JPH04115854A - 非接触ならい制御装置 - Google Patents
非接触ならい制御装置Info
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- JPH04115854A JPH04115854A JP2238058A JP23805890A JPH04115854A JP H04115854 A JPH04115854 A JP H04115854A JP 2238058 A JP2238058 A JP 2238058A JP 23805890 A JP23805890 A JP 23805890A JP H04115854 A JPH04115854 A JP H04115854A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q35/00—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
- B23Q35/04—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually using a feeler or the like travelling along the outline of the pattern, model or drawing; Feelers, patterns, or models therefor
- B23Q35/08—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work
- B23Q35/12—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means
- B23Q35/127—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using non-mechanical sensing
- B23Q35/128—Sensing by using optical means
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
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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。
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〕
本発明は非接触ならい制御装置に関し、特にならい精度
を向上させた非接触ならい制御装置に関する。
を向上させた非接触ならい制御装置に関する。
近年、非接触距離検出器を使用してモデルの形状をなら
う非接触ならい制御装置が開発されている。この非接触
距離検出器には光学式距離検出器が使用され、これをト
レーサヘッドの先端に固定してモデル面までの距離を検
出してならいを行う。
う非接触ならい制御装置が開発されている。この非接触
距離検出器には光学式距離検出器が使用され、これをト
レーサヘッドの先端に固定してモデル面までの距離を検
出してならいを行う。
モデルを傷つける心配がないので、柔らかい材質のモデ
ルを使用することができ、ならい加工における適用分野
の拡大が期待されている。
ルを使用することができ、ならい加工における適用分野
の拡大が期待されている。
しかし、従来の非接触ならい制御装置ではモデルの傾斜
角度が大きい部分でならい精度が低下してしまう問題が
あった。すなわち、この部分では距離検出器の測定光軸
がモデル面に対して平行に近くなり、モデル面上のスポ
ットが楕円状に拡大されて距離検出器の分解能が低下し
、ならい精度が低下する。特に、三角測距式の距離検出
器では、この傾斜角度によっては測定光軸がモデル面と
干渉して測定不能になってしまうこともあった。
角度が大きい部分でならい精度が低下してしまう問題が
あった。すなわち、この部分では距離検出器の測定光軸
がモデル面に対して平行に近くなり、モデル面上のスポ
ットが楕円状に拡大されて距離検出器の分解能が低下し
、ならい精度が低下する。特に、三角測距式の距離検出
器では、この傾斜角度によっては測定光軸がモデル面と
干渉して測定不能になってしまうこともあった。
そこで、点２つの検出器を使用して、複数回の測定を行
い、この複数点から任意の３点を選び、この３点からモ
デル面の法線ベクトルを求め、距離検出器をこの法線ベ
クトル方向に回転させ、測定精度を向上させている。こ
のような例として、特願平１−１９４５００号がある。
い、この複数点から任意の３点を選び、この３点からモ
デル面の法線ベクトルを求め、距離検出器をこの法線ベ
クトル方向に回転させ、測定精度を向上させている。こ
のような例として、特願平１−１９４５００号がある。
しかし、複数点の中から３点を適当に選ぶと、３点が直
線上にあったり、あるいは直線近傍上にあったりして、
正確なモデル面の法線ベクトルが得られない場合がある
。すなわち、３点が直線上にあれば、法線ベクトルを求
島ることはできない。
線上にあったり、あるいは直線近傍上にあったりして、
正確なモデル面の法線ベクトルが得られない場合がある
。すなわち、３点が直線上にあれば、法線ベクトルを求
島ることはできない。
さらに、直線近傍にあると、実際のモデル面の局面変化
率が大きい部分では、モデル面の近似平面とはかけ離れ
た面が得られる結果となる。
率が大きい部分では、モデル面の近似平面とはかけ離れ
た面が得られる結果となる。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、正
確なモデル平面の法線ベクトルを求めるための点を選択
できる非接触ならい制御装置を提供することを目的とす
る。
確なモデル平面の法線ベクトルを求めるための点を選択
できる非接触ならい制御装置を提供することを目的とす
る。
本発明では上記課題を解決するために、モデルの形状を
非接触でならいながらワークをならい加工する非接触な
らい制御装置において、所定の直線軸に対してそれぞれ
一定の角度だけ傾斜させて、前記直線軸及び前記直線軸
を中心として回転する回転軸によって制御されるトレー
サヘッドに取り付けられ、それぞれ前記モデル面までの
距離を非接触で測定する第１及び第２の非接触距離検出
器と、所定のサンプリング時間毎に前記第１及び第２の
非接触距離検出器のそれぞれの前記距離の測定値をサン
プリングするサンプリング手段と、複数回のサンプリン
グ時にサンプリングされた前記第１の非接触距離検出器
及び第２の非接触距離検出器の測定値を記憶する記憶手
段と、前記測定値から、より正三角形に近い３点を選択
する点選択手段と、前記点選択手段によって選択された
３点の測定値に基づいて前記モデル表面の法線ベクトル
を算出するベクトル算出手段と、前記法線ベクトルを前
記直線軸に直角な平面に投影した射影の前記平面上での
角度を算出する角度算出手段と、前記角度の方向に前記
回転軸を回転させる回転軸駆動手段と、を有することを
特徴とする非接触ならい制御装置が、提供される。
非接触でならいながらワークをならい加工する非接触な
らい制御装置において、所定の直線軸に対してそれぞれ
一定の角度だけ傾斜させて、前記直線軸及び前記直線軸
を中心として回転する回転軸によって制御されるトレー
サヘッドに取り付けられ、それぞれ前記モデル面までの
距離を非接触で測定する第１及び第２の非接触距離検出
器と、所定のサンプリング時間毎に前記第１及び第２の
非接触距離検出器のそれぞれの前記距離の測定値をサン
プリングするサンプリング手段と、複数回のサンプリン
グ時にサンプリングされた前記第１の非接触距離検出器
及び第２の非接触距離検出器の測定値を記憶する記憶手
段と、前記測定値から、より正三角形に近い３点を選択
する点選択手段と、前記点選択手段によって選択された
３点の測定値に基づいて前記モデル表面の法線ベクトル
を算出するベクトル算出手段と、前記法線ベクトルを前
記直線軸に直角な平面に投影した射影の前記平面上での
角度を算出する角度算出手段と、前記角度の方向に前記
回転軸を回転させる回転軸駆動手段と、を有することを
特徴とする非接触ならい制御装置が、提供される。
トレーサヘッドに設けられた二つの非接触距離検出器か
らの複数回のサンプリング時の測定値よりモデル面上の
複数の点の座標値を得る。このうちから、より正三角形
に近い３点を選択する。この３点の頂点の座標値を用い
て法線ベクトルを求め、この法線ベクトルのＸ−Ｙ平面
への射影の方向にトレーサヘッドを回転する。非接触距
離検出器の測定軸がモデル面に対して最も垂直に近くな
る方向に向けられるので、高精度の距離測定ができる。
らの複数回のサンプリング時の測定値よりモデル面上の
複数の点の座標値を得る。このうちから、より正三角形
に近い３点を選択する。この３点の頂点の座標値を用い
て法線ベクトルを求め、この法線ベクトルのＸ−Ｙ平面
への射影の方向にトレーサヘッドを回転する。非接触距
離検出器の測定軸がモデル面に対して最も垂直に近くな
る方向に向けられるので、高精度の距離測定ができる。
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装置及び周辺装置の
構成を示したブロック図である。図において、プロセッ
サ１１はバス１０を介してＲＯＭ１２に格納されたシス
テムプログラムを読みだし、このシステムプログラムに
従って非接触ならい制御装置１の全体の動作を制御する
。ＲＡＭ１３はデータの一時記憶装置であり、後述する
距離検出器からの測定値、及びその他の一時的なデータ
を記憶する。不揮発性メモリ１４は図示されていないバ
ッテリでバックアップされており、インターフェース１
５を介して操作盤２より入力されたならい方向、ならい
速度等の各種のパラメータ等を格納する。
構成を示したブロック図である。図において、プロセッ
サ１１はバス１０を介してＲＯＭ１２に格納されたシス
テムプログラムを読みだし、このシステムプログラムに
従って非接触ならい制御装置１の全体の動作を制御する
。ＲＡＭ１３はデータの一時記憶装置であり、後述する
距離検出器からの測定値、及びその他の一時的なデータ
を記憶する。不揮発性メモリ１４は図示されていないバ
ッテリでバックアップされており、インターフェース１
５を介して操作盤２より入力されたならい方向、ならい
速度等の各種のパラメータ等を格納する。
ならい工作機械３のトレーサヘッド４には距離検出器５
ａ及び５ｂが設けられている。距離検出器５ａ及び５ｂ
には半導体レーザあるいは発光ダイオードを光源とした
反射光量式の距離検出器が使用され、それぞれモデル６
までの距離を非接触で測定する。これらの距離Ｒａ及び
Ｉ！ｂは、非接触ならい制御装置１内のＡ／Ｄ変換器１
６ａ及び１６ｂでディジタル値に変換されて逐次プロセ
ッサ１１に読み取られる。
ａ及び５ｂが設けられている。距離検出器５ａ及び５ｂ
には半導体レーザあるいは発光ダイオードを光源とした
反射光量式の距離検出器が使用され、それぞれモデル６
までの距離を非接触で測定する。これらの距離Ｒａ及び
Ｉ！ｂは、非接触ならい制御装置１内のＡ／Ｄ変換器１
６ａ及び１６ｂでディジタル値に変換されて逐次プロセ
ッサ１１に読み取られる。
プロセッサ１１は距離！ａ及びｉｂと後述する現在位置
レジスタ１９ｘ、１９ｙ及び１９ｚからの信号に基づい
て各軸変位量を算出すると共に、この変位量と指令され
たならい方向、ならい速度に基づいて、周知の技術によ
り、各軸の速度指令Ｖｘ、Ｖｙ及びＶｚを発生する。こ
れらの速度指令はＤ／Ａ変換器１７ｘ、１７ｙ及び１７
ｚでディジタル値に変換され、サーボアンプ１８ｘ、１
８ｙ及び１８ｚに入力される。サーボアンプ１８Ｘ及び
１８ｙはこの速度指令に基づいてならい工作機械３のサ
ーボモータ３２ｘ及び３２ｙを駆動し、これによりテー
ブル３１がＸ軸方向及び紙面と直角なＹ軸方向に移動す
る。また、サーボアンプ１８２がサーボモータ３２ｚを
駆動し、トレーサヘッド４及び工具３４がＺ軸方向に移
動する。
レジスタ１９ｘ、１９ｙ及び１９ｚからの信号に基づい
て各軸変位量を算出すると共に、この変位量と指令され
たならい方向、ならい速度に基づいて、周知の技術によ
り、各軸の速度指令Ｖｘ、Ｖｙ及びＶｚを発生する。こ
れらの速度指令はＤ／Ａ変換器１７ｘ、１７ｙ及び１７
ｚでディジタル値に変換され、サーボアンプ１８ｘ、１
８ｙ及び１８ｚに入力される。サーボアンプ１８Ｘ及び
１８ｙはこの速度指令に基づいてならい工作機械３のサ
ーボモータ３２ｘ及び３２ｙを駆動し、これによりテー
ブル３１がＸ軸方向及び紙面と直角なＹ軸方向に移動す
る。また、サーボアンプ１８２がサーボモータ３２ｚを
駆動し、トレーサヘッド４及び工具３４がＺ軸方向に移
動する。
サーボモータ３２ｘ、３２ｙ及び３２ｚには、これらが
所定量回転する毎にそれぞれ検出パルスＦＰｘ、ＦＰｙ
及びＦＰｚを発生するパルスコーダ３３ｘ、３３ｙ及び
３３ｚが設けられている。
所定量回転する毎にそれぞれ検出パルスＦＰｘ、ＦＰｙ
及びＦＰｚを発生するパルスコーダ３３ｘ、３３ｙ及び
３３ｚが設けられている。
非接触ならい制御装置１内の現在位置レジスタ１９ｘ、
１９ｙ及び１９ｚは検出パルスＦＰｘＳＦｐｙ及びＦＰ
ｚをそれぞれ回転方向に応じてカウントアツプ／ダウン
して各軸方向の現在位置データＸａ、Ｙａ及びＺａを求
め、プロセッサ１１に入力している。
１９ｙ及び１９ｚは検出パルスＦＰｘＳＦｐｙ及びＦＰ
ｚをそれぞれ回転方向に応じてカウントアツプ／ダウン
して各軸方向の現在位置データＸａ、Ｙａ及びＺａを求
め、プロセッサ１１に入力している。
一方、プロセッサ１１は上記の各軸の制御と同時に、距
離検出器５ａ及び５ｂの測定した距離ｌａ及び１ｂを所
定のサンプリング時間毎にサンプリングし、このサンプ
リングデータを用いて後述する方法によりモデル６の表
面の法線ベクトルを求め、法線ベクトルのＸ−Ｙ平面上
の射影の方向に対応した回転指令ＳＣを発生する。回転
指令ＳＣはＤ／Ａ変換器１７ｃでディジタル値に変換さ
れた後、サーボアンプ１８ｃに入力され、この指令に基
づいてサーボアンプ１８ｃがＣ軸のサーボモータ３２ｃ
を駆動する。
離検出器５ａ及び５ｂの測定した距離ｌａ及び１ｂを所
定のサンプリング時間毎にサンプリングし、このサンプ
リングデータを用いて後述する方法によりモデル６の表
面の法線ベクトルを求め、法線ベクトルのＸ−Ｙ平面上
の射影の方向に対応した回転指令ＳＣを発生する。回転
指令ＳＣはＤ／Ａ変換器１７ｃでディジタル値に変換さ
れた後、サーボアンプ１８ｃに入力され、この指令に基
づいてサーボアンプ１８ｃがＣ軸のサーボモータ３２ｃ
を駆動する。
これにより、トレーサヘッド４が指令された角度に回転
されると共に、モデル６との間隔が後述する一定距離を
保つように制御され、同時にテープル３１が指令された
ならい方向に、ならい速度で移動して、トレーサヘッド
４と同じくＺ軸制御される工具３４によってワーク３５
にモデル６と同様の形状の加工が施される。
されると共に、モデル６との間隔が後述する一定距離を
保つように制御され、同時にテープル３１が指令された
ならい方向に、ならい速度で移動して、トレーサヘッド
４と同じくＺ軸制御される工具３４によってワーク３５
にモデル６と同様の形状の加工が施される。
第２図はトレーサヘッド４の詳細図である。図において
、トレーサヘッド４にはＺ軸に対して角度φだけ傾斜さ
せて距離検出器５ａが取り付けられ、これがＣ軸によっ
て回転指令ＳＣの指令角度θＣで所定の半径の円周上を
回転する。また、距離検出器５ａの外側に重ねて距離検
出器５ｂが取り付けられており、同様に指令角度ｅｃの
角度で回転制御される。
、トレーサヘッド４にはＺ軸に対して角度φだけ傾斜さ
せて距離検出器５ａが取り付けられ、これがＣ軸によっ
て回転指令ＳＣの指令角度θＣで所定の半径の円周上を
回転する。また、距離検出器５ａの外側に重ねて距離検
出器５ｂが取り付けられており、同様に指令角度ｅｃの
角度で回転制御される。
前述したように、距離検出器５ａの測定値がならい制御
装置にフィードバックされることにより、距離検出器５
ａからモデル６上の測定点Ｐ１までの距離ｆａは一定に
保たれる。また、この距離βａは距離検出器５ａの測定
軸とＺ軸との交点までの距離に設定されており、トレー
サヘッド４がＣ軸によって回転しても測定点Ｐ１は移動
せず、従って、トレーサヘッド４とモデル６との距離！
も一定に保たれる。
装置にフィードバックされることにより、距離検出器５
ａからモデル６上の測定点Ｐ１までの距離ｆａは一定に
保たれる。また、この距離βａは距離検出器５ａの測定
軸とＺ軸との交点までの距離に設定されており、トレー
サヘッド４がＣ軸によって回転しても測定点Ｐ１は移動
せず、従って、トレーサヘッド４とモデル６との距離！
も一定に保たれる。
距離検出器５ｂはモデル６上の測定点Ｐ２までの距離β
ｂを測定してならい制御装置に入力している。
ｂを測定してならい制御装置に入力している。
次に、トレーサヘッド４の回転角度の算出方法について
第３図を参照して説明する。図において、トレーサヘッ
ド４をモデル６に対して相対的に、Ｘ軸方向に所定のな
らい速度で移動させてならいを行うと共に、所定時間毎
に距離検出器５ａ及び５ｂの測定値をサンプリングし、
これらの測定値と現在位置レジスタから出力される現在
位置データに基づいて、モデル６上の点Ｐ１□、Ｐｌ、
、−、、Ｐｉｈ、及びＰ２１１ Ｐ２．。
第３図を参照して説明する。図において、トレーサヘッ
ド４をモデル６に対して相対的に、Ｘ軸方向に所定のな
らい速度で移動させてならいを行うと共に、所定時間毎
に距離検出器５ａ及び５ｂの測定値をサンプリングし、
これらの測定値と現在位置レジスタから出力される現在
位置データに基づいて、モデル６上の点Ｐ１□、Ｐｌ、
、−、、Ｐｉｈ、及びＰ２１１ Ｐ２．。
、、Ｐ２．の座標値を求めていく。
そして、例えば点Ｐ１．．の座標値（Ｘｌ、、Ｙｌ、、
Ｚｌ、、）と、点Ｐ２．．の座標値（Ｘ２．。
Ｚｌ、、）と、点Ｐ２．．の座標値（Ｘ２．。
Ｙ２．、、Ｚ２．）から、表面ベクトルＳ１ｎ［Ｘ２、
−Ｘｉ、、Ｙ２．、−Ｙｌ、、Ｚ２．、−Ｚｌ、。
−Ｘｉ、、Ｙ２．、−Ｙｌ、、Ｚ２．、−Ｚｌ、。
］を求める。また、点Ｐ１．．の座標値（Ｘｉ、。
Ｙｌ、、Ｚｌ、）と、点Ｐ１．−．の座標値（Ｘｉｈ−
１、Ｙｌ、、−＋ 、 Ｚ １．、−＋ ）から、表
面ベクトルＳ２ｎ ［’Ｘ１．．−、−Ｘｉｈ、Ｙ１
．−．−Ｙｌ、。
１、Ｙｌ、、−＋ 、 Ｚ １．、−＋ ）から、表
面ベクトルＳ２ｎ ［’Ｘ１．．−、−Ｘｉｈ、Ｙ１
．−．−Ｙｌ、。
Ｚｌ、、−Ｚｌ、、］を求める。
次に次式、
Ｎｎ＝３１ ｎＸＳ ２ ｎ
（但し、Ｎｎ、Ｓｌｎ、Ｓ、２ｎはベクトルを表す）
によって表面ベクトルＳｉｎとＳ２ｎの外積を演算して
点Ｐｎにおける法線ベクトルＮｎを求める。
点Ｐｎにおける法線ベクトルＮｎを求める。
そして、法線ベクトルＮｎをｘ−Ｙ平面上に投影した射
影ＮｌｎのＸ軸となす角度θＣｎを次式、ｅｃｎ＝ｔ
ａｎ” （Ｊｎ／Ｉｎ） 但し、Ｉｎ＝ベクトルＮｎのＸ成分 Ｊｎ：ベクトルＮｎのＹ成分 で求め、この角度θｃｎをＣ軸の指令値として出力する
。
影ＮｌｎのＸ軸となす角度θＣｎを次式、ｅｃｎ＝ｔ
ａｎ” （Ｊｎ／Ｉｎ） 但し、Ｉｎ＝ベクトルＮｎのＸ成分 Ｊｎ：ベクトルＮｎのＹ成分 で求め、この角度θｃｎをＣ軸の指令値として出力する
。
この角度はモデル６の傾斜に対応して変化していき、例
えば点Ｐｌｑではθｃｑとなる。
えば点Ｐｌｑではθｃｑとなる。
従って、トレーサヘッド４は距離検出器の測定軸が常に
モデル６の表面に対して最も垂直に近い方向に向けられ
、高精度の距離測定が行われる。
モデル６の表面に対して最も垂直に近い方向に向けられ
、高精度の距離測定が行われる。
次に上記の回転角度の算出について述べる。第４図は本
発明の一実施における回転角度の算出時のフローチャー
トである。図において、Ｓに続く数値はステップ番号を
示す。
発明の一実施における回転角度の算出時のフローチャー
トである。図において、Ｓに続く数値はステップ番号を
示す。
〔Ｓ１〕所定時間毎に距離検出器５ａ及び５ｂの測定値
をサンプリングする。
をサンプリングする。
〔Ｓ２〕距離検出器５ａの今回の測定点と前回の測定点
から、後述するように、まず２点を選択し、その２点を
結ぶベクトルＳ１を求める。
から、後述するように、まず２点を選択し、その２点を
結ぶベクトルＳ１を求める。
〔Ｓ３〕残りの点を距離検出器５ｂの今回の測定点、前
回の測定点、前前回の測定点から後述する点選択手段で
求める。距離検出器５ａの前回の測定点と選択された点
を結び、ベクトルＳ２を求める。
回の測定点、前前回の測定点から後述する点選択手段で
求める。距離検出器５ａの前回の測定点と選択された点
を結び、ベクトルＳ２を求める。
〔Ｓ４〕ベクトルＳ１とベクトルＳ２の外積を演算して
法線ベクトルＮを求める。
法線ベクトルＮを求める。
［Ｓ５〕表面ベクトルＮをＸ−Ｙ平面に投影した射影の
Ｘ軸となす角度Ｏｃを算出する。
Ｘ軸となす角度Ｏｃを算出する。
次に、正確な法線ベクトルＮｎを求めるために、より正
三角形に近い３点を選択する手順について述べる。第５
図はより正三角形に近い３点を選択するための点選択手
段の説明図である。距離検出器５ａの今回の測定点をＰ
ｌ、前回の測定点をＰｌｌ、前前回の測定点をＢ１２と
する。これらの点は第３図のＰＬ、、点ＰＬ、、−，等
に相当する。
三角形に近い３点を選択する手順について述べる。第５
図はより正三角形に近い３点を選択するための点選択手
段の説明図である。距離検出器５ａの今回の測定点をＰ
ｌ、前回の測定点をＰｌｌ、前前回の測定点をＢ１２と
する。これらの点は第３図のＰＬ、、点ＰＬ、、−，等
に相当する。
また、距離検出器５ｂの今回の測定点をＢ２、前回の測
定点をＢ２１、前前回の測定点をＢ２２とする。これら
の点は第３図のＢ２．、、点Ｐ２．．−。
定点をＢ２１、前前回の測定点をＢ２２とする。これら
の点は第３図のＢ２．、、点Ｐ２．．−。
等に相当する。
まず、２点として距離検出器５ａの測定点Ｐ１とｐＨを
選択する。次に点Ｐ２、点Ｐ２１、点Ｐ２２の内から、
より正三角形に近くなる点を選択する。
選択する。次に点Ｐ２、点Ｐ２１、点Ｐ２２の内から、
より正三角形に近くなる点を選択する。
ここで、三角形Ｐ１、ｐＨ、Ｂ２、三角形Ｐ１、ｐＨ、
Ｂ２１及び三角形Ｐ１、ｐＨ、Ｂ２２の３個の三角形を
考える。
Ｂ２１及び三角形Ｐ１、ｐＨ、Ｂ２２の３個の三角形を
考える。
点Ｐ１と点ｐＨの距離をＡとする。点Ｐ１と点Ｐ２、点
Ｐ２１、点Ｐ２２との距離をそれぞれＢ１、Ｂ２、Ｂ３
とする。また、点ｐＨと点Ｐ２、点Ｐ２１、点Ｐ２２と
の距離をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３とする。
Ｐ２１、点Ｐ２２との距離をそれぞれＢ１、Ｂ２、Ｂ３
とする。また、点ｐＨと点Ｐ２、点Ｐ２１、点Ｐ２２と
の距離をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３とする。
ここで、例えばそれぞれの三角形の各辺の間で以下の式
が成り立つものとする。
が成り立つものとする。
ＣＩ ＞Ａ＞Ｂ Ｉ
Ｂ ２ ＞Ａ＞Ｃ２
Ｂ３ ＞Ｃ３＞Ａ
すると、各三角形の最小長と最大炎の比は以下の値とな
る。
る。
Ｒ１＝８１／Ｃｌ
Ｒ２＝Ｃ２／Ｂ２
Ｒ３＝Ａ／Ｂ ３
ここで、
Ｒ２＞Ｒ１＞Ｒ３
が成立すれば、三角形Ｐ１、ｐＨ、Ｂ２１がより正三角
形に近いことになり、第３の点として、点Ｐ２１を選択
することができる。すなわち、点Ｐ１、点ｐＨ、点Ｐ２
１の３点を選択すればよい。
形に近いことになり、第３の点として、点Ｐ２１を選択
することができる。すなわち、点Ｐ１、点ｐＨ、点Ｐ２
１の３点を選択すればよい。
上記の説明では、最初の２点を距離検出器５ａの今回の
測定点と前回の測定点としたが、これに限ることなく、
距離検出器５ａと５ｂの今回の測定点を使用することも
できる。
測定点と前回の測定点としたが、これに限ることなく、
距離検出器５ａと５ｂの今回の測定点を使用することも
できる。
このようにして、３点を選択して、法線ベクトルを求め
、この法線ベクトルからトレーサヘッドの回転角を制御
することにより、より精度の高いならい制御が可能にな
る。
、この法線ベクトルからトレーサヘッドの回転角を制御
することにより、より精度の高いならい制御が可能にな
る。
上記の説明ではならい制御について説明したが、デジタ
イジング制御についても同様である。
イジング制御についても同様である。
また、距離検出器は反射光量式の他に光学式の三角測距
式、あるいは渦電流式、超音波式等の距離検出器等も使
用できる。
式、あるいは渦電流式、超音波式等の距離検出器等も使
用できる。
以上説明したように本発明では、トレーサヘッドに設け
られた二つの非接触距離検出器からの複数の測定点から
、より正三角形に近い３点を選択し、その測定値に基づ
いてモデル面の法線ベクトルを求め、この法線ベクトル
を所定の平面に投影した射影の方向にトレーサヘッドを
回転制御するので、非接触距離検出器の測定軸は常にモ
デル面に対して最も垂直に近い方向に向けられ、高精度
の距離測定ができ、ならい精度が向上する。
られた二つの非接触距離検出器からの複数の測定点から
、より正三角形に近い３点を選択し、その測定値に基づ
いてモデル面の法線ベクトルを求め、この法線ベクトル
を所定の平面に投影した射影の方向にトレーサヘッドを
回転制御するので、非接触距離検出器の測定軸は常にモ
デル面に対して最も垂直に近い方向に向けられ、高精度
の距離測定ができ、ならい精度が向上する。
また、同様に精度の高いデジタイジングも可能となる。
第１図は本発明の一実施例の非接触ならい制御装置の構
成を示したブロック図、 第２図は本発明の一実施例におけるトレーサヘッドの詳
細図、 第３図は本発明の一実施例におけるトレーサヘッドの回
転角度の算出方法の説明図、 第４図は本発明の一実施例における回転角度の算出時の
フローチャート、 第５図はより正三角形に近い３点を選択するための点選
択手段の説明図である。 １ ・ 非接触ならい制御装置 ３ ならい工作機械 ５ａ、５ｂ βａ、ｊ！ｂ φ Ｓｉｎ、Ｓ２ｎ ｎ Ｎ１ｎ、Ｎ１ｑ ｅｃｎ、ｅｃｑ トレーサヘッド 距離検出器 モデル プロセッサ ＲＡＭ 距離 傾斜角度 表面ベクトル 法線ベクトル ゛射影 指令角度 特許出願人 ファナック株式会社 代理人 弁理士 服部毅巖 ′Ｉｌｌ ２図 第３図 第４図
成を示したブロック図、 第２図は本発明の一実施例におけるトレーサヘッドの詳
細図、 第３図は本発明の一実施例におけるトレーサヘッドの回
転角度の算出方法の説明図、 第４図は本発明の一実施例における回転角度の算出時の
フローチャート、 第５図はより正三角形に近い３点を選択するための点選
択手段の説明図である。 １ ・ 非接触ならい制御装置 ３ ならい工作機械 ５ａ、５ｂ βａ、ｊ！ｂ φ Ｓｉｎ、Ｓ２ｎ ｎ Ｎ１ｎ、Ｎ１ｑ ｅｃｎ、ｅｃｑ トレーサヘッド 距離検出器 モデル プロセッサ ＲＡＭ 距離 傾斜角度 表面ベクトル 法線ベクトル ゛射影 指令角度 特許出願人 ファナック株式会社 代理人 弁理士 服部毅巖 ′Ｉｌｌ ２図 第３図 第４図
Claims (5)
- （１）モデルの形状を非接触でならいながらワークをな
らい加工する非接触ならい制御装置において、 所定の直線軸に対してそれぞれ一定の角度だけ傾斜させ
て、前記直線軸及び前記直線軸を中心として回転する回
転軸によって制御されるトレーサヘッドに取り付けられ
、それぞれ前記モデル面までの距離を非接触で測定する
第１及び第２の非接触距離検出器と、 所定のサンプリング時間毎に前記第１及び第２の非接触
距離検出器のそれぞれの前記距離の測定値をサンプリン
グするサンプリング手段と、複数回のサンプリング時に
サンプリングされた前記第１の非接触距離検出器及び第
２の非接触距離検出器の測定値を記憶する記憶手段と、 前記測定値から、より正三角形に近い３点を選択する点
選択手段と、 前記点選択手段によって選択された３点の測定値に基づ
いて前記モデル表面の法線ベクトルを算出するベクトル
算出手段と、 前記法線ベクトルを前記直線軸に直角な平面に投影した
射影の前記平面上での角度を算出する角度算出手段と、 前記角度の方向に前記回転軸を回転させる回転軸駆動手
段と、 を有することを特徴とする非接触ならい制御装置。 - （２）前記ベクトル算出手段は、前記三つの測定値に基
づいて前記モデル表面上の異なる３点の座標値を求め、
前記３点の座標値の１点より他の２点へそれぞれ向かう
第１及び第２のベクトルを求め、前記第１及び第２のベ
クトル間の外積演算を行うことにより前記法線ベクトル
を算出するように構成したことを特徴とする請求項１記
載の非接触ならい制御装置。 - （３）前記点選択手段は、２点を選択し、残りの複数の
点のうち、三角形を構成したときの各辺の最小値と最大
値の比（最小値／最大値）が最大になる点を選択するよ
うに構成されたことを特徴とする請求項１記載の非接触
ならい制御装置。 - （４）前記２点は前記第１あるいは第２の非接触距離検
出器の今回の測定点と前回の測定点を使用することを特
徴とする請求項３記載の非接触ならい制御装置。 - （５）前記２点は前記第１及び第２の非接触距離検出器
の今回の測定点を使用することを特徴とする請求項３記
載の非接触ならい制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2238058A JPH04115854A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 非接触ならい制御装置 |
| DE69111421T DE69111421T2 (de) | 1990-09-07 | 1991-08-23 | Berührungslose Kopiersteuerungseinheit. |
| EP91914670A EP0506966B1 (en) | 1990-09-07 | 1991-08-23 | Non-contact copy control device |
| PCT/JP1991/001136 WO1992004157A1 (en) | 1990-09-07 | 1991-08-23 | Non-contact copy control device |
| US07/855,003 US5274563A (en) | 1990-09-07 | 1991-08-23 | Noncontact tracing control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2238058A JPH04115854A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 非接触ならい制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04115854A true JPH04115854A (ja) | 1992-04-16 |
Family
ID=17024535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2238058A Pending JPH04115854A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 非接触ならい制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5274563A (ja) |
| EP (1) | EP0506966B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04115854A (ja) |
| DE (1) | DE69111421T2 (ja) |
| WO (1) | WO1992004157A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04256554A (ja) * | 1991-02-06 | 1992-09-11 | Fanuc Ltd | 非接触デジタイジング制御装置 |
| US5550330A (en) * | 1991-10-16 | 1996-08-27 | Fanuc Limited | Digitizing control apparatus |
| US6076953A (en) * | 1995-10-10 | 2000-06-20 | The Esab Group, Inc. | Digitizing probe |
| SE515768C2 (sv) * | 1995-12-05 | 2001-10-08 | Nobelpharma Ab | Komprimeringsanordning vid dental eller annan människokroppsrelaterad produkt eller verktyg för denna |
| JP4216211B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2009-01-28 | ファナック株式会社 | 加工装置及び加工方法 |
| US20060206233A1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-14 | Carpenter David A | Method and apparatus for cutting a workpiece |
| JP4291382B2 (ja) * | 2007-07-31 | 2009-07-08 | ファナック株式会社 | 接触検知による取り付け誤差の自動補正機能を有する工作機械 |
| US20150338839A1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-11-26 | Caterpillar Inc. | System to verify machining setup |
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| JPS6215063A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-23 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 罫書き線追従装置における距離、姿勢制御装置 |
| JPH01109058A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-26 | Fanuc Ltd | 非接触ならい制御装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61274852A (ja) * | 1985-05-28 | 1986-12-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 非接触曲面ならいセンサ |
| JPS63318246A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-27 | Fanuc Ltd | 輪郭倣い装置 |
| JP2542631B2 (ja) * | 1987-09-02 | 1996-10-09 | ファナック株式会社 | 非接触ならい方法 |
| IT212380Z2 (it) * | 1987-10-26 | 1989-07-04 | Advanced Data Processing | Macchina per il rilevamento e la matematizzazione della superficie di modelli tridimensionali partico larmente per la costruzione di stampi con macchine utensili a controllo numerico |
| JPH01188254A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-27 | Fanuc Ltd | 非接触倣いデジタイジング方法 |
| JPH0770241B2 (ja) * | 1988-06-14 | 1995-07-31 | 市光工業株式会社 | プロジェクタ型前照灯 |
| JPH033760A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-09 | Fanuc Ltd | デジタイジング制御装置 |
| JP2810709B2 (ja) * | 1989-07-27 | 1998-10-15 | ファナック 株式会社 | 非接触ならい制御装置 |
| JPH03121754A (ja) * | 1989-10-04 | 1991-05-23 | Fanuc Ltd | 非接触ならい制御装置 |
-
1990
- 1990-09-07 JP JP2238058A patent/JPH04115854A/ja active Pending
-
1991
- 1991-08-23 DE DE69111421T patent/DE69111421T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-08-23 US US07/855,003 patent/US5274563A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-08-23 EP EP91914670A patent/EP0506966B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-23 WO PCT/JP1991/001136 patent/WO1992004157A1/ja active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61274853A (ja) * | 1985-05-28 | 1986-12-05 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 罫書き線追従装置 |
| JPS6215063A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-23 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 罫書き線追従装置における距離、姿勢制御装置 |
| JPH01109058A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-26 | Fanuc Ltd | 非接触ならい制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69111421T2 (de) | 1996-01-04 |
| WO1992004157A1 (en) | 1992-03-19 |
| EP0506966A1 (en) | 1992-10-07 |
| EP0506966A4 (en) | 1992-08-10 |
| EP0506966B1 (en) | 1995-07-19 |
| DE69111421D1 (de) | 1995-08-24 |
| US5274563A (en) | 1993-12-28 |
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