JPH0580828A - 三次元レーザ加工機のオフライン教示方法 - Google Patents

三次元レーザ加工機のオフライン教示方法

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JPH0580828A
JPH0580828A JP3243925A JP24392591A JPH0580828A JP H0580828 A JPH0580828 A JP H0580828A JP 3243925 A JP3243925 A JP 3243925A JP 24392591 A JP24392591 A JP 24392591A JP H0580828 A JPH0580828 A JP H0580828A
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distance sensor
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Akira Yoshikawa
章 吉川
Yukihiko Kitano
幸彦 北野
Tokuo Yoshida
徳雄 吉田
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】作業者を微妙で危険な位置合わせ作業から解放
できる三次元レーザ加工機のオフライン教示方法を提供
するにある。 【構成】CADシステム1は三次元レーザ加工機の先端
ヘッド7の距離センサで実際の作業対象物体の形状や位
置を測定する動作プログラムを作成することができる。
この動作プログラムはパソコン2に転送されて目的の三
次元レーザ加工機4が解釈及び実行可能なデータフォー
マットに変換される。NCコントローラ3は、所定のデ
ータフォーマットに変換された動作プログラムで三次元
レーザ加工機4の先端ヘッド7を動作させる。この動作
による距離センサ5からの検出データはインターフェー
ス装置6を通じてNCコントローラ3に取込まれ、更に
CADシステム1はこの距離センサ5で検出した実際の
作業対象物体のデータに基づいてCADシステム1上の
作業対象物体の位置や形状のずれを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、三次元レーザ加工機の
オフライン教示方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、作業用ロボット(レーザ加工機)
にその作業内容を教示するためには、作業者がティーチ
ングボックスを携行し作業用ロボットの動作範囲内に入
り、所望の作業用ロボットそのものを手動動作させなが
ら、教示を行なう方法が一般的であった。
【0003】しかし、この方法は稼動可能な作業用ロボ
ットを教示の為に長時間休止させる必要があるという経
済的に大きな問題があり、更に危険な場所での長時間作
業は教示作業者にとっては肉体的にも精神的にも大きな
負担であった。そこで、作業用ロボットのコントローラ
に対して独立したコンピュータ上に作業用ロボットや作
業対象物体のモデルを構築し、そのモデルを使って配置
検討や教示を行なう方法が、特開昭64−5779号、
特開昭59−229619号等に見られるように既に開
発されている。
【0004】またオフライン教示した位置データと、作
業用ロボットが実際に据えつけられた現場で必要な位置
データとのずれを修正する方法についても、特開昭63
−206809号、特開昭60−65304号等に見ら
れるように既に開発されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法で
は、作業対象物体上の代表点の数点の位置データを、既
に据えつけられた作業用ロボットで測定するのである
が、その作業自体がテーィチングボックスを使った直接
教示の方法に準ずる作業であり、直接教示と同等の欠点
を持っている。
【0006】特に三次元レーザ加工において、適正な加
工を行なうためには、三次元レーザ加工機の先端ヘッド
を三次元形状の作業対象物体の加工面に対して常時直交
する方向に保持させる必要があり、CADシステム上の
作業対象モデルと実際上の作業対象物体との精度の良い
位置・形状合わせが容易でないという問題があった。本
発明は上記の問題点を解消するために為されたもので、
その目的とするところは、作業者を微妙で危険な位置合
わせ作業から解放でき、しかも過去と同一の作業対象物
体に関して教示データの異なる新たなNCプログラムを
作成した際にはずれ修正作業を不要とし、CADシステ
ム上の作業対象物体と実際の作業対象物体との位置・形
状合わせを容易に実現できる三次元レーザ加工機のオフ
ライン教示方法を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項1記載の発明は、三次元レーザ加工機、作
業対象物体に対応するデータを蓄積し、グラフッィクデ
ィスプレイ上に表示し、更に作成された動作プログラム
により上記三次元レーザ加工機及び作業対象物体の動作
のシミュレーションを行なうCADシステムと、上記C
ADシステムで作成された動作プログラムを所望のNC
言語の文法に従ったプログラムに変換する手段と、上記
CADシステム上の作業対象物体の位置、姿勢データ
と、実際の作業対象物体の位置、姿勢との間のずれを補
正する手段とを備えたシステムに用いられ、上記三次元
レーザ加工機の先端ヘッドに備えた距離センサにより作
業対象物体の特徴を検出する動作プログラムを上記CA
Dシステムで作成し、上記動作プログラムに基づいて上
記三次元レーザ加工機の先端ヘッドを動作させて上記距
離センサで検出した実際の作業対象物体の特徴データか
ら上記CADシステム上での作業対象物体の特徴と、実
際の作業対象物体の特徴とのずれを求めて補正すること
を特徴とする。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、作業対象物体の特徴が丸穴からなる基準穴
であって、上記CADシステムを用いて作成した動作プ
ログラムで、上記三次元レーザ加工機の先端ヘッドを円
動作させて基準穴と同等の円の軌跡を描かせ、この軌跡
と上記基準穴の開口縁との交点を上記距離センサで検出
して既知の円の半径及び描かせた円の中心位置とから上
記基準穴の中心位置を求め、目的作業NCプログラムの
作業開始原点を補正することを特徴とする。
【0009】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、作業対象物体の特徴が角穴からなる基準穴
であって、上記CADシステムを用いて作成した動作プ
ログラムで、上記三次元レーザ加工機の先端ヘッドを三
次元レーザ加工機の軸方向と同一方向に2回直線動作さ
せ、この直線動作の軌跡と上記基準穴の開口縁の各辺と
の交点を上記距離センサにより検出して、同一辺におけ
る2つの直線の軌跡の交点を結ぶ直線を2つ求め、これ
ら求めた直線が互いに垂直な場合、一方の直線と上記三
次元レーザ加工機の軸方向との平行ずれ角度を求めると
ともに、上記基準穴の一辺の長さから上記基準穴の中心
位置を求め、目的作業NCプログラムの原点・回転を補
正することを特徴とする。
【0010】請求項4記載の発明は、請求項1記載の発
明において、作業対象物体の特徴が角穴からなる基準穴
であって、上記CADシステムを用いて作成した動作プ
ログラムで、上記三次元レーザ加工機の先端ヘッドを三
次元レーザ加工機の軸方向と同一方向に2回直線動作さ
せ、この直線動作の軌跡と上記基準穴の開口縁の各辺と
の交点を上記距離センサにより検出して、同一辺におけ
る2つの直線の軌跡の交点を結ぶ直線を2つ求め、これ
ら求めた直線が互いに平行な場合、両直線と、上記三次
元加工機の軸方向との平行ずれ角度を求めるとともに、
上記基準穴の一辺の長さから上記両直線と平行で距離が
等しい別の直線を求め、この別の直線上に上記三次元レ
ーザ加工機の先端ヘッドを動かして、上記距離センサに
より上記先端ヘッドと上記基準穴の開口縁との交点を求
め、この交点と上記基準穴の一辺の長さから上記基準穴
の中心位置を求め、目的作業NCプログラムの原点・回
転を補正することを特徴とする。
【0011】請求項5記載の発明は、請求項1記載の発
明において、作業対象物体の特徴が平面であり、上記C
ADシステムを用いて作成した動作プログラムで、上記
三次元レーザ加工機の先端ヘッドを上記作業対象物体の
平面上の3点の位置に動作させてこの3点の位置を上記
距離センサにより測定し、この測定データにより上記作
業対象物体の傾きを補正することを特徴とする。
【0012】請求項6記載の発明は、請求項1記載の発
明において、作業対象物体の特徴が平面であり、上記C
ADシステムを用いて作成した動作プログラムで、上記
三次元レーザ加工機の先端ヘッドを上記作業対象物体の
平面上の2点の位置に動作させてこの2点の位置を上記
距離センサにより測定し、この2点の測定データより直
線を求めて上記作業対象物体が設置されている加工テー
ブルの中心と上記直線との平行ずれ角度を求め、この平
行ずれ角度により加工テーブルを回転させ、CADシス
テム上の作業対象物体モデルと実際の作業対象物体との
平行ずれを補正することを特徴とする。
【0013】請求項7記載の発明は、三次元レーザ加工
機、作業対象物体に対応するデータを蓄積し、グラフッ
ィクディスプレイ上に表示し、更に作成された動作プロ
グラムにより上記三次元レーザ加工機及び作業対象物体
の動作のシミュレーションを行なうCADシステムと、
上記CADシステムで作成された動作プログラムを所望
のNC言語の文法に従ったプログラムに変換する手段
と、上記CADシステム上の作業対象物体の位置、姿勢
データと、実際の作業対象物体の位置、姿勢との間のず
れを補正する手段とを備えたシステムに用いられ、上記
三次元レーザ加工機の先端ヘッドを動かして該先端に備
えた距離センサにより上記実際の作業対象物体の形状を
とらえる動作ブログラムを上記CADシステムで作成
し、この動作プログラムを実行することにより上記距離
センサにて測定したデータに基づいて上記実際の作業対
象物体の形状を求め、上記CADシステム上に作業対象
物体の正確な形状を形成することを特徴とする。
【0014】請求項8記載の発明は、請求項7記載の発
明において、作業対象物体の形状が既知であって、上記
動作プログラムを既知の作業対象物体を拡大してある拡
大モデルに基づいて上記CADシステムを用いて作成
し、上記動作プログラムを実行することにより上記距離
センサにて実際の作業対象物体の形状を測定し、この測
定した形状から上記既知の作業対象物体の形状のずれを
補正してCADシステム上に作業対象物体の正確な形状
を形成することを特徴とする。
【0015】請求項9記載の発明は、請求項7記載の発
明において、作業対象物体の形状が未知であって、上記
三次元レーザ加工機の先端ヘッドを動作軸と同一方向に
移動させる上記動作プログラムを上記CADシステムを
用いて作成し、上記動作プログラムを実行することによ
り上記距離センサにて実際の作業対象物体の形状の大ま
かな形状を測定し、この測定データを基に上記実際の作
業対象物体の面に対して垂直に上記距離センサを向ける
ように上記三次元レーザ加工機の先端ヘッドを動かす別
の動作プログラムを上記CADシステムを用いて作成
し、この別の動作プログラムを実行して上記実際の作業
対象物体の形状を上記距離センサにて測定し、この測定
データにより上記CADシステム上に正確な作業対象物
体の形状を形成することを特徴とする。
【0016】請求項10記載の発明は、請求項7記載の
発明において、作業対象物体の形状が未知であって、上
記三次元レーザ加工機の先端ヘッドの姿勢軸を動作軸と
同一方向に位置させ、実際の作業対象物体が設置されて
いる加工テーブルを一回転し、先端ヘッドを動作軸の高
さ方向に移動させる測定動作を繰り返して行なう上記動
作プロラムを作成し、上記動作プログラムを実行するこ
とにより上記距離センサにて作業対象物体の大まかな形
状を測定し、この測定データを基に上記実際の作業対象
物体の面に対して垂直に距離センサを向けるように上記
三次元レーザ加工機の先端ヘッドを動かす別の動作プロ
グラムを上記CADシステムを用いて作成し、この別の
動作プログラムを実行することにより上記作業対象物体
の形状を上記距離センサにて測定し、この測定データに
より上記CADシステム上に正確な作業対象物体の形状
を形成することを特徴とする。
【0017】
【作用】而して、請求項1記載の発明によれば、CAD
システムで作成した動作プログラムにより、三次元レー
ザ加工機の先端ヘッドを自動的に動かして、該先端ヘッ
ドに設けた距離センサで作業対象物体の特徴を捕らえる
ことができ、そのため、三次元レーザ加工機の作業対象
物体上の代表点の位置データを測定する際に、作業者を
微妙で危険な位置合わせ作業から解放することができ
る。しかも三次元レーザ加工機の先端ヘッドに設けた距
離センサの測定により得られた実際の作業対象物体の特
徴のデータを基に、CADシステム上での作業対象物体
の特徴のずれを補正することができ、この補正した特徴
を更新記憶することにより、過去と同一の作業対象物体
に関して教示データの異なる新たなNCプログラムを作
成した際にはずれ修正作業を不要とする。
【0018】特に請求項2記載の発明では、作業対象物
体の特徴である丸穴からなる基準穴の中心位置のずれ
を、また請求項3、4記載の発明では、作業対象物体の
特徴である角穴からなる基準穴の中心位置のずれを補正
することができる。更に請求項5、6記載の発明では、
作業対象物体の特徴である平面のずれにより作業対象物
体の位置のずれの補正をすることができる。
【0019】請求項7記載の発明によれば、CADシス
テムで作成した動作プログラムにより、三次元レーザ加
工機の先端ヘッドを自動的に動かして、該先端に設けた
距離センサで、作業対象物体の形状を捕らえることがで
き、そのため三次元レーザ加工機で測定する際に、作業
者を微妙で危険な位置合わせ作業から解放することがで
きる。しかも三次元レーザ加工機の先端ヘッドに設けた
距離センサの測定により得られた実際の作業対象物体の
形状のデータを基に、CADシステム上での作業対象物
体の形状とのずれを補正することができ、この補正した
特徴を更新記憶することにより、過去と同一の作業対象
物体に関して教示データの異なる新たなNCプログラム
を作成した際にはずれ修正作業を不要とする。
【0020】請求項8記載の発明では既知の作業対象物
体の実際と、CADシステム上の作業対象物体の形状の
ずれを補正することができる。請求項9、10記載の発
明では未知の作業対象物体の実際の形状を測定して、C
ADシステム上の作業対象物体の形状のずれを補正する
ことができる。
【0021】
【実施例】以下本発明方法を用いた実施例システムによ
って説明する。図1は本発明方法を用いた実施例システ
ムであり、このシステムではCADシステム1、パーソ
ナルコンピュータ(以下パソコンと略す)2、NCコン
トローラ3、レーザ加工機4、距離センサ5、距離セン
サ5用のインターフェース装置6の計6つの部分から構
成され、CADシステム1はCADシステム1は、中央
演算装置1Aと、記憶装置1Bと、データ入力のキーボ
ード1Cと、マウス1Dと、グラフィックディスプレイ
1Eとからなる。またパソコン2は、中央演算装置2A
と、記憶装置2Bと、データ入力のキーボード2Cと、
マウス2Dと、ディスプレイ2Eとからなる。
【0022】次に本実施例システムの機能ブロック構成
を図2に従って説明する。CADシステム1は三次元レ
ーザ加工機4及び作業対象物体の三次元の形状を定義す
る手段と、三次元レーザ加工機4の教示手段と、更
に三次元レーザ加工機4の動作シミュレーションを行な
うシミュレーション手段と、作業対象物体中の基準穴
や特徴を測定するため動作をオフラインで生成する手段
と、実際の三次元レーザ加工機4と同様の機構演算手段
とを備え、また少なくとも作業対象物体のモデルが設計
データに基づいて入力されており、作業者の指示により
三次元レーザ加工機4の動作定義及び動作シュミュレー
ションを行なうことができるものである。
【0023】而してCADシステム1においては三次元
レーザ加工機モデル及び作業対象物体モデルの形状定義
を行い、続いて定義したレーザ加工機モデルにより教示
を行い、教示が完了すれば、CADシステム1に付設さ
れるグラフイックディスプレイ1Eでシミュレーション
表示を行い、動作を確認する。続いてCADシステム1
から出力された教示データファイルは、パソコン2に転
送される。
【0024】パソコン2ではフォーマット変換手段を
備え、CADシステム1から転送されてきた教示データ
ファイルを目的の三次元レーザ加工機4が解釈及び実行
可能なデータフォーマットに変換する。NCコントロー
ラ3は、所定のデータフォーマットに変換された教示デ
ータ、プログラムに基づいて三次元レーザ加工機4を制
御する。
【0025】ここで本実施例システムでは、教示データ
に基づいてNCコントローラ3により三次元レーザ加工
機4を動作させ、その動作時において、三次元レーザ加
工機4の先端ヘッド7に設けた距離サンサ5からの検出
信号をインターフェース装置6を通じてNCコントロー
ラ3に取込み、CADシステム1において、作業対象物
体の位置ずれを補正するずれ修正手段が備わってい
る。
【0026】尚三次元レーザ加工機4は、レーザのヘッ
ド7を、5軸(X,Y,Z,C,D)で駆動でき、また
作業対象物の加工テーブル8を、1軸(A)で駆動する
構成となっている。次に本実施例システムを用いて作業
対象物体中の基準穴や特徴の測定動作をオフラインで生
成する方法について、図3乃至図6に基づいて説明す
る。
【0027】図3(a)に示すような形状の作業対象物
体WKに丸穴からなる基準穴Hが設けてある場合には、
まずCADシステム1を用いて、三次元レーザ加工機4
の先端ヘッド7に設けた距離センサ5により、作業対象
物体WKの基準穴Hをとらえる一連の動作のための動作
プログラムを作成し、この動作プログラムをパソコン2
で所定のフォーマットのデータに変換した後、NCコン
トローラ3に与える。そしてこの動作プログラムに基づ
いてNCコントローラ3は図3(b)に示すように三次
元レーザ加工機4の先端ヘッド7に対して基準穴Hと同
等の円動作をさせ、この円動作の軌跡RB1 と基準穴H
の交点、つまり測定点a1 、a2 を距離センサ5により
検出し、この検出データと、記憶されている基準穴Hの
半径rと、円動作RB1 の中心ORBから、基準穴Hの中
心OH を求め、目的作業NCプログラムの作業開始原点
を補正する。
【0028】図4(a)に示すような形状の作業対象物
体WKに角穴からなる基準穴Hが設けられている場合に
は、CADシステム1を用いて、図4(b)に示すよう
にレーザ加工機4の先端ヘッド7がレーザ加工機4の軸
方向(例えばX軸方向)と同一方向にRB1 、RB2
示す2回の直線動作する動作プログラムを作成し、この
動作プログラムをパソコン2で所定のフォーマットのデ
ータに変換した後、NCコントローラ3に与える。そし
てこのデータに基づいてNCコントローラ3は図4
(b)に示すように三次元レーザ加工機4の先端ヘッド
7を直線動作させて、レーザ加工機4の軸方向(例えば
X軸方向)と同一方向にRB1 、RB2 の軌跡を描か
せ、距離センサ5により軌跡RB1 、RB2 と基準穴H
との交点である測定点a1 〜a4 を検出し、その測定点
1 とa2 とを通る直線Lと、測定点a 3 とa4 とを通
る直線Mとを求めて互いの直線L、Mが垂直な場合、直
線Lと三次元レーザ加工機4の軸方向との平行ずれ角度
θを更に求め、記憶されている基準穴Hの一辺の長さd
から基準穴Hの中心OH を求め、目的作業NCプログラ
ムの作業開始原点・回転を補正する。
【0029】図4の場合と同様に図5(a)に示すよう
に作業対象物体WKに角穴からなる基準穴Hが設けられ
ている場合には次のような方法でも目的作業NCプログ
ラムの補正は行なえる。つまりCADシステム1を用い
て、図5(b)に示すように三次元レーザ加工機4の先
端ヘッド7が三次元レーザ加工機4の軸方向(例えばX
軸方向)と同一方向にRB1 、RB2 で示す2回の直線
動作する動作プログラムを作成し、この動作プログラム
をパソコン2で所定のフォーマットのデータに変換した
後、NCコントローラ3に与える。そしてこの動作プロ
グラムに基づいてNCコントローラ3は図5(b)に示
すように三次元レーザ加工機4の先端ヘッド7を直線動
作させて、レーザ加工機4の軸方向(例えばX軸方向)
と同一方向の軌跡RB1 、RB2 を描かせ、距離センサ
5により、軌跡RB1 、RB2 と基準穴Hとの交点であ
る測定点a1 〜a4 を検出し、その測定点a1 とa2
を通る直線Lと、測定点a3 とa4 とを通る直線Mとを
求めて互いの直線L、Mが平行な場合、直線Lと三次元
レーザ加工機4の軸方向との平行ずれ角度θを更に求め
る。更に記憶されている基準穴Hの一辺の長さdから直
線L、Mと平行で距離が等しい直線Nを求める。
【0030】続いて、CADシステム1で直線N上に沿
って先端ヘッド7が軌跡RB3を描く直線動作の動作プ
ログラムを作成して、NCコントローラ3により上述と
同様にして三次元レーザ加工機4の先端ヘッド7を動作
させ、距離センサ5により軌跡RB3 と基準穴Hとの交
点である測定点a5 、a6 を測定し、次に記憶している
基準穴Hの一辺の長さdから基準穴Hの中心OH を求
め、目的作業NCプログラムの作業開始原点及び回転を
補正する。
【0031】図6は作業対象物体WKに平面Pがある場
合を示しており、この場合、CADシステム1を用い
て、レーザ加工機4の先端ヘッド7が作業対象物体WK
の平面Pの3点の位置に対する一連の動作の動作プログ
ラムを作成し、この動作プログラムをパソコン2で所定
のフォーマットのデータに変換した後、NCコントロー
ラ3に与える。そしてこの動作プログラムに基づいてN
Cコントローラ3は三次元レーザ加工機4の先端ヘッド
7を動作させて、作業対象物体WKの平面Pに対して軌
跡RB1 、RB2 、RB3 を描かせ、距離センサ5によ
り平面の3点の位置を測定点a1 〜a3 として求め、そ
の測定点a1 〜a3 を含む平面Pと加工テーブル8との
傾き角度θを求め、作業対象物体WKの傾きを補正す
る。
【0032】図7(a)は図6の場合と同じように作業
対象物体WKに平面Pがある場合を示しており、この場
合、CADシステム1を用いて、レーザ加工機4の先端
ヘッド7が、作業対象物体WKの平面Pの位置に対して
一連の動作の動作プログラムを作成し、この動作プログ
ラムをパソコン2で所定のフォーマットのデータに変換
した後、NCコントローラ3に与える。そしてこのデー
タに基づいてNCコントローラ3は三次元レーザ加工機
4の先端ヘッド7を動作させて、作業対象物体WKの平
面Pに対して図7(b)で示すように軌跡RB1 、RB
2 を描かさせ、距離センサ5により軌跡RB1 、RB2
と平面Pとの交点である測定点a1 、a 2 を検出し、そ
の測定点a1 、a2 から直線Lを求め、記憶されている
加工テーブル8の中心ORTを通り、直線Lと垂直な直線
Mを求め、加工テーブル8の中心線OLと直線Mとの平
行ずれ角度θを更に求め、加工テーブル8の回転軸Aを
角度θだけ回転させ、作業対象物体WKの平行ずれを補
正する。
【0033】次に、作業対象物体の形状をとらえる測定
動作をオフラインで生成する方法を図8乃至図10に基
づいて説明する。図8は同図(a)に示す作業対象物体
WKが既知形状の場合を示しており、この場合はCAD
システム1を用いて作業対象物体WKの形状を拡大した
モデルを作成するとともに、三次元レーザ加工機4の先
端ヘッド7が作業対象物体WKの加工面に対して垂直方
向から近づく形状測定の動作プログラムを作成し、この
プログラムをNCコントローラ3に与える。そしてNC
コントローラ3により三次元レーザ加工機4の先端ヘッ
ド7を図8(b)に示すように軌跡RB1 を描くように
動作させ、距離センサ5により作業対象物体WKの形状
を測定する。次に距離センサ5によって測定したデータ
をCADシステム1が、インターフェース装置6、NC
コントローラ3、パソコン2を通じて取り込み、作業対
象物体WKのCADシステム1上の形状を更新する。
【0034】図9は作業対象物体WKの形状が未知の場
合を示しており、この場合はCADシステム1を用いて
三次元レーザ加工機4の先端ヘッド7が作業対象物体W
Kの上方を三次元レーザ加工機4の軸(例えばX軸とZ
軸方向)と同一方向に移動する形状測定プログラムを作
成し、このプログラムをNCコントローラ3に与える。
そしてNCコントローラ3により三次元レーザ加工機4
の先端ヘッド7を軌跡RB1 を描くように動作させ、距
離センサ5により作業対象物体WKの形状を測定する。
次に距離センサ5によって測定したデータをCADシス
テム1が、インターフェース装置6、NCコントローラ
3、パソコン2を通じて取り込み、この測定データに基
づいて作業対象物体WKに対して、垂直方向から三次元
レーザ加工機4の先端ヘッド7が近づく形状測定プログ
ラムを作成する。
【0035】そしてこのプログラムをNCコントローラ
3に与え、NCコントローラ3により三次元レーザ加工
機4の先端ヘッド7を軌跡RB2 を描くように動作さ
せ、距離センサ5により作業対象物体WKの形状を測定
する。次に距離センサ5によって測定したデータをCA
Dシステム1が、インターフェース装置6、NCコント
ローラ3、パソコン2を通じて取り込み、作業対象物体
WKのCADシステム1上の形状を更新する。
【0036】図10は図9の場合と同様に作業対象物体
WKの形状が未知の場合を示し、この場合は、CADシ
ステム1を用いてまず三次元レーザ加工機4の先端ヘッ
ド7の姿勢軸を動作軸と同一方向に位置させ、作業対象
物体WKが設定されている加工テーブル8を一回転させ
て作業対象物体WKの大まかな形状を距離センサ5によ
り測定し、先端ヘッド7を動作軸の高さ方向(Z軸方
向)に移動させる一連の繰り返し動作のプログラムを作
成し、このプログラムをNCコントローラ3に与える。
そしてNCコントローラ3により三次元レーザ加工機4
の先端ヘッド7を図10(a)に示す如く軌跡RB1
描くように動作させ、距離センサ5により作業対象物体
WKの大まかな形状を測定する。次に距離センサ5によ
って測定したデータをCADシステム1が、インターフ
ェース装置6、NCコントローラ3、パソコン2を通じ
て取り込み、この測定データに基づいて作業対象物体W
Kに対して、垂直方向から三次元レーザ加工機4の先端
ヘッド7が近づく形状測定の動作プログラムを作成す
る。
【0037】そしてこの動作プログラムをNCコントロ
ーラ3に与え、NCコントローラ3により三次元レーザ
加工機4の先端ヘッド7を図10(b)に示すように軌
跡RB2 を描くように動作させ、距離センサ5により作
業対象物体WKの形状を測定する。次に距離センサ5に
よって測定したデータをCADシステム1が、インター
フェース装置6、NCコントローラ3、パソコン2を通
じて取り込み、作業対象物体WKのCADモデルの形状
を更新する。
【0038】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、CADシステム
で作成した動作プログラムにより、三次元レーザ加工機
の先端ヘッドを自動的に動かして、該先端に設けた距離
センサで、作業対象物体の特徴を捕らえることができ、
そのため三次元レーザ加工機で測定する際に、作業者を
微妙で危険な位置合わせ作業から解放することができ、
しかも三次元レーザ加工機の先端ヘッドに設けた距離セ
ンサの測定により得られた実際の作業対象物体の特徴の
データを基に、CADシステム上での作業対象物体の特
徴のずれを補正することができ、この補正した特徴を更
新記憶することにより、過去と同一の作業対象物体に関
して教示データの異なる新たなNCプログラムを作成し
た際にはずれ修正作業が不要となるという効果がある。
【0039】特に請求項2記載の発明では、作業対象物
体の特徴である丸穴からなる基準穴の中心位置のずれ
を、また請求項3、4記載の発明では、作業対象物体の
特徴である角穴からなる基準穴の中心位置のずれを補正
することができるという効果がある。更に請求項5、6
記載の発明では、作業対象物体の特徴である平面のずれ
により作業対象物体の位置のずれの補正をすることがで
きるといいう効果がある。
【0040】請求項7記載の発明は、CADシステムで
作成した動作プログラムにより、三次元レーザ加工機の
先端ヘッドを自動的に動かして、該先端に設けた距離セ
ンサで、作業対象物体の形状を捕らえることができ、そ
のため三次元レーザ加工機で測定する際に、作業者を微
妙で危険な位置合わせ作業から解放することができる。
しかも三次元レーザ加工機の先端ヘッドに設けた距離セ
ンサの測定により得られた実際の作業対象物体の形状の
データを基に、CADシステム上での作業対象物体の形
状のずれを補正することができ、この補正した特徴を更
新記憶することにより、過去と同一の作業対象物体に関
して教示データの異なる新たなNCプログラムを作成し
た際にはずれ修正作業が不要なるという効果がある。
【0041】請求項8記載の発明では既知の作業対象物
体の実際と、CADシステム上の作業対象物体の形状の
ずれを補正することができるという効果がある。請求項
9、10記載の発明では未知の作業対象物体の実際の形
状を測定して、CADシステム上の作業対象物体の形状
のずれを補正することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例方法を用いたレーザ加工機の
作業システムの構成図である。
【図2】本発明の一実施例方法を用いたレーザ加工機の
作業システムの機能構成図である。
【図3】本発明の一実施例方法を用いた丸穴からなる基
準穴の位置ずれの補正方法についての説明図である。
【図4】本発明の一実施例方法を用いた角穴からなる基
準穴の位置ずれの補正方法についての説明図である。
【図5】本発明の一実施例方法を用いた別の角穴からな
る基準穴の位置ずれの補正方法についての説明図であ
る。
【図6】本発明の一実施例方法を用いた平面の位置ずれ
の補正方法についての説明図である。
【図7】本発明の一実施例方法を用いた別の平面の位置
ずれの補正方法についての説明図である。
【図8】本発明の一実施例方法を用いた既知の形状のず
れの補正方法についての説明図である。
【図9】本発明の一実施例方法を用いた未知の形状のず
れの補正方法についての説明図である。
【図10】本発明の一実施例方法を用いた別の未知の形
状ずれの補正方法についての説明図である。
【符号の説明】
1 CADシステム 2 パーソナルコンピュータ 3 NCコントローラ 4 三次元レーザ加工機 5 距離センサ 6 インターフェース装置 7 先端ヘッド

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】三次元レーザ加工機、作業対象物体に対応
    するデータを蓄積し、グラフッィクディスプレイ上に表
    示し、更に作成された動作プログラムにより上記三次元
    レーザ加工機及び作業対象物体の動作のシミュレーショ
    ンを行なうCADシステムと、上記CADシステムで作
    成された動作プログラムを所望のNC言語の文法に従っ
    たプログラムに変換する手段と、上記CADシステム上
    の作業対象物体の位置、姿勢データと、実際の作業対象
    物体の位置、姿勢との間のずれを補正する手段とを備え
    たシステムに用いられ、上記三次元レーザ加工機の先端
    ヘッドに備えた距離センサにより作業対象物体の特徴を
    検出する動作プログラムを上記CADシステムで作成
    し、上記動作プログラムに基づいて上記三次元レーザ加
    工機の先端ヘッドを動作させて上記距離センサで検出し
    た実際の作業対象物体の特徴データから上記CADシス
    テム上での作業対象物体の特徴と、実際の作業対象物体
    の特徴とのずれを求めて補正することを特徴とする三次
    元レーザ加工機のオフライン教示方法。
  2. 【請求項2】作業対象物体の特徴が丸穴からなる基準穴
    であって、上記CADシステムを用いて作成した動作プ
    ログラムで、上記三次元レーザ加工機の先端ヘッドを円
    動作させて基準穴と同等の円の軌跡を描かせ、この軌跡
    と上記基準穴の開口縁との交点を上記距離センサで検出
    して既知の円の半径及び描かせた円の中心位置とから上
    記基準穴の中心位置を求め、目的作業NCプログラムの
    作業開始原点を補正することを特徴とする請求項1記載
    の三次元レーザ加工機のオフライン教示方法。
  3. 【請求項3】作業対象物体の特徴が角穴からなる基準穴
    であって、上記CADシステムを用いて作成した動作プ
    ログラムで、上記三次元レーザ加工機の先端ヘッドを三
    次元レーザ加工機の軸方向と同一方向に2回直線動作さ
    せ、この直線動作の軌跡と上記基準穴の開口縁の各辺と
    の交点を上記距離センサにより検出して、同一辺におけ
    る2つの直線の軌跡の交点を結ぶ直線を2つ求め、これ
    ら求めた直線が互いに垂直な場合、一方の直線と上記三
    次元レーザ加工機の軸方向との平行ずれ角度を求めると
    ともに、上記基準穴の一辺の長さから上記基準穴の中心
    位置を求め、目的作業NCプログラムの原点・回転を補
    正することを特徴とする請求項1記載の三次元加工機の
    オフライン教示方法。
  4. 【請求項4】作業対象物体の特徴が角穴からなる基準穴
    であって、上記CADシステムを用いて作成した動作プ
    ログラムで、上記三次元レーザ加工機の先端ヘッドを三
    次元レーザ加工機の軸方向と同一方向に2回直線動作さ
    せ、この直線動作の軌跡と上記基準穴の開口縁の各辺と
    の交点を上記距離センサにより検出して、同一辺におけ
    る2つの直線の軌跡の交点を結ぶ直線を2つ求め、これ
    ら求めた直線が互いに平行な場合、両直線と、上記三次
    元加工機の軸方向との平行ずれ角度を求めるとともに、
    上記基準穴の一辺の長さから上記両直線と平行で距離が
    等しい別の直線を求め、この別の直線上に上記三次元レ
    ーザ加工機の先端ヘッドを動かして、上記距離センサに
    より上記先端ヘッドと上記基準穴の開口縁との交点を求
    め、この交点と上記基準穴の一辺の長さから上記基準穴
    の中心位置を求め、目的作業NCプログラムの原点・回
    転を補正することを特徴とする請求項1記載の三次元加
    工機のオフライン教示方法。
  5. 【請求項5】作業対象物体の特徴が平面であり、上記C
    ADシステムを用いて作成した動作プログラムで、上記
    三次元レーザ加工機の先端ヘッドを上記作業対象物体の
    平面上の3点の位置に動作させてこの3点の位置を上記
    距離センサにより測定し、この測定データにより上記作
    業対象物体の傾きを補正することを特徴とする請求項1
    記載の三次元加工機のオフライン教示方法。
  6. 【請求項6】作業対象物体の特徴が平面であり、上記C
    ADシステムを用いて作成した動作プログラムで、上記
    三次元レーザ加工機の先端ヘッドを上記作業対象物体の
    平面上の2点の位置に動作させてこの2点の位置を上記
    距離センサにより測定し、この2点の測定データより直
    線を求めて上記作業対象物体が設置されている加工テー
    ブルの中心と上記直線との平行ずれ角度を求め、この平
    行ずれ角度により加工テーブルを回転させ、CADシス
    テム上の作業対象物体モデルと実際の作業対象物体との
    平行ずれを補正することを特徴とする請求項1記載の三
    次元加工機のオフライン教示方法。
  7. 【請求項7】三次元レーザ加工機、作業対象物体に対応
    するデータを蓄積し、グラフッィクディスプレイ上に表
    示し、更に作成された動作プログラムにより上記三次元
    レーザ加工機及び作業対象物体の動作のシミュレーショ
    ンを行なうCADシステムと、上記CADシステムで作
    成された動作プログラムを所望のNC言語の文法に従っ
    たプログラムに変換する手段と、上記CADシステム上
    の作業対象物体の位置、姿勢データと、実際の作業対象
    物体の位置、姿勢との間のずれを補正する手段とを備え
    たシステムに用いられ、上記三次元レーザ加工機の先端
    ヘッドを動かして該先端に備えた距離センサにより上記
    実際の作業対象物体の形状をとらえる動作ブログラムを
    上記CADシステムで作成し、この動作プログラムを実
    行することにより上記距離センサにて測定したデータに
    基づいて上記実際の作業対象物体の形状を求め、上記C
    ADシステム上に作業対象物体の正確な形状を形成する
    ことを特徴とする三次元加工機のオフライン教示方法。
  8. 【請求項8】作業対象物体の形状が既知であって、上記
    動作プログラムを既知の作業対象物体を拡大してある拡
    大モデルに基づいて上記CADシステムを用いて作成
    し、上記動作プログラムを実行することにより上記距離
    センサにて実際の作業対象物体の形状を測定し、この測
    定した形状から上記既知の作業対象物体の形状のずれを
    補正してCADシステム上に作業対象物体の正確な形状
    を形成することを特徴とする請求項7記載の三次元加工
    機のオフライン教示方法。
  9. 【請求項9】作業対象物体の形状が未知であって、上記
    三次元レーザ加工機の先端ヘッドを動作軸と同一方向に
    移動させる上記動作プログラムを上記CADシステムを
    用いて作成し、上記動作プログラムを実行することによ
    り上記距離センサにて実際の作業対象物体の形状の大ま
    かな形状を測定し、この測定データを基に上記実際の作
    業対象物体の面に対して垂直に上記距離センサを向ける
    ように上記三次元レーザ加工機の先端ヘッドを動かす別
    の動作プログラムを上記CADシステムを用いて作成
    し、この別の動作プログラムを実行して上記実際の作業
    対象物体の形状を上記距離センサにて測定し、この測定
    データにより上記CADシステム上に正確な作業対象物
    体の形状を形成することを特徴とする請求項7記載の三
    次元加工機のオフライン教示方法。
  10. 【請求項10】作業対象物体の形状が未知であって、上
    記三次元レーザ加工機の先端ヘッドの姿勢軸を動作軸と
    同一方向に位置させ、実際の作業対象物体が設置されて
    いる加工テーブルを一回転し、先端ヘッドを動作軸の高
    さ方向に移動させる測定動作を繰り返して行なう上記動
    作プロラムを作成し、上記動作プログラムを実行するこ
    とにより上記距離センサにて作業対象物体の大まかな形
    状を測定し、この測定データを基に上記実際の作業対象
    物体の面に対して垂直に距離センサを向けるように上記
    三次元レーザ加工機の先端ヘッドを動かす別の動作プロ
    グラムを上記CADシステムを用いて作成し、この別の
    動作プログラムを実行することにより上記作業対象物体
    の形状を上記距離センサにて測定し、この測定データに
    より上記CADシステム上に正確な作業対象物体の形状
    を形成することを特徴とする請求項7記載の三次元加工
    機のオフライン教示方法。
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