JP2902005B2 - 倣い軌跡のディジタイジング方法 - Google Patents
倣い軌跡のディジタイジング方法Info
- Publication number
- JP2902005B2 JP2902005B2 JP1223317A JP22331789A JP2902005B2 JP 2902005 B2 JP2902005 B2 JP 2902005B2 JP 1223317 A JP1223317 A JP 1223317A JP 22331789 A JP22331789 A JP 22331789A JP 2902005 B2 JP2902005 B2 JP 2902005B2
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- Japan
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- stylus
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- time constant
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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、倣い機械でモデル表面の近似軌跡であるNC
ブロックデータの連なりを求める倣い軌跡のディジタイ
ジング方法に関する。
ブロックデータの連なりを求める倣い軌跡のディジタイ
ジング方法に関する。
＜従来の技術＞ 従来、倣い機械におけるディジタイジング操作は、あ
る許容量（以下トレランスという）を持たせて直流近似
し、トレランスを外れた時、１つのブロックを切り出
し、その手続きの繰返しでモデル表面形状を近似するブ
ロックデータの連なりを得ていた。
る許容量（以下トレランスという）を持たせて直流近似
し、トレランスを外れた時、１つのブロックを切り出
し、その手続きの繰返しでモデル表面形状を近似するブ
ロックデータの連なりを得ていた。
上述したような方法に於いては、例えば上記トレラン
スとして、0.01mmといった微小の値を設定すると、点列
データへのノイズ的変動成分の重畳がある場合に、ブロ
ックデータが膨大な量になってしまうことから、倣い機
械の位置検出系の数ミクロン程度のゆらぎや、トレーサ
ヘッドの変位信号にあるノイズ成分等をとる目的で低域
通過フィルタを用いることがあった。
スとして、0.01mmといった微小の値を設定すると、点列
データへのノイズ的変動成分の重畳がある場合に、ブロ
ックデータが膨大な量になってしまうことから、倣い機
械の位置検出系の数ミクロン程度のゆらぎや、トレーサ
ヘッドの変位信号にあるノイズ成分等をとる目的で低域
通過フィルタを用いることがあった。
＜発明が解決しようとする課題＞ 上記従来の技術の場合、低域通過フィルタの遮断周波
数を定める時定数が一定値に固定されていると、第３図
に示すように、モデル22を倣うスタイラス23の破線で示
す中心軌跡24に対し、前記フィルタを通した実線で示す
中心軌跡25を得ることになり、この中心軌跡25がディジ
タイジングされることになる。
数を定める時定数が一定値に固定されていると、第３図
に示すように、モデル22を倣うスタイラス23の破線で示
す中心軌跡24に対し、前記フィルタを通した実線で示す
中心軌跡25を得ることになり、この中心軌跡25がディジ
タイジングされることになる。
かかる現象は、現在のように高速化指向が強くなると
ディジタイジングの精度面で問題となる。
ディジタイジングの精度面で問題となる。
また、垂直に切り立った壁部でのスタイラスの曲り変
形にもとづく喰い込み的軌跡を上述のフィルタで矯正し
たいという要望が強いが時定数の増大のみでは、なまり
による精度劣化の影響が大きく、実用にはなっていな
い。
形にもとづく喰い込み的軌跡を上述のフィルタで矯正し
たいという要望が強いが時定数の増大のみでは、なまり
による精度劣化の影響が大きく、実用にはなっていな
い。
以上のように、従来の方法では高速で倣い、かつ高精
度にディジタイジングできる有効な方法がなかった。
度にディジタイジングできる有効な方法がなかった。
本発明は、上記問題点に鑑みて、高速で高精度な倣い
軌跡のディジタイジングデータを得ることができる倣い
軌跡のディジタイジング方法を提供することを目的とす
る。
軌跡のディジタイジングデータを得ることができる倣い
軌跡のディジタイジング方法を提供することを目的とす
る。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明の構成は、上記目的を達成するために、倣い機
械でモデルを倣い、サンプリング時間毎に、スタイラス
の取り付けられているトレーサヘッドの位置と、スタイ
ラスの変位量とを加算して得られた倣いデータからディ
ジタイズデータであるモデル表面形状データを得るディ
ジタイジング処理に於いて、倣いデータを、倣い速度が
上昇する程、時定数が小さくなるように自動的に変更さ
れ、更に、スタイラスの変位量が過大領域にある時は、
倣い速度による時定数の変更に優先して定められた大き
な時定数が設定されるようにしたディジタル的な低域通
過フィルタに通して滑らかにしたことを特徴とする。
械でモデルを倣い、サンプリング時間毎に、スタイラス
の取り付けられているトレーサヘッドの位置と、スタイ
ラスの変位量とを加算して得られた倣いデータからディ
ジタイズデータであるモデル表面形状データを得るディ
ジタイジング処理に於いて、倣いデータを、倣い速度が
上昇する程、時定数が小さくなるように自動的に変更さ
れ、更に、スタイラスの変位量が過大領域にある時は、
倣い速度による時定数の変更に優先して定められた大き
な時定数が設定されるようにしたディジタル的な低域通
過フィルタに通して滑らかにしたことを特徴とする。
＜作用＞ 倣い機械はモデルを倣って、サンプリング時間毎に、
スタイラスを取り付けたトレーサヘッドの位置と、スタ
イラスの変位量を加算し、倣いデータを得る。この倣い
データは、倣い速度が上がる程、時定数が小さくなるよ
うに設定されたディジタル的に低域通過フィルタに通さ
れる。また、モデルの形状急変でスタイラスの変位量が
過大領域に達した時は、あらかじめ定められた大きな時
定数が前記フィルタに設定される。
スタイラスを取り付けたトレーサヘッドの位置と、スタ
イラスの変位量を加算し、倣いデータを得る。この倣い
データは、倣い速度が上がる程、時定数が小さくなるよ
うに設定されたディジタル的に低域通過フィルタに通さ
れる。また、モデルの形状急変でスタイラスの変位量が
過大領域に達した時は、あらかじめ定められた大きな時
定数が前記フィルタに設定される。
＜実施例＞ 以下、本発明の一実施例を図に従って説明する。
第１図に於いて、符号１はスタイラスである。スタイ
ラス１は倣い機械のトレーサヘッド２に取り付けられて
おり、モデル３の表面に接触して形状を測定する。トレ
ーサヘッド２は、スタイラス１の変位を検出し、アナロ
グ信号である検出信号４として変位信号処理部５へ出力
する。検出信号４は、x,y,z軸の３軸分の信号である。
変位信号処理５はアンプ，マルチプレクサ，アナログ−
ディジタル変換器等から成っている。検出信号４は変位
信号処理部５でディジタル信号に変換され、処理された
スタイラス変位信号６として倣い速度制御部７へ出力さ
れる。このとき、スタイラス変位信号６は３軸分出力さ
れている。倣い速度制御部７は、スタイラス変位信号６
と操作信号である倣い速度指令信号８とでループを構成
し、スタイラス１がモデル３の表面を忠実になぞるよう
に機能する。即ち、倣い速度制御部７は、スタイラス１
の３軸分の変位（εｘ，εｙ，εｚ）から求まるモデル
形状を示す法線ベクトル がある一定値になるように、各軸の駆動モータへの倣い
速度指令信号８を出力する。倣い速度指令信号８はディ
ジタルアナログ変換器９に入力し、アナログ信号となっ
てサーボアンプ10へ出力される。サーボアンプ10は、倣
い機械を駆動する駆動モータ11の速度を検出する速度検
出器12から入力する速度フィードバック信号12aと、駆
動モータ11へ出力する信号とでループを構成し、フィー
ドバック制御を行なう。
ラス１は倣い機械のトレーサヘッド２に取り付けられて
おり、モデル３の表面に接触して形状を測定する。トレ
ーサヘッド２は、スタイラス１の変位を検出し、アナロ
グ信号である検出信号４として変位信号処理部５へ出力
する。検出信号４は、x,y,z軸の３軸分の信号である。
変位信号処理５はアンプ，マルチプレクサ，アナログ−
ディジタル変換器等から成っている。検出信号４は変位
信号処理部５でディジタル信号に変換され、処理された
スタイラス変位信号６として倣い速度制御部７へ出力さ
れる。このとき、スタイラス変位信号６は３軸分出力さ
れている。倣い速度制御部７は、スタイラス変位信号６
と操作信号である倣い速度指令信号８とでループを構成
し、スタイラス１がモデル３の表面を忠実になぞるよう
に機能する。即ち、倣い速度制御部７は、スタイラス１
の３軸分の変位（εｘ，εｙ，εｚ）から求まるモデル
形状を示す法線ベクトル がある一定値になるように、各軸の駆動モータへの倣い
速度指令信号８を出力する。倣い速度指令信号８はディ
ジタルアナログ変換器９に入力し、アナログ信号となっ
てサーボアンプ10へ出力される。サーボアンプ10は、倣
い機械を駆動する駆動モータ11の速度を検出する速度検
出器12から入力する速度フィードバック信号12aと、駆
動モータ11へ出力する信号とでループを構成し、フィー
ドバック制御を行なう。
また、駆動モータ11の機械位置検出器13は、トレーサ
ヘッド２の位置である機械位置を検出し、位置検出信号
14として、位置カウンタ15へ出力する。位置カウンタ15
は、位置検出信号14を積算してスタイラス中心位置演算
部16へ出力する。
ヘッド２の位置である機械位置を検出し、位置検出信号
14として、位置カウンタ15へ出力する。位置カウンタ15
は、位置検出信号14を積算してスタイラス中心位置演算
部16へ出力する。
スタイラス中心位置演算部16では、機械位置（X,Y,
Z）及びスタイラス１の変位（εｘ，εｙ，εｚ）が加
算され、倣いデータ（Ｘ＋εｘ,Y＋εｙ,Z＋εｚ）とし
て倣いデータ処理部17へ出力される。また、機械位置サ
ンプリングと同期を取った３軸分のスタイラス変位信号
18も変位信号処理部５へ出力され、制御ループを作る。
Z）及びスタイラス１の変位（εｘ，εｙ，εｚ）が加
算され、倣いデータ（Ｘ＋εｘ,Y＋εｙ,Z＋εｚ）とし
て倣いデータ処理部17へ出力される。また、機械位置サ
ンプリングと同期を取った３軸分のスタイラス変位信号
18も変位信号処理部５へ出力され、制御ループを作る。
倣いデータ処理部17には、第２図に示すように、低域
通過型ディジタルフィルタ19が設けられている。低域通
過型ディジタルフィルタ19には、係数Kiによりその時定
数（遮断周波数）が定まる。このKiは第４図に示すディ
ジタルフィルタ19の時定数Ｔと倣い速度Ｖの特性が得ら
れるように、自動的に変更される。
通過型ディジタルフィルタ19が設けられている。低域通
過型ディジタルフィルタ19には、係数Kiによりその時定
数（遮断周波数）が定まる。このKiは第４図に示すディ
ジタルフィルタ19の時定数Ｔと倣い速度Ｖの特性が得ら
れるように、自動的に変更される。
また、垂直に切り立った壁部等の急峻に形状変化する
場所を倣う場合には、xyz軸のいずれかの軸のスタイラ
ス１の変位量が過大領域に入り、法線ベクトルの一定制
御が効いて、再び通常変位の領域に戻ってくるという動
作になる。この時は、前記速度に応じた時定数の変更に
優先して、あらかじめ定めておく固定値である大きな時
定数をディジタルフィルタ19に与えるようにKiが自動的
に変更される。この時定数は、スタイラス１の変位量が
過大領域から通常領域へ戻って来た時点で、第４図に示
す特性で定まる時定数に置き換えられる。
場所を倣う場合には、xyz軸のいずれかの軸のスタイラ
ス１の変位量が過大領域に入り、法線ベクトルの一定制
御が効いて、再び通常変位の領域に戻ってくるという動
作になる。この時は、前記速度に応じた時定数の変更に
優先して、あらかじめ定めておく固定値である大きな時
定数をディジタルフィルタ19に与えるようにKiが自動的
に変更される。この時定数は、スタイラス１の変位量が
過大領域から通常領域へ戻って来た時点で、第４図に示
す特性で定まる時定数に置き換えられる。
倣いデータ（Ｘ＋εｘ,Y＋εｙ,Z＋εｚ）は、このデ
ィジタルフィルタ19に入力されて、補正され（Ｘ＋
εｘ）′，（Ｙ＋εｙ）′，（Ｚ＋εｚ）′となって出
力され、更に、ディジタイジングされて正確なスタイラ
ス中心位置軌跡となり、NCブロックデータであるモデル
表面形状データ20として、データ蓄積媒体、例えばメモ
リ媒体或いはCAD装置等であるデータ受信部21へ出力さ
れる。
ィジタルフィルタ19に入力されて、補正され（Ｘ＋
εｘ）′，（Ｙ＋εｙ）′，（Ｚ＋εｚ）′となって出
力され、更に、ディジタイジングされて正確なスタイラ
ス中心位置軌跡となり、NCブロックデータであるモデル
表面形状データ20として、データ蓄積媒体、例えばメモ
リ媒体或いはCAD装置等であるデータ受信部21へ出力さ
れる。
以上のように、ディジタルフィルタ19の係数Kiを変更
することにより、通常の倣い中は、倣い速度で正規化さ
れた時定数で平滑化され、喰い込み軌跡が生ずる部分で
は、充分ななまし作用が働くことになる。
することにより、通常の倣い中は、倣い速度で正規化さ
れた時定数で平滑化され、喰い込み軌跡が生ずる部分で
は、充分ななまし作用が働くことになる。
尚、図中、サーボ系に関する所は１軸分のみを記載し
ているが、現実には、この部分は３軸分必要である。
ているが、現実には、この部分は３軸分必要である。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明は、倣い動作によって得
られた倣いデータを、ディジタル的な低域通過フィルタ
を通して滑らかにする。このフィルタは、通常は倣い速
度に応じて時定数を自動的に変更し、更に、倣い軌跡の
喰い込みが発生するモデル形状の急変部では、大きな固
定値の時定数を倣い速度に応じた時定数操作に優先して
設定する。このため、倣い機械の微小なゆらぎや電気信
号のノイズ等の影響を抑制した高精度なディジタイジン
グを可能にする。従来、高速倣い時に誤差となっていた
倣い速度による軌跡ズレ及び喰い込み軌跡を無くして高
速高精度なデータ取得を実現できる。
られた倣いデータを、ディジタル的な低域通過フィルタ
を通して滑らかにする。このフィルタは、通常は倣い速
度に応じて時定数を自動的に変更し、更に、倣い軌跡の
喰い込みが発生するモデル形状の急変部では、大きな固
定値の時定数を倣い速度に応じた時定数操作に優先して
設定する。このため、倣い機械の微小なゆらぎや電気信
号のノイズ等の影響を抑制した高精度なディジタイジン
グを可能にする。従来、高速倣い時に誤差となっていた
倣い速度による軌跡ズレ及び喰い込み軌跡を無くして高
速高精度なデータ取得を実現できる。
第１図，第２図及び第４図は本発明の一実施例を示し、
第１図はブロック構成図、第２図はディジタルフィルタ
の説明図、第４図はディジタルフィルタの時定数の特性
を示す図、第３図は従来の技術を用いた場合のディジタ
イズ軌跡を示す図である。 図中、１はスタイラス、２はトレーサヘッド、３はモデ
ル、４は検出信号、５は変位信号処理部、６はスタイラ
ス変位信号、７は倣い速度制御部、８は倣い速度指令信
号、13は機械位置検出器、14は位置検出信号、16はスタ
イラス中心位置演算部、17は倣いデータ処理部、19はデ
ィジタルフィルタ、20はモデル形状データ、21はデータ
受信部である。
第１図はブロック構成図、第２図はディジタルフィルタ
の説明図、第４図はディジタルフィルタの時定数の特性
を示す図、第３図は従来の技術を用いた場合のディジタ
イズ軌跡を示す図である。 図中、１はスタイラス、２はトレーサヘッド、３はモデ
ル、４は検出信号、５は変位信号処理部、６はスタイラ
ス変位信号、７は倣い速度制御部、８は倣い速度指令信
号、13は機械位置検出器、14は位置検出信号、16はスタ
イラス中心位置演算部、17は倣いデータ処理部、19はデ
ィジタルフィルタ、20はモデル形状データ、21はデータ
受信部である。
Claims (1)
- 【請求項１】倣い機械でモデルを倣い、サンプリング時
間毎に、スタイラスの取り付けられているトレーサヘッ
ドの位置と、スタイラスの変位量とを加算して得られた
倣いデータからディジタイズデータであるモデル表面形
状データを得るディジタイジング処理に於いて、倣いデ
ータを、倣い速度が上昇する程、時定数が小さくなるよ
うに自動的に変更され、更に、スタイラスの変位量が過
大領域にある時は、倣い速度による時定数の変更に優先
して定められた大きな時定数が設定されるようにしたデ
ィジタル的な低域通過フィルタに通して滑らかにしたこ
とを特徴とする倣い軌跡のディジタイジング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1223317A JP2902005B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 倣い軌跡のディジタイジング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1223317A JP2902005B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 倣い軌跡のディジタイジング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0386448A JPH0386448A (ja) | 1991-04-11 |
| JP2902005B2 true JP2902005B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=16796260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1223317A Expired - Lifetime JP2902005B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 倣い軌跡のディジタイジング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2902005B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005249625A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Ricoh Co Ltd | 形状データ取得方法および形状測定装置 |
| JP2010038779A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Mitsutoyo Corp | 測定機、及びフィルタ装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62176729A (ja) * | 1986-01-30 | 1987-08-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 倣い軌跡のデイジタイジング方法 |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP1223317A patent/JP2902005B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005249625A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Ricoh Co Ltd | 形状データ取得方法および形状測定装置 |
| JP4509604B2 (ja) * | 2004-03-05 | 2010-07-21 | 株式会社リコー | 形状データ取得方法および形状測定装置 |
| JP2010038779A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Mitsutoyo Corp | 測定機、及びフィルタ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0386448A (ja) | 1991-04-11 |
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