JP2666512B2 - 機械座標系補正装置 - Google Patents
機械座標系補正装置Info
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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、工作機械の作業空間に設定される機械座標
系を補正する機械座標系補正装置に関する。
系を補正する機械座標系補正装置に関する。
［従来の技術］ 従来より、工作機械においては、工作機本体やワーク
を載置するテーブルに歪が生じると、テーブル上の加工
空間の座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸からなる）にも歪みが
生じて位置決め及び加工精度が悪くなるので、たとえ
ば、３軸のうちの１軸（たとえば、Ｚ軸とする）を等分
し、その等分点でＺ軸に直交する平面について、夫々の
Ｘ軸及びＹ軸を、異なる座標系に設置された光学式測定
系によって精密に測定して正規のＸ軸及びＹ軸からの歪
み量を求め、その歪み量に基づいて各平面のＸ軸及びＹ
軸を補正する機械座標系補正装置が考えられている（た
とえば、特開昭63−37402号）。
を載置するテーブルに歪が生じると、テーブル上の加工
空間の座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸からなる）にも歪みが
生じて位置決め及び加工精度が悪くなるので、たとえ
ば、３軸のうちの１軸（たとえば、Ｚ軸とする）を等分
し、その等分点でＺ軸に直交する平面について、夫々の
Ｘ軸及びＹ軸を、異なる座標系に設置された光学式測定
系によって精密に測定して正規のＸ軸及びＹ軸からの歪
み量を求め、その歪み量に基づいて各平面のＸ軸及びＹ
軸を補正する機械座標系補正装置が考えられている（た
とえば、特開昭63−37402号）。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記装置においては、一つの軸を基準にして
他の２軸の歪み量を測定し、その測定結果に基づいて補
正量を決定するので、基準となった軸については補正が
行われないと共に基準軸の歪みに伴う他軸の歪みについ
ては補正量に組み込まれないので、正確な位置決めや加
工ができないという問題があった。
他の２軸の歪み量を測定し、その測定結果に基づいて補
正量を決定するので、基準となった軸については補正が
行われないと共に基準軸の歪みに伴う他軸の歪みについ
ては補正量に組み込まれないので、正確な位置決めや加
工ができないという問題があった。
そこで、本発明は工作機械の歪みに応じて機械座標系
を三次元的に精度良く補正できる機械座標系補正装置を
提供することを目的としてなされた。
を三次元的に精度良く補正できる機械座標系補正装置を
提供することを目的としてなされた。
［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨とするところは、第１図に例示するよう
に、 工作機械の作業空間に設定される機械座標系を工作機
械の歪みに応じて補正する機械座標系補正装置であっ
て、 上記工作機械の機械座標系の基準となる空間格子を構
成する複数の格子点の夫々に関する三次元座標データが
格納された記憶手段M1と、 上記工作機械に設けられ上記格子点の夫々に対応して
該格子点に位置決めされると共に上記工作機械の歪みに
応じて該格子点から移動することで上記工作機械の歪み
を三次元位置偏差として検出する複数の治具M2と、 上記複数の治具M2の夫々の三次元座標位置を測定する
測定手段M3と、 該測定された上記複数の治具M2の夫々の三次元座標位
置と上記記憶手段M1から読み出した該複数の治具M2に夫
々対応する格子点の三次元座標データとの三次元位置偏
差を算出する算出手段M4と、 該算出された三次元位置偏差に基づき、上記工作機械
の機械座標系を補正する補正手段M5と、 を備えた機械座標系補正装置にある。
に、 工作機械の作業空間に設定される機械座標系を工作機
械の歪みに応じて補正する機械座標系補正装置であっ
て、 上記工作機械の機械座標系の基準となる空間格子を構
成する複数の格子点の夫々に関する三次元座標データが
格納された記憶手段M1と、 上記工作機械に設けられ上記格子点の夫々に対応して
該格子点に位置決めされると共に上記工作機械の歪みに
応じて該格子点から移動することで上記工作機械の歪み
を三次元位置偏差として検出する複数の治具M2と、 上記複数の治具M2の夫々の三次元座標位置を測定する
測定手段M3と、 該測定された上記複数の治具M2の夫々の三次元座標位
置と上記記憶手段M1から読み出した該複数の治具M2に夫
々対応する格子点の三次元座標データとの三次元位置偏
差を算出する算出手段M4と、 該算出された三次元位置偏差に基づき、上記工作機械
の機械座標系を補正する補正手段M5と、 を備えた機械座標系補正装置にある。
［作用］ 以上のように構成された本発明の機械座標系補正装置
によれば、 工作機械が歪むと、その歪みに応じて、夫々の治具M2
が当該格子点から移動する。つまり、工作機械の歪み
が、治具M2の現在位置とその治具M2に対応する格子点と
の三次元位置偏差として、夫々の治具M2において検出さ
れる。この移動した夫々の治具M2の三次元座標位置を、
測定手段M3が測定する。すると、算出手段M4が、測定さ
れた夫々の治具の三次元位置と記憶手段M1から読み出し
た夫々の治具M2に対応する格子点の三次元座標データと
の三次元偏差を算出し、補正手段M5が、算出された三次
元偏差に基づいて、工作機械の機械座標系を補正する。
によれば、 工作機械が歪むと、その歪みに応じて、夫々の治具M2
が当該格子点から移動する。つまり、工作機械の歪み
が、治具M2の現在位置とその治具M2に対応する格子点と
の三次元位置偏差として、夫々の治具M2において検出さ
れる。この移動した夫々の治具M2の三次元座標位置を、
測定手段M3が測定する。すると、算出手段M4が、測定さ
れた夫々の治具の三次元位置と記憶手段M1から読み出し
た夫々の治具M2に対応する格子点の三次元座標データと
の三次元偏差を算出し、補正手段M5が、算出された三次
元偏差に基づいて、工作機械の機械座標系を補正する。
したがって、機械座標系は、工作機械の歪みに応じて
三次元的に補正される。
三次元的に補正される。
［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
まず、第２図は本発明を適用した機械座標系補正シス
テムの全体構成を表すブロック図である。
テムの全体構成を表すブロック図である。
図に示すように、機械座標系補正システムは、工作機
械３と、工作機械を制御するコントローラ５と、情報処
理装置７とを主要部として構成され、工作機械の作業空
間に設定される機械座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸からな
る）の歪みを自動測定し、その歪み量に応じて機械座標
系を三次元的に補正するものである。
械３と、工作機械を制御するコントローラ５と、情報処
理装置７とを主要部として構成され、工作機械の作業空
間に設定される機械座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸からな
る）の歪みを自動測定し、その歪み量に応じて機械座標
系を三次元的に補正するものである。
工作機械３には、機械ベース10上に設けられたテーブ
ル12と、昇降移動（Ｚ軸方向）が可能な水平レール14a
を有しテーブル12上をＸ軸方向に往復移動が可能なアー
チ型の架台14と、水平レール14aに装着され水平レール1
4a上を（したがって、Ｙ軸方向に）往復移動可能なコラ
ム16とが備えられている。
ル12と、昇降移動（Ｚ軸方向）が可能な水平レール14a
を有しテーブル12上をＸ軸方向に往復移動が可能なアー
チ型の架台14と、水平レール14aに装着され水平レール1
4a上を（したがって、Ｙ軸方向に）往復移動可能なコラ
ム16とが備えられている。
第３図（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、テーブル12の
上面12aには、長方形マトリックスを構成するように多
数の取付孔（図示略）が穿設され、各取付孔には角柱状
の治具18が嵌め込まれテーブル上面12aに対して垂直に
自立可能に固定される。各冶具18には、長尺方向の上中
下の３箇所に立方体をなす凹部18a、18b、18cが設けら
れ、各凹部18a〜18cの三つの内壁面ｕ、ｖ、ｗは互いに
直交するように仕上げられているので、各内壁面は機械
座標系の各座標平面（Ｘ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面、Ｙ−Ｚ
平面）に平行である。
上面12aには、長方形マトリックスを構成するように多
数の取付孔（図示略）が穿設され、各取付孔には角柱状
の治具18が嵌め込まれテーブル上面12aに対して垂直に
自立可能に固定される。各冶具18には、長尺方向の上中
下の３箇所に立方体をなす凹部18a、18b、18cが設けら
れ、各凹部18a〜18cの三つの内壁面ｕ、ｖ、ｗは互いに
直交するように仕上げられているので、各内壁面は機械
座標系の各座標平面（Ｘ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面、Ｙ−Ｚ
平面）に平行である。
また、各治具18の三次元位置を測定するために、夫々
の凹部18a〜18cの各内壁面ｕ〜ｗ上には、それぞれ予じ
め基準点（図に＊印で示した）Pxy、Pxz、Pyzと、この
三つの基準点Pxy〜Pyzから定まる格子点（Ｘ−Ｙ・Ｘ−
Ｚ・Ｙ−Ｚの各平面の交点）GPとが設定されている。こ
れら基準点Pxy〜Pyz及び格子点GPの三次元座標データ
は、情報処理装置７のハードディスク装置36に予め登録
されている。第４図に示すように、各格子点GPを結ぶ
と、正六面体を二段に重ねた直方体を示すスペース・ネ
ット（図に破線で示した）がテーブル12上に形成される
（以下、格子点GP全体をスペース・ネットという）。
の凹部18a〜18cの各内壁面ｕ〜ｗ上には、それぞれ予じ
め基準点（図に＊印で示した）Pxy、Pxz、Pyzと、この
三つの基準点Pxy〜Pyzから定まる格子点（Ｘ−Ｙ・Ｘ−
Ｚ・Ｙ−Ｚの各平面の交点）GPとが設定されている。こ
れら基準点Pxy〜Pyz及び格子点GPの三次元座標データ
は、情報処理装置７のハードディスク装置36に予め登録
されている。第４図に示すように、各格子点GPを結ぶ
と、正六面体を二段に重ねた直方体を示すスペース・ネ
ット（図に破線で示した）がテーブル12上に形成される
（以下、格子点GP全体をスペース・ネットという）。
コラム16は、その下端部に測定プローブ17や加工工具
（図示略）を着脱可能に取り付けでき、冶具18あるいは
加工対象物（図示略）との距離を測定したり（測定プロ
ーブ17）、加工対象物を加工したり（加工工具）できる
ように構成されている。
（図示略）を着脱可能に取り付けでき、冶具18あるいは
加工対象物（図示略）との距離を測定したり（測定プロ
ーブ17）、加工対象物を加工したり（加工工具）できる
ように構成されている。
測定プローブ17は、コラム16の下端部に装着され回転
及び揺動可能なロッド17aと、ロッド17aの先端に設けら
れ金属面に接触するとその検出信号を出力するセンサ部
17bとを備えている。センサ部17bの検出信号は信号線
（図示略）によってコントローラ５に伝達される。ま
た、測定プローブ17は、架台14、水平レール14a及びコ
ラム16の移動によって、テーブル12上の３次元空間の任
意点に移動可能であり、ロッド17aの動きによって各冶
具18の凹部18a〜18cにも進入可能である。
及び揺動可能なロッド17aと、ロッド17aの先端に設けら
れ金属面に接触するとその検出信号を出力するセンサ部
17bとを備えている。センサ部17bの検出信号は信号線
（図示略）によってコントローラ５に伝達される。ま
た、測定プローブ17は、架台14、水平レール14a及びコ
ラム16の移動によって、テーブル12上の３次元空間の任
意点に移動可能であり、ロッド17aの動きによって各冶
具18の凹部18a〜18cにも進入可能である。
コントローラ５は、周知のCPU20a、ROM20b、RAM20c、
入出力ポート20dを中心とした論理演算回路として構成
され、入出力ポート20dには、工作機械３の駆動装置
（図示略）や各種センサ（図示略）及び測定プローブ17
からの信号線が接続されている。また、コントローラ５
内のデータ通信制御部（以下、SIOという）20eには、通
信回線Ｗを介して情報処理装置７が接続されている。コ
ントローラ５は、情報処理装置７からの入力データに基
づいて、工作機械３の架台14・水平レール14a・コラム1
6の移動及び測定プローブ17の測定動作を制御する。た
とえば、コントローラ５は、情報処理装置７からの移動
点P1〜P5のデータ（後述する）が入力されると、その移
動点データに基づいて、測定プローブ17を垂直下降→水
平移動（前進）させて治具18の内壁面ｖに面直に接触さ
せ、そして水平移動（後退）→垂直上昇させるという経
路で、各治具18の三次元位置を測定し、その測定データ
を情報処理装置７へ送信する。なお、これら測定プロー
ブ17の移動及び測定のための処理及びデータ送信処理は
周知であるので詳細は省略する。
入出力ポート20dを中心とした論理演算回路として構成
され、入出力ポート20dには、工作機械３の駆動装置
（図示略）や各種センサ（図示略）及び測定プローブ17
からの信号線が接続されている。また、コントローラ５
内のデータ通信制御部（以下、SIOという）20eには、通
信回線Ｗを介して情報処理装置７が接続されている。コ
ントローラ５は、情報処理装置７からの入力データに基
づいて、工作機械３の架台14・水平レール14a・コラム1
6の移動及び測定プローブ17の測定動作を制御する。た
とえば、コントローラ５は、情報処理装置７からの移動
点P1〜P5のデータ（後述する）が入力されると、その移
動点データに基づいて、測定プローブ17を垂直下降→水
平移動（前進）させて治具18の内壁面ｖに面直に接触さ
せ、そして水平移動（後退）→垂直上昇させるという経
路で、各治具18の三次元位置を測定し、その測定データ
を情報処理装置７へ送信する。なお、これら測定プロー
ブ17の移動及び測定のための処理及びデータ送信処理は
周知であるので詳細は省略する。
情報処理装置７は、CPU30a、ROM30b、RAM30c、入出力
ポート30dを中心とした論理演算回路として構成されて
おり、入出力ポート30dには、データやコマンドを入力
するための入力装置32、高精細なカラー画像を表示する
ディスプレイ34、外部記憶装置の一つであるハードディ
スク装置36が接続されている。また、情報処理装置７内
のデータ通信制御部（SIO）30eには、通信回線Ｗを介し
てコントローラ５が接続されている。情報処理装置７
は、コントローラ５からデータ送信要求が入力される
と、ハードディスク装置から各種データ・ファイルを読
み出し、通信回線Ｗを介してコントローラに送信する。
ポート30dを中心とした論理演算回路として構成されて
おり、入出力ポート30dには、データやコマンドを入力
するための入力装置32、高精細なカラー画像を表示する
ディスプレイ34、外部記憶装置の一つであるハードディ
スク装置36が接続されている。また、情報処理装置７内
のデータ通信制御部（SIO）30eには、通信回線Ｗを介し
てコントローラ５が接続されている。情報処理装置７
は、コントローラ５からデータ送信要求が入力される
と、ハードディスク装置から各種データ・ファイルを読
み出し、通信回線Ｗを介してコントローラに送信する。
ディスプレイ34には、第３図に示した各治具18の配置
図及び基準点Pxy〜Pyzが表示される。
図及び基準点Pxy〜Pyzが表示される。
ハードディスク装置36には、各治具18の凹部18a〜18c
及び基準点Pxy〜Pyzに割り当てられた識別番号と共に、
各治具18の基準点Pxy〜Pyzに関する三次元座標データ
｛Ｐ（x,y,z）｝や、各基準点Pxy〜Pyzにおける凹部18a
〜18c空間の開放方向を示す面ノルマルベクトル｛Ｎ
（i,j,k）｝などで構成されたデータ・ファイルが格納
されている。
及び基準点Pxy〜Pyzに割り当てられた識別番号と共に、
各治具18の基準点Pxy〜Pyzに関する三次元座標データ
｛Ｐ（x,y,z）｝や、各基準点Pxy〜Pyzにおける凹部18a
〜18c空間の開放方向を示す面ノルマルベクトル｛Ｎ
（i,j,k）｝などで構成されたデータ・ファイルが格納
されている。
なお、本実施例では、ハードディスク装置36が前述の
記憶手段M1に相当する。
記憶手段M1に相当する。
次に、情報処理装置７で実行される本発明にかかわる
主要な処理であるスペース・ネット検査測定処理につい
て、第５図に示すフローチャートに沿って説明する。
主要な処理であるスペース・ネット検査測定処理につい
て、第５図に示すフローチャートに沿って説明する。
この処理は、入力装置から検査測定指令が入力される
と開始され、まず、ステップ100で、冶具18の凹部18a〜
18cの総数ｎを測定部位数として測定部位数を計数する
カウンタC1にセットし、続くステップ110で、測定部位
毎の測定回数を計数するカウンタC2に各測定部位に設け
られた基準点Pxy〜Pyzの総数３をセットして、ステップ
120に進む。
と開始され、まず、ステップ100で、冶具18の凹部18a〜
18cの総数ｎを測定部位数として測定部位数を計数する
カウンタC1にセットし、続くステップ110で、測定部位
毎の測定回数を計数するカウンタC2に各測定部位に設け
られた基準点Pxy〜Pyzの総数３をセットして、ステップ
120に進む。
ステップ120では、識別番号順に、各凹部18a〜18cの
基準点Pxy〜Pyzに関する三次元座標データ及び面ノルマ
ルベクトルを、ハードディスク装置36から読み出し、続
いてステップ130で、ステップ120で読み出した三次元座
標データから、測定プローブ17が基準点Pxy〜Pyzに面直
にアプローチするために必要な中間移動点、即ち、測定
通過点P1、面直アプローチ開始点P2、測定予定点P3、逃
げ点P4、逃げ点P4の上空点P5を算出する。尚、中間移動
点の算出のための処理は周知であるので、詳細は省略す
る。
基準点Pxy〜Pyzに関する三次元座標データ及び面ノルマ
ルベクトルを、ハードディスク装置36から読み出し、続
いてステップ130で、ステップ120で読み出した三次元座
標データから、測定プローブ17が基準点Pxy〜Pyzに面直
にアプローチするために必要な中間移動点、即ち、測定
通過点P1、面直アプローチ開始点P2、測定予定点P3、逃
げ点P4、逃げ点P4の上空点P5を算出する。尚、中間移動
点の算出のための処理は周知であるので、詳細は省略す
る。
続くステップ140では、ステップ130で算出した中間移
動点P1〜P5の三次元座標データをコントローラ５へ送信
することで、コントローラ５に測定開始を指令する。続
くステップ150で、コントーラ５から実際の測定点（測
定プローブ17の接触点）Pcに関する測定データ（三次元
座標データ）が送信されて来るのを待ち、測定データが
送信されると、ステップ160に進んで、測定データをハ
ードディスク装置36の所定領域に格納する。
動点P1〜P5の三次元座標データをコントローラ５へ送信
することで、コントローラ５に測定開始を指令する。続
くステップ150で、コントーラ５から実際の測定点（測
定プローブ17の接触点）Pcに関する測定データ（三次元
座標データ）が送信されて来るのを待ち、測定データが
送信されると、ステップ160に進んで、測定データをハ
ードディスク装置36の所定領域に格納する。
続いて、ステップ170に進んで、基準点Pxy〜Pyzと測
定点Pcとのそれぞれの三次元座標データから、それらの
差分値を算出し、続くステップ180で、ステップ170で算
出された差分値のレベルに応じ予め定められた色でディ
スプレイ34上の基準点Pxy〜Pyzに対応する＊点をカラー
表示して、ステップ190に進む。
定点Pcとのそれぞれの三次元座標データから、それらの
差分値を算出し、続くステップ180で、ステップ170で算
出された差分値のレベルに応じ予め定められた色でディ
スプレイ34上の基準点Pxy〜Pyzに対応する＊点をカラー
表示して、ステップ190に進む。
ステップ190では、カウンタC2の値をディクリメント
し、続いてステップ200でカウンタC2の値が０であるか
否かを判断し、０でなければステップ120に戻り、０で
あれば、すなわち３個の基準点Pxy〜Pyzについての測定
及び差分レベル表示が終わると、ステップ210に進む。
ステップ210では、３個の測定点Pcの三次元座標データ
から実際の格子点（以下、実格子点という）gpの三次元
座標データを算出し、続くステップ220でステップ210で
算出した実格子点gpの三次元座標データをハードディス
ク装置36の所定領域に格納して、ステップ230に進む。
し、続いてステップ200でカウンタC2の値が０であるか
否かを判断し、０でなければステップ120に戻り、０で
あれば、すなわち３個の基準点Pxy〜Pyzについての測定
及び差分レベル表示が終わると、ステップ210に進む。
ステップ210では、３個の測定点Pcの三次元座標データ
から実際の格子点（以下、実格子点という）gpの三次元
座標データを算出し、続くステップ220でステップ210で
算出した実格子点gpの三次元座標データをハードディス
ク装置36の所定領域に格納して、ステップ230に進む。
ステップ230では、カンウタC1の値をディクリメント
し、続くステップ240で、カウンタC1の値が０であるか
否かを判断し、０でなければステップ110に戻り、０で
あれば、すなわち全ての治具18の凹部18aについての測
定・表示が終わったならば、処理を終了する。
し、続くステップ240で、カウンタC1の値が０であるか
否かを判断し、０でなければステップ110に戻り、０で
あれば、すなわち全ての治具18の凹部18aについての測
定・表示が終わったならば、処理を終了する。
上記処理の結果、測定点Pc及び実格子点gpの三次元座
標データがハードディスク装置36に登録されて、工作機
械３の機械座標系の歪みが、格子点GPで構成された正規
のスペース・ネットに対する実格子点gpで構成された歪
みスペース・ネットとして表される。すなわち、第４図
に示すように、実格子点gpを結ぶと、正規のスペース・
ネットに対して歪みをもつスペース・ネット（図に破線
で示した。以下、このスペース・ネットを歪みスペース
・ネットという）が形成される。
標データがハードディスク装置36に登録されて、工作機
械３の機械座標系の歪みが、格子点GPで構成された正規
のスペース・ネットに対する実格子点gpで構成された歪
みスペース・ネットとして表される。すなわち、第４図
に示すように、実格子点gpを結ぶと、正規のスペース・
ネットに対して歪みをもつスペース・ネット（図に破線
で示した。以下、このスペース・ネットを歪みスペース
・ネットという）が形成される。
なお、本実施例では、スペース・ネット検査測定処理
及び測定プローブ17が前述の測定手段M3に相当する。
及び測定プローブ17が前述の測定手段M3に相当する。
次に、情報処理装置７で実行される本発明にかかわる
主要な処理である自動測定処理について、第６図に示す
フローチャートに沿って説明する。自動測定処理は、ス
ペース・ネット検査測定処理の後に、工作機械３におい
て対象物を実際に加工又は測定するに先立って行われ
る。
主要な処理である自動測定処理について、第６図に示す
フローチャートに沿って説明する。自動測定処理は、ス
ペース・ネット検査測定処理の後に、工作機械３におい
て対象物を実際に加工又は測定するに先立って行われ
る。
この処理は入力装置32から自動測定指令が入力される
と開始され、まず、ステップ400で、対象物についての
測定点数を、測定点数を計数するカウンタC3にセット
し、続くステップ410で、識別番号順に、各測定点に対
応する基準点Pxy〜Pyzに関する三次元座標データ及び面
ノルマルベクトルを、ハードディスク装置36から読み出
す。なお、測定点は、対象物に応じて正規のスペース・
ネットの複数の格子点GPを予め指定することで設定す
る。
と開始され、まず、ステップ400で、対象物についての
測定点数を、測定点数を計数するカウンタC3にセット
し、続くステップ410で、識別番号順に、各測定点に対
応する基準点Pxy〜Pyzに関する三次元座標データ及び面
ノルマルベクトルを、ハードディスク装置36から読み出
す。なお、測定点は、対象物に応じて正規のスペース・
ネットの複数の格子点GPを予め指定することで設定す
る。
続いてステップ420で、ステップ410で読み出した三次
元座標データから、測定プローブ17が基準点Pxy〜Pyzに
面直にアプローチするために必要な中間移動点P1〜P5を
算出し、ステップ430に進む。
元座標データから、測定プローブ17が基準点Pxy〜Pyzに
面直にアプローチするために必要な中間移動点P1〜P5を
算出し、ステップ430に進む。
ステップ430では、中間移動点の総数５を、ステップ4
40で実行される補正処理の実行回数を計数するカウンタ
C4にセットしてステップ440に進む。ステップ440では、
歪みスペース・ネットにより一つの中間移動点P1〜P5に
ついて、その三次元座標データを補正して（この処理の
詳細は後述する）、ステップ460に進む。ステップ460で
は、カウンタC4の値をディクリメントし、続くステップ
470で、カウンタC4の値が０であるか否かを判断し、カ
ウンタC4の値が０でなければステップ440に戻り、０で
あればステップ480に進む。
40で実行される補正処理の実行回数を計数するカウンタ
C4にセットしてステップ440に進む。ステップ440では、
歪みスペース・ネットにより一つの中間移動点P1〜P5に
ついて、その三次元座標データを補正して（この処理の
詳細は後述する）、ステップ460に進む。ステップ460で
は、カウンタC4の値をディクリメントし、続くステップ
470で、カウンタC4の値が０であるか否かを判断し、カ
ウンタC4の値が０でなければステップ440に戻り、０で
あればステップ480に進む。
ステップ480では、ステップ440で補正した中間移動点
P1〜P5の三次元座標データをコントローラ５へ送信する
ことで、コントローラ５に測定開始を指令する。続くス
テップ490で、コントーラ５から測定点Pcに関する測定
データ（三次元座標データ）が送信されて来るのを待
ち、測定データを受信すると、ステップ500に進む。ス
テップ500では、測定データを、歪みスペース・ネット
により補正する処理を実行し、続くステップ510でハー
ドディスク装置36に格納する。続いて、ステップ520に
進み、基準点Pxy〜Pyzと測定点Pcとのそれぞれの三次元
座標データから、それらの差分値を算出し、続くステッ
プ530で、ステップ500で算出された差分値のレベルに応
じ予め定められた色でディスプレイ上の基準点Pxy〜Pyz
に対応する＊点をカラー表示して、ステップ540に進
む。
P1〜P5の三次元座標データをコントローラ５へ送信する
ことで、コントローラ５に測定開始を指令する。続くス
テップ490で、コントーラ５から測定点Pcに関する測定
データ（三次元座標データ）が送信されて来るのを待
ち、測定データを受信すると、ステップ500に進む。ス
テップ500では、測定データを、歪みスペース・ネット
により補正する処理を実行し、続くステップ510でハー
ドディスク装置36に格納する。続いて、ステップ520に
進み、基準点Pxy〜Pyzと測定点Pcとのそれぞれの三次元
座標データから、それらの差分値を算出し、続くステッ
プ530で、ステップ500で算出された差分値のレベルに応
じ予め定められた色でディスプレイ上の基準点Pxy〜Pyz
に対応する＊点をカラー表示して、ステップ540に進
む。
ステップ540では、カウンタC3の値をディクリメント
し、続いてステップ550で、カウンタC3の値が０である
か否かを判断し、０でなければ、ステップ410に戻り、
０であれば、すなわち全ての測定点Pcについての補正及
び差分値算出・カラー表示が終了したならば、処理を終
了する。
し、続いてステップ550で、カウンタC3の値が０である
か否かを判断し、０でなければ、ステップ410に戻り、
０であれば、すなわち全ての測定点Pcについての補正及
び差分値算出・カラー表示が終了したならば、処理を終
了する。
なお、本実施例では、上記の自動測定処理が前述の算
出手段M4及び補正手段M5に相当する。
出手段M4及び補正手段M5に相当する。
ステップ440で実行される中間移動点P1〜P5の補正処
理の詳細について、第７図に示すフローチャートに沿っ
て説明する。
理の詳細について、第７図に示すフローチャートに沿っ
て説明する。
まずステップ441で、中間移動点P1〜P5（以下、この
処理においては中間移動点を空間点という）が所属する
正六面体を算出し、続いてステップ442で、正六面体の
各面から空間点までの距離の比率を算出することで正六
面体において空間点が占める位置を求め、ステップ443
に進む。ステップ443では、ステップ442で求めた空間点
が歪みスペース・ネットでは、どの歪み六面体に所属す
るのかを算出する。すなわち、第８図に示したように、
正規の正六面体（図に破線で示した）内の空間点を、歪
んだ六面体（図に実線で示した）に置き換える。続い
て、ステップ444に進み、演算回数を計数するカウンタC
5に演算回数３をセットして、ステップ445に進む。
処理においては中間移動点を空間点という）が所属する
正六面体を算出し、続いてステップ442で、正六面体の
各面から空間点までの距離の比率を算出することで正六
面体において空間点が占める位置を求め、ステップ443
に進む。ステップ443では、ステップ442で求めた空間点
が歪みスペース・ネットでは、どの歪み六面体に所属す
るのかを算出する。すなわち、第８図に示したように、
正規の正六面体（図に破線で示した）内の空間点を、歪
んだ六面体（図に実線で示した）に置き換える。続い
て、ステップ444に進み、演算回数を計数するカウンタC
5に演算回数３をセットして、ステップ445に進む。
ステップ445では、第９図に示すように、当該歪み六
面体における相対する２面（全３組）について、空間点
を夫々の面に投影して得られる面上点を、当該面の相対
する稜からの距離の比率を算出することで求め、続くス
テップ446で、相対する面上点α１・α２、β１・β
２、γ１・γ２を結ぶ直線上における仮点lP1、lP2、lP
3を、二つの面からの距離の比率を算出することで求
め、ステップ447に進む。
面体における相対する２面（全３組）について、空間点
を夫々の面に投影して得られる面上点を、当該面の相対
する稜からの距離の比率を算出することで求め、続くス
テップ446で、相対する面上点α１・α２、β１・β
２、γ１・γ２を結ぶ直線上における仮点lP1、lP2、lP
3を、二つの面からの距離の比率を算出することで求
め、ステップ447に進む。
ステップ447では、カウンタC5の値をディクリメント
し、続くステップ448で、カウンタC5の値が０であるか
否かを判断し、０でなければステップ445に戻り、０で
あるならばステップ449に進む。
し、続くステップ448で、カウンタC5の値が０であるか
否かを判断し、０でなければステップ445に戻り、０で
あるならばステップ449に進む。
ステップ449では、３個の仮点lP1〜lP3の三次元座標
データの平均を算出することで、３個の仮点lP1〜lP3の
平均点を求め、この平均点を歪み六面体の位置として設
定し、続いてステップ450で、ステップ442で算出した正
六面体の位置の三次元座標データから、歪み六面体の位
置の三次元座標データを減算し、ステップ451に進む。
データの平均を算出することで、３個の仮点lP1〜lP3の
平均点を求め、この平均点を歪み六面体の位置として設
定し、続いてステップ450で、ステップ442で算出した正
六面体の位置の三次元座標データから、歪み六面体の位
置の三次元座標データを減算し、ステップ451に進む。
ステップ451では、ステップ450の減算の解を、当該空
間点が所属する正六面体を構成する格子点GPの三次元座
標データに加算して、ステップ460へ進む。
間点が所属する正六面体を構成する格子点GPの三次元座
標データに加算して、ステップ460へ進む。
なお、ステップ500で実行される測定データの補正処
理も、中間移動点P1〜P5の補正処理と同様であるので、
詳細は省略する。
理も、中間移動点P1〜P5の補正処理と同様であるので、
詳細は省略する。
上記の自動測定処理（及び補正処理）の結果、歪みス
ペース・ネットにより補正された中間移動点P1〜P5の三
次元座標データが、コントローラ５へ送信され、コント
ローラ５から送信された測定データも歪みスペース・ネ
ットにより補正される。その際、コントローラ５側で
は、送信された三次元座標データに基づいて、架台14、
水平レール14a、コラム16を移動させ、測定プローブ17
を測定点へ移動させて測定を行うと共に、測定データを
情報処理装置５へ送信する。
ペース・ネットにより補正された中間移動点P1〜P5の三
次元座標データが、コントローラ５へ送信され、コント
ローラ５から送信された測定データも歪みスペース・ネ
ットにより補正される。その際、コントローラ５側で
は、送信された三次元座標データに基づいて、架台14、
水平レール14a、コラム16を移動させ、測定プローブ17
を測定点へ移動させて測定を行うと共に、測定データを
情報処理装置５へ送信する。
以上説明したように、本実施例の機械座標系補正シス
テムでは工作機械３の機械座標系の歪みを、歪みスペー
ス・ネットとして検出し、その歪みスペース・ネットに
よって機械座標系を三次元的に補正するので、工作機械
３は、正確な機械座標系に基づいて、測定又は加工を行
うことができる。したがって、工作機械３の位置決め精
度や加工精度が向上する。
テムでは工作機械３の機械座標系の歪みを、歪みスペー
ス・ネットとして検出し、その歪みスペース・ネットに
よって機械座標系を三次元的に補正するので、工作機械
３は、正確な機械座標系に基づいて、測定又は加工を行
うことができる。したがって、工作機械３の位置決め精
度や加工精度が向上する。
さらに、測定プローブ17の測定データについても歪み
スペース・ネットによって補正するので、より測定精度
が向上する。従来は、工作機械のコントローラからの移
動指令についてのみ補正し、工作機械からの位置情報
（測定指令に対する測定結果）については、工作機械の
位置決め精度に頼っていたが、本実施例では工作機械の
位置決め精度に制約されることはない。
スペース・ネットによって補正するので、より測定精度
が向上する。従来は、工作機械のコントローラからの移
動指令についてのみ補正し、工作機械からの位置情報
（測定指令に対する測定結果）については、工作機械の
位置決め精度に頼っていたが、本実施例では工作機械の
位置決め精度に制約されることはない。
また、治具18を用いて工作機械３の機械座標系の歪み
を歪みスペース・ネットとして検出し、この歪みスペー
ス・ネットを用いて機械座標系を補正するので、補正作
業が簡単になる。したがって、補正のための処理プログ
ラムが複雑にならないと共に処理量も増大しない。従来
は、光学測定系により求めた機械座標系の歪み量に基づ
いて、工作機械の移動位置について、逐次、三次元的に
機械座標系の補正のための演算処理を行っていたので、
処理量が多かったが、本実施例では情報処理装置７の処
理量が軽減されている。
を歪みスペース・ネットとして検出し、この歪みスペー
ス・ネットを用いて機械座標系を補正するので、補正作
業が簡単になる。したがって、補正のための処理プログ
ラムが複雑にならないと共に処理量も増大しない。従来
は、光学測定系により求めた機械座標系の歪み量に基づ
いて、工作機械の移動位置について、逐次、三次元的に
機械座標系の補正のための演算処理を行っていたので、
処理量が多かったが、本実施例では情報処理装置７の処
理量が軽減されている。
［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば機械座標系の基
準となる空間格子と測定した歪んだ空間格子とから工作
機械の歪みを三次元位置偏差として検出し、検出した三
次元位置偏差に基づき、工作機械の機械座標系を補正す
るので、正確かつ簡単に機械座標系を補正できるので、
工作機械の位置決め精度や加工精度の向上に功を奏す
る。
準となる空間格子と測定した歪んだ空間格子とから工作
機械の歪みを三次元位置偏差として検出し、検出した三
次元位置偏差に基づき、工作機械の機械座標系を補正す
るので、正確かつ簡単に機械座標系を補正できるので、
工作機械の位置決め精度や加工精度の向上に功を奏す
る。
第１図は本発明の基本的構成を例示する構成図、第２図
は機械座標系補正システムの全体構成を表すブロック
図、第３図（Ａ）は治具の配置説明図、第３図（Ｂ）は
治具の凹部空間における移動経路の説明図、第４図はス
ペース・ネットの説明図、第５図はスペース・ネット検
査測定処理を示すフローチャート、第６図は自動測定処
理を示すフローチャート、第７図は中間移動点の補正処
理を示すフローチャート、第８図は六面体の説明図、第
９図は歪み六面体による空間点の補正の説明図である。 M1……記憶手段、M2……治具 M3……測定手段、M4……算出手段 M5……補正手段 ３……工作機械、５……コントローラ ７……情報処理装置、18……治具 36……ハードディスク装置
は機械座標系補正システムの全体構成を表すブロック
図、第３図（Ａ）は治具の配置説明図、第３図（Ｂ）は
治具の凹部空間における移動経路の説明図、第４図はス
ペース・ネットの説明図、第５図はスペース・ネット検
査測定処理を示すフローチャート、第６図は自動測定処
理を示すフローチャート、第７図は中間移動点の補正処
理を示すフローチャート、第８図は六面体の説明図、第
９図は歪み六面体による空間点の補正の説明図である。 M1……記憶手段、M2……治具 M3……測定手段、M4……算出手段 M5……補正手段 ３……工作機械、５……コントローラ ７……情報処理装置、18……治具 36……ハードディスク装置
Claims (1)
- 【請求項１】工作機械の作業空間に設定される機械座標
系を工作機械の歪みに応じて補正する機械座標系補正装
置であって、 上記工作機械の機械座標系の基準となる空間格子を構成
する複数の格子点の夫々に関する三次元座標データが格
納された記憶手段と、 上記工作機械に設けられ上記格子点の夫々に対応して該
格子点に位置決めされると共に上記工作機械の歪みに応
じて該格子点から移動することで上記工作機械の歪みを
三次元位置偏差として検出する複数の治具と、 上記複数の治具の夫々の三次元座標位置を測定する測定
手段と、 該測定された上記複数の治具の夫々の三次元座標位置と
上記記憶手段から読み出した該複数の治具に夫々対応す
る格子点の三次元座標データとの三次元位置偏差を算出
する算出手段と、 該算出された三次元位置偏差に基づき、上記工作機械の
機械座標系を補正する補正手段と、 を備えた機械座標系補正装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2087060A JP2666512B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 機械座標系補正装置 |
| US07/675,969 US5220510A (en) | 1990-03-30 | 1991-03-27 | Coordinate system correcting apparatus for machine tool |
| DE69119975T DE69119975T2 (de) | 1990-03-30 | 1991-03-28 | Korrektureinrichtung für Koordinatensysteme bei Werkzeugmaschinen |
| EP91105076A EP0459106B1 (en) | 1990-03-30 | 1991-03-28 | Coordinate system correcting apparatus for machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2087060A JP2666512B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 機械座標系補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03287343A JPH03287343A (ja) | 1991-12-18 |
| JP2666512B2 true JP2666512B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=13904396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2087060A Expired - Fee Related JP2666512B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 機械座標系補正装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5220510A (ja) |
| EP (1) | EP0459106B1 (ja) |
| JP (1) | JP2666512B2 (ja) |
| DE (1) | DE69119975T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0588512B1 (en) * | 1992-09-12 | 1997-04-09 | RENISHAW plc | Method of and apparatus for scanning the surface of a workpiece |
| JP3394278B2 (ja) * | 1992-12-03 | 2003-04-07 | ファナック株式会社 | 視覚センサ座標系設定治具及び設定方法 |
| JP3057960B2 (ja) * | 1993-06-22 | 2000-07-04 | トヨタ自動車株式会社 | 三次元形状加工物の評価装置 |
| US5384950A (en) * | 1994-05-12 | 1995-01-31 | Harnischfeger Corporation | Method for machining a component |
| JP3394322B2 (ja) | 1994-05-19 | 2003-04-07 | ファナック株式会社 | 視覚センサを用いた座標系設定方法 |
| US6810600B1 (en) | 2000-02-02 | 2004-11-02 | Unova Ip Corp. | Apparatus and method for monitoring alignment of a CNC machine spindle trunnion axis A |
| JP5428965B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2014-02-26 | オムロン株式会社 | 表示装置、表示制御方法、プログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
| JP5792271B2 (ja) | 2013-12-19 | 2015-10-07 | ファナック株式会社 | ワークによる変位誤差を補正する機能を備えた数値制御装置 |
| EP3556519B1 (en) * | 2016-12-13 | 2020-12-02 | Fuji Corporation | Method for correcting target position of work robot |
Family Cites Families (14)
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| JPS5890113A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-28 | Yamazaki Mazak Corp | マシニングセンタにおける座標系設定制御方法 |
| US4437151A (en) * | 1982-04-16 | 1984-03-13 | Deere & Company | Coordinate measuring machine inspection and adjustment method |
| DE3302063C2 (de) * | 1983-01-22 | 1986-06-19 | Brüstle, Michael, Dr.-Ing., 7000 Stuttgart | Einrichtung zur Kompensation von Lagefehlern an Werkzeug- oder Meßmaschinen sowie an Industrie-Robotern |
| US4590578A (en) * | 1983-07-11 | 1986-05-20 | United Technologies Corporation | Off-line programmable robot |
| JPS61214950A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-24 | Hitachi Electronics Eng Co Ltd | Ｘ−ｙテ−ブルの駆動・制御装置 |
| JPS6337402A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-18 | Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd | 数値制御工作機械における立体位置補正方法 |
| GB8624191D0 (en) * | 1986-10-08 | 1986-11-12 | Renishaw Plc | Datuming of analogue measurement probes |
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| US4796195A (en) * | 1987-05-13 | 1989-01-03 | Cincinnati Milacron Inc. | Method for machining with improved accuracy |
| EP0326625A1 (de) * | 1988-02-01 | 1989-08-09 | Starrfräsmaschinen AG | Verfahren zum Erfassen von Unregelmässigkeiten bei einer Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken |
| FR2627602B1 (fr) * | 1988-02-18 | 1990-07-20 | Telemecanique Electrique | Procede et dispositif pour l'estimation des parametres du modele geometrique d'un manipulateur |
| EP0353585A3 (de) * | 1988-08-04 | 1992-04-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Bahn- und Positionskorrektur eines Werkzeugs eines Roboters |
| IL89484A (en) * | 1989-03-03 | 1992-08-18 | Nct Ltd Numerical Control Tech | System for automatic finishing of machined parts |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2087060A patent/JP2666512B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-03-27 US US07/675,969 patent/US5220510A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-28 EP EP91105076A patent/EP0459106B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-28 DE DE69119975T patent/DE69119975T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69119975T2 (de) | 1996-11-21 |
| EP0459106B1 (en) | 1996-06-05 |
| DE69119975D1 (de) | 1996-07-11 |
| US5220510A (en) | 1993-06-15 |
| JPH03287343A (ja) | 1991-12-18 |
| EP0459106A1 (en) | 1991-12-04 |
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