JPH0464562B2 - - Google Patents

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JPH0464562B2
JPH0464562B2 JP61283238A JP28323886A JPH0464562B2 JP H0464562 B2 JPH0464562 B2 JP H0464562B2 JP 61283238 A JP61283238 A JP 61283238A JP 28323886 A JP28323886 A JP 28323886A JP H0464562 B2 JPH0464562 B2 JP H0464562B2
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JP
Japan
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probe
measured
attitude
force
axis
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JP61283238A
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Japanese (ja)
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JPS63135814A (en
Inventor
Hiroshi Watanabe
Shuji Oohira
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication of JPS63135814A publication Critical patent/JPS63135814A/en
Publication of JPH0464562B2 publication Critical patent/JPH0464562B2/ja
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  • Manipulator (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A 産業上の利用分野 本発明は、三次元形状測定機のプローブや超音
波探傷スキヤナ装置の超音波プローブ等の姿勢を
制御する装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to a device for controlling the posture of a probe of a three-dimensional shape measuring machine, an ultrasonic probe of an ultrasonic flaw detection scanner, and the like.

B 従来の技術 三次元形状測定機を示す第12図および第13
図により従来技術を説明する。
B. Prior art Fig. 12 and Fig. 13 showing a three-dimensional shape measuring machine
The prior art will be explained with reference to figures.

プローブ1はx軸、y軸およびz軸方向に移動
可能に保持され、同一姿勢のまま手動または自動
にてプローブ1の先端を被測定面2に接触させ、
そのときのx、y、zの各位置を読み取る。一般
にプローブ1は第13図に示すように、軸部1a
とその先端の球部1bとを有し、被測定面2に接
触させたとき球部1bの先端Pの位置を測定値と
して測定機本体が読みとる。以上の操作を複数位
置で繰り返し行ない、被測定面2の形状を測定す
る。なお、球部1bの中心Oの位置を読み取るこ
ともある。
The probe 1 is held movably in the x-axis, y-axis, and z-axis directions, and the tip of the probe 1 is brought into contact with the surface to be measured 2 manually or automatically while maintaining the same posture.
Read the x, y, and z positions at that time. Generally, the probe 1 has a shaft portion 1a as shown in FIG.
and a spherical portion 1b at the tip thereof, and when brought into contact with the surface to be measured 2, the measuring instrument body reads the position of the tip P of the spherical portion 1b as a measurement value. The above operation is repeated at a plurality of positions to measure the shape of the surface to be measured 2. Note that the position of the center O of the spherical portion 1b may be read.

C 発明が解決しようとする問題点 しかし、被測定面2が第13図に示すように水
平面HPに対してα度傾斜している場合、プロー
ブ1の球部1bは接触点Qにて被測定面2と接触
する。このため、接触点Qの位置と測定位置Pと
の間に、δx、δzだけずれが生じる誤差となる。
C Problems to be Solved by the Invention However, when the surface to be measured 2 is inclined by α degrees with respect to the horizontal plane HP as shown in FIG. Contact with surface 2. This results in an error in which the position of the contact point Q and the measurement position P are deviated by δx and δz.

従来は、その傾斜面の近傍で何点かを測定しそ
れらの点を補間して傾斜角度αを求め、この角度
αに基づいてずれδx、δzを求め測定値を補正し
ている。この場合、補正演算が必要であり、これ
をコンピユータで行なつても実時間計測とはなら
ず、形状測定の自動化に障害となる。なお、以上
は二次元にて説明したが三次元においてもいずれ
δyが含まれるだけで本質的に同様な補正が必要
である。
Conventionally, several points are measured in the vicinity of the inclined surface, the points are interpolated to obtain the inclination angle α, and based on this angle α, the deviations δx and δz are calculated to correct the measured values. In this case, a correction calculation is required, and even if this is performed by a computer, real-time measurement will not be possible, which will hinder automation of shape measurement. Note that although the above description has been made in two dimensions, essentially the same correction is required in three dimensions as well, just because δy is included.

この種のプローブ1はx軸、y軸、z軸に移動
できてもその姿勢は一定である。このため被測定
面2の傾き角度αが90度以上になるとプローブ1
の先端球部1bを被測定面2に接触できない。こ
の場合、人力にて被測定物の姿勢を変える等して
測定を行なう必要があり、自動化に障害となる。
Although this type of probe 1 can move in the x-axis, y-axis, and z-axis, its posture remains constant. Therefore, if the inclination angle α of the surface to be measured 2 becomes 90 degrees or more, the probe 1
The tip ball portion 1b cannot be brought into contact with the surface to be measured 2. In this case, it is necessary to perform measurements by manually changing the posture of the object to be measured, which poses an obstacle to automation.

このような問題を解決する装置として、特開昭
57−148209号公報や特公昭58−32644号公報に開
示されているものがある。
As a device to solve such problems,
Some of these are disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-148209 and Japanese Patent Publication No. 58-32644.

特開昭57−148209号公報には次のような測定装
置が開示されている。測定子(以下、プローブと
呼ぶ)は揺動軸により測定ヘツドに揺動可能に支
持され、プローブの揺動量をプローブの軸線と直
交する方向の変位量として測定する一対の変位セ
ンサが設けられている。プローブを傾斜した被測
定面にその軸線方向に押圧させると、プローブは
被測定面の傾きに応じて揺動軸回りに揺動する。
その揺動量を変位センサで検出し、これらのセン
サが揺動量を検出しなくなるまで、プローブの中
心を旋回中心とし、しかもプローブが被測定面と
接触したまま測定ヘツドを旋回させる。このよう
にして、この測定装置では、プローブを被測定面
と垂直に当接させる。
JP-A-57-148209 discloses the following measuring device. A measuring element (hereinafter referred to as a probe) is swingably supported on a measurement head by a swing shaft, and is provided with a pair of displacement sensors that measure the swing amount of the probe as a displacement amount in a direction perpendicular to the axis of the probe. There is. When the probe is pressed against the inclined surface to be measured in its axial direction, the probe swings around the swing axis according to the inclination of the surface to be measured.
The amount of oscillation is detected by displacement sensors, and the measurement head is rotated with the center of the probe as the center of rotation and with the probe in contact with the surface to be measured until these sensors no longer detect the amount of oscillation. In this way, in this measuring device, the probe is brought into contact with the surface to be measured perpendicularly.

また、特公昭58−32644号公報には次のような
測定装置が開示されている。この測定装置も前記
装置と大略同様に、被測定面の傾斜角に応じて変
位するプローブの変位量を一対の変位センサで測
定し、変位センサの検出結果から被測定面の法線
方向を演算する。
Further, Japanese Patent Publication No. 58-32644 discloses the following measuring device. This measuring device is also similar to the above device, in that a pair of displacement sensors measure the amount of displacement of a probe that is displaced according to the inclination angle of the surface to be measured, and the normal direction of the surface to be measured is calculated from the detection results of the displacement sensors. do.

しかしながら、特開昭57−148209号公報および
特公昭58−32644号公報に開示されている装置で
は、プローブの変位を測定してプローブを被測定
面に垂直に向けようとするものであり、プローブ
が剛性の低い支持部材で支持されているため、プ
ローブを被測定面上の目標点に押し付ける時、プ
ローブの位置が目標点からずれてしまうという問
題がある。
However, the devices disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 57-148209 and Japanese Patent Publication No. 58-32644 measure the displacement of the probe to orient the probe perpendicularly to the surface to be measured. Since the probe is supported by a support member with low rigidity, there is a problem in that when the probe is pressed against the target point on the surface to be measured, the position of the probe deviates from the target point.

また、特開昭57−148209号公報に開示されてい
る装置では、プローブを被測定面に接触させたま
ま旋回させるように構成されているため、旋回時
のプローブと被測定面との間の摩擦力に起因した
不所望な変位を変位センサが検出してしまい、プ
ローブを被測定面に精度良く垂直に向けることが
できないという問題がある。
In addition, the device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-148209 is configured to rotate the probe while keeping it in contact with the surface to be measured, so the distance between the probe and the surface to be measured during rotation is There is a problem in that the displacement sensor detects an undesired displacement caused by the frictional force, making it impossible to accurately orient the probe perpendicularly to the surface to be measured.

以上の如き問題点は、三次元形状測定機に限ら
ず、超音波プローブを有する超音波探傷自動スキ
ヤナ装置等、プローブを被測定面に当接させて測
定等を行なう各種の装置にも同様にあてはまる。
The above-mentioned problems are not limited to three-dimensional shape measuring machines, but also apply to various types of equipment that perform measurements by bringing the probe into contact with the surface to be measured, such as an automatic ultrasonic flaw detection scanner equipped with an ultrasonic probe. That applies.

本発明の目的は、プローブの姿勢を制御して上
述の問題点を解決したプローブ姿勢制御装置を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a probe attitude control device that controls the attitude of a probe and solves the above-mentioned problems.

D 問題点を解決するための手段 第1図に示すクレーム対応図に基づいて本発明
を説明すると、この発明に係るプローブ姿勢制御
装置は、多自由度を有する例えばアーム等から成
る支持手段101と、これら支持手段101を駆
動する例えばDCモータ等の駆動手段102と、
支持手段101に設けられたプローブ103と、
プローブ103を被測定面に当接したときにプロ
ーブ103に作用する力を検出する力検出手段1
04と、プローブ103の姿勢および初期当接位
置を検出する姿勢検出手段105と、力検出手段
104で検出した力に基づいてプローブ103の
被測定面に対する傾きを演算する傾き演算手段1
06と、演算された傾きと検出された姿勢とに基
づいてプローブ103が被測定面に垂直となる目
標姿勢を演算する目標姿勢演算手段107と、プ
ローブ103を被測定面から離間させて空間で目
標姿勢に姿勢変換せしめるとともに、検出された
初期当接位置へプローブ103を導くように駆動
手段102を駆動制御する駆動制御手段108と
を有する。
D. Means for Solving the Problems The present invention will be explained based on the claim correspondence diagram shown in FIG. , a driving means 102 such as a DC motor for driving these supporting means 101;
A probe 103 provided on the support means 101;
Force detection means 1 for detecting the force acting on the probe 103 when the probe 103 comes into contact with the surface to be measured
04, attitude detection means 105 for detecting the attitude and initial contact position of the probe 103, and inclination calculation means 1 for calculating the inclination of the probe 103 with respect to the surface to be measured based on the force detected by the force detection means 104.
06, a target attitude calculation means 107 for calculating a target attitude in which the probe 103 is perpendicular to the surface to be measured based on the calculated inclination and the detected attitude; It has a drive control means 108 that drives and controls the drive means 102 so as to change the attitude to the target attitude and guide the probe 103 to the detected initial contact position.

特許請求の範囲第2項に記載のプローブ姿勢制
御装置のように、力検出手段104により、プロ
ーブ103を被測定面から離したときのプローブ
自重による力を検出し、傾き演算手段106によ
り、プローブ103を被測定面に押し付けた時に
力検出手段104で検出した力を前記自重による
力で補正し、その補正値に基づいてプローブ10
3の被測定面に対する傾きを演算するようにして
もよい。
As in the probe attitude control device according to claim 2, the force detection means 104 detects the force due to the probe's own weight when the probe 103 is separated from the surface to be measured, and the inclination calculation means 106 detects the force due to the probe's own weight when the probe 103 is separated from the surface to be measured. The force detected by the force detection means 104 when the probe 103 is pressed against the surface to be measured is corrected by the force due to the self-weight, and the probe 10 is corrected based on the correction value.
Alternatively, the inclination of No. 3 with respect to the surface to be measured may be calculated.

また、特許請求の範囲第3項に記載のプローブ
姿勢制御装置のように、力検出手段104は、プ
ローブ103の空中保持時にはプローブ自重を検
出するようにしてもよい。
Further, as in the probe attitude control device according to claim 3, the force detection means 104 may detect the probe's own weight when the probe 103 is held in the air.

E 作用 プローブ103が被測定面に当接するときにそ
のプローブ103が受ける力を力検出手段104
により検出し、その検出結果から被測定面に対す
るプローブ103の傾き角度を傾き演算手段10
6が演算する。また、姿勢検出手段105により
プローブ103の姿勢および初期当接位置が検出
される。このような傾きと姿勢とに基づいて、プ
ローブ103が被測定面に対して垂直となる目標
姿勢が演算手段107で演算される。駆動制御手
段108は、プローブ103をいつたん被測定面
から離間させて空間でプローブ103が目標姿勢
となるように駆動手段102を駆動せしめ、その
後初期当接位置へプローブ103を導くように駆
動手段102を駆動せしめる。この結果、上記摩
擦力により影響を受けることなく、プローブ10
3は被測定面に対して精度よく垂直に向けられ
る。
E Effect The force that the probe 103 receives when it comes into contact with the surface to be measured is detected by the force detection means 104.
The inclination calculation means 10 calculates the inclination angle of the probe 103 with respect to the surface to be measured from the detection result.
6 calculates. Further, the attitude detection means 105 detects the attitude and initial contact position of the probe 103. Based on such an inclination and attitude, the calculation means 107 calculates a target attitude in which the probe 103 is perpendicular to the surface to be measured. The drive control means 108 drives the drive means 102 so that the probe 103 is once separated from the surface to be measured so that the probe 103 assumes a target attitude in space, and then drives the drive means 102 so as to guide the probe 103 to the initial contact position. 102 is driven. As a result, the probe 10 is not affected by the frictional force.
3 is precisely oriented perpendicular to the surface to be measured.

また、プローブ103を被測定面から離したと
きにプローブ自重を測定し、プローブ103を被
測定面に押し付けた時に検出される力をこの自重
で補正し、この補正結果から傾きを演算する。
Further, the probe's own weight is measured when the probe 103 is separated from the surface to be measured, the force detected when the probe 103 is pressed against the surface to be measured is corrected by this weight, and the inclination is calculated from the correction result.

さらに、プローブ103の自重は、プローブ1
03を姿勢変換するために空中保持する時に検出
する。
Furthermore, the dead weight of the probe 103 is
03 is detected when it is held in the air to change its attitude.

F 実施例 第2図〜第11図により本発明の一実施例を説
明する。
F Example One example of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 11.

第2図はプローブ姿勢制御装置の概略全体構成
を示し、5自由度を有するロボツト50の先端に
軸力センサ3を介して従来と同様のプローブ1を
設けたものであり、ロボツト50の各関節はJIS
で定められたシンボルにより示している。ロボツ
ト50は、回転機構52(モータM1を含む)に
よりベース51に対して旋回可能である。回転機
構52には回転軸53が接続され、その先端に接
続された回転機構54(モータM2を含む)によ
り第1のアーム55が旋回可能であり、第1のア
ーム55の先端に接続された第2のアーム回転機
構56(モータM3を含む)により第2のアーム
57が旋回可能であり、第2のアーム57の先端
に接続された第3のアーム回転機構58(モータ
M4を含む)により第3のアーム59が旋回可能
である。第3のアーム59の先端には手首回転機
構60(モータM5を含む)を介して手首61が
回転可能に設けられている。手首61の先端には
例えば第3図に示す多軸力センサ3が設けられ、
この多軸力センサ3にプローブ1が取付けられて
いる。多軸力センサ3は、プローブ1を被測定面
に当接させたときにプローブ1に作用するx軸、
y軸、z軸の各軸力を検出するものである。
FIG. 2 shows a schematic overall configuration of a probe attitude control device, in which a probe 1 similar to the conventional one is provided at the tip of a robot 50 having five degrees of freedom via an axial force sensor 3, and each joint of the robot 50 is is JIS
It is indicated by the symbol specified in . The robot 50 can rotate relative to the base 51 by a rotation mechanism 52 (including a motor M1). A rotation shaft 53 is connected to the rotation mechanism 52, and a first arm 55 can be rotated by a rotation mechanism 54 (including a motor M2) connected to the tip of the rotation shaft 53. The second arm 57 can be rotated by a second arm rotation mechanism 56 (including a motor M3), and by a third arm rotation mechanism 58 (including a motor M4) connected to the tip of the second arm 57. A third arm 59 is pivotable. A wrist 61 is rotatably provided at the tip of the third arm 59 via a wrist rotation mechanism 60 (including a motor M5). For example, a multi-axial force sensor 3 shown in FIG. 3 is provided at the tip of the wrist 61.
A probe 1 is attached to this multiaxial force sensor 3. The multi-axis force sensor 3 has an x-axis that acts on the probe 1 when the probe 1 is brought into contact with the surface to be measured;
It detects the axial force on the y-axis and the z-axis.

すなわち、第3図において、多軸力センサ3
は、第1のリング4と、これと対向する第2のリ
ング5と、両リング4,5を連結する3本のたわ
み梁6とたわみ梁6の内面に設けられた引つ張
り・圧縮力検出ゲージ7と、たわみ梁6の外面に
設けられた剪断力検出ゲージ8とから構成されて
いる。そして、第1のリング4が手首61に連結
され、第2のリング5がプローブ1と連結され、
プローブ1に作用する力に応じてたわみ梁6がた
わむと各ゲージから歪量に応じた信号が得られ、
各軸力FX、FY、FZが知れる。
That is, in FIG. 3, the multiaxial force sensor 3
are the first ring 4, the second ring 5 opposite thereto, the three flexible beams 6 connecting both rings 4 and 5, and the tension/compression force provided on the inner surface of the flexible beams 6. It consists of a detection gauge 7 and a shear force detection gauge 8 provided on the outer surface of the flexible beam 6. Then, the first ring 4 is connected to the wrist 61, the second ring 5 is connected to the probe 1,
When the flexible beam 6 deflects in response to the force acting on the probe 1, a signal corresponding to the amount of strain is obtained from each gauge,
Each axial force F X , F Y , F Z is known.

再び第2図において、各関節の回転機構にはそ
の回転角を検出する回転角センサ例えばロータリ
ーエンコーダR1〜R5が設けられ、検出された
回転角θ1〜θ5が制御装置9に入力される。また、
軸力センサ3で検出された軸力FX、FY、FZも駆
動制御装置9に入力される。制御装置9は、後述
の演算に基づいてプローブ1が被測定面に垂直に
なるように角回転機構のモータM1〜M5に駆動
信号i1〜i5を供給する。なお、第2図においては、
第3のアーム回転機構58に関する信号線D1
D2と軸力センサ3の信号線D3のみを制御装置9
と接続して示し、他の接続は省略している。
Referring again to FIG. 2, the rotation mechanism of each joint is provided with rotation angle sensors such as rotary encoders R1 to R5 that detect the rotation angle thereof, and the detected rotation angles θ 1 to θ 5 are input to the control device 9. . Also,
The axial forces F X , F Y , F Z detected by the axial force sensor 3 are also input to the drive control device 9 . The control device 9 supplies drive signals i 1 to i 5 to the motors M1 to M5 of the angular rotation mechanism so that the probe 1 is perpendicular to the surface to be measured based on calculations to be described later. In addition, in Figure 2,
A signal line D 1 related to the third arm rotation mechanism 58,
D 2 and the signal line D 3 of the axial force sensor 3 are connected to the control device 9.
, and other connections are omitted.

制御装置9は、第4図に示すとおり、軸力セン
サ3からの信号入力部として、軸力センサ3から
のアナログ信号を入力しその電圧レベルや零点を
調整するインターフエース9aと、入力アナログ
信号を選択的に出力するマルチプレクサ9bと、
マルチプレクサ9bからのアナログ信号をデジタ
ル信号に変換してCPU9dに入力するA/D変
換器9cとを有する。また、ロータリーエンコー
ダR1〜R5からの信号入力部として、ロータリ
ーエンコーダR1〜R5からのシリアルパルス信
号を計数してパラレル角度信号に変換するカウン
タ回路9eと、このカウンタ回路9eからの信号
が入力されCPU9dに出力する入力用インタフ
エース9fとを有する。更に、信号制御部とし
て、処理手順を格納したROM9gと、各種の数
値、データ等が一時的に記憶されるRAM9h
と、処理手順に従い各機器を制御するとともに、
入力された信号に基づいて各種演算を行ないその
時の関節角度と比較して関節速度指令信号を出力
するCPU9dとを有する。更にまた、出力部と
して、CPU9dから出力されるデジタル関節速
度指令信号をアナログ信号に変換するD/A変換
器9iと、関節速度指令信号とロータリーエンコ
ーダR1〜R5からの回転角信号から算出した関
節速度とが一致するようにモータM1〜M5を制
御するサーボドライバ9jとを有する。
As shown in FIG. 4, the control device 9 includes an interface 9a that inputs an analog signal from the axial force sensor 3 and adjusts its voltage level and zero point as a signal input section from the axial force sensor 3, and an interface 9a that inputs the analog signal from the axial force sensor 3 and adjusts its voltage level and zero point. a multiplexer 9b that selectively outputs
It has an A/D converter 9c that converts the analog signal from the multiplexer 9b into a digital signal and inputs the digital signal to the CPU 9d. Further, as a signal input section from the rotary encoders R1 to R5, there is a counter circuit 9e that counts serial pulse signals from the rotary encoders R1 to R5 and converts them into parallel angle signals, and a CPU 9d to which signals from the counter circuit 9e are input. It has an input interface 9f for outputting to. Furthermore, as a signal control unit, ROM 9g that stores processing procedures and RAM 9h that temporarily stores various numerical values, data, etc.
and control each device according to the processing procedure,
It has a CPU 9d that performs various calculations based on the input signal, compares it with the joint angle at that time, and outputs a joint speed command signal. Furthermore, as an output unit, a D/A converter 9i that converts the digital joint speed command signal output from the CPU 9d into an analog signal, and a joint speed command signal calculated from the joint speed command signal and the rotation angle signal from the rotary encoders R1 to R5. and a servo driver 9j that controls the motors M1 to M5 so that the speeds match the motors M1 to M5.

なお、以上の実施例の構成において、ベース5
1、アーム53,55,57,59および手首6
1が支持手段を、モータM1〜M5が駆動手段
を、軸力センサ3が力検出手段を、ロータリーエ
ンコーダR1〜R5、カウンタ9e、CPU9d
が姿勢検出手段を、CPU9dが傾き演算手段お
よび目標姿勢演算手段を、CPU9dおよびサー
ボドライバ9jが駆動制御手段をそれぞれ構成す
る。
In addition, in the configuration of the above embodiment, the base 5
1. Arms 53, 55, 57, 59 and wrist 6
1 is a support means, motors M1 to M5 are drive means, axial force sensor 3 is a force detection means, rotary encoders R1 to R5, counter 9e, CPU 9d.
constitutes an attitude detection means, the CPU 9d constitutes an inclination calculation means and a target attitude calculation means, and the CPU 9d and the servo driver 9j constitute a drive control means.

次に第5図を参照してプローブの姿勢制御の手
順について説明する。
Next, the procedure for controlling the attitude of the probe will be explained with reference to FIG.

今、第6図aに示すようにプローブ1が被測定
面2に接触した状態とする。ステツプS1におい
て、ロータリーエンコーダR1〜R5からのパル
ス信号を計数するカウンタ回路9eの出力により
各関節の角度θ1〜θ5を検出する。ステツプS2で
は、これらの角度θ1〜θ5、および第2図に示した
ロボツト50の各部の長さl1〜l5に基づいてプロ
ーブ1の球部1bの中心点Oの位置および姿勢を
演算する。なお、第2図において、l1は、ベース
51の取付点すなわちロボツト座標原点O1から
第1のアーム回転機構54までの距離、l2は、第
1および第2のアーム回転機構54と56との間
の距離、l3は、第2および第3のアーム回転機構
56と58との間の距離、l4は、第3のアーム回
転機構58から第3のアーム59に沿つてプロー
ブz軸心に達するまでの距離、l5は、プローブ球
部1bの中心Oから手首61に沿つて第3のアー
ム59の軸心に達するまでの距離である。
Now, assume that the probe 1 is in contact with the surface to be measured 2 as shown in FIG. 6a. In step S1, the angles θ 1 to θ 5 of each joint are detected by the output of the counter circuit 9e that counts pulse signals from the rotary encoders R1 to R5. In step S2, the position and orientation of the center point O of the spherical portion 1b of the probe 1 are determined based on these angles θ 1 to θ 5 and the lengths l 1 to l 5 of each part of the robot 50 shown in FIG. calculate. In FIG. 2, l 1 is the distance from the attachment point of the base 51, that is, the robot coordinate origin O 1 to the first arm rotation mechanism 54, and l 2 is the distance between the first and second arm rotation mechanisms 54 and 56. l 3 is the distance between the second and third arm rotation mechanisms 56 and 58, l 4 is the distance from the third arm rotation mechanism 58 to the probe z along the third arm 59. The distance l 5 to reach the axis is the distance from the center O of the probe sphere 1b to the axis of the third arm 59 along the wrist 61.

ここで、プローブ1の位置はロボツト座標の原
点O1からプローブ球部1bの中心Oまでの位置
ベクトルとして、 =(Ox、Oy、Oz)=f1(θ1〜θ5、l1〜l5) により求められる。この位置ベクトルがプロー
ブ1の初期当接位置を示す。また、プローブ1の
姿勢は、ロボツト座標系に対する軸力センサ3の
座標系の傾きとして方向余弦ベクトル、、
h)を演算することにより求められる。
Here, the position of the probe 1 is expressed as a position vector from the origin O 1 of the robot coordinates to the center O of the probe sphere 1b as follows: = (Ox, Oy, Oz) = f 11 ~ θ 5 , l 1 ~ l 5 ). This position vector indicates the initial contact position of the probe 1. Also, the attitude of the probe 1 is determined by the direction cosine vector as the inclination of the coordinate system of the axial force sensor 3 with respect to the robot coordinate system.
It is obtained by calculating h).

方向余弦ベクトルを、 =fx fy fz とし、プローブx軸がロボツト座標系のx軸とな
す角度をθxx、y軸となす角度をθxy、z軸とな
す角度をθ′xzとすると、この方向余弦ベクトル
は、 =cosθxx cosθxy cosθxz と表わせる。同様に、プローブy軸、z軸がロボ
ツト座標系のx軸、y軸、z軸とそれぞれなす角
度を、それぞれθyz、θyy、θyzおよびθzx、θzy、
θzzとすると、方向余弦ベクトル、は、それ
ぞれ、 =gx gy gz=cosθyx cosθyy cosθyz =hx hy hz=cosθzx cosθzy cosθzz と表わすことができる。例えば方向余弦ベクトル
hは、第7図に示すように、ロボツト座標系のx
軸、y軸、z軸に対して軸力センサ3の座標系の
各軸がx′、y′、z′に位置したとき、z′軸方向の単
位ベクトルとなる方向余弦ベクトルのx軸、y
軸、z軸への投影が、それぞれhx、hy、hzとな
る。
If the direction cosine vector is = fx fy fz, and the angle between the probe The vector can be expressed as = cosθxx cosθxy cosθxz. Similarly, the angles that the probe y-axis and z-axis make with the x-axis, y-axis, and z-axis of the robot coordinate system are respectively θyz, θyy, θyz and θzx, θzy,
If θzz, the direction cosine vectors can be expressed as: =gx gy gz=cosθyx cosθyy cosθyz =hx hy hz=cosθzx cosθzy cosθzz. For example, the direction cosine vector h is expressed as x in the robot coordinate system, as shown in FIG.
When the respective axes of the coordinate system of the axial force sensor 3 are located at x', y', and z' with respect to the axis, y-axis, and z-axis, y
The projections to the axis and z axis are hx, hy, and hz, respectively.

このようにしてプローブ1の位置および姿勢が
演算されるとステツプS3に進み、軸力センサ3
から3つの軸力FX、FY、FZを読み込み、ステツ
プS4において、後述するステツプS11で検出して
格納されたプローブ自重による各軸力WX、WY
WZにより軸力FX、FY、FZを補正して真の軸力
RX、RY、RZを求める。すなわち、 RX=FX−WX RY=FY−WY RZ=FZ−WZ ……(1) を演算する。
When the position and orientation of the probe 1 are calculated in this way, the process proceeds to step S3, where the axial force sensor 3
In step S4 , the three axial forces F
Correct the axial forces F X , F Y , F Z by W Z to obtain the true axial force
Find R X , R Y , and R Z. That is, calculate R X =F X −W X R Y =F Y −W Y R Z =F Z −W Z (1).

今、第8図aに示すように、プローブ1の軸心
(z軸)が鉛直方向に向いていれば、軸力センサ
3で検出されるプローブ自重Wによる各軸力WX
WY、WZは、 WX=0、WY=0、WZ=W となる。一方、第8図bに示すように、プローブ
1の軸心が鉛直方向に対して傾いていると、軸力
センサ3で検出されるプローブ自重Wによる各軸
力WX、WY、WZは、 WX=WX′ WY=WY′ WZ=WZ′ となる。このようなプローブ自重はプローブ1の
姿勢にかかわらず、常時、軸力センサ3に作用す
るから、プローブ1を被測定面2に当接させると
きにプローブ1に作用する抗力Rによる真の軸力
RX、RY、RZを上記(1)式により求める必要がある。
Now, as shown in FIG. 8a, if the axial center (z-axis) of the probe 1 is oriented in the vertical direction, each axial force W X due to the probe's own weight W detected by the axial force sensor 3,
W Y and W Z are as follows: W X =0, W Y =0, W Z =W. On the other hand, as shown in FIG. 8b, if the axial center of the probe 1 is tilted with respect to the vertical direction, each axial force W X , W Y , W Z due to the probe's own weight W detected by the axial force sensor 3 becomes W X = W X ′ W Y = W Y ′ W Z = W Z ′. Since the probe's own weight always acts on the axial force sensor 3 regardless of the orientation of the probe 1, the true axial force due to the drag force R that acts on the probe 1 when bringing the probe 1 into contact with the surface to be measured 2
It is necessary to find R X , R Y , and R Z using the above equation (1).

そして、ステツプS5において、このようにし
て求められた補正後の軸力RX、RY、RZから被測
定面に対するプローブ1の傾き(姿勢角度ξ、
ψ)を演算する。
Then, in step S5, the inclination of the probe 1 with respect to the surface to be measured (attitude angle ξ ,
ψ).

第9図a,bは、プローブ球部1bを被測定面
2に当接させた場合の各軸力RX、RY、RZを説明
する図である。
FIGS. 9a and 9b are diagrams for explaining the respective axial forces R X , R Y , and R Z when the probe sphere 1b is brought into contact with the surface to be measured 2. FIGS.

実線Jで示すように、プローブ1のz軸が被測
定面2に対して傾いている場合、プローブ1に作
用する抗力Rの方向とプローブz軸とは一致せ
ず、抗力Rの分力として各軸力RX、RY、RZが検
出される。また、プローブz軸が一点鎖線Iで示
すように被測定面2に対して垂直の場合には、プ
ローブ1に作用する抗力Rの方向とプローブz軸
とが一致する。このことから、実線Jで示すプロ
ーブ1の姿勢に対する一点鎖線Iで示すプローブ
1の姿勢角度ξおよびψは、 ξ=tan-1(√RX 2+RY 2/RZ) ψ=tan-1(RY/RX) で求められる。
As shown by the solid line J, when the z-axis of the probe 1 is inclined with respect to the surface to be measured 2, the direction of the drag force R acting on the probe 1 does not match the probe z-axis, and the component force of the drag force R is Each axial force R X , R Y , R Z is detected. Further, when the probe z-axis is perpendicular to the surface to be measured 2 as shown by the dashed line I, the direction of the drag force R acting on the probe 1 coincides with the probe z-axis. From this, the attitude angles ξ and ψ of the probe 1 shown by the dashed-dotted line I with respect to the attitude of the probe 1 shown by the solid line J are as follows: ξ=tan -1 (√R X 2 +R Y 2 /R Z ) ψ=tan -1 It is obtained by (R Y /R X ).

次いでステツプS6に進み、被測定面2の法線
とプローブz軸との傾き角ξが零か否か(プロー
ブz軸が被測定面に対して垂直か否か)を判定す
る。ξ=0ならば終了し、ξ≠0ならばステツプ
S7に進む。
Next, the process proceeds to step S6, in which it is determined whether the inclination angle ξ between the normal to the surface to be measured 2 and the probe z-axis is zero (whether or not the probe z-axis is perpendicular to the surface to be measured). If ξ=0, end; if ξ≠0, step
Proceed to S7.

ステツプS7では、ステツプS5で求めた姿勢角
度ξ、ψを用いて、プローブz軸が被測定面2に
対して垂直になるような目標姿勢を目標方向余弦
(s、s、s)として、 (s、s、s)=f3(ξ、ψ(、、)) で求める。
In step S7, using the attitude angles ξ and ψ obtained in step S5, the target attitude such that the probe z-axis is perpendicular to the surface to be measured 2 is set as the target direction cosine (s, s, s). s, s, s)=f 3 (ξ, ψ(,,)).

次にステツプS8に進み、プローブ1が被測定
面2から離間した位置でステツプS6の目標姿勢
となる目標位置ベクトルsを次式から求める。
Next, the process proceeds to step S8, and the target position vector s, which is the target attitude of step S6 at a position where the probe 1 is separated from the surface to be measured 2, is determined from the following equation.

s=f4(、(s、s、s)、k) =−k(s、s、s) なお、kは、もとの位置からの移動量を示す常
数である。
s=f 4 (, (s, s, s), k) = -k (s, s, s) Note that k is a constant indicating the amount of movement from the original position.

そしてステツプS9において、目標姿勢を示す
目標方向余弦(s、s、s)と、目標位置
ベクトルPとにより、各関節の目標角度θ′s1
θ′s5を、 (θ′s1〜θ′s5) =f5(s、(s、s、s)、l1、l2、l3
l4) で求める。この目標角度θ′s1〜θ′s5となるようス
テツプS10においてモータ駆動指令i′1〜i′5をD/
A変換器9iからサーボドライブ9jに供給し、
これにより各モータM1〜M59を駆動して、第
6図bに示すとおり、破線I1で示す姿勢から破
線I2で示す姿勢を経て実線J1で示す姿勢をす
る。この姿勢のプローブz軸は被測定面と垂直で
ある。
Then, in step S9, the target angle θ's 1 ~
θ′s 5 , (θ′s 1 ~ θ′s 5 ) = f 5 (s, (s, s, s), l 1 , l 2 , l 3 ,
l 4 ). In step S10, the motor drive commands i'1 to i'5 are changed to D/D so that the target angles θ's1 to θ's5 are achieved.
Supplied from the A converter 9i to the servo drive 9j,
As a result, each of the motors M1 to M59 is driven, and as shown in FIG. 6B, the posture shown by the broken line I1 changes to the posture shown by the broken line I2, and then the posture shown by the solid line J1. The z-axis of the probe in this attitude is perpendicular to the surface to be measured.

第6図bに実線J1で示す姿勢を保持し、ステ
ツプS11において、このとき軸力センサ3で検出
される軸力FX、FY、FZを自重補正値WX、WY
WZとして格納する。この補正値WX、WY、WZ
は、プローブ1を次の測定点に移動させて垂直に
姿勢制御する際に、上述のステツプS4で用いら
れる。すなわち、この実施例では、ある測定点か
ら次の測定点にプローブ1を移動させるときに、
直前の測定点に対して垂直な姿勢のまま次の測定
点にプローブ1を当接させる操作を前提としてい
るから、プローブ自重補正値を上述のようにして
求めている。したがつて、次の測定点に移動する
際にプローブ1の姿勢が前の状態から変化するよ
う操作する場合には、被測定面にプローブ1を当
接させる前にプローブ自重補正値WX、WY、WZ
を検出する必要がある。
Holding the posture shown by the solid line J1 in FIG. 6b, in step S11, the axial forces F X , F Y , F Z detected by the axial force sensor 3 at this time are converted into self-weight correction values W X , W Y ,
Store as W Z. These correction values W X , W Y , W Z
is used in step S4 described above when moving the probe 1 to the next measurement point and controlling its vertical posture. That is, in this embodiment, when moving the probe 1 from one measurement point to the next measurement point,
Since it is assumed that the probe 1 is brought into contact with the next measurement point while remaining perpendicular to the previous measurement point, the probe dead weight correction value is obtained as described above. Therefore, when operating the probe 1 so that its attitude changes from the previous state when moving to the next measurement point, the probe self-weight correction value W X , W Y , W Z
need to be detected.

次にステツプS12に進み、ステツプS2で求めた
プローブ球部1の中心Oの初期位置ベクトル
と、ステツプS7で求めた目標方向余弦(s、
gs、s)とに基づいて、プローブ1が初期当
接位置で被測定面2と接触し、かつ垂直となる各
関節の目標角度θs1〜θs5を、 (θs1〜θs5) =f6(s、(、、)、l1、l2、l3、l4
、l5) で求める。そして、ステツプS13において、各関
節がθs1〜θs5となるようモータ駆動指令i1〜i5
D/A変換器9iからサーボドライブ9jに供給
し、これにより各モータM1〜M5を駆動してプ
ローブz軸を被測定面2に対して垂直に当接すべ
く姿勢制御する。この結果、第6図cに示すよう
に、破線I3の姿勢から実線J2の姿勢となり、
プローブz軸は被測定面2に対して垂直に当接す
る。
Next, the process proceeds to step S12, where the initial position vector of the center O of the probe sphere 1 obtained in step S2 and the target direction cosine (s,
gs, s), the target angles θs 1 to θs 5 of each joint where the probe 1 contacts the surface to be measured 2 at the initial contact position and is perpendicular are calculated as follows: (θs 1 to θs 5 ) = f 6 (s, (,,), l 1 , l 2 , l 3 , l 4
, l 5 ). Then, in step S13, motor drive commands i1 to i5 are supplied from the D/A converter 9i to the servo drive 9j so that each joint becomes θs1 to θs5 , thereby driving each motor M1 to M5. The position of the probe is controlled so that the z-axis of the probe comes into contact with the surface to be measured 2 perpendicularly. As a result, as shown in FIG. 6c, the posture shown by the broken line I3 changes to the posture shown by the solid line J2,
The probe z-axis abuts the surface 2 to be measured perpendicularly.

このようなプローブの姿勢制御装置を三次元形
状測定機に用い、プローブ球部1bのz軸を被測
定面2と垂直に姿勢制御して球部1bの点Pが被
測定面2と接した状態で、球部1bのx、y、z
軸の各位置を測定すれば、従来のような補間演算
をすることなく実時間にて誤差のない形状寸法の
測定が可能となり、連続した寸法測定が行なえる
から測定の自動化に寄与する。また、被測定面2
の傾斜角αが90度以上であつてもプローブ1を被
測定面2と垂直に当接可能であり、人力により被
測定物の位置をずらす必要がなく、測定の自動化
に寄与する。
Such a probe attitude control device is used in a three-dimensional shape measuring machine to control the attitude of the probe sphere 1b so that the z-axis is perpendicular to the surface to be measured 2 so that point P of the sphere 1b is in contact with the surface to be measured 2. In the state, x, y, z of the sphere 1b
By measuring each axis position, shape and dimensions can be measured in real time without error without performing interpolation calculations as in the past, and continuous dimension measurements can be performed, contributing to measurement automation. In addition, the surface to be measured 2
Even if the inclination angle α is 90 degrees or more, the probe 1 can be brought into contact with the surface to be measured 2 perpendicularly, and there is no need to manually shift the position of the object to be measured, contributing to automation of measurement.

また、超音波探傷スキヤナ装置にこの発明を適
用すれば、超音波プローブを被検査面に対して常
時垂直に保持でき検査精度が向上するのに加え
て、被検査面が複雑な形をしていても自動運転が
可能となる。
Furthermore, if this invention is applied to an ultrasonic flaw detection scanner device, the ultrasonic probe can be held perpendicularly to the surface to be inspected at all times, improving inspection accuracy. Autonomous driving will become possible.

なお、以上説明したロボツト50は5自由度を
有しているが、被測定面の形状が限定されて予め
既知であれば、特に5自由度も必要ない。例え
ば、第10図に示すように、x−z断面がy軸に
沿つて全て同一である立体であれば3自由度のロ
ボツトにて本発明を構成可能である。また、駆動
手段もモータに限定されず、更に、軸力センサ
は、他のタイプのものでもよく、更にまた、プロ
ーブの形状も実施例に限定されない。
Although the robot 50 described above has five degrees of freedom, five degrees of freedom are not particularly necessary if the shape of the surface to be measured is limited and known in advance. For example, as shown in FIG. 10, if the x-z cross section is a three-dimensional object that is the same along the y-axis, the present invention can be constructed using a robot with three degrees of freedom. Further, the driving means is not limited to the motor, the axial force sensor may be of another type, and the shape of the probe is not limited to the embodiment.

G 発明の効果 本発明によれば、被測定面に対して垂直となる
ようにプローブの姿勢を制御できるので、この種
のプローブを備えた三次元形状測定機や超音波探
傷スキヤナ装置の自動化が可能となる。そして、
この発明では特に次のような効果がある。
G. Effects of the Invention According to the present invention, since the attitude of the probe can be controlled so that it is perpendicular to the surface to be measured, automation of three-dimensional shape measuring machines and ultrasonic flaw detection scanners equipped with this type of probe is possible. It becomes possible. and,
This invention particularly has the following effects.

第11図aに示すように、被測定面2に対して
プローブz軸が傾き角ξで当接している場合、ξ
=0とするためプローブ球部1bの中心Oを回転
中心としてプローブ1を被測定面2に当接したま
ま第11図bの姿勢となるよう姿勢変換すると、
プローブ1には、その抗力Rと摩擦係数μとによ
る摩擦力Rμが作用する。プローブ1およびその
支持手段であるアーム等は完全剛体ではないから
その摩擦力Rμによつてたわみ、プローブz軸を
被測定面2に対して垂直に姿勢変換した後も、そ
のたわみと釣り合いをとるため摩擦力Rμに相当
する力が力検出手段で検出される。このため、プ
ローブ1にはRμなる抗力が作用することになり、
プローブz軸が抗力Rμの作用方向と一致するよ
う更に姿勢変換が行なわれ、プローブz軸と被測
定面2とが垂直にならない。
As shown in Fig. 11a, when the probe z-axis is in contact with the surface to be measured 2 at an inclination angle ξ, ξ
= 0, when the probe 1 is rotated around the center O of the probe sphere 1b and the probe 1 is kept in contact with the surface to be measured 2 and the attitude is changed to the attitude shown in FIG. 11b.
A friction force Rμ is applied to the probe 1 due to the drag force R and the friction coefficient μ. Since the probe 1 and its supporting means such as the arm are not completely rigid bodies, they deflect due to the frictional force Rμ, and even after the probe z-axis changes its posture perpendicularly to the surface to be measured 2, this deflection is balanced. Therefore, a force corresponding to the frictional force Rμ is detected by the force detection means. Therefore, a drag force Rμ will act on probe 1,
The attitude is further changed so that the probe z-axis coincides with the direction of action of the drag force Rμ, so that the probe z-axis and the surface to be measured 2 are not perpendicular to each other.

そこで本発明では、プローブを被測定面から離
間した状態で姿勢変換してプローブz軸を被測定
面に対して垂直となし、その後でプローブを初期
位置に当接させるようにしたので、上述した姿勢
変換に伴なう摩擦力が作用せず、被測定面に対し
てプローブを精度よく垂直に保持できる。更に加
えて本発明はプローブ自重分を減じた補正後の力
から傾き演算を行うからより一層精度が向上す
る。
Therefore, in the present invention, the probe is separated from the surface to be measured, changes its posture, makes the probe z-axis perpendicular to the surface to be measured, and then brings the probe into contact with the initial position. The probe can be held perpendicularly to the surface to be measured with high accuracy without the frictional force associated with attitude change. Furthermore, in the present invention, the inclination is calculated from the force after correction, which is obtained by subtracting the probe's own weight, thereby further improving accuracy.

さらに、上記自重の検出を、プローブを空中保
持して姿勢変換する時に力検出手段の出力信号を
読み込んで行うようにすると、プローブ自重測定
のためにだけプローブを被測定面から離す操作工
程が不要となり、測定効率の向上が図られる。
Furthermore, if the above self-weight is detected by reading the output signal of the force detection means when the probe is held in the air and changes its attitude, there is no need to remove the probe from the surface to be measured just to measure the probe's self-weight. Therefore, the measurement efficiency can be improved.

なお、本発明を三次元形状測定機に適用すれば
誤差のない形状測定が可能となる。
Note that if the present invention is applied to a three-dimensional shape measuring machine, error-free shape measurement becomes possible.

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

第1図はクレーム対応図である。第2図〜第9
図は本発明の一実施例を示すもので、第2図が全
体概略構成図、第3図が軸力センサを示す斜視
図、第4図が制御装置を示すブロツク図、第5図
がプローブ姿勢制御の手順を示すフローチヤー
ト、第6図a〜cがプローブの姿勢変換を説明す
る図、第7図が方向余弦を説明する図、第8図
a,bがプローブ自重による軸力を説明する図、
第9図a,bが軸力センサで検出する軸力の説明
図、第10図は3自由度で測定可能な形状例を示
す斜視図である。第11図a,bは発明の効果を
説明する図である。第12図および第13図は従
来例を示すもので、第12図が従来の三次元形状
測定機の一例を示す斜視図、第13図がプローブ
の詳細拡大図である。 1:プローブ、2:被測定面、3:軸力セン
サ、9:制御装置、R1〜R5:ロータリーエン
コーダ、M1〜M5:モータ。
FIG. 1 is a complaint correspondence diagram. Figures 2 to 9
The figures show one embodiment of the present invention, in which Fig. 2 is a general schematic diagram, Fig. 3 is a perspective view showing an axial force sensor, Fig. 4 is a block diagram showing a control device, and Fig. 5 is a probe. A flowchart showing the procedure of attitude control, Figures 6 a to c are diagrams explaining the attitude change of the probe, Figure 7 is a diagram explaining the direction cosine, and Figures 8 a and b are diagrams explaining the axial force due to the probe's own weight. figure to do,
FIGS. 9a and 9b are explanatory diagrams of the axial force detected by the axial force sensor, and FIG. 10 is a perspective view showing an example of a shape that can be measured with three degrees of freedom. FIGS. 11a and 11b are diagrams explaining the effects of the invention. 12 and 13 show a conventional example. FIG. 12 is a perspective view showing an example of a conventional three-dimensional shape measuring machine, and FIG. 13 is a detailed enlarged view of the probe. 1: Probe, 2: Surface to be measured, 3: Axial force sensor, 9: Control device, R1 to R5: Rotary encoder, M1 to M5: Motor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 多自由度を有する支持手段と、 この支持手段を駆動する駆動手段と、 支持手段に設けられたプローブと、 このプローブを被測定面に当接したときにプロ
ーブに作用する力を検出する力検出手段と、 前記プローブの姿勢および初期当接位置を検出
する姿勢検出手段と、 前記検出手段で検出した力に基づいて前記プロ
ーブの被測定面に対する傾きを演算する傾き演算
手段と、 演算された傾きと前記検出された姿勢とに基づ
いて前記プローブが被測定面に垂直となる目標姿
勢を演算する目標姿勢演算手段と、 プローブを被測定面から離間させて空間で前記
目標姿勢に姿勢変換せしめるとともに、前記検出
された初期当接位置へプローブを導くように前記
駆動手段を駆動制御する駆動制御手段と具備する
ことを特徴とするプローブ姿勢制御装置。 2 特許請求の範囲第1項に記載のプローブ姿勢
制御装置において、前記力検出手段は、プローブ
を被測定面から離したときのプローブ自重による
力を検出し、前記傾き演算手段は、前記プローブ
を前記被測定面に押し付けた時の前記力検出手段
で検出した力を前記自重による力で補正し、その
補正値に基づいて前記プローブの被測定面に対す
る傾きを演算することを特徴とするプローブ姿勢
制御装置。 3 特許請求の範囲第2項に記載のプローブ姿勢
制御装置において、前記力検出手段は、前記プロ
ーブの空中保持時にプローブ自重を検出すること
を特徴とするプローブ姿勢制御装置。
[Scope of Claims] 1. A supporting means having multiple degrees of freedom, a driving means for driving the supporting means, a probe provided on the supporting means, and a device that acts on the probe when the probe is brought into contact with a surface to be measured. force detection means for detecting the force to be measured; posture detection means for detecting the attitude and initial contact position of the probe; and tilt calculation for calculating the inclination of the probe with respect to the surface to be measured based on the force detected by the detection means. means for calculating a target orientation in which the probe is perpendicular to the surface to be measured based on the calculated inclination and the detected orientation; A probe attitude control device comprising: drive control means for driving and controlling the drive means so as to change the attitude to a target attitude and guide the probe to the detected initial contact position. 2. In the probe attitude control device according to claim 1, the force detection means detects the force due to the probe's own weight when the probe is separated from the surface to be measured, and the inclination calculation means The probe posture is characterized in that the force detected by the force detection means when pressed against the surface to be measured is corrected by the force due to the self-weight, and the inclination of the probe with respect to the surface to be measured is calculated based on the correction value. Control device. 3. The probe attitude control device according to claim 2, wherein the force detection means detects the probe's own weight when the probe is held in the air.
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