KR100567398B1

KR100567398B1 - Inspection method for on machine measurement process by CAD/CAM

Info

Publication number: KR100567398B1
Application number: KR1020030088137A
Authority: KR
Inventors: 조명우; 박균명
Original assignee: 주식회사 제이엠피; 조명우; 박균명
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2006-04-07
Also published as: KR20050055184A

Abstract

본 발명은 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 측정방법에 있어서,In the present invention, a method for measuring a workpiece of a machine tool using a CAD cam,

1)가공과 측정을 같은 공작기계에서 수행토록 가공한 공작물의 특징 형상을 측정할 다양한 면 정보를 분류하고, 퍼지논리를 이용한 측정점 수를 결정하고, 해머슬레이 좌표게를 이용하여 위치를 설정하는 과정;1) The process of classifying various surface information to measure the feature shape of the processed workpiece to be processed and measured in the same machine tool, determining the number of measurement points using fuzzy logic, and setting the position using the hammer sleigh coordinate crab. ;

2)측정 시간을 최소화 하는 하기식(1)의 함수를 사용하는 과정;2) using a function of the following equation (1) to minimize the measurement time;

3)측정 경로 영역과 그 영역 내의 측정 대상물에 대한 이지 맵을 생성하고, 판별점에서 프로브 높이와 이지 맵 높이를 비교하여 충돌 여부를 판별하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법 이다.3) It is a machine tool workpiece meteorological measurement method using CADCAM which generates easy map for measuring path area and measuring object in the area, and compares probe height and easy map height at discrimination point to determine whether there is a collision.

(여기서 E는 측정점 간의 거리이고, i는 측정점의 수, x,y,z는 측정 좌표 이다.)(Where E is the distance between the measuring points, i is the number of measuring points and x, y, z are the measuring coordinates.)

충동회피, 공작기계, 캐드캠Impulse Avoidance, Machine Tool, CAD Cam

Description

캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법{Inspection method for on machine measurement process by CAD/CAM}Meteorological measurement method for machine tool workpieces using CADCAM {Inspection method for on machine measurement process by CAD / CAM}

도 1 은 일반적인 공작기계의 구성 블럭도,1 is a block diagram of a general machine tool;

도 2 는 수평형 머시닝 센터의 일 예를 나타낸 구성도,2 is a configuration diagram illustrating an example of a horizontal machining center;

도 3 은 도 2 의 정면도 상태로 나타낸 충돌방지 기능지역 표시 도면,3 is an anti-collision function zone display diagram shown in the front view of FIG.

도 4 는 본 발명의 공작기계 구성블럭도,4 is a block diagram of a machine tool configuration of the present invention;

도 5 는 본 발명의 측정점수를 결정하는 퍼지이론 구성도,5 is a block diagram of a fuzzy theory for determining a measurement score of the present invention;

도 6 은 본 발명의 해머스레이 알고리즘을 나타내는 함수표6 is a function table showing a hammerstray algorithm of the present invention

도 7 은 본 발명의 해머스레이 분산도,7 is a hammer ray dispersion of the present invention,

도 8 은 본 발명의 충돌회피 방법을 나타낸 플로우차트,8 is a flowchart showing a collision avoidance method of the present invention;

도 9 는 본 발명에 적용되는 프로브 이동 설명도,9 is an explanatory diagram of probe movement applied to the present invention;

도 10 은 본 발명에 적용되는 프로브와 프로브홀더의 리모델링을 나타내는 설명도면,10 is an explanatory diagram showing remodeling of a probe and a probe holder applied to the present invention;

도 11 은 본 발명의 프로브 충돌예를 나타낸 설명도,11 is an explanatory diagram showing a probe collision example of the present invention;

도 12 는 본 발명에서 프로브와 공작물의 충돌을 회피하는 단계를 설명하는 플로우차트,12 is a flowchart for explaining a step of avoiding collision between a probe and a workpiece in the present invention;

도 13 은 본 발명에서 프로브홀더의 충돌을 설명하는 예시도면,13 is an exemplary view for explaining the collision of the probe holder in the present invention,

도 14 는 본 발명에서 프로브홀더와 공작물의 충돌을 회피하는 방법을 나타낸 도면,14 is a view showing a method of avoiding collision of the probe holder and the workpiece in the present invention,

도 15 는 검사할 가공물의 특성을 검사하는 과정을 나타낸 도면이다.15 is a diagram illustrating a process of inspecting properties of a workpiece to be inspected.

삭제delete

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10;수치제어부 20;기계제어부 30;구동부 35;고욱대 구동부 36;공구대 37;센서부 38;프로브 40;메모리부 50;조작반10; Numerical control unit 20; Machine control unit 30; Drive unit 35; Gowook drive unit 36; Tool stand 37; Sensor unit 38; Probe 40; Memory unit 50; Control panel

본 발명은 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법에 관한 것으로, 공작기계 가공물을 가공한 다음 가공물의 위치를 옮기지 않고 프로브를 사용하여 측정가공물의 형상에 따라 측정점의 수와 위치, 그리고 최적의 측정경로를 능동적으로 대처토록 하고, 각 측정 경로마다 프로브 및 프로브 홀더와 공작물과의 충돌을 피하는 경로를 만들어 충돌을 회피하면서 가공물의 정밀도를 측정 가능토록 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring a workpiece of a machine tool using a CAD cam, and after the machine tool is processed, the number and position of the measuring points and the optimum measuring path according to the shape of the workpiece to be measured using a probe without moving the position of the workpiece. The present invention relates to a machine tool workpiece meteorological measuring method using a CAD cam that can measure the precision of the workpiece while avoiding the collision by making a path to avoid the collision between the probe, the probe holder and the workpiece for each measuring path.

일반적으로 공작기계는 도 1 과 같이 수치 제어부(10)와, 수치 제어부(10)의 지령에 따라서 구동부(30)를 조작하는 기계 제어부(20)와, 기계제어부(20)의 구동부(30) 제어를 위하여 필요한 프로그램과 데이터를 저장하는 메모리부(40)와, 기계제어부(20)의 제어를 지령하는 조작반(50)을 포함하여 이루어진다. 이 경우 머시닝 센타의 경우는 이에 더하여 센서부(37)의 인식으로 공구대(36)의 공구를 선택 결합시키도록 기계제어부(20)의 지령을 받는 공구대 구동부(35)를 더 포함하여 이루어진다.In general, the machine tool controls the numerical control unit 10, the mechanical control unit 20 that operates the driving unit 30 according to the command of the numerical control unit 10, and the driving unit 30 of the mechanical control unit 20 as shown in FIG. 1. Memory unit 40 for storing the necessary programs and data for the operation, and the operating panel 50 for commanding the control of the machine control unit 20. In this case, the machining center further includes a tool stand driving unit 35 which receives a command of the machine control unit 20 to selectively couple the tool of the tool stand 36 by the recognition of the sensor unit 37.

도 2 는 일반적인 수평형 머시닝센터를 나타낸 요부 구성도로, 일축(X) 방향으로 이동하는 팔레트 테이블(31)과, 팔레트 테이블(31)위에 안치되어 축(B) 방향으로 회전 운동하는 팔레트(32)와, 공구를 결합하고 축(Y) 방향으로 이동하는 스핀들 헤드(33)와, 스핀들 헤드(33)를 축(Z)방향으로 이동시키는 칼럼(34)으로 이루어진다.Fig. 2 is a main structural view showing a general horizontal machining center, which includes a pallet table 31 moving in one axis (X) direction and a pallet 32 which is placed on the pallet table 31 and rotates in an axis B direction. And a spindle head 33 for engaging the tool and moving in the axial Y direction, and a column 34 for moving the spindle head 33 in the axial Z direction.

도 3 은 도 2 의 정면도로, 스핀들 헤드(33)의 전후 이동과 팔레트(32)의 이 동 공간(36)을 나타내며, 이동 공간(36)에는 충돌 공간(35)을 포함한다. 이러한 종래의 머시닝 센터 특히 수평형 머시닝 센터에서 공작물이 올라가는 팔레트(32)를 기준으로 볼 때 주축에 부착된 칼럼(34)(Y축, Z축)이 팔레트 중심으로 접근하였을 경우 팔레트 테이블(31)위에 올라가 있는 팔레트(32)와 충돌하게 되는 간섭영역(도 3 의 충돌 공간(35))이 존재하나 기계운전자의 이상조작 또는 가공 프로그램의 오류가 있으면 팔레트(32)와 주축(스핀들 헤드(33))이 충돌을 일으키게 된다.FIG. 3 is a front view of FIG. 2, which shows the front and rear movement of the spindle head 33 and the moving space 36 of the pallet 32, which includes the collision space 35. Pallet table 31 when the column 34 (Y-axis, Z-axis) attached to the main axis approaches the pallet center in view of the pallet 32 on which the workpiece is raised in such a conventional machining center, in particular, a horizontal machining center. If there is an interference area (collision space 35 in FIG. 3) that collides with the pallet 32 on the upper surface, but there is an error in the machine operator's abnormal operation or the machining program, the pallet 32 and the spindle (spindle head 33) ) Will crash.

이러한 가공시의 충돌외에 가공한 공작물 측정시의 충돌도 문제가 되는바, 일반적인 기계가공은 CAD/CAM 소프트웨어를 사용하여 주어진 형상 데이터로 공구경로를 결정하여 가공작업을 수행한다. 이렇게 가공된 제품을 측정하기 위해 3차원 측정기(CMM: Coordinate Measuring Machine)나 기타 비접촉식 측정장비가 널리 사용되고 있다.그러나, 일반적인 기계가공에서 가공물 대부분의 기하학적 형상은 CNC 공작기계에서 결정되기 때문에, 이 단계에서 의도하지 않았던 과도한 절삭이 발생하여 요구되는 형상과 공차범위를 벗어나는 오류가 발생하였을 경우에 후속 공정을 계속 진행하는 것은 시간과 경제적인 손실로 이어진다고 할 수 있다. 따라서, 기계가공 단계에서 원하는 형상으로 가공이 진행되고 있는지를 판단할 수 있는 측정방법이 필요하나, CMM를 이용하여 측정을 수행할 경우 대상물을 가공기에서 측정기로 이동하여야 하므로, 의도하지 않은 좌표계의 변화에 따른 오차를 발생시키게 된다. 이를 보다 효율적으로 대처하는 방법으로 CAD 데이터 베이스로부터 최적의 측정 조건을 도출하기 위하여 CAD/CAM/CAI 통합에 기초한 측정기술에 관한 연구가 이루어져 왔다.또한, 이러한 이유로 정밀도는 CMM에 비하여 떨어지나 그 효용성에 의하여 기상측정(OMM: On-Machine Measurement)에 관한 연구가 진행되고 있다. 기존의NC 공작기계는 많은 기계 가공의 경험적 지식을 보유한 숙련자를 요구하였지만, 현 추세는 NC의 경험이 적은 작업자도 간단하게 작업을 수행할 수 있는 작업환경을 연구, 개발하는 하는 추세이기 때문에 측정 또한 현장에서 보다 손쉽게 적용이 가능한 모듈이 필요하지만, 측정 시간이 많이 걸리고, 각오물에 대한 측정 형상이 다양하여 측정에러가 많은 문제점이 있다. In addition to such a collision during machining, a collision during measurement of a workpiece is also a problem. In general machining, a CAD / CAM software is used to determine a tool path using a given shape data to perform a machining operation. Coordinate Measuring Machines (CMMs) and other non-contact measuring equipment are widely used to measure these processed products.However, in the general machining process, since most geometrical shapes are determined by CNC machine tools, this step In the event of excessive unintentional cuts and errors outside the required geometry and tolerances, continuing to the subsequent process leads to time and economic losses. Therefore, a measuring method is needed to determine whether the processing is progressing to the desired shape in the machining step.However, when performing the measurement by using the CMM, the object must be moved from the processing machine to the measuring machine. Will cause an error. In order to cope with this more efficiently, researches on measurement technology based on CAD / CAM / CAI integration have been conducted to derive optimal measurement conditions from the CAD database.For this reason, the accuracy is lower than that of CMM, On-machine measurement (OMM) is being studied. Conventional NC machine tools require a skilled person with a lot of experience in machining, but the current trend is to research and develop a working environment where even a less experienced NC can easily perform work. Although a module that can be easily applied in the field is required, it takes a lot of measurement time, and there are many problems in measurement error due to various measurement shapes for each soil.

본 발명은 이를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 측정형상에 따라 측정점의 수와 위치, 그리고 최적의 측정 경로를 능동적으로 대처할 수 있는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법을 제공하려는 것이다.The present invention is to solve this problem, an object of the present invention is to provide a machine tool workpiece meteorological measuring method using a CAD cam that can actively cope with the number and position of the measuring point, and the optimum measuring path according to the measurement shape.

본 발명의 다른 목적은 각 측정경로마다 프로브 및 프로브 홀더와 공작물과의 충돌을 피하는 경로를 만들고, 공정 중에 또는 공정을 완료한 후에 측정 작업을 가공물의 위치 이동 없이 수행하여 가공중인 대상물에 대한 정밀도 판정작업을 신속히 가능하게 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법을 제공하려는 것이다.Another object of the present invention is to make a path for avoiding collision between the probe and the probe holder and the workpiece in each measuring path, and to determine the accuracy of the object being processed by performing the measuring operation without moving the position of the workpiece during or after the process is completed. The aim is to provide a machine tool workpiece meteorological measurement method using a CAD cam that makes work faster.

이를 위하여 본원발명은 공작기계 가공물을 가공한 다음 가공물의 위치를 옮기지 않고 프로브를 사용하여 측정가공물의 형상에 따라 측정점의 수와 위치, 그리고 최적의 측정경로를 능동적으로 대처토록 하고, 각 측정 경로마다 프로브 및 프로브 홀더와 공작물과의 충돌을 피하는 경로를 만들어 충돌을 회피하면서 가공물의 정밀도를 측정 가능토록 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법을 제공하려는 것이다.To this end, the present invention processes a machine tool workpiece and then uses a probe to proactively cope with the number and position of the measuring points and the optimum measuring path according to the shape of the workpiece without changing the position of the workpiece. It is to provide a machine tool workpiece meteorological measurement method using a CAD cam that can measure the precision of the workpiece while avoiding the collision by creating a path to avoid collision between the probe and the probe holder and the workpiece.

즉, 본원발명은 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 측정방법에 있어서,That is, the present invention in the machine tool workpiece measurement method using a CAD cam,

3)측정 경로 영역과 그 영역 내의 측정 대상물에 대한 이지 맵을 생성하고, 판별점에서 프로브 높이와 이지 맵 높이를 비교하여 충돌 여부를 판별하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법을 제공하려는 것이다.3) It is to provide a machine tool workpiece meteorological measuring method using a CAD cam that generates an easy map for a measurement path area and a measurement object within the area, and compares the probe height and the easy map height at a determination point to determine whether there is a collision.

상기 퍼지 논리를 이용한 측정점수 결정 과정은 공작기계의 정밀도에 대한 정보와 측정면의 면적, 및 최대 측정점수를 입력 요소로 인가받아 퍼지논리 시스템에서 측정점 수를 결정하도록 한다 In the process of determining the measurement score using the fuzzy logic, the fuzzy logic system determines the number of measurement points by receiving information on the precision of the machine tool, the area of the measurement surface, and the maximum measurement score as input elements.

상기 충돌방지 경로를 생성하는 과정은 프로브와 공작물의 충돌을 방지하기 위하여 먼저 측정 경로가 차지하는 영역을 구하고(제 1 과정),The process of generating the collision avoidance path first obtains an area occupied by the measurement path in order to prevent collision between the probe and the workpiece (first process),

그 영역에 있는 측정 대상물에 대한 이지맵을 생성하고,Create an easy map for the measurement object in that area,

판별점에서 프로브의 높이와 이지맵의 높이 값을 비교하여, 추출 여부를 판별하고,Compare the height of the probe and the height of the easy map at the determination point to determine whether to extract,

충돌이 일어나지 않는 새로운 측정경로를 생성하며,Create a new measurement path without collisions,

측정 대상물의 형상 중 다음 형상에 대한 충돌을 체크하고,Check the collision of the shape of the object to be measured next,

새로운 측정 경로 생성시 상기 제 1 과정을 수행하는 과정으로 이루어진다.When the new measurement path is generated, the first process is performed.

상기 충돌방지 경로를 생성하는 과정에 이어,Following the process of creating the collision avoidance path,

프로브와 공작물이 충돌하는 경우 엑스와이(x,y)평면 기준으로 프로브 측정 경로와 형상이 겹쳐지는 부분의 존재 여부를 확인하고,If the probe collides with the workpiece, check whether there is an overlap between the probe measuring path and the shape based on the x-y plane.

겹쳐지는 부분에서 프로브의 제트(Z)값과 형상의 제트값을 비교하여 충동\ㄹ여부를 확인하며,In the overlapping part, the jet (Z) value of the probe and the jet value of the shape are compared to check whether there is an impulse.

다음 측정점에 대한 충돌 여부를 확인하고,Check for collisions for the next measurement point,

다음 측정점도 충돌이 예상될 경우 2개의 유도점을 생성하고,If two collision points are expected then create two guidance points,

다음 측정점에서 충돌의 위험이 없을 경우 현재 측정점에 대한 유도점을 1개만 생성하고,If there is no risk of collision at the next measurement point, create only one guide point for the current measurement point,

새로운 측정 경로를 결정하는 과정으로 이루어지는 충돌회피 과정을 수행한다.Implement collision avoidance, which involves determining a new measurement path.

프로브 홀더와 공작물이 충돌하는 경우 엑스와이(x,y)평면 기준으로 홀더와 형상이 겹쳐지는 부분의 존재여부를 확인하고,If the probe holder and the workpiece collide, check the existence of the overlapping shape with the holder on the x-y plane (x, y) plane,

겹쳐지는 부분에서 홀더의 제트값과 형상의 제트값을 비교하여 충돌여부를 확인하고,In the overlapping part, compare the jet value of the holder with the jet value of the shape and check whether there is a collision.

측정점이 에스1 평면에 위치하는지 확인하고,Make sure the measuring point is on the S1 plane,

측정점의 제트값을 변화시켜 측정점을 재생성하고,Regenerate the measuring point by changing the jet value of the measuring point,

측정점의 엑스와이 값을 변화시켜 측정점을 재생성하고,Regenerate the measuring point by changing the X and this value of the measuring point,

이하 본원 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 4 는 본 발명이 수행되는 공작기계의 구성도로, 수치 제어부(10)와, 수치 제어부(10)의 지령에 따라서 구동부(30)를 조작하는 기계 제어부(20)와, 기계제어부(20)의 구동부(30) 제어를 위하여 필요한 프로그램과 데이터를 저장하는 메모리부(40)와, 기계제어부(20)의 제어를 지령하는 조작반(50)와, 센서부(37)의 인식으로 공구대(36)의 공구를 선택 결합시키도록 기계제어부(20)의 지령을 받는 공구대 구동부(35)와, 공구대(36)에 안치되는 검사용 프로브(38)와, 프로브(38)의 삽입 여부를 인식하는 센서부(37)의 센서(S1)로 이루어진다.4 is a configuration diagram of a machine tool in which the present invention is performed, which includes a numerical control unit 10, a machine control unit 20 for operating the drive unit 30 according to a command of the numerical control unit 10, and the machine control unit 20. A memory unit 40 storing programs and data necessary for controlling the drive unit 30, a control panel 50 which commands the control of the machine control unit 20, and a tool stand 36 by recognition of the sensor unit 37. Recognizing whether the tool stand driving unit 35, which is commanded by the machine control unit 20, the inspection probe 38 placed on the tool stand 36, and whether the probe 38 is inserted to selectively select the tool It consists of the sensor S1 of the sensor part 37.

본 발명의 특징형상 측정시스템은 측정 가공물의 형상, 측정수, 위치 및 경로로 구분하여 나타낼 수 있다.The feature measuring system of the present invention can be divided and represented by the shape, the number of measurements, the position and the path of the workpiece.

1. 특징형상분류1. Characteristic classification

측정형상은 일반적으로 CAD 데이터에서 기하정보를 이용하거나, 가공 단계에 서 분류할 수 있는 특징 형상에 의존하는 경우가 대부분이다. 그러나 접촉식 측정 장비인 CMM이나 기상측정에 적용하려면 세부적인 면 정보로 더 분류되어야 하므로 적합하지 않다고 판단되어, 본 발명에서는 특징형상분류를 각 일반 형상에 대해 측정 해야 할 면(Plane) 정보로 다시 분류하였고, 두개의 특징형상의 연관성도 알 수 있도록 하였다.In most cases, the measurement shape depends on the feature data that can be classified in the CAD data or used in the CAD data. However, in order to apply to contact measurement equipment CMM or meteorological measurement, it is deemed unsuitable because it needs to be further classified into detailed plane information, and according to the present invention, the feature classification is returned to plane information to be measured for each general shape. In addition, the relationship between the two features was also identified.

2 측정점 수의 결정2 Determination of the number of measuring points

측정점의 개수는 측정 정밀도와 측정 시간에 미치는 영향이 가장 크므로, 측정면을 원하는 정밀도를 측정할 수 있는 최소측정점수를 결정하는 것이 중요하다. Since the number of measuring points has the greatest influence on the measurement accuracy and measurement time, it is important to determine the minimum measuring point that can measure the desired accuracy of the measuring surface.

위의 사항을 고려하여, 본 연구에서는 공작 기계의 정밀도에 관한 정보와 측정면의 면적, 최대측정점수를 입력요소로 추가 하였다. 도 5 는 퍼지 논리를 이용하여 측정점의 수를 결정하는 방법을 도시화 한 것이다. 측정점의 수를 결정하기 위한 입력요소는 면적, 최대측정점 수, 공작기계의 정밀도로 하고, 퍼지시스템에서 판단하여 측정점의 수를 결정한다.In consideration of the above, this study added information about the precision of machine tool, area of measuring surface, and maximum measurement score as input elements. 5 illustrates a method of determining the number of measurement points using fuzzy logic. The input elements for determining the number of measuring points are the area, the maximum number of measuring points, and the precision of the machine tool. The number of measuring points is determined by the fuzzy system.

3 측정점 위치 선정3 Measuring point position

본 발명에서의 측정점의 위치결정은 해머슬레이 위치 결정법을 사용하였다. 해머슬레이 방법을 이용한 측정점 위치 결정 방법은 대상물을 해머슬레이 좌표계인 축(s, t)으로 만들고, 2차원 면이 사각형이면 직교 좌표계로, 원형이면 극 좌표계로 변환하여 사용한다. 각 형상에 대한 적용 함수는 도 6 과 같으며, 여기서 s, t의 값은 0보다 크고 1보다 작다. 그리고 i는 0부터 N-1이며, N은 전체 측정점 수, , k는

보다 같거나 큰 최소의 정수이다. 또한 측정점의 수가 10인 경우에 대 하여 제시한 방법으로 측정점의 위치를 결정한 결과를 사각 및 동그라미 형태로 도 7 에 도시하였다.The positioning of the measuring point in the present invention used a hammer sleigh positioning method. The measuring point positioning method using the hammer sleigh method is used to convert the object to the axis (s, t), which is a hammer sleigh coordinate system, and to convert it to a Cartesian coordinate system if the two-dimensional plane is a rectangle and to a polar coordinate system if it is a circle. The application function for each shape is shown in Figure 6, where the values of s, t are greater than zero and less than one. And i is from 0 to N-1, where N is the total number of measurement points, and k is

Minimum integer greater than or equal to In addition, the result of determining the position of the measuring point by the method proposed for the case of the number of measuring points 10 is shown in Figure 7 in the form of a square and a circle.

4.1 측정시간을 최소화하기 위한 경로생성4.1 Create a path to minimize measurement time

기상측정 모듈에 적용되고 있는 측정경로는 단순히 인접 측정점을 연결하는 방식이 아닌 모든 측정점에 대한 거리를 계산하여 최소 측정거리를 구하기 위해 TSP 알고리즘을 적용하였다. 함수는 식(1)과 같으며 측정점 간의 거리 E가 최소가 되게 하는 것이 기본 구조이다.The TSP algorithm is applied to find the minimum measurement distance by calculating the distance to all measurement points, not simply connecting adjacent measurement points. The function is the same as Equation (1), and the basic structure is to keep the distance E between measurement points to a minimum.

4.2 충돌을 방지한 경로생성4.2 Create a Crash-Free Path

본 발명에서는 앞에서 생성된 측정경로로 측정 시 발생할 수 있는 프로브와 공작물의 충돌을 회피하기 위하여 도 8 에 도시한 방법을 사용하였다. In the present invention, the method shown in FIG. 8 was used to avoid the collision of the probe and the workpiece that may occur when the measurement path is generated.

이는 충돌방지 경로를 생성하는 과정은 프로브와 공작물의 충돌을 방지하기 위하여 측정 대상물의 형상에 따라 먼저 측정 경로가 차지하는 영역을 구하고(S1),The process of generating a collision avoidance path is to first obtain an area occupied by the measurement path according to the shape of the measurement object in order to prevent collision of the probe and the workpiece (S1),

그 영역에 있는 측정 대상물에 대한 이지맵을 생성하고(S2),Generate an easy map for the measurement object in the area (S2),

판별점에서 프로브의 높이와 이지맵의 높이 값을 비교하여 형상 특성을 체크하고(S3), Compare the height value of the probe and the height of the easy map at the determination point to check the shape characteristic (S3),

체크한 형상으로 충돌 여부를 판별하고(S4),Determine whether or not to collide with the checked shape (S4),

충돌시 충돌이 일어나지 않는 새로운 측정경로를 생성하며(S5),Create a new measurement path that does not occur when a collision (S5),

충돌이 아닌 경우 측정 대상물의 형상 중 다음 형상에 대한 충돌을 체크하고(S6),If it is not the collision check the collision for the next shape of the shape of the measurement object (S6),

상기 단계(S5)에서 새로운 측정 경로 생성시 상기 과정(S1)을 수행하고, 생성이 없으면 종료하는 과정(S7)으로 이루어진다.In the step S5, when the new measurement path is generated, the step S1 is performed, and if there is no generation, the step S7 is completed.

즉, 프로브와 공작물의 충돌을 방지하기 위하여 먼저 측정 경로가 차지하는 영역을 구하고(S1), 그 영역에 있는 측정대상물에 대한 EZ-map을 생성하고(S2), 판별점(checkpoint)에서 프로브의 높이 값과 EZ-map의 높이 값을 비교하여(S3,S4), 충돌이 일어나지 않도록 충돌여부를 판별하는 경로를 생성한다.That is, in order to prevent the collision between the probe and the workpiece, first obtain an area occupied by the measurement path (S1), generate an EZ-map for the measurement object in the area (S2), and measure the height of the probe at the checkpoint. By comparing the height value of the EZ-map with the value (S3, S4), a path for determining whether or not the collision is generated is generated.

구체적으로, 프로브 충돌여부를 판정하기 위하여 먼저 X,Y평면에서 각 판별점 좌표에서 일정한 크기를 가지는 벡터를 결정하여 가상적인 공작물을 구성한다. 그런 다음 프로브가 포인트 벡터와 만나는 점의 Z값을 구하면 된다.Specifically, in order to determine whether the probe collides, first, a vector having a constant size is determined from the coordinates of each determination point in the X and Y planes to construct a virtual workpiece. Then find the Z of the point where the probe meets the point vector.

이 경우 브로브는 도 4 에 나타ㅐㄴ바와 같은 공구대(36)에 설치한 프로브(38)를 사용하는 것으로, 프로브(38)의 사용은 센서부(37)를 통하여 결합 여부를 알 수 있게된다. 그리고 본 발명에서 사용하는 각종 알고리즘(도6,8,12,14)은 메모리부(40)에 저장하는 것이나 이에 한정하지는 않고, 기계제어부(20)이 직접 저장하기도 하며 외부 저장장치를 사용할 수도 있다. 이러한 프로브(38)가 고욱대구동부(35)의 구동 제어에 의하여 이동한 체적은 도 9 에서 보는 바와 같이 두 개의 프로브 위치점 a와 b의 좌표와 프로브 반경 r에 의해 정의되며, 이 때, XY 평면에 투영된 프로 브 궤적영역을 정의한다. 그리고 판별점에서의 기계제어부(20)가 Z값을 계산하기 위하여, 먼저 미리 설정된 판별점이 이 영역 내에 존재하는지를 판단하고, 만약 존재한다면 Z방향의 포인트 벡터와 프로브 이동궤적의 교점을 구하여 Z값을 구할 수 있다. In this case, the brob uses the probe 38 installed on the tool post 36 as shown in FIG. 4, and the use of the probe 38 can determine whether the probe is coupled through the sensor unit 37. do. 6, 8, 12, and 14 may be stored in the memory unit 40, but are not limited thereto, and may be directly stored by the machine control unit 20, or an external storage device may be used. . The volume of the probe 38 moved by the drive control of the arch drive 35 is defined by the coordinates of the two probe position points a and b and the probe radius r as shown in FIG. 9, where XY Define the probe trajectory area projected on the plane. In order to calculate the Z value, the machine control unit 20 at the determination point first determines whether the predetermined determination point exists in this area, and if so, obtains the intersection of the point vector in the Z direction and the probe movement trajectory, and calculates the Z value. You can get it.

판별점(e)이 직사각형(1,2,3,4) 내에 존재할 때, 판별점의 Z좌표(z _e 를)를 구하기 위해 보조점(f)가 사용되었으며, 이 점(f)는 선분(7과 8)의 교점이다. 판별점(e)가 선분(8)위에 있으므로 점f에서의 Z좌표 z _f 는 다음식에 의해 계산된다.Rated plate (e) is the presence within the rectangle (1, 2, 3, 4) to obtain the (z a _e) Z coordinate of the plate was rated using a secondary point (f), a point (f) is the line segment ( 7 and 8). Since the determination point e is on the line segment 8, the Z coordinate z _f at the point f is calculated by the following equation.

여기에서

는 프로브(a와 b)의 엑스(x)좌표와 제트(z) 좌표를 나타낸다.From here

Denotes an X (x) coordinate and a jet (z) coordinate of the probes a and b.

판별점e의 Z좌표 z _e 는 도 10 에 나타낸 바와 같이 프로브와 프로브 홀더에 따라 각각 구할 수 있다.Z coordinate of the plate rated e z _e can be obtained respectively in accordance with the probe and the probe holder as shown in Fig.

＞

≤

-----------------------------------------(4)

≤

-----------------------------------------(4)

프로브와 공작물이 충돌하는 경우는 인접한 면에 있는 측정점으로 이동하는 경우(도11(a))와 인접하지 않은 면에 있는 측정점으로 이동하는 경우(도11(b))로 나눌 수 있다. 이러한 경우 충돌회피방법은 도 12 와같이 충돌방지 경로를 생성하는 과정에 이어,The collision between the probe and the workpiece can be divided into the case of moving to the measuring point on the adjacent surface (Fig. 11 (a)) and the case of moving to the measuring point on the non-adjacent surface (Fig. 11 (b)). In this case, the collision avoidance method is followed by a process of creating a collision avoidance path as shown in FIG.

프로브와 공작물이 충돌하는 경우 엑스와이(x,y)평면 기준으로 프로브 측정 경로와 형상이 겹쳐지는 부분(Z-View)의 존재 여부를 확인하고(C1),If the probe and the workpiece collide, check whether there is a part (Z-View) where the probe measuring path and the shape overlap with each other based on the x-y plane (x, y),

겹쳐지는 부분이 있을 경우, 겹쳐지는 부분에서 프로브의 제트(Z)값과 형상의 제트값을 비교하여 충동여부를 확인하며(C2),If there is an overlapping part, the jet (Z) value of the probe at the overlapping part is compared with the jet value of the shape to check whether the impulse (C2),

다음 측정점에 대한 충돌 여부를 확인하고(C3),Check for collision for the next measurement point (C3),

다음 측정점도 충돌이 예상될 경우 2개의 유도점을 생성하고(C4),If the next measurement point collision is expected, create two guide points (C4),

다음 측정점에서 충돌의 위험이 없을 경우 현재 측정점에 대한 유도점을 1개만 생성하고(C5),If there is no risk of collision at the next measurement point, create only one guide point for the current measurement point (C5),

상기 단계(C1)에서 겹쳐지는 부분이 없거나, 상기 단계(C4, C5)에 이어, 새로운 측정 경로를 결정하는 과정(C6)으로 이루어지는 충돌회피 과정을 수행한다.There is no overlapping part in the step (C1), or after the step (C4, C5), the collision avoidance process consisting of the step (C6) of determining a new measurement path is performed.

즉, 인접한 면의 측정 점으로 프로브가 이동하면 도 11(a)와 같이 한 개의 유도점(P1)을 생성하고(C5), 인접하지 않은 면의 측정점으로 이동하면 도 11(b)와 같이 두개의 유도점(P1,P2)을 생성한다(C4).That is, when the probe is moved to the measuring point of the adjacent surface, one guide point P1 is generated as shown in FIG. 11 (a), and when the probe is moved to the measuring point of the non-adjacent surface, two as shown in FIG. 11 (b). Induction points P1 and P2 of are generated (C4).

또한, 프로브 홀더와 공작물이 충돌하는 경우는 도 13a 와 같이 Z방향의 법선벡터를 갖는 면 위의 측정점으로 이동하는 경우와, Z방향의 법선벡터를 갖지않는 면 위의 측정점으로 이동하는 경우(도 13b)로 나눌 수 있다. In addition, when the probe holder and the workpiece collide with each other, they move to a measuring point on a surface having a normal vector in the Z direction and a measuring point on a surface not having a normal vector in the Z direction (Fig. 13A). 13b).

프로브홀더의 충돌회피방법은 도 14와 같이 충돌방지 경로를 생성하는 과정 에 이어,The collision avoidance method of the probe holder is followed by the process of creating a collision avoidance path as shown in FIG.

프로브 홀더와 공작물이 충돌하는 경우 엑스와이(x,y)평면 기준으로 홀더와 형상이 겹쳐지는 부분의 존재여부를 확인(Z-View)하고(D1),When the probe holder and the workpiece collide, check whether there is a part overlapping the shape with the holder on the x-y plane (Z-View) (D1),

존재하면 겹쳐지는 부분에서 홀더의 제트값과 형상의 제트값을 비교하여 충돌여부를 확인하고(D2),If present, compares the jet value of the holder and the jet value of the shape at the overlapping part to check whether there is a collision (D2),

측정점이 평면(S1)에 위치하는지 확인하고(D3),Check that the measuring point is located on the plane (S1) (D3),

위치하지 아니하면 측정점의 제트값을 변화시켜 측정점을 재생성하고(D4),If not, change the jet value of the measuring point to recreate the measuring point (D4),

상기 과정(D3)에서 위치하면, 측정점의 엑스와이 값을 변화시켜 측정점을 재생성하고(D5),When positioned in the process (D3), the X and the value of the measuring point is changed to regenerate the measuring point (D5),

상기 과정(D1)에서 존재하지 않거나, 상기 과정(D4, D5)을 수행하면, 새로운 측정 경로를 결정하는 과정(D6)으로 이루어지는 충돌회피 과정을 수행한다.If it does not exist in the process (D1), or if the process (D4, D5) is performed, the collision avoidance process is performed to determine a new measurement path (D6).

즉, Z방향면의 측정점으로 프로브가 이동 시는 측정대상물을 프로브 홀더 반경만큼 오프셋 하여 측정점과 오프셋곡선과 최단 거리 방향으로 대칭 이동하고, Z방향의 법선벡터를 갖지않는 면 위의 점으로 이동 시는 프로브 길이만큼 +Z방향으로 측정 점을 이동한다. That is, when the probe is moved to the measuring point in the Z direction, the measured object is offset by the radius of the probe holder to be symmetrically moved in the direction of the measuring point and the offset curve and the shortest distance, and moved to the point on the surface which does not have the normal vector in the Z direction. Moves the measuring point in the + Z direction by the probe length.

본 발명에서 제시한 측정방법은 프로그램(Visual C++ 6.0)을 이용하여 기상측정 프로그램화하여 모의 가공 및 측정을 실행하였다. 개발한 기상측정 프로그램을 테스트하기 위해 시편을 도 15와 같이 설계하였다. 본 알고리즘을 이용 하여 측정 작업을 수행하기 위해 대상물을 다양한 형상으로 구분하여 분류작업을 수행하 였다. 대상물은 도 15에 도시한 것과 같이 각 측정면은 F₁, F₂, F₃로 분류한다. 이후 측정 작업에 효과적인 곡면으로 다시 분류되는 데 이는 단일 곡면으로 분류됨을 의미한다. 분 류된 곡면은 도 15의 단계(STEP 2)의 곡면이다. 단계(STEP 1)에서 분류되는 곡면을 제외한 시편의 블록에 잔재하는 곡면에 측정점을 분포시킬 때 측정점은 접촉하지 않은 측정 점이 존재하기 마련이다. 이런 경우 기존의 인접 곡면과의 관계에서 삼각망으로 전개하여 인접 삼각망에 측정점을 다시 분포시키는 방법이 있으나, 이는 측정점이 전체 곡면에 한 지역으로 집중되는 형상이 발생할 수 있다. The measurement method proposed in the present invention was simulated and measured by programming the weather measurement using a program (Visual C ++ 6.0). In order to test the developed weather measurement program, the specimen was designed as shown in FIG. 15. In order to perform the measurement work using this algorithm, the objects were classified into various shapes and classified. The object is classified as F ₁ , F ₂ , F ₃ as shown in FIG. 15. It is then reclassified as a surface effective for measurement, meaning that it is classified as a single surface. The classified surface is the surface of the step (STEP 2) of FIG. When measuring points are distributed on the curved surfaces remaining in the block of the specimen except for the curved surfaces classified in step 1, the measuring points do not come into contact with each other. In this case, there is a method of redistributing the measurement points in the adjacent triangular network by developing the triangular network in relation to the existing adjacent curved surface, but this may result in a shape in which the measuring point is concentrated in one area on the entire curved surface.

본 발명에서는 삼각망을 형성하지 않고 블록 내부에 존재하는 곡면을 이용하여 사각 망을 형성하여 측정점을 다시 분포 시켰으며, 우선 순위는 사각망의 면적에 비례한다. 만약 하나의 사각망에 측정점이 두개 이상 분포할 경우, 기존의 사각망의 무게중심에 측정점이 존재하는 경우는 측정점을 이용하여 사각 망을 다시 2개를 생성하여 주변 사각 망에 존재하는 측정점과의 거리가 먼 하나의 사각 망에 측정점을 분포 시킨다. 그리고 사각 망에 원래의 측정점이 존재하며, 그 사각 망에 측정점이 추가되는 방법은 사각 망의 무게중심을 기준으로 정 반대 쪽에 측정점이 분포하게 된다. 이 방법은 측정점이 측정 곡면에 대해 산발적으로 분포시키기 위한 것으로 이를 적용한 것을 도 16(16a;측정전, 16b;측정후)에 도시하였다. 이와 같이 측정점을 분포시킨 후, 시편의 EZ-map을 생성한 것을 도 17 에 도시하였고, EZ-map을 이용한 방법으로 실제측정데이타를 기초로 충돌 검사한 것과 충돌 위치를 도 18 에 도시하고, TSP방법을 통한 경로와 충돌회피 경로를 도 19에 도시 하였다.In the present invention, a square network is formed by using a curved surface existing inside the block without forming a triangle network to redistribute the measurement points, and the priority is proportional to the area of the square network. If two or more measuring points are distributed in one square network, if two measuring points exist in the center of gravity of the existing square network, two quadrangular networks are created again by using the measuring points, Distribute the measurement points over one long distance square network. And the original measuring point exists in the square network, and the method of adding the measuring point to the square network distributes the measuring points on the opposite side with respect to the center of gravity of the square network. This method is for sporadically distributing measurement points to the measurement surface, and the application of the measurement points is shown in FIG. 16 (16a; before measurement, 16b; after measurement). After the measurement points were distributed in this way, an EZ-map of the test piece was generated in FIG. 17. The collision test based on the actual measurement data using the EZ-map method and the collision location are shown in FIG. 18, and the TSP The path through the method and the collision avoidance path are shown in FIG. 19.

본 발명은 이상과 같이 기상측정에서의 해석적 곡면에 대한 효율적인 측정점 수와 위치를 결정할 수 있는 방법을 제시하고, 또한 기존의 가공에 필요한 형상을 측정에 보다 효과적인 형상으로 분류하여 이를 모의 측정과 실험을 통해 검증하였다. 기존의 가공 후 3차원 좌표 측정기에서 검사하는 공정에 비해 생산 공정중간에 원하는 형상을 검사 할 수 있는 방법을 제시함에 따라 생산 리드 타임을 줄일 수 있으며, 기계 가공 단계에서 발생하는 오차에 판별할 수 있어 사용자가 능동적으로 대처 할 수 있는 기반을 제공 한다.The present invention proposes a method for determining the number and position of the effective measurement points for the analytical surface in meteorological measurement as described above, and also classifies the shape required for the existing machining into a more effective shape for the measurement and simulates and experiments. Verified by Compared to the process of inspecting by the 3D coordinate measuring machine after the conventional machining, the production lead time can be reduced by suggesting the method to inspect the desired shape in the middle of the production process, and it is possible to discriminate the error occurring in the machining process. It provides a foundation for users to proactively cope.

따라서 퍼지이론, 해머슬레이방법, 티에스피 방법을 이용하여 대상물에 대한 측정 점의 수와 위치 그리고 경로에 대해 효과적 으로 결정할 수 있다.Therefore, fuzzy theory, hammer sleigh method, and TSP method can be used to effectively determine the number, location, and path of measurement points for an object.

측정에 보다 효율적인 측정용 특징형상을 분류하여 보다 효과적인 측정계획과 작업이 가능하도록 한다. Classification of measurement features that are more efficient for measurement enables more effective measurement planning and work.

또한 이지맵과 티에스피 방법을 이용하여 생성한 측정경로를 분석하고, 이를 기초로 공작물과 프로브 또는 프로브 홀더와의 충돌여부를 판별하고 충돌이 발생하는 경우, 회피경로를 생성할 수 있다.

In addition, it is possible to analyze the measurement path generated using the easy map and TSP method, and determine whether the collision between the workpiece and the probe or the probe holder based on this, and if the collision occurs, avoidance path can be generated.

Claims

캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 측정방법에 있어서,In the machine tool workpiece measurement method using the CAD cam,

1)가공과 측정을 같은 공작기계에서 수행토록 가공한 공작물의 특징 형상을 측정할 다양한 면 정보를 분류 저장하고, 퍼지논리를 이용한 측정점 수를 결정하고, 해머슬레이 좌표계를 이용하여 위치를 설정하는 과정;1) The process of classifying and storing various surface information to measure the feature shape of the processed workpiece to be processed and measured in the same machine tool, determining the number of measurement points using fuzzy logic, and setting the position using the hammer sleigh coordinate system. ;

3)측정 경로 영역과 그 영역 내의 측정 대상물에 대한 이지 맵을 생성하고, 판별점에서 프로브 높이와 이지 맵 높이를 비교하여 충돌 여부를 판별하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법.3) A machine tool workpiece meteorological measurement method using a CAD cam for generating an easy map for a measurement path region and a measurement object within the region and comparing the probe height and the easy map height at a determination point to determine whether there is a collision.

제 1 항에 있어서, 퍼지 논리를 이용한 측정점수 결정 과정은 공작기계의 정밀도에 대한 정보와 측정면의 면적, 및 최대 측정점수를 입력 요소로 인가받아 퍼지논리 시스템에서 측정 점수를 결정함을 특징으로 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법.The method of claim 1, wherein the determining of the measurement score using fuzzy logic determines the measurement score in the fuzzy logic system by receiving information about the precision of the machine tool, the area of the measurement surface, and the maximum measurement score as input elements. Meteorological measuring method for machine tools using CAD cam.

제 1 항에 있어서, 충돌방지 경로를 생성하는 과정은 프로브와 공작물의 충돌을 방지하기 위하여 측정 대상물의 형상에 따라 먼저 측정 경로가 차지하는 영역을 구하고(S1),The method of claim 1, wherein the generating of the collision avoidance path first obtains an area occupied by the measurement path according to the shape of the measurement object in order to prevent collision of the probe and the workpiece (S1).

상기 단계(S5)에서 새로운 측정 경로 생성시 상기 과정(S1)을 수행하고, 생성이 없으면 종료하는 과정(S7)으로 이루어짐을 특징으로 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법.When the step of generating a new measuring path in the step (S5) and performing the step (S1), if there is no generation step (S7) of the machine tool workpiece meteorological measurement method using a CAD cam, characterized in that made.

제 1 항에 있어서, 충돌방지 경로를 생성하는 과정에 이어,The method of claim 1, further comprising: creating a collision avoidance path;

상기 단계(C1)에서 겹쳐지는 부분이 없거나, 상기 단계(C4, C5)에 이어, 새로운 측정 경로를 결정하는 과정(C6)으로 이루어지는 충돌회피 과정을 수행함을 특징으로 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법.There is no overlapping part in the step (C1), or after the step (C4, C5), performing a collision avoidance process consisting of the step (C6) of determining a new measurement path, machine tool workpiece vapor phase using a CAD cam How to measure.

상기 과정(D1)에서 존재하지 않거나, 상기 과정(D4, D5)을 수행하면, 새로운 측정 경로를 결정하는 과정(D6)으로 이루어지는 충돌회피 과정을 수행함을 특징으로 하는 캐드캠을 이용한 공작기계 가공물 기상측정방법.If it does not exist in the process (D1), or if the process (D4, D5) is performed, the machine tool workpiece meteorological measurement using the CAD cam characterized in that the collision avoidance process consisting of the step (D6) of determining a new measurement path is performed. Way.