JPH0386448A - Digitizing method for copying locus - Google Patents

Digitizing method for copying locus

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JPH0386448A
JPH0386448A JP22331789A JP22331789A JPH0386448A JP H0386448 A JPH0386448 A JP H0386448A JP 22331789 A JP22331789 A JP 22331789A JP 22331789 A JP22331789 A JP 22331789A JP H0386448 A JPH0386448 A JP H0386448A
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copying
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Yuzo Matsunaga
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Abstract

PURPOSE:To restrain an effect due to the fine fluctuation of a copying machine, an electric signal noise or the like, and enable the performance of high precision digitizing by feeding back copying data to a filter for setting a large fixed value of time constant in preference to operation with a time constant corresponding to a copying speed at the sharp shape change part of a model causing the bite of a copying locus. CONSTITUTION:At every sampling time by copying a model 3, the position of a tracer head 2 fitted with a stylus 1 and the variation of the stylus 1 are added, thereby obtaining copying data. This copying data is passed through the digital low pass filter 19 of a copying data processing part 17 so set as to have the smaller time constant at the larger copying speed. Also, when the variation of the stylus 1 reaches an excessive zone due to the sudden shape change of the model 3, the preliminarily determined time constant is set in the aforesaid filter 19.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、倣い1a械でモデル表面の近似軌跡であるN
Cブロックデータの連なりを求める倣い軌跡のディジタ
イジンク方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention is based on the approximation trajectory N of the model surface using a copying machine 1a.
This invention relates to a method of digitizing a tracing trajectory to obtain a series of C block data.

〈従来の技術〉 従来、倣い機械におけるディジタイジンク操作は、ある
許容量(以下トレランスという)を持たせて直線近似し
、トレランスを外れた時、1つのブロックを切り出し、
この手続きの繰返しでモデル表面形状を近似するブロッ
クデータの連なりを得ていた。
<Conventional technology> Conventionally, the digitizing zinc operation in a copying machine approximates a straight line with a certain tolerance (hereinafter referred to as tolerance), and when the tolerance is exceeded, one block is cut out.
By repeating this procedure, we obtained a series of block data that approximated the model surface shape.

上述したような方法に於いては、例えば上記トレランス
として、0.01園といった微小の値を設定すると、点
列データへのノイズ的変動成分の重畳がある場合に、ブ
ロックデータが膨大な量になってしまうことから、倣い
機械の位置検出系の数ミクロン程度のゆらぎや、トレー
サヘッドの変位信号にあるノイズ成分等をとる目的で低
域通過フィルタを用いることがあった。
In the method described above, for example, if a minute value such as 0.01 is set as the tolerance, the amount of block data will increase to a huge amount if noise-like fluctuation components are superimposed on the point sequence data. Therefore, a low-pass filter is sometimes used to remove fluctuations of several microns in the position detection system of the copying machine and noise components in the displacement signal of the tracer head.

〈発明が解決しようとする課題〉 上記従来の技術の場合、低域通過フィルタの遮断周波数
を定める時定数が一定値に固定されていると、第3図に
示すように、モデル22を倣うスタイラス23の破線で
示す中心軌跡24に対し、前記フィルタを通した実線で
示す中心軌跡25を得ることになり、この中心軌跡25
がディジタイジンクされることになる。
<Problems to be Solved by the Invention> In the case of the above-mentioned conventional technology, if the time constant that determines the cut-off frequency of the low-pass filter is fixed to a constant value, as shown in FIG. 23, a center locus 24 shown by a broken line is passed through the filter to obtain a center locus 25 shown by a solid line, and this center locus 25
will be digitized.

かかる現象は、現在のように高速化指向が強くなるとデ
ィジタイジンクの精度面で問題となる。
This phenomenon becomes a problem in terms of accuracy of digitizing when the current trend toward higher speed increases.

また、垂直に切り立った壁部でのスタイラスの曲り変形
にもとづく喰い込み的軌跡を上述のフィルタで矯正した
いという要望が強いが時定数の増大のみでは、なまりに
よる精度劣化の影響が大きく、実用にはなっていない。
In addition, there is a strong desire to use the above-mentioned filter to correct the biting trajectory caused by bending of the stylus on a vertically steep wall, but increasing the time constant alone has a large effect on accuracy deterioration due to rounding, making it impractical for practical use. It's not.

以上のように、従来の方法では高速で倣い、かつ高精度
にディジタイジンクできる有効な方法がなかった。
As described above, in the conventional methods, there was no effective method for high-speed tracing and high-precision digitizing.

本発明は、上記問題点に鑑みて、高速で高精度な倣い軌
跡のディジタイジンクデータを得ることができる倣い軌
跡のディジタイジンク方法を提供することを目的とする
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide a method for digitizing a tracing trajectory that can obtain digitizing data of a tracing trajectory at high speed and with high precision.

〈課題を解決するための手段〉 本発明の構成は、上記目的を達成するために、倣い機械
でモデルを倣い、サンプリング時間毎に、スタイラスの
取り付けられているトレーサヘッドの位置と、スタイラ
スの変位量とを加算して得られた倣いデータからディジ
タイスデータであるモデル表面形状データを得るディジ
タイジンク処理に於いて、倣いデータを、倣い速度が上
昇する程、時定数が小さくなるように自動的に変更され
、更に、スタイラスの変位量が過大領域にある時は、倣
い速度による時定数の変更に優先して定められた大きな
時定数が設定されるようにしたディジタル的な低域通過
フィルタに通して滑らかにしたことを特徴とする。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the configuration of the present invention copies a model with a copying machine, and records the position of the tracer head to which the stylus is attached and the displacement of the stylus at each sampling time. In the digitizing process, which obtains model surface shape data as digitizing data from the scanning data obtained by adding the scanning data, the scanning data is automatically processed so that the time constant becomes smaller as the scanning speed increases. Furthermore, when the amount of stylus displacement is in an excessive range, a digital low-pass filter is configured to set a predetermined large time constant to give priority to the time constant change due to the scanning speed. It is characterized by being smoothed by passing through it.

く作   用〉 倣い機械はモデルを倣って、サンプリング時間毎に、ス
タイラスを取り付けたトレーサヘッドの位置と、スタイ
ラスの変位量を加算し、倣いデータを得る。この倣いデ
ータは、倣い速度が上がる程、時定数が小さくなるよう
に設定されたディジタル的な低域通過フィルタに通され
る。また、モデルの形状急変でスタイラスの変位量が過
大領域に達した時は、あらかじめ定められた大きな時定
数が前記フィルタに設定される。
Function: The copying machine copies the model and adds the position of the tracer head attached to the stylus and the displacement of the stylus at each sampling time to obtain copying data. This scanning data is passed through a digital low-pass filter whose time constant is set to become smaller as the scanning speed increases. Further, when the displacement amount of the stylus reaches an excessive region due to a sudden change in the shape of the model, a predetermined large time constant is set in the filter.

く実 施 例〉 以下、本発明の一実施例を図に従って説明する。Example of implementation An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図に於いて、符号1はスタイラスである。スタイラ
ス1は倣い機械のトレーサヘッド2に取り付けられてお
り、モデル3の表面に接触して形状を測定する。トレー
サヘッド2は、スタイラス1の変位を検出し、アナログ
信号である検出信号4として変位信号処理部5へ出力す
る。検出信号4は、X、 y、Z軸の3軸分の信号であ
る。変位信号処理部5はアンプ、マルチプレクサ、アナ
ログ−ディジタル変換器等から成っている。検出信号4
は変位信号処理部5でディジタル信号に変換され、処理
されたスタイラス変位信号6として倣い速度制御部7へ
出力される。このとき、スタイラス変位信号6ば3軸分
出力されている。倣い速度制御部7は、スタイラス変位
信号6と操作信号である倣い速度指令信号8とでループ
を構成し、スタイラス1がモデル3の表面を忠実になぞ
るように機能する。即ち、倣い速度制御部7は、スタイ
ラス1の3軸分の変位(6w j cy # ε工)か
ら求まるモデル形状を示す法線ベクトルε=4 g 、
 !+ε、’+tIがある一定値になるように、各軸の
駆動モータへの倣い速度指令信号8を出力する。倣い速
度指令信号8はディジタルアナログ変換器9に入力し、
アナログ信号となってサーボアンプ10へ出力される。
In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a stylus. A stylus 1 is attached to a tracer head 2 of a copying machine, and comes into contact with the surface of a model 3 to measure its shape. The tracer head 2 detects the displacement of the stylus 1 and outputs it to the displacement signal processing section 5 as a detection signal 4 which is an analog signal. The detection signal 4 is a signal for three axes: X, y, and Z axes. The displacement signal processing section 5 includes an amplifier, a multiplexer, an analog-digital converter, and the like. Detection signal 4
is converted into a digital signal by the displacement signal processing section 5, and output as a processed stylus displacement signal 6 to the tracing speed control section 7. At this time, stylus displacement signals 6 are output for three axes. The tracing speed control section 7 forms a loop with the stylus displacement signal 6 and the tracing speed command signal 8 which is an operation signal, and functions so that the stylus 1 traces the surface of the model 3 faithfully. That is, the tracing speed control unit 7 determines the normal vector ε=4 g indicating the model shape determined from the displacement of the stylus 1 on three axes (6 w j cy # ε work),
! A tracing speed command signal 8 is output to the drive motor of each axis so that +ε and '+tI are constant values. The scanning speed command signal 8 is input to a digital-to-analog converter 9,
It becomes an analog signal and is output to the servo amplifier 10.

サーボアンプ10は、倣い機械を駆動する駆動モータ1
1の速度を検出する速度検出器12から入力する速度フ
ィードバック信号12aと、駆動モータ11へ出力する
信号とでループを構成し、フィードバック制御を行なう
The servo amplifier 10 is a drive motor 1 that drives the copying machine.
A speed feedback signal 12a inputted from a speed detector 12 that detects the speed of the motor 1 and a signal outputted to the drive motor 11 form a loop to perform feedback control.

また、駆動モータ11の機械位置検出器13は、トレー
サヘッド2の位置である機械位置を検出し、位置検出信
号14として、位置カウンタ15へ出力する。位置カウ
ンタ15は、位置検出信号14を積算してスタイラス中
心位置演算部16へ出力する。
Further, the mechanical position detector 13 of the drive motor 11 detects the mechanical position, which is the position of the tracer head 2, and outputs it to the position counter 15 as a position detection signal 14. The position counter 15 integrates the position detection signal 14 and outputs it to the stylus center position calculation section 16 .

スタイラス中心位置演算部1日では、機械位置(X、Y
、Z)及びスタイラス1の変位(ε8.ε2.ε2)が
加算され、倣いデータ(X+ε8.Y+εyj z+ε
8)として倣いデータ処理部17へ出力される。また、
機械位置サンプリングと同期を取った3軸分のスタイラ
ス変位信号18も変位信号処理部5へ出力され、制御ル
ープを作る。
Stylus center position calculation unit In one day, the machine position (X, Y
, Z) and the displacement of stylus 1 (ε8.ε2.ε2) are added, and the tracing data (X+ε8.Y+εyj z+ε
8) is output to the scanning data processing section 17. Also,
Stylus displacement signals 18 for three axes synchronized with the machine position sampling are also output to the displacement signal processing section 5 to form a control loop.

倣いデータ処理部17には、#I2図に示すように、低
域通過型ディジタルフィルタ19が設けられている。低
域通過型ディジタルフィルタ19には、係数に、により
その時定数(遮断周波数)が定まる。乙のに、は第4図
に示すディジタルフィルタ18の時定数Tと倣い速度V
の特性が得られるように、自動的に変更される。
The scanning data processing section 17 is provided with a low-pass digital filter 19, as shown in Figure #I2. The time constant (cutoff frequency) of the low-pass digital filter 19 is determined by the coefficient. On the other hand, the time constant T and the scanning speed V of the digital filter 18 shown in FIG.
automatically changed so that the characteristics of

また、垂直に切り立った壁部等の急峻に形状変化する場
所を倣う場合には、XYZ軸のいずれかの軸のスタイラ
ス1の変位量が過大領域に入り、法線ベクトルの一定制
御が効いて、再び通常変位の領域に戻ってくるという動
作になる。この時は、前記速度に応じた時定数の変更に
優先して、あらかじめ定めておく固定値である大きな時
定数をディジタルフィルタ19に与えるようにKが自動
的に変更される。この時定数は、スタイラス1の変位量
が過大領域から通常領域へ戻って来た時点で、第4図に
示す特性で定まる時定数に置き換えられる。
In addition, when tracing a place where the shape changes sharply, such as a vertical wall, the amount of displacement of the stylus 1 on either of the , the operation returns to the normal displacement region again. At this time, K is automatically changed so as to give a large time constant, which is a predetermined fixed value, to the digital filter 19, giving priority to changing the time constant according to the speed. This time constant is replaced by a time constant determined by the characteristics shown in FIG. 4 when the amount of displacement of the stylus 1 returns from the excessive range to the normal range.

倣いデータ(X+ε8.Y+ε2.Z+ε、)は、との
ディジタルフィルタ19に入力されて、補正され(X+
ε、)’  (Y+ε、)’  (Z+ε工)′となっ
て出力され、更に、ディジタイジンクされて正確なスタ
イラス中心位置軌跡となり、NGブロックデータである
モデル表面形状データ20として、データ蓄積媒体、例
えばメモリ媒体或いはCAD装置等であるデータ受信部
21へ出力される。
The scanning data (X+ε8.Y+ε2.Z+ε,) is input to the digital filter 19 and corrected (X+ε8.Y+ε2.Z+ε,).
ε,)'(Y+ε,)'(Z+εwork)' is output, and is further digitized to become an accurate stylus center position trajectory, and is stored on a data storage medium as model surface shape data 20, which is NG block data. , and is output to the data receiving section 21, which is, for example, a memory medium or a CAD device.

以上のように、ディジタルフィルタ19の係数Kを変更
することにより、通常の倣い中は、倣い速度で正規化さ
れた時定数で平滑化され、喰い込み軌跡が生ずる部分で
は、充分ななまし作用が働くことになる。
As described above, by changing the coefficient K of the digital filter 19, smoothing is performed with a time constant normalized by the scanning speed during normal scanning, and a sufficient smoothing effect is obtained in the portion where a biting trajectory occurs. will be working.

尚、図中、サーボ系に間する所は工軸分のみを記載して
いるが、現実には、この部分は3軸分必要である。
In the figure, only the machine axes are shown in the area between the servo system, but in reality, this part requires three axes.

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明は、倣い動作によって得ら
れた倣いデータを、ディジタル的な低域通過フィルタを
通して滑らかにする。
<Effects of the Invention> As described above, the present invention smoothes tracing data obtained by a tracing operation through a digital low-pass filter.

このフィルタは、通常は倣い速度に応じて時定数を自動
的に変更し、更に、倣い軌跡の喰い込みが発生するモデ
ル形状の急変部では、大きな固定値の時定数を倣い速度
に応じた時定数操作に優先して設定する。このため、倣
い機械の微小なゆらぎや電気信号のノイズ等の影響を抑
制した高精度なディジタイジンクを可能にする。従来、
高速倣い時に誤差となっていた倣い速度による軌跡ズレ
及び喰い込み軌跡を無くして高速高精度なデータ取得を
実現できる。
Normally, this filter automatically changes the time constant according to the scanning speed, and in addition, in areas where the model shape suddenly changes where the scanning trajectory is cut into, a large fixed value time constant is changed depending on the scanning speed. Set over constant operations. Therefore, it is possible to perform highly accurate digitizing that suppresses the effects of minute fluctuations in the copying machine and noise in electrical signals. Conventionally,
High-speed, high-precision data acquisition can be achieved by eliminating trajectory deviations and biting trajectories caused by the scanning speed that caused errors during high-speed scanning.

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

第1図、第2図及び第4図は本発明の一実施例を示し、
第1図はブロック構成図、第2図ばディジタルフィルタ
の説明図、第4図はディジタルフィルタの時定数の特性
を示す図、第3図は従来の技術を用いた場合のディジタ
イズ軌跡を示す図である。 図  中、 1はスタイラス、2はトレーサヘッド、3はモデル、4
は検出信号、5は変位信号処理部、6はスタイラス変位
信号、7は倣い速度制御部、8は倣い速度指令信号、1
3は機械位置検出器、14は位置検出信号、16はスタ
イラス中心位置演算部、17は倣いデータ処理部、19
はディジタルフィルタ、20はモデル形状データ、21
はデータ受信部である。
1, 2 and 4 show an embodiment of the present invention,
Fig. 1 is a block configuration diagram, Fig. 2 is an explanatory diagram of the digital filter, Fig. 4 is a diagram showing the time constant characteristics of the digital filter, and Fig. 3 is a diagram showing the digitization trajectory when using conventional technology. It is. In the figure, 1 is the stylus, 2 is the tracer head, 3 is the model, and 4
is a detection signal, 5 is a displacement signal processing section, 6 is a stylus displacement signal, 7 is a copying speed control section, 8 is a copying speed command signal, 1
3 is a mechanical position detector, 14 is a position detection signal, 16 is a stylus center position calculation section, 17 is a scanning data processing section, 19
is a digital filter, 20 is model shape data, 21
is the data receiving section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 倣い機械でモデルを倣い、サンプリング時間毎に、スタ
イラスの取り付けられているトレーサヘッドの位置と、
スタイラスの変位量とを加算して得られた倣いデータか
らディジタイスデータであるモデル表面形状データを得
るディジタイジンク処理に於いて、倣いデータを、倣い
速度が上昇する程、時定数が小さくなるように自動的に
変更され、更に、スタイラスの変位量が過大領域にある
時は、倣い速度による時定数の変更に優先して定められ
た大きな時定数が設定されるようにしたディジタル的な
低域通過フィルタに通して滑らかにしたことを特徴とす
る倣い軌跡のディジタイジンク方法。
The model is copied using a copying machine, and at each sampling time, the position of the tracer head where the stylus is attached,
In digitizing processing, which obtains model surface shape data as digitizing data from the tracing data obtained by adding the amount of displacement of the stylus, the time constant becomes smaller as the tracing speed increases. Furthermore, when the amount of stylus displacement is in an excessive range, a large time constant is set that takes precedence over changing the time constant due to the scanning speed. A method of digitizing a tracing trajectory characterized by passing it through a bandpass filter to smooth it.
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JPS62176729A (en) * 1986-01-30 1987-08-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Digitalizing method for copying locus

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