JPH03167411A - 非接触式デジタイザ用スキヤニングヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、モデル形状を数値化し、ＮＣプログラムを作
威するデジタイザ用のスキャニングヘッドに関するもの
である。

従来の技術 非接触式デジタイザ用スキャニングヘッドは、モデル表
面上に照射した輝点の変化を高精度に検出し、スキャニ
ングヘッドのモデル表面からの距離を常に一定に保ちな
がらトレースして、モデル表面の座標値を連続的に検出
するものである．このときスキャニングヘッド又はモデ
ルを自動的に軸移動させるため、速度ベクトルを算出す
る必要がある．このためにモデル表面上の一定距離はな
れた移動軸線上の２個所の輝点の変化を同時に検出する
ため同一型式のセンサを並置して、それぞれのセンサに
より同時検出を行う方法を採用していた． 発明が解決しようとする課題 従来の技術で述べた、同一型式のセンサを並置する方法
は、スキャニングヘッド全体が大きくなって、デジタイ
ザとしての作業域を狭め、操作性が悪くなるという問題
点を有している．本発明は、従来の技術の有するこのよ
うな問題点に鑑みなされたものであり、その目的とする
ところは、移動軸線上の２つの輝点が同時測定できる小
形，軽量の非接触式デジタイザ用スキャニングヘッドを
提供しようとするものである．課題を解決するための手
段 上記目的を達或するために、本発明の非接触式デジタイ
ザ用スキャニングヘッドは、投光部は２個の光源から出
る対象物表面の離れた少なくとも２点に輝点とし結像さ
れる光学系でなるものである． また２個の光源から出る光を対象物表面の離れた少なく
とも２点に輝点として結像させる光学系と、前記２点の
輝点の輝点像を２点に結像させる１個の光学系と、前記
輝点像のそれぞれの変位量を同時に出力する検出素子と
を含むものである。

作用 ２個の光源から出た光は投光部の光学系によってモデル
表面上の離れた２点に輝点を形戒する。

この輝点は受光検出部の光学系によって２個の検出素子
上にそれぞれ輝点像が結像される。この輝点像はスキャ
ニングへフド又はモデルの移動によりモデル面の凹凸に
従って変位し、この変位量を検出素子から出力する。そ
してこの出力データをもとにモデル表面の形状と速度ベ
クトルとを求める． 実施例 実施例について第１図〜第４図を参照して説明する． 周知のデジタイザにおいて、ベンド１上に設けられたＸ
軸方向の案内上に、モデル２をｉｆｆ　Ｍするためのテ
ーブル３が移動可能にｉｘｍされ、ベッド１の両側に立
設されたコラム４上に、Ｙ軸方向の案内を有する横桁５
が締着されている．この横桁５の案内上に土軸頭６が移
動可能にｉ３１１され、主軸頭６にトレーサ用クイール
７がＺ軸方向に移動可能に設けられ、クイール７の先端
に光学式のスキャニングヘッド８が着脱可能に装着され
ている．スキャニングヘソド８の零体９内には投光部！
ＯＡと、受光検出部１０Ｂが、スキャニング方向に対す
る直角平面内において、所定角度θを有してＶ字形に配
設されている．本体９内の投光部１０Ａの上部には、光
源となるレーザ光を発する半導体素子１１が下向きに取
付けられており、その下方に、拡散するレーザ光を平行
な光束にするためのレンズ１２が組込まれ、レンズ１２
の下方に、輝点をモデル面上に結像するためのレンズ１
３が取付けられている．更に投光部１０Ａにはレンズ１
２とレンズ１３の中央において、レンズ１２．１３を通
る光軸に対して直交する光軸が得られるように、前記半
導体素子ｌ１及びレンズ１２と同一の半導体１４及びレ
ンズ１５が、スキャニング方向に対する平行面内に取付
けられている。この両光軸の交点位置に片面１６ａが光
を反射する鏡面で反対面１（ｉｂが光をｉＪ１遇させる
一方向光ｉ３過形のハーフミラー１６が、角度θ゜を有
し鏡面をレンズｌ５側にして取付けられている。そして
このハーフξラー１６の取付角度θ゛を調整ずることに
より、レンズ１２．１３を通る直線の光軸に対して僅か
に反射光軸を傾斜させ、モデル面上の離れた２点ａ，ｂ
に、それぞれ輝点を結像するようになっている。この２
点ａ，ｂ間の距１ｘは、ベクトル算出のため例えば２ｍ
ｌに正確に保持され、半導体素子１１の光をａ位置に、
また半導体素子１４の光をｂ位置にそれぞれ結像する。

更に本体９内には受光検出部１０Ｂのモデル表面上の輝
点の反射光を捕らえ、それぞれの輝点像を２個の検出素
子１８．１９上に結ぶレンズ２０が設けられている。検
出素子１８．１９はＣＣＤイメージセンサ等を使用する
ことができ、それぞれの輝点像の対応位置に間隔ｌ゜を
有して２個並んで取付けられており、この取付間隔ｌ゛
はレンズ２０の結像倍率と距離ｌより決まり、モデル表
面の変化に応して動く輝点像の移動方向にＣＣＤ素子列
方向が一致するように配設され、ＣＣＤイメージセンサ
の読取回路により輝点像の移動を検出するようになって
いる．そしてこの検出素子１８，】９の出力データをも
とにＮＣデータを作威ずるデジタイズ制御装置２ｌがヘ
ソド１の近傍に設置されている。

続いて本実施例の作用について説明する．半導体素子１
１．１４に電圧が印加されてレーザ光が発光され、拡散
するレーザ光はレンズ１２．１５によりそれぞれ平行光
となる．そしてレンズ１２から出る一方の平行光は、ハ
ーフミラー１６を通過して直線的にレンズ１３に達し、
またレンズ１５から出る他方の平行先は、ハーフミラー
Ｉ６の反射面１６ａにより直角に近い所定の角度に屈折
された千行光となってレンズ１３に達し、それぞれの千
行光はモデル２表面上のａ点とｂ点にそれぞれ輝点を結
像する．このａ点の輝点の反射光は、レンズ２０により
捕らえられて検出素子１８上に、またｂ点の輝点の反射
光は検出素子１９上にそれぞれ輝点像を結像する。そし
てモデル２又はスキャニングヘッド８の移動によるモデ
ル面の凹凸によって検出素子１８．１９上の輝点像が変
位し、この変位量が検出素子１８．１９より検出されて
デジタイズ制御装置２１に入力される。そしてモデル表
面上の輝点からスキャニングヘソド８までの距離が、常
に一定になるようにクィール７の２軸制御あるいはＸ．
Ｙ軸制御かが行われ、このＸＹ，Ｚ軸現在値とスキャニ
ングへッドデータからモデル表面の座標値が求められ、
同時に検出素子１８．１９のデータの偏差値からモデル
面の斜面角度及び速度ベクトルが算出されて送り軸速度
が求められ、ＮＣデータが作威される。

発明の効果 本発明は、上述のとおり構戒されているので、次に記載
する効果を奏する． ２個の光源から出る光を、投光部の光学系によりモデル
表面上の離れた２点に輝点として結像させ、この２点の
輝点の反射光を、受光検出部の光学系により検出素子上
に輝像を結像させ、輝点像の変位量を検出素子より同時
に検出するようになしたので、同一型のセンサヘッドを
並設する必要がなくなり、速度ベクトル算出可能なスキ
ャニングヘッドの小型軽量化が達成できる．

【図面の簡単な説明】

第１図はスキャニングヘッドの投光部と受光検出部の正
面切断図、第２図はスキャニングヘッドの投光部を示す
側面切断図、第３図は検出素子を示す第工図のＡ−Ａ線
視図、第４図はデジタイザの姿図である。 ２・・モデル　８・・スキャニングヘソド１０Ａ・・投
光部　１０Ｂ・・受光検出部１１．１４・・光源用半導
体素子 １２，１３，１５．２０・・レンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スキャニング方向の直角平面内において投光部（
   １０Ａ）と受光検出部（１０Ｂ）が所定角度（θ）を有
   してＶ字形に配設される光学式スキャニングヘッド（８
   ）において、前記投光部は２個の光源（１１、１４）か
   ら出る対象物（２）表面の離れた少なくとも２点（ａ、
   ｂ）に輝点とし結像される光学系（１２、１３、１５、
   １６）でなることを特徴とする非接触式デジタイザ用ス
   キャニングヘッド。
2. （２）スキャニング方向の直角平面内において投光部（
   １０Ａ）と受光検出部（１０Ｂ）が所定角度（θ）を有
   してＶ字形に配設される光学式スキャニングヘッド（８
   ）において、２個の光源（１１、１４）から出る光を対
   象物（２）表面の離れた少なくとも２点（ａ、ｂ）に輝
   点として結像させる光学系（１２、１３、１５、１６）
   と、前記２点の輝点の輝点像を２点に結像させる１個の
   光学系（２０）と、前記輝点像のそれぞれの変位量を同
   時に出力する検出素子（１８、１９）とを含んでなるこ
   とを特徴とする非接触式デジタイザ用スキャニングヘッ
   ド。