JPS60233512A - 三次元座標値測定における高精度角度検出方法 - Google Patents
三次元座標値測定における高精度角度検出方法Info
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- JPS60233512A JPS60233512A JP8888884A JP8888884A JPS60233512A JP S60233512 A JPS60233512 A JP S60233512A JP 8888884 A JP8888884 A JP 8888884A JP 8888884 A JP8888884 A JP 8888884A JP S60233512 A JPS60233512 A JP S60233512A
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-
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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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】
イ、産業上の利用分野
本発明は三次元自由曲面の座標値測定における角度検出
方法に関し、さらに詳しくは、三次元自由曲面の座標値
測定に於いて、倣い工作機の自動アプローチ機能を用い
た場合に起こる測定球と被測定物との接触点での摩擦を
低減させて高精度な角度検出を行う角度検出方法である
。
方法に関し、さらに詳しくは、三次元自由曲面の座標値
測定に於いて、倣い工作機の自動アプローチ機能を用い
た場合に起こる測定球と被測定物との接触点での摩擦を
低減させて高精度な角度検出を行う角度検出方法である
。
口、従来技術
最近の傾向として切削加工から成形加工へと需要が変化
してきており、しかも、ますます高精度で、かつ、短納
期が要求されるようになってきている。そして成形加工
の中でも、特に三次元自由曲面を持つ金型の高精度の外
形測定は三次元測定機以外では計測が困難である。しか
し、三次元測定機は高価で、中小企業の多い金型メーカ
ーでは経済的な面で入手できない。
してきており、しかも、ますます高精度で、かつ、短納
期が要求されるようになってきている。そして成形加工
の中でも、特に三次元自由曲面を持つ金型の高精度の外
形測定は三次元測定機以外では計測が困難である。しか
し、三次元測定機は高価で、中小企業の多い金型メーカ
ーでは経済的な面で入手できない。
上記の事情から、簡易的に倣い工作機のトレーサを用い
てオン・ザ・マシンで高精度な計測の可能性を検討した
。公知の倣い工作機の三次元座標測定原理は１軸固定自
動アプローチ機能を用い、被測定物に対してアプローチ
をかけ、アプローチ終了点における測定の合成変位のベ
クトルから、測定球と被測定面との接触点での角度を算
出し、アプローチ終了時のｘ、ｙＳｚ軸方向の座標と、
測定球径及び演算によって得られた角度により、ｘ、ｙ
、ｚ軸方向の座標を補正し、被測定物と測定球との接触
点の座標を得るものである。
てオン・ザ・マシンで高精度な計測の可能性を検討した
。公知の倣い工作機の三次元座標測定原理は１軸固定自
動アプローチ機能を用い、被測定物に対してアプローチ
をかけ、アプローチ終了点における測定の合成変位のベ
クトルから、測定球と被測定面との接触点での角度を算
出し、アプローチ終了時のｘ、ｙＳｚ軸方向の座標と、
測定球径及び演算によって得られた角度により、ｘ、ｙ
、ｚ軸方向の座標を補正し、被測定物と測定球との接触
点の座標を得るものである。
第１図は、測定球中心（０）と被測定物（２）と測定球
（１）との接触点（Ｔ）を含む平面で切ったものである
。第１図において、測定球（１）はＸＹ軸を固定してｚ
軸方向に下降し、はじめＴ゛点で被測定物（２）に接触
、この時の球心位置を０′とする。さらに測定球（１）
はアプローチを続け、仮想球中心□ｌ ｌの位置まで下
降して停止する。実際には、被測定物と接触することに
より、接触点Ｔを含む被測定物表面の法線上、点０に測
定球中心が移動することになる。５斤は測定球径に対応
した変位量であり、ｏ ｏ”が測定球の実際の変位量と
して検出される。仮想球中心点０°゛の座標値を（Ｘ、
Ｙ、Ｚ）としたとき、測定球と被測定物とのと接触点
Ｔの座標値をめるには（Ｘ、Ｙ、Ｚ”）から、斜線部で
示した補正量（Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚ）を減算してやればよ
い。補正量は測定球半径をＲとして Ｈｚ＝Ｒ・□−Ｅｘ Ｅｘ ＋Ｅｙ ＋Ｅｚ でめられる。
（１）との接触点（Ｔ）を含む平面で切ったものである
。第１図において、測定球（１）はＸＹ軸を固定してｚ
軸方向に下降し、はじめＴ゛点で被測定物（２）に接触
、この時の球心位置を０′とする。さらに測定球（１）
はアプローチを続け、仮想球中心□ｌ ｌの位置まで下
降して停止する。実際には、被測定物と接触することに
より、接触点Ｔを含む被測定物表面の法線上、点０に測
定球中心が移動することになる。５斤は測定球径に対応
した変位量であり、ｏ ｏ”が測定球の実際の変位量と
して検出される。仮想球中心点０°゛の座標値を（Ｘ、
Ｙ、Ｚ）としたとき、測定球と被測定物とのと接触点
Ｔの座標値をめるには（Ｘ、Ｙ、Ｚ”）から、斜線部で
示した補正量（Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚ）を減算してやればよ
い。補正量は測定球半径をＲとして Ｈｚ＝Ｒ・□−Ｅｘ Ｅｘ ＋Ｅｙ ＋Ｅｚ でめられる。
但し、ＥｘｓＸ軸方向の変位置
ＥｙｒＹ軸方向の変位置
ＥｚｓＺ軸方向の変位置
第２図は、上記の性能を満足するトレーサヘッドの基本
構造で、測定球が平滑な被測定面に対し法線方向に変位
し停止させるには、測定球を三次元方向に自由支持し、
ｘ、ｙ、ｚ方向とも変位−荷重特性（バネ常数）が等し
い特性が必要である。
構造で、測定球が平滑な被測定面に対し法線方向に変位
し停止させるには、測定球を三次元方向に自由支持し、
ｘ、ｙ、ｚ方向とも変位−荷重特性（バネ常数）が等し
い特性が必要である。
第２図において、測定球（１）は円筒状に分布した複数
の弾性リボン（３）とそれに直角なフランジ（５）で支
持される。弾性リボンでＸＹ平面内の動作、フランジと
トレーサ軸（８）との間のリニアボール（６）で２軸方
向の動作を保証し、トレーサ軸は常に垂直方向を保ち平
行移動式で弾性変位する機構である。変位の検出はｘＳ
ｙ、ｚ軸方向にそれぞれ差動トランス（７）を設けて検
出する。（４）は重量調整器である。
の弾性リボン（３）とそれに直角なフランジ（５）で支
持される。弾性リボンでＸＹ平面内の動作、フランジと
トレーサ軸（８）との間のリニアボール（６）で２軸方
向の動作を保証し、トレーサ軸は常に垂直方向を保ち平
行移動式で弾性変位する機構である。変位の検出はｘＳ
ｙ、ｚ軸方向にそれぞれ差動トランス（７）を設けて検
出する。（４）は重量調整器である。
ところで、上記の針側方法は、第３図に示す様に、倣い
工作機の同時１軸自動アプローチ機能を用いて角度θを
検出し、接触点の座標を算出している。この同時１軸自
動アプローチは測定球（１）が被測定物と接触し、軸方
向変位量Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚを入力しながら測定球（１）
が被測定物に沿って移動し、合成変位量（Ｅ＝Ｅｘ２＋
Ｅｙ２＋Ｅｚ２）が設定値に達した時終了する。ところ
が、この時アプローチ方向による被測定物と測定球（１
）との間の摩擦力（ｆ）の影響によって測定球（１）の
被測定物による抗力（Ｎ）が測定点（Ｔ）での面法線方
向を向かない。この為、軸方向変位（Ｅｘ、Ｂｙ、Ｅｚ
）から算出される測定点Ｔの角度は実際の値とは異なる
ものとなり、この角度がらめられる測定点の座標は測定
球径に比例した誤差が、介入する。
工作機の同時１軸自動アプローチ機能を用いて角度θを
検出し、接触点の座標を算出している。この同時１軸自
動アプローチは測定球（１）が被測定物と接触し、軸方
向変位量Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚを入力しながら測定球（１）
が被測定物に沿って移動し、合成変位量（Ｅ＝Ｅｘ２＋
Ｅｙ２＋Ｅｚ２）が設定値に達した時終了する。ところ
が、この時アプローチ方向による被測定物と測定球（１
）との間の摩擦力（ｆ）の影響によって測定球（１）の
被測定物による抗力（Ｎ）が測定点（Ｔ）での面法線方
向を向かない。この為、軸方向変位（Ｅｘ、Ｂｙ、Ｅｚ
）から算出される測定点Ｔの角度は実際の値とは異なる
ものとなり、この角度がらめられる測定点の座標は測定
球径に比例した誤差が、介入する。
ハ０発明の目的
本発明は倣い工作機のトレーサを用い、測定球と被測定
物との間の摩擦力の影響を除去して角度検出精度を向上
させ高精度な三次元座標値測定を行うことである。
物との間の摩擦力の影響を除去して角度検出精度を向上
させ高精度な三次元座標値測定を行うことである。
二００発明構成
本発明は自動アプローチ機能、及び同時３軸制御機能を
有する倣い工作機を用い、１軸固定で自動アプローチを
かけ、自動アプローチ終了点における変位量から接触点
の被測定物からの抗力の方向ベクトルをめ、つづいて同
時３軸ＮＣ自動送りによってベクトル方向に測定球と被
測定物とが完全に離れるまで測定球を移動させる第１の
測定手順と、同時３軸ＮＣ自動送りで前回のアプローチ
終了点へ位置決めし、再び変位量を読み取り、被測定物
からの抗力の方向ベクトルをめ、その後同時３軸ＮＣ自
動送りによってそのベクトル方向に測定球と被測定物と
が完全に離れるまで測定球を移動させる第２の測定手順
と、前回のアプローチ終了時の変位量と今回のアプロー
チ終了時の変位量とを比較してその差が成る一定範囲内
に入るまで第２の測定手順を繰り返し、最終的なアプロ
ーチ終了時の変位量を取り込む第３の測定手順と、上記
第３の測定手順で得た最終のアプローチ終了時の変位量
からＮＣの内部演算によって接触点の角度をめ、かつ請
求められた角度と測定球径とによって接触点の座標を算
出する第４の測定手順からなる三次元座標値測定におけ
る高精度角度検出方法である。
有する倣い工作機を用い、１軸固定で自動アプローチを
かけ、自動アプローチ終了点における変位量から接触点
の被測定物からの抗力の方向ベクトルをめ、つづいて同
時３軸ＮＣ自動送りによってベクトル方向に測定球と被
測定物とが完全に離れるまで測定球を移動させる第１の
測定手順と、同時３軸ＮＣ自動送りで前回のアプローチ
終了点へ位置決めし、再び変位量を読み取り、被測定物
からの抗力の方向ベクトルをめ、その後同時３軸ＮＣ自
動送りによってそのベクトル方向に測定球と被測定物と
が完全に離れるまで測定球を移動させる第２の測定手順
と、前回のアプローチ終了時の変位量と今回のアプロー
チ終了時の変位量とを比較してその差が成る一定範囲内
に入るまで第２の測定手順を繰り返し、最終的なアプロ
ーチ終了時の変位量を取り込む第３の測定手順と、上記
第３の測定手順で得た最終のアプローチ終了時の変位量
からＮＣの内部演算によって接触点の角度をめ、かつ請
求められた角度と測定球径とによって接触点の座標を算
出する第４の測定手順からなる三次元座標値測定におけ
る高精度角度検出方法である。
ホ、実施例
第４図乃至第８図において、斜線部分は測定斜面（１１
）を示し、円は倣い工作機の測定球（１２）を示し、一
点鎖線（Ｃ）は測定点（Ｐ）での面法線を示し、矢印（
Ｄ）は測定球の運動方向を示し、矢印（Ｎ）は演算結果
による抗力の方向を示す。
）を示し、円は倣い工作機の測定球（１２）を示し、一
点鎖線（Ｃ）は測定点（Ｐ）での面法線を示し、矢印（
Ｄ）は測定球の運動方向を示し、矢印（Ｎ）は演算結果
による抗力の方向を示す。
以下、第４図乃至第８図によって本発明による三次元測
定における角度検出方法を説明する。
定における角度検出方法を説明する。
第、１の測定手順
測定球（１２）を被測定物に対し、ｘ、ｙ、ｚ軸、のう
ち−軸固定で自動アプローチさせ、自動アプローチ終了
点、即ち測定点 （Ｔ）における変位量Ｅ” 、’Ｅ
ｙ ％ Ｅ ｚを読み取り、ＮＣの内部演算によって測
定点（Ｔ）の斜面からの抗力の方向ベクトルをめる（第
４図）。この演算によってめられた抗力の方向ベクトル
は、理論的には第１図のＴ−０線の方向に向いている筈
であるが、現実的には摩擦力（ｆ）の存在によって、測
定点（Ｔ）での法線より若干反時計方向、例えば矢印（
Ｎ）で示す方向に向いている（第５図）。そこで、演算
による上記抗力の方向ベクトルの方向に測定球（１２）
と斜面とが完全に離れる距離だけ、測定球（１２）を同
時３軸ＮＣ自動送りによって移動させる（第６図）。
ち−軸固定で自動アプローチさせ、自動アプローチ終了
点、即ち測定点 （Ｔ）における変位量Ｅ” 、’Ｅ
ｙ ％ Ｅ ｚを読み取り、ＮＣの内部演算によって測
定点（Ｔ）の斜面からの抗力の方向ベクトルをめる（第
４図）。この演算によってめられた抗力の方向ベクトル
は、理論的には第１図のＴ−０線の方向に向いている筈
であるが、現実的には摩擦力（ｆ）の存在によって、測
定点（Ｔ）での法線より若干反時計方向、例えば矢印（
Ｎ）で示す方向に向いている（第５図）。そこで、演算
による上記抗力の方向ベクトルの方向に測定球（１２）
と斜面とが完全に離れる距離だけ、測定球（１２）を同
時３軸ＮＣ自動送りによって移動させる（第６図）。
第２の測定手順
第１の測定手順でめたアプローチ終了点へ同時３軸ＮＣ
自動送りによって測定球（１２）を位置決めしく第７図
）、再び変位量Ｅｘ’、Ｅ ｙｌ、Ｅｚ”を読み取り、
この状態での斜面からの抗力の方向ベクトルをめ、つづ
いて同時３軸ＮＣ自動送りによって上記抗力の方向ベク
トルにそって、測定球（１２）が斜面から完全に離れる
まで移動させる。
自動送りによって測定球（１２）を位置決めしく第７図
）、再び変位量Ｅｘ’、Ｅ ｙｌ、Ｅｚ”を読み取り、
この状態での斜面からの抗力の方向ベクトルをめ、つづ
いて同時３軸ＮＣ自動送りによって上記抗力の方向ベク
トルにそって、測定球（１２）が斜面から完全に離れる
まで移動させる。
第３の測定手順
第１の測定手順によるアプローチ終了点の変位量と第２
の測定手順によるアプローチ終了点の変位量とを比較し
、その差が一定範囲内に入るまで、上記第２の測定手順
を繰り返す（第８図）。
の測定手順によるアプローチ終了点の変位量とを比較し
、その差が一定範囲内に入るまで、上記第２の測定手順
を繰り返す（第８図）。
第４の測定手順
第３の測定手順によって最終的なアプローチ終了時の変
位量を取り込み、ＮＣの内部演算によって接触点の角度
をめる。そしてめられた角度と測定球径とによって接触
点の座標を算出する。
位量を取り込み、ＮＣの内部演算によって接触点の角度
をめる。そしてめられた角度と測定球径とによって接触
点の座標を算出する。
へ９発明の効果
上記の第１から第４の測定手順において、第３の測定手
順によってアプローチ方向が原因で注じる摩擦を減じ、
斜面からの抗力を接触点の面法線方向へ近づけることが
可能となる。
順によってアプローチ方向が原因で注じる摩擦を減じ、
斜面からの抗力を接触点の面法線方向へ近づけることが
可能となる。
本発明は同時３軸制御機能及び自動アブローチ機能を備
えた倣い工作機のトレーサを用いた測定のみでなく、ア
ナログ式三次元座標測定機にも応用できる。
えた倣い工作機のトレーサを用いた測定のみでなく、ア
ナログ式三次元座標測定機にも応用できる。
第１図は倣い工作機のトレーサによる三次元座標測定実
理図、第２図はトレーサの内部構造を示す図面、第３図
は自動アプローチ終了点での測定球と斜面間の力関係を
示す図面であり、第４図乃至第８図は本発明の測定手順
の説明図である。 （１１） −測定斜面、（１２）−・−測定球、（Ｔ）
−・測定点、（Ｎ）−測定点（Ｔ）での面法線。 第１ＷＪ １（ 千 第８図
理図、第２図はトレーサの内部構造を示す図面、第３図
は自動アプローチ終了点での測定球と斜面間の力関係を
示す図面であり、第４図乃至第８図は本発明の測定手順
の説明図である。 （１１） −測定斜面、（１２）−・−測定球、（Ｔ）
−・測定点、（Ｎ）−測定点（Ｔ）での面法線。 第１ＷＪ １（ 千 第８図
Claims (1)
- （１１自動アプローチ機能、及び同時３軸制御機能を有
する倣い工作機を用い、１軸固定で自動アプローチをか
け、自動アプローチ終了点における変位量から接触点の
斜面からの抗力の方向ベクトルをめ、つづいて同時３軸
ＮＣ自動送りによってベクトル方向に測定球と斜面とが
完全に離れるまで測定球を移動させる第１の測定手順と
、同時３軸ＮＣ自動送りで前回のアプローチ終了点へ位
置決めし、再び変位量を読み取り、斜面からの抗力の方
向ベクトルをめ、その後同時３軸ＮＣ自動送りによって
そのベクトル方向に測定球と斜面とが完全に離れるまで
測定球を移動させる第２の測定手順と、前回のアプロー
チ終了時の変位量と今回のアプローチ終了時の変位量と
を比較してその差が成る一定範囲内に入るまで第２の測
定手順を繰り返し、最終的なアプローチ終了時の変位量
を取り込む第３の測定手順と、上記第３の測定手順で得
た最終のアプローチ終了時の変位量からＮＣの内部演算
によって接触点の角度をめ、かつ請求められた角度と測
定球径とによって接触点の座標を算出する第４の測定手
順からなる三次元座標値測定における高精度角度検出方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8888884A JPS60233512A (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 三次元座標値測定における高精度角度検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8888884A JPS60233512A (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 三次元座標値測定における高精度角度検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60233512A true JPS60233512A (ja) | 1985-11-20 |
| JPH0229965B2 JPH0229965B2 (ja) | 1990-07-03 |
Family
ID=13955508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8888884A Granted JPS60233512A (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 三次元座標値測定における高精度角度検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60233512A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63131016A (ja) * | 1986-11-20 | 1988-06-03 | Mitsutoyo Corp | 測定方法 |
| KR100457315B1 (ko) * | 2002-07-08 | 2004-11-16 | 현대자동차주식회사 | 기계가공 부품용 검사장치 |
| JP2008268118A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Makino Milling Mach Co Ltd | 形状測定方法及び装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5121292B2 (ja) * | 2007-04-24 | 2013-01-16 | 株式会社牧野フライス製作所 | 形状測定方法及び装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5943308A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 三次元形状の検出方法と装置 |
-
1984
- 1984-05-02 JP JP8888884A patent/JPS60233512A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5943308A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 三次元形状の検出方法と装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63131016A (ja) * | 1986-11-20 | 1988-06-03 | Mitsutoyo Corp | 測定方法 |
| KR100457315B1 (ko) * | 2002-07-08 | 2004-11-16 | 현대자동차주식회사 | 기계가공 부품용 검사장치 |
| JP2008268118A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Makino Milling Mach Co Ltd | 形状測定方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0229965B2 (ja) | 1990-07-03 |
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