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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Oberflächentextur-Messvorrichtung
wie etwa eine dreidimensionale Messmaschine, die einen Fühler
verwendet, um eine Verschiebungsmessung auszuführen, und
betrifft weiterhin ein assoziiertes Verfahren zum Erzeugen eines
Fühlermodells und ein Programm zum Erzeugen eines Fühlermodells.
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In
einem Kontakt-Messsystem, das einen Kontaktfühler (Fühler)
verwendet, ist die Spitzenform des Fühlers allgemein kugelförmig,
wobei die Mittenposition des Fühlers einen Messpunkt bildet.
In diesem Fall unterscheidet sich der Messpunkt von dem Kontaktpunkt
des Fühlers mit einem zu messenden Ziel und enthält
deshalb einen Fehler relativ zu der echten Form des Ziels. Deshalb
wird der Messpunkt in diesem Fall als Pseudo-Messpunkt bezeichnet. Der
Fehler zwischen dem Pseudo-Messpunkt und dem echten Messpunkt kann
beseitigt werden, indem die Spitzenform der Probe als eine ideale
Kugel angenommen wird und eine Versetzung um den Radius der Spitzenkugel
vorgenommen wird, um Koordinatenwerte zu erhalten, die der echten
Form des Ziels viel näher kommen.
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Die
an dem Ziel zu suchende Position hängt jedoch von der Form
des Fühlers ab. Dementsprechend muss für eine
sehr genaue Erfassung des Messpunkts die Form des Fühlers
berücksichtigt werden. Angesichts von derzeitigen Verbesserungen
in der Messgenauigkeit ist die herkömmliche Korrekturverarbeitung, die
von einer idealen Kugelform des Fühlers ausgeht, nicht
in der Lage, unter tatsächlichen Bedingungen eine ausreichende
Genauigkeit zu erzielen, sodass ein Bedarf für ein Verfahren
zum Erfassen von Messpunkten mit einer hohen Genauigkeit für
eine neue Fühlerform besteht.
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Dementsprechend
gibt das Patentdokument 1 (
JP 2002-357415 A ) eine Oberflächentextur-Messvorrichtung
an, die Formfehlerdaten zu dem Fühler verwendet, die erhalten
werden, indem ein Bezugswerkstück mit einer bekannten Form
als Kalibrierungsbezug gemessen wird, um einen Messfehler des gemessenen
Ziels zu korrigieren, der durch den Formfehler des Fühlers
verursacht wird.
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Die
in dem Patentdokument 1 angegebene Technik treibt den Fühler
in den drei Achsenrichtungen XYZ an, um dem Bezugswerkstück
zu folgen und dasselbe zu messen. Allgemein verschlechtert sich die
Messgenauigkeit, wenn die Anzahl der Antriebsachsen größer
ist. Deshalb wird ein dreiachsiger Antrieb stärker durch
einen Fehler beeinflusst und kann dementsprechend ein Fühlermodell
nicht mit ausreichender Genauigkeit erzeugen.
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Die
vorliegende Erfindung gibt eine Oberflächentextur-Messvorrichtung
an, die umfasst: einen Fühler (24) mit einer Spitze,
die in Kontakt mit einem zu messenden Ziel gebracht werden kann;
eine Fühlerantriebseinrichtung (21, 22, 23),
die den Fühler (24) entlang einer ersten Achse
und einer zweiten Achse in der horizontalen Richtung und entlang
einer dritten Achse in der vertikalen Richtung, die sich mit rechten
Winkeln kreuzen, verschiebt; eine Pseudo-Messpunkt-Erfassungseinrichtung
(41), die den Fühler (24) mittels der
Fühlerantriebseinrichtung (21, 22, 23)
derart antreibt, dass der Fühler (24) über
eine Oberfläche des Ziels geführt wird, und die
Spitzenpositionen des Fühlers (24) als Pseudo-Messpunkte (Pi)
erfasst; eine Recheneinrichtung (41), die eine Oberflächenform
des Ziels auf der Basis der Pseudo-Messpunkte (Pi) und ein dreidimensionales
Fühlermodell (M2), das eine Spitzenform des Fühlers (24)
definiert, berechnet; und eine Fühlermodell-Berechnungseinrichtung
(41), die ein Bezugswerkstück (4) mit
einer Bezugsform durch das Führen des Fühlers
(24) misst, um das dreidimensionale Fühlermodell
(M2) zu berechnen, wobei die Fühlerantriebseinrichtung
(21, 22, 23) den Fühler (24)
um die dritte Achse dreht und wobei die Fühlermodell-Berechnungseinrichtung
(41) den Fühler (24) mittels der Fühlerantriebseinrichtung
(21, 22, 23) entlang der ersten Achsenrichtung
und der dritten Achsenrichtung derart verschiebt, dass der Fühler
(24) auf dem Bezugswerkstück (4) geführt
wird, um die Pseudo-Messpunkte (Pi) an jeder von mehreren Drehpositionen
des gedrehten Fühlers (24) zu erfassen, und das
dreidimensionale Fühlermodell (M2) auf der Basis der erhaltenen
Pseudo-Messpunkte (Pi) berechnet.
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Die
vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren zum Erzeugen eines Fühlermodells
für eine Oberflächentextur-Messvorrichtung an,
wobei die Vorrichtung umfasst: einen Fühler (24)
mit einer Spitze, der in Kontakt mit einem zu messenden Ziel gebracht werden
kann; eine Fühlerantriebseinrichtung (21, 22, 23),
die den Fühler (24) entlang einer ersten Achse und
einer zweiten Achse in der horizontalen Richtung und entlang einer
dritten Achse in der vertikalen Richtung, die einander mit rechten
Winkeln kreuzen, verschiebt; eine Pseudo-Messpunkt-Erfassungseinrichtung
(41), die den Fühler (24) mittels der
Fühlerantriebseinrichtung (21, 22, 23)
derart antreibt, dass der Fühler (24) über
eine Oberfläche des Ziels geführt wird, und die
Spitzenpositionen des Fühlers (24) als Pseudo-Messpunkte
(Pi) erfasst; und eine Recheneinrichtung (41), die eine
Oberflächenform des Ziels auf der Basis der Pseudo- Messpunkte
(Pi) und ein dreidimensionales Fühlermodell (M2), das eine
Spitzenform des Fühlers (24) definiert, berechnet;
wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Drehen des Fühlers
(24) um die dritte Achse; und Verschieben des Fühlers
(24) mittels der Fühlerantriebseinrichtung (21, 22, 23)
entlang der ersten Achsenrichtung und der dritten Achsenrichtung
derart, dass der Fühler (24) auf dem Bezugswerkstück
(4) geführt wird, um die Pseudo-Messpunkte (Pi)
an jeder von mehreren Drehpositionen des Fühlers (24)
zu erfassen, und Berechnen des dreidimensionalen Fühlermodels
(42) auf der Basis der erhaltenen Pseudo-Messpunkte (Pi).
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Die
vorliegende Erfindung gibt ein Programm zum Erzeugen eines Fühlermodells
für eine Oberflächentextur-Messvorrichtung an,
wobei die Vorrichtung umfasst: einen Fühler (24)
mit einer Spitze, die in Kontakt mit einem zu messenden Ziel gebracht werden
kann; eine Fühlerantriebseinrichtung (21, 22, 23),
die den Fühler (24) entlang einer ersten Achse und
einer zweiten Achse in der horizontalen Richtung und entlang einer
dritten Achse in der vertikalen Richtung, die einander mit rechten
Winkeln kreuzen, verschiebt; eine Pseudo-Messpunkt-Erfassungseinrichtung
(41), die den Fühler (24) mittels der
Fühlerantriebseinrichtung (21, 22, 23)
derart antreibt, dass der Fühler (24) über
eine Fläche des zu messenden Ziels geführt wird,
und die Spitzenpositionen des Fühlers (24) als
Pseudo-Messpunkte (Pi) erfasst; und eine Recheneinrichtung (41),
die eine Oberflächenform des Ziels auf der Basis der Pseudo-Messpunkte
(Pi) und ein dreidimensionales Fühlermodell (M2), das die
Spitzenform des Fühlers (24) definiert, berechnet; wobei
das Programm folgende durch einen Computer ausführbare
Schritte umfasst: Drehen des Fühlers (24) um die
dritte Achse; und Verschieben des Fühlers (24)
mittels der Fühlerantriebseinrichtung (21, 22, 23)
entlang der ersten Achsenrichtung und der dritten Achsenrichtung
derart, dass der Fühler (24) über das
Bezugswerkstück (4) geführt wird, um
die Pseudo-Messpunkte (Pi) an jeder von mehreren Drehpositionen
des Fühlers (24) zu erfassen, und Berechnen des
dreidimensionalen Fühlermodells (M2) auf der Basis der
erfassten Pseudo-Messpunkte (Pi).
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1 ist
eine perspektivische Außenansicht, die schematisch eine
Konfiguration einer Oberflächentextur-Messvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht, die einen Griffel 23 und
einen Fühler 24 in der Oberflächentextur-Messvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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3 ist
ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Rechenprozessor-Haupteinheit 31 in der
Oberflächentextur-Messvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform zeigt.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Oberflächentextur-Messvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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5 ist
ein Diagramm, das den Betrieb von Schritt S101 zeigt.
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6 ist
ein Diagramm, das Pseudo-Messpunkte Pi zeigt.
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7 ist
ein Diagramm, das ein zweidimensionales Fühlermodell M1i
zeigt.
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8 ist
ein Diagramm, das den Betrieb von Schritt S103 zeigt.
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9 ist
ein Diagramm, das den Betrieb von Schritt S105 zeigt.
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10 ist
ein Diagramm, das den Betrieb von Schritt S105 zeigt.
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11 ist
ein Diagramm, das ein dreidimensionales Fühlermodell M2
zeigt.
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12 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb von Schritt S105 zeigt.
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13 ist
ein Diagramm, das den Betrieb von Schritt S205 zeigt.
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14 ist
ein Diagramm, das den Betrieb von Schritt S205 zeigt.
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15 ist
ein Diagramm, das den Betrieb einer Oberflächentextur-Messvorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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16 ist
ein Diagramm, das einen „dreidimensionalen Pseudo-Messpunkt
P1ij” in den Schritten S304, S305 zeigt.
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17 ist
ein Diagramm, das Bezugsformen M4 (M4A, M4B, M4C) zeigt.
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Im
Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Zuerst
wird auf 1 Bezug genommen, um eine Konfiguration
einer Oberflächentextur-Messvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform zu beschreiben. 1 ist
eine perspektivische Außenansicht, die schematische eine
Konfiguration der Oberflächentextur-Messvorrichtung (Formmessvorrichtung)
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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Die
Oberflächentextur-Messvorrichtung umfasst eine Messmaschine 1 und
einen Rechenprozessor 2, der über eine Antriebssteuereinrichtung 1a mit
der Messmaschine 1 verbunden ist. Die Messmaschine 1 umfasst
eine Basis 3, einen Tisch 5, der an der Basis
vorgesehen ist, um ein darauf montiertes Bezugswerkstück 4 (ein
zu messendes Objekt mit einer bekannten Bezugsform) zu halten; einen
Verschiebungsdetektor 6, der Verschiebungen einer Fläche
des an dem Tisch 5 montierten Bezugswerkstücks 4 erfasst;
und eine Betriebseinheit 7 zum Betätigen dieser
Teile. Der Tisch 5 ist derart konfiguriert, dass er auf
dem Tisch 3 in einer X-Achsenrichtung (einer lateralen
Richtung) in der Figur und in einer Y-Achsenrichtung (einer Richtung
orthogonal zu der lateralen Richtung und einer vertikalen Richtung)
in der Figur bewegt werden kann. Der Tisch 5 weist eine Konfiguration
mit einer Neigungseinstellfunktion auf, die die Montagefläche
für das Bezugswerkstück 4 zu einer beliebigen
Position einstellen kann.
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Der
Verschiebungsdetektor 6 ist wie folgt konfiguriert. Eine
Säule 21 erstreckt sich von der Basis 3 nach
oben, und ein Gleiter 22 ist derart an der Säule 21 montiert,
dass er sich nach oben/nach unten bewegen kann. Ein Griffel 23 ist
an dem Gleiter 22 montiert. Der Griffel 23 ist
derart konfiguriert, dass er in der horizontalen (X-Achse, Y-Achse)
und vertikalen (Z-Achse) Richtung angetrieben werden kann, wobei
ein Fühler 24 an der Spitze des Griffels 23 vorgesehen
ist. Der Griffel 23 ist also für eine Bewegung relativ
zu dem Tisch 5 konfiguriert. Der Fühler 24 ist mit
einer Spitze konfiguriert, die in Kontakt mit einem Ziel gebracht
werden kann.
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Der
Fühler 24 erstreckt sich von der unteren Fläche
eines Endes des Griffels 23 wie in 2 gezeigt
nach unten und ist derart konfiguriert, dass er sich um eine Drehachse
in der vertikalen Richtung (Z-Achsenrichtung) relativ zu dem Tisch 5 drehen kann.
Einschließlich des Drehantriebs des Fühlers 24 bilden
die Säule 21, der Gleiter 22 und der
Griffel 23 eine Fühlerantriebseinrichtung.
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Indem
der Gleiter 22 und der Griffel 23 für
ein Abtasten (Verfolgen) der Oberfläche des Bezugswerkstücks 4 mit
dem Fühler 24 verschoben werden, kann die Höhe
Z der Oberfläche an jeder Position in der X-Achsenrichtung
in der Form von Messdaten (Pseudo-Messpunkt Pi) erhalten werden.
Und indem das Bezugswerkstück 4 in der Y-Achsenrichtung durch
den Tisch 5 verschoben wird, kann zwischen Abtastzeilen
(Messpfaden), die sich in der X-Achsenrichtung erstrecken, gewechselt
werden.
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Der
Rechenprozessor 2 empfängt die Pseudo-Messpunkte
Pi, die in dem Verschiebungsdetektor 6 erhalten wurden.
Der Rechenprozessor 2 umfasst eine Rechenprozessor-Haupteinheit 31,
Operationseinheiten 32 und einen Anzeigebildschirm 33. Der
Rechenprozessor 2 ist derart konfiguriert, dass er den
Betrieb der Messmaschine 1 wie die Betriebseinheit 7 steuern
kann.
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Im
Folgenden wird auf 3 Bezug genommen, um die Konfiguration
der Rechenprozessor-Haupteinheit 31 zu beschreiben. 3 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Rechenprozessor-Haupteinheit 31 gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie
in 3 gezeigt, umfasst die Rechenprozessor-Haupteinheit 31 in
der Hauptsache eine Steuereinheit (CPU) 41, einen RAM 42,
einen ROM 43, ein Festplattenlaufwerk 44 und eine
Anzeigesteuereinheit 45. In der Rechenprozessor-Haupteinheit 31 empfängt
die Steuereinheit 41 Codeinformationen und Positionsinformationen,
die von den Operationseinheiten 32 über eine Schnittstele 46a eingegeben werden.
Die Steuereinheit 41 führt verschiedene Verarbeitungen
in Übereinstimmung mit Makroprogrammen, die in dem ROM 42 gespeichert
sind, und verschiedenen von dem Festplattenlaufwerk 44 gelesenen
und über eine Schnittstelle 46b in dem RAM 42 gespeicherten
Programmen aus.
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Die
Steuereinheit 41 steuert die Messmaschine 1 über
eine Schnittstelle 46c in Übereinstimmung mit
einer Messausführverarbeitung. Das Festplattenlaufwerk 44 ist
ein Speichermedium, das verschiedene Steuerprogramme speichert. Der
RAM 42 speichert verschiedene Programme und sieht Arbeitsbereiche
für verschiedene Verarbeitungen vor. Die Steuereinheit 41 zeigt
Messergebnisse usw. auf dem Anzeigebildschirm 33 über
die Anzeigesteuereinheit 45 an.
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Die
Steuereinheit 41 liest verschiedene Programme von dem Festplattenlaufwerk 44 aus
und führt die Programme aus, um die weiter unten beschriebenen
Operationen von 4 und 12 auszuführen.
Die Steuereinheit 41 steuert die Säule 21, den
Gleiter 22 und den Griffel 23, um den Fühler 24 entlang
der X-Achse und der Y-Achse in der horizontalen Richtung und entlang
der Z-Achse in der vertikalen Richtung, die sich mit rechten Winkeln
kreuzen, zu verschieben. Während der Messung treibt die Steuereinheit 41 den
Fühler 24 derart an, dass dieser auf einer Oberfläche
des Ziels geführt wird, und erfasst Spitzenpositionen des
Fühlers 24 als Pseudo-Messpunkte Pi. Die Steuereinheit 41 berechnet eine
Oberflächenform des Ziels auf der Basis der erfassten Pseudo-Messpunkte
Pi und ein dreidimensionales Fühlermodell M2, das eine
Spitzenform des Fühlers 24 definiert. Die Steuereinheit 41 misst
das Bezugswerkstück 4, das eine Bezugsform aufweist, durch
das Führen des Fühlers 24 und berechnet
auf diese Weise das dreidimensionale Fühlermodell M2.
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Die
Steuereinheit 41 steuert einen Antriebsmechanismus (nicht
gezeigt) innerhalb des Griffels 23, um den Fühler 34 um
die Z-Achse zu drehen. Die Steuereinheit 41 verschiebt
den Fühler 24 entlang der X-Achsenrichtung und
der Z-Achsenrichtung derart, dass der Fühler 24 auf
dem Bezugswerkstück 4 geführt wird, um
die Pseudo-Messpunkte Pi an jeder von mehreren Drehpositionen des
gedrehten Fühlers zu erfassen, und berechnet das dreidimensionale Fühlermodel
M2 auf der Basis der erhaltenen Pseudo-Messpunkte Pi.
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Die
Steuereinheit 41 berechnet ein zweidimensionales Fühlermodell
M1i auf der Basis der Pseudo-Messpunkte Pi, die an jeder Drehposition des
Fühlers 24 erfasst wurden, und synthetisiert die zweidimensionalen
Fühlermodelle M1i, die an den Drehpositionen des Fühlers 24 berechnet
wurden, um das dreidimensionale Fühlermodell M2 zu berechnen.
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Die
Steuereinheit 41 ordnet ein dreidimensionales Fühlermodell
M0 an, das als Ausgangswert vorgegeben ist, oder das berechnete
dreidimensionale Fühlermodell auf den Pseudo-Messpunkten
Pi innerhalb eines virtuellen Raums an, prüft die Kontaktsituation
zwischen dem dreidimensionalen Fühlermodell und dem Bezugswerkstück 4 und
korrigiert das dreidimensionale Fühlermodell auf der Basis
der Kontaktsituation in einer sich wiederholenden Verarbeitung.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der Oberflächentextur-Messvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform mit
Bezug auf 4 beschrieben. 4 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Oberflächentextur-Messvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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Zuerst
verschiebt die Steuereinheit 41 den Griffel 23 für
ein Abtasten in der X-Achsenrichtung, um Pseudo-Messpunkte Pi zu
erfassen (Schritt S101). Zum Beispiel wird der Griffel 23 für
ein Abtasten in der X-Achsenrichtung derart verschoben, dass der
Fühler 24 einen Kontakt mit der Fläche
(Arbeitsfläche S0) des Bezugswerkstücks 4 herstellt.
Der Pseudo-Messpunkt Pi ist ein Punkt, der eine bestimmte Position
des Fühlers 24 angibt, während ein Kontakt
mit dem Bezugswerkstück 4 wie in 6 gezeigt
hergestellt wird. Ein Segment, das mehrere Pseudo-Messpunkte Pi
verbindet, bildet eine Pseudo-Messebene S1 mit einer bestimmten
Distanz von der Arbeitsfläche S0.
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Dann
erzeugt die Steuereinheit 41 ein zweidimensionales Fühlermodell
M1i auf der Basis der Pseudo-Messpunkte Pi (Schritt S102). Das zweidimensionale
Fühlermodell M1i kann als eine Sammlung von diskreten Punktsequenzen
wie in 7 gezeigt wiedergegeben werden.
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Dann
dreht die Steuereinheit 41 den Fühler 24 mit
einem bestimmten Winkel um die Z-Achse (Schritt S103). Der Fühler 24 dreht
sich zu einer bestimmten Position, nachdem er über das
Bezugswerkstück 4 gegangen ist, wie in 8 gezeigt.
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Dann
bestimmt die Steuereinheit 41, ob sich der Fühler 24 um
180° gedreht hat (Schritt S104). Wenn die Steuereinheit 41 bestimmt,
dass sich der Fühler 24 nicht um 180° gedreht
hat (Schritt S104: Nein), führt sie die Steuerung nochmals
von Schritt S101 beginnend aus. Die Steuereinheit 41 berechnet ein
zweidimensionales Fühlermodel M1i auf der Basis der erfassten
Pseudo-Messpunkte Pi an jeder Drehposition des Fühlers 24,
bis sich der Fühler 24 um 180° dreht.
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Wenn
die Steuereinheit 41 dagegen bestimmt, dass sich der Fühler 24 um
180° gedreht hat (Schritt S104: Ja), synthetisiert sie
die berechneten zweidimensionalen Fühlermodelle M1i auf
den Drehpositionen des Fühlers 24, um ein dreidimensionales Fühlermodell
M2 zu erzeugen (Schritt S105).
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Das
dreidimensionale Fühlermodell M2 kann erzeugt werden, indem
mehrere zweidimensionale Fühlermodelle M1i, die mehrere
Ebenen wiedergeben (Ebene 1, Ebene 2, Ebene 3, ... Ebene i, ...),
wie in 9 gezeigt übereinander gelagert werden.
Zum Beispiel können sich die Koordinaten des Scheitels
ci des zweidimensionalen Fühlermodells M1i von den Koordinaten
des Scheitels cj des zweidimensionalen Fühlermodells M1i
wie in 10 gezeigt unterscheiden. In
diesem Fall wird das Koordinatensystem des zweidimensionalen Fühlermodells
M1i oder des zweidimensionalen Fühlermodells M1j übersetzt,
damit der Scheitel ci und der Scheitel cj mit den Koordinaten des
Scheitels c übereinstimmt. Das durch derartige Schritte
erzeugte dreidimensionale Fühlermodell M2 kann als eine
Sammlung von diskreten Punktsequenzen wie in 11 gezeigt
wiedergegeben werden. Damit wird der Betrieb der Steuereinheit 41 abgeschlossen.
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Im
Folgenden wird der oben genannte Schritt S105 mit Bezug 12 im
Detail beschrieben. 12 ist ein Flussdiagramm, das
den Schritt S105 von 4 zeigt.
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Erstens
gibt die Steuereinheit 41 die Pseudo-Messebene S1 und die
Werkstückebene S0 in demselben Koordinatensystem innerhalb
eines virtuellen Raums wieder (siehe 6). Die
Steuereinheit 41 richtet nämlich die Pseudo-Messebene
S1 mit der Werkstückebene S0 aus (Schritt S201). Zum Beispiel wird
angenommen, dass eine Kugel auf die Pseudo-Messebene S1 angewendet
wird und die Mitte des Bezugswerkstücks 4 an der
mittleren Position der Kugel liegt.
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Dann
empfängt die Steuereinheit 41 die Eingabe eines
anfänglichen dreidimensionalen Fühlermodells M0
als Ausgangswert (Schritt S202). Das anfängliche dreidimensionale
Fühlermodell M0 kann zum Beispiel durch einen Nennwert
des Fühlers 24 bestimmt werden. Dann ordnet die
Steuereinheit 41 das anfängliche dreidimensionale
Fühlermodell M0 an dem Pseudo-Messpunkt Pi auf der Pseudo-Messebene
S1 an (Schritt S203).
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Dann
prüft die Steuereinheit 41 die Kontaktsituation
zwischen dem anfänglichen dreidimensionalen Fühlermodell
M0 und der Werkstückebene S0 (Schritt S204). Anschließend
korrigiert die Steuereinheit 41 das anfängliche
dreidimensionale Fühlermodell M0 auf der Basis der Kontaktsituation
(Schritt S205). Wenn sich das anfängliche dreidimensionale Fühlermodell
M0 wie in 13 gezeigt in die Werkstückebene
S0 erstreckt, wird das anfängliche dreidimensionale Fühlermodell
M0 korrigiert, um einen Kontakt mit der Werkstückebene
S0 herzustellen. Wenn das anfängliche dreidimensionale
Fühlermodell M0 wie in 14 gezeigt
von der Werkstückebene S0 entfernt ist, wird das anfängliche
dreidimensionale Werkstückmodell M0 korrigiert, um einen
Kontakt mit der Werkstückebene S0 herzustellen.
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Die
Steuereinheit 41 bestimmt dann, ob der korrigierte Wert
kleiner als ein vorgegebener Wert ist (Schritt S206). Wenn die Steuereinheit 41 bestimmt, dass
der korrigiert Wert nicht kleiner als der vorgegebene Wert ist (Schritt
S206: Nein), führt sie die Operation erneut mit Schritt
S203 beginnend aus. In der folgenden, mit Schritt S203 beginnenden
Operation verwendet die Steuereinheit 41 das dreidimensionale Fühlermodell,
das durch die Verarbeitung bis zu dem Schritt S206 berechnet wurde.
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Wenn
die Steuereinheit dagegen bestimmt, dass der korrigierte Wert kleiner
als der vorgegebene Wert ist (Schritt S206: Ja), schließt
sie die Operation ab. Durch eine wiederholte Ausführung
der Verarbeitung in den Schritten S203–S206 wird die Form
des dreidimensionalen Fühlermodells zu einem vorgegebenen
Wert konvergiert.
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Im
Folgenden werden die Vorteile der Oberflächentextur-Messvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.
Die Oberflächentextur-Messvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform kann das dreidimensionale Fühlermodell
M2 durch ein Führen des Griffels 23 in der X-Achsenrichtung
erzeugen, während der Fühler 24 um die
Z-Achse gedreht wird, d. h. nur mit einem zweiachsigen Antrieb.
Im Vergleich zu einer Vorrichtung, die das dreidimensionale Fühlermodell
mit einem dreiachsigen Antrieb erzeugt, kann die Oberflächentextur-Messvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform das dreidimensionale
Fühlermodell M2 mit einer größeren Genauigkeit
erzeugen, weil sie weniger Antriebsachsen und damit weniger Fehlerfaktoren
aufweist.
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Bei
einer Oberflächentextur-Messvorrichtung mit einem dreiachsigen
Antrieb ist das Werkstück für die Erzeugung des
dreidimensionalen Fühlermodells auf die Form einer Kugel
(Halbkugel) beschränkt. Dagegen handelt es sich bei der
Oberflächentextur-Messvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform um einen zweiachsigen Antrieb. Dementsprechend
ist das Bezugswerkstück 4 für die Erzeugung
des dreidimensionalen Fühlermodells nicht auf die Form
einer Kugel (Halbkugel) beschränkt, sondern kann die Form
eines Halbzylinders oder eines dreieckigen Prismas aufweisen. Die
Oberflächentextur-Messvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform kann also die Varietät
der Kalibrierungsmessung erhöhen und die Nutzung vereinfachen.
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Im
Folgenden wird eine Konfiguration einer Oberflächentextur-Messvorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben.
Die Oberflächentextur-Messvorrichtung gemäß der
zweiten Ausführungsform unterscheidet sich nur in der Steuereinheit 41 von
der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform
werden gleiche Teile wie in der ersten Ausführungsform
durch gleiche Bezugszeichen angegeben und in der folgenden Beschreibung nicht
nochmals beschrieben.
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In
der zweiten Ausführungsform berechnet die Steuereinheit 41 dreidimensionale
Pseudo-Messpunkte P1ij durch eine Koordinatenwandlung der Pseudo-Messpunkte
Pi in Übereinstimmung mit den Drehpositionen des Fühlers 24 an
jeder Drehposition des Fühlers 24 und berechnet
das dreidimensionale Fühlermodell M2 auf der Basis der
dreidimensionalen Pseudo-Messpunkte P1ij.
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Mit
Bezug auf 15 wird im Folgenden der Betrieb
der Oberflächentextur-Messvorrichtung gemäß der
zweiten Ausführungsform beschrieben. 15 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Oberflächentextur-Messvorrichtung
gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
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Zuerst
verschiebt die Steuereinheit 41 den Griffel 23 für
ein Abtasten in der X-Achsenrichtung, um Pseudo-Messpunkte Pi zu
erhalten (Schritt S301). Dann dreht die Steuereinheit 41 den
Fühler 24 über einen bestimmten Winkel
um die Z-Achse (Schritt S302).
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Anschließend
bestimmt die Steuereinheit 41, ob der Fühler 24 um
180° gedreht wurde (Schritt S303). Wenn die Steuereinheit 41 bestimmt,
dass der Fühler 24 nicht um 180° gedreht
wurde (Schritt S303: Nein), führt sie die Steuerung erneut
mit Schritt S301 beginnend aus.
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Wenn
die Steuereinheit 41 dagegen bestimmt, dass der Fühler 24 um
180° gedreht wurde (Schritt S303: Ja), nimmt sie eine Koordinatenwandlung
des erhaltenen Pseudo-Messpunkts Pi in Übereinstimmung
mit der Drehposition des Fühlers 24 vor, um einen
dreidimensionalen Pseudo-Messpunkt P1ij zu erzeugen (Schritt S304).
Dann erzeugt die Steuereinheit 41 eine Bezugsform M4 auf
der Basis aller Pseudo-Messpunkte P1ij (Schritt S305). Die Details des
Pseudo-Messpunkts P1ij und der Bezugsform M4 werden weiter unten
beschrieben.
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Dann
erzeugt die Steuereinheit 41 ein dreidimensionales Fühlermodell
M2 auf der Basis der Bezugsform M4 (Schritt S306). Damit wird die
Operation der Steuereinheit 41 abgeschlossen.
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Mit
Bezug auf 16 und 17 werden
im Folgenden der „Pseudo-Messpunkt P1ij” und die „Bezugsform
M4” in den Schritten S304, S305 beschrieben.
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Wie
in 16 gezeigt, wird bei einer tatsächlichen
Messung der Griffel 23 für ein Abtasten in der X-Achsenrichtung
entlang desselben Pfads auf dem Bezugswerkstück 4 verschoben,
um die Messungen [A], [B] auszuführen. Der Fühler 24 dreht
sich zwischen den Messungen [A], [B] über einen Winkel α.
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Wenn
dagegen eine Messung ohne Drehung des Fühlers 24 wie
in 16 gezeigt durchgeführt wird, werden
die tatsächlichen Messungen [A], [B] zu den Messungen [A'],
[B'] gewandelt. Der Fühler 24 dreht sich nämlich
nicht zwischen den Messungen [A'], [B']. In der Messung [A'] wird
der Griffel 23 für ein Abtasten in der X-Achsenrichtung
verschoben, und in der Messung [B'] wird der Griffel 23 für
ein Abtasten 23 in einer Richtung, die mit einem Winkel α zu
der X-Achse versetzt ist, verschoben. Der entsprechende Wert, der
erhalten wird, indem der Pseudo-Messpunkt Pi in den Messungen [A],
[B] zu demjenigen der oben genannten Messungen [A'], [B'] gewandelt
wird, ist der „Pseudo-Messpunkt P1ij”.
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Die
Steuereinheit 41 erzeugt die Bezugsform M4 (M4A, M4B, M4C),
um das dreidimensionale Fühlermodell M2 wie in 17 gezeigt
auf der Basis der oben genannten Pseudo-Messpunkte P1ij zu erzeugen.
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Wenn
zum Beispiel wie in 17 gezeigt das tatsächliche
Werkstück 4A ein Halbzylinder ist, wird die auf
der Basis des Pseudo-Messpunkts P1ij erzeugte Bezugsform M4A eine
Halbkugel. Wenn das tatsächliche Werkstück 4B ein
dreieckiges Prisma ist, wird die auf der Basis des Pseudo-Messpunkts
P1ij erzeugte Bezugsform M4B ein Kegel. Wenn das tatsächliche
Werkstück 4C eine Halbkugel ist, wird die auf
der Basis des Pseudo-Messpunkts P1ij erzeugte Bezugsform M4C eine
Halbkugel.
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Die
Oberflächentextur-Messvorrichtung gemäß der
zweiten Ausführungsform weist beinahe dieselbe Konfiguration
auf wie in der ersten Ausführungsform und bietet dieselben
Vorteile wie in der ersten Ausführungsform.
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Vorstehend
wurden verschiedene Ausführungsform einer Oberflächentextur-Messvorrichtung beschrieben,
wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt ist, sondern verschiedene
Modifikationen, Zusätze, Ersetzungen usw. vorgenommen werden können,
ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Zum Beispiel
kann die vorliegende Erfindung auch auf Konturmessmaschinen und
Rauheitsmessmaschinen angewendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-357415
A [0004]