JPH0729257B2 - デジタイジング装置 - Google Patents

デジタイジング装置

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JPH0729257B2
JPH0729257B2 JP62192296A JP19229687A JPH0729257B2 JP H0729257 B2 JPH0729257 B2 JP H0729257B2 JP 62192296 A JP62192296 A JP 62192296A JP 19229687 A JP19229687 A JP 19229687A JP H0729257 B2 JPH0729257 B2 JP H0729257B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、非接触で距離を測定するプローブによりモデ
ル面をならわせてそのならい通路に沿ってデジタイジン
グデータを形成するデジタイジング装置に関する。
(従来の技術) 通常のならい制御は、スタイラスをモデル面に接触させ
ながら移動させ、モデル面のならい通路に応じた各軸方
向の変位量εx,εy,εzをトレーサヘッドから検出して
いる。ならい制御装置では、これら各軸方向の変位量ε
x,εy,εzをベクトル合成して、モデル面の法線方向を
演算してならいデータを形成している。その後、デジタ
イジングデータによる加工に際しては、法線ベクトルの
軸方向成分に応じたオフセット値を決め、3次元補正に
よりスタイラス径とカッタ径との差を補正していた。
(発明が解決しようとする問題点) このような従来の接触ならい方式によるデジタイジング
では、スタイラスとモデルとの摩擦などにより、変位の
方向がモデル面の法線方向を正確に反映せず、またモデ
ル面の荒さなどによる外乱の影響で正確なデジタイジン
グデータを形成することが困難となる。また、不正確な
法線ベクトルによって3次元方向でのカッタ径補正を行
なっても、加工時に元のモデル形状を再現できないとい
う問題点があった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、非接触の
プローブを使用してモデル面のデジタイジングを2回行
ない、正確に法線方向を決定して、精度良い3次元補正
ができるデジタイジング装置を提供しようとするもので
ある。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、非接触で距離を測定するプローブによ
りモデル面をならわせてそのならい通路に沿ったデジタ
イジングデータを形成するデジタイジング装置におい
て、前記ならい通路を規定する第1のならい方向とその
ならい方向に直交する第2のならい方向とを設定するな
らい方向設定手段と、これらならい方向でプローブの測
定距離と基準距離との誤差量から演算される接線ベクト
ルを記憶する記憶手段と、これら接線ベクトルを基にし
て演算される法線ベクトルから2つのならい方向の交点
での法線ベクトルを演算する演算手段と、この法線ベク
トルを基にして前記第1のならい方向について形成され
たデジタイジングデータを修正する修正手段とを具備す
ることを特徴とするデジタイジング装置を提供できる。
(作用) 本発明のデジタイジング装置では、まず2軸の駆動モー
タを同時に制御して、この2軸で構成されるならい平面
で切断されるモデルの断面形状についてのならいデータ
を形成する。その後、最初のならい通路を規定するなら
い方向に直交する第2のならい方向にプローブを移動さ
せ、2つのならい方向での接線ベクトルを求めるととも
に、2つの法線ベクトルを決めて2つのならい方向の交
点での法線ベクトルを演算する。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明す
る。
まず、第2図により、非接触ならいについて説明する。
これは、レーザ測長プローブのような非接触で距離測定
が行なえるプローブセンサにより、モデル面と接触する
ことなしにならいデータを形成する方向で、プローブセ
ンサには一般に基準距離が設定され、実際の測定距離と
の差が誤差量として出力される。つまり、モデルMの表
面上の点A,B,Cを適当に選らばれたサンプリング点とし
て、そのならいデータを形成するには、まずA点でのプ
ローブPまでの垂直距離L1を測定し、基準距離L0との誤
差量ΔL1(=L1−L0)だけ測定軸方向に補正動作を掛け
ながら次のサンプリング点BにプローブPを移動させ、
同様にB点における垂直距離L2を測定して誤差量ΔL2
演算し、同様にその誤差量を補正しつつC点に移動す
る。こうして、各サンプリング点の3次元空間内での位
置座標が決定され、ならい通路に沿ったならいデータを
デジタルにサンプリングすることができる。
第3図は、上記非接触ならいを行なうプローブPを制御
するデジタイジング装置の一例を示すブロック図であ
る。
11はならい制御装置、12Z,12Xはならい制御装置11から
発生するデジタルの各軸速度信号Vx,VzをDA変換するDA
変換器、13Z,13Xは各軸のサーボ回路、14Z,14XはZ軸及
びX軸駆動用のモータ、15Z,15Xは対応するモータが所
定角度回転する毎にパルスPz,pxを発生する位置検出用
のパルスコーダ、16Z,16Xは対応するパルスコーダから
発生するパルスを移動方向に応じて可逆計数して各軸現
在位置(Xn,Zn)を監視する各軸現在位置レジスタであ
る。
上記ならい制御装置11では、図示しない操作パネルから
ならい速度Vcmdやならい範囲、ならい方法等についての
必要なデータが入力され、かつプローブPから測定距離
Lが入力されると、基準距離L0との誤差量ΔLが計算さ
れ、この誤差量ΔLからプローブPの法線方向速度と接
線方向速度とが演算される。更に、この演算周期に同期
する各軸現在位置(Xn,Zn)が入力されモデルMの傾斜
角が演算され、この傾斜角と上記法線及び接線方向速度
とから上記DA変換器12X,12Yへの各軸速度信号Vx,Vzがな
らいデータとして出力され、プローブPを指令されたな
らい速度VcmdでモデルMの表面から基準距離L0に保持し
つつ移動制御している。
ところで、上記デジタイジング装置から出力されるなら
いデータ(Vx,Vz)は、モデルM面のならい通路の点を
連続してピックアップしたもので、このデジタイジング
データにより実際の加工を行うには、カッタ径の分だけ
補正をかけなくてはならない。カッタ径の補正は、モデ
ルM面の法線方向に3次元で行われるが、正確なカッタ
径補正を行うためには、何等かの方法でならい通路の各
点での法線方向を算出し、3次元補正の方向を決める必
要がある。そこで、本発明では、第4図に示すようにモ
デルM面でのデジタイジングを第1のならい通路1と第
2のならい通路2との2回に渡って行なうことにより、
正確に法線方向を決定している。
第1図は、上記ならい制御装置11の概略構成を示すブロ
ック図である。3は、ならい方向設定部であり、第1の
ならい通路1に対して所定の間隔で複数の交点を形成す
る第2のならい通路2を規定するならい方向を設定して
いる。4はならい方向を割り出すならい方向演算部、5
は測定距離Lと基準距離L0との誤差量ΔLを演算する加
算器、6は法線方向速度信号Vnを発生する速度信号発生
部、7は接線方向速度信号を発生する速度信号発生部、
8は接線方向速度信号Vtを記憶する記憶部、9は上記2
つのならい通路の交点での法線ベクトルを演算する法線
ベクトル演算部、10は演算されたならい方向と速度信号
とからならいデータを発生するならいデータ発生部であ
る。
上記構成のデジタイジング装置における非接触ならいに
ついて、説明する。
まず、第1のならい通路1に沿ってプローブPを移動さ
せ、その結果をデジタイジングし、その時に演算された
プローブPの測定距離と基準距離との誤差量に基づく接
線ベクトルを上記メモリ8で記憶する。次に、上記なら
い方向設定部3で作成された通路2に沿ってプローブP
を移動する。この場合に、第1のならい通路1に対して
所定の間隔で複数の交点が形成されるように第2のなら
い方向を設定するならい方向設定部3では、ならい方向
演算部4での演算周期に同期してならい通路2を規定
し、複数の交点を形成する。これは、後述するならいデ
ータの修正に際して、演算上の都合が良いからである。
第5図は、第1の通路1に直角にプローブPが移動する
第2の通路の一部を示している。通路1を横切る前後の
点P,Qでの機械位置をそれぞれ(Xp,Yp,Zp),(Xq,Yq,Z
q)とし、通路1の交点を前後する接線ベクトルの始点
と終点を、それぞれ11,12とする。ここで、ならい通路
1の接線ベクトルに直交する垂線ベクトルと、ならい通
路2を直線近似して得られるベクトル▲▼に直交す
る垂線ベクトルは、それぞれ次の様に計算される。
つまり第6図に示す接線ベクトルlのx−y平面での射
影長 から、この接線ベクトルl(l1,Z2−Z1)に垂直なベク
トルとして、元のx−y−z空間で表示するとき、 同様にして、ベクトル▲▼のx−y平面での射影長 から、この接線ベクトルl(l2,Zq−Zp)に垂直なベク
トルとして、元のx−y−z空間で表示するとき、 そして上記法線ベクトル演算部9では、メモリ8に記憶
している接線ベクトルから上記2つの垂線ベクトルを演
算し、かつこれら2つのベクトルを加算して、それをモ
デル面での法線方向のデジタイジングデータとして出力
している。勿論、演算部4からのデータに基づいてこの
メモリ8に最初からならい通路1の各点での接線ベクト
ルを記憶させても良い。また、第2のならい通路2の設
定に応じて、演算部9での2つの垂線ベクトル間での演
算方法を変更し、例えば相当の重み付けされた加重平均
により法線ベクトルを演算することもできる。いずれに
せよ、こうして最初のならい通路1に沿って作成された
デジタイジングデータに対し、法線方向を正確に決定す
ることで、これらデジタイジングデータにより加工を行
う際に正確な3次元補正ができる。
なお、上述の説明では、ならい制御装置11を第1図のよ
うなハード構成として表現しているが、本発明はその発
明の精神から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例は
容易に構成できるから、本発明を前記特許請求の範囲に
おいて記載した限定以外、特定の実施例に制約するもの
ではない。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、非接触のプロー
ブを使用してモデル面のデジタイジングを2回行ない、
デジタイジングされるモデルの法線方向を正確に決定で
き、精度の良い3次元補正方向データを含むデジタイジ
ングデータを形成できるデジタイジング装置が提供され
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は、非接触ならいについての説明図、第3図は、プロー
ブを制御するデジタイジング装置の一例を示すブロック
図、第4図は、モデル面でのデジタイジングのための2
つのならい通路を示す図、第5図、第6図は、交点での
法線ベクトルの演算手順の一例を示す図である。 1……第1のならい通路、2……第2のならい通路、3
……ならい方向設定部、8……メモリ、9……法線ベク
トル演算部、10……ならいデータ発生部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非接触で距離を測定するプローブによりモ
    デル面をならわせてそのならい通路に沿ったデジタイジ
    ングデータを形成するデジタイジング装置において、前
    記ならい通路を規定する第1のならい方向とそのならい
    方向に直交する第2のならい方向とを設定するならい方
    向設定手段と、これらならい方向でプローブの測定距離
    と基準距離との誤差量から演算される接線ベクトルを記
    憶する記憶手段と、これら接線ベクトルを基にして演算
    される法線ベクトルから2つのならい方向の交点での法
    線ベクトルを演算する演算手段と、この法線ベクトルを
    基にして前記第1のならい方向について形成されたデジ
    タイジングデータを修正する修正手段とを具備すること
    を特徴とするデジタイジング装置。
  2. 【請求項2】前記ならい方向設定手段は、第1のならい
    通路に対して所定の間隔で複数の交点が形成されるよう
    に前記第2のならい方向を設定することを特徴とする特
    許請求の範囲第(1)項に記載のデジタイジング装置。
  3. 【請求項3】前記記憶手段は、誤差量の関数値として決
    定される接線ベクトルを記憶することを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項に記載のデジタイジング装置。
  4. 【請求項4】前記演算手段は、2つの法線ベクトルを加
    算することにより交点での法線ベクトルを演算すること
    を特徴とする特許請求の範囲第(1)項に記載のデジタ
    イジング装置。
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US07/309,800 US4962460A (en) 1987-07-31 1988-07-28 Digitizing apparatus for digitizing a model surface using a contactless probe
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JPS6440257A JPS6440257A (en) 1989-02-10
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