JPH033760A - デジタイジング制御装置 - Google Patents

デジタイジング制御装置

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JPH033760A
JPH033760A JP1136746A JP13674689A JPH033760A JP H033760 A JPH033760 A JP H033760A JP 1136746 A JP1136746 A JP 1136746A JP 13674689 A JP13674689 A JP 13674689A JP H033760 A JPH033760 A JP H033760A
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distance detector
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digitizing
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Hitoshi Matsuura
仁 松浦
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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〕 本発明はモデルの形状をならいながら逐次位置データを
取り込み、ＮＣデータとして出力するデジタイジング制
御装置に関し、特に簡単な構成で高精度の法線方向デー
タを得ることのできるデジタイジング制御装置に関する
。
〔従来の技術〕
従来より、デジタイジング制御装置に使用されるトレー
サヘッドとしては接触型プローブが使用されており、こ
れをモデル面に接触させることにより変位情報を得て、
送り制御あるいはＮＣＣブタ算出を行っていた。しかし
、この方法はプロブの接触圧により、柔らかい材質のモ
デルの表面を傷つける欠点があった。
この点を改良するために、モデル表面までの距離を非接
触で検出する非接触距離検出器でトレーサヘッドを構成
したデジタイジング制御装置が開発されている。
方、接触型プローブと異なり、非接触距離検出器は同時
に１次元の変位情報しか検出できない。
したがって、上記のデジタイジング制御装置は、工具の
オフセット量等の計算に必要な法線方向データを得るた
めに、例えば非接触距離検出器を３個設けて同時にモデ
ル表面上の異なる３点の座標値を求め、これら３点の座
標値から法線ベクトルを算出して求めている。また、別
な方法として、ジグザグのならい通路を創成し、このな
らい通路上の順次測定した３点の座標値から法線ベクト
ルを算出して求約ている。
〔発明が解決しようどする課題〕
しかし、非接触距離検出器を３個設けることはコストが
高くなり、好ましくない。また、ジグザグのならい通路
を創成することは、送り速度等の機械的な条件での制約
がつき、精度が低下し、またデジタイジングに要する時
間が長くなる。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、簡
単な構成で高精度の法線方向データを得ることのできる
デジタイジング制御装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では上記課題を解決するために、モデルの形状を
ならいながら逐次位置データを取り込み、ＮＣデータと
して出力するデジタイジング制御装置において、各々独
立にモデル表面までの距離を測定する第１及び第２の非
接触距離検出器を送り方向に対して互いに並送する位置
に設けたトレーサヘッドと、所定のサンプリング時間毎
に前記第１及び第２の非接触距離検出器のそれぞれの測
定値をサンプリングするサンプリング手段と、前回のサ
ンプリング時にサンプリングされた前記第１の非接触距
離検出器の第１の測定値及び前記第２の距離検出器の第
２の測定値を記憶する記憶手段と、前記第１及び第２の
測定値と、今回のサンプリング時にサンプリングされた
前記第１の距離検出器の第３の測定値及び前記第２の非
接触距離検出器の第４の測定値のうちの少なくとも三つ
の測定値に基づいて前記モデル表面の法線方向データを
求める演算手段と、を有することを特徴とするデジタイ
ジング制御装置が提供される。
〔作用〕
一つの距離検出器からの前回と今回のサンプリング時の
測定値に基づいてモデル面」二の微小な長方形の各頂点
の座標値を得て、この中の所要の三つの頂点の座標値に
基づいて法線ベクトルを求め、法線方向データを得る。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例のデジタイジング制御装置の
ハードウェアの構成を示したブロック図である。図にお
いて、プロセッサ１１はバス１０を介してＲＯＭ１２に
格納されたシステムプログラムを読みだし、このシステ
ムプログラムに従ってデジタイジング制御装置１の全体
の動作を制御する。ＲＡＭ１３はＤＲＡＭで構成され、
後述するサンプリングされた測定値、及びその他の−時
的なデータを記憶する。不揮発性メモリ１４は図示され
ていないバッテリでバックアップされており、デジタイ
ジングに必要な各種のパラメータを格納する。これらの
パラメータはインターフェース１５を介して操作盤２よ
り入力される。
トレーサヘッド３は距離検出器３０ａ及び３０ｂより構
成されている。距離検出器３０ａ及び３０ｂには半導体
レーザあるいは発光ダイオードを光源とした反射光量式
の距離検出器が使用され、それぞれモデル４までの距離
を非接触で測定する。
なお、この他に同じく光学式の三角測距式距離検出器、
あるいは高周波発振による渦電流式距離検出器、超音波
距離検出器等も使用することができる。
デジタイジング制御装置１内のサンプリング回路１６は
距離検出器３０ａ及び３０ｂからの測定値を所定のサン
プリング時間毎にサンプリングして、ＲＡＭ１３に格納
する。このデータは逐次プロセッサ１１によって読み取
られ、トレーサヘッド３の軸変位量及び法線方向データ
が算出される。
ならい制御回路１７はプロセッサ１１からトレサヘッド
３の送り方向、ならい速度等を指令されると共に、軸変
位量を人力され、周知の技術によって各軸の速度信号Ｖ
ｘ、Ｖｙ、Ｖｚを発生ずる。サーボアンプ１８ｘ、１８
．ｙ、１８ｚは速度信号Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚを増幅して機
械側に取りつけられたＸ軸周ザーボモータ３１ｘ、Ｙ軸
周サーボモータ３１ｙ、ｚ軸周サーボモータ３１ｚを駆
動する。これにより、トレーサヘッド３は、距離検出器
３０ａあるいは３０ｂの何れか一方、またはこれらの中
間の所定点からモデル４の表面までの距離を一定に保ち
ながら、指令された送り方向、ならい速度で移動する。
また、ならい制御回路１７は上記の制御と同時に、指令
された送り方向に基づいて回転制御指令Ｒ■を発生し、
サーボアンプ１９０がこの回転制御信号Ｒｅを増幅して
トレーサヘッド３に取りつけられた０軸のサーボモータ
３２ｅを駆動し、これによりトレーサヘッド３の距離検
出器３０ａ及び３０ｂが常に送り方向に対して正確に並
送するように制御される。
パルスコーダ３３ｘ、３３ｙ、３３ｚはサーボモータ３
１ｘ、３１ｙ、３１ｚが所定角度回転する毎にパルス信
号ＦＰｘ、ＦＰｙ、ＦＰｚを発生する。デジタイジング
制御装置１内の現在位置レジスタ２０は、これらのパル
ス信号をそれぞれ可逆計数して各軸の現在位置を記憶し
、位置データとしてプロセッサ１１に入力する。
プロセッサ１１はこの位置データを一定時間毎に、ある
いは位置データの変動量が所定のトレランス値を越えた
時に取り込むと共に、先に求めた法線方向データより工
具の形状に合わせたオフセット量を求めてＮＣデータを
生成する。
このＮＣデータはインターフェース２１を介して紙テー
プリーダ／パンチャー３４に人力され、ＮＣテープが作
成される。また、インターフェース２１に直接に図示さ
れていない数値制御工作機械を接続することにより、オ
ンラインで高精度のならい加工を行うこともできる。
第２図は上記のデジタイジング制御装置１における法線
方向データの算出方法の説明図である。
図において、トレーサヘッド３が送り方向に所定のなら
い速度で移動し、所定時間毎に距離検出器３０ａの測定
値がサンプリングされ、この測定値と第１図の現在位置
レジスタ２０に格納されたデータとから、モデル４の面
上の点Ｐ１．、Ｐｌｏ−１、Ｐｌ、、の座標値が求めら
れる。同様に、サンプリングされた距離検出器３０ｂの
測定値と現在位置レジスタ２０に格納されたデータとか
ら、点Ｐ２．、　　　　Ｐ２．、、Ｐ２．、の座標値が
求められる。
次に、点Ｐ１ｏの座標値（Ｘｌ、、Ｙｌ、　　Ｚｌ、）
及び点Ｐ２．．の座標値（Ｘ２ｎ、Ｙ２゜Ｚ２．、）か
ら、表面ベクトルＳ１〔Ｘ２ｎ−ｘｌ。、Ｙ２．、−Ｙ
ｌ、、、Ｚ２＋、−Ｚｌ、、〕を求める。
また、点Ｐ１．．の座標値（ＸＩ、、、Ｙｌ、、、２１
イ）及び点Ｐ］、、−，の座標値（Ｘｌ、−、、Ｙｌ、
。
Ｚｌ、−、）から、表面ベクトルＳ２〔Ｘｌ、。
Ｘｉ、、、Ｙｌ、、−、−Ｙｌ、、、Ｚｌ、、、Ｚｌ、
〕を求める。
０ ここで、トレーサヘッド３のｅ軸は距離検出器３０ａ及
び３０ｂが送り方向に正確に並送するように制御されて
いるので、表面ベクトルＳ１と８２は常に互いに直交し
ている。したがって、次式％式％ で表面ベクトルＳ１と表面ベクトルＳ２との外積を演算
して法線ベクトルＮＯを求めることによって、法線方向
データが得られる。
第３図は本発明の一実施例のデジタイジング制御装置の
法線方向データの算出時のフローチャートである。図に
おいて、ＳＴに続く数値はステップ番号を示す。
［ＳＴ１’］サンプリングを開始する。
［５Ｔ２）１回目のサンプリングの場合はＳＴＩへ戻っ
て次のサンプリングを行う。
［ＳＴ３’ｌ今回のサンプリング時における距離検出器
３０ａの測定値と、今回のサンプリング時における距離
検出器３０ｂの測定値に基づいて表面ベクトルＳ１を求
める。
Ｃ３Ｔ４：］今回のサンプリング時における距離検出器
３０ａの測定値と、前回のサンプリング時における同じ
く距離検出器３０ａの測定値に基づいて表面ベクトルＳ
２を求める。
［ＳＴ５］表面ベクトル８１及びＳ２の外積を演算して
法線方向ベクトルＮＯを求め、その表面の法線方向デー
タを得る。
［’ＳＴ６］指令された範囲のデジタイジングが終了し
たかどうかを判断し、終了していなければＳＴ１へ戻っ
て次のサンプリングを行う。
なお、上記の実施例では前回のサンプリング時の一方の
距離検出器の測定値と、今回のサンプリング時の両方の
距離検出器の測定値に基づいて法線ベクトルを求めたが
、これに限らず、少なくとも前回と今回のサンプリング
によって得られた四つの測定値のうちの他の組み合わせ
による３点からも同様な法線ベクトルを求めることもで
きる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明では、二つの距離検出器から
の前回と今回のサンプリング時の測定値１ ２ に基づいてモデル面上の微小な長方形の各頂点の座標値
を得て、この中の所要の三つの頂点の座標値に基づいて
法線ベクトルを求め、法線方向データを得るので、従来
の３個の距離検出器を用いたものに比較して低コストと
なる。また、トレーサヘッドの送り方向をジグザグにす
る必要がなく、送り速度に制約されない高精度のデジタ
イジングが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例のデジタイジング制御装置の
ハードウェアの構成を示したブロック図、第２図は本発
明の一実施例のデジタイジング制御装置の法線方向デー
タの算出方法の説明図、第３図は本発明の一実施例のデ
ジタイジング制御装置の法線方向データの算出方法のフ
ローチャートである。 １ ３ ６ ３０ａ、３０ｂ Ｓｌ、Ｓ２ Ｏ トレーサへラド モデル プロセッサ ＡＭ サンプリング手段 距離検出器 表面ベクトル 法線ベクトル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）モデルの形状をならいながら逐次位置データを取
    り込み、ＮＣデータとして出力するデジタイジング制御
    装置において、 各々独立にモデル表面までの距離を測定する第１及び第
    ２の非接触距離検出器を送り方向に対して互いに並送す
    る位置に設けたトレーサヘッドと、所定のサンプリング
    時間毎に前記第１及び第２の非接触距離検出器のそれぞ
    れの測定値をサンプリングするサンプリング手段と、 前回のサンプリング時にサンプリングされた前記第１の
    非接触距離検出器の第１の測定値及び前記第２の距離検
    出器の第２の測定値を記憶する記憶手段と、 前記第１及び第２の測定値と、今回のサンプリング時に
    サンプリングされた前記第１の距離検出器の第３の測定
    値及び前記第２の非接触距離検出器の第４の測定値のう
    ちの少なくとも三つの測定値に基づいて前記モデル表面
    の法線方向データを求める演算手段と、 を有することを特徴とするデジタイジング制御装置。
  2. （２）前記演算手段は、前記三つの測定値に基づいて前
    記モデル表面上の異なる３点の座標値を求め、前記３点
    の座標値から互いに直交する第１及び第２のベクトルを
    作成し、前記第１及び第２のベクトル間の外積演算を行
    うことにより前記法線方向データを求めることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載のデジタイジング制御装
    置。
  3. （３）前記トレーサヘッドを前記送り方向の角度に従っ
    て回転制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載のデジタイジング制御装置。
JP1136746A 1989-05-30 1989-05-30 デジタイジング制御装置 Pending JPH033760A (ja)

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