JPH02205453A - 非接触ならい制御方式 - Google Patents

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〕 本発明はならい加工装置あるいはデジタイジング装置に
使用する非接触ならい制御方式に関し、特に非接触で正
確なならい制御を可能にした非接触ならい制御方式に関
する。

〔従来の技術〕

モーゾルの表面をならって、ならい加工を行ったり、あ
るいはモデルの表面をならってモデルの形状データをデ
ィジタルな値で収拾するデジタイジング装置が広く使用
されている。

これらのならい制御方式はスタイラスをモデルに当てて
、その変位から各軸の移動速度を決めてならい制御を行
っている。これに対して、モデルの材質等の制限をなく
するために、非接触でモデルをならうならい制御方式が
検討されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、非接触ならい制御方式ではモデルまでの絶対的
な距離を正確に測定することが困難なために、従来の接
触式のならい制御方式はど精度のよいならい制御が困難
である。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、非
接触で正確なならい制御を可能にした非接触ならい制御
方式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〕

本発明では上記課題を解決するために、モデルの表面を
ならう非接触ならい制御方式において、３個の非接触位
置検出装置によって、モデル表面の３点を測定し、前記
３点で構成される三角形の重心を求め、前記非接触位置
検出装置から前記重心までの距離と基準変位量との差分
を求め、前記重心の接線方向の速度成分と、前記差分を
補正する補正速度成分によってならいを行うことを特徴
とする非接触ならい制御方式が、提供される。

〔作用〕

モデルと位置検出器の距離を３個の測定器で測定し、３
個の点で構成される三角形の重心と測定器の距離を求め
て、ならうので、モデルまでの距離が正確に測定でき、
より精度の高いならい制御が可能になる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の非接触ならい制御方式の概略図である
。位置検出器１は３個のレーザ位置検出器２．３及び４
で構成れさている。ここで３個のレーザ位置検出器はそ
の位置が同一水平面上で、正三角形の頂点になるように
配置されている。各レーザ位置検出器はそれぞれ垂直方
向にレーザ光を出し、その反射波から、モデル４との位
置を検出する。

それぞれのレーザ位置検出器からのレーザ光の測定個所
をＡ、Ｂ、Ｃとする。この３点で三角形ができ、その重
心をＰｇとし、その座標値を（Ｘｌ、ｙｌ、ｚｌ）とす
る。またこの三角形で決まる平面をＳとする。平面Ｓは
次の式で表すことができる。

ｘ＋ａ　ｙ＋ｂ　ｚ＋ｃ−０ ただし、ａ、ｂ及びＣは定数である。

この重心ｐｇと位置検出器１との距離は前述の各レーザ
位置検出器の測定した距＃１２．１３．２４から計算す
ることができ、その距離を！ｌとする。

〔表面ならい〕

まず表面ならいの場合を説明する。第２図は表面ならい
の説明図である。ならい平面をＸ−Ｚ平面、基準変位量
を！とする。重心ｐｇを通り、ならい平面上のモデル５
に対する接線りは以下の式％式％ また、Ｘ軸に対する接線の傾きθは以下の式で現れる。

θ＝ｔａｎ−’　（−１／ｂ） ここで、変位の誤差量Δｌは、 Δ１＝ｘｘ−ｔｚ である。そこで、Ｘ軸及びＺ軸の速度成分■χ、Ｖｚは
、 Ｖｘ干Ｖｃｏｓθ Ｖｚ＝ＶＡｓｔｎθ−にΔｌ で表すことができる。ただし、ここでＶＡはモデル５の
接線方向のベクトルを表す。この速度指令でＸ軸とＺ軸
のサーボモータを駆動すれば、ならい動作を行うことが
できる。

〔輪郭ならい〕

次に輪郭ならいについて述べる。第３図（ａ）、（ｂ）
及び（Ｃ）はこれらの傾きを求めるための説明図である
。

第３図（ａ）は位置検出器がモデルの輪郭をならう図で
ある。位置検出器１はモデル゛６を２軸の高さ一定でな
らう。現在、位置検出器１は点りのま上にありその接線
方向の点をＦとする。実際に位置検出器１が進行するの
はＥ点でなければならない。

第３図（ｂ）は第３図（ａ）のｘＹ平面図である。ここ
で、Ｄ点でのモデル６の接線方向のベクトルをＶとする
と、それぞれＸ軸及びＹ軸方向のベクトルＶｘ及びｖｙ
は、 Ｖｘ＝Ｖｃｏｓθ Ｖｙ＝Ｖｓ　ｉｎθ である。

第３図（ｃ）は第３図（ａ）のＸＺ平面図である。ここ
で、基準変位量に対する誤差量Δｌに相当する分を補正
する必要があり、点Ｆでのモデル６に対する接線をＬと
すると、補正分は、Δｊ！ｊａｎθト２ で表すことができる。

同様にＹ−Ｚ平面上の補正分は、 Δｆｔａｎθｙ−ｚ で表すことができる。従って、それぞれＸ軸及びＹ軸へ
の速度指令は、以下の式で与えられる。

Ｖｘ＝ＶｃｏｓθＸ−Ｙ＋にΔｆｆ１ｔａｎθに一２Ｖ
ｘ−Ｖｓｉｎθｘ−、＋にΔｊ！ｔａｎθＶ。

ただし、ここでｋは定数である。この速度指令でＸ軸及
びＹ軸のサーボモータを駆動すれば、輪郭ならいを行う
ことができる。

第４図は本発明を実施するためのならい制御装置のハー
ドウェアのブロック図である。プロセッサ１１はＲＯＭ
１２に格納されたシステムプログラムに従って、ならい
制御装置全体を制御する。

ＲＡＭ１３は一時的にデータを格納するのに使用される
。不揮発性メモリ１４には、モデル形状のディジタルデ
ータが格納される。不揮発性メモリは０ＭＯ３をバッテ
リバックアップしており、電源が切断されても収拾され
たデータは保持される。

グラフィック制御回路は各種のデータをビデオ信号に変
換し、表示装置ｔ　１６　ａに送り、表示装置１６ａは
これらのデータを表示する。

速度制御回路１８は上記に述べた速度指令を受けて、サ
ーボモータの制御信号をサーボアンプ１９に与え、サー
ボアンプ１９はサーボモータ２０を駆動する。サーボモ
ータ２０にはタコジェネレータ２１が結合されており、
速度制御回路１８に速度信号を帰還する。これらの速度
制御回路等の要素はそれぞれｘ、ｙ、ｚ軸の３軸分ある
が、すべて同じ構造なので、図ではｌ軸分のみ表してい
る。

位置検出器１にはレーザ位置検出器２．３及び４が設け
られており、測定された距離は入力回路６に送られ、プ
ロセッサ１１によって読み取られ、先に述べたならい制
御に必要なデータが計算される。

このようにして、モデルの表面をならい、ならい加工を
実行し、また、単にモデルの表面をならって、モデルの
形状データをディジタルな形式で収拾することもできる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、３個の点の位置を測定
して、その重心の距離を求めてならい制御を行うように
したので、精度のよいならい制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の非接触ならい制御方式の概略図、 第２図は表面ならいの説明図、 第３図（ａ）は位置検出器がモデルの輪郭をならう状態
を示す図、 第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＸＹ平面図、第３図（ｃ
）は第３図（ａ）のＹＺ平面図、第４図は本発明を実施
するためのならい制御装置のハードウェアのブロック図
である。 １・−・−・・−・−・・−・位置検出器２〜４・−−
−−−−・・・・−レーザ位置検出器５−−−−−−−
−・・・−一−〜−モデル６−・・・・・−・−・−モ
デル １１−・−・−・・−−−−−プロセッサ１２・・−・
・−−−−−・−・・メモリ１３・−・　　　　　ＲＡ
Ｍ １４−・・−・・−・・・−不揮発性メモリ１６・・−
・・−・−−−−−−・グラフィック制御回路１６ａ　
　　　表示装置 １７−・・・・・・−・・・キーボード１８−・・・−
・・−・−・−速度制御回路１９−・−−一−−−−−
・・−サーボアンプ２０−・・−−−−−−・・・−・
サーボモータ２１−−−−−−−−・・−・・タコジェ
ネレータＰ　ｇ−−−−−−−・−・−・・・重心特許
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 第３ （ｂ） 第３ 図 （Ｃ） 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）モデルの表面をならう非接触ならい制御方式にお
   いて、 ３個の非接触位置検出装置によって、モデル表面の３点
   を測定し、 前記３点で構成される三角形の重心を求め、前記非接触
   位置検出装置から前記重心までの距離と基準変位量との
   差分を求め、 前記重心の接線方向の速度成分と、前記差分を補正する
   補正速度成分によってならいを行うことを特徴とする非
   接触ならい制御方式。
2. （２）前記非接触位置検出器はレーザ位置検出器を使用
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非接
   触ならい制御方式。
3. （３）モデルの表面をならいながらワークを加工するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非接触なら
   い制御方式。
4. （４）モデルの表面をならって、モデルの形状データを
   ディジタルなデータとして収拾することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の非接触ならい制御方式。