JPH02247536A - Measuring robot - Google Patents

Measuring robot

Info

Publication number
JPH02247536A
JPH02247536A JP6783689A JP6783689A JPH02247536A JP H02247536 A JPH02247536 A JP H02247536A JP 6783689 A JP6783689 A JP 6783689A JP 6783689 A JP6783689 A JP 6783689A JP H02247536 A JPH02247536 A JP H02247536A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
measured
displacement
load
distribution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6783689A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Ishishiro
石白 満
Hideo Kato
秀雄 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP6783689A priority Critical patent/JPH02247536A/en
Publication of JPH02247536A publication Critical patent/JPH02247536A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To accurately measure a strain distribution, etc., in a short time by providing a 1st robot, a 2nd robot, a difference arithmetic means, an expression determining means, a degree determining means, and a distortion arithmetic means. CONSTITUTION:The 1st robot 40 places a load on a body 50 to be measured, the shapes before and after placing a load are measured by the 2nd robot 30, and the difference arithmetic means 61 finds the difference between the shapes before and after the load is placed to obtain discrete displacement data. The expression determining means 62 finds the approximate expression of a displace ment distribution by a spline function from the discrete displacement data. In this case, the degree determining means 63 determines the degree of the spline function by a displacement expression obtained from a model of the body to be measured which is formed by simple load addition. The obtained approximate expression is differentiated twice to find the distortion distribution by the distortion arithmetic means 64 from found curvature. The displacement distribution can accurately be approximated by the approximate expression, so not so many measurement points are required. The measurement time is therefore shortened and the curvature is accurately calculated.

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] プラスチック構造体に代表される柔構造体の閤械的特性
を自動計測する計測ロボットに関し、歪分布などを精度
よくかつ短時間で計測することができる計測ロボットを
提供することを目的とし、 被測定物に対して荷重をかける方向、位置および荷重を
変えることができる第1ロボットと、被測定物に荷重を
かける前の形状と後の形状を測定することができる第2
ロボットと、被測定物に荷重をかける前の形状と後の形
状との差を求める差演算手段を有する計測ロボットにお
いて、前記差演算手段より得られる離散的な変位データ
から少なくとも限定された範囲内でスプライン関数によ
り2階微分可能で連続的な変位分布の近似式を求める式
決定手段と、前記被測定物に対する簡単な荷重の付加に
より求められる変位式に基づいて前記スプライン関数の
次数を決定する次数決定手段と、前記近似式から求めた
2階微分値により歪分布を求める歪分布演算手段と、に
より構成した。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] A measuring robot that can measure strain distribution etc. with high precision and in a short time, regarding a measuring robot that automatically measures the mechanical properties of flexible structures such as plastic structures. The purpose of this invention is to provide a first robot that can change the direction, position, and load of applying a load to an object to be measured, and to measure the shape before and after applying a load to an object to be measured. The second thing that can be done
In a measuring robot having a robot and a difference calculation means for calculating the difference between the shape before and after applying a load to the object to be measured, at least within a limited range from the discrete displacement data obtained from the difference calculation means. formula determination means for determining an approximate formula for a second-order differentiable and continuous displacement distribution using a spline function, and determining the order of the spline function based on a displacement formula determined by adding a simple load to the object to be measured. It is composed of an order determining means and a strain distribution calculation means for calculating a strain distribution using the second-order differential value obtained from the approximate expression.

[産業上の利用分野コ 本発明は、プラスチック構造体に代表される柔構造体の
機械的特性を自動計測する計測ロボットに関する。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a measuring robot that automatically measures the mechanical properties of flexible structures such as plastic structures.

製品の高機能化と軽量化の要請のもと構造設計の分野で
は、プラスチックのモールド技術を用いて、材料の薄肉
化を図り必要にして最小限の強度を付与する極限的な設
計が試みられている。このような構造体の多くは変形し
易い柔構造体となり、弾性変形のみならず塑性変形やク
リープ変形をも伴う。
In the field of structural design, in response to demands for higher functionality and lighter weight products, extreme designs are being attempted using plastic molding technology to make materials thinner and provide the minimum necessary strength. ing. Many of these structures are flexible structures that are easily deformed, and are accompanied by not only elastic deformation but also plastic deformation and creep deformation.

高機能かつ軽量な製品を開発していくためには、柔構造
体の機械的な特性を測定・評価し、この結果を設計にフ
ィードバックしていく必要がある。
In order to develop highly functional and lightweight products, it is necessary to measure and evaluate the mechanical properties of flexible structures and feed back the results into design.

このためには、被測定物の曲率、歪分布などを精度よく
かつ短時間で測定することが必要である。
For this purpose, it is necessary to measure the curvature, strain distribution, etc. of the object to be measured accurately and in a short time.

[従来の技術] 上記のような柔構造体の機械的な特性を測定するために
、本出願人は、第6図および第7図に示すような「計測
ロボット」を提案している(特願昭63−08214号
、参照)a 第6図および第7図において、1および2はXYZの3
軸方向の移動機構を有する直交型ロボットであり、ロボ
ット2は回転機構3を有している。
[Prior Art] In order to measure the mechanical properties of flexible structures as described above, the applicant has proposed a "measuring robot" as shown in FIGS. See Application No. 63-08214) a In Figures 6 and 7, 1 and 2 are 3 of XYZ.
The robot 2 is an orthogonal robot having an axial movement mechanism, and the robot 2 has a rotation mechanism 3.

4は支持台であり、支持台4上にはジグ5が載置され、
ジグ5上には被測定物6が固定されるようになっている
。力センサ7を介してロボット1の先端部に取り付けら
れたロッド8で被測定物6に力を加える。このときの被
測定物6の変位をロボット2の先端に力センサ9および
変位検出部10を介して取り付けられた変位検出用のプ
ローブ11で測定する。
4 is a support stand, and a jig 5 is placed on the support stand 4,
An object to be measured 6 is fixed on the jig 5. A force is applied to the object to be measured 6 via a force sensor 7 with a rod 8 attached to the tip of the robot 1. The displacement of the object to be measured 6 at this time is measured by a displacement detection probe 11 attached to the tip of the robot 2 via a force sensor 9 and a displacement detection section 10.

そして、被測定物6の変位前と変位後の差を求めること
により、離散的な変位データが得られ、これらの変位デ
ータにより歪分布などを求めるようになっている。
Discrete displacement data is obtained by determining the difference between before and after the displacement of the object 6 to be measured, and the strain distribution and the like are determined from these displacement data.

歪分布は、次の手順により求められる。すなわち、離散
的な測定データから変位分布を表現する関数を数値処理
により求め、この関数を2階微分することにより、曲率
を求める。一般に材料特性(ヤング率とポアソン比)が
与えられたとき、曲率が求められていれば、応力などを
求めることができる。
The strain distribution is determined by the following procedure. That is, a function expressing the displacement distribution is obtained from discrete measurement data through numerical processing, and the curvature is obtained by second-order differentiation of this function. In general, given the material properties (Young's modulus and Poisson's ratio), if the curvature is determined, stress, etc. can be determined.

ここで、離散的な測定データから微分値を求める手法と
しては、差分法が主に使われている。例えば、第8図に
示すように、X方向について離散的な測定データが得ら
れた場合には、差分x2−×1と差分Z2−Zlの比(
z2−zl )/ (x2−xl )を求めることによ
り1階微分dz/dXを求め、同様に2階微分d2z/
dxを求める。
Here, the difference method is mainly used to obtain differential values from discrete measurement data. For example, as shown in FIG. 8, when discrete measurement data is obtained in the X direction, the ratio of the difference x2-x1 to the difference Z2-Zl (
z2-zl )/(x2-xl) to find the first-order differential dz/dX, and similarly, the second-order differential d2z/
Find dx.

1  92W こうして、曲率rx”2x□ を求めるようにしていた
1 92W In this way, the curvature rx"2x□ was obtained.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来の計測ロボットにあって
は、差分法によって曲率を求めるようになっていたため
、測定点での曲率しか求められず、被測定物の曲率を精
度よく計測することができないという問題点があった。
[Problem to be solved by the invention] However, in such conventional measuring robots, the curvature was determined by the difference method, so only the curvature at the measurement point could be determined, and the curvature of the object to be measured could not be determined. There was a problem that it was not possible to measure accurately.

このため、精度を上げるためには測定点をある程度密に
する必要があり、この場合には測定点が増加するので、
測定に時間がかかるという1問題点があった。
Therefore, in order to improve accuracy, it is necessary to make the measurement points denser to some extent, and in this case, the number of measurement points increases, so
One problem was that it took a long time to measure.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであ
って、歪分布などを精度よくかつ短時間で計測すること
ができる計測ロボットを提供することを目的としている
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a measuring robot that can measure strain distribution etc. with high precision and in a short time.

[課題を解決するための手段] 第1図は本発明の基本構成図である。[Means to solve the problem] FIG. 1 is a basic configuration diagram of the present invention.

第1図において、40は被測定物50に対して荷重をか
ける方向、位置および荷重を変えることができる第1ロ
ボット、30は被測定物50に荷重をかける前の形状と
俊の形状を測定することができる第2ロボット、61は
被測定物50に荷重をかける前の形状と後の形状との差
を求める差演算手段、62は差演算手段61より得られ
る離散的な変位データから少なくとも限定された範囲内
でスプライン関数により2階微分可能で連続的な変位分
布の近似式を求める式決定手段、63は前記被測定物5
0に対する簡単な荷重の付加により求められる変位式に
基づいて前記スプライン関数の次数を決定する次数決定
手段、64は前記近似式から求めた2階微分値により歪
分布を求める歪分布演算手段である。
In FIG. 1, 40 is a first robot that can change the direction, position, and load applied to the object to be measured 50, and 30 measures the shape and final shape of the object to be measured 50 before applying the load. 61 is a difference calculating means for calculating the difference between the shape before and after applying a load to the object to be measured 50; 62 is a second robot capable of calculating at least one of the discrete displacement data obtained from the difference calculating means 61; Formula determining means for determining an approximate formula for a continuous displacement distribution that is second-order differentiable using a spline function within a limited range; 63 is the object to be measured 5;
An order determining means determines the order of the spline function based on a displacement formula obtained by adding a simple load to 0, and 64 is a strain distribution calculation means for determining a strain distribution using a second-order differential value obtained from the approximate formula. .

[作用] 本発明においては、第1ロボットにより被測定物に対し
て荷重を加え、第2ロボットにより荷重を加える前の形
状と荷重を加えた後の形状を測定し、差演算手段により
荷重を加える前の形状と後の形状の差を求めて離散的な
変位データを得る。
[Operation] In the present invention, the first robot applies a load to the object to be measured, the second robot measures the shape before the load is applied and the shape after the load is applied, and the difference calculation means calculates the load. Discrete displacement data is obtained by calculating the difference between the shape before and after the addition.

得られた離散的な変位データから式決定手段によりスプ
ライン関数による変位分布の近似式を求める。この場合
、被測定物の簡単な荷重の付加によるモデルを作成し、
このモデルから得られる変位式によりスプライン関数の
次数を次数決定手段で決定する。
From the obtained discrete displacement data, an approximate expression for displacement distribution using a spline function is determined by an expression determining means. In this case, create a model by adding a simple load to the measured object,
The order of the spline function is determined by the order determining means using the displacement equation obtained from this model.

そして、得られた近似式を2階微分することにより曲率
を求め、曲率から歪分布演算手段により歪分布を求める
Then, the curvature is determined by second-order differentiation of the obtained approximate expression, and the strain distribution is determined from the curvature by the strain distribution calculation means.

前記近似式により変位分布を精度よく近似することがで
きるので、測定点の数はそれほど多くなくても良い。し
たがって、測定時間を短縮することができる。また、曲
率を精度よく算出することができるので、歪分布、応力
などを正確に算出することができ、材料の機械的評価を
正確に行なうことができる。また、スプライン関数の次
数を限定するようにしたため、演算処理を速くすること
ができる。
Since the displacement distribution can be accurately approximated by the approximation formula, the number of measurement points does not need to be so large. Therefore, measurement time can be shortened. Further, since the curvature can be calculated with high accuracy, strain distribution, stress, etc. can be calculated accurately, and mechanical evaluation of the material can be performed accurately. Furthermore, since the order of the spline function is limited, calculation processing can be made faster.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第2図〜第5図は本発明の一実施例を示す図である。2 to 5 are views showing one embodiment of the present invention.

まず、構成を説明すると、第2図において、40は第1
ロボット、30は第2ロボットであり、第1ロボット4
0および第2ロボット30はXYZ3軸方向に直線移動
可能な直交型ロボットを構成している。
First, to explain the configuration, in FIG. 2, 40 is the first
The robot 30 is the second robot, and the first robot 4
The robot 0 and the second robot 30 constitute an orthogonal robot capable of linear movement in three axes of XYZ.

第2ロボット30の先端にはZ軸回りの回転を可能とす
る回転機構32がある。その先に6軸の力センサ31を
介して変位検出機構33が設置されている。位置検出機
構33の先端部(プローブ)34は位置検出機構33に
対し、2方向にスライド可能であるように直進案内され
ている。そして、プローブ34が位置検出機構33に対
してスライドした距離は位置検出機構内部に設置された
リニアエンコーダにより、測定可能となっている。第1
ロボット40の先端には6軸の力センサ41を介してロ
ッド42が設置されている。試料(被測定物)50は固
定用ジグ51に固定されている。
At the tip of the second robot 30, there is a rotation mechanism 32 that allows rotation around the Z axis. A displacement detection mechanism 33 is installed beyond that via a six-axis force sensor 31. A tip (probe) 34 of the position detection mechanism 33 is linearly guided with respect to the position detection mechanism 33 so as to be slidable in two directions. The distance that the probe 34 has slid relative to the position detection mechanism 33 can be measured by a linear encoder installed inside the position detection mechanism. 1st
A rod 42 is installed at the tip of the robot 40 via a six-axis force sensor 41 . A sample (object to be measured) 50 is fixed to a fixing jig 51.

ここで、第1ロボット40および第2ロボット30には
マイクロコンピュータにより構成される制御回路60が
接続されている。
Here, a control circuit 60 constituted by a microcomputer is connected to the first robot 40 and the second robot 30.

制御回路60は、差演算部(差演算手段)61、式決定
部(式決定手段)62、次数決定部(決定手段)63、
および歪分布演算部(歪分布演算手段)64を有してい
る。
The control circuit 60 includes a difference calculation section (difference calculation means) 61, a formula determination section (formula determination means) 62, an order determination section (determination means) 63,
and a strain distribution calculation section (strain distribution calculation means) 64.

差演算部61は、試料50の荷重をかける前の形状と後
の形状の差を求め、離散的な変位データを出力する。式
決定部62は離散的な変位データからXY力方向少なく
とも限定された範囲内でスプライン関数によって2階微
分可能で連続的な変位分布の近似式を求める。
The difference calculation unit 61 calculates the difference between the shape of the sample 50 before and after the load is applied, and outputs discrete displacement data. The formula determining unit 62 determines an approximate formula for a continuous displacement distribution that is second-order differentiable using a spline function at least within a limited range in the XY force directions from the discrete displacement data.

次数決定部63は、試料50に対する簡単な荷重の付加
により求められる変位式に基づいてスプライン関数の次
数を決定する。歪分布演算部64は近似式から求めた2
階微分値により歪分布を求める。
The order determining unit 63 determines the order of the spline function based on a displacement formula obtained by simply applying a load to the sample 50. The strain distribution calculation unit 64 calculates 2 from the approximation formula.
Obtain the strain distribution using the differential value.

ここで、変位分布を近似する近似式としては、次の条件
を備えている必要がある。
Here, the approximation formula for approximating the displacement distribution must satisfy the following conditions.

■22階微が可能であること。■Be able to calculate the 22nd order of magnitude.

■物理的に考えたとき、得られた曲率が連続であること
■When considered physically, the obtained curvature is continuous.

■得られた曲率が実際の曲率を精度よく近似しているこ
と。
■The obtained curvature accurately approximates the actual curvature.

■容易に算出できる手段があること。■There must be a means to easily calculate it.

n個の測定点を通る変位分布を、定義域全体で1つの関
数で表現しようとすると複雑な関数となりどうしてもギ
クシャクしたものとなりがちである。特に、微分値にお
いては解が振動し易い。しかし、定義域を有限の区間(
例えば、1次元で考えたときn−1個の区間)に分割し
、各区間毎に多項式をあてはめれば、比較的容易に低次
元の多項式で表現が可能となる。各接点(区間と区間と
の境界)において各区分多項式が連続であるようにすれ
ば、容易に低次数の連続関数が得られる。
If a displacement distribution passing through n measurement points is expressed by one function over the entire domain, the function becomes complicated and tends to be jerky. In particular, the solution tends to oscillate in the differential value. However, the domain is a finite interval (
For example, if it is divided into (n-1 intervals when considered in one dimension) and a polynomial is applied to each interval, it can be relatively easily expressed using a low-dimensional polynomial. By making each piecewise polynomial continuous at each point of contact (boundary between sections), a low-order continuous function can be easily obtained.

このようなm次の多項式で表わされる関数のうち、定義
域全体でm−1階の微分値が存在し、連続であるものが
m次のスプライン関数である。したがって、今の場合少
なくとき3次以上のスプライン関数であれば、上記■、
■を満たすことができる。ところで、スプライン関数を
用いる場合、■、■の条件を満たすものは多数あること
がわかる。スプライン関数で近似する場合、次数により
得られる結果に差異が生じてくる。次数が高いほど、よ
り微妙な曲線をも近似することができる。
Among the functions expressed by such an m-th polynomial, an m-th order differential value exists in the entire domain and is continuous, which is an m-th spline function. Therefore, in this case, if the spline function is at least cubic or higher, then the above ■,
■Can be met. By the way, when using spline functions, it can be seen that there are many that satisfy the conditions (1) and (2). When approximating with a spline function, the results obtained will differ depending on the order. The higher the degree, the more delicate the curve can be approximated.

しかし、次数が高いと計算誤差の影響を受けるようにな
る。特に、測定値の場合、測定誤差を含んでいるので測
定誤差の影響が大きくなりがちである。スプライン関数
の次数を決めるには、単純なモデルを作成し、このモデ
ルから得れる変位式をもとにスプライン関数の次数を決
めればよい。ここでこのようなモデルとして梁モデルを
考えてみる。梁モデルで計算すると変位分布は3次式で
精度よく近似できる。柔軟部材を曲げる場合、被測定物
を部分的にみたとき梁と同様に扱うことが可能である。
However, if the order is high, it will be affected by calculation errors. In particular, since measured values include measurement errors, the influence of measurement errors tends to be large. To determine the order of the spline function, create a simple model and determine the order of the spline function based on the displacement equation obtained from this model. Let us now consider a beam model as such a model. When calculated using a beam model, the displacement distribution can be accurately approximated by a cubic equation. When bending a flexible member, it is possible to treat the object to be measured in the same way as a beam when viewed partially.

したがって、今の場合変位分布が3次式で表わされるよ
うにスプライン関数を選択するのがよい。また、3次の
スプライン関数は次数が低いので計算誤差の影響も小さ
く抑えることができる。
Therefore, in this case, it is preferable to select a spline function so that the displacement distribution is expressed by a cubic equation. Furthermore, since the third-order spline function has a low order, the influence of calculation errors can be suppressed to a small degree.

次に、測定方法について述べる。Next, the measurement method will be described.

まず、第1ロボット40を試料50から遠ざける。この
状態で、第2ロボット30を用いて試料50の形状を以
下の手順で求める。プローブ34を試料50の上方に移
動させる。次にZ軸を指定された距離例えば1mm程降
下させる。もしプローブ34と試料50とが接触すれば
プローブ34は位置検出機構33に対し、上方に移動す
るので、位置検出機構33のプローブ移動信号より知る
ことができる。プローブ34が試料50に接触していな
い場合は、更に第2ロボット30を1mm降下させ、接
触したかどうかをチエツクし、同様の手続きを接触する
まで行なう。プローブ34が接触したことが分かれば、
第2ロボット30のZ方向の位置とプローブ34の移動
距離から試料50の7方向の高さを知ることができる。
First, the first robot 40 is moved away from the sample 50. In this state, the shape of the sample 50 is determined using the second robot 30 according to the following procedure. The probe 34 is moved above the sample 50. Next, the Z-axis is lowered by a specified distance, for example, about 1 mm. If the probe 34 and the sample 50 come into contact, the probe 34 will move upward with respect to the position detection mechanism 33, which can be detected from the probe movement signal of the position detection mechanism 33. If the probe 34 is not in contact with the sample 50, the second robot 30 is further lowered by 1 mm, a check is made to see if contact has been made, and the same procedure is repeated until contact is made. If it is determined that the probe 34 has made contact,
The height of the sample 50 in seven directions can be determined from the position of the second robot 30 in the Z direction and the moving distance of the probe 34.

第1ロボット40の2方向の位置は、第1ロボット40
を2方向に駆動するために内蔵されている位置検出器を
用いればよい。次に、Z軸を上方に移動させ、プローブ
34を試料50から離し、第1ロボット30を水平方向
に指定された距離移動させ、再びZ方向の試料50の高
さを求める。同様の手続きを繰り返すことにより、指定
されたX、Yでの試料50の高さを求めることができる
The position of the first robot 40 in two directions is
A built-in position detector may be used to drive the motor in two directions. Next, the Z axis is moved upward, the probe 34 is separated from the sample 50, the first robot 30 is moved horizontally by a specified distance, and the height of the sample 50 in the Z direction is determined again. By repeating the same procedure, the height of the sample 50 at the specified X and Y points can be determined.

次に、試料50の指定された位置にロッド42の先端が
くるように第2ロボット40を移動させ、ロッド42を
試料50に対し、指定された力で押しつける。指定され
た力を出すためには力センサ41の検知した力を基に第
2ロボット40を制御すれば可能である。このときの試
料50の形状を上記した方法と同様にして測定する。但
し、この場合はロッド42が試料50を押している場所
の試料50の高さは第1ロボット30を用いては測定で
きないので、その場所での高さは第2ロボット40の2
方向の位置より求める。このようにして荷重をかける前
と後での試料50の形状を求めることができる。
Next, the second robot 40 is moved so that the tip of the rod 42 is at a specified position on the sample 50, and the rod 42 is pressed against the sample 50 with a specified force. In order to generate a specified force, it is possible to control the second robot 40 based on the force detected by the force sensor 41. The shape of the sample 50 at this time is measured in the same manner as described above. However, in this case, the height of the sample 50 at the location where the rod 42 is pushing the sample 50 cannot be measured using the first robot 30, so the height at that location is measured by the second robot 40.
Determine from the position in the direction. In this way, the shape of the sample 50 before and after applying the load can be determined.

次に、差演算部61で1両者の差を求めて離散的な変位
データを得る。実際の測定例を以下に示す。
Next, a difference calculating section 61 calculates the difference between the two to obtain discrete displacement data. An actual measurement example is shown below.

なお、測定は、本発明の有効性を示すために、理論的な
取り扱いが可能な場合について行ない、理論との比較が
できるように配慮して行なった。第3図に示すように、
試料として金属の平面板70を用い、その一端を固定用
のジグ71で固定し、平面板70上の1点Pに荷重を付
加する。このときの変位データを図示すると第4図に示
すようになる。図中輪郭のみで表示された平面72は変
位零の面である。73は平面板70の変位を表わす曲線
である。
In addition, in order to demonstrate the effectiveness of the present invention, the measurements were carried out in cases where theoretical handling was possible, and consideration was given to making comparisons with theory possible. As shown in Figure 3,
A metal flat plate 70 is used as a sample, one end of which is fixed with a fixing jig 71, and a load is applied to one point P on the flat plate 70. The displacement data at this time is illustrated in FIG. 4. A plane 72 shown only as an outline in the figure is a plane with zero displacement. 73 is a curve representing the displacement of the flat plate 70.

以下では、簡単のために、1次元の場合について説明す
る。第3図に示すようにx、y方向をとり、y方向の値
を固定して、変数としてはXのみを考える。なお、以下
の議論はx、yを変数とする場合においても同様に成り
立つものである。−般に変位の式は、集中荷重であるか
分布荷重であるか等の条件により異なる。第3図に示し
たように、比較的板厚の薄い試料に曲げ荷重が1点にか
かった場合の変位式は、少なくとも限定された範囲内で
は、0式に示すように3次の式で精度よく近似できる。
In the following, for the sake of simplicity, a one-dimensional case will be described. As shown in FIG. 3, the x and y directions are taken, the value in the y direction is fixed, and only X is considered as a variable. Note that the following discussion holds true even when x and y are variables. - In general, the displacement formula differs depending on conditions such as whether the load is concentrated or distributed. As shown in Figure 3, when a bending load is applied to a relatively thin sample at one point, the displacement equation is, at least within a limited range, a cubic equation as shown in equation 0. Accurate approximation is possible.

z=ax3+bx” +cx+d   −−−■したが
って、次数決定部63は、変位分布が3次式で表わされ
るようなスプライン関数を選択するように次数を決める
z=ax3+bx" +cx+d ---■ Therefore, the order determining unit 63 determines the order so as to select a spline function whose displacement distribution is expressed by a cubic equation.

次に、方向の測定点をXO,Xl、X2.・・・、Xn
−1,xnとする。このとき、区間[xo、xn]を[
XO,Xl ]、  [X1.X2 ]、  −−−、
[xn−1゜xn]に分割すると、変位分布を表すスプ
ライン関数w(x、y)は、■式に示すように、各区間
での分割多項式wl、w2.・・・、wnによって表さ
れる。
Next, the measurement points in the directions are set to XO, Xl, X2. ..., Xn
−1, xn. At this time, the interval [xo, xn] is [
XO, Xl], [X1. X2 ], ---,
When divided into [xn-1°xn], the spline function w(x, y) representing the displacement distribution is divided into division polynomials wl, w2 . ..., represented by wn.

wl(x)=a1 x3+bl x2+c1 +dl(
XO≦X≦XI) w2(x)−a2 x3+b2 x2+c2 +d2(
xl≦X≦x2 ) wn(x)=an x3+bn x2+cn 十dn(
X n−1≦X≦xn) ・・・■ なお、各係数a1.a2.−−−  an、−−−、d
l、d2.−−−、dnは変位分布w(x、y)が区間
[xo、xn ]において、2階微分まで連続であると
いう条件より求めることができる。
wl(x)=a1 x3+bl x2+c1 +dl(
XO≦X≦XI) w2(x)-a2 x3+b2 x2+c2 +d2(
xl≦X≦x2 ) wn(x)=an x3+bn x2+cn 10dn(
X n-1≦X≦xn)...■ Note that each coefficient a1. a2. --- an, ---, d
l, d2. ---, dn can be obtained from the condition that the displacement distribution w(x, y) is continuous up to the second derivative in the interval [xo, xn].

したがって、曲率1/rxは、変位分布w1.w2、・
・・wnを偏微分することにより求められる。
Therefore, the curvature 1/rx is the displacement distribution w1. w2,・
...It is obtained by partially differentiating wn.

wl(x)”=6al x+2bl  (xo≦X≦x
1 )w2(x)”=6a2 x+2b2   (x1
≦X≦x2 )wn(x)”=6an x+2b3  
(xn−1≦X≦xn)第4図の離散的な変位データを
もとに、本発明の近似式によって求めたX方向の曲率1
 / r Xを第5図の74に示す。平面75は曲率が
零の面を表わしている。輪郭線のみで表わした曲面76
は理論的に求めた曲率である。
wl(x)”=6al x+2bl (xo≦X≦x
1) w2(x)”=6a2 x+2b2 (x1
≦X≦x2 )wn(x)”=6an x+2b3
(xn-1≦X≦xn) The curvature in the
/rX is shown at 74 in FIG. Plane 75 represents a surface with zero curvature. Curved surface 76 represented only by contour lines
is the theoretically determined curvature.

第5図から明らかなように、離散的な変位データによっ
て充分精度よく曲率を求めることができることがわかる
。また、第4図では変位データは11X11の点の値で
あるが、第5図の曲率は50×50の点の値を示してい
る。このように、測定点以外の値も容易に求めることが
できる。変位についても同様に測定点以外での値の補間
値を容易に求めることができる。したがって、変位分布
を精度よく近似することができるので、正確な歪分布、
応力分布を得ることができる。
As is clear from FIG. 5, it can be seen that the curvature can be determined with sufficient accuracy using discrete displacement data. Further, in FIG. 4, the displacement data is a value of an 11×11 point, whereas the curvature in FIG. 5 is a value of a 50×50 point. In this way, values at points other than the measurement points can also be easily determined. Similarly, for displacement, interpolated values for values other than the measurement points can be easily obtained. Therefore, since the displacement distribution can be approximated with high accuracy, accurate strain distribution,
Stress distribution can be obtained.

この場合、測定点が少なくても良いので、測定時間を短
縮することができる。また、スプライン関数の次数を限
定するようにしたため、演算時間を短縮することができ
る。
In this case, since the number of measurement points may be small, the measurement time can be shortened. Furthermore, since the order of the spline function is limited, calculation time can be reduced.

[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明によれば、測定した離
散的な変位データから変位分布を精度よく近似すること
ができるので、曲率を精度よく算出することができ、歪
分布、応力分布などの機械的評価を正確に行なうことが
できる。この場合、測定点の数を多くする必要がないの
で、測定時間を短縮することができる。また、スプライ
ン関数の次数を限定するようにしたため、算出速度を速
くすることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the displacement distribution can be accurately approximated from the measured discrete displacement data, so the curvature can be calculated accurately, and the strain distribution can be accurately approximated. , mechanical evaluation such as stress distribution can be performed accurately. In this case, since there is no need to increase the number of measurement points, the measurement time can be shortened. Furthermore, since the order of the spline function is limited, the calculation speed can be increased.

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

第1図は本発明の基本構成図、 第2図は本発明の一実施例を示す図、 第3図は測定例を示す図、 第4図は変位データを示すグラフ、 第5図は曲率をを示すグラフ、 第6図は従来例の平面図、 第7図は従来例の正面図、 第8図は差分法の説明図である。 図中、 30・・・第2ロボット、 31.41・・・力センサ、 32・・・回転機構、 33・・・変位検出機構、 34・・・プローブ、 40・・・第1ロボット、 50・・・試料(被測定物)、 51・・・固定用ジグ、 60・・・制御回路、 杢!!明の養不横戚口 第1図 61・・・差演算部(差演算手段)、 62・・・式決定部(式決定手段)、 63・・・次数決定部(次数決定手段)、64・・・歪
分布演算部(歪分布演算手段)、70・・・平面板、 71・・・固定ジグ、 72・・・変位零の平面、 73・・・変位データを表す図、 74・・・曲率、 75・・・平面、 76・・・理論的に求めた曲率。
Figure 1 is a diagram showing the basic configuration of the present invention, Figure 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention, Figure 3 is a diagram showing a measurement example, Figure 4 is a graph showing displacement data, and Figure 5 is curvature. FIG. 6 is a plan view of the conventional example, FIG. 7 is a front view of the conventional example, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the differential method. In the figure, 30...Second robot, 31.41...Force sensor, 32...Rotation mechanism, 33...Displacement detection mechanism, 34...Probe, 40...First robot, 50 ...sample (object to be measured), 51...fixing jig, 60...control circuit, heather! ! 61...Difference calculation unit (difference calculation means), 62...Formula determination unit (formula determination means), 63...Order determination unit (order determination means), 64 ... Strain distribution calculation unit (strain distribution calculation means), 70 ... Plane plate, 71 ... Fixing jig, 72 ... Plane with zero displacement, 73 ... Diagram representing displacement data, 74 ...・Curvature, 75...Plane, 76...Theoretically determined curvature.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 被測定物(50)に対して荷重をかける方向、位置およ
び荷重を変えることができる第1ロボット(40)と、
被測定物(50)に荷重をかける前の形状と後の形状を
測定することができる第2ロボット(30)と、被測定
物(50)に荷重をかける前の形状と後の形状との差を
求める差演算手段(61)を有する計測ロボットにおい
て、前記差演算手段(61)より得られる離散的な変位
データから少なくとも限定された範囲内でスプライン関
数により2階微分可能で連続的な変位分布の近似式を求
める式決定手段(62)と、前記被測定物(50)に対
する簡単な荷重の付加により求められる変位式に基づい
て前記スプライン関数の次数を決定する次数決定手段(
63)と、前記近似式から求めた2階微分値により歪分
布を求める歪分布演算手段(64)と、を備えたことを
特徴とする計測ロボット。
a first robot (40) capable of changing the direction, position, and load applied to the object to be measured (50);
A second robot (30) capable of measuring the shape before and after applying a load to the object to be measured (50), and a second robot (30) that can measure the shape before and after applying the load to the object to be measured (50) In a measuring robot having a difference calculating means (61) for calculating a difference, a second-order differentiable and continuous displacement is calculated by a spline function at least within a limited range from the discrete displacement data obtained from the difference calculating means (61). formula determining means (62) for determining an approximate formula for the distribution; and order determining means (62) for determining the order of the spline function based on a displacement formula determined by simply adding a load to the object to be measured (50).
63); and strain distribution calculation means (64) for determining strain distribution using the second-order differential value determined from the approximate expression.
JP6783689A 1989-03-20 1989-03-20 Measuring robot Pending JPH02247536A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6783689A JPH02247536A (en) 1989-03-20 1989-03-20 Measuring robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6783689A JPH02247536A (en) 1989-03-20 1989-03-20 Measuring robot

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02247536A true JPH02247536A (en) 1990-10-03

Family

ID=13356430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6783689A Pending JPH02247536A (en) 1989-03-20 1989-03-20 Measuring robot

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02247536A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07220668A (en) * 1994-02-04 1995-08-18 Seiko Instr Inc Scanning electron microscope

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07220668A (en) * 1994-02-04 1995-08-18 Seiko Instr Inc Scanning electron microscope

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7040033B2 (en) Six degrees of freedom precision measuring system
US4132318A (en) Asymmetric six-degree-of-freedom force-transducer system for a computer-controlled manipulator system
EP0858015B1 (en) Measuring method and measuring instrument with a trigger probe
US10942020B2 (en) System for determining a state of a tool positioning machine
JP3447430B2 (en) Method of measuring coordinates of workpiece using coordinate measuring device and coordinate measuring device
JP3314107B2 (en) Accelerometer mounting structure
EP0429677B1 (en) Measuring robot system
KR101876676B1 (en) 6-axis compliance device with force/torque sensing capability
CN213703489U (en) Force sensor assembly, actuator comprising same and robot
US20210041312A1 (en) Force sensor and sensing element thereof
JP2002096232A (en) Controlling method for machine tool
JPH02247536A (en) Measuring robot
Kim et al. Development of a six-axis force/moment sensor and its control system for an intelligent robot’s gripper
Uchiyama et al. Evaluation of the robot force sensor structure using singular value decomposition
Danisch et al. Spatially continuous six-degrees-of-freedom position and orientation sensor
JPS6020114A (en) Display device of measuring instrument
CN112692830B (en) Three-dimensional angular displacement six-degree-of-freedom sensor system, measuring method and manipulator
CN111558954A (en) Force sensor assembly, measuring method, actuator comprising force sensor assembly and robot comprising force sensor assembly
JPH0277635A (en) Measuring robot
Pham et al. Development of a six-degree-of-freedom vibratory device for locating objects
Zhang et al. Sensitivity analysis and experiments of curvature estimation based on rolling contact
JPH04198823A (en) Method and device for measuring residual stress of thin-plate material
Shaw et al. Bandwidth enhancement of position measurements using measured acceleration
Liang et al. Simulation-driven development and optimization of a high-performance six-dimensional wrist force/torque sensor
Nagarajan et al. A design methodology of wrist force sensor for a robot insufficient degree of freedom