CN111511501B - 加工系统、形状测定探针、形状算出装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种加工系统、形状测定探针、形状算出装置及存储介质，能够改善所算出的加工对象物的形状数据的精度会降低的问题。所述加工系统包括：机床，包含输出测定信息的测定部，所述测定信息用以算出加工对象物的形状；控制部，生成与测定加工对象物时的测定部的位置相关的位置信息，并输出所生成的位置信息与表示生成位置信息的时期的生成时期信号；获取部，获取所输出的位置信息与生成时期信号；推定部，基于获取部获取生成时期信号的时期，来推定生成位置信息的时期；以及形状算出部，基于测定信息、位置信息及推定部所推定的时期，来算出加工对象物的形状。

Description

加工系统、形状测定探针、形状算出装置及存储介质
技术领域
本发明涉及一种加工系统、形状测定探针、形状算出装置及存储介质。
背景技术
先前，已知有一种非接触形状测定装置，对测定对象物的表面以非接触的方式进行扫描来测定所述测定对象物的表面形状(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2012-225701号公报
此种非接触形状测定装置有时用于测定数控(numerically-controlled，NC)机床的加工对象物的表面形状。这种情况下，例如通过利用NC机床的坐标控制来使安装于NC机床的工具主轴上的测定探针相对于加工对象物相对移动，由此获取用以算出加工对象物的表面形状的图像。在此种非接触形状测定装置中，针对测定探针所获取的加工对象物的图像，实施基于测定探针相对于加工对象物的相对位置的坐标变换运算，由此算出加工对象物的形状数据。
在此种非接触形状测定装置中，存在如下情况：测定探针的坐标由NC机床控制，用以算出加工对象物的形状的加工对象物的图像由测定探针获取。这种情况下，为了算出加工对象物的形状数据，非接触形状测定装置自测定探针获取加工对象物的图像，自NC机床获取测定探针的坐标。
然而，在自测定探针获取图像的时间点与自NC机床获取测定探针的坐标的时间点之间产生时间性误差，进而，在所述时间性误差中产生误差间的偏差。因此，在先前的非接触形状测定装置中，有如下问题：所算出的加工对象物的形状数据的精度会降低。
发明内容
本发明的一实施例为一种加工系统，包括：机床，包含输出测定信息的测定部，所述测定信息用以算出加工对象物的形状；控制部，生成与测定所述加工对象物时的所述测定部的位置相关的位置信息，并输出所生成的所述位置信息与表示生成所述位置信息的时期的生成时期信号；获取部，获取所输出的所述位置信息与所述生成时期信号；推定部，基于所述获取部获取所述生成时期信号的时期，来推定生成所述位置信息的时期；以及形状算出部，基于所述测定信息、所述位置信息及所述推定部所推定的时期，来算出所述加工对象物的形状。
本发明的一实施例为一种形状测定系统，包括：测定部，能够安装于机床，且生成用以算出所述机床的加工对象物的形状的测定信息；获取部，获取所述机床所生成的位置信息与表示生成所述位置信息的时期的生成时期信号作为与测定所述加工对象物时的所述测定部的位置相关的信息；推定部，基于所述获取部获取所述生成时期信号的时期，来推定生成所述位置信息的时期；以及形状算出部，基于所述测定信息、所述位置信息及所述推定部所推定的时期，来算出所述加工对象物的形状。
本发明的一实施例为一种形状测定探针，能够安装于机床，且所述形状测定探针包括：拍摄部，通过对所述机床的加工对象物进行拍摄来生成所述加工对象物的测定信息；获取部，获取表示生成所述机床所生成的位置信息的时期的生成时期信号作为与测定所述加工对象物时的所述形状测定探针的位置相关的信息；推定部，基于所述获取部获取所述生成时期信号的时期，来推定生成所述位置信息的时期；以及输出部，对形状算出装置输出所述测定信息和与所述推定部所推定的时期相关的信息，所述形状算出装置基于所述测定信息、所述位置信息及所述推定部所推定的时期，来算出所述加工对象物的形状。
本发明的一实施例为一种形状算出装置，包括：测定信息获取部，获取能够安装于机床的测定部所生成的用以算出所述机床的加工对象物的形状的测定信息；位置信息获取部，获取所述机床所生成的位置信息作为与测定所述加工对象物时的所述测定部的位置相关的信息；信号获取部，获取表示生成所述位置信息的时期的生成时期信号；推定部，基于所述信号获取部获取所述生成时期信号的时期，来推定生成所述位置信息获取部所获取的所述位置信息的时期；以及形状算出部，基于所述测定信息、所述位置信息及所述推定部所推定的时期，来算出所述加工对象物的形状。
本发明的一实施例为一种形状测定方法，包括：获取能够安装于机床的测定部所生成的用以算出所述机床的加工对象物的形状的测定信息；获取所述机床所生成的位置信息作为与测定所述加工对象物时的所述测定部的位置相关的信息；获取所述机床所生成的生成时期信号作为表示生成所述位置信息的时期的信号；基于获取所述生成时期信号的时期，来推定由所述机床生成所述位置信息的时期；以及基于所述测定信息、所述位置信息及所推定的所述时期，来算出所述加工对象物的形状。
本发明的一实施例为一种存储介质，其存储用以使计算机执行以下的程序：获取能够安装于机床的测定部所生成的用以算出所述机床的加工对象物的形状的测定信息；获取所述机床所生成的位置信息作为与测定所述加工对象物时的所述测定部的位置相关的信息；获取所述机床所生成的生成时期信号作为表示生成所述位置信息的时期的信号；基于获取所述生成时期信号的时期，来推定由所述机床生成所获取的所述位置信息的时期；以及基于所生成的所述测定信息、所获取的所述位置信息及所推定的所述时期，来算出所述加工对象物的形状。
本发明的一实施例为一种加工对象物的生产方法，包括：利用能够安装于机床的测定部来生成用以算出加工对象物的形状的测定信息；生成与测定所述加工对象物时的所述测定部的位置相关的位置信息；获取表示生成所述位置信息的时期的生成时期信号；基于获取所述生成时期信号的时期，来推定生成所述位置信息的时期；以及基于所述测定信息、所述位置信息及所推定的所述时期，来算出所述加工对象物的形状。
附图说明
图1是表示基于第一实施方式的加工系统的功能构成的一例的图。
图2是表示第一实施方式的加工系统的运行时间点的图。
图3是表示第一实施方式的加工系统的运行流程的一例的图。
图4是表示第一实施方式的利用机械坐标推定部的推定机械坐标的算出工序的一例的图。
图5是表示第一实施方式中的系统误差的获取工序的一例的图。
图6是表示第一实施方式的加工系统的运行时间点的变形例的图。
图7是表示基于第二实施方式的加工系统的运行时间点的图。
符号的说明
1：加工系统
100：加工机
110：加工机控制部
111：机械坐标生成部
112：触发脉冲输出部
120：探针控制部
200：形状算出装置
210：机械坐标获取部
220：触发脉冲获取部
230：图像信息获取部
240：时机信息附加部
250：机械坐标推定部
260：点群信息生成部
BL：半球体
B1、Bm、B1b、Bmb、B1f、Bmf、F1、Fm、F1b、Fmb、F1f、Fmf：时间
C1、C2、Cn-1、Cn、x1、x2、x3、z1、z2：坐标
CAM：拍摄部
EMC：推定机械坐标
IM：图像数据
MC：机械坐标
MCN：坐标生成编号
MS：工具主轴
PB：测定探针
OBJ：加工对象物
PRJ：光投影部
Pn：触发脉冲编号
S110～S280、S2710～S2780：步骤
T1、T2、Tn-1、Tn、T1o、T2o、Tn-1o、Tno：触发脉冲获取时间点
T1b、T2b、Tn-1b、Tnb：触发脉冲获取时间点后缘
T1f、T2f、Tn-1f、Tnf：触发脉冲获取时间点前缘
T1ob、T2ob、Tn-1ob、Tnob：触发脉冲后缘获取时间点
T1of、T2of、Tn-1of、Tnof：触发脉冲前缘获取时间点
t11、t12、t13、t21、t22、t23、tn-11、tn-12、tn-13、tn1、tn2、tn3、t111、t211、t311、tn11：时刻
T1c、T2c、Tn-1c、Tnc、T1cz、T2cz、Tn-1cz、Tncz：触发脉冲输出时间点
T1cb、T2cb、Tn-1cb、Tncb：触发脉冲输出时间点后缘
T1cf、T2cf、Tn-1cf、Tncf：触发脉冲输出时间点前缘
Ta、Taave：平均触发周期
Tab：平均触发后缘周期
Taf：平均触发前缘周期
TEm：曝光时间点
TE1b、TEmb：曝光时间点后缘
TE1f、TEmf：曝光时间点前缘
Tgen：周期
TPC：触发脉冲输出指示
TPS：触发脉冲信号
Ts、Tsb、Tsf：平均抖动
δ、δ1、δ2、δn-1、δn、δc、δc1、δc2、δcn-1、δcn、δnf：抖动
ε、ε1、ε2、εn-1、εn：系统误差
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，参照附图，对本发明的第一实施方式进行说明。
图1是表示基于本实施方式的加工系统1的功能构成的一例的图。
[加工系统1的功能构成]
加工系统1包括加工机100、形状算出装置200及测定探针PB。加工机100例如是机床(例如，NC机床)，且是通过对工具主轴MS的位置坐标进行控制来加工加工对象物OBJ。在所述工具主轴MS上安装有测定探针PB。再者，测定探针PB也可换称为测定部。另外，测定探针PB构成为能够在工具主轴MS上进行拆卸，在工具主轴MS上除安装测定探针PB以外，也可以能够与测定探针PB交换的方式安装对加工对象物OBJ进行加工的工具(例如，车刀或铣刀)。
测定探针PB包括光投影部PRJ及拍摄部CAM。光投影部PRJ向加工对象物OBJ的表面投影具有线状的强度分布的线光。另外，拍摄部CAM对由光投影部PRJ投影了线光的加工对象物OBJ的表面进行拍摄来生成图像数据IM。所述图像数据IM是自拍摄部CAM输出的信息。光投影部PRJ与拍摄部CAM由共用的框体固定。因此，来自光投影部PRJ的线光的投影方向与利用拍摄部CAM的拍摄方向各自的位置关系保持为经固定的状态。因此，可基于线光的投影方向与拍摄部CAM的拍摄方向的关系，根据在图像数据IM中所检测到的线光的像的位置，并基于三角测量法来求出加工对象物OBJ的三维空间中的位置(即，加工对象物OBJ的形状)。此处，图像数据IM是用以算出加工对象物OBJ的形状的测定信息。光投影部PRJ包括未图示的光源及投影光学系统，所述投影光学系统将自光源照射的光的空间性光强度分布调变为线状并投影至加工对象物OBJ。作为一例，光源包含激光二极管，投影光学系统包括包含柱面透镜(cylindrical lens)的多个光学元件。自激光二极管照射的光在柱面透镜具有正光焦度的方向上扩展，并沿着投影方向射出。拍摄部CAM包括未图示的拍摄元件及成像光学系统，所述成像光学系统使自光投影部PRJ投影线光而得的加工对象物OBJ的像成像于拍摄元件。拍摄元件基于所拍摄的加工对象物OBJ的像，来对每个像素输出规定强度的信号。作为一例，拍摄元件是电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)等固体拍摄元件，成像光学系统包含透镜等多个光学元件。拍摄部CAM基于自拍摄元件输出的信号来生成与各像素的坐标相关联的一系列信号作为图像数据IM。
此处，将图像数据IM设为使自拍摄元件的各像素输出的规定强度的信号的值(例如，像素值)与像素的坐标相关联而构成的信息(例如，用以生成二维图像的信息)来进行说明，但并不限于此，图像数据IM也可为基于自拍摄元件输出的信号并利用已存的处理进行加工而得的数据，也可为自拍摄元件输出的未处理的信号。
在本实施方式的一例中，所生成的图像数据IM可用于利用光切断法进行的加工对象物OBJ的三维形状的测定中。此处，所谓光切断法是如下非接触三维形状测定法：通过自测定探针PB向加工对象物OBJ的表面投影线光(投影至平面的形状为线状的光)，利用包含投影了线光的加工对象物OBJ的表面上的线光的像(即，加工对象物OBJ的表面上的线光的像)的图像数据IM，并通过三角测量法来几何学求出加工对象物OBJ的表面的位置坐标。在本实施方式的一例中，通过使测定探针PB与加工对象物OBJ相对移动来求出加工对象物OBJ的表面整体的位置坐标。如上所述，在本实施方式的一例中，测定探针PB安装于工具主轴MS上，因此若求出工具主轴MS的位置坐标(在以下的说明中，也记载为机械坐标MC)，则可求出测定探针PB的位置坐标。所述机械坐标MC是与测定加工对象物OBJ时的测定探针PB的位置相关的位置信息的一例。本实施方式的一例中所示的加工系统1基于机械坐标MC与在所述机械坐标MC处测定探针PB所生成的图像数据IM，来测定加工对象物OBJ的三维形状。
此处，机械坐标MC由进行工具主轴MS的位置控制的加工机100生成，图像数据IM由测定探针PB生成。即，生成机械坐标MC的装置与生成图像数据IM的装置是相互不同的装置。因此，难以使生成机械坐标MC的时间点与生成图像数据IM的时间点严格地持续同步，且在所述两个时间点间产生波动(换言之，是偶发性误差，所谓的抖动(jitter)δ)。当产生所述抖动δ时，在基于测定探针PB所生成的图像数据IM而算出的三维形状的测定结果中产生误差。以下，关于本实施方式的加工系统1，对减低由在三维形状的测定结果中所产生的抖动δ引起的误差的机构进行说明。
再者，在本实施方式中，将加工系统1通过光切断法来进行三维形状的测定的情况作为一例而进行说明，但并不限于此。即使是光切断法以外的形状测定方法，在生成表示加工对象物OBJ的形状的信息(例如，图像数据IM)的装置与生成表示生成所述信息的位置的信息(例如，机械坐标MC)的装置是相互不同的装置的情况下，产生由所述抖动δ引起的问题。即，加工系统1也可通过光切断法以外的公知的非接触式形状测定方法或公知的接触式形状测定方法来测定加工对象物OBJ的形状。
再者，加工系统1也作为生成表示加工对象物OBJ的形状的信息的形状测定系统发挥功能。
[加工机100的功能构成]
加工机100包括加工机控制部110及探针控制部120。加工机控制部110包括机械坐标生成部111及触发脉冲输出部112作为其功能部。此处，加工机控制部110可通过硬件来实现机械坐标生成部111及触发脉冲输出部112的功能，也可通过软件来实现它们的功能。另外，加工机控制部110也可通过硬件来实现机械坐标生成部111及触发脉冲输出部112的功能的一部分，并通过软件来实现它们的功能的另一部分。加工机控制部110在通过硬件来实现机械坐标生成部111及触发脉冲输出部112的功能的一部分或全部的情况下，也可通过专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或可编程逻辑器件来实现。另外，加工机控制部110可综合实现机械坐标生成部111及触发脉冲输出部112的功能的全部，也可不综合地实现它们的功能的一部分。
在所述一例中，加工机控制部110包括微处理器等运算部，并通过软件来实现机械坐标生成部111及触发脉冲输出部112的功能的一部分。
加工机控制部110通过对驱动装置(未图示)进行控制来使工具主轴MS相对于加工对象物OBJ相对移动。机械坐标生成部111根据规定的周期Tgen来生成表示工具主轴MS的当前的位置坐标的机械坐标MC。再者，所述机械坐标MC可为工具主轴MS上的规线(gaugeline)的坐标，也可为表示测定探针PB的任一位置的坐标。作为一例，所述规定的周期Tgen是4[msec]。在所述一例中，机械坐标生成部111按照每隔4[msec]来检测工具主轴MS的当前的位置坐标，并生成表示所述位置坐标的机械坐标MC。
机械坐标生成部111对形状算出装置200输出所生成的机械坐标MC。
另外，当生成机械坐标MC时，机械坐标生成部111对触发脉冲输出部112输出触发脉冲输出指示TPC。所述触发脉冲输出指示TPC是指示机械坐标生成部111对触发脉冲输出部112输出触发脉冲信号TPS的信号。再者，机械坐标生成部111生成机械坐标MC的时间点除基于生成机械坐标MC的时刻、自加工机100的运转开始起经过的时间、自测定探针PB的运转开始起经过的时间、自形状算出装置200的运转开始起经过的时间等以外，也基于自成为基准的时刻起经过的时间等。另外，时间点也可称为时期。即，机械坐标生成部111生成机械坐标MC的时间点也可称为机械坐标生成部111生成机械坐标MC的时期。
例如，作为生成机械坐标MC的时间点与生成图像数据IM的时间点的同步的一例，对使时刻彼此同步的情况进行说明。这种情况下，加工机100与测定探针PB分别包括独立的钟表，使生成机械坐标MC的时刻与生成图像数据IM的时刻同步。
触发脉冲输出部112根据机械坐标生成部111所输出的触发脉冲输出指示TPC而对形状算出装置200输出触发脉冲信号TPS。具体而言，当自机械坐标生成部111输出触发脉冲输出指示TPC时，触发脉冲输出部112对所述触发脉冲输出指示TPC进行检测。当检测触发脉冲输出指示TPC时，触发脉冲输出部112对形状算出装置200输出触发脉冲信号TPS。所述触发脉冲信号TPS是表示由机械坐标生成部111生成机械坐标MC的时间点(时期)的信号。也将所述触发脉冲信号TPS称为生成时期信号。另外，触发脉冲信号TPS也可换称为表示生成机械坐标MC的信号，也可换称为表示接收到触发脉冲输出指示TPC的时间点(时期)的信号。
再者，在本实施方式的一例中，生成机械坐标MC的时间点与触发脉冲信号TPS的上升沿相对应。具体而言，机械坐标生成部111在生成机械坐标MC的时间点建立触发脉冲输出指示TPC。即，这种情况下，触发脉冲输出指示TPC的上升沿表示生成机械坐标MC的时间点。另外，在本实施方式的一例中，当检测触发脉冲输出指示TPC的上升沿时，触发脉冲输出部112建立触发脉冲信号TPS。即，这种情况下，触发脉冲信号TPS的上升沿表示利用触发脉冲输出部112的触发脉冲输出指示TPC的上升沿检测时间点。此处，在触发脉冲输出指示TPC的上升沿与触发脉冲信号TPS的上升沿之间产生由处理时间引起的延迟。触发脉冲信号TPS的上升沿包含与延迟量相应的偏移，且表示生成机械坐标MC的时间点。
参照图2，对机械坐标生成部111生成机械坐标MC的时间点及触发脉冲输出部112输出触发脉冲信号TPS的时间点进行说明。
图2是表示本实施方式的加工系统1的运行时间点的图。将机械坐标生成部111所生成的机械坐标MC作为一例而表示为坐标Cn，并示于图2的(A)中。如上所述，机械坐标生成部111根据周期Tgen而生成表示工具主轴MS的当前的位置坐标的机械坐标MC。机械坐标生成部111在时刻t11生成坐标C1作为机械坐标MC。这种情况下，时刻t11是坐标C1的生成时间点。当生成坐标C1时，机械坐标生成部111对触发脉冲输出部112输出触发脉冲输出指示TPC。当获取所述信号时，触发脉冲输出部112输出触发脉冲信号TPS。这种情况下，坐标C1的触发脉冲输出时间点T1c是时刻t11。即，在坐标C1的生成时间点与触发脉冲输出时间点T1c之间无延迟误差。以下，对在坐标C1的生成时间点与触发脉冲输出时间点T1c之间无延迟误差的情况进行说明。
返回至图1，继续说明加工系统1的功能构成。探针控制部120使利用测定探针PB的光投影部PRJ的线光的投影动作与利用拍摄部CAM的拍摄动作同步并加以控制。通过利用探针控制部120的光投影部PRJ的投影动作与拍摄部CAM的拍摄动作的同步控制，可使线光自光投影部PRJ投影至加工对象物OBJ，同时利用拍摄部CAM对其像进行拍摄。在所述一例中，测定探针PB通过探针控制部120的控制而按照每隔30[msec]对加工对象物OBJ进行拍摄。即，在所述一例的情况下，测定探针PB的拍摄周期是30[msec]。
作为一例，探针控制部120对拍摄部CAM输出拍摄指示信号。当自探针控制部120输出拍摄指示信号时，拍摄部CAM对加工对象物OBJ进行拍摄，并生成基于自拍摄元件的各像素输出的信号的强度的图像数据IM。测定探针PB(拍摄部CAM)将所生成的图像数据IM输出至探针控制部120。再者，在以下的说明中，也将拍摄部CAM基于自探针控制部120输出的拍摄指示信号而对加工对象物OBJ进行拍摄的时间点称为拍摄部CAM的曝光时间点。再者，拍摄部CAM的曝光时间点也可换称为由拍摄部CAM拍摄加工对象物OBJ的时间点，也可换称为由拍摄部CAM生成图像数据IM的时间点。
探针控制部120获取拍摄部CAM所生成的图像数据IM。探针控制部120将所获取的图像数据IM和与所获取的图像数据IM相关的拍摄部CAM的曝光时间点TEm相关联而输出至形状算出装置200。
再者，在本实施方式的一例中，对探针控制部120包含于加工机100中的情况进行说明，但并不限于此。探针控制部120可内置于测定探针PB内，也可包含于加工机100以外的装置(例如，形状算出装置200)中。
[形状算出装置200的功能构成]
形状算出装置200包括机械坐标获取部210、触发脉冲获取部220、图像信息获取部230、时间点信息附加部240、机械坐标推定部250及点群信息生成部260作为其功能部。此处，形状算出装置200可通过硬件来实现机械坐标获取部210、触发脉冲获取部220、图像信息获取部230、时间点信息附加部240、机械坐标推定部250及点群信息生成部260的功能，也可通过软件来实现它们的功能。另外，形状算出装置200也可通过硬件来实现它们的功能的一部分，并通过软件来实现它们的功能的另一部分。形状算出装置200在通过硬件来实现它们的功能的一部分或全部的情况下，也可通过ASIC或可编程逻辑器件来实现。另外，形状算出装置200可综合实现它们的功能的全部，也可不综合地实现它们的功能的一部分。
在所述一例中，形状算出装置200例如是个人计算机，且是通过软件来实现机械坐标获取部210、触发脉冲获取部220、图像信息获取部230、时间点信息附加部240、机械坐标推定部250及点群信息生成部260的功能的一部分。
机械坐标获取部210获取机械坐标生成部111所输出的机械坐标MC。机械坐标获取部210将所获取的机械坐标MC输出至机械坐标推定部250。
触发脉冲获取部220获取触发脉冲输出部112所输出的触发脉冲信号TPS。触发脉冲获取部220将触发脉冲信号TPS的上升沿设为生成机械坐标MC的时间点，并获取触发脉冲信号TPS。换句话说，触发脉冲获取部220将触发脉冲信号TPS的上升沿设为生成机械坐标MC的时期，并获取触发脉冲信号TPS。
再者，将触发脉冲信号TPS的上升沿设为生成机械坐标MC的时间点是一例，且触发脉冲获取部220可将触发脉冲信号TPS的下降沿设为生成机械坐标MC的时间点，也可将触发脉冲信号TPS的上升沿与下降沿的中间设为生成机械坐标MC的时间点。
另外，触发脉冲获取部220生成触发脉冲获取时间点Tn。所述触发脉冲获取时间点Tn是表示触发脉冲获取部220获取触发脉冲信号TPS的时间点的时间戳(timestamp)。这种情况下，触发脉冲获取时间点Tn由触发脉冲获取部220获取触发脉冲信号TPS的时刻或时间来表现。
具体而言，触发脉冲获取时间点Tn由触发脉冲获取部220获取触发脉冲信号TPS的时刻或自形状算出装置200的运转开始起经过的时间等来表示。
触发脉冲获取部220将触发脉冲获取时间点Tn输出至时间点信息附加部240。
此处，参照图2，对触发脉冲获取时间点Tn进行说明。首先，对系统误差ε与抖动δ进行说明。
[系统误差ε与抖动δ]
加工机控制部110与形状算出装置200是相互不同的计算机装置。因此，在加工机控制部110与形状算出装置200之间的信号或信息的交换中产生时间性延迟，即误差。所述误差包含依存于加工系统1的构成且长期不发生变化的系统误差ε与在短期间内会发生变化的抖动δ。也将所述抖动δ称为偶然误差。此处，系统误差是在利用机械坐标生成部111的机械坐标MC的生成及触发脉冲输出指示TPC的输出、利用触发脉冲输出部112的触发脉冲信号TPS的输出及利用触发脉冲获取部220的触发脉冲信号TPS的获取为止的一系列过程的重复中所产生的误差不发生变化而为一定(基本一定)的误差，偶然误差是在所述自机械坐标MC的生成至触发脉冲信号TPS的获取为止的一系列过程的重复中所产生的误差发生变化(不均匀)的误差。即，抖动δ是偶然误差而并非系统误差，因此是在所述自机械坐标MC的生成至触发脉冲信号TPS的获取为止的一系列过程的重复中所产生的误差发生变化(不均匀)的误差。将不包含抖动δ时，即仅包含系统误差ε时的触发脉冲获取时间点Tno示于图2的(C)中。将包含系统误差ε以及抖动δ时的触发脉冲获取时间点Tn示于图2的(D)中。
返回至图1，图像信息获取部230获取探针控制部120所输出的图像数据IM与曝光时间点TEm。图像信息获取部230将所获取的图像数据IM与曝光时间点TEm输出至时间点信息附加部240。
时间点信息附加部240自图像信息获取部230获取图像数据IM与曝光时间点TEm。另外，时间点信息附加部240自触发脉冲获取部220获取触发脉冲获取时间点Tn。时间点信息附加部240将图像数据IM、曝光时间点TEm及触发脉冲获取时间点Tn相关联而输出至机械坐标推定部250。
机械坐标推定部250基于触发脉冲获取时间点Tn来推定触发脉冲输出时间点Tnc，即生成机械坐标MC(坐标Cn)的时间点。机械坐标推定部250基于触发脉冲输出时间点Tnc的推定结果来推定图像数据IM的曝光时间点TEm的测定探针PB的坐标。具体而言，机械坐标推定部250分别获取机械坐标获取部210所输出的机械坐标MC、时间点信息附加部240所输出的触发脉冲获取时间点Tn及曝光时间点TEm。另外，机械坐标推定部250也可获取时间点信息附加部240所输出的图像数据IM。
机械坐标推定部250基于所获取的各信息中的至少触发脉冲获取时间点Tn及曝光时间点TEm，来推定图像数据IM的曝光时间点TEm的测定探针PB的坐标。机械坐标推定部250将所推定的坐标作为推定机械坐标EMC，并与图像数据IM一起输出至点群信息生成部260。
点群信息生成部260获取机械坐标推定部250所输出的图像数据IM与推定机械坐标EMC。点群信息生成部260基于所获取的图像数据IM与测定探针PB的推定机械坐标EMC，并通过已知的三角测量方法来算出加工对象物OBJ的形状(即，算出点群的坐标)。
接下来，参照图3，对加工系统1的运行流程的一例进行说明。
[加工系统1的运行流程]
图3是表示本实施方式的加工系统1的运行流程的一例的图。
(步骤S210)形状算出装置200对加工机100进行测定探针PB的扫描路径的指示。
(步骤S110)加工机100的加工机控制部110使基于在步骤S210中所指示的扫描路径的测定探针PB的移动开始。探针控制部120使利用拍摄部CAM的拍摄开始。探针控制部120根据规定的周期而使拍摄部CAM进行拍摄。在所述一例中，规定的周期是30[msec]。探针控制部120将所生成的图像数据IM与所述拍摄部CAM的曝光时间点TEm相关联而依次输出至形状算出装置200。
(步骤S220)形状算出装置200的图像信息获取部230获取自探针控制部120输出的图像数据IM与曝光时间点TEm。图像信息获取部230将所获取的图像数据IM与曝光时间点TEm相关联而依次存储于形状算出装置200的存储部(未图示)中。
(步骤S120)加工机控制部110的机械坐标生成部111根据规定的周期Tgen来获取测定探针PB的位置，并生成表示所述测定探针PB的位置的机械坐标MC。在所述一例中，规定的周期Tgen是4[msec]。另外，每当生成机械坐标MC时，机械坐标生成部111将触发脉冲输出指示TPC输出至触发脉冲输出部112。当自机械坐标生成部111输出触发脉冲输出指示TPC时，触发脉冲输出部112对形状算出装置200输出触发脉冲信号TPS。
(步骤S130)机械坐标生成部111使所生成的机械坐标MC存储于加工机控制部110的存储部(未图示)中。
(步骤S140)加工机控制部110使测定探针PB沿着在步骤S210中所指示的扫描路径移动。加工机控制部110在基于在步骤S210中所指示的扫描路径来使测定探针PB移动的期间，重复执行步骤S120及步骤S130。具体而言，加工机控制部110判定测定探针PB的位置是否到达扫描路径的终点。在加工机控制部110判定为未到达扫描路径的终点时(步骤S140；否(NO))，使处理返回至步骤S120。在加工机控制部110判定为到达扫描路径的终点时(步骤S140；是(YES))，结束测定探针PB的移动，并使处理进入步骤S150。
其结果，在加工机控制部110的存储部(未图示)中依次蓄积有沿着扫描路径的测定探针PB的机械坐标MC。
(步骤S230)形状算出装置200的触发脉冲获取部220获取在步骤S120中所输出的触发脉冲信号TPS。
(步骤S240)时间点信息附加部240将触发脉冲获取部220所生成的触发脉冲获取时间点Tn与图像信息获取部230所获取的图像数据IM及曝光时间点TEm相关联而依次存储于形状算出装置200的存储部(未图示)中。
(步骤S250)当依据扫描路径的测定探针PB的移动结束，且来自加工机100的触发脉冲信号TPS的输出停止时，形状算出装置200结束图像数据IM的获取。
(步骤S260)形状算出装置200对加工机100要求输出蓄积于加工机控制部110的存储部(未图示)中的机械坐标MC。
(步骤S150)机械坐标生成部111根据步骤S260中的机械坐标MC的输出的要求，将蓄积于加工机控制部110的存储部(未图示)中的机械坐标MC汇总输出。
(步骤S270)形状算出装置200的机械坐标推定部250推定曝光时间点TEm的测定探针PB的坐标。机械坐标推定部250将所推定的坐标作为推定机械坐标EMC，并与图像数据IM一起输出至点群信息生成部260。
(步骤S280)点群信息生成部260基于图像数据IM与机械坐标推定部250所推定的推定机械坐标EMC，并通过已知的三角测量方法来求出加工对象物OBJ的形状(即，算出点群的坐标)。
再者，在所述一例中，加工机100将所生成的机械坐标MC蓄积于存储部(未图示)中，并基于形状算出装置200的要求而将所蓄积的机械坐标MC汇总输出至形状算出装置200，但并不限于此。加工机100也可每当生成机械坐标MC时(即，不蓄积于存储部中)，对形状算出装置200输出所生成的机械坐标MC。
接下来，对步骤S270中的利用机械坐标推定部250的推定机械坐标EMC的算出工序进行进一步详细说明。
[关于点群信息的精度降低的主要因素]
如上所述，点群信息生成部260基于拍摄部CAM的曝光时间点的测定探针PB的位置坐标来生成加工对象物OBJ的点群信息。在以下的说明中，将使拍摄部CAM的曝光时间点与所述时间点的测定探针PB的位置坐标相关联的情况记载为“关联”或“匹配”。
所述图像数据IM与测定探针PB的位置坐标的关联可基于拍摄部CAM的曝光时间点TEm与生成测定探针PB的位置坐标的时间点来进行。如上所述，在生成测定探针PB的位置坐标(即，机械坐标MC)后，输出触发脉冲信号TPS。所述触发脉冲信号TPS通过触发脉冲输出部112检测到在机械坐标生成部111生成机械坐标MC的时间点所输出的触发脉冲输出指示TPC，而自触发脉冲输出部112输出。若加工系统1的系统误差ε及抖动δ均为0(零)，则触发脉冲获取时间点Tn表示生成机械坐标MC的真实时间点。在如上所述般假定系统误差ε及抖动δ均为0(零)的情况下，可将机械坐标MC与拍摄部CAM的曝光时间点TEm直接关联。
然而，实际而言，加工系统1的系统误差ε及抖动δ均不为0(零)。
此处，如图2所示，在本实施方式中，作为一例，时刻t12是不包含抖动δ1时的触发脉冲获取时间点T1o，时刻t13是包含抖动δ1时的触发脉冲获取时间点T1。即，时刻t12与时刻t13的时间差是抖动δ1。
具体而言，在坐标C1的生成时间点与触发脉冲获取时间点T1o之间产生(时刻t12-时刻t11)的延迟误差。在所述延迟误差(时刻t12-时刻t11)中包含系统误差ε1且不包含抖动δ1。另外，在坐标C1的坐标生成时间点与触发脉冲获取时间点T1之间产生(时刻t13-时刻t11)的延迟误差。在所述延迟误差(时刻t13-时刻t11)中包含系统误差ε1与抖动δ1。
如上所述，与所生成的坐标C1相对应的触发脉冲信号TPS在触发脉冲输出时间点T1c(时刻t11)自触发脉冲输出部112输出。在所述一例中，触发脉冲获取部220在触发脉冲获取时间点T1(时刻t13)获取在触发脉冲输出时间点T1c(时刻t11)所输出的触发脉冲信号TPS。这种情况下，在触发脉冲输出时间点T1c与触发脉冲获取时间点T1之间产生(时刻t13-时刻t11)的延迟误差。即，这种情况下，在生成坐标C1的时间点与触发脉冲获取时间点T1之间产生(时刻t13-时刻t11)的延迟误差。
因此，在机械坐标生成部111中生成机械坐标MC的真实时间点与触发脉冲获取部220获取触发脉冲信号TPS的时间点之间产生时间差。因此，若基于触发脉冲获取部220获取触发脉冲信号TPS的时间点来进行图像数据IM与测定探针PB的位置坐标的关联，则在点群信息的位置精度中会包含源自系统误差ε及抖动δ的误差。例如，如图2所示，在作为在机械坐标生成部111中生成坐标Cn的真实时间点的触发脉冲输出时间点Tnc、与作为触发脉冲获取部220获取触发脉冲信号TPS的时间点的触发脉冲获取时间点Tn之间产生与系统误差εn及抖动δn量相应的时间差。假设在将坐标Cn设为在触发脉冲获取时间点Tn生成的坐标并进行图像数据IM与测定探针PB的位置坐标的关联的情况下，与图像数据IM相关联的测定探针PB的位置坐标表示相对于真实位置坐标偏离和系统误差εn及抖动δn的时间差相应的量的位置。即，这种情况下，与图像数据IM相关联的测定探针PB的位置坐标自真实位置坐标偏离，因此基于所述图像数据IM而算出的加工对象物的形状数据的精度会降低。
本实施方式的机械坐标推定部250以如下方式减低源自所述系统误差ε及抖动δ的误差的影响。
[利用机械坐标推定部250的推定机械坐标EMC的算出]
以下，参照图4，对所述图3所示的步骤S270中的运行的详细情况进行说明。
图4是表示本实施方式的利用机械坐标推定部250的推定机械坐标EMC的算出工序的一例的图。
(步骤S2710)机械坐标推定部250按照每个图像数据IM来获取与拍摄部CAM的曝光时间点TEm相对应的触发脉冲获取时间点Tn。具体而言，机械坐标推定部250自存储部(未图示)获取时间点信息附加部240所存储的触发脉冲获取时间点Tn、图像数据IM及曝光时间点TEm。
具体而言，机械坐标推定部250获取触发脉冲获取时间点T1、触发脉冲获取时间点T2、…、触发脉冲获取时间点Tn-1、触发脉冲获取时间点Tn…。
(步骤S2720)机械坐标推定部250基于所获取的触发脉冲获取时间点T1、…、触发脉冲获取时间点Tn，并通过式(1)来算出作为触发间隔的平均值的平均触发周期Ta。
[数式1]
Ta＝average(T2-T1、T3-T2、…、Tn-Tn-1)…(1)
此处，抖动δ是偶然误差。因此，若可将不包含抖动δ的触发脉冲获取时间点Tno设为起点进行观测，则抖动δ的总和是0(零)。然而，在形状算出装置200中无法观测不包含抖动δ的触发脉冲获取时间点Tno。因此，形状算出装置200将包含抖动δ的触发脉冲获取时间点Tn作为起点来推定抖动δ。
若使用所述平均触发周期Ta来表现不包含抖动δ的触发脉冲获取时间点Tno，则成为式(2)。
[数式2]
T1o＝T1-δ1
T2o＝(T1+Ta)-δ2
……(2)
Tno＝T1+(n-1)*Ta-δn
将所有的触发脉冲信号TPS的抖动δ的平均作为平均抖动Ts并示于式(3)中。
[数式3]
Ts＝average(δ1、δ2、…、δn)…(3)
形状算出装置200无法观测抖动δ。此处，假设所有的触发脉冲信号TPS的抖动δ的平均接近于触发脉冲获取时间点T1与不包含抖动δ的触发脉冲获取时间点T1o的差，从而将式(3)变形为式(4)。
[数式4]
Ts≒average(T1、T2-Ta、T3-2*Ta、…、Tn-(n-1)*Ta)…(4)
(步骤S2730)机械坐标推定部250基于式(4)来算出平均抖动Ts。
[数式5]
T1o＝T1-Ts
T2o＝T1+Ta-Ts
……(5)
Tno＝T1+(n-1)*Ta-Ts
(步骤S2740)机械坐标推定部250基于式(5)来算出触发脉冲获取时间点Tno。根据式(2)及式(4)而导出式(5)。式(5)表示包含系统误差ε且不包含抖动δ的触发脉冲获取时间点Tno。
[数式6]
T1c＝T1-Ts-ε
T2c＝T1+Ta-Ts-ε
……(6)
Tnc＝T1+(n-1)*Ta-Ts-ε
(步骤S2750)机械坐标推定部250基于式(6)来算出触发脉冲输出时间点Tnc。如式(6)所示，若自触发脉冲获取时间点Tno减去系统误差ε，则算出触发脉冲输出时间点Tnc。
[系统误差ε的获取]
此处，参照图5，对系统误差ε的获取工序进行说明。
图5是表示本实施方式中的系统误差ε的获取工序的一例的图。系统误差ε可根据利用测定探针PB观测形状已知的物体时的位置坐标的差来求出。作为一例，对利用测定探针PB来扫描半球体BL的情况进行说明。具体而言，将在所述图所示的xyz正交坐标系中，半球体BL载置于xy平面，测定探针PB在x轴方向上进行扫描来测定半球体BL的z轴方向上的高度的情况设为一例进行说明。
在利用测定探针PB来扫描所述半球体BL的情况下，在测定探针PB的观测位置的半球体BL的真实坐标与所观测到的半球体BL的坐标之间产生与坐标生成的延迟时间相对应的坐标差ξ。此处，进行将测定探针PB的扫描方向设为x轴的正方向的测定、与将扫描方向设为x轴的负方向的测定这两次测定。具体而言，进行使测定探针PB自坐标x1经由坐标x2移动至坐标x3的第一次测定、与使测定探针PB自坐标x3经由坐标x2移动至坐标x1的第二次测定。当基于所述两次测定结果来算出半球体BL的球芯的真实坐标(图的坐标x2处的坐标z2)时，在扫描方向为x轴的正方向时获得坐标(z2+ξ)，在扫描方向为x轴的负方向时获得坐标(z2-ξ)。此处，坐标差ξ是相对于半球体BL的球芯的真实坐标的测定误差。所述坐标差ξ的值是通过将坐标(z2+ξ)与坐标(z2-ξ)的差(即，2ξ)减半而求出。此处，若设为在x轴的正方向上扫描时的测定探针PB的移动速度(+v)、与在x轴的负方向上扫描时的测定探针PB的移动速度(-v)的绝对值相互相等(即，移动的速度v不论移动方向如何均相等)，则可基于所述速度v与坐标差ξ来求出延迟时间，即系统误差ε。
机械坐标推定部250基于以所述方式预先求出的系统误差ε来算出触发脉冲输出时间点Tnc。
再者，在所述一例中，对预先求出系统误差ε的情况进行说明，但并不限于此。例如，机械坐标推定部250(或其他功能部)也可具有算出系统误差ε的功能。作为一例，存在如下情况：按照加工机100或形状算出装置200的每号机、或者测定的每个时刻而系统误差ε成为相互不同的值。这种情况下，在测定加工对象物OBJ的形状前，将所谓的球杆作为所述半球体BL而载置于平台上，通过所述工序，机械坐标推定部250(或其他功能部)算出系统误差ε。
在系统误差ε为已知的情况下，若设为坐标Cn的生成时间点与触发脉冲输出时间点Tnc的差为规定时间α，则坐标Cn的生成时间点如式(7)所示。
[数式7]
C1＝T1c-α
C2＝T2c-α
……(7)
Cn＝Tnc-α
再者，在本实施方式的一例中，对所述规定时间α是0(零)的情况进行说明。即，在本实施方式的一例中，生成坐标的时间点与输出触发脉冲信号TPS的时间点一致。
坐标Cn的生成时间点可通过式(7)来推定。若设为在坐标Cn-1的生成时间点与坐标Cn的生成时间点之间的测定探针PB的移动速度为已知(例如，一定速度)，则通过内插而可求出这些时间点间的测定探针PB的位置坐标。
此处，如图2所示，对曝光时间点TEm处于坐标Cn-1的生成时间点与坐标Cn的生成时间点之间的情况进行说明。将自坐标Cn-1的生成时间点至曝光时间点TEm的中央为止的时间设为时间Fm，将自曝光时间点TEm的中央至坐标Cn的生成时间点为止的时间设为时间Bm。这种情况下，曝光时间点TEm的中央的坐标Cmcent如式(8)所示。
[数式8]
Cmcent＝Cn-1+(Cn-Cn-1)*Fm/(Fm+Bm)…(8)
(步骤S2760)返回至图4，机械坐标推定部250通过所述式(8)而内插坐标Cn-1与坐标Cn，由此算出坐标Cmcent作为推定机械坐标EMC。
(步骤S2770)机械坐标推定部250将所算出的推定机械坐标EMC与图像数据IM相关联。
(步骤S2780)机械坐标推定部250针对图像数据IM中的作为关联对象的所有的图像数据IM，判定与推定机械坐标EMC的关联是否结束。在机械坐标推定部250将作为关联对象的所有的图像数据IM判定为与推定机械坐标EMC的关联未结束时(步骤S2780；否(NO))，使处理返回至步骤S2740。在机械坐标推定部250将作为关联对象的所有的图像数据IM判定为与推定机械坐标EMC的关联结束时(步骤S2780；是(YES))，结束推定机械坐标EMC的算出处理。
[变形例]
说明了在所述步骤S2750中，机械坐标推定部250通过自触发脉冲获取时间点Tno减去系统误差ε，来算出触发脉冲输出时间点Tnc。此处，存在系统误差ε小至不对所要求的形状测定精度带来影响的程度的情况或系统误差ε极小的情况等可不考虑所述系统误差ε的情况。这种情况下，机械坐标推定部250可不考虑系统误差ε而算出触发脉冲输出时间点Tnc。
具体而言，在所述步骤S2750中，机械坐标推定部250不自触发脉冲获取时间点Tno减去系统误差ε而算出触发脉冲输出时间点Tnc。另外，在所述步骤S2760中，机械坐标推定部250通过坐标Cn-1与坐标Cn的内插来算出坐标Cmcent作为推定机械坐标EMC。
[第一实施方式的总结]
如以上所说明般，本实施方式的加工系统1包括机械坐标推定部250。所述机械坐标推定部250基于触发脉冲获取部220获取触发脉冲信号TPS的时间点，来推定生成机械坐标MC的时间点。
如上所述，在触发脉冲获取部220所获取的触发脉冲信号TPS的获取时间点中包含相对于真实的机械坐标MC的生成时间点的系统误差ε与抖动δ。此处，若不推定生成机械坐标MC的时间点而将触发脉冲信号TPS的获取时间点直接设为生成机械坐标MC的时间点来生成点群信息，则会产生因系统误差ε与抖动δ引起的位置精度的降低。
另一方面，本实施方式的加工系统1基于推定机械坐标EMC来生成点群信息。所述推定机械坐标EMC是基于触发脉冲信号TPS的获取时间点而推定的测定探针PB的机械坐标。因此，与将触发脉冲信号TPS的获取时间点直接设为生成机械坐标MC的时间点来生成点群信息的情况相比，可提高点群信息的位置精度。换句话说，根据本实施方式的加工系统1，可抑制点群信息的位置精度的降低。
另外，本实施方式的加工系统1基于平均触发周期Ta来生成推定机械坐标EMC。所述平均触发周期Ta是通过形状算出装置200，并基于能够观测到的触发脉冲信号TPS的获取时间点来算出。即，加工系统1中，形状算出装置200推定机械坐标生成部111生成机械坐标MC的规定的周期Tgen。因此，根据本实施方式的加工系统1，即使形状算出装置200未预先把握作为机械坐标MC的生成周期的周期Tgen，也可生成推定机械坐标EMC。另外，根据本实施方式的加工系统1，即使是作为机械坐标MC的生成周期的周期Tgen发生变化的情况，形状算出装置200也可追随其变化而改变平均触发周期Ta来生成推定机械坐标EMC。
另外，根据本实施方式的加工系统1，形状算出装置200只要预先依序存储触发脉冲信号TPS的获取时间点，并求出其平均值即可，无需复杂的运算。即，根据本实施方式的加工系统1，可通过简单的构成来生成推定机械坐标EMC。
另外，本实施方式的加工系统1基于平均抖动Ts来生成推定机械坐标EMC。通过基于平均抖动Ts，加工系统1可将抖动δ的总和视为0(零)来算出推定机械坐标EMC。即，本实施方式的加工系统1可减低抖动δ的影响，因此可抑制点群信息的位置精度的降低。
另外，本实施方式的加工系统1基于系统误差ε来生成推定机械坐标EMC。通过基于系统误差ε，加工系统1可减低系统误差ε的影响，因此可抑制点群信息的位置精度的降低。
[推定机械坐标EMC与触发脉冲编号Pn的算出(变形例)]
再者，机械坐标生成部111也可生成与所生成的机械坐标MC相对应的坐标生成编号MCN。这种情况下，坐标生成编号MCN表示生成多个机械坐标MC时的机械坐标MC的生成顺序。具体而言，每当生成机械坐标MC时，机械坐标生成部111使坐标生成编号MCN递增。
另外，在生成坐标生成编号MCN的情况下，机械坐标生成部111将所生成的机械坐标MC与坐标生成编号MCN相关联而输出至形状算出装置200。
另外，这种情况下，触发脉冲获取部220可通过计数触发脉冲信号TPS的获取次数来生成触发脉冲编号Pn。这种情况下，触发脉冲编号Pn表示触发脉冲输出部112输出触发脉冲信号TPS的次数。即，触发脉冲编号Pn与机械坐标生成部111所输出的坐标生成编号MCN相对应。这种情况下，触发脉冲获取部220将触发脉冲编号Pn与触发脉冲获取时间点Tn相关联而输出至时间点信息附加部240。
这种情况下，时间点信息附加部240将触发脉冲编号Pn与图像数据IM相关联。
通过如上所述般构成，机械坐标推定部250可将与某图像数据IM相关联的触发脉冲编号Pn设为检索键，自多个机械坐标MC中检索与机械坐标MC相关联的坐标生成编号MCN。这种情况下，机械坐标推定部250通过获取和与触发脉冲编号Pn一致的坐标生成编号MCN相关联的机械坐标MC作为对应于图像数据IM的机械坐标MC，可容易将图像数据IM与机械坐标MC相关联。
[在触发脉冲输出时间点Tnc中包含抖动δc的情况(变形例)]
参照图6，对在触发脉冲输出时间点Tnc中包含抖动δc的情况进行说明。
图6是表示本实施方式的加工系统1的运行时间点的变形例的图。关于图6中的图6的(A)、图6的(B)、图6的(C)、图6的(D)及图6的(E)，由于与所述图2的(A)～图2的(E)相同，因此省略说明。
在机械坐标生成部111生成机械坐标MC的时间点与触发脉冲输出部112输出触发脉冲信号TPS的时间点之间，有时产生包含自触发脉冲输出部112检测触发脉冲输出指示TPC至输出触发脉冲信号TPS为止的处理时间的延迟。即，在本变形例中，如图6(B-2)所示，在机械坐标生成部111生成机械坐标MC后至触发脉冲输出部112输出触发脉冲信号TPS为止的时间中包含抖动δc，在这一方面与所述实施方式不同。例如，在本变形例中，在自作为机械坐标生成部111生成机械坐标MC的时间点的时刻tn1至时刻tn11(即，触发脉冲输出时间点Tncz)之间包含抖动δcn。
在所述变形例的情况下，当将自作为坐标Cn的生成时间点的触发脉冲输出时间点T1c至形状算出装置200获取触发脉冲信号TPS的触发脉冲获取时间点Tn中所包含的抖动的合计设为总抖动Σδ时，在所述变形例的情况下，抖动δn与抖动δcn的和是总抖动Σδ。这种情况下，通过将所述实施方式中的抖动δ替换为总抖动Σδ，加工系统1可与所述实施方式的情况同样地基于触发脉冲获取时间点Tn来推定作为坐标Cn的生成时间点的触发脉冲输出时间点Tnc。即，加工系统1中，即使在机械坐标生成部111生成机械坐标MC后至触发脉冲输出部112输出触发脉冲信号TPS为止的时间中包含抖动δc，也可基于触发脉冲获取时间点Tn来推定作为坐标Cn的生成时间点的触发脉冲输出时间点Tnc。
[第二实施方式]
接下来，参照图7，对本发明的第二实施方式进行说明。
图7是表示基于第二实施方式的加工系统1的运行时间点的图。在所述第一实施方式中，对基于拍摄部CAM的曝光中央的时间点(曝光时间点TEm)来推定机械坐标的情况进行了说明。在本实施方式中，对基于拍摄部CAM的曝光时间点前缘TEmf及曝光时间点后缘TEmb来推定机械坐标的情况进行说明。
再者，在本实施方式中，机械坐标的推定动作的流程与所述第一实施方式相同，因此一边参照图4所示的各步骤(步骤S2710～步骤S2780)一边进行说明。另外，关于与第一实施方式相同的构成及动作，标注相同的标号并省略其说明。
(步骤S2720)机械坐标推定部250基于所获取的触发脉冲获取时间点T1、…、触发脉冲获取时间点Tn，并通过式(9)来算出作为触发间隔的平均值的平均触发前缘周期Taf，通过式(10)来算出平均触发后缘周期Tab。
[数式9]
Taf＝average(T2f-T1f、T3f-T2f、…、Tnf-Tnf-1)…(9)
[数式10]
Tab＝average(T2b-T1b、T3b-T2b、…、Tnb-Tnb-1)…(10)
即使是在这些触发脉冲信号TPS的前缘的上升时间及后缘的下降时间中有差异的情况，平均触发前缘周期Taf与平均触发后缘周期Tab也相等。因此，可代替平均触发前缘周期Taf及平均触发后缘周期Tab而使用式(11)所示的平均触发周期Taave来进行以后的运算。
[数式11]
Taave＝average(Taf、Tab)…(11)
此处，若使用所述平均触发前缘周期Taf来表现不包含抖动δ的触发脉冲前缘获取时间点Tnof，则成为式(12)。
[数式12]
T1of＝T1f-δ1f
T2of＝(T1f+Taf)-δ2f
……(12)
Tnof＝T1f+(n-1)*Taf-δnf
若使用平均触发周期Taave来表现所述式(12)，则成为式(13)。
[数式13]
T1of＝T1f-δ1f
T2of＝(T1f+Taave)-δ2f
……(13)
Tnof＝T1f+(n-1)*Taave-δnf
若与所述触发脉冲前缘获取时间点Tnof同样地使用平均触发周期Taave来表现不包含抖动δ的触发脉冲后缘获取时间点Tnob，则成为式(14)。
[数式14]
T1ob＝T1b-δ1b
T2ob＝(T1b+Taave)-δ2b
……(14)
Tnob＝T1b+(n-1)*Taave-δnb
将所有的触发脉冲信号TPS的前缘的抖动δnf的平均作为平均抖动Tsf，并示于式(15)中。
[数式15]
Tsf＝average(δ1f、δ2f、…、δnf)…(15)
将所有的触发脉冲信号TPS的后缘的抖动δnb的平均作为平均抖动Tsb，并示于式(16)中。
[数式16]
Tsb＝average(δ1b、δ2b、…、δnb)…(16)
形状算出装置200无法观测抖动δnf。此处，假设所有的触发脉冲信号TPS的抖动δnf的平均接近于触发脉冲获取时间点T1f与不包含抖动δnf的触发脉冲获取时间点T1of的差，从而将式(15)变形为式(17)。
[数式17]
Tsf≒average(T1f、T2f-Taave、T3f-2*Taave、…、Tnf-(n-1)*Taave)
…(17)
关于后缘，与前缘同样地将式(16)变形为式(18)。
[数式18]
Tsb≒average(T1b、T2b-Taave、T3b-2*Taave、…、Tnb-(n-1)*Taave)
…(18)
(步骤S2730)机械坐标推定部250基于式(17)来算出平均抖动Tsf，基于式(18)来算出平均抖动Tsb。
根据式(13)及式(17)而导出式(19)。
[数式19]
T1of＝T1f-Tsf
T2of＝T1f+Taave-Tsf
……(19)
Tnof＝T1f+(n-1)*Taave-Tsf
另外，根据式(14)及式(18)而导出式(20)。
[数式20]
T1ob＝T1b-Tsb
T2ob＝T1b+Taave-Tsb
……(20)
Tnob＝T1b+(n-1)*Taave-Tsb
(步骤S2740)机械坐标推定部250基于式(19)来算出触发脉冲前缘获取时间点Tnof。式(19)表示包含系统误差ε且不包含抖动δnf的触发脉冲前缘获取时间点Tnof。即，如式(21)所示，只要自触发脉冲前缘获取时间点Tnof减去系统误差ε，则算出触发脉冲前缘的触发脉冲输出时间点Tncf。
[数式21]
T1cf＝T1f-Tsf-ε
T2cf＝T1f+Taave-Tsf-ε
……(21)
Tncf＝T1f+(n-1)*Taave-Tsf-ε
与触发脉冲前缘的情况同样地，机械坐标推定部250基于式(20)来算出触发脉冲后缘获取时间点Tnob。式(20)表示包含系统误差ε且不包含抖动δnb的触发脉冲后缘获取时间点Tnob。即，如式(22)所示，只要自触发脉冲后缘获取时间点Tnob减去系统误差ε，则算出触发脉冲后缘的触发脉冲输出时间点Tncb。
[数式22]
T1cb＝T1b-Tsb-ε
T2cb＝T1b+Taave-Tsb-ε
……(22)
Tncb＝T1b+(n-1)*Taave-Tsb-ε
(步骤S2750)机械坐标推定部250基于式(6)来算出触发脉冲输出时间点Tnc。此处，与第一实施方式的情况同样地，机械坐标推定部250基于预先求出的系统误差ε来算出触发脉冲输出时间点Tncf及触发脉冲输出时间点Tncb。
此处，如图7所示，将自坐标Cn-1的生成时间点至曝光时间点前缘TEmf为止的时间设为时间Fmf，将自曝光时间点前缘TEmf至坐标Cn的生成时间点为止的时间设为时间Bmf。这种情况下，曝光时间点前缘TEmf的时间点Cmf如式(23)所示。
[数式23]
Cmf＝Cn-1+(Cn-Cn-1)*Fmf/(Fmf+Bmf)…(23)
另外，将自坐标Cn-1的生成时间点至曝光时间点后缘TEmb为止的时间设为时间Fmb，将自曝光时间点后缘TEmb至坐标Cn的生成时间点为止的时间设为时间Bmb。这种情况下，曝光时间点后缘TEmb的时间点Cmb如式(24)所示。
[数式24]
Cmb＝Cn-1+(Cn-Cn-1)*Fmb/(Fmb+Bmb)…(24)
此处，若设为在坐标Cn-1的生成时间点与坐标Cn的生成时间点之间的测定探针PB的移动速度为已知(例如，一定速度)，则时间点Cmcent可通过式(25)来求出。
[数式25]
Cmcent＝(Cmf+Cmb)/2…(25)
(步骤S2760)机械坐标推定部250通过坐标Cn-1与坐标Cn的内插来算出由式(25)求出的坐标Cmcent作为推定机械坐标EMC。
再者，在坐标Cn-1的生成时间点与坐标Cn的生成时间点之间的测定探针PB的移动速度进行加速的情况下，也可进行如式(26)所示的加权平均运算。
[数式26]
Cmcent＝a*Cmf+(1-a)Cmb…(26)
如以上所说明般，本实施方式的机械坐标推定部250并不限于基于在第一实施方式中所说明的曝光时间点的中央的时刻的情况，可基于曝光时间点的前缘的时刻或曝光时间点的后缘的时刻来算出推定机械坐标EMC。
[第三实施方式]
接下来，对本发明的第三实施方式进行说明。在所述各实施方式中，对通过算出平均抖动Ts(或平均抖动Tsf及平均抖动Tsb；在以下的说明中，将这些统称记载为平均抖动Ts)来算出推定机械坐标EMC的情况进行了说明。在本实施方式中，对不算出这些平均抖动Ts地算出推定机械坐标EMC的情况进行说明。
如所述式(5)所示，若算出平均抖动Ts，则可根据包含抖动δ1的触发脉冲获取时间点(即，触发脉冲获取时间点T1)来算出不包含抖动δ1的触发脉冲获取时间点(即，触发脉冲获取时间点T1o)。即，若算出平均抖动Ts，则可通过将无法观测的抖动δ1置换为平均抖动Ts，而将触发脉冲获取时间点T1o用作不包含抖动δ1的触发脉冲获取时间点。
另一方面，存在算出平均抖动Ts并不重要的情况。例如，存在求出测定探针PB的一次扫描中所包含的某点彼此的距离的情况。这种情况下，关于多个触发脉冲获取时间点Tn，即使全部产生了各抖动δ1的时刻的偏移，作为测定结果的距离发生变化等的影响也少。即，在所述一例的情况下，不论是将不包含抖动δ1的触发脉冲获取时间点设为触发脉冲获取时间点T1o，还是设为触发脉冲获取时间点T1，对于测定结果的影响均少。这种情况下，可省略平均抖动Ts的算出，取而代之，将触发脉冲获取时间点Tn用作不包含抖动δ1的触发脉冲获取时间点。在所述一例中，代替平均抖动Ts而将触发脉冲获取时间点T1用作不包含抖动δ1的触发脉冲获取时间点。
这种情况下，机械坐标推定部250是代替所述式(5)而通过式(27)来算出触发脉冲获取时间点Tno。
[数式27]
T1o＝0
T2o＝Ta
……(27)
Tno＝(n-1)*Ta
其结果，所述式(6)表现为式(28)。机械坐标推定部250基于所述式(28)，并与所述各实施方式同样地运算，由此算出推定机械坐标EMC。
[数式28]
T1c＝-ε
T2c＝Ta-ε
……(28)
Tnc＝(n-1)*Ta-ε
如以上所说明般，在抖动δ的波动的影响相对较少的测定方法的情况下，即使省略平均抖动Ts的算出，也可算出推定机械坐标EMC。这种情况下，与所述实施方式的情况相比，机械坐标推定部250可减少用以算出推定机械坐标EMC的运算量。
再者，在所述各实施方式及其变形例中，作为一例，对在自触发脉冲输出部112输出触发脉冲信号TPS至获取触发脉冲信号TPS为止的期间的一部分(时刻t13-时刻t12)中包含抖动δn的情况、在自生成坐标Cn的时间点至触发脉冲输出部112输出触发脉冲信号TPS为止的期间中包含抖动δcn的情况进行了说明，但并不限于此，即使设为在自生成坐标Cn的时间点至获取触发脉冲信号TPS为止的任一期间中包含抖动，机械坐标推定部250也可通过所述方法来去除由抖动引起的时间性误差，并算出触发脉冲输出时间点Tnc来推定曝光时间点TEm的测定探针PB的机械坐标。
另外，在所述各实施方式及其变形例中，作为一例，对在自生成坐标Cn的时间点至获取触发脉冲信号TPS为止的期间中包含系统误差ε的情况进行了说明，但并不限于此，即使设为系统误差ε包含于任一期间，机械坐标推定部250也可通过所述方法来去除由系统误差ε引起的时间性误差，并算出触发脉冲输出时间点Tnc来推定曝光时间点TEm的测定探针PB的机械坐标。
再者，在所述各实施方式及其变形例中，测定探针PB构成为能够在工具主轴MS上进行拆卸，在将测定探针PB安装于工具主轴MS的状态(即，自工具主轴MS拆卸了车刀或铣刀等加工工具的状态)下测定加工对象物OBJ的形状，但并不限于所述构成。例如，也可设为在工具主轴MS上安装车刀或铣刀等加工工具，并在工具主轴MS的附近设置测定探针PB。作为一例，也可构成为在工具主轴MS上的与安装加工工具的部分不同的部分安装测定探针PB。这种情况下，可在将加工工具安装于工具主轴MS的状态下对加工对象物OBJ进行加工，同时利用测定探针PB来测定加工对象物OBJ的形状。
再者，在所述各实施方式及其变形例中，自光投影部PRJ投影至加工对象物OBJ的光的强度分布并不限于线状，也可为已存的规定的强度分布。另外，光投影部PRJ与拍摄部CAM各自的构成并不限于所述构成，也可应用其他已存的构成。另外，测定探针PB也可应用利用了三角测量法的移相法或立体法等其他已存的探针，也可应用透镜焦点法等三角测量法以外的已存的形状测定方法的探针。另外，例如，在采用立体法或透镜焦点法等的情况下，可不设置光投影部PRJ，只要有对加工对象物OBJ的像进行拍摄的拍摄部CAM即可。这种情况下，探针控制部120只要控制拍摄部CAM的拍摄动作即可。
再者，也可通过将用以执行所述实施方式中的加工系统1的各处理的程序记录于计算机能够读取的记录介质中，使计算机系统读入所述记录介质中所记录的程序并加以执行，从而进行所述各种处理。
再者，此处所述的“计算机系统”可包括操作系统(Operating System，OS)或周边机器等硬件。另外，若为利用WWW系统的情况，则“计算机系统”也包含主页提供环境(或者显示环境)。另外，所谓“计算机能够读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)、快闪存储器等能够写入的非易失性存储器、光盘-只读存储器(CompactDisc-Read Only Memory，CD-ROM)等可移动介质、内置于计算机系统中的硬盘等存储装置。
进而，“计算机能够读取的记录介质”也包含如经由因特网等网络或电话线路等通信线路来发送程序时的作为服务器或客户端的计算机系统内部的易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM))般将程序保持一定时间的记录介质。另外，所述程序也可自将所述程序存储于存储装置等的计算机系统经由传输介质而传输至其他计算机系统、或者通过传输介质中的传输波而传输至其他计算机系统。此处，传输程序的“传输介质”是指如因特网等网络(通信网)或电话线路等通信线路(通信线)般具有传输信息的功能的介质。另外，所述程序也可用以实现所述功能的一部分。进而，也可为能够通过与已经记录于计算机系统中的程序的组合来实现所述功能的程序，即所谓的差分文件(差分程序)。
以上，参照附图，对本发明的实施方式进行了详细叙述，但具体的构成并不限于所述实施方式，也包含不脱离本发明的主旨的范围内的设计等。

Claims (10)

1.一种加工系统，包括：机床，包含输出测定信息的测定部，所述测定信息用以算出加工对象物的形状；
控制部，生成与测定所述加工对象物时的所述测定部的位置相关的位置信息，并输出所生成的所述位置信息与表示生成所述位置信息的时期的生成时期信号；
获取部，获取所输出的所述位置信息与所述生成时期信号；
推定部，基于所述获取部获取所述生成时期信号的时期，来推定生成所述位置信息的时期；以及
形状算出部，基于所述测定信息、所述位置信息及所述推定部所推定的时期，来算出所述加工对象物的形状。
2.根据权利要求1所述的加工系统，其中，
所述推定部基于所述获取部获取所述生成时期信号的周期，来推定生成所述位置信息的时期。
3.根据权利要求2所述的加工系统，其中，
所述推定部基于所述获取部获取所述生成时期信号的时期与所述周期的差，来推定生成所述位置信息的时期。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的加工系统，其中，
所述推定部基于生成所述位置信息的时期与所述获取部获取所述生成时期信号的时期的时间差中所包含的系统误差，来推定生成所述位置信息的时期。
5.一种形状测定系统，包括：
测定部，能够安装于机床，且生成用以算出所述机床的加工对象物的形状的测定信息；
获取部，获取所述机床所生成的位置信息与表示生成所述位置信息的时期的生成时期信号作为与测定所述加工对象物时的所述测定部的位置相关的信息；
推定部，基于所述获取部获取所述生成时期信号的时期，来推定生成所述位置信息的时期；以及
形状算出部，基于所述测定信息、所述位置信息及所述推定部所推定的时期，来算出所述加工对象物的形状。
6.一种形状测定探针，能够安装于机床，且所述形状测定探针包括：
拍摄部，通过对所述机床的加工对象物进行拍摄来生成所述加工对象物的测定信息；
获取部，获取表示生成所述机床所生成的位置信息的时期的生成时期信号作为与测定所述加工对象物时的所述形状测定探针的位置相关的信息；
推定部，基于所述获取部获取所述生成时期信号的时期，来推定生成所述位置信息的时期；以及
输出部，对形状算出装置输出所述测定信息和与所述推定部所推定的时期相关的信息，所述形状算出装置基于所述测定信息、所述位置信息及所述推定部所推定的时期，来算出所述加工对象物的形状。
7.一种形状算出装置，包括：
测定信息获取部，获取能够安装于机床的测定部所生成的用以算出所述机床的加工对象物的形状的测定信息；
位置信息获取部，获取所述机床所生成的位置信息作为与测定所述加工对象物时的所述测定部的位置相关的信息；
信号获取部，获取表示生成所述位置信息的时期的生成时期信号；
推定部，基于所述信号获取部获取所述生成时期信号的时期，来推定生成所述位置信息获取部所获取的所述位置信息的时期；以及
形状算出部，基于所述测定信息、所述位置信息及所述推定部所推定的时期，来算出所述加工对象物的形状。
8.一种形状测定方法，包括：
获取能够安装于机床的测定部所生成的用以算出所述机床的加工对象物的形状的测定信息；
获取所述机床所生成的位置信息作为与测定所述加工对象物时的所述测定部的位置相关的信息；
获取所述机床所生成的生成时期信号作为表示生成所述位置信息的时期的信号；
基于获取所述生成时期信号的时期，来推定由所述机床生成所述位置信息的时期；以及
基于所述测定信息、所述位置信息及所推定的所述时期，来算出所述加工对象物的形状。
9.一种存储介质，其存储用以使计算机执行以下的程序：
获取能够安装于机床的测定部所生成的用以算出所述机床的加工对象物的形状的测定信息；
获取所述机床所生成的位置信息作为与测定所述加工对象物时的所述测定部的位置相关的信息；
获取所述机床所生成的生成时期信号作为表示生成所述位置信息的时期的信号；
基于获取所述生成时期信号的时期，来推定由所述机床生成所获取的所述位置信息的时期；以及
基于所生成的所述测定信息、所获取的所述位置信息及所推定的所述时期，来算出所述加工对象物的形状。
10.一种加工对象物的生产方法，包括：
利用能够安装于机床的测定部来生成用以算出加工对象物的形状的测定信息；
生成与测定所述加工对象物时的所述测定部的位置相关的位置信息；
获取表示生成所述位置信息的时期的生成时期信号；
基于获取所述生成时期信号的时期，来推定生成所述位置信息的时期；以及
基于所述测定信息、所述位置信息及所推定的所述时期，来算出所述加工对象物的形状。
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