CN110879052B - 测量点确定方法、非暂时性存储介质和测量点确定设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种测量点确定方法、非暂时性存储介质和测量点确定设备。该测量点确定方法用于确定在多个测量点处进行测量项的测量处理的测量设备所用的测量点的数量或布置，所述测量点确定方法包括以下步骤：获取测量点数量的最小值和最大值；获取针对测量设备的测量项的不确定性的目标值；对在通过测量设备使用测量点数量的最小值和最大值之间的两个或更多个测量点数量来测量测量项的情况下的不确定性进行估计；以及基于目标值和所估计的不确定性来确定测量设备的测量点数量。

Description

测量点确定方法、非暂时性存储介质和测量点确定设备
技术领域
本发明涉及测量点确定方法、非暂时性存储介质和测量点确定设备。
背景技术
已知用于三维地测量三维几何形状的坐标测量机(CMM)。已知用于基于使用诸如测量机的规格和预测量评估实验等的受限数据的模拟来估计由这种测量机进行的坐标测量中的不确定性的方法(受约束蒙特卡罗(Monte-Carlo)模拟方法：CMS方法)(例如，参见日本专利4694881(专利文献1)；M.Nara,et.al.,Uncertainty Estimation Using Monte-Carlo Method Constrained by Correlations of the Data,ISMTII 2007,Sep.24-27.pp.815-818(非专利文献1)；以及日本工业标准JIS B0641-1：几何产品规范(GPS)-利用产品和测量设备的测量检查-第1部分：用于证明符合或不符合规范的判断规则(非专利文献2)。
发明内容
发明要解决的问题
这种测量设备的测量点是用于针对要测量的对象设置坐标系的点，或者布置在要测量的对象的表面上的点等。测量设备的测量点数量越多，测量结果中的不确定性就越低。然而，由于测量时间随着测量点数量的增加变长，因此期望在将不确定性抑制到容许范围的同时减少测量点数量。
本发明着眼于这些点，并且本发明的目的是在将不确定性抑制到容许范围的同时减少测量点数量。
用于解决问题的方案
在本发明的第一方面，一种测量点确定方法，用于确定在多个测量点处进行测量项的测量处理的测量设备所用的测量点的数量或布置，所述测量点确定方法包括以下步骤：获取测量点数量的最小值和最大值；获取针对所述测量设备的测量项的不确定性的目标值；对在通过所述测量设备使用所述测量点数量的所述最小值和所述最大值之间的两个或更多个测量点数量来测量所述测量项的情况下的不确定性进行估计；以及基于所述目标值和所估计的不确定性来确定所述测量设备的测量点数量。
在不确定性的估计中，可以针对在测量点数量的所述最小值和所述最大值之间的所有测量点数量估计不确定性，以及在测量点数量的确定中，可以将所述测量设备的测量点数量确定为不确定性落在所述目标值以下的最少测量点数量。
在测量点数量的确定中，每次在不确定性的估计中估计针对测量点数量中的一个测量点数量的不确定性之后，可以判断是确定所述测量设备的测量点数量，还是继续估计针对其它不同测量点数量的不确定性。
在不确定性的估计中，可以通过从测量点数量的所述最小值到所述最大值以第一点数量间隔增加或减少测量点数量来估计不确定性。
在测量点数量的确定中，每次针对多个测量点数量中的一个测量点数量估计不确定性时，可以判断是使用所述第一点数量间隔继续估计针对其它不同测量点数量的不确定性，还是使用具有比所述第一点数量间隔小的幅度的第二点数量间隔继续估计针对其它不同测量点数量的不确定性，以及在不确定性的估计中，可以通过以在测量点数量的确定中所确定的点数量间隔增加或减少前次的测量点数量来估计不确定性。
在不确定性的估计中，可以估计针对彼此不同的两个或更多个测量点数量的两个或更多个不确定性，以及在测量点数量的确定中，可以包括以下步骤：基于针对两个或更多个测量点数量的两个或更多个不确定性，指定测量点数量和不确定性之间的关系，以及使用所指定的关系来确定所述测量设备的满足所述目标值的测量点数量。
在测量点数量的确定中，还可以包括以下步骤：估计针对所确定的所述测量设备的测量点数量的不确定性，以及确认所估计的不确定性满足所述目标值。
在测量点数量的确定之后，还可以包括以下步骤：获取各个测量点的布置的初始值；估计所述测量设备的测量项针对所述测量点的布置的初始值的不确定性；计算在改变所述测量点中的一个测量点的布置的情况下所述测量设备的不确定性估计结果的变化量相对于该一个测量点的变化量的比；以及基于所计算出的比来确定是否采用该一个测量点。
在测量点数量的确定之后，所述测量点确定方法还可以包括以下步骤：获取各个测量点的布置的初始值，估计所述测量设备的测量项针对所述测量点的布置的初始值的不确定性，计算在改变所述测量点中的一个测量点的布置的情况下所述测量设备的不确定性估计结果的变化量相对于该一个测量点的变化量的比；以及基于所计算出的比来确定是否改变该一个测量点的布置。
在本发明的第二方面，提供一种测量点确定方法，用于确定在多个测量点处进行测量项的测量处理的测量设备所用的测量点的数量或布置，所述测量点确定方法包括以下步骤：获取所述测量点的数量和布置的初始值；获取针对所述测量设备的测量项的不确定性的目标值；估计所述测量设备的测量项针对所述测量点的所述初始值的不确定性；计算在改变一个测量点的布置的情况下所述测量设备的不确定性估计结果的变化量相对于该一个测量点的变化量的比；以及基于所述目标值和所计算出的比来确定是否采用该一个测量点。
在本发明的第三方面，提供一种测量点确定方法，用于确定在多个测量点处进行测量项的测量处理的测量设备所用的测量点的数量或布置，所述方法包括以下步骤：获取所述测量点的数量和布置的初始值；获取针对所述测量设备的测量项的不确定性的目标值；估计所述测量设备的测量项针对所述测量点的所述初始值的不确定性；计算在改变一个测量点的布置的情况下所述测量设备的不确定性估计结果的变化量相对于该一个测量点的变化量的比；以及基于所述目标值和所计算出的比来确定是否改变该一个测量点的布置。
提供一种存储有程序的非暂时性存储介质，所述程序用于使计算机进行根据第一至第三方面中任一方面的方法。
在本发明的第四方面，提供一种测量点确定设备，用于确定在多个测量点处进行测量项的测量处理的测量设备所用的测量点的数量或布置，所述测量点确定设备包括：获取部，用于获取测量点数量的最小值和最大值以及针对所述测量设备的测量项的不确定性的目标值；估计部，用于对在通过所述测量设备使用所述测量点数量的所述最小值和所述最大值之间的两个或更多个测量点数量来测量所述测量项的情况下的不确定性进行估计；以及确定部，用于基于所述目标值和所估计的不确定性来确定所述测量设备的测量点数量。
在本发明的第五方面，提供一种测量点确定设备，用于确定在多个测量点处进行测量项的测量处理的测量设备所用的测量点的数量或布置，所述测量点确定设备包括：获取部，用于获取所述测量点的数量和布置的初始值以及针对所述测量设备的测量项的不确定性的目标值；估计部，用于估计所述测量设备的测量项针对所述测量点的所述初始值的不确定性，并计算在改变一个测量点的布置的情况下所述测量设备的不确定性估计结果的变化量相对于该一个测量点的变化量的比；以及确定部，用于基于所述目标值和所计算出的比来确定是否采用该一个测量点。
在本发明的第六方面，提供一种测量点确定设备，用于确定在多个测量点处进行测量项的测量处理的测量设备所用的测量点的数量或布置，所述测量点确定设备包括：获取部，用于获取所述测量点的数量和布置的初始值以及针对所述测量设备的测量项的不确定性的目标值；估计部，用于估计所述测量设备的测量项针对所述测量点的所述初始值的不确定性，并计算在改变一个测量点的布置的情况下所述测量设备的不确定性估计结果的变化量相对于该一个测量点的变化量的比；以及确定部，用于基于所述目标值和所计算出的比来确定是否采用该一个测量点的布置。
发明的效果
根据本发明，可以在将不确定性抑制到容许范围的同时减少测量点数量。
附图说明
图1是示出根据实施例的测量系统S的概要的图。
图2示出根据实施例的用于圆测量的测量点布置的示例。
图3示出针对图2所示的测量点布置的圆测量中的不确定性的估计结果的示例。
图4示出根据实施例的测量点确定设备100的结构示例。
图5示出图示根据实施例的测量点确定设备100的操作的第一示例的流程图。
图6示出图示根据实施例的测量点确定设备100的操作的第二示例的流程图。
图7示出图示根据实施例的测量点确定设备100的操作的第三示例的流程图。
图8示出根据实施例的在测量圆的中心之间的距离时的测量点布置的示例。
图9示出针对图8所示的测量点布置的中心间距离测量的灵敏度的示例。
图10示出图示根据实施例的测量点确定设备100的操作的第四示例的流程图。
图11示出根据实施例的测量点确定设备100的测量点减少的结果的示例。
图12示出图示根据实施例的测量点确定设备100的操作的第五示例的流程图。
图13示出根据实施例的通过测量点确定设备100移动的测量点的布置的结果的示例。
具体实施方式
[测量系统S的概要]
图1是示出根据实施例的测量系统S的概要的图。测量系统S包括测量设备1和测量点确定设备100。测量设备1例如是用于测量诸如对象的三维几何形状等的测量项的坐标测量机(CMM)。测量设备1可以是除CMM之外的设备，只要该设备是在多个位置进行测量的设备即可。
测量点确定设备100是用于确定测量设备1的测量点的设备，并且例如是计算机。测量点确定设备100估计针对测量项的测量点的数量或布置各自的测量结果的不确定性，并确定不确定性落在目标值的范围内的测量点的数量或布置。测量点确定设备100例如向测量设备1通知所确定的测量点数量或所确定的测量点布置，并且测量设备1基于所通知的测量点数量或所通知的测量点布置来执行测量项的测量处理。在下文中，将通过例示测量设备1测量圆形对象的几何形状的圆测量来描述测量点确定设备100的操作，但是根据实施例的测量点确定设备100可以应用于测量设备1测量除圆形几何形状之外的几何形状的对象的几何形状的情况。
[确定最佳的测量点数量]
图2示出根据实施例的用于圆测量的测量点布置的示例。图2示出使用多个测量点来测量圆的直径和/或中心坐标的示例。图2示出从左到右测量点数量N从3增加到n的示例，并且测量点沿着圆周基本上均匀地布置。诸如CMM等的测量设备1在这些测量点处执行测量项的测量处理，并输出圆的直径和中心坐标作为测量结果。接着将描述由测量设备1输出的测量结果中的不确定性的估计结果。
图3示出针对图2所示的测量点布置的圆测量中的不确定性的估计结果的示例。图3的横轴表示测量点数量N，并且纵轴表示圆测量中的不确定性。测量点确定设备100通过使用可以基于测量设备1的规格针对测量点之间的各个距离计算出的测量误差的相关模型进行模拟来估计不确定性。测量点确定设备100例如通过已知的受约束蒙特卡罗模拟方法(CMS方法)来估计不确定性，但是省略了可以使用其它方法的模拟的细节。在图3中，将针对测量点数量是“3”的不确定性定义为U3，并且将针对测量点数量是“n”的不确定性定义为Un。在图3中可以看出，随着测量点数量N的增加，圆测量中的不确定性降低。此外，随着测量点数量N的增加，圆测量中的不确定性的变化率趋于降低。
为了基于针对测量点数量N的不确定性来确定对于圆测量而言最佳的测量点的数量和布置，做出与测量点有关的决定的人对测量点确定设备100设置针对圆测量中的不确定性的目标值。在这种情况下，不确定性的大小落在目标值以下的测量点的最少数量是对于圆测量而言最佳的测量点数量，因为该最少数量是满足目标值的测量点的最小数量。在图3中，不确定性的目标值由UT指示，并且由nT指示的测量点数量是不确定性低于目标值UT的测量点的最少数量。下面将描述用于确定测量设备1的测量点的数量或布置的测量点确定设备100的结构和操作。
[测量点确定设备100的结构]
图4示出根据实施例的测量点确定设备100的结构示例。测量点确定设备100确定测量设备1的测量点的数量或布置。测量设备1是可以通过模拟来估计测量结果中的不确定性的用于进行测量的诸如CMM等的设备。测量点确定设备100包括获取部110、估计部120、确定部130、输出部140和存储部150。
获取部110获取测量点数量的最小值nmin和最大值nmax。获取部110获取例如从用户输入的最小值nmin和最大值nmax。此外，获取部110可以读取过去用于同样地确定测量设备1的测量点的数据等，并且从该数据获取同样的最小值nmin和同样的最大值nmax。
另外，获取部110获取测量设备1的测量项的不确定性的目标值UT。测量项是例如用户想要使用测量设备1测量的项以及预期测量的项等，并且在本实施例中将描述圆测量的示例。获取部110例如从用户获取不确定性的目标值UT。这里，不确定性的目标值UT是例如根据用途由用户等预先确定的值。此外，例如，如非专利文献2中所示，针对产品检查等定义产品所需的规格和测量中的不确定性之间的关系。例如，使用这样的定义，期望将不确定性的目标值UT确定为使用范围的约1/10或更小。
此外，获取部110从用户等获取针对各测量点数量的测量点布置。在这种情况下，获取部110例如获取如图2所示的测量点布置。
获取部110经由例如输入装置等接收来自用户等的输入。输入装置可以是任何装置，只要该装置具有输入接口的功能即可。输入装置例如是键盘、鼠标、触摸板或麦克风。获取部110可以从数据库等接收指定数据。例如，获取部110经由网络等连接到外部数据库等。
估计部120对当通过测量设备1使用测量点的最小值nmin和最大值nmax之间的两个或更多个测量点对测量项进行测量时的不确定性进行估计。估计部120使用已知的CMS方法等计算不确定性。例如，估计部120计算针对各个测量点数量的不确定性。
确定部130基于不确定性的目标值UT和所估计的不确定性来确定测量设备1的测量点数量。确定部130确定例如不确定性低于目标值UT的测量点的最少数量的测量点数量nT作为最佳的测量点数量。
输出部140输出由确定部130确定的测量点数量nT。输出部140连接到例如显示器等，并使显示器等显示测量点数量nT。此外，输出部140将测量点数量nT输出到测量设备1。另外，输出部140可以将测量点数量nT输出到存储部150。
存储部150存储从输出部140接收到的测量点数量nT。存储部150可以存储由获取部110获取到的数据等。此外，存储部150可以存储由测量点确定设备100执行的程序以及执行程序期间的中间数据等。
上述测量点确定设备100的至少一部分可以例如由计算机等配置成。在这种情况下，计算机等通过执行例如程序等而用作根据本实施例的获取部110、估计部120、确定部130、输出部140和存储部150。存储部150包括例如用于存储计算机等的基本输入输出系统(BIOS)等的只读存储器(ROM)以及用作工作区域的随机存取存储器(RAM)。存储部150可以存储包括操作系统(OS)、应用程序和/或在执行应用程序时要参考的数据库的各种信息。也就是说，存储部150可以包括诸如硬盘驱动器(HDD)和/或固态驱动器(SSD)等的大容量存储装置。
计算机包括诸如中央处理单元(CPU)等的处理器，并且通过执行存储部150中所存储的程序而用作获取部110、估计部120、确定部130和输出部140中的至少一部分。计算机还可以包括图形处理单元(GPU)等。下面将描述如上所述的测量点确定设备100的操作。
[测量点确定设备的操作的第一示例]
图5是示出根据实施例的测量点确定设备100的操作的第一示例的流程图。测量点确定设备100通过执行图5的从步骤S1010至S1060的操作来确定对于测量设备1的测量而言最佳的测量点数量nT。这里，描述图3的示例中示出的测量点确定设备100确定圆测量的测量点的操作。
首先，在步骤S1010中，获取部110获取测量设备1要使用的测量点数量的范围。例如，获取部110将所获取到的测量点数量的最小值nmin和所获取到的测量点数量的最大值nmax存储在存储部150中。
接着，在步骤S1020中，获取部110获取测量设备1的测量项的不确定性的目标值UT。例如，获取部110将所获取到的目标值UT存储在存储部150中。
接着，在步骤S1030中，获取部110获取针对各个测量点数量的测量点布置。获取部110获取针对最小值nmin和最大值nmax之间的各个测量点数量的测量点布置。获取部110获取如图2所示的布置，在该布置中针对最小值nmin和最大值nmax之间的测量点数量，测量点沿圆周基本上均匀地布置。
获取部110获取例如圆周上的测量点的位置和来自用户的诸如以相等的间隔布置测量点等的指定。在这种情况下，获取部110可以获取圆周上的测量点布置作为诸如坐标等的数据，或者作为替代可以将用户指定的测量点的位置转换为诸如坐标等的数据。获取部110例如将所获取到的与测量点布置有关的信息存储在存储部150中。
接着，在步骤S1040中，估计部120对当通过测量设备1使用测量点数量的最小值nmin和最大值nmax之间的所有测量点数量对测量项进行测量时的不确定性进行估计。估计部120计算如图3所示的针对测量点数量n的不确定性Un。估计部120计算针对最小值nmin和最大值nmax之间的测量点数量的、位于不确定性Unmin和不确定性Unmax之间的各个不确定性。估计部120例如将所估计的不确定性存储在存储部150中。
接着，在步骤S1050中，确定部130基于目标值UT和所估计的位于不确定性Unmin与不确定性Unmax之间的不确定性来确定测量设备1的测量点数量nT。确定部130将不确定性落在目标值UT以下的测量点的最少数量确定为测量设备1的测量点数量nT。
接着，在步骤S1060中，输出部140输出由确定部130所确定的测量点数量nT。输出部140使显示器等显示测量点数量nT。输出部140可以将测量点数量nT输出到测量设备1。输出部140可以例如在获取到用户等确认为测量点数量nT是合适值的结果之后将测量点数量nT输出到测量设备1。在这种情况下，输出部140从获取部110接收用户等的确认结果。如果用户等确定为测量点数量nT不合适，则优选的是测量点确定设备100返回至步骤S1010并确定不同条件下的测量点数量nT。
如上所述，测量点确定设备100可以确定对于测量设备1的测量而言最佳的测量点数量nT。无论用户的经验等如何，测量点确定设备100都可以确定最佳的测量点数量和最佳的测量点布置。另外，测量点确定设备100可以独立于测量设备1而确定最佳的测量点数量和最佳的测量点布置。
如上所述，根据实施例的测量点确定设备100在针对所有测量点数量计算出测量不确定性之后确定与不确定性的目标值UT相对应的测量点数量nT，但是本发明不仅限于此。每次计算针对测量点数量的测量不确定性时，测量点确定设备100都可以将所计算出的不确定性与目标值进行比较。下面将描述这种测量点确定设备100的操作。
[测量点确定设备的操作的第二示例]
图6示出图示根据实施例的测量点确定设备100的操作的第二示例的流程图。第二示例的测量点确定设备100每次估计出针对多个测量点数量其中之一的不确定性时，都判断是确定测量设备1的测量点数量、还是继续估计针对不同的测量点数量的不确定性。图6示出测量点确定设备100以与图5所示的操作类似的方式确定圆测量的测量点数量的示例的操作。
首先，在步骤S2010中，获取部110获取测量设备1要使用的测量点数量的范围。接着，在步骤S2020中，获取部110获取测量设备1的测量项的不确定性的目标值UT。接着，在步骤S2030中，获取部110获取针对各个测量点数量的测量点布置。由于已经参考图5的从步骤S1010至S1030的操作描述了从步骤S2010至S2030的操作，因此这里省略对这些步骤的描述。应当注意，在步骤S2010中，获取部110将测量点数量的初始值设置为测量点数量的最小值nmin。
接着，在步骤S2040中，估计部120计算针对这些测量点数量其中之一的不确定性。如果测量点确定设备100在开始操作之后第一次进行步骤S2040的操作，则估计部120计算针对测量点数量的初始值的不确定性。
接着，在步骤S2050中，确定部130将所计算出的不确定性与目标值UT进行比较。如果所计算出的不确定性等于或大于目标值UT(S2050：是)，则确定部130将测量点数量递增1并在步骤S2060中更新测量点数量。然后，返回至步骤S2040，估计部120计算针对更新后的测量点数量的不确定性。也就是说，估计部120和确定部130重复从步骤S2040至步骤S2060的操作，直到所计算出的不确定性变得小于目标值UT为止。
如果所计算出的不确定性小于目标值UT(S2050：否)，则在步骤S2070中确定部130将所计算出的不确定性设置为测量设备1的测量点数量nT。接着，在步骤S2080中，输出部140输出由确定部130所确定的测量点数量nT。由于已经参考图5的步骤S1060的操作描述了步骤S2080的操作，因此这里省略对该步骤的描述。
如上所述，即使执行第二示例的操作，测量点确定设备100也可以确定对于测量设备1的测量而言最佳的测量点数量nT。此外，在第二示例的操作中，由于每次估计出针对测量点数量其中之一的不确定性时都进行是否确定测量设备1的测量点数量的判断，因此可以响应于不确定性落在目标值以下而确定最佳的测量点数量。因此，测量点确定设备100可以省略针对不确定性小于目标值的其它测量点数量的计算，并且可以高效地确定测量点数量nT。
在第二示例的操作中，描述了如下示例：测量点确定设备100(i)将测量点数量的初始值设置为测量点数量的最小值nmin，(ii)逐一递增初始值，以及(iii)更新测量点数量，但是本发明不限于此。作为替代，测量点确定设备100可以将测量点数量的初始值设置为测量点数量的最大值nmax，并且逐1递减初始值以及更新测量点数量。
以上描述了根据实施例的测量点确定设备100将测量点数量递增或递减1的示例，但是本发明不限于此。测量点确定设备100可以通过以预定第一点数量间隔在测量点数量的最小值和最大值之间增加或减少测量点数量来估计不确定性。
例如，测量点确定设备100将测量点数量从初始值nmin增加5。在这种情况下，在图6的步骤S2060中测量点确定设备100的确定部130可以将测量点数量增加5并且更新测量点数量。测量点确定设备100可以通过将测量点数量递增或递减预定数量来更高效地确定测量点数量nT。
测量点确定设备100可以在通过使用第一点数量间隔更新测量点数量所计算出的不确定性变得小于目标值之后使用比第一点数量间隔小的第二点数量间隔来更新测量点数量。例如，如图6的步骤S2060所述，测量点确定设备100通过将测量点数量增加第一点数量间隔来更新测量点数量。然后，如果使用更新后的测量点数量所计算出的不确定性变得小于目标值UT，则测量点确定设备100还通过将测量点数量减少第二点数量间隔来更新测量点数量。然后，如果使用更新后的测量点数量所计算出的不确定性变得等于或大于目标值UT，则测量点确定设备100将更新之前的测量点数量设置为测量设备1的测量点数量nT。
以这种方式，每次估计出针对多个测量点数量其中之一的不确定性时，测量点确定设备100都判断是(i)使用第一点数量间隔继续估计针对另外不同的测量点数量的不确定性，还是(ii)使用比第一点数量间隔小的第二点数量间隔继续估计针对另外不同的测量点数量的不确定性。这里，确定部130使用第一点数量间隔来更新测量点数量，直到不确定性变得小于目标值UT为止，并且在不确定性变得小于目标值UT之后使用第二点数量间隔来更新测量点数量。
然后，测量点确定设备100通过使用所确定的间隔增加或减少前次的测量点数量来估计不确定性。例如，在确定部130通过将测量点数量递增5(第一点数量间隔)来更新测量点数量的情况下，在不确定性变得小于目标值UT之后确定部130通过将测量点数量递减1(第二点数量间隔)来更新测量点数量。可选地，在确定部130通过将测量点数量递减5(第一点数量间隔)来更新测量点数量的情况下，在不确定性变得小于目标值UT之后确定部130可以通过将测量点数量递增1(第二点数量间隔)来更新测量点数量。
以上描述了根据实施例的测量点确定设备100以两种类型的间隔来递增和递减测量点数量的示例，但是本发明不限于此。测量点确定设备100可以通过以三个或更多个间隔从最小值到最大值增加或减少测量点数量来估计不确定性。结果，测量点确定设备100可以更高效地确定测量点数量nT。
此外，如上所述，描述了根据实施例的测量点确定设备100递增和递减测量点数量的示例，但是本发明不限于此。测量点确定设备100可以通过指定不确定性和测量点数量的关系来确定测量点数量nT。如图3所示，不确定性和测量点数量的关系经常趋于单调递减或单调递增。因此，通过计算针对两个或更多个测量点数量各自的不确定性，可以指定不确定性和测量点数量的关系。下面将描述这种测量点确定设备100的操作。
[测量点确定设备的操作的第三示例]
图7示出图示根据实施例的测量点确定设备100的操作的第三示例的流程图。图7示出测量点确定设备100以与图5和6所示的操作类似的方式确定用于圆测量的测量点的示例的操作。
首先，在步骤S3010中，获取部110获取测量设备1要使用的测量点数量的范围。接着，在步骤S3020中，获取部110获取测量设备1的测量项的不确定性的目标值UT。接着，在步骤S3030中，获取部110获取针对各个测量点数量的测量点布置。由于已经参考图5的从步骤S1010至步骤S1030的操作描述了从步骤S3010至步骤S3030的操作，因此这里省略对这些步骤的描述。
接着，在步骤S3040中，估计部120估计针对测量点数量的最小值nmin和最大值nmax之间的测量点数量中的彼此不同的两个或更多个测量点数量的、两个或更多个不确定性。例如，估计部120计算预定的测量点数量nnm(m个)的不定性Unm。估计部120可以将最小值nmin和最大值nmax之间的测量点数量按预定分割数(m-1)划分，以计算针对测量点数量nnm(m个)的不确定性Unm。这里，m优选为3或更大，更优选为5或更大。例如，估计部120将所估计的不确定性存储在存储部150中。
接着，在步骤S3050中，确定部130基于针对两个或更多个测量点数量的、两个或更多个不确定性来指定测量点数量和不确定性之间的关系。确定部130通过使用例如最小二乘法等来计算不确定性Un相对于测量点数量n的关系表达式Un(n)。
接着，在步骤S3060中，确定部130通过使用指定的关系来确定满足目标值UT的测量设备1的测量点数量nT。例如，如果关系表达式Un(n)是单调递减函数，则确定部130计算变为UT＝Un(r)的实数r，并且将等于或大于r的最小自然数确定为测量设备1的测量点数量nT。在关系表达式Un(n)中，可以通过插值运算来计算实数r，或者作为替代可以通过外推运算来计算实数r。
接着，在步骤S3070中，输出部140输出由确定部130确定的测量点数量nT。由于已经参考图5的步骤S1060的操作描述了步骤S3070的操作，因此这里省略对该步骤的描述。
如上所述，即使执行第三示例的操作，测量点确定设备100也可以确定对于测量设备1的测量而言最佳的测量点数量nT。在第三示例的操作中，由于测量设备1的测量点数量是根据不确定性和两个或更多个测量点数量的关系来确定的，因此可以更高效地确定最佳测量点。
在第三示例的操作中，描述了测量点确定设备100根据测量点数量和不确定性的关系表达式Un(n)来计算测量点数量nT的示例。另外，测量点确定设备100还可以检查根据关系表达式所计算出的测量点数量nT是否满足目标值UT。
例如，在第三示例的操作的步骤S3060之后，估计部120估计针对由确定部130所确定的测量设备1的测量点数量nT的不确定性。然后，确定部130将由估计部120计算出的不确定性与目标值UT进行比较，并确认所估计的不确定性满足目标值UT。如果目标值UT小于所计算出的不确定性，则确定部130可以重复测量点数量的更新以及不确定性和目标值UT的比较，直到不确定性变得小于目标值UT为止。
如上所述，描述了根据实施例的测量点确定设备100通过预先确定测量点布置并计算针对测量点数量的不确定性来确定测量设备1的测量点数量的示例，但是本发明不限于此。作为其替代或除此之外，测量点确定设备100可以通过计算改变测量点布置时的不确定性来确定测量设备1的测量点的数量或布置。
[测量点确定设备的操作的第四示例]
测量设备1的测量点可以根据测量点所布置的位置而对不确定性的预测结果具有不同的影响。因此，可以删除对不确定性的预测结果具有小的影响的测量点的可能性高。另外，可以改变布置，使得对不确定性的预测结果具有小的影响的测量点成为对不确定性的预测结果具有大的影响的测量点。接着将描述测量点确定设备100针对各个测量点布置考虑对不确定性的影响来确定测量点的数量或布置的示例。
图8示出根据实施例的在测量圆的中心之间的距离时的测量点布置的示例。图8示出要由测量设备1测量的作为两个圆之间的中心间距离L的测量项的示例。在这种情况下，测量设备1检测通过将一个圆的圆周分割成相等的间隔而获得的八个测量点P1至P8的位置。例如，测量设备1通过使用最小二乘法等从检测到的八个测量点P1至P8的位置计算一个圆的位置坐标的等式。结果，测量设备1可以计算该圆的中心坐标，因此可以根据该中心坐标和类似地从另一个圆计算出的中心坐标之间的差来计算中心间距离L。
测量点确定设备100可以计算针对测量设备1的测量项的不确定性。测量点确定设备100计算通过测量设备1使用例如八个测量点P1至P8的中心间距离L的测量中的不确定性，并将计算结果设置为M。
这里，例如，将通过将测量点P1的位置移动Δp1而获得的位置定义为测量点P1'。例如，Δp1是沿测量面的法向量改变预定距离的向量值。此外，Δp1可以是将X、Y和Z坐标中的至少一个改变预定距离的向量值。Δp1优选为单位向量。
将使用八个测量点P1'和P2至P8的中心间距离L的测量中的不确定性的计算结果定义为M1。将ΔM1/Δp1＝(M1-M)/Δp1的绝对值定义为测量点P1的灵敏度。也就是说，灵敏度ΔM1/Δp1表示在测量点P1处发生单位量的误差的情况下对测量中的不确定性的影响程度。还可以针对其它测量点计算这种灵敏度并且将这种灵敏度彼此比较以判断是否应该删除或移动测量点。
图9示出针对图8所示的测量点布置的中心间距离测量的灵敏度的示例。
图9的横轴是在直线上示意性地示出测量点P1至P8的位置的示例。图9的纵轴示出测量点的归一化的灵敏度ΔMi/Δpi。要添加到各个测量点的单位量Δpi是基本上与在图8所示的左圆的圆周上布置的各个测量点的切线垂直的单位向量。
与测量点P1和P5的切线基本上垂直的方向与由测量设备1测量的圆的中心间距离L的方向基本上一致。因此，在测量点P1和P5处发生的误差对测量结果具有相对大的影响，并且灵敏度ΔM1/Δp1和ΔM5/Δp5比其它测量点的灵敏度大。另一方面，与测量点P3和P7的切线基本上垂直的方向与由测量设备1测量的圆的中心间距离L的方向基本上垂直。因此，在测量点P3和P7处发生的误差对测量结果具有相对小的影响，并且灵敏度ΔM3/Δp3和ΔM7/Δp7比其它测量点的灵敏度小。
根据以上所述，例如，如果期望减少测量点数量并使不确定性的恶化最小化，则由于测量点P3和P7的灵敏度最小，因此理解为测量点P3和P7是最适合作为要减少的测量点的候选。此外，例如，如果改变测量点布置，则由于测量点P1和P5的灵敏度高，因此理解为优选地使其它测量点的位置更靠近测量点P1和P5。因此，根据实施例的测量点确定设备100还针对各个测量点计算作为对不确定性的影响指标的灵敏度，并且确定测量点的数量或布置。下面将描述这种测量点确定设备100的操作。
图10示出图示根据实施例的测量点确定设备100的操作的第四示例的流程图。图10示出用于在诸如图8所示的测量点确定设备100测量圆的中心间距离L情况下确定测量点的数量和布置的操作。
首先，在步骤S4010中，获取部110获取测量点的数量和布置的初始值。例如，获取部110获取与如图8所示通过将圆的圆周分割成相等的间隔而获得的八个测量点P1至P8有关的信息。获取部110例如从用户等接收测量点的数量和布置。此外，获取部110可以从用户等接收是否在圆周上布置测量点以及分割数量的指定。
接着，在步骤S4020中，获取部110获取测量设备1的测量项的不确定性的目标值UT。由于已经参考图5的步骤S1020的操作描述了步骤S4020的操作，因此这里省略对该步骤的描述。
接着，在步骤S4030中，估计部120估计测量设备1针对测量点的初始值的不确定性。估计部120计算使用测量点P1至P8测量圆的中心间距离L的情况下的不确定性M。例如，估计部120将所估计出的不确定性存储在存储部150中。
接着，在步骤S4040中，如果改变一个测量点的布置，则估计部120计算测量设备1的不确定性估计结果的变化量相对于一个测量点的变化量的比。例如，如参考图9所述，估计部120计算针对测量点P1的灵敏度ΔM1/Δp1。
接着，在步骤S4050中，确定部130基于目标值和所计算出的比来确定是否采用一个测量点。例如，如果灵敏度ΔM1/Δp1小于预定阈值，则确定部130使估计部120估计使用除测量点P1之外的测量点P2至P8的测量中的不确定性。然后，响应于估计部120的估计结果变得小于目标值，确定部130确定为测量点P1不用于测量。此外，例如，当灵敏度ΔM1/Δp1变得等于或大于预定阈值时，或者当使用测量点P2至P8的测量结果变得等于或大于目标值时，确定部130确定为测量点P1用于测量。
然后，在步骤S4032至S4034的循环中针对其它测量点重复步骤S4040和S4050的操作。结果，确定部130可以确定是否使用各个测量点P1至P8来测量。
接着，在步骤S4060中，输出部140输出由确定部130所确定的测量点的数量和布置。输出部140在显示器等上显示测量点的数量和布置。由于输出部140的操作与参考图5的步骤S1060描述的操作相同，因此这里省略对该步骤的描述。
如上所述，由于测量点确定设备100基于测量点的灵敏度来确定是否将测量点用于测量，因此可以更精确地确定测量点的数量和布置。在第四示例的操作中，描述了针对各个测量点计算灵敏度以确定是否将测量点用于测量的示例，但是本发明不限于此。测量点确定设备100可以在计算这些测量点的所有灵敏度之后确定是否将各个测量点用于测量。在这种情况下，确定部130可以确定是否按灵敏度的升序采用测量点，并且在确定为采用一个测量点之后，确定部130可以确定为使用所有剩余的测量点来测量。
图11示出根据实施例的测量点确定设备100的测量点减少的结果的示例。图11示出确定为测量点P3和P7不用于测量并且从图8所示的测量点布置移除的示例。以这种方式，测量点确定设备100可以通过使用灵敏度来进一步减少满足目标值的范围内的测量点数量。
以上描述了根据实施例的测量点确定设备100基于灵敏度减少测量点数量的示例，但是本发明不限于此。测量点确定设备100可以改变测量点布置。下面将描述这种测量点确定设备100的操作。
[测量点确定设备的操作的第五示例]
图12示出图示根据实施例的测量点确定设备100的操作的第五示例的流程图。图12示出用于在测量点确定设备100如图8所示测量圆的中心间距离L的情况下确定测量点布置的操作。
首先，在步骤S5010中，获取部110获取测量点的数量和布置的初始值。接着，在步骤S5020中，获取部110获取测量设备1的测量项的不确定性的目标值UT。接着，在步骤S5030中，估计部120估计测量设备1针对测量点初始值的不确定性。接着，在步骤S5040中，估计部120计算当一个测量点的布置改变时测量设备1的不确定性估计结果的变化量相对于一个测量点的变化量的比。
由于已经参考图10的步骤S4010至S4040的操作描述了从步骤S5010至S5040的操作，因此这里省略对这些步骤的描述。将描述在步骤S5040的操作中估计部120计算针对测量点P1至P8(i＝1,2,3,...,8)的灵敏度ΔMi/Δpi的示例。
接着，确定部130基于目标值和所计算出的比来确定是否改变一个测量点的布置。第五示例的操作示出确定部130确定是否从测量点中具有最大灵敏度的测量点开始按顺序改变布置的情况。在步骤S5050中，由于测量点P1和P5的灵敏度最大，因此确定部130在不改变测量点P1和P5的布置的情况下将测量点P1和P5的位置设置为目标位置。
接着，在步骤S5060中，确定部130更新测量点布置。确定部130以接近目标位置的方式改变具有下一最大灵敏度的测量点的位置。例如，确定部130改变测量点P2、P4、P6和P8的位置。在这种情况下，确定部130在圆周方向上沿着圆的轮廓移动测量点。例如，确定部130将各个测量点移动预定距离。
接着，在步骤S5070中，估计部120估计针对更新后的测量点的测量中的不确定性。接着，在步骤S5080中，响应于估计部120的估计结果变得等于或大于目标值(S5080：是)，确定部130返回至步骤S5060，并且移动具有下一最大灵敏度的测量点。
估计部120和确定部130重复步骤S5060和S5070，直到测量中的不确定性小于目标值为止。如果即使在除了设置为目标位置的测量点之外的所有测量点都移动之后不确定性仍等于或大于目标值，则也可以按灵敏度的降序再次移动测量点的位置。也就是说，测量点确定设备100顺序地将测量点移动预定距离。如果即使在重复执行预定次数或更多次之后不确定性仍不小于目标值，则测量点确定设备100可以中止操作并且向用户等通知。确定部130响应于估计部120的估计结果变得小于目标值(S5080：否)，确定所有测量点的布置。
接着，在步骤S5090中，输出部140输出由确定部130确定的测量点的数量和布置。输出部140在显示器等上显示测量点的数量和布置。由于输出部140的操作与参考图5的步骤S1060描述的操作相同，因此这里省略对该步骤的描述。
如上所述，测量点确定设备100可以确定对于测量设备1的测量而言最佳的测量点布置。以这种方式，测量点确定设备100可以独立于测量点数量来确定测量点布置，使得可以更精确地确定测量点布置。
图13示出由根据实施例的测量点确定设备100移动的测量点的布置结果的示例。图13示出测量点P2、P4、P6和P8从图8所示的测量点布置沿测量点P3或P7的方向移动的示例。以这种方式，通过使用灵敏度，测量点确定设备100可以改变测量点布置以满足目标值。
描述了第一示例至第五示例作为根据实施例的测量点确定设备100的操作的示例，但测量点确定设备100的操作不限于此。测量点确定设备100可以适当组合第一示例至第五示例。例如，测量点确定设备100可以通过第一示例至第三示例的任何操作来确定测量设备1的测量点数量，然后可以进行第四示例或第五示例的操作。
在这种情况下，例如，测量点确定设备100将在执行第四示例或第五示例的操作的情况下的目标值设置为比在执行第一示例至第三示例的任何操作的情况下的目标值高。目标值设置得越高，则例如当不确定性和测量点数量的关系单调递减时使目标值越小。通过这种组合的操作，测量点确定设备100可以以更高的精度更高效地确定测量点的数量和布置。
以上已经描述了根据实施例的测量点确定设备100确定用于圆测量的测量点的数量和布置的示例，但是本发明不限于此。即使在除了圆之外的几何形状的测量中，测量点确定设备100也可以以相同的方式确定测量点的数量和布置。例如，当用户要测量的几何形状是可以设置测量点的简单几何形状时，可以进行类似的操作。
例如，在第一示例的操作中，将能够测量用户要测量的几何形状的测量点的最少数量或测量点的预定初始数量设置为测量点数量的最小值nmin。将预先确定为用于测量几何形状的最高值或最大值的点数量定义为测量点数量的最大值nmax。然后，通过计算针对最小值nmin和最大值nmax之间的测量点数量的几何形状的测量的不确定性，可以容易地确定满足不确定性的目标值UT的测量点数量nT。
如上所述，在测量诸如圆或线等的相对简单的几何形状的情况下，可以均匀地布置测量点。此外，在测量比圆或线更复杂的诸如面、圆柱体或球等的几何形状的情况下，可以不均匀地布置测量点。另外，在测量更复杂的几何形状的情况下，可以将要测量的对象分割成几何形状元素，并且可以将根据实施例的测量点确定设备100分别应用于一个或多个几何形状元素。
基于典型实施例描述了本发明。本发明的技术范围不限于上述实施例中说明的范围，并且可以在本发明的范围内进行各种改变和修改。例如，设备的分布和集成的具体实施例不限于上述实施例，其全部或一部分可以利用具有功能上或物理上分散或集成的任何单元配置成。此外，通过它们的任意组合产生的新典型实施例包括在本发明的典型实施例中。此外，由组合带来的新典型实施例的效果也具有原始典型实施例的效果。
[附图标记说明]
1 测量设备
100 测量点确定设备
110 获取部
120 估计部
130 确定部
140 输出部
150 存储部

Claims (15)

1.一种测量点确定方法，用于确定在多个测量点处进行对象的三维几何形状的测量处理的坐标测量机所用的测量点的数量或布置，所述方法包括：
获取所述测量点的数量和布置的初始值并存储在计算机的存储器中；
获取所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的测量结果的不确定性的目标值并存储在所述存储器中；
对使用所述测量点的数量和布置的所述初始值的所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的测量结果的不确定性进行估计；
计算在改变与所述数量和所述布置的所述初始值相对应的所述测量点中的一个测量点的布置的情况下的、所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的所述测量结果的不确定性的估计结果中的变化量相对于该一个测量点的变化量的比；
如果针对该一个测量点计算出的所述比小于阈值、并且如果使用与所述数量和所述布置的所述初始值相对应的所述测量点中的除该一个测量点之外的测量点的所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的所述测量结果的所估计出的不确定性小于所述目标值，则确定为不采用该一个测量点；以及
所述坐标测量机通过使用与所述数量和所述布置的所述初始值相对应的所述测量点中的除在所述确定中被确定为不采用的该一个测量点之外的测量点，来测量所述对象的三维几何形状。
2.根据权利要求1所述的测量点确定方法，还包括：在获取所述测量点的所述数量和所述布置的所述初始值并存储在所述存储器中之前，
获取测量点数量的最小值和最大值并存储在所述存储器中；
获取所述坐标测量机所进行的测量结果的不确定性的目标值并存储在所述存储器中；
对在通过所述坐标测量机使用所述测量点数量的所述最小值和所述最大值之间的两个或更多个测量点数量来测量所述对象的三维几何形状的情况下的测量结果的不确定性进行估计；以及
基于所述目标值和所估计的不确定性来确定所述坐标测量机的测量点数量。
3.根据权利要求2所述的测量点确定方法，其中，
在不确定性的估计中，针对在测量点数量的所述最小值和所述最大值之间的所有测量点数量估计不确定性，
在测量点数量的确定中，将所述坐标测量机的测量点数量确定为不确定性落在所述目标值以下的最少测量点数量。
4.根据权利要求2所述的测量点确定方法，其中，
在测量点数量的确定中，每次在不确定性的估计中估计针对测量点数量中的一个测量点数量的不确定性之后，判断是确定所述坐标测量机的测量点数量，还是继续估计针对其它不同测量点数量的不确定性。
5.根据权利要求2所述的测量点确定方法，其中，
在不确定性的估计中，通过从测量点数量的所述最小值到所述最大值以第一点数量间隔增加或减少测量点数量来估计不确定性。
6.根据权利要求5所述的测量点确定方法，其中，
在测量点数量的确定中，每次针对多个测量点数量中的一个测量点数量估计不确定性时，判断是使用所述第一点数量间隔继续估计针对其它不同测量点数量的不确定性，还是使用具有比所述第一点数量间隔小的幅度的第二点数量间隔继续估计针对其它不同测量点数量的不确定性，
其中，在不确定性的估计中，通过以在测量点数量的确定中所确定的点数量间隔增加或减少前次的测量点数量来估计不确定性。
7.一种测量点确定方法，用于确定在多个测量点处进行对象的三维几何形状的测量处理的坐标测量机所用的测量点的数量或布置，所述方法包括：
获取所述测量点的数量和布置的初始值并存储在计算机的存储器中；
获取所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的测量结果的不确定性的目标值并存储在所述存储器中；
对使用所述测量点的数量和布置的所述初始值的所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的测量结果的不确定性进行估计；
针对每个测量点计算在改变一个测量点的布置的情况下的、所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的所述测量结果的不确定性的估计结果中的变化量相对于该一个测量点的变化量的比；
通过将至少一个测量点的布置移动预定距离以接近目标位置来更新所述测量点，所述目标位置是与所述数量和所述布置的所述初始值相对应的所述测量点中的所述比为最大的测量点的位置；
如果所述坐标测量机使用所更新的测量点所进行的所述对象的三维几何形状的测量结果的不确定性的估计结果小于所述目标值，则将所述坐标测量机使用的测量点的布置确定为所更新的测量点的布置；以及
所述坐标测量机通过使用所确定的测量点来测量所述对象的三维几何形状。
8.根据权利要求7所述的测量点确定方法，还包括：在获取所述测量点的所述数量和所述布置的所述初始值并存储在所述存储器中之前，
获取测量点数量的最小值和最大值并存储在所述存储器中；
获取所述坐标测量机所进行的测量结果的不确定性的目标值并存储在所述存储器中；
对在通过所述坐标测量机使用所述测量点数量的所述最小值和所述最大值之间的两个或更多个测量点数量来测量所述对象的三维几何形状的情况下的测量结果的不确定性进行估计；以及
基于所述目标值和所估计的不确定性来确定所述坐标测量机的测量点数量。
9.根据权利要求8所述的测量点确定方法，其中，
在不确定性的估计中，针对在测量点数量的所述最小值和所述最大值之间的所有测量点数量估计不确定性，
在测量点数量的确定中，将所述坐标测量机的测量点数量确定为不确定性落在所述目标值以下的最少测量点数量。
10.根据权利要求8所述的测量点确定方法，其中，
在测量点数量的确定中，每次在不确定性的估计中估计针对测量点数量中的一个测量点数量的不确定性之后，判断是确定所述坐标测量机的测量点数量，还是继续估计针对其它不同测量点数量的不确定性。
11.根据权利要求8所述的测量点确定方法，其中，
在不确定性的估计中，通过从测量点数量的所述最小值到所述最大值以第一点数量间隔增加或减少测量点数量来估计不确定性。
12.根据权利要求11所述的测量点确定方法，其中，
在测量点数量的确定中，每次针对多个测量点数量中的一个测量点数量估计不确定性时，判断是使用所述第一点数量间隔继续估计针对其它不同测量点数量的不确定性，还是使用具有比所述第一点数量间隔小的幅度的第二点数量间隔继续估计针对其它不同测量点数量的不确定性，
其中，在不确定性的估计中，通过以在测量点数量的确定中所确定的点数量间隔增加或减少前次的测量点数量来估计不确定性。
13.一种存储有程序的非暂时性存储介质，所述程序用于使计算机进行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
14.一种测量点确定设备，用于确定在多个测量点处进行对象的三维几何形状的测量处理的坐标测量机所用的测量点的数量或布置，所述测量点确定设备包括：
计算机的存储器，用于存储所述测量点的数量和布置的初始值、以及所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的测量结果的不确定性的目标值；
估计部，用于对使用所述测量点的数量和布置的所述初始值的所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的测量结果的不确定性进行估计，并计算在改变一个测量点的布置的情况下的、所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的所述测量结果的不确定性的估计结果中的变化量相对于该一个测量点的变化量的比；以及
确定部，如果针对该一个测量点计算出的所述比小于阈值、并且如果使用与所述数量和所述布置的所述初始值相对应的所述测量点中的除该一个测量点之外的测量点的所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的所述测量结果的所估计出的不确定性小于所述目标值，则确定为不采用该一个测量点。
15.一种测量点确定设备，用于确定在多个测量点处进行对象的三维几何形状的测量处理的坐标测量机所用的测量点的数量或布置，所述测量点确定设备包括：
计算机的存储器，用于存储所述测量点的数量和布置的初始值、以及所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的测量结果的不确定性的目标值；
估计部，用于对使用所述测量点的数量和布置的所述初始值的所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的测量结果的不确定性进行估计，并针对每个测量点计算在改变一个测量点的布置的情况下的、所述坐标测量机所进行的所述对象的三维几何形状的所述测量结果的不确定性的估计结果中的变化量相对于该一个测量点的变化量的比；
更新部，用于通过将至少一个测量点的布置移动预定距离以接近目标位置来更新所述测量点，所述目标位置是与所述数量和所述布置的所述初始值相对应的所述测量点中的所述比为最大的测量点的位置；以及
确定部，如果所述坐标测量机使用所更新的测量点所进行的所述对象的三维几何形状的测量结果的不确定性的估计结果小于所述目标值，则将所述坐标测量机使用的测量点的布置确定为所更新的测量点的布置。
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