工具軌跡上の教示点の位置データから連続した3
教示点P 、、 P 2. P 、を読み込み、次にス
テップ102に移行して、第1区間の区間始点P1と区
間終点P、の位IベクトルV1とV、を求める。 次に、ベクトル発生手段を達成するステップ104に移
行し、第1区間の区間始点P、と区間終点P2での工具
軌跡上の接線ベクトルの単位ベクトルT1とT、を求め
る。 第1区間の区間始点P、における接線ベクトルの単位ベ
クトルT、は、区間始点P1が工具軌跡上の開始点であ
るので、その前の教示点が存在しないため、工具軌跡上
の中間教示点とは異なった方法により求める。即ち、第
4図(a)に示すように、隣接した教示点P1から教示
点P2に至る変位ベクトルaと隣接した教示点P2から
教示点P3に至る変位ベクトルbとかり、工具軌跡上の
開始点P、における接線ベクトルの単位ベクトルT、は
、T+= (2a b> / I 2a b 1で
近似的に求める。又、その接線ベクトルの太きさmは、 m=V2−V+ で近似的に求められる。 又、第1区間の区間終点である工具軌跡上の中間教示点
P2における接線ベクトルの単位ベクトルT2は、上記
連続した3教示点p I+ p 、、 p 、において
、第4図(b)でi=1として、隣接した教示点P1か
ら教示点P2に至る変位ベクトルCの単位ベクトル7と
隣接した教示点P2から教示点P3に至る変位ベクトル
dの単位ベクトルfとから、次式で近似的に求められる
。 T2= (e+f)/l e+f ここで、;=7/171.7=T/1オ又、その接線ベ
クトルの大きさmは、 m=1Vi−v で近似的に求められる。 次に、スプライン発生手段を達成するステップ106に
移行し、第1区間である2教示点P、、P2間のスプラ
イン関数がパラメータSを用いて発生される。 その第1区間のスプライン関数V、(s)は、次式7式
% ここで、係数B、、、B、、B、、B、は次の様にして
、区間始点P1での位置ベクトルV、と接線ベクトルの
単位ベクトルT、及び区間終点P2での位置を用いて求
められる。 であるので、 ここで、m=1Vz−V ここで、m= V2 V 次に、ステップ108でスプライン関数のパラメータS
が第1区間の区間始点P1である初期値の0に設定され
、そして、スプライン補間手段を達成するステップ11
0で、パラメータSに対応した工具軌跡上の位置ベクト
ルV+(s)が演算される。 そして、ステップ112でその位置へ工具を移動させる
ように各制御軸の駆動回路に対し/(ルス分配が行われ
る。次に、ステップ114で、+ラメータSが1か否か
、即ち、スプライン補間の第1区間の区間終点P2に達
したか否かが判定される。ステップ114の判定結果が
NOの場合には、ステップ116へ移行して、パラメー
タSの値が微小量ΔSだけ加算され、ステップ110に
戻り、第5図に示すように、次の補間点が演算される。 そして、スプライン補間の第1区間の区間終点P2まで
補間演算が完了すると、ステップ114の判定はYES
とtlす、ステップ118へ移行して位置データは最終
データか否かが判定される。この場合は、位置データが
R++A’データでないのでステップ100へ移行する
。 そして、第2区間である2教示点P 2+ P 、間の
スプライン補間が実行される。尚、教示点P2は第2区
間の区間始点であり、教示点P3は第2区間の区間終点
である。 ステップ100ではメモリ25のPDA領域に記憶され
ている工具軌跡上の教示点の位置データから連続した3
教示点P L+ P −、P−を読み込み、次にステッ
プ102に移行して、第2区間の区間始点P、と区間終
点P、の位置ベクトルV2とV3を求める。 次に、ベクトル発生手段を達成するステップ104に移
行し、qg2区間の区間始点P2と区間終点P3での工
具軌跡上の接線ベクトルの単位ベクトルT2とT、を求
める。 ′fPJ2区間の区間始点P2における接線ベクトルの
単位ベクトルT2は、区間始点P、が工具軌跡上の開始
点でないので、滑らかなスプライン補間とするために、
上述の第1区間の区間終点P2で求められた接線ベクト
ルの単位ベクトルT2と等しくする。 そして、上述の第1区間の区間終点P2で接線ベクトル
の単位ベクトルT2を求めたと同様に、第2区間の区間
終点である工具軌跡上の中間教示点P、における接線ベ
クトルの単位ベクトルT3は、上記連続した3教示点P
、、 P 3. P 、において、第4図ら)でi=
2として、隣接した教示点P2から教示点P3に至る変
位ベクトル7の単位ベクトル7と隣接した教示点P、か
ら教示点P4に至る変位ベクトルdの単位ベクトルfと
から、次式で近似的に求められる。 T3= (e+f)/ e+f ここで、e=c/let、r=ct/1ctlそして、
ステップ106〜ステツプ114は、上述の第1区間で
ある2教示点P1.P2間のスプライン関数の発生の場
合と同様に説明され、ステップ118で位置データが最
終データでないので、ステップ100へ移行する。 そして、次に、第3区間以降の各教示点間について、ス
プライン補間が実行される。 次に、第i区間である2教示点Pt、P+47間のスプ
ライン補間について述べる。尚、教示点PtはlEi区
間の区間始点であり、教示点P l+1は第i区間の区
間終点である。 ステップ100ではメモリ25のPDA領域に記憶され
ている工具軌跡上の教示点の位置データから連続した3
教示点P 1. P I+l+ P 142を読み込み
、そして、次にステップ102に移行して、第i区間の
区間始点Ptと区間終点P、+、の位置ベク)jし■東
と■田そ求のる。 次に、ベクトル発生手段を達成するステップ104に移
行して、第i区間の区間始点Plと区間終点P、。、で
の接線ベクトルの単位ベクトル〒IとT I+ +を求
める。 第i区間の区間始点Ptにおける接線ベクトルの単位ベ
クトルTIは、区間始点PLが工具軌跡上の開始点でな
いので、滑らかなスプライン補間とするために、一つ前
の区間である9F、 i −1区間の区間終点P、で求
められた接線ベクトルの単位ベクトルTIと等しくする
。 そして、上述の第1区間の区間終点P、での接線ベクト
ルの単位ベクトルT2を求めたと同様に、第i区間の区
間終点である工具軌跡上の中間教示点P l+1の接線
ベクトルの単位ベクトルT II+は、上記連続した3
教示点P l、 P l+I+ P l+2において、
第4図(b)に示すように、隣接した教示点P1から教
示点P l+1に至る変位ベクトルCの単位ベクトルe
と隣接した教示点P Illから教示点P l+2に至
る変位ベクトルdの単位ベクトルfとから、次式で近似
的に求められる。 Tt++=(e+f)/ e+f ここで、e=c/lc1.f=d/ld又、その接線ベ
クトルの大きさmは、 m= V、、、−V。 で近似的に求められる。 次に、スプライン発生手段を達成するステップ106に
移行し、第i区間である2教示点P+、Ptや。 間のスプライン関数がパラメータSを用いて発生される
。 その第i区間のスプライン関数Vl(S)は、次式%式
% ここで、係数B、、B2.B、、B4は次の様にして、
区間始点Ptでの位置ベクトルv五と接線ベクトルの単
位ベクトルT、及び区間終点P Illでの位置ベクト
ルV l + 1と接線ベクトルの単位ベクトルT I
+ +を用いて求められる。 V i (0) = B + = V tVl(s)=
82+2B3・s+3B、・s’であるので、 ここで、m= V+*+−Vl ここで、m= V、+、−■。 次に、ステップ108でスプライン関数のパラメータS
が第1区間の区間始点P、である初期値の0に設定され
、そして、スプライン補間手段を達成するステップ11
0で、パラメータSに対応した工具軌跡上の位置ベクト
ルVt(S)が演算される。 そして、ステップ112でその位置へ工具を移動させる
ように各制御軸の駆動回路に対しパルス分配が行われる
。次に、ステップ114でパラメータSが1か否か、即
ち、スプライン補間の第i区間の区間終点Pい、に達し
たか否かが判定される。 ステップ114の判定結果がNOの場合には、ステップ
116へ移行し、パラメータSの値が微小量ΔSだけ加
算され、ステップ110に戻り、次の補間点が演算され
る。 そして、スプライン補間の第i区間の区間終点P l+
1まで補間演算が完了すると、ステップ114の判定は
YESとなり、ステップ118へ移行して位置データは
最終データか否かが判定され、ステップ118で位置デ
ータが最終データでないので、ステップ100へ移行す
る。 そして、次に、第i+1区間以降の各教示点間について
、スプライン補間が実行される。 次に、教示点の最終データである工具軌跡上の終了点P
。を含む最後の区間である第n−1区間の2教示点P
、、、 P 、、間 のスプライン補間について述べる
。尚、教示点P h−1は第n−1区間の区間始点であ
り、教示点P1は第n−1区間の区間終点である。 ステップ100ではメモリ25のPDA領域に記憶され
ている工具軌跡上の教示点の位置データから連続した3
教示点Pイ4.P n−1+ P nを読み込み、次に
ステップ102に移行して、第n −1区間の区間始点
p +、−9と区間終点P、、の位置ベクトルV、、−
1とV。を求める。 次に、ベクトル発生手段を達成するステップ104に移
行し、第n −1区間の区間始点P、、−1と区間終点
P7での接線ベクトルの単位ベクトルT7とToを求め
る。 第n−1区間の区間始点P。−1における接線ベクトル
の単位ベクトルT h−1は、区間始点P、−が工具軌
跡上の開始点でないので、滑らかなスプライン補間とす
るために、一つ前の区間である第n−2区間の区間終点
P、−6で求められた接線ベクトルの単位ベクトルT
n−1と等しくする。 そして、第n−1区間の区間終点P、、における接線ベ
クトルの単位ベクトルT、、は、区間終点P、。 が工具軌跡上の終了点であるので、その後の教示点が存
在しないため、工具軌跡上の開始点や中間教示点とは異
なった方法により求める。即ち、第4図(C)に示すよ
うに、隣接した教示点P。−2から教示点P7−1に至
る変位ベクトルjと隣接した教示点P Jl−1から教
示点P1に至る変位ベクトルhとから、工具軌跡上の終
了点P1における接線ベクトルの単位ベクトルT、、は
、 T、−−((g−2h)/Ig−2hl)て近似的に求
める。 そして、ステップ106〜ステツプ114は、上述のス
プライン関数の発生の場合と同様に説明される。 次に、教示点の最終データである工具軌跡上の終了点P
。を含む最後の区間である’M n −1区間の2教示
点P R−、、P 、、間のスプライン補間まで補間演
算が完了となるので、ステップ118における判定はY
ESとなり、本プログラムは終了する。 そして、係る処理が実行され、第5図に示すように、1
つの工具軌跡上に沿ったスプライン補間により工具と工
作物との相対的位置関係が制御される。
本発明は、位置データ記憶手段により記tαされた各教
示点の位置データによる連続した3教示点における隣接
した2教示点間の変位ベクトルの2つの単位ベクトルか
ら連続した3教示点の中間教示点における近似的な各接
線ベクトルを発生させるベクトル発生手段と、位置デー
タ記憶手段により記憶された隣接する2教示点の位置デ
ータによる位置ベクトルとベクトル発生手段により発生
されたその2教示点における接線ベクトルとから隣接し
た2教示点間の工具軌跡上の位置を1変数によって変化
させることのできるスプライン関数を発生させるスプラ
イン発生手段とを備えているので、隣接する2教示点の
接線ベクトルの演算が簡単に行われるため、演算速度が
向上し、工具軌跡上の各教示点間の位置をスプライン捕
間子役によりリアルタイムにて発生させることが可能と
なる。 したがって、少ない教示点数でより滑らかな精度の良い
曲面加工を実行することができる。
示点の位置データによる連続した3教示点における隣接
した2教示点間の変位ベクトルの2つの単位ベクトルか
ら連続した3教示点の中間教示点における近似的な各接
線ベクトルを発生させるベクトル発生手段と、位置デー
タ記憶手段により記憶された隣接する2教示点の位置デ
ータによる位置ベクトルとベクトル発生手段により発生
されたその2教示点における接線ベクトルとから隣接し
た2教示点間の工具軌跡上の位置を1変数によって変化
させることのできるスプライン関数を発生させるスプラ
イン発生手段とを備えているので、隣接する2教示点の
接線ベクトルの演算が簡単に行われるため、演算速度が
向上し、工具軌跡上の各教示点間の位置をスプライン捕
間子役によりリアルタイムにて発生させることが可能と
なる。 したがって、少ない教示点数でより滑らかな精度の良い
曲面加工を実行することができる。
第1図は本発明の具体的な一実施例に係るスプライン補
間機能を有するNC装置からなるレーザ加工ロボットの
機械的構成を示した機構図。第2図は本実施例に係るス
プライン補間機能を有するNC装置からなるレーザ加工
ロボットの電気的構成を示したブロックダイヤグラム。 第3図はCPU3Oの処理手順を示したフローチャート
。第4図(a)、第4図(b)、第4図(C)は各教示
点の接線ベクトルを近似的に求めるための説明図。第5
図はスプライン補間を示した説明図。第6図は従来の直
線補間を示した説明図。第7図は従来の円弧補間を示し
た説明図である。 レーザ発振装置 1 キャリア 14 ・−作業ヘッド 17 CPU 25 ・・・°メ レーザ加エロボッ 0、 11. 12 −・レール ・送り螺子 15 °摺動子 ・−レーザビームへラド モリ ト
間機能を有するNC装置からなるレーザ加工ロボットの
機械的構成を示した機構図。第2図は本実施例に係るス
プライン補間機能を有するNC装置からなるレーザ加工
ロボットの電気的構成を示したブロックダイヤグラム。 第3図はCPU3Oの処理手順を示したフローチャート
。第4図(a)、第4図(b)、第4図(C)は各教示
点の接線ベクトルを近似的に求めるための説明図。第5
図はスプライン補間を示した説明図。第6図は従来の直
線補間を示した説明図。第7図は従来の円弧補間を示し
た説明図である。 レーザ発振装置 1 キャリア 14 ・−作業ヘッド 17 CPU 25 ・・・°メ レーザ加エロボッ 0、 11. 12 −・レール ・送り螺子 15 °摺動子 ・−レーザビームへラド モリ ト
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 加工曲面に沿って加工工具を移動させるための工具軌跡
上の各教示点の位置データを記憶する位置データ記憶手
段と、 前記位置データ記憶手段により記憶された各教示点の位
置データによる連続した3教示点における隣接した2教
示点間の変位ベクトルの2つの単位ベクトルから前記連
続した3教示点の中間教示点における近似的な各接線ベ
クトルを発生させるベクトル発生手段と、 前記位置データ記憶手段により記憶された隣接する2教
示点の位置データによる位置ベクトルと前記ベクトル発
生手段により発生されたその2教示点における接線ベク
トルとから隣接した2教示点間の前記工具軌跡上の位置
を1変数によって変化させることのできるスプライン関
数を発生させるスプライン発生手段と、 前記スプライン発生手段により発生されたスプライン関
数の1変数を変化させて前記工具軌跡上の位置を発生さ
せるスプライン補間手段と を備えたことを特徴とするスプライン補間機能を有する
NC装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18781588A JPH0236406A (ja) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | スプライン補間機能を有するnc装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18781588A JPH0236406A (ja) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | スプライン補間機能を有するnc装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0236406A true JPH0236406A (ja) | 1990-02-06 |
Family
ID=16212725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18781588A Pending JPH0236406A (ja) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | スプライン補間機能を有するnc装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0236406A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5227978A (en) * | 1990-11-08 | 1993-07-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Numerical control device with rational b-spline interpolator |
| US5723961A (en) * | 1995-07-17 | 1998-03-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Numerical control apparatus having spline interpolating function |
| DE112016007478T5 (de) | 2016-12-27 | 2019-08-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Numerische Steuervorrichtung, Programmkonvertierungsvorrichtung, numerisches Steuerungsverfahren und Programmkonvertierungsverfahren |
| JP2022042972A (ja) * | 2020-09-03 | 2022-03-15 | ファナック株式会社 | オンラインロボット動作計画のフレームワーク |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60262213A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-25 | Nippei Toyama Corp | 産業用ロボツトの運動制御方法 |
| JPS6115207A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-23 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | ロボツト制御方法およびその装置 |
| JPS6310207A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多関節ロボットの制御方法 |
| JPS6382214A (ja) * | 1986-09-25 | 1988-04-13 | Shinko Electric Co Ltd | 部品の整送装置 |
-
1988
- 1988-07-26 JP JP18781588A patent/JPH0236406A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE112016007478T5 (de) | 2016-12-27 | 2019-08-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Numerische Steuervorrichtung, Programmkonvertierungsvorrichtung, numerisches Steuerungsverfahren und Programmkonvertierungsverfahren |
| DE112016007478B4 (de) | 2016-12-27 | 2021-11-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Numerische Steuervorrichtung, Programmkonvertierungsvorrichtung, numerisches Steuerungsverfahren und Programmkonvertierungsverfahren |
| JP2022042972A (ja) * | 2020-09-03 | 2022-03-15 | ファナック株式会社 | オンラインロボット動作計画のフレームワーク |
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