JPS63135813A - プロ−ブ姿勢制御装置 - Google Patents
プロ−ブ姿勢制御装置Info
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- JPS63135813A JPS63135813A JP28323686A JP28323686A JPS63135813A JP S63135813 A JPS63135813 A JP S63135813A JP 28323686 A JP28323686 A JP 28323686A JP 28323686 A JP28323686 A JP 28323686A JP S63135813 A JPS63135813 A JP S63135813A
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- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
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- Manipulator (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、三次元形状測定機のプローブや超音波探傷ス
キャナ装置の超音波プローブ等の姿勢を制御する装置に
関する。
キャナ装置の超音波プローブ等の姿勢を制御する装置に
関する。
Ｂ、従来の技術
三次元形状測定機を示す第９図および第１０図により従
来技術を説明する。
来技術を説明する。
プローブ１はＸ軸、Ｘ軸およびＺ軸方向に移動可能に保
持され、同一の姿勢のまま手動または自動にてプローブ
１の先端を被測定面２に接触させ、そのときのＸ＋’／
ｌＺの各位置を読み取る。一般にプローブ１は第１０図
に示すように、軸部１ａとその先端の球部１ｂとを有し
、被測定面２に接触させたとき球部１ｂの先端Ｐの位置
を測定値として測定機本体が読みとる。以上の操作を複
数位置で繰り返し行ない、被測定面２の形状を測定する
。なお、球部１ｂの中心０の位置を読み取ることもある
。
持され、同一の姿勢のまま手動または自動にてプローブ
１の先端を被測定面２に接触させ、そのときのＸ＋’／
ｌＺの各位置を読み取る。一般にプローブ１は第１０図
に示すように、軸部１ａとその先端の球部１ｂとを有し
、被測定面２に接触させたとき球部１ｂの先端Ｐの位置
を測定値として測定機本体が読みとる。以上の操作を複
数位置で繰り返し行ない、被測定面２の形状を測定する
。なお、球部１ｂの中心０の位置を読み取ることもある
。
Ｃ０発明が解決しようとする問題点
しかし、被測定面２が第１０図に示すように水平面ＨＰ
に対してα度傾斜している場合、プローブ１の球部１ｂ
は接触点Ｑにて被測定面２と接触する。このため、接触
点Ｑの位置と測定位置Ｐとの間に、δＸ、δ２だけずれ
が生じ誤差となる。
に対してα度傾斜している場合、プローブ１の球部１ｂ
は接触点Ｑにて被測定面２と接触する。このため、接触
点Ｑの位置と測定位置Ｐとの間に、δＸ、δ２だけずれ
が生じ誤差となる。
従来は、その傾斜面の近傍で何点がを測定しそれらの点
を補間して傾斜角度αを求め、この角度αに基づいてず
れδＸ、δ２を求め測定値を補正している。この場合、
補正演算が必要であり、これをコンピュータで行なって
も実時間計測とはならず、形状測定の自動化に障害とな
る。なお、以上は二次元にて説明したが三次元において
もずれδｙが含まれるだけで本質的に同様な補正が必要
である。
を補間して傾斜角度αを求め、この角度αに基づいてず
れδＸ、δ２を求め測定値を補正している。この場合、
補正演算が必要であり、これをコンピュータで行なって
も実時間計測とはならず、形状測定の自動化に障害とな
る。なお、以上は二次元にて説明したが三次元において
もずれδｙが含まれるだけで本質的に同様な補正が必要
である。
この種のプローブ１はＸ軸、ｙ軸、Ｚ軸に移動できても
その姿勢は一定である。このため被測定面２の傾き角度
αが９０度以上になるとプローブ１の先端球部１ｂを被
測定面２に接触できない。
その姿勢は一定である。このため被測定面２の傾き角度
αが９０度以上になるとプローブ１の先端球部１ｂを被
測定面２に接触できない。
この場合、人力にて被測定物の姿勢を変える等して測定
を行なう必要があり、自動化に障害となる。
を行なう必要があり、自動化に障害となる。
以上の如き問題点は、三次元形状測定機に限らず、超音
波プローブを有する超音波探傷自動スキャナ装置等、プ
ローブを被測定面に当接させて測定等を行なう各種の装
置にも同様にあてはまる。
波プローブを有する超音波探傷自動スキャナ装置等、プ
ローブを被測定面に当接させて測定等を行なう各種の装
置にも同様にあてはまる。
本発明の目的は、プローブの姿勢を制御して上述の問題
点を解決したプローブ姿勢制御装置を提供することにあ
る。
点を解決したプローブ姿勢制御装置を提供することにあ
る。
Ｄ６問題点を解決するための手段
一実施例を示す第１図に基づいて本発明を説明すると、
この発明に係るプローブ姿勢制御装置は。
この発明に係るプローブ姿勢制御装置は。
多自由度を有する例えばアーム等から成る支持手段５１
〜６１と、これら支持手段を駆動する例えばＤＣモータ
等の駆動手段Ｍ１〜Ｍ５と、支持手段６１に設けられた
プローブ１と、このプローブ１を被測定面に当接させた
ときにプローブ１に作用する力を検出する力センサ３と
、この力センサ３で検出した力に基づきプローブ１の被
測定面に対する傾きξ （第６図）を演算して、プロー
ブ１が被測定面に垂直に当接するよう駆動手段Ｍ１〜Ｍ
５を駆動する駆動制御手段９とを有する。
〜６１と、これら支持手段を駆動する例えばＤＣモータ
等の駆動手段Ｍ１〜Ｍ５と、支持手段６１に設けられた
プローブ１と、このプローブ１を被測定面に当接させた
ときにプローブ１に作用する力を検出する力センサ３と
、この力センサ３で検出した力に基づきプローブ１の被
測定面に対する傾きξ （第６図）を演算して、プロー
ブ１が被測定面に垂直に当接するよう駆動手段Ｍ１〜Ｍ
５を駆動する駆動制御手段９とを有する。
Ｅ０作用
プローブ１が被測定面に当接すると力センサ３でプロー
ブ１に作用する力が検出される。プローブ１と被測定面
との傾きにより検出される力が異なるから、力センサ３
の検出値を駆動制御手段９に入力してそこでプローブ１
と被測定面との傾きξ （第６図）を求める。そして、
この傾きξが零となるよう駆動手段Ｍ１〜Ｍ５を駆動す
る。
ブ１に作用する力が検出される。プローブ１と被測定面
との傾きにより検出される力が異なるから、力センサ３
の検出値を駆動制御手段９に入力してそこでプローブ１
と被測定面との傾きξ （第６図）を求める。そして、
この傾きξが零となるよう駆動手段Ｍ１〜Ｍ５を駆動す
る。
Ｆ、実施例
第１図〜第７図により本発明の一実施例を説明する。
第１図はプローブ姿勢制御装置の概略全体構成を示し、
５自由度を有するロボット５０の先端に軸力センサ３を
介して従来と同様のプローブ１を設けたものであり、ロ
ボット５０の各関節はＪＩＳで定められたシンボルによ
り示している。
５自由度を有するロボット５０の先端に軸力センサ３を
介して従来と同様のプローブ１を設けたものであり、ロ
ボット５０の各関節はＪＩＳで定められたシンボルによ
り示している。
ロボット５０は１回転機構５２（モータＭ１を含む）に
よりベース５１に対して旋回可能である。
よりベース５１に対して旋回可能である。
回転機構５２には回転軸５３が接続され、その先端に接
続された回転機構５４（モータＭ２を含む）により第１
のアーム５５が旋回可能であり、第１のアーム５５の先
端に接続された第２のアーム回転機構５６（モータＭ３
を含む）により第２のアーム５７が旋回可能であり、第
２のアーム５７の先端に接続された第３のアーム回転機
構５８（モータＭ４を含む）により第３のアーム５９が
旋回可能である。第３のアーム５９の先端には手首回転
機構６０（モータＭ５を含む）を介して手首６１が回転
可能に設けられている。手首６１の先端には例えば第２
図に示す多軸力センサ３が設けられ、この多軸力センサ
３にプローブ１が取付けられている。多軸力センサ３は
、プローブ１を被測定面に当接させたときにプローブ１
に作用するＸ軸、ｙ軸、Ｚ軸の各軸力を検出するもので
ある。
続された回転機構５４（モータＭ２を含む）により第１
のアーム５５が旋回可能であり、第１のアーム５５の先
端に接続された第２のアーム回転機構５６（モータＭ３
を含む）により第２のアーム５７が旋回可能であり、第
２のアーム５７の先端に接続された第３のアーム回転機
構５８（モータＭ４を含む）により第３のアーム５９が
旋回可能である。第３のアーム５９の先端には手首回転
機構６０（モータＭ５を含む）を介して手首６１が回転
可能に設けられている。手首６１の先端には例えば第２
図に示す多軸力センサ３が設けられ、この多軸力センサ
３にプローブ１が取付けられている。多軸力センサ３は
、プローブ１を被測定面に当接させたときにプローブ１
に作用するＸ軸、ｙ軸、Ｚ軸の各軸力を検出するもので
ある。
すなわち、第２図において、多軸力センサ３は、第１の
リング４と、これと対向する第２のリング５と、両リン
グ４，５を連結する３本のたわみ梁６と、たわみ梁６の
内面に設けられた引っ張り・圧縮力検出ゲージ７と、た
わみ梁６の外面に設けられた剪断力検出ゲージ８とから
構成されている。
リング４と、これと対向する第２のリング５と、両リン
グ４，５を連結する３本のたわみ梁６と、たわみ梁６の
内面に設けられた引っ張り・圧縮力検出ゲージ７と、た
わみ梁６の外面に設けられた剪断力検出ゲージ８とから
構成されている。
そして、第１のリング４が手首６１に連結され、第２の
リング５がプローブ１と連結され、プローブ１に作用す
る力に応じてたわみ梁６がたｂむと各ゲージから歪量に
応じた信号が得られ、各軸力Ｆｘ＊ ＦＹｓ ＦＺが知
れる。
リング５がプローブ１と連結され、プローブ１に作用す
る力に応じてたわみ梁６がたｂむと各ゲージから歪量に
応じた信号が得られ、各軸力Ｆｘ＊ ＦＹｓ ＦＺが知
れる。
再び第１図において、各関節の回転機構にはその回転角
を検出する回転角センサ例えばロータリーエンコーダＲ
１〜Ｒ５が設けられ、検出された回転角θ□〜θ５が制
御装置９に入力される。また。
を検出する回転角センサ例えばロータリーエンコーダＲ
１〜Ｒ５が設けられ、検出された回転角θ□〜θ５が制
御装置９に入力される。また。
軸力センサ３で検出された軸力ＦＸｔ ＦＹｓ ＦＺも
制御装置９に入力される。制御装置９は、後述の演算に
基づいてプローブｌが被測定面に垂直になるように各回
転機構のモータＭ１〜Ｍ５に駆動信号θＳ工〜θＳｓを
供給する。なお、第１図においては、第３のアーム回転
機構５８に関する信号線Ｄ１．Ｄ、と軸力センサ３の信
号線り、のみを制御装置９と接続して示し、他の接続は
省略している。
制御装置９に入力される。制御装置９は、後述の演算に
基づいてプローブｌが被測定面に垂直になるように各回
転機構のモータＭ１〜Ｍ５に駆動信号θＳ工〜θＳｓを
供給する。なお、第１図においては、第３のアーム回転
機構５８に関する信号線Ｄ１．Ｄ、と軸力センサ３の信
号線り、のみを制御装置９と接続して示し、他の接続は
省略している。
制御装置９は、第３図に示すとおり、軸力セン。
す３からの信号入力部として、軸力センサ３からのアナ
ログ信号を入力しその電圧レベルや零点を調整するイン
タフェース９ａと、入力アナログ信号を選択的に出力す
るマルチプレクサ９ｂと、マルチプレクサ９ｂからのア
ナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ９ｄに入力
するＡ／Ｄ変換器９ｃとを有する。また、ロータリーエ
ンコーダＲ１〜Ｒ５からの信号入力部として、ロータリ
ーエンコーダＲ１〜Ｒ５からのシリアルパルス信号を計
数してパラレル角度信号に変換するカウンタ回路９ｅと
、このカウンタ回路９ｅからの信号が入力されＣＰＵ９
ｄに出力する入力用インタフェース９ｆとを有する。更
に、信号制御部として、処理手順を予め格納したＲＯＭ
９ｇと、各種の数値、データ等が一時的に記憶されるＲ
ＡＭ９ｈと、処理手順に従い各機器を制御するとともに
、入力された信号に基づいて各種演算を行ないその時の
関節角度と比較して関節速度指令信号を出力するＣＰＵ
９ｄとを有する。更にまた、出力部として。
ログ信号を入力しその電圧レベルや零点を調整するイン
タフェース９ａと、入力アナログ信号を選択的に出力す
るマルチプレクサ９ｂと、マルチプレクサ９ｂからのア
ナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ９ｄに入力
するＡ／Ｄ変換器９ｃとを有する。また、ロータリーエ
ンコーダＲ１〜Ｒ５からの信号入力部として、ロータリ
ーエンコーダＲ１〜Ｒ５からのシリアルパルス信号を計
数してパラレル角度信号に変換するカウンタ回路９ｅと
、このカウンタ回路９ｅからの信号が入力されＣＰＵ９
ｄに出力する入力用インタフェース９ｆとを有する。更
に、信号制御部として、処理手順を予め格納したＲＯＭ
９ｇと、各種の数値、データ等が一時的に記憶されるＲ
ＡＭ９ｈと、処理手順に従い各機器を制御するとともに
、入力された信号に基づいて各種演算を行ないその時の
関節角度と比較して関節速度指令信号を出力するＣＰＵ
９ｄとを有する。更にまた、出力部として。
ＣＰＵ９ｄから出力、されるデジタル関節速度指令信号
をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器９１と、関節速
度指令信号とロータリーエンコーダＲ１〜Ｒ５からの回
転角信号から算出した関節速度とが一致するようにモー
タＭ１〜Ｍ５を制御するサーボドライバ９ｊとを有する
。
をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器９１と、関節速
度指令信号とロータリーエンコーダＲ１〜Ｒ５からの回
転角信号から算出した関節速度とが一致するようにモー
タＭ１〜Ｍ５を制御するサーボドライバ９ｊとを有する
。
なお、以上の実施例の構成において、ベース５１、アー
ム５３，５５，５７，５９および手首６１が支持手段を
、モータＭ１〜Ｍ５が駆動手段を、軸力センサ３が力セ
ンサをそれぞれ構成する。
ム５３，５５，５７，５９および手首６１が支持手段を
、モータＭ１〜Ｍ５が駆動手段を、軸力センサ３が力セ
ンサをそれぞれ構成する。
次に第４図を参照してプローブの姿勢制御について説明
する。
する。
ステップＳ１において、ロータリーエンコーダＲ１〜Ｒ
５からのパルス信号を計数するカウンタ回路９ｅの出力
により各関節の角度θ、〜θ、を検出する。ステップＳ
２では、これらの角度θ１、〜θ５、および第１図に示
したロボット５０の各部の長さＱ１〜Ｑｓに基づいてプ
ローブ１の球部１ｂの中心点０の位置および姿勢を演算
する。
５からのパルス信号を計数するカウンタ回路９ｅの出力
により各関節の角度θ、〜θ、を検出する。ステップＳ
２では、これらの角度θ１、〜θ５、および第１図に示
したロボット５０の各部の長さＱ１〜Ｑｓに基づいてプ
ローブ１の球部１ｂの中心点０の位置および姿勢を演算
する。
なお、第１図において、Ｑｌは、ベース５１の取付点す
なわちロボット座標原点Ｏｉから第１のアーム回転機構
５４までの距離、ｆｔ２は、第１および第２のアーム回
転機構５４と５６との間の距離、Ｑ、は、第２および第
３のアーム回転機構５６と５８との間の距離、Ｑ４は、
第３のアーム回転機構５８から第３のアーム５９に沿っ
てプローブＺ軸心に達するまでの距離、Ｑ、は、プロー
ブ球部１ｂの中心Ｏから手首６１に沿って第３のアーム
５９の軸心に達するまでの距離である。
なわちロボット座標原点Ｏｉから第１のアーム回転機構
５４までの距離、ｆｔ２は、第１および第２のアーム回
転機構５４と５６との間の距離、Ｑ、は、第２および第
３のアーム回転機構５６と５８との間の距離、Ｑ４は、
第３のアーム回転機構５８から第３のアーム５９に沿っ
てプローブＺ軸心に達するまでの距離、Ｑ、は、プロー
ブ球部１ｂの中心Ｏから手首６１に沿って第３のアーム
５９の軸心に達するまでの距離である。
ここで、プローブ１の位置はロボット座標の原点０１か
らプローブ球部１ｂの中心０までの位置ベクトルＰとし
て、 Ｐ＝ （Ｏｘ、 Ｏｙ、 Ｏｚ） ＝ｆ、 （θ□〜θ
ｓ−Ｑｘ〜Ｕｓ＞により求められる。また、プローブ１
の姿勢は、ロボット座標系に対する軸力センサ３の座標
系の傾きとして方向余弦ベクトル（ｆｔ ｇｔ ｈ）を
演算することにより求められる。
らプローブ球部１ｂの中心０までの位置ベクトルＰとし
て、 Ｐ＝ （Ｏｘ、 Ｏｙ、 Ｏｚ） ＝ｆ、 （θ□〜θ
ｓ−Ｑｘ〜Ｕｓ＞により求められる。また、プローブ１
の姿勢は、ロボット座標系に対する軸力センサ３の座標
系の傾きとして方向余弦ベクトル（ｆｔ ｇｔ ｈ）を
演算することにより求められる。
方向余弦ベクトルｆを、
とし、プローブＸ軸がロボット座標系のＸ軸となす角度
をθｘｘ、 ｙ軸となす角度をθｘｙｔｚｌとなす角度
をθＸＺとすると、この方向余弦ベクトルｆは。
をθｘｘ、 ｙ軸となす角度をθｘｙｔｚｌとなす角度
をθＸＺとすると、この方向余弦ベクトルｆは。
と表わせる。同様に、プローブｙ軸、Ｚ軸がロボット座
標系のＸ軸、ｙ軸、Ｚ軸とそれぞれなす角度を、それぞ
れθｙｘ、θＹＶｔ θｙｚおよびθｚｘ。
標系のＸ軸、ｙ軸、Ｚ軸とそれぞれなす角度を、それぞ
れθｙｘ、θＹＶｔ θｙｚおよびθｚｘ。
θＺ／ｙ θｚｚとすると、方向余弦ベクトルｇｅｈは
、それぞれ、 と表わすことができる６例えば方向余弦ベクトルｈは、
第５図に示すように、ロボット座標系のＸ軸、ｙ軸、Ｚ
軸に対して軸力センサ３の座標系の各軸がｘ’ 、ｙ’
、ｚ″に位置したとき、２″軸方向の単位ベクトルと
なる方向余弦ベクトルｈのＸ軸、ｙ軸、Ｚ軸への投影が
、それぞれｈｘ、 ｈｙ。
、それぞれ、 と表わすことができる６例えば方向余弦ベクトルｈは、
第５図に示すように、ロボット座標系のＸ軸、ｙ軸、Ｚ
軸に対して軸力センサ３の座標系の各軸がｘ’ 、ｙ’
、ｚ″に位置したとき、２″軸方向の単位ベクトルと
なる方向余弦ベクトルｈのＸ軸、ｙ軸、Ｚ軸への投影が
、それぞれｈｘ、 ｈｙ。
ｈｚとなる。
このようにしてプローブ１の位置および姿勢が演算され
るとステップＳ３に進み、軸力センサ３から３つの軸力
ＦＸ＊ ＦＹｖ ＦＺを読み込む。そして、ステップＳ
４において、これら３つの軸力Ｆｘ、Ｆｙｔ Ｆｚから
被測定面に対するプローブ１の傾き（姿勢角度ξ、ψ）
を演算する。
るとステップＳ３に進み、軸力センサ３から３つの軸力
ＦＸ＊ ＦＹｖ ＦＺを読み込む。そして、ステップＳ
４において、これら３つの軸力Ｆｘ、Ｆｙｔ Ｆｚから
被測定面に対するプローブ１の傾き（姿勢角度ξ、ψ）
を演算する。
第６図は、プローブ球部１ｂを被測定面２に当接させた
場合の各軸力ＦＸ＊ ＦＹ＃ ＦＺを説明する図である
。
場合の各軸力ＦＸ＊ ＦＹ＃ ＦＺを説明する図である
。
実線Ｊで示すように、プローブ１の２軸が被測定面２に
対して傾いている場合、プローブ１に作用する抗力Ｆの
方向とプローブ２軸とは一致せず、抗力Ｆの分力として
各軸力ＦＸ、・ＦＹ＋ＦＺが検出される。また、プロー
ブＺ軸が一点鎖線工で示すように被測定面２に対して垂
直の場合には、プローブ１に作用する抗力Ｆの方向とプ
ローブＺ軸とが一致する。このことから、実線Ｊで示す
プローブ１の姿勢に対する一点鎖線Ｉで示すプローブ１
の姿勢角度ξおよびψは、 で求められる。
対して傾いている場合、プローブ１に作用する抗力Ｆの
方向とプローブ２軸とは一致せず、抗力Ｆの分力として
各軸力ＦＸ、・ＦＹ＋ＦＺが検出される。また、プロー
ブＺ軸が一点鎖線工で示すように被測定面２に対して垂
直の場合には、プローブ１に作用する抗力Ｆの方向とプ
ローブＺ軸とが一致する。このことから、実線Ｊで示す
プローブ１の姿勢に対する一点鎖線Ｉで示すプローブ１
の姿勢角度ξおよびψは、 で求められる。
次いでステップＳ５に進み、被測定面２の法線とプロー
ブＺ軸との傾き角ξが零か否か（プローブＺ軸が被測定
面に対して垂直か否か）を判定する。ξ＝０ならば終了
し、ξ≠０ならばステップＳ６に進む。
ブＺ軸との傾き角ξが零か否か（プローブＺ軸が被測定
面に対して垂直か否か）を判定する。ξ＝０ならば終了
し、ξ≠０ならばステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、ステップＳ４で求めた姿勢角度ξ、
ψを用いて、プローブＺ軸が被測定面２に対して垂直に
なるような目標姿勢を目標方向余弦（ｆｓｙ ｇｓｔ
ｈｓ）として。
ψを用いて、プローブＺ軸が被測定面２に対して垂直に
なるような目標姿勢を目標方向余弦（ｆｓｙ ｇｓｔ
ｈｓ）として。
（ｆｓｅ ｇｓｔ ｈｓ） ＝ｆ３ （ξ、ψ（ｆｔ
ｇｅ ｈ） ）で求める。
ｇｅ ｈ） ）で求める。
次にステップＳ７に進み、この目標方向余弦（ｆｓｔ
ｇｓｙ ｈｓ）と、ステップＳ２で求めたプローブ球部
１ｂの中心Ｏの位置ベクトルＰとに基づいて、プローブ
Ｚ軸が被測定面２に対して垂直となる各関節の目標角度
θｓ１〜θＳ、を、（θＢ１〜θｓｓ） ＝Ｌ （（ｆ
ｓｔ ｇ８ｅ ｈｓ） ｅ Ｐ）で求める。そして、ス
テップＳ８において、各関節がθＳ□〜θＳ、となるよ
うモータ駆動指令１１〜ｉ、をＤ／Ａ変換器９１からサ
ーボドライブ９ｊに供給し、これにより各モータＭ１〜
ＭＳを駆動してプローブ２軸を被測定面２に対して垂直
に姿勢制御する。なお、この際、プローブ球部１ｂの中
心点０をロボットの運動中心とし、第７図に示すように
、プローブ１が被測定面２上の接触点Ｑで被測定面２と
接触したまま、一点鎖線の姿勢工から実線Ｊの姿勢にプ
ローブ１を姿勢制御する。
ｇｓｙ ｈｓ）と、ステップＳ２で求めたプローブ球部
１ｂの中心Ｏの位置ベクトルＰとに基づいて、プローブ
Ｚ軸が被測定面２に対して垂直となる各関節の目標角度
θｓ１〜θＳ、を、（θＢ１〜θｓｓ） ＝Ｌ （（ｆ
ｓｔ ｇ８ｅ ｈｓ） ｅ Ｐ）で求める。そして、ス
テップＳ８において、各関節がθＳ□〜θＳ、となるよ
うモータ駆動指令１１〜ｉ、をＤ／Ａ変換器９１からサ
ーボドライブ９ｊに供給し、これにより各モータＭ１〜
ＭＳを駆動してプローブ２軸を被測定面２に対して垂直
に姿勢制御する。なお、この際、プローブ球部１ｂの中
心点０をロボットの運動中心とし、第７図に示すように
、プローブ１が被測定面２上の接触点Ｑで被測定面２と
接触したまま、一点鎖線の姿勢工から実線Ｊの姿勢にプ
ローブ１を姿勢制御する。
このようなプローブの姿勢制御装置を三次元形状測定機
に用い、プローブ球部１ｂの２軸を被測定面２と垂直に
姿勢制御して球部１ｂの点Ｐが被測定面２と接した状態
で、球部１ｂのＸｙｙｗＺ軸の各位置を測定すれば、従
来のような補間演算をすることなく実時間にて誤差のな
い形状寸法の測定が可能となり、連続した寸法測定が行
なえるから測定の自動化に寄与する。また、被測定面２
の傾斜角αが９０度以上あってもプローブ１を被測定面
２と垂直に当接可能であり、人力により被測定物の位置
をずらす必要がなく、測定の自動化に寄与する。
に用い、プローブ球部１ｂの２軸を被測定面２と垂直に
姿勢制御して球部１ｂの点Ｐが被測定面２と接した状態
で、球部１ｂのＸｙｙｗＺ軸の各位置を測定すれば、従
来のような補間演算をすることなく実時間にて誤差のな
い形状寸法の測定が可能となり、連続した寸法測定が行
なえるから測定の自動化に寄与する。また、被測定面２
の傾斜角αが９０度以上あってもプローブ１を被測定面
２と垂直に当接可能であり、人力により被測定物の位置
をずらす必要がなく、測定の自動化に寄与する。
また、超音波探傷スキャナ装置にこの発明を適用すれば
、超音波プローブを被検査面に対して常時垂直に保持で
き検査精度が向上するのに加えて、被検査面が複雑な形
をしていても自動運転が可能となる。
、超音波プローブを被検査面に対して常時垂直に保持で
き検査精度が向上するのに加えて、被検査面が複雑な形
をしていても自動運転が可能となる。
なお、以上説明したロボット５０は５自由度を有してい
るが、被測定面の形状が限定されて予め既知であれば、
特に５自由度も必要ない。例えば、第８図に示すように
、ｘ−ｚ断面がｙ軸に沿って全て同一である立体であれ
ば３自由度のロボットにて本発明を構成可能である。ま
た、駆動手段もモータに限定されず、更に、軸力センサ
は、他のタイプのものでもよく、更にまた、プローブの
形状も実施例に限定されない。
るが、被測定面の形状が限定されて予め既知であれば、
特に５自由度も必要ない。例えば、第８図に示すように
、ｘ−ｚ断面がｙ軸に沿って全て同一である立体であれ
ば３自由度のロボットにて本発明を構成可能である。ま
た、駆動手段もモータに限定されず、更に、軸力センサ
は、他のタイプのものでもよく、更にまた、プローブの
形状も実施例に限定されない。
Ｇ０発明の効果
本発明によれば、被測定面に対して垂直となるようにプ
ローブの姿勢を制御できるので、この種のプローブを備
えた三次元形状測定機や超音波探傷スキャナ装置等の自
動化が可能となる。また、三次元形状測定機に用いれば
、誤差のない測定が可能となる。
ローブの姿勢を制御できるので、この種のプローブを備
えた三次元形状測定機や超音波探傷スキャナ装置等の自
動化が可能となる。また、三次元形状測定機に用いれば
、誤差のない測定が可能となる。
第１図〜第７図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図が全体概略構成図、第２図が軸力センサを示す斜視図
、第３図が制御装置を示すブロック図、第４図がプロー
ブ姿勢制御の手順を示すフローチャート、第５図が方向
余弦を説明する図、第６図（ａ）、（ｂ）が軸力センサ
で検出する軸力の説明図、第７図がプローブの姿勢制御
を説明する図である。 第８図は３自由度で測定可能な形状例を示す斜視図であ
る。 第９図および第１０図は従来例を示すもので、第９図が
従来の三次元形状測定機の一例を示す斜視図、第１０図
がプローブの詳細拡大図である。 １ニブローブ ２：被測定面 ３：軸力センサ ９：制御装置 Ｒ１〜Ｒ５：ロータリーエンコーダ Ｍ１〜Ｍ５：モータ
図が全体概略構成図、第２図が軸力センサを示す斜視図
、第３図が制御装置を示すブロック図、第４図がプロー
ブ姿勢制御の手順を示すフローチャート、第５図が方向
余弦を説明する図、第６図（ａ）、（ｂ）が軸力センサ
で検出する軸力の説明図、第７図がプローブの姿勢制御
を説明する図である。 第８図は３自由度で測定可能な形状例を示す斜視図であ
る。 第９図および第１０図は従来例を示すもので、第９図が
従来の三次元形状測定機の一例を示す斜視図、第１０図
がプローブの詳細拡大図である。 １ニブローブ ２：被測定面 ３：軸力センサ ９：制御装置 Ｒ１〜Ｒ５：ロータリーエンコーダ Ｍ１〜Ｍ５：モータ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 多自由度を有する支持手段と、 この支持手段を駆動する駆動手段と、 前記支持手段に設けられたプローブと、 このプローブを被測定面に当接したときに当該プローブ
に作用する力を検出する力センサと、この力センサで検
出した力に基づき前記プローブの被測定面に対する傾き
を演算して、前記プローブが被測定面に垂直に当接する
よう前記駆動手段を駆動する駆動制御手段とを具備する
ことを特徴とするプローブ姿勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28323686A JPS63135813A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | プロ−ブ姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28323686A JPS63135813A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | プロ−ブ姿勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63135813A true JPS63135813A (ja) | 1988-06-08 |
| JPH0464561B2 JPH0464561B2 (ja) | 1992-10-15 |
Family
ID=17662850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28323686A Granted JPS63135813A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | プロ−ブ姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63135813A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2529375A1 (es) * | 2013-07-15 | 2015-02-19 | Kiro Robotics, S.L. | Método de control del accionamiento de un brazo robótico y brazo robótico que utiliza dicho método |
| CN104385283A (zh) * | 2014-07-03 | 2015-03-04 | 哈尔滨工程大学 | 一种六自由度机械臂奇异位形的快速判断方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57148209A (en) * | 1981-03-09 | 1982-09-13 | Toyoda Mach Works Ltd | Device for measuring shape of curved surface |
| JPS5832644A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-02-25 | Achilles Corp | ポリオレフイン系農業用フイルム |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP28323686A patent/JPS63135813A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57148209A (en) * | 1981-03-09 | 1982-09-13 | Toyoda Mach Works Ltd | Device for measuring shape of curved surface |
| JPS5832644A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-02-25 | Achilles Corp | ポリオレフイン系農業用フイルム |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2529375A1 (es) * | 2013-07-15 | 2015-02-19 | Kiro Robotics, S.L. | Método de control del accionamiento de un brazo robótico y brazo robótico que utiliza dicho método |
| CN104385283A (zh) * | 2014-07-03 | 2015-03-04 | 哈尔滨工程大学 | 一种六自由度机械臂奇异位形的快速判断方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0464561B2 (ja) | 1992-10-15 |
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