JPH0637444Y2 - 加工面の垂直方向検出装置 - Google Patents

加工面の垂直方向検出装置

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JPH0637444Y2
JPH0637444Y2 JP5316588U JP5316588U JPH0637444Y2 JP H0637444 Y2 JPH0637444 Y2 JP H0637444Y2 JP 5316588 U JP5316588 U JP 5316588U JP 5316588 U JP5316588 U JP 5316588U JP H0637444 Y2 JPH0637444 Y2 JP H0637444Y2
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distance
point
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distance sensor
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JP5316588U
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康文 戸倉
茂雄 堀田
肇 深見
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Toyoda Koki KK
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Toyoda Koki KK
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Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本考案は、物体の加工面上の教示点に対する垂直方向を
求める垂直方向検出装置に関する。
【従来技術】
従来、レーザ加工機等の教示に際し、加工面の垂直方向
の検出は次のように行われていた。第6図に示すよう
に、物体Wの加工面に光線を照射し、加工面上の光線の
照射点からの反射光量を検出する光量センサ等から成る
距離センサ40を、加工面上の直交する2軸(X軸及びY
軸)方向に沿って、あおり動作をさせ、角度に対する光
量出力信号が最大となる角度を各軸毎に求めて、加工面
に対する垂直方向を求めていた。
【考案が解決しようとする課題】
上述したように、距離センサ40により、あおり動作をさ
せ、角度変化による光量出力信号の変化で垂直方向を求
めるものにおいては物体Wの面粗度、あるいは反射率の
変化の違いなどにより、測定誤差が大きくなるという欠
点がある。 本考案は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、物体の加工面に対する
垂直方向の検出において、物体の加工面の面粗度、ある
いは反射率の変化の違いなどがあっても、誤差を生じる
ことがなく、1つの距離センサで、加工面の垂直方向の
検出を行うことができる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための考案の構成は、物体の加工面
に光線を一定方向から照射して、加工面上の光線の照射
点に対する距離を測定する距離センサと、照射光線を平
行に保持した状態で前記距離センサを加工面上の異なる
方向に一定量移動させる移動手段と、前記移動手段によ
り加工面上の測定点に対して一方向に移動された2つの
位置及び他方向に移動された2つの位置において、前記
距離センサにより距離を測定する距離測定手段と、前記
距離測定手段により測定された距離と移動量とから加工
面上の移動方向にとられた前記2点間の各変位ベクトル
を求める第1演算手段と、前記第1演算手段により求め
られた2つの変位ベクトルからベクトルの外積を求める
第2演算手段と、前記第2演算手段により求められたベ
クトルの外積から加工面上の測定点における垂直方向を
求める第3演算手段とを有することを特徴とする。
【作用】
物体の加工面上の教示点に対して、物体の加工面上の光
線の照射点に対する距離を測定する距離センサは、加工
面上の異なる方向に一定量移動される。そして、異なる
方向にとられた各点と距離センサとの間の距離が測定さ
れる。 次に、その測定された各点の距離と各点間の移動量とか
ら、その加工面上の移動方向にとられた2つの変位ベク
トルが求められ、次に、2つの変位ベクトルの外積が求
められ、そのベクトルの外積から加工面上の測定点にお
ける垂直方向を求める。
【実施例】
以下、本考案を具体的な実施例に基づいて説明する。 第2図は、本考案の加工面の垂直方向検出装置を利用す
る直交座標型6軸のレーザ加工ロボット30を示してい
る。 第2図において、レール12はレール10,11に案内され
て、サーボモータ(図示略)により駆動されて、第1軸
(X軸)方向に移動する。キャリア13はレール12上に摺
動自在に配設されており、サーボモータ(図示略)によ
り回転される送り螺子14により、第2軸(Y軸)方向に
移動する。キャリア13には摺動子15が配設されており、
その摺動子15は図示しない送り螺子機構により第3軸
(Z軸)方向に移動するようになっている。そして、摺
動子15の先端部にはそれぞれ第4軸、第5軸、第6軸の
回りに旋回する作業ヘッド16が配設されている。又、作
業ヘッド16の先端にはレーザ光を照射するレーザビーム
ヘッド(工具)17が設けられている。 又、1はレーザ発振装置であり、それにより発振された
レーザ光は、第1軸に平行なU軸方向に摺動する結合子
4に結合されU軸方向に伸縮する導光路5と、結合子4
を介して導光路5と結合し第2軸に平行に配設された導
光路6とによってキャリア13に導かれる。そして、その
レーザ光はレーザビームヘッド17から加工物に対して放
射される。 又、作業ヘッド16にはCCDカメラ41が取り付けられてい
る。 そして、正確な垂直方向の教示動作を行う場合には、作
業ヘッド16にレーザビームヘッド17の代わりに本考案装
置を構成する距離センサ50が取り付けられる。 第3図は上記レーザ加工ロボット30の姿勢制御装置の電
気的構成を示したブロックダイヤグラムである。 20はマイクロコンピュータ等から成る中央処理装置であ
る。この中央処理装置20には、メモリ25、サーボモータ
を駆動するためのサーボCPU22a〜22f、ジョグ運転の指
令、教示点の指示等を行うOP盤が接続され、又、教示動
作の開始指令等を行う操作盤26が接続されている。ロボ
ットに取付けられた各軸駆動用のサーボモータM1〜M6
は、それぞれサーボCPU22a〜22fによって駆動される。 前記サーボCPU22a〜22fのそれぞれは、中央処理装置20
から出力される出力角度データθ1〜θ6と、サーボモ
ータM1〜M6に連結されたエンコーダE1〜E6の出力α1〜
α6との間の偏差を演算し、この演算された偏差の大き
さに応じた速度で各サーボモータM1〜M6を回転させるよ
うに作動する。 前記メモリ25にはロボットを教示点データに従って動作
させるためのプログラムが記憶されたPA領域とロボット
の位置と姿勢を表す教示点データを記憶するPDA領域が
設けられており、教示モードにおいて、複数の教示点に
おける位置データと姿勢データが記憶される。また、距
離センサ50は、センサコントローラSCにより制御され
る。 次に、本装置の作用を説明する。 加工面上に示された加工経路はCCDカメラ41により撮像
され、その画像から加工経路上の離散的な点が荒い教示
点(以下「原教示点」という)として決定される。 この原教示点における垂直方向が検出されるので、本実
施例では、この原教示点が測定点に対応する。 以後その点列化された原教示点データに従って正確な教
示動作が行われる。 この正確な教示が行われる場合には、作業ヘッド16に距
離センサ50が取り付けられ、CPU20により第4図に示す
フローチャートに従って実行される。 ステップ100において、点列化された原教示点データの
データ番号iが初期値の1に設定され、次のステップ10
2ではメモリ25から原教示点データDiが読出される。 そして、ステップ104に移行し、原教示点Piへ距離セン
サ50が位置するように、ロボット30が制御される。 次にステップ106に移行して、面に垂直な方向を求める
後述のプログラムを実行する。 そして、ステップ108に移行し、ステップ106にて求めら
れた面に垂直な方向に距離センサ50の姿勢を制御する。 次にステップ110に移行して、原教示点Piに対して垂直
方向に姿勢制御された距離センサ50が微小量だけ移動さ
れ、次のステップ112において距離センサ50からの出力
信号がオン(信号が立ち上がる)となったか否かが判定
され、出力信号がオンとならない場合には、ステップ11
0へ戻り、距離センサ50が、更に微小量だけ移動され
る。 ステップ112で距離センサ50からの出力信号がオンと判
定されると、距離センサ50は加工経路を横切ったことを
意味しており、ステップ114に移行して、各軸のエンコ
ーダEの出力から現在位置が測定され、ステップ116に
おいてその現在位置がメモリ25の教示点データを記憶す
るPAD領域に記憶される。 次にステップ118において、点列化された原教示点デー
タが全て読出されたか否かが判定され、未読出の原教示
点データが存在する場合には、ステップ120へ移行して
データ番号iが1だけ更新され、ステップ102へ戻り、
上記と同様な処理により、次の原教示点Piにおける正確
な教示が実行される。 又、ステップ118において、点列化された原教示点デー
タが全て読出されたと判定された場合には、本教示プロ
グラムが終了される。 このようにして、全ての原教示点について、正確な教示
点データが得られ、その教示点データはメモリ25のPDA
領域に書き込まれる。 ここで、上述された、第4図のフローチャートにおける
ステップ106のプログラムを第5図のフローチャート、
及び、第1図を参照して詳細に説明する。 第1図は、本考案の加工面の垂直方向検出装置の位置関
係を説明する説明図である。距離センサ50と物体Wの加
工面上の教示点をPi、そして、教示点Piに対してX軸方
向にΔX移動した距離測定点をQ1、教示点Piに対してX
軸方向に−ΔX移動した距離測定点をQ2、教示点Piに対
してY軸方向にΔY移動した距離測定点をQ3、教示点Pi
に対してY軸方向に−ΔY移動した距離測定点をQ4とし
て、加工面上の教示点Piに対して上記方向に距離測定点
を4点設けて、距離センサ50と距離測定点Q1,…,Q4
の各々の距離を測定し、物体Wの加工面上の教示点Pi
垂直方向を検出する。 ステップ200において、原教示点Piから距離測定点Q1
…,Q4までの移動距離と方向をそれぞれ求め、姿勢をZ
軸に平行にする。 次にステップ202に移行して、初期値としてj=1とす
る。 次にステップ204に移行し、まず点Q1まで距離センサ50
の照射光線を平行に保持した状態で一定量移動させる。 次にステップ206に移行し、点Q1における距離センサ50
からの距離を測定し、その値をZ1として記憶する。 そして、ステップ208に移行し、全ての距離測定点Qj
おいて、測定記憶が終了したか否か判定され、終了して
いない場合は、ステップ210に移行して、j=j+1と
して、残りの距離測定点Q2,Q3,Q4における距離Z2
Z3,Z4を測定記憶する。 そして、ステップ208にて、ずべての距離測定点Qjにつ
いて演算記憶終了と判定されると、次にステップ212に
移行し、点Q1,…,Q4による構成面上の2つの変位ベク
トル▲ ▼と▲ ▼を演算する。 ここに、 ▲ ▼=(2ΔX,0,Z2−Z1) ▲ ▼=(0,2ΔY,Z4−Z3) である。 次にステップ214に移行して、ステップ212にて演算され
た2つの変位ベクトル▲ ▼と▲ ▼によ
り=▲ ▼×▲ ▼の外積を演算するこ
とにより、点Q1,…,Q4を含む平面に垂直なベクトルが
求められる。 ここに、 =(2ΔY(Z2−Z1),2ΔX(Z4−Z3),4ΔXΔ
Y) このようにして、物体の加工面上の教示点Piでの垂直方
向が求められ、本プログラムが終了する。 したがって、教示点の数だけ、上述のプログラムを繰り
返すことにより、全ての教示点における垂直方向が求め
られる。 なお、上記実施例では、距離測定点Qjを原教示点Piに対
して、X軸及びY軸に、ΔX,−ΔX及びΔY,−ΔYだけ
離れた4つの点を用いて、物体の加工面上の教示点Pi
の垂直方向を求めたが、原教示点Piの1点とX軸及びY
軸に、ΔX及びΔYだけ離れた2つの点を用いても良い
し、又、原教示点Piを囲む三角形の3点、あるいは、四
角形の4点を用いることによっても、物体の加工面上の
教示点Piでの垂直方向を求められることは明らかであ
る。
【考案の効果】
本考案は、物体の加工面に光線を一定方向から照射し
て、加工面上の光線の照射点に対する距離を測定する距
離センサを用いて、測定点近傍において異なる2方向に
とられた各点の距離センサに対する距離を測定し、測定
された距離と移動量とから加工面上の移動方向にとられ
た2点間の各変位ベクトルを求め、その2つの変位ベク
トルから測定点における垂直方向を求めるようにしてい
るので、加工面の面粗度、反射率の違いがあっても正確
に垂直方向を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案装置の位置関係を説明するための説明
図。第2図は本考案装置の具体的な一実施例に係るレー
ザ加工ロボットの機械的構成を示した機構図。第3図は
本実施例に係る装置の電気的構成を示したブロックダイ
ヤグラム。第4図は正確な教示を行うためのCPU20の処
理手順を示したフローチャート。第5図は第4図のステ
ップ106における同実施例装置のプログラムを詳細に説
明したフローチャート。第6図は従来方法を説明するた
めの説明図である。 1……レーザ発振装置、10,11,12……レール、13……キ
ャリア、14……送り螺子、15……摺動子、16……作業ヘ
ッド、17……レーザビームヘッド、30……レーザ加工ロ
ボット、50……距離センサ

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体の加工面に光線を一定方向から照射し
    て、加工面上の光線の照射点に対する距離を測定する距
    離センサと、 照射光線を平行に保持した状態で前記距離センサを加工
    面上の異なる方向に一定量移動させる移動手段と、 前記移動手段により加工面上の測定点に対して一方向に
    移動された2つの位置及び他方向に移動された2つの位
    置において、前記距離センサにより距離を測定する距離
    測定手段と、 前記距離測定手段により測定された距離と移動量とから
    加工面上の移動方向にとられた前記2点間の各変位ベク
    トルを求める第1演算手段と、 前記第1演算手段により求められた2つの変位ベクトル
    からベクトルの外積を求める第2演算手段と、 前記第2演算手段により求められたベクトルの外積から
    加工面上の測定点における垂直方向を求める第3演算手
    段と を有する加工面の垂直方向検出装置。
JP5316588U 1988-04-19 1988-04-19 加工面の垂直方向検出装置 Expired - Lifetime JPH0637444Y2 (ja)

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JPH01155502U JPH01155502U (ja) 1989-10-25
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