法線檢測裝置、加工裝置及法線檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種法線檢測裝置、加工裝置及法線檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -直以來，作為檢測3維工件的加工面等曲面的法線方向的方法，已知有專利文 獻(xiàn)1中記載的方法。
[0003] 專利文獻(xiàn)1中記載的方法是在對象物的曲面上設(shè)置在基準(zhǔn)點(diǎn)附近至少測定3點(diǎn)的 位置的測距構(gòu)件，根據(jù)各測定位置的位置，設(shè)定包含各測定位置的假想平面，并檢測該假想 平面的法線方向的方法。
[0004] 專利文獻(xiàn)1中記載的方法中，當(dāng)測定對象中存在突起部或高低差等凹凸時(shí)，無法 檢測正確的法線。并且，專利文獻(xiàn)1中并未充分公開利用4點(diǎn)以上的測定位置時(shí)的平面近 似的方法。
[0005] 另一方面，專利文獻(xiàn)2中公開有如下方法，即，在距測定軸的旋轉(zhuǎn)（加工）中心沿 半徑方向偏離偏心量R而配置距離傳感器，并使距離傳感器以測定軸為中心回轉(zhuǎn)，從而獲 取至被測定面為止的連續(xù)的距離信息，從距離信息排除高低差部，由此檢測法線。
[0006] 以往技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利公開平3-57910號公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本專利公開昭62-191710號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0011] 然而，專利文獻(xiàn)2中記載的方法中，需要用于使距離傳感器旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)或在旋轉(zhuǎn) 中心附近配置距離傳感器，存在無法確保用于配置加工機(jī)的空間的問題。并且，即使將專利 文獻(xiàn)2中記載的方法適用于加工機(jī)，也存在無法獲得為了使加工機(jī)的加工軸的軸線向檢測 出的法線對位而充分的控制信息的問題。
[0012] 本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種加工面上有凹凸時(shí)也能夠 檢測加工面的法線方向，且能夠確保用于設(shè)置加工機(jī)的空間，并使加工軸的軸線仿效加工 面的法線的法線檢測裝置、加工裝置及法線檢測方法。
[0013] 用于解決技術(shù)課題的手段
[0014] 為了解決上述課題，本發(fā)明的法線檢測裝置、加工裝置及法線檢測方法采用以下 方法。
[0015] 本發(fā)明的第1方式所涉及的法線檢測裝置具備：距離測定構(gòu)件，在加工機(jī)的周圍 且與該加工機(jī)的加工軸正交的平面上配置有4個(gè)以上，并且各個(gè)測定軸與所述加工軸交 叉，測定至加工物的加工面為止的距離；及運(yùn)算構(gòu)件，根據(jù)基于各所述距離測定構(gòu)件的測定 值及各所述距離測定構(gòu)件相對于所述加工軸的角度計(jì)算所述加工面的近似面，將該近似面 的法線作為所述加工面的法線來求出。
[0016] 本結(jié)構(gòu)所涉及的法線檢測裝置中，在加工機(jī)的周圍配置有4個(gè)以上的距離測定構(gòu) 件。各距離測定構(gòu)件在與加工機(jī)的加工軸正交的平面上配置有4個(gè)以上，并且各個(gè)測定軸 與加工軸交叉而配置。另外，加工軸例如為與z軸平行的軸，構(gòu)成上述平面的軸為x軸及y 軸。
[0017] 并且，運(yùn)算構(gòu)件根據(jù)基于各距離測定構(gòu)件的測定值及各距離測定構(gòu)件相對于加工 軸的角度計(jì)算加工面的近似面。相對于加工軸的角度例如為距離測定構(gòu)件的測定軸與加工 軸的交叉角度、與加工軸正交的平面上的距離測定構(gòu)件的配置角度。若對配置角度進(jìn)行詳 述，是以該平面上的規(guī)定軸（例如，x軸）為基準(zhǔn)的至距離測定構(gòu)件為止的方位角度。
[0018] 由此，只要至少有基于距離測定構(gòu)件的3點(diǎn)的測定值，運(yùn)算構(gòu)件就能夠準(zhǔn)確地求 出加工面的近似面。并且，近似面的法線被當(dāng)作加工面的法線。
[0019] 并且，只要有3點(diǎn)的測定值就能夠計(jì)算加工面的近似面，但是本結(jié)構(gòu)中具備4個(gè)以 上的距離測定構(gòu)件。因此，加工面上有高低差或突起等凹凸，并且存在測定出不適于近似面 的計(jì)算的至凹凸為止的距離的距離測定構(gòu)件時(shí)，具備4個(gè)以上的距離測定構(gòu)件的本結(jié)構(gòu)也 能夠排除該測定值來計(jì)算近似面。
[0020] 而且，4個(gè)以上的距離測定構(gòu)件配置于加工機(jī)的周圍，因此能夠確保用于設(shè)置加工 機(jī)的空間，并使加工軸的軸線仿效法線。
[0021] 如以上，本結(jié)構(gòu)在加工面上有凹凸時(shí)也能夠檢測加工面的法線方向，且能夠確保 用于設(shè)置加工機(jī)的空間，并使加工軸的軸線仿效加工面的法線。
[0022] 上述第1方式中，優(yōu)選所述運(yùn)算構(gòu)件將所述近似面與所述距離測定構(gòu)件之間的距 離超出規(guī)定范圍的基于所述距離測定構(gòu)件的所述測定值判定為不適于所述近似面的計(jì)算 的所述測定值。
[0023] 本結(jié)構(gòu)能夠簡單地判定不適于近似面的計(jì)算的測定值。
[0024] 上述第1方式中，優(yōu)選所述加工物的曲率越大，所述規(guī)定范圍設(shè)定為越大。
[0025] 本結(jié)構(gòu)能夠抑制不適于近似面的計(jì)算的測定值的誤判定，因此能夠以更高精確度 計(jì)算近似面。
[0026] 上述第1方式中，優(yōu)選所述運(yùn)算構(gòu)件排除不適于所述近似面的計(jì)算的所述測定 值，并再次求出近似面。
[0027] 本結(jié)構(gòu)能夠計(jì)算不受加工面的凹凸影響的更準(zhǔn)確的近似面。
[0028] 上述第1方式中，優(yōu)選相對于所述加工軸的角度為所述距離測定構(gòu)件的測定軸與 所述加工軸之間的交叉角度、及以構(gòu)成所述平面的規(guī)定軸為基準(zhǔn)的至所述距離測定構(gòu)件為 止的方位角度。
[0029] 本結(jié)構(gòu)能夠簡單且高精確度地計(jì)算近似面。
[0030] 本發(fā)明的第2方式所涉及的加工裝置具備：加工機(jī)，對加工物進(jìn)行加工；及上述中 記載的法線檢測裝置，并且，使所述加工機(jī)與所述加工物相對移動(dòng)，以使所述加工機(jī)的加工 軸仿效通過所述法線檢測裝置檢測出的法線。
[0031] 上述第2方式中，優(yōu)選在使所述加工軸的軸線仿效所述加工面的法線之后，在使 所述加工機(jī)的前端與相對于所述加工物的加工點(diǎn)接觸的狀態(tài)下，通過所述距離測定構(gòu)件進(jìn) 行距離測定，當(dāng)排除了不適于所述近似面的計(jì)算的所述測定值后的所述距離測定構(gòu)件的測 定值的偏差包含在預(yù)先確定的容許范圍內(nèi)時(shí)，進(jìn)行基于所述加工機(jī)的加工。
[0032] 本結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)更高精確度的加工。
[0033] 本發(fā)明的第3方式所涉及的法線檢測方法包含：第1工序，在加工機(jī)的周圍且與該 加工機(jī)的軸線正交的平面上配置4個(gè)以上，并且使各個(gè)測定軸與所述加工軸交叉，測定至 加工物的加工面為止的距離；及第2工序，根據(jù)基于各所述距離測定構(gòu)件的測定值及各所 述距離測定構(gòu)件相對于所述加工軸的角度計(jì)算所述加工面的近似面，將該近似面的法線作 為所述加工面的法線來求出。
[0034] 發(fā)明效果
[0035] 根據(jù)本發(fā)明，具有如下優(yōu)異效果，即，加工面上有凹凸時(shí)也能夠檢測加工面的法線 方向，且能夠確保用于設(shè)置加工機(jī)的空間，并使加工軸的軸線仿效加工面的法線。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的加工裝置的立體圖。
[0037] 圖2A是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的加工裝置的側(cè)視圖，表示夾具框與加工機(jī)支 承體分離的狀態(tài)。
[0038] 圖2B是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的加工裝置的側(cè)視圖，表示夾具框與加工機(jī)支 承體連結(jié)的狀態(tài)。
[0039] 圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的鉆頭單元的縱剖視圖。
[0040] 圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的法線檢測裝置的電結(jié)構(gòu)的框圖。
[0041] 圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的法線檢測方法的概要的示意圖。
[0042] 圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的非接觸式距離傳感器的配置位置的詳細(xì) 內(nèi)容的示意圖。
[0043] 圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的法線檢測處理的流程的流程圖。
[0044] 圖8A是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的加工物的曲率與測定位置之間的關(guān)系的 示意圖，表示曲率較小的加工物的測定位置。
[0045] 圖8B是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的加工物的曲率與測定位置之間的關(guān)系的 示意圖，表示曲率較大的加工物的測定位置。
[0046] 圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的A軸的仿效角度a及B軸的仿效角度0 的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]
[0048] 以下，參考附圖對本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式進(jìn)行說明。