(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定範囲にわたってねじれなく連続的に断面形状が同一であるとともに、この所定範囲にわたって所定の平面となめらかに連続する曲面を教示する方法であって、
同一断面形状のまま曲面が連続する連続方向に対して直角に交差する平面と曲面の、連続方向における一方の端部との交差線である第１の断面曲線を設定し、
設定された第１の断面曲線上の複数の教示点を第１断面曲線教示点として教示し、
第１断面曲線教示点の始点を始点とし、かつ連続方向に延びる始点側走査曲線に対応する複数の教示点を始点側走査曲線教示点として教示し、第１断面曲線教示点の終点を始点とし、かつ連続方向に延びる終点側走査曲線に対応する複数の教示点を終点側走査曲線教示点として教示し、
第１断面曲線教示点の始点および終点における第１の断面曲線の接線を算出し、
算出された２つの接線の交点を算出し、
第１断面曲線教示点の始点、終点および算出された交点の幾何学的位置関係を幾何学的基準位置関係に設定し、
始点側走査曲線教示点および終点側走査曲線教示点が連続方向に対して直交する方向に正対することに応答して、該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点における、連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である第２の断面曲線の、第２断面曲線教示点の始点および終点における、第１の断面曲線の接線と平行に延びる接線を求め、算出された２つの接線の交点を算出し、この交点と該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点との幾何学的位置関係が幾何学的基準位置関係と等しくなるように該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点を補正し、
始点側走査曲線教示点および終点側走査曲線教示点が連続方向に対して直交する方向に正対しないことに応答して、連続方向に対して直角に交差するとともに、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方が位置する平面上に該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点を求め、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方および該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点における、連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である第３の断面曲線の、第３断面曲線教示点の始点および終点における、第１の断面曲線の接線と平行に延びる接線を求め、算出された２つの接線の交点を算出し、この交点と該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方と、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点との幾何学的位置関係が幾何学的基準位置関係と等しくなるように該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方および該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点を補正する
ことを特徴とする曲面教示方法。
【請求項２】
所定範囲にわたってねじれなく連続的に断面形状が同一であるとともに、この所定範囲にわたって所定の平面となめらかに連続する曲面を教示する装置であって、
同一断面形状のまま曲面が連続する連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である断面曲線を設定し、設定された断面曲線上の複数の教示点を断面曲線教示点として教示する断面曲線教示手段（１）（２）と、
曲面の、連続方向における一方の端部に対応する断面曲線教示点の始点を始点とし、かつ連続方向に延びる始点側走査曲線に対応する複数の教示点を始点側走査曲線教示点として教示し、曲面の、連続方向における一方の端部に対応する断面曲線教示点の終点を始点とし、かつ連続方向に延びる終点側走査曲線に対応する複数の教示点を終点側走査曲線教示点として教示する走査曲線教示手段（４）（６）と、
曲面の、連続方向における一方の端部に対応する断面曲線教示点の始点および終点における断面曲線の接線を、対応する平面の延長方向に基づいて算出し、算出された２つの接線の交点を算出し、断面曲線教示点の始点、終点および算出された交点の幾何学的位置関係を幾何学的基準位置関係に設定する幾何学的位置関係算出手段（３）と、
始点側走査曲線教示点および終点側走査曲線教示点が連続方向に対して直交する方向に正対することに応答して、該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点における、連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である断面曲線の、断面曲線教示点の始点および終点における接線を、対応する平面の延長方向に基づいて求め、算出された２つの接線の交点を算出し、この交点と該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点との幾何学的位置関係が幾何学的基準位置関係と等しくなるように該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点を補正し、
始点側走査曲線教示点および終点側走査曲線教示点が連続方向に対して直交する方向に正対しないことに応答して、連続方向に対して直角に交差するとともに、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方が位置する平面上に、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点を求め、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方および該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点における、連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である断面曲線の、断面曲線教示点の始点および終点における接線を、対応する平面の延長方向に基づいて求め、算出された２つの接線の交点を算出し、この交点と該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方と、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点との幾何学的位置関係が幾何学的基準位置関係と等しくなるように該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方および該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点を補正する走査曲線教示点補正手段（７）（８）と
を含むことを特徴とする曲面教示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、曲面教示方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、断面形状が所定範囲にわたってねじれなく連続的に同一である曲面を教示するための方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用ロボットを用いて金型をみがく場合には、みがき面を予め教示することが必要になる。従来、任意の３次元曲面をみがき面として教示する場合には、曲面の全範囲をきめ細かく教示する方法と、ならい法により曲面のパターンを記憶させる方法が提案されている。また、比較的平坦な被みがき物に代表されるような長尺で複雑な曲面をみがき面として教示する場合にも、任意の３次元曲面を教示する場合と同様に曲面の全範囲を決め細かく教示する方法か、あるいはならい法により曲面のパターンを記憶させる方法が採用されている。
【０００３】
長尺で複雑な曲面をみがき面として教示する場合においては、曲面を任意の平面で切断して得た曲線の方程式を得るとともに、引き延ばし方向を把握することができれば、教示点の数を著しく減少させることができる。すなわち、曲面を任意の平面で切断して得た曲線がｘ座標値に基づいてｙ座標値が一意に定まるものである場合には、曲線を複数の部分に分割し、その１つ１つを表す方程式（ｙ＝ｆ（ｘ））の各係数を得て近似するだけでよく、しかも上記各方程式が隣り合う２つの教示点を通るという条件、各教示点において隣の曲線の接線ベクトルと等しい接線ベクトルを有するという条件を満足すればよいのであるから、上記各部分の方程式の係数を一意に決定することができる。しかし、曲線がｘ座標値に基づいてｙ座標値が一意に定まらない場合には、単にｙ＝ｆ（ｘ）で表される方程式の係数を得るだけではみがき作業のための教示データとして用いることができないのであり、媒介変数を用いて表される方程式ｙ＝ｆｙ（ｓ）およびｘ＝ｆｘ（ｓ）の係数を得なければならない。したがって上記の条件だけでは全ての係数を一意に決定することができず、従来は曲面を高精度に教示しようとすれば、曲面の全範囲をきめ細かく教示するしか方法がなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の問題点を解決するために、本発明者は特願平４−２０５７８６号において所定範囲にわたって断面形状が実質的に同一である曲面を少ない教示点で高精度に教示できる曲面教示方法を既に提案している。この曲面教示方法を図７に基づいて簡単に説明する。図７（Ａ）は金型の一例を示す斜視図であり、図７（Ａ）中Ａで示す曲面の教示を行なう場合を例に取り説明する。
【０００５】
曲面Ａは図７（Ｂ）に示すように、１対の長曲線Ａ３，Ａ４および１対の短曲線Ａ１，Ａ２で他の曲面から区画されており、曲面Ａは長曲線Ａ３，Ａ４に沿う方向に断面形状が実質的に同一になっている。すなわち、短曲線Ａ１が断面曲線、長曲線Ａ３，Ａ４が断面曲線を引き延ばす走査曲線となっている。特願平４−２０５７８６号において提案されている曲面教示方法においては、まず、短曲線Ａ１上の複数の点を教示する。ここで、曲線Ａ１を教示するための教示点は短曲線Ａ１の全範囲にわたって等間隔に設定されるのではなく、例えば曲率半径が小さい領域に対応して間隔が狭く設定されるとともに、残りの領域に対応して間隔が広く設定されるのであるから、必要最少限の教示点数で短曲線Ａ１を高精度に教示することができる。次いで、長曲線Ａ３，Ａ４上の複数の点を教示する。ここで、例えば、長曲線Ａ３を教示するための教示点は、長曲線Ａ３が例えば実質的に直線で近似できる状態にある場合には全範囲にわたって等間隔に、かつかなりまばらに設定するだけで十分であり、著しく教示点数を減少できる。逆に長曲線Ａ３が例えば直線で近似できない状態である場合（図７（Ｂ）参照）には、長曲線Ａ３を構成する各部分の曲率半径等を考慮して教示点間隔を粗密変化させればよい。すなわち、比較的直線に近い領域に対応する教示点数を減少させ、逆に直線から大きくかけ離れた領域に対応する教示点数を増加させることにより、全体としての教示点数の増加を大幅に抑制することができるとともに、教示精度を向上させることができる。なお長曲線Ａ４の教示も長曲線Ａ３の教示と同様であり、この場合も教示点数を大幅に減少させることができる。
【０００６】
しかしながら、このような曲面教示方法においても長曲線Ａ３，Ａ４を教示する場合において、長曲線Ａ３，Ａ４の教示点の位置が、本来、教示すべき位置からずれ、教示精度が低下する場合があることが判明した。さらに詳細に説明すると、長曲線Ａ３，Ａ４の教示はそれぞれの曲線に対応する教示点を、プローブにより位置を指定することで行われるのであるが、曲面Ａが長曲線Ａ３，Ａ４において、ほぼ平面に近い曲面Ｂ，曲面Ｃと接続しているような場合（図６（Ａ）のような場合）には、図８に示すように曲面Ａと曲面Ｂ、曲線Ａと曲面Ｃとの境目がはっきり分からないために、曲面Ａの接線方向（図８において矢印で示す）に教示点ｐ，ｑがずれてしまうことが起こりやすいのである。しかも、教示点のずれ方向、ずれ量も各教示点において違っているのが普通であるから、図７（Ｂ）において破線上にある教示点のように、本来想定した長曲線Ａ３，Ａ４から不規則にずれて、教示精度が低下することになるのである。なお、図７（Ｂ）、図８においてｐ，ｑは本来、教示すべき長曲線Ａ３，Ａ４上の教示点を示している。
走査曲線の教示点が本来の教示すべき位置からずれることは、教示が不正確になることであるから、目視において走査曲線の境目が分かりにくい場合においては高精度の教示が行なえないことになり、結果的にみがき精度も低下することになる。
【０００７】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、走査曲線が目視により教示しにくい場合であっても、所定範囲にわたって断面形状がねじれなく連続的に同一である曲面を少ない教示点で高精度に教示できる曲面教示方法およびその装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための、請求項１の曲面教示方法は、所定範囲にわたってねじれなく連続的に断面形状が同一であるとともに、この所定範囲にわたって所定の平面となめらかに連続する曲面を教示する方法であって、
同一断面形状のまま曲面が連続方向に対して直角に交差する平面と曲面の、連続方向における一方の端部との交差線である断面曲線を設定し、
設定された第１の断面曲線状の複数の教示点を第１断面曲線教示点として教示し、
第１断面曲線教示点の始点を始点とし、かつ連続方向に延びる始点側走査曲線に対応する複数の教示点を始点側走査曲線教示点として教示し、第１断面曲線教示点の終点を始点とし、かつ連続方向に延びる終点側走査曲線に対応する複数の教示点を終点側走査曲線教示点として教示し、
第１断面曲線教示点の始点および終点における第１の断面曲線の接線を算出し、
算出された２つの接線の交点を算出し、
第１断面曲線教示点の始点、終点および算出された交点の幾何学的位置関係を幾何学的基準位置関係に設定し、
始点側走査曲線教示点および終点側走査曲線教示点が連続方向に対して直交する方向に正対することに応答して、該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点における、連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である第２の断面曲線の、第２断面曲線教示点の始点および終点における、第１の断面曲線の接線と平行に延びる接線を求め、算出された２つの接線の交点を算出し、この交点と該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点との幾何学的位置関係が幾何学的基準位置関係と等しくなるように該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点を補正し、
始点側走査曲線教示点および終点側走査曲線教示点が連続方向に対して直交する方向に正対しないことに応答して、連続方向に対して直角に交差するとともに、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方が位置する平面上に該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点を求め、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方および該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点における、連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である第３の断面曲線の、第３断面曲線教示点の始点および終点における、第１の断面曲線の接線と平行に延びる接線を求め、算出された２つの接線の交点を算出し、この交点と該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方と、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点との幾何学的位置関係が幾何学的基準位置関係と等しくなるように該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方および該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点を補正する方法である。
【０００９】
上記の目的を達成するための、請求項２の曲面教示装置は、所定範囲にわたってねじれなく連続的に断面形状が同一であるとともに、この所定範囲にわたって所定の平面となめらかに連続する曲面を教示する装置であって、
同一断面形状のまま曲面が連続する連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である断面曲線を設定し、設定された断面曲線上の複数の教示点を断面曲線教示点として教示する断面曲線教示手段（１）（２）と、
曲面の、連続方向における一方の端部に対応する断面曲線教示点の始点を始点とし、かつ連続方向に延びる始点側走査曲線に対応する複数の教示点を始点側走査曲線教示点として教示し、曲面の、連続方向における一方の端部に対応する断面曲線教示点の終点を始点とし、かつ連続方向に延びる終点側走査曲線に対応する複数の教示点を終点側走査曲線教示点として教示する走査曲線教示手段（４）（６）と、
曲面の、連続方向における一方の端部に対応する断面曲線教示点の始点および終点における断面曲線の接線を、対応する平面の延長方向に基づいて算出し、算出された２つの接線の交点を算出し、断面曲線教示点の始点、終点および算出された交点の幾何学的位置関係を幾何学的基準位置関係に設定する幾何学的位置関係算出手段（３）と、
始点側走査曲線教示点および終点側走査曲線教示点が連続方向に対して直交する方向に正対することに応答して、該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点における、連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である断面曲線の、断面曲線教示点の始点および終点における接線を、対応する平面の延長方向に基づいて求め、算出された２つの接線の交点を算出し、この交点と該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点との幾何学的位置関係が幾何学的基準位置関係と等しくなるように該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点を補正し、
始点側走査曲線教示点および終点側走査曲線教示点が連続方向に対して直交する方向に正対しないことに応答して、連続方向に対して直角に交差するとともに、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方が位置する平面上に、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点を求め、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方および該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点における、連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である断面曲線の、断面曲線教示点の始点および終点における接線を、対応する平面の延長方向に基づいて求め、算出された２つの接線の交点を算出し、この交点と該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方と、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点との幾何学的位置関係が幾何学的基準位置関係と等しくなるように該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方および該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点を補正する走査曲線教示点補正手段と
を含んでいる。
【００１０】
【作用】
請求項１の曲面教示方法であれば、所定範囲にわたってねじれなく連続的に断面形状が同一であるとともに、この所定範囲にわたって所定の平面となめらかに連続する曲面を教示する場合において、同一断面形状のまま曲面が連続する連続方向に対して直角に交差する平面と曲面の、連続方向における一方の端部との交差線である第１の断面曲線を設定し、設定された第１の断面曲線上の複数の教示点を第１断面曲線教示点として教示し、
第１断面曲線教示点の始点を始点とし、かつ連続方向に延びる始点側走査曲線に対応する複数の教示点を始点側走査曲線教示点として教示し、第１断面曲線教示点の終点を始点とし、かつ連続方向に延びる終点側走査曲線に対応する複数の教示点を終点側走査曲線教示点として教示し、第１断面曲線教示点の始点および終点における第１の断面曲線の接線を算出し、算出された２つの接線の交点を算出し、第１断面曲線教示点の始点、終点および算出された交点の幾何学的位置関係を幾何学的基準位置関係に設定し、始点側走査曲線教示点および終点側走査曲線教示点が連続方向に対して直交する方向に正対することに応答して、該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点における、連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である第２の断面曲線の、第２断面曲線教示点の始点および終点における、第１の断面曲線の接線と平行に延びる接線を求め、算出された２つの接線の交点を算出し、この交点と該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点との幾何学的位置関係が幾何学的基準位置関係と等しくなるように該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点を補正し、始点側走査曲線教示点および終点側走査曲線教示点が連続方向に対して直交する方向に正対しないことに応答して、連続方向に対して直角に交差するとともに、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方が位置する平面上に該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点を求め、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方および該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点における、連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である第３の断面曲線の、第３断面曲線教示点の始点および終点における、第１の断面曲線の接線と平行に延びる接線を求め、算出された２つの接線の交点を算出し、この交点と該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方と、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点との幾何学的位置関係が幾何学的基準位置関係と等しくなるように該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方および該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点を補正することにより、精度よく走査曲線を教示することができる。
【００１１】
この場合、断面曲線教示点の始点、終点も教示点であることから、基準となる始点、終点も教示誤差を含むことが考えられるが、断面曲線教示点については、所定の精度が達成できるようにマーキングして教示を行なう方法などにより解決できる。また、仮に、断面曲線教示点の始点、終点が誤差を含んでいても、補正された走査曲面教示点により得られる曲面は、幾何的に始点、終点の位置関係を再現することになるのであるから、曲面の全範囲にわたって同じ方向に同じ誤差量だけずれることになって教示精度を向上でき、みがき作業を行なった場合などにおいてみがき品質を向上させることができる。
【００１２】
請求項２の曲面教示装置であれば、所定範囲にわたってねじれなく連続的に断面形状が同一であるとともに、この所定範囲にわたって所定の平面となめらかに連続する曲面を教示する場合において、
断面曲線教示手段によって、同一断面形状のまま曲面が連続する連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である断面曲線を設定し、設定された断面曲線上の複数の教示点を断面曲線教示点として教示し、
走査曲線教示手段によって、曲面の、連続方向における一方の端部に対応する断面曲線教示点の始点を始点とし、かつ連続方向に延びる始点側走査曲線に対応する複数の教示点を始点側走査曲線教示点として教示し、曲面の、連続方向における一方の端部に対応する断面曲線教示点の終点を始点とし、かつ連続方向に延びる終点側走査曲線に対応する複数の教示点を終点側走査曲線教示点として教示し、
幾何学的位置関係算出手段によって、曲面の、連続方向における一方の端部に対応する断面曲線教示点の始点および終点における断面曲線の接線を、対応する平面の延長方向に基づいて算出し、算出された２つの接線の交点を算出し、断面曲線教示点の始点、終点および算出された交点の幾何学的位置関係を幾何学的基準位置関係に設定し、
走査曲線教示点補正手段によって、始点側走査曲線教示点および終点側走査曲線教示点が連続方向に対して直交する方向に正対することに応答して、該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点における、連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である断面曲線の、断面曲線教示点の始点および終点における接線を、対応する平面の延長方向に基づいて求め、算出された２つの接線の交点を算出し、この交点と該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点との幾何学的位置関係が幾何学的基準位置関係と等しくなるように該当する始点側走査曲線教示点および該当する終点側走査曲線教示点を補正し、
始点側走査曲線教示点および終点側走査曲線教示点が連続方向に対して直交する方向に正対しないことに応答して、連続方向に対して直角に交差するとともに、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方が位置する平面上に、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点を求め、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方および該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点における、連続方向に対して直角に交差する平面と曲面との交差線である断面曲線の、断面曲線教示点の始点および終点における接線を、対応する平面の延長方向に基づいて求め、算出された２つの接線の交点を算出し、この交点と該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方と、該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点との幾何学的位置関係が幾何学的基準位置関係と等しくなるように該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の一方および該当する始点側走査曲線教示点または該当する終点側走査曲線教示点の他方の投影点を補正する。
したがって、走査曲線教示点の補正を全く行わない場合あるいは断面曲線教示点の始点、終点による幾何的位置関係だけを基準にして走査曲線教示点の位置補正を行う場合に比べて、教示点の位置精度を著しく高めることができる。つまり、目視により走査曲線の境目が分かりにくいような場合は、境目における接線方向の前後位置において接線の傾きの変化が少ないと考えられるので、断面曲線教示点の始点および終点におけるそれぞれの接線の交点を算出して、両接線のなす角度、交点からの始点および終点の距離などの幾何的位置関係を基準にして、走査曲線教示点の境目における接線方向の位置を補正することにより、精度よく走査曲線を教示することができるのである。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。
図１はこの発明の曲面教示方法の一実施例を説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳＰ１において教示対象である曲面の引き延ばし方向と交差する平面と教示対象である曲面との交差線である断面曲線を設定し、ステップＳＰ２において設定された断面曲線上の複数の教示点（以下、断面曲線教示点と称する）を教示し、ステップＳＰ３において断面曲線教示点の始点および終点における接線をそれぞれ算出し、ステップＳＰ４において２つの接線の交点を算出し、ステップＳＰ５において始点、終点、交点の３点で定まる幾何的位置関係を算出する。そしてステップＳＰ６において断面曲線教示点の始点の走査曲線と終点の走査曲線をそれぞれ設定し、ステップＳＰ７において両走査曲線の形状に対応させて両走査曲線上の教示点数および教示点間隔を設定し、ステップＳＰ８において設定された教示点数および教示点間隔に基づいて両走査曲線上の複数の教示点（以下、走査曲線教示点と称する）を教示し、ステップＳＰ９において始点の走査曲線教示点と対応する終点の走査曲線教示点において、それぞれ接線を算出し、ステップＳＰ１０において各対の走査曲線教示点における接線の交点を算出し、ステップＳＰ１１において各対の走査曲線教示点に対応する交点の位置を基準にして、ステップＳＰ５において得られた幾何的位置関係に基づいてそれぞれの走査曲線教示点の位置を補正し、補正された走査曲線教示点を両走査曲線の教示点として一連の処理を終了する。
【００１４】
図２は、この曲面教示方法の一例を説明するための図であり、図２（Ａ）は図７で説明した場合と同様な短曲線Ａ１，Ａ２と長曲線Ａ３，Ａ４で区画された曲面Ａを示している。ここで短曲線Ａ１の教示するための教示点の設定の方法、長曲線Ａ３，Ａ４の教示点の設定の方法は図７において説明した通りであり、その説明は省略する。
【００１５】
この実施例においては短曲線Ａ１を示す断面曲線教示点を教示し、長曲線Ａ３，Ａ４を教示する走査曲線教示点がそれぞれ図２（Ｂ）の破線上のように得られた後、短曲線Ａ１の始点Ｐ、終点Ｑのそれぞれにおいて図３に示すように接線Ｔ１，Ｔ２を引き、その両接線の交点Ｒを求めて、三角形ＰＱＲの幾何的位置関係（具体的には辺ＰＲの長さ、辺ＱＲの長さ、および角Ｒの角度θ）を求める。そして、図４に示すように走査曲線である長曲線Ａ３，Ａ４を教示する走査曲線教示点の対である（ｐ１，ｑ１）において、それぞれ始点ｐ１と終点ｑ１における接線ｔ１，ｔ２を引き、両接線の交点ｒ１を求める。そして、交点ｒ１の位置を基準として前記辺ＰＲの長さ、辺ＱＲの長さ、角Ｒの角度θを当てはめて、既に教示した（ｐ１，ｑ１）を三角形ＰＱＲの幾何的位置関係により補正した教示点（ｐ１’，ｑ１’）を求める。以下、同様にして既に教示した（ｐ２，ｑ２），（ｐ３，ｑ３），…，（ｐｎ，ｑｎ）を三角形ＰＱＲの幾何的位置関係により補正した教示点（ｐ２’，ｑ２’），（ｐ３’，ｑ３’），…，（ｐｎ’，ｑｎ’）を求める。
【００１６】
つまり、曲面と曲面の境目がわかりにくいような走査曲線を教示する場合は、予め断面曲線教示点の始点Ｐ、終点Ｑおよび交点Ｒで決定される、基準となる幾何的位置関係に基づいて各対の走査曲線教示点を補正することにより教示点の接線方向の誤差を少なくするのである。これは、曲面と曲面の境目がわかりにくいような走査曲線は、接線方向の位置の変化に比べて接線方向の傾きの変化が少ないことを利用して、位置的に変化の少ない、両接線の交点を求めて前記基準となる幾何的位置関係に基づいて位置補正を行なうことにより教示精度を向上させるようにするのである．但し、この方法は断面曲線Ａ１がねじれなく引き延ばされる場合に限られる。
【００１７】
なお、各対に対応する走査曲線教示点ｐｋ，ｑｋが位置的に正確に対になっていない場合には、断面曲線を引き延ばす方向に垂直な平面における投影点を求めることにより、正確な１対の走査曲線教示点を求めることができる。図５はその一例を概略的に示した図であり、始点ｐｋに対応する終点が正確に対応していない場合には、引き延ばす方向に垂直な平面１０上に、平面１０の前後にある終点ｑ（ｋ−１）、ｑｋに基づいて投影点ｑｔを求め、この点を始点Ｐｋに対応する終点とすれば良い。この方法は終点を求める場合に限らず、始点を求める場合、あるいは始点、終点の両方を求める場合にも適用することができる。
【００１８】
この曲面教示方法によれば、任意に設定した断面曲線上の断面曲線教示点を教示し、次いで断面曲線教示点の始点、終点を規定する始点の走査曲線および終点の走査曲線上の点を、走査曲線の局部的形状を考慮して粗密変化させるように教示点数および間隔を設定することにより、該当する曲面の教示を達成できる。この結果、教示点数を著しく少なくすることができ、曲面教示の作業量を著しく低減できるとともに教示所要時間を大幅に短縮することができる。また、予め断面曲線教示点の始点、終点のそれぞれの接線の交点を求め、基準となる断面曲線教示点の始点、終点、および交点の幾何的位置関係に基づいて、始点の走査曲線教示点および終点の走査曲線教示点の位置を補正することにより、走査曲線で区画される曲面と他の曲面との境目がわかりにくい場合であっても、高精度に両走査曲線を教示することができる。
【００１９】
【実施例２】
図６はこの発明の曲面教示装置の一実施例を示すブロック図である。この曲面教示装置は、設定された被教示面データに基づいて断面曲線を設定する断面曲線設定部１と、設定された断面曲線上における断面曲線教示点を設定する断面曲線教示点設定部２と、断面曲線教示点の始点と終点における接線の交点を算出するとともに、始点、終点、交点の幾何的位置関係を算出して保持する基準位置関係算出保持部３と、設定された断面曲線教示点の始点の走査曲線および終点の走査曲線を設定する走査曲線設定部４と、両走査曲線の形状に基づいて教示点数および走査曲線の各小領域毎の教示点間隔を設定する教示条件設定部５と、始点の走査曲線および終点の走査曲線上において、設定された教示点数および走査曲線の各小領域毎の教示点間隔に基づいて走査曲線教示点を設定する走査曲線教示点設定部６と、始点の走査曲線教示点および終点の走査曲線教示点の各対における接線の交点を算出するとともに、始点、終点、交点の幾何的位置関係を算出して保持する走査曲線位置関係算出保持部７と、断面曲線教示点の始点、終点、交点の幾何的位置関係に基づいて走査曲線教示点の始点、終点の位置を補正する走査曲線教示点補正部８と、断面曲線教示点設定部２により設定された断面曲線教示点データ、走査曲線教示点補正部８により補正された始点および終点の走査曲線教示点データをそれぞれ別々に保持する教示点データ保持部９とを有している。
【００２０】
上記構成の曲面教示装置の作用は次の通りである。
被教示曲面が設定された場合に、断面曲線設定部１により被教示曲面の断面曲線を設定し、断面曲線教示点設定部２により断面曲線教示点を教示する。この場合における断面曲線教示点は、断面曲線を構成する各小領域毎の曲率半径の大小等に基づいて教示点数、間隔等が設定されるので、十分に高精度の教示が達成できることになる。次いで、基準位置関係算出保持部３が断面曲線教示点の始点と終点における接線の交点を算出するとともに、始点、終点、交点の幾何的位置関係を算出して保持する。一方、走査曲線設定部４により、設定された断面曲線教示点の始点の走査曲線および終点の走査曲線を設定する。そして、走査曲線の形状に基づいて教示条件設定部５により教示点数および走査曲線の各小領域毎の教示点間隔を設定し、走査曲線上において、設定された教示点数および走査曲線の各小領域毎の教示点間隔に基づいて走査曲線教示点設定部６により走査曲線教示点を教示する。そして、走査曲線位置関係算出保持部７が始点および終点の走査曲線教示点における接線の交点を算出するとともに、始点、終点、交点の幾何的位置関係を算出して保持する。そして走査曲線教示点補正部８が基準位置関係算出保持部３の基準となる幾何的位置関係に基づいて走査曲線教示点を補正する。したがって、断面曲線教示点の始点、終点および交点の位置関係に基づいて、走査曲線教示点の位置を精度良く補正できるのであるから、著しく少ない教示点数で品質の高い、断面曲線を引き延ばした曲面の教示を行なうことができる。
【００２１】
【発明の目的】
以上のように、請求項１の発明は、走査曲線が目視により教示しにくい場合であっても、所定範囲にわたってねじれなく連続的に断面形状が同一であるとともに、この所定範囲にわたって所定の平面と連続する曲面を少ない教示点で高精度に教示できるという特有の効果を奏する。
請求項２の発明も、走査曲線が目視により教示しにくい場合であっても、所定範囲にわたってねじれなく連続的に断面形状が同一であるとともに、この所定範囲にわたって所定の平面と連続する曲面を少ない教示点で高精度に教示できるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の曲面教示方法の一実施例を説明するフローチャートである。
【図２】曲面教示の具体的方法を説明する概略図である。
【図３】曲面教示の具体的方法を説明する概略図であり、断面曲線における幾何的位置関係を示す図である。
【図４】曲面教示の具体的方法を説明する概略図であり、走査曲線教示点の補正の仕方を示す図である。
【図５】走査曲線教示点が正確に対になっていない場合の走査曲線教示点の算出方法を説明するための図である。
【図６】この発明の曲面教示装置の一実施例を示すブロック図である。
【図７】本発明者が既に提案している曲面教示方法を説明するための図である。
【図８】走査曲線における接線方向の走査曲線教示点のずれについて説明するための図である。
【符号の説明】
１  断面曲線設定部    ２  断面曲線教示点設定部
３  基準位置関係算出保持部    ４  走査曲線設定部
６  走査曲線教示点設定部    ７  走査曲線位置関係算出保持部
８  走査曲線教示点補正部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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