WO1991004833A1 - Non-contact profile control apparatus - Google Patents

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WO1991004833A1
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distance detector
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Inventor
Hitoshi Matsuura
Original Assignee
Fanuc Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q35/00—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
    • B23Q35/04—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually using a feeler or the like travelling along the outline of the pattern, model or drawing; Feelers, patterns, or models therefor
    • B23Q35/08—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work
    • B23Q35/12—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means
    • B23Q35/127—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using non-mechanical sensing
    • 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
    • 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
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37425—Distance, range
    • 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
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50356—Tool perpendicular, normal to 3-D surface

Definitions

  • the present invention relates to a non-contact profile control device, and more particularly, to a non-contact profile control device with good measurement accuracy of a distance detector. Background technology
  • a non-contact profile control device using a non-contact distance detector as a laser head has been developed.
  • an optical distance detector is used as the non-contact distance detector, and the distance is measured while detecting the distance to the model surface. Since there is no fear of damaging the model, it is possible to use a model made of a soft material, and it is expected that the field of application in contour machining and the field of digitizing will be expanded.
  • the conventional non-contact profile control device has a problem that the profile accuracy is reduced in a portion where the inclination angle of the model is large.
  • the measurement optical axis of the distance detector is no longer perpendicular to the model plane, and the spots on the model plane expand in an elliptical shape, lowering the resolution of the distance detector and lowering the tracing accuracy.
  • the measurement optical axis could interfere with the model surface and become unmeasurable depending on this angle.
  • the applicant of the present application On the 7th date, the applicant applied for Japanese Patent Application No. 1-194450 with the title of the invention being “Non-contact Profile Control Device”.
  • the normal vector of the model surface is calculated based on the measured values from the two non-contact distance detectors of the laser head at the previous and current samplings.
  • the rotation of the tracer head in the direction of projection By controlling the rotation of the tracer head in the direction of projection by projecting this normal vector onto a predetermined plane, high-precision distance measurement is performed, and O
  • the measurement optical axis of the non-contact distance detector could not be completely coincident with the normal direction, so that the measurement accuracy could not be improved much. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a non-contact tracking control device that obtains a more accurate measurement value from a non-contact distance detector and improves the tracking accuracy.
  • a non-contact tracing control device that processes or digitizes a peak while tracing the shape of the model in a non-contact manner
  • the angles of the measurement axes are respectively set by the first and second rotation axes whose centers are orthogonal to each other.
  • First and second non-contact distance detectors that are controlled equally, and that measure the distance to the model surface in a non-contact manner, and that the first and second non-contact distance detectors measure at a predetermined sampling time.
  • Sampling method for sampling each measured value Storage means for storing a first measurement value of the first non-contact distance detector and a second measurement value of the second non-contact distance detector at the time of the previous sampling; and And the second measurement value, and at least the third measurement value of the first non-contact distance detector and the fourth measurement value of the second non-contact distance detector at the time of this sampling.
  • a normal direction calculating means for obtaining a normal direction of the model surface using the three measured values, and a rotating shaft drive for rotating the first and second rotating shafts toward the calculated normal direction. Means and a non-contact profile control device are provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a non-contact copying control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a method of calculating a rotation command in one embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram showing angles of normal vectors in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart of a rotation command calculating process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a non-contact profile control device of the present invention and a peripheral configuration.
  • a processor 11 reads a system program stored in ROM 12 via a bus 10 and controls the entire operation of the control device 1 according to the system program.
  • RAM 13 is a data temporary storage device, which stores a measured value from a distance detector described later and other temporary data.
  • the non-volatile memory 14 is composed of a battery knocked-up CM 0 S, and various parameters such as a direction, a profile speed, and the like input from the operation panel 2 via the interface 15. Data.
  • the tracer head 4 of the copying machine 3 is composed of distance detectors 5a and 5b.
  • the distance detectors 5a and 5b a reflected light type distance detector using a semiconductor laser or a light emitting diode as a light source is used, and the distance to the model 6 is measured in a non-contact manner.
  • the measured values La and Lb of these distance detectors are digitally converted by the AZD converters 16a and 16b in the copying control device 1 and are sequentially read by the processor 11.
  • Processor 11 calculates the displacement of each axis based on the measured values La and Lb and the signals from the current position registers 19x, 19y and 19z. Is calculated, and speed commands Vx, Vy, and Vz for each axis are generated by a known technique based on the displacement amount, the commanded direction, and the speed. These speed commands are converted into analog signals by the DZA converters 17x, 17y and 17z and input to the servo amplifiers 18x, 18y and 18z. The servo amplifiers 18X and 18y drive the servo motors 32X and 32Y of the machine tool 3 based on the speed command, so that the table 31 moves the table 31 in the X-axis direction and at right angles to the paper surface.
  • the servo amplifier 18 z drives the servomotor 32 z, and the column 7 moves in the Z-axis direction so that the distance between the distance detector 5a and the model 6 maintains a constant distance described later.
  • the servomotors 32x, 32y and 32z have pulse coder 33x, 33y and 33y that generate detection pulses FPx, FPy and FPz each time they rotate a predetermined amount. z is installed.
  • the current position registers 19x, 19y, and 19z count up and down the detection pulses FPx, FPy, and FPz, respectively, according to the rotation direction, and the current position data Xa, Obtain Ya and Za and input them to processor 11 o
  • the processor 11 samples the measured values La and Lb of the distance detectors 5a and 5 at predetermined sampling times simultaneously with the control of each axis described above, and uses the sampling data.
  • the normal vector on Model 6 is found, and the rotation command for the direction of the angle of projection on the X-Y plane of the normal vector ® c, and the angle of the normal vector relative to the X-Y plane are calculated.
  • Direction rotation command ⁇ b is generated I do.
  • the rotation commands ® c and ⁇ b are converted into analog signals by the DZA converters 1 ⁇ c and 17 b, respectively, and input to the servo amplifiers 18 c and 18 b, and the servo amplifier 18 c becomes the servo motor 3 2 Drive c, and servo amplifier 18 b drives servo motor 32 b.
  • the tracer head 4 is a measuring axis that is a fixed distance away from the distance detector 5a via a drive mechanism 36 composed of a pinion gear and an arc-shaped rack gear. 5 Rotates in the 1-axis direction with the measurement point P 1 on 1 as the center of rotation.
  • the servomotor 32c rotates together with the drive mechanism 36 in the C1 axis direction around the measurement axis 51 of the distance detector 5a, and the distance detector 5b Rotate at the same angle on the circumference of the radius.
  • the point P 1 (intersection between the center of the C 1 axis and the center of the B 1 axis) is controlled by the Z axis control described above so that it is always positioned on the surface of the model 6.
  • the table 3 ⁇ moves in the direction and speed according to the command, and the workpiece 3 5 is machined in the same shape as the model 6 by the force cutter 34 attached to the column 7. .
  • the rotation commands ⁇ c and ⁇ b will be described.
  • the tracer head 4 is moved relative to the model 6 at a predetermined speed in the X-axis direction, and the distance detectors 5 a and 5 are moved at predetermined time intervals. Sampling the measured values of b, and based on these measured values and the current position data output from the current position register, point P1! ,
  • N n S l n x S 2 n (1)
  • I n is the X component of the vector N n
  • FIG. 4 shows the calculation of the rotation command in one embodiment of the present invention. This is a processing flowchart. In the figure, the numeral following S indicates the step number.
  • the normal vector N is obtained by calculating the cross product of the surface vector S1 and the surface vector S2.
  • the normal vector was obtained based on the measured values of one distance detector at the time of the previous sampling and the measured values of both distance detectors at the time of this sampling.
  • the present invention is not limited to this, and the same normal direction can be obtained from at least three points of other combinations of the four measured values obtained by the previous and current samplings.
  • the distance detector besides the reflected light amount type, an optical triangular distance measuring type, an eddy current type, an ultrasonic type or the like can also be used.
  • the normal direction of the model surface is obtained based on the measured values at the previous and current samplings from the two non-contact distance detectors, and the laser head is moved in this direction. Because of the rotation control, the measurement axis of the non-contact distance detector is always oriented perpendicular to the model surface, enabling high-precision distance measurement and improving the tracing accuracy. In addition, since blind spots do not occur due to interference with the model surface, it is possible to follow complex 3D models.

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Description

明 細 書 非接触ならい制御装置 技 術 分 野
本発明は非接触ならい制御装置に関し、 特に距離検出器の 測定精度の良い非接触ならい制御装置に関する。 背 景 技 術
近年、 非接触距離検出器を ト レーザへッ ドとして使用した 非接触ならい制御装置が開発されている。 この非接触距離検 出器には例えば光学式距離検出器が使用され、 これによつて モデル面までの距離を検出しながら、 ならいを行う。 モデル を傷つける心配がないので、 柔らかい材質のモデルを使用す ることができ、 ならい加工における適用分野及びデジタィ ジ ングの適用分野の拡大が期待されている。
一方、 従来の非接触ならい制御装置ではモデルの傾斜角度 が大きい部分ではならい精度が低下してしまう問題があった。 すなわち、 この部分では距離検出器の測定光軸がモデル面に 対して直角でなくなり、 モデル面上のスポッ 卜が楕円状に拡 大されて距離検出器の分解能が低下し、 ならい精度が低下す る。 特に、 三角測距式の距離検出器では、 この角度によって は測定光軸がモデル面と干渉して測定不能になってしまう こ とち った。
この間題を解決するために、 本願出願人は平成元年 7月 2 7 日付で発明の名称を 「非接触ならい制御装置」 とする特願 平 1 — 1 9 4 5 0 0号を出願している。 特願平 1 一 1 9 4 5 0 0号では、 ト レーザへッ ドの二つの非接触距離検出器から の前回と今回のサンプリ ング時の測定値に基づいてモデル面 の法線べク ト ルを求め、 この法線べク ト ルを所定の平面に投 影した射影の方向に ト レーサへッ ドを回転制御することによ つて、 高精度の距離測定を行い、 ならい精度を向上させてい る o
しかし、 モデル面の傾斜角度によっては非接触距離検出器 の測定光軸を法線方向に完全に一致させることができず、 こ のために測定精度がそれほど向上できない場合があつた。 発 明 の 開 示
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 非接 触距離検出器からより精度の高い測定値を得て、 ならい精度 を向上させた非接触ならい制御装置を提供することを目的と する。
本発明では上記課題を解決するために、
モデルの形状を非接触でならいながらヮ一クをならい加工 又はデジタィ ジングする非接触ならい制御装置にお 、て、 中 心が互いに直交する第 1及び第 2の回転軸によってそれぞれ 測定軸の角度が等しく制御され、 前記モデル面までの距離を 非接触で測定する第 1及び第 2の非接触距離検出器と、 所定 のサ ンプリ ング時間毎に前記第 1及び第 2の非接触距離検出 器のそれぞれの測定値をサンプリ ングするサンプリ ング手段 と、 前回のサンプリ ング時における前記第 1の非接触距離検 出器の第 1の測定値及び前記第 2の非接触距離検出器の第 2 の測定値を記憶する記憶手段と、 前記第 1及び第 2の測定値 と、 今回のサンプリ ング時における前記第 1の非接触距離検 出器の第 3の測定値及び前記第 2の非接触距離検出器の第 4 の測定値のうちの少なく とも三つの測定値を用いて前記モデ ル面の法線方向を求める法線方向算出手段と、 前記算出され た法線方向に向けて前記第 1及び第 2の回転軸を回転させる 回転軸駆動手段と、 を有することを特徴とする非接触ならい 制御装置が提供される。
二つの非接触距離検出器からの前回と今回のサンプリ ング 時の測定値よりモデル面上の微小な四角形の各頂点の座標値 を得て、 このうちの所要の三つの頂点の座標値を用いて法線 方向を求め、 この方向に向けて ト レーサへッ ドの二つの回転 軸を制御する。 これにより、 非接触距離検出器の測定光軸が モデル面に対して常に垂直に向けられ、 高精度の距離測定が できる。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1図は本発明の一実施例の非接触ならい制御装置の構成 を示したプロ ッ ク図、
第 2図は本発明の一実施例における回転指令の算出方法の 説明図、
第 3図は本発明の一実施例における法線べク トルの角度を 示した図、 第 4図は本発明の一実施例における回転指令の算出処理の フ n—チヤ 一 トである。 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図は本発明の非接触ならい制御装置と周辺の構成を示 したブロ ック図である。 図において、 プロセッサ 1 1 はバス 1 0を介して R O M 1 2に格納されたシステムプログラムを 読みだし、 このシステムプロ グラ ムに従ってならい制御装置 1の全体の動作を制御する。 R A M 1 3はデータの一時記憶 装置であり、 後述する距離検出器からの測定値、 及びその他 の一時的なデータを記憶する。 不揮発性メモ リ 1 4はバッテ リ ノ ッ クアップされた C M 0 Sで構成されており、 ィ ンター フ ェース 1 5を介して操作盤 2より入力されたならい方向、 ならい速度等の各種のパラメ ータを格納する。
ならい工作機械 3 のト レーサへッ ド 4は距離検出器 5 a及 び 5 bによって構成されている。 距離検出器 5 a及び 5 bに は半導体レーザあるいは発光ダイォードを光源とした反射光 量式の距離検出器が使用され、 それぞれモデル 6までの距離 を非接触で測定する。 これらの距離検出器の測定値 L a及び L bは、 ならい制御装置 1 内の A Z D変換器 1 6 a及び 1 6 bでディ ジタル変換されて逐次プロセッサ 1 1 に読み取られ る。
プロセ ッ サ 1 1 は測定値 L a及び L b と現在位置レジスタ 1 9 x、 1 9 y及び 1 9 zからの信号に基づいて各軸変位量 を算出すると共に、 この変位量と指令されたならい方向、 な らい速度に基づいて、 周知の技術により、 各軸の速度指令 V x、 V y及び V zを発生する。 これらの速度指令は DZA変 換器 1 7 x、 1 7 y及び 1 7 zでアナログ変換され、 サーボ アンプ 1 8 x、 1 8 y及び 1 8 zに入力される。 サーボアン プ1 8 X及び 1 8 yはこの速度指令に基づいてならい工作機 械 3のサ一ボモータ 3 2 X及び 3 2 yを駆動し、 これにより テーブル 3 1が X軸方向及び紙面と直角な Y軸方向に移動す る。 また、 サーボアンプ 1 8 zがサ一ボモータ 3 2 zを駆動 し、 距離検出器 5 aとモデル 6間の距離が後述する一定距離 を保つように、 コ ラム 7が Z軸方向に移動する。
サーボモータ 3 2 x、 3 2 y及び 3 2 zには、 これらが所 定量回転する毎にそれぞれ検出パルス F P x、 F P y及び F P zを発生するパルス コーダ 3 3 x、 3 3 y及び 3 3 zが設 けられている。 現在位置レジスタ 1 9 x、 1 9 y及び 1 9 z は検出パルス F P x、 F P y及び F P zをそれぞれ回転方向 に応じてカウン トアップ Zダウンして各軸方向の現在位置デ ータ X a、 Y a及び Z aを求め、 プロセッサ 1 1に入力して い o
一方、 プロセッサ 1 1は上記の各軸の制御と同時に、 距離 検出器 5 a及び 5 の測定値 L a及び L bを所定のサンプリ ング時間毎にサンプリ ングし、 このサンプリ ングデ一タを用 いてモデル 6上の法線べク トルを求め、 法線べク ト ルの X— Y平面上の射影の角度の方向の回転指令 ® c、 及び法線べク トルの X— Y平面に対する角度の方向の回転指令 Θ bを発生 する。 回転指令 ® c及び Θ bはそれぞれ D Z A変換器 1 Ί c 及び 1 7 bでアナ口グ変換されてサ一ボアンプ 1 8 c及び 1 8 bに入力され、 サーボアンプ 1 8 cがサーボモータ 3 2 c を駆動し、 サーボアンプ 1 8 bがサ一ボモータ 3 2 bを駆動 する。
サーボモータ 3 2 bが駆動されることにより、 ト レーサへ ッ ド 4がピニォンギア及び円弧状のラ ックギアで構成される 駆動機構 3 6を介して、 距離検出器 5 aから一定距離離れた 測定軸 5 1上の測定点 P 1を回転中心とする B 1軸方向に回 転する。 また、 サーボモータ 3 2 cが駆動されることにより、 駆動機構 3 6 と共に距離検出器 5 aの測定軸 5 1を中心とす る C 1軸方向に回転し、 距離検出器 5 bが所定の半径の円周 上を同角度で回転する。 なお、 この回転を行いながら、 前述 した Z軸制御によって点 P 1 ( C 1軸の中心と B 1軸の中心 の交点） が常にモデル 6の表面上に位置するように制御され る。 そして、 同時にテーブル 3 丄が指令されたならい方向、 速度で移動して、 コ ラム 7に取りつけられた力 ッタ 3 4によ つてワーク 3 5にモデル 6 と同様の形状の加工が施される。 次に、 回転指令 Θ c及び Θ bの求め方について説明する。 第 2図において、 ト レーサへッ ド 4をモデル 6に対して相対 的に、 X軸方向に所定の速度で移動させてならいを行うと共 に、 所定時間毎に距離検出器 5 a及び 5 bの測定値をサンプ リ ングし、 これらの測定値と現在位置レジスタから出力され る現在位置データに基づいて、 モデル 6上の点 P 1 ！ 、
P I n- , . P i n . 及び P 2 1 、 P 2 „- I . P 2„ の座標値を求めていく。
そして、 例えば点 P 1 n の座標値 （X 1 n ， Y i n , Z 1
„ ) と、 点 P 2 n の座標値 （X 2 n ， Y 2 n , Z 2 n ) から、 表面べク ト ル S i n CX 2 n - 1 η , Y 2„ - Y 1 η , Ζ
2 η - Ζ 1„ を求める。 また、 点 Ρ 1 η の座標値 （X 1 η ， Y l„ , Z 1 n ) と、 点 P 1 n- , の座標値 （ X 1 η— , ， Υ I n- , , Z 1 n— , ) から、 表面べク トル S 2 n C X 1 n- . ― X 1 η , Y 1 n- I - Y 1 n , Z 丄 n― , — Z 1 n 〕 を求める。 次に次式、
N n = S l n x S 2 n ( 1 )
(但し、 N n, S i n, S 2 nはべク トルを表す）
によつて表面べク ト ル S i nと S 2 nの外積を演算して点 P nにおける法線べク ト ル N nを求める。
そして、 第 3図に示すように、 法線べク ト ル N nを X— Y 平面上に投影した射影 N 1 nの X軸となす角度 Θ c nを次式、 e c n = t a n-' (J n ' I n) ( 2 )
但し、 I n ： ベク ト ル N nの X成分
J n ： ベク ト ル N nの Y成分
で求め、 この角度 Θ c nを C 1軸の指令値として出力する。
また、 法線べク トル N nの X— Y平面となす角度 Θ b nを 次式、
θ b n
= t a n -1 (K n/ ( I π 2 + J n 2 ) 1/2 )
( 3 )
但し、 Kn : ベク ト ル N nの Z成分 で求め、 この角度 Θ b nを B 1軸の指令値として出力する。 この結果、 距離検出器 5 a及び 5 bの測定軸が常にモデル 6の表面に対して垂直に向けられ、 高精度の距離測定ができ 第 4図は本発明の一実施例における回転指令の算出処理の フロ ーチャ ー トである。 図において、 Sに続く数値はステツ プ番号を示す。
〔 S 1〕 所定時間毎に距離検出器 5 a及び 5 bの測定値をサ ンプリ ングする。
C S 2 ] それぞれの距離検出器の今回の測定値から表面べク ト ル S 1を求める。
[ S 3 3 距離検出器 5 aの今回の測定値と前回の測定値から 表面べク ト ル S 2を求める。
〔 S 4〕 表面べク ト ル S 1 と表面べク ト ル S 2の外積を演算 して法線べク ト ル Nを求める。
〔 S 5〕 法線べク ト ル Nを X— Y平面に投影した射影の X軸 となす角度 @ cを算出する。
' 〔 S 6〕 法線べク ト ル Nと X— Y平面とのなす角度 Θ bを算 出 な。
なお、 上記の実施例では前回のサンプリ ング時の一方の距 離検出器の測定値と、 今回のサンプリ ング時の両方の距離検 出器の測定値に基づいて法線べク ト ルを求めたが、 これに限 らず、 少なく とも前回と今回のサンプリ ングによって得られ た四つの測定値のうちの他の組み合わせによる 3点からも同 様な法線方向を求めることができる。 ま 、 距離検出器には反射光量式の他に、 同じく光学式の 三角測距式、 あるいは渦電流式、 超音波式等の距離検出器も 使用できる。
なお、 非接触センサはモデル上の 「点」 を測定するのに対 し、 カ ツタは半径を持っため、 測定点と同一点を切削してい る保証はないが、 カツタ径が十分小さいものであれば、 測定 点と切削点のずれは無視し得るものとなる。
他方、 デジタイ ジングについては、 モデル面の点を連続し て求めることにより、 モデルの全体形状を正しく数値データ として再現できる。 従って、 非接触センサによるならい制御 装置は、 デジタィ ジングシステムに適用した場合に、 より効 果が大きい。
以上説明したように本発明では、 二つの非接触距離検出器 からの前回と今回のサンプリ ング時の測定値に基づいてモデ ル面の法線方向を求め、 この方向に ト レーザへッ ドを回転制 御するので、 非接触距離検出器の測定軸は常にモデル面に対 して垂直に向けられ、 高精度の距離測定ができ、 ならい精度 が向上する。 また、 モデル面との干渉による死角が生じない ので、 複雑な 3次元モデルのならいが可能になる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . モデルの形状を非接触でならいながらヮークをならい 加工又はデジタィ ジングする非接触ならい制御装置において、 中心が互いに直交する第 1及び第 2の回転軸によってそれ ぞれ測定軸の角度が等しく制御され、 前記モデル面までの距 離を非接触で測定する第 1及び第 2の非接触距離検出器と、 所定のサンプリ ング時間毎に前記第 1及び第 2の非接触距 離検出器のそれぞれの測定値をサンプリ ングするサンプリ ン グ手段と、
前回のサンプリ ング時における前記第 1の非接触距離検出 器の第 1の測定値及び前記第 2の非接触距離検出器の第 2の 測定値を記憶する記憶手段と、
前記第 1及び第 2の測定値と、 今回のサンプリ ング時にお ける前記第 1の非接触距離検出器の第 3の測定値及び前記第 2の非接触距離検出器の第 4の測定値のうちの少なく とも三 つの測定値を用いて前記モデル面の法線方向を求める法線方 向算出手段と、
前記算出された法線方向に向けて前記第 1及び第 2の回転 軸を回転させる回転軸駆動手段と、
を有することを特徵とする非接触ならい制御装置。
2 . 前記第 1及び第 2の非接触距離検出器の少なく とも一 方の測定値に基づいて変位量を算出して前記ならい加工又は デジタィ ジングを行うように構成したことを特徵とする特許 請求の範囲第 1項記載の非接触ならい制御装置。
3 . 前記法線方向算出手段は、 前記三つの測定値を用いて 前記モデル面上の三点の座標値を求め、 前記三点の座標値の 一点より他の二点へそれぞれ向かう第 1及び第 2のべク トル を求め、 前記第 1及び第 2のべク トル間の外積演算を行うこ とにより、 前記法線方向を算出するように構成したことを2 if 徵とする特許請求の範囲第 1項記載の非接触ならい制御装置。
4 . 前記第 1及び第 2の非接触距離検出器は光学式距離検 出器であることを特徴とする特許請求の範囲第 1項記載の非 接触ならい制御装置。
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