JP6542955B1 - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 状況に応じた効率的なキャリブレーションを実施可能であり、十分な精度の測定を短時間に低コストで実施可能な測定装置及び測定方法を提供する。
【解決手段】 工作機械の移動体２０に取り付けられ、移動体２０の動作により測定位置または測定方向を変更可能な測定器４と、測定器４が取得したローカル座標をワールド座標に変換し、ローカル座標からワールド座標への変換のキャリブレーションを行う制御部６と、を備え、 制御部６が、要求される測定精度、または測定器４及び移動体２０の間のインターフェイスとなる被拘束部１０の種類に基づいて、キャリブレーションクラスを定め、定められたキャリブレーションクラスに基づいて、キャリブレーションに関する制御処理を行う測定装置２、及び測定方法を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被測定物を測定する測定装置、特に、測定器が工作機械の移動体に取り付けられた測定装置、及びこの測定装置を用いた測定方法に関する。

工作機械に載置された被測定物を工作機上で測定する３次元測定器が提案されている。このような３次元測定器では、基準球を用いてキャリブレーションを行う場合が多いが、基準球の面を測定するため、基準球に加えて、ダイヤルゲージ等の測定具を別途用いる必要がある。

これに対処するため、工作機械の移動体に測定器を取りつけて、被測定物を測定する測定装置が提案されている提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許５５９５７９８号

特許文献１に記載の測定装置では、工作機械の移動体の機能を有効利用することにより、基準球を工作機上の任意の位置に設置するだけで、ダイヤルゲージ等の測定具を別途用いることなく、測定器の３次元オフセットを取得して、測定装置のキャリブレーションを行うことができる。

しかし、特許文献１に記載の測定装置において、測定器の３次元オフセットを取得するには、長時間を要する。一方、時間的制約でキャリブレーションを行わないまま測定すると、不十分な測定結果しか得られない可能性がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、状況に応じた効率的なキャリブレーションを実施可能であり、十分な精度の測定を短時間に低コストで実施可能な測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の１つの実施態様に係る測定装置は、
工作機械の移動体に取り付けられ、前記移動体の動作により測定位置または測定方向を変更可能な測定器と、
前記測定器が取得したローカル座標をワールド座標に変換し、前記ローカル座標から前記ワールド座標への変換のキャリブレーションを行う制御部と、
を備え、
前記制御部が、
要求される測定精度、または前記測定器及び前記移動体の間のインターフェイスとなる被拘束部の種類に基づいて、キャリブレーションクラスを定め、
定められた前記キャリブレーションクラスに基づいて、前記キャリブレーションに関する制御処理を行う。

本発明の１つの実施態様に係る測定方法は、
工作機械の移動体に取り付けられ、前記移動体の動作により測定位置及び測定方向を変更可能な測定器を用いて、
前記測定器が取得したローカル座標をワールド座標に変換し、前記ローカル座標から前記ワールド座標への変換のキャリブレーションを行う測定方法であって、
要求される測定精度、または前記測定器及び前記移動体との間のインターフェイスとなる被拘束部の種類を定めるステップと、
定められた前記測定精度または前記被拘束部の種類に基づいて、キャリブレーションクラスを定めるステップと、
定められた前記キャリブレーションクラスがキャリブレーション実施のクラスであると判別した場合、前記キャリブレーションクラスに応じた内容のキャリブレーションを行い、定められた前記キャリブレーションクラスがキャリブレーション不実施のクラスであると判別した場合、キャリブレーションを実施しないステップと、
を含む。

上記の実施態様の測定装置及び測定方法によれば、状況に応じた効率的なキャリブレーションを実施可能であり、十分な精度の測定を短時間に低コストで実施可能な測定装置及び測定方法を提供することができる。

本発明の１つの実施形態に係る測定装置を備えた工作機械を模式的に示す斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る測定装置の制御構成を示すブロック図である。 工作機械に取りつけられた測定器を用いて被測定物の測定を行う一般的な測定方法の作業フローを示すフローチャートである。 本発明の１つの実施形態に係る測定装置におけるキャリブレーションのための制御処理を示すフローチャートである。 キャリブレーションクラスの判定を行うためのテーブルの一例を示す図である。 定められたキャリブレーションクラスに基づいてキャリブレーションに関する制御処理を行う実施例１を示す図である。 図６Ａに示す制御処理において、画像プローブが取得した画像の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。
各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示す場合があるが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後述の実施形態では前述の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態ごとには逐次言及しないものとする。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合もある。

（１つの実施形態に係る測定装置）
始めに、図１及び図２を参照しながら、本発明の１つの実施形態に係る測定装置の概要を説明する。図１は、本発明の１つの実施形態に係る測定装置を備えた工作機械を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の１つの実施形態に係る測定装置の制御構成を示すブロック図である。

図１に、物体が移動する６つの自由度：Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向、並びに各軸周りの回転方向であるＡ方向、Ｂ方向及びＣ方向を矢印で示す。本実施形態に係る工作機械１００では、工具が取り付けられる主軸頭３０の主軸２０が、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動し、更にＹ軸周りのＢ方向に首振り（回転）可能になっている。また、被測定物Ｓを載置した回転テーブル４０が、Ｚ軸周りのＣ方向に回転可能になっている。

図２に示すように、本実施形態に係る測定装置２は、測定器４及び測定器４に電気的に繋がった制御部６から構成される。
測定器４は、シャンク１０を介して主軸頭３０の主軸２０に取り付けられる。シャンクはツールホルダとも称される。通常、工具は刃先及びシャンクから構成され、シャンクが主軸２０に設けられた穴部に挿入されて固定されることにより、工具が主軸２０に取り付けられる。本実施形態では、測定器４がシャンク１０に接合され、工具の場合と同様に、シャンク１０を主軸２０の穴部に挿入して固定することにより、測定器４が主軸２０の先端部に取り付けられる。これにより、測定器４は、主軸２０の動作により測定位置または測定方向を変更することができ、被測定物Ｓの３次元の測定を行うことができる。

なお、測定器４が取りつけられる主軸２０を、移動体と称することができ、測定器４及び主軸（移動体）２０の間のインターフェイスとなるシャンクを、被拘束部と称することができる。

測定器４及び制御部６の間は、有線で繋ぐこともできるし、無線で繋ぐことできる。制御部６は、工作機械１００の制御装置とは個別に備えられる場合もあり得るし、工作機械１００の制御装置の内部に組み込まれている場合もあり得る。
制御部６は、測定器４により取得したローカル座標をワールド座標に変換する。また、被測定物Ｓの測定に当たり、ローカル座標からワールド座標への変換のキャリブレーションを行うことができる。

ここで、ローカル座標とは、測定器４を基準とした相対的な座標である。ワールド座標は、測定器４が取り付けられた工作機械が存在する空間の絶対的な座標である。測定器４を主軸２０に取り付けるごとに、測定器４の主軸２０に対する相対的な位置、姿勢は一定ではない。つまり、測定器４を主軸２０に取り付ける場合、取り付けの基準位置からのオフセットが生じる。よって、測定器４が測定したローカル座標の測定値をワールド座標に変換するとき、オフセット分を補正する必要があり、これをキャリブレーションと称する。

本実施形態では、測定器４が取りつけられる移動体として、主軸頭３０の主軸２０が例示されているが、これに限られるものではなく、工具または被測定物を取りつけて移動させる任意の機構、例えば、軸頭、回転テーブル、台座等を採用できる。移動体が動く自由度にしても、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ａ方向、Ｂ方向及びＣ方向の６つの自由度のうち、任意の自由度について移動させることができる。

（被測定物の測定方法）
次に、図３を参照しながら、工作機械に測定器を取りつけて被測定物の測定を行う場合の一般的な測定方法の説明を行う。図３は、工作機械に取りつけられた測定器を用いて被測定物の測定を行う一般的な測定方法の作業フローを示すフローチャートである。

図３に示すように、始めに、工作機械に測定器を取り付けて通電し、温度的に平衡させる（ステップＳ１０）。そして、測定装置のキャリブレーションを行う（ステップＳ１２）。測定器を移動体に取り付ける精度はおのずと限界があり、特に、シャンクの種類によって異なる。よって、測定の再現性を保つため、取り付けられた測定器の基準位置からの３次元オフセットを取得して、測定器により得られた測定値を補正するキャリブレーションを行う必要がある。このキャリブレーションにより、被測定物の正確な測定が実現できる。

次に、ステップ１２で行ったキャリブレーション結果を用いて、被測定物Ｓの測定点、測定パスを定めたティーチングを作成する（ステップＳ１４）。そして、ティーチングで規定された測定パスに沿って、測定器が取り付けられた移動体を動かして、所定の測定点の測定データを取得する（ステップ１６）。測定データから得られたローカル座標に基づいて、キャリブレーションされたワールド座標を算出して、測定結果を出力する（ステップＳ１８）。

工作機械に測定器を取りつけて被測定物の測定を行う場合、工作機械の移動体の機能を有効利用することにより、別途、測定具を使用することなくキャリブレーションを実施できる。しかし、キャリブレーションの精度を高めようとすると、キャリブレーションの点数を増やしたり、 計算精度を上げたりするため、キャリブレーションに長時間を要することになる。更に、図３の作業フローでは、ティーチングの作成と測定を順次行う例であるが、ティーチングと測定が測定器のつけ外しを挟む場合には、キャリブレーションを２回行うことになり、更に時間を要することになる。

（本実施形態に係るキャリブレーション）
そこで、本実施形態に係る測定装置２では、下記に示すようなキャリブレーションのための制御処理を行う。
具体的には、制御部６が、要求される測定精度、または測定器４及び主軸（移動体）２０の間のインターフェイスとなるシャンク（被拘束部）１０の種類に基づいて、キャリブレーションクラスを定める制御処理を行う。そして、定められたキャリブレーションクラスに基づいて、キャリブレーションに関する制御処理を行う。

ここで、「要求される測定精度」には、最終製品の検査における要求測定精度、つまり設計図面上の公差だけでなく、中途工程での要求測定精度、例えば、工程図面、工程指示書に記載された要求公差、オペレータがインプットした要求公差等も含まれる。例えば、最終製品の要求精度が厳しくない場合については、最終製品の要求精度が厳しい場合に比べて、より少ない項目について補正するキャリブレーションクラスを選択することができる。

また、工程図面、工程指示書、オペレータの入力において、各工程、例えば、測定パス作成工程、粗加工工程に応じた必要公差（測定精度）が規定されている場合には、規定された必要公差（測定精度）に応じた項目について補正するキャリブレーションクラスを選択することができる。例えば、測定パスを作る場合には、１ｍｍ程度の誤差は許容できるため、非常にラフなキャリブレーションでよいので、それに合ったキャリブレーションクラスを選択する。また、粗加工後の測定では、比較的低精度の測定値が出せればよいので、それに合ったキャリブレーションクラスを選択する。

シャンク（被拘束部）１０の種類については、代表的なものとして、ＢＴ（ＪＩＳ規格）、ＨＳＫ（ＤＩＮ規格）、ＣＡＰＴＯ（登録商標）等が挙げられる。シャンク（被拘束部）１０の種類によって、取り付け精度が異なる。例えば、測定器４を主軸（移動体）２０に取り付けた後の誤差が、ＢＴ（ＪＩＳ規格）に比べ、ＣＡＰＴＯ（登録商標）では抑えられており、限定された項目だけを補正するキャリブレーションクラスが選択される。

更に、測定精度及びシャンク（被拘束部）１０の種類の組み合わせに基づいてキャリブレーションクラスを定めることもできる。例えば、誤差の少ないシャンク（被拘束部）１０を用いて、要求精度が厳しくない粗加工工程後の測定を行う場合には、非常に限定的なキャリブレーションのみを行うキャリブレーションクラスが選択される場合や、後述するように、キャリブレーションを行なわないキャリブレーションクラスが選択される場合もあり得る。

以上のように、本実施形態では、測定精度または被拘束部の種類に基づいて、キャリブレーションクラスを定め、定められたキャリブレーションクラスに基づいて、キャリブレーションに関する制御処理を行うので、不要な補正項目を省いた効率的なキャリブレーションを実施可能であり、十分な精度の測定を短時間に低コストで実施可能である。

「定められたキャリブレーションクラスに基づいて、キャリブレーションに関する制御処理を行う」ことについて、更に詳細に述べれば、キャリブレーションクラスに対応した内容のキャリブレーションを行う場合だけでなく、キャリブレーションを行わない場合も含まれる。

更に、「キャリブレーションクラスに対応した内容のキャリブレーション」には、主軸（移動体）２０に取り付けられた測定器４が主軸（移動体）２０に対して動く可能性のある６つの自由度（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ、Ｂ及びＣ方向）のうち、キャリブレーションクラスに対応した自由度に関してキャリブレーションを行うことが考えられる。

キャリブレーションクラスに対応した自由度に関してキャリブレーションを行うことにより、十分な精度の測定を短時間に低コストで確実に実施可能である。
なお、測定精度やシャンク（被拘束部）１０の種類によって、上記の６つの自由度のうち少なくとも３つの自由度（例えば、Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向、Ｘ、Ｙ軸及びＢ方向）に関してキャリブレーションを行えば、多くの場合、十分な精度の測定を効率的に実現できると考えられる。
例えば、被拘束部の長軸をＺ軸とし、測定平面がそれに直交するＸＹ面とする。シャンク（被拘束部）１０がＸ軸、Ｙ軸方向及びＺ軸（長軸）周りのＣ方向（回転方向）に遊びがある場合には、６つの自由度のうち、Ｘ、Ｙ軸及びＣ方向の３つの自由度に関してキャリブレーションを行うことが好ましい。

更なる例としては、３次元の測定を測定器４において、例えば、シャンク（被拘束部）１０の長軸をＺ軸とすると、長軸に直交する面（例えば、測定器４の検出面）を構成するＸ軸、Ｙ軸、及びＸ、Ｙ、Ｚ軸廻りのＡ、Ｂ、Ｃ方向の６つの自由度がある。シャンク（被拘束部）１０及び検出点の間の間隔が長い場合、シャンク（被拘束部）１０での振れ（Ａ、Ｂ方向の移動（回転））により、検出点のＸ、Ｙ軸方向のズレが大きくなる可能性がある。例えば、取り付け面から測定点までの距離が２００ｍｍの場合、取り付けの振れは２０μｍ程度になることがある。その場合には、６つの自由度のうち、Ｘ、Ｙ軸方向の２つの自由度に関してキャリブレーションを行う必要がある。

更に、２次元以上の測定範囲を持つ測定器４においては、回転方向の誤差も測定誤差となる。主軸にとりつけるシャンクの形状によっては、回転誤差は測定誤差換算で数十μｍになる場合もある。例えば、シャンク（被拘束部）１０が、ＨＳＫ−Ａ（ＤＩＮ規格）の場合、ＸＹ面内の誤差は小さく、Ｘ軸及びＹ軸方向のキャリブレーションは不要である。一方、Ｚ軸周りのＣ方向の振れは大きく、Ｃ方向のキャリブレーションは必要である。よって、６つの自由度のうち、１つの自由度に関してキャリブレーションを行う必要がある。

以上のように、各自由度における必要な測定精度を考慮して、キャリブレーションが必要な自由度を抽出し、必要な測定精度に影響を与えない自由度については、キャリブレーションを行わないようにキャリブレーションクラスを定めることが好ましい。また、被測定物の測定面の形状や向きによって、限定された方向の自由度に関してキャリブレーションを行えば良い場合もあり得る。

更に、「キャリブレーションクラスに対応した内容のキャリブレーション」に関し、キャリブレーションクラスに応じて、ローカル座標を取得するポイント数や測定位置及び測定方向を定めることもできる。例えば、測定パス作成前のキャリブレーションや、粗加工後の測定前のキャリブレーションであれば、最終加工後の測定前のキャリブレーションほどの精度は要求されないので、キャリブレーションのためにローカル座標を取得するポイント数や測定位置及び測定方向を減らすことが可能である。

以上のように、測定精度やシャンク（被拘束部）１０の種類に応じて、ローカル座標を取得するポイント数や測定位置及び測定方向を定めるので、各状況において十分な精度の測定を効率的に実現できる。
本実施形態に係る測定器４として、光切断方式の光切断プローブや、位相シフト方式の位相シフトプローブや、画像方式の画像プローブを採用することができる。

光切断方式は、光源からスリット状の光を被測定物に投射して、その反射光を受光素子で検出し、三角測距することで、スリット状の光の３次元データが取得できる。このスリット状の光を走査することによって、被測定物の３次元測定形状を得ることができる。

位相シフト方式は、時間縞回折法とも呼ばれ、正弦波縞パターンの位相をずらして撮影した画像を解析することにより距離を計測する方法である。位相の異なる最低３枚の正弦波縞パターンの画像を取得することにより、被測定物の３次元測定形状を得ることができる。

画像方式は、カメラ等の画像取得手段で得られた被測定物の画像から２次元測定形状を得る方法である。

何れの方式の測定器４を用いた場合であっても、不要な補正項目を省いた効率的なキャリブレーションを実施可能であり、十分な精度の測定を短時間に低コストで実施可能である。
（キャリブレーションのための制御処理）
次に、図４及び図５を参照しながら、本発明の１つ実施形態に係る測定装置２の制御部６によって行われるキャリブレーションのための制御処理について説明する。図４は、本発明の１つの実施形態に係る測定装置におけるキャリブレーションのための制御処理を示すフローチャートである。図５は、キャリブレーションクラスの判定を行うためのテーブルの一例を示す図である。

図４に示すように、始めに、記憶部に保管されている測定器４に関するデータＡを読み出す（ステップＳ２０）。この場合、予め制御部６の記憶部に保管されているデータＡを読み出す場合もあり得るし、オペレータによりインプットされて記憶部に一時的に保管されたデータＡを読み出す場合もあり得る。
データＡには、測定器４の測定方式、測定器４が取り付けられた移動体の情報等が含まれる。データＡにより、キャリブレーションを行う可能性のある自由度が画定できる。

次に、記憶部に保管されている要求測定精度に関するデータＢを読み出す（ステップＳ２２）。この場合も、予め制御部６の記憶部に保管されているデータＢを読み出す場合もあり得るし、オペレータによりインプットされて記憶部に一時的に保管されたデータＢを読み出す場合もあり得る。
データＢには、上記のように、最終製品の検査における要求測定精度、中途工程での要求測定精度等が含まれるし、各工程（測定パス作成工程、粗加工工程等）に応じた必要公差（測定精度）も含まれる。

次に、記憶部に保管されているシャンク（被拘束部）に関するデータＣを読み出す（ステップＳ２４）。この場合も、予め制御部６の記憶部に保管されているデータＣを読み出す場合もあり得るし、オペレータによりインプットされて記憶部に一時的に保管されたデータＣを読み出す場合もあり得る。

データＣには、シャンク（被拘束部）の種類の情報、例えば、ＢＴ（ＪＩＳ規格）、ＢＢＴ（企業規格）、ＨＳＫ−Ａ（ＤＩＮ規格）、ＨＳＫ−Ｔ（ＤＩＮ規格）、ＣＡＰＴＯ（登録商標）等の情報や、各シャンク（被拘束部）についての各自由度における取り付け精度の情報が含まれる。

次に、読み出したデータＡからデータＣに基づいて、キャリブレーションクラスを定める制御処理を行う（ステップＳ２６）。本実施形態では、図５に示すようなテーブルを用いて、キャリブレーションクラスを定める。データＡに対応する測定器４の測定方式に応じて、個々のテーブルが備えられている。テーブルの縦列にデータＢに対応する要求測定精度が示され、横列にデータＣに対応する取り付け可能なシャンク（被拘束部）の種類が示されている。このようなマトリックスの個々の欄にキャリブレーションクラスが設定されている。つまり、ステップＳ２６では、測定精度及びシャンク（被拘束部）の種類の組み合わせに基づいてキャリブレーションクラスを定めている。

図５では、工作機械１として示したＢＴ規格のシャンク（被拘束部）が取り付け可能な工作機械に適用するテーブル、工作機械２として示したＮＳＫ規格のシャンク（被拘束部）が取り付け可能な工作機械に適用するテーブル、及び工作機械３として示したＣＡＰＴＯタイプのシャンク（被拘束部）が取り付け可能な工作機械に適用するテーブルをまとめて示してあるが、実際の制御処理では、工作機械１〜３の何れか１つのテーブルが用いられる。
また、図５のテーブルでは、要求測定精度ついて、具体的な許容上限値が規定されているが、これに限られるものではなく、例えば、各工程の内容、例えば、測定パス作成工程、粗加工工程等で規定することもできる。

次に、ステップＳ２６で定められたキャリブレーションクラスに基づいて、キャリブレーションを実施するか否か判断する（ステップＳ２８）。この判断で、もし、キャリブレーションを実施しない（ＮＯ）と判別したときには、そのままキャリブレーションに関する制御処理を終了する。ステップＳ２８の判断で、もし、キャリブレーションを実施する（ＹＥＳ）と判別したときには、次に、キャリブレーションクラスに対応したローカル座標を取得するポイント数、測定位置及び測定方向を決定する（ステップＳ３０）。そして、キャリブレーションクラスに対応したキャリブレーションを行う自由度を決定し（ステップＳ３２）、ステップＳ３０及びステップＳ３２で設定した条件に基づいて、測定器４が取り付けられた移動体（例えば、主軸頭３０の主軸２０）を駆動して、実際のキャリブレーションを実行し（ステップＳ３４)、一連のキャリブレーションのための制御処理を終了する。

以上のように、本実施形態に係る測定方法では、工作機械１００の移動体（例えば、主軸頭３０の主軸２０）に取り付けられ、移動体の動作により測定位置及び測定方向を変更可能な測定器４を用いて、測定器４が取得したローカル座標をワールド座標に変換し、ローカル座標からワールド座標への変換のキャリブレーションを行う。
特に、本実施形態に係る測定方法では、
要求される測定精度、または測定器４及び移動体との間のインターフェイスとなるシャンク（被拘束部）１０の種類を定めるステップと、
定められた測定精度またはシャンク（被拘束部）１０の種類に基づいて、キャリブレーションクラスを定めるステップと、
定められたキャリブレーションクラスがキャリブレーション実施のクラスであると判別した場合、キャリブレーションクラスに応じた内容のキャリブレーションを行い、定められたキャリブレーションクラスがキャリブレーション不実施のクラスであると判別した場合、キャリブレーションを実施しないステップと、
を含む。

これにより、不要な補正項目を省いた効率的なキャリブレーションを実施可能であり、十分な精度の測定を短時間に低コストで実施可能である。

特に、工作機械１００に被測定物Ｓが取り付けられた状態で、測定器４が被測定物Ｓから取得したローカル座標を用いて、キャリブレーションクラスの決定及びキャリブレーションを行うことができる。よって、キャリブレーション用の特別な部材を用いずに、加工中または加工直後の被測定物Ｓを用いて、キャリブレーションクラスの決定やキャリブレーションを実施できるので、十分な精度の測定を効率的に実施可能である。

次に、上記のキャリブレーションのための制御処理を行った具体的な実施例の説明を行う。
（実施例１）
始めに、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら、実施例１について説明する。図６Ａは、定められたキャリブレーションクラスに基づいてキャリブレーションに関する制御処理を行う実施例１を示す図である。図６Ｂは、図６Ａに示す制御処理において、画像プローブが取得した画像の一例を示す図である。

実施例１では、測定器４として、視野４０ｍｍ×４０ｍｍの画像プローブ（２次元プローブ）を用いた場合を示す。このときシャンク（被拘束部）１０として、ＨＳＫ−Ａを用いた場合には、そのＸＹ面内のオフセットの再現性は工具振れと同程度になり、5μｍ前後が期待できる。
一方、ＨＳＫ−Ａは回転方向の振れが大きく、２０ｍｍ視野に対して１００μｍ近くずれてしまう場合がある。よって、Ｚ軸（長軸）周りのＣ方向のキャリブレーションを行う必要がある。

この場合、Ｃ方向のキャリブレーションだけでよいので、キャリブレーションターゲットＴを回転テーブル４０に載置し、回転テーブル４０の中央を原点に設定して、測定器（画像プローブ）４を配置する。そして、Ｘ軸方向において−１５ｍｍ位置から＋１５ｍｍ位置（図６ＡのＰで示す位置からＱで示す位置)まで、測定器（画像プローブ）４を移動させて、そのときのキャリブレーションターゲットＴの２枚の画像を取得する。図６Ｂに示すように、取得した２枚の画像を重ねあわせて相関をとることにより、Ｃ方向のオフセットを取得して、キャリブレーションを行うことができる。

仮に、要求測定精度が０．０１ｍｍ以下のとき、オフセットが５μｍある場合、ＸＹ面内のオフセットも無視できなくなる。この場合には、図６ＡのＰ、Ｑ、Ｒの３点の画像を取得して重ねあわせて相関をとることにより、Ｘ軸、Ｙ軸方向のオフセットを取得して、キャリブレーションを行うことができる。

（実施例２）
次に、実施例２の説明を行う。実施例２では、測定器４として、視野４０ｍｍ×４０ｍｍ×２０ｍｍの位相シフトプローブ（３次元プローブ）を用いた場合を示す。このときシャンク（被拘束部）１０として、ＣＡＰＴＯ（登録商標）を用いた場合、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のオフセット、及びＺ軸（長軸）周りのＣ方向ともに、５μｍ程度のズレがある。

仮に、要求測定精度として、動作モードが測定パス等を定めるティーチング作成のための測定の場合、誤差は無視できる範囲なので、キャリブレーションを実行しないキャリブレーションクラスが定められる。

本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。

２ 測定装置
４ 測定器
６ 制御部
１０ シャンク（被拘束部）
２０ 主軸（移動体）
３０ 主軸頭
４０ 回転テーブル
１００ 工作機械
Ｓ 被測定物
Ｔ キャリブレーションターゲット

Claims (7)

1. 工作機械の移動体に取り付けられ、前記移動体の動作により測定位置または測定方向を変更可能な測定器と、
   前記測定器が取得したローカル座標をワールド座標に変換し、前記ローカル座標から前記ワールド座標への変換のキャリブレーションを行う制御部と、
   を備え、
   前記制御部が、
   要求される測定精度、または前記測定器及び前記移動体の間のインターフェイスとなる被拘束部の種類に基づいて、キャリブレーションクラスを定め、
   定められた前記キャリブレーションクラスに基づいて、前記キャリブレーションに関する制御処理を行うこと特徴とする測定装置。
2. 前記移動体に取り付けられた前記測定器が前記移動体に対して動く可能性のある６つの自由度のうち、前記キャリブレーションクラスに対応した自由度に関してキャリブレーションを行うことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記６つの自由度のうちの少なくとも３つの自由度に関してキャリブレーションを行うことを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
4. 前記キャリブレーションクラスに応じて、前記ローカル座標を取得するポイント数や測定位置及び測定方向を定めることを特徴とする請求項１から３の何れか1項に記載の測定装置。
5. 前記測定器が、光切断方式、位相シフト方式または画像方式によるものであることを特徴とする請求項１から４の何れか1項に記載の測定装置。
6. 工作機械の移動体に取り付けられ、前記移動体の動作により測定位置及び測定方向を変更可能な測定器を用いて、
   前記測定器が取得したローカル座標をワールド座標に変換し、前記ローカル座標から前記ワールド座標への変換のキャリブレーションを行う測定方法であって、
   要求される測定精度、または前記測定器及び前記移動体との間のインターフェイスとなる被拘束部の種類を定めるステップと、
   定められた前記測定精度または前記被拘束部の種類に基づいて、キャリブレーションクラスを定めるステップと、
   定められた前記キャリブレーションクラスがキャリブレーション実施のクラスであると判別した場合、前記キャリブレーションクラスに応じた内容のキャリブレーションを行い、定められた前記キャリブレーションクラスがキャリブレーション不実施のクラスであると判別した場合、キャリブレーションを実施しないステップと、
   を含むことを特徴とする測定方法。
7. 前記工作機械に被測定物が取り付けられた状態で、前記測定器が前記被測定物から取得したローカル座標を用いて、前記キャリブレーションクラスの決定及び前記キャリブレーションを行うことを特徴とする請求項６に記載の測定方法。

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