JP3934776B2 - 測定機の動作時間算出システム - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、CNC三次元測定機等における測定プローブの移動動作及び測定動作に費やす予想動作時間を算出する測定機の動作時間算出システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
CNC(Computer Numerical Control)三次元測定機では、測定制御プログラムとしてパートプログラムが使用される。このパートプログラムは、CADシステムやエディタプログラムによって作成され、例えばDMIS(Dimendional Measuring Interface Standerd)言語仕様等で記述される。このプログラムに基づく測定動作時間を把握することは、工程計画を立案する上で重要である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来はパートプログラムによって制御される測定動作にかかる時間を調べるために、パートプログラムを作成後、このパートプログラムによって三次元測定機を実際に稼動させ、測定にかかる総動作時間を測定しなければならなかった。このため、パートプログラムの設計段階で適切な動作時間に合わせ込むためのパートプログラムの修正作業を行うことができないという問題があった。
【0004】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、パートプログラムの設計段階においても測定動作にかかる時間を予測することができ、パートプログラムの評価や工程準備等において極めて有用な測定機の動作時間算出システムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る測定機の動作時間算出装置は、パートプログラムを記憶するパートプログラム記憶手段と、このパートプログラム記憶手段に記憶されたパートプログラムからコマンドを抽出し、該コマンドが移動パラメータの設定コマンドである場合は、移動パラメータ設定処理を実行し、該コマンドが測定プローブの移動に関するコマンドである場合には、該コマンドの実行によって費やされる測定機の動作時間を、予め設定された又は前記移動パラメータ設定コマンドで設定された移動パラメータに基づいて算出すると共に、算出された動作時間を積算して測定開始から測定終了までの総動作時間を算出するコマンド解析手段と、このコマンド解析手段で算出された総動作時間を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【0006】
また、本発明に係る媒体に記録された測定機の動作時間算出プログラムは、記憶手段に記憶されたパートプログラムを読み出して、当該パートプログラムからコマンドを抽出し、該コマンドが移動パラメータの設定コマンドである場合は、移動パラメータ設定処理を実行し、該コマンドが測定プローブの移動に関するコマンドである場合には、該コマンドの実行によって費やされる測定機の動作時間を、予め設定された又は前記移動パラメータ設定コマンドで設定された移動パラメータに基づいて算出すると共に、算出された動作時間を積算して測定開始から測定終了までの総動作時間を算出し、この算出された総動作時間を表示手段に表示するものであることを特徴とする。
【0007】
本発明によれば、記憶手段に記憶されたパートプログラムから動作時間の見積もりに必要な測定プローブの移動に関するコマンドのみを抽出し、これら抽出された各コマンドを解析することにより、各コマンドによる動作時間を算出し、これを積算することにより、測定開始から測定終了までの測定機の総動作時間を算出するようにしているので、測定機を実際に動作させて測定時間を検証する必要が無く、検証時間も短縮できると共に、パートプログラムの設計段階において、適宜、移動速度情報や移動経路情報等を変更して、適切な総動作時間に合わせ込むことが可能になる。これにより、測定工数の削減やコスト設定等が容易になる。
【0008】
なお、ここで測定プローブの移動に関するコマンドとしては、移動目標位置情報を有する移動コマンド、測定位置情報及び測定方向情報を含む測定コマンドなどがある。これらの移動に関するコマンドについては、速度や加速時間を指示することで移動時間が求められる。移動速度、移動加速時間、測定速度及び測定加速時間は、動作時間算出のための移動パラメータとして移動パラメータ設定手段によって外部から予め与えるか、パートプログラムに記述しておく。
【0009】
例えば移動コマンドの場合、移動加速時間と移動速度とによって速度カーブが求められるので、目標位置情報によって特定される移動距離を測定カーブに沿って移動したときの時間を動作時間として算出することができる。
また、例えば測定コマンドの場合、測定位置情報と測定方向情報とが与えられ、測定プローブを測定位置の手前で一旦停止又は減速させ、その位置から測定方向に移動させ、ワークに接触後、タッチバックさせるというような動作を行うので、これらの各段階での移動時間を移動速度、移動加速時間、測定速度及び測定加速時間等の移動パラメータに基づいて算出すればよい。
【0010】
また、算出された動作時間と実際に測定機を動作させたときの動作時間とが異なる場合には、コマンド解析に際して、移動速度に基づく補正係数によって補正処理を行うようにしてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の好ましい実施の形態について説明する。
図1は、この発明の一実施例に係るCNC三次元測定機用の動作時間算出システムを含むパートプログラム作成・編集・評価システムの機能ブロック図である。
図1において、パートプログラム作成部1は、CNC三次元測定機の測定動作手順であるパートプログラムを自動生成又は手動生成するもので、CAD/CAT(Compute Aided Design/Computer Aided Testing)システムや、パートプログラムをASCIIコードで入力するためのエディタ等から構成される。ここで、作成されるパートプログラムとしては、DMIS言語に基づくものが挙げられる。このパートプログラム作成部1で作成されたパートプログラムは、パートプログラムデータベース2にプログラムファイルとして記憶される。
【0012】
移動パラメータ設定部3は、後述する速度や加速時間等の移動パラメータを設定するものである。コマンド解析部4は、データベース2に格納されたパートプログラムの各コマンドを1つずつ解析して測定の動作時間を算出する。コマンド変換部5は、データベースに格納されたDMISパートプログラムを必要に応じて三次元測定機に合った言語のパートプログラムに変換する。表示部6は、コマンド解析部4で算出された動作時間と、コマンド変換部5で変換されたコマンドとを表示する。
【0013】
次に、このシステムの動作について説明する。
CNC三次元測定機では、図2に示すように測定プローブ11の先端球12の位置座標(X,Y,Z)を指示することにより、目標位置に測定プローブ11を移動させる。この測定プローブ11の移動に関するコマンドの典型的なものは、DMISプログラムの場合、移動コマンド(GOTOコマンド)と、測定コマンド(PTMEASコマンド)である。以下、これらのコマンドの内容と動作時間計算の方法について説明する。
【0014】
(1)GOTO/X1,Y1,Z1
図3に示すように、測定プローブ11を現在位置P0から目標位置P1(X1,Y1,Z1)に移動させるコマンドである。このコマンドによる測定プローブ11の移動は、図4に示すような速度カーブに従う。即ち、まず、移動パラメータとして予め移動速度Vmvと、移動加速時間Tmvが与えられており、測定プローブ11は、静止状態から時間Tmvの間に速度Vmvに達するように加速され、停止する前の時間Tmv前から減速される。図中(a)のように、静止状態から時間Tmvの間に速度Vmvに達するまで加速し、速度Vmvに達した瞬間に減速を開始して時間Tmvの経過で速度が0となるように駆動制御した場合、移動距離Lmvと、そのときの移動時間MovTimeとは次のようになる。
【0015】
【数1】
Lmv=Tmv*Vmv
MovTime=2*Tmv
【0016】
プローブ11の移動距離distが図中(b)のようにLmvよりも短い場合には、最高速度がVmv′(<Vmv)、加速時間がTmv′(<Tmv)となるので、加速度amv=Vmv/Tmv=Vmv′/Tmv′から、加速時間Tmv′及び移動時間MovTimeは、次のようになる。
【0017】
【数2】
Tmv′=√(dist/amv)
MovTime=2*Tmv′
【0018】
また、プローブ11の移動距離distが、図4(c)のようにLmvよりも長い場合には、定速期間をT2として、移動時間MovTimeが次のように求められる。
【0019】
【数3】
T2=(dist−Lmv)/Vmv
MovTime=2*Tmv+T2
【0020】
(2)PTMEAS/CART,X1,Y1,Z1,I,J,K
図5に示すように、測定プローブ11を現在位置P0から測定位置P1(X1,Y1,Z1)に移動させて測定動作を行わせるコマンドである。このコマンドでは、測定位置P1の座標値(X1,Y1,Z1)と、移動方向のベクトル(I,J,K)とが与えられる。三次元測定機のコントローラは、測定プローブ11を、測定位置P1から測定方向(I,J,K)と反対方向に一定の距離(例えば2mm)だけ離れた測定近傍位置P2にまず移動させる。次に、P2からP1までゆっくりと移動させ、P1で測定プローブ11がワークと接触したら、測定方向と逆方向に移動させる。
【0021】
図6は、このPTMEASコマンドの速度カーブを示す図である。
現在位置P0から測定近傍位置P2までの移動は、前述と全く同様に移動速度Vmv及び移動加速時間Tmvに基づき移動時間MovTimeが算出される。測定近傍位置P2から測定位置P1までは、測定加速時間Tms及び測定速度Vmsに基づいて測定時間MeasTimeが算出され、測定位置P1から測定近傍位置P2までは、例えば移動速度カーブに基づいてタッチバック時間TouchBakTimeが算出される。P1−P2の距離を予め一定値に設定しておけば、速度情報及び加速時間情報からMeasTime,TouchBakTimeは、一定値となる。
【0022】
次に、このシステムの動作を図7のフローチャートに基づいて説明する。
まず、パートプログラム作成部1を用いてCNC三次元測定機用DMISパートプログラムを作成する(S1)。作成されたDMISパートプログラムは、データベース2に登録される(S2)。次に、初期化処理によって、移動時間MovTime、測定時間MeasTime、タッチバック時間TouchBakTimeをそれぞれ0にリセットする(S3)。次にDMISパートプログラムの各コマンドを抽出して解析し(S4)、解析しながらDMISパートプログラムを測定機に適合したパートプログラムに変換していく(S5)。この解析及び変換操作を全てのコマンドについて実行し(S6)、その変換結果と三次元測定機の総動作時間とを表示部6を介して表示する(S7)。最後に変換されたパートプログラム及び動作時間をデータベース2に登録して(S8)、処理が終了する。
【0023】
図8は、ステップS1で作成されたDMISパートプログラムの例であり、図9は、ステップS5で変換された測定機に適合する別のパートプログラムの例である。両者は、基本的には殆ど同じであるため、変換後のパートプログラムについてコマンド解析する場合には、コマンド解析処理(S4)において、必要な数のライブラリを備えておけばよい。これにより、多種類のプログラムに対応させることができる。
【0024】
図10は、コマンド解析処理(S4)の更に詳細な処理を示すフローチャートである。
前述したように、移動速度Vmv、移動加速時間Tmv、測定速度Vms及び測定加速時間Tms等の移動パラメータは、移動パラメータ設定部3によって設定することができるが、これら移動パラメータは、パートプログラム中に記述されて設定・変更される場合もある。そこで、抽出されたコマンドが移動パラメータの設定コマンドである場合には(S11)、移動パラメータ設定処理を実行する(S12)。また、抽出されたコマンドが移動コマンド(GOTO)又は測定コマンド(PTMEAS)の場合には(S13)、そのコマンドの実行によって費やされる動作時間をnewMovTime,newMeasTime,newTouchTimeとして算出し(S14)、次に時間補正処理して(S15)、動作時間MovTime,MeasTime,TouchTimeに積算する(S16)。もし、マクロ処理、プローブの方向計算処理等が必要である場合にはその処理を実行し(S17)、コマンド解析処理を終了する。
【0025】
図11は、動作時間算出処理(S14)の更に詳細なフローチャートである。
コマンドがGOTOコマンドである場合には(S21)、測定プローブ11の現在位置から目標位置までの移動距離distを算出し(S22)、そのコマンドの実行による移動時間newMovTimeを算出する(S23)。コマンドがPTMEASコマンドの場合には、測定位置(図5のP1)から、測定方向(I,J,K)に基づいて移動停止点(測定近傍位置;図5のP2)を算出し(S24)、現在位置P0から移動停止点P2までの移動距離distを算出する(S25)。そして、そのコマンド実行による移動時間newMovTime、測定時間newMeasTime、タッチバック時間newTouchBakTimeをそれぞれ算出する(S26〜S28)。
【0026】
移動時間newMovTimeの算出処理(S23,S26)は、図12に示される。移動距離distと基準距離Lmvとを比較して(S31)、dist<Lmvであれば、加速度amvを求め(S32)、前述した数2に基づいて、移動時間newMovTimeを2*√(dist/amv)によって算出する(S33)。dist≧Lmvであれば、T1=2*Tmv,T2=(dist−Lmv)/Vmvを求め(S34)、前述した数3に基づいて移動時間newMovTimeをT1+T2によって求める(S35)。なお、測定時間newMeasTime、タッチバック時間newTouchBakTimeについても、基本的には上記と同様の方法で算出可能であるが、移動距離が固定している場合には、一定値を当てはめることができる。
【0027】
こうして求められた移動時間、測定時間及びタッチバック時間が全て加算されると、測定開始から測定終了までの総動作時間が求められることになる。しかし、算出された時間は、あくまで予測時間であり、更に高精度に動作時間を予測する場合には、実際の測定機の各駆動部での動作遅れや、速度制御カーブ(例えばS字カーブ)等を考慮して、計算値と実際値とが一致するように補正する必要がある。本発明者等の実験によれば、計算データと実験データとの間には、図13に示すような関係があることが確認されている。この例では、移動速度が低い範囲では、実験データが計算データよりも進み、移動速度が高くなるにつれて実験データが計算データよりも遅れるという関係を示している。このような関係を考慮して、例えば図14に示すような補正テーブルを作成する。この補正テーブルは、移動速度Vmv(10,50,100,…,500mm/sec)及び移動加速時間Tmv(0.4,0.48,0.6,0.8,1.2sec)のそれぞれの組合せに対して補正パラメータを格納したものである。図10の時間補正処理(S15)では、移動速度及び移動加速時間に基づいて必要な補正パラメータを選択し、時間補正処理を行う。移動速度又は移動加速時間がテーブルに登録された値と異なる場合には、適宜必要な補間演算によって補正パラメータを算出すれば良い。
【0028】
なお、以上はDMISパートプログラムのGOTOコマンド及びPTMEASコマンドのみをピックアップする例について説明しているが、パートプログラムには、この他に測定プローブの移動経路を例えば円弧に沿うように制御するコマンドや、図15に示すように、測定時に測定近傍位置で一度停止せずに、測定速度Vmsまで低下した時点でプローブを等速度運動させてワークに接触させるように制御するコマンド等も考えられる。後者の場合、図15に示すように、一旦停止する場合に比べて、一旦速度がゼロになるまで減速したり、また所定の測定速度まで加速する必要がないので、時間ロスがない。
【0029】
なお、本システムの以上の機能は、例えばコンピュータの動作時間算出プログラムによって実現され、そのプログラムはフロッピーディスク、CD−ROM等の適当な記録媒体に記録されて提供される。
【0030】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、記憶手段に記憶されたパートプログラムから動作時間の見積もりに必要な測定プローブの移動に関するコマンドのみを抽出し、これら抽出された各コマンドを解析することにより、各コマンドによる動作時間を算出し、これを積算することにより、測定開始から測定終了までの測定機の総動作時間を算出するようにしているので、測定機を実際に動作させて測定時間を検証する必要が無く、検証時間も短縮できると共に、パートプログラムの設計段階において、適宜、移動速度情報や移動経路情報等を変更して、適切な総動作時間に合わせ込むことが可能になり、測定工数の削減やコスト設定等が容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係るパートプログラム作成・編集・評価システムの機能ブロック図である。
【図2】 同システムで移動時間が計算される測定プローブを示す斜視図である。
【図3】 移動コマンドの例を説明するための図である。
【図4】 同移動コマンドによる速度カーブを示す図である。
【図5】 測定コマンドの例を説明するための図である。
【図6】 同測定コマンドによる速度カーブを示す図である。
【図7】 同システムの動作を示すフローチャートである。
【図8】 同システムで作成されるDMISパートプログラムの例を示す図である。
【図9】 同システムで図8のプログラムから変換されたパートプログラムの例を示す図である。
【図10】 図7のコマンド解析処理の詳細フローチャートである。
【図11】 図10の動作時間算出処理の詳細フローチャートである。
【図12】 図11の移動時間算出処理の詳細フローチャートである。
【図13】 計算データと実験データの誤差を示すグラフである。
【図14】 上記誤差に基づく補正テーブルを示す図である。
【図15】 本発明の他の実施例に係る測定コマンドの速度カーブを示す図である。
【符号の説明】
1…パートプログラム作成部、2…パートプログラムデータベース、3…移動パラメータ設定部、4…コマンド解析部、5…コマンド変換部、6…表示部。

Claims (4)

  1. パートプログラムを記憶するパートプログラム記憶手段と、
    このパートプログラム記憶手段に記憶されたパートプログラムからコマンドを抽出し、該コマンドが移動パラメータの設定コマンドである場合は、移動パラメータ設定処理を実行し、該コマンドが測定プローブの移動に関するコマンドである場合には、該コマンドの実行によって費やされる測定機の動作時間を、予め設定された又は前記移動パラメータ設定コマンドで設定された移動パラメータに基づいて算出すると共に、算出された動作時間を積算して測定開始から測定終了までの総動作時間を算出するコマンド解析手段と、
    このコマンド解析手段で算出された総動作時間を表示する表示手段と
    を備えたことを特徴とする測定機の動作時間算出装置。
  2. 前記測定プローブを指定位置又は測定位置近傍まで移動させる際の移動速度及び移動加速時間並びに測定時の測定速度及び測定加速時間をそれぞれ前記移動パラメータとして設定するための移動パラメータ設定手段を更に備え、
    前記測定プローブの移動に関するコマンドとして移動目標位置情報を有する移動コマンドと、測定位置情報及び測定方向情報を有する測定コマンドとを含み、
    前記コマンド解析手段は、
    前記移動コマンドを抽出したときには、前記目標位置情報から移動距離を算出すると共に、算出された移動距離と前記移動速度及び移動加速時間とに基づいて動作時間を算出し、
    前記測定コマンドを抽出したときには、前記測定位置情報及び測定方向情報から前記測定プローブの移動経路を算出すると共に、この移動経路と前記移動速度、移動加速時間、測定速度及び測定加速時間とに基づいて動作時間を算出するものである
    ことを特徴とする請求項1記載の測定機の動作時間算出装置。
  3. 前記コマンド解析手段は、算出された動作時間移動速度に基づく補正係数によって補正処理するものである
    ことを特徴とする請求項2記載の測定機の動作時間算出装置。
  4. 記憶手段に記憶されたパートプログラムを読み出して、当該パートプログラムからコマンドを抽出し、該コマンドが移動パラメータの設定コマンドである場合は、移動パラメータ設定処理を実行し、該コマンドが測定プローブの移動に関するコマンドである場合には、該コマンドの実行によって費やされる測定機の動作時間を、予め設定された又は前記移動パラメータ設定コマンドで設定された移動パラメータに基づいて算出すると共に、算出された動作時間を積算して測定開始から測定終了までの総動作時間を算出し、この算出された総動作時間を表示手段に表示する測定機の動作時間算出プログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体。
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