JPH0244207A - ワーク自動計測方法 - Google Patents
ワーク自動計測方法Info
- Publication number
- JPH0244207A JPH0244207A JP19353488A JP19353488A JPH0244207A JP H0244207 A JPH0244207 A JP H0244207A JP 19353488 A JP19353488 A JP 19353488A JP 19353488 A JP19353488 A JP 19353488A JP H0244207 A JPH0244207 A JP H0244207A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- touch sensor
- error
- point
- characteristic data
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (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
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はワーク自動計測方法に関し、より詳しくは、自
由曲面を備えたワークの面直誤差の測定方法に関する。
由曲面を備えたワークの面直誤差の測定方法に関する。
(従来技術及びその問題点)
ワークの面直誤差測定に、いわゆるタッチセンサが用い
られる。このタッチセンサについて第12図を参照して
説明すると、タッチセンサ1はそのプローブ1aの基端
が多点支持構造(図示例では三点支持)とされて、各支
点に近接スイッチIbが設けられ、この近接スイッチI
bがプローブ1aの揺動あるいは上匠動によりオフ(あ
るいはオン)する構成とされている。そして、タッチセ
ンサ1はプローブ1aをその延び方向に付勢するスプリ
ング1cを有し、このスプリングIcによってプローブ
1aの自由な遊動を防止する構成とされている。このた
めタッチセンサ1は第13図(イ)、(ロ)に示すよう
に、被測定物(ワーク)Wと当接するその接触角θによ
って、オフ(あるいはオン)するタイミングが変化する
という特性を備えている。つまり、ワークWとタッチセ
ンサlとの接触角θが異なることにより、近接スイッチ
1bをオフ(あるいはオン)するときのプローブIaの
振れ量(以下、タッチセンサ誤差という)が異なるもの
となっている。したがって実質的に無数に存在する接触
角θ毎にこのタッチセンサ誤差を求めておくことは実際
上不可能であり、このため特開昭61−10702号公
報に見られるように、ワークと同一形状の基準モデルを
用意し、ワークの測定点を予め基準モデルで測定して各
測定点におけるタッチセンサ誤差を求めておき、このタ
ッチセンサ誤差でワークの測定結果を補正することが提
案されている。
られる。このタッチセンサについて第12図を参照して
説明すると、タッチセンサ1はそのプローブ1aの基端
が多点支持構造(図示例では三点支持)とされて、各支
点に近接スイッチIbが設けられ、この近接スイッチI
bがプローブ1aの揺動あるいは上匠動によりオフ(あ
るいはオン)する構成とされている。そして、タッチセ
ンサ1はプローブ1aをその延び方向に付勢するスプリ
ング1cを有し、このスプリングIcによってプローブ
1aの自由な遊動を防止する構成とされている。このた
めタッチセンサ1は第13図(イ)、(ロ)に示すよう
に、被測定物(ワーク)Wと当接するその接触角θによ
って、オフ(あるいはオン)するタイミングが変化する
という特性を備えている。つまり、ワークWとタッチセ
ンサlとの接触角θが異なることにより、近接スイッチ
1bをオフ(あるいはオン)するときのプローブIaの
振れ量(以下、タッチセンサ誤差という)が異なるもの
となっている。したがって実質的に無数に存在する接触
角θ毎にこのタッチセンサ誤差を求めておくことは実際
上不可能であり、このため特開昭61−10702号公
報に見られるように、ワークと同一形状の基準モデルを
用意し、ワークの測定点を予め基準モデルで測定して各
測定点におけるタッチセンサ誤差を求めておき、このタ
ッチセンサ誤差でワークの測定結果を補正することが提
案されている。
しかしながら、このような手を去を採るときには、各種
ワークの面直誤差測定に対し、ワークの種類毎に基準モ
デルを用意する必要がある。っまり−の基準モデルで求
めたタッチセンサ誤差は、他種のワークに適用すること
ができず汎用性がないという欠点がある。
ワークの面直誤差測定に対し、ワークの種類毎に基準モ
デルを用意する必要がある。っまり−の基準モデルで求
めたタッチセンサ誤差は、他種のワークに適用すること
ができず汎用性がないという欠点がある。
そこで、本発明の目的は、いかなるワークの自由曲面に
対しても、少ないタッチセンサ誤差データに基づいて面
直誤差測定がなし得るようにしたワーク自動計測方法を
提供することにある。
対しても、少ないタッチセンサ誤差データに基づいて面
直誤差測定がなし得るようにしたワーク自動計測方法を
提供することにある。
(問題点を解決するための手段、作用)本発明は、タッ
チセンサとワークとの接触角Oによってそのタッチセン
サ誤差が異なるものの、これらタッチセンサ誤差は再現
性があり、また接触角θとタッチセンサ誤差との間には
一定の規則性がある点に着目してなされたものである。
チセンサとワークとの接触角Oによってそのタッチセン
サ誤差が異なるものの、これらタッチセンサ誤差は再現
性があり、また接触角θとタッチセンサ誤差との間には
一定の規則性がある点に着目してなされたものである。
第2図は、三点支持構造のタッチセンサを用いて、その
X−Y平面でのタッチセンサ誤差の試験結果を示すもの
である。この例によれば120度間隔でタッチセンサ誤
差のビークPi : i=l、2.3が現われ、タッチ
センサ誤差の分布は略三角形状を呈示している。この略
三角形状はタッチセンサの三点支持構造と符合するもの
であり、したがってタッチセンサ誤差はタッチセンサの
構造に起因すると推定し得る。
X−Y平面でのタッチセンサ誤差の試験結果を示すもの
である。この例によれば120度間隔でタッチセンサ誤
差のビークPi : i=l、2.3が現われ、タッチ
センサ誤差の分布は略三角形状を呈示している。この略
三角形状はタッチセンサの三点支持構造と符合するもの
であり、したがってタッチセンサ誤差はタッチセンサの
構造に起因すると推定し得る。
そこで1本発明は第1図に示すように、球面マスターブ
ロック10を用いて」二記タッチセンサ誤差のビークP
1が現われる点を見付け、この点を基に等角度間隔(例
えば30度ピッチ)でC1C2,Cx ・・・という
ように(第6図参照)各点C1に対してその面直方向か
らタッチセンサlを当接させて得られるタッチセンサ誤
差をタッチセンサ特性データとして用いることを第1の
特徴とする。そして第2の特徴としては、自由曲面を備
えたワークWの面直誤差測定において、各測定点でのタ
ッチセンサ誤差は、当該測定点の面直方向、すなわちワ
ークWとタッチセンサlとの接触角Oに最も近い上記タ
ッチセンサ特性データから補間により求めるようにした
ものである。
ロック10を用いて」二記タッチセンサ誤差のビークP
1が現われる点を見付け、この点を基に等角度間隔(例
えば30度ピッチ)でC1C2,Cx ・・・という
ように(第6図参照)各点C1に対してその面直方向か
らタッチセンサlを当接させて得られるタッチセンサ誤
差をタッチセンサ特性データとして用いることを第1の
特徴とする。そして第2の特徴としては、自由曲面を備
えたワークWの面直誤差測定において、各測定点でのタ
ッチセンサ誤差は、当該測定点の面直方向、すなわちワ
ークWとタッチセンサlとの接触角Oに最も近い上記タ
ッチセンサ特性データから補間により求めるようにした
ものである。
より具体的には、タッチセンサを球面マスターブロック
に対して面直方向から当接させて得られるタッチセンサ
誤差のうち、最大誤差が現われる点を基にして、等角度
間隔離れた各点のタッチセンサ誤差をタッチセンサ特性
データとして保存し、 ワークの各測定点の面直誤差を測定するときに、前記タ
ッチセンサが各測定点に当接する接触角に隣接するタッ
チセンサ特性データから当該測定点におけるタッチセン
サ誤差を求め、該タッチセンサ誤差で各測定点の面直誤
差測定値を補正する、ような構成としである。
に対して面直方向から当接させて得られるタッチセンサ
誤差のうち、最大誤差が現われる点を基にして、等角度
間隔離れた各点のタッチセンサ誤差をタッチセンサ特性
データとして保存し、 ワークの各測定点の面直誤差を測定するときに、前記タ
ッチセンサが各測定点に当接する接触角に隣接するタッ
チセンサ特性データから当該測定点におけるタッチセン
サ誤差を求め、該タッチセンサ誤差で各測定点の面直誤
差測定値を補正する、ような構成としである。
このような手法を採ることにより、上記タッチセンサ特
性データは、ワークの種類に係ることなく、あらゆる自
由曲面を備えたワークの面直誤差”測定に用いることが
できる。また各測定点のタッチセンサ誤差をタッチセン
サ特性データに基づいて求めるようにしであるため、タ
ッチセンサ特性データの保存屑は極めて限定的な数で足
りる。
性データは、ワークの種類に係ることなく、あらゆる自
由曲面を備えたワークの面直誤差”測定に用いることが
できる。また各測定点のタッチセンサ誤差をタッチセン
サ特性データに基づいて求めるようにしであるため、タ
ッチセンサ特性データの保存屑は極めて限定的な数で足
りる。
(実施例)
以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
る。
る。
第3図は、システム構成を示すものであり、本実施例で
はNC工作機械+00を面直誤差測定機械として流用す
るようにされている。すなわち、ワークWをNC工作機
械100によって加工した後、NC工作機%100の主
軸100aにタッチセンサ1が装着されてワークWの面
直誤差測定に供される。
はNC工作機械+00を面直誤差測定機械として流用す
るようにされている。すなわち、ワークWをNC工作機
械100によって加工した後、NC工作機%100の主
軸100aにタッチセンサ1が装着されてワークWの面
直誤差測定に供される。
ところで、NC工作機械+00は、加工速度向上の観点
から、主軸] 00aを急激に加減速する構成とされて
いる。また、NC工作機械100は振動源の多い工作現
場に設置されるという実情がある。このため、NC工作
機械100に装着するタッチセンサ1は、第12図に示
すスプリングICを強めなものにする必要がある。した
がって、N C玉作磯城+ 00用のタッチセンサ1に
は、測定機用タッチセンサに比較すると高い測定圧が必
要である。このため、NC工作機械100による面直誤
差測定では、タッチセンサlのプローブ1aに撓みが発
生し、タッチセンサ誤差が大きいという問題がある。ま
た、第11図に示すように、1−りWの表面に大きな高
低差Gがある場合には、長さSJ′法I−の大きいプロ
ーブ1a(同図(ロ))を用いる必要があり、無視でき
ないり・・lヂセンサ誤差が生じるという問題があるた
め、NCC佳作機械+00よる面直X;差測定にあって
はタッチセンサ誤差の補正が必須のものとなる。
から、主軸] 00aを急激に加減速する構成とされて
いる。また、NC工作機械100は振動源の多い工作現
場に設置されるという実情がある。このため、NC工作
機械100に装着するタッチセンサ1は、第12図に示
すスプリングICを強めなものにする必要がある。した
がって、N C玉作磯城+ 00用のタッチセンサ1に
は、測定機用タッチセンサに比較すると高い測定圧が必
要である。このため、NC工作機械100による面直誤
差測定では、タッチセンサlのプローブ1aに撓みが発
生し、タッチセンサ誤差が大きいという問題がある。ま
た、第11図に示すように、1−りWの表面に大きな高
低差Gがある場合には、長さSJ′法I−の大きいプロ
ーブ1a(同図(ロ))を用いる必要があり、無視でき
ないり・・lヂセンサ誤差が生じるという問題があるた
め、NCC佳作機械+00よる面直X;差測定にあって
はタッチセンサ誤差の補正が必須のものとなる。
[−J2第3図に戻ってシステム構成を説明すると、N
C機械用制御ユニット101は、大型コンピュータ10
2に接続されて2必要な数値計算等はこの大型コンピュ
ータ102によって処理され、各種データはデータベー
ス103に保存されるようになっている。NC機械用制
御ユニット101は、また、マイクロコンピュータ10
4を介してCRTI 05、データファイル106、ブ
ロック−107、プリンター108等に接続され、各種
情報が表示されるようになっている。
C機械用制御ユニット101は、大型コンピュータ10
2に接続されて2必要な数値計算等はこの大型コンピュ
ータ102によって処理され、各種データはデータベー
ス103に保存されるようになっている。NC機械用制
御ユニット101は、また、マイクロコンピュータ10
4を介してCRTI 05、データファイル106、ブ
ロック−107、プリンター108等に接続され、各種
情報が表示されるようになっている。
NC工作機械100による面直誤差測定は、第4図に示
す手順で行なわれる。尚、同図中、符号Sはステップを
小ず。
す手順で行なわれる。尚、同図中、符号Sはステップを
小ず。
S2において1球面マスターブロック測定による補正デ
ータの格納とは、NC工作機械100にタッチセンサ1
を装着し、該タッチセンサ1を球面マスクブロックの表
面にその1m直方向から当接させて得られるタッチセン
サ誤差のうち、最大1τ;差を示す当接点を基準に30
度間隔離れた各点のタッチセンサ誤差を上記データベー
ス103に保存する処理をいう。ここに、1−記タッ千
センサ1.r1差は下記の式で求められる(第5図参照
)。
ータの格納とは、NC工作機械100にタッチセンサ1
を装着し、該タッチセンサ1を球面マスクブロックの表
面にその1m直方向から当接させて得られるタッチセン
サ誤差のうち、最大1τ;差を示す当接点を基準に30
度間隔離れた各点のタッチセンサ誤差を上記データベー
ス103に保存する処理をいう。ここに、1−記タッ千
センサ1.r1差は下記の式で求められる(第5図参照
)。
タッチセンサ誤差=−((マスタブロックの計測甲−径
)−(マスタブロック゛ト径R)−(プローブ半径「)
) そして、上記各当接点Cは、第6図に示すように、X−
Y平面への投影ベクトルとX軸とのなす1Q度aと、各
J+−’接点りとマスターブロック10の中心Oとを結
ぶ線分とx −y ′v−而とのなす角度βと、で特定
されて、そのデータ化(タッチセンサ特性データ)がな
される(第7図参照)。
)−(マスタブロック゛ト径R)−(プローブ半径「)
) そして、上記各当接点Cは、第6図に示すように、X−
Y平面への投影ベクトルとX軸とのなす1Q度aと、各
J+−’接点りとマスターブロック10の中心Oとを結
ぶ線分とx −y ′v−而とのなす角度βと、で特定
されて、そのデータ化(タッチセンサ特性データ)がな
される(第7図参照)。
S3では、大型コンピュータ+02からNC磯誠用制御
ユニット+01へ、これから面直誤差を測定しようとす
るワークWに関するデータが転送され、次の84におい
て、X−Y−Z軸からなる測定座標系が設定される。そ
して、S5へ進み、ワークWに対するプローブlaのア
プローチ点AI (第8図参照)を求めた後、タッチセ
ンサ1の位置決めがなされる(S6)。
ユニット+01へ、これから面直誤差を測定しようとす
るワークWに関するデータが転送され、次の84におい
て、X−Y−Z軸からなる測定座標系が設定される。そ
して、S5へ進み、ワークWに対するプローブlaのア
プローチ点AI (第8図参照)を求めた後、タッチセ
ンサ1の位置決めがなされる(S6)。
次の87においては、アプローチ点A、から測定方向、
つまり面直方向に所定量離れたオーバストローク点B1
が求められ、S8において上記オーバストローク点B
Iに向けてプローブla(タッチセンサ1)の移動が開
始される。そして、タッチセンサlからオフ信号が発せ
られたときの測定値が読み込まれ(S9)、他方法の8
10において、上記測定方向く面直方向)に基づきその
隣接するタッチセンサ特性データが求められて、このタ
ッチセンサ特性データから当該測定方向におけるタッチ
センサ、;r;差が算出される(S11)。
つまり面直方向に所定量離れたオーバストローク点B1
が求められ、S8において上記オーバストローク点B
Iに向けてプローブla(タッチセンサ1)の移動が開
始される。そして、タッチセンサlからオフ信号が発せ
られたときの測定値が読み込まれ(S9)、他方法の8
10において、上記測定方向く面直方向)に基づきその
隣接するタッチセンサ特性データが求められて、このタ
ッチセンサ特性データから当該測定方向におけるタッチ
センサ、;r;差が算出される(S11)。
ここに、隣接するタッチセンサ特性データの呼び出しは
、以下のようにして行なわれる。
、以下のようにして行なわれる。
タッチセンサ1の測定方向は、そのベクトルが(+、、
J、K)とすると、前記a、Bは、下記の式により求ま
る。
J、K)とすると、前記a、Bは、下記の式により求ま
る。
l ≦ I 、 J、に≦ 1
そして、当該測定方向におけるタッチセンサ誤差は、第
9図に示すように、隣接する4つのタッチセンサ特性デ
ータhから例えば以下の式に基づいて求められ、その適
正化がなされる。
9図に示すように、隣接する4つのタッチセンサ特性デ
ータhから例えば以下の式に基づいて求められ、その適
正化がなされる。
タッチセンサ誤差H
したがって、測定点の面直誤差は、基本的には、基準値
と測定値との差分からタッチセンサ誤差を引くことによ
り求められることとなる(S12)。これを第10図を
参照して表せば、面直正規ベクトルを冒(i、j、k)
とすると、面直誤差PRは以下の式で表わされる。
と測定値との差分からタッチセンサ誤差を引くことによ
り求められることとなる(S12)。これを第10図を
参照して表せば、面直正規ベクトルを冒(i、j、k)
とすると、面直誤差PRは以下の式で表わされる。
PR=PP″−P’ R
= (x’ −x) ・i+(y’ y) ・J
+ (z’ −z) ・k−r ここに、「ニブローブの半径(P’ R)(x’ 、
y′、z’ ):測定座標値P′(x 、y 、z
):基準座標値P以上、本実施例ではNC工作機M
100を流用してワークWの面直誤差を求めるようにし
であるため、測定機によるのに比べて、加工直後に誤差
測定をなし得る利点がある。
+ (z’ −z) ・k−r ここに、「ニブローブの半径(P’ R)(x’ 、
y′、z’ ):測定座標値P′(x 、y 、z
):基準座標値P以上、本実施例ではNC工作機M
100を流用してワークWの面直誤差を求めるようにし
であるため、測定機によるのに比べて、加工直後に誤差
測定をなし得る利点がある。
以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明はNC工
作機械に限定されず、測定機によって面直誤差を測定す
る場合に対しても適用できる。
作機械に限定されず、測定機によって面直誤差を測定す
る場合に対しても適用できる。
(発明の効果)
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、少な
いデータ数であらゆる自由曲面を備えたワークの面直誤
差測定を行なうことができる。
いデータ数であらゆる自由曲面を備えたワークの面直誤
差測定を行なうことができる。
第1図は球面マスクブロックを用いてタッチセンサ1誤
差をデータ化する工程図、 第2図はタッチセンサ誤差の分布図。 第3図はNC工作機械を流用したワークの面直誤差を計
測するシステム構成図、 第4図は面直誤差測定方法の一例を示すフローチャート
、 第5図、第6図は球面マスターブロックによるタッチセ
ンサ誤差測定の説明図、 第7図はタッチセンサ特性データ保存を表わす図、 第8図はワークの面直誤差測定の各アプローチ点等を示
す説明図、 第9図は面直誤差測定点におけるタッチセンサ誤差の補
間法を示す説明図、 第10図は面直誤差測定における補正を現わす説明図、 第1】図乃至第13図はタッチセンサの問題点を示す図
である。 第5図 第6図 1:タッチセンサ la:タッチセンサブローブ H:タッチセンサ誤差 h:タッチセンサ誤差特性デ 100:NC工作機械 り 第7図
差をデータ化する工程図、 第2図はタッチセンサ誤差の分布図。 第3図はNC工作機械を流用したワークの面直誤差を計
測するシステム構成図、 第4図は面直誤差測定方法の一例を示すフローチャート
、 第5図、第6図は球面マスターブロックによるタッチセ
ンサ誤差測定の説明図、 第7図はタッチセンサ特性データ保存を表わす図、 第8図はワークの面直誤差測定の各アプローチ点等を示
す説明図、 第9図は面直誤差測定点におけるタッチセンサ誤差の補
間法を示す説明図、 第10図は面直誤差測定における補正を現わす説明図、 第1】図乃至第13図はタッチセンサの問題点を示す図
である。 第5図 第6図 1:タッチセンサ la:タッチセンサブローブ H:タッチセンサ誤差 h:タッチセンサ誤差特性デ 100:NC工作機械 り 第7図
Claims (1)
- (1)タッチセンサを球面マスターブロックに対して面
直方向から当接させて得られるタッチセンサ誤差のうち
、最大誤差が現われる点を基にして、等角度間隔離れた
各点のタッチセンサ誤差をタッチセンサ特性データとし
て保存し、 ワークの各測定点の面直誤差を測定するときに、前記タ
ッチセンサが各測定点に当接する接触角に隣接するタッ
チセンサ特性データから当該測定点におけるタッチセン
サ誤差を求め、 該タッチセンサ誤差で各測定点の面直誤差測定値を補正
する、 ことを特徴とするワーク自動計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19353488A JPH0244207A (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | ワーク自動計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19353488A JPH0244207A (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | ワーク自動計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0244207A true JPH0244207A (ja) | 1990-02-14 |
Family
ID=16309677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19353488A Pending JPH0244207A (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | ワーク自動計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0244207A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008268118A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Makino Milling Mach Co Ltd | 形状測定方法及び装置 |
-
1988
- 1988-08-04 JP JP19353488A patent/JPH0244207A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008268118A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Makino Milling Mach Co Ltd | 形状測定方法及び装置 |
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