JP2577950B2 - Non-contact digitizer - Google Patents

Non-contact digitizer

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JP2577950B2
JP2577950B2 JP63068637A JP6863788A JP2577950B2 JP 2577950 B2 JP2577950 B2 JP 2577950B2 JP 63068637 A JP63068637 A JP 63068637A JP 6863788 A JP6863788 A JP 6863788A JP 2577950 B2 JP2577950 B2 JP 2577950B2
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axis
model
sensor
measurement surface
measurement
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勝 田中
勲 武沢
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OOKUMA KK
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はモデル形状を数値化し、NCプログラムを作成
するデジタイザに関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digitizer for digitizing a model shape and creating an NC program.

従来の技術 赤外LEDの光束を対象物に照射し、その反射光を受光
レンズにより位置検出素子上に集光させて信号を出力す
る光学式のセンサにおいては検出素子を受光に最適な角
度に傾けて取付けねばならない。このため影となる領域
ができ、1個のセンサでは必ず不感帯が存在し、測定す
る傾斜角度に制限が生じる。従来これを解決するために
センサヘッドを2軸制御してセンサの傾斜角度を変更す
るための旋回と、この旋回平面を進行方向と平行にする
ための回転とを行ってモデル形状の全てを測定できるよ
うにしていた。
2. Description of the Related Art In an optical sensor that irradiates an object with the luminous flux of an infrared LED and condenses the reflected light on a position detecting element by a light receiving lens and outputs a signal, the detecting element is set at an optimal angle for receiving light. Must be installed at an angle. For this reason, a shadow area is formed, and there is always a dead zone with one sensor, and the inclination angle to be measured is limited. Conventionally, to solve this problem, the sensor head is controlled by two axes to change the tilt angle of the sensor, and the rotation is performed to make the turning plane parallel to the traveling direction, and all the model shapes are measured. I was able to do it.

発明が解決しようとする課題 従来の技術で述べたセンサヘッドを2軸制御する方法
は制御が複雑で、スキヤニング速度を速くすることが難
しく、更にデータ処理が複雑であるという問題点を有し
ていた。
Problems to be Solved by the Invention The two-axis control method of the sensor head described in the related art has problems that the control is complicated, it is difficult to increase the scanning speed, and the data processing is complicated. Was.

本発明は従来の技術の有するこれらの問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、センサ
ヘッドを2軸制御する必要のない垂直壁を含む±90゜ま
でのモデル形状全てが測定可能なデジタイザを提供しよ
うとするものである。
The present invention has been made in view of these problems of the prior art, and has as its object the purpose of all model shapes up to ± 90 ° including a vertical wall that does not require two-axis control of the sensor head. Is to provide a digitizer that can be measured.

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明における非接触式デ
ジタイザは、テーブル上にモデルを載置しこれに対向し
て相対的にX,Y,Zの3軸方向に移動自在に駆動されかつ
その位置が正確に検出できる機構を備えたトレーサヘッ
ドを有するデジタイザであって、X軸またはY軸方向の
移動方向に対して垂直なZ軸を含む面に対称に受光また
は受信に適する角度で移動方向前後に傾けて設けられた
発光,投光手段及び受光変位検出手段を内蔵しモデル計
測面の同一点迄の距離を計測する2個の非接触式距離セ
ンサ(A,B)のいずれかによりモデル計測面の1点の位
置を検出するトレーサヘッドと、該トレーサヘッドによ
る前記計測面に対する連続する2回の計測値の偏差値DE
Fが零又は正のとき計測面が平面又は上り斜面として進
行方向に対し後側の前記センサを選択しまた計測値の偏
差値DEFが負のとき前記計測面が下り斜面として進行方
向に対して前側の前記センサを選択する手段と、選択さ
れた前記センサの出力信号が一定値になるように前記ト
レーサヘッドを移動方向に指令速度で送りつつ前回と今
回のデータの偏差値から前記計測面の傾斜角度を算出し
該傾斜角度を用いてZ軸速度を算出してZ軸方向にセン
サの前記計測面からの高さ位置を制御する手段と、この
制御で得られる刻々に変化する前記トレーサヘッドのX
軸又はY軸とZ軸の座標値と前記選択したセンサの計測
面までの距離情報に相当する出力信号にもとづくスキャ
ニングデータによりモデル表面座標値を算出しNC形状デ
ータを作成するデジタイズ制御装置とを含んでなり、垂
直壁を含む±90゜までのモデル形状のトレースを可能に
したものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a non-contact digitizer according to the present invention mounts a model on a table and moves in a three-axis direction of X, Y, and Z relatively to the model. A digitizer having a tracer head that is freely driven and has a mechanism capable of accurately detecting the position thereof, wherein the digitizer receives or receives light symmetrically on a plane including a Z axis perpendicular to a moving direction in an X axis direction or a Y axis direction. Two non-contact type distance sensors (A, B) that incorporate a light emitting, light projecting means and light receiving displacement detecting means provided at an angle suitable for A) a tracer head for detecting the position of one point on the model measurement surface, and a deviation value DE between two consecutive measurements of the tracer head with respect to the measurement surface.
When F is zero or positive, the measurement surface selects the sensor on the rear side with respect to the traveling direction as a flat surface or an upward slope, and when the deviation value DEF of the measurement value is negative, the measurement surface is a downward slope with respect to the traveling direction. Means for selecting the sensor on the front side, and sending the tracer head at a commanded speed in the moving direction so that the output signal of the selected sensor becomes a constant value, while deriving the measurement surface from a deviation value of previous and current data. Means for calculating a tilt angle, calculating a Z-axis speed using the tilt angle, and controlling a height position of the sensor from the measurement surface in the Z-axis direction, and the constantly changing tracer head obtained by this control X
A digitizing control device that calculates model surface coordinate values based on scanning data based on output signals corresponding to coordinate values of the axis or the Y axis and the Z axis and the distance information to the measurement surface of the selected sensor and creates NC shape data. It enables tracing of model shapes up to ± 90 ° including vertical walls.

また、テーブル上にモデルを載置しこれに対向して相
対的にX,Y,Zの3軸方向に移動自在に駆動されかつその
位置が正確に検出できる機構を備えたトレーサヘッドを
有するデジタイザであって、X軸またはY軸方向の移動
方向に対して垂直なZ軸を含む面に対称に受光または受
信に適する角度で移動方向前後に傾けて設けられモデル
計測面上で移動軸線上の一定距離だけ離れた2点の位置
を同時に検出する一対で1組をなす発光,投光手段およ
び受光変位検出手段を内蔵しモデル表面迄の距離を計測
する非接触式距離センサの2組(A1,A2及びB1,B2)のい
ずれか1組により前記計測面上の2点の位置を同時に検
出するトレーサヘッドと、該トレーサヘッドによる前記
計測面の2点を同時に計測したときの計測値の偏差値DE
Fが零又は正のとき前記計測面が平面又は上り斜面とし
て進行方向に対して後側の組の前記センサを選択しまた
計測値の偏差値DEFが負のとき前記計測面が下り斜面と
して進行方向に対して前側の組の前記センサを選択する
手段と、選択された前記組のセンサの出力信号が一定値
になるように前記トレーサヘッドを移動方向に指令速度
で送りつつ前記2点の位置の三次元座標値より移動方向
に対する前記計測面の傾斜角度を求め該傾斜角度より移
動方向の速度ベクトル成分を算出してセンサの前記計測
面からの高さ位置を制御する手段と、この制御で得られ
る刻々に変化する前記トレーサヘッドのX軸又はY軸と
Z軸の座標値と前記選択した組のセンサのモデル計測面
までの距離情報に相当する出力信号とにもとづくスキャ
ニングデータによりモデル表面座標値を算出しNC形状デ
ータを作成するデジタイザ制御装置とを含んでなり、垂
直壁を含む±90゜までのモデル形状のトレースを可能に
したものである。
In addition, a digitizer having a tracer head having a mechanism for mounting a model on a table and being driven to be movable in three X, Y, and Z directions relative to the table and capable of accurately detecting the position thereof. Is provided symmetrically with respect to a plane including the Z-axis perpendicular to the movement direction in the X-axis or Y-axis direction, and is provided at an angle suitable for light reception or reception at an angle suitable for light reception or reception. Two sets of non-contact type distance sensors (A1) that incorporate a pair of light-emitting, light-projecting means and light-receiving displacement detecting means that simultaneously detect the positions of two points separated by a fixed distance and measure the distance to the model surface , A2, and B1, B2), a tracer head that simultaneously detects the positions of two points on the measurement surface using any one set, and the deviation of the measurement value when the tracer head simultaneously measures two points on the measurement surface. Value DE
When F is zero or positive, the measurement surface is a plane or an up slope, and the sensor on the rear side in the traveling direction is selected.When the deviation value DEF of the measurement value is negative, the measurement surface proceeds as a down slope. Means for selecting the set of sensors on the front side in the direction, and the position of the two points while sending the tracer head at a command speed in the moving direction so that the output signal of the selected set of sensors becomes a constant value. Means for calculating the inclination angle of the measurement surface with respect to the movement direction from the three-dimensional coordinate values of the three-dimensional coordinate value, calculating a velocity vector component in the movement direction from the inclination angle, and controlling the height position of the sensor from the measurement surface; The scanning data based on the obtained constantly changing coordinate values of the X-axis or Y-axis and the Z-axis of the tracer head and the output signal corresponding to the distance information to the model measurement surface of the selected set of sensors are used. And a digitizer control device for calculating NC surface data by calculating Dell surface coordinate values, and enabling tracing of a model shape up to ± 90 ° including a vertical wall.

作用 Z軸方向のトレーサヘッド用クイル先端にトレーサヘ
ッドが取付けられ、主軸頭移動方向のY軸の移動軸とし
た場合Y軸と平行に並んで設けられている受光に最適な
角度に傾けられた2個の非接触式距離測定機能を有する
センサA,Bのうち進行方向の後側のセンサが、モデルの
表面形状が平面及び上り傾斜面(+DEF)を計測すると
きに選択され、また下り斜面(−DEF)を計測するとき
は前側センサが選択される。
The tracer head is attached to the tip of the quill for the tracer head in the Z-axis direction, and is tilted at an optimal angle for light reception provided in parallel with the Y-axis when the movement axis of the Y-axis in the spindle head movement direction is provided. Of the two sensors A and B having the non-contact type distance measuring function, the sensor on the rear side in the traveling direction is selected when the surface shape of the model measures a flat surface and an upward slope (+ DEF), and the downward slope is selected. When measuring (−DEF), the front sensor is selected.

ある時点での計測により得られたZ軸座標値を1回前
の計測により得られたZ軸座標値と比較(差を演算)
し、これをDEFとする。このDEFの絶対値がある一定の範
囲内にあれば平面と見なし、このDEFの絶対値がこの一
定範囲を超え、+側に変化すれば上り斜面、−側に変化
すれば下り斜面と判断する。
Compare the Z-axis coordinate value obtained by the measurement at a certain time with the Z-axis coordinate value obtained by the previous measurement (calculate the difference)
Then, let this be DEF. If the absolute value of this DEF is within a certain range, it is regarded as a plane. If the absolute value of this DEF exceeds this certain range, if it changes to the + side, it is judged as an up slope, and if it changes to the-side, it is judged as a down slope. .

そして選択された側のセンサ出力が一定値となるよう
にトレーサヘッドを移動方向に指令速度で送りつつ、前
回と今回のデータの偏差値から計測面の傾斜角度を算出
し、該傾斜角度を用いてZ軸速度を算出してトレーサヘ
ッド用クイルのZ軸方向の移動が制御され、トレーサヘ
ッドの各軸の座標値と前記選択されたセンサの計測面ま
での距離情報に相当する出力信号に基づくスキャニング
データからモデル表面の各座標値を算出してNCによる形
状データを作成する。
Then, while sending the tracer head at the command speed in the moving direction so that the sensor output on the selected side becomes a constant value, the inclination angle of the measurement surface is calculated from the deviation value between the previous and current data, and the inclination angle is used. The movement of the quill for the tracer head in the Z-axis direction is controlled by calculating the Z-axis speed based on the coordinate value of each axis of the tracer head and an output signal corresponding to distance information to the measurement surface of the selected sensor. Each coordinate value of the model surface is calculated from the scanning data to create shape data by NC.

また上述の2個のセンサをそれぞれ一定距離はなれた
Y軸線上の2点の位置を同時検出する2つのセンサA1,A
2またはB1,B2を組合わせたものとし、右行のときは(第
4図)進行方向後側の位置を検出するセンサB1,B2が、
左行のときは(第5図)進行方向後側位置を検出するセ
ンサA1,A2が選択され、選択されたセンサが斜面(+DE
F)を検知したとき、即ちある時点での計測により得ら
れたセンサ出力について、移動方向に対して前側の輝点
のZ軸座標値と後側の輝点のZ軸座標値を比較(差を演
算)し、これをDEFとする。このDEFの絶対値がある一定
の範囲内にあれば平面と見なし、このDEFの絶対値がこ
の一定範囲を超え、+側に変化すれば上り斜面、−側に
変化すれば下り斜面と判断する。
Further, two sensors A1 and A2 simultaneously detect the positions of two points on the Y-axis separated from each other by a predetermined distance.
2 or B1 and B2, and in the case of the right line (FIG. 4), the sensors B1 and B2 for detecting the position on the rear side in the traveling direction are:
In the case of the left row (FIG. 5), the sensors A1 and A2 for detecting the rear position in the traveling direction are selected, and the selected sensors are inclined (+ DE).
F), that is, for the sensor output obtained by the measurement at a certain time, the Z-axis coordinate value of the bright point on the front side and the Z-axis coordinate value of the bright point on the rear side in the moving direction are compared (difference). Is calculated), and this is defined as DEF. If the absolute value of this DEF is within a certain range, it is regarded as a plane. If the absolute value of this DEF exceeds this certain range, if it changes to the + side, it is judged as an up slope, and if it changes to the-side, it is judged as a down slope. .

組合わされている2個のセンサA1,A2又はB1,B2で2点
の位置を同時に検出して、モデル表面の傾斜角度を算出
し、これより移動軸の速度ベクトル成分をも算出するこ
とができる。
Two sensors A1, A2 or B1, B2 simultaneously detect the position of two points, calculate the inclination angle of the model surface, and also calculate the velocity vector component of the moving axis. .

実施例 実施例について図面を参照して説明する。第1図〜第
2図において、周知のデジタイザにおいて、ベッド1に
削設されたX軸方向のすべり案内面上に、モデル2を取
付けるモデルテーブル3が移動可能に載置され、NCによ
りX軸制御される。ベッド1の両側に角形のコラム4が
立設され、コラム4上に取付けられた横桁5のY軸方向
のすべり案内面上に主軸頭6が移動可能に載置され、NC
によりY軸制御される。主軸頭6にはトレーサヘド用ク
イル7がZ軸方向に移動可能に設けられており、NCによ
り制御される。トレーサヘッド用クイル7の先端に装着
されるトレーサヘッド9には、センサの斜面に対する測
定可能限界と光学的測定器を持つ宿命である死角を解決
するために、一個のセンサで計測できない範囲を計測す
るための別のセンサを予め例えば移動方向Y軸に垂直な
Z軸を含む面に対して受光または受信に最適な角度β1
だけ進行方向に対して前後に対称に傾けられ、モデル上
の同一点の位置を検出する2個のセンサA,BがY軸方向
に並んで取付けられている。
Embodiment An embodiment will be described with reference to the drawings. 1 and 2, in a well-known digitizer, a model table 3 for mounting a model 2 is movably mounted on a slide guide surface cut in a bed 1 in the X-axis direction. Controlled. A square column 4 is erected on both sides of the bed 1, and a spindle head 6 is movably mounted on a slide guide surface in the Y-axis direction of a cross beam 5 mounted on the column 4.
Is used to control the Y axis. A quill 7 for tracer head is provided on the spindle head 6 so as to be movable in the Z-axis direction, and is controlled by the NC. The tracer head 9 attached to the tip of the tracer head quill 7 measures the range that cannot be measured with a single sensor in order to solve the limit of measurement on the slope of the sensor and the blind spot that is destined to have an optical measuring device. The angle β1 optimal for light reception or reception with respect to a plane including the Z axis perpendicular to the movement direction Y axis
Two sensors A and B, which are tilted symmetrically back and forth with respect to the traveling direction and detect the position of the same point on the model, are mounted side by side in the Y-axis direction.

センサA,Bは例えば浜松ホトニクス(株)製のH3065形
光学式距離センサ等を使用できることができ、このもの
は赤外LEDの光束を投光レンズを通して対象物に照射さ
せ、この反射光を受光レンズにより位置検出素子上に集
光させ、対象物までの距離情報に相当する検出素子の出
力位置信号を基にコントローラ内で演算して距離に対応
したアナログ電圧を出力するものである。そしてセンサ
A又はBの出力電圧が常時一定値(例えばゼロボルト)
になるようにZ軸をデジタイザ制御装置の制御手段で制
御して移動軸とトレーサヘッド用クイルの刻々に変化す
るスキャニングデータからNC形状データを作成するデジ
タイザ制御装置11がベッドの近傍に設置されている。
As the sensors A and B, for example, an H3065 type optical distance sensor manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. can be used, which irradiates a target object with a light beam of an infrared LED through a light projecting lens and receives the reflected light. The light is condensed on a position detecting element by a lens, and is calculated in a controller based on an output position signal of the detecting element corresponding to distance information to an object to output an analog voltage corresponding to the distance. And the output voltage of the sensor A or B is always a constant value (for example, zero volt)
A digitizer control device 11 that controls the Z-axis by the control means of the digitizer control device and creates NC shape data from the scanning data of the moving axis and the quill for the tracer head is installed near the bed. I have.

続いて第3図のフローチャートを参照してスキャニン
グ手順を説明する。
Next, the scanning procedure will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS1においてY軸方向の主軸頭6の進行方向が
右行かが判断され、イエスであればステップS2におい
て、センサの変位出力DEFがゼロ又はゼロより大きいか
が判断され、イエスであればステップS3において、モデ
ル表面の測定点が第4図のように平面又は上り斜面(+
DEF)でありセンサBがデジタイズ制御装置の選択手段
で選択される。ノーであればステップS4において、下り
斜面(−DEF)でありセンサAが選択手段で選択され
る。
In step S1, it is determined whether the traveling direction of the spindle head 6 in the Y-axis direction is rightward. If yes, in step S2, it is determined whether the displacement output DEF of the sensor is zero or greater than zero. If yes, in step S3 As shown in FIG. 4, the measurement points on the model surface are flat or uphill (+
DEF), and the sensor B is selected by the selecting means of the digitizing control device. If NO, the sensor A is selected by the selection means in step S4 because it is a downward slope (-DEF).

ステップS1において、主軸頭6の進行方向が左行であ
ればノーでステップS5において、再びDEFがゼロ又はゼ
ロより大きいかが判断され、イエスであればステップS6
において、モデル上面の測定点が第5図のように平面又
は上り斜面(+DEF)でありセンサAが選択手段で選択
される。またノーであればステップS7において、下り斜
面(−DEF)でありセンサBが選択手段で選択される。
In step S1, if the traveling direction of the spindle head 6 is leftward, the determination is NO, and in step S5 it is determined again whether DEF is zero or greater than zero.
In FIG. 5, the measurement point on the upper surface of the model is a flat surface or an upward slope (+ DEF) as shown in FIG. 5, and the sensor A is selected by the selection means. If NO, the sensor B is selected by the selecting means in step S7 because the slope is downhill (-DEF).

次にステップS8において、選択されたセンサから出力
信号がありこの出力データ読み取りが可能かが判断され
ノーであればステップS9において、センサA,Bの切替え
が行われステップS10において、センサA又はBが再び
選択されステップS11において、センサからの出力デー
タが読み取り可能かが判断されノーであればステップS1
2において、予め入力されたデータ読み取り設定回路以
内かが判断されイエスであればステップS10に戻り、ノ
ーであればステップS13において、最初の計測点まで戻
って測定を再開する。そしてステップS14において、戻
し回数設定値以内かが判断されイエスであればステップ
S10に戻り、ノーであればアラーム停止する。
Next, in step S8, there is an output signal from the selected sensor, and it is determined whether this output data can be read. If no, the sensor A or B is switched in step S9 and the sensor A or B is switched in step S10. Is selected again, and in step S11, it is determined whether the output data from the sensor can be read.
In step 2, it is determined whether the circuit is within the data read setting circuit input in advance. If yes, the process returns to step S10, and if no, the process returns to the first measurement point and restarts the measurement in step S13. Then, in step S14, it is determined whether or not the value is within the set value of the number of return times.
Return to S10, and if no, stop the alarm.

ステップS8,S11においてイエスであればステップS15
において、モデル表面座標値が算出され、ステップS16
において、前回と今回のデータの偏差値DEFから傾斜角
度が算出され、ステップS17において、Z軸速度が算出
される。そしてステップS18において、トレランス処理
を行い許容誤差を処理しステップS19において、NC形状
データが作成されステップS20において、データが記憶
される。そして引続きステップS1に戻り、上記の繰り返
しにより一次元スキヤニングが行われる。次に第6図の
ようにY軸方向の一定距離はなれた位置a,bを同時検出
が可能なようにセンサAにはA1とA2の2つのセンサが組
込まれ、センサBにはB1とB2の2つのセンサが組込まれ
ている。そしてセンサA1,B1でa位置を、センサA2,B2で
b位置を測定し、A1,A2及びB1,B2の組合わせでDEFの検
出および速度ベクトル成分の算出を行う。
If yes in steps S8 and S11, step S15
In step S16, model surface coordinate values are calculated.
In, the inclination angle is calculated from the deviation value DEF between the previous and current data, and in step S17, the Z-axis speed is calculated. Then, in step S18, tolerance processing is performed by performing tolerance processing. In step S19, NC shape data is created, and in step S20, the data is stored. Then, the process returns to step S1, and one-dimensional scanning is performed by repeating the above. Next, as shown in FIG. 6, two sensors A1 and A2 are incorporated in the sensor A, and B1 and B2 are incorporated in the sensor B so that the positions a and b separated by a certain distance in the Y-axis direction can be simultaneously detected. Are incorporated. The sensors A1 and B1 measure the position a, and the sensors A2 and B2 measure the position b. Detection of DEF and calculation of the velocity vector component are performed by a combination of A1, A2 and B1, B2.

続いて第7図を参照して上記センサA1,A2,B1,B2によ
るスキャニング手順を説明する。
Next, a scanning procedure using the sensors A1, A2, B1, and B2 will be described with reference to FIG.

上述の第3図のフローチャートと同一の個所は重複を
避けるため説明を省略または簡素化する。
The description of the same parts as those in the flowchart of FIG. 3 is omitted or simplified in order to avoid duplication.

ステップS1〜S7において、センサA又はBが選択され
ステップS8において、センサ出力データ読み取り可能か
が判断され、ノーの場合はステップS11がイエスになる
までステップS10〜S14が繰り返され、この繰り返し回数
が設定回数を越えたときアラーム停止される。
In steps S1 to S7, sensor A or B is selected, and in step S8, it is determined whether sensor output data can be read. If no, steps S10 to S14 are repeated until step S11 becomes yes, and the number of repetitions is The alarm stops when the set number of times is exceeded.

ステップS8,S11において、イエスであればステップS1
5において、選択されたセンサがA1かが判断されイエス
であればステップS16において、センサA2が選択され、
ノーであればステップS17において、センサB2が選択さ
れる。このようにして第8図,第9図のように進行方向
が右行のときも左行のときもセンサAはA1でまたはセン
サBはB1でそれぞれ位置検出を行い、ベクトル検出はセ
ンサA1,A2又はB1,B2の組合わせで行うよう選択される。
If yes in steps S8 and S11, step S1
In 5, it is determined whether the selected sensor is A1, and if yes, in step S16, the sensor A2 is selected,
If no, in step S17, the sensor B2 is selected. Thus, when the traveling direction is rightward or leftward as shown in FIGS. 8 and 9, the sensor A performs position detection at A1 or the sensor B at B1. A2 or a combination of B1 and B2 are selected.

ステップS18において、再びデータの読み取り可能か
が判断されノーであればアラーム停止し、イエスであれ
ばステップS19において、モデル表面座標値が算出され
る。即ち前述の方法でモデル表面の移動方向に沿った点
列の三次元座標が求まる。
In step S18, it is determined again whether the data can be read. If no, the alarm is stopped. If yes, the model surface coordinate values are calculated in step S19. That is, the three-dimensional coordinates of the point sequence along the moving direction of the model surface are obtained by the above-described method.

後側の測定点P1(X1,Y1,Z1) 前側の測定点P2(X2,Y2,Z2) ステップS20において、同時に計測したセンサA2,A1又
はセンサB2,B1のデータの偏差値DEFから傾斜角度が算出
される。即ち、傾斜角度をθとすると、 DEF=Z2−Z1 移動方向がY軸の方向の場合 θ=tan-1{DEF/(Y2−Y1)} ステップS21において、この角度を使い与えられたス
キャニング速度(指令速度)より速度ベクトル成分が算
出されてY軸及びZ軸の軸速度が求められる。
Measurement point P1 on the rear side (X1, Y1, Z1) Measurement point P2 on the front side (X2, Y2, Z2) In step S20, the inclination angle is calculated from the deviation value DEF of the data of the sensors A2, A1 or B2, B1 measured simultaneously. Is calculated. That is, assuming that the inclination angle is θ, DEF = Z2-Z1 when the moving direction is the direction of the Y-axis θ = tan -1 {DEF / (Y2-Y1)} In step S21, the scanning speed given using this angle is used. A speed vector component is calculated from (command speed) to determine the Y-axis and Z-axis axis speeds.

ステップS22〜S24において、トレランス処理が行われ
NCデータが作成され記憶され、引続きステップS1に戻り
上記の繰り返しにより三次元スキャニングが行われる。
In steps S22 to S24, tolerance processing is performed.
NC data is created and stored, and the process returns to step S1 to perform three-dimensional scanning by repeating the above.

尚センサは光学式の非接触式センサに限定されるもの
ではなく、超音波等を使用する非接触式センサを使用す
ることもできる 効果 本発明は以上詳述したように構成されているので、以
下に記載するような効果を奏する。
The sensor is not limited to an optical non-contact sensor, and a non-contact sensor using an ultrasonic wave or the like can be used.Effect The present invention is configured as described in detail above. The following effects are obtained.

請求項1の非接触式デジタイザにおいては、トレーサ
ヘッドに受光に最適な角度に移動方向前後に傾けた2個
の光学式センサを設け、2個のうち1個のセンサを進行
方向及び進行方向に対する計測面形状に応じて自動選択
して計測するようにしたので、トレーサヘッドを2軸制
御して傾けることなく光学式の欠点である死角(影の領
域)をなくし、垂直壁を含む±90゜までの形状全てが測
定可能になる。
In the non-contact type digitizer according to the first aspect, the tracer head is provided with two optical sensors which are tilted back and forth in the moving direction at an optimum angle for light reception, and one of the two sensors is moved in the traveling direction and the traveling direction. Since the measurement is automatically selected according to the measurement surface shape, the tracer head is controlled by two axes to eliminate the blind spot (shadow area), which is an optical defect, without tilting. All the shapes up to can be measured.

請求項2の非接触式デジタイザにおいては、請求項1
の2個のセンサをそれぞれ離れた二点の位置を検出可能
なものになしたので、請求項1の効果に加えて速度ベク
トル成分の算出が可能となり未知の形状のものでも滑ら
かな速度で二次元スキャニングができる。
According to the non-contact type digitizer of the second aspect,
Can be used to detect the position of two points apart from each other, so that the speed vector component can be calculated in addition to the effect of claim 1, and even if the sensor has an unknown shape, it can be detected at a smooth speed. Can perform dimensional scanning.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のデジタイザと制御装置及びモデルを示
す説明図、第2図は2個のセンサの取付状態を示す説明
図、第3図は請求項1の動作説明用フローチャート図、
第4図,第5図は第2図のセンサの選択条件説明図、第
6図は請求項2の離れた2点の位置を検出するセンサの
取付け状態を示す説明図、第7図は請求項2の動作説明
用フローチャート図、第8図,第9図は第6図のセンサ
の選択条件の説明図である。 A,A1,A2,B,B1,B2……センサ 9……トレーサヘッド 11……デジタイザ制御装置
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a digitizer, a control device and a model of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an attached state of two sensors, FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of claim 1,
4 and 5 are explanatory diagrams of the selection conditions of the sensor in FIG. 2, FIG. 6 is an explanatory diagram showing a mounting state of the sensor for detecting the positions of two distant points according to claim 2, and FIG. FIG. 8 and FIG. 9 are flow charts for explaining the operation of the item 2, and FIG. A, A1, A2, B, B1, B2… Sensor 9… Tracer head 11… Digitizer control device

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】テーブル上にモデルを載置しこれに対向し
て相対的にX,Y,Zの3軸方向に移動自在に駆動されかつ
その位置が正確に検出できる機構を備えたトレーサヘッ
ドを有するデジタイザであって、X軸またはY軸方向の
移動方向に対して垂直なZ軸を含む面に対称に受光また
は受信に適する角度で移動方向前後に傾けて設けられた
発光,投光手段及び受光変位検出手段を内蔵しモデル計
測面の同一点迄の距離を計測する2個の非接触式距離セ
ンサ(A,B)のいずれかによりモデル計測面の1点の位
置を検出するトレーサヘッドと、該トレーサヘッドによ
る前記計測面に対する連続する2回の計測値の偏差値DE
Fが零又は正のとき計測面が平面又は上り斜面として進
行方向に対し後側の前記センサを選択しまた計測値の偏
差値DEFが負のとき前記計測面が下り斜面として進行方
向に対して前側の前記センサを選択する手段と、選択さ
れた前記センサの出力信号が一定値になるように前記ト
レーサヘッドを移動方向に指令速度で送りつつ前回と今
回のデータの偏差値から前記計測面の傾斜角度で算出し
該傾斜角を用いてZ軸速度を算出してZ軸方向にセンサ
の前記計測面からの高さ位置を制御する手段と、この制
御で得られる刻々に変化する前記トレーサヘッドのX軸
又はY軸とZ軸と座標値と前記選択したセンサの計測面
までの距離情報に相当する出力信号にもとづくスキャニ
ングデータによりモデル表面座標値を算出しNC形状デー
タを作成するデジタイズ制御装置とを含んでなり、垂直
壁を含む±90゜までのモデル形状のトレースを可能にし
たことを特徴とする非接触式デジタイザ。
1. A tracer head having a mechanism for mounting a model on a table, being driven movably in three X, Y, and Z directions relative to the table and capable of accurately detecting the position thereof. A light emitting and projecting means provided symmetrically on a plane including the Z axis perpendicular to the moving direction in the X-axis or Y-axis direction and inclined at an angle suitable for receiving or receiving light in the moving direction. And a non-contact type distance sensor (A, B) that has a built-in light receiving displacement detecting means and measures the distance to the same point on the model measurement surface, and detects the position of one point on the model measurement surface And a deviation value DE of two consecutive measurement values with respect to the measurement surface by the tracer head.
When F is zero or positive, the measurement surface selects the sensor on the rear side with respect to the traveling direction as a flat surface or an upward slope, and when the deviation value DEF of the measurement value is negative, the measurement surface is a downward slope with respect to the traveling direction. Means for selecting the sensor on the front side, and sending the tracer head at a commanded speed in the moving direction so that the output signal of the selected sensor becomes a constant value, while deriving the measurement surface from a deviation value of previous and current data. Means for calculating the Z-axis speed using the tilt angle, calculating the Z-axis speed using the tilt angle, and controlling the height position of the sensor from the measurement surface in the Z-axis direction, and the constantly changing tracer head obtained by this control A digitizer that calculates NC model data by calculating model surface coordinate values from scanning data based on the X-axis or Y-axis, Z-axis, coordinate values, and output signals corresponding to the distance information to the measurement surface of the selected sensor. Noncontact digitizer comprises a control device, characterized in that to enable tracing of the model shape at ± 90 DEG, including vertical walls.
【請求項2】テーブル上にモデルを載置しこれに対向し
て相対的にX,Y,Zの3軸方向に移動自在に駆動されかつ
その位置が正確に検出できる機構を備えたトレーサヘッ
ドを有するデジタイザであって、X軸またはY軸方向の
移動方向に対して垂直なZ軸を含む面に対称に受光また
は受信に適する角度で移動方向前後に傾けて設けられモ
デル計測面上で移動軸線上の一定距離だけ離れた2点の
位置を同時に検出する一対で1組をなす発光,投光手段
および受光変位検出手段を内蔵しモデル表面迄の距離を
計測する非接触式距離センサの2組(A1,A2及びB1,B2)
のいずれか1組により前記計測面上の2点の位置を同時
に検出するトレーサヘッドと、該トレーサヘッドによる
前記計測面の2点を同時に計測したときの計測値の偏差
値DEFが零又は正のとき前記計測面が平面又は上り斜面
として進行方向に対して後側の組の前記センサを選択し
また計測値の偏差値DEFが負のとき前記計測面が下り斜
面として進行方向に対して前側の組の前記センサを選択
する手段と、選択された前記組のセンサの出力信号が一
定値になるように前記トレーサッドを移動方向に指令速
度で送りつつ前記2点の位置の三次元座標値より移動方
向に対する前記計測面の傾斜角度を求め該傾斜角度より
移動軸方向の速度ベクトル成分を算出してセンサの前記
計測面からの高さ位置を制御する手段と、この制御で得
られる刻々に変化する前記トレーサヘッドのX軸又はY
軸とZ軸の座標値と前記選択した組のセンサのモデル計
測面までの距離情報に相当する出力信号とにもとづくス
キャニングデータによりモデル表面座標値を算出しNC形
状データを作成するデジタイザ制御装置とを含んでな
り、垂直壁を含む±90゜までのモデル形状のトレースを
可能にしたことを特徴とする非接触式デジタイザ。
2. A tracer head having a mechanism for mounting a model on a table, being driven to move relative to the table in three X, Y, and Z directions, and capable of accurately detecting the position of the model. A digitizer having an angle suitable for light reception or reception symmetrically with respect to a plane including a Z axis perpendicular to the X axis or Y axis direction of movement, and moving on a model measurement plane. A non-contact type distance sensor that incorporates a pair of light-emitting, light-emitting means and light-receiving displacement detecting means for simultaneously detecting the positions of two points separated by a certain distance on the axis and measures the distance to the model surface. Pair (A1, A2 and B1, B2)
A tracer head that simultaneously detects the positions of two points on the measurement surface by any one of the sets, and a deviation value DEF of a measurement value obtained when the tracer head simultaneously measures two points on the measurement surface is zero or positive. When the measurement surface is a flat surface or ascending slope, the sensor on the rear side with respect to the traveling direction is selected, and when the deviation value DEF of the measured value is negative, the measurement surface is located on the forward side with respect to the traveling direction as a downward slope. Means for selecting the set of sensors, and moving the trace saddle from the three-dimensional coordinate values of the positions of the two points while sending the trace saddle at a command speed in the moving direction so that the output signal of the selected set of sensors becomes a constant value. Means for calculating the inclination angle of the measurement surface with respect to the direction, calculating the velocity vector component in the moving axis direction from the inclination angle, and controlling the height position of the sensor from the measurement surface, and changing every moment obtained by this control. X-axis of the serial tracer head or Y
A digitizer control device that calculates model surface coordinate values based on scanning data based on coordinate values of the axes and the Z axis and output signals corresponding to distance information to the model measurement surface of the selected set of sensors to create NC shape data; A non-contact digitizer characterized in that it is possible to trace a model shape up to ± 90 mm including a vertical wall.
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