JPH05253805A - 非接触デジタイジング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は光学式非接触センサによってモデル
表面の形状測定時に複数個のセンサを接近させることに
よる相互の光の干渉に起因する測定精度の劣化を防ぐ非
接触デジタイジング装置を提供する。 【構成】 ＮＣ制御される倣い装置のトレーサヘッド７
に２個以上重ねた波長Ｐ，Ｑの異なる光学式距離検出器
８ａ，８ｂをトレーサ軸に対してφ傾斜させ半導体レー
ザ光源１０ａ，１０ｂより出た光を投光レンズ１１ａ，
１１ｂを通してモデル２の表面に照射し、その反射光を
それぞれの検出器８ａ，８ｂのＰ波長，Ｑ波長のみの光
を通す干渉フィルタ１４ａ，１４ｂを通して結像レンズ
１２ａ，１２ｂでポジションセンサ１３ａ，１３ｂに結
像してそのデータよりモデル表面の法線ベクトルを求
め，ベクトルに対応した回転指令によりトレーサヘッド
（Ｃ軸）を旋回させ、モデル２上をスキャニングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学式距離検出器を用い
てモデルの形状を測定し、位置データでＮＣデータを作
成、若しくはデジタイジング加工を行うための非接触デ
ジタイジング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置として特開平３−１９０６
５号が知られている。このものは図４に示すように工作
機械のトレーサヘッド４１の先端に半導体レーザ又は発
光ダイオードを光源とする三角測量方式の距離検出器４
２ａ，４２ｂの少なくとも２個以上を重ね合わせトレー
サ軸に所定角度傾斜して取付け、モデル４３に投射させ
モデル表面で反射された光をポジションセンサで受光し
２点以上の位置の距離を検出して法線ベクトルを算出す
ることによってＮＣデータを作成、若しくはならい加工
を行うものである。

【０００３】トレーサヘッド上にこの距離検出器４２
ａ，４２ｂを固定してモデル表面上の座標値を測定する
際、測定精度を高めるために表面上の測定点を近接させ
ると、表面からの反射光が他方の検出器のポジションセ
ンサに入射し、互いに干渉して正確な距離の測定ができ
ないという問題を解決するために、図５のように第１，
第２の照射光の強度を交互に変更する。或いは一方が距
離を検出しているとき他方の照射光が出力しないように
なしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この知られた発明にお
いて第１，第２の照射光の強度を変更しても測定点が近
接していると弱い反射光は他方の受光側にも入射するの
で干渉の影響を無くすることができない。また第１の照
射光で距離を検出しているとき第２の照射光を出力しな
いようにすると検出動作に時間的なおくれが生じ好まし
いものでない等の問題点を有している。本発明は従来の
技術の有するこのような問題点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは回路構成を複雑化することなく
検出器を接近させても反射光が干渉し合うことによる精
度の劣化を起こさない非接触デシタイジング装置を提供
しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本考案は、投射光の反射散乱光を受光して距離を検
出する少なくとも２個以上の光学式距離検出器を用いて
モデル形状を検出するデジタイジング装置において、前
記光学式距離検出器はそれぞれ光波長を異にするもので
あって、反射散乱光の受光側に前記それぞれの光波長に
対応した光のみを透過する干渉フィルタを設けたもので
ある。

【０００６】

【作用】光学式距離検出器より波長の異なるレーザ光が
モデル表面に投射され、その反射光がポジションセンサ
に入射結像されるが、それぞれの波長の光のみを透過さ
せる干渉フィルタが受光側に介在されているので、乱反
射により他方の検出器の光が入射されても透過されず、
ポジションセンサ上はその検出器のみの光となり精度を
劣化させない。

【０００７】

【実施例】以下本実施例を図１〜図３にもとづき説明す
る。１はベッド上を移動可能に載置され送りねじにより
Ｘ軸方向にＮＣで位置決め制御されるテーブルで、この
テーブル１上には測定物であるモデル２が固定される。
３はベッド側面テーブルの両側に設立された門形コラム
で、このトップビーム４上に主軸頭６が水平方向に移動
可能に載置され送りねじによりＹ軸方向ＮＣで位置決め
制御される。７はトレーサヘッドで主軸頭６に上下方向
に摺動可能に支承され送りねじによりＺ軸方向にＮＣで
位置決め制御される。８ａ，８ｂは光学式距離検出器で
少なくとも２個が重ねられた状態でＺ軸に対して角度φ
傾斜され、投射光がトレーサ軸と交わるようにトレーサ
ヘッド７に取付けられている。このためトレーサヘッド
７が旋回されると検出器は所定の半径の円周上を旋回し
集光光と光軸との交点の位置は変わらない。

【０００８】光学式距離検出器８ａ，８ｂは三角測量方
式の変位計であって、１０ａ，１０ｂはそれぞれ波長の
異なるＰ波長（例えば６７０ｍｍ）、Ｑ波長（例えば７
８０ｍｍ）を発光する半導体レーザ発光源又は発光ダイ
オード、１１ａ，１１ｂは測定面上に集光させる投光レ
ンズである。１２ａ，１２ｂは反射光を集光する結像レ
ンズ、１３ａ，１３ｂは波長Ｐ，波長Ｑで分光ピークを
有するポジションセンサで、それぞれの結像レンズ１２
ａ，１２ｂにより反射光の結像位置を検出する。１４
ａ，１４ｂは本発明の特徴で半導体レーザ若しくは発光
ダイオードのそれぞれの波長Ｐ，Ｑの光のみを透過させ
る干渉フィルタである。なお距離検出器はこれに限定さ
れるものでなくオフアクシス線形変位センサ，回軸線形
変位センサ等及びこれと同様な検出器も用いることがで
きる。

【０００９】２１は倣い制御装置、２２はプロセッサ
（ＣＰＵ）で制御装置２１の全体の動作を制御する。２
３は制御装置２１を制御するためのシステムプログラム
を格納するＲＯＭ、２４は各種のデータを一時的に記憶
するＲＡＭであり、距離検出器８ａ，８ｂからの測定値
等の一時的なデータを記憶する。２６は倣い方向，倣い
速度等各種パラメータを入力する操作装置、２８ｘ，２
８ｙ，２８ｚはテーブル駆動Ｘ軸モータ２９ｘ，主軸頭
駆動Ｙ軸モータ２９ｙ，トレーサヘッド駆動Ｚ軸モータ
２９ｚを駆動するサーボアンプ、３１ｘ，３１ｙ，３１
ｚは各モータと連結されていてそれぞれの位置を検出す
るレゾルバであって、倣い制御装置２１に出力する。２
７は倣い制御装置２１と外部機器との間の情報入出力の
ためのインタフェースである。３２ａ，３２ｂは非接触
センサ８ａ，８ｂにモデル２の傾きや、材質等に応じて
レーザ光の出力を制御するとともにポジションセンサ１
３ａ，１３ｂの距離をＺ軸方向の距離としてインタフェ
ース２７に出力する光処理ユニット、３３はトレーサヘ
ッド７を旋回させるＣ軸旋回モータ３４を駆動するサー
ボアンプである。

【００１０】このように構成されたものにおいて、その
作用について説明する。ＲＡＭ２４の入力されたデータ
の内からＲＯＭ２３のシテムプログラムに従ってＣＰＵ
２２が倣い情報を読み出しＣＰＵ内の関数発生器から
Ｘ，Ｙ軸の速度指令を発生させインタフェース２７を介
して各サーボアンプ２８ｘ，２８ｙに入力される。サー
ボアンプ２８ｘ，２８ｙは速度指令によりサーボモータ
２９ｘ，２９ｙを駆動しテーブル１，主軸頭６を移動し
それぞれのレゾルバ３１ｘ，３１ｙから位置がインタフ
ェース２７を介してＣＰＵ２２に入力される。

【００１１】一方光学式距離検出器８ａ，８ｂにおいて
は半導体レーザ光源１０ａ，１０ｂよりレーザ光がそれ
ぞれ照射され投光レンズ１１ａ，１１ｂによりモデル２
の測定表面に集光される。表面で反射された光学式距離
検出器８ａのＰ波長の散乱光は結像レンズ１２ａばかり
でなく光学式距離検出器８ｂの結像レンズ１２ｂには入
射する。結像レンズ１２ａの手前の干渉フィルタ１４ａ
はＰ波長を透過するフィルタであるのでＰ波長の反射光
は結像レンズ１２ａにより集光されてポジションセンサ
１３ａ上に結像する。しかし光学式距離検出器８ｂの結
像レンズ１２ｂの手前にはＱ波長しか透過しない干渉フ
ィルタ１４ｂが設けられているのでＰ波長の反射光は遮
断される。同様に光学式距離検出器８ｂの結像レンズ１
２ａにはＱ波長しか透過しない干渉フィルタ１４ａによ
りＰ波長は遮断され、Ｑ波長の反射光は結像レンズ１２
ｂによりポジションセンサ１３ｂに結像される。したが
って各ポジションセンサ１３ａ，１３ｂにはそれぞれの
光源のＰ波長，Ｑ波長のみの結像となる。

【００１２】これらポジションセンサ１３ａ，１３ｂの
測定値は光処理ユニット３２ａ，３２ｂよりＺ軸の距離
としてインタフェース２７を介してＣＰＵ２２に入力さ
れ、ＣＰＵ２２は各軸の制御と同時に測定値を所定の時
間毎にサンプリングし、このサンプリングデータを用い
てモデル２の表面の法線ベクトルを求め、法線ベクトル
のＸ−Ｙ平面上の射影方向に対応した回転指令を出力
し、インタフェース２７よりサーボアンプ３３でサーボ
モータ３４を駆動してトレーサヘッドを所定角Ｃ軸回転
させる。また測定値にもとづきＣＰＵ２２はインタフェ
ース２７よりサーボアンプ２８ｚでＺ軸モータ２９ｚを
駆動してモデル上の測定点迄の距離即ちモデル２との間
隔を一定になるように制御するものである。

【００１３】

【発明の効果】上述のようであるので本発明は以下の効
果を奏する。光学式距離検出器からの異なる照射光の乱
反射された反射光は干渉フィルタによってそれぞれの波
長光のみがポジションセンサに入射されるので互いが干
渉し合うことがなくなり、検出器を接近させることがで
きるのでモデル上の測定点の間隔をせばめられモデルの
傾斜角度に対する高精度な計測が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の検出器を示す図である。

【図２】本発明の制御ブロック線図である。

【図３】倣い装置の概略図である。

【図４】従来の距離検出器取付図である。

【図５】従来の検出器の投光出力を示す図である。

【符号の説明】

７ トレーサヘッド ８ａ，８ｂ 光
学式距離検出器 １０ａ，１０ｂ 半導体レーザ光源 １１ａ，１１ｂ
投光レンズ １２ａ，１２ｂ 結像レンズ １３ａ，１３ｂ
ポジションセンサ １４ａ，１４ｂ 干渉フィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投射光の反射散乱光を受光して距離を検
   出する少なくとも２個以上の光学式距離検出器を用いて
   モデル形状を検出するデジタイジング装置において、前
   記光学式距離検出器はそれぞれ光波長を異にするもので
   あって、反射散乱光の受光側に前記それぞれの光波長に
   対応した光のみを透過する干渉フィルタを設けたことを
   特徴とする非接触デジタイジング装置。