WO1989003746A1 - Digitizing method - Google Patents

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WO1989003746A1
WO1989003746A1 PCT/JP1988/000977 JP8800977W WO8903746A1 WO 1989003746 A1 WO1989003746 A1 WO 1989003746A1 JP 8800977 W JP8800977 W JP 8800977W WO 8903746 A1 WO8903746 A1 WO 8903746A1
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distance
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data
correction
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Etsuo Yamazaki
Hiroo Nagata
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Fanuc Ltd
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    • G05B19/4207—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model in which a model is traced or scanned and corresponding data recorded
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
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    • G—PHYSICS
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    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37495—Correction of measured value as function of given, reference surface

Definitions

  • the present invention relates to a digitizing method using a non-contact distance measuring device such as a laser distance measuring device, and in particular, a prescribed shape is provided in a part of a model, correction data is obtained, and the digitizing data is corrected. And a digitizing method. Background technology
  • the model surface is irradiated with a laser beam, its reflected light is detected, the distance to the model surface is detected, and tracking control is performed to keep the distance to the model surface constant.
  • There is a digitizing method that reads the mechanical position of the axis and stores it in memory.
  • An object of the present invention is to solve the above problems and provide a digitizing method in which a special prescribed shape is provided in a part of a model, correction data is obtained, and digitizing data is corrected.
  • FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for implementing the digitizing method of the present invention.
  • Fig. 2 shows a model with a specified shape
  • Fig. 3 (a) shows an example of the prescribed shape.
  • Fig. 3 (b) shows another example of the specified shape.
  • Fig. 4 is a diagram showing how to obtain correction data in the specified shape shown in Fig. 3 (a).
  • Fig. 5 (a) and (b) are flow charts for obtaining correction data
  • FIG. 6 is a flowchart showing a digitizing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an apparatus for implementing the digitizing data correction method of the present invention.
  • 1 is a processor that controls the whole
  • 2 is a timer, which informs processor 1 of the time.
  • Reference numeral 3 denotes a memory, which includes a ROM in which a control program is stored, a RAM for storing various parameters, data, and the like.
  • Reference numeral 4 denotes an input / output signal interface (I / 0) for transmitting and receiving external input / output signals.
  • Reference numeral 5 denotes an AD converter, which converts an analog signal from a distance measuring device described later into a digital signal.
  • 6 X, 6 y, and 6 z are DA converters for the X, Y, and Z axes, respectively, and convert digital command values written from processor 1 to analog values.
  • hand Output. 7 x, 7 y, and 7 z are counters for the X-axis, Yte, and Z-axis, respectively, and detect a feedback pulse from a position detector described later so that the processor 1 can read the counter.
  • 8 x, 8 y, 8 z are the X-axis, Y-axis, and Z ⁇ servo amplifiers, respectively, which receive analog signals from the DA converters 6 x, 6 y, and 6 z, and provide servo motors 9 x, 9 Drive y, 9 z.
  • Reference numeral 10 denotes a distance measuring device.
  • a laser distance measuring device is used.
  • the laser light applied to the model is reflected, and the reflected light is received to generate a voltage signal proportional to the distance.
  • the voltage signal is output to the AD converter 5.
  • a column head 11 is provided so that a distance measuring device 10 can be moved up and down by a servomotor 9z.
  • 1 2 is a table on which the model 13 is fixed. The movement of the table 12 is controlled by the servo motors 9x and 9y.
  • An operation panel 14 is used by an operator to control the machine, and its signal is connected to an input / output interface (10) 4.
  • the position detectors 15X, 15y, 1 ⁇ are connected to the respective servomotors, and their output pulses are input to counters 7x, 7y, 7z.
  • Figure 2 shows the model with the specified shape.
  • 13 is a model to be digitized
  • 13a is a measuring range of digitizing
  • 13b is a specified shape.
  • Fig. 3 (a) shows an example of the prescribed shape. In this example, some It has a horizontal surface, some of which have an inclination of 45 degrees with the model. Correction data can be obtained for each of these two types of planes. The details will be described later 6
  • Fig. 3 (b) shows another example of the prescribed shape.
  • some have horizontal surfaces and others have planes that have different slopes with respect to the model surface.
  • Correction data can be obtained from these individual surfaces, and the correction data can be used depending on the corresponding model surface.
  • Fig. 4 shows how to determine the correction data for the specified shape 13b shown in Fig. 3 (a).
  • 10 is a distance measuring device, and here a laser distance measuring device is used.
  • the distance measuring device 10 is adjusted to the point P 1 on the plane of the specified shape 13 b using the operation buttons of the operation panel 14.
  • the mode of the operation panel 14 is set to the measurement mode, and the start button is pressed, and the measurement operation is started.
  • the detection distance L from the distance measuring device 10 is read. Further, after the Z axis moves by ⁇ L in the ⁇ Z direction, the detection distance La from the distance measuring device 10 is read.
  • the average value of the two correction coefficients is set to C ⁇ m, and the measurement value of the distance measuring device 10 can be corrected using this correction coefficient. That is, for the actually measured distance data L, the true value L ac is
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) show ⁇ -chart diagrams for obtaining correction data.
  • the numerical value following S is the step number.
  • the flow chart shows the operation after positioning the distance measuring device 10 at the point P1 in FIG.
  • [S1] Z axis is L in the 10Z direction. Just move.
  • Fig. 6 shows a flowchart of this digitizing method.
  • numerical values are step numbers.
  • the data measured by the distance measuring device 10 can be corrected and digitizing can be performed.
  • the average value of the correction coefficients for the horizontal plane and the plane with a 45-degree slope was used as the correction coefficient, but an appropriate correction coefficient should be used according to the model shape.
  • an appropriate correction coefficient should be used according to the model shape.
  • the individual correction factors And these correction coefficients can be used as appropriate according to the model shape.
  • a laser distance measuring device was used as the distance measuring device.
  • any non-contact distance measuring device can be used in the same manner.
  • a specified shape is provided in a part of the model, measurement is performed using this specified shape, and correction data for correcting the measurement error of the distance measuring device is obtained.
  • the measurement distance is corrected and digitizing is performed, so that accurate digitizing data can be obtained.

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Description

明 細 書 デジタイ ジング方法 技 術 分 野
本発明はレーザ距離測定器のよう な、 非接触の距離測定器 を使用したデジタイ ジ ング方法に関し、 特にモデルの一部に 規定形状を設け、 補正データを求めて、 デジタ ィ ジングデ一 タを補正するよう にしたデジタ イ ジ ング方法に関する。 背 景 技 術
モデル表面にレーザビームを照射し、 その反射光を検出し て、 モデル表面までの距離を検出し、 モデル表面までの距離 を一定に保つよう に追跡制御しながら、 一定時間または一定 距離ごとに各軸の機械位置を読み取り、 メ モ リ に記憶してい く デジタ イ ジング方法がある。
しかし、 モデルの材質によ って、 モデル表面の反射率、 反 射波の散乱率などが異なり、 距離測定器からの検出信号に大 きな誤差を生じる。 従って、 デジタイ ジ ングデータの精度が 測定誤差によつて低下する。 逆に、 正確なデジタ ィ ジングデ ータを得るためにはモデルの材質、 表面状態に制跟を設ける 必要があり、 このようなモデルに対する制限なしに -、 正確な デジタ イ ジングデータを求めるのは困難である という問題点 があった。 発 明 の 開 示
本発明の目的は上記問題点を解決し、 モデルの一部に特殊 な規定形状を設け、 補正データを求めて、 デジタィ ジングデ —タを捕正するようにしたデジタイ ジング方法を提供するこ 図
とにある。
本発明では上記の問題点を解決するために、
モデル表面までの距離を測定し、 この距離を一定時間、 或 いは一定距離ごとに記憶して、 モデルのディ ジタルな形状デ ータを求めるデジタイジ ング方法において、
前記モデルの一部に補正用の規定形な状を設け、
デジタイ ジ ングの開始前に該規定形状を使用して、 計測指 令を行い、 指令値と実測値から距離の補正係数及び零点の補 明
正値等の補正データを求め、
デジタイ ジングの実行によって得られるデジタイ ジングデ 一タを該補正データで補正する、
ことを特徴とするデジタイ ジ ング方法が、
提供される。
デジタィ ジング前にモデルの一部に設けられた規定形状を 使用して、 一定距離を指令し、 指令値と実測データから補正 データを求める。
このデータはモデルと同じ材質及び表面状態から求められ たものであり、 正確にデジタイ ジングデータを補正すること ができる。 第 1 図は本発明のデジタイ ジング方法を実施するための装 置のブロ ッ ク図、
第 2図はモデルに規定形状を設けた図、
第 3図 （ a ) は規定形状の例を示す図、
第 3図 （ b ) は規定形状の他の例を示す図、
第 4図は第 3図 （ a ) で示した規定形状での補正データの 求め方を示す図、
第 5図 （ a ) 及び （ b ) は補正デ一タを求めるためのフロ 一チヤ一ト図、
第 6図は本発明の一実施例のデジタィ ジング方法のフ 口一 チヤ一ト図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第 1 図に本発明のデジタイ ジングデータの補正方法を実施 するための装置のブロ ッ ク図を示す。 図において、 1 は全体 を制御するプロセ ッサ、 2 はタイ マであり、 プロセ ッサ 1 に 時間を知らせる。 3 はメ モ リ であり、 制御プログラ ムの格納 された R O M、 各種のパラメ 一タ、 データ等を記憶する R A M等から構成されている。 4 は入出力信号イ ンタ一フユイ ス ( I / 0 ) であり、 外部との入出力信号の授受を行う。 5 は A Dコ ンバータであり、 後述の距離測定器からのアナログ信 号をディ ジタルな信号に変換する。 6 X、 6 y、 6 z はそれ ぞれ X軸、 Y軸、 Z軸の D Aコ ンバータであり、 プロセ ッサ 1 から書込まれたディ ジタ ル指令値をア ナ ロ グ値に変換して 出力する。 7 x、 7 y、 7 z はそれぞれ X軸、 Yte、 Z軸の カウ ンタであり、 後述の位置検出器からの帰還パルスを検出 して、 プロセッサ 1が読取れるようにする。
8 x、 8 y、 8 z はそれぞれ X軸、 Y軸、 Z铀のサ一ボア ンプであり、 D Aコ ンバータ 6 x、 6 y、 6 zからアナログ 信号を受け、 サ一ボモータ 9 x、 9 y、 9 zを駆動する。
1 0 は距離測定器であり、 ここではレーザ距離測定器が使 用され、 モデルに照射されたレーザ光が反射され、 この反射 光を受光して、 距離に比例した電圧信号を発生して、 その電 圧信号を A Dコ ンバータ 5に出力する。 1 1 はコ ラムヘッ ド であり、 距離測定器 1 0がサーボモータ 9 z によって、 上下 できるように設けられている。 1 2 はテーブルであり、 その 上にモデル 1 3が固定されている。 テーブル 1 2 はサーボモ —タ 9 x、 9 yによって、 移動を制御される。 1 4 は操作盤 であり、 オペレータが機械を制御するために使用され、 その 信号は入出力イ ンターフユイ ス （ 1 0 ) 4 に接続されてい る。
なお、 各サーボモータには、 それぞれ位置検出器 1 5 X、 1 5 y、 1 δ ζが接続されており、 その出力パルスはカウ ン タ 7 x、 7 y、 7 z に入力されている。
次にモデル 1 3に設ける規定形状について述べる。 第 2図 にモデルに規定形状を設けた図を示す。 図において、 1 3 は デジタイ ジングすべきモデルであり、 1 3 a はデジタイ ジン グの測定範囲であり、 1 3 bが規定形状である。
第 3図 （ a ) に規定形状の例を示す。 この例では、 一部が 水平な表面を有し、 一部にモデルと 4 5度の傾きを有する面 を有する。 この 2種類の平面で、 それぞれ補正データを求め る ことができる。 その詳細については後述する 6
第 3図 （ b ) に規定形状の他の例を示す。 この例では、 一 部が水平な表面を有し、 他にモデル表面に対して、 それぞれ 異なる傾きを有する平面を有する。 これらの個々 の面から補 正データを求め、 それぞれ対応するモデルの面に応じて、 補 正データを使用する こ とができる。
次に捕正データの求めかたの詳細について述べる。 第 4 図 に第 3図 （ a ) で示した規定形状 1 3 bでの補正データの求 め方を示す。 図において、 1 0 は距離測定器であり、 こ こで はレーザ距離測定器を使用する。 まず、 操作盤 1 4 の操作釦 で、 距離測定器 1 0 を規定形状 1 3 b の平面上の点 P 1 に合 わせる。 次に操作盤 1 4 のモー ドを計測モー ドにして、 起動 釦を押すと、 計測運転が開始する。
Z拿由が ÷ Z方向に距離し。 だけ移動した後、 距離測定器 1 0 からの検出距離 Lを読み取る。 さ らに Z軸が ÷ Z方向に Δ Lだけ移動した後、 距離測定器 1 0 からの検出距離 L a を読 み取る。
次に Z軸を移動させ、 点 P 2 に位置決めして、 点 P 1 のと き と同様な動作で、 L。 、 Δ L分 ÷ Z方向に移動させ、 検出 距離 L bを読み取る。 これらの式から、 下記の式で零点補償 を求める こ とができる。
Δ E == L 0 - L
次に距離の補正係数を求める。 点 P 1 の水平な面での補正 係数は、
C f 0 = L a / ( L o + Δ L )
また、 点 P 2での 4 5度の傾きをもつ平面での補正係数は、 C f 4 5 = L b / ( L。 + Δ ί )
で求めることができる。 この結果から両者の捕正係数の平均 値を C ί mとし、 この補正係数で距離測定器 1 0の測定値を 補正することができる。 すなわち、 実際に測定された距離デ ータ Lに対して、 真の値 L a c は、
L a G = ( L - Δ E ) / C ί
で求めることができる。
次にこれらの動作をフ ローチャー ト図に基づいて説明する, 第 5図 （ a ) 及び （ b ) に補正データを求めるためのフ π— チャー ト図を示す。 図において、 Sに続く数値はステップ番 号である。 フローチヤ一 トは第 3図の点 P 1 に距離測定器 1 0を位置決めした以後の動作を示す。
〔 S 1 〕 Z軸を十 Z方向に L。 だけ移動させる。
( S 2 3 距離信号 Lを読み取る。
〔 S 3 〕 零点捕正量 Δ E = L。 — Lを算出する。
〔 S 4 〕 Z軸を A L移動させる。
〔 S 5 〕 距離信号 L aを読み取る。
〔 S 6 〕 捕正係数を以下の式から箕出する。
C f 0 = L a / ( L o 十 厶 し ）
( S T ) 距離測定器 1 0を第 3図の点 P 2 へ移動させる。 こ こで、 Z軸を十 Z方向に （ L。 + A L ) 移動させる。
〔 S 8 〕 距離信号 L bを読み取る。 ' 一 Ί 一 ( S 9 ) 4 5度の傾きを持った面での捕正係数を下記の式か ら求める。
C f 5 = L b / ( L 0 + A L )
〔 S 1 0 〕 上記の補正係数の平均値 C f を下記の式からを求 める。
C f = ( C f O + C f 4 5 ) / 2
この動作によって、 補正係数が求められる。
次にこの補正係数を使用して、 デジタイ ジングを行う勣作 をフローチヤ一 ト図に基づいて述べる。 第 6図にこのデジタ イ ジング方法のフローチャー ト図を示す。 図において、 に く数値はステ ップ番号である。
( S 1 1 〕 距離し、 各軸の移動量 Δ Χ、 Δ Υ、 Δ Ζを読み取 る。
！: S 1 2 〕 Δ Ζの距離を以下の式で補正する。
L r = ( L ー厶 E ) / C f
〔 S 1 3 〕 下記の式で誤差の計算を行う。
厶 L = L r — L 0
〔 S 1 4 〕 各軸の速度を計算して、 指令する。
〔 S 1 5 〕 デジタイ ジングデータを収集する。
このよう にして、 距離測定器 1 0 で測定したデータを補正 して、 デジタイ ジングを実行してい く こ とができる。
上記の例では、 水平な面と 4 5度の傾きをもつ面との補正 係数の平均値を補正係数と して使用したが、 モデルの形状に 応じて、 適当な補正係数を使用する こ とができる。 例えば、 第 3図 （ b ) に示した規定形状を使用して、 個々 の補正係数 を求め、 モデルの形状に応じてこれらの補正係数を適宜使用 することができる。
また、 上記の説明でば距離測定器として、 レーザ距離測定 器を使用することで説明したが、 非接触の距離測定器であれ ば、 他の距離測定器を同様に使用できる。
以上説明したように本究明では、 モデルの一部に規定形状 を設けて、 この規定形状で計測を行って、 距離測定器の測定 誤差を補正する補正データを求めて、 この補正データによつ て測定距離を補正して、 デジタィ ジングを行うので、 正確な デジタイ ジングデータを得ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . モデル表面までの距離を測定し、 こ の距離を一定時間 或いは一定距離ごとに記憶して、 モデルのディ ジタルな形状 データを求めるデジタイ ジング方法において、
前記モデルの一部に補正用の規定形状を設け、
デジタイ ジングの開始前に該規定形状を使用 して、 計測指 令を行い、 指令値と実測値から距離の補正係数及び零点の捕 正値等の捕正データを求め、
デジタイ ジングの実行によって得られるデジタ イ ジングデ —タを該補正データで補正する、
こ とを特徴とするデジタ ィ ジング方法。
2 . 前記モデル表面までの距離をレーザ距離測定器で測定 する こ とを特徴とする特許請求の範囲第 1 項記載のデジタイ ジング方法。
PCT/JP1988/000977 1987-10-23 1988-09-22 Digitizing method WO1989003746A1 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62/267358 1987-10-23
JP62267358A JPH01109057A (ja) 1987-10-23 1987-10-23 デジタイジング方法

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PCT/JP1988/000977 WO1989003746A1 (en) 1987-10-23 1988-09-22 Digitizing method

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EP (1) EP0342238A4 (ja)
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