JPH04176543A - デジタイジング制御装置 - Google Patents
デジタイジング制御装置Info
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- JPH04176543A JPH04176543A JP2303103A JP30310390A JPH04176543A JP H04176543 A JPH04176543 A JP H04176543A JP 2303103 A JP2303103 A JP 2303103A JP 30310390 A JP30310390 A JP 30310390A JP H04176543 A JPH04176543 A JP H04176543A
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- light source
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
- G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q35/00—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
- B23Q35/04—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually using a feeler or the like travelling along the outline of the pattern, model or drawing; Feelers, patterns, or models therefor
- B23Q35/08—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work
- B23Q35/12—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means
- B23Q35/127—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using non-mechanical sensing
- B23Q35/128—Sensing by using optical means
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
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- G05B19/4202—Recording and playback systems, i.e. in which the program is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the program medium using a drawing, a model
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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。
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についてのならいデータを形成す
るデジタイジング制御装置に関し、特に非接触でモデル
面をならい、リアルタイムで曲面の法線方向を決定する
デジタイジング制御装置に関する。
るデジタイジング制御装置に関し、特に非接触でモデル
面をならい、リアルタイムで曲面の法線方向を決定する
デジタイジング制御装置に関する。
モデルをスタイラスなどにより倣い、加工物を工具でモ
デルと同じ形状に同時加工するならい機能に代えて、光
学式距離検出器を使用して、モデル形状データを非接触
で取り込むならい制御装置が開発されている。また、な
らい機能をＮＣ装置内部に持たせれば、ＮＣ装置となら
い制御装置とを直接結合せずに、モデルの形状について
のならいデータを形成できる。
デルと同じ形状に同時加工するならい機能に代えて、光
学式距離検出器を使用して、モデル形状データを非接触
で取り込むならい制御装置が開発されている。また、な
らい機能をＮＣ装置内部に持たせれば、ＮＣ装置となら
い制御装置とを直接結合せずに、モデルの形状について
のならいデータを形成できる。
一般に、モデルの形状をならい、その軌跡データを時々
刻々に検出し、ＮＣテープなどに自動的に出力する機能
を持つ装置は、デジタイジング制御装置と呼ばれている
。
刻々に検出し、ＮＣテープなどに自動的に出力する機能
を持つ装置は、デジタイジング制御装置と呼ばれている
。
非接触のデジタイジング制御装置では、検出器をモデル
面に押しつけなくても軌跡データが得られる。したがっ
て、非接触でモデル面をならう検出器の変位情報から、
モデル面を傷付けないでデジタイジングデータを算出で
きる。このような従来の光学式距離検出器の多くは、モ
デルにスポット光を当てて、モデル面から受光面までの
距離を検出する、スポット方式が採用されている。
面に押しつけなくても軌跡データが得られる。したがっ
て、非接触でモデル面をならう検出器の変位情報から、
モデル面を傷付けないでデジタイジングデータを算出で
きる。このような従来の光学式距離検出器の多くは、モ
デルにスポット光を当てて、モデル面から受光面までの
距離を検出する、スポット方式が採用されている。
しかし、この方式では１組の投光部、受光部によって一
次元の変位情報しか検出できない。そのため、複数のス
ポット光を同時に照射して、複数の測定データを複数の
受光部から得て、モデル面のデジタイジングデータを算
出している。このような技術に関して、出願人は、既に
「非接触ならい制御装置」の発明を出願している（特願
平１−１９４５００号明細書）。
次元の変位情報しか検出できない。そのため、複数のス
ポット光を同時に照射して、複数の測定データを複数の
受光部から得て、モデル面のデジタイジングデータを算
出している。このような技術に関して、出願人は、既に
「非接触ならい制御装置」の発明を出願している（特願
平１−１９４５００号明細書）。
また、モデルの輪郭形状を認識する視覚システムには、
スリット光をモデル面に照射する光切断方式も開発され
ている。この光切断方式では、モデル上に描かれる光学
パターンをカメラによって撮影し、その焦点面の画像か
ら、複数点列の二次元座標値を求め、それらのデータか
らモデルの三次元的な姿勢を判断する。これについては
、出願人は、既に「画像情報認識方式」の発明を出願し
ている（特願平２−２４３１２８号明細書）。
スリット光をモデル面に照射する光切断方式も開発され
ている。この光切断方式では、モデル上に描かれる光学
パターンをカメラによって撮影し、その焦点面の画像か
ら、複数点列の二次元座標値を求め、それらのデータか
らモデルの三次元的な姿勢を判断する。これについては
、出願人は、既に「画像情報認識方式」の発明を出願し
ている（特願平２−２４３１２８号明細書）。
この場合に光切断方式では、画像を二次元的に把握する
必要があり、受光部には多数のＣＣＤなどの受光素子が
配置される。しかし、非接触のデジタイジング制御装置
にこの光切断方式を適用するには、スキャニングを行い
ながら測定する必要があるために、多数の受光素子から
出力される画像データを高速に処理して輪郭を決定しな
くてはならない。また、工具のならい動作に追従して、
連続測定を行うには、演算時間が長過ぎる。すなわち、
光切断方式でモデル面をならってリアルタイムでモデル
面の法線方向を演算する際に、演算時間を短縮するため
に分解能を低下させて、ならいの精度をある程度まで犠
牲にせざるを得ないという問題がある。
必要があり、受光部には多数のＣＣＤなどの受光素子が
配置される。しかし、非接触のデジタイジング制御装置
にこの光切断方式を適用するには、スキャニングを行い
ながら測定する必要があるために、多数の受光素子から
出力される画像データを高速に処理して輪郭を決定しな
くてはならない。また、工具のならい動作に追従して、
連続測定を行うには、演算時間が長過ぎる。すなわち、
光切断方式でモデル面をならってリアルタイムでモデル
面の法線方向を演算する際に、演算時間を短縮するため
に分解能を低下させて、ならいの精度をある程度まで犠
牲にせざるを得ないという問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ス
リット光を照射する光切断方式を適用して、低コストで
、且つ効率良くならいデータを得るようにした非接触の
デジタイジング制御装置を提供することを目的とする。
リット光を照射する光切断方式を適用して、低コストで
、且つ効率良くならいデータを得るようにした非接触の
デジタイジング制御装置を提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、非接触でモデル
面をならい、モデルの形状についてのならいデータを形
成するデジタイジング制御装置において、前記モデル面
に所定の角度でスリット光を照射する光源と、前記光源
を制御して、前記スリット光をモデル面上で移動させる
制御手段と、前記光源と所定距離だけ離れて配置され、
前記モデル面上のスリット光を受光する受光面と、前記
スリット光の受光パターンから前記モデル面上の少なく
とも２点の二次元位置を同時に測定する位置センサと、
前記光源を移動制御するための制御データ及び前記位置
センサの測定データに基づいて、モデル面上の特定点の
法線ベクトルを算出するベクトル算出手段と、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。
面をならい、モデルの形状についてのならいデータを形
成するデジタイジング制御装置において、前記モデル面
に所定の角度でスリット光を照射する光源と、前記光源
を制御して、前記スリット光をモデル面上で移動させる
制御手段と、前記光源と所定距離だけ離れて配置され、
前記モデル面上のスリット光を受光する受光面と、前記
スリット光の受光パターンから前記モデル面上の少なく
とも２点の二次元位置を同時に測定する位置センサと、
前記光源を移動制御するための制御データ及び前記位置
センサの測定データに基づいて、モデル面上の特定点の
法線ベクトルを算出するベクトル算出手段と、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。
スリット光はモデル面上で移動する。受光面でのスリッ
ト光の受光パターンは、モデルの曲面に応じて変化する
。位置センサによって、モデル面上の２点の二次元位置
が同時に測定される。この測定されたデータとスリット
光を照射している光源の制御データとによって、モデル
面上の特定点での法線ベクトルが算出される。
ト光の受光パターンは、モデルの曲面に応じて変化する
。位置センサによって、モデル面上の２点の二次元位置
が同時に測定される。この測定されたデータとスリット
光を照射している光源の制御データとによって、モデル
面上の特定点での法線ベクトルが算出される。
以下、本発すの一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は非接触のデジタイジング制御装置及び周辺装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
デジタイジング制御装置ｌ側では、プロセッサ１１がバ
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。ＲＡＭ
１３はデータの一時記憶装置であり、後述するならい工
作機械の光源やカメラからの測定データ、及びその他の
一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、イン
ターフェース１５を介して操作盤２より人力されたなら
い方向、ならい速度等の各種のパラメータ等を格納する
。
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。ＲＡＭ
１３はデータの一時記憶装置であり、後述するならい工
作機械の光源やカメラからの測定データ、及びその他の
一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、イン
ターフェース１５を介して操作盤２より人力されたなら
い方向、ならい速度等の各種のパラメータ等を格納する
。
ならい工作機械３のトレーサヘッド４には、光源５ａ及
びカメラ５ｂが設けられている。光源５ａには半導体レ
ーザあるいは発光ダイオード等が使用され、モデル６に
所定の角度でスリット光を照射する。また、カメラ５ｂ
は、光源５ａと所定距離だけ離れて配置され、モデル６
からのスリット光を受光する。
びカメラ５ｂが設けられている。光源５ａには半導体レ
ーザあるいは発光ダイオード等が使用され、モデル６に
所定の角度でスリット光を照射する。また、カメラ５ｂ
は、光源５ａと所定距離だけ離れて配置され、モデル６
からのスリット光を受光する。
トレーサヘッド４は、光源５ａを制御して、モデル面に
対して追従制御し、スリット光をモデル面上で移動させ
る。このとき、カメラ５ｂの受光面、即ちレンズ焦点面
には、常時スリット光の受光パターンが像を結ぶ。そし
てカメラ５ｂには、その受光面内で互いに平行する２本
の一次元の光センサが、位置センサとして配置されてい
る。トレーサヘッド４は、２本の光センサがスリット光
の受光パターンと交差するように、カメラ５ｂを回転制
御する。これによって、カメラ５ｂの受光面の位置セン
サは、モデル６上の少なくとも２点の二次元位置を同時
に測定する。
対して追従制御し、スリット光をモデル面上で移動させ
る。このとき、カメラ５ｂの受光面、即ちレンズ焦点面
には、常時スリット光の受光パターンが像を結ぶ。そし
てカメラ５ｂには、その受光面内で互いに平行する２本
の一次元の光センサが、位置センサとして配置されてい
る。トレーサヘッド４は、２本の光センサがスリット光
の受光パターンと交差するように、カメラ５ｂを回転制
御する。これによって、カメラ５ｂの受光面の位置セン
サは、モデル６上の少なくとも２点の二次元位置を同時
に測定する。
トレーサヘッド４の回転を制御するサーボモータ３２ｃ
のパルスコーダ３３ｃは、デジタイジング制御装置１内
のＡ／Ｄ変換器１６ａと接続され、カメラ５ｂの受光面
に設けた位置センサは、Ａ／Ｄ変換器１６ｂと接続され
ている。パルスコーダ３３ｃからの回転位置データとカ
メラ５ｂからのモデルの形状についての測定データは、
これらのＡ／Ｄ変換器１６ａ及び１６ｂでディジタル値
に変換され、制御データとして逐次にプロセッサ１１に
読み取られる。
のパルスコーダ３３ｃは、デジタイジング制御装置１内
のＡ／Ｄ変換器１６ａと接続され、カメラ５ｂの受光面
に設けた位置センサは、Ａ／Ｄ変換器１６ｂと接続され
ている。パルスコーダ３３ｃからの回転位置データとカ
メラ５ｂからのモデルの形状についての測定データは、
これらのＡ／Ｄ変換器１６ａ及び１６ｂでディジタル値
に変換され、制御データとして逐次にプロセッサ１１に
読み取られる。
プロセッサ１１はＡ／Ｄ変換されたディジタル値と後述
する現在位置レジスタ１９ｘ、１９ｙ及び１９ｚからの
信号に基づいて各軸変位量を算出すると共に、この変位
量と指令されたならい方向、ならい速度に基づいて、周
知の技術により、各軸の速度指令Ｖｘ、Ｖｙ及びＶｚを
発生する。これらの速度指令はＤ／Ａ変換器１７ｘ、１
７ｙ及び１７ｚでディジタル値に変換され、サーボアン
プ１８ｘ、１８ｙ及び１８ｚに入力される。サーボアン
プ１８ｘ及び１８ｙはこの速度指令に基づいてならい工
作機械３のサーボモータ３２ｘ及び３２ｙを駆動し、こ
れによりテーブル３１をＸ軸方向及び紙面に垂直なＹ軸
方向に移動する。また、サーボアンプ１８ｚはサーボモ
ータ３２ｚを駆動し、トレーサヘッド４及び工具３４を
２軸方向に移動する。
する現在位置レジスタ１９ｘ、１９ｙ及び１９ｚからの
信号に基づいて各軸変位量を算出すると共に、この変位
量と指令されたならい方向、ならい速度に基づいて、周
知の技術により、各軸の速度指令Ｖｘ、Ｖｙ及びＶｚを
発生する。これらの速度指令はＤ／Ａ変換器１７ｘ、１
７ｙ及び１７ｚでディジタル値に変換され、サーボアン
プ１８ｘ、１８ｙ及び１８ｚに入力される。サーボアン
プ１８ｘ及び１８ｙはこの速度指令に基づいてならい工
作機械３のサーボモータ３２ｘ及び３２ｙを駆動し、こ
れによりテーブル３１をＸ軸方向及び紙面に垂直なＹ軸
方向に移動する。また、サーボアンプ１８ｚはサーボモ
ータ３２ｚを駆動し、トレーサヘッド４及び工具３４を
２軸方向に移動する。
サーボモータ３２ｘ、３２ｙ及び３２ｚには、これらが
所定量回転する毎にそれぞれ検出パルスＦＰｘ、ＦＰｙ
及びＦＰｚを発生するパルスコーダ３３ｘ、３３ｙ及び
３３ｚが設けられている。
所定量回転する毎にそれぞれ検出パルスＦＰｘ、ＦＰｙ
及びＦＰｚを発生するパルスコーダ３３ｘ、３３ｙ及び
３３ｚが設けられている。
デジタイジング制御装置１内の現在位置レジスタ１９ｘ
、１９ｙ及び１９ｚは検出パルスＦＰｘ。
、１９ｙ及び１９ｚは検出パルスＦＰｘ。
ＦＰｙ及びＦＰ２をそれぞれ回転方向に応じてカウント
アツプ／ダウンして各軸方向の現在位置データＸａＳＹ
ａ及びＺａを求め、制御データとしてプロセッサ１１に
入力している。
アツプ／ダウンして各軸方向の現在位置データＸａＳＹ
ａ及びＺａを求め、制御データとしてプロセッサ１１に
入力している。
これらの制御データにより、トレーサヘッド４は指令さ
れた角度に回転すると共に、モデル６との間隔が後述す
る一定距離を保つように制御される。同時にテーブル３
１は指令されたならい方向、ならい速度で移動して、ト
レーサヘッド４と同じくＺ軸制御される工具３４によっ
てワーク３５にモデル６と同様の形状の加工が施される
。
れた角度に回転すると共に、モデル６との間隔が後述す
る一定距離を保つように制御される。同時にテーブル３
１は指令されたならい方向、ならい速度で移動して、ト
レーサヘッド４と同じくＺ軸制御される工具３４によっ
てワーク３５にモデル６と同様の形状の加工が施される
。
第２図はトレーサヘッド４に固定された光源５ａ及びカ
メラ５ｂの詳細図である。
メラ５ｂの詳細図である。
トレーサヘッド４のＣ軸は、モデル６に設定されたＺ軸
と平行に保持される。光源５ａは、所定の角度でモデル
面にスリット光ＴＯを照射する。
と平行に保持される。光源５ａは、所定の角度でモデル
面にスリット光ＴＯを照射する。
このスリット光ＴＯは、モデル面で反射して、カメラ５
ｂのレンズ焦点面に受光パターンを形成する。スリット
光Ｔｏは、デジタイジング制御装置１に指令されたなら
い方向に、指定されたならい速度で、モデル６の表面上
を移動する。このときにモデル６の表面形状に対応して
、トレーサヘッド４を回転させれば、光源５ａのスリッ
ト光はモデル６で反射してカメラ５ｂの焦点面に常に画
像を結ぶ。
ｂのレンズ焦点面に受光パターンを形成する。スリット
光Ｔｏは、デジタイジング制御装置１に指令されたなら
い方向に、指定されたならい速度で、モデル６の表面上
を移動する。このときにモデル６の表面形状に対応して
、トレーサヘッド４を回転させれば、光源５ａのスリッ
ト光はモデル６で反射してカメラ５ｂの焦点面に常に画
像を結ぶ。
図では、Ｃ軸が基準位置からθＣだけ回転し、モデル面
のスリット光ＴＯはｘ−２面と平行に投影されている。
のスリット光ＴＯはｘ−２面と平行に投影されている。
このとき、反射光はすべてカメラ５ｂに入射する。また
、スリット光ＴＯは、トレーサヘッド４のＣ軸の延長線
とモデル面との交点を含んで、モデル面上に投影されて
いる。しかし、トレーサヘッド４の２軸方向で許容され
る追従誤差の範囲で、この位置にも誤差が生じる。
、スリット光ＴＯは、トレーサヘッド４のＣ軸の延長線
とモデル面との交点を含んで、モデル面上に投影されて
いる。しかし、トレーサヘッド４の２軸方向で許容され
る追従誤差の範囲で、この位置にも誤差が生じる。
こうしたＺ軸変位量の制御と同時に、プロセッサ１１は
上記光源５ａを移動制御するための制御データ及びカメ
ラ５ｂ内からの位置センサの測定データを所定のサンプ
リング時間毎にサンプリングする。そしてこのサンプリ
ングデータを用いて後述する方法によりモデル６の表面
の法線ベクトルを求めている。更に、法線ベクトルのＸ
−Ｙ平面での射影ベクトルの方向に対応した回転指令Ｓ
Ｃを発生し、上記位置誤差を吸収して、反射光がカメラ
５ｂに確実に入射するようにしている。回転指令ＳＣは
Ｄ／Ａ変換器１７ｃでディジタル値に変換された後、サ
ーボアンプ１８ｃに人力され、この指令に基づいてサー
ボアンプ１８ｃがＣ軸のサーボモータ３２ｃを駆動する
。
上記光源５ａを移動制御するための制御データ及びカメ
ラ５ｂ内からの位置センサの測定データを所定のサンプ
リング時間毎にサンプリングする。そしてこのサンプリ
ングデータを用いて後述する方法によりモデル６の表面
の法線ベクトルを求めている。更に、法線ベクトルのＸ
−Ｙ平面での射影ベクトルの方向に対応した回転指令Ｓ
Ｃを発生し、上記位置誤差を吸収して、反射光がカメラ
５ｂに確実に入射するようにしている。回転指令ＳＣは
Ｄ／Ａ変換器１７ｃでディジタル値に変換された後、サ
ーボアンプ１８ｃに人力され、この指令に基づいてサー
ボアンプ１８ｃがＣ軸のサーボモータ３２ｃを駆動する
。
第３図はカメラ５ｂの位置センサに設定された空間座標
系Ｕ−Ｖ−Ｗとスリット光ＴＯの関係を説明するための
図である。
系Ｕ−Ｖ−Ｗとスリット光ＴＯの関係を説明するための
図である。
第４図乃至第６図は、それぞれ位置センサが配置される
受光面Ｒの平面図、Ｕ−Ｖ面の平面図、及びＶ−Ｗ面の
平面図である。
受光面Ｒの平面図、Ｕ−Ｖ面の平面図、及びＶ−Ｗ面の
平面図である。
以下、カメラ５ｂの受光面Ｒの受光パターンからモデル
面上の２点の二次元位置を決定する方法を説明する。
面上の２点の二次元位置を決定する方法を説明する。
空間座標系Ｕ−Ｖ−Ｗの原点には焦点距離りのレンズを
配置し、レンズの光軸を受光面Ｒの中心０と一致させて
、その焦点位置にＵ−Ｗ面に平行な受光面Ｒを設定する
。このとき光源５ａの中心Ｓは、原点○からｄだけ離れ
たＵ軸上に設定される。第４図に示す受光面Ｒには、更
に、互いに平行する２本の一次元の光センサＲ１、Ｒ２
が、間隔（２ｘＷ１）だけ離れて設けられている。
配置し、レンズの光軸を受光面Ｒの中心０と一致させて
、その焦点位置にＵ−Ｗ面に平行な受光面Ｒを設定する
。このとき光源５ａの中心Ｓは、原点○からｄだけ離れ
たＵ軸上に設定される。第４図に示す受光面Ｒには、更
に、互いに平行する２本の一次元の光センサＲ１、Ｒ２
が、間隔（２ｘＷ１）だけ離れて設けられている。
第５図、第５図に示すように、スリット光ＴＯによるＵ
−Ｖ面への投影像をＴ３、■−Ｗ面への投影像をＴ１と
する。また、受光面Ｒの受光パターンＴ２が光センサＲ
１、Ｒ２と交差する２点を、検出点Ｐ、Ｑとする。第５
図に示す投影像Ｔ３上の点Ｐは、第４図の検圧点Ｐに対
応するもので、ｌαはＵ軸と光路ＳＰのなす角、Ｚβは
ＵＮと光路Ｐ○のなす角、ｄはＯ３（レンズと光源）間
の距離である。同様に、第６図に示す投影像Ｔ１上の点
Ｐも、第４図の検出点Ｐに対応するもので、ｌγはＶ軸
と光路ＳＰのなす角である。
−Ｖ面への投影像をＴ３、■−Ｗ面への投影像をＴ１と
する。また、受光面Ｒの受光パターンＴ２が光センサＲ
１、Ｒ２と交差する２点を、検出点Ｐ、Ｑとする。第５
図に示す投影像Ｔ３上の点Ｐは、第４図の検圧点Ｐに対
応するもので、ｌαはＵ軸と光路ＳＰのなす角、Ｚβは
ＵＮと光路Ｐ○のなす角、ｄはＯ３（レンズと光源）間
の距離である。同様に、第６図に示す投影像Ｔ１上の点
Ｐも、第４図の検出点Ｐに対応するもので、ｌγはＶ軸
と光路ＳＰのなす角である。
いま、検出点Ｐの座標値を（Ｕ、Ｖ、Ｗ）とすれば、三
角測量法の原理から、 Ｖ ＝ Ｕ ｔａｎβ、（ｄ −ＴＪ） ・ｔａｎａ＝
Ｖとなる。これらの式から、検出点Ｐは Ｖ ＝ｄ−ｔａｎα・ｔａｎβ／ （ｔａｎα＋ ｔａ
ｎβ）−（１）Ｕ＝ｄ−ｔａｎｃｒ／ （ｔａｎα＋ｔ
ａｎβ）−（２）Ｗ ＝ Ｖ−ｔａｎ ｒ
−（３）と求めることが出来る。
角測量法の原理から、 Ｖ ＝ Ｕ ｔａｎβ、（ｄ −ＴＪ） ・ｔａｎａ＝
Ｖとなる。これらの式から、検出点Ｐは Ｖ ＝ｄ−ｔａｎα・ｔａｎβ／ （ｔａｎα＋ ｔａ
ｎβ）−（１）Ｕ＝ｄ−ｔａｎｃｒ／ （ｔａｎα＋ｔ
ａｎβ）−（２）Ｗ ＝ Ｖ−ｔａｎ ｒ
−（３）と求めることが出来る。
ここで、α、Ｗ、Ｌ、ｄが既知であり、βはカメラ５ｂ
への入射角であって、その結像より求約ることができる
。そこで、−次元の光センサＲ１上での検出点Ｐの位置
、すなわちＵ軸方向の座標値Ｕ１を検出すれば、モデル
面上での検出点Ｐに対応する点の三次元の座標値が決定
できる。同様にして、同時に検出点０の一次元の光セン
サＲ２上の位置Ｕ２を検出すれば、モデル面の他の１点
の空間座標値が決定できる。
への入射角であって、その結像より求約ることができる
。そこで、−次元の光センサＲ１上での検出点Ｐの位置
、すなわちＵ軸方向の座標値Ｕ１を検出すれば、モデル
面上での検出点Ｐに対応する点の三次元の座標値が決定
できる。同様にして、同時に検出点０の一次元の光セン
サＲ２上の位置Ｕ２を検出すれば、モデル面の他の１点
の空間座標値が決定できる。
第７図は、法線ベクトルを求約る手順を説明する図であ
る。トレーサヘッド４はモデル面に対して追従制御して
スリット光ＴＯを移動させる。スリット光Ｔｏのカメラ
５ｂでの受光パターンＴ２から２点の二次元位置が同時
に測定され、更に位置センサの座標値（Ｕ、 Ｖ、 Ｗ
）からモデル６に設定された空間座標系Ｘ−Ｙ−Ｚのデ
ータに変換される。
る。トレーサヘッド４はモデル面に対して追従制御して
スリット光ＴＯを移動させる。スリット光Ｔｏのカメラ
５ｂでの受光パターンＴ２から２点の二次元位置が同時
に測定され、更に位置センサの座標値（Ｕ、 Ｖ、 Ｗ
）からモデル６に設定された空間座標系Ｘ−Ｙ−Ｚのデ
ータに変換される。
トレーサヘッド４をモデル６に対して相対的にＸ軸方向
に、所定のならい速度で移動させてならいを行うと共に
、所定時間毎に２点Ｐｎ、Ｑｎの測定データを同時にサ
ンプリングする。これらの測定値と現在位置レジスタか
ら出力される現在位置データに基づいて、モデル６上の
点Ｐｎ−１、Ｑｎ−１、Ｐｎ、Ｑｎ、Ｐｎ＋１、Ｑｎ＋
１、・・・の座標値を求めていく。
に、所定のならい速度で移動させてならいを行うと共に
、所定時間毎に２点Ｐｎ、Ｑｎの測定データを同時にサ
ンプリングする。これらの測定値と現在位置レジスタか
ら出力される現在位置データに基づいて、モデル６上の
点Ｐｎ−１、Ｑｎ−１、Ｐｎ、Ｑｎ、Ｐｎ＋１、Ｑｎ＋
１、・・・の座標値を求めていく。
そして、例えば点Ｐｎの座標値（ＸＩ、Ｙｌ。
Ｚｌ）と、点Ｑｎの座標値（Ｘ２．Ｙ２．Ｚ２）から、
表面ベクトルｓ１ ［：Ｘ２−Ｘｉ、 Ｙ２−Ｙｌ、Ｚ
２−Ｚｎ３を求める。また、点Ｐｎ−１の座標値（Ｘ３
．Ｙ３．Ｚ３）と、点Ｐｎの座標値（ＸＩ、Ｙｌ、Ｚｌ
） から、表面ベクトル５２ＣＸ３−Ｘｌ、Ｙ３−Ｙｌ
、Ｚ３−Ｚｌ］を求める。この場合に、点Ｐｎ−１の座
標値は、先行するサンプリングによる測定データをＲＡ
Ｍ１３などに格納しておく。これら２つの表面ベクトル
Ｓ１、Ｓ２を次式、 Ｎｎ＝５１ ｘ３２ （但し、Ｎｎ、ＳＬ、Ｓ２はベクトルを表す）によって
表面ベクトルＳ１と８２の外積を演算し、点Ｐｎにおけ
る法線ベクトルＮｎを求めることができる。
表面ベクトルｓ１ ［：Ｘ２−Ｘｉ、 Ｙ２−Ｙｌ、Ｚ
２−Ｚｎ３を求める。また、点Ｐｎ−１の座標値（Ｘ３
．Ｙ３．Ｚ３）と、点Ｐｎの座標値（ＸＩ、Ｙｌ、Ｚｌ
） から、表面ベクトル５２ＣＸ３−Ｘｌ、Ｙ３−Ｙｌ
、Ｚ３−Ｚｌ］を求める。この場合に、点Ｐｎ−１の座
標値は、先行するサンプリングによる測定データをＲＡ
Ｍ１３などに格納しておく。これら２つの表面ベクトル
Ｓ１、Ｓ２を次式、 Ｎｎ＝５１ ｘ３２ （但し、Ｎｎ、ＳＬ、Ｓ２はベクトルを表す）によって
表面ベクトルＳ１と８２の外積を演算し、点Ｐｎにおけ
る法線ベクトルＮｎを求めることができる。
次に、法線ベクトルＮｎをＸ−Ｙ平面上に投影した射影
ベクトルＮＩニア）Ｘ軸となす角度θＣを次式、θｃ＝
ｊａｎ−’ （Ｊｎ／Ｉｎ） 但し、Ｉｎ：ベクトルＮｎ１ＳりＸ成分Ｊｎ：ベクトル
ＮｎのＹ成分 で求め、この角度θＣをＵ軸の指令値として出力する。
ベクトルＮＩニア）Ｘ軸となす角度θＣを次式、θｃ＝
ｊａｎ−’ （Ｊｎ／Ｉｎ） 但し、Ｉｎ：ベクトルＮｎ１ＳりＸ成分Ｊｎ：ベクトル
ＮｎのＹ成分 で求め、この角度θＣをＵ軸の指令値として出力する。
この角度θＣはモデル６の傾斜に対応して変化し、例え
ば点ＰＱでは別の角度θｃｑとなる。トレーサヘッド４
はこうした角度θＣ１θｃｑの変化に応じて回転する。
ば点ＰＱでは別の角度θｃｑとなる。トレーサヘッド４
はこうした角度θＣ１θｃｑの変化に応じて回転する。
したがって、トレーサヘッド４に固定された光源５ａか
らモデル面上のスリット光ＴＯをカメラ５ｂは、確実に
受光でき、高精度に法線ベクトルＮｎが算出される。
らモデル面上のスリット光ＴＯをカメラ５ｂは、確実に
受光でき、高精度に法線ベクトルＮｎが算出される。
なお、上記の実施例では前回のサンプリング時の一方の
測定データと、今回のサンプリング時の２点の検出点に
ついての測定データに基づいて法線ベクトルを求めてい
る。しかし、少なくとも前回と今回のサンプリングによ
って得られたモデル面上の３点が特定されれば、その内
の１点を始点とする２本の表面ベクトルを決定できる。
測定データと、今回のサンプリング時の２点の検出点に
ついての測定データに基づいて法線ベクトルを求めてい
る。しかし、少なくとも前回と今回のサンプリングによ
って得られたモデル面上の３点が特定されれば、その内
の１点を始点とする２本の表面ベクトルを決定できる。
同様に、例えば２本の互いに直交するスリット光を使用
して、その受光パターンからモデル面上の３点の二次元
位置を同時に測定することができれば、２本の表面ベク
トルを同時に決定でき、それらの外積演算によって同様
に法線ベクトルを求めることもできる。
して、その受光パターンからモデル面上の３点の二次元
位置を同時に測定することができれば、２本の表面ベク
トルを同時に決定でき、それらの外積演算によって同様
に法線ベクトルを求めることもできる。
また、上記した実施例ではトレーサヘッド４に光源を固
定してカメラと同時に移動する、アクティブ方式の位置
検出器を構成しているが、光源を独立に制御して、モデ
ル面上で移動するスリット光を検知する、パッシブ方式
の位置検出器であっても良い。
定してカメラと同時に移動する、アクティブ方式の位置
検出器を構成しているが、光源を独立に制御して、モデ
ル面上で移動するスリット光を検知する、パッシブ方式
の位置検出器であっても良い。
更に、モデルを同時加工するならい機能を持たずに、モ
デル形状からのデータをＮＣテープなどに自動的に出力
する機能のみを持つデジタイジング制御装置についても
、同様に適用できる。
デル形状からのデータをＮＣテープなどに自動的に出力
する機能のみを持つデジタイジング制御装置についても
、同様に適用できる。
以上説明したように本発明では、測定するデータが少な
くて済むから、測定速度を高くでき、リアルタイムでモ
デル曲面の法線ベクトルを算比する上で有効である。
くて済むから、測定速度を高くでき、リアルタイムでモ
デル曲面の法線ベクトルを算比する上で有効である。
また、受光面に配置する位置センサは、例えば２本の一
次元センサであれば良く、センサの構成が簡単であるか
ら、測定精度を高約るうえでも有利となる。
次元センサであれば良く、センサの構成が簡単であるか
ら、測定精度を高約るうえでも有利となる。
したがって、本発明のデジタイジング制御装置によれば
、スリット光を照射する光切断方式を適用して、低コス
トで、且つ効率良くならいデータを得ることができる。
、スリット光を照射する光切断方式を適用して、低コス
トで、且つ効率良くならいデータを得ることができる。
第１図は本発明の一実施例の非接触のデジタイジング制
御装置の構成を示すブロック図、第２図は本発明の一実
施例におけるトレーサヘッドの詳細図、 第３図はカメラの空間座標とスリット光の関係を示す説
明図、 第４図は受光面Ｒの平面図、 第５図はＵ−Ｖ面の平面図、 第６図はＶ−Ｗ面の平面図、 第７図は、法線ベクトルを求とる手順を説明する図であ
る。 １ ・ デジタイジング制御装置 ３ ならい工作機械 ４ ° トレーサヘッド ５ａ 光源 ５ｂ カメラ ６ − モデル １１ プロセッサ １３ ＲＡ Ｍ 特許出願人 ファナック株式会社 代理人 弁理士 服部毅巖 ヒＣ申由 第２図 第４図 Ｕ 第５図 芭６２
御装置の構成を示すブロック図、第２図は本発明の一実
施例におけるトレーサヘッドの詳細図、 第３図はカメラの空間座標とスリット光の関係を示す説
明図、 第４図は受光面Ｒの平面図、 第５図はＵ−Ｖ面の平面図、 第６図はＶ−Ｗ面の平面図、 第７図は、法線ベクトルを求とる手順を説明する図であ
る。 １ ・ デジタイジング制御装置 ３ ならい工作機械 ４ ° トレーサヘッド ５ａ 光源 ５ｂ カメラ ６ − モデル １１ プロセッサ １３ ＲＡ Ｍ 特許出願人 ファナック株式会社 代理人 弁理士 服部毅巖 ヒＣ申由 第２図 第４図 Ｕ 第５図 芭６２
Claims (4)
- （１）非接触でモデル面をならい、モデルの形状につい
てのならいデータを形成するデジタイジング制御装置に
おいて、 前記モデル面に所定の角度でスリット光を照射する光源
と、 前記光源を制御して、前記スリット光をモデル面上で移
動させる制御手段と、 前記光源と所定距離だけ離れて配置され、前記モデル面
上のスリット光を受光する受光面と、前記スリット光の
受光パターンから前記モデル面上の少なくとも２点の二
次元位置を同時に測定する位置センサと、 前記光源を移動制御するための制御データ及び前記位置
センサの測定データに基づいて、モデル面上の特定点の
法線ベクトルを算出するベクトル算出手段と、 を有することを特徴とするデジタイジング制御装置。 - （２）前記光源と前記受光面とは一体にトレーサヘッド
に固定され、 前記トレーサヘッドが前記モデル面と所定距離だけ離れ
て所定速度で前記モデル面をならうことを特徴とする請
求項１記載のデジタイジング制御装置。 - （３）前記位置センサは、 前記受光面内で互いに平行する２本の一次元の光センサ
と、 前記光センサを前記スリット光の受光パターンと交差す
るように回転制御する手段と、 を有することを特徴とする請求項１記載のデジタイジン
グ制御装置。 - （４）前記ベクトル算出手段は、 前記スリット光が通過したモデル面上の少なくとも１点
の二次元位置の測定データを記憶する記憶手段と、 前記記憶手段と前記位置センサの二次元位置の測定デー
タ、及びこれら測定データに対応する前記光源の制御デ
ータに基づいて、前記モデル面上の３点を特定して、そ
の内の１点を始点とする２本の表面ベクトルを決定し、
これら２本の表面ベクトルに対して外積演算を行う演算
手段と、を有することを特徴とする請求項１記載のデジ
タイジング制御装置。（５）前記位置センサは、２本の
スリット光の受光パターンから前記モデル面上の２点の
三次元位置を同時に測定することを特徴とする請求項１
記載のデジタイジング制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2303103A JPH04176543A (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | デジタイジング制御装置 |
| EP91919147A EP0510208B1 (en) | 1990-11-08 | 1991-11-08 | Digitizing control device |
| US07/877,184 US5266811A (en) | 1990-11-08 | 1991-11-08 | Digitizing control equipment utilizing normal vector calculations and a position sensor |
| PCT/JP1991/001535 WO1992008575A1 (fr) | 1990-11-08 | 1991-11-08 | Dispositif de commande de numerisation |
| DE69120802T DE69120802T2 (de) | 1990-11-08 | 1991-11-08 | Vorrichtung zur regelung von digitalisierungsvorgängen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2303103A JPH04176543A (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | デジタイジング制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04176543A true JPH04176543A (ja) | 1992-06-24 |
Family
ID=17916928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2303103A Pending JPH04176543A (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | デジタイジング制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5266811A (ja) |
| EP (1) | EP0510208B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04176543A (ja) |
| DE (1) | DE69120802T2 (ja) |
| WO (1) | WO1992008575A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012111510A1 (ja) * | 2011-02-16 | 2012-08-23 | 三菱重工業株式会社 | 位置検出装置 |
| JP2012220338A (ja) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Nikon Corp | 形状測定装置 |
| JP2020082231A (ja) * | 2018-11-19 | 2020-06-04 | Dmg森精機株式会社 | 測定方法 |
| WO2021106767A1 (ja) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | 日立Astemo株式会社 | 表面検査装置および形状矯正装置、並びに表面検査方法および形状矯正方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FI955274A7 (fi) * | 1995-11-03 | 1997-05-04 | Robotic Technology Systems Fin | Työstösolu ja menetelmä kappaleen työstämiseksi |
| US7245982B2 (en) * | 2002-10-11 | 2007-07-17 | Fidia S.P.A. | System and process for measuring, compensating and testing numerically controlled machine tool heads and/or tables |
| US7783337B2 (en) | 2005-06-06 | 2010-08-24 | Board Of Regents, The University Of Texas System | OCT using spectrally resolved bandwidth |
| DE102005039094B4 (de) * | 2005-08-08 | 2009-03-19 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Führen eines Maschinenteils entlang einer definierten Bewegungsbahn über einer Werkstücksoberfläche |
| US8125648B2 (en) | 2006-06-05 | 2012-02-28 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Polarization-sensitive spectral interferometry |
| US20090004486A1 (en) | 2007-06-27 | 2009-01-01 | Sarah Arsenault | Corrosion inhibiting additive |
| ES2769304T3 (es) * | 2012-04-05 | 2020-06-25 | Fidia Spa | Dispositivo para corrección de errores para máquinas CNC |
| US9635257B2 (en) | 2014-05-12 | 2017-04-25 | Gopro, Inc. | Dual-microphone camera |
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| US4827436A (en) * | 1987-04-22 | 1989-05-02 | Micro Component Technology, Inc. | Non-contact high resolution displacement measurement technique |
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| JPH01188255A (ja) * | 1988-01-22 | 1989-07-27 | Fanuc Ltd | 加工方法 |
| US5046852A (en) * | 1988-09-16 | 1991-09-10 | The Boeing Company | Method and apparatus for bending an elongate workpiece |
| JPH033760A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-09 | Fanuc Ltd | デジタイジング制御装置 |
| US4988202A (en) * | 1989-06-28 | 1991-01-29 | Westinghouse Electric Corp. | Solder joint inspection system and method |
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| JPH0360957A (ja) * | 1989-07-28 | 1991-03-15 | Okuma Mach Works Ltd | 非接触式デジタイザ用トレーサヘツド |
| JPH03167411A (ja) * | 1989-11-27 | 1991-07-19 | Okuma Mach Works Ltd | 非接触式デジタイザ用スキヤニングヘツド |
-
1990
- 1990-11-08 JP JP2303103A patent/JPH04176543A/ja active Pending
-
1991
- 1991-11-08 US US07/877,184 patent/US5266811A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-08 WO PCT/JP1991/001535 patent/WO1992008575A1/ja not_active Ceased
- 1991-11-08 DE DE69120802T patent/DE69120802T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-08 EP EP91919147A patent/EP0510208B1/en not_active Expired - Lifetime
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| US12215971B2 (en) | 2019-11-29 | 2025-02-04 | Hitachi Astemo, Ltd. | Shape correction device and shape correction method based on amount of deformation measured by point measurement sensor and surface measurement sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0510208B1 (en) | 1996-07-10 |
| DE69120802D1 (de) | 1996-08-14 |
| WO1992008575A1 (fr) | 1992-05-29 |
| EP0510208A1 (en) | 1992-10-28 |
| EP0510208A4 (en) | 1993-03-17 |
| US5266811A (en) | 1993-11-30 |
| DE69120802T2 (de) | 1996-11-07 |
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