DE4111043A1

DE4111043A1 - Automatische programmgestaltende einrichtung zur automatischen messung einer dreidimensionalen kontur

Info

Publication number: DE4111043A1
Application number: DE4111043A
Authority: DE
Inventors: Mihoko Sawada; Hiromichi Kinoshiro
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-04-05
Filing date: 1991-04-05
Publication date: 1991-10-10
Also published as: GB2244151A; JP2578241B2; JPH03288909A; GB9106329D0; GB2244151B; US5257204A

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische programmge staltende Einrichtung zur automatischen Messung einer drei dimensionalen Kontur, mit der eine zur Bestimmung und Iden tifizierung eines Erzeugnisses genutzte dreidimensionale Messung ausführbar ist.

Es ist bekannt, eine numerisch computergesteuerte (CNC) Einrichtung zur dreidimensionalen Messung für die Konturmessung zu verwenden, d. h. zum Messen einer Schnitt kontur als ein Zug von Punkten, um dadurch den fertigge stellten Zustand der gewölbten Oberflächenform eines Meßob jekts zu beobachten. Bei der üblichen Messung werden die Daten des Punktzuges unter einer im einzelnen festgelegten Meßbedingung eingelesen, indem eine Sonde der CNC-Einrich tung zur dreidimensionalen Messung durch manuelle Eingabe entlang der Kontur bewegt wird.

Jedoch ist der Meßbetrieb bei der herkömmlichen ma nuellen Messung nicht effizient, da eine Bedienkraft die Einrichtung zur dreidimensionalen Messung stets überwachen muß. Weiterhin wird eine lange Zeit für die Messung benö tigt. Es entsteht eine Schwierigkeit dahingehend, daß eine auf einer großen Menge von Meßdaten basierende genaue Mes sung nicht durchgeführt werden kann.

Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine automatische programmgestaltende Einrichtung zum automati schen Gestalten einer Meßprozedur für eine Einrichtung zur dreidimensionalen Messung zum Erhalten einer bedienerfreien genauen Langzeitmessung zu schaffen, um dadurch die Schwie rigkeit beim Stand der Technik zu überwinden.

Zum Erreichen des vorstehend genannten Ziels enthält die automatische programmgestaltende Einrichtung gemäß ei nem Aspekt der vorliegenden Erfindung: eine Einrichtung zum Gestalten eines Teilprogramms zum Finden von Bewegungsorts daten durch Berechnen der Eintrittsrichtung, Eintrittsposi tion und Näherungsposition einer Sonde einer numerisch com putergesteuerten (CNC) Einrichtung zur dreidimensionalen Messung auf der Grundlage der Konturmeßposition eines Meßobjekts und von durch eine zweidimensionale com putergestützte (CAD) Entwurfsinformation, die von einer CAD-Einrichtung gegeben ist, bezeichneten Meßbedingungs daten, um dadurch eine automatische Konturmessung durch die dreidimensionale CNC-Meßeinrichtung durchzuführen; und eine Einrichtung zum Gestalten eines Testprogramms zum Simulieren des Bewegungsortes des Teilprogramms durch die dreidimensionale CNC-Meßeinrichtung auf der Grundlage der Bewegungsortsdaten.

In der oben genannten Konfiguration der vorliegenden Erfindung können sowohl ein Teilprogramm zum Durchführen einer automatischen Konturmessung in einer dreidimensiona len CNC-Meßeinrichtung auf der Grundlage der Konturmeßposi tion eines Meßobjekts und durch eine zu dem Meßobjekt gehö rende zweidimensionale CAD-Information bezeichnete Meßbe dingungsdaten als auch ein Testprogramm zum Simulieren des Bewegungsorts des Teilsprogramms durch die dreidimensionale CNC-Meßeinrichtung zum Bestätigen der Sicherheit der Daten automatisch in einer kurzen Zeit gestaltet werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung be schrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines dreidimensionalen Meß systems unter Verwendung einer automatischen programmge staltenden Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht, die in einer zweidimensionalen CAD-Grafik eines Meßobjekts bezeichnete Meßpositionen und -bedingungen zeigt;

Fig. 3 eine Schnittansicht, die die Eintritts- und Meßbetriebspositionen einer Sonde in einer Meßlinie zeigt; und

Fig. 4A und 4B Darstellungen, die den Bewegungsort der Sonde jeweils zur Zeit der Messung und der Zeit der Si mulation zeigen.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines dreidimensionalen Meßsystems unter Verwendung einer automatischen programmge staltenden Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Eine durch drei orthogonale Ansichten repräsentierte Grafik ist in einer zweidimensionalen CAD-Einrichtung 1 ge speichert. Die Konturmeßpositions- und Meßbedingungsdaten eines zu messenden Objekts (Meßobjekt) 7 sind in der Grafik beschrieben. Die Konturmeßpositions- und Meßbedingungsdaten des Meßobjekts 7 werden über eine Konsole 2 im Dialog in eine automatische programmgestaltende Einrichtung 3 einge geben, die durch einen Computer gebildet ist, der die selbstständige CAD-Einrichtung 1 enthält. Die automatische programmgestaltende Einrichtung 3 findet die Bewegungsorts daten durch Berechnen der XYZ-Koordinaten der Eintritts richtung, Eintrittsposition und Näherungsposition einer Sonde auf der Grundlage der oben genannten Daten und anderer über die Konsole 2 eingegebener Daten, um dadurch ein Teilprogramm 4 zur Durchführung einer automatischen Konturmessung durch eine dreidimensionale CNC-Meßeinrich tung 6 zu gestalten und, weiterhin, ein Testprogramm 5 zum Simulieren des Bewegungsorts des Teilprogramms 4 durch die dreidimensionale CNC-Meßeinrichtung 6 auf der Grundlage der Bewegungsortsdaten zu gestalten. Die dreidimensionale Meßeinrichtung 6 führt die automatische Konturmessung und Simulation des Meßobjekts 7 entsprechend den beiden Programmen 4 und 5 durch.

Ein Beispiel der Konturmeßposition und Meßbedingungs daten des in der CAD-Einrichtung 1 gespeicherten Meßobjekts 7 wird im folgenden beschrieben.

Fig. 2 zeigt Meßbedingungen und Meßpositionen in ei ner in der CAD-Einrichtung 1 gespeicherten X-Y-Koordina tendraufsicht. Dort sind Meßpositionen mit Meßpunkten ge zeigt, wie sie zwischen jeweiligen Startpunkten D₁, D₂ und D₃ und Endpunkten E₁, E₂ und E₃ durch Linien L₁, L₂ und L₃ verbunden sind.

Der Wert des Endpunkts ist am Startpunkt D beschrie ben. Die Eintrittsrichtung, die Meßebene und die Endbedin gung sind am Endpunkt E beschrieben. Beispielsweise reprä sentiert (Y+, XY, 2, X) am Endpunkt E₁ beschrieben die fol genden Bedingungen: die Eintrittsrichtung der Sonde ist po sitiv (Y+) bezüglich der Y-Ordinate; die Meßebene ist eine XY-Ebene (XY); und die Messung ist beendet, wenn X=6,0 (der Wert des Startpunktes D₁) zweimal auftritt (2, X) . Eine Verarbeitung erfolgt auf der Grundlage der in dem vorge nannten Zustand gespeicherten Daten.

Im folgenden wird ein Beispiel der Berechnung der XYZ- Koordinaten der Eintrittsrichtung, Eintrittsposition und Näherungsposition der Sonde beschrieben.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die die Eintrittspo sition und Meßbetriebsposition der Sonde auf einer Meßlinie zeigt.

Obwohl die XYZ-Koordinaten des Endpunkts E und die XY- Koordinaten des Startpunkts D aus den in der in Fig. 2 ge zeigten CAD-Einrichtung 1 gespeicherten Daten abgeleitet werden, können die Z-Richtungsdifferenz α zwischen dem End punkt E und dem Startpunkt D, die Entfernung β zwischen dem Startpunkt D und der Eintrittsposition B und die Entfernung γ zwischen der die Eintrittsrichtung anzeigenden Position C und dem Startpunkt D (im folgenden auch als "Rücksprungentfernung γ vom Startpunkt D" bezeichnet) als Standardwerte eingestellt oder in Form einer Dialogeingabe über die Konsole 2 bezeichnet werden. Die XYZ-Koordinaten der Näherungsposition A und XYZ-Koordinaten der Eintritts position B werden auf der Grundlage der XY-Koordinaten des Startpunkts D, der Z-Ordinate des Endpunkts E, der Diffe renz α und der Entfernung β für den Eintritt berechnet.

Weiter werden die XYZ-Koordinaten der die Eintritts richtung anzeigenden Position C auf der Grundlage der XYZ- Koordinaten des Startpunkts D, der Z-Ordinate des Endpunkts E, der Rücksprungentfernung γ vom Startpunkt D und der Dif ferenz α berechnet. Der Wert der Differenz α, der Wert der Eintrittsentfernung β und der Wert der Rücksprungentfernung γ vom Startpunkt D können in Form einer Dialogeingabe be zeichnet werden, so daß sie entsprechend der Form des Meß objekts 7, der Meßbedingung etc. optimiert werden können.

Bewegungsortsdaten werden auf der Grundlage der so be rechneten Koordinaten der Näherungsposition A, der Ein trittsposition B und der die Eintrittsrichtung anzeigenden Position C und der Koordinaten des Startpunkts D und des Endpunkts E berechnet, so daß ein Teilprogramm zum Durch führen einer automatischen Konturmessung durch die dreidi mensionale CNC-Meßeinrichtung 6 gestaltet werden kann.

Weiter kann ein Testprogramm für die Bewegung von der Näherungsposition A zu der die Eintrittsrichtung anzeigen den Position C auf der Grundlage der Bewegungsortsdaten ge staltet werden.

Die Fig. 4A und 4B stellen die Bewegung der das Meßobjekt 7 zur Zeit der Messung berührenden Sonde von der Näherungsposition zur Endposition dar. Fig. 4A zeigt einen Bewegungsort zur Zeit einer gewöhnlichen Messung. Fig. 4B zeigt einen Bewegungsort zur Zeit der Durchführung des durch die oben genannte Verarbeitung zusammen mit dem Teil programm gestalteten Bewegungstestprogramms.

Wie in Fig. 4B gezeigt, kann die Bewegung von der Nä herungsposition zu der die Eintrittsrichtung anzeigenden Position tatsächlich in bezug auf alle Meßlinien entspre chend dem Testprogramm simuliert werden, so daß die Bewe gung zur Zeit der Messung im vorhinein überprüft werden kann.

Da das Testprogramm zusammen mit dem Teilprogramm zur Durchführung der automatischen Konturmessung gestaltet ist, so daß die Bewegung im vorhinein entsprechend dem Testpro gramm überprüft werden kann, kann in der dreidimensionalen Meßeinrichtung 6 eine bedienerfreie Langzeitmessung durch geführt werden. Da es keine Notwendigkeit gibt, daß eine Person stets die dreidimensionale Meßeinrichtung 6 überwa chen muß, kann die Brauchbarkeit verbessert werden. Weiter kann eine genauere Messung durchgeführt werden, indem eine zu einer größeren Anzahl von Positionen gehörende größere Anzahl von Meßdaten gesammelt wird. Weiter können, weil die Daten auf der Grundlage einer zweidimensionalen CAD-Grafik information abgeleitet werden, Meßpositionen leicht direkt von einem Entwerfenden bezeichnet werden.

Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur ein Teilprogramm zur Durchführung einer Konturmessung durch eine dreidimensionale Meßeinrichtung sondern auch ein Testprogramm zum Simulieren des Meßbe triebs im vorhinein durch Berechnen der XYZ-Koordinaten der Näherungsposition, Eintrittsposition etc. auf der Grundlage von zu der in zweidimensionaler CAD-Information beschriebe nen Meßposition und Meßbedingung gehörenden Eingangsdaten gestaltet. Da die Daten auf der Grundlage einer solchen zweidimensionalen CAD-Grafikinformation abgeleitet werden, können die Meßpositionen leicht direkt von einem Entwerfen den bezeichnet werden. Weiter kann, weil die Bewegung im vorhinein entsprechend dem Testprogramm überprüft werden kann, ein bedienerfreier Langzeitbetrieb der dreidimensio nalen Meßeinrichtung durchgeführt werden. Dementsprechend können eine Verkürzung der Meßzeit und eine Verbesserung der Brauchbarkeit erreicht werden. Zusätzlich kann durch Sammeln einer zu einer größeren Anzahl von Positionen gehö renden größeren Anzahl von Meßdaten eine genauere Messung durchgeführt werden.

Claims

Automatische programmgestaltende Einrichtung (3) enthaltend:
eine Einrichtung zum Gestalten eines Teilprogramms (4) zum Finden von Bewegungsortsdaten durch Berechnen der Ein trittsrichtung, Eintrittsposition und Näherungsposition ei ner Sonde einer numerisch computergesteuerten (CNC) dreidimensionalen Meßeinrichtung (6) auf der Grundlage der Konturmeßposition eines Meßobjekts (7) und von durch eine zweidimensionale, von einer CAD-Einrichtung (1) gegebene computergestützte Entwurfsinformation (CAD) bezeichnete Meßbedingungsdaten, um dadurch eine automatische Kontur messung durch die dreidimensionale CNC-Meßeinrichtung durchzuführen; und
eine Einrichtung zum Durchführen eines Testprogramms (5) zum Simulieren des Bewegungsorts des Teilprogramms durch die dreidimensionale CNC-Meßeinrichtung auf der Grundlage der Bewegungsortsdaten.