JPS6232309A - 倣い制御における３次元計測方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） この発明は、倣い装置及び倣い制御装置を用いて行なう
倣い制御における３次元座標値の計測方法に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 倣い装置にモデル形状を倣わせ、倣った形状どおりに、
工作機械にワークを加工させる倣い制御装置において、
プログラムを用いて複数の倣い工程を行わせる倣い制御
装置が広く使われるようになってきている。この倣い制
御装置において、モデル形状を倣うのには１周知のよう
に倣い装置のトレーサヘッドをモデル表面に当接させ、
モデル表面の法線方向に発生する変位置ベクトル（ε！
、εｙ、＠ｚ）の絶対値＠（ｓ、ＦＴ’ｒεｙ２◆（２
２）が笑えられた基準変位量ε０に等しくなるようにト
レーサヘッドの位置を制御しながら、モデル表面に沿っ
てトレーサヘッドを移動させる。このトレーサヘッドの
動きと、加工ヘッドを機械的または電気的に連動させる
ことにより、またはトレーサヘッドの動きをデジタイジ
ングすることにより得られるＮＧデータをもとにＮＣ機
を運転することにより倣い加工が行なわれる。

ここにおいて、このような倣い制御装置の倣い工程にお
けるＬ記トレーサヘッドは、そのまま３次元座標値の測
定に用いることができる。

すなわち、Ｘ、Ｙ座標値にて指定された位置ヘトレーサ
ヘ・・（・を位置決めしＺ方向へトレーサへ２ドがモデ
ルに当接するまで移動させる。トレーサヘットがモデル
にＷ、接するまで移動させる。トレーサヘッドがモデル
に当接したことはＺ方向の変位ｒ４が発生することによ
り検出できる。この当接した時点でのＺ座標値を知るこ
とと により上記のＸ、Ｙ座標値を得られたＺ座標イ４の三次
元座標値が測定できる。

このような倣い制御装置の倣い「程における４−記の計
測方法は、モデルだけでなく、上述のように倣い加１を
行なったワーク形状の３次元座標値を計測し、このワー
クが１−記憶デル形状どおり倣い加りできたかどうかを
上記Ｊ１測された３次元座標値データを見て照合、＆Ｉ
ｉ認するなどの用途にも用いられるようになっている。

そして、この３次元座標値の計測は手動操作により計測
できることは勿論、倣いプログラムにおいて計測モード
を指令することにより計測できるようになっている。

従来この倣いプログラムにより指令される計測モードに
基づく３次元座標値の計測方法は、第７図に示すように
、モデル又はワークなどの計測対象物６０の計測したい
ある１点＾０の木モ方向（７）Ｘ、Ｙ座標イ１　（Ｘ１
００．Ｙ２Ｏ）　全指定し、コノ点Ａｏを基準点として
倣い装置のトレーサヘッドを点Ａｏから垂直方向にＺ軸
に沿って移動させて計測対象物の表面に当接させ、前述
した方法にて計測点に対するＺ座標値を計測してプリン
タに打出すようになっている。ところが、従来の上述し
たような３次元座標値の計測方法では、１点づつしか計
測できず、しかもその１点づつについて計測する毎にプ
リンタに打出す機能しかないため、計測対象物の多くの
点を計測する場合などは、上述のような動作を各点につ
いて繰返さなければなす、多くの時間を要するばかりで
なく、オペレータに多大な負担をかけるという問題点が
ある。そして、特に計測対象物の連続して不規則に変化
する点を測定する場合などは、」二連のような計測方法
では多大な時間と労力を要するという問題点がある。

（発明の目的） この発１．！Ｉｌはｌ二連のようなＩＧ情からなされた
ものであり、この発明の目的は、３次元計測機簡を有す
る倣い制御において、計測対象物の１　、’ＦＡを指定
することにより、複数点における３次元座標値を計測で
さ、Ｉｔつこの計測データにファイル名をつけて記憶で
き得る倣い制御における３次元計測方法を提供すること
にある。

（発明の概要） この発明は、倣い制御における３次元計測方法に関し、
計測対象物を倣い！Ａ置に配置し、この計測対象物北の
１点の水平座標値を指定し、この水平座桧値を指定した
１点を計測基準点とし、この計測基準点に対して所定規
則に従って木Ｆ面りに複数の計測座標点を設定し、１−
記註ＩＩＮ基準点及び上記計測座標点における６直座標
値を計測するようにしたものである。

また、Ｉ：、記計測したデータにファイル名をつけて区
別し、記憶り段に記憶し、計測後任、ａにこのデータを
読出してＣＲ７表示装置に大小又はプリンタに印字でき
るようにしたものである。

（発明の実施例） 第１図はこの発明の倣い制御における３次元計測方法を
実施する一手段を示すブロック構成図であり、倣いプロ
グラム解析部２は、第６図に示すような倣いプログラム
を読込み記憶している倣いプログラム記憶部ＩＢから倣
いプログラムを読込み、この倣いプロゲラ°ムに指令さ
れているデータワードを解析し、この各指令に基づき倣
いモード制御部３に以下のような指令を行なう。

同図に示す“Ｇｏｏ”のような早送り指令を読込むと、
このＧＯＯＮに続いてこのプログラムの１ブロツクに指
令されている“Ｘ３００”、“Ｙ２Ｏ０”、“Ｘ５００
”の各データを読込み、後述する倣い装２１６のトレー
サヘッドＳｔを計測対象物６０にち接しない点（Ｘ３０
０．Ｙ２Ｏ０，Ｘ５００）に早送りして移動させる０次
に、次のブロックで指令される“Ｘ１００”、“Ｙ２Ｏ
”の各データを読込み、上述した手段により、Ｚ座標イ
メはそのままにしてＸ軸及びＹ軸方向にだけ指令されて
いる点（ＸｉＧｏ、Ｙ２Ｏ）まで移動させ、第２図に示
すような計測基準点ＡＩ（Ｘ１００．Ｙ２Ｏ，２５００
）が指令されることになる。

又、倣いプログラム解析部２は、第６図に示す“ＴＢＳ
Ｃ”のような倣いモード選択指令を読込むと、倣いモー
ド制御部３に指令し、この倣いモード制御部３は、上記
倣いモード選択指令“丁ＢＳＧ”を受けて、”　ＴＢＳ
Ｃ″に続いてプログラムの１ブロツクに指令されている
倣いモードＮＤ。

倣いパラメータ記憶部いリミットＬの各指令を読込む、
ここにおいて、倣いモードＸ０とは倣い方法の種類（パ
ターン）を示すもので、（イ）手動／ＮＴＣ倣い（ＮＯ
−１）、（ロ）表面往復倣い（ＭＯ−２）、　　（ハ）
表面一方向倣い０１Ｄ＝３）、（ニ）輪郭全周倣い（Ｎ
Ｏ−４）、　　（ホ）輪郭部分倣い（ＭＯ−５）、（へ
）３次元倣い（ＭＯ−８）、　　（ト）荒取りドリルサ
イクル（ＮＯ−２１）、（チ）荒取りフライサイクル（
ＮＯ−２２）　、　　（す）３次元計測サイクル（ＭＯ
−５１）などがあり、倣いパラメータＰとは倣い速度、
ビックフィード速度苓の倣いデータや倣い領域の種類を
示すもので、３次元計測時のトレーサ６１のＸ輌及びＹ
軸方向のシフ）ＭＰＸ、ＰＹもこの倣いパラメータとし
て倣いパラメータ記憶部４Ａに予め記憶されており、必
要時に選択して読出されるようになっている。また、倣
いリミットＬとは倣い領域の範囲を示すもので、３次元
計測時の計測領域のＸ輌及びＹ軸方向の範囲Ｌｘ、Ｌｖ
　もこの倣いリミットＬとして倣いリミット記憶部４Ｂ
に予め記憶されており、必要時に選択して読出されるよ
うになっている。そこで、上記倣いモード制御部３は、
上記指令された倣いモードＮＯが“ＭＯ−５１（３次元
計測サイクル）”の時「計測モード指令」と解釈し、こ
の倣いモードＭＤに続いてプログラフの１ブロツクに指
令されている上記倣いパラメータ“ＰＯｌ”、倣いリミ
ット“Ｌｏｔ”に対応するｈｚｘ軸、Ｙ軸方向のシフ）
　ｌＰｘ　、ＰＹと計測領域の範囲ｔｘ　、ＬＹを上記
倣いパラメータ記ｔａ部４Ａ及び倣いリミット記憶部４
Ｂからそれぞれ読込み、Ｘ−Ｙ座標発生部５に指令する
。このＸ−Ｙ座標発生部５は、第２図に示すように上述
した計測の基準点ＡＩ（Ｘ１００．Ｙ２Ｏ）、　、：（
７）基準点ＡＩからＸ軸方向に上記シフ１ｕＰｘだけ移
動した計測座標点＾２．以下り述のようにＸ軸方向にシ
フＨｔＰｘだけ移動した計測座標点Ａ３．Ａ４．Ａ５を
そのＸ座標値が上記指令されたＸ軸方向の計測領域の範
囲ＬＸを越えない範囲で求め、次にＸ軸方向にシフト量
Ｐｘだけ移動した時にこの範囲ＬＸを越えるようであれ
ば上記基準点Ａ１に戻り１次にＹ軸方向にＥ記シフト量
ＰＹだけ移動した計測座標点＾６を求め、以下上述のよ
うにＸ軸方向に上記シフト門Ｐｘづつ移動した計測座標
点Ａ７．Ａ８．・・・、ＡＩＯを求め、上述の動作を繰
返し、上記Ｙ軸方向の範囲ＬＹを越えない範囲で、第２
図に示すような格子状の計測座標点Ａｔ−Ａ２０を設定
し、それぞれそのｘ、Ｙ座標値を発生させる。

そしてまた、倣いプログラム解析部２は、第６図に示す
“ＴＴＲＣ”のような倣い開始指令を引続いて読込むと
、「計測開始指令」と解釈し。

」二記倣い制御部３　、　Ｘ−Ｙ　ｐｌｉｑ標発生出発
生部５て３次元計測制御部７に３次元計測開始を指令す
る。この３次元計測制御部７は、上記Ｘ−Ｙ座標発生！
′１５で発生されたシ１測座標点Ａｌ−Ａ２０の各点の
うちまず計測基準点Ａ１について、倣い装置６のトレー
サヘッド６１を計測対象物６０の表面に′５接する点Ａ
ｗｌまで駆動部７ＡによりＺ軸方向に移動させ、前述し
た方法にて計測座標点に対応したＺ座標値を計測した後
Ｚ輌を最初の位置まで戻した後、上記３次元計測制御部
７に指令してに述のように次の計測座標点Ａ２に進ませ
、以下上述のようにして順次計測座標点Ａ２０まで計測
する。

ここにおいて、計測されたＺ座標イメは第３図に示すよ
うにＬ２各計測座標点Ａ１〜Ａ２０のＸ−Ｙ座標値とあ
わせて、ファイル名をつけて計測データファイルストア
域８Ａに記憶されるようになっている。そして、第４図
に示すようにこの計測データストア域８Ａには、上述の
ような各計測基準点及び計測座標点毎に計測された上記
３次元座標値がそれぞれ区別したファイル名を付けて区
別して記憶されており、ｌ一連の如く、；１測座標デー
タをチェックする時など心安に応じて、表示制御部９を
介して谷ファイル別にＣＲＴ表示装Ｚ１９Ａやプリンタ
９Ｂに出力されて表示又は印字されるようになっている
。

ここにおいて、上述のような各指令及びデータは操作ｉ
１Ａからオペレータが手で順次入力してｈ−述のような
３次元計測を行なうこともできるが、ここではプログラ
ムを読込んで計測する例を説明する。

このような構成において以下に第５図に小すこの発すＪ
の倣い制御装置における３次元計測方法の動作を示すフ
ローチャートを与照してこの発明の詳細な説明する。

３次元座標値を計測するために、計測対象物６０を倣い
装置に取付け、倣い制御装置における３次元計測が開始
されると、倣いプログラム解析部２はオペレータが操作
盤ｌＡから手で入力した指令、又は、予め読込まれ倣い
プログラム記憶部１Ｂに記憶されている倣いプログラム
を１ブロツクづつ読込み（ステップＳ１）、このプログ
ラムの１ブロツクの指令が計測基準点ＡＩを指令する早
送り“Ｇｏｏ”及びｘ、ｙ、ｚ軸の座標データであるな
らば（ステーノブＳ２）、上述の如く、倣い装置６のト
レーサへラド６１をＬ２座標値で指令される点まで移動
しくステップＳ３）、また上記ステップＳ１に戻る。そ
して、上記倣いプログラムから次のブロックを読込み、
ｒ、Ｊｔｕモード指令」の“丁ＢＳＩＩ；”を読込むと
（ステップＳ４）。

上述のようにＸ−Ｙ座標発生部５にてＦ記計測基準点及
びプログラムのこのブロックに指令されている倣いパラ
メータＰ、倣いリミッ）Ｌより格子状の各計測座標点Ａ
ｌ−Ａ２０を設定しくステップＳ５）、上記ステップＳ
１に戻り、次のブロックを読込む０次に「計測開始指令
」の“ＴＴＩ’ＩＣ”を読込むと（ステー、ブＳ８）、
上述のように倣い装２２６のトレーサヘッド６１を各計
測座標点Ａｔ〜Ａ２０において計測対象物６０に５接す
るまでＺ軸方向に移動した後、前述した方法にて現在値
検出部８によりＬ記各点におけるＺＩ＋標値を計測する
（ステップＳ７）、そして上記＝１側したデータにファ
イル名を付けて計測データファイルストア域８Ａに記憶
する（ステップＳ８）、ここにおいて読込んだプログラ
ムが上記ステップＳ２．Ｓ４及びＳ６におけるどの指令
にも該当しない場合、及び１；記指定された計測基準点
Ａ１から設定された計測座標点Ａｌ−Ａ２０における３
次元座標の計測を終ｒすると、次にまだプログラムが続
いていれば（ステップＳ８）、上記ステップＳ１に戻り
、次の５１測基準点Ｂ１について計測指令モードＭＯ−
５１に続いて指令される倣いパラメータＰ′。

倣いリミットＬ°により上述のような格子状の計測座標
点８１〜Ｏｎを設定し、この計測座標点８１〜Ｂｎにお
ける３次元座標値の計測を繰返し、区別したファイル名
をつけてこのデータを上記ストア域８Ａに記録する。そ
して、この倣いプログラムに指令されている全ての計１
１１１基準点について３次元計測を終了すると、上記ス
トア域８Ａに記憶された３次元計測データをファイル名
別に区別してＣＲＴ表示装２２９Ａに表示しくステ、！
５ｔＯ）、印刷するなら（ステップ５ＫＩ）、プリンタ
８Ｂにより１−記フアイル各別に計測データを印字しく
ステップ５１２）、この発明の倣い制御における３次元
計測を終ｒする。このようにして、計測され、ファイル
各別に記憶された計測データと、このデータをＣＲＴ表
示装と及びプリンタにより表示又は印字した例を第４図
に示す。

（発Ｉｊ１の効果） 以にのように、この発明の倣い制御における３次元＝１
測方法によれば、計測対象物の計測したい１点を指定す
るだけで複数の点の３次元座標値が自動的に計測でき、
且つ、この計測データに区別したファイル名を付けて区
別して記憶できるようにしたので、に記１点の座！ｅ！
値を指定するという簡易なｆ・順で複数の３次元座標値
が計測できるようになり、また、上記記憶されたデータ
を必要時に読出してＣＲＴ表示装、？１等に計測データ
ごとに区別して表示したり、プリンタに印字できること
により、この」測データに基づいて計測対象物を照合確
認できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発１！１の倣い制御における３次元計測方
法を実施する一手段を示すブロック構成図、第２図はこ
の発明の３次元計測座標点の設定方法を説明する図、第
３図及び第４図はこの発明を説明する図、第５図はこの
発ｌ１１の動作を説明するフローチャート、第６図はこ
の発明に用いられる倣いプログラムの一例を示す図、第
７図は従来の３次元座標値の計測方法を説明する図であ
る。 ＩＡ・・・操作盤、Ｉｎ・・・倣いプログラム記憶部、
２・・・倣いプログラム解析部、３・・・倣いモード制
御部、４Ａ・・・倣いパラメータ記憶部、　４Ｂ・・・
倣いリミット記憶部、５・・・Ｘ−Ｙ座標発生部、６・
・・倣い装置、７・・・３次元計測制御部、７Ａ・・・
駆動部、８・・・現在値検出部、　８Ａ・・・計測デー
タファイルストア域、９・・・表示制御部、９Ａ・・・
ＣＲ１表示装置、９Ｂ・・・プリンタ、６０・・・計測
対象物、６１・・・トレーサヘッド、ｌ１ｉｌＡ・・・
スタイラス、Ｇ２・・・変位に検出部。 出願人代理人　　安　形　雄　二ミ ♀　２　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）計測対象物を倣い装置に配置し、前記計測対象物
   上の１点の水平座標値を指定し、前記１点を計測基準点
   とし、前記計測基準点に対して所定規則に従って水平面
   上に複数の計測座標点を設定し、前記計測基準点及び前
   記計測座標点における垂直座標値を計測するようにした
   ことを特徴とする倣い制御における３次元計測方法。
2. （２）前記所定規則が水平面上の直行する２線分に沿っ
   た距離を指定することにより格子状の複数の計測座標点
   を設定するようにした前記特許請求の範囲第１項に記載
   の倣い制御における３次元計測方法。
3. （３）計測対象物を倣い装置に配置し、前記計測対象物
   上の１点の水平座標値を指定し、前記１点を計測基準点
   とし、前記計測基準点に対して所定規則に従って水平面
   上に複数の計測座標点を設定し、前記基準点及び前記計
   測座標点における垂直座標値を計測し、前記計測したデ
   ータにファイル名を付けて区別し、前記ファイル名を付
   けて区別したデータを記憶手段に記憶し、前記記憶手段
   から前記データを読出し表示装置に表示又はプリンタに
   出力できるようにしたことを特徴とする倣い制御におけ
   る３次元計測方法。