JPH0464561B2 - - Google Patents
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- JPH0464561B2 JPH0464561B2 JP61283236A JP28323686A JPH0464561B2 JP H0464561 B2 JPH0464561 B2 JP H0464561B2 JP 61283236 A JP61283236 A JP 61283236A JP 28323686 A JP28323686 A JP 28323686A JP H0464561 B2 JPH0464561 B2 JP H0464561B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- axis
- measured
- force sensor
- contact
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ 産業上の利用分野
本発明は、三次元形状測定機のプローブや超音
波探傷スキヤナ装置の超音波プローブ等の姿勢を
制御する装置に関する。
波探傷スキヤナ装置の超音波プローブ等の姿勢を
制御する装置に関する。
Ｂ 従来の技術
三次元形状測定機を示す第９図および第１０図
により従来技術を説明する。
により従来技術を説明する。
プローブ１はｘ軸，ｙ軸およびｚ軸方向に移動
可能に保持され、同一の姿勢のまま手動または自
動にプローブ１の先端を被測定面２に接触させ、
そのときのｘ，ｙ，ｚの各位置を読み取る。一般
にプローブ１は第１０図に示すように、軸部１ａ
とその先端の球部１ｂとを有し、被測定面２に接
触させたとき球部１ｂの先端Ｐの位置を測定値と
して測定機本体が読みとる。以上の操作を複数位
置で繰り返し行ない、被測定面２の形状を測定す
る。なお、球部１ｂの中心Ｏの位置を読み取るこ
ともある。
可能に保持され、同一の姿勢のまま手動または自
動にプローブ１の先端を被測定面２に接触させ、
そのときのｘ，ｙ，ｚの各位置を読み取る。一般
にプローブ１は第１０図に示すように、軸部１ａ
とその先端の球部１ｂとを有し、被測定面２に接
触させたとき球部１ｂの先端Ｐの位置を測定値と
して測定機本体が読みとる。以上の操作を複数位
置で繰り返し行ない、被測定面２の形状を測定す
る。なお、球部１ｂの中心Ｏの位置を読み取るこ
ともある。
Ｃ 発明が解決しようとする問題点
しかし、被測定面２が第１０図に示すように水
平面HPに対してα度傾斜している場合、プロー
ブ１の球部１ｂは接触点Ｑにて被測定面２と接触
する。このため、接触点Ｑの位置と測定位置Ｐと
の間に、δx，δzだけずれが生じ誤差となる。
平面HPに対してα度傾斜している場合、プロー
ブ１の球部１ｂは接触点Ｑにて被測定面２と接触
する。このため、接触点Ｑの位置と測定位置Ｐと
の間に、δx，δzだけずれが生じ誤差となる。
従来は、その傾斜面の近傍で何点かを測定しそ
れらの点を補間して傾斜角度αを求め、この角度
αに基づいてずれδx，δzを求め測定値を補正し
ている。この場合、補正演算が必要であり、これ
をコンピユータで行なつても実時間計測とはなら
ず、形状測定の自動化に障害となる。なお、以上
は二次元にて説明したが三次元においてもずれ
δyが含まれるだけで本質的に同様な補正が必要
である。
れらの点を補間して傾斜角度αを求め、この角度
αに基づいてずれδx，δzを求め測定値を補正し
ている。この場合、補正演算が必要であり、これ
をコンピユータで行なつても実時間計測とはなら
ず、形状測定の自動化に障害となる。なお、以上
は二次元にて説明したが三次元においてもずれ
δyが含まれるだけで本質的に同様な補正が必要
である。
この種のプローブ１はｘ軸，ｙ軸，ｚ軸に移動
できてもその姿勢は一定である。このため被測定
面２の傾き角度αが90度以上になるとプローブ１
の先端球部１ｂを被測定面２に接触できない。こ
の場合、人力にて被測定物の姿勢を変える等して
測定を行なう必要があり、自動化に障害となる。
できてもその姿勢は一定である。このため被測定
面２の傾き角度αが90度以上になるとプローブ１
の先端球部１ｂを被測定面２に接触できない。こ
の場合、人力にて被測定物の姿勢を変える等して
測定を行なう必要があり、自動化に障害となる。
以上の如き問題点は、三次元形状測定機に限ら
ず、超音波プローブを有する超音波探傷自動スキ
ヤナ装置等、プローブを被測定面に当接させて測
定等を行なう各種の装置にも同様にあてはまる。
ず、超音波プローブを有する超音波探傷自動スキ
ヤナ装置等、プローブを被測定面に当接させて測
定等を行なう各種の装置にも同様にあてはまる。
本発明の目的は、プローブの姿勢を制御して上
述の問題点を解決したプローブ姿勢制御装置を提
供することにある。
述の問題点を解決したプローブ姿勢制御装置を提
供することにある。
Ｄ 問題点を解決するための手段
一実施例を示す第１図に基づいて本発明を説明
すると、この発明に係るプローブ姿勢制御装置
は、多自由度を有する例えばアーム等から成る支
持手段５１〜６１と、これら支持手段を駆動する
例えばDCモータ等の駆動手段Ｍ１〜Ｍ５と、支
持手段６１に設けられたプローブ１と、このプロ
ーブ１を被測定面に当接させたときにプローブ１
に作用する少なくとも２つの座標軸方向の力およ
び他の１つの座標軸回りのモーメントを検出する
多軸力センサ３と、この多軸力センサ３の検出結
果に基づきプローブ１の被測定面に対する傾きξ
（第６図）を演算して、プローブ１が被測定面に
垂直に当接するよう駆動手段Ｍ１〜Ｍ５を駆動す
る駆動手段９とを有する。
すると、この発明に係るプローブ姿勢制御装置
は、多自由度を有する例えばアーム等から成る支
持手段５１〜６１と、これら支持手段を駆動する
例えばDCモータ等の駆動手段Ｍ１〜Ｍ５と、支
持手段６１に設けられたプローブ１と、このプロ
ーブ１を被測定面に当接させたときにプローブ１
に作用する少なくとも２つの座標軸方向の力およ
び他の１つの座標軸回りのモーメントを検出する
多軸力センサ３と、この多軸力センサ３の検出結
果に基づきプローブ１の被測定面に対する傾きξ
（第６図）を演算して、プローブ１が被測定面に
垂直に当接するよう駆動手段Ｍ１〜Ｍ５を駆動す
る駆動手段９とを有する。
Ｅ 作用
プローブ１が被測定面に当接する多軸力センサ
３でプローブ１に作用する力が検出される。プロ
ーブ１と被測定面との傾きにより検出される力が
異なるから、多軸力センサ３の検出値を駆動制御
手段９に入力してそこでプローブ１と被測定面と
の傾きξ（第６図）を求める。そして、この傾き
ξが零となるよう駆動手段Ｍ１〜Ｍ５を駆動す
る。
３でプローブ１に作用する力が検出される。プロ
ーブ１と被測定面との傾きにより検出される力が
異なるから、多軸力センサ３の検出値を駆動制御
手段９に入力してそこでプローブ１と被測定面と
の傾きξ（第６図）を求める。そして、この傾き
ξが零となるよう駆動手段Ｍ１〜Ｍ５を駆動す
る。
Ｆ 実施例
第１図〜第７図により本発明の一実施例を説明
する。
する。
第１図はプローブ姿勢制御装置の概略全体構成
を示し、５自由度を有するロボツト５０の先端に
軸力センサ３を介して従来と同様のプローブ１を
設けたものであり、ロボツト５０の各関節はJIS
で定められたシンボルにより示している。ロボツ
ト５０は、回転機構５２（モータＭ１を含む）に
よりベース５１に対して旋回可能である。回転機
構５２には回転軸５３が接続され、その先端に接
続された回転機構５４（モータＭ２を含む）によ
り第１のアーム５５が旋回可能であり、第１のア
ーム５５の先端に接続された第２のアーム回転機
構５６（モータＭ３を含む）により第２のアーム
５７が旋回可能であり、第２のアーム５７の先端
に接続された第３のアーム回転機構５８（モータ
Ｍ４を含む）により第３のアーム５９が旋回可能
である。第３のアーム５９の先端には手首回転機
構６０（モータＭ５を含む）を介して手首６１が
回転可能に設けられている。手首６１の先端には
例えば第２図に示す多軸力センサ３が設けられ、
この６軸力センサ（以下、多軸力センサと呼ぶ）
３にプローブ１が取付けられている。多軸力セン
サ３は、プローブ１を被測定面に当接させたとき
にプローブ１に作用するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各軸
力を検出するものである。
を示し、５自由度を有するロボツト５０の先端に
軸力センサ３を介して従来と同様のプローブ１を
設けたものであり、ロボツト５０の各関節はJIS
で定められたシンボルにより示している。ロボツ
ト５０は、回転機構５２（モータＭ１を含む）に
よりベース５１に対して旋回可能である。回転機
構５２には回転軸５３が接続され、その先端に接
続された回転機構５４（モータＭ２を含む）によ
り第１のアーム５５が旋回可能であり、第１のア
ーム５５の先端に接続された第２のアーム回転機
構５６（モータＭ３を含む）により第２のアーム
５７が旋回可能であり、第２のアーム５７の先端
に接続された第３のアーム回転機構５８（モータ
Ｍ４を含む）により第３のアーム５９が旋回可能
である。第３のアーム５９の先端には手首回転機
構６０（モータＭ５を含む）を介して手首６１が
回転可能に設けられている。手首６１の先端には
例えば第２図に示す多軸力センサ３が設けられ、
この６軸力センサ（以下、多軸力センサと呼ぶ）
３にプローブ１が取付けられている。多軸力セン
サ３は、プローブ１を被測定面に当接させたとき
にプローブ１に作用するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各軸
力を検出するものである。
すなわち、第２図において、多軸力センサ３
は、第１のリング４と、これと対向する第２のリ
ング５と、両リング４，５を連結する３本のたわ
み梁６と、たわみ梁６の内面に設けられた引つ張
り・圧縮力検出ゲージ７と、たわみ梁６の外面に
設けられた剪断力検出ゲージ８とから構成されて
いる。そして、第１のリング４が手首６１に連結
され、第２のリング５がプローブ１と連結され、
プローブ１に作用する力に応じてたわみ梁６がた
わむと各ゲージから歪量に応じた信号が得られ、
各軸力Fx、Fy、Fzおよび各軸回りのモーメント
Mx、My、Mzが知れる。
は、第１のリング４と、これと対向する第２のリ
ング５と、両リング４，５を連結する３本のたわ
み梁６と、たわみ梁６の内面に設けられた引つ張
り・圧縮力検出ゲージ７と、たわみ梁６の外面に
設けられた剪断力検出ゲージ８とから構成されて
いる。そして、第１のリング４が手首６１に連結
され、第２のリング５がプローブ１と連結され、
プローブ１に作用する力に応じてたわみ梁６がた
わむと各ゲージから歪量に応じた信号が得られ、
各軸力Fx、Fy、Fzおよび各軸回りのモーメント
Mx、My、Mzが知れる。
再び第１図において、各関節の回転機構にはそ
の回転角を検出する回転角センサ例えばロータリ
ーエンコーダＲ１〜Ｒ５が設けられ、検出された
回転角θ1〜θ5が制御装置９に入力される、また、
軸力センサ３で検出された軸力Fx、Fy、Fzも制
御装置９に入力される。制御装置９は、後述の演
算に基づいてプローブ１が被測定面に垂直になる
ように各回転機構のモータＭ１〜Ｍ５に駆動信号
θS1〜θS5を供給する。なお、第１図においては、
第３のアーム回転機構５８に関する信号線D1，
D2と軸力センサ３の信号線D3のみを制御装置９
と接続して示し、他の接続は省略している。
の回転角を検出する回転角センサ例えばロータリ
ーエンコーダＲ１〜Ｒ５が設けられ、検出された
回転角θ1〜θ5が制御装置９に入力される、また、
軸力センサ３で検出された軸力Fx、Fy、Fzも制
御装置９に入力される。制御装置９は、後述の演
算に基づいてプローブ１が被測定面に垂直になる
ように各回転機構のモータＭ１〜Ｍ５に駆動信号
θS1〜θS5を供給する。なお、第１図においては、
第３のアーム回転機構５８に関する信号線D1，
D2と軸力センサ３の信号線D3のみを制御装置９
と接続して示し、他の接続は省略している。
制御装置９は、第３図に示すとおり、軸力セン
サ３からの信号入力部として、軸力センサ３から
のアナログ信号を入力してその電圧レベルや零点
を調整するインタフエース９ａと、入力アナログ
信号を選択的に出力するマルチプレクサ９ｂと、
マルチプレクサ９ｂからのアナログ信号をデジタ
ル信号に変換してCPU９ｄに入力するＡ／Ｄ変
換器９ｃとを有する。また、ロータリーエンコー
ダＲ１〜Ｒ５からの信号入力部として、ロータリ
ーエンコーダＲ１〜Ｒ５からのシリアルパルス信
号を計数してパラレル角度信号に変換するカウン
タ回路９ｅと、このカウンタ回路９ｅからの信号
が入力されCPU９ｄに出力する入力用インタフ
エース９ｆとを有する。更に、信号制御部とし
て、処理手段を予め格納したROM９ｇと、各種
の数値、データ等が一時的に記憶されるRAM９
ｈと、処理手順に従い各機器を制御するととも
に、入力された信号に基づいて各種演算を行ない
その時の関節角度と比較して関節速度指令信号を
出力するCPU９ｄとを有する。更にまた、出力
部として、CPU９ｄから出力されるデジタル関
節速度指令信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ
変換器９ｉと、関節速度指令信号とロータリーエ
ンコーダＲ１〜Ｒ５からの回転角信号から算出し
た関節速度とが一致するようにモータＭ１〜Ｍ５
を制御するサーボドライバ９ｊとを有する。
サ３からの信号入力部として、軸力センサ３から
のアナログ信号を入力してその電圧レベルや零点
を調整するインタフエース９ａと、入力アナログ
信号を選択的に出力するマルチプレクサ９ｂと、
マルチプレクサ９ｂからのアナログ信号をデジタ
ル信号に変換してCPU９ｄに入力するＡ／Ｄ変
換器９ｃとを有する。また、ロータリーエンコー
ダＲ１〜Ｒ５からの信号入力部として、ロータリ
ーエンコーダＲ１〜Ｒ５からのシリアルパルス信
号を計数してパラレル角度信号に変換するカウン
タ回路９ｅと、このカウンタ回路９ｅからの信号
が入力されCPU９ｄに出力する入力用インタフ
エース９ｆとを有する。更に、信号制御部とし
て、処理手段を予め格納したROM９ｇと、各種
の数値、データ等が一時的に記憶されるRAM９
ｈと、処理手順に従い各機器を制御するととも
に、入力された信号に基づいて各種演算を行ない
その時の関節角度と比較して関節速度指令信号を
出力するCPU９ｄとを有する。更にまた、出力
部として、CPU９ｄから出力されるデジタル関
節速度指令信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ
変換器９ｉと、関節速度指令信号とロータリーエ
ンコーダＲ１〜Ｒ５からの回転角信号から算出し
た関節速度とが一致するようにモータＭ１〜Ｍ５
を制御するサーボドライバ９ｊとを有する。
なお、以上の実施例の構成において、ベース５
１、アーム５３，５５，５７，５９および手首６
１が支持手段を、モータＭ１〜Ｍ５が駆動手段
を、軸力センサ３が力センサをそれぞれ構成す
る。
１、アーム５３，５５，５７，５９および手首６
１が支持手段を、モータＭ１〜Ｍ５が駆動手段
を、軸力センサ３が力センサをそれぞれ構成す
る。
次に第４図を参照してプローブの姿勢制御につ
いて説明する。
いて説明する。
ステツプS1において、ロータリーエンコーダ
Ｒ１〜Ｒ５からのパルス信号を計数するカウンタ
回路９ｅの出力により各関節の角度θ1〜θ5を検出
する。ステツプS2では、これらの角度θ1〜θ5、お
よび第１図に示したロボツト５０の各部の長さl1
〜l5に基づいてプローブ１の球部１ｂの中心点Ｏ
の位置および姿勢を演算する。なお、第１図にお
いて、l1は、ベース５１の取付点すなわちロボツ
ト座標原点O1から第１のアーム回転機構５４ま
での距離、l2は、第１および第２のアーム回転機
構５４と５６との間の距離、l3は、第２および第
３のアーム回転機構５６と５８との間の距離、l4
は、第３のアーム回転機構５８から第３のアーム
５９に沿つてプローブｚ軸心に達するまでの距
離、l5は、プローブ球部１ｂの中心Ｏから手首６
１に沿つて第３のアーム５９の軸心に達するまで
の距離である。
Ｒ１〜Ｒ５からのパルス信号を計数するカウンタ
回路９ｅの出力により各関節の角度θ1〜θ5を検出
する。ステツプS2では、これらの角度θ1〜θ5、お
よび第１図に示したロボツト５０の各部の長さl1
〜l5に基づいてプローブ１の球部１ｂの中心点Ｏ
の位置および姿勢を演算する。なお、第１図にお
いて、l1は、ベース５１の取付点すなわちロボツ
ト座標原点O1から第１のアーム回転機構５４ま
での距離、l2は、第１および第２のアーム回転機
構５４と５６との間の距離、l3は、第２および第
３のアーム回転機構５６と５８との間の距離、l4
は、第３のアーム回転機構５８から第３のアーム
５９に沿つてプローブｚ軸心に達するまでの距
離、l5は、プローブ球部１ｂの中心Ｏから手首６
１に沿つて第３のアーム５９の軸心に達するまで
の距離である。
ここで、プローブ１の位置はロボツト座標の原
点O1からプローブ球部１ｂの中心Ｏまでの位置
ベクトルとして、 ＝（Ox，Oy，Oz）＝f1（θ1〜θ5，l1〜l5） により求められる。また、プローブ１の姿勢は、
ロボツト座標系に対する軸力センサ３の座標系の
傾きとして方向余弦ベクトル（、、）を演
算することにより求められる。
点O1からプローブ球部１ｂの中心Ｏまでの位置
ベクトルとして、 ＝（Ox，Oy，Oz）＝f1（θ1〜θ5，l1〜l5） により求められる。また、プローブ１の姿勢は、
ロボツト座標系に対する軸力センサ３の座標系の
傾きとして方向余弦ベクトル（、、）を演
算することにより求められる。
方向余弦ベクトルを、
＝fx
fy
fz
とし、プローブｘ軸がロボツト座標系のｘ軸とな
す角度をθxx、ｙ軸となす角度をθxy、ｚ軸とな
す角度をθxzとすると、この方向余弦ベクトル
は、 ＝cosθxx cosθxy cosθxz と表わせる。同様に、プローブｙ軸、ｚ軸がロボ
ツト座標系のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とそれぞれなす角
度を、それぞれθyx、θyy、θyzおよびθzx、θzy、
θzzとすると、方向余弦ベクトル、は、それ
ぞれ、 ＝gx gy gz＝cosθyx cosθyy cosθyz ＝hx hy hz＝cosθzx cosθzy cosθzz と表わすことができる、例えば方向余弦ベクトル
ｈは、第５図に示すように、ロボツト座標系のｘ
軸、ｙ軸、ｚ軸に対して軸力センサ３の座標系の
各軸がx′、y′、z′に位置したとき、z′軸方向の単
位ベクトルとなる方向余弦ベクトルのｘ軸、ｙ
軸、ｚ軸への投影が、それぞれhx、hy、hzとな
る。
す角度をθxx、ｙ軸となす角度をθxy、ｚ軸とな
す角度をθxzとすると、この方向余弦ベクトル
は、 ＝cosθxx cosθxy cosθxz と表わせる。同様に、プローブｙ軸、ｚ軸がロボ
ツト座標系のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とそれぞれなす角
度を、それぞれθyx、θyy、θyzおよびθzx、θzy、
θzzとすると、方向余弦ベクトル、は、それ
ぞれ、 ＝gx gy gz＝cosθyx cosθyy cosθyz ＝hx hy hz＝cosθzx cosθzy cosθzz と表わすことができる、例えば方向余弦ベクトル
ｈは、第５図に示すように、ロボツト座標系のｘ
軸、ｙ軸、ｚ軸に対して軸力センサ３の座標系の
各軸がx′、y′、z′に位置したとき、z′軸方向の単
位ベクトルとなる方向余弦ベクトルのｘ軸、ｙ
軸、ｚ軸への投影が、それぞれhx、hy、hzとな
る。
このようにしてプローブ１の位置および姿勢が
演算されるとステツプS3に進み、軸力センサ３
から３つの軸力Fx、Fy、Fzを読み込む。そし
て、ステツプS4において、これら３つの軸力Fx、
Fy、Fzから被測定面に対するプローブ１の傾き
（姿勢角度ξ、φ）を演算する。
演算されるとステツプS3に進み、軸力センサ３
から３つの軸力Fx、Fy、Fzを読み込む。そし
て、ステツプS4において、これら３つの軸力Fx、
Fy、Fzから被測定面に対するプローブ１の傾き
（姿勢角度ξ、φ）を演算する。
第６図は、プローブ球部１ｂを被測定面２に当
接させた場合の各軸力Fx、Fy、Fzを説明する図
である。
接させた場合の各軸力Fx、Fy、Fzを説明する図
である。
実線Ｊで示すように、プローブ１のｚ軸が被測
定面２に対して傾いている場合、プローブ１に作
用する抗力Ｆの方向とプローブｚ軸とは一致せ
ず、抗力Ｆの分力として各軸力Fx、Fy、Fzが検
出される。また、プローブｚ軸が一点鎖線Ｉで示
すように被測定面２に対して垂直の場合には、プ
ローブ１に作用する抗力Ｆの方向とプローブｚ軸
とが一致する。このことから、実線Ｊで示すプロ
ーブ１の姿勢に対する一点鎖線Ｉで示すプローブ
１の姿勢角度ξおよびφは、 ξ＝tan-1（√FX 2＋FY 2／FZ） ψ＝tan-1（FY／FX） で求められる。
定面２に対して傾いている場合、プローブ１に作
用する抗力Ｆの方向とプローブｚ軸とは一致せ
ず、抗力Ｆの分力として各軸力Fx、Fy、Fzが検
出される。また、プローブｚ軸が一点鎖線Ｉで示
すように被測定面２に対して垂直の場合には、プ
ローブ１に作用する抗力Ｆの方向とプローブｚ軸
とが一致する。このことから、実線Ｊで示すプロ
ーブ１の姿勢に対する一点鎖線Ｉで示すプローブ
１の姿勢角度ξおよびφは、 ξ＝tan-1（√FX 2＋FY 2／FZ） ψ＝tan-1（FY／FX） で求められる。
次いでステツプS5に進み、被測定面２の法線
とプローブｚ軸との傾き角ξが零か否か（プロー
ブｚ軸が被測定面に対して垂直か否か）を判定す
る。ξ＝０ならば終了し、ξ≠０ならばステツプ
S6に進む。
とプローブｚ軸との傾き角ξが零か否か（プロー
ブｚ軸が被測定面に対して垂直か否か）を判定す
る。ξ＝０ならば終了し、ξ≠０ならばステツプ
S6に進む。
ステツプS6では、ステツプS4で求めた姿勢角
度ξ、ψを用いて、プローブｚ軸が被測定面２に
対して垂直になるような目標姿勢を目標方向余弦
（ｓ、、）として、 （ｓ、ｓ、ｓ）＝f3（ξ、ψ（、、）
で求める。
度ξ、ψを用いて、プローブｚ軸が被測定面２に
対して垂直になるような目標姿勢を目標方向余弦
（ｓ、、）として、 （ｓ、ｓ、ｓ）＝f3（ξ、ψ（、、）
で求める。
次にステツプS7に進み、この目標方向余弦
（ｓ、ｓ、ｓ）と、ステツプS2で求めたプ
ローブ球部１ｂの中心Ｏの位置ベクトルとに基
づいて、プローブｘ軸が被測定面２に対して垂直
となる各関節の目標角度θS1〜θS5を、 （θS1〜θS5）f4（ｓ、ｓ、ｓ、） で求める。そして、ステツプS8において、各関
節がθS1〜θS5となるようモータ駆動指令i1〜i5を
Ｄ／Ａ変換器９ｉからサーボドライブ９ｊに供給
し、これにより各モータＭ１〜Ｍ５を駆動してプ
ローブｚ軸を被測定面２に対して垂直に姿勢制御
する。なお、この際、プローブ球部１ｂの中心点
Ｏをロボツトの運動中心とし、第７図に示すよう
に、プローブ１が被測定面２上の接触点Ｑで被測
定面２と接触したまま、一点鎖線の姿勢Ｉから実
線Ｊの姿勢にプローブ１を姿勢制御する。
（ｓ、ｓ、ｓ）と、ステツプS2で求めたプ
ローブ球部１ｂの中心Ｏの位置ベクトルとに基
づいて、プローブｘ軸が被測定面２に対して垂直
となる各関節の目標角度θS1〜θS5を、 （θS1〜θS5）f4（ｓ、ｓ、ｓ、） で求める。そして、ステツプS8において、各関
節がθS1〜θS5となるようモータ駆動指令i1〜i5を
Ｄ／Ａ変換器９ｉからサーボドライブ９ｊに供給
し、これにより各モータＭ１〜Ｍ５を駆動してプ
ローブｚ軸を被測定面２に対して垂直に姿勢制御
する。なお、この際、プローブ球部１ｂの中心点
Ｏをロボツトの運動中心とし、第７図に示すよう
に、プローブ１が被測定面２上の接触点Ｑで被測
定面２と接触したまま、一点鎖線の姿勢Ｉから実
線Ｊの姿勢にプローブ１を姿勢制御する。
このようなプローブの姿勢制御装置を三次元形
状測定機に用い、プローブ球部１ｂのｚ軸を被測
定面２と垂直に姿勢制御して球部１ｂの点Ｐが被
測定面２と接した状態で、球部１ｂのｘ、ｙ、ｚ
軸の各位置を測定すれば、従来のような補間演算
をすることなく実時間にて誤差のない形状寸法の
測定が可能となり、連続した寸法測定が行なえる
から測定の自動化に寄与する。また、被測定面２
の傾斜角αが90度以上あつてもプローブ１を被測
定面２と垂直に当接可能であり、人力により被測
定物の位置をずらす必要がなく、測定の自動化に
寄与する。
状測定機に用い、プローブ球部１ｂのｚ軸を被測
定面２と垂直に姿勢制御して球部１ｂの点Ｐが被
測定面２と接した状態で、球部１ｂのｘ、ｙ、ｚ
軸の各位置を測定すれば、従来のような補間演算
をすることなく実時間にて誤差のない形状寸法の
測定が可能となり、連続した寸法測定が行なえる
から測定の自動化に寄与する。また、被測定面２
の傾斜角αが90度以上あつてもプローブ１を被測
定面２と垂直に当接可能であり、人力により被測
定物の位置をずらす必要がなく、測定の自動化に
寄与する。
さらに、プローブ１に作用する力を検出する手
段として６軸力センサを用いたので、xyz軸回り
の各モーメントMx、My、Mzも検出でき、これ
により三次元形状の被測定面２の摩擦力の大きさ
に拘らず正確にプローブ１を被測定面２に対して
垂直に当接させることが可能となる。なお、第８
図のようにｘ、ｙ、ｚ方向の二次元形状の被測定
面の場合には、６軸力センサに代えて、Fx、Fz、
Myのみを検出可能な３軸力センサを用いてもよ
い。
段として６軸力センサを用いたので、xyz軸回り
の各モーメントMx、My、Mzも検出でき、これ
により三次元形状の被測定面２の摩擦力の大きさ
に拘らず正確にプローブ１を被測定面２に対して
垂直に当接させることが可能となる。なお、第８
図のようにｘ、ｙ、ｚ方向の二次元形状の被測定
面の場合には、６軸力センサに代えて、Fx、Fz、
Myのみを検出可能な３軸力センサを用いてもよ
い。
また、超音波探傷スキヤナ装置にこの発明を適
用すれば、超音波プローブを被検査面に対して常
時垂直に保持でき検査精度が向上するのに加え
て、被検査面が複雑な形をしていても自動運転が
可能となる。
用すれば、超音波プローブを被検査面に対して常
時垂直に保持でき検査精度が向上するのに加え
て、被検査面が複雑な形をしていても自動運転が
可能となる。
なお、以上説明したロボツト５０は５自由度を
有しているが、被測定面の形状が限定されて予め
既知であれば、特に５自由度も必要ない。例え
ば、第８図に示すようにｘ−ｚ断面がｙ軸に沿つ
て全て同一である立体であれば３自由度のロボツ
トにて本発明を構成可能である。また、駆動手段
もモータに限定されず、更に、多軸力センサは、
他のタイプのものでもよく、更にまた、プローブ
の形状も実施例に限定されない。
有しているが、被測定面の形状が限定されて予め
既知であれば、特に５自由度も必要ない。例え
ば、第８図に示すようにｘ−ｚ断面がｙ軸に沿つ
て全て同一である立体であれば３自由度のロボツ
トにて本発明を構成可能である。また、駆動手段
もモータに限定されず、更に、多軸力センサは、
他のタイプのものでもよく、更にまた、プローブ
の形状も実施例に限定されない。
Ｇ 発明の効果
本発明によれば、被測定面に対して垂直となる
ようにプローブの姿勢を制御できるので、この種
のプローブを備えた三次元形状測定機や超音波探
傷スキヤナ装置等の自動化が可能となる。また、
三次元形状測定機に用いれば、誤差のない測定が
可能となる。
ようにプローブの姿勢を制御できるので、この種
のプローブを備えた三次元形状測定機や超音波探
傷スキヤナ装置等の自動化が可能となる。また、
三次元形状測定機に用いれば、誤差のない測定が
可能となる。
さらに 多軸力センサを用いたことにより、
xyz軸回りの各モーメントも検出できるので、被
測定面の摩擦力の大きさに拘らず正確にプローブ
を被測定面に対して垂直に当接させることができ
る。
xyz軸回りの各モーメントも検出できるので、被
測定面の摩擦力の大きさに拘らず正確にプローブ
を被測定面に対して垂直に当接させることができ
る。
第１図〜第７図は本発明の一実施例を示すもの
で、第１図が全体概略構成図、第２図を軸力セン
サを示す斜視図、第３図が制御装置を示すブロツ
ク図、第４図がプローブ姿勢制御の手順を示すフ
ローチヤート、第５図が方向余弦を説明する図、
第６図ａ，ｂが軸力センサで検出する軸力の説明
図、第７図がプローブの姿勢制御を説明する図で
ある。第８図は３自由度で測定可能な形状を示す
斜視図である。第９図および第１０図は従来例を
示すもので、第９図が従来の三次元形状測定機の
一例を示す斜視図、第１０図がプローブの詳細拡
大図である。 １：プローブ、２：被測定面、３：軸力セン
サ、９：制御装置、Ｒ１〜Ｒ５：ロータリーエン
コーダ、Ｍ１〜Ｍ５：モータ。
で、第１図が全体概略構成図、第２図を軸力セン
サを示す斜視図、第３図が制御装置を示すブロツ
ク図、第４図がプローブ姿勢制御の手順を示すフ
ローチヤート、第５図が方向余弦を説明する図、
第６図ａ，ｂが軸力センサで検出する軸力の説明
図、第７図がプローブの姿勢制御を説明する図で
ある。第８図は３自由度で測定可能な形状を示す
斜視図である。第９図および第１０図は従来例を
示すもので、第９図が従来の三次元形状測定機の
一例を示す斜視図、第１０図がプローブの詳細拡
大図である。 １：プローブ、２：被測定面、３：軸力セン
サ、９：制御装置、Ｒ１〜Ｒ５：ロータリーエン
コーダ、Ｍ１〜Ｍ５：モータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 多自由度を有する支持手段と、 この支持手段を駆動する駆動手段と、 前記支持手段に設けられたプローブと、 このプローブを被測定面に当接したときに当該
プローブに作用する少なくとも２つの座標軸方向
の力および他の１つの座標軸回りのモーメントを
検出する多軸力センサと、 この多軸力センサの検出結果に基づき前記プロ
ーブの被測定面に対する傾きを演算して、前記プ
ローブが被測定面に垂直に当接するよう前記駆動
手段を駆動する駆動制御手段とを具備することを
特徴とするプローブ姿勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28323686A JPS63135813A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | プロ−ブ姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28323686A JPS63135813A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | プロ−ブ姿勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63135813A JPS63135813A (ja) | 1988-06-08 |
| JPH0464561B2 true JPH0464561B2 (ja) | 1992-10-15 |
Family
ID=17662850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28323686A Granted JPS63135813A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | プロ−ブ姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63135813A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2529375B1 (es) * | 2013-07-15 | 2015-06-02 | Kiro Robotics, S.L. | Método de control del accionamiento de un brazo robótico y brazo robótico que utiliza dicho método |
| CN104385283B (zh) * | 2014-07-03 | 2016-08-24 | 哈尔滨工程大学 | 一种六自由度机械臂奇异位形的快速判断方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57148209A (en) * | 1981-03-09 | 1982-09-13 | Toyoda Mach Works Ltd | Device for measuring shape of curved surface |
| JPS5832644A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-02-25 | Achilles Corp | ポリオレフイン系農業用フイルム |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP28323686A patent/JPS63135813A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63135813A (ja) | 1988-06-08 |
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