KR950014515B1 - 비접촉 디지타이징(digitizing) 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

비접촉 디지타이징(digitizing) 제어 장치
요즘, 비접촉 거리 검출기를 사용하여 모델의 형상을 모방하여, 모델과 동일 형상으로 재료를 가공하는 비접촉 디지타이징 제어 장치 및 모방 제어장치가 개발되고 있다. 이 경우에 비접촉 거리 검출기에는 광학식 거리 검출기가 사용되며, 이 검출기를 트레이서 헤드(tracer head)의 선단에 고정하여 모델면까지의 거리를 검출하고 디지타이징 데이터를 계산하며, 디지타이징 제어 장치는 모방 완료 후에 가공을 행하고, 모방 제어 장치는 트레이서 헤드와 일체가 된 커터(cutter)로 모방하면서 가공을 행한다. 이와 같은 비접촉디지타이징 제어 장치 및 모방 제어 장치에 의한 가공은 모델을 손상시킬 우려가 없으므로 부드러운 재질의 모델을 사용할 수 있으며, 모방 가공에 있어서 작용 분야의 확대가 기대되고 있다.
제1도는 광학식 거리 검출기로부터의 레이저광이 모델면에 수직으로 조사(irradiation)되는 상태의 설명도이고 제2도는 거의 평행으로 조사되는 경우이며 제3도는 반사된 산란광이 모델에서 차단되는 상태의 설명도이다.
종래의 비접촉 디지타이징 제어 장치에서는 모델의 일정 방향, 예를 들면, 모델을 얹은 테이블면(X-Y 평면)에 수직인 Z축 방향에서 모델면까지의 거리를 측정하고 있었기 때문에 모델면이 X-Y 평면에 대해 경사각도가 큰 부분에서는 모방 정확도가 저하되어 버리는 문제가 있었다. 즉, 이 부분에서는 거리 검출기의 측정광축선이 모델면에 대해 평행에 가깝게 되며 모델면 위의 스포트가 타원형으로 확대되어 거리 검출기의 분해 능력이 저하하고 모방 정확도가 저하한다. 즉, 모델면까지의 거리는 광학식 거리 검출기의 광 검출 소자 위에 형성된 상의 위치에 의해 발생하는 전류를 거리로 변환하는 것에 의해 얻을 수 있기 때문에, 광 검출 소자 위의 상이 커지면 상의 위치가 결정되지 않으며 얻을 수 있는 거리 데이터의 정확도가 저하한다. 여기서, 광 검출 소자 위의 상은 모델면 위의 광 스포트를 결상 렌즈로 결상시킨 것이므로, 광 스포트가 커다란 면이면 광 검출 소자 위의 상도 커진다.
조사되는 레이저 광은 통상 광선이 아닌 광속(light flux)이기 때문에 모델면 위의 광스포트는 면이 된다. 그 때문에 이 광 스포트는 제1도와 같이 모델면이 조사 측정축선에 대해 수직면으로 되어 있을 때는 원형으로 되어 최적이지만, 제2도와 같이 모델면이 조사 측정축선에 대해 급경사면으로 되어 있을 때는 타원형으로 확대되며 측정 정확도가 저하한다.
특히, 삼각측거식(三角測距式) 거리 검출기에서는 이러한 경사각도에 의해서는 측정 광축선이 모델면과 간섭하여 측정 불능이 되어 버린다. 즉, 모델면의 각도가 커지는 제3도와 같이 되면 측정 광축선과 모델면이 간섭하고 광 스포트에서 반사하여, 산란한 광이 차단되어 버리므로 측정 불능이 되어 버린다.
그래서, 2개의 검출기를 동시에 사용하고 트레이서 헤드로써 여러번의 측정을 행하고, 이 복수점으로부터 3점을 선택하고 이 3점으로부터 모델면의 법선 벡터를 구하고, 거리 검출기를 이 법선 벡터 방향으로 회전시켜 측정 정확도를 향상시키는 것이 고안되고 있다. 이와 같은 비접촉 모방 제어 장치의 실예로서, 일본특허출원평성 1-194500호 출원이 있다.
이 문헌에 의하면, 트레이서 헤드에 설치된 두개의 비접촉 거리 검출기에서 모방에 따라 이동할 때 이전번과 이번 샘플링시 측정값에서 모델면 위의 미소한 사각형 각 정점의 좌포값을 얻고, 이중 필요한 3개의 정점의 좌표값을 이용하여 법선 벡터를 구하며, 이 법선 벡터의 X-Y 평면에 투영 방향으로 트레이서 헤드를 회전하고, 비접촉 거리 검출기의 측정축선이 모델면에 대해 가장 수직에 가깝게 되는 방향으로 향하게 되므로 고정확도의 거리 측정을 할 수 있는 모방 제어 장치를 제공할 수 있다.
그러나, 상술한 장치에서는 복수점중에서 3점을 적당히 선택하면 3점이 직선 위에 있기도 하고 혹은 직선근방에 있기도 하여 정확한 모델면의 법선 벡터를 얻을 수 없는 경우가 있다. 즉, 3점이 직선 위에 있으면 법선 벡터를 결정할 수 없다. 더우기 3점이 직선 근방에 있으면 모델면의 곡면 변화율이 커짐에 따라 실제의 모델면과는 동떨어진 모델면의 근사 평면이 얻어진다. 이 때문에, 부정확한 법선 벡터를 기초로 하여 거리 검출기를 자세제어하는 것이 되어 모방 정확도의 저하는 피할 수 없는 문제가 된다.
(발명의 개시)
본 발명은 이와같은 점에 감안하여 구성된 것으로 모델면위에서 정확한 법선 벡터를 구하기 위한 점을 선택할 수 있는 비접촉 디지타이징 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의하면 상술한 문제점을 해결하기 위해, 모델면에 대해 최적 방향으로 자세 제어되는 비접촉거리 검출 수단으로 모델면에서 복수점의 좌표값을 샘플링하여 모방 데이터를 얻는 비접촉 디지타이징 제어장치에 있어서, 샘플링된 상기 복수점의 좌표값을 기억하는 기억 수단과, 상기 좌표값 안의 임의의 3점으로 이루어지는 삼각형에서 가장 정삼각헝에 가까운 삼각형을 구성하는 3점을 선택하는 점 선택 수단과, 상기점 선택 수단에 의해 선택된 3점의 좌표값을 기초로 하여 상기 모델면 위에서의 법선 벡터를 산출하는 벡터 산출 수단과, 상기 법선 벡터를 기초로 하여 상기 비접촉 거리 검출 수단의 자세를 모델 법선 방향으로 제어하는 자세 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 비접촉 디지타이징 제어 장치가 제공된다.
본 발명에 의한 디지타이징 제어 장치는 비접촉 거리 검출기에 의해 샘플링된 복수점의 좌표값으로부터 임의의 3점을 선택하여 벡터 산출 수단에 의해 법선 벡터를 구한다. 그때, 3점으로 이루어지는 삼각형은 가장 정삼각형에 근접한 삼각형이 되는 3점이 선택된다. 비접촉 거리 검출기는 구해진 법선벡터를 기초로 하여 그 측정축선이 모델면에 대해 가장 수직에 가깝게 되는 방향으로 자세 제어되며, 그 결과 정확한 모방데이터를 얻는 것을 가능하게 한다.
(발명을 실시하기 위한 최적의 형태)
이하, 본 발명의 한 실시예를 도면을 기초로 하여 설명한다.
제4도는 본 발명의 비접촉 디지타이징 제어 장치의 개략 구성을 도시한 블록도이다. 기억 수단(101)에는 비접촉 거리 검출 수단(105)의 2개의 검출기를 이용하여 샘플링된 모델면상의 복수점(Pi,Qi)의 좌표값이 모방 데이터 및 자세 제어를 위한 데이터로서 기억된다. 점 선택 수단(102)은 임의의 3점의 모방 데이터를 선택하는 것으로, 본 발명의 장치에서는 이들 3점으로 이루어지는 삼각형이 가장 정삼각형에 근접되도록 선택하고 있다.
벡터 산출 수단(103)에서는 선택된 3점의 좌표값을 기초로 하여 모델면 위에서의 법선 벡터를 산출하고 있다. 자세 제어 수단(104)은, 예를 들면 상기 2개의 검출기가 일제로 되는 트레이서 헤드의 회전축에 대해 45°의 각도로 경사하여 설치되고 트레이서 헤드의 회전축을 회전하는 것에 의해 비접촉 거리 검출 수단(105)의 자세가 제어된다. 즉, 구해진 법선 벡터에 대해 모델 설치면으로의 투영 방향에 일치하도록 자세 제어수단(104)에 의해 비접촉 거리 검출 수단(105)이 그 축선 주위로 회전된다. 이것에 의해 비접촉 거리 검출수단(105)의 2개의 검출기 측정축선은 모델면에 대해 가장 수직에 근접하는 방향으로 자세 제어되며 정확한 모방 데이터가 얻어진다. 이 모델 형상의 모델 데이터는 기억 수단(101)에 저장된다.
제5도는 상기 비접측 거리 검출 수단(105)에 의해 모델면에서 샘플링된 4조의 점(P0,Q0),(P1,Q1),(P2,Q2),(P3,Q3)의 위치 관계를 도시하고 있다. 현재의 모방점을 점(P0,Q0)으로 하고, 점(P1,Q1),(P2,Q2),(P3,Q3)은 이것에 선행하는 샘플링 시각에서의 각 모방점이다. 즉 여기서, 모방은 제5도의 좌측에서 우측으로 진행하는 것으로 가정되며, 모델면에서 동시에 샘플링된 2점 (Pi,Qi)의 좌표값을 모방 데이터 및 자세 제어를 위한 데이터로서 기억수단(101)에서 기억하고 있다. 2개의 검출기중 모방 제어에 사용하고 있는검출기(메인 검출기)에 의해 샘플링된 점을 Pi로 하고, 상기 점 전택 수단(102)에서는 현재의 측정점(P0)을 삼각헝의 1정점으로 선택한다. 더우기 남은 2점을 Q0,Q1,…및 P1, P2,…에서 결정할 때 그 1점은 메인검출기의 직전에 있어서의 샘플링 점인 P1으로 하고, 또한 가장 정삼각형에 근접하도록 다른 1점을 다른쪽의 검출기에 의해 3개의 측정점 Q0,Q1,Q2중에서 이하에 설명하는 결정 알고리즘(algorithm)에 의해 선택하고 있다.
제6도는 메인 검출기에 의한 측정점(p0,p1)을 잇는 선분을 삼각형의 1번으로 하고, 삼각형의 다른 1점을 다른쪽의 검출기에 의한 측정점 Q0,Q1,…에서 가장 정삼각형에 가까운 점을 결정하는 수단을 도시한 플로우차트이다. 도면에 있어서 SP에 이어지는 수치는 스텝 번호를 나타낸다.
[SP 11] 기억 수단(101)중에서 측정점(P0,P1)을 결정함과 동시에 다른 1점에 대한 초기값 i, 대상이 되는 점의 수 n을 결정한다. 이들 i,n의 값은 연산에 필요한 시간과 제어 정밀도와의 트레이드 오프(trade-off)로서 결정된다.
즉, 대상이 되는 점의 수가 증가하면 비교 건수가 증가하므로 보다 최적인 것을 선택할 수 있으므로 제어정확도가 좋아지지만 비교를 위한 연산이 그만큼 많아지므로 시간이 걸린다.
또한, 역으로 대상이 되는 점의 수를 줄이면 연산에 필요한 시간은 짧아지지만 제어 정확도는 나빠진다. 자세 제어 수단(104)에 대해 샘플링 속도에 맞도록 법선 벡터를 산출할 필요가 있는 것은 말할 것도 없다. 제5도의 예에서는 초기값(i)은 0, 대상이 되는 점의 수(n)는 3이다.
[SP 12] 측정점 P0,P1,Qi의 데이터를 읽기 시작하여 이들 3점에 의해 형성되는 삼각형의 3변 길이의 합(SUM) 및 그 3변내의 가장 긴 변의 길이(MAX)를 연산한다. 제2도의 Q0를 선택하는 경우에는, SUM=A +B0+C0, MAX = C0이다.
[SP 13] 삼각형의 3변 길이의 합과 3변 내의 가장 긴 변의 길이와의 비율의 값을 구하여 이것을 Ri(=SUM/MAX)로 기억한다.
[SP 14] i의 값에 1을 더하여 갱신한다.
[SP 15] i가 n보다 작은가 어떤가를 판단하고 n을 넘지 않을 경우에는 스텝 SP 12로 되돌아가며, n을 넘을 때까지 반복하여 비의 값(Ri)을 구한다.
[SP 16] 마지막으로, 복수로 구해진 비의 값(Ri)중 최대 값으로부터 제3의 점 Qi를 결정한다. 이것에 의해 삼각형의 3변 길이의 합과 3변내의 가장 긴 변의 길이의 비(SUM/MAX)를 최대로 하는 3점이 선택된다.
제7도는 본 발명의 한 실시예의 비접촉 디지타이징 제어 장치 및 주변 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도면에 있어서, 프로세서(11)는 버스(10)를 매개로 ROM(12)에 저장된 시스템 프로그램을 읽어내고, 이 시스템 프로그램에 따라 비접촉 디지타이징 제어 장치(1)의 전체 동작을 제어한다. RAM(13)은 데이터의 일시 기억장치이며, 후술하는 거리 검출기로부터의 측정값 및 그외의 일시적인 데이터를 기억한다. 불휘발성 메모리(14)는 도시되어 있지 않은 축전지에 의해 백업(back-up)되어 있고, 인터페이스(interface)(15)를 매개로 조작반(2)으로부터 입력된 모방 방향, 모방 속도 등 각종 패러미터(parameter)등을 저장한다.
모방 공작 기계(3)의 트레이서 헤드(4)에는 거리 검출기(5a,5b)가 설치되어 있다. 거리 검출기(5a,5b)에는 반도체 레이저 혹은 발광 다이오드를 광원으로 한 반사광량식의 검출기가 사용되고, 각각 모델(6)까지의 거리(Lp 및 Lq)를 비접촉으로 측정한다.
이들의 거리(Lp 및 Lq)는 비접촉 디지타이징 제어장치(1) 안의 A/D 변환기(16a,16b)에서 디지탈값으로 변환되어 순서대로 프로세서(11)로 독해된다.
프로세서(11)는 거리 Lp 및 Lq와 후술하는 현재 위치 레지스터(19x,19y 및 19z)에서의 신호를 기초로하여 각각의 축변위량을 산출함과 동시에, 이 변위량과 지령된 모방 방향, 모방 속도를 기초로 하고 공지의 기술에 의해 각각 축의 속도 지령(Vx,Vy 및 Vz)을 발생한다. 이들 속도 지령은 D/A 변환기(17x,17y 및 17z)에서 아날로그값으로 변환되며 서보 앰프(18x,18y 및 18z)에 입력된다. 서보 앰프(18x 및 18y)는 이 속도 지령을 기초로 하여 모방 공작 기계(3)의 서보 모터(32x,32y)를 구동하고, 이것에 의해 테이불(31)이 X축 방향 및 도면과 직각으로 후방을 향하는 Y축 방향으르 이동한다. 또한, 서보 앰프(18z)가 서보 모터(32z)를 구동하고 트레이서 헤드(4) 및 공구(34)가 Z축 방향으로 이동한다.
서보 모터(32x,32y 및 32z)에는 이들이 예정량에 따라 회전할 때마다 각각 검출 펄프(FPx,FPy 및 FPz)를 발생하는 펄스 코더(33x,33y 및 33z)가 설치되어 있다. 비접촉 디지타이징 제어 장치(1)안의 현재 위치 레지스터(19x,19y,19z)는 검출 펄스(FPx,FPy,FPz)를 각각 회전 방향에 맞게 카운트 업/다운하여 각각의 축방향의 현재 위치 데이터(Xa,Ya,Za)를 구해 프로세서(11)에 입력하고 있다.
한편, 프로세서(11)는 상기 각축을 제어함과 동시에, 거리 검출기(5a,5b)로 측정한 거리(Lp,Lq)를 소정의 샘플링 시간마다 샘플링하고, 이 샘플링 데이터를 이용하여 상술한 수순에 의해 선택된 삼각형에서 모델(6) 표면의 법선 벡터를 구하고, 법선 벡터의 X-Y 평면 위의 투영 방향에 대응한 회전 지령(SC)을 발생한다.
회전 지령(SC)은 D/A 변환기(17C)에서 디지탈값에서 아날로그 값으로 변환된 후 서보 앰프(18C)에 입력되고, 이 지령을 기초로 하여 서보 앰프(18C)가 C축의 서보 모터(32C)를 구동한다.
이것에 의해, 트레이서 헤드(4)가 지령된 각도로 회전됨과 동시에 모델(6)과의 간격이 후술하는 일정 거리를 유지하도록 제어되며 동시에 테이블(31)이 지령된 모방 방향으로 모방 속도로 이동하고, 트레이서 헤드(4)와 마찬가지로 Z축 제어되는 공구(34)에 의해 공작물(35)에 모델(6)과 같은 형상의 가공이 실시된다.
제8도는 본 발명의 한 실시예의 트레이서 헤드(4)의 상세도이다. 제8도에 있어서, 트레이서 헤드(4)에는 Z축에 대해 각도(τ)만큼 경사시켜 거리 검출기(5a)가 설치되고, 이것이 C축에 의해 회전 지령(SC)의 지령 각도(θc)로 소정 반경의 원주위를 회전한다. 또한, 거리 검출기(5a)의 외측에 겹쳐서 거리 검출기(5b)가 일체로 되어 설치되어 있으며, 거리 검출기(5a)와 함께 지령각도(θc)로서 회전 제어된다.
상술한 바와 같이, 거리 검출기(5a)의 측정값이 모방 제어 장치로 피드백되는 것에 의해 거리 검출기(5a)에서 모델(6)위의 측정점(Pi)까지의 거리(Lp)는 일정하게 유지된다. 또한, 이 거리(Lp)는 거리 검출기(5a)의 측정축선과 Z축과의 교점까지의 거리로서 설정되어 있고, 트레이서 헤드(4)가 C축에 의해 회전하더라도 측정점(Pi)은 이동하지 않고, 따라서 트레이서 헤드(4)와 모델(6)과의 거리(L)도 일정하게 유지된다.
거리 검출기(5b)는 모델(6) 위의 측정점(Qi)까지의 거리(Lq)를 측정하여 모방 제어 장치에 입력하고 있다.
다음에, 트레이서 헤드(4)의 회전각도 산출 방법에 대해서 제9도를 참조하여 설명한다. 제9도에 있어서, 트레이서 헤드(4)를 모델(6)에 대해 상대적으로 X축 방향으로 소정의 모방 속도로 이동시켜 모방을 행함과 동시에, 소정 시간마다 거리 검출기(5a,5b)의 측정값을 샘플링한다. 이들 측정값과 현재 위치 레지스터에서 출력되는 현재 위치 데이터를 기억 수단(101)에 의해 기억하고, 기억된 데이터를 기초로 하여 모델(6) 위의 점(Pi,Qi)의 좌표값을 구해간다.
그리고, 점 선택 수단(102)으로 선택한 가장 정삼각형에 근접한 삼각형을 구성하는 3점, 예를 들면 측정점(P0)의 좌표값(X0,Y0,Z0)과 측정점(Q0)의 좌표값(X1,Y1,Z1)에서 표면 벡터 S1[X1-X0,Y1-Y0,Z1-Z0」를 구한다. 또한, 측정점(P0)의 좌표값(X0,Y0,Z0)과 측정점(P1)의 좌표값(X2,Y2,Z2)에서 표면 벡터S2[X2-X0,Y2-Y0,Z2-Z0]를 구한다.
다음식,
NnS1xS2 (단, Nn, S1, S2는 벡터를 나타낸다)
에 의해 표면 벡터 S1과 S2의 외적을 연산하여 점 P0에 있어서의 법선 벡터(Nn)를 구할 수 있다.
그리고, 법선 벡터(Nn)를 X-Y 평면 위로 투영한 투영 N의 X축과 이루는 각도(θc)를 다음식,
θc=tan-1(Jn/In) 단 In : 벡터(N)의 X 성분
Jn 벡터(N)의 Y 성분
에서 구하고, 이 각도(θc)를 C축의 지령값으로 출력한다.
이 각도는 모델(6)의 경사에 대응하여 변화해 가고, 예를들면 점 Pq에서 θcq로 된다.
따라서, 트레이서 헤드(4)는 모델면의 곡면 변화율이 커지더라도 거리 검출기의 측정축선을 항상 모델(6)의 표면에 대해 가장 수직에 가까운 방향으로 향하게 할 것이며, 가장 정삼각형에 근접한 삼각헝으로 되는 3점을 선택하며, 고정밀도의 거리측정을 행하게 된다.
상기의 설명에서는 모방 제어에 대해 설명했지만 디지타이징 제어에 대해서도 마찬가지다.
또한, 거리 검출기는 반사광량식외에 광학식의 삼각측거식, 혹은 와전류식, 초음파식 등의 거리 검출기등도 사용할 수 있다.
본 발명의 요지의 범위내에 있어서, 본 명세서 기재 외의 여러가지 태양을 실시할 수 있는 것은 말할 것도 없다.
이상 설명한 바와 같이 본 설명에서는, 비접촉 거리 검출기에 의해 샘플링된 복수점의 좌표값에서 임의의 3점을 선택하여 법선 벡터를 구할 때, 가장 정삼각형에 근접한 삼각형으로 되는 3점을 선택하고 있으므로 모델면의 곡면 변화율이 커지더라도 정확한 법선 벡터를 구할 수 있다.
즉, 측정축선을 항상 모델면에 대해 가장 수직에 가까운 방향으로 향하여 고정확도의 거리 측정을 할 수 있기 때문에 간단하게 비접촉 디지타이징 제어 장치의 모방 정확도를 높일 수 있다.
본 발명은 모방 제어 장치에 관한 것으로, 특히 디지타이징(digitizing) 제어 장치에 관한 것이다.
제1도는 광학식 거리 검출기로부터의 레이저 광이 모델면에 수직으로 조사되는 상태의 설명도이다.
제2도는 광학식 거리 검출기로부터의 레이저광이 모델면에 대해 거의 평행으로 조사되는 상태의 설명도이다.
제3도는 광학식 거리 검출기로부터 조사된 레이저 광이 반사된 산란광이 모델면에서 차단되는 상태의 설명도이다.
제4도는 본 발명의 비접촉 디지타이징 제어 장치의 개략 구성을 도시한 블록도이다.
제5도는 모델면에서 샘플링된 복수점의 위치 관계를 도시한 도면이다.
제6도는 삼각형을 결정하는 수단을 도시한 플로우챠트를 도시한 도면이다.
제7도는 본 발명의 한 실시예의 비접촉 디지타이징 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다.
제8도는 본 발명의 한 실시예의 트레이서 헤드를 상세히 도시한 도면이다.
제9도는 트레이서 헤드의 회전각도 산출 방법의 설명도이다.
본 발명은 비접촉 디지타이징 제어 장치 및 비접촉 모방 제어 장치에 사용된다. 더우기, 제조 공정에 따른 품질 관리에 있어서, 제품 형상의 불량을 식별하는 검사 장치로 사용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 모델면에 대해 최적인 방향으로 자세 제어되는 비접촉 거리 검출 수단(105)으로 모델면까지의 거리(Lp,Lq)를 비접촉하며 측정하고, 측정한 거리의 데이터와 비접촉 거리 검출수단(105)에 일제의 트레이서 헤드(4)의 현재 위치 데이터(Xa,Ya,Za)로부터 모델면상의 점(Pi,Qi)의 좌표값을 연산하여 구하고, 복수점 샘플링하여 모방 데이터를 얻는 비접촉 디지타이징 제어 장치에 있어서, 샘플링된 상기 복수점의 좌표값을 기억하는 기억 수단(101)과, 상기 기억수단(101)에 기억된 상기 좌표값 안의 임의 3점에 의해 구성되는 삼각형에서 가장 정삼각형에 근접한 삼각형을 구성하는 3점을 선택하는 점 선택 수단(102)과, 상기 점 선택수단(102)에 의해 선택된 3점의 좌표값을 기초로 하여 그 3점으로 이루어진 평면의 표면 벡터(X축 성분,Y축 성분)를 구하고, 상기 모델면상에 있는 표면 벡터에 수직인 법선 벡터(Z축 성분)를 산출하는 벡터 산출수단(103)과 상기 법선벡터를 기초로 하여 상기 비접촉 거리 검출 수단(105)의 자세를 모델 법선 방향으로 향하도륵 트레이서 헤드(4)의 회전축(C축)을 구동 제어하는 자세 제어 수단(104)을 갖는 것을 특징으로 하는 비접촉 디지타이징 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 점 선택 수단(102)은 삼각형의 3변 길이의 합(SUN)과 3변 중 가장 긴 변의 길이(MAX)와의 비(SUM/MAX)를 최대로 하는 3점을 선택하는 것을 특징으로 하는 비접촉 디지타이징 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 점 선택 수단(102)은 상기 비접촉 거리 검출기의 현재 측정점을 삼각형의 1정점으로 선택하는 것을 특징으로 하는 비접촉 디지타이징 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 점 선택 수단(102)은 측정점(Qi)을 임의 수로 설정 가능하게 한 것을 특징으로 하는 비접촉 디지타이징 제어 장치.
  5. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 비접촉 거리 검출 수단(105)은 소정의 직선축에 대해 각각 일정 각도만큼 경사사켜 트레이서 헤드에 복수개 설치된 비접촉 검출기를 구비하고, 이 비접촉 검출기는 상기 모델면에서 복수점의 좌표값을 동시에 샘플링하여 모방 데이터를 얻기 위해 이 트레이서 헤드의 위치 및 자세를 상기 직선축 주위로 회전하여 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉 디지타이징 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 자세 제어 수단(104)은 샘플링점(Pi,Qi)에 있어서, 자세 제어중에 점(Pi)을 고정하여 제어하는 것을 특징으로 하는 비접촉 디지타이징 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 비접촉 검출 수단(105)은 반사광량식 검출기인 것을 특징으로 하는 비접촉 디지타이징 제어 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 비접촉 검출 수단(105)은 방사광량식 이외의 광학 검출기인 것을 특징으로 하는 비접촉 디지타이징 제어 장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 비접촉 검출 수단(105)은 와전류식 또는 초음파식 검출기인 것을 특징으로 하는 비접촉 디지타이징 제어 장치.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5475613A (en) * 1991-04-19 1995-12-12 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Ultrasonic defect testing method and apparatus
DE4243392A1 (de) * 1992-12-21 1994-07-07 Agie Ag Ind Elektronik Verfahren und Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten
GB9307697D0 (en) * 1993-04-14 1993-06-02 Rensihaw Metrology Limited Method for scanning the surface of an object
US6076953A (en) * 1995-10-10 2000-06-20 The Esab Group, Inc. Digitizing probe
US5850197A (en) * 1997-08-25 1998-12-15 Trimble Navigation Attitude determination using fewer than three antennas
KR100241332B1 (ko) 1997-12-03 2000-02-01 이계철 수신 경보 표시 신호 플래그를 이용한 에이티엠 보호 트리거링방법
JP4216211B2 (ja) * 2004-03-10 2009-01-28 ファナック株式会社 加工装置及び加工方法
JP4794160B2 (ja) * 2004-03-31 2011-10-19 日東電工株式会社 表面形状測定装置および表面形状測定方法
GB2462297A (en) * 2008-07-31 2010-02-03 Mark Caves Providing an alloy wheel with an image
DE102009037578A1 (de) * 2009-08-14 2011-02-24 Abb Technology Ag Verfahren zur Visualisierung von Änderungen von Parameterwerten
JP6004954B2 (ja) * 2013-01-18 2016-10-12 三菱重工業株式会社 法線検出装置、加工装置、及び法線検出方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61274852A (ja) * 1985-05-28 1986-12-05 Agency Of Ind Science & Technol 非接触曲面ならいセンサ
JPS61274853A (ja) * 1985-05-28 1986-12-05 Shin Meiwa Ind Co Ltd 罫書き線追従装置
JPS6215063A (ja) * 1985-07-10 1987-01-23 Shin Meiwa Ind Co Ltd 罫書き線追従装置における距離、姿勢制御装置
JPH0729257B2 (ja) * 1987-07-31 1995-04-05 ファナック株式会社 デジタイジング装置
JP2542631B2 (ja) * 1987-09-02 1996-10-09 ファナック株式会社 非接触ならい方法
JP2594578B2 (ja) * 1987-10-23 1997-03-26 ファナック株式会社 非接触ならい制御装置
IT212380Z2 (it) * 1987-10-26 1989-07-04 Advanced Data Processing Macchina per il rilevamento e la matematizzazione della superficie di modelli tridimensionali partico larmente per la costruzione di stampi con macchine utensili a controllo numerico
JP2807461B2 (ja) * 1988-01-08 1998-10-08 ファナック 株式会社 三次元形状加工レーザ装置
JPH01188254A (ja) * 1988-01-19 1989-07-27 Fanuc Ltd 非接触倣いデジタイジング方法
JPH033760A (ja) * 1989-05-30 1991-01-09 Fanuc Ltd デジタイジング制御装置
JP2810709B2 (ja) * 1989-07-27 1998-10-15 ファナック 株式会社 非接触ならい制御装置
JPH03121754A (ja) * 1989-10-04 1991-05-23 Fanuc Ltd 非接触ならい制御装置
JPH03190652A (ja) * 1989-12-19 1991-08-20 Fanuc Ltd 非接触ならい制御装置
JPH0482658A (ja) * 1990-07-25 1992-03-16 Fanuc Ltd 非接触ならい制御装置
JPH04115854A (ja) * 1990-09-07 1992-04-16 Fanuc Ltd 非接触ならい制御装置
JPH04241603A (ja) * 1991-01-14 1992-08-28 Fanuc Ltd 非接触デジタイジング方法

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