CN106168475B - 形状测量设备的控制方法和控制装置 - Google Patents

形状测量设备的控制方法和控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106168475B
CN106168475B CN201610341525.0A CN201610341525A CN106168475B CN 106168475 B CN106168475 B CN 106168475B CN 201610341525 A CN201610341525 A CN 201610341525A CN 106168475 B CN106168475 B CN 106168475B
Authority
CN
China
Prior art keywords
workpiece
measurement
design data
scan
shape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610341525.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106168475A (zh
Inventor
野田孝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
Publication of CN106168475A publication Critical patent/CN106168475A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106168475B publication Critical patent/CN106168475B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35066—Modify design, modify shape, stretch, scale, add, delete
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37193—Multicoordinate measuring system, machine, cmm
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37205—Compare measured, vision data with computer model, cad data
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37206—Inspection of surface
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37443—Program cmm, coordinate measuring machine, use cad data
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37449—Inspection path planner
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50063—Probe, measure, verify workpiece, feedback measured values
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

本发明提供一种形状测量设备的控制方法和控制装置，其中，该形状测量设备对相对于设计数据具有较大偏差的工件连续地进行标称扫描测量。基于工件的设计数据来计算移动触针头所沿的扫描路径。沿着该扫描路径来移动触针头，监测所述扫描路径和实际工件之间的距离是否过大。在扫描路径和所述实际工件之间的距离过大的情况下，生成轨迹误差错误。在生成轨迹误差错误的情况下，对设计数据进行几何校正以使得设计数据接近实际工件。基于几何校正之后的设计数据来进行扫描测量。

Description

形状测量设备的控制方法和控制装置
技术领域
本发明涉及一种形状测量设备的控制方法。
背景技术
已知有移动触针头来扫描对象的表面以测量该对象的形状的形状测量设备(例如，参见JP2008-241420A)。JP2008-241420A中所公开的设备首先将基于CAD数据的设计数据(例如，非均匀有理B样条曲线(NURBS)数据)转换成一组预定次数的多项式曲线。这里，假设该多项式是三次函数，并且该曲线是三次参数曲线(PCC)。
分割PCC曲线，并且形成一组分割后的PCC曲线。根据该组分割后的PCC曲线来计算速度曲线，然后计算探测器的移动速度(移动矢量)(例如，基于该组分割后的曲线的各段的曲率等来设置探测器的移动速度(移动矢量))。根据以上述方式计算出的移动速度来移动该探测器，并且移动触针头来扫描对象的表面(被动标称(nominal)扫描测量：基于对象的设计数据，沿着预先计算出的预定轨迹来进行扫描)。
此外，已知有如下方法：在通过连续计算偏差校正矢量以使探测器的偏差量保持恒定来校正轨迹的情况下进行扫描测量(JP2013-238573A)。在本说明书中，将这样的标称扫描测量称为“主动标称扫描测量”。
此外，已经有如下方法：在不使用设计数据生成轨迹的情况下，进行扫描测量(自主扫描测量，例如JP5089428B)。
发明内容
如上所述，存在被动标称扫描测量、主动标称扫描测量和自主扫描测量三种测量方法，并且各种测量方法具有优点和缺点。例如，尽管可以通过自主扫描测量来测量全部工件，但自主扫描测量需要花费较长时间。
例如，在自主扫描测量中探测器的移动速度是大约10mm/sec(毫米/秒)～15mm/sec，并且在标称扫描测量中探测器的移动速度是大约50mm/sec～100mm/sec。因而，预期与标称扫描测量相比，自主扫描测量花费大约10倍长的时间。
另一方面，在标称扫描测量中，在设计数据与实际工件之间的偏差过大的情况下，测量由于错误而被中断。在探测器(触针头)离开工件表面的情况下、或者在探测器过度地按压至工件表面的情况下，产生错误，并且在该时间点测量由于错误而被中断。
在主动标称扫描测量中，可以校正一定程度的偏差量。然而，在偏差超出公差范围的情况下，无法进行校正并且产生错误。在主动标称扫描测量中，偏差的公差范围大约是±1.5mm。
在工件的长度为500mm的情况下，设计数据和实际工件之间的差异一般在1mm之内，并且通过主动标称扫描测量基本可以处理该差异。然而，机械或工具的变化可能产生相对于设计数据在1.5mm以上的偏差。
在这些情况下，无法频繁地进行主动标称扫描测量。因而，需要用户将设置改变成自主扫描测量，并且再次测量该工件，或者轻微地调整扫描轨迹并再次进行标称扫描测量，这使得用户感到不方便。
本发明的目的是提供对相对于设计数据具有稍大偏差的工件连续地进行标称扫描测量的形状测量设备的控制方法。
在本发明的典型实施例中，提供一种形状测量设备的控制方法，其中，所述形状测量设备包括在前端具有触针头的探测器和移动所述触针头来扫描工件的表面的移动机构，并且所述形状测量设备被配置为通过检测所述触针头和所述工件的表面之间的接触来测量所述工件的形状，所述控制方法包括：基于所述工件的设计数据来计算移动所述触针头所沿的扫描路径；沿着所述扫描路径来移动所述触针头；监测所述扫描路径和实际的工件之间的距离是否过大；在所述扫描路径和所述实际的工件之间的距离过大的情况下，生成轨迹误差错误；在生成所述轨迹误差错误的情况下，对所述设计数据进行几何校正以使得所述设计数据接近所述实际的工件；以及基于所述几何校正后的设计数据来进行扫描测量。
在本发明的典型实施例中，优选地，所述几何校正是从缩小、扩大、转动移动和平行移动中选择的一个或多个校正计算。
在本发明的典型实施例中，优选地，所述控制方法还包括：在生成所述轨迹误差错误的情况下，在所述工件的多个点处进行点测量；以及基于通过所述点测量所获得的测量点的坐标来确定所述几何校正的方法。
在本发明的典型实施例中，优选地，所述控制方法还包括：在作为基于所述几何校正后的设计数据进行所述扫描测量的结果再次生成所述轨迹误差错误的情况下，对所述工件进行自主扫描测量；基于通过所述自主扫描测量所获得的测量结果来校正所述设计数据；以及基于校正后的设计数据来进行所述扫描测量。
在本发明的典型实施例中，优选地，所述控制方法还包括：在生成所述轨迹误差错误的情况下，判断测量对象是否是二维的；以及在所述测量对象是二维的情况下，进行所述几何校正。
一种非易失性记录介质，用于存储使计算机执行形状测量设备的控制方法的本发明的典型实施例的程序。
在本发明的典型实施例中，提供一种形状测量设备的控制装置，其中，所述形状测量设备包括在前端具有触针头的探测器和移动所述触针头来扫描工件的表面的移动机构，并且所述形状测量设备被配置为通过检测所述触针头和所述工件的表面之间的接触来测量所述工件的形状，所述控制装置包括：基于所述工件的设计数据来计算移动所述触针头所沿的扫描路径的部件；沿着所述扫描路径来移动所述触针头的部件；监测所述扫描路径和实际的工件之间的距离是否过大的部件；在所述扫描路径和所述实际的工件之间的距离过大的情况下生成轨迹误差错误的部件；在生成所述轨迹误差错误的情况下对所述设计数据进行几何校正以使得所述设计数据接近所述实际的工件的部件；以及基于所述几何校正后的设计数据来进行扫描测量的部件。
附图说明
图1是示出形状测量系统的整体结构的图；
图2是运动控制器和主机计算机的功能框图；
图3是具有错误校正的标称扫描测量的操作的流程图；
图4是用于说明轨迹误差的图；
图5是示出轨迹误差较大的情况下的图；
图6是示出二维扫描截面的图；
图7是示出几何校正处理的过程的流程图；
图8是用于说明接触点测量的图；
图9A和9B是用于说明几何校正的图；
图10A和10B是用于说明几何校正的图；
图11是示出自主校正处理的过程的流程图。
具体实施方式
将参考附图中指定给元件的附图标记来示出并说明本发明的实施例。
第一典型实施例
图1是示出形状测量系统100的整体结构的图。
形状测量系统100的基本结构是已知的，而将进行简要地说明。
形状测量系统100包括坐标测量机200、用于控制坐标测量机200的驱动的运动控制器300以及用于控制运动控制器300并执行必要的数据处理的主机计算机500。
坐标测量机200包括基台210、移动机构220和探测器230。
移动机构220包括门型Y滑动器221、X滑动器222、Z轴柱体223和Z主轴224。Y滑动器221在Y方向上可滑动地设置于基台210上。X滑动器222在X方向上沿着Y滑动器221的梁滑动。Z轴柱体223固定于X滑动器222。Z主轴224在Z方向上在Z轴柱体223的内部上下移动。
驱动马达(未示出)和编码器(未示出)固定于Y滑动器221、X滑动器222和Z主轴224中的每一个上。
来自运动控制器300的驱动控制信号控制驱动马达的驱动。编码器检测Y滑动器221、X滑动器222和Z主轴224中的每一个的移动量，并且将检测值输出至运动控制器300。探测器230安装至Z主轴224的下端。
探测器230包括触针231和支撑部233。触针231在前端侧具有触针头232(-Z轴方向侧)。支撑部233支撑触针231的基端侧(+Z轴方向侧)。
触针头232具有球形形状并且使其与对象W相接触。
在向触针231施加外力的情况下，即，在使触针头232与对象相接触的情况下，支撑部233支撑触针231以使得触针231在一定的范围内在X、Y和Z轴方向上可移动。支撑部233还包括用以检测触针231在各轴方向上的位置的探测器传感器(未示出)。该探测器传感器将检测值输出至运动控制器300。
运动控制器300的结构
图2是运动控制器300和主机计算机500的功能框图。运动控制器300包括PCC获取单元310、计数器320、路径计算单元330和驱动控制单元340。
PCC获取单元310从主机计算机500获取PCC曲线数据。
计数器320通过对从编码器输出的检测信号进行计数来测量各滑动器的移位量，并且通过对从探测器230的各传感器输出的检测信号进行计数来测量探测器230(触针231)的移位量。通过所测量出的滑动器和探测器230的移位量，来获得触针头232的坐标位置PP(以下称为探测器位置PP)。此外，通过计数器320所测量出的触针231的移位(探测器传感器(Px，Py，Pz)的检测值)，来获得触针头232的偏差量(矢量Ep的绝对值)。
路径计算单元330计算利用探测器230(触针头232)测量对象表面所沿的探测器230的移动路径，并计算沿着该移动路径的速度成分矢量(路径速度矢量)。
路径计算单元330包括用以根据测量方法(测量模式)来计算路径的功能单元。具体地，存在被动标称扫描测量、主动标称扫描测量、自主扫描测量和点测量四种方法。以下如有必要，将说明这些测量方法。
驱动控制单元340基于路径计算单元330所计算出的移动矢量来控制各滑动器的驱动。
注意，将手动控制器400连接至运动控制器300。
手动控制器400包括操纵杆和各种按钮，从用户接收手动输入的操作，并且将用户的操作指示发送至运动控制器300。
在这种情况下，运动控制器300(驱动控制单元340)控制各滑动器的驱动以响应用户的操作指示。
主机计算机500的结构
主机计算机500包括中央处理单元(CPU)511和存储器，并且通过运动控制器300来控制坐标测量机200。
主机计算机500还包括存储单元520和形状分析单元530。
存储单元520存储与对象(工件)W的形状有关的诸如CAD数据或者NURBS数据等的设计数据、通过测量所获得的测量数据、以及用以控制整个测量操作的测量控制程序。
形状分析单元530基于从运动控制器300输出的测量数据来计算测量对象的表面形状数据，并且进行形状分析以对所计算出的测量对象的表面形状数据的误差或失真进行计算。形状分析单元530还进行诸如将设计数据(CAD数据、NURBS数据等)转换成PCC曲线等的运算处理。
CPU 511执行测量控制程序，从而实现本典型实施例的测量操作。
如有必要，将输出装置(显示器或者打印机)和输入装置(键盘或者鼠标)连接至主机计算机500。
测量操作的说明
将按顺序来说明测量操作。
本典型实施例是具有自动校正错误的功能的标称扫描测量，并且被称为“具有错误校正的标称扫描测量”。图3示出本典型实施例的过程。
图3是说明具有错误校正的标称扫描测量中的操作的流程图。
用户将作为要测量的对象的工件放置在基台210上，并且将该工件的设计数据存储在存储单元520中。工件的设计数据作为“原始数据”存储在存储单元520中(ST109)。
为了进行具有错误校正的标称扫描测量，准备用以恰当地处理控制回路的flag(标记)，并且主机计算机500最初将flag设置为“0”(ST110)。
在以下说明中flag将变得明了，而以下将进行简要地说明。在对标称扫描路径进行几何校正的情况下将flag设置为“1”，并且在其它情况下(在不对标称扫描路径进行几何校正的情况下)将flag设置为“0”。
接着，主机计算机500指示运动控制器300进行标称扫描测量(ST120)。这里，假设标称扫描测量是主动标称扫描测量。
然后，运动控制器300计算对工件进行扫描测量的路径，并且沿着该路径移动探测器230。标称扫描测量本身是已知的，并且主动标称扫描测量也已经在例如JP2013-238573A中进行了详细地说明。
以下省略主动标称扫描测量的详细说明，而进行简要说明。
原始数据例如是CAD数据(例如，NURBS数据)。首先，将CAD数据(例如，NURBS数据)转换成一组点的数据。各点的数据是坐标(x，y，z)和法线方向(P，Q，R)的组合数据(即，该数据表示为(x，y，z，P，Q，R))。各点的坐标在法线方向偏移预定量(该预定量具体为触针头半径r-偏差量Ep)。
将以这种方式计算出的该组点的数据转换成一组PCC曲线。该组PCC曲线进一步在多个点处被分割成多段(分割后的PCC曲线)。通过主机计算机500中的运算处理来进行到目前为止的处理。将以这种方式生成的PCC曲线发送到运动控制器300，并且将该PCC曲线暂时存储在PCC获取单元310中。
路径计算单元330基于所获取到的PCC曲线来生成测量工件所沿的路径。该路径计算单元330生成与测量方法相对应的路径。这里，由于选择了(主动)标称扫描测量，因此选择针对(主动)标称扫描测量的路径。(注意，针对被动标称扫描测量和针对主动标称扫描测量所生成的路径是相同的。)
然后，路径计算单元330基于分割后的PCC曲线的曲率来设置探测器230的移动速度，并且确定PCC曲线上各点处的移动方向和移动速度(速度矢量)。与该移动矢量相对应的探测器230的移动实现标称扫描测量。
此外，在主动标称扫描测量中，生成法线方向上的矢量(偏差校正矢量)以使偏差量Ep保持恒定，并且生成用以校正当前触针头232的中心坐标和路径之间的偏差的轨迹校正方向(轨迹校正矢量)。然后，生成通过对速度矢量、偏差校正矢量和轨迹校正矢量进行合成而获得的合成速度矢量。
驱动控制单元340根据合成速度矢量将驱动信号提供给坐标测量机200。因而，坐标测量机200通过主动标称扫描测量来对工件进行测量。
根据来自运动控制器300的驱动信号来驱动坐标测量机200，从而进行主动标称扫描测量。坐标测量机200通过运动控制器300将检测值(探测器检测值和编码器检测值)反馈给主机计算机500。然后，主机计算机500计算轨迹误差ΔL(ST130)。
换句话说，主机计算机500通过将作为标称扫描轨迹而计算出的路径(例如，PCC曲线)与触针头232的当前位置相比较来计算轨迹误差ΔL。
图4示出示例。
在图4中，假设根据设计数据来对工件进行加工。不可避免的是，由于机械的精度，实际完成的工件相对于设计数据具有轻微的偏差。通过对设计数据考虑预定的偏移来获得针对标称扫描测量的路径(PCC曲线)。在进行标称扫描测量之后，对坐标测量机200的驱动进行控制，以使得触针头232从路径(PCC曲线)的插值点(i)移动至下一个插值点(i+1)。
由于在该时间点进行主动标称扫描测量，因此，向法线方向加入校正矢量，以使得偏差保持恒定，并且触针头232以恒定的按压力对工件表面进行扫描测量。
(PCC曲线的各段的曲率决定以怎样的精细度设置插值点的间隔，并且调整触针头232以使得不离开线性插值中的工件太远。然而，由于控制应答的延迟或者机械本身的振动或畸变，导致实际的触针头232的路径具有通过连接多条直线而获得的多边形形状。注意，本发明不关注这样的不重要问题，因而简化了图4的说明。)
坐标测量机200通过运动控制器300将实际的触针头232的位置反馈至主机计算机500。主机5计算机00将标称扫描路径与触针头232的实际位置(触针头232的中心坐标)相比较，并且计算沿着工件的法线方向的方向上标称扫描路径与触针头232的实际位置之间的间隙。该间隙是轨迹误差ΔL。
接着，判断轨迹误差ΔL是否在预定的公差范围内(ST140)。该预定的公差范围是预先设置的，并且例如为大约1.5mm。在轨迹误差ΔL超出公差范围(1.5mm)情况下，生成轨道误差错误(ST140：是)。
在不存在轨迹误差错误的情况下(ST140：否)，重复ST130和ST40直到测量了全部的测量对象(例如整个工件)为止。在测量了全部的测量对象(例如整个工件)的情况下(ST150：是)，终止测量。
举例说明生成轨迹误差错误的情况(ST140：是)。例如，假设与如图5所示的设计数据相比，加工出的实际工件略小。由于机械的精度、或者工具的劣化或安装误差而导致可能发生这种情况。
在这种情况下，在使探测器230(触针头232)以使偏差Ep保持恒定的方式沿着工件表面移动的情况下，(原始)标称扫描路径和触针头232的位置(触针头232的中心坐标)之间的偏差增大。这使得生成轨迹误差ΔL超出公差范围(1.5mm)的点。
在轨迹误差ΔL超出公差范围(1.5mm)的情况下(ST140：是)，主机计算机500确认flag。
在flag为“0”的情况下(ST160：是)，则主机计算机500确认标称扫描测量的路径是否是二维的。
这里，标称扫描测量的路径是二维的表示例如工件本身是二维的。换句话说，工件本身是薄的平板，或者具有如平垫圈的形状。此外，尽管工件本身是三维的，也可以从工件切割出的一些面进行测量。换句话说，扫描段截面是二维的。可以以与诸如与XY平面或XZ平面平行的平面等的与坐标轴垂直的平面来切割工件，并且还可以以如图6所示的斜面来切割工件。
在扫描路径不是二维的情况下(ST170：否)，难以进行以下描述的几何校正、以及自主校正，并且进行错误处理(ST171)，然后，终止测量操作。
(扫描路径不是二维的表示例如扫描路径是三维的。例如，在对球形表面以螺旋状进行扫描测量的情况下，扫描路径是三维的。)
在扫描路径是二维的情况下(ST170)，进行几何校正(ST200)。
将参考图7的流程图来说明几何校正处理(ST200)的过程。
为了进行几何校正处理(ST200)，首先，主机计算机500指示运动控制器300进行点测量。由于该点测量(可选地，称为接触点测量)是公知的，而进行简要地说明(参见图8)。
在该测量方法中，探测器230暂时与工件分离。然后，使探测器230(触针头232)向工件移近，并且在偏差量变成预定值(例如，0.3mm)时获取坐标值。
基于设计数据可以知道工件的法线方向，并且移动探测器230(触针头232)直到使移动探测器230在法线方向上与工件接触为止。在多个点处进行该测量。
将点测量的结果发送至主机计算机500。主机计算机500通过点测量的结果来大致计算工件的(截面的)形状，并且还进行形状分析(ST220)。在形状分析中，进行如下的运算处理：将通过点测量所获得的坐标和与设计数据(或者PCC曲线)相对应的点进行比较，并且计算在各点处的偏差。
形状分析处理(ST220)是为下一次处理(ST230)而进行的准备，并且不限制形状分析的方法，只要进行下一次处理(ST230)即可。由于必要的形状分析根据所准备的几何校正而不同，因此，省略详细说明，而其足以进行几何上的简单运算处理。
接着，主机计算机500基于形状分析的结果来判断是否能够进行几何校正(ST230)。在几何校正中，期望进行诸如缩小、扩大、转动移动或者平行移动等的几何上的简单运算处理。换句话说，主机计算机500判断是否能够通过对设计数据进行诸如缩小、扩大、转动移动或者平行移动等的简单运算处理来使得设计数据接近实际工件。
在缩小或扩大的情况下，将设计数据均匀地缩小或扩大(以适当的倍率、以适当的点为中心)，并且还可以在某一方向上伸展或收缩。在几何校正的情况下，可以分别进行缩小、扩大、转动移动或者平行移动，还可以对它们中的某些进行组合。
例如，假设在对通过点测量所获得的多个点均匀地进行扩大(以适当的倍率、以适当的点为中心)的情况下，使点测量中的点接近设计数据。这里，在对图9A的点测量中的点进行扩大的情况下，如图9B所示，减小了实际工件和设计数据之间的间隙。此时，在进行与扩大相反的操作的情况下，即，对设计数据进行缩小校正，校正之后的设计数据和实际工件之间的间隙将减小(换句话说，与设计数据相比，对工件进行均匀地削减)。
例如，在对图10A中的设计数据进行缩小的情况下，如图10B所示，使校正之后的设计数据接近实际工件。然后，基于几何校正之后的设计数据再次设置标称扫描路径，根据该路径来进行标称扫描测量。
预先准备针对几何校正的一些菜单，并且对设计数据进行几何校正。然后，如果存在通过将校正之后的设计数据与点测量中的点进行比较而ST220中所计算出的间隙均匀地减小的几何校正菜单，则判断为能够进行几何校正(ST230：是)。
注意，以下将说明判断为无法进行几何校正(ST230：否)的情况。
在能够进行几何校正的情况下(ST230：是)，选择校正方法(ST240)，并且对设计数据(PCC曲线)的测量对象部分进行几何校正。
将校正之后的设计数据存储在存储单元520中。
在工件是三维的情况下，不需要对整体工件的设计数据进行校正。仅需要对作为当前测量对象的扫描截面进行校正。例如，假设在图6中的三个扫描截面S1、S2和S3处测量工件，如果当前测量对象是中间的扫描截面S2，则仅对扫描截面S2进行校正是足够的。
此外，注意对设计数据进行缩小校正不意味着期望工件小于原始设计数据。缩小校正的主要目的是生成适合的扫描路径以对实际完成的工件进行标称扫描测量。
基于校正之后的设计数据来校正标称扫描测量的路径(ST250)。
以该校正，终止几何校正处理(ST200)。
在进行几何校正的情况下，将flag设置为“1”(ST191)。
然后，返回至ST120，进行主动标称扫描测量。如果几何校正(ST200)成功，则轨迹误差ΔL不超出公差范围(ST140：否)，并且利用标称扫描测量来完成工件的测量(ST150：是)。
在对全部预定的路径进行了标称扫描测量的情况下，终止测量。
(这意味着终止扫描截面S2的测量，并且如有必要，进行随后的扫描截面S3的测量。)
尽管进行了几何校正，但轨迹误差ΔL仍可能超出公差范围(±1.5mm)。
例如，工件没有被均匀地削减，而在某些部分被过度或者不充分地消减。
仅通过诸如缩小、扩大、转动移动或者平行移动等的均匀的几何校正，无法处理这种情形。
将说明在进行几何校正之后(即，flag＝1)的(主动)标称扫描测量中生成轨迹误差错误的情况。在进行几何校正之后(即，flag＝1)的(主动)标称扫描测量中生成轨迹误差错误的情况下(ST140：是)，主机计算机500确认与前次相同的flag(ST160)。
在本次flag等于1(ST160：否)。在这种情况下，进行自主校正处理(ST300)。将参考图11的流程图来说明自主校正处理(ST300)的过程。
为了进行自主校正处理(ST300)，主机计算机500指示运动控制器300进行自主扫描测量(ST310)。自主扫描测量本身是公知的(JP5089428B)。
将通过自主扫描测量所获得的测量结果发送到主机计算机500。主机计算机500根据通过自主扫描测量所获得的测量结果来计算工件的(截面的)形状，并且进行形状分析(ST320)。
换句话说，通过对触针头232的中心坐标考虑(adding)半径r和触针头232的偏差量Ep来获得工件的(截面的)形状。将以这种方式获得的数据保存为校正数据。
然后，基于通过自主扫描测量所获得的工件的形状数据来再次设置标称扫描路径(ST330)。
终止自主校正处理(ST300)。
在进行自主校正处理的情况下(ST300)，flag恢复成“0”。
处理再次返回至ST120，并且进行主动标称扫描测量。如果自主校正成功，则轨迹误差ΔL不超出公差范围(ST140：否)，并且将利用标称扫描测量来完成工件的测量(ST150：是)。在测量了全部预定的路径的情况下，终止标称扫描测量。
针对无法进行几何校正的情况(ST230：否)的说明已经从图7的说明跳过(几何校正处理ST200)。
这里为了补充跳过的说明，如果不存在适用的几何校正(ST230：否)，则将测量移入自主校正处理(ST300)。
如果基于的相同设计数据利用相同的机械对工件(产品)进行加工，则在不产生错误的情况下，通过标称扫描测量来测量第三个和后面的工件。
根据本典型实施例“具有错误校正的标称扫描测量”具有如下效果：
(1)由于主要进行(主动)标称扫描测量，因此与仅进行自主扫描测量的情况相比，预期具有高5倍到10倍的测量效果。此外，如果在(主动)标称扫描测量期间生成轨迹误差错误的情况下，则通过几何校正或自主校正而自动校正该错误来继续扫描测量。
传统上，在生成轨迹误差错误的情况下，测量被强制终止，并且请求用户清除错误并且在改变设置之后再次进行测量。在这种情况下，已请求用户对整个工件进行自主扫描测量或者在轻微调整扫描路径之后再次进行测量(手动地轻微调整扫描路径需要高技术)。
在这方面，根据本典型实施例，能够在短时间内有效地测量与设计数据存在微小差别的工件。
(2)如果生成了轨迹误差错误，则通过基于简单的点测量的简单的几何校正来校正扫描路径。然后，利用校正后的扫描路径来继续(主动)标称扫描测量，这与进行自主扫描测量相比较，能够显著缩短测量时间。
(3)尽管存在通过几何校正无法处理的加工误差，但仍然能够对需要的点自动地进行自主扫描测量来校正扫描路径。因而，能够显著地减少用户的劳动。
注意，本发明不限于上述典型实施例，而能够在不偏离本发明的范围的情况下进行适当地变形。
在上述典型实施例中，进行了主动标称扫描测量，但作为替代，可以进行被动标称扫描测量。
在这种情况下，轨迹误差错误表示偏差量过大，或者触针头离开了工件表面。
在上述典型实施例中，在几何校正不成功的情况下，进行自主校正处理(ST300)。
自然地，在不具有自主扫描测量功能的坐标测量机200或探测器230的情况下，跳过自主扫描测量(ST300)，并且在几何校正不成功的情况下，该测量可能“由于错误”而终止。
如果在测量对象是二维的情况下进行自主校正处理(ST300)，几乎可以准确地获取工件的(截面的)形状，并且能够基于所获取到的形状来设置恰当的扫描路径。
然而，通过自主校正处理(ST300)可能无法恰当地校正扫描路径。
因而，在进行自主校正处理(ST300)的情况下，对执行的次数进行计数，并且控制回路(ST120～ST300)可能无法重复预定次数以上。
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2015年5月22日提交的日本申请2015-104422的优先权，在此通过引用包含其全部内容。

Claims (5)

1.一种形状测量设备的控制方法，其中，所述形状测量设备包括在前端具有触针头的探测器和移动所述触针头来扫描工件的表面的移动机构，并且所述形状测量设备被配置为通过检测所述触针头和所述工件的表面之间的接触来测量所述工件的形状，所述控制方法包括：
基于所述工件的设计数据来计算移动所述触针头所沿的扫描路径，所述设计数据是与所述工件的形状有关的数据，并且所述工件是根据所述设计数据而加工的；
沿着所述扫描路径来移动所述触针头；
监测所述扫描路径和实际的工件之间的距离是否过大；
在所述扫描路径和所述实际的工件之间的距离过大的情况下，生成轨迹误差错误；
在生成所述轨迹误差错误的情况下，在所述工件的多个点处进行点测量；
将通过所述点测量所获得的坐标和与所述设计数据相对应的点进行比较，并且计算在各测量点处的偏差；
在存在使所述偏差均匀地减小的几何校正的情况下，对所述设计数据进行几何校正以使得所述设计数据接近所述实际的工件；以及
基于所述几何校正后的设计数据来进行扫描测量。
2.根据权利要求1所述的形状测量设备的控制方法，其中，所述几何校正是从缩小、扩大、转动移动和平行移动中选择的一个或多个校正计算。
3.根据权利要求1所述的形状测量设备的控制方法，其中，所述控制方法还包括：
在作为基于所述几何校正后的设计数据进行所述扫描测量的结果再次生成所述轨迹误差错误的情况下，对所述工件进行自主扫描测量；
基于通过所述自主扫描测量所获得的测量结果来校正所述设计数据；以及
基于校正后的设计数据来进行所述扫描测量。
4.根据权利要求1所述的形状测量设备的控制方法，其中，所述控制方法还包括：
在生成所述轨迹误差错误的情况下，判断测量对象是否是二维的；以及
在所述测量对象是二维的情况下，进行所述几何校正。
5.一种形状测量设备的控制装置，其中，所述形状测量设备包括在前端具有触针头的探测器和移动所述触针头来扫描工件的表面的移动机构，并且所述形状测量设备被配置为通过检测所述触针头和所述工件的表面之间的接触来测量所述工件的形状，所述控制装置包括：
基于所述工件的设计数据来计算移动所述触针头所沿的扫描路径的部件，所述设计数据是与所述工件的形状有关的数据，并且所述工件是根据所述设计数据而加工的；
沿着所述扫描路径来移动所述触针头的部件；
监测所述扫描路径和实际的工件之间的距离是否过大的部件；
在所述扫描路径和所述实际的工件之间的距离过大的情况下生成轨迹误差错误的部件；
在生成所述轨迹误差错误的情况下，在所述工件的多个点处进行点测量；
将通过所述点测量所获得的坐标和与所述设计数据相对应的点进行比较，并且计算在各测量点处的偏差；
在存在使所述偏差均匀地减小的几何校正的情况下，对所述设计数据进行几何校正以使得所述设计数据接近所述实际的工件；以及
基于所述几何校正后的设计数据来进行扫描测量的部件。
CN201610341525.0A 2015-05-22 2016-05-20 形状测量设备的控制方法和控制装置 Active CN106168475B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-104422 2015-05-22
JP2015104422A JP6484108B2 (ja) 2015-05-22 2015-05-22 形状測定装置の制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106168475A CN106168475A (zh) 2016-11-30
CN106168475B true CN106168475B (zh) 2021-04-13

Family

ID=56080266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610341525.0A Active CN106168475B (zh) 2015-05-22 2016-05-20 形状测量设备的控制方法和控制装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9915516B2 (zh)
EP (1) EP3106944B1 (zh)
JP (1) JP6484108B2 (zh)
CN (1) CN106168475B (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2735843A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-28 Hexagon Technology Center GmbH Measuring machine and method for automated measurement of an object
DE102014112396B4 (de) * 2014-08-28 2022-01-13 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zur Einzelpunktantastung eines Werkstücks und Koordinatenmessgerät
WO2016203546A1 (ja) * 2015-06-16 2016-12-22 三菱電機株式会社 指令値生成装置
JP6774240B2 (ja) * 2016-07-14 2020-10-21 株式会社ミツトヨ 形状測定装置の制御方法
US11231262B2 (en) * 2018-04-16 2022-01-25 Hexagon Metrology, Inc. Dynamically adapting operation of a coordinate measuring machine
WO2020023515A1 (en) * 2018-07-23 2020-01-30 Hexagon Metrology, Inc. Scanning jogbox
CN109341526B (zh) * 2018-10-18 2021-07-30 山东中衡光电科技有限公司 一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法
JP7024751B2 (ja) * 2019-03-20 2022-02-24 オムロン株式会社 制御装置および制御プログラム
JP7236952B2 (ja) * 2019-07-29 2023-03-10 株式会社ミツトヨ 形状測定装置、及び形状測定方法
DE102019216972A1 (de) * 2019-11-04 2021-05-06 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zum Erkennen von Ausschuss bei der Bearbeitung baugleicher Werkstücke sowie zugehörige numerisch gesteuerte Werkstückbearbeitungsvorrichtung
EP3835713B1 (de) * 2019-12-10 2022-07-13 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH Verfahren zum bestimmen von dimensionellen eigenschaften eines messobjekts mittels eines koordinatenmessgerätes
EP4235325A3 (de) * 2020-04-21 2023-09-20 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von messpunkten einer angepassten messbahn zur vermessung eines messobjekts durch eine koordinatenmesseinrichtung sowie programm
EP4001827A1 (de) * 2020-11-11 2022-05-25 Klingelnberg GmbH Verfahren zum vermessen eines werkstücks
CN112923889B (zh) * 2021-01-26 2023-03-14 杭州思锐迪科技有限公司 扫描方法、装置、三维扫描系统、电子装置和存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005308613A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 Honda Motor Co Ltd ３次元形状測定方法
JP2009074987A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Sii Nanotechnology Inc 走査型プローブ顕微鏡及び表面情報測定方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9907868D0 (en) * 1999-04-08 1999-06-02 Renishaw Plc Method of calibrating a scanning system
GB0322362D0 (en) * 2003-09-24 2003-10-22 Renishaw Plc Measuring methods for use on machine tools
EP1637845A2 (en) * 2004-09-15 2006-03-22 Mitutoyo Corporation Control parameter setting method in a measurement system
JP5274782B2 (ja) 2007-03-27 2013-08-28 株式会社ミツトヨ 表面性状測定装置、表面性状測定方法及び表面性状測定プログラム
JP5089428B2 (ja) 2008-02-21 2012-12-05 株式会社ミツトヨ 倣い測定装置
JP5277033B2 (ja) * 2009-03-25 2013-08-28 株式会社ミツトヨ 補正ボール径算出方法および形状測定装置
JP5528038B2 (ja) 2009-09-15 2014-06-25 株式会社ミツトヨ 形状測定装置
JP5523995B2 (ja) * 2010-09-03 2014-06-18 株式会社ミツトヨ 測定装置
WO2012037059A1 (en) * 2010-09-13 2012-03-22 Hexagon Technology Center Gmbh Method and apparatus for controlling a surface scanning coordinate measuring machine
DE102011101097A1 (de) * 2011-05-10 2012-11-15 Mtu Aero Engines Gmbh Prüfung einer Schaufelkontur einer Turbomaschine
US9995574B2 (en) 2011-08-11 2018-06-12 Mitutoyo Corporation CMM moving path adjustment assisting method and apparatus
JP5826611B2 (ja) 2011-11-17 2015-12-02 株式会社ミツトヨ 硬さ試験機、及び硬さ試験方法
CN104204977B (zh) * 2012-03-21 2017-05-10 三菱电机株式会社 轨迹控制装置
JP6030339B2 (ja) * 2012-05-17 2016-11-24 株式会社ミツトヨ 形状測定装置
JP6063161B2 (ja) 2012-07-20 2017-01-18 株式会社ミツトヨ 形状測定装置及び形状測定装置の制御方法
JP6154605B2 (ja) * 2012-09-04 2017-06-28 株式会社ミツトヨ 形状測定装置及び形状測定誤差の補正方法
EP2954285B1 (en) * 2013-02-05 2022-04-06 Renishaw Plc. Method and apparatus for measuring a part
JP2014163690A (ja) 2013-02-21 2014-09-08 Mitsutoyo Corp 形状測定装置
JP6128902B2 (ja) 2013-03-08 2017-05-17 株式会社ミツトヨ 形状測定装置
JP6219141B2 (ja) 2013-11-27 2017-10-25 株式会社ミツトヨ 形状測定装置及び形状測定方法
JP6254456B2 (ja) * 2014-02-21 2017-12-27 株式会社ミツトヨ 三次元測定機及び三次元測定機による補正行列算出方法
JP6393156B2 (ja) * 2014-11-06 2018-09-19 株式会社ミツトヨ 形状測定装置、及び形状測定方法
JP6039718B2 (ja) * 2015-03-05 2016-12-07 株式会社ミツトヨ 測定プローブ
JP6049786B2 (ja) * 2015-03-05 2016-12-21 株式会社ミツトヨ 測定プローブ
US10352678B2 (en) * 2015-09-25 2019-07-16 Mitutoyo Corporation Coefficient-of-thermal-expansion measurement method of dimension reference gauge, measuring device for coefficient of thermal expansion and reference gauge
CN107121084B (zh) * 2016-02-25 2023-12-29 株式会社三丰 测量方法和测量程序
JP6212148B2 (ja) * 2016-02-26 2017-10-11 株式会社ミツトヨ 測定プローブ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005308613A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 Honda Motor Co Ltd ３次元形状測定方法
JP2009074987A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Sii Nanotechnology Inc 走査型プローブ顕微鏡及び表面情報測定方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3106944A3 (en) 2017-03-08
US9915516B2 (en) 2018-03-13
EP3106944A2 (en) 2016-12-21
CN106168475A (zh) 2016-11-30
US20160341533A1 (en) 2016-11-24
JP6484108B2 (ja) 2019-03-13
JP2016217933A (ja) 2016-12-22
EP3106944B1 (en) 2018-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106168475B (zh) 形状测量设备的控制方法和控制装置
US7643963B2 (en) Apparatus, method and program for measuring surface texture
JP6030339B2 (ja) 形状測定装置
JP5705283B2 (ja) 工作機械および工作機械の回転軸の測定方法
JP2008089578A (ja) 表面形状測定装置
JP2009036699A (ja) 表面形状測定装置
EP3147625B1 (en) Method for controlling shape measuring apparatus
JP5201871B2 (ja) 形状測定方法及び装置
CN107014334B (zh) 形状测量设备的控制方法
EP3519766B1 (en) Method and apparatus for measuring an object
US10274297B2 (en) Method for controlling shape measuring apparatus
JP5064725B2 (ja) 形状測定方法
JP6363436B2 (ja) 形状測定装置、及び形状測定方法
TWI598178B (zh) Processing device and method of controlling the profiling using the same
JP6474216B2 (ja) 形状測定装置、及び形状測定方法
JP6564171B2 (ja) 形状測定装置、及び形状測定方法
JP7402653B2 (ja) 形状測定装置の制御方法
JP2021025978A (ja) 形状測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant