WO1990000767A1 - Digitizing method - Google Patents

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WO1990000767A1
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stylus
model surface
data
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French (fr)
Inventor
Hitoshi Matsuura
Hitoshi Aramaki
Original Assignee
Fanuc Ltd
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    • 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
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/42—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
    • G05B19/4202—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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a digitizing method, and more particularly to a digitizing method for outputting, along with model shape data, a scanning speed at the time of digitizing as speed data.
  • the surface of the model is stylized by the scanning control, the stylus position data is taken at a predetermined cycle T, the model surface shape is digitized, and the model is modeled using the digitizing data.
  • FIG. 5 is an explanatory view of digitizing the model surface shape data of the model MDL by the surface reciprocating scanning.
  • the stylus STL is moved at a predetermined scanning speed in the X-axis direction, and is moved up and down along the model MDL in the Z-axis direction, and the stylus is shifted every predetermined time or every time a predetermined condition is satisfied.
  • 3D position data (coordinate values) Xi, Yi, Zi and displacement data ⁇ , 6y , ⁇ z are captured and stored. Then, when the boundary of the scanning range TRR is reached, a predetermined amount of feed-forward is performed in the Y-axis direction.
  • the position data and the displacement amount data are taken in, the surface shape of the model MDL is digitized, and then NC data is created using the digitizing data.
  • the stylus center position data and displacement S data are generally included, but speed information is not imported. Set the re-sending speed.
  • an object of the present invention is to provide a digitizing method for outputting a scanning speed in digitizing as speed information together with model surface shape data.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory view of the method of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a system for implementing the method of the present invention
  • FIG. 3 is a flowchart of a process of the method of the present invention
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of other conditions when performing the processing of the present invention
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of digitizing the surface data of the model MDL by surface reciprocation scanning.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory view of the method of the present invention, where STL is a stylus, TH is a train head, MDL is a model, and T is a time (for example, a period) until a predetermined condition is satisfied.
  • delta chi, ⁇ y, delta zeta is in each axis direction increment, the combined value of the increment (moving distance), F is the scanning speed, F 'is the velocity information output to date.
  • the speed information is not output, and only when the difference value F is more than the predetermined value. Output the speed information F, and replace the speed information F 'with the speed information F (F ⁇ F').
  • FIG. 2 is a block diagram of a system for implementing the method of the present invention.
  • Reference numeral 1 denotes a digitizer, which has a function of capturing and digitizing the current position Xi, Yi, Zi of the stylus while performing scanning control, a processor la. ROM lb for storing a control program, and digitized position data. And a working memory I d. Digitizer 1, increment delta chi in each axis direction, delta y, and calculates a delta Zeta, the following equation combined value of ⁇ (moving ⁇ )
  • the moving distance difficulty is calculated each time a predetermined condition is satisfied, for example, at each sampling period ⁇ . Surrounding, digitizer 1 is
  • the scanning speed F is calculated as follows, and the assumed speed F is used as speed information and stored in RAM lc along with the stylus's current position data Xi, Yi, Zi, and displacement data £ x, £ y, and £ z. I do.
  • the scanning speed (speed information) F is compared with the latest stored speed information F ′, and when the difference ⁇ F is smaller than a predetermined value, the speed information is not stored in the RAM 1 c and the difference Only when ⁇ F is equal to or greater than a predetermined value, speed information F is stored in RAM 1 c, and Replace the speed information F 'with the speed information F (F ⁇ F').
  • Reference numeral 2 denotes an operation panel, which has a function of inputting various operation signals and setting copying conditions, a copying range TRR (see FIG. 5), a copying method, and the like.
  • 10 X, 10 Y, and 10 Z are DA converters that convert velocity data (digital values) in each axis direction specified by the digitizer 1 into analog velocity signals Vx, Vy, and Vz.
  • 1 1 Y and 1 1 Z are the X-axis, Y-axis, and Z-axis servo circuits
  • 1 2 X to 1 2 Z are the X-axis, Y-axis, and Z-axis motors
  • 1 3 X to 1 3 Z are the corresponding motors.
  • a pulse generator that generates one pulse ⁇ , Y f, Z f every time the motor rotates a predetermined angle.
  • TH is the tracer head
  • STL is the stylus
  • MDL is the model.
  • the reciprocating scanning of the front surface is performed manually using the feed axis as the X axis, the scanning axis as the Z axis, and the pick feed axis as the Y axis.
  • the coordinate value of the stylus position (the black circle position in Fig. 1), the stylus displacement amount, and the scanning speed are taken in at predetermined time intervals, surface data is created, and stored in RAMI c.
  • step 101 speed data is set by 0 ⁇ F 'and digitizing is started. Thereafter, the digitizer 1 determines whether or not digitizing in a predetermined range such as the scanning range TRR shown in FIG. 5 has been completed (step 102), and if N0, the digitizing operation is performed at every sampling period T.
  • the position data Xi, Yi, and Zi held in the current position register 14 are fetched (step 103), and the position data Xi, Yi, Zi and the position data Xi-1, Yi- Based on 1, Zi-1, increments ⁇ ,, ⁇ y, ⁇ ⁇ in each axis direction are calculated (step 104).
  • step 105 the distance traveled is calculated according to equation (1) (step 105), and the scanning speed F is calculated according to equation (2) (step 106).
  • the scanning speed F is compared with the speed information F ′ (initial value is zero) one sampling time earlier (step 107), and if there is a speed difference greater than a predetermined value in the rain,
  • the speed data F ' is updated by F ⁇ F' (step 108), and the speed data F 'is converted to the stylus center position data (Xi, Yi, Zi) and displacement data for each sampling period ⁇ . It is stored in RAM I c together with ( ⁇ X, £ y, £ z) (Step 109).
  • step 109 the processing returns to step 102 and the subsequent processing is repeated.
  • step 102 the processing of the present invention is completed.
  • step 107 the speed difference ⁇ F If so, the process jumps to step 109 without updating the speed information F '.
  • the stylus center position data and displacement data are stored in RAMI c, and no speed information is stored.
  • the increments ⁇ X, mu y ⁇ ⁇ in each axis direction while the predetermined condition is satisfied are calculated, the time ⁇ until the condition is satisfied is monitored, and these increments and time data are used. Therefore, the scanning speed in the digitizing is calculated, and the scanning speed is output as the speed information (F code), so that the machining can be performed at the same speed as the digitizing speed. . Further, according to the present invention, the calculated scanning speed F is compared with the latest output speed information F ′, and the speed information F is output only when the speed difference exceeds a predetermined value. Therefore, the processing speed does not fluctuate little by little. ⁇

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Description

明 細 書
デジタ イ ジング方法
技術分野
本発明はデジタ ィ ジング方法に係 り ， 特にモデル形状 データ と共に， デジタ イ ジング時における倣い速度を速 度データ と して出力するデジタ イジング方法に関する。
背景技術
倣い制御によ り モデル表面をスタ イ ラ スで倣い、 所定 の周期 T毎にスタ ィ ラス位置データ を取 り込んでモデル 面形状をデジタ イ ジン グし、 デジタ イ ジングデータ を用 いて、 モデル形状通 り に加工するための N Cデータ を作 成する方法がある。
第 5図は表面往復倣いによ り モデル M D Lのモデル面 形状データ をデジタ イ ジングする説明図である。 スタ イ ラス S T L を X軸方向に所定の倣い速度で移動させる と 共に， Z軸方向にモデル M D Lに沿って上下させ、 所定 時間毎に或いは所定の条件が満たされる毎にス タ ィ ラ ス の三次元位置データ （座標値） Xi， Y i, Ziと変位量 データ ε Χ, 6 y, ε zを取り込んで記憶する。 そ して， 倣い範囲 T R Rの境界に到達した時に Y軸方向に所定量 ピッ ク フ ィ ー ド し、 以後同様に表面倣いを行いながらス タ イ ラス S T Lの位置と変位量を監視する と共にその位 置データ、 変位量データ を取 り込んでモデル M D Lの面 形状をデジタ イ ジングし、 しかる後該デジタ イ ジングデ —タ を用いて N Cデータ を作成する。 かかる倣いによるデジタイジング時には一般にスタ イ ラス中心位置データ ， 変位 Sデータは ¾リ込むが、 速度 情報は取り込まず、 N Cデータ作成時に M D I装置 （マ ニュアルデータインプッ ト装置） 等を用いて Fコー ドに よ リ送リ速度を設定する。
しかし、 設定した Fコード （送り速度） が工作機械の 加工能力以上であれば工具を破損してしまつたり、 逆に Fコードが工作機械の加工能力以下であれば加工時間が 掛りすぎる等の不都合を生じる。
このため、 デジタイジングデータを用いて作成した N Cデータ によ り加工する際は、 従来オペレータ がオーバ ライ ドスィ ツチ等を操作して F コードによる加工速度を 例えば 0 ~ 1 2 0 %の範囲で可変してやり、 加工速度を 適正な速度に修正してやる必要があった。
以上から本発明の目的は、 デジタ イジングにおける倣 い速度を速度情報と してモデル面形状データ と共に出力 するデジタ イジング方法を提供することである。
発明の開示
デジタイジング時における倣い速度を速度情報と して 出力するために、 所定期間 T内の移動距雜 Δ Lを求め、 該期間と移動距雜を用いて倣い速度 F ( = A L / T ) を 算出し、 該倣い速度 Fを速度情報と してモデル面データ と共に出力する。
図面の簡単な説明
第 1図は本発明方法の概略説明図、 第 2図は本発明方法を実施するシステムのブロ ッ ク図、 第 3図は本発明方法の処理の流れ図、
第 4図は本発明の処理を行な う 際の他の条件説明図、 第 5図は表面往復倣いによ り モデル M D Lの面データ をデジタ イ ジングする説明図である。
発明を実施するための最良の形態
第 1 図は本発明方法の概略説明図であ り 、 S T Lはス タ イ ラス、 T Hは ト レ一サヘ ッ ド、 M D Lはモデル、 T は所定の条件が成立する迄の時間 （例えば周期） 、 Δ χ， 厶 y ， Δ ζ は各軸方向の増分、 は増分の合成値 （移 動距離） 、 Fは倣い速度、 F ' は最新に出力されている 速度情報である。
ペンシル倣い， 手動倣い等で荒加工用のモデル面デー タ をデジタ イ ジングする時、 オペ レータ は工作機械の加 ェ能力を考慮して適切な速度で倣い を行いながら面デ一 タ をデジタ イ ジングする。 このため、 ペンシル倣い， 手 動倣いによ るデジタ イ ジン グデータ を用いて N Cデータ を作成する時、 デジタ イ ジング時の倣い速度を加工速度 と して出力できれば好都合である。
そこで、 本発明においては、 デジタ イ ジングに際して、 所定周期 T内の各軸方向の増分 Δ X， Δ γ , Δ ζ を算出 する と共に、 移動距離 を次式
厶 L = V厶 χ2 + 厶 y 2 + 厶 ζ 2
によ り算出 し、 F = A L Z Tによ り倣い速度 F を算出 し、 この倣い速度 F を速度情報と してスタ イ ラスの位置デ一 タ、 変位量データ と共に出力する。 お、 算出された倣 ' い速度 F と最新に出力されている速度情報 F ' との差分 Δ Fが所定値以下の時は速度情報を出力せず、 差分厶 F が所定値以上の時にのみ速度情報 Fを出力し、 速度情報 F ' を速度情報 Fで置換する （ F→ F ' ) 。
第 2図は本発明方法を実施するシステムのブロ ック図 である。 1はデジタイザであり、 倣い制御しながらスタ ィラスの現在位置 Xi， Yi, Ziを取り込んでデジタイ ジングする機能を備え， プロセッサ l a . 制御プロダラ ムを記憶する R O M l b 、 デジタイジングした位置デー タ を記憶する R AM l c 、 ワーキングメモリ I d を有し ている。 デジタイザ 1 は、 各軸方向の増分 Δ χ , Δ y , Δ Ζ を算出し、 增分の合成値（移動距雜） を次式
A L = 厶 χ2 + Δ γ2 + Δ ζ 2 · · - (1)
によ り算出する。 尚、 この移動距難 は、 所定の条件 が成立する毎に、 例えばサンプリ ング周期 Τ毎に算出さ れる。 繞いて、 デジタイザ 1は次式
F = Δ L / Τ · · · (2)
によ り倣い速度 Fを計算し、 該做い速度 Fを速度情報と してスタイ ラスの現在位置データ Xi， Yi, Zi, 変位 量データ £ x, £ y, £ zと共に RAM l c に記億する。 尚、 実際には倣い速度 （速度情報） Fと最新に記憶され た速度情報 F ' を比較し、 その差分 Δ Fが所定値以下の 時は速度情報を R AM 1 c に記憶せず、 差分 Δ Fが所定 値以上の時にのみ速度情報 Fを R AM 1 c に記憶し、 又 速度情報 F ' を速度情報 Fで置換する （ F→ F ' ) 。
2は操作盤であ り 、 各種操作信号を入力する と共に、 倣い条件、 倣い範囲 T R R (第 5図参照） 、 倣い方法等 を設定する機能を有している。
1 0 X , 1 0 Y , 1 0 Zはデジタ イザ 1 から指令され た各軸方向の速度データ （デジタル値） をアナロ グ速度 信号 Vx , Vy , Vz に変換する D A変換器、 1 1 X , 1 1 Y , 1 1 Zは X軸、 Y軸、 Z軸サーボ回路、 1 2 X〜 1 2 Zはそれぞれ X軸， Y軸、 Z軸モータ 、 1 3 X〜 1 3 Zはそれぞれ対応するモータ が所定角度回転する毎に 1個のパルス Χί , Y f ， Z f を発生するパルス発生器、 1 4はパルス Xi ,Y f , Z f をそれぞれ移動方向に応じ て可逆計数 して各軸現在位置 Xi， Y i, Z iを記憶する 現在位置レジスタである。 尚、 T Hは ト レーサヘッ ド、 S T Lはスタ イ ラス， M D Lはモデルである。
以下、 第 3 図の流れ図に従っ て、 本発明方法の処理を 説明する。 なお、 送 り軸を X軸、 倣い軸を Z軸、 ピッ ク フィ ー ド軸を Y軸と して手動によ リ表面往復倣い を行い、 該倣いと並行してデジタ イ ジング処理によ り スタ イ ラス 位置 （第 1図における黒丸位置） の座標値， スタ イ ラス 変位量， 倣い速度を所定時間毎に取り込んで面データ を 作成して R A M I c に記憶するものとする。
上記デジタ イジングに際し、 まず最初に 0→ F ' によ り速度データ を設定してデジタ イ ジングを開始する （ス チップ 1 0 1 ) 。 以後デジタイザ 1は、 例えば第 5図に^した倣い範西 T R Rのような所定範囲におけるデジタ イジングが終了 したかどう かを判断し （ステップ 1 0 2 ) 、 N 0ならば サンプリ ング周期 T毎に現在位置レジスタ 1 4の保有す る位置データ Xi ， Yi ， Zi を取り込み （ステップ 1 0 3 ) 、 該位置データ Xi, Yi, Ziおよび 1サンプリ ング時刻前に取り込んだ位置データ Xi-1， Yi-1, Zi- 1に基いて、 各軸方向の増分 Δ χ , Δ y , Δ ζ を算出す る （ステップ 1 0 4 ) 。
ついで、 移動距離厶しを（1) 式にしたがって算出すると 共に （ステップ 1 0 5 ) 、 （2)式によ り倣い速度 F を算 出する （ステップ 1 0 6 ) 。
しかる後、 倣い速度 F と 1サンプリ ング時刻前の速度 情報 F ' (初期値は零） とを比較して （ステップ 1 0 7 ) 、 雨者に所定値以上の速度差がある場合には， F→ F ' によ り速度データ F ' を更新し （ステップ 1 0 8 ) 、 速 度データ F ' をサンプリ ング周期 Τ毎のスタ イ ラス中心 位置データ （ Xi , Yi , Zi ) ， 変位量データ （ ε X， £ y , £ z ) などと共に RAM I c に記憶する （ステツ プ 1 0 9 ) 。
そして、 ステップ 1 0 9の処理を終えたらステップ 1 0 2 に戻り以降の処理を操り返すが、 ステップ 1 0 2に おいて所定範囲のデジタイジシグの終了を判断したら本 発明の処理を終了する。
一方、 ステップ 1 0 7の判断で速度差 Δ Fが所定値以 内であれば、 速度情報 F ' を更新する こ とな く 、 ステ ツ プ 1 0 9 に飛ぶ。 尚、 この場合にはスタ イ ラス中心位置 データ と変位量データ のみを R A M I c に記憶し、 速度 情報は記億しない。
上記実施例では所定のサンプリ ング時間 T毎にデジタ イ ジングデータ を作成する場合であるが， 第 4 図に示す よ う に， 既にデジタ イ ジングされている最新の 2点を Q i， Q 2、 周期 T毎にサンプリ ングされる位置を Q 3と し た時、 該ポイ ン ト Q 3から直線 CK Q z迄の距離 d と予め 設定されている許容値 a と の大小を比較し、 d が許容値 a 以下であればポイ ン ト Q 3をデジタ イ ジングせず、 距 離 d が許容値 a を越えていれば、 該ポイ ン ト Q 3をデジ タ イ ジン グするよ う に してもよい。 ただし、 この場合、 デジタ イ ジン グポイ ン 卜 Q が、 デジタ イ ジングポイ ン ト Q 2よ り η · T経過後のサンプリ ングポイ ン トであれ ば倣い速度 F を次式
F = Δ Lノ II · T (3 )
によ り演算する。
以上本発明によれば 所定の条件が成立する間の各軸 方向の増分 Δ X ， 厶 y Δ ζ を算出する と共に、 条件が 成立する迄の時間 Τを監視し、 これら増分、 時間データ を用いて、 デジタ イジングにおける倣い速度を算出 し、 該倣い速度を速度情報 （ F コー ド） と して出力するよ う に構成したから、 デジタ イ ジング時の速度と同一の速度 で加工でき好都合である。 また、 本発明によれば算出された倣い速度 F と最新に 出力されている速度情報 F ' を比鮫して、 その速度差が 所定値を超えた時のみ速度情報 Fを出力するよう に構成 したから、 加工速度が小刻みに変動することがない。 δ
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Claims

請求の範囲
1 . 倣い制御によ りモデル表面をスタ イ ラスで倣い、 所定の周期 τ毎にス タ イ ラ ス位置データ を取 り込んでモ デル面形状をデジタ イジングするデジタ イ ジング方法に
' おいて、
1周期毎の各軸方向の増分厶 X , A y , Δ ζ を算出す る と共に、 これら増分を用いて移動距雜を算出 し、 周期 Τ と移動距離と から倣い速度を求め、
該倣い速度を速度情報 F と してモデル面形状データ と 0 共に出力する こ と を特徴とするデジタ イ ジング方法。
2 . 前記倣い速度 F と最新に出力されている速度情報 F ' を比較し、 速度差が設定値以下の場合には速度情報 を出力せず、 速度差が設定値を越えている場合にのみ該 倣い速度 F を速度情報と してモデル面形状データ と共に5 出力する こ と を特徴とする請求の範囲第 1 項記載のデジ タ イ ジング方法。
3 . 倣い制御によ りモデル表面をス タ イ ラ スで倣い、 所定の条件が成立する毎にスタ イ ラ スの位置データ を取 リ込んでモデル面形状をデジタ イ ジングするデジタ イ ジ0 ング方法において、
前記条件が成立する間の各軸方向の増分 Δ X , Δ y , Δ ζ を算出する と共に . 条件が成立する迄の時間 Τ を監 視し、
前記増分を用いて移動距雜を算出する と共に、 時間 Τ5 と移動距雜ょ リ倣い速度を求め、 該做い速度を速度情報 Fと してモデル面形状データ と ' 共に出力することを特徴とするデジタ イジング方法。
4 . スタ イ ラスの現在位置から， 既にデジタイジング されている最新の 2つのデジタイジング点を結ぶ直線ま での距麓が、 設定値以上の時前記条件が成立したものと することを特徴とする請求の範囲第 3項記載のデジタイ ジング方法。
5 . 前記倣い速度 F と最新に出力されている速度情報 F ' を比較し、 速度差が設定値以下の場合には速度情報 を出力せず、 速度差が設定値を越えている場合にのみ該 倣い速度 F を速度情報と してモデル面形状データ と共に 出力する こ とを特徴とする請求の範囲第 4項記載のデジ タ ィジング方法。
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