JPH07104146B2 - 座標測定用プローブの回転テーブル倣い制御方法 - Google Patents
座標測定用プローブの回転テーブル倣い制御方法Info
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- JPH07104146B2 JPH07104146B2 JP1222508A JP22250889A JPH07104146B2 JP H07104146 B2 JPH07104146 B2 JP H07104146B2 JP 1222508 A JP1222508 A JP 1222508A JP 22250889 A JP22250889 A JP 22250889A JP H07104146 B2 JPH07104146 B2 JP H07104146B2
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
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- G05B2219/35354—Polar coordinates, turntable
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Description
本発明は、座標測定用プローブの回転テーブル倣い制御
方法に係り、特に、三次元座標測定機に用いるのに好適
な、座標測定機の定盤上に回転テーブルを設置し、該回
転テーブル上に被測定物を載置して、該回転テーブルに
より被測定物を回転させながら、座標測定用プローブを
用いて被測定物の座標を倣い測定する際に、既に実現さ
れている回転テーブルを使用しない場合のプローブの３
軸制御倣いに、回転テーブルによる１軸を追加して、被
測定物の測定基準線とプローブ先端を結ぶ線の方向を一
定に保ちつつ、４軸同時制御による倣いを行うことが可
能な、座標測定用プローブの回転テーブル倣い制御方法
に関するものである。
方法に係り、特に、三次元座標測定機に用いるのに好適
な、座標測定機の定盤上に回転テーブルを設置し、該回
転テーブル上に被測定物を載置して、該回転テーブルに
より被測定物を回転させながら、座標測定用プローブを
用いて被測定物の座標を倣い測定する際に、既に実現さ
れている回転テーブルを使用しない場合のプローブの３
軸制御倣いに、回転テーブルによる１軸を追加して、被
測定物の測定基準線とプローブ先端を結ぶ線の方向を一
定に保ちつつ、４軸同時制御による倣いを行うことが可
能な、座標測定用プローブの回転テーブル倣い制御方法
に関するものである。
三次元座標測定機等の座標測定機を用いて、被測定物の
形状を測定する際には、タツチ信号プローブや倣いプロ
ーブ等の座標測定用プローブを移動させながら、被測定
物の座標を、順次、倣い測定する必要がある。この倣い
制御を、コンピユータを用いて自動的に行う方法とし
て、回転テーブルを使用しない場合については、既に、
任意平面を基準面として、該基準面からの高さを一定に
保ちつつ、ワークの輪郭に沿つて倣う制御方法（以下、
高さ一定倣いと称する）と、任意の直線と該直線からの
距離（即ち半径）の指定で決定される円筒面内をワーク
の輪郭に沿つて倣う制御方法（以下、半径一定倣いと称
する）が開発され、実用化されている。
形状を測定する際には、タツチ信号プローブや倣いプロ
ーブ等の座標測定用プローブを移動させながら、被測定
物の座標を、順次、倣い測定する必要がある。この倣い
制御を、コンピユータを用いて自動的に行う方法とし
て、回転テーブルを使用しない場合については、既に、
任意平面を基準面として、該基準面からの高さを一定に
保ちつつ、ワークの輪郭に沿つて倣う制御方法（以下、
高さ一定倣いと称する）と、任意の直線と該直線からの
距離（即ち半径）の指定で決定される円筒面内をワーク
の輪郭に沿つて倣う制御方法（以下、半径一定倣いと称
する）が開発され、実用化されている。
しかしながら、従来は、回転テーブルを使用した場合
の、実用性の高い倣い制御方法は開発されていなかつ
た。 第２図に示す如く、座標測定機の定盤10上に回転テーブ
ル12を設置する場合は、座標測定機の軸（ｘ、ｙ、ｚ）
と平行又は直角に設置するのが通例と言える。しかし厳
密には、平行又は直角に設置することは非常に困難であ
り、又、回転テーブル12の取付け、取外しが自由にでき
るということも考慮すると、回転テーブル12の設置は、
座標測定機の軸とは無関係に、任意の位置に、任意の傾
きで設置されるという条件を考慮せざるを得ない。 次に、回転テーブル12上に設置される被測定（例えばワ
ーク）14と、回転テーブル12の回転軸との間の関係も同
様のことが言える。即ち、任意に決定されるワーク14の
測定基準線（回転体では、通常軸心）が、できるだけ回
転テーブル12の回転軸心と一致するように設置するのが
通例であるが、このワーク14も、回転テーブル12上に、
任意の位置に、任意の傾きを持つて設置されるという想
定を立てざるを得ない。 上記の２つの条件のうち、どちらを欠いても、実際の使
用には非常に大きな制約となつて、使用勝手の悪いシス
テムとなることが予想される。 次に、プローブ16とワーク14との位置関係であるが、半
径一定倣いの場合を例にとると、データ処理上の条件と
しては、プローブが、仮空の測定基準線（回転体では、
通常軸心）から、ある与えられた距離（半径）上に位置
しながら倣うことである。しかしこれだけでは、第３図
に示す如く、無数の位置関係が許される。即ち、第３図
に例示した、どのプローブ16A、16B、16Cの当り方で
も、ワーク軸心から一定距離の面上に位置している。従
つて、回転テーブル12のある回転角θに対するプローブ
位置は、ワーク軸心からの距離だけの制約では無数の組
合わせがあり、測定の自由度が多すぎるため、データ処
理が非常に複雑となる。 回転テーブルを使用して干渉、即ち、ワークとプローブ
先端以外との接触を避けるということを考えると、第４
図に示す如く、回転テーブル12（従つて、ワーク14）が
回転しても、ワークの測定基準線とプローブ先端を結ぶ
線の方向が常に一定であること、即ち、プローブが回転
せず、平行移動することが望ましいと言える。第４図
は、回転テーブル12の回転軸とワーク軸心（測定基準
線）が平行な場合について、回転テーブル12をその回転
軸の真上から見た状態を示す平面図であり、プローブの
方向は、常に一定となつている。図において、14Aはワ
ーク外周面である。 以上のことを要約すると、回転テーブルを使用した場合
の倣い制御方法は、次の３条件を満すべきである。 回転テーブルは、座標測定機定盤上に、任意の位置、
任意の角度に設置できる。 ワークは、回転テーブル上に、任意の位置、任意の角
度に設置できる。 倣い測定中のプローブの方向を一定に保つ。 しかしながら、従来は、このような条件を満足する回転
テーブル倣い制御方法は開発されていなかつた。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、回転テーブルを使用しない場合の倣い制御方法を
拡張して、前記３条件を満足する座標測定用プローブの
回転テーブル倣い制御方法を提供することを課題とす
る。
の、実用性の高い倣い制御方法は開発されていなかつ
た。 第２図に示す如く、座標測定機の定盤10上に回転テーブ
ル12を設置する場合は、座標測定機の軸（ｘ、ｙ、ｚ）
と平行又は直角に設置するのが通例と言える。しかし厳
密には、平行又は直角に設置することは非常に困難であ
り、又、回転テーブル12の取付け、取外しが自由にでき
るということも考慮すると、回転テーブル12の設置は、
座標測定機の軸とは無関係に、任意の位置に、任意の傾
きで設置されるという条件を考慮せざるを得ない。 次に、回転テーブル12上に設置される被測定（例えばワ
ーク）14と、回転テーブル12の回転軸との間の関係も同
様のことが言える。即ち、任意に決定されるワーク14の
測定基準線（回転体では、通常軸心）が、できるだけ回
転テーブル12の回転軸心と一致するように設置するのが
通例であるが、このワーク14も、回転テーブル12上に、
任意の位置に、任意の傾きを持つて設置されるという想
定を立てざるを得ない。 上記の２つの条件のうち、どちらを欠いても、実際の使
用には非常に大きな制約となつて、使用勝手の悪いシス
テムとなることが予想される。 次に、プローブ16とワーク14との位置関係であるが、半
径一定倣いの場合を例にとると、データ処理上の条件と
しては、プローブが、仮空の測定基準線（回転体では、
通常軸心）から、ある与えられた距離（半径）上に位置
しながら倣うことである。しかしこれだけでは、第３図
に示す如く、無数の位置関係が許される。即ち、第３図
に例示した、どのプローブ16A、16B、16Cの当り方で
も、ワーク軸心から一定距離の面上に位置している。従
つて、回転テーブル12のある回転角θに対するプローブ
位置は、ワーク軸心からの距離だけの制約では無数の組
合わせがあり、測定の自由度が多すぎるため、データ処
理が非常に複雑となる。 回転テーブルを使用して干渉、即ち、ワークとプローブ
先端以外との接触を避けるということを考えると、第４
図に示す如く、回転テーブル12（従つて、ワーク14）が
回転しても、ワークの測定基準線とプローブ先端を結ぶ
線の方向が常に一定であること、即ち、プローブが回転
せず、平行移動することが望ましいと言える。第４図
は、回転テーブル12の回転軸とワーク軸心（測定基準
線）が平行な場合について、回転テーブル12をその回転
軸の真上から見た状態を示す平面図であり、プローブの
方向は、常に一定となつている。図において、14Aはワ
ーク外周面である。 以上のことを要約すると、回転テーブルを使用した場合
の倣い制御方法は、次の３条件を満すべきである。 回転テーブルは、座標測定機定盤上に、任意の位置、
任意の角度に設置できる。 ワークは、回転テーブル上に、任意の位置、任意の角
度に設置できる。 倣い測定中のプローブの方向を一定に保つ。 しかしながら、従来は、このような条件を満足する回転
テーブル倣い制御方法は開発されていなかつた。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、回転テーブルを使用しない場合の倣い制御方法を
拡張して、前記３条件を満足する座標測定用プローブの
回転テーブル倣い制御方法を提供することを課題とす
る。
本発明は、座標測定機の定盤上に回転テーブルを設置
し、該回転テーブル上に被測定物を載置して、該回転テ
ーブルにより被測定物を回転させながら、座標測定用プ
ローブを用いて被測定物の座標を倣い測定する際に、回
転テーブルが回転角θにある時のプローブの速度ベクト
ルを決定するステツプと、被測定物の測定基準線に対
する、プローブ速度ベクトルによる回転テーブルの角
速度ωを算出するステツプと、前記測定基準線に対する
プローブの方向を一定に保つように、制御誤差による前
記回転角θの目標値からの進みや遅れを調整して、前記
角速度ωを修正するステツプと、該修正された角速度ω
の動きを補償する追従速度ベクトルＲを算出するステ
ツプと、該追従速度ベクトルＲと前記プローブ速度ベ
クトルのベクトル和Ｔ（＝＋Ｒ）をプローブの
速度指令とし、前記修正角速度ωを回転テーブルの速度
指令とするステツプとを含み、回転テーブルを使用しな
い場合のプローブの３軸制御倣いに、回転テーブルによ
る１軸を追加して、被測定物の測定基準線に対するプロ
ーブの方向を一定に保ちつつ、４軸同時制御による倣い
を行うことにより、前記課題を達成したものである。
し、該回転テーブル上に被測定物を載置して、該回転テ
ーブルにより被測定物を回転させながら、座標測定用プ
ローブを用いて被測定物の座標を倣い測定する際に、回
転テーブルが回転角θにある時のプローブの速度ベクト
ルを決定するステツプと、被測定物の測定基準線に対
する、プローブ速度ベクトルによる回転テーブルの角
速度ωを算出するステツプと、前記測定基準線に対する
プローブの方向を一定に保つように、制御誤差による前
記回転角θの目標値からの進みや遅れを調整して、前記
角速度ωを修正するステツプと、該修正された角速度ω
の動きを補償する追従速度ベクトルＲを算出するステ
ツプと、該追従速度ベクトルＲと前記プローブ速度ベ
クトルのベクトル和Ｔ（＝＋Ｒ）をプローブの
速度指令とし、前記修正角速度ωを回転テーブルの速度
指令とするステツプとを含み、回転テーブルを使用しな
い場合のプローブの３軸制御倣いに、回転テーブルによ
る１軸を追加して、被測定物の測定基準線に対するプロ
ーブの方向を一定に保ちつつ、４軸同時制御による倣い
を行うことにより、前記課題を達成したものである。
本発明による回転テーブル倣い制御は、第４図に示すよ
うに、回転テーブルの回転角θが何度にあつても、ワー
クの測定基準線からプローブ先端に向かうベクトルの方
向が常に一定となるように回転テーブル12とプローブ16
を制御して倣わせるものである。なお、説明の簡略さの
ため、ワーク14の軸は回転テーブル12の回転軸と平行に
描いてある。 以下、前記３つの条件を満足させながら、本発明により
倣い制御する方法の原理について説明する。 今、第５図に示す如く、ある時刻ｔでの回転テーブルの
回転角をθとする。この時に、従来の３軸の半径一定倣
いにより決定されるプローブ速度ベクトルをプローブ
に与えたとする。このプローブ速度ベクトルは三次元
的なベクトルである。プローブは、このプローブ速度ベ
クトルによつて、微小単位時間Δｔ後に微小区間P1か
らP2までを倣うものとする。従つて、プローブ先端がP1
点にあつたプローブは、Δｔ後に、P2点に達する。 ここで、ワーク14の軸心（測定基準線）上の点W0とP1、
P2点の回転テーブル平面上での角度（∠P1W0P2）をΔθ
とすると、第６図に示す如く、プローブの進行方向と逆
方向に、Δｔ後にΔθだけ回転テーブルを回転させてや
れば、Δｔ後の▲▼２は、時刻ｔでの▲▼
１（第５図参照）と方向が等しくなる。この時の回転テ
ーブルの角速度をω（＝−（Δθ／θｔ））とおく。 前記プローブ速度ベクトルは、計算のために回転テー
ブルが静止していると仮定した時のプローブの制御ベク
トルであるから、回転テーブルに実際に角速度が与えら
れて回転すると、のままでは、プローブが半径一定又
は高さ一定という制御目標から外れてしまう。 そこで、本発明では、第７図に示す如く、回転テーブル
の角速度ωによる回転を補償す追従速度ベクトルＲを
に加えることにより、回転テーブルの回転の影響を帳
消しにするようにしている。この追従速度ベクトルＲ
は、回転テーブルに時刻ｔで角速度ωが与えられた時の
P1点での接線ベクトルである。図において、P1′は点
は、ワーク上P1点の微小時間後の位置を示す。 従つて、プローブに与えるべきプローブ速度ベクトル
Ｔは、次式に示す如くとなる。Ｔ ＝＋Ｒ ………（１） よつて、このプローブ速度ベクトルＴと、回転テーブ
ルの角速度ωを、各サンプリングタイミング毎に速度指
令することにより、所期の動きを実現することができ
る。 なお、回転テーブルを使用しない倣いの場合は、倣い速
度はプローブの速度そのものである。これに対して、本
発明のように、プローブとワークの両方が動く時には、
倣い速度とはプローブの速度ではなく、ワークとプロー
ブの相対速度と解すべきである。本発明では、相対速度
から自然にプローブ、回転テーブルの速度へと展開され
ている。 本発明によれば、回転テーブルを使用しない場合のプロ
ーブの３軸制御倣いに、回転テーブルによる１軸を追加
して、前記３条件を満足させつつ、４軸同時制御による
倣いを行うことが可能となる。 従つて、例えば第８図に示す円筒カムのような、回転テ
ーブルを使用しない場合に、ワークとプローブが干渉す
るため一度で測定できないような場合でも、プローブの
姿勢（方向）を変更せずに、一度で全周の測定が可能と
なる。なお、例えば第９図に示すインペラや、第10図に
示すプロペラの羽根の場合には、本発明でも、一度で測
定することが不可能な場合が多いが、プローブの姿勢変
更回数を減らすことができる。
うに、回転テーブルの回転角θが何度にあつても、ワー
クの測定基準線からプローブ先端に向かうベクトルの方
向が常に一定となるように回転テーブル12とプローブ16
を制御して倣わせるものである。なお、説明の簡略さの
ため、ワーク14の軸は回転テーブル12の回転軸と平行に
描いてある。 以下、前記３つの条件を満足させながら、本発明により
倣い制御する方法の原理について説明する。 今、第５図に示す如く、ある時刻ｔでの回転テーブルの
回転角をθとする。この時に、従来の３軸の半径一定倣
いにより決定されるプローブ速度ベクトルをプローブ
に与えたとする。このプローブ速度ベクトルは三次元
的なベクトルである。プローブは、このプローブ速度ベ
クトルによつて、微小単位時間Δｔ後に微小区間P1か
らP2までを倣うものとする。従つて、プローブ先端がP1
点にあつたプローブは、Δｔ後に、P2点に達する。 ここで、ワーク14の軸心（測定基準線）上の点W0とP1、
P2点の回転テーブル平面上での角度（∠P1W0P2）をΔθ
とすると、第６図に示す如く、プローブの進行方向と逆
方向に、Δｔ後にΔθだけ回転テーブルを回転させてや
れば、Δｔ後の▲▼２は、時刻ｔでの▲▼
１（第５図参照）と方向が等しくなる。この時の回転テ
ーブルの角速度をω（＝−（Δθ／θｔ））とおく。 前記プローブ速度ベクトルは、計算のために回転テー
ブルが静止していると仮定した時のプローブの制御ベク
トルであるから、回転テーブルに実際に角速度が与えら
れて回転すると、のままでは、プローブが半径一定又
は高さ一定という制御目標から外れてしまう。 そこで、本発明では、第７図に示す如く、回転テーブル
の角速度ωによる回転を補償す追従速度ベクトルＲを
に加えることにより、回転テーブルの回転の影響を帳
消しにするようにしている。この追従速度ベクトルＲ
は、回転テーブルに時刻ｔで角速度ωが与えられた時の
P1点での接線ベクトルである。図において、P1′は点
は、ワーク上P1点の微小時間後の位置を示す。 従つて、プローブに与えるべきプローブ速度ベクトル
Ｔは、次式に示す如くとなる。Ｔ ＝＋Ｒ ………（１） よつて、このプローブ速度ベクトルＴと、回転テーブ
ルの角速度ωを、各サンプリングタイミング毎に速度指
令することにより、所期の動きを実現することができ
る。 なお、回転テーブルを使用しない倣いの場合は、倣い速
度はプローブの速度そのものである。これに対して、本
発明のように、プローブとワークの両方が動く時には、
倣い速度とはプローブの速度ではなく、ワークとプロー
ブの相対速度と解すべきである。本発明では、相対速度
から自然にプローブ、回転テーブルの速度へと展開され
ている。 本発明によれば、回転テーブルを使用しない場合のプロ
ーブの３軸制御倣いに、回転テーブルによる１軸を追加
して、前記３条件を満足させつつ、４軸同時制御による
倣いを行うことが可能となる。 従つて、例えば第８図に示す円筒カムのような、回転テ
ーブルを使用しない場合に、ワークとプローブが干渉す
るため一度で測定できないような場合でも、プローブの
姿勢（方向）を変更せずに、一度で全周の測定が可能と
なる。なお、例えば第９図に示すインペラや、第10図に
示すプロペラの羽根の場合には、本発明でも、一度で測
定することが不可能な場合が多いが、プローブの姿勢変
更回数を減らすことができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 本実施例は、例えば第11図に示すような、座標測定用の
倣いプローブ16を備えた三次元座標測定機20において、
その定盤10上に回転テーブル12を設置し、該回転テーブ
ル12上にワーク14を載置して、該回転テーブル12により
ワーク14を回転させながら、前記倣いプローブ16を用い
てワーク14の座標を倣い測定する際に適用される。 本実施例に係る処理を行うためのプログラムは、例えば
中央処理ユニツト22A、CRT22B、プリンタ22C及び記憶装
置22Dを含む制御装置22の記憶装置22Dに格納されてい
る。 前記倣いプローブ16としては、例えばエアベアリングと
リニヤエンコーダを応用した接触式の変位検出形プロー
ブを用いることができる。このプローブ16からの変位出
力は、座標測定機20にフイードバツクされ、プローブ16
がワーク14の輪郭形状を自動的に倣い測定する。 以下、第１図（Ａ）、（Ｂ）を参照して、実施例による
処理手順を、詳細に説明する。 第１図（Ａ）は、前準備の処理手順を示したものであ
る。この前準備においては、まずステツプ110で、回転
テーブル12の回転中心と軸心中心を測定して、該回転中
心を原点とし、該軸心中心をＺ軸とする座標系を作成す
る。この座標系は、データ処理を容易とするためのもの
で、内部で使用される。ここで、定盤10上における回転
テーブル12の設置位置及び角度（姿勢）は、任意でよい
（前記３条件の参照）。 次いで、ステツプ120で、回転テーブル12上に載置した
ワーク14の、基準座標の元となる特徴量をプローブ16で
測定して、ワーク14の測定基準線（回転体では、通常軸
心）と、ワーク14上での座標軸方向を設定する。ここ
で、ワーク14を回転テーブル12上に載置する際には、任
意の位置でよい。（前記３条件の参照）。 前出ステツプ110、120で得られた情報は、ステツプ130
で、制御装置22に送られ、前準備が終了する。前記回転
テーブル12上でのワーク14の座標系は、回転テーブル12
の座標系から座標測定機20の座標系への座標変換規則と
して、制御装置22で使用される。 第１図（Ｂ）は、前記前準備が終了した後の、倣い動作
中の処理手順を示したものである。 この倣い動作においては、まずステツプ210で、プロー
ブ16がワーク14に接触している時のプローブ先端の位置
ベクトルＸ、その変位量ΔＸ及び回転テーブル12の回転
角θを、例えば40ミリ秒の間隔でサンプリングする。 次いで、ステツプ220で、回転テーブル12が回転角θに
ある時のプローブ16のプローブ速度ベクトルＶを、従来
の回転テーブルを使用しない場合の方法により決定す
る。 次いで、ステツプ230で、ワーク14の軸心（測定基準
線）に対する、プローブ速度ベクトルＶによる回転テー
ブル12の角速度ωを算出する。 次いで、ステツプ235で、制御誤差による前記回転角θ
の目標値からの進みや遅れを調整して、前記角速度ωを
修正する。ここで、ワーク14の測定基準線に対するプロ
ーブ16の方向を一定に保つようにする（前記３条件の
参照）。 次いで、ステツプ240で、前記修正された角速度ωの動
きを補償する追従速度ベクトルVRを算出する。 次いで、ステツプ250で、該追従速度ベクトルVRと前記
プローブ速度ベクトルＶのベクトル和VT（＝Ｖ＋VR）を
プローブ16のＸ、Ｙ、Ｚ速度指令とし、前記修正角速度
ωを回転テーブル12の速度指令として、各駆動機構（図
示省略）に出力して、ステツプ210に戻る。 倣い動作中の処理としては、他にデータの出力処理と、
倣い動作の終了の判別処理等があるが、煩雑になるので
説明は省略する。 なお、出力データは、プローブ16の先端座標である。回
転テーブル12が回転しても、該回転テーブル12上に設置
されたワーク14の軸心（測定基準線）に対するプローブ
16の方向は変わらない。考え方としては、回転テーブル
12の回転面を座標測定機の定盤と見做し、ワーク14はこ
の定盤上に設置されているものと見做す。倣い測定での
出力データは、この測定機座標系での座標であると解釈
できるような座標となつている。ワーク座標系に変換す
るには、一度だけ座標変換をかけてやればよい。 本実施例においては、半径一定倣いの場合の例で述べた
が、高さ一定倣いの場合も同様に実施することができ
る。 又、本実施例においては、接触式の変位検出形プローブ
16を用いているので、ワーク14に接触したまま倣い測定
を行うことができ、タツチ信号プローブを用いたポイン
ト測定による輪郭形状測定に比べ、形状測定の能率が大
幅に向上する。なお、本発明の適用範囲は、これに限定
されず、タツチ信号プローブを用いる場合にも、同様に
適用できることは明らかである。
る。 本実施例は、例えば第11図に示すような、座標測定用の
倣いプローブ16を備えた三次元座標測定機20において、
その定盤10上に回転テーブル12を設置し、該回転テーブ
ル12上にワーク14を載置して、該回転テーブル12により
ワーク14を回転させながら、前記倣いプローブ16を用い
てワーク14の座標を倣い測定する際に適用される。 本実施例に係る処理を行うためのプログラムは、例えば
中央処理ユニツト22A、CRT22B、プリンタ22C及び記憶装
置22Dを含む制御装置22の記憶装置22Dに格納されてい
る。 前記倣いプローブ16としては、例えばエアベアリングと
リニヤエンコーダを応用した接触式の変位検出形プロー
ブを用いることができる。このプローブ16からの変位出
力は、座標測定機20にフイードバツクされ、プローブ16
がワーク14の輪郭形状を自動的に倣い測定する。 以下、第１図（Ａ）、（Ｂ）を参照して、実施例による
処理手順を、詳細に説明する。 第１図（Ａ）は、前準備の処理手順を示したものであ
る。この前準備においては、まずステツプ110で、回転
テーブル12の回転中心と軸心中心を測定して、該回転中
心を原点とし、該軸心中心をＺ軸とする座標系を作成す
る。この座標系は、データ処理を容易とするためのもの
で、内部で使用される。ここで、定盤10上における回転
テーブル12の設置位置及び角度（姿勢）は、任意でよい
（前記３条件の参照）。 次いで、ステツプ120で、回転テーブル12上に載置した
ワーク14の、基準座標の元となる特徴量をプローブ16で
測定して、ワーク14の測定基準線（回転体では、通常軸
心）と、ワーク14上での座標軸方向を設定する。ここ
で、ワーク14を回転テーブル12上に載置する際には、任
意の位置でよい。（前記３条件の参照）。 前出ステツプ110、120で得られた情報は、ステツプ130
で、制御装置22に送られ、前準備が終了する。前記回転
テーブル12上でのワーク14の座標系は、回転テーブル12
の座標系から座標測定機20の座標系への座標変換規則と
して、制御装置22で使用される。 第１図（Ｂ）は、前記前準備が終了した後の、倣い動作
中の処理手順を示したものである。 この倣い動作においては、まずステツプ210で、プロー
ブ16がワーク14に接触している時のプローブ先端の位置
ベクトルＸ、その変位量ΔＸ及び回転テーブル12の回転
角θを、例えば40ミリ秒の間隔でサンプリングする。 次いで、ステツプ220で、回転テーブル12が回転角θに
ある時のプローブ16のプローブ速度ベクトルＶを、従来
の回転テーブルを使用しない場合の方法により決定す
る。 次いで、ステツプ230で、ワーク14の軸心（測定基準
線）に対する、プローブ速度ベクトルＶによる回転テー
ブル12の角速度ωを算出する。 次いで、ステツプ235で、制御誤差による前記回転角θ
の目標値からの進みや遅れを調整して、前記角速度ωを
修正する。ここで、ワーク14の測定基準線に対するプロ
ーブ16の方向を一定に保つようにする（前記３条件の
参照）。 次いで、ステツプ240で、前記修正された角速度ωの動
きを補償する追従速度ベクトルVRを算出する。 次いで、ステツプ250で、該追従速度ベクトルVRと前記
プローブ速度ベクトルＶのベクトル和VT（＝Ｖ＋VR）を
プローブ16のＸ、Ｙ、Ｚ速度指令とし、前記修正角速度
ωを回転テーブル12の速度指令として、各駆動機構（図
示省略）に出力して、ステツプ210に戻る。 倣い動作中の処理としては、他にデータの出力処理と、
倣い動作の終了の判別処理等があるが、煩雑になるので
説明は省略する。 なお、出力データは、プローブ16の先端座標である。回
転テーブル12が回転しても、該回転テーブル12上に設置
されたワーク14の軸心（測定基準線）に対するプローブ
16の方向は変わらない。考え方としては、回転テーブル
12の回転面を座標測定機の定盤と見做し、ワーク14はこ
の定盤上に設置されているものと見做す。倣い測定での
出力データは、この測定機座標系での座標であると解釈
できるような座標となつている。ワーク座標系に変換す
るには、一度だけ座標変換をかけてやればよい。 本実施例においては、半径一定倣いの場合の例で述べた
が、高さ一定倣いの場合も同様に実施することができ
る。 又、本実施例においては、接触式の変位検出形プローブ
16を用いているので、ワーク14に接触したまま倣い測定
を行うことができ、タツチ信号プローブを用いたポイン
ト測定による輪郭形状測定に比べ、形状測定の能率が大
幅に向上する。なお、本発明の適用範囲は、これに限定
されず、タツチ信号プローブを用いる場合にも、同様に
適用できることは明らかである。
本発明によれば、回転テーブルの使用により、測定範囲
が拡張でき、又、より複雑なワークの設定が可能とな
る。
が拡張でき、又、より複雑なワークの設定が可能とな
る。
第１図（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、本発明の実施例に
おける前準備、及び、倣い動作中の処理手順を示す流れ
図、 第２図乃至第７図は、本発明の原理を説明するための線
図、 第８図乃至第10図は、本発明が有効な被測定物の例を示
す斜視図及び正面図、 第11図は、本発明が適用される三次元座標測定機の構成
例を示す斜視図である。 10……（座標測定機の）定盤、 12……回転テーブル、 14……ワーク（被測定物）、 16……プローブ、 20……三次元座標測定機、 22……制御装置。
おける前準備、及び、倣い動作中の処理手順を示す流れ
図、 第２図乃至第７図は、本発明の原理を説明するための線
図、 第８図乃至第10図は、本発明が有効な被測定物の例を示
す斜視図及び正面図、 第11図は、本発明が適用される三次元座標測定機の構成
例を示す斜視図である。 10……（座標測定機の）定盤、 12……回転テーブル、 14……ワーク（被測定物）、 16……プローブ、 20……三次元座標測定機、 22……制御装置。
Claims (1)
- 【請求項１】座標測定機の定盤上に回転テーブルを設置
し、該回転テーブル上に被測定物を載置して、該回転テ
ーブルにより被測定物を回転させながら、座標測定用プ
ローブを用いて被測定物の座標を倣い測定する際に、 回転テーブルが回転角θにある時のプローブの速度ベク
トルを決定するステツプと、 被測定物の測定基準線に対する、プローブ速度ベクトル
による回転テーブルの角速度ωを算出するステツプ
と、 前記測定基準線に対するプローブの方向を一定に保つよ
うに、制御誤差による前記回転角θの目標値からの進み
や遅れを調整して、前記角速度ωを修正するステツプ
と、 該修正された角速度ωの動きを補償する追従速度ベクト
ルＲを算出するステツプと、 該追従速度ベクトルＲと前記プローブ速度ベクトル
のベクトル和Ｔ（＝＋Ｒ）をプローブの速度指令
とし、前記修正角速度ωを回転テーブルの速度指令とす
るステツプとを含み、 回転テーブルを使用しない場合のプローブの３軸制御倣
いに、回転テーブルによる１軸を追加して、被測定物の
測定基準線に対するプローブの方向を一定に保ちつつ、
４軸同時制御による倣いを行うことを特徴とする座標測
定用プローブの回転テーブル倣い制御方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1222508A JPH07104146B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 座標測定用プローブの回転テーブル倣い制御方法 |
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| DE4027339A DE4027339C2 (de) | 1989-08-29 | 1990-08-29 | Verfahren und Vorrichtung zur Vermessungssteuerung eines Koordinaten-Meßfühlers mit Drehtisch |
| GB9018806A GB2237661B (en) | 1989-08-29 | 1990-08-29 | Method of and apparatus for copy controlling coordinate measuring probe with rotary table |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1222508A JPH07104146B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 座標測定用プローブの回転テーブル倣い制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0384408A JPH0384408A (ja) | 1991-04-10 |
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Family
ID=16783531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1222508A Expired - Fee Related JPH07104146B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 座標測定用プローブの回転テーブル倣い制御方法 |
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| DE (1) | DE4027339C2 (ja) |
| GB (1) | GB2237661B (ja) |
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