JPH01109056A - Copy control method - Google Patents

Copy control method

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JPH01109056A
JPH01109056A JP26735787A JP26735787A JPH01109056A JP H01109056 A JPH01109056 A JP H01109056A JP 26735787 A JP26735787 A JP 26735787A JP 26735787 A JP26735787 A JP 26735787A JP H01109056 A JPH01109056 A JP H01109056A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
distance
model
axis
inclination angle
control method
Prior art date
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Pending
Application number
JP26735787A
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Japanese (ja)
Inventor
Etsuo Yamazaki
悦雄 山崎
Hiroo Nagata
永田 寛雄
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Priority to JP26735787A priority Critical patent/JPH01109056A/en
Publication of JPH01109056A publication Critical patent/JPH01109056A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To bring trace error to zero regardless of inclination angle and to achieve an accurate copy control by measuring the distance to the surface of a model every time then obtaining an inclination angle of the model based on a difference of measured distances and making follow-up control. CONSTITUTION:CPU1 carries out detection of relative positions in the direction of X-Z axes between a distance meter 10 being driven by servo motors 9x-9z and a model 13 on a table 12 through position detectors 15x-15z and counters 7x-7z every predetermined time set by a timer 2. Then inclination angle of the model 13 is obtained based on every relative moving amount and variation of distance to the model 13 measured through the distance meter 10, and follow-up control is made accordingly. Since trace error is brought to zero regardless of the inclination angle, accurate copy control can be made.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ距離測定器のような、非接触の距離測定
器を使用ルたならい制御方法に関し、特にモデル表面へ
の距離と、機械位置からモデル表面の傾斜角を求めてモ
デル表面を追跡するならい制御方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method of controlling a pattern using a non-contact distance measuring device such as a laser distance measuring device, and particularly relates to a method of controlling the distance to a model surface and a machine position. This invention relates to a tracing control method for tracking a model surface by determining the angle of inclination of the model surface.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

モデル表面にレーザビームを照射し、その反射光を検出
して、モデル表面までの距離を検出し、モデル表面まで
の距離を一定に保つように追跡制御しながら、ならい制
御を行うならい制御方法がある。
A tracing control method that irradiates the model surface with a laser beam, detects the reflected light, detects the distance to the model surface, and performs tracing control while keeping the distance to the model surface constant. be.

具体的には、モデル表面までの距離りから基準路m t
 @を引いた偏差(L−L6)を求め、この値にループ
ゲインKを乗じ、補正速度とし、この補正速度をZ軸の
出力速度とし、指令速度Vcを例えばX軸の出力速度と
して、モデル表面を追跡する。各軸の速度は下記のよう
になる。
Specifically, from the distance to the model surface, the reference path m t
Find the deviation (L-L6) by subtracting @, multiply this value by the loop gain K, set it as the corrected speed, set this corrected speed as the Z-axis output speed, set the command speed Vc as the X-axis output speed, and set the model. Track the surface. The speed of each axis is as follows.

Vx−Vc           (1)V z =K
 (L−L6 )      (2)この制御方法はモ
デル表面の傾斜角度に無関係に制御される。
Vx-Vc (1) Vz = K
(L-L6) (2) This control method is controlled regardless of the inclination angle of the model surface.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、従来の方法では下記の関係が成り立つ。 However, in the conventional method, the following relationship holds true.

Vz/Vxxtanα    (3) Vz=Vx−tanα      (4)(4)式に(
2)式を代入すると、 K (LLLo )=Vx −tanot従って、 L−Lo = (Vx/K)  ・tarzr  (5
)となり、(5)式はならいの追跡誤差が傾斜角度αの
正接に比例することとなり、モデル表面の傾斜角によっ
て、追跡誤差が変化して、正確なならい制御ができない
という問題点がある。
Vz/Vxxtanα (3) Vz=Vx−tanα (4) In equation (4), (
2) Substituting the formula, K (LLLo) = Vx -tanot Therefore, L-Lo = (Vx/K) ・tarzr (5
), and equation (5) shows that the tracking error of the profile is proportional to the tangent of the inclination angle α, and the problem is that the tracking error changes depending on the inclination angle of the model surface, making it impossible to perform accurate profile control.

本発明の目的は上記問題点を解決し、モデル表面への距
離と、機械位置からモデル表面の傾斜角を求めてモデル
表面を追跡し、追跡誤差がモデルの傾斜角に無関係にな
るようなならい制御方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems, to track the model surface by determining the distance to the model surface and the inclination angle of the model surface from the machine position, and to track the model surface so that the tracking error is independent of the model inclination angle. The objective is to provide a control method.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明では上記の問題点を解決するために、少なくとも
3軸の稼動部を有する機械で、モデル表面までの距離を
測定して、ならい制御を行うならい制御方法において、 一定時間ごとに前記モデル表面までの距離を測定し、同
時に前記各軸の位置を読み取り、前記3軸の内の1軸の
基準軸の移動量ΔXとZ軸の移動量ΔZと、一定時間内
の距離の増減分ΔLを演算し、 前記基準軸とZ軸のなす面内でのモデルの傾斜角αを次
の式から求め、 αmarc  tan ((ΔZ+ΔL)/ΔX)前記
距離測定データLと、予め設定されている基準路#IL
、との差分(L−L0)を偏差として演算し、偏差とル
ープゲインから補正速度成分K(L−L0)を求め、 前記傾斜角αと前記補正速度K(LL0)から下記の式
で、各軸の速度を演算し、 Vx−Vc −cos ex−K (L−Lo )  
・sin exVzmVc −5in cx+K (L
−Lo )  ・cos a前記モデル表面を追跡する
、 ことを特徴とするならい制御方法が、 提供される。
In order to solve the above problems, the present invention provides a tracing control method in which a machine having at least three axes of moving parts measures the distance to a model surface and performs tracing control. At the same time, measure the distance to Calculate the inclination angle α of the model in the plane formed by the reference axis and the Z axis from the following formula, αmarc tan ((ΔZ+ΔL)/ΔX) using the distance measurement data L and the preset reference road. #IL
, calculate the difference (L-L0) as a deviation, find the corrected speed component K (L-L0) from the deviation and the loop gain, and use the following formula from the tilt angle α and the corrected speed K (LL0), Calculate the speed of each axis, Vx-Vc-cos ex-K (L-Lo)
・sin exVzmVc -5in cx+K (L
A tracing control method is provided, comprising: tracking the model surface.

〔作用〕[Effect]

上記の各軸の送り速度VX%VZを、前述した(4)式
、 Vz=Vx−tanα に代入すると、 Vc−sin α十K (L−Lo )  ・cos 
α=(Vc−cosα−K(L−L0)  ・cosα
〕 ・tanα 従って、 L −Lo = V c Ccosa jtanα−5
incr)/K 1=O (ただし、K 1− (K/cos α))となり、追
跡誤差(L−L@)が、モデルの傾斜角度と無関係にな
り、正確なならい制御が可能になる。
Substituting the feed rate VX%VZ of each axis above into the above-mentioned equation (4), Vz=Vx-tanα, we get Vc-sin α0K (L-Lo) ・cos
α=(Vc-cosα-K(L-L0) ・cosα
] ・tanα Therefore, L −Lo = V c Ccosa jtanα−5
incr)/K 1 = O (where K 1- (K/cos α)), the tracking error (L-L@) becomes independent of the inclination angle of the model, and accurate tracing control becomes possible.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

第1図に本発明のならい制御方法を実施するための装置
のブロック図を示す0図において、1は全体を制御する
プロセッサ、2はタイマであり、プロセッサ1に時間を
知らせる。3はメモリであり、制御プログラムの格納さ
れたROM、各種のパラメータ、データ等を記憶するR
AM等から構成されている。4は入出力信号インターフ
ェイス(110)であり、外部との入出力信号の授受を
行う。5はADコンバータであり、後述の距離測定器か
らのアナログ信号をディジタルな信号に変換する* 6
x% 6716zはそれぞれY軸、Y軸、Z゛軸のDA
コンバータであり、プロセッサ1から書込まれたディジ
タル指令値をアナログ値に変換して出力する。7x、7
y、7zはそれぞれY軸、Y軸、Z軸のカウンタであり
、後述の位置検出器からの帰還パルスを検出して、プロ
セッサ1が読取り、リセットされる。
FIG. 1 shows a block diagram of an apparatus for carrying out the profiling control method of the present invention. In FIG. 0, 1 is a processor that controls the entire system, and 2 is a timer, which informs the processor 1 of the time. 3 is a memory, which includes a ROM in which a control program is stored, and R for storing various parameters, data, etc.
It consists of AM, etc. 4 is an input/output signal interface (110), which exchanges input/output signals with the outside. 5 is an AD converter, which converts an analog signal from a distance measuring device (described later) into a digital signal * 6
x% 6716z is the DA of Y axis, Y axis, Z゛ axis respectively
The converter converts the digital command value written from the processor 1 into an analog value and outputs the analog value. 7x, 7
y and 7z are Y-axis, Y-axis, and Z-axis counters, respectively, which are read by the processor 1 and reset by detecting a feedback pulse from a position detector, which will be described later.

8xs ays 8zはそれぞれY軸、Y軸、Z軸のサ
ーボアンプであり、DAコンバータ6x16y、6zか
らアナログ信号を受け、サーボモータ9’J−s9y、
9zを駆動する。
8xs ays 8z are Y-axis, Y-axis, and Z-axis servo amplifiers, which receive analog signals from DA converters 6x16y and 6z, and servo motors 9'J-s9y,
Drive 9z.

lOは距離測定器であり、ここではレーザ距離測定器が
使用され、モデルに照射されたレーザ光が反射され、こ
の反射光を受光して、距離に比例した電圧信号を発生し
て、その電圧信号をADコンバータ5に出力する。また
、距離測定器としては、レーザ距離測定器以外に超音波
距離測定器等を使用することもできる。11はコラムヘ
ッドであ恰、距離測定器lOがサーボモータ9zによっ
て、上下できるように設けられている。12はテーブル
であり、その上にモデル13が固定されている。テーブ
ル12はサーボモータ9X、9yによって、移動を制御
される。14は操作盤であり、オペレータが機械を制御
するために使用され、その信号は入出力インターフェイ
ス(Ilo>4に接続されている。
IO is a distance measuring device, and here a laser distance measuring device is used, which reflects the laser light irradiated to the model, receives this reflected light, generates a voltage signal proportional to the distance, and calculates the voltage. The signal is output to the AD converter 5. Further, as the distance measuring device, an ultrasonic distance measuring device or the like can be used in addition to the laser distance measuring device. Reference numeral 11 denotes a column head on which a distance measuring device 1O is provided so that it can be moved up and down by a servo motor 9z. 12 is a table, on which a model 13 is fixed. The movement of the table 12 is controlled by servo motors 9X and 9y. Reference numeral 14 denotes a control panel, which is used by the operator to control the machine, and whose signals are connected to an input/output interface (Ilo>4).

なお、各サーボモータには、それぞれ位置検出器15X
% t5y、15zが接続されており、その出力パルス
はカウンタ1xs7ys1zに入力されている。
In addition, each servo motor is equipped with a position detector 15X.
% t5y and 15z are connected, and their output pulses are input to the counter 1xs7ys1z.

第2図に距離測定器がモデル表面を移動する状態を示す
0図において、IOは距離測定器であり、13はモデル
であり、モデル13の表面は水平面に対して傾斜角αを
有する。Plは距離測定器10の前回の位置であり、P
2が1サンプリング時間後の距離測定器lOの位置であ
り、P3が追跡が理想的に行われたときの距離測定器1
0の位置を示す、従って、位置P2にある距離測定器1
0を理想的な位置へ戻るように制御する必要がある。
In FIG. 2, which shows the distance measuring device moving on the model surface, IO is the distance measuring device, 13 is the model, and the surface of the model 13 has an inclination angle α with respect to the horizontal plane. Pl is the previous position of the distance measuring device 10, and P
2 is the position of the range finder lO after one sampling time, and P3 is the position of the range finder 1 when tracking is ideally performed.
0 and therefore at position P2.
It is necessary to control 0 so that it returns to the ideal position.

次にモデルの傾斜角に沿った追跡を行うための方法につ
いて述べる。第3図に距離測定器をモデルの傾斜角に沿
って、動作させるためのフローチャート図を示す。図に
おいて、Sに続く数値はステップ番号である。
Next, we will describe a method for tracking along the tilt angle of the model. FIG. 3 shows a flowchart for operating the distance measuring device along the inclination angle of the model. In the figure, the numerical value following S is the step number.

〔S1〕プロセツサ1ヘタイマ2から割込みがかかりサ
ンプリングを開始する。
[S1] Processor 1 receives an interrupt from timer 2 and starts sampling.

(S2)ADコンバータ5から距WBLを読み取り、カ
ウンタ7X% 7y、7zからΔX、ΔY1ΔZを読み
取る。
(S2) Read the distance WBL from the AD converter 5, and read ΔX, ΔY1ΔZ from the counters 7X% 7y, 7z.

〔S3〕基準距[、oと測定距離りの差を求める。[S3] Find the difference between the reference distance [, o and the measured distance.

AL L ” L o −L  −・−・−・−(0)
(S4)S3で求めたΔLLから、下記の式で各軸の送
り速度を計算する。
ALL L ” Lo -L -・-・-・-(0)
(S4) From ΔLL obtained in S3, calculate the feed rate of each axis using the following formula.

vx=vCjcosα−に・ΔLL・sinαVz=V
c −5in a+K・ΔLL−cosα・−−−−−
−・−−−−−・・(b)ここで、 ■C:送り指令速度 K :ループゲイン Vx:Y軸の送り速度 VzsZ軸の送り速度 である。
vx=vCjcosα−・ΔLL・sinαVz=V
c −5in a+K・ΔLL−cosα・---
-・------... (b) Here, (1) C: Feed command speed K: Loop gain Vx: Y-axis feed speed Vzs Z-axis feed speed.

(S5)S4で求めた各軸の送り速度をDAコンバータ
5x、5zに出力する。この出力はサーボアンプ3x、
13zに送られ、サーボモータ9x。
(S5) The feed speed of each axis determined in S4 is output to the DA converters 5x and 5z. This output is servo amplifier 3x,
Sent to 13z, servo motor 9x.

9zを指令された送り速度に制御する。9z is controlled to the commanded feed rate.

〔S6〕前回読み取った距離データLaと今回読み取っ
た距離データLとの差を求める。
[S6] Find the difference between the distance data La read last time and the distance data L read this time.

AL = L a −L  −−−−−−−−−−・−
・・(C)(S7)S6のデータを基に、次式でモデル
の傾斜角を求める。
AL = L a −L −−−−−−−−−・−
(C) (S7) Based on the data in S6, calculate the inclination angle of the model using the following equation.

cr=earc、  tan  ((ΔZ+ΔL)/Δ
X)−・・−・−−−−−−−−−−・(d)〔S8〕
今回測定した距離データLを距離データLaに置き換え
、次回の計算のために用意して置く、そして、次回の割
込みが発生するまで、他の処理を行う。
cr=earc, tan ((ΔZ+ΔL)/Δ
X) −・・−・−−−−−−−−−−・(d) [S8]
The distance data L measured this time is replaced with the distance data La and is prepared for the next calculation, and other processing is performed until the next interruption occurs.

このようにして、モデルの傾斜角に沿った追従動作を行
うことができる。
In this way, it is possible to perform a follow-up operation along the inclination angle of the model.

上記の説明では、基準軸はX軸で説明したが、Y軸を基
準軸としても同様に制御することができる。また、X−
Y平面上の任意の角度の方向を基準軸として同様に制御
することもできる。
In the above description, the X-axis was used as the reference axis, but the same control can be performed using the Y-axis as the reference axis. Also, X-
It is also possible to control in a similar manner using a direction at an arbitrary angle on the Y plane as a reference axis.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明では、モデル表面までの距離
を毎回測定し、この距離0差から°モデルの傾斜角を求
めて、傾斜角に沿った追従制御を行うようにしているの
で、追跡誤差が傾斜角度に無関係に零になり、正確なな
らい制御方法が可能になる。
As explained above, in the present invention, the distance to the model surface is measured every time, the tilt angle of the ° model is determined from the 0 difference in distance, and tracking control is performed along the tilt angle, so tracking error becomes zero regardless of the tilt angle, allowing an accurate tracing control method.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のならい制御方法を実施するための全体
のブロック図、 第2図は距離測定器がモデル表面を移動する状態を示す
図、 第3図は距離測定器をモデルの傾斜角に沿って動作させ
るためのフローチャート図である。 l−・−−−−−−・・−・−プロセッサ2−・−・−
・−・・−・・・・タイマ3−・・−・−・・−・・−
・・メモリ5・−・−−−一−・−ADコンバータ6 
x−−−−−・・−DAコンバータ6y・−・−・・・
−DAコンバータ 6z−・・−−−−−−・−DAコンバータ7x−・−
・−・−・−カウンタ 7y−・−・−・・・−カウンタ 7z−・・・−・−・カウンタ lO−・・−・−−−−−−・・距離測定器11−−−
−−・−・−・−・コラムヘッド12・−・・−・・−
−−−−−−テーブル13・・・−−−−−・・・・・
−・−モデル特許出願人 ファナック株式会社 代理人   弁理士  服部毅巖 第2図
Fig. 1 is an overall block diagram for carrying out the tracing control method of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the distance measuring device moving on the model surface, and Fig. 3 is a diagram showing how the distance measuring device is moved along the model's inclination angle. It is a flowchart figure for operating along. l−・−−−−−−・・−・−Processor 2−・−・−
・−・・−・・Timer 3−・・−・−・・−・・−
・・Memory 5・−・−−1−・−AD converter 6
x-----DA converter 6y-----
-DA converter 6z---------DA converter 7x--
・−・−・−Counter 7y−・−・−・・Counter 7z−・・・−・−・Counter lO−・・−・−−−−−−・・Distance measuring device 11−−−
−−・−・−・−・Column head 12・−・・−・・−
−−−−−−Table 13・・・−−−−・・・・・・・
−・− Model patent applicant Fanuc Co., Ltd. agent Patent attorney Takeshi Hattori Figure 2

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも3軸の稼動部を有する機械で、モデル
表面までの距離を測定して、ならい制御を行うならい制
御方法において、 一定時間ごとに前記モデル表面までの距離を測定し、同
時に前記各軸の位置を読み取り、 前記3軸の内の1軸の基準軸の移動量ΔXとZ軸の移動
量ΔZと、一定時間内の距離の増減分ΔLを演算し、 前記基準軸とZ軸のなす面内でのモデルの傾斜角αを次
の式から求め、 α=arc tan{(ΔZ+ΔL)/ΔX}前記距離
測定データLと、予め設定されている基準距離L_0と
の差分(L−L_0)を偏差として演算し、偏差とルー
プゲインから補正速度成分K(L−L_0)を求め、 前記傾斜角αと前記補正速度K(L−L_0)から下記
の式で、各軸の速度を演算し、 Vx=Vc・cosα−K(L−L_0)・sinαV
z=Vc・sinα+K(L−L_0)・cosα前記
モデル表面を追跡する、 ことを特徴とするならい制御方法。
(1) In a tracing control method in which a machine having at least three axes of moving parts measures the distance to the model surface and performs tracing control, the distance to the model surface is measured at regular intervals, and each of the aforementioned Read the position of the axis, calculate the movement amount ΔX of the reference axis of one of the three axes, the movement amount ΔZ of the Z axis, and the increase/decrease in distance within a certain time ΔL, and calculate the distance between the reference axis and the Z axis. The inclination angle α of the model in the plane formed by ) as a deviation, calculate the corrected speed component K (L-L_0) from the deviation and loop gain, and calculate the speed of each axis using the following formula from the tilt angle α and the corrected speed K (L-L_0). Then, Vx=Vc・cosα−K(LL−L_0)・sinαV
z=Vc・sinα+K(LL_0)・cosα A tracing control method characterized in that the model surface is tracked.
(2)前記モデル表面までの距離をレーザ距離測定器で
測定することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
ならい制御方法。
(2) The tracing control method according to claim 1, characterized in that the distance to the model surface is measured with a laser distance measuring device.
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