JPS63253206A - 形状計測装置 - Google Patents
形状計測装置Info
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- JPS63253206A JPS63253206A JP8807187A JP8807187A JPS63253206A JP S63253206 A JPS63253206 A JP S63253206A JP 8807187 A JP8807187 A JP 8807187A JP 8807187 A JP8807187 A JP 8807187A JP S63253206 A JPS63253206 A JP S63253206A
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- JP
- Japan
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- target position
- sensor head
- detection signal
- processing means
- calculation processing
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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】
[産業上の利用分野]
この発明は、被測定物の表面に沿って計測点を自動的に
求める形状計測装置に関し、特に計測点を高速且つ高精
度で求めることのできる形状計測装置に関するものであ
る。
求める形状計測装置に関し、特に計測点を高速且つ高精
度で求めることのできる形状計測装置に関するものであ
る。
[従来の技術]
従来より、形鋼などの被測定物の断面形状を計測する場
合、被測定物の表面に沿って計測点を順次求めることは
よく知られている。この種の形状計測装置においては、
被測定物の概略形状を予め教示しておいてその通りに計
測するティーチングプレイバック方式が一般的であり、
オペレータが手動制御で計測機本体を駆動しながら教示
点を入力している。
合、被測定物の表面に沿って計測点を順次求めることは
よく知られている。この種の形状計測装置においては、
被測定物の概略形状を予め教示しておいてその通りに計
測するティーチングプレイバック方式が一般的であり、
オペレータが手動制御で計測機本体を駆動しながら教示
点を入力している。
第10図は例えば特開昭61−10702号公報に記載
された従来の形状計測装置を示す斜視図である6図にお
いて、(90)はテーブル、(91)はテーブル(90
)に載置された被測定物、(92)は駆動部(図示せず
)を介してX〜Z軸方向に3次元移動自在な主軸、(9
3)は主軸(92)に設けられた接触式のセンサヘッド
、(94)はセンサヘッド(93)の先端に位置する測
定子である。
された従来の形状計測装置を示す斜視図である6図にお
いて、(90)はテーブル、(91)はテーブル(90
)に載置された被測定物、(92)は駆動部(図示せず
)を介してX〜Z軸方向に3次元移動自在な主軸、(9
3)は主軸(92)に設けられた接触式のセンサヘッド
、(94)はセンサヘッド(93)の先端に位置する測
定子である。
次に、第10図に示した従来の形状計測装置の動作につ
いて説明する。
いて説明する。
まず、被測定物(91)の概略形状に基づいて教示点す
、 e、・・・、を入力し、同時に、移動開始方向及び
移動速度等も初期設定しておく。
、 e、・・・、を入力し、同時に、移動開始方向及び
移動速度等も初期設定しておく。
計測動作が開始すると、測定子(94)の先端部は初期
位置aから教示点すに向かって高速移動し、続いてZ軸
に沿って低速で下降する。
位置aから教示点すに向かって高速移動し、続いてZ軸
に沿って低速で下降する。
測定子(94)の先端部が点Cにおいて被測定物(91
)の表面に接触すると、センサヘッド(93)は表面検
出信号を発生する。この表面検出信号に基づいて、処理
回路(図示せず)は、接触点Cの位置を演算して計測点
として格納する。
)の表面に接触すると、センサヘッド(93)は表面検
出信号を発生する。この表面検出信号に基づいて、処理
回路(図示せず)は、接触点Cの位置を演算して計測点
として格納する。
続いて、センサヘッド(93)はZ軸に沿って点dまで
上昇し、次の教示点eまで移動して同様の動作を行い接
触点fを検出する。
上昇し、次の教示点eまで移動して同様の動作を行い接
触点fを検出する。
こうして、被測定物(91)の表面の接触点c、 f、
・・・、を所定間隔で順次検出してこれらの位置を計測
点として求めることにより、被測定物(91)の断面形
状を計測する。
・・・、を所定間隔で順次検出してこれらの位置を計測
点として求めることにより、被測定物(91)の断面形
状を計測する。
[発明が解決しようとする問題点]
従来の形状計測装置は以上のように、計測に必要な教示
点等の入力をオペレータの手動作業により行なっていた
ので、多くの時間及び労力を必要とするという問題点が
あった。
点等の入力をオペレータの手動作業により行なっていた
ので、多くの時間及び労力を必要とするという問題点が
あった。
又、センサヘッド(93)が接触式であるため、被測定
物(91)が柔らかい場合には計測できず、更に、被測
定物(91)の表面に沿って連続して計測点を求めるこ
とができないうえ、表面に対するセンサヘッド(93)
の上下動が多く計測速度が遅いという問題点があった。
物(91)が柔らかい場合には計測できず、更に、被測
定物(91)の表面に沿って連続して計測点を求めるこ
とができないうえ、表面に対するセンサヘッド(93)
の上下動が多く計測速度が遅いという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、計測点を高速且つ高精度で求めることのでき
る形状計測装置を得ることを目的とする。
たもので、計測点を高速且つ高精度で求めることのでき
る形状計測装置を得ることを目的とする。
[問題点を解決するための手段]
この発明に係る形状計測装置は、アーム先端部の位置及
び姿勢を示す位置検出信号を出力する計測機本体と、ア
ーム先端部に設けられて被測定物までの高さを示す高さ
検出信号を出力するセンサヘッドと、高さ検出信号及び
位置検出信号に基づいて倣い動作におけるセンサヘッド
の目標位置及び移動速度を演算する倣い計測演算部と、
位置検出信号並びに目標位置及び移動速度に基づいてセ
ンサヘッドの駆動信号を出力するNC制御部とを備えた
ものである。
び姿勢を示す位置検出信号を出力する計測機本体と、ア
ーム先端部に設けられて被測定物までの高さを示す高さ
検出信号を出力するセンサヘッドと、高さ検出信号及び
位置検出信号に基づいて倣い動作におけるセンサヘッド
の目標位置及び移動速度を演算する倣い計測演算部と、
位置検出信号並びに目標位置及び移動速度に基づいてセ
ンサヘッドの駆動信号を出力するNC制御部とを備えた
ものである。
[作用]
この発明においては、センサヘッドの目標位置及び最適
の移動速度を決定し、被測定物の表面を自動的に倣いな
がら連続的に計測点を求める。
の移動速度を決定し、被測定物の表面を自動的に倣いな
がら連続的に計測点を求める。
[実施例]
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図は第
1図内の加工機本体の軸構成を示す概略斜視図、第3図
は第1図の倣い動作時における機能ブロック図である。
図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図は第
1図内の加工機本体の軸構成を示す概略斜視図、第3図
は第1図の倣い動作時における機能ブロック図である。
図において、(1)はZ軸方向に延長形状を有する形鋼
からなる被測定物である。 (10)は3次元移動可能
な計測機本体であり、被測定物(1)の表面Tを倣って
移動するアーム先端部(10a)を有し、4軸(X−Z
及びθ方向)駆動用の各モータ(Ml)〜(M4)の回
転位置に基づいて、アーム先端部(10a)の位置(及
び姿勢)を示す位置検出信号り、Gを出力している。
からなる被測定物である。 (10)は3次元移動可能
な計測機本体であり、被測定物(1)の表面Tを倣って
移動するアーム先端部(10a)を有し、4軸(X−Z
及びθ方向)駆動用の各モータ(Ml)〜(M4)の回
転位置に基づいて、アーム先端部(10a)の位置(及
び姿勢)を示す位置検出信号り、Gを出力している。
(2)はアーム先端部(10M>に設けられた光学式の
センサヘッドであり、赤外線レーザ光を放射する半導体
レーザと、被測定物(1)表面Tで乱反射された反射レ
ーザ光を受光する半導体装置検出器とからなり、被測定
物〈1)の表面Tまでの高さを表わす高さ検出信号Hを
出力している。
センサヘッドであり、赤外線レーザ光を放射する半導体
レーザと、被測定物(1)表面Tで乱反射された反射レ
ーザ光を受光する半導体装置検出器とからなり、被測定
物〈1)の表面Tまでの高さを表わす高さ検出信号Hを
出力している。
(3)はモータ(M4)により矢印θ方向に回転駆動さ
れるθ軸、(4)はモータ(M3)により矢印Z方向に
駆動されるZ軸であり、これらθ軸(3)及びZ軸(4
)は連結されて計測機本体(10)のアームを構成して
おり、モータ(M2)及びY軸(5)により矢印Y方向
に駆動されると共に、モータ(Ml)及びX軸(6)に
より矢印X方向に駆動されるよ′うになっている。
れるθ軸、(4)はモータ(M3)により矢印Z方向に
駆動されるZ軸であり、これらθ軸(3)及びZ軸(4
)は連結されて計測機本体(10)のアームを構成して
おり、モータ(M2)及びY軸(5)により矢印Y方向
に駆動されると共に、モータ(Ml)及びX軸(6)に
より矢印X方向に駆動されるよ′うになっている。
(11)は各モータ(Ml)〜(N4)からなるモータ
部、(12)はモータ部(11)の位置検出信号りを出
力するレゾルバ部、(13)は位置検出信号りより高精
度のモータ部(11)の位置検出信号Gを出力するリニ
アスケール部であり、これらは加工機本体(10)に内
蔵されている。
部、(12)はモータ部(11)の位置検出信号りを出
力するレゾルバ部、(13)は位置検出信号りより高精
度のモータ部(11)の位置検出信号Gを出力するリニ
アスケール部であり、これらは加工機本体(10)に内
蔵されている。
(30)は、計測機本体(10)内のモータ部(11)
に駆動信号Mを出力するNC制御部であり、内蔵された
CPUにより以下の各手段(31)〜(33)が構成さ
れている。
に駆動信号Mを出力するNC制御部であり、内蔵された
CPUにより以下の各手段(31)〜(33)が構成さ
れている。
(31)は後述する移動速度■及び目標位置Wに基づい
てセンサヘッド(2)の移動軌跡の補間信号Aを出力す
る軌跡補間手段、(32)は補間信号Aに基づいて機械
逆変換された変換信号Bを出力する機械逆変換手段、(
33)は変換信号B及び位置検出信号りに基づいて駆動
信号Mを出力する位置制御手段である。
てセンサヘッド(2)の移動軌跡の補間信号Aを出力す
る軌跡補間手段、(32)は補間信号Aに基づいて機械
逆変換された変換信号Bを出力する機械逆変換手段、(
33)は変換信号B及び位置検出信号りに基づいて駆動
信号Mを出力する位置制御手段である。
(40)はセンサヘッド(2)を被測定物(1)の表面
Tに沿って倣い動作させるための倣い計測演算部であり
、位置検出信号G及び高さ検出信号Hに基づいて、計測
点データCを後述するデータ処理部に出力すると共に倣
い動作に用いられるセンサヘッド(2)の目標位置W及
び移動速度VをNC制御部(30)に出力しており、内
蔵されたCPUにより以下の各手段(41)〜(48)
が構成されている。
Tに沿って倣い動作させるための倣い計測演算部であり
、位置検出信号G及び高さ検出信号Hに基づいて、計測
点データCを後述するデータ処理部に出力すると共に倣
い動作に用いられるセンサヘッド(2)の目標位置W及
び移動速度VをNC制御部(30)に出力しており、内
蔵されたCPUにより以下の各手段(41)〜(48)
が構成されている。
(41)は位置検出信号G及び高さ検出信号Hに基づい
て計測点Pの位置座標C8を演算すると共に現在位置C
1を出力する現在位置演算処理手段、(42)は計測点
Pの位置座標C5を順次記憶すると共に前回位置C2を
出力し且つ一連の計測点データCを出力する計測点位置
記憶手段、(43)及び(44)は計測点Pの現在位置
C1及び前回位置C2に基づいて被測定物(1)の表面
Tの接線方向Qを演算する接線方向演算処理手段及び曲
率半径Rを演算する曲率半径演算処理手段、(45)は
曲率半径R及び予め設定された最大移動速度vHに基づ
いて最適の移動速度Vを決定する移動速度決定手段、(
46)は接線方向Q及び移動速度Vに基づいてセンサヘ
ッド(2)の第1目標位置H1を演算する第1目標位置
演算処理手段、(47)はセンサヘッド(2)のスタン
ドオフ距離h0及び第1目標位置綽1に基づいて第2目
標位置−2を演算する第2目標位置演算処理手段、(4
8)はセンサヘッド(2)の表面Tに対する倣い角度ψ
。並びに第2目標位置1I12及びスタンドオフ距離h
0に基づいて第3目標位置即ち目標位IfWを演算する
第3目標位置演算処理手段である。
て計測点Pの位置座標C8を演算すると共に現在位置C
1を出力する現在位置演算処理手段、(42)は計測点
Pの位置座標C5を順次記憶すると共に前回位置C2を
出力し且つ一連の計測点データCを出力する計測点位置
記憶手段、(43)及び(44)は計測点Pの現在位置
C1及び前回位置C2に基づいて被測定物(1)の表面
Tの接線方向Qを演算する接線方向演算処理手段及び曲
率半径Rを演算する曲率半径演算処理手段、(45)は
曲率半径R及び予め設定された最大移動速度vHに基づ
いて最適の移動速度Vを決定する移動速度決定手段、(
46)は接線方向Q及び移動速度Vに基づいてセンサヘ
ッド(2)の第1目標位置H1を演算する第1目標位置
演算処理手段、(47)はセンサヘッド(2)のスタン
ドオフ距離h0及び第1目標位置綽1に基づいて第2目
標位置−2を演算する第2目標位置演算処理手段、(4
8)はセンサヘッド(2)の表面Tに対する倣い角度ψ
。並びに第2目標位置1I12及びスタンドオフ距離h
0に基づいて第3目標位置即ち目標位IfWを演算する
第3目標位置演算処理手段である。
そして、第1〜第3目標位置演算処理手段(46)〜(
48)は、接線方向Q及び曲率半径Rに基づいてセンサ
ヘッド(2)の目標位2wを演算し、これをNC制御部
(30)に出力する目標位置演算処理手段を構成してい
る。
48)は、接線方向Q及び曲率半径Rに基づいてセンサ
ヘッド(2)の目標位2wを演算し、これをNC制御部
(30)に出力する目標位置演算処理手段を構成してい
る。
(50)は計測点データCに基づいて計測プログラムK
をNC制御部(30)に入力するデータ処理部、(60
)は計測機本体(10)を駆動するときの初期設定指令
等をNC制御部(30)に入力する操作盤、()0)は
計測機本体(10)の駆動指令等をNC制御部(30)
に入力するティーチングボックスである。
をNC制御部(30)に入力するデータ処理部、(60
)は計測機本体(10)を駆動するときの初期設定指令
等をNC制御部(30)に入力する操作盤、()0)は
計測機本体(10)の駆動指令等をNC制御部(30)
に入力するティーチングボックスである。
次に、第4図及び第6図のフローチャート図、並びに第
5図、第7図〜第9図の説明図を参照しながら、第1図
〜第3図に示したこの発明の一実施例の動作について説
明する。
5図、第7図〜第9図の説明図を参照しながら、第1図
〜第3図に示したこの発明の一実施例の動作について説
明する。
倣い動作により被測定物(1)の表面Tに沿って計測点
Pを得る場合、第4図のフローチャートのように操作盤
(60)を介して倣いモードを選択するとステップS1
で判定され、又、ティーチングボックス(70)を介し
て倣い計測開始指令を入力するとステップS2で判定さ
れる。
Pを得る場合、第4図のフローチャートのように操作盤
(60)を介して倣いモードを選択するとステップS1
で判定され、又、ティーチングボックス(70)を介し
て倣い計測開始指令を入力するとステップS2で判定さ
れる。
続いて、ティーチングボックス(70)を介して、初期
倣い方向く右又は左)、最大移動速度■H、スタンドオ
フ距離ha(数cm)及び倣い角度ψ。(約90°)等
を初期設定する(ステップS3)、これらの初期設定値
は、必要に応じてNCM611部(30)から倣い計測
演算部(40)に入力される。
倣い方向く右又は左)、最大移動速度■H、スタンドオ
フ距離ha(数cm)及び倣い角度ψ。(約90°)等
を初期設定する(ステップS3)、これらの初期設定値
は、必要に応じてNCM611部(30)から倣い計測
演算部(40)に入力される。
次に、倣い計測演算部(40)内のCPUは、左方向倣
いか否かを判定しくステップS4)、左であれば左方向
の倣い演算を行い(ステップS5)、右であれば右方向
の倣い演算を行い(ステップSS)、計測点Pの記憶処
理を行う(ステップS7)、そして、倣い計測が終了か
否かを判定しくステップS8)、終了であれば倣い計測
動作を終了し、終了でなければステップS2に戻る。こ
こで、倣い計測開始モードでなければステップ84以下
を繰り返し、倣い開始モードであれば、再び初期設定を
行う(ステップS3)。
いか否かを判定しくステップS4)、左であれば左方向
の倣い演算を行い(ステップS5)、右であれば右方向
の倣い演算を行い(ステップSS)、計測点Pの記憶処
理を行う(ステップS7)、そして、倣い計測が終了か
否かを判定しくステップS8)、終了であれば倣い計測
動作を終了し、終了でなければステップS2に戻る。こ
こで、倣い計測開始モードでなければステップ84以下
を繰り返し、倣い開始モードであれば、再び初期設定を
行う(ステップS3)。
ここで、センサヘッド(2)がXY千圃面上移動するも
のとしてZ座標を無視すると、第5図に示すように、位
置検出信号りから求められるセンサヘッド(2)の中心
座標は(XA、YA)、光軸Jの角度はθで表わされる
。又、センサヘッド(2)の基準座標系のZ軸中心から
距離基準点く投光位置)までの距離を!、センサヘッド
(2)から計測点Pまでの距離をh、光軸Jと接線方向
Qとの倣い角度をψ、X軸と接線方向Qとの接線角度を
φとする。
のとしてZ座標を無視すると、第5図に示すように、位
置検出信号りから求められるセンサヘッド(2)の中心
座標は(XA、YA)、光軸Jの角度はθで表わされる
。又、センサヘッド(2)の基準座標系のZ軸中心から
距離基準点く投光位置)までの距離を!、センサヘッド
(2)から計測点Pまでの距離をh、光軸Jと接線方向
Qとの倣い角度をψ、X軸と接線方向Qとの接線角度を
φとする。
ステップS7において、まず現在位置演算処理手段(4
1)は、i番目の計測点Piの位置座標(Xi、Xi)
を、 X1=XAi+(hi−11りcosθ1Yi=YAi
+(hi+Z)sinθiから求める。但し、(X71
i、YAi)は現在の計測点Piを検出するときのセン
サヘッド(2)の中心座標である。この計測点Piの位
置座標(Xi、Yi)は計測点位置記憶手段(42)に
順次記憶される。尚、これら計測点Piの位置座標(X
i、Yi)は約1m秒毎に検出されているが、実際に計
測点として記憶されるのは約35−秒毎である。
1)は、i番目の計測点Piの位置座標(Xi、Xi)
を、 X1=XAi+(hi−11りcosθ1Yi=YAi
+(hi+Z)sinθiから求める。但し、(X71
i、YAi)は現在の計測点Piを検出するときのセン
サヘッド(2)の中心座標である。この計測点Piの位
置座標(Xi、Yi)は計測点位置記憶手段(42)に
順次記憶される。尚、これら計測点Piの位置座標(X
i、Yi)は約1m秒毎に検出されているが、実際に計
測点として記憶されるのは約35−秒毎である。
次に、接線方向演算処理手段(43)は、計測点Piに
おける表面Tの接線方向Qi、HrJち接線角度φiを
、 φ1=jan−’[(Yi−Yi−+)/(Xi X
i−+)]から求める。但し、(X i−1、Y i−
+)は前回の計測点P i−1の位置座標、即ち前回位
置である。
おける表面Tの接線方向Qi、HrJち接線角度φiを
、 φ1=jan−’[(Yi−Yi−+)/(Xi X
i−+)]から求める。但し、(X i−1、Y i−
+)は前回の計測点P i−1の位置座標、即ち前回位
置である。
又、曲率半径演算処理手段(44)は計測点Piにおけ
る表面Tの曲率半径Rを演算し、更に、移動速度決定手
段(45)は、第6図のフローチャートに従ってセンサ
ヘッド(2)の移動速度Vを決定する。ここでは、倣い
方向が左の場合を例にとって説明する。
る表面Tの曲率半径Rを演算し、更に、移動速度決定手
段(45)は、第6図のフローチャートに従ってセンサ
ヘッド(2)の移動速度Vを決定する。ここでは、倣い
方向が左の場合を例にとって説明する。
まず、曲率半径演算処理手段(44)は、第7図のよう
に、現在位置、前回位置及び前々回位置の各計測点P
i、、p i−+、P r−2をそれぞれ結ぶ弦の垂直
二等分線の交点から曲率中心TOを演算し、この曲率中
心TOから1つの計測点Pi−1までの距離を曲率半径
Rとする(ステップ5io) 。
に、現在位置、前回位置及び前々回位置の各計測点P
i、、p i−+、P r−2をそれぞれ結ぶ弦の垂直
二等分線の交点から曲率中心TOを演算し、この曲率中
心TOから1つの計測点Pi−1までの距離を曲率半径
Rとする(ステップ5io) 。
この曲率半径Rは、計測点の位置座標(Xi、Yi)、
(X i−+ 、y i、+)及び(X i−t +
Y 1−z)から、以下のように求められる。
(X i−+ 、y i、+)及び(X i−t +
Y 1−z)から、以下のように求められる。
計測点P i−1からPlに対するベクトルli及び計
測点はP i−2からP i−1に対するベクトル11
−1は、1:= (X i −X i−+ 、Y i
−Y i−+)Ni−+= (X i−+−X i−z
、Y i−+−Y 1−z)で表わされ、又、各計測点
間を結ぶ弦の距離Li及びLi−+は、 Li=lj!il −[(X i −X i−+)2+ (Y i −Y
i−+)2]””L i−+ = l 1ニーIl =[(Xi−+ Xl−2)”(Yi−+−Yi−z
)2]”2で表わされる。更に、2つの垂直二等分線の
なす角度αの余弦は、 cosa =1i1i−+/ l 1iif li−+
1=[(Xi Xi−+)(Xi−+ Xl−i
)+ (Yi−Yi−+)(Yi−+−Yi−t)]/
l 1iI・l 11−、 Iで表わされる。従って
、曲率半径Rは、R=([111M+211il 11
i1eosα+ 11ニー+ I ”]/ 2sina
l””で表わされ、α=0のときはR=■となる。
測点はP i−2からP i−1に対するベクトル11
−1は、1:= (X i −X i−+ 、Y i
−Y i−+)Ni−+= (X i−+−X i−z
、Y i−+−Y 1−z)で表わされ、又、各計測点
間を結ぶ弦の距離Li及びLi−+は、 Li=lj!il −[(X i −X i−+)2+ (Y i −Y
i−+)2]””L i−+ = l 1ニーIl =[(Xi−+ Xl−2)”(Yi−+−Yi−z
)2]”2で表わされる。更に、2つの垂直二等分線の
なす角度αの余弦は、 cosa =1i1i−+/ l 1iif li−+
1=[(Xi Xi−+)(Xi−+ Xl−i
)+ (Yi−Yi−+)(Yi−+−Yi−t)]/
l 1iI・l 11−、 Iで表わされる。従って
、曲率半径Rは、R=([111M+211il 11
i1eosα+ 11ニー+ I ”]/ 2sina
l””で表わされ、α=0のときはR=■となる。
移動速度決定手段(45)は、曲率半径Rを予め設定さ
れた最大曲率半径R,と比較しくステップ511)、も
し最大曲率半径R,より大きければ移動速度Vを最大移
動速度vHに決定する(ステップ512) 。
れた最大曲率半径R,と比較しくステップ511)、も
し最大曲率半径R,より大きければ移動速度Vを最大移
動速度vHに決定する(ステップ512) 。
又、最大曲率半径R,より小さい場合は、更に、最小曲
率半径RLと比較しくステップ513)、もし最小曲率
半径RLより小さければ移動速度■を最小移動速度Vし
に決定する(ステップ514) 。
率半径RLと比較しくステップ513)、もし最小曲率
半径RLより小さければ移動速度■を最小移動速度Vし
に決定する(ステップ514) 。
又、曲率半径Rが最大曲率半径RH以下で最小曲率半径
RL以上の場合は、移動速度■を、比例係数Kpの一次
関数に従う値Kp−Hに決定する(ステップ515)
。
RL以上の場合は、移動速度■を、比例係数Kpの一次
関数に従う値Kp−Hに決定する(ステップ515)
。
以上の移動速度V及び曲率半径Rの関係を表わすと第8
図のようになる。
図のようになる。
次に、第1目標位置演算処理手段(46)は、第9図の
ように、計測点Piの現在位置(Xi、Yi)から接線
方向Qに距離V・Δt(Δt−35輸秒)だけ離間した
第1目標位置1111(XT;、YTI)を、X T
+ = X i + VΔt−cosφiY T +
= Y i + VΔt−5inφiから演算する。
ように、計測点Piの現在位置(Xi、Yi)から接線
方向Qに距離V・Δt(Δt−35輸秒)だけ離間した
第1目標位置1111(XT;、YTI)を、X T
+ = X i + VΔt−cosφiY T +
= Y i + VΔt−5inφiから演算する。
又、第2目標位置演算処理手段(47)は、第1目標位
iJI’tl(XT’+ 、YTI)から、接線方向Q
の垂線方向にスタンドオフ距離60分だけ離間したセン
サヘッド(2)の第2目標位置W2(X72.y7.)
を、XTt= X7+ (ho hi)・cos
a1YT2= YTI (ho−hi)・sinθ
iから演算する。
iJI’tl(XT’+ 、YTI)から、接線方向Q
の垂線方向にスタンドオフ距離60分だけ離間したセン
サヘッド(2)の第2目標位置W2(X72.y7.)
を、XTt= X7+ (ho hi)・cos
a1YT2= YTI (ho−hi)・sinθ
iから演算する。
更に、第3目標位置演算処理手段(48)は、第2目標
位置(X T2 、 Y T2)を、センサヘッド(2
)の光軸Jが接線方向Qにほぼ垂直となるように補正し
、センサヘッド(2)の最終的な目標位置となる第3目
標位置W (X T3 、 Y T3)を、X T3
= X Tz + (ho + 1) ・Δψ1−si
nθiY Ts = Y Tz (he + i’)
・Δψ1−cosθiから演算する。このときの光軸
Jの方向は、接線方向Qに対して90”であることが望
ましいが、許容角(約±15°)の範囲内であれば良い
、こうして求められた目標位置WはNC制御部(30)
に入力される。
位置(X T2 、 Y T2)を、センサヘッド(2
)の光軸Jが接線方向Qにほぼ垂直となるように補正し
、センサヘッド(2)の最終的な目標位置となる第3目
標位置W (X T3 、 Y T3)を、X T3
= X Tz + (ho + 1) ・Δψ1−si
nθiY Ts = Y Tz (he + i’)
・Δψ1−cosθiから演算する。このときの光軸
Jの方向は、接線方向Qに対して90”であることが望
ましいが、許容角(約±15°)の範囲内であれば良い
、こうして求められた目標位置WはNC制御部(30)
に入力される。
NC制御部(30)内の軌跡補間手段(31)は、目標
位置W及び移動速度Vに基づいて、センサヘッド(2)
が目標位WWまで移動する間の補間演算を行い、補間信
号Aを出力する。このとき、センサヘッド(2)の姿勢
変化は、補間区間毎に均等に設定される。
位置W及び移動速度Vに基づいて、センサヘッド(2)
が目標位WWまで移動する間の補間演算を行い、補間信
号Aを出力する。このとき、センサヘッド(2)の姿勢
変化は、補間区間毎に均等に設定される。
補間信号Aは、機械逆変換演算処理手段(32)により
機械逆変換されて変換信号Bとなり、更に位置制御手段
(33)により駆動信号Mとなって加工機本体(10)
を駆動する。
機械逆変換されて変換信号Bとなり、更に位置制御手段
(33)により駆動信号Mとなって加工機本体(10)
を駆動する。
こうして倣い計測動作を続け、被測定物(1)上の倣い
距離が予め設定された値に到達又は計測点位置が教示点
に到達すると、倣い計測動作は終了し、求められた一連
の計測点P+zPnの各座標位置は、計測点データCと
してデータ処理部(50)に伝送される。
距離が予め設定された値に到達又は計測点位置が教示点
に到達すると、倣い計測動作は終了し、求められた一連
の計測点P+zPnの各座標位置は、計測点データCと
してデータ処理部(50)に伝送される。
データ処理部(50)は、計測点データCに基づいて計
測プログラムKを生成し、NC制御部(30)に入力す
る。この計測プログラムには、必要に応じて次回の倣い
計測動作に用いられる。
測プログラムKを生成し、NC制御部(30)に入力す
る。この計測プログラムには、必要に応じて次回の倣い
計測動作に用いられる。
このように、センサヘッド(2)が被測定物(1)の表
面Tを倣いながら各計測点P1〜Pnを検出するので、
起動時に、わずかな初期設定値を入力しておけばよい。
面Tを倣いながら各計測点P1〜Pnを検出するので、
起動時に、わずかな初期設定値を入力しておけばよい。
[発明の効果]
以上のようにこの発明によれば、位置検出信号を出力す
る計測機本体のアーム先端部に設けられ且つ被測定物ま
での高さを示す高さ検出信号を出力するセンサヘッドと
、高さ検出信号及び位置検出信号に基づいて倣い動作に
おけるセンサヘッドの目標位置及び移動速度を演算する
倣い計測演算部と、位置検出信号並びに目標位置及び移
動速度に基づいてセンサヘッドの駆動信号を出力するN
C制御部とを備え、被測定物の表面を自動的に倣いなが
ら連続的に計測点を求めるようにしたので、計測点を高
速且つ高精度で求めることのできる形状計測装置が得ら
れる効果がある。
る計測機本体のアーム先端部に設けられ且つ被測定物ま
での高さを示す高さ検出信号を出力するセンサヘッドと
、高さ検出信号及び位置検出信号に基づいて倣い動作に
おけるセンサヘッドの目標位置及び移動速度を演算する
倣い計測演算部と、位置検出信号並びに目標位置及び移
動速度に基づいてセンサヘッドの駆動信号を出力するN
C制御部とを備え、被測定物の表面を自動的に倣いなが
ら連続的に計測点を求めるようにしたので、計測点を高
速且つ高精度で求めることのできる形状計測装置が得ら
れる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は第1図内の加工機本体の軸構成を示す概略斜視図、第
3図は第1図の倣い動作状態を示す機能ブロック図、第
4図はこの発明による倣い動作を示すフローチャート図
、第5図は被測定物とセンサヘッドとの位置関係を示す
説明図、第6図はこの発明による移動速度の求め方を示
すフローチャート図、第7図は曲率半径の求め方を示す
説明図、第8図は曲率半径に対する移動速度変化を示す
特性図、第9図はこの発明による目標位置の求め方を示
す説明図、第10図は従来の形状計測装置を示す斜視図
である。 (1)・・・被測定物 (2)・・・センサヘッ
ド(10)・・・計測機本体 (10a)・・・ア
ーム先端部(20)・・・センサヘッド (30)・
・・NC1I、II御部(31)・・・軌跡補間手段 (32)・・・機械逆変換演算処理手段(33)・・・
位置制御手段 (40)・・・倣い計測演算部(41
)・・・現在位置演算処理手段 (42)・・・計測点位置記憶手段 (43)・・・接線方向演算処理手段 (44)・・・曲率半径演算処理手段 (45)・・・移動速度決定手段 (46)・・・第1目標位置演算処理手段(4))・・
・第2目標位置演算処理手段(48)・・・第3目標位
置演算処理手段M・・・駆動信号 H・・・高
さ検出信号り、G・・・位置検出信号 T・・・被測定
物の表面P・・・計測点 C5・・・位置座
標Q・・・接線方向 R・・・曲率半径■・・
・移動速度 Hl・・・第1目標位置冒2・・
・第2目標位置 W・・・目標位置J・・・光軸
ho・・・スタンドオフ距離向、図中、同
一符号は同−又は相当部分を示す。 第2図 ドM潰1定才勿 第5図 J:光軸 φ:杉沫泉角皮 プ:倣い角度 第7図 第8図 遮9図 慨10図
は第1図内の加工機本体の軸構成を示す概略斜視図、第
3図は第1図の倣い動作状態を示す機能ブロック図、第
4図はこの発明による倣い動作を示すフローチャート図
、第5図は被測定物とセンサヘッドとの位置関係を示す
説明図、第6図はこの発明による移動速度の求め方を示
すフローチャート図、第7図は曲率半径の求め方を示す
説明図、第8図は曲率半径に対する移動速度変化を示す
特性図、第9図はこの発明による目標位置の求め方を示
す説明図、第10図は従来の形状計測装置を示す斜視図
である。 (1)・・・被測定物 (2)・・・センサヘッ
ド(10)・・・計測機本体 (10a)・・・ア
ーム先端部(20)・・・センサヘッド (30)・
・・NC1I、II御部(31)・・・軌跡補間手段 (32)・・・機械逆変換演算処理手段(33)・・・
位置制御手段 (40)・・・倣い計測演算部(41
)・・・現在位置演算処理手段 (42)・・・計測点位置記憶手段 (43)・・・接線方向演算処理手段 (44)・・・曲率半径演算処理手段 (45)・・・移動速度決定手段 (46)・・・第1目標位置演算処理手段(4))・・
・第2目標位置演算処理手段(48)・・・第3目標位
置演算処理手段M・・・駆動信号 H・・・高
さ検出信号り、G・・・位置検出信号 T・・・被測定
物の表面P・・・計測点 C5・・・位置座
標Q・・・接線方向 R・・・曲率半径■・・
・移動速度 Hl・・・第1目標位置冒2・・
・第2目標位置 W・・・目標位置J・・・光軸
ho・・・スタンドオフ距離向、図中、同
一符号は同−又は相当部分を示す。 第2図 ドM潰1定才勿 第5図 J:光軸 φ:杉沫泉角皮 プ:倣い角度 第7図 第8図 遮9図 慨10図
Claims (4)
- (1)被測定物の表面に沿って倣い動作を行うアーム先
端部を有し且つこのアーム先端部の位置及び姿勢を示す
位置検出信号を出力する計測機本体と、前記アーム先端
部に設けられ且つ前記アーム先端部から前記被測定物ま
での高さを示す高さ検出信号を出力するセンサヘッドと
、前記高さ検出信号及び前記位置検出信号に基づいて前
記倣い動作における前記センサヘッドの目標位置及び移
動速度を演算する倣い計測演算部と、前記位置検出信号
並びに前記目標位置及び前記移動速度に基づいて前記セ
ンサヘッドを駆動するための駆動信号を出力するNC制
御部とを備え、前記被測定物の表面に沿った複数の計測
点を自動的に求める形状計測装置。 - (2)倣い計測演算部は、高さ検出信号及び位置検出信
号に基づいて計測点の位置座標を演算する現在位置演算
処理手段と、前記計測点の位置座標を順次記憶する計測
点位置記憶手段と、前記計測点の前回位置及び現在位置
に基づいて被測定物の表面の接線方向及び曲率半径を演
算する接線方向演算処理手段及び曲率半径演算処理手段
と、前記曲率半径に基づいて最適の移動速度を決定する
移動速度決定手段と、前記接線方向及び前記移動速度に
基づいてセンサヘッドの目標位置を演算する目標位置演
算処理手段とから構成されたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の形状計測装置。 - (3)目標位置演算処理手段は、接線方向に移動速度に
応じた距離だけ離間した第1目標位置を演算する第1目
標位置演算処理手段と、センサヘッドが前記第1目標位
置から前記接線の垂線方向にセンサヘッドのスタンドオ
フ距離分だけ離間したときの第2目標位置を演算する第
2目標位置演算処理手段と、前記センサヘッドの光軸が
前記垂線方向とほぼ一致するように前記第2目標位置を
補正して第3目標位置を演算する第3目標位置演算処理
手段とから構成され、前記第3目標位置を前記センサヘ
ッドの目標位置としたことを特徴とする特許請求の範囲
第2項記載の形状計測装置。 - (4)NC制御部は、目標位置及び移動速度に基づいて
センサヘッドの移動軌跡の補間信号を出力する軌跡補間
手段と、前記補間信号に基づいて機械逆変換された変換
信号を出力する機械逆変換演算処理手段と、位置検出手
段及び前記変換信号に基づいて計測機本体に駆動信号を
出力する位置制御手段とから構成されたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載の
形状計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8807187A JPS63253206A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 形状計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8807187A JPS63253206A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 形状計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63253206A true JPS63253206A (ja) | 1988-10-20 |
Family
ID=13932620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8807187A Pending JPS63253206A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 形状計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63253206A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009534636A (ja) * | 2006-04-24 | 2009-09-24 | カール ツァイス インドゥストリエレ メステヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 座標測定器による表面のスキャニング |
| CN102692194A (zh) * | 2012-06-12 | 2012-09-26 | 保定天威英利新能源有限公司 | 一种电池片的弯片检测装置 |
| JP2012220338A (ja) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Nikon Corp | 形状測定装置 |
-
1987
- 1987-04-10 JP JP8807187A patent/JPS63253206A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009534636A (ja) * | 2006-04-24 | 2009-09-24 | カール ツァイス インドゥストリエレ メステヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 座標測定器による表面のスキャニング |
| JP2012220338A (ja) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Nikon Corp | 形状測定装置 |
| CN102692194A (zh) * | 2012-06-12 | 2012-09-26 | 保定天威英利新能源有限公司 | 一种电池片的弯片检测装置 |
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