JPH04256554A - 非接触デジタイジング制御装置 - Google Patents
非接触デジタイジング制御装置Info
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- JPH04256554A JPH04256554A JP3036897A JP3689791A JPH04256554A JP H04256554 A JPH04256554 A JP H04256554A JP 3036897 A JP3036897 A JP 3036897A JP 3689791 A JP3689791 A JP 3689791A JP H04256554 A JPH04256554 A JP H04256554A
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- points
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- G—PHYSICS
- 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
-
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- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
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- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非接触デジタイジング制
御装置に関し、特にならい精度を向上させた非接触デジ
タイジング制御装置に関する。
御装置に関し、特にならい精度を向上させた非接触デジ
タイジング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、非接触距離検出器を使用してモデ
ルの形状をならう非接触のならい／デジタイジング制御
装置が開発されている。この場合に非接触距離検出器に
は光学式距離検出器が使用され、この検出器をトレーサ
ヘッドの先端に固定してモデル面までの距離を検出して
、デジタイジングデータを計算し、或いは直接にならい
加工を行う。このような非接触デジタイジング制御装置
は、モデルを傷つける心配がないので、柔らかい材質の
モデルを使用することができ、ならい加工における適用
分野の拡大が期待されている。
ルの形状をならう非接触のならい／デジタイジング制御
装置が開発されている。この場合に非接触距離検出器に
は光学式距離検出器が使用され、この検出器をトレーサ
ヘッドの先端に固定してモデル面までの距離を検出して
、デジタイジングデータを計算し、或いは直接にならい
加工を行う。このような非接触デジタイジング制御装置
は、モデルを傷つける心配がないので、柔らかい材質の
モデルを使用することができ、ならい加工における適用
分野の拡大が期待されている。
【０００３】しかし、従来の非接触デジタイジング制御
装置では、モデルの一定の方向、例えばＺ軸方向からモ
デル面までの距離を測定していたため、モデルのＸ−Ｙ
平面に対する傾斜角度が大きい部分では、ならい精度が
低下してしまう問題があった。すなわち、この部分では
距離検出器の測定光軸がモデル面に対して平行に近くな
り、モデル面上のスポットが楕円状に拡大されて距離検
出器の分解能が低下し、ならい精度が低下する。特に、
三角測距式の距離検出器では、この傾斜角度によっては
測定光軸がモデル面と干渉して測定不能になってしまう
。
装置では、モデルの一定の方向、例えばＺ軸方向からモ
デル面までの距離を測定していたため、モデルのＸ−Ｙ
平面に対する傾斜角度が大きい部分では、ならい精度が
低下してしまう問題があった。すなわち、この部分では
距離検出器の測定光軸がモデル面に対して平行に近くな
り、モデル面上のスポットが楕円状に拡大されて距離検
出器の分解能が低下し、ならい精度が低下する。特に、
三角測距式の距離検出器では、この傾斜角度によっては
測定光軸がモデル面と干渉して測定不能になってしまう
。
【０００４】そこで、２つの検出器を同時に使用して、
トレーサヘッドにより複数回の測定を行い、この複数点
から任意の３点を選び、この３点からモデル面の法線ベ
クトルを求め、距離検出器をこの法線ベクトル方向に回
転させ、測定精度を向上させることが考えられている。 このような非接触ならい制御装置の例として、特願平１
−１９４５００号出願がある。
トレーサヘッドにより複数回の測定を行い、この複数点
から任意の３点を選び、この３点からモデル面の法線ベ
クトルを求め、距離検出器をこの法線ベクトル方向に回
転させ、測定精度を向上させることが考えられている。 このような非接触ならい制御装置の例として、特願平１
−１９４５００号出願がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、複数点の中か
ら３点を適当に選ぶと、３点が直線上にあったり、ある
いは直線近傍上にあったりして、正確なモデル面の法線
ベクトルが得られない場合がある。すなわち、３点が直
線上にあれば、法線ベクトルを決定することはできない
。さらに３点が直線近傍にあると、モデル面の曲面変化
率が大きくなるに従って、実際のモデル面とはかけ離れ
たモデル面の近似平面が得られる。このために、不正確
な法線ベクトルに基づいて距離検出器を姿勢制御するこ
とになって、ならい精度の低下は避けられない。
ら３点を適当に選ぶと、３点が直線上にあったり、ある
いは直線近傍上にあったりして、正確なモデル面の法線
ベクトルが得られない場合がある。すなわち、３点が直
線上にあれば、法線ベクトルを決定することはできない
。さらに３点が直線近傍にあると、モデル面の曲面変化
率が大きくなるに従って、実際のモデル面とはかけ離れ
たモデル面の近似平面が得られる。このために、不正確
な法線ベクトルに基づいて距離検出器を姿勢制御するこ
とになって、ならい精度の低下は避けられない。
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、モデル面上で正確な法線ベクトルを求めるた
めの点を選択できる非接触デジタイジング制御装置を提
供することを目的とする。
のであり、モデル面上で正確な法線ベクトルを求めるた
めの点を選択できる非接触デジタイジング制御装置を提
供することを目的とする。
【０００７】
【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、モデル面に対して最適な方向に姿勢制御
される非接触距離検出器でモデル面から複数点の座標値
をサンプリングしてならいデータを得る非接触デジタイ
ジング制御装置において、サンプリングされた前記複数
点の座標値を記憶する記憶手段と、前記座標値の内の任
意の３点により構成される三角形から、最も正三角形に
近い三角形を構成する３点を選択する点選択手段と、前
記点選択手段によって選択された３点の座標値に基づい
て前記モデル面上での法線ベクトルを算出するベクトル
算出手段と、前記法線ベクトルに基づいて前記非接触距
離検出器の姿勢をモデル法線方向に制御する姿勢制御手
段と、を有することを特徴とする非接触デジタイジング
制御装置が、提供される。
決するために、モデル面に対して最適な方向に姿勢制御
される非接触距離検出器でモデル面から複数点の座標値
をサンプリングしてならいデータを得る非接触デジタイ
ジング制御装置において、サンプリングされた前記複数
点の座標値を記憶する記憶手段と、前記座標値の内の任
意の３点により構成される三角形から、最も正三角形に
近い三角形を構成する３点を選択する点選択手段と、前
記点選択手段によって選択された３点の座標値に基づい
て前記モデル面上での法線ベクトルを算出するベクトル
算出手段と、前記法線ベクトルに基づいて前記非接触距
離検出器の姿勢をモデル法線方向に制御する姿勢制御手
段と、を有することを特徴とする非接触デジタイジング
制御装置が、提供される。
【０００８】
【作用】非接触距離検出器によってサンプリングされた
複数点の座標値から任意の３点を選んで、ベクトル算出
手段によって法線ベクトルを求める。その際に、３点に
より構成される三角形は、最も正三角形に近い三角形と
なるような３点が選択される。非接触距離検出器は、求
められた法線ベクトルに基づいて、その測定軸がモデル
面に対して最も垂直に近くなる方向に姿勢制御され、正
確なならいデータを得ることができる。
複数点の座標値から任意の３点を選んで、ベクトル算出
手段によって法線ベクトルを求める。その際に、３点に
より構成される三角形は、最も正三角形に近い三角形と
なるような３点が選択される。非接触距離検出器は、求
められた法線ベクトルに基づいて、その測定軸がモデル
面に対して最も垂直に近くなる方向に姿勢制御され、正
確なならいデータを得ることができる。
【０００９】
【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。図１は本発明の非接触デジタイジング制御装置
の概略構成を示すブロック図である。記憶手段１０１に
は、非接触距離検出手段１０５の２つの検出器でモデル
面からサンプリングされた複数点（Ｐｉ，Ｑｉ）の座標
値が、ならいデータ及び姿勢制御のためのデータとして
記憶される。点選択手段１０２は任意の３点のならいデ
ータを選択するものであり、本発明装置ではこれら３点
により構成される三角形が最も正三角形に近くなるよう
に選択している。
明する。図１は本発明の非接触デジタイジング制御装置
の概略構成を示すブロック図である。記憶手段１０１に
は、非接触距離検出手段１０５の２つの検出器でモデル
面からサンプリングされた複数点（Ｐｉ，Ｑｉ）の座標
値が、ならいデータ及び姿勢制御のためのデータとして
記憶される。点選択手段１０２は任意の３点のならいデ
ータを選択するものであり、本発明装置ではこれら３点
により構成される三角形が最も正三角形に近くなるよう
に選択している。
【００１０】ベクトル算出手段１０３では、選択された
３点の座標値に基づいて、モデル面上での法線ベクトル
を算出している。姿勢制御手段１０４は、例えば２つの
検出器がその回転軸に対して４５°の角度で傾斜して設
けられている、トレーサヘッドであって、これによって
非接触距離検出手段１０５の姿勢が制御される。即ち、
求められた法線ベクトルに対して、モデル設置面への射
影の方向に一致するように、姿勢制御手段１０４によっ
て非接触距離検出手段１０５が、その軸廻りに回転され
る。これによって、非接触距離検出手段１０５の２つの
検出器の測定軸はモデル面に対して最も垂直に近くなる
方向に姿勢制御され、正確なならいデータが得られる。 このモデル形状のならいデータは記憶手段１０１に格納
される。
３点の座標値に基づいて、モデル面上での法線ベクトル
を算出している。姿勢制御手段１０４は、例えば２つの
検出器がその回転軸に対して４５°の角度で傾斜して設
けられている、トレーサヘッドであって、これによって
非接触距離検出手段１０５の姿勢が制御される。即ち、
求められた法線ベクトルに対して、モデル設置面への射
影の方向に一致するように、姿勢制御手段１０４によっ
て非接触距離検出手段１０５が、その軸廻りに回転され
る。これによって、非接触距離検出手段１０５の２つの
検出器の測定軸はモデル面に対して最も垂直に近くなる
方向に姿勢制御され、正確なならいデータが得られる。 このモデル形状のならいデータは記憶手段１０１に格納
される。
【００１１】図２は、上記非接触距離検出手段１０５に
よってモデル面からサンプリングされた４組の点（Ｐ０
，Ｑ０ ）（Ｐ１ ，Ｑ１ ）（Ｐ２ ，Ｑ２ ）（
Ｐ３ ，Ｑ３ ）の位置の関係を示している。現在のな
らい点を点（Ｐ０ ，Ｑ０ ）とし、点（Ｐ１ ，Ｑ１
）（Ｐ２ ，Ｑ２ ）（Ｐ３ ，Ｑ３ ）はこれに先
行するサンプリング時刻での各ならい点である。すなわ
ちここで、ならいは図２の左側から右側に進行するもの
と仮定され、モデル面から同時にサンプリングされた２
点（Ｐｉ，Ｑｉ）の座標値をならいデータ、及び姿勢制
御のためのデータとして記憶手段１０１に記憶している
。２つの検出器のうち、ならい制御に使用している検出
器（メイン検出器）によりサンプリングされた点をＰｉ
とし、上記点選択手段１０２では、この現在の測定点Ｐ
０ を三角形の１の頂点として選択する。さらに残りの
２点をＱ０ ，Ｑ１ ，…及びＰ１ ，Ｐ２ ，…から
決定するとき、その１点はメイン検出器の直前における
サンプリング点であるＰ１ とし、かつ、最も正三角形
に近くなるように、他の１点を他方の検出器による３つ
の測定点Ｑ０ ，Ｑ１ ，Ｑ２ の中から、以下に説明
する決定アルゴリズムにより選択している。
よってモデル面からサンプリングされた４組の点（Ｐ０
，Ｑ０ ）（Ｐ１ ，Ｑ１ ）（Ｐ２ ，Ｑ２ ）（
Ｐ３ ，Ｑ３ ）の位置の関係を示している。現在のな
らい点を点（Ｐ０ ，Ｑ０ ）とし、点（Ｐ１ ，Ｑ１
）（Ｐ２ ，Ｑ２ ）（Ｐ３ ，Ｑ３ ）はこれに先
行するサンプリング時刻での各ならい点である。すなわ
ちここで、ならいは図２の左側から右側に進行するもの
と仮定され、モデル面から同時にサンプリングされた２
点（Ｐｉ，Ｑｉ）の座標値をならいデータ、及び姿勢制
御のためのデータとして記憶手段１０１に記憶している
。２つの検出器のうち、ならい制御に使用している検出
器（メイン検出器）によりサンプリングされた点をＰｉ
とし、上記点選択手段１０２では、この現在の測定点Ｐ
０ を三角形の１の頂点として選択する。さらに残りの
２点をＱ０ ，Ｑ１ ，…及びＰ１ ，Ｐ２ ，…から
決定するとき、その１点はメイン検出器の直前における
サンプリング点であるＰ１ とし、かつ、最も正三角形
に近くなるように、他の１点を他方の検出器による３つ
の測定点Ｑ０ ，Ｑ１ ，Ｑ２ の中から、以下に説明
する決定アルゴリズムにより選択している。
【００１２】図３は測定点Ｐ０ ，Ｐ１ を結ぶ線分を
三角形の１辺とし、他の１点を他方の検出器による測定
点Ｑ０ ，Ｑ１ ，…から決定する手順を示すフローチ
ャートである。図においてＳＰに続く数値はステップ番
号を示す。〔ＳＰ１１〕記憶手段１０１の中から測定点
Ｐ０ ，Ｐ１ を決定すると同時に他の１点についての
初期値ｉ，対象となる点の数ｎを決定する。これらｉ，
ｎの値は、ここで演算に要する時間と制御精度とのトレ
ードオフとして決定される。姿勢制御手段１０４に対し
てサンプリングの速度に間に合うように、法線ベクトル
を算出する必要があることはいうまでもない。図２の例
では、初期値ｉは０、対象となる点の数ｎは３である。
三角形の１辺とし、他の１点を他方の検出器による測定
点Ｑ０ ，Ｑ１ ，…から決定する手順を示すフローチ
ャートである。図においてＳＰに続く数値はステップ番
号を示す。〔ＳＰ１１〕記憶手段１０１の中から測定点
Ｐ０ ，Ｐ１ を決定すると同時に他の１点についての
初期値ｉ，対象となる点の数ｎを決定する。これらｉ，
ｎの値は、ここで演算に要する時間と制御精度とのトレ
ードオフとして決定される。姿勢制御手段１０４に対し
てサンプリングの速度に間に合うように、法線ベクトル
を算出する必要があることはいうまでもない。図２の例
では、初期値ｉは０、対象となる点の数ｎは３である。
【００１３】〔ＳＰ１２〕測定点Ｐ０ ，Ｐ１ ，Ｑｉ
のデータを読み出して、これら３点によって形成され
る三角形の３辺の長さの和（ＳＵＭ）、及びその３辺の
内の最長辺の長さ（ＭＡＸ）を演算する。図２のＱ０
を選ぶ場合には、ＳＵＭ＝Ａ＋Ｂ０ ＋Ｃ０，ＭＡＸ＝
Ｃ０ である。 〔ＳＰ１３〕三角形の３辺の長さの和と３辺の内の最長
辺の長さの比の値を求めて、これをＲｉ（＝ＳＵＭ／Ｍ
ＡＸ）として記憶する。 〔ＳＰ１４〕ｉの値に１を加えて更新する。 〔ＳＰ１５〕ｉがｎより小さいかどうかを判断し、ｎを
越えない場合にはステップＳＰ１２に戻り、ｎを越える
まで繰り返して比の値Ｒｉを求める。 〔ＳＰ１６〕最後に、複数求められた比の値Ｒｉの中の
最大の値から、第３の点Ｑｉを決定する。これにより、
三角形の３辺の長さの和と３辺の内の最長辺の長さとの
比（ＳＵＭ／ＭＡＸ）を最大とする３点が選択されたこ
とになる。
のデータを読み出して、これら３点によって形成され
る三角形の３辺の長さの和（ＳＵＭ）、及びその３辺の
内の最長辺の長さ（ＭＡＸ）を演算する。図２のＱ０
を選ぶ場合には、ＳＵＭ＝Ａ＋Ｂ０ ＋Ｃ０，ＭＡＸ＝
Ｃ０ である。 〔ＳＰ１３〕三角形の３辺の長さの和と３辺の内の最長
辺の長さの比の値を求めて、これをＲｉ（＝ＳＵＭ／Ｍ
ＡＸ）として記憶する。 〔ＳＰ１４〕ｉの値に１を加えて更新する。 〔ＳＰ１５〕ｉがｎより小さいかどうかを判断し、ｎを
越えない場合にはステップＳＰ１２に戻り、ｎを越える
まで繰り返して比の値Ｒｉを求める。 〔ＳＰ１６〕最後に、複数求められた比の値Ｒｉの中の
最大の値から、第３の点Ｑｉを決定する。これにより、
三角形の３辺の長さの和と３辺の内の最長辺の長さとの
比（ＳＵＭ／ＭＡＸ）を最大とする３点が選択されたこ
とになる。
【００１４】図４は本発明の非接触デジタイジング制御
装置及び周辺装置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ＲＯＭ１
２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非接触デジタイジング制御装
置１の全体の動作を制御する。ＲＡＭ１３はデータの一
時記憶装置であり、後述する距離検出器からの測定値、
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より入
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。
装置及び周辺装置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ＲＯＭ１
２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非接触デジタイジング制御装
置１の全体の動作を制御する。ＲＡＭ１３はデータの一
時記憶装置であり、後述する距離検出器からの測定値、
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より入
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。
【００１５】ならい工作機械３のトレーサヘッド４には
距離検出器５ａ及び５ｂが設けられている。距離検出器
５ａ及び５ｂ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６までの距離を非接触で測定する。これらの
距離Ｌｐ及びＬｑは、非接触デジタイジング制御装置１
内のＡ／Ｄ変換器１６ａ及び１６ｂでディジタル値に変
換されて逐次プロセッサ１１に読み取られる。
距離検出器５ａ及び５ｂが設けられている。距離検出器
５ａ及び５ｂ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６までの距離を非接触で測定する。これらの
距離Ｌｐ及びＬｑは、非接触デジタイジング制御装置１
内のＡ／Ｄ変換器１６ａ及び１６ｂでディジタル値に変
換されて逐次プロセッサ１１に読み取られる。
【００１６】プロセッサ１１は距離Ｌｐ及びＬｑ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でアナログ値に変換され、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がＸ軸方向及び紙面と直角なＹ軸方
向に移動する。また、サーボアンプ１８ｚがサーボモー
タ３２ｚを駆動し、トレーサヘッド４及び工具３４がＺ
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でアナログ値に変換され、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がＸ軸方向及び紙面と直角なＹ軸方
向に移動する。また、サーボアンプ１８ｚがサーボモー
タ３２ｚを駆動し、トレーサヘッド４及び工具３４がＺ
軸方向に移動する。
【００１７】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Ｆ
Ｐｘ、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。非接触デジタイ
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、ＦＰｙ及びＦＰｚをそ
れぞれ回転方向に応じてカウントアップ／ダウンして各
軸方向の現在位置データＸａ、Ｙａ及びＺａを求め、プ
ロセッサ１１に入力している。
は、これらが所定量回転する毎にそれぞれ検出パルスＦ
Ｐｘ、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。非接触デジタイ
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、ＦＰｙ及びＦＰｚをそ
れぞれ回転方向に応じてカウントアップ／ダウンして各
軸方向の現在位置データＸａ、Ｙａ及びＺａを求め、プ
ロセッサ１１に入力している。
【００１８】一方、プロセッサ１１は上記の各軸の制御
と同時に、距離検出器５ａ及び５ｂの測定した距離Ｌｐ
及びＬｑを所定のサンプリング時間毎にサンプリングし
、このサンプリングデータを用いて前述した手順により
選択された３角形からモデル６の表面の法線ベクトルを
求め、法線ベクトルのＸ−Ｙ平面上の射影の方向に対応
した回転指令ＳＣを発生する。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に入力され、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。
と同時に、距離検出器５ａ及び５ｂの測定した距離Ｌｐ
及びＬｑを所定のサンプリング時間毎にサンプリングし
、このサンプリングデータを用いて前述した手順により
選択された３角形からモデル６の表面の法線ベクトルを
求め、法線ベクトルのＸ−Ｙ平面上の射影の方向に対応
した回転指令ＳＣを発生する。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に入力され、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。
【００１９】これにより、トレーサヘッド４が指令され
た角度に回転されると共に、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、同時にテーブル３１
が指令されたならい方向に、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
。
た角度に回転されると共に、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、同時にテーブル３１
が指令されたならい方向に、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
。
【００２０】図５はトレーサヘッド４の詳細図である。
図において、トレーサヘッド４にはＺ軸に対して角度φ
だけ傾斜させて距離検出器５ａが取り付けられ、これが
Ｃ軸によって回転指令ＳＣの指令角度θｃで所定の半径
の円周上を回転する。また、距離検出器５ａの外側に重
ねて距離検出器５ｂが取り付けられており、同様に指令
角度θｃの角度で回転制御される。
だけ傾斜させて距離検出器５ａが取り付けられ、これが
Ｃ軸によって回転指令ＳＣの指令角度θｃで所定の半径
の円周上を回転する。また、距離検出器５ａの外側に重
ねて距離検出器５ｂが取り付けられており、同様に指令
角度θｃの角度で回転制御される。
【００２１】前述したように、距離検出器５ａの測定値
がならい制御装置にフィードバックされることにより、
距離検出器５ａからモデル６上の測定点Ｐｉまでの距離
Ｌｐは一定に保たれる。また、この距離Ｌｐは距離検出
器５ａの測定軸とＺ軸との交点までの距離に設定されて
おり、トレーサヘッド４がＣ軸によって回転しても測定
点Ｐｉは移動せず、従って、トレーサヘッド４とモデル
６との距離Ｌも一定に保たれる。
がならい制御装置にフィードバックされることにより、
距離検出器５ａからモデル６上の測定点Ｐｉまでの距離
Ｌｐは一定に保たれる。また、この距離Ｌｐは距離検出
器５ａの測定軸とＺ軸との交点までの距離に設定されて
おり、トレーサヘッド４がＣ軸によって回転しても測定
点Ｐｉは移動せず、従って、トレーサヘッド４とモデル
６との距離Ｌも一定に保たれる。
【００２２】距離検出器５ｂはモデル６上の測定点Ｑｉ
までの距離Ｌｑを測定してならい制御装置に入力してい
る。次に、トレーサヘッド４の回転角度の算出方法につ
いて図６を参照して説明する。図において、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
毎に距離検出器５ａ及び５ｂの測定値をサンプリングす
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Ｐｉ，Ｑｉ
の座標値を求めていく。
までの距離Ｌｑを測定してならい制御装置に入力してい
る。次に、トレーサヘッド４の回転角度の算出方法につ
いて図６を参照して説明する。図において、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
毎に距離検出器５ａ及び５ｂの測定値をサンプリングす
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Ｐｉ，Ｑｉ
の座標値を求めていく。
【００２３】そして、点選択手段１０２で選択した、最
も正三角形に近い三角形を構成する３点、例えば測定点
Ｐ０ の座標値（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と、測定点Ｑ０
の座標値（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）から、表面ベクトルＳ１
〔Ｘ１−Ｘ０，Ｙ１−Ｙ０，Ｚ１−Ｚ０〕を求める。ま
た、測定点Ｐ０ の座標値（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と、測
定点Ｐ１ の座標値（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）から、表面ベ
クトルＳ２〔Ｘ２−Ｘ０，Ｙ２−Ｙ０，Ｚ２−Ｚ０〕を
求める。
も正三角形に近い三角形を構成する３点、例えば測定点
Ｐ０ の座標値（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と、測定点Ｑ０
の座標値（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）から、表面ベクトルＳ１
〔Ｘ１−Ｘ０，Ｙ１−Ｙ０，Ｚ１−Ｚ０〕を求める。ま
た、測定点Ｐ０ の座標値（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と、測
定点Ｐ１ の座標値（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）から、表面ベ
クトルＳ２〔Ｘ２−Ｘ０，Ｙ２−Ｙ０，Ｚ２−Ｚ０〕を
求める。
【００２４】次に次式、
Ｎｎ＝Ｓ１×Ｓ２
（但し、Ｎｎ，Ｓ１，Ｓ２はベクトルを表す）によって
表面ベクトルＳ１とＳ２の外積を演算して点Ｐｎにおけ
る法線ベクトルＮｎを求めることができる。そして、法
線ベクトルＮｎをＸ−Ｙ平面上に投影した射影ＮのＸ軸
となす角度θｃを次式、 θｃ＝ｔａｎ−１（Ｊｎ／Ｉｎ） 但し、Ｉｎ：ベクトルＮのＸ成分 Ｊｎ：ベクトルＮのＹ成分 で求め、この角度θｃをＣ軸の指令値として出力する。
表面ベクトルＳ１とＳ２の外積を演算して点Ｐｎにおけ
る法線ベクトルＮｎを求めることができる。そして、法
線ベクトルＮｎをＸ−Ｙ平面上に投影した射影ＮのＸ軸
となす角度θｃを次式、 θｃ＝ｔａｎ−１（Ｊｎ／Ｉｎ） 但し、Ｉｎ：ベクトルＮのＸ成分 Ｊｎ：ベクトルＮのＹ成分 で求め、この角度θｃをＣ軸の指令値として出力する。
【００２５】この角度はモデル６の傾斜に対応して変化
していき、例えば点Ｐｑではθｃｑとなる。従って、ト
レーサヘッド４はモデル面の曲面変化率が大きくなって
も、距離検出器の測定軸を常にモデル６の表面に対して
最も垂直に近い方向に向けるべく、最も正三角形に近い
三角形となるような３点が選択され、高精度の距離測定
が行われる。
していき、例えば点Ｐｑではθｃｑとなる。従って、ト
レーサヘッド４はモデル面の曲面変化率が大きくなって
も、距離検出器の測定軸を常にモデル６の表面に対して
最も垂直に近い方向に向けるべく、最も正三角形に近い
三角形となるような３点が選択され、高精度の距離測定
が行われる。
【００２６】上記の説明ではならい制御について説明し
たが、デジタイジング制御についても同様である。また
、距離検出器は反射光量式の他に光学式の三角測距式、
あるいは渦電流式、超音波式等の距離検出器等も使用で
きる。
たが、デジタイジング制御についても同様である。また
、距離検出器は反射光量式の他に光学式の三角測距式、
あるいは渦電流式、超音波式等の距離検出器等も使用で
きる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、非接触
距離検出器によってサンプリングされた複数点の座標値
から任意の３点を選んで法線ベクトルを求める際に、最
も正三角形に近い三角形となるような３点を選択してい
るから、モデル面の曲面変化率が大きくなっても正確な
法線ベクトルを求めることができる。即ち、測定軸を常
にモデル面に対して最も垂直に近い方向に向けて、高精
度の距離測定ができるため、簡単に非接触デジタイジン
グ制御装置のならい精度を高めることができる。
距離検出器によってサンプリングされた複数点の座標値
から任意の３点を選んで法線ベクトルを求める際に、最
も正三角形に近い三角形となるような３点を選択してい
るから、モデル面の曲面変化率が大きくなっても正確な
法線ベクトルを求めることができる。即ち、測定軸を常
にモデル面に対して最も垂直に近い方向に向けて、高精
度の距離測定ができるため、簡単に非接触デジタイジン
グ制御装置のならい精度を高めることができる。
【図１】本発明の非接触デジタイジング制御装置の概略
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図２】モデル面からサンプリングされた複数の点の位
置の関係を示す図である。
置の関係を示す図である。
【図３】３角形を決定する手順を示すフローチャートを
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明の非接触デジタイジング制御装置の構成
を示したブロック図である。
を示したブロック図である。
【図５】本発明のトレーサヘッドの詳細を示す図である
。
。
【図６】トレーサヘッドの回転角度の算出方法の説明図
である。
である。
１０１ 記憶手段
１０２ 点選択手段
１０３ ベクトル算出手段
１０４ 姿勢制御手段
１０５ 非接触距離検出手段
Claims (4)
- 【請求項１】 モデル面に対して最適な方向に姿勢制
御される非接触距離検出器でモデル面から複数点の座標
値をサンプリングしてならいデータを得る非接触デジタ
イジング制御装置において、サンプリングされた前記複
数点の座標値を記憶する記憶手段と、前記座標値の内の
任意の３点により構成される三角形から、最も正三角形
に近い三角形を構成する３点を選択する点選択手段と、
前記点選択手段によって選択された３点の座標値に基づ
いて前記モデル面上での法線ベクトルを算出するベクト
ル算出手段と、前記法線ベクトルに基づいて前記非接触
距離検出器の姿勢をモデル法線方向に制御する姿勢制御
手段と、を有することを特徴とする非接触ならい制御装
置。 - 【請求項２】 前記点選択手段は、三角形の３辺の長
さの和（ＳＵＭ）と３辺の内の最長辺の長さ（ＭＡＸ）
との比（ＳＵＭ／ＭＡＸ）を最大とする３点を選択する
ことを特徴とする請求項１記載の非接触デジタイジング
制御装置。 - 【請求項３】 前記点選択手段は、前記非接触距離検
出器の現在の測定点を三角形の１の頂点として選択する
ことを特徴とする請求項２記載の非接触デジタイジング
制御装置。 - 【請求項４】 前記非接触距離検出器は、所定の直線
軸に対してそれぞれ一定の角度だけ傾斜させてトレーサ
ヘッドに複数個取り付けられており、このトレーサヘッ
ドの位置及び姿勢を前記直線軸及びこの直線軸廻りの回
転軸によって制御することにより、前記モデル面から複
数点の座標値を同時にサンプリングしてならいデータを
得ることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の非
接触デジタイジング制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3036897A JPH04256554A (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | 非接触デジタイジング制御装置 |
| US07/930,533 US5343402A (en) | 1991-02-06 | 1992-02-06 | Non-contact digitizing control unit |
| PCT/JP1992/000122 WO1992013677A1 (en) | 1991-02-06 | 1992-02-06 | Device for controlling non-contact digitizing |
| EP19920904400 EP0523253A4 (en) | 1991-02-06 | 1992-02-06 | Device for controlling non-contact digitizing |
| KR1019920702457A KR950014515B1 (ko) | 1991-02-06 | 1992-02-06 | 비접촉 디지타이징(digitizing) 제어 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3036897A JPH04256554A (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | 非接触デジタイジング制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04256554A true JPH04256554A (ja) | 1992-09-11 |
Family
ID=12482570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3036897A Pending JPH04256554A (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | 非接触デジタイジング制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5343402A (ja) |
| EP (1) | EP0523253A4 (ja) |
| JP (1) | JPH04256554A (ja) |
| KR (1) | KR950014515B1 (ja) |
| WO (1) | WO1992013677A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992018862A1 (en) * | 1991-04-19 | 1992-10-29 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method and device for detecting flaw with ultrasonic wave |
| DE4243392A1 (de) * | 1992-12-21 | 1994-07-07 | Agie Ag Ind Elektronik | Verfahren und Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten |
| GB9307697D0 (en) * | 1993-04-14 | 1993-06-02 | Rensihaw Metrology Limited | Method for scanning the surface of an object |
| US6076953A (en) * | 1995-10-10 | 2000-06-20 | The Esab Group, Inc. | Digitizing probe |
| US5850197A (en) * | 1997-08-25 | 1998-12-15 | Trimble Navigation | Attitude determination using fewer than three antennas |
| KR100241332B1 (ko) | 1997-12-03 | 2000-02-01 | 이계철 | 수신 경보 표시 신호 플래그를 이용한 에이티엠 보호 트리거링방법 |
| JP4216211B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2009-01-28 | ファナック株式会社 | 加工装置及び加工方法 |
| JP4794160B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2011-10-19 | 日東電工株式会社 | 表面形状測定装置および表面形状測定方法 |
| GB2462297A (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-03 | Mark Caves | Providing an alloy wheel with an image |
| DE102009037578A1 (de) * | 2009-08-14 | 2011-02-24 | Abb Technology Ag | Verfahren zur Visualisierung von Änderungen von Parameterwerten |
| JP6004954B2 (ja) * | 2013-01-18 | 2016-10-12 | 三菱重工業株式会社 | 法線検出装置、加工装置、及び法線検出方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61274853A (ja) * | 1985-05-28 | 1986-12-05 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 罫書き線追従装置 |
| JPS6215063A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-23 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 罫書き線追従装置における距離、姿勢制御装置 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61274852A (ja) * | 1985-05-28 | 1986-12-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 非接触曲面ならいセンサ |
| JPH0729257B2 (ja) * | 1987-07-31 | 1995-04-05 | ファナック株式会社 | デジタイジング装置 |
| JP2542631B2 (ja) * | 1987-09-02 | 1996-10-09 | ファナック株式会社 | 非接触ならい方法 |
| JP2594578B2 (ja) * | 1987-10-23 | 1997-03-26 | ファナック株式会社 | 非接触ならい制御装置 |
| IT212380Z2 (it) * | 1987-10-26 | 1989-07-04 | Advanced Data Processing | Macchina per il rilevamento e la matematizzazione della superficie di modelli tridimensionali partico larmente per la costruzione di stampi con macchine utensili a controllo numerico |
| JP2807461B2 (ja) * | 1988-01-08 | 1998-10-08 | ファナック 株式会社 | 三次元形状加工レーザ装置 |
| JPH01188254A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-27 | Fanuc Ltd | 非接触倣いデジタイジング方法 |
| JPH033760A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-09 | Fanuc Ltd | デジタイジング制御装置 |
| JP2810709B2 (ja) * | 1989-07-27 | 1998-10-15 | ファナック 株式会社 | 非接触ならい制御装置 |
| JPH03121754A (ja) * | 1989-10-04 | 1991-05-23 | Fanuc Ltd | 非接触ならい制御装置 |
| JPH03190652A (ja) * | 1989-12-19 | 1991-08-20 | Fanuc Ltd | 非接触ならい制御装置 |
| JPH0482658A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-16 | Fanuc Ltd | 非接触ならい制御装置 |
| JPH04115854A (ja) * | 1990-09-07 | 1992-04-16 | Fanuc Ltd | 非接触ならい制御装置 |
| JPH04241603A (ja) * | 1991-01-14 | 1992-08-28 | Fanuc Ltd | 非接触デジタイジング方法 |
-
1991
- 1991-02-06 JP JP3036897A patent/JPH04256554A/ja active Pending
-
1992
- 1992-02-06 WO PCT/JP1992/000122 patent/WO1992013677A1/ja not_active Ceased
- 1992-02-06 EP EP19920904400 patent/EP0523253A4/en not_active Ceased
- 1992-02-06 KR KR1019920702457A patent/KR950014515B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-06 US US07/930,533 patent/US5343402A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61274853A (ja) * | 1985-05-28 | 1986-12-05 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 罫書き線追従装置 |
| JPS6215063A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-23 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 罫書き線追従装置における距離、姿勢制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1992013677A1 (en) | 1992-08-20 |
| EP0523253A1 (en) | 1993-01-20 |
| KR930700255A (ko) | 1993-03-13 |
| KR950014515B1 (ko) | 1995-12-05 |
| US5343402A (en) | 1994-08-30 |
| EP0523253A4 (en) | 1993-08-04 |
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