JPH05253804A - Non-contact tracer control device - Google Patents

Non-contact tracer control device

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Publication number
JPH05253804A
JPH05253804A JP5055892A JP5055892A JPH05253804A JP H05253804 A JPH05253804 A JP H05253804A JP 5055892 A JP5055892 A JP 5055892A JP 5055892 A JP5055892 A JP 5055892A JP H05253804 A JPH05253804 A JP H05253804A
Authority
JP
Japan
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model
control
distance
tracing
measurement
Prior art date
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Pending
Application number
JP5055892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Matsuura
仁 松浦
Osamu Tsukamoto
修 塚本
Eiji Matsumoto
英治 松本
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
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Publication of JPH05253804A publication Critical patent/JPH05253804A/en
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Abstract

PURPOSE:To continue smoothly tracer control by stopping temporally tracer control for controlling a turning angle stably at a position when distance measurement can be achieved even in case losing temporally a position detecting function. CONSTITUTION:In the case of tracer processing of a workpiece 35 while tracing non-contactly the shape of a model 6, for instance after a distance measurement by using distance sensors 5a and 5b becomes impossible because of reaching a level difference of the model 6 when diplacement data La and Lb which are measured again by turning the sensors 5a and 5b are input, the displacement data La and Lb are used as displacement input for tracing after smoothing the displacement data La and Lb for a certain period. And a tracer control can be smoothly continued even at the level difference area.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【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、特にモデル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関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-contact tracing control device, and more particularly to a non-contact tracing control device for tracing a work while tracing a model shape in a non-contact manner.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からならい加工の精度を向上させる
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は公知であった。
この非接触ならい制御装置では、先端に半導体レーザや
発光ダイオード等を用いた光学式距離検出器が装着され
たトレーサヘッドが使用されている。このようなトレー
サヘッドを使用して、モデル面との間隔が一定の値にな
るように、フィードバック制御しながらスポット位置の
座標から変位量データを得ることによって、ならい制御
が実行される。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to improve the accuracy of contouring, a non-contact contouring control device for contouring a workpiece while non-contacting the shape of a model has been known.
In this non-contact tracing control device, a tracer head having an optical distance detector using a semiconductor laser, a light emitting diode or the like mounted at its tip is used. Using such a tracer head, the profile control is executed by obtaining the displacement amount data from the coordinates of the spot position while performing feedback control so that the distance from the model surface becomes a constant value.

【0003】ところが非接触ならいでは、一般に同時に
一次元の変位情報しか得られないから、トレーサヘッド
による測定精度が接触式のならい制御装置に比較すると
低かった。この測定精度を高めるために、テーブルを通
る垂直軸に対して光軸のなす角を一定に保ってこの垂直
軸の周りで回動自在に、トレーサヘッドに傾斜させて光
学式距離検出器を装着しており、常にその光軸とモデル
面とのなす角が垂直に近くなるように回転角度を制御し
ていた。しかしモデルの形状に段差部分のような不連続
に傾斜角度が変化する部分があると、光学式距離検出器
の回転角度制御に支障をきたし、ならい制御が出来なく
なる場合があった。
However, in the case of non-contact, generally, only one-dimensional displacement information can be obtained at the same time, so that the measurement accuracy by the tracer head is lower than that of the contact-type profile controller. In order to increase this measurement accuracy, the optical axis is mounted on the tracer head so that the optical axis can be rotated around this vertical axis while keeping the angle formed by the optical axis with respect to the vertical axis passing through the table. The rotation angle is always controlled so that the angle formed by the optical axis and the model surface is nearly vertical. However, if the shape of the model has a portion where the inclination angle changes discontinuously, such as a stepped portion, the rotation angle control of the optical distance detector may be hindered, and the contour control may not be possible.

【0004】そこで、このような不都合を解消するた
め、発明者らはならい制御中にモデル上の受光位置が光
学式距離検出器の検出範囲を外れたとき、ならい制御と
角度制御を一旦停止して、検出器を検出範囲に入るまで
回転指令を与えて、その後に検出器の距離情報に基づい
てテーブルを移動して、ならい制御を再開する新規な非
接触ならい制御方式の発明について出願をしている(特
願平3−208814号の出願明細書参照)。
Therefore, in order to eliminate such inconvenience, the inventors have temporarily stopped the tracing control and the angle control when the light receiving position on the model is out of the detection range of the optical distance detector during the tracing control. And apply a rotation command to the detector until it enters the detection range, then move the table based on the distance information of the detector and restart the profile control. (See the application specification of Japanese Patent Application No. 3-208814).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、光学式距離検
出器の検出範囲を外れた後に一旦角度制御を停止してい
るから、その後に検出器から距離情報が与えられた場合
でも、ならい制御のための情報としては必ずしも適切な
ものとは言えない。
However, since the angle control is once stopped after moving out of the detection range of the optical distance detector, even if the distance information is given from the detector after that, the profile control of the profile control is not performed. It is not necessarily appropriate as information for this.

【0006】すなわち、段差部分でモデルまでの距離が
測定不能になったとき、光学式距離検出器を回転させて
再度測定を開始すれば、その直後には、段差の影響で入
力される変位データが急激に変化する。また、一般には
回転制御の前後でならい制御装置に入力される測定距離
は不連続な値となりやすい。ならい制御を停止している
ためにトレーサヘッドとモデル面との距離は変化しない
けれども、光学式距離検出器が回転すればモデル上の測
定点が変化するためである。
That is, when the distance to the model cannot be measured at the step portion, the optical distance detector is rotated and the measurement is restarted. Immediately after that, the displacement data input due to the step difference is input. Changes rapidly. Further, generally, the measurement distance input to the tracing control device before and after the rotation control tends to be a discontinuous value. This is because the distance between the tracer head and the model surface does not change because the profile control is stopped, but the measurement point on the model changes when the optical distance detector rotates.

【0007】このような種々の原因で、一般にモデル形
状の急変部分におけるならい制御動作やそれに伴う回転
角度制御は、依然として不安定になりやすいという問題
点があった。
Due to such various causes, generally, there has been a problem that the profile control operation in the abruptly changing portion of the model shape and the rotation angle control associated therewith are still likely to be unstable.

【0008】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、位置検出機能が一時的に失われるような場合
であっても、ならい制御を一時的に停止して距離測定可
能な位置から、安定して回転角度を制御することで滑ら
かにならい制御を続行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。
The present invention has been made in view of such a point, and even if the position detection function is temporarily lost, the position control can be temporarily stopped and the position where the distance can be measured. Therefore, it is an object of the present invention to provide a non-contact profile control device capable of continuing smooth profile control by stably controlling the rotation angle.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、モデル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、前
記モデルが配置されたテーブルを通る垂直軸に対して一
定の傾斜角度を保持しつつ回動する距離センサが装着さ
れたトレーサヘッドと、前記距離センサの測定可能な範
囲を越えて前記トレーサヘッドから前記モデルまでの距
離が開いた場合、ならい制御を一時的に停止するととも
に前記距離センサを測定可能な位置に回転制御する測定
制御手段と、前記測定制御手段によりならい制御の再開
が指令された直後に前記トレーサヘッドから入力される
測定距離に基づいて前記トレーサヘッドに対して平滑化
された制御指令を出力してならい制御を再開するならい
制御手段と、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。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in a non-contact contouring control device for contouring a workpiece while non-contacting a model shape, a vertical direction passing through a table on which the model is arranged. When the distance from the tracer head to the model is opened beyond the measurable range of the distance sensor and a tracer head mounted with a distance sensor that rotates while holding a constant inclination angle with respect to the axis, Measurement control means for temporarily stopping the profile control and rotationally controlling the distance sensor to a measurable position, and a measurement distance input from the tracer head immediately after the measurement control means issues a command to restart the profile control. A tracing control means for outputting the smoothed control command to the tracer head based on the above, and restarting the tracing control. Non-contact tracing control apparatus according to claim Rukoto is provided.

【0010】[0010]

【作用】本発明の非接触ならい制御装置は、モデル形状
を非接触でならいながらワークをならい加工する場合
に、例えばモデルの段差部分に達して距離センサによる
距離測定が不能になったあと、センサを回転させて再度
測定された変位データを入力する際に、その変位データ
を一定時間だけ平滑化してからならい用の変位入力とし
て使用する。これによって、段差部分などでもならい制
御が滑らかに続行される。
The non-contact tracing control device of the present invention, when the workpiece is processed while tracing the model shape in a non-contact manner, for example, after reaching the stepped portion of the model and the distance measurement by the distance sensor becomes impossible, When rotating and inputting the displacement data measured again, the displacement data is smoothed for a fixed time and then used as the displacement input for tracing. As a result, the smoothing control can be continued even at the step portion.

【0011】また、同様に距離センサによる距離測定が
不能になったあと、センサを回転させるためのモータ制
御の追従ゲインを低く設定し、再度測定された変位デー
タが入力された時点から追従ゲインを当初の設定値まで
漸増させる。これによって回転角度制御に対するならい
制御の追従性の安定化が達成される。
Similarly, after the distance measurement by the distance sensor becomes impossible, the tracking gain of the motor control for rotating the sensor is set low, and the tracking gain is set from the time when the measured displacement data is input again. Gradually increase to the initial set value. This stabilizes the followability of the contour control with respect to the rotation angle control.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の一実施例を示すブロック図で
ある。ここでは、非接触ならい制御装置1および該制御
装置1で駆動制御される工作機械3の概略構成を説明す
る。工作機械3は、加工ヘッド部36とワーク載置部3
7とからなる。加工ヘッド部36には、エンドミル等の
工具34を駆動する図示しない主軸モータと、加工ヘッ
ド部36全体をワーク載置部37に対して相対的に上下
移動するZ軸サーボモータ32zが設けられている。ま
た、ワーク載置部37には、ワーク35やモデル6を載
置するためのテーブル31が配備されている。このテー
ブル31は、X軸サーボモータ32xおよびY軸サーボ
モータ32yにより各軸の方向に移動される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Here, a schematic configuration of the non-contact profile control device 1 and the machine tool 3 which is drive-controlled by the control device 1 will be described. The machine tool 3 includes a machining head portion 36 and a work rest portion 3
It consists of 7. The machining head unit 36 is provided with a spindle motor (not shown) that drives a tool 34 such as an end mill, and a Z-axis servomotor 32z that moves the entire machining head unit 36 up and down relatively with respect to a work rest 37. There is. Further, the work placing section 37 is provided with a table 31 on which the work 35 and the model 6 are placed. The table 31 is moved in the direction of each axis by the X-axis servo motor 32x and the Y-axis servo motor 32y.

【0013】また、加工ヘッド部36の下面には、工具
34とともにテーブル31を通る垂直軸に沿ってトレー
サヘッド4が設けられている。このトレーサヘッド4の
先端には、光学式距離センサ5aおよび5bの各々が、
照射光の光軸を基準としてトレーサヘッド4に対して共
に角度φをなして並列的に固定されている。光学式距離
センサ5aおよび5bの各々はトレーサヘッド4を回転
駆動するC軸サーボモータ32cの駆動により、トレー
サヘッド4の中心軸を構成するC軸の周りにトレーサヘ
ッド4と一定の角度φを保って一体的に回転しながら、
加工ヘッド部36と一体的に上下移動する。
The tracer head 4 is provided on the lower surface of the machining head 36 along the vertical axis passing through the table 31 together with the tool 34. At the tip of the tracer head 4, each of the optical distance sensors 5a and 5b is
The tracer heads 4 are fixed in parallel with each other at an angle φ with respect to the optical axis of the irradiation light. Each of the optical distance sensors 5a and 5b maintains a constant angle φ with the tracer head 4 around the C axis that constitutes the central axis of the tracer head 4 by driving the C axis servo motor 32c that rotationally drives the tracer head 4. While rotating integrally,
It vertically moves integrally with the processing head unit 36.

【0014】光学式距離センサ5aおよび5b自体は、
例えば半導体レーザや発光ダイオード等の照射手段とC
CD等の受光素子とからなる通常の光学式距離センサで
あり、受光素子上での反射光の位置データと照射角度と
に基づいて該センサ5a,5bからモデル6上の受光位
置までの距離を求めるものである。従って、従来品と同
様、センサ5a,5bとモデル6の表面との距離が飛躍
的に変化する、段差部分を有するモデルをならう場合に
は、照射光の傾きのためモデル6上の受光位置が著しく
変位して、モデル6上の受光位置を受光素子上に検出す
るこのができなくなる。このような不都合を解消するた
めに、本発明の実施例装置においては、光学式距離セン
サ5aの照射光がC軸と交叉するときの光学式距離セン
サ5aの距離測定値Laに対応するトレーサヘッド4と
モデル6表面との距離が、規定値Lとして設定されてい
る。図2に示す状態では、トレーサヘッド4の最先端位
置から、光学式距離センサ5aの照射によるモデル6上
の受光位置P1に至るC軸方向の距離Lが、モデル6と
トレーサヘッド4との間のクリアランスとして規定され
る。
The optical distance sensors 5a and 5b themselves are
For example, irradiation means such as a semiconductor laser or a light emitting diode and C
This is an ordinary optical distance sensor composed of a light receiving element such as a CD, and determines the distance from the sensor 5a, 5b to the light receiving position on the model 6 based on the position data of the reflected light on the light receiving element and the irradiation angle. It is what you want. Therefore, similar to the conventional product, when a model having a step portion in which the distances between the sensors 5a and 5b and the surface of the model 6 are drastically changed is used, the light receiving position on the model 6 is caused by the inclination of the irradiation light. Is significantly displaced, and it becomes impossible to detect the light receiving position on the model 6 on the light receiving element. In order to eliminate such inconvenience, in the apparatus of the embodiment of the present invention, the tracer head corresponding to the distance measurement value La of the optical distance sensor 5a when the irradiation light of the optical distance sensor 5a intersects the C axis. The distance between 4 and the surface of the model 6 is set as a prescribed value L. In the state shown in FIG. 2, the distance L in the C-axis direction from the most distal position of the tracer head 4 to the light receiving position P1 on the model 6 by the irradiation of the optical distance sensor 5a is between the model 6 and the tracer head 4. Is defined as the clearance of.

【0015】また、非接触ならい制御装置1は制御手段
とマイクロプロセッサ11を有している。このマイクロ
プロセッサ11には、工作機械3の駆動制御やトレーサ
ヘッド4によるならい制御等を実施するための各種のシ
ステムプログラムを格納したROM12、光学式距離セ
ンサ5aおよび5bからの距離測定値La,Lb等のデ
ータを一次記憶するRAM13、および、各種のパラメ
ータ、ならい方向、テーブル移動速度(ならい速度)等
の設定データを記憶する不揮発性メモリ14、ならび
に、データ入力手段としての操作盤2を取り付けたイン
タフェース15等がバス10を介して接続されている。
Further, the non-contact tracing control device 1 has a control means and a microprocessor 11. The microprocessor 11 stores a ROM 12 storing various system programs for performing drive control of the machine tool 3, tracing control by the tracer head 4, and distance measurement values La and Lb from the optical distance sensors 5a and 5b. A RAM 13 for temporarily storing data such as data, a nonvolatile memory 14 for storing setting data such as various parameters, tracing direction, table moving speed (tracing speed), etc., and an operation panel 2 as a data input means are attached. The interface 15 and the like are connected via the bus 10.

【0016】非接触ならい制御装置1と接続された工作
機械3の各軸のサーボモータ32x,32y,32z
は、各軸のD/A変換器17x,17y,17zを介し
てマイクロプロセッサ11から入力された各軸の速度指
令Vx,Vy,Vzにより各軸のサーボアンプ18x,
18y,18zで回転駆動される。各軸に配備されたパ
ルスコーダ33x,33y,33zは各軸の所定回転毎
にフィードバックパルスFPx,FPy,FPzを出力
して各軸の現在位位置レジスタ19x,19y,19z
に入力する。各軸の現在位位置レジスタ19x,19
y,19zは、各軸の回転方向に応じてフィードバック
パルスFPx,FPy,FPzを積算的に加算または減
算記憶して各軸の現在位位置データXa,Ya,Za,
を求め、これらの値をマイクロプロセッサ11に入力す
る。また、光学式距離センサ5aおよび5bは所定のサ
ンプリング周期毎に制御回路21a,21bを介してマ
イクロプロセッサ11から入力される測定指令により距
離測定を実行し、各々の距離測定値LaおよびLbをA
/D変換器16aおよび16bを介してマイクロプロセ
ッサ11に入力する。マイクロプロセッサ11は各々の
測定結果La,およびLbが入力される毎に各軸の現在
位置レジスタ19x,19y,19zの値とトレーサヘ
ッド4の回転現在位置、即ち、C軸サーボモータ32c
に対応して配備された現在位置レジスタの値を1対1に
対応させ、少なくとも、最近の2回分のサンプリング結
果を循環的にRAM13に保存する。
Servo motors 32x, 32y, 32z for respective axes of the machine tool 3 connected to the non-contact profile control device 1
Is a servo amplifier 18x for each axis according to speed commands Vx, Vy, Vz for each axis input from the microprocessor 11 via the D / A converters 17x, 17y, 17z for each axis.
It is rotationally driven by 18y and 18z. The pulse coders 33x, 33y, 33z arranged on the respective axes output feedback pulses FPx, FPy, FPz for each predetermined rotation of the respective axes to output the current position registers 19x, 19y, 19z for the respective axes.
To enter. Current position register 19x, 19 for each axis
y and 19z are current position data Xa, Ya, Za, for each axis, which are cumulatively added or subtracted from the feedback pulses FPx, FPy, FPz according to the rotation direction of each axis.
And input these values to the microprocessor 11. Further, the optical distance sensors 5a and 5b perform distance measurement in response to a measurement command input from the microprocessor 11 via the control circuits 21a and 21b at predetermined sampling intervals, and the respective distance measurement values La and Lb are A
Input to the microprocessor 11 via the / D converters 16a and 16b. Each time the measurement results La and Lb are input, the microprocessor 11 receives the values of the current position registers 19x, 19y and 19z of each axis and the current rotation position of the tracer head 4, that is, the C-axis servomotor 32c.
The values of the current position registers provided in correspondence with 1 to 1 are made to correspond one-to-one, and at least the latest two sampling results are cyclically stored in the RAM 13.

【0017】かかる構成において、まずテーブル31上
にモデル6とワーク35を載置固定し、トレーサヘッド
4の先端がモデル6上のトレース開始点に近接するよう
にテーブル31および加工ヘッド36をセッティングす
る。その後、操作盤2を介して不揮発性メモリ14にな
らい方向、テーブル移動速度(ならい速度)等を設定入
力して加工開始キーを操作すると、マイクロプロセッサ
11はROM12の制御プログラムに従って工作機械3
のならい制御を開始する。
In such a structure, first, the model 6 and the work 35 are placed and fixed on the table 31, and the table 31 and the machining head 36 are set so that the tip of the tracer head 4 approaches the trace start point on the model 6. .. After that, when the machining direction key is operated by setting and inputting the tracing direction and the table moving speed (tracing speed) to the non-volatile memory 14 via the operation panel 2, the microprocessor 11 operates the machine tool 3 according to the control program stored in the ROM 12.
Follow the control of.

【0018】ならい制御を開始したマイクロプロセッサ
11は不揮発性メモリ14に設定されたならい方向やテ
ーブル移動速度等に基づいてテーブル31に関する各軸
の速度指令Vx,Vy,を出力する。各軸のD/A変換
器17x,17yとサーボアンプ18x,18yを介し
て各軸のサーボモータ32x,32yが駆動制御される
ことにより、テーブル31はX−Y平面内で移動する。
同時に、マイクロプロセッサ11は光学式距離センサ5
aおよび5bによる距離測定値LaおよびLbを所定の
サンプリング周期毎に検出し,モデル6とトレーサヘッ
ド4とのクリアランスLに対応する距離測定値と今回の
サンプリング結果による光学式距離センサ5aの距離測
定値Laとの差を求める。この値をC軸(Z軸)方向の
距離に変換してクリアランスに関する位置偏差が算出さ
れると、この位置偏差に基づいてZ軸サーボアンプモー
タ32zへの速度指令Vzを出力する。この速度指令V
zによってD/A変換器17zとサーボアンプ18zが
駆動制御され、加工ヘッド36をテーブル37に対し相
対的に上下移動する。この結果、モデル6の表面とトレ
ーサヘッド4とのクリアランスを規定値Lに保持しつ
つ、工具34によりワーク35をモデル6と同形状に切
削できる。
The microprocessor 11 which has started the profile control outputs speed commands Vx and Vy for each axis relating to the table 31 based on the profile direction and the table moving speed set in the non-volatile memory 14. By driving and controlling the servo motors 32x and 32y of the respective axes via the D / A converters 17x and 17y of the respective axes and the servo amplifiers 18x and 18y, the table 31 moves in the XY plane.
At the same time, the microprocessor 11 uses the optical distance sensor 5
The distance measurement values La and Lb by a and 5b are detected at every predetermined sampling period, and the distance measurement value of the optical distance sensor 5a is measured by the distance measurement value corresponding to the clearance L between the model 6 and the tracer head 4 and the sampling result of this time. The difference from the value La is calculated. When this value is converted into the distance in the C-axis (Z-axis) direction to calculate the position deviation related to the clearance, the speed command Vz to the Z-axis servo amplifier motor 32z is output based on this position deviation. This speed command V
The D / A converter 17z and the servo amplifier 18z are driven and controlled by z to move the machining head 36 up and down relative to the table 37. As a result, the work 35 can be cut into the same shape as the model 6 by the tool 34 while maintaining the clearance between the surface of the model 6 and the tracer head 4 at the specified value L.

【0019】このときマイクロプロセッサ11では、所
定のサンプリング周期毎に、RAM13に記憶された前
回および今回分のサンプリングデータ、即ち、光学式距
離センサ5aおよび5bの距離測定値LaおよびLbと
各軸の現在位置レジスタ19x,19y,19zの値、
更にトレーサヘッド4の回転現在位置ならびに光学式距
離センサ5aおよび5b間のオフセットデータ等を読み
込んで、前回と今回のサンプリング時における光学式距
離センサ5aおよび5bによるモデル6上の受光位置の
座標データを算出する。これら受光位置の座標データに
基づいて、モデル6表面における現在の受光位置の法線
ベクトルを求めることができる。マイクロプロセッサ1
1は、法線ベクトルをテーブル31のX−Y平面に投影
した位置までトレーサヘッド4を回転する回転指令Sc
を出力し、D/A変換器17cおよびサーボアンプ18
cを介してC軸サーボモータ32cを駆動する。この結
果トレーサヘッド4は法線ベクトルの投影位置に一致す
るまで回転駆動され、光学式距離センサ5a,5bの照
射光の光軸が法線ベクトルと近似する位置に移動させる
ことができる。
At this time, in the microprocessor 11, the sampling data for the previous time and the current time stored in the RAM 13, that is, the distance measurement values La and Lb of the optical distance sensors 5a and 5b and the respective axis values are stored in the RAM 13 at predetermined sampling intervals. The value of the current position register 19x, 19y, 19z,
Further, the current rotation position of the tracer head 4 and the offset data between the optical distance sensors 5a and 5b are read, and the coordinate data of the light receiving position on the model 6 by the optical distance sensors 5a and 5b at the time of the previous sampling and the current sampling are calculated. calculate. The normal vector of the current light receiving position on the surface of the model 6 can be obtained based on the coordinate data of these light receiving positions. Microprocessor 1
1 is a rotation command Sc for rotating the tracer head 4 to a position where the normal vector is projected on the XY plane of the table 31.
To output D / A converter 17c and servo amplifier 18
The C-axis servomotor 32c is driven via c. As a result, the tracer head 4 is rotationally driven until it coincides with the projection position of the normal vector, and can be moved to a position where the optical axis of the irradiation light of the optical distance sensors 5a and 5b approximates the normal vector.

【0020】図3に示すように、たとえばテーブル31
が図1のX軸正方向に送られている時に、C軸が図の二
点鎖線で示される仮想位置にあって、光学式距離センサ
5aおよび5bによるモデル6上の今回の受光位置がP
an=(Xan,Yan,Zan)およびPbn=(X
bn,Ybn,Zbn)であった場合を考える。前回の
受光位置がPa n-1 =(Xa n-1 ,Ya n-1 ,Za
n-1 )およびPbn-1 =(Xbn-1 ,Ybn-1 ,Zb
n-1 )と記憶されているとき、3つの受光位置Pan,
PbnおよびPa n-1 のデータを用いて2つの表面ベク
トルVa=(Xa n-1−Xan,Ya n-1 −Yan,Za
n-1 −Zan)およびVb=(Xbn−Xan,Ybn−−Ya
n,Zbn−Zan)を求める。そして表面ベクトルVaと
Vbの外積から法線ベクトルV=(Xn,Yn,Zn)
を算出すれば、法線ベクトルVをテーブル31のX−Y
平面に投影した位置までトレーサヘッド4が移動する回
転指令、即ち、X軸からの回転角度がtan-1(Yn/
Xn)となる回転指令Scが出力できる。
As shown in FIG. 3, for example, the table 31
Is transmitted in the positive direction of the X-axis in FIG. 1, the C-axis is at the imaginary position indicated by the chain double-dashed line in the figure, and the current light-receiving position on the model 6 by the optical distance sensors 5a and 5b is P.
an = (Xan, Yan, Zan) and Pbn = (X
bn, Ybn, Zbn). The previous light receiving position is Pa n-1 = (Xa n-1 , Ya n-1 , Za
n-1 ) and Pb n-1 = (Xb n-1 , Yb n-1 , Zb
n-1 ), the three light receiving positions Pan,
Pbn and Pa n-1 of the data using the two surfaces vector Va = (Xa n-1 -Xan , Ya n-1 -Yan, Za
n-1 -Zan) and Vb = (Xbn-Xan, Ybn--Ya
n, Zbn-Zan) is calculated. Then, from the outer product of the surface vectors Va and Vb, the normal vector V = (Xn, Yn, Zn)
To calculate the normal vector V as XY in the table 31.
A rotation command for moving the tracer head 4 to a position projected on a plane, that is, a rotation angle from the X axis is tan -1 (Yn /
The rotation command Sc that is Xn) can be output.

【0021】したがってトレーサヘッド4が回転制御さ
れることによって光学式距離センサ5a、5bの姿勢
は、その照射光の光軸が近似的にモデル6表面の法線ベ
クトルと略一致する。しかも、モデル6の表面とトレー
サヘッド4とのクリアランスは常に規定値Lに保たれ
る。同様に、次のサンプリング周期においても、照射光
によるモデル6上の受光位置Pa,Pbは各光学式距離
センサ5a、5bの受光素子による検出可能範囲に収め
られ、適応制御による正確なならい加工の実施が可能と
なる。
Therefore, as the tracer head 4 is rotationally controlled, the postures of the optical distance sensors 5a and 5b are such that the optical axis of the irradiation light approximately coincides with the normal vector of the surface of the model 6. Moreover, the clearance between the surface of the model 6 and the tracer head 4 is always kept at the specified value L. Similarly, also in the next sampling cycle, the light receiving positions Pa and Pb on the model 6 by the irradiation light are kept within the range detectable by the light receiving elements of the optical distance sensors 5a and 5b, and accurate profile processing by adaptive control is performed. Can be implemented.

【0022】図4は、非接触センサ5による測定原理を
説明する図である。モデル6の表面に段差部分が形成さ
れている場合には、センサAからの照射光は受光位置P
1まではセンサAの受光素子によって検出可能である。
しかし、図の破線により示すC軸位置を越えてならい制
御が進むと、傾斜させた状態のセンサAによっては、モ
デル6面から位置を検出することが不可能になる。すな
わち、センサAは設定された測定範囲の許容値を越え
て、測定不能の状態となる。ならい制御装置では、セン
サAが測定不能になったとき、C軸サーボモータ32c
に所定量の回転指令を出力し、C軸周りにセンサBの位
置まで回転させる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of measurement by the non-contact sensor 5. When the stepped portion is formed on the surface of the model 6, the irradiation light from the sensor A is received at the light receiving position P.
Up to 1 can be detected by the light receiving element of the sensor A.
However, if the tracing control progresses beyond the C-axis position indicated by the broken line in the figure, the sensor A in the tilted state cannot detect the position from the surface of the model 6. That is, the sensor A exceeds the allowable value of the set measurement range and becomes incapable of measurement. In the profile control device, when the sensor A cannot be measured, the C-axis servomotor 32c
Then, a predetermined amount of rotation command is output to rotate to the position of the sensor B around the C axis.

【0023】センサBの位置で再度モデル6面までの距
離測定が可能になると、ならい制御が開始されるが、こ
こでセンサBの照射光はモデル6の点P2を受光位置と
するため、入力測定値(偏差)が不連続になる。このた
め、このままならい動作を追従させると、ならい制御の
再開直後には、ならい動作が著しく不安定になる。これ
は、非接触のセンサAがその照射光の受光位置P1で正
確に停止されず、そのために測定再開のときの照射光の
受光位置P2にずれが生じるためである。あるいは、仮
にならい制御の再開位置が停止位置と正確に一致してい
るとしても、再開直後のモデル6面の段差部分により、
入力される偏差にならい制御が充分に追従できなくなる
ためである。
When the distance to the surface of the model 6 can be measured again at the position of the sensor B, the tracing control is started, but the irradiation light of the sensor B is input at the point P2 of the model 6 as the light receiving position. The measured value (deviation) becomes discontinuous. Therefore, if the tracing operation is followed as it is, the tracing operation becomes extremely unstable immediately after the restart of the tracing control. This is because the non-contact sensor A is not accurately stopped at the light receiving position P1 of the irradiation light, and thus the light receiving position P2 of the irradiation light when the measurement is restarted is displaced. Alternatively, even if the restart position of the conforming control exactly matches the stop position, the stepped portion of the model 6 surface immediately after the restart causes
This is because the control cannot sufficiently follow the deviation that is input.

【0024】図5は、段差部分での測定変位の時間的な
変化を示す図である。同図(A)の縦軸に、変位データ
の大きさを示す。その点線部分は、測定不能となった時
間帯である。本発明の非接触ならい制御装置は、距離セ
ンサを測定可能な位置に回転制御してならい制御の再開
が指令された直後に、トレーサヘッド4から入力される
測定距離La,Lbに基づいてトレーサヘッド4に対し
て平滑化された測定値に基づいた制御指令を出力してな
らい制御を再開するように制御するものであって、例え
ば各々の距離測定値LaおよびLbを一時的に平滑化さ
れた変位量としてA/D変換器16aおよび16bを介
してマイクロプロセッサ11に入力することによって実
現される。図5(B)では、縦軸に平滑化された変位量
の大きさを示しており、その点線部分は、同図(A)と
同様に測定不能となった時間帯である。
FIG. 5 is a diagram showing a temporal change in the measured displacement at the step portion. The vertical axis of FIG. 7A shows the size of the displacement data. The dotted line portion is the time zone when measurement is impossible. The non-contact tracing control device of the present invention controls the distance sensor to a measurable position by rotation, and immediately after a command to restart the tracing control is issued, based on the measured distances La and Lb input from the tracer head 4. 4 is a control for restarting the control by outputting a control command based on the smoothed measurement value. For example, each of the distance measurement values La and Lb is temporarily smoothed. It is realized by inputting the displacement amount to the microprocessor 11 via the A / D converters 16a and 16b. In FIG. 5 (B), the vertical axis shows the magnitude of the smoothed displacement amount, and the dotted line portion is the time zone in which measurement is impossible, as in FIG. 5 (A).

【0025】図6は、変位データを平滑化する方式の一
例を示すブロック図である。センサ5からの変位データ
は、切換スイッチSによって平常時にはフィルタF1に
入力され、A/D変換器16aおよび16b等を介して
マイクロプロセッサ11で処理される。ならい加工中
に、例えばモデルの段差部分に達して距離センサによる
距離測定が不能になったとき、切換スイッチSが切り換
えられる。これにより、センサを回転させて再度測定さ
れた変位データを入力する際に、変位データは不連続時
のフィルタF2に入力されるようになる。この変位デー
タは、平滑化された変位量が入力された変位データに一
致するまで、フィルタF2に入力され続け、その後に再
度フィルタF1に切り換えられる。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a method for smoothing displacement data. The displacement data from the sensor 5 is normally input to the filter F1 by the changeover switch S and processed by the microprocessor 11 via the A / D converters 16a and 16b. During profile processing, for example, when the stepped portion of the model is reached and distance measurement by the distance sensor becomes impossible, the changeover switch S is switched. As a result, when the sensor is rotated and the displacement data measured again is input, the displacement data is input to the filter F2 at the time of discontinuity. The displacement data is continuously input to the filter F2 until the smoothed displacement amount matches the input displacement data, and then switched to the filter F1 again.

【0026】このように一旦、測定不能になったときに
一定時間だけ変位入力を平滑化してから、マイクロプロ
セッサ11でならい用の変位入力として使用する。これ
によって、段差部分などでもならい制御が滑らかに続行
される。平常時にもフィルタF1である程度まで平滑化
しているのは、小さな振動成分を確実に除去するためで
ある。
As described above, when the measurement cannot be performed once, the displacement input is smoothed for a certain period of time and then used as a displacement input for tracing by the microprocessor 11. As a result, the smoothing control can be continued even at the step portion. The reason why the filter F1 smoothes to a certain extent even in normal times is to reliably remove small vibration components.

【0027】上記の説明では、ならい制御を再開する場
合に、変位入力に対する平滑化回路を使用することで、
トレーサヘッド4に対して平滑化された制御指令を出力
するようにしたが、トレーサヘッド4を回転するC軸サ
ーボモータ32cへの回転指令Scのゲインについて同
様の平滑化処理を実行するようにしても、同様の作用効
果を奏することができる。
In the above description, when the smoothing control is restarted, the smoothing circuit for the displacement input is used.
Although the smoothed control command is output to the tracer head 4, a similar smoothing process is executed for the gain of the rotation command Sc to the C-axis servomotor 32c that rotates the tracer head 4. Also, the same effect can be obtained.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、ならい
制御に際して不連続な測定変位量の入力があった場合
に、その変位入力を平滑化して滑らかな変位変化に変換
してからならい制御が続行されるように構成した。この
ため、ならい制御の追従性を安定化させて、精度良いな
らい制御を可能にする非接触ならい制御装置を提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, when a discontinuous measured displacement amount is input in the profile control, the displacement input is smoothed and converted into a smooth displacement change, and then the profile control is performed. Configured to continue. Therefore, it is possible to provide a non-contact profile control device that stabilizes the followability of profile control and enables accurate profile control.

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

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例のトレーサヘッドの概略構成を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a tracer head of the same embodiment.

【図3】本発明によるならい加工の一例を説明する図で
ある。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of profile processing according to the present invention.

【図4】非接触センサによる測定原理を説明する図であ
る。
FIG. 4 is a diagram illustrating a measurement principle of a non-contact sensor.

【図5】測定変位(A)及び平滑化された変位量(B)
の変化を示す図である。
FIG. 5: Measured displacement (A) and smoothed displacement amount (B)
It is a figure which shows the change of.

【図6】変位データを平滑化する方式の一例を示すブロ
ック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a method for smoothing displacement data.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 非接触ならい制御装置 2 工作機械 4 トレーサヘッド 5a,5b 光学式距離センサ 6 モデル 1 Non-contact tracing control device 2 Machine tool 4 Tracer head 5a, 5b Optical distance sensor 6 Model

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モデル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、 前記モデルが配置されたテーブルを通る垂直軸に対して
一定の傾斜角度を保持しつつ回動する距離センサが装着
されたトレーサヘッドと、 前記距離センサの測定可能な範囲を越えて前記トレーサ
ヘッドから前記モデルまでの距離が開いた場合、ならい
制御を一時的に停止するとともに前記距離センサを測定
可能な位置に回転制御する測定制御手段と、 前記測定制御手段によりならい制御の再開が指令された
直後に前記トレーサヘッドから入力される測定距離に基
づいて前記トレーサヘッドに対して平滑化された制御指
令を出力してならい制御を再開するならい制御手段と、 を有することを特徴とする非接触ならい制御装置。
1. A non-contact contour control device for contouring a workpiece while non-contacting a model shape, and rotating while maintaining a constant inclination angle with respect to a vertical axis passing through a table on which the model is arranged. When the distance from the tracer head to which the distance sensor is mounted and the distance sensor exceeds the measurable range of the distance sensor to the model, the tracing control can be temporarily stopped and the distance sensor can be measured. Measurement control means for controlling rotation to various positions, and a control command smoothed to the tracer head based on the measurement distance input from the tracer head immediately after the measurement control means instructs restart of the tracing control. A non-contact profile control device comprising: a profile control means for restarting the profile control for outputting.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6445979B1 (en) 1999-11-05 2002-09-03 Fanuc Ltd. Operation line tracking device using sensor
JP2004001101A (en) * 2002-03-18 2004-01-08 Sony Corp Hand portion device for use in robot device, and robot device
DE112021004456T5 (en) 2020-11-02 2023-06-07 Fanuc Corporation Numerical control, numerical control system, program and numerical control method

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