JPH01152303A - 三次元計測ロボットによる長穴又は角穴の中心座標の算出方法 - Google Patents

三次元計測ロボットによる長穴又は角穴の中心座標の算出方法

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JPH01152303A
JPH01152303A JP30958887A JP30958887A JPH01152303A JP H01152303 A JPH01152303 A JP H01152303A JP 30958887 A JP30958887 A JP 30958887A JP 30958887 A JP30958887 A JP 30958887A JP H01152303 A JPH01152303 A JP H01152303A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、三次元計測ロボットによる長穴又は角穴の中
心座標の算出方法に関する。
[従来の技術] 従来、ティーチングプレイバック方式の三次元計測ロボ
ットにより長大の中心座標を自動計測により求めるには
、計測対象となる長穴のティーチングデータによる計測
開始点に三次元計測ロボットのプローブをアプローチさ
せて該長穴内において、プローブを計測開始点を通って
長大内を横断又は縦断させて第1及び第2の接触点の座
標を読みとるとともにこれら第1及び第2の接触点の中
点の座標を求め、次にプローブを前記中点を通りかつ前
記移動方向と直角に長大内を縦断又は横断させて第3及
び第4の接触点の座標を読みとるとともにこれら第3及
び第4の接触点の中点の座標を求めてこれにより長大の
中心座標を求めるものである。そして、この場合、オペ
レータが長穴の計測開始点(中心と思われる点)に接触
式のプローブをアプローチさせ、また長穴内でプローブ
を横・縦断させて穴の縁から第1ないし第4の接触点の
座標データを得るためにプローブの移動方向を教示して
おき、このティーチングデータに基いてプローブを自動
操作して自動計測を行うものである。
[発明が解決しようとする問題点] ところで従来の方法では、ティーチングの誤差や被計測
物の加工精度に起因する計測対象となる穴位置のバラツ
キ等により、必ずしも正確に穴の中心座標を求めること
ができないという問題があった。
すなわち、第4図は従来の長穴の中心座標を算出する方
法の一例を示すものであり、P’oは計測開始点、P′
1は第1の接触点、P′2は第2の接触点、M′、はP
′1とP′gの中点、P″、は第3の接触点、P′4は
第4の接触点、M’2はP’aとP′4の中点であり、
このM′2が計測上での長大の中心点となる。しかしM
′2は真の中心座標Oに対して大きな誤差があることが
わかる。計測開始点I〕′。は本来、長穴の中心と思わ
れる箇所に、また第1ないし第4の接触点の座標を得る
ためにプローブは長穴内を正確な方向性をもって縦横断
させるよう予めティーチングしておくのであるが、実際
の計測ではティーチングの誤差や計測対象となる長大の
位置のバラツキ等により、第3図のように計測開始点P
′oが真の中心点Oから外れたり、またプローブの穴内
での縦横断方向が斜めになることが多々あり、これらが
原因で計測精度が悪くなる。
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、誤差
を極力小さくして中心座標算出の精度を向上させ得る三
次元計測ロボットによる長穴又は角穴の中心座標の算出
方法を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 上記に目的を達成するため1本発明では、計測対象とな
る穴のティーチングデータによる計測開始点に三次元計
測ロボットのプローブをアプローチさせて該穴内におい
て、プローブを前記計測開始点を通って穴内を横断又は
縦断させて第1及び第2の接触点の座標を読みとるとと
もにこれら第1及び第2の接触点の中点の座標を求め、
次にプローブを前記中点を通りかつ前記移動方向と直角
に穴内を縦断又は横断させて第3及び第4の接触点の座
標を読みとるとともにこれら第3及び第4の接触点の中
点の座標を求めてこれを第2の計測開始点とし、次にプ
ローブを前記第2の計測開始点を通りかつ前記最初の横
断又は縦断方向と直角に穴内を横断又は縦断させて第5
及び第6の接触点の座標を読みとるとともにこれら第5
及び第6の接触点の中点の座標を求め、さらにこの中点
を通りかつ前記第2の計測開始点を含む移動方向と直角
に穴内を縦断又は横断させて第7及び第8の接触点の座
標を読みとり、これら第7及び第8の接触点の中点の座
標を求めて穴の中心座標とすることを特徴とする。
[作   用] 上記の手段を有する本発明方法では、まず従来方法通り
にプローブを計測対象となる穴の計測開始点からスター
トさせて穴内を縦横断して第1ないし第4の接触点の座
標を読みとり、第3及び第4の接触点の中点の座標を求
める。従来の方法ではこの中点をもって穴の中心点とす
るのであるが1本発明ではこの中点を求めるまでの計測
を第1段階とし、この中点を第2の計測開始点としこの
点からスタートして第2段階の計測を行うものであり、
第2段階の計測では第1ないし第4の接触点の座標を計
測すると同様な手順で第5ないし第8の接触点の座標を
読みとり、第7及び第8の接触点の中点の座標を穴の中
心座標として算出するものである。すなわち、本発明方
法ではティーチングデータによりプローブをアプローチ
させる計測開始点と計測途中で演算により求められる第
2の計測開始点の二つの計測開始点が存在し、第2の計
測開始点は最初の計測開始点に比べてより真の中心に接
近している。したがって第2の計測開始点は最初の計測
開始点の補正した点であるとも云え、前述のように計測
量゛始点は、本来ティーチング時に穴の中心と思われる
箇所に決めかつ真の穴の中心と計測開始点がより接近ず
ればする程、計測の粘度が向上することから、ティーチ
ングデータによる最初の計測開始点より常に真の中心に
接近した第2の計測開始点を利用して計測する本発明方
法では、中心座標の計測精度においてより有利に作用す
るものである。
[実 施 例] 以下1本発明の実施例を図面によって説明する。
第3図は三次元計測ロボットの一例を示すもので、lは
直交3軸の計測機機構であり、2はその計測機機構の1
のアームに設けた多関節アーム、3は多関節アーム2の
先端に設けた被計測物に接触する接触式のプローブであ
る。
直交3軸の計測機機構1は、被計測物を載置する定盤4
に沿って水平に配置した固定ベース5と、この固定ベー
ス5の上面に長手方向に設けたレール6.7上を移動可
能に設けた移動ベース8と、移動ベース8上に垂直に立
設したコラム9と、このコラム9上を摺動可能に配設し
たヘッド本体10と、固定ベース5とコラム9に夫々直
交しヘッド本体lOを貫通して摺動可能に配設したアー
ムIIとで構成される。
また、この直交3軸の計測機機構は従来より十分に公知
であるため、詳しい説明は省略するが、各動作部は所定
の駆動機構を備えている。すなわち、移動ベース8上に
は移動ベース駆動用の交流三相サーボモータが配設され
、このモータにて減速機を介して回転駆動されるピニオ
ンギヤが固定ベース5に沿って配設されるラックギヤと
噛み合うことで移動ベース8を固定ベース5上に沿って
駆動する。またコラム9の頂部にはヘッド本体10の駆
動用の交流三相サーボモータ及び減速機が配設され、こ
の減速機の出力軸と連結されたボールねじ軸がコラム9
内に配設されるとともにヘッド本体!0に固定されたボ
ールねじナツトと螺合されており、千−夕によりボール
ねじ軸を回転駆動することによりヘッド本体lOをコラ
ム9に沿って−F下動する。またヘッド本体10にはア
ーム11の駆動用の交流三相サーボモータが配設され、
このモータにて減速機を介して回転駆動されるピニオン
ギヤがアーム11に沿って配設されるラックギヤと噛み
合うことでアーム11をヘッド本体10に対して駆動可
能にしている。
多関節アーム2は、直交3軸の計測機機構lのアーム1
1の先端に配設され、このアーム11と同軸に回転可能
に配設される第1回転アーム部12と、この第1回転ア
ーム部12に対して曲折可能に配設される第1曲折アー
ム部13と、この第1曲折アーム部+3と同軸に回転可
能に配設される第2回転アーム部14と、この第2回転
アーム部14に対して曲折可能に配設される第2曲折ア
ーム部15とからなり、この第2曲折アーム部15の先
端に接触子3が設けられる。
なお、各アーム部には駆動用の直流サーボモータ及び減
速機が内蔵され、これら減速機の出力軸に各アーム部が
連結されており、回転・曲折アーム部はこれら駆動機構
によって所定の角度範囲で回動・曲折される。
16ははコンピュータ装置を含む制御装置であり、ティ
ーチング時に三次元計測機機構■及び多関節アーム2の
姿勢及びそれに至る経路等を前記角度センサーの検出値
によりティーチングデータとして記憶し1次に自動計測
の際にティーチングデータに基いて各動作部を駆動制御
するとともにプローブ3が計測点と接触してON信号を
発生したときに前記各角度センサーの検出値を読みとっ
て計測点の座標の計測を行う。
本発明は、このようなティーチングプレイバック方式の
三次元計測ロボットにおいてティーチングのデータに基
づいて自動計測により長大又は角穴の中心座標を算出す
る方法であり、コンピュータプログラムに従って実行さ
れる。
以下詳述すると、第1図のような長穴20に対し、その
内部に設定された計測開始点P0にプローブ3をアプロ
ーチさせ、プローブ3を長穴20内を横断させ長穴20
の縁に接触させて第1及び第2の接触点P、、P2の座
標を読みとる。これら座標値はコンピュータへ入力され
第1及び第2の接触点P、、P、の中点M+の座標が演
算される。中点M、の座標が求まると1次にプローブ3
を中点M、の位置まで移動させるとともに前記横断方向
と直角に縦断させ長穴20の縁に接触させて第3及び第
4の接触点P、、P、の座標を読みとる。そしてコンピ
ュータにて第3及び第4の接触点P、、P、の中点M2
の座標が演算される。
この中点M2は第2の計測開始点でもあり、プローブを
第2の計測開始点M2に移動させ、この点からスタート
して前記縦断方向と直角に長穴20内を横断させ長穴2
0の縁に接触させて第5及び第6の接触点P’s 、 
P sの座標を読みとり、これら座標値からその中点M
3の座標が演算される。
さらにプローブ3を中点M、の位置まで移動させるとと
もに前記縦断方向と平行に縦断させ長穴20の縁に接触
させて第7及び第8の接触点p、、p、の座標を読みと
り、これら第7及び第8の接触点P、、P、の座標から
算出されるこれら接触点の中点M4の座標をもって長穴
20の中心点の座標とするものである。
第1図に図示する例ではティーチングデータによる計測
開始点P0が真の中心点Oより大きく離れ、またプロー
ブの長穴内での縦・横断方向が斜めとなっているため、
従来方法で求めた場合の中心点(第1図ではMa)は真
の中心点0に対して大きな誤差を生じるが、本発明方法
では計測開始点P0より真の中心点Oに接近した第2の
計測開始点からさらに計測を続けるため、それより得ら
れる計測上の中心点M4は貞の中心点Oにきわめて接近
し精度の高い計測ができることがわかる。
なお、実施例で説明した計測では第1.第2゜第5及び
第6の接触点P、、P、、P、t、P、を長穴20の横
断方向に、また第3.第4.第7及び第8の接触点P、
、P4.Pt、Psを縦断方向にとったが、これを逆に
してもよい。しかし、プローブの長大内での縦・横断方
向が大きく傾いた場合等のときは前者の方がより精度の
高い計測が可能になる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明の三次元計測ロボットによる長
穴又は角穴の中心座標の算出方法では、ティーチングデ
ータによる計測開始点からプローブをスタートさせる第
1段階の計測により第2の計測開始点を求め1次に前記
計測開始点に比べて真の中心座標により近づいた゛第2
の計測開始点からプローブをスタートさせる第2段階の
計測により長穴又は角穴の中心座標を求めるため、ティ
ーチングの誤差や計測対象となる穴位置のバラツキによ
り計測開始点が真の中心座標より大きく外れても精度の
高い中心座標の算出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る長大の中心座標を算出す
る計測の説明図、第2図は長穴又は角穴の中心座標を算
出する方法の手順を示すフローチャート、第3図は三次
元計測ロボットの全体図、第4図は従来の長大の中心座
標を算出する計測の説明図である。 3〜プローブ   20〜長穴 P0〜計測開始点  Pl〜第1の接触点P2〜第2の
接触点 P3〜第3の接触点P4〜第4の接触点 Ps
〜第5の接触点P6〜第6の接触点 P、〜第7の接触
点P8〜第8の接触点 M1〜PlとpHの中点 M2〜P、とP4の中点(第2の計測開始点)M、l〜
P6とP6の中点 M4〜P、とP、の中点(計測により算出した穴の中心
) 特許出願人 日産自動車株式会社 同  東京貿易株式会社 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 計測対象となる穴のティーチングデータによる計測開始
    点に三次元計測ロボットのプローブをアプローチさせて
    該穴内において、プローブを前記計測開始点を通って穴
    内を横断又は縦断させて第1及び第2の接触点の座標を
    読みとるとともにこれら第1及び第2の接触点の中点の
    座標を求め、次にプローブを前記中点を通りかつ前記移
    動方向と直角に穴内を縦断又は横断させて第3及び第4
    の接触点の座標を読みとるとともにこれら第3及び第4
    の接触点の中点の座標を求めてこれを第2の計測開始点
    とし、次にプローブを前記第2の計測開始点を通りかつ
    前記最初の横断又は縦断方向と平行に穴内を横断又は縦
    断させて第5及び第6の接触点の座標を読みとるととも
    にこれら第5及び第6の接触点の中点の座標を求め、さ
    らにこの中点を通りかつ前記第2の計測開始点を含む移
    動方向と直角に穴内を縦断又は横断させて第7及び第8
    の接触点の座標を読みとり、これら第7及び第8の接触
    点の中点の座標を求めて穴の中心座標とすることを特徴
    とする三次元計測ロボットによる長穴又は角穴の中心座
    標の算出方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04265809A (ja) * 1991-02-21 1992-09-22 Sharp Corp 孔位置検出装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58169017A (ja) * 1982-03-29 1983-10-05 インタ−ナシヨナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−シヨン きり穴ロボットの教習方法

Patent Citations (1)

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