DE102014017538B4

DE102014017538B4 - Formmessapparat, formmessverfahren und computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102014017538B4
Application number: DE102014017538.3A
Authority: DE
Inventors: c/o Mitutoyo Corporation Noda Takashi; c/o Mitutoyo Corporation Deguchi Hiromi; c/o Mitutoyo Corporation Todaka Shoichi
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2034-11-27
Also published as: US9366522B2; JP6219141B2; JP2015102502A; US20150143708A1; DE102014017538A1

Abstract

Formmessapparat (1), umfassend:einen Messfühler (21), welcher einen Taststiftkopf (211A) aufweist, welcher an einem distalen Ende davon vorgesehen ist;eine Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung (22), welche konfiguriert ist, um den Taststiftkopf (211A) entlang eines ersten Messpfads bzw. -wegs zu verlagern, welcher eine Oberfläche eines gemessenen Objekts (OBJ) scannt bzw. abtastet;eine Pfad-Definiereinrichtung (52), welche konfiguriert ist, um den ersten Messpfad basierend auf Designinformation für das gemessene Objekt (OBJ) zu definieren;eine Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (33), welche konfiguriert ist, um den ersten Messpfad von der Pfad-Definiereinrichtung (52) zu erhalten, und darüber hinaus konfiguriert ist, um die Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung (22) derart zu regeln bzw. zu steuern, dass sich der Taststiftkopf (211A) entlang des ersten Messpfads verschiebt bzw. verlagert;einen Positionsdetektor (31), welcher konfiguriert ist, um eine Position des Taststiftkopfs (211A) auf dem ersten Messpfad zu detektieren; undeinen Absenkausmaßdetektor (32), welcher konfiguriert ist, um ein Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs (211A) in Richtung zu dem gemessenen Objekt (OBJ) entlang des ersten Messpfads zu detektieren;wobei:der Absenkausmaßdetektor (32) ein Fehlersignal ausgibt, wenn ein Messfehler auftritt, in welchem das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs (211A) einen erlaubten Bereich überschreitet, unddie Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (33) darüber hinaus konfiguriert ist, um die Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung (22) zu regeln bzw. zu steuern, so dass:eine Verlagerung des Taststiftkopfs (211A) in Antwort auf das Fehlersignal angehalten wird;der Taststiftkopf (211A) zu einem Startpunkt des ersten Messpfads verlagert wird; undder Taststiftkopf (211A) von dem Startpunkt zu einem Endpunkt des ersten Messpfads verlagert wird, während die Oberfläche des gemessenen Objekts (OBJ) mit einem festgelegten Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs (211A) in Richtung zu dem gemessenen Objekt (OBJ) abgetastet wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Formmessapparat, ein Formmessverfahren und auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Beschreibung des Standes der Technik
Heutzutage befinden sich Formmessapparate bzw. -vorrichtungen, welche eine Oberflächenform eines Objekts bzw. Gegenstands messen, in weitverbreiteter Verwendung. Ein Beispiel eines derartigen Formmessapparats ist ein Formmessapparat, welcher eine Form eines gemessenen Objekts durch ein Verlagern bzw. Verschieben eines Taststiftkopfs, welcher an einem Messfühler vorgesehen ist, derart misst, dass der Taststiftkopf eine Oberfläche eines gemessenen Objekts scannt bzw. abtastet (Japanische Patentoffenlegung Veröffentlichung Nr. 2008-241420).
Dieser Formmessapparat wandelt Designwerte basierend auf CAD Daten oder dgl. (beispielsweise nichteinheitliche rationale B-Spline-Daten (Non-Uniform Rational B-Spline Data), nachfolgend als NURBS Daten bezeichnet) in parametrische kubische Kurven (nachfolgend als PCC Kurven bezeichnet) um. Der Formmessapparat berechnet eine Geschwindigkeitskurve aus unterteilten PCC Kurven und berechnet eine Verlagerungsgeschwindigkeit des Messfühlers basierend auf den Berechnungsresultaten. Zusätzlich verlagert der Formmessapparat den Taststiftkopf, um die Oberfläche des gemessenen Objekts durch ein Verschieben bzw. Verlagern des Messfühlers basierend auf der berechneten Verlagerungsgeschwindigkeit abzutasten. Dieses Messverfahren wird als eine nominelle Scan- bzw. Abtastmessung bezeichnet (siehe z.B. JP 2008 - 241 420 A ).
Ein anderes Messverfahren ist für einen Formmessapparat bekannt, in welchem eine Messfühlerverlagerung ohne eine Verwendung von Designdaten geregelt bzw. gesteuert wird. In diesem Messverfahren wird ein Ausmaß einer Absenkung des Messfühlers in Richtung zu dem gemessenen Objekt (d.h. der Abstand, um welchen der Taststift in den Messfühler zurückgezogen wird, wenn der Messfühler gegen das gemessene Objekt gedrückt wird) detektiert. Dann wird der Messfühler verlagert bzw. verschoben, um die Oberfläche des gemessenen Objekts derart abzutasten bzw. zu scannen, dass das Ausmaß einer Absenkung mit einem vorbestimmten Bezugsausmaß einer Absenkung übereinstimmt bzw. auf dieses abgestimmt wird. Dieses Messverfahren wird als eine autonome Scan- bzw. Abtastmessung bezeichnet (siehe z.B. JP 2005 - 345 123 A ).
Jedoch haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung einen Punkt bzw. Sachverhalt entdeckt, welcher unten unter Bezugnahme auf die oben erwähnte Technik diskutiert wird. In der nominellen Scanmessung ( JP 2008 - 241 420 A ) wird der Taststiftkopf entlang eines Messpfads verschoben bzw. verlagert, welcher vorab basierend auf Designwerten definiert ist bzw. wird. Daher kann eine Formmessung hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden. Jedoch berücksichtigt dies nicht Änderungen in dem Ausmaß einer Absenkung des Messfühlers in Richtung zu dem gemessenen Objekt. Daher fällt in einem Fall, wo eine Vertiefung bzw. Einkerbung, welche nicht in dem Design vorhanden ist, auf der Oberfläche des gemessenen Objekts existiert, wenn sich der Taststiftkopf über die unerwartete Vertiefung verlagert, das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs (d.h. der Abstand, um welchen sich der Taststift in den Messfühler zurückzieht, wenn der Taststiftkopf das gemessene Objekt kontaktiert, wird reduziert). Darüber hinaus steigt in einem Fall, wo ein Vorsprung, welcher nicht in dem Design vorhanden ist, auf der Oberfläche des gemessenen Objekts existiert, wenn sich der Taststiftkopf über den unerwarteten Vorsprung verlagert, das Ausmaß einer Absenkung bzw. eines Niederdrückens des Taststiftkopfs an (d.h. der Abstand, um welchen sich der Taststift in den Messfühler zurückzieht, wenn der Taststiftkopf das gemessene Objekt kontaktiert, wird erhöht). Als ein Resultat können, wenn das Ausmaß einer Absenkung bzw. eines Niederdrückens des Taststiftkopfs einen erlaubten Bereich überschreitet, Messdaten nicht erhalten werden und eine Formmessung wird unterbrochen.
DE 10 2009 020 294 A1 beschreibt eine Messvorrichtung und ein entsprechendes Messverfahren zum Messen eines Oberflächenprofils eines Werkstücks, wobei ein Messschlitten während einer Messung linear und in einem Abstand von der Werkstückoberfläche in Bewegungsrichtung (x) bewegt wird, so dass eine am Schlitten angeordnete Sondenspitze durch die Bewegung nicht beschleunigt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde im Licht der obigen Umstände ersonnen bzw. entwickelt, und wenn eine Formmessung mit einem Formmessapparat durchgeführt wird, setzt die vorliegende Erfindung die Formmessung selbst in einem Fall fort, wo ein Messfehler auftritt, in welchem ein Ausmaß einer Absenkung bzw. eines Niederdrückens eines Taststiftkopfs einen erlaubten Bereich überschreitet. Dieses Ziel bzw. dieser Gegenstand wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Formmessapparat, welcher einen Messfühler, welcher einen Taststiftkopf aufweist, welcher an dem vorderen Ende davon vorgesehen ist; eine Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung, welche den Taststiftkopf entlang eines ersten Messpfads bzw. -wegs verlagert, welcher eine Oberfläche eines gemessenen Objekts scannt bzw. abtastet; eine Pfad-Definiereinrichtung, welche den ersten Messpfad basierend auf Designinformation für das gemessene Objekt definiert; eine Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung, welche den ersten Messpfad von der Pfad-Definiereinrichtung erhält und die Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung derart regelt bzw. steuert, dass sich der Taststiftkopf entlang des ersten Messpfads verschiebt bzw. verlagert; einen Positionsdetektor, welcher eine Position des Taststiftkopfs auf dem ersten Messpfad detektiert; einen Absenkausmaßdetektor, welcher ein Ausmaß einer Absenkung bzw. eines Niederdrückens des Taststiftkopfs in Richtung zu dem gemessenen Objekt auf dem ersten Messpfad detektiert; und insbesondere einen Messresultatspeicher beinhaltet, welcher die detektierte Position und das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs als Messresultate speichert. Der Niederdrück- bzw. Absenkausmaßdetektor gibt ein Fehlersignal aus, wenn ein Messfehler auftritt, in welchem das Ausmaß einer Absenkung bzw. eines Niederdrückens des Taststiftkopfs einen erlaubten Bereich überschreitet. Die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung regelt bzw. steuert die Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung derart, dass eine Verlagerung des Taststiftkopfs in Antwort auf das Fehlersignal gestoppt wird, der Taststiftkopf zu einem Startpunkt des ersten Messpfads verlagert wird, und der Taststiftkopf von dem Startpunkt zu einem Endpunkt des ersten Messpfads verlagert wird, während die Oberfläche des gemessenen Objekts mit einem festgelegten Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs in Richtung zu dem gemessenen Objekt abgetastet wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Formmessapparat, welcher oben beschrieben ist, in welchem die Pfad-Definiereinrichtung von dem Messresultatspeicher Messresultate erhält, welche durch ein Verlagern des Taststiftkopfs von dem Startpunkt zu dem Endpunkt des ersten Messpfads gespeichert werden, während die Oberfläche des gemessenen Objekts mit einem festgelegten Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs in Richtung zu dem gemessenen Objekt abgetastet wird; einen zweiten Messpfad basierend auf den erhaltenen Messresultaten generiert; und den ersten Messpfad mit dem zweiten Messpfad aktualisiert.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Formmessapparat, welcher oben beschrieben ist, in welchem in einem Fall, wo eine Vielzahl von verbundenen ersten Messpfaden vorhanden ist, die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung den Messfehler für jeden der verbundenen Vielzahl von ersten Messpfaden detektiert.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Formmessapparat, welcher oben beschrieben ist, darüber hinaus beinhaltend einen Fehlerflag-Speicher, welcher ein Fehlerflag speichert, wobei das Fehlerflag einen ersten Messpfad aus der verbundenen Vielzahl von ersten Messpfaden anzeigt, wo ein Messfehler detektiert wurde. Der Absenkausmaßdetektor schreibt das Fehlerflag zu dem Fehlerflag-Speicher für jeden der verbundenen Vielzahl von ersten Messpfaden in einem Fall, wo ein Messfehler detektiert wurde. Die Pfad-Definiereinrichtung bezieht sich auf das Fehlerflag und detektiert den ersten Messpfad aus der verbundenen Vielzahl von ersten Messpfaden, wo ein Messfehler detektiert wurde, und erhält für alle ersten Messpfade, wo ein Messfehler detektiert wurde, aus dem Messresultatspeicher Messresultate, welche durch ein Verlagern des Taststiftkopfs von dem Startpunkt zu dem Endpunkt gespeichert sind bzw. werden, während die Oberfläche des gemessenen Objekts mit einem festgelegten bzw. fixierten Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs in Richtung zu dem gemessenen Objekt abgetastet wird; generiert einen zweiten Messpfad basierend auf den erhaltenen Messresultaten; und aktualisiert den ersten Messpfad mit dem zweiten Messpfad.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Formmessapparat, welcher oben beschrieben ist, in welchem die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung in einem Fall, wo das Fehlersignal von dem Absenkausmaßdetektor ausgegeben wird, einen willkürlichen Punkt auf dem ersten Messpfad zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt des ersten Messpfads definiert, und den Taststiftkopf innerhalb einer Ebene verlagert, welche durch den Startpunkt, den Endpunkt und den willkürlichen Punkt des ersten Messpfads eingenommen wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Formmessapparat, welcher oben beschrieben ist, in welchem die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung in einem Fall, wo der Startpunkt des ersten Messpfads, der Endpunkt und der willkürliche Punkt im Wesentlichen auf einer geraden Linie ausgerichtet sind, einen Schnitt- bzw. Kreuzungspunkt zwischen dem ersten Messpfad und einer Linie orthogonal zu einem zwischenliegenden Punkt auf der geraden Linie definiert, welche den Startpunkt und den Endpunkt des ersten Messpfads verbindet, und den Taststiftkopf innerhalb einer Ebene verlagert, welche durch den Startpunkt, den Endpunkt und den Schnittpunkt des ersten Messpfads eingenommen wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Formmessapparat, welcher oben beschrieben ist, in welchem die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung in einem Fall, wo der Startpunkt des ersten Messpfads, der Endpunkt und der willkürliche Punkt im Wesentlichen auf einer geraden Linie ausgerichtet sind, drei Schnitt- bzw. Kreuzungspunkte zwischen dem ersten Messpfad und drei Linien, welche orthogonal zu geviertelten Punkten auf der geraden Linie sind, welche den Startpunkt und den Endpunkt des ersten Messpfads verbindet, und den Taststiftkopf innerhalb einer Ebene verlagert, welche durch den Startpunkt, den Endpunkt und irgendeinen der drei Schnittpunkte des ersten Messpfads eingenommen wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Formmessverfahren für den oben beschriebenen Formmessapparat, wobei das Verfahren einen Messpfad erhält, welcher basierend auf Designinformation für ein gemessenes Objekt definiert ist, wobei der Messpfad eine Oberfläche des gemessenen Objekts bzw. Gegenstands scannt bzw. abtastet, auf welchem ein Taststiftkopf, welcher an einem distalen Ende eines Messfühlers vorgesehen wird, verlagert bzw. verschoben wird; den Taststiftkopf entlang des Messpfads verlagert; eine Position des Taststiftkopfs auf dem Messpfad detektiert; ein Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs in Richtung zu dem gemessenen Objekt auf dem Messpfad detektiert; als Messresultate die detektierte Position und das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs erhält; und in einem Fall, wo das Ausmaß einer Verlagerung des Taststiftkopfs einen erlaubten Bereich überschreitet, eine Verlagerung des Taststiftkopfs stoppt, den Taststiftkopf zu einem Startpunkt des Messpfads verlagert, und den Taststiftkopf von dem Startpunkt zu einem Endpunkt des Messpfads verlagert, während die Oberfläche des gemessenen Objekts mit einem festgelegten Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs in Richtung zu dem gemessenen Objekt abgetastet wird. Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt, insbesondere in der Form eines computerlesbaren Speichermediums, als ein Signal und/oder ein Datenstrom, umfassend computerlesbare Instruktionen, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte eines Formmessverfahrens durchführen, wie dies oben beschrieben ist.
Gemäß dem Obigen setzt sich, wenn eine Formmessung mit einem Formmessapparat durchgeführt wird, die Formmessung selbst in einem Fall fort, wo ein Messfehler auftritt, in welchem ein Ausmaß einer Absenkung bzw. eines Niederdrückens eines Taststiftkopfs einen erlaubten Bereich überschreitet.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende detaillierte Beschreibung und die beigeschlossenen Zeichnungen geklärt bzw. dargelegt. Die beigeschlossenen Zeichnungen beziehen sich nur darauf, ein Verständnis zu erleichtern, und dienen nicht dazu, die vorliegende Erfindung zu beschränken. Es sollte verstanden werden, dass, selbst obwohl Ausführungsformen getrennt beschrieben werden, einzelne Merkmale davon zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.
Die vorliegende Erfindung wird weiters in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die angemerkte Vielzahl von Zeichnungen anhand von nicht-beschränkenden Beispielen von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen bezeichnen, und worin:

1 eine Gesamtansicht ist, welche schematisch eine Konfiguration einer Koordinatenmessmaschine 1 gemäß einer ersten Ausführungsform illustriert;
2 ein schematisches Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration der Koordinatenmessmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform illustriert;
3 ein Blockdiagramm ist, welches eine Basiskonfiguration der Koordinatenmessmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform illustriert;
4 einen Zusammenhang zwischen einer NURBS Kurve und einer PCC Kurve illustriert;
5 schematisch eine Konfiguration der PCC Kurve illustriert;
6 ein PCC Kurvensegment PCC illustriert, welches einen Pfad einer nominellen Scanmessung in der Koordinatenmessmaschine 1 anzeigt;
7 ein Flussdiagramm ist, welches ein Formmessverfahren der Koordinatenmessmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform illustriert;
8 einen Fall illustriert, wo ein Startpunkt PS und ein Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC und ein Fehlerausgangspunkt PE im Wesentlichen auf einer geraden Linie ausgerichtet sind;
9 einen Fall illustriert, wo ein Punkt, welcher als Punkt PA bezeichnet ist, ein Punkt auf der PCC Kurve entsprechend einem zwischenliegenden Punkt auf der geraden Linie zwischen dem Startpunkt PS und dem Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC ist;
10 einen Fall illustriert, wo ein Punkt, welcher als ein Punkt PA bezeichnet ist, ein Punkt auf der PCC Kurve entsprechend einem geviertelten Punkt der geraden Linie zwischen dem Startpunkt PS und dem Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC ist;
11 ein Flussdiagramm ist, welches ein Formmessverfahren einer Koordinatenmessmaschine 6 gemäß einer zweiten Ausführungsform illustriert;
12 ein Blockdiagramm ist, welches eine Basiskonfiguration einer Koordinatenmessmaschine 7 gemäß einer dritten Ausführungsform illustriert;
13 schematisch eine Konfiguration eines PCC Kurvensegments illustriert, welches einen beispielhaften Pfad einer nominellen Scan- bzw. Abtastmessung in der Koordinatenmessmaschine 7 anzeigt;
14 ein Flussdiagramm ist, welches ein Formmessverfahren der Koordinatenmessmaschine 7 gemäß der dritten Ausführungsform illustriert;
15 ein Blockdiagramm ist, welches eine Basiskonfiguration einer Koordinatenmessmaschine 9 gemäß einer vierten Ausführungsform illustriert;
16 ein Flussdiagramm ist, welches ein Formmessverfahren der Koordinatenmessmaschine 9 gemäß der vierten Ausführungsform illustriert; und
17 ein Blockdiagramm ist, welches eine Koordinatenmessmaschine 11 und eine Peripherie- bzw. Zusatzausrüstung gemäß einer fünften Ausführungsform illustriert.

Die hierin gezeigten Besonderheiten bzw. Merkmale dienen lediglich als Beispiel und für Zwecke einer illustrativen Diskussion der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden für den Zweck eines Bereitstellens dessen präsentiert, wovon angenommen wird, die nützlichste und am leichtesten verständliche Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der vorliegenden Erfindung zu sein. In diesem Hinblick wird kein Versuch gemacht, strukturelle Details der vorliegenden Erfindung in größerem Detail zu zeigen, als dies für das fundamentale Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig ist, wobei die Beschreibung mit den Zeichnungen genommen wird, wobei dies Fachleuten ersichtlich macht, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in der Praxis verkörpert werden können.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Identische Bezugszeichen werden ähnlichen oder im Wesentlichen identischen Elementen in jeder der Vielzahl von Zeichnungen zugeordnet, und wiederholende Beschreibungen werden, wo notwendig, weggelassen.
Erste Ausführungsform
Nachfolgend wird eine Beschreibung einer Koordinatenmessmaschine gegeben, welche beispielhaft für einen Formmessapparat ist. 1 ist eine Gesamtansicht, welche schematisch eine Konfiguration einer Koordinatenmessmaschine 1 gemäß einer ersten Ausführungsform illustriert. 2 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches die Konfiguration der Koordinatenmessmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform illustriert. 3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Basiskonfiguration der Koordinatenmessmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform illustriert. Die Beschreibung wird mit einer Aufwärtsrichtung in 1 als einer +Z Achsenrichtung und mit zwei Achsen orthogonal auf die Z Achse als einer X Achse bzw. einer Y Achse gegeben. Ein Maschinenkoordinatensystem wird durch die Richtungen der X, Y und Z Achse definiert. Dasselbe System wird in nachfolgenden Figuren verwendet.
Wie dies in 1 und 2 gezeigt ist, beinhaltet die Koordinatenmessmaschine 1 einen Koordinatenmessmaschinen-Hauptkörper 2, eine Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung bzw. einen Bewegungs-Controller 3, Regelungen bzw. Steuerungen 4 und einen Host Computer 5.
(Konfiguration des Koordinatenmessmaschinen-Hauptkörpers 2)
Wie dies in 1 gezeigt ist, beinhaltet der Koordinatenmessmaschinen-Hauptkörper 2 insbesondere einen Messfühler 21, eine Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung 22 und eine Bühne 23. Der Messfühler 21 beinhaltet einen Taststiftkopf 211A, einen Taststift 211 und einen Support- bzw. Abstützmechanismus 212. Der Taststiftkopf 211A ist an einem vorderen (oder distalen) Ende (-Z Achsenrichtung) des Taststifts 211 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt.
Der Abstützmechanismus 212 stützt das Basisende (+Z Achsenrichtung) des Taststifts 211 ab. Der Abstützmechanismus 212 stützt den Taststift 211 derart ab, um den Taststift 211 in einer bestimmten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Position durch ein Beaufschlagen des Taststifts 211 in jeder der Richtungen der X, Y und Z Achse zu positionieren. Auch ist, wenn eine außen liegende Kraft bzw. Kraft von außen angewandt bzw. aufgebracht wird (d.h. wenn sich der Taststiftkopf 211A in direktem Kontakt mit einem gemessenen Objekt bzw. Gegenstand OBJ befindet), der Abstützmechanismus 212 fähig, den Taststift 211 innerhalb eines festgelegten Bereichs in jeder der Richtungen der X, Y und Z Achse zu verschieben bzw. zu verlagern. Obwohl dies nicht spezifisch in den Zeichnungen dargestellt ist, beinhaltet der Abstützmechanismus 212 Messfühlersensoren für ein Detektieren einer Position des Taststifts 211 in jeder der Achsenrichtungen. Jeder Messfühlersensor ist ein Positionssensor, welcher ein Pulssignal entsprechend einem Ausmaß einer Verschiebung bzw. Verlagerung des Taststifts 211 in jeder Achsenrichtung ausgibt.
Die Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung 22 hält den Messfühler 21 und verlagert diesen auch. Die Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung 22 ist im Wesentlichen aufrecht auf der Bühne bzw. Plattform 23. Wie dies in 1 und 2 gezeigt ist, beinhaltet die Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung 22 einen Schiebe- bzw. Gleitmechanismus 24 und einen Antriebsmechanismus 25.
Der Gleitmechanismus 24 hält den Messfühler 21 und ist auch fähig, den Messfühler 21 gleitend bzw. schiebend zu verlagern. Der Gleitmechanismus 24 ist bzw. wird durch zwei Säulen 241, einen Träger 242, einen Schieber bzw. eine Gleiteinrichtung 243 und einen Kolben bzw. Stempel 244 konfiguriert. Die zwei Säulen 241 erstrecken sich in einer +Z Achsenrichtung von beiden Enden in X Achsenrichtung der Bühne 23 und sind auch vorgesehen, um zu einer Schiebe- bzw. Gleitverlagerung entlang der Y Achsenrichtung fähig zu sein. Der Träger 242 ist bzw. wird durch die zwei Säulen 241 abgestützt und erstreckt sich entlang der X Achsenrichtung. Der Schieber 243 ist in eine zylindrische Form bzw. Gestalt ausgebildet, welche sich entlang der Z Achsenrichtung erstreckt, und ist vorgesehen, um zu einer Gleitverlagerung über den Träger 242 entlang der X Achsenrichtung fähig zu sein. Der Stempel 244 ist bzw. wird wenigstens teilweise in ein Inneres des Schiebers 243 eingesetzt und ist vorgesehen, um zu einer Gleitverlagerung durch das Innere des Schiebers 243 entlang der Z Achsenrichtung fähig zu sein.
Der Antriebsmechanismus 25 verlagert die Probe 21 durch ein Antreiben des Gleitmechanismus 24. Der Antriebsmechanismus 25 beinhaltet einen X-Achsen-Treiber 251X, einen Y-Achsen-Treiber 251Y und einen Z-Achsen-Treiber 251Z. Der X-Achsen-Treiben 251X gleitet über den Balken 242 und verlagert den Schieber 243 entlang der X Achsenrichtung. Der Y-Achsen-Treiber 251Y stützt bzw. hält die Säule 241 in +X Achsenrichtung und verlagert die Säule 241 entlang der Y Achsenrichtung durch ein Schieben bzw. Gleiten. Der Z-Achsen-Treiber 251Z gleitet durch das Innere des Schiebers 243 und verlagert den Stempel 244 entlang der Z Achsenrichtung. Obwohl dies nicht spezifisch in den Zeichnungen dargestellt ist, sind Skalierungs- bzw. Messwertsensoren an jedem des X-Achsen-Treibers 251X, des Y-Achsenrichtungs-Treibers 251Y und des Z-Achsen-Treibers 251Z vorgesehen, wobei die Messwertsensoren die Position der Säulen 241, des Schiebers 243 und des Stempels 244 in jeder Achsenrichtung detektieren. Jeder Messwertsensor ist ein Positionssensor, welcher ein Pulssignal entsprechend einem Ausmaß einer Verlagerung der Säule 241, des Schiebers 243 und des Stempels 244 ausgibt.
(Konfiguration der Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 3)
Wie dies in 2 gezeigt ist, beinhaltet die Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 3 insbesondere einen Positionsdetektor 31, einen Niederdrück- bzw. Absenkausmaßdetektor 32, eine Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 und/oder einen Messresultatspeicher 34.
Der Positionsdetektor 31 zählt insbesondere die Pulssignale, welche von den oben erwähnten Messwertsensoren ausgegeben werden, um ein Ausmaß einer Verlagerung des Gleitmechanismus 24 zu messen; zusätzlich zählt der Positionsdetektor 31 die Pulssignale, welche von den oben erwähnten Messfühlersensoren ausgegeben werden, um ein Ausmaß einer Verlagerung des Taststifts 211 zu messen. Der Positionsdetektor 31 berechnet eine Position PP des Taststiftkopfs 211A (nachfolgend eine Messfühlerposition PP) basierend auf den gemessenen Ausmaßen einer Verlagerung von jedem des Gleitmechanismus 24 und des Taststifts 211.
Der Absenkausmaßdetektor 32 berechnet einen absoluten Wert eines Ausmaßes einer Absenkung bzw. eines Niederdrückens Ep des Taststiftkopfs 211A basierend auf dem Ausmaß einer Verlagerung des Taststifts 211, welche durch den Positionsdetektor 31 gemessen wurde (detektierte Werte für jeden Messfühlersensor (Px, Py, Pz)), wie dies in Formel 1 unten gezeigt ist.
[Formel 1] $| \vec{E p} | = \sqrt{P x^{2} + P y^{2} + P z^{2}}$
Die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung bzw. der Verlagerungs-Controller 33 erhält insbesondere von dem Host Computer 5 einen Messpfad bzw. -weg (auch als ein erster Messpfad bezeichnet) für ein Antreiben des Messfühlers 21. Der erhaltene Messpfad wird durch einen PCC Befehl (Daten von parametrischen kubischen Kurven (PCC)) beschrieben. Basierend auf der Messfühlerposition PP, welche durch den Positionsdetektor 31 berechnet wird, dem Absenkausmaß und/oder den erhaltenen PCC Daten berechnet die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 einen Messfühlerbefehlswert (Geschwindigkeitsvektor) für ein Verlagern des Taststiftkopfs 211A, um eine Oberfläche des gemessenen Objekts OBJ in einem Zustand zu scannen bzw. abzutasten, wo der Taststiftkopf 211A in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ abgesenkt bzw. niedergedrückt wird. Die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 regelt bzw. steuert Betätigungen des Messfühlers 21 durch ein Ausgeben des Messfühlerbefehlswerts zu dem Antriebsmechanismus 25.
In einem Fall, wo eine nominelle bzw. Nenn-Abtastmessung durchgeführt wird, berechnet die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 einen Geschwindigkeitskomponentenvektor (Geschwindigkeitsvektor) entlang des Pfads des Messfühlers 21 basierend auf dem PCC Befehl (PCC Daten), welcher den Messpfad anzeigt, und gibt das berechnete Resultat an den Antriebsmechanismus 25 als den Messfühlerbefehlswert aus. Mit anderen Worten verlagert bzw. verschiebt die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 den Messfühler 21 durch ein Regeln bzw. Steuern der Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung 26 unter Verwendung des Messfühlerbefehlswerts.
In einem Fall, wo eine autonome Scan- bzw. Abtastmessung durchgeführt wird, verlagert die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 den Messfühler 21 derart, dass das Ausmaß einer Absenkung, welches durch den Absenkausmaßdetektor 32 berechnet wird, fixiert bzw. festgelegt ist, wie dies vorher beispielsweise in der Japanischen Patentoffenlegung Veröffentlichung Nr. 2005-345123 beschrieben ist.
Der Messresultatspeicher 34 speichert Formmessresultate, welche durch die Position des Taststiftkopfs 211A, welche durch den Positionsdetektor 31 detektiert wird, und das Ausmaß einer Absenkung repräsentiert werden, welches durch den Absenkausmaßdetektor 32 detektiert wird.
(Konfiguration der Regelungen bzw. Steuerungen 4)
Die Regelungen bzw. Steuerungen 4 sind bzw. werden durch eine oder mehrere Eingabevorrichtung(en), wie beispielsweise einen Joystick, und/oder beispielsweise eine Vielzahl von Schaltern konfiguriert. Die Steuerungen 4 sind als ein Personen/Maschinen-Interface zwischen der Koordinatenmessmaschine 1 und dem Benutzer vorgesehen, welcher die Koordinatenmessmaschine 1 betätigt bzw. betreibt. Der Benutzer, welcher die Koordinatenmessmaschine 1 betätigt, ist fähig, Befehle an die Koordinatenmessmaschine 1, den Koordinatenmessmaschinen-Hauptkörper 2, die Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 3 und/oder den Host Computer 5 über die Steuerungen 4 auszugeben.
(Konfiguration des Host Computers 5)
Der Host Computer 5 ist insbesondere konfiguriert, um beispielsweise eine CPU (zentrale Bearbeitungseinheit) und einen Speicher zu beinhalten, und regelt bzw. steuert den Koordinatenmessmaschinen-Hauptkörper 2 durch ein Ausgeben eines bestimmten (vorbestimmten bzw. vorbestimmbaren) Befehls an die Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 3. Wie dies in 2 gezeigt ist, beinhaltet der Host Computer 5 eine Informations-Empfangseinrichtung 51, eine Pfad-Definiereinrichtung 52, eine Form-Analysiereinrichtung 53 und einen Speicher 54. Die Informations-Empfangseinrichtung 51 erhält bzw. empfängt Designinformation (CAD Daten, Non-Uniform Rational B-Spline (NURBS) Daten, oder dgl.) des gemessenen Objekts bzw. Gegenstands OBJ von einem CAD System (in den Zeichnungen nicht gezeigt). Die Pfad-Definiereinrichtung 52 definiert den Pfad bzw. Weg (PCC Daten), entlang welchem der Messfühler 21 basierend auf der Designinformation verschoben bzw. verlagert wird, welche durch die Informations-Empfangseinrichtung 51 erhalten wird. Die Form-Analysiereinrichtung 53 führt eine Formanalyse durch, in welcher Oberflächenformdaten des gemessenen Objekts basierend auf Messdaten, welche von der Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 3 ausgegeben werden, berechnet werden und Fehler, eine Verzerrung und dgl. in den berechneten Oberflächenformdaten des gemessenen Objekts gefunden werden. Der Speicher 54 speichert Daten, welche durch den Host Computer 5 verwendet werden, die Designinformation, welche sich auf die Form des gemessenen Objekts OBJ bezieht, und dgl. Eine Eingabevorrichtung, wie beispielsweise eine Tastatur 61 und eine Maus 63 und/oder eine Ausgabevorrichtung, wie beispielsweise ein Drucker 62 sind mit dem Host Computer 5 als Peripheriegeräte verbunden.
Als nächstes wird die PCC Kurve beschrieben. 4 illustriert einen Zusammenhang bzw. eine Beziehung zwischen einer NURBS Kurve und der PCC Kurve. Wie dies in 4 gezeigt ist, kann unter Verwendung von NURBS Daten (welche Parameter und Koordinatenwerte von Regel- bzw. Steuerpunkten beinhalten) die Form des gemessenen Objekts OBJ mit einer NURBS Kurve und einer NURBS gekrümmten Oberfläche repräsentiert werden. Darüber hinaus kann selbst eine gerade Linie oder eine flache Oberfläche unter Verwendung der NURBS Daten repräsentiert bzw. dargestellt werden; daher kann eine gesamte Form des gemessenen Objekts OBJ gemeinsam unter Verwendung der NURBS Daten repräsentiert werden. Demgemäß kann Pfadinformation für eine Verlagerung des Taststiftkopfs 211A, welche eine gekrümmte Linie, einen Bogen oder eine gerade Linie beinhaltet, gemeinsam unter Verwendung der NURBS Daten repräsentiert werden, und eine PCC Kurve kann basierend auf den NURBS Daten generiert bzw. erzeugt werden. Eine PCC Kurve L_PCC, welche als Pfadinformation dient, versetzt eine NURBS Kurve L_NURBS in einer normalen Richtung (Richtung eines normalen Vektors) davon. Hier ist ein Offset- bzw. Versatzausmaß OFFSET ein Wert, welcher durch ein Subtrahieren eines Bezugsabsenkausmaßes von einem Radius des Taststiftkopfs 211A erhalten wird. Die CPU 41 führt eine Regelung bzw. Steuerung derart aus, dass sich ein Zentrum bzw. Mittelpunkt der Kugel des Taststiftkopfs 211A entlang der PCC Kurve bewegt.
5 illustriert schematisch eine Konfiguration der PCC Kurve. Wie dies in 5 gezeigt ist, ist bzw. wird die PCC Kurve L_PCC in eine Mehrzahl von Segmenten durch Punkte P unterteilt. Demgemäß ist jedes Segment auch durch eine PCC Kurve konfiguriert. Ein Endpunkt jedes Segments ist ein Startpunkt des nachfolgenden Segments (PCC Kurve). Hier sind bzw. werden Koordinaten des Startpunkts jeder beliebigen PCC Kurve als (K_X0, K_Y0, K_Z0) definiert, und eine Länge einer geraden Linie zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt auf der PCC Kurve ist bzw. wird als D definiert. Wenn sie so definiert sind bzw. werden, werden Koordinaten an einer gewünschten Position auf der PCC Kurve {X(S), Y(S), Z(S)} durch die unten gezeigte Formel 2 ausgedrückt.
[Formel 2] $\begin{array}{l} X (S) = K_{X1} S^{3} + K_{X2} S^{2} + K_{X1} S + K_{X0} \\ Y (S) = K_{Y1} S^{3} + K_{Y2} S^{2} + K_{Y1} S + K_{Y0} \\ Z (S) = K_{Z1} S^{3} + K_{Z2} S^{2} + K_{Z1} S + K_{Z0} \\ S [0, D] \end{array}$
Als nächstes werden Formmessvorgänge bzw. -betätigungen der Koordinatenmessmaschine 1 beschrieben. 6 illustriert ein PCC Kurvensegment PCC, welches einen Pfad einer nominellen Scan- bzw. Abtastmessung in der Koordinatenmessmaschine 1 anzeigt. In 6 ist bzw. wird der Startpunkt des PCC Kurvensegments PCC als PS definiert und der Endpunkt ist bzw. wird als PF definiert.
In 6 ist bzw. wird das gemessene Objekt OBJ der nominellen Abtastmessung insbesondere aufwärts auf dem Zeichenblatt positioniert. Die Koordinatenmessmaschine 1 treibt den Messfühler 21 derart an, dass das Zentrum des Taststiftkopfs 211A des Messfühlers über einem Messpfad MP positioniert ist bzw. wird, welcher durch die PCC Kurve definiert wird. An diesem Punkt kann eine Einkerbung bzw. Vertiefung 700 beispielsweise aufgrund eines Herstellungsfehlers in dem gemessenen Objekt OBJ existieren. In einem Fall, wo ein Vertiefungsausmaß der Vertiefung 700 groß ist, kann das Ausmaß einer Absenkung bzw. eines Niederdrückens des Taststiftkopfs 211A einen erlaubten Bereich überschreiten, wenn der Taststiftkopf 211A zu der Vertiefung 700 gerichtet ist, wobei dies zu einer Situation führt, wo der Taststiftkopf 211A nicht einer Abweichung in der Oberfläche des gemessenen Objekts OBJ folgt und sich von der Oberfläche des gemessenen Objekts OBJ trennt. In ähnlicher Weise kann ein Vorsprung bzw. eine Erhebung beispielsweise aufgrund eines Herstellungsfehlers in dem gemessenen Objekt OBJ existieren. In einem Fall, wo ein Erhebungsausmaß der Erhebung groß ist, kann das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs 211A einen erlaubten Bereich überschreiten, wenn der Taststiftkopf 211A zu der Erhebung gerichtet ist, wobei dies zu einer Situation führt, wo der Taststiftkopf 211A nicht einer Abweichung in der Oberfläche des gemessenen Objekts OBJ folgt. Nachfolgend wird eine Situation, wo der Taststiftkopf 211A nicht fähig ist, vollständig der Abweichung der Oberfläche des gemessenen Objekts OBJ zu folgen, als ein Messfehler bezeichnet. Ein Punkt auf der PCC Kurve, bei welchem eine Situation detektiert wird, wo der Taststiftkopf 211A nicht fähig ist, vollständig der Abweichung der Oberfläche des gemessenen Objekts OBJ zu folgen, wird als ein Fehlerausgangspunkt PE bezeichnet. Wenn ein Messfehler auftritt, können Daten, welche die Oberflächenform bzw. -gestalt des gemessenen Objekts OBJ anzeigen, nicht erhalten werden und es wird daher eine Messung unterbrochen. Darüber hinaus ist der erlaubte Bereich des Ausmaßes einer Absenkung des Taststiftkopfs beispielsweise auf einen Detektionsbereich eines Sensors beschränkt, welcher das Ausmaß einer Absenkung detektiert, oder auf einen Bereich, in welchem sich der Messfühler physikalisch bewegen kann.
Die Koordinatenmessmaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist fähig, ein Messverfahren auszuführen, welches die Messung fortsetzt, selbst wenn ein Messfehler aufgetreten ist. Unten wird ein Formmessverfahren der Koordinatenmessmaschine 1 beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, welches ein Formmessverfahren der Koordinatenmessmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
(Schritt S11)
Um die nominelle Abtastmessung durchzuführen, liest die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 einen nominellen Abtastmesspfad MP (ersten Messpfad) des PCC Kurvensegments PCC von der Pfad-Definiereinrichtung 52.
(Schritt S12)
Die nominelle Abtastmessung von dem Startpunkt PS zu dem Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC wird eingeleitet. Die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 verlagert den Taststiftkopf 211A von dem Startpunkt PS zu dem Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC entlang des Messpfads MP. Während der nominellen Abtastmessung detektiert der Positionsdetektor 31 die Position des Taststiftkopfs 211A, während der Absenkausmaßdetektor 32 das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs 211A in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ detektiert (d.h. der Absenkausmaßdetektor 32 detektiert den Abstand, um welchen der Taststift 211 in den Abstützmechanismus 212 in der Z Achsenrichtung zurückgezogen ist bzw. wird, wenn der Taststiftkopf 211A gegen das gemessene Objekt OBJ abgesenkt bzw. gedrückt wird).
(Schritt S13)
Während der nominellen Abtastmessung von dem Startpunkt PS zu dem Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC überwacht der Absenkausmaßdetektor 32 das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs 211A in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ. An diesem Punkt kann in einem Fall, wo das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs 211A in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ einen erlaubten Bereich überschreitet, der Taststiftkopf 211A nicht in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ hinausgehend über den erlaubten Bereich abgesenkt werden. Daher ist der Taststiftkopf 211A nicht fähig, vollständig der Abweichung der Oberfläche des gemessenen Objekts OBJ zu folgen. Demgemäß registriert der Absenkausmaßdetektor 32, dass das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs 211A in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ den erlaubten Bereich überschritten hat, und detektiert dies als einen Messfehler. Darüber hinaus endet in einem Fall, wo kein Messfehler detektiert wird, die Formmessung. Messresultate sind bzw. werden in dem Messresultatspeicher 34 gespeichert.
(Schritt S14)
In einem Fall, wo der Absenkausmaßdetektor 32 einen Messfehler während der nominellen Abtastmessung von dem Startpunkt PS zu dem Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC detektiert, hält die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 eine Verlagerung des Taststiftkopfs 211A an dem Fehlerausgangspunkt PE an. Der Positionsdetektor 31 speichert den Fehlerausgangspunkt PE.
(Schritt S15)
Die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 treibt den Messfühler 21 an und verlagert den Taststiftkopf 211A von dem Fehlerausgangspunkt PE zu dem Startpunkt PS des PCC Kurvensegments PCC. An diesem Punkt verlagert die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 den Taststiftkopf 211A entlang des Messpfads der nominellen Abtastmessung.
(Schritt S16)
Die autonome Abtastmessung von dem Startpunkt PS zu dem Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC wird eingeleitet. Die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 verlagert den Taststiftkopf 211A von dem Startpunkt PS zu dem Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC derart, dass das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs 211A in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ fixiert ist bzw. wird. Während der autonomen Abtastmessung detektiert der Positionsdetektor 31 die Position des Taststiftkopfs 211A, während der Absenkausmaßdetektor 32 das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs 211A in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ detektiert.
Während der autonomen Abtastmessung erfordert der Messfühler 21, dass der Taststiftkopf 211A innerhalb einer beschränkenden Ebene derart verschoben bzw. verlagert wird, dass die Abweichung von der Oberfläche des gemessenen Objekts OBJ fixiert ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Ebene, welche durch den Startpunkt PS und den Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC eingenommen wird und auch durch den Fehlerausgangspunkt PE eingenommen wird, als die beschränkende Ebene definiert.
Darüber hinaus wird in einem Fall, wo der Startpunkt PS und der Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC als auch der Fehlerausgangspunkt PE im Wesentlichen auf einer geraden Linie ausgerichtet sind, die Ebene, welche durch den Startpunkt PS und den Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC eingenommen wird und auch durch den Fehlerausgangspunkt PE eingenommen wird, nicht eindeutig definiert. 8 illustriert einen Fall, wo der Startpunkt PS und der Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC als auch der Fehlerausgangspunkt PE im Wesentlichen auf einer geraden Linie ausgerichtet sind.
In einem derartigen Fall wird anstelle des Fehlerausgangspunkts PE ein willkürlicher Punkt PA definiert, welcher zwischen dem Startpunkt PS und dem Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC liegt und welcher im Wesentlichen nicht auf der geraden Linie relativ zu dem Startpunkt PS und dem Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC ausgerichtet ist. Zusätzlich wird die Ebene, welche durch den Startpunkt PS und den Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC eingenommen wird und auch durch den definierten Punkt PA eingenommen wird, als die beschränkende Ebene behandelt. Die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 berechnet die beschränkende Ebene des Messfühlers 21 entsprechend der obigen Beschreibung.
Beispielsweise ist bzw. wird die Länge der geraden Linie zwischen dem Startpunkt PS und dem Endpunkt PF auf dem PCC Kurvensegment PCC als D definiert, und ein Punkt entsprechend einem zwischenliegenden Punkt auf der geraden Linie wird als PA definiert. 9 illustriert einen Fall, wo ein Punkt, welcher als der Punkt PA bezeichnet ist, ein Punkt auf der PCC Kurve entsprechend einem zwischenliegenden Punkt auf der geraden Linie zwischen dem Startpunkt PS und dem Endpunkt PF des PCC Kurvensegment PCC ist. Der Punkt PA ist ein Schnitt- bzw. Kreuzungspunkt zwischen dem Messpfad MP und einer Linie orthogonal an einem zwischenliegenden Punkt auf die gerade Linie zwischen dem Startpunkt PS und dem Endpunkt PF.
Darüber hinaus ist bzw. wird beispielsweise die Länge der geraden Linie zwischen dem Startpunkt PS und dem Endpunkt PF auf dem PCC Kurvensegment PCC als D definiert, und irgendwelche von Punkten PA1 bis PA3 entsprechend geviertelten Punkten der geraden Linie wird als PA definiert. 10 illustriert einen Fall, wo ein Punkt, welcher als der Punkt PA bezeichnet ist, ein Punkt auf der PCC Kurve entsprechend einem geviertelten Punkt der geraden Linie zwischen dem Startpunkt PS und dem Endpunkt PF des PCC Kurvensegments PCC ist. Die Punkte PA1 bis PA3 sind drei Schnitt- bzw. Kreuzungspunkte zwischen dem Messpfad MP und drei Linien orthogonal an den geviertelten Punkten auf die gerade Linie zwischen dem Startpunkt PS und dem Endpunkt PF.
Wenn die autonome Abtastmessung in Schritt S16 abgeschlossen ist, endet die Formmessung. Messresultate werden in dem Messresultatspeicher 34 gespeichert.
Wie dies oben beschrieben ist, beginnt bzw. initiiert zuerst die Koordinatenmessmaschine 1 die nominelle Abtastmessung, um eine Hochgeschwindigkeits-Formmessung durchzuführen. Während der nominellen Abtastmessung wird in einem Fall, wo der Taststiftkopf, welcher entlang des Messpfads verschoben bzw. verlagert wird, nicht fähig ist, vollständig der Abweichung der Oberfläche des gemessenen Objekts, beispielsweise aufgrund einer Einkerbung bzw. Vertiefung auf dem gemessenen Objekt zu folgen, ein Messfehler detektiert. Dann schaltet, wenn der Messfehler detektiert wird, das Messverfahren zu einer autonomen Abtastmessung um und eine Formmessung des Segments, wo der Messfehler aufgetreten ist, wird wieder aufgenommen. Demgemäß kann die Koordinatenmessmaschine 1 eine Formmessung ohne Unterbrechung selbst in einem Fall fortsetzen, wo ein Messfehler auftritt.
Darüber hinaus ist bzw. wird in der autonomen Abtastmessung die beschränkende Ebene wie oben beschrieben berechnet; daher unterscheidet sich der Messpfad der autonomen Abtastmessung von demjenigen der nominellen Abtastmessung. Jedoch können Messresultate erhalten werden, welche insgesamt sehr den Messresultaten der nominellen Abtastmessung ähneln bzw. ähnlich sind.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird eine Beschreibung einer Koordinatenmessmaschine 6 gemäß einer zweiten Ausführungsform gegeben. Die Koordinatenmessmaschine 6 ist eine Modifikation der Koordinatenmessmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform. In einem Fall, wo ein Messfehler detektiert wird und die autonome Abtastmessung durchgeführt wird, ist die Koordinatenmessmaschine 6 insbesondere fähig, den Messpfad der nominellen Abtastmessung basierend auf den Resultaten der autonomen Abtastmessung neu zu definieren. Andere Konfigurationen der Koordinatenmessmaschine 6 sind ähnlich oder im Wesentlichen gleich denjenigen der Koordinatenmessmaschine 1 und Beschreibungen davon werden daher weggelassen.
Als nächstes werden Formmessvorgänge der Koordinatenmessmaschine 6 beschrieben. 11 ist ein Flussdiagramm, welches ein Formmessverfahren der Koordinatenmessmaschine 6 gemäß der zweiten Ausführungsform illustriert. 11 stellt eine Prozedur dar, bei welcher Schritte S21 und S22 nach dem Schritt S16 (gezeigt in 7) hinzugefügt wurden. Die Schritte S11 bis S16 sind ähnlich zu denjenigen der Koordinatenmessmaschine 1 (siehe 7) und Beschreibungen davon werden daher weggelassen. Nachfolgend werden die Schritte S21 und S22 beschrieben.
(Schritt S21)
Die Pfad-Definiereinrichtung 52 erhält die Resultate der autonomen Abtastmessung von der Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 3. Basierend auf den erhaltenen Resultaten der autonomen Abtastmessung erzeugt bzw. generiert die Pfad-Definiereinrichtung 52 einen neuen nominellen Abtastmesspfad MPC (zweiten Messpfad) des PCC Kurvensegments PCC.
(Schritt S22)
Die Pfad-Definiereinrichtung 52 aktualisiert den bestehenden nominellen Abtastmesspfad MP des PCC Kurvensegments PCC unter Verwendung des neu generierten nominellen Abtastmesspfads MPC des PCC Kurvensegments PCC (MP = MPC). Danach kehrt der Prozess zu Schritt S11 zurück.
Oben ist in einem Fall, wo ein Messfehler detektiert wird und die autonome Abtastmessung durchgeführt wird, die Koordinatenmessmaschine 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform fähig, den Messpfad der nominellen Abtastmessung basierend auf den Resultaten der autonomen Abtastmessung zu aktualisieren. Als ein Resultat kann, selbst wenn eine Situation auftritt, in welcher die Abweichung der Oberfläche des gemessenen Objekts nicht vollständig in der Nähe des Fehlerausgangspunkts PE verfolgt werden kann, durch ein Durchführen der nominellen Abtastmessung entlang des aktualisierten Messpfads eine Unterbrechung der Messung aufgrund des Auftretens eines Fehlers in der nominellen Abtastmessung verhindert werden.
Dritte Ausführungsform
Als nächstes wird eine Beschreibung einer Koordinatenmessmaschine 7 gemäß einer dritten Ausführungsform gegeben. Die Koordinatenmessmaschine 7 ist eine Modifikation der Koordinatenmessmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Koordinatenmessmaschine 7 kann insbesondere die Formmessung, welche in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, unter Verwendung einer Vielzahl von verbundenen PCC Kurvensegmenten durchführen.
12 ist ein Blockdiagramm, welches eine Basiskonfiguration der Koordinatenmessmaschine 7 gemäß der dritten Ausführungsform illustriert. Die Koordinatenmessmaschine 7 ersetzt die Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 3 der Koordinatenmessmaschine 1 mit einer Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung bzw. einem Bewegungs-Controller 8. Die Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 8 fügt eine Parameter-Definiereinrichtung 35 zu der Konfiguration der Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 3 der Koordinatenmessmaschine 1 hinzu. Andere Konfigurationen der Koordinatenmessmaschine 7 sind ähnlich oder im Wesentlichen gleich denjenigen der Koordinatenmessmaschine 1 und Beschreibungen davon werden daher weggelassen.
Die Parameter-Definiereinrichtung 35 kann einen Parameter i definieren und erkennen, welcher eine Zahl bzw. Anzahl für die Mehrzahl von PCC Kurvensegmenten anzeigt, welche den Messpfad konfigurieren. i ist eine ganze Zahl gleich oder größer 2.
Zuerst wird die nominelle Abtastmessung der Koordinatenmessmaschine 7 beschrieben. 13 illustriert schematisch eine Konfiguration eines PCC Kurvensegments, welches einen beispielhaften Pfad einer nominellen Abtastmessung in der Koordinatenmessmaschine 7 darstellt. In dem in 13 gezeigten Beispiel ist bzw. wird der Messpfad in eine Mehrzahl von (z.B. sechs) PCC Kurvensegmenten PCC1 bis PCC6 zwischen einem Punkt P1 und einem Punkt P7 unterteilt. Die Messpfade entsprechend den PCC Kurvensegmenten PCC1 bis PCC6 sind jeweils MP1 bis MP6. Die Messpfade MP1 bis MP6 können dahingehend verstanden werden, dass sie eine verbundene Vielzahl von Messpfaden sind. Eine gesamte Anzahl von PCC Kurvensegmenten ist bzw. wird als n definiert (wobei n eine ganze Zahl gleich oder größer 2 ist), und der Parameter i (welcher die Nummer des PCC Kurvensegments anzeigt) erfüllt die Beziehung 1 ≤ i ≤ n. In einem derartigen Fall ist der Startpunkt des i-ten PCC Kurvensegments Pi und der Endpunkt ist P(i + 1).
In 13 n = 6. Somit ist in diesem Beispiel der Startpunkt des PCC Kurvensegments PCC1 der Punkt P1. Der Endpunkt des PCC Kurvensegments PCC1 und der Startpunkt des PCC Kurvensegments PCC2 sind jeweils bzw. beide der Punkt P2. Der Endpunkt des PCC Kurvensegments PCC2 und der Startpunkt des PCC Kurvensegments PCC3 sind beide der Punkt P3. Der Endpunkt des PCC Kurvensegments PCC3 und der Startpunkt des PCC Kurvensegments PCC4 sind beide der Punkt P4. Der Endpunkt des PCC Kurvensegments PCC4 und der Startpunkt des PCC Kurvensegments PCC5 sind beide der Punkt P5. Der Endpunkt des PCC Kurvensegments PCC5 und der Startpunkt des PCC Kurvensegments PCC6 sind beide der Punkt P6. Der Endpunkt des PCC Kurvensegments PCC6 ist der Punkt P7.
In 13 ist bzw. wird das gemessene Objekt OBJ der nominellen Abtastmessung insbesondere nach oben auf dem Zeichenblatt positioniert. Die Koordinatenmessmaschine 7 führt die Formmessung, welche in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, unter Verwendung von jedem der PCC Kurvensegmente durch. In 13 ist eine Einkerbung 701 in dem dritten Segment vorhanden.
Als nächstes werden Formmessvorgänge der Koordinatenmessmaschine 7 beschrieben. 14 ist ein Flussdiagramm, welches ein Formmessverfahren der Koordinatenmessmaschine 7 gemäß der dritten Ausführungsform illustriert.
(Schritt S31)
Die Parameter-Definiereinrichtung 35 legt den Parameter i, welcher die Nummer der PCC Kurvensegmente PCCi anzeigt, auf „1“ fest.
(Schritt S32)
Die Parameter-Definiereinrichtung 35 bestimmt, ob der Parameter i größer als die Gesamtanzahl n der PCC Kurvensegmente ist. Hier bestimmt die Parameter-Definiereinrichtung 35, ob der Parameter i gleich (n + 1) ist, d.h. ob (i = n + 1). Wenn die Parameter-Definiereinrichtung 35 bestimmt, dass der Parameter i gleich (n + 1) ist, d.h. (i = n + 1), endet die Formmessung. Resultate der Formmessung sind bzw. werden in dem Messresultatspeicher 34 gespeichert.
(Schritt S33)
Wenn der Parameter i nicht gleich (n + 1) ist, d.h. (i ≠ n + 1), liest, um eine nominelle Abtastmessung des PCC Kurvensegments PCCi durchzuführen, die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 einen nominellen Abtastmesspfad MPi (ersten Messpfad) des PCC Kurvensegments PCCi von der Pfad-Definiereinrichtung 52.
(Schritt S34)
Die nominelle Abtastmessung von dem Startpunkt Pi zu dem Endpunkt P(i + 1) des PCC Kurvensegments PCCi ist bzw. wird eingeleitet. Die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 verlagert den Taststiftkopf 211A von dem Startpunkt Pi zu dem Endpunkt P(i + 1) des PCC Kurvensegments PCCi entlang des Messpfads MPi. Während der nominellen Abtastmessung detektiert der Positionsdetektor 31 die Position des Taststiftkopfs 211A, während der Absenkausmaßdetektor 32 das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs 211A in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ detektiert.
(Schritt S35)
Während der nominellen Abtastmessung von dem Startpunkt Pi zu dem Endpunkt P(i + 1) des PCC Kurvensegments PCCi überwacht der Absenkausmaßdetektor 32 das Ausmaß eines Absenkens bzw. Niederdrückens des Taststiftkopfs 211A in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ. Auch detektiert, ähnlich zu dem Schritt S13 in 7, wenn das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs 211A in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ außerhalb des erlaubten Bereichs liegt, der Absenkausmaßdetektor 32 insbesondere dies als einen Messfehler. In dem Beispiel von 13 ist bzw. wird ein Fehler bei dem dritten PCC Kurvensegment PCC3 detektiert. Der erlaubte Bereich für das Ausmaß einer Absenkung in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ kann als ein Bereich definiert werden, welcher in Formel 3 unten gezeigt ist, indem beispielsweise der absolute Wert des Ausmaßes einer Absenkung verwendet wird, welcher in der oben gegebenen Formel 1 gezeigt ist. In Formel 3 sind die Einheiten mm.
[Formel 3] $0,05 < | \vec{E p} | < 0,7$
(Schritt S36)
In einem Fall, wo der Absenkausmaßdetektor 32 einen Messfehler während der nominellen Abtastmessung von dem Startpunkt Pi zu dem Endpunkt P(i + 1) des PCC Kurvensegments PCCi detektiert, hält die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 eine Messung an dem Fehlerausgangspunkt PE an. Der Positionsdetektor 31 speichert den Fehlerausgangspunkt PE.
(Schritt S37)
Die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 treibt den Messfühler 21 an und verlagert den Taststiftkopf 211A von dem Fehlerausgangspunkt PE zu dem Startpunkt Pi des PCC Kurvensegments PCCi. An diesem Punkt verlagert die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 den Taststiftkopf 211A entlang des Messpfads MPi der nominellen Abtastmessung.
(Schritt S38)
Die autonome Abtastmessung von dem Startpunkt Pi zu dem Endpunkt P(i + 1) des PCC Kurvensegments PCCi wird eingeleitet. Die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 33 verlagert den Taststiftkopf 211A von dem Startpunkt Pi zu dem Endpunkt P(i + 1) des PCC Kurvensegments PCCi, so dass das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs 211A in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ fixiert ist. Während der autonomen Abtastmessung detektiert der Positionsdetektor 31 die Position des Taststiftkopfs 211A, während der Absenkausmaßdetektor 32 das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs 211A in Richtung zu dem gemessenen Objekt OBJ detektiert.
(Schritt S39)
Wenn kein Messfehler in Schritt S35 detektiert wird, oder nachdem die autonome Abtastmessung von Schritt S38 geendet hat, addiert die Parameter-Definiereinrichtung 35 „1“ zu dem Parameter i, d.h. (i = i + 1). Danach kehrt der Prozess zu Schritt S32 zurück.
In dem Obigen ist ein Beispiel beschrieben, in welchem ein Messfehler bei dem dritten PCC Kurvensegment PCC3 auftritt; jedoch kann es selbstverständlich einen Fall geben, wo Messfehler an zwei oder mehr PCC Kurvensegmenten auftreten.
Wie dies oben beschrieben ist, leitet die Koordinatenmessmaschine 7 die nominelle Abtastmessung ein, um eine Hochgeschwindigkeits-Formmessung an der Vielzahl von verbundenen PCC Kurvensegmenten durchzuführen. Während der nominellen Abtastmessung wird in einem Fall, wo der Taststiftkopf, welcher entlang des Messpfads verlagert wird, nicht fähig ist, vollständig der Abweichung der Oberfläche des gemessenen Objekts beispielsweise aufgrund einer Einkerbung an dem gemessenen Objekt zu folgen, ein Messfehler detektiert. Dann schaltet, wenn der Messfehler detektiert wird, das Messverfahren zu der autonomen Abtastmessung um, und eine Formmessung eines Segments, wo der Messfehler aufgetreten ist, wird wieder aufgenommen. Spezifisch führt die Koordinatenmessmaschine 7 eine autonome Abtastmessung eher als eine nominelle Abtastmessung an dem Segment durch, wo der Messfehler aufgetreten ist. Als ein Resultat kann eine Formmessung an der Vielzahl von verbundenen PCC Kurvensegmenten ohne Unterbrechung durchgeführt werden, selbst wenn ein Segment, wo ein Messfehler aufgetreten ist, vorhanden ist.
Vierte Ausführungsform
Als nächstes wird eine Beschreibung einer Koordinatenmessmaschine 9 gemäß einer vierten Ausführungsform gegeben. Die Koordinatenmessmaschine 9 ist eine Modifikation der Koordinatenmessmaschine 7 gemäß der dritten Ausführungsform. Nach der Formmessung unter Verwendung der Vielzahl von verbundenen PCC Kurvensegmenten ist die Koordinatenmessmaschine 9 insbesondere fähig, basierend auf den Resultaten der autonomen Abtastmessung den Messpfad der nominellen Abtastmessung des PCC Kurvensegments neu zu definieren, wo ein Messfehler aufgetreten ist.
15 ist ein Blockdiagramm, welches eine Basiskonfiguration der Koordinatenmessmaschine 9 gemäß der vierten Ausführungsform illustriert. Die Koordinatenmessmaschine 9 ersetzt die Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 8 der Koordinatenmessmaschine 7 durch eine Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 10. Die Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 10 fügt einen Fehlerflag-Speicher 36 zu der Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 8 der Koordinatenmessmaschine 7 hinzu. Andere Konfigurationen der Koordinatenmessmaschine 9 sind ähnlich oder im Wesentlichen gleich denjenigen der Koordinatenmessmaschine 7 und Beschreibungen davon werden daher weggelassen.
In einem Fall, wo ein Messfehler während einer Formmessung der Vielzahl von PCC Kurvensegmenten detektiert wird, speichert der Fehlerflag-Speicher 36 ein Fehlerflag, welches durch den Absenkausmaßdetektor 32 ausgegeben wird.
Als nächstes werden Formmessvorgänge der Koordinatenmessmaschine 9 beschrieben. 16 ist ein Flussdiagramm, welches ein Formmessverfahren der Koordinatenmessmaschine 9 gemäß der vierten Ausführungsform illustriert. In 16 ist bzw. wird ein Schritt S41 insbesondere zwischen den Schritten S31 und S32 von 14 eingefügt; ein Schritt S42 wird zwischen den Schritten S38 und S39 von 14 eingefügt; und Schritte S43 bis S45 werden insbesondere hinzugefügt. Die Schritte S36 bis S38 sind ähnlich oder im Wesentlichen gleich denjenigen von 14, und sind bzw. werden derart in einer vereinfachten Form in 16 dargestellt, um die Figur zu vereinfachen. Nachfolgend werden die Schritte S41 bis S45 beschrieben.
(Schritt S41)
Nach dem Schritt S31 definiert der Absenkausmaßdetektor 32 ein Fehlerflag EFi als „0“. Der Absenkausmaßdetektor 32 schreibt „0“ in den Fehlerflag-Speicher 36 als das Fehlerflag EFi.
(Schritt S42)
Nach dem Schritt S38 definiert der Absenkausmaßdetektor 32 das Fehlerflag EFi als „1“. Der Absenkausmaßdetektor 32 schreibt „1“ in den Fehlerflag-Speicher 36 als das Fehlerflag EFi. Darüber hinaus wird ein Schreiben von „1“ in den Fehlerflag-Speicher 36 als das Fehlerflag EFi einfach als ein Schreiben des Fehlerflags in den Fehlerflag-Speicher 36 bezeichnet.
(Schritt S43)
In einem Fall, wo der Parameter i gleich (n + 1) ist, d.h. (i = n + 1), in dem Schritt S32, bezieht sich die Pfad-Definiereinrichtung 52 auf Fehlerflags EF1 bis EFn, welche in den Fehlerflag-Speicher 36 geschrieben wurden. Die Pfad-Definiereinrichtung 52 bestätigt, ob alle der Fehlerflags EF1 bis EFn „0“ sind.
(Schritt S44)
In einem Fall, wo ein Fehlerflag unter den Fehlerflags EF1 bis EFn „1“ ist, erhält die Pfad-Definiereinrichtung 52 die Resultate der autonomen Abtastmessung von der Bewegungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 10 für jegliches PCC Kurvensegment, welches ein Fehlerflag „1“ aufweist. Hier ist bzw. wird die Nummer des PCC Kurvensegments, welches ein Fehlerflag „1“ aufweist, als k definiert (wobei keine ganze Zahl ist, welche die Beziehung 1 ≤ k ≤ n erfüllt). Basierend auf den erhaltenen Resultaten der autonomen Abtastmessung erzeugt bzw. generiert die Pfad-Definiereinrichtung 52 einen nominellen Abtastmesspfad MPCk (zweiten Messpfad) eines PCC Kurvensegments PCCk, welches ein Fehlerflag „1“ aufweist.
(Schritt S45)
Die Pfad-Definiereinrichtung 52 aktualisiert den bestehenden nominellen Abtastmesspfad MPk des PCC Kurvensegments PCCk unter Verwendung des neu generierten nominellen Abtastmesspfads des PCC Kurvensegments PCCk, welches ein Fehlerflag „1“ aufweist (MPk = MPCk). Danach kehrt der Prozess zu Schritt S31 zurück.
Oben ist in einem Fall, wo ein Messfehler detektiert wird und die autonome Abtastmessung durchgeführt wird, basierend auf den Resultaten der autonomen Abtastmessung die Koordinatenmessmaschine 9 gemäß der vorliegenden Ausführungsform insbesondere fähig, den Messpfad der nominellen Abtastmessung des PCC Kurvensegments zu aktualisieren, in welchem der Fehler aufgetreten ist. Als ein Resultat kann durch ein Durchführen der nominellen Abtastmessung entlang des aktualisierten Messpfads eine Formmessung selbst in einem Fall fortgesetzt werden, wo ein PCC Kurvensegment vorhanden ist, in welchem ein Messfehler in der nominellen Abtastmessung der Mehrzahl von verbundenen PCC Kurvensegmenten aufgetreten ist.
Fünfte Ausführungsform
Als nächstes wird eine Beschreibung einer Koordinatenmessmaschine 11 gemäß einer fünften Ausführungsform gegeben. 17 ist ein Blockdiagramm, welches eine Koordinatenmessmaschine 11 und Peripherieausrüstung gemäß der fünften Ausführungsform illustriert. Die Koordinatenmessmaschine 11 kann irgendeine der Koordinatenmessmaschinen 1, 6, 7 und 9 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen einsetzen. Nachfolgend wird ein beispielhaftes Verfahren eines genauen Berechnens eines Messpfads basierend auf Designdaten unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. Darüber hinaus illustriert, um die Figur zu vereinfachen, 17 nur Konfigurationen, welche notwendig sind, um das Verfahren eines leichten Erhaltens des Messpfads für eine nominelle Abtastmessung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zu verstehen.
Eine NURBS Kurve wird als freie Kurvendaten verwendet, welche die Form des gemessenen Objekts in einer Design-Unterstützungseinrichtung, wie beispielsweise einem CAD 101 repräsentieren. Eine Datenumwandlungsvorrichtung 102 erhält die NURBS Kurve von der CAD 101. Dann extrahiert die Datenkonversions- bzw. -umwandlungsvorrichtung 102 Punkte auf der NURBS Kurve und wandelt die Punkte in Punktgruppendaten GWS um. Darüber hinaus kann ein Konversions- bzw. Umwandlungsvorgang, in welchem die Punkte auf der NURBS Kurve extrahiert und zu den Punktgruppendaten GWS umgewandelt werden, auch durch den Host Computer 5 durchgeführt werden. In einem derartigen Fall ist der Host Computer 5 eine Vorrichtung äquivalent zu der Datenkonversionsvorrichtung 102, oder der Host Computer 5 kann dahingehend verstanden werden, dass er die Datenkonversionsvorrichtung 102 enthält.
Jedoch weist die Datenkonversionsvorrichtung 102 enorme Berechnungsanforderungen für ein Konvertieren bzw. Umwandeln der NURBS Kurve zu den Punktgruppendaten GWS auf. Daher hat die Datenkonversionsvorrichtung 102 eine Tendenz, eine teure Vorrichtung großen Maßstabs zu sein. Wenn eine wirtschaftliche Situation eines Verwenders der Koordinatenmessmaschine berücksichtigt wird, kann ein Messpfad einer nominellen Abtastmessung vorzugsweise ohne ein Verwenden der CAD oder der Datenkonversionsvorrichtung 102 erhalten werden.
Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Beschreibung eines Verfahrens für ein leichtes bzw. einfaches Erhalten eines Messpfads einer nominellen Abtastmessung gegeben.
In einem Fall, wo ein dreidimensionales CAD Modell oder dgl. nicht verwendet werden kann, verwendet die Koordinatenmessmaschine 11 Messresultate 103, in welchen eine Form eines gemessenen Objekts bzw. Gegenstands gemessen wurde, oder theoretisch berechnete Punktdaten 104, welche die Form des gemessenen Objekts anzeigen, und erzeugt bzw. generiert eine PCC Kurve, welche durch die Koordinatenmessmaschine 11 zu verwendet ist.
Nachfolgend wird ein Fall unter Verwendung der Messresultate 103 beschrieben. Die Messresultate 103, in welchen die Form des gemessenen Objekts durch die Koordinatenmessmaschine 11 gemessen wird, sind bzw. werden beispielsweise in dem Speicher 54 des Host Computers 5 gespeichert. Die Messresultate 103 verwenden die Messresultate eines Falls, wo beispielsweise ein Mastercopy-Werkstück ver- bzw. gemessen wurde.
Die Messresultate 103 sind Daten, welche durch ein Sammeln einer Vielzahl von Messpunkten konfiguriert sind bzw. werden, welche durch ein Messen der Form des gemessenen Objekts mit der Koordinatenmessmaschine 11 erhalten werden. Daten für einen Messpunkt PM können als (XM, YM, ZM) unter Verwendung jeweils der X, Y und Z Achse bezeichnet werden. Die Daten für den Messpunkt PM zeigen eine Position auf der Oberfläche des gemessenen Objekts an. Zusätzlich stimmt eine normale Richtung gemäß dem Messpunkt mit einer Richtung überein, welche eine Referenz- bzw. Bezugsposition einer mittigen bzw. zentralen Koordinate des Taststiftkopfs 211A und detektierte Werte (PX, PY, PZ) für jeden der Messfühlersensoren verbindet, welche das Ausmaß einer Verschiebung bzw. Verlagerung des Taststifts 211 anzeigen. Dadurch kann ein Einheits-Normalvektor gefunden werden. Als ein Resultat können die Punktgruppendaten GWS aus dem Messpunkt PM und dem Einheits-Normalvektor erhalten werden.
Als nächstes wird ein Fall unter Verwendung der theoretisch berechneten Punktdaten 104 beschrieben. Ein theoretisch berechneter Punkt, welcher die Form bzw. Gestalt des gemessenen Objekts anzeigt, kann insbesondere beispielsweise durch die CAD 101 des gemessenen Objekts oder durch Designinformation von Designzeichnungen oder dgl. erhalten werden. Die theoretisch berechneten Punktdaten 104 werden beispielsweise durch die CAD 101 oder den Host Computer 5 berechnet und in dem Speicher 54 des Host Computers 5 gespeichert. In einem Fall, wo die Form des gemessenen Objekts durch einfache Graphiken ausgedrückt oder diesen unmittelbar ähneln kann, welche so einfach bzw. primitiv wie beispielsweise eine Kugel, ein Zylinder oder eine Ebene sind, definieren die theoretisch berechneten Punktdaten 104 einen spiral- oder sinuswellenförmigen Messpfad auf der Oberfläche des gemessenen Objekts und eine Punktgruppe an bzw. auf dem definierten Messpfad wird gefunden. Beispielsweise können in einem Fall, wo die Oberfläche des gemessenen Objekts eine Kugel ist, die Punktgruppendaten GWS durch ein Definieren von Koordinaten eines Punkts auf dem Messpfad und ein Definieren eines Einheitsvektors erhalten werden, welcher von dem Zentrum bzw. Mittelpunkt der Kugel in Richtung zu diesem Punkt als ein normaler bzw. Normalvektor gerichtet ist. In einem Fall, wo die Oberfläche des gemessenen Objekts ein Zylinder ist, kann eine Richtung von einer zentralen Achse des Zylinders in Richtung zu der Oberfläche des Zylinders in einem Querschnitt des Zylinders als die Normalvektorrichtung behandelt werden. In einem Fall, wo die Oberfläche des gemessenen Objekts eine Ebene ist, kann eine Richtung entlang einer normalen Linie der Ebene und orientiert von einem Inneren in Richtung zu einem Äußeren des gemessenen Objekts als die Normalvektorrichtung behandelt werden.
In jedem der oben erwähnten Fälle können durch ein Kombinieren der Vielzahl von Messpunkten PM mit den entsprechenden Normalvektoren Daten, welche Koordinaten einer X Achse, Y Achse und Z Achse und die Normalvektoren umfassen, integriert werden. Auch in einem Fall unter Verwendung von theoretisch berechneten Punkten können in ähnlicher Weise Daten, welche Koordinaten einer X Achse, Y Achse und Z Achse und die Normalvektoren umfassen, integriert werden.
Durch ein Durchführen eines Offset- bzw. Versatzbearbeitens an jedem der Punkte basierend auf den integrierten Daten kann eine PCC Kurvengruppe erhalten werden.
Wie dies oben erwähnt ist, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die PCC Kurvengruppe leicht aus existierenden Formmessresultaten und theoretisch berechneten Punkten des gemessenen Objekts erhalten werden. Dadurch ist keine hierfür bestimmte bzw. gewidmete Ausrüstung für ein Erhalten der Punktgruppendaten GWS aus den NURBS Daten erforderlich, und somit kann die Koordinatenmessmaschine bei geringen Kosten verwendet werden.
Darüber hinaus sind die oben beschriebenen Verfahren für ein Erhalten eines Normalvektors lediglich beispielhaft und schließen nicht ein Erhalten eines Normalvektors unter Verwendung von anderen Verfahren aus.
Andere Ausführungsformen
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann erforderlichenfalls ohne ein Abweichen von dem Rahmen bzw. Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung modifiziert werden. Beispielsweise wurden in den oben beschriebenen Ausführungsformen Koordinatenmessmaschinen beschrieben; jedoch sind derartige Beschreibungen lediglich beispielhaft. Beispielsweise kann eine Formmessung gemäß den oben erwähnten Ausführungsformen nicht nur auf eine Koordinatenmessmaschine, sondern auf jeglichen Formmessapparat bzw. jegliche Formmessvorrichtung angewandt werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde eine PCC Kurve als ein Verlagerungs- bzw. Verschiebungspfad eines Messfühlers verwendet; jedoch ist dies lediglich beispielhaft. Somit kann eine dreidimensionale Kurve verschieden von der PCC Kurve oder eine Kurve mit vier oder mehr Dimensionen selbstverständlich als der Verlagerungspfad des Messfühlers verwendet werden. Ein Formmessapparat und ein Formmessverfahren gemäß den oben erwähnten Ausführungsformen können durch ein Verwenden bzw. Einsetzen einer dreidimensionalen Kurve verschieden von der PCC Kurve oder einer Kurve mit vier oder mehr Dimensionen ausgeführt werden.
Demgemäß wird eine Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung geoffenbart, welche einen Taststiftkopf auf einen ersten Messpfad verschiebt bzw. verlagert. Eine Pfad-Definiereinrichtung definiert den ersten Messpfad. Eine Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung regelt bzw. steuert die Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung derart, dass sich der Taststiftkopf entlang des ersten Messpfads verschiebt bzw. verlagert. Ein Positionsdetektor detektiert eine Position des Taststifts. Ein Absenkausmaßdetektor detektiert das Absenkausmaß des Taststiftkopfs. Ein Messresultatspeicher speichert die Position und das Ausmaß einer Absenkung bzw. eines Niederdrückens des Taststiftkopfs. Der Absenkausmaßdetektor gibt ein Fehlersignal aus, wenn ein Messfehler detektiert wird. Die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung hält eine Verlagerung des Taststiftkopfs in Antwort auf das Fehlersignal an und verschiebt bzw. verlagert den Taststiftkopf zu einem Startpunkt des ersten Messpfads, und regelt bzw. steuert die Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung derart, dass der Taststiftkopf von dem Startpunkt zu einem Endpunkt des ersten Messpfads mit einem festgelegten bzw. fixierten Absenkausmaß verlagert wird.
Es wird angemerkt bzw. festgehalten, dass die vorangehenden Beispiele lediglich für den Zweck einer Erläuterung zur Verfügung gestellt wurden und keinesfalls als die vorliegende Erfindung beschränkend anzusehen sind. Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die Worte, welche hierin verwendet wurden, Worte einer Beschreibung und Illustration bzw. Darstellung, eher als Worte einer Beschränkung sind. Änderungen können innerhalb des Anwendungsbereichs der beigeschlossenen Ansprüche, wie sie gegenwärtig vorliegen und geändert sind bzw. werden, durchgeführt werden, ohne von dem Rahmen bzw. Geltungsbereich und Geist bzw. Wesen der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten abzuweichen. Obwohl die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf besondere Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, ist nicht beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung auf die hierin geoffenbarten Besonderheiten bzw. Eigenschaften beschränkt wird; eher erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf alle funktionell äquivalente Strukturen, Verfahren und Verwendungen, wie sie innerhalb des Rahmens der beigeschlossenen Ansprüche liegen.

Claims

Formmessapparat (1), umfassend: einen Messfühler (21), welcher einen Taststiftkopf (211A) aufweist, welcher an einem distalen Ende davon vorgesehen ist; eine Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung (22), welche konfiguriert ist, um den Taststiftkopf (211A) entlang eines ersten Messpfads bzw. -wegs zu verlagern, welcher eine Oberfläche eines gemessenen Objekts (OBJ) scannt bzw. abtastet; eine Pfad-Definiereinrichtung (52), welche konfiguriert ist, um den ersten Messpfad basierend auf Designinformation für das gemessene Objekt (OBJ) zu definieren; eine Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (33), welche konfiguriert ist, um den ersten Messpfad von der Pfad-Definiereinrichtung (52) zu erhalten, und darüber hinaus konfiguriert ist, um die Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung (22) derart zu regeln bzw. zu steuern, dass sich der Taststiftkopf (211A) entlang des ersten Messpfads verschiebt bzw. verlagert; einen Positionsdetektor (31), welcher konfiguriert ist, um eine Position des Taststiftkopfs (211A) auf dem ersten Messpfad zu detektieren; und einen Absenkausmaßdetektor (32), welcher konfiguriert ist, um ein Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs (211A) in Richtung zu dem gemessenen Objekt (OBJ) entlang des ersten Messpfads zu detektieren; wobei: der Absenkausmaßdetektor (32) ein Fehlersignal ausgibt, wenn ein Messfehler auftritt, in welchem das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs (211A) einen erlaubten Bereich überschreitet, und die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (33) darüber hinaus konfiguriert ist, um die Taststiftkopf-Verlagerungseinrichtung (22) zu regeln bzw. zu steuern, so dass: eine Verlagerung des Taststiftkopfs (211A) in Antwort auf das Fehlersignal angehalten wird; der Taststiftkopf (211A) zu einem Startpunkt des ersten Messpfads verlagert wird; und der Taststiftkopf (211A) von dem Startpunkt zu einem Endpunkt des ersten Messpfads verlagert wird, während die Oberfläche des gemessenen Objekts (OBJ) mit einem festgelegten Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs (211A) in Richtung zu dem gemessenen Objekt (OBJ) abgetastet wird.
Formmessapparat nach Anspruch 1, wobei ein Messresultatspeicher (34) konfiguriert ist, um die detektierte Position und das Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs (211A) als Messresultate zu speichern.
Formmessapparat nach Anspruch 2, wobei die Pfad-Definiereinrichtung darüber hinaus konfiguriert ist, um: aus dem Messresultatspeicher (34) Messresultate zu erhalten, welche durch ein Verlagern des Taststiftkopfes (211A) von dem Startpunkt zu dem Endpunkt des ersten Messpfads gespeichert sind, während die Oberfläche des gemessenen Objekts (OBJ) mit einem festgelegten Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs (211A) in Richtung zu dem gemessenen Objekt (OBJ) abgetastet wird; einen zweiten Messpfad basierend auf den erhaltenen Messresultaten zu generieren; und den ersten Messpfad mit dem zweiten Messpfad zu aktualisieren.
Formmessapparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in einem Fall, wo eine Vielzahl von verbundenen ersten Messpfaden vorhanden ist, die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (33) den Messfehler für jeden der verbundenen Vielzahl von ersten Messpfaden detektiert.
Formmessapparat nach Anspruch 4, darüber hinaus umfassend: einen Fehlerflag-Speicher (36), welcher konfiguriert ist, um ein Fehlerflag zu speichern, wobei das Fehlerflag einen ersten Messpfad aus der verbundenen Vielzahl von ersten Messpfaden anzeigt, wo ein Messfehler detektiert wurde, wobei: der Absenkausmaßdetektor (32) das Fehlerflag in den Fehlerflag-Speicher (36) für jeden der verbundenen Vielzahl von ersten Messpfaden in einem Fall schreibt, wo ein Messfehler detektiert wurde, und die Pfad-Definiereinrichtung (52) darüber hinaus konfiguriert ist, um: sich auf das Fehlerflag zu beziehen und den ersten Messpfad aus der verbundenen Vielzahl von ersten Messpfaden zu detektieren, wo ein Messfehler detektiert wurde; für alle ersten Messpfade, wo ein Messfehler detektiert wurde, aus dem Messresultatspeicher Messresultate zu erhalten, welche durch ein Verlagern des Taststiftkopfs (211A) von dem Startpunkt zu dem Endpunkt gespeichert sind, während die Oberfläche des gemessenen Objekts (OBJ) mit einem festgelegten Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs (211A) in Richtung zu dem gemessenen Objekt (OBJ) abgetastet wird; einen zweiten Messpfad basierend auf den erhaltenen Messresultaten zu generieren; und den ersten Messpfad mit dem zweiten Messpfad zu aktualisieren.
Formmessapparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in einem Fall, wo das Fehlersignal von dem Absenkausmaßdetektor (32) ausgegeben wird, die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (33): einen willkürlichen Punkt auf dem ersten Messpfad zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt des ersten Messpfads definiert, und den Taststiftkopf (211A) innerhalb einer Ebene verlagert, welche durch den Startpunkt, den Endpunkt und den willkürlichen Punkt des ersten Messpfads eingenommen wird.
Formmessapparat nach Anspruch 6, wobei in einem Fall, wo der Startpunkt des ersten Messpfads, der Endpunkt und der willkürliche Punkt im Wesentlichen auf einer geraden Linie ausgerichtet sind, die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (33): einen Schnitt- bzw. Kreuzungspunkt zwischen dem ersten Messpfad und einer Linie orthogonal zu einem zwischenliegenden Punkt auf der geraden Linie definiert, welche den Startpunkt und den Endpunkt des ersten Messpfads verbindet; und den Taststiftkopf (211A) innerhalb einer Ebene verlagert, welche durch den Startpunkt, den Endpunkt und den Schnittpunkt des ersten Messpfads eingenommen wird.
Formmessapparat nach Anspruch 6, wobei in einem Fall, wo der Startpunkt, der Endpunkt und der willkürliche Punkt des ersten Messpfads im Wesentlichen auf einer geraden Linie ausgerichtet sind, die Verlagerungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (33): drei Schnitt- bzw. Kreuzungspunkte zwischen dem ersten Messpfad und drei Linien, welche orthogonal zu geviertelten Punkten auf der geraden Linie sind, welche den Startpunkt und den Endpunkt des ersten Messpfads verbindet; und den Taststiftkopf (211A) innerhalb einer Ebene verlagert, welche durch den Startpunkt, den Endpunkt und irgendeinen der drei Schnittpunkte des ersten Messpfads eingenommen wird.
Formmessverfahren, umfassend: ein Erhalten eines Messpfads, welcher basierend auf Designinformation für ein gemessenes Objekt (OBJ) definiert ist, wobei der Messpfad eine Oberfläche des gemessenen Objekts bzw. Gegenstands (OBJ) scannt bzw. abtastet, auf welchem ein Taststiftkopf (211A), welcher an einem distalen Ende eines Messfühlers (21) vorgesehen wird, verlagert bzw. verschoben wird; ein Verlagern (S12) des Taststiftkopfs (211A) entlang des Messpfads; ein Detektieren einer Position des Taststiftkopfs (211A) auf dem Messpfad; ein Detektieren (S13) eines Ausmaßes einer Absenkung des Taststiftkopfs (211A) in Richtung zu dem gemessenen Objekt (OBJ) auf dem Messpfad; ein Erhalten als Messresultate der detektierten Position und des Ausmaßes einer Absenkung des Taststiftkopfs (211A); und in einem Fall, wo das Ausmaß einer Verlagerung des Taststiftkopfs einen erlaubten Bereich überschreitet: ein Stoppen (S14) einer Verlagerung des Taststiftkopfs (211A); ein Verlagern (S16) des Taststiftkopfs (211A) zu einem Startpunkt des Messpfads; und ein Verlagern des Taststiftkopfs von dem Startpunkt zu einem Endpunkt des Messpfads, während die Oberfläche des gemessenen Objekts (OBJ) mit einem festgelegten Ausmaß einer Absenkung des Taststiftkopfs (211A) in Richtung zu dem gemessenen Objekt (OBJ) abgetastet wird.
Computerprogrammprodukt, umfassend auf einem Computer lesbare Instruktionen, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte eines Formmessverfahrens nach Anspruch 9 durchführen.