DE102020126816A1 - Verfahren zum steuern einer formmessvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum steuern einer formmessvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102020126816A1
DE102020126816A1 DE102020126816.5A DE102020126816A DE102020126816A1 DE 102020126816 A1 DE102020126816 A1 DE 102020126816A1 DE 102020126816 A DE102020126816 A DE 102020126816A DE 102020126816 A1 DE102020126816 A1 DE 102020126816A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
command
rotation
translational
segment
vector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020126816.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Shota Sakakibara
Hiroshi Kamitani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2019188283A external-priority patent/JP7344626B2/ja
Priority claimed from JP2019188280A external-priority patent/JP7402653B2/ja
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
Publication of DE102020126816A1 publication Critical patent/DE102020126816A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/20—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B5/205—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures of turbine blades or propellers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G01B11/005—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/254—Projection of a pattern, viewing through a pattern, e.g. moiré
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • G01B5/0004—Supports
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
    • G01B7/008—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/28—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • G05B19/4163—Adaptive control of feed or cutting velocity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern einer Formmessvorrichtung geschaffen, die eine Sonde und ein Werkstück mit einem Translationsbewegungsmechanismus und einem Drehantriebsmechanismus relativ bewegt, um durch das Bewegen der Sonde entlang einem im Voraus festgelegten Abtastweg eine Abtastmessung am Werkstück auszuführen.Das Verfahren enthält das Festlegen eines Abtastweges und eines Drehwinkelbefehls für den Drehantriebsmechanismus durch eine Bedienungsperson, das Aufteilen von Daten über den Abtastweg in mehrere Segmente und das Festlegen eines Translationsgeschwindigkeitsmusters des Translationsbewegungsmechanismus für jedes Segment, das Berechnen eines Drehwinkelwerts an einem Anfang des Segments und eines Drehwinkelwerts an einem Ende des Segments für jedes Segment basierend auf dem Drehwinkelbefehl und das Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitsmusters für jedes Segment, das Korrigieren des Translationsgeschwindigkeitsmusters, um einen Drehbetrag des Drehbefehls zu verringern, der durch das Winkelgeschwindigkeitsmuster gegeben ist, und das Erzeugen eines korrigierten Translationsgeschwindigkeitsmusters, und das Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf einem resultierenden Geschwindigkeitsvektor, der auf dem korrigierten Translationsgeschwindigkeitsmuster basiert, und gleichzeitig das Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus basierend auf einem Winkelgeschwindigkeitsbefehl, der auf dem Winkelgeschwindigkeitsmuster basiert.

Description

  • AUFNAHME DURCH BEZUGNAHME
  • Diese Anmeldung basiert auf den JP-Patentanmeldungen Nr. 2019-188280 und 2019-188283 , eingereicht am 14. Oktober 2019 (DAS-Code 77BD und F0CD), und beansprucht den Vorteil der Priorität dieser JP-Patentanmeldungen, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Formmessvorrichtung.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Es ist eine Formmessvorrichtung bekannt, die die Form eines Messobjekts durch Bewegen einer Tastspitze entlang einer Oberfläche des Messobjekts misst, während die Oberfläche abgetastet wird (siehe z. B. JP 5274782 B , JP 6030339 B und JP 6063161 B ). Um die Abtastmessung auszuführen, muss ein Weg für die Abtastmessung festgelegt werden.
  • Die in JP 5274782 B offenbarte Vorrichtung setzt Entwurfsdaten über einen Abtastweg, der auf CAD-Daten oder dergleichen (z. B. ungleichmäßigen rationalen B-Spline- (NURBS-) Daten) basiert, in eine Gruppe von Polynomkurven vorgegebenen Grades um.
  • Diese Prozedur wird im Folgenden kurz beschrieben.
  • Zuerst werden die CAD-Daten (z. B. NURBS-Daten), die die Weginformationen enthalten, von einem externen CAD-System oder dergleichen empfangen und in Punktgruppendaten umgesetzt.
  • Die Daten jedes Punktes sind eine Kombination aus den Koordinaten (x, y, z) und den Richtungen der Normalen (P, Q, R), d. h., (x, y, z, P, Q, R). In dieser Beschreibung werden die Punktgruppendaten, die die Informationen (x, y, z, P, Q, R) enthalten, als Konturpunktdaten bezeichnet.
  • Als Nächstes werden die Koordinaten jedes Punktes um einen vorgegebenen Betrag in der Richtung der Normalen versetzt. (Der vorgegebene Betrag ist spezifisch Tastspitzenradius r - Referenzauslenkungsbetrag E0.) Die in dieser Weise erhaltenen Punktgruppendaten werden als die Versatzkonturpunktdaten bezeichnet.
  • Dann werden die Versatzkonturpunktdaten in Polynomkurven vorgegebenen Grades umgesetzt. Hier wird angenommen, dass das Polynom eine kubische Funktion ist und die Kurven parametrische kubische Kurven (PCC) sind. Ein Weg zum Messen eines Werkstücks wird basierend auf den PCCs erzeugt. Weiterhin werden die PCCs in aufgeteilte PCCs aufgeteilt.
  • Durch das Berechnen einer Geschwindigkeitskurve aus den aufgeteilten PCCs wird die Bewegungsgeschwindigkeit (der Bewegungsvektor) einer Sonde erhalten. (Die Bewegungsgeschwindigkeit (der Bewegungsvektor) der Sonde wird z. B. basierend auf der Krümmung oder dergleichen jedes Segments der aufgeteilten PCCs festgelegt.) Die Sonde wird basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit in einer derartigen Weise bewegt, dass die Tastspitze die Oberfläche eines Messobjekts abtastet, d. h., es wird eine passive nominelle Abtastmessung ausgeführt. (Es wird angegeben, dass das Wort „nominell“ in dieser Beschreibung das Abtasten entlang einer vorgegebenen Trajektorie bedeutet, die im Voraus basierend auf den Entwurfsdaten eines Objekts berechnet worden ist.)
  • Weiterhin gibt es ein bekanntes Verfahren zum Ausführen einer Abtastmessung, während eine Trajektorie durch kontinuierliches Berechnen eines Auslenkungskorrekturvektors in einer derartigen Weise korrigiert wird, um einen Auslenkungsbetrag einer Sonde konstant zu halten ( JP 6030339 B ). Im Folgenden wird eine derartige nominelle Abtastung als „aktive nominelle Abtastmessung“ bezeichnet.
  • Die aktive nominelle Abtastmessung, die in JP 6030339 B offenbart ist, wird im Folgenden kurz beschrieben.
  • Bei der aktiven nominellen Abtastmessung ist ein resultierender Geschwindigkeitsvektor V, der durch den folgenden Ausdruck 1 ausgedrückt wird, ein Befehl zum Bewegen einer Sonde. Wenn die Sonde basierend auf dem resultierenden Geschwindigkeitsvektor V bewegt wird, wird eine Werkstückoberflächen-Abtastmessung, bei der die Sonde (Tastspitze) entlang einer PCC bewegt wird, während ein Auslenkungsbetrag konstant ist, d. h., eine „aktive nominelle Abtastmessung“, ausgeführt. V = Gf × Vf + Ge × Ve + Gc × Vc
    Figure DE102020126816A1_0001
  • In 1 wird der Ausdruck 1 kurz beschrieben. In 1 befindet sich eine PCC (d. h., ein Abtastweg) an einer Position, die um einen vorgegebenen Betrag (Tastspitzenradius r - Referenzauslenkungsbetrag EO) von den Entwurfsdaten (Konturpunktdaten) versetzt ist. (Es wird angegeben, dass 1 zeigt, dass ein tatsächliches Werkstück aufgrund eines Bearbeitungsfehlers oder dergleichen etwas von den Entwurfsdaten verschoben ist.)
  • Der Vektor Vf ist ein Weggeschwindigkeitsvektor. Der Weggeschwindigkeitsvektor Vf weist eine Richtung von einem Interpolationspunkt (i) auf der PCC in Richtung des nächsten Interpolationspunkts (i + 1) auf.
  • Es wird angegeben, dass die Größe des Weggeschwindigkeitsvektors Vf z. B. basierend auf der Krümmung der PCC am Interpolationspunkt (i) bestimmt wird (z. B. JP 6063161 B ).
  • Der Vektor Ve ist ein Auslenkungsbetrag-Korrekturvektor, um den Auslenkungsbetrag Ep der Sonde auf einem vorgegebenen Referenzauslenkungsbetrag EO (z. B. 0,3 mm) zu halten. (Der Auslenkungsbetrag-Korrekturvektor Ve ist notwendigerweise zur Normalen der Oberfläche des Werkstücks parallel.)
  • Der Vektor Vc ist ein Trajektorienkorrekturvektor. Der Trajektorienkorrekturvektor ist zu der Senkrechten, die von der Sondenposition zu den PCCs gezogen ist, parallel. Im Ausdruck 1 sind Gf, Ge und Gc ein Abtastantriebsgewinn, ein Ablenkrichtungskorrekturgewinn bzw. ein Trajektorienkorrekturgewinn.
  • 2 zeigt ein Beispiel der PCCs.
  • Eine PCC L_PCC ist eine Linie, die von einem Punkt P1 zu einem Punkt P7 verbindet, wobei die PCC L_PCC durch die Punkte P in mehrere Segmente aufgeteilt ist. (Jedes Segment ist außerdem eine PCC.)
  • Der Endpunkt jedes Segments ist der Anfangspunkt des nächsten Segments (PCC). Die Koordinaten des Anfangspunktes jedes Segments sind als (KX0, KY0, Kzo) dargestellt, wobei die Länge der Geraden zwischen dem Anfangspunkt und dem Endpunkt der PCC als D dargestellt ist. Mit dieser Definition werden die Koordinaten {X(S), Y(S), Z(S)} an einem beliebigen Punkt auf der PCC durch den folgenden Ausdruck (2) ausgedrückt, wobei die Koeffizienten (KX3, KX2, ..., KZ1, KZ0) eine kubische Kurve darstellen.
  • X ( S ) = K X 3 S 3 + K X 2 S 2 + K X 1 S + K X 0 Y ( S ) = K Y 3 S 3 + K Y 2 S 2 + K Y 1 S + K Y 0 Z ( S ) = K Z 3 S 3 + K Z 2 S 2 + K Z 1 S + K Z 0
    Figure DE102020126816A1_0002
  • Der Weg zum Ausführen der Abtastmessung an einem Messobjekt wird durch den Ausdruck 2 erzeugt, wobei die Sonde in einer derartigen Weise gesteuert wird, dass sie eine Abtastbewegung entlang der berechneten PCC mit dem resultierenden Geschwindigkeitsvektor V (Ausdruck (1)) ausführt. Dann wird das Messergebnis des Ausführens der Abtastmessung an dem Messobjekt erhalten.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In letzter Zeit sind die Formen der Messobjekte ziemlich kompliziert gewesen, wobei das Ausführen einer schnellen und genauen Abtastmessung an Werkstücken mit komplizierten Formen gewünscht worden ist. Es gibt z. B. einen Bedarf am Ausführen einer schnellen und genauen Abtastmessung an einer Schaufel eine Turbine, die in 3 gezeigt ist. Vorhandene Koordinatenmessmaschinen ( JP 5274782 B , JP 6030339 B und JP 6063161 B ) weisen jede drei Antriebsachsen einer X-Antriebsachse, einer Y-Antriebsachse und einer Z-Antriebsachse auf, die zueinander orthogonal sind, und bewegen mit den drei orthogonalen Antriebsachsen eine Sonde relativ zu einem Messobjekt.
  • Bei einer vorhandenen Koordinatenmessmaschine ist jedoch die Bewegung der Sonde entsprechend kompliziert, wenn die Form eines Messobjekts kompliziert ist. Dann wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Sonde langsam, wobei dies eine lange Zeit dauert, um die Messung auszuführen. Weiterhin kann der Taster der Sonde abhängig von der Form eines Werkstücks das Werkstück stören, wobei die Messung nicht ausgeführt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung soll ein Verfahren zum Steuern einer Formmessvorrichtung schaffen, das den Messwirkungsgrad durch das Verkürzen der Messzeit verbessern kann, obwohl ein Messobjekt eine komplizierte Form aufweist.
  • Ein Verfahren zum Steuern einer Formmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Formmessvorrichtung, die eine Sonde und ein Werkstück mit einem Translationsbewegungsmechanismus und einem Drehantriebsmechanismus relativ bewegt, um eine Abtastmessung an dem Werkstück durch das Bewegen der Sonde entlang einem im Voraus festgelegten Abtastweg auszuführen, wobei das Verfahren enthält:
    • Synchronisieren eines Bewegungsbefehls für den Translationsbewegungsmechanismus mit einem Drehbefehl für den Drehantriebsmechanismus in einer derartigen Weise, um eine Abtastmessung an dem Werkstück durch das Bewegen der Sonde entlang dem Abtastweg auszuführen.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren ferner enthalten:
    • Festlegen eines Abtastweges und eines Drehwinkelbefehls für einen Drehtisch durch eine Bedienungsperson;
    • Erzeugen eines Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls zum Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf den Daten über den Abtastweg in einer derartigen Weise, dass sich die Sonde entlang dem Abtastweg bewegt;
    • Erzeugen eines Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Drehwinkelbefehl;
    • Korrigieren des Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls, um einen Drehbetrag des Drehbefehls zu verringern, und Erzeugen eines korrigierten Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls; und
    • Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus und des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf dem Drehbefehl und dem korrigierten Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren ferner enthalten:
    • Festlegen eines Abtastweges und eines Drehwinkelbefehls für einen Drehtisch durch eine Bedienungsperson;
    • Korrigieren von Daten über den Abtastweg, um einen Drehbetrag des Drehbefehls zu verringern, und Erzeugen korrigierter Abtastwegdaten;
    • Erzeugen eines Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls zum Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf den korrigierten Abtastwegdaten;
    • Erzeugen eines Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Drehwinkelbefehl; und
    • Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus und des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf dem Drehbefehl und dem Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren ferner enthalten:
    • Festlegen eines Abtastweges durch eine Bedienungsperson;
    • Erzeugen eines Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls zum Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf den Daten über den Abtastweg in einer derartigen Weise, dass sich die Sonde entlang dem Abtastweg bewegt;
    • Erzeugen eines Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl;
    • Korrigieren des Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls, um einen Drehbetrag des Drehbefehls zu verringern, und Erzeugen eines korrigierten Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls; und
    • Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus und des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf dem Drehbefehl und dem korrigierten Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass
    das Erzeugen des Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl das Erzeugen des Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf einer Änderung einer Richtung eines Weggeschwindigkeitsvektors Vf enthält und
    der Weggeschwindigkeitsvektor Vf ein Vektor mit einer Richtung von einem Interpolationspunkt auf dem Abtastweg zum nächsten Interpolationspunkt ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass
    das Erzeugen des Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl das Erzeugen des Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf einem Winkel, der durch einen Auslenkungsbetrag-Korrekturvektor Ve und eine Annäherungsrichtung AP gebildet wird, enthält,
    die Annäherungsrichtung AP eine vorgegebene Richtung ist, in der der Translationsbewegungsmechanismus die Sonde mit dem Werkstück in Kontakt bringt, und
    der Auslenkungsbetrags-Korrekturvektor Ve ein Vektor zum Korrigieren eines Auslenkungsbetrags Ep der Sonde ist, so dass er ein vorgegebener Referenzauslenkungsbetrag EO ist, und eine Richtung parallel zu einer Normalen des Werkstücks an einem Kontaktpunkt aufweist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass
    das Erzeugen des Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl enthält:
    • Berechnen eines virtuellen Kreises C1 mit einem Drehmittelpunkt Oc des Drehantriebsmechanismus als einen Mittelpunkt und einem Abstand r1 zwischen einem Kontaktpunkt der Sonde und des Werkstücks und dem Drehmittelpunkt Oc als einen Radius;
    • Berechnen einer Tangente L1 des virtuellen Kreises C1 am Kontaktpunkt;
    • Berechnen eines Drehrichtungsvektors VL1, der ein Element des Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls ist, in einer Richtung der Tangente L1; und
    • Erzeugen des Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Drehrichtungsvektor VL1.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren ferner enthalten:
    • Festlegen eines Abtastweges und eines Drehwinkelbefehls für den Drehantriebsmechanismus durch eine Bedienungsperson;
    • Aufteilen von Daten über den Abtastweg in mehrere Segmente und Festlegen eines Translationsgeschwindigkeitsmusters des Translationsbewegungsmechanismus für jedes Segment basierend auf einer Krümmung jedes Segments;
    • Berechnen eines Drehwinkelwerts an einem Anfang des Segments und eines Drehwinkelwerts an einem Ende des Segments für jedes Segment basierend auf dem Drehwinkelbefehl und Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitsmusters für jedes Segment;
    • Korrigieren des Translationsgeschwindigkeitsmusters, um einen Drehbetrag des Drehbefehls zu verringern, der durch das Winkelgeschwindigkeitsmuster gegeben ist, und Erzeugen eines korrigierten Translationsgeschwindigkeitsmusters; und
    • Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf einem resultierenden Geschwindigkeitsvektor, der auf dem korrigierten Translationsgeschwindigkeitsmuster basiert, und gleichzeitiges Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus basierend auf einem Winkelgeschwindigkeitsbefehl, der auf dem Winkelgeschwindigkeitsmuster basiert.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren ferner enthalten:
    • Festlegen eines Abtastweges und eines Drehwinkelbefehls für den Drehantriebsmechanismus durch eine Bedienungsperson;
    • Korrigieren von Daten über den Abtastweg, um einen Drehbetrag des Drehwinkelbefehls zu verringern, und Erzeugen korrigierter Abtastwegdaten;
    • Aufteilen der korrigierten Abtastwegdaten in mehrere Segmente und Festlegen eines Translationsgeschwindigkeitsmusters des Translationsbewegungsmechanismus für jedes Segment basierend auf einer Krümmung jedes Segments;
    • Berechnen eines Drehwinkelwerts an einem Anfang des Segments und eines Drehwinkelwerts an einem Ende des Segments für jedes Segment basierend auf dem Drehwinkelbefehl und dem
  • Translationsgeschwindigkeitsmuster für jedes Segment; Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitsmusters für jedes Segment; und Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf einem resultierenden Geschwindigkeitsvektor, der auf dem Translationsgeschwindigkeitsmuster basiert, und gleichzeitiges Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus basierend auf einem Winkelgeschwindigkeitsbefehl, der auf dem Winkelgeschwindigkeitsmuster basiert.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren ferner enthalten:
    • Festlegen eines Abtastweges durch eine Bedienungsperson;
    • Aufteilen von Daten über den Abtastweg in mehrere Segmente und Festlegen eines Translationsgeschwindigkeitsmusters des Translationsbewegungsmechanismus für jedes Segment basierend auf einer Krümmung jedes Segments;
    • Erzeugen eines Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls zum Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf den Daten über den Abtastweg in einer derartigen Weise, dass sich die Sonde entlang dem Abtastweg bewegt;
    • Erzeugen eines Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl;
    • Berechnen eines Drehwinkelwerts an einem Anfang des Segments und eines Drehwinkelwerts an einem Ende des Segments für jedes Segment basierend auf dem Drehwinkelbefehl und Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitsmusters für jedes Segment;
    • Korrigieren des Translationsgeschwindigkeitsmusters, um einen Drehbetrag des durch das Winkelgeschwindigkeitsmuster gegebenen Drehbefehls zu verringern, und Erzeugen eines korrigierten Translationsgeschwindigkeitsmusters; und
    • Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf einem resultierenden Geschwindigkeitsvektor, der auf dem korrigierten Translationsgeschwindigkeitsmuster basiert, und gleichzeitiges Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus basierend auf einem Winkelgeschwindigkeitsbefehl, der auf dem Winkelgeschwindigkeitsmuster basiert.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass
    das Erzeugen des Winkelgeschwindigkeitsmusters für jedes Segment enthält:
    Festlegen einer Größe einer Winkelbeschleunigung auf einen vorgegebenen festen Wert; und
    Anwenden auf jedes Segment irgendeines eines Musters zum Aufrechterhalten einer konstanten Winkelgeschwindigkeit, eines Musters zum anfänglichen Beschleunigen und dann Aufrechterhalten einer konstanten Winkelgeschwindigkeit und eines Musters zum anfänglichen Aufrechterhalten einer konstanten Winkelgeschwindigkeit und dann Verzögern durch das Beginnen der Berechnung vom ersten Segment, um das Winkelgeschwindigkeitsmuster zu erzeugen.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren ferner enthalten:
    • Berechnen, falls die Winkelgeschwindigkeit an einem Endpunkt des Abtastweges nicht null ist, nachdem das Winkelgeschwindigkeitsmuster für das letzte Segment erzeugt worden ist, einer Verzögerungsstrecke, die erforderlich ist, damit der Drehantriebsmechanismus am Endpunkt des Abtastweges stoppt, und Korrigieren des Winkelgeschwindigkeitsmusters in einer derartigen Weise, dass der Drehantriebsmechanismus beginnt, aus der erforderlichen Verzögerungsstrecke vor dem Endpunkt zu verzögern.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren ferner enthalten:
    • Blockieren mehrerer der für jedes Segment erzeugten Winkelgeschwindigkeitsmuster; und
    • S-förmiges Krümmen eines Beschleunigungs-/Verzögerungsbereichs des blockierten Winkelgeschwindigkeitsmusters.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Entwurfsdaten, einer PCC und einem resultierenden Vektor schematisch zeigt;
    • 2 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel einer PCC zeigt;
    • 3 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel eines Messobjekts zeigt;
    • 4 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration eines gesamten Formmesssystems zeigt;
    • 5 ist ein funktionaler Blockschaltplan eines Host-Computers und eines Bewegungs-Controllers;
    • 6 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel eines Weges zeigt, der auf einer Seitenfläche eines säulenförmigen Werkstücks (Messobjekts) W zum Ausführen einer Abtastmessung mäandert;
    • 7 ist eine graphische Darstellung, die schematisch zeigt, dass ein Drehwinkel (Drehwinkelbefehl) in einem Abschnitt eines Abtastweges festgelegt ist;
    • 8 ist ein funktionaler Blockschaltplan eines Bewegungs-Controllers;
    • 9 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel eines Translationsgeschwindigkeitsmusters zeigt;
    • 10 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel eines Musters zeigt, bei dem Winkelinformationen zu dem Translationsgeschwindigkeitsmuster hinzugefügt sind;
    • 11 ist eine graphische Darstellung, die zeigt, dass eine Bewegungsstrecke Li, eine Anfangsgeschwindigkeit Vsi, eine Beschleunigungs-/Verzögerungszeit ta, eine Zeit tc konstanter Geschwindigkeit, eine Endgeschwindigkeit VFi, eine Anfangszeit ts und eine Endzeit tf jedes Segments zu dem Translationsgeschwindigkeitsmuster hinzugefügt sind;
    • 12 ist eine graphische Darstellung, die Beispiele der Winkelgeschwindigkeitsmuster zeigt, die auf jedes Segment anzuwenden sind;
    • 13 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel eines Winkelgeschwindigkeitsmusters eines Drehtisches zeigt, der mit einer Sonde synchronisiert ist, die durch einen Translationsbewegungsmechanismus bewegt wird;
    • 14 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel einer Abtastmessbewegung zeigt;
    • 15 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel einer Abtastmessbewegung zeigt;
    • 16 ist eine graphische Darstellung, die ein Winkelgeschwindigkeitsmuster zeigt, das korrigiert werden muss;
    • 17 ist eine graphische Darstellung, die zeigt, dass eine S-förmige Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitung an einem durch eine lineare Funktion gegebenen Geschwindigkeitsmuster ausgeführt wird;
    • 18 ist eine graphische Darstellung, die zeigt, dass die S-förmige Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitung an dem durch eine lineare Funktion gegebenen Geschwindigkeitsmuster ausgeführt worden ist;
    • 19 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel eines Neigungsdrehtischmechanismus zeigt;
    • 20 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel einer Sonde mit einer Drehachse zeigt;
    • 21 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Beziehung zwischen den Messbefehlsdaten und den korrigierten Messbefehlsdaten in einer vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
    • 22 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel einer korrigierten PCC zeigt;
    • 23 ist ein funktionaler Blockschaltplan eines Bewegungs-Controllers;
    • 24 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel eines Geschwindigkeitsmusters zeigt;
    • 25 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration eines Bewegungs-Controllers in einer fünften beispielhaften Ausführungsform zeigt;
    • 26 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel eines Weges für eine Abtastmessung zeigt;
    • 27 ist eine graphische Darstellung, die die graphische Darstellung nach 26 entlang einer Z-Achse zeigt;
    • 28 ist eine graphische Darstellung, die eine sechste beispielhafte Ausführungsform erklärt; und
    • 29 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des Berechnens eines Drehwinkelbefehls aus einem resultierenden Vektor V zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der Bezugszeichen, die an den Elementen in den Zeichnungen angebracht sind, veranschaulicht und beschrieben.
  • (Erste beispielhafte Ausführungsform)
  • 4 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration eines gesamten Formmesssystems 100 zeigt. Das Formmesssystem 100 enthält eine Koordinatenmessmaschine 200, einen Bewegungs-Controller 300, der den Antrieb der Koordinatenmessmaschine 200 steuert, und einen Host-Computer 500, der den Bewegungs-Controller 300 steuert und die notwendige Datenverarbeitung ausführt.
  • Die Koordinatenmessmaschine 200 enthält einen Messtisch 210, einen Translationsbewegungsmechanismus 220, eine Sonde 230 und einen Drehtischmechanismus 250.
  • Der Translationsbewegungsmechanismus 220 enthält ein torförmiges Y-Gleitstück 221, ein X-Gleitstück 222, eine Z-Achsen-Säule 223 und eine Z-Spindel 224. Das Y-Gleitstück 221 ist in einer derartigen Weise vorgesehen, dass es auf dem Messtisch 210 in der Y-Richtung verschiebbar ist. Das X-Gleitstück 222 gleitet entlang einem Träger des Y-Gleitstücks 221 in der X-Richtung. Die Z-Achsen-Säule 223 ist an dem X-Gleitstück 222 befestigt. Die Z-Spindel 224 bewegt sich innerhalb der Z-Achsen-Säule 223 in der Z-Richtung auf und ab.
  • Auf dem Y-Gleitstück 221, dem X-Gleitstück 222 und der Z-Spindel 224 sind jeweils ein (nicht gezeigter) Antriebsmotor und ein (nicht gezeigter) Codierer befestigt. Die Antriebsmotoren sind durch ein Antriebssteuersignal vom Bewegungs-Controller 300 angetrieben und gesteuert. Die Codierer detektieren die jeweiligen Bewegungsbeträge des Y-Gleitstücks 221, des X-Gleitstücks 222 und der Z-Spindel 224 und geben die Detektionswerte an den Bewegungs-Controller 300 aus. Die Sonde 230 ist am unteren Ende der Z-Spindel 224 befestigt.
  • Die Sonde 230 enthält einen Taster 231 und einen Stützabschnitt 233. Der Taster 231 enthält eine Tastspitze 232 auf der Spitzenseite (der Seite der Richtung der -Z-Achse). Der Stützabschnitt 233 stützt die Basisstirnseite (Seite der Richtung der +Z-Achse) des Tasters 231. Die Tastspitze 232 weist eine Kugelform auf und ist mit einem Messobjekt in Kontakt gebracht.
  • Wenn eine äußere Kraft auf den Taster 231 ausgeübt wird, d. h., wenn die Tastspitze 232 mit einem Messobjekt in Kontakt gebracht wird, stützt der Stützabschnitt 233 den Taster 231 in einer derartigen Weise, dass der Taster 231 innerhalb eines bestimmten Bereichs in den Richtungen der X-, der Y- und der Z-Achse beweglich ist. Der Stützabschnitt 233 enthält einen (nicht gezeigten) Sondensensor, der die Position des Tasters 231 in jeder Achsenrichtung detektiert. Der Sondensensor gibt einen Detektionswert an den Bewegungs-Controller 300 aus.
  • Der Drehtischmechanismus 250 ist an dem Messtisch angebracht und dreht einen Drehtisch 251 mit einem (nicht gezeigten) eingebautem Motor. Es wird angegeben, dass die Drehachse des Drehtisches 251 zur Z-Achse parallel ist. Der Drehtischmechanismus 250 enthält einen (nicht gezeigten) Drehgeber, der einen Detektionswert an den Bewegungs-Controller 300 ausgibt.
  • (Konfiguration des Host-Computers 500)
  • Als Nächstes wird im Folgenden der Host-Computer 500 beschrieben.
  • 5 ist ein funktionaler Blockschaltplan des Host-Computers 500 und des Bewegungs-Controllers 300. Der Host-Computer 500 enthält eine Zentraleinheit (CPU) 511 und einen Speicher und steuert die Koordinatenmessmaschine 200 über den Bewegungs-Controller 300. Die CPU 511 führt ein Messsteuerprogramm aus und implementiert dadurch die Messbewegung in der vorliegenden Ausführungsform. Der Host-Computer 500 ist nach Bedarf mit Ausgabevorrichtungen (einer Anzeige und einem Drucker) und Eingabevorrichtungen (einer Tastatur und einer Maus) verbunden.
  • Der Host-Computer 500 enthält ferner eine Speichereinheit 520 und eine Formanalyseeinheit 530. Die Speichereinheit 520 speichert Entwurfsdaten (CAD-Daten, NURBS-Daten oder dergleichen) hinsichtlich der Form eines Messobjekts (Werkstücks) W, die bei der Messung erhaltenen Messdaten und ein Messsteuerprogramm zum Steuern der gesamten Messbewegung.
  • Die Formanalyseeinheit 530 berechnet basierend auf den vom Bewegungs-Controller 300 ausgegebenen Messdaten die Oberflächenformdaten über das Messobjekt und führt eine Formanalyse durch, um einen Fehler, eine Verzerrung oder dergleichen der berechneten Oberflächenformdaten über das Messobjekt zu berechnen.
  • Die Formanalyseeinheit 530 setzt ferner die Entwurfsdaten (CAD-Daten, NURBS-Daten oder dergleichen), die die Informationen über einen Abtastweg enthalten, in eine PCC um, um Messbefehlsdaten zu erzeugen. Hier wird die Erzeugung von Messbefehlsdaten beschrieben.
  • Es wird z. B. angenommen, dass das Ausführen einer Abtastmessung an einem säulenförmigen Werkstück (Messobjekt) W, wie in 6 beispielhaft veranschaulicht ist, durch das Mäandern auf einer Seitenfläche des Werkstücks W erwünscht ist. In diesem Fall muss eine Bedienungsperson bei einer herkömmlichen Technik nur einen Abtastweg (Mäanderweg), wie in 6 gezeigt ist, festlegen, wobei der Abtastweg z. B. als CAD-Daten festgelegt worden ist. In der vorliegenden Ausführungsform gibt eine Bedienungsperson die Informationen über den Abtastweg und den Drehwinkelwert des Drehtisches 251 zu diesem Zeitpunkt als einen Befehlswert ein.
  • Wie in 7 beispielhaft veranschaulicht ist, wird der Abtastweg z. B. in einige Abschnitte aufgeteilt. Dann werden für jeden Abschnitt ein Drehwinkel θS des Drehtisches 251 zum Messen des Anfangspunktes des Abschnitts und ein Drehwinkel θF des Drehtisches 251 zum Messen des Endpunktes des Abschnitts festgelegt. (Der Endpunkt eines Abschnitts ist außerdem der Anfangspunkt des nächsten Abschnitts.) Es wird angenommen, dass dieser Drehwinkelbefehl in einer derartigen Weise in die Informationen über den Abtastweg eingebettet ist, um mit den CAD-Daten zu verknüpfen. Im Beispiel nach 7 sind die Drehwinkel des Drehtisches 251 am Anfangspunkt PS des ersten Abschnitts (Abschnitt 1) auf „0°“, am Endpunkt PF des Abschnitts auf „+10°“ und dergleichen gesetzt. (Bei der tatsächlichen Abtastmessbewegung wird der Drehtisch 251 um 10° gedreht, während die Tastspitze 232 die Abtastbewegung im ersten Abschnitt ausführt.)
  • Die Formanalyseeinheit 530 setzt mit dem in der verwandten Technik beschriebenen Verfahren die CAD-Daten in Punktgruppendaten (Konturpunktdaten) -> versetzte Konturpunktdaten -> eine PCC um.
  • Der Drehwinkelbefehl wird jedoch aus den Informationen über den Abtastweg extrahiert und zu dem entsprechenden Abschnitt einer PCC hinzugefügt, nachdem die PCC erzeugt worden ist. Die durch das Hinzufügen des Drehwinkelbefehls zur PCC erhaltenen Daten werden in der vorliegenden Ausführungsform als die „Messbefehlsdaten“ bezeichnet (siehe 8).
  • (Konfiguration des Bewegungs-Controllers 300)
  • 8 ist ein funktionaler Blockschaltplan des Bewegungs-Controllers 300. Der Bewegungs-Controller 300 wird im Folgenden beschrieben. Der Bewegungs-Controller 300 enthält eine Messbefehls-Erfassungseinheit 310, eine Zählereinheit 330, eine Antriebsbefehls-Erzeugungseinheit 340 und eine Antriebssteuereinheit 350.
  • Die Messbefehlserfassungseinheit 310 erfasst die Messbefehlsdaten vom Host-Computer 500.
    (in der vorliegenden Ausführungsform sind die Messbefehlsdaten die Daten, die durch das Hinzufügen eines Drehwinkelbefehls zu den PCC-Daten erhalten werden.)
  • Die Zählereinheit 330 zählt die von den Codierern ausgegebenen Detektionssignale, um die Verschiebungsbeträge der jeweiligen Gleitstücke zu messen, und zählt die vom Sondensensor ausgegebenen Detektionssignale, um den Verschiebungsbetrag der Sonde 230 (des Tasters 231) zu messen.
  • Aus den gemessenen Verschiebungsbeträgen der Gleitstücke und der Sonde 230 wird eine Koordinatenposition PP der Tastspitze 232 (die im Folgenden als eine Sondenposition PP bezeichnet wird) erhalten.
  • Zusätzlich wird aus dem durch die Zählereinheit 330 gemessenen Verschiebungsbetrag des Tasters 231 (ein Detektionswert (Px, Py, Pz) des Sondensensors) der Auslenkungsbetrag der Tastspitze 232 (der Absolutwert des Vektors Ep) erhalten. Ähnlich zählt die Zählereinheit 330 die vom Drehgeber detektierten Detektionssignale, um den Drehwinkel des Drehtischmechanismus 250 zu erhalten.
  • Die Antriebsbefehls-Erzeugungseinheit 340 enthält eine Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit 341, eine Translationsvektorbefehls-Erzeugungseinheit 342, eine Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 und eine Translationsvektorbefehls-Korrektureinheit 343.
  • Die Messbefehlsdaten werden durch Hinzufügen eines Drehwinkelbefehls zu den PCC-Daten erhalten.
  • Zuerst erzeugen die Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit 341 und die Translationsvektorbefehls-Erzeugungseinheit 342 wie in der herkömmlichen Weise aus einer PCC einen resultierenden Geschwindigkeitsvektor V. Das heißt, die Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit 341 und die Translationsvektorbefehls-Erzeugungseinheit 342 erzeugen in der vorliegenden Ausführungsform außerdem aus einer PCC einen resultierenden Geschwindigkeitsvektor V. Die Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit 341 teilt eine PCC in aufgeteilte PCCs auf und berechnet die Geschwindigkeitskurve aus den aufgeteilten PCCs, um die Bewegungsgeschwindigkeit (den Bewegungsvektor) der Sonde 230 zu berechnen, die durch den Translationsbewegungsmechanismus 220 bewegt wird (siehe 9). Das heißt, die Bewegungsgeschwindigkeit (der Bewegungsvektor) der Sonde 230, die durch den Translationsbewegungsmechanismus 220 bewegt wird, wird basierend auf der Krümmung jedes Segments der aufgeteilten PCCs festgelegt, wodurch ein Translationsgeschwindigkeitsmuster erzeugt wird, das in 9 beispielhaft veranschaulicht ist. Der Anmelder hat ausführlich offenbart, wie das Geschwindigkeitsmuster auf jedes Segment der aufgeteilten PCCs angewendet wird, und eine Folge von Geschwindigkeitsmustern (einen Geschwindigkeitsplan), die in 9 in z. B. JP 6063161 B gezeigt sind, und dergleichen ausführlich offenbart.
  • Die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 erzeugt einen Drehantriebsbefehl für den Drehtischmechanismus 250. Hier muss der Drehantriebsbefehl für den Drehtischmechanismus 250 nicht als ein Koordinatenwert (Winkelwert), sondern als eine sich ständig ändernde „Winkelgeschwindigkeit“ gegeben sein. Die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 muss den in den Messbefehlsdaten enthaltenen ,,Drehwinkelbefehl‟ in einen Winkelgeschwindigkeitsbefehl umsetzen. Zusätzlich muss die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 einen Drehwinkelbefehl erzeugen, um die Drehung des Drehtisches 251 mit der Bewegung der Sonde 230 durch den Translationsbewegungsmechanismus 220 in einer derartigen Weise zu synchronisieren, dass die Sonde 230 eine Abtastmessung auf der Oberfläche des Werkstücks entlang dem durch die Bedienungsperson festgelegten Abtastweg ausführt.
  • Die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 erfasst die Messbefehlsdaten einschließlich des Drehwinkelbefehls von der Messbefehls-Erfassungseinheit 310 und erfasst ferner das Translationsgeschwindigkeitsmuster (9) von der Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit 341. Das von der Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 erfasste Translationsgeschwindigkeitsmuster ist in 10 gezeigt. Dieses Muster ist das gleiche wie das durch die Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit 341 erzeugte Translationsgeschwindigkeitsmuster in 9, wobei aber Winkelinformationen zu ihm hinzugefügt sind. In den Messbefehlsdaten ist der Winkel des Drehtisches 251 am Anfangspunkt des Abschnitts 1 auf -10° gesetzt worden und ist der Winkel des Drehtisches 251 am Endpunkt des Abschnitts 1 (dem Anfangspunkt des Abschnitts 2) auf +10° gesetzt worden. Hier hat die Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit 341 den Abtastweg (die korrigierte PCC) in mehrere Segmente aufgeteilt und das Translationsgeschwindigkeitsmuster auf jedes Segment angewendet. Die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 legt ein Winkelgeschwindigkeitsmuster für jedes Segment des Translationsgeschwindigkeitsmusters fest, um die Translationsbewegung der Sonde 230 durch den Translationsbewegungsmechanismus 220 mit der Drehbewegung des Drehtisches 251 zu synchronisieren.
  • Wenn die Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit 341 das Translationsgeschwindigkeitsmuster erzeugt, werden für jedes Segment Seg(i) eine Bewegungsstrecke Li, eine Anfangsgeschwindigkeit Vsi, eine Beschleunigungs-/Verzögerungszeit ta, eine Zeit tc konstanter Geschwindigkeit und eine Endgeschwindigkeit VFi berechnet (siehe 11).
  • Weil die Beschleunigungs-/Verzögerungszeit ta und die Zeit tc konstanter Geschwindigkeit für jedes Segment Seg(i) berechnet worden sind, sind die Anfangszeit ts und die Endzeit tf jedes Segments bekannt, wobei eine für jedes Segment Seg(i) erforderliche Zeit T (Segmentbewegungszeit Tseg) außerdem bekannt ist.
  • Die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 weist jedem Segment Seg(i) basierend auf den Informationen Winkelinformationen zu.
  • Die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 berechnet für jedes Segment einen Drehwinkelwert θs am Anfang des Segments und einen Drehwinkelwert θf am Ende des Segments.
  • Der Winkel des Drehtisches 251 am Anfangspunkt des Abschnitts 1 ist auf 10° gesetzt worden, während der Winkel des Drehtisches 251 am Endpunkt des Abschnitts 1 auf +10° gesetzt worden ist.
  • Hier ist der Abschnitt 1 durch die Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit 341 in das Segment 1 bis zum Segment 4 aufgeteilt worden. Folglich verteilt die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 den gesamten Drehbetrag (in dieser Beschreibung 10°) während des Abschnitts 1 gemäß der für jedes Segment erforderlichen Zeit (Segmentbewegungszeit T) proportional. Entsprechend werden die Drehwinkel θ1, θ2, θ3 und dergleichen des Drehtisches 251 an den Anfangspunkten und den Endpunkten der Segmente erhalten, wie in 10 beispielhaft veranschaulicht ist. Dann wird außerdem der Drehbetrag Θ des Drehtisches 251 während jedes Segments (der Segmentdrehbetrag Θ) erhalten.
  • Die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 wendet auf jedes Segment ein Winkelgeschwindigkeits-Befehlsmuster an. Zu diesem Zeitpunkt wendet die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 das Winkelgeschwindigkeits-Befehlsmuster der Reihe nach sequentiell auf das erste Segment Seg1 an. Dies ist so, weil eine Endwinkelgeschwindigkeit ωF des vorherigen Segments Seg(i -1) eine Anfangswinkelgeschwindigkeit ωs des nächsten Segments Seg(i) wird.
  • Hier werden als die Winkelgeschwindigkeitsmuster, die auf jedes Segment anzuwenden sind, fünf in 12 gezeigte Muster vorbereitet.
  • Das erste Winkelgeschwindigkeitsmuster ist ein Winkelgeschwindigkeitsmuster für das Drehen des Drehtisches 251 mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit ω.
  • Die Anfangswinkelgeschwindigkeit ωs eines Segments ist durch das Winkelgeschwindigkeitsmuster des vorhergehenden Segments Seg(i -1) bestimmt. Das heißt, die Endwinkelgeschwindigkeit ωF des vorhergehenden Segments Seg(i -1) ist die Anfangswinkelgeschwindigkeit des nächsten Segments Seg(i), wobei die Anfangswinkelgeschwindigkeit ωs aufrechterhalten wird, falls das erste Winkelgeschwindigkeitsmuster angewendet wird. Falls ωs × T = Θ gilt, ist das erste Winkelgeschwindigkeitsmuster anwendbar.
  • Das zweite und das dritte Winkelgeschwindigkeitsmuster sind Winkelgeschwindigkeitsmuster zum anfänglichen Beschleunigen und dann Aufrechterhalten der konstanten Winkelgeschwindigkeit co.
  • Hier bedeutet „Beschleunigen“ das Erhöhen des Absolutwerts einer Winkelgeschwindigkeit.
  • Wenn die Linksdrehrichtung die positive Richtung ist, bedeutet das Beschleunigen in der Rechtsdrehrichtung „Verzögern“, wobei dies aber als „Beschleunigen“ in der negativen Richtung betrachtet wird. Wird z. B. die Größe der Winkelgeschwindigkeit ω (Drehgeschwindigkeit) berücksichtig, können dann das zweite und das dritte Winkelgeschwindigkeitsmuster als das gleiche betrachtet werden, weil beide Muster jedes eine Einstellperiode ta zum anfänglichen Erhöhen der Drehgeschwindigkeit aufweisen und dann eine Periode für eine konstante Drehgeschwindigkeit aufweisen. (Das heißt, die beiden Muster weisen nur in der Drehrichtung einen Unterschied auf.)
  • Hier wird angenommen, dass das erste Winkelgeschwindigkeitsmuster auf ein Segment Seg(i) angewendet wird, aber das Muster für den Segmentdrehbetrag Θ unzureichend ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Beschleunigungszeit als ta dargestellt, während die Zeit konstanter Geschwindigkeit als tc dargestellt wird, wobei die folgenden simultanen Gleichungen gelöst werden.
  • ta + tc = T ω s ⋅ ta + ( α ⋅ ta 2 / 2 ) + ω F ⋅ tc = Θ ω F = ω s + α ⋅ ta
    Figure DE102020126816A1_0003
  • In den Gleichungen ist α die (die Größe der) Beschleunigung des Drehtisches 251, wobei angenommen wird, dass die Größe der Beschleunigung des Drehtisches 251 auf einen vorgegebenen Wert festgelegt ist. Das heißt, der Drehtisch 251 beschleunigt oder verzögert so schnell wie möglich, um eine Zielwinkelgeschwindigkeit zu erreichen, und hält eine konstante Winkelgeschwindigkeit so lange wie möglich. (Die Größe der Beschleunigung wird nicht eingestellt.) Übrigens ist die Größe der Beschleunigung α vorzugsweise festgelegt, so dass sie etwa die Hälfte des Widerstandes gegen die Beschleunigung des Drehtisches 251 ist. Dies ist so, weil die Beschleunigungs-/Verzögerungskurve in eine S-förmige Kurve für eine glatte Beschleunigungs-/Verzögerungssteuerung bei der tatsächlichen Bewegungssteuerung umgesetzt wird, obwohl die Berechnung unter der Annahme, dass der Drehtisch 251 linear beschleunigt, effizient ist, wenn ein Winkelgeschwindigkeitsmuster (Geschwindigkeitsmuster) erzeugt wird.
  • Durch das Lösen der obigen Gleichungen werden die Beschleunigungszeit ta, die Zeit tc konstanter Geschwindigkeit und die Endwinkelgeschwindigkeit ωF erhalten. Es wird angegeben, dass im zweiten und im dritten Muster der Fall des Haltens des Beschleunigens zulässig ist.
  • Dies ist der Fall von ta = T(tc = 0).
  • Das vierte und das fünfte Winkelgeschwindigkeitsmuster sind Winkelgeschwindigkeitsmuster, bei denen sich der Drehtisch 251 anfangs mit der konstanten Winkelgeschwindigkeit cos dreht und dann verzögert.
  • Hier wird angenommen, dass das erste Winkelgeschwindigkeitsmuster auf ein Segment Seg(i) angewendet wird, wobei aber der Segmentdrehbetrag Θ überschritten wird.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird die Zeit konstanter Geschwindigkeit als tc dargestellt, wird die Verzögerungszeit als ta dargestellt und werden die folgenden simultanen Gleichungen gelöst.
  • ta + tc = T ω s ⋅ tc + ω s ⋅ ta + ( α ⋅ ta 2 / 2 ) = Θ ω F = ω s −α ⋅ ta
    Figure DE102020126816A1_0004
  • Durch das Lösen der obigen Gleichungen werden die Zeit tc konstanter Geschwindigkeit, die Verzögerungszeit ta und die Endwinkelgeschwindigkeit ωF erhalten. Es wird angegeben, dass im vierten und im fünften Muster der Fall des Haltens des Verzögerns zulässig ist.
  • Dies ist der Fall ta = T(tc = 0).
  • In dieser Weise wird das Winkelgeschwindigkeitsmuster des Drehtisches 251, das mit der Bewegung der Sonde 230 durch den Translationsbewegungsmechanismus 220 synchronisiert ist, erhalten, wenn die Winkelgeschwindigkeitsmuster von dem ersten Segment sequentiell berechnet werden, wie in 13 gezeigt ist.
  • Nach dem Erzeugen des Translationsgeschwindigkeitsmusters kombiniert die Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit 341 die benachbarten Segmente, um ein Blockieren auszuführen ( JP 6063161 B ), wobei aber die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 basierend auf dem Translationsgeschwindigkeitsmuster, bevor es blockiert wird, vorzugsweise das Winkelgeschwindigkeitsmuster auf jedes Segment anwendet. Es kann möglich sein, dass das Winkelgeschwindigkeitsmuster auf das blockierte Translationsgeschwindigkeitsmuster in einer Blockeinheit angewendet wird, wobei aber das Winkelgeschwindigkeitsmuster des Drehtisches 251 nicht richtig erhalten werden kann, falls eine Blockeinheit groß wird. Es kann außerdem möglich sein, dass die Winkelbeschleunigung α variabel ist oder dass mehr Winkelgeschwindigkeitsmuster vorbereitet werden (z. B. JP 6063161 B ), wobei aber die Berechnung im hohen Maße kompliziert wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Winkelgeschwindigkeitsmuster basierend auf dem Translationsgeschwindigkeitsmuster auf jedes Segment angewendet, bevor es blockiert wird, und wird das Winkelgeschwindigkeitsmuster mit einer einfachen Berechnung durch das Verringern der Anzahl der Winkelgeschwindigkeitsmuster und das Festlegen der Größe der Beschleunigung, so dass sie konstant ist, angewendet. Weil das Anwenden des Winkelgeschwindigkeitsmusters auf jedes Segment die Anzahl der Abschnitte erhöht, wird die Synchronisierung zusätzlich leicht ausgeführt. Es wird angegeben, dass der Hauptzweck des Drehtisches 251, um ein Werkstück W zu drehen, ist, die Störung zwischen der Sonde 230 und dem Werkstück W zu vermeiden, wobei die Störung grundsätzlich vermieden werden kann, wenn das Werkstück W während eines bestimmten Zeitraums in einer bestimmten Richtung mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit gedreht wird. Eine komplizierte und heikle Bewegung ist hauptsächlich durch den Translationsbewegungsmechanismus 220, der die Sonde entlang der korrigierten PCC bewegt, und die Auslenkungssteuerung bei der aktiven Abtastmessung implementiert.
  • Es wird angegeben, dass die Winkelgeschwindigkeitsmuster vorzugsweise blockiert werden, um den Drehtisch 251 anzutreiben und zu steuern. Es können z. B. alle in 13 gezeigten Segmente Seg1 bis Seg6 blockiert sein. Weil z. B. die Verzögerung in der letzten Hälfte des Segments Seg4 und die Beschleunigung in der ersteren Hälfte des Segments Seg5 die gleiche Beschleunigung ist, werden sie vorzugsweise als eine Beschleunigungszeitreihe behandelt.
  • Die Translationsvektorbefehls-Erzeugungseinheit 342 erzeugt basierend auf den festgelegten Abtastweginformationen (hier der korrigierten PCC) und dem in 11 gezeigten Translationsgeschwindigkeitsmuster (Translationsgeschwindigkeitsplan) einen resultierenden Geschwindigkeitsvektor V, wie in der verwandten Technik beschrieben worden ist.
  • V = Gf × Vf + Ge × Ve + Gc × Vc
    Figure DE102020126816A1_0005
  • Die Translationsvektorbefehls-Korrektureinheit 343 korrigiert den durch die Translationsvektorbefehls-Erzeugungseinheit 342 erzeugten resultierenden Vektor V, um den Drehbetrag des Drehtisches 251 zu verringern, und erzeugt einen drehungskorrigierten resultierenden Geschwindigkeitsvektor VAMD (einen korrigierten Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl). Hier wird angenommen, dass der Translationsbewegungsmechanismus 220 die Sonde 230 nicht in der Rechtsrichtung bewegt (der Pfeil A), sondern sich der Drehtisch 251 stattdessen in der Linksrichtung (der Pfeil B) in 14 dreht. Zu diesem Zeitpunkt wird der resultierende Vektor V korrigiert, um den Drehbetrag des Drehtisches 251 zu verringern.
  • Folglich wird der Vektor, der im Zustand nach 14 von der Drehachse des Drehtisches 251 zur Sonde 230 (der Tastspitze 232) gerichtet ist, als ein Radiusvektor R bezeichnet. Zusätzlich wird der Winkelgeschwindigkeitsvektor des Drehtisches 251 als ω dargestellt.
  • Die Geschwindigkeit (der Geschwindigkeitsvektor) des Drehtischs 251 an der Position der Sonde 230 (der Tastspitze 232) wird als Vθ = ω × R dargestellt, während der drehungskorrigierte resultierende Geschwindigkeitsvektor VAMD wie folgt durch das Verringern Vθ vom resultierenden Geschwindigkeitsvektor V dargestellt wird.
  • drehungskorrigierter resultierender Geschwindigkeitsvektor V AMD = Gf × Vf + Ge × Ve + Gc × Vc − G θ × V θ
    Figure DE102020126816A1_0006
  • Die Antriebssteuereinheit 350 enthält eine Translationsbewegungsmechanismus-Steuereinheit 351, die den Translationsbewegungsmechanismus 220 antreibt und steuert, und eine Drehantriebs-Steuereinheit 352, die den Drehtischmechanismus 250 antreibt und steuert (siehe 8).
  • Die Translationsvektorbefehls-Korrektureinheit 342 führt der Translationsbewegungsmechanismus-Steuereinheit 351 einen drehungskorrigierten resultierenden Geschwindigkeitsvektor VAMD zu.
  • Die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 führt der Drehantriebs-Steuereinheit 352 einen Winkelgeschwindigkeitsbefehl als einen Drehantriebsbefehl zu.
  • Die Übereinstimmung (Verknüpfung) zwischen dem auf dem Translationsgeschwindigkeitsmuster basierenden resultierenden Geschwindigkeitsvektor und dem auf dem Winkelgeschwindigkeitsmuster basierenden Drehantriebsbefehl (Winkelgeschwindigkeitsbefehl) wird aufrechterhalten, wobei der drehungskorrigierte resultierende Geschwindigkeitsvektor VAMD und der Drehantriebsbefehl, die miteinander synchronisiert sind, der Translationsbewegungsmechanismus-Steuereinheit 351 und der Drehantriebs-Steuereinheit 352 zugeführt werden. Dann führt die Translationsbewegungsmechanismus-Steuereinheit 351 ein Translationsbewegungssignal, das auf dem drehungskorrigierten resultierenden Geschwindigkeitsvektor VAMD basiert, dem Translationsbewegungsmechanismus 220 zu, während die Drehantriebs-Steuereinheit 352 ein Drehantriebssignal, das auf dem Drehantriebsbefehl basiert, dem Drehtischmechanismus 250 zuführt, wobei die Signale miteinander synchronisiert sind.
  • Das Bewegungssignal und das Drehantriebssignal, die in dieser Weise erzeugt worden sind, treiben den Translationsbewegungsmechanismus 220 und den Drehtischmechanismus 250 an, wodurch z. B. eine Abtastmessbewegung erhalten wird, wie in 15 gezeigt ist. Das heißt, die Sonde 230, die durch den Translationsmechanismus 220 bewegt wird, wird z. B. nur in der Z-Achsen-Richtung gerade gesenkt. Der Drehtisch 251 dreht sich gemäß der Bewegung der Sonde 230 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Im Ergebnis wird die Abtastmessung mit einem Weg ausgeführt, der auf der Seitenfläche des säulenförmigen Werkstücks W mäandert.
  • Als die Messdaten werden die dreidimensionalen Koordinaten der Tastspitze 232 durch den Codierer der Sonde 230 und den Codierer des Translationsbewegungsmechanismus 220 erfasst, wobei der Drehbetrag des Drehtischmechanismus 250 durch den Drehgeber erfasst wird. Um die Form des Werkstücks (Messobjekts) W zu analysieren, wird notwendigerweise der Drehbetrag des Drehtischmechanismus 250 betrachtet.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einer derartigen Konfiguration ist es möglich, eine Abtastmessung unter Verwendung der Drehung des Drehtischmechanismus 250 auszuführen.
  • In einer herkömmlichen Koordinatenmessmaschine werden die Sonde 230 und ein Werkstück W mit drei zueinander orthogonalen Antriebsachsen relativ bewegt, wobei aber in der vorliegenden Ausführungsform die Sonde 230 und ein Werkstück W mit vier Achsen relativ bewegt werden, die zusätzlich zu den drei Achsen die Drehachse des Drehtischmechanismus 250 enthalten. In dieser Weise arbeitet der Translationsbewegungsmechanismus 220 mit den drei zueinander orthogonalen Achsen mit dem Drehtischmechanismus 250 zusammen, die gedreht und angetrieben werden, wobei es möglich ist, die Bewegung der Sonde 230 zu verringern und zu vereinfachen. Dies kann die Messzeit verkürzen und den Messwirkungsgrad verbessern, wenn die Abtastmessung an einem Werkstück mit einer komplizierten Form mit einem kompliziertem Abtastweg ausgeführt wird.
  • Im Fall einer Rundheitsmessmaschine als ein Vergleichsbeispiel bewegt sich die Sonde der Rundheitsmessmaschine nur in der XZ-Ebene vorwärts und rückwärts. Alternativ ist die Bewegungsrichtung der Sonde auf eine vorgegebene Begrenzungsfläche eingeschränkt. Zusätzlich sind ein Drehbefehl für den Drehtischmechanismus und ein Bewegungsbefehl für den Translationsbewegungsmechanismus nicht synchronisiert, um zugeführt zu werden. Der Drehtischmechanismus und der Translationsbewegungsmechanismus sind separat angetrieben, wobei nur die Ergebnisse der beiden Mechanismen kombiniert werden.
  • Im Gegensatz ist bei der vorliegenden Erfindung der Drehtischmechanismus an der Koordinatenmessmaschine befestigt. Die Sonde kann sich natürlich in der Y-Richtung bewegen. Durch das Synchronisieren eines Drehbefehls für den Drehtischmechanismus mit einem Bewegungsbefehl für den Translationsbewegungsmechanismus wird die Abtastmessung mit einem Soll-Abtastweg ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt kann unter Verwendung der Drehung des Drehtischmechanismus der Bewegungsbetrag der Sonde des Translationsbewegungsmechanismus verringert werden.
  • Es hat eine Koordinatenmessmaschine gegeben, die sowohl einen Translationsbewegungsmechanismus als auch einen Drehtischmechanismus enthielt. Als ein Drehtischmechanismus gibt es in der vorliegenden Ausführungsform einen Drehtisch, wobei es außerdem eine bekannte mehrachsige Sonde mit einer Drehantriebsachse gibt. Es ist jedoch schwierig für eine Bedienungsperson, einen Abtastmessbefehl zu schreiben, der die Drehbewegung als Teilprogramm enthält, wobei viele Einschränkungen auferlegt sind. Insbesondere ist es schwierig, einen Drehbefehl als eine Winkelgeschwindigkeit zuzuführen.
  • Wenn eine Abtastmessung an einem Werkstück durch das Kombinieren eines Translationsbewegungsmechanismus und eines Drehtischmechanismus ausgeführt wird, wird normalerweise ein Messteilprogramm geschrieben, um den Translationsbewegungsmechanismus zu veranlassen, die Sonde zu einer gewünschten Position zu bewegen und die Translationsbewegung zu stoppen, und dann den Drehtischmechanismus zu veranlassen, die Sonde oder den Drehtisch mit einer vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit zu drehen. Damit die Koordinatenmessmaschine eine Abtastmessbewegung entlang eines ziemlich komplizierten Weges ausführen kann, während die Translationsbewegung mit der Drehbewegung synchronisiert wird, ist es wünschenswert, dass die in die Abtastweginformationen einzubettenden Winkelinformationen ein Winkelwert sind, der zu einem Koordinatenbefehl für die Koordinatenmessmaschine ähnlich ist.
  • Der Drehbefehl, der dem Drehtischmechanismus 250 zuzuführen ist, ist jedoch eine Winkelgeschwindigkeit, wobei die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 einen Winkelgeschwindigkeitsbefehl erzeugen muss. In dieser Hinsicht erzeugt gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344, solange wie die Bedienungsperson nur die Winkelinformationen in dem Abtastweg festlegt, ein Winkelgeschwindigkeitsmuster, das mit einem Translationsgeschwindigkeitsmuster synchronisiert ist, wobei eine Abtastmessung ausgeführt wird, bei der der Translationsantrieb und der Drehantrieb synchronisiert sind.
  • (Zweite beispielhafte Ausführungsform)
  • In der ersten beispielhaften Ausführungsform ist ein Prozess der Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 zum Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitsmusters beschrieben.
  • Hier wird der Endpunkt der Abtastmessung betrachtet.
  • Wenn die Spitze der Sonde 230 (die Tastspitze 232) den Endpunkt eines festgelegten Abtastweges erreicht, ist es erwünscht, dass die Bewegung der Sonde 230 durch den Translationsbewegungsmechanismus 220 und den Drehantrieb des Drehtisches 251 scharf stoppen.
  • Es wird ein Geschwindigkeitsmuster für den Translationsbewegungsmechanismus 220 und den Drehtisch 251 erzeugt, um im letzten Segment zu verzögern, um am Endpunkt des Abtastwegs zu stoppen, wobei aber die Winkelgeschwindigkeit im letzten Segment nicht ausreichend verringert werden kann, um am Endpunkt des Abtastwegs null zu sein. Aus diesem Grund erzeugt die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 zeitlich ein Winkelgeschwindigkeitsmuster für alle Segmente einschließlich des letzten Segments, wobei sie eine Verzögerungszeit (Verzögerungsstrecke) berechnet, die für den Stopp erforderlich ist, um das Winkelgeschwindigkeitsmuster zu korrigieren, falls die Winkelgeschwindigkeit am Endpunkt nicht ausreichend auf null verringert wird. Das zuerst erzeugte Winkelgeschwindigkeitsmuster ist z. B. in der in 16 gezeigten durchgezogenen Linie dargestellt, wobei seine Geschwindigkeit am Endpunkt überschritten wird. In diesem Fall wird das Winkelgeschwindigkeitsmuster so korrigiert, um das Verzögern von einem Segment oder bei Bedarf zwei Segmenten vor dem Endpunkt in einer derartigen Weise zu beginnen, dass die Winkelgeschwindigkeit am Endpunkt null ist. Bei diesem Prozess zum Korrigieren des Winkelgeschwindigkeitsmusters stoppen die Bewegung der Sonde 230 durch den Translationsbewegungsmechanismus 220 und die Drehung des Drehtisches 251, wenn die Sonde 230 den Endpunkt des Abtastwegs erreicht, wie von der Bedienungsperson beabsichtigt ist.
  • (Dritte beispielhafte Ausführungsform)
  • In einer dritten beispielhaften Ausführungsform wird eine S-förmige Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitung beschrieben.
  • In der ersten beispielhaften Ausführungsform ist die Winkelbeschleunigung α auf einen vorgegebenen festen Wert gesetzt und ist die Winkelgeschwindigkeit zu einer Beschleunigungs-/Verzögerungszeit eine lineare Funktion bezüglich der Zeit. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Winkelgeschwindigkeit bei der Steuerung des Drehtisches allmählich beschleunigt und allmählich verzögert. Das Ausführen einer S-förmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitung an einem Geschwindigkeitsmuster, das durch eine lineare Funktion gegeben ist, ist durch den Anmelder in JP 6050636 B offenbart worden (siehe z. B. 17). Bei der S-förmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitung ist es möglich, z. B. durch das Blockieren der zu verbindenden Segmente Seg4 und Seg5 des in 13 gezeigten Winkelgeschwindigkeitsmusters und dann das Ausführen der S-förmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitung den Drehtisch glatt zu drehen und ein Winkelgeschwindigkeitsmuster zum glatten Ändern einer Drehrichtung zu erhalten, wie in 18 beispielhaft veranschaulicht ist.
  • (Modifiziertes Beispiel 1)
  • In den obigen Ausführungsformen ist nur eine Drehachse des Drehtischmechanismus vorgesehen, wobei aber zwei oder mehr Drehachsen vorgesehen sein können.
  • Wie in 19 beispielhaft veranschaulicht ist, kann z. B. ein Neigungsdrehtischmechanismus verwendet werden, der ferner den Drehtisch neigen kann. In diesem Fall ist die Anzahl der Drehachsen zwei. Alternativ gibt es eine bekannte Sonde mit zwei Drehachsen, wie in 20 beispielhaft veranschaulicht ist, wobei eine einachsige Sonde mit einer Drehachse verwendet werden kann oder eine zweiachsige Sonde mit zwei Drehachsen verwendet werden kann. Zusätzlich können als eine Variation der Kombination eine einachsige Sonde mit einer Drehachse und der Drehtischmechanismus kombiniert und verwendet werden. Natürlich können eine biaxiale Sonde mit zwei Drehachsen und der Neigungsdrehtischmechanismus kombiniert werden.
  • Wenn ein Abtastweg als ein Messbefehl festgelegt wird, legt die Bedienungsperson außerdem einen Drehwinkelbefehl für jede Drehachse fest. Das Winkelgeschwindigkeitsmuster für jede Drehachse wird durch die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 berechnet, wie oben beschrieben worden ist. Falls die Anzahl der Drehachsen zwei oder mehr beträgt, ist die Korrektur zum Verringern des Drehbetrags aus einem Translationsvektorbefehl dennoch wirksam.
  • (Vierte beispielhafte Ausführungsform)
  • Als Nächstes wird im Folgenden eine vierte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Die Grundkonfiguration in der vierten beispielhaften Ausführungsform ist die gleiche wie die in der ersten beispielhaften Ausführungsform, wobei aber in der vierten beispielhaften Ausführungsform die Formanalyseeinheit 530 des Host-Computers 500 eine PCC korrigiert.
  • Nun wird auf 21 Bezug genommen.
  • Die Verarbeitung, bis die Formanalyseeinheit 530 eine PCC erzeugt und dann die „Messbefehlsdaten“ durch das Hinzufügen eines Drehwinkelbefehls zum entsprechenden Abschnitt der PCC erzeugt, ist die gleiche wie die in der ersten beispielhaften Ausführungsform. In der vierten beispielhaften Ausführungsform erzeugt die Formanalyseeinheit 530 eine korrigierte PCC, die durch Drehen und Bewegen der PCC um den Drehbetrag des Drehwinkelbefehls erhalten wird, um den Drehbetrag des Drehtischmechanismus 250 zu verringern. (Eine derartige Koordinatenumsetzungsverarbeitung wird durch den Host-Computer 500 schneller als durch den Bewegungs-Controller 300 ausgeführt.)
  • Wenn der Drehbetrag des Drehwinkelbefehls von der PCC verringert wird, wird die korrigierte PCC eine glattere Kurve, wie in 22 beispielhaft veranschaulicht ist. (Das heißt, es wird erwartet, eine Kurve zu erhalten, die sanft ist, als Ganzes eine geringe Krümmung aufweist oder nur wenige Änderungen der Krümmung aufweist. Falls ein Drehwinkelbefehl geeignet zugeführt wird, kann die korrigierte PCC im Extremfall eine Gerade sein.) Die Daten, die durch das Hinzufügen des Drehwinkelbefehls für jeden Abschnitt zur korrigierten PCC erhalten werden, werden als „korrigierte Messbefehlsdaten“ bezeichnet. Die „korrigierten Messbefehlsdaten“ werden vom Host-Computer 500 (der Formanalyseeinheit) an den Bewegungs-Controller 300 gesendet.
  • Als Nächstes wird im Folgenden die Verarbeitung im Bewegungs-Controller 300 beschrieben.
  • Es wird auf 23 Bezug genommen.
  • Der Unterschied zur ersten beispielhaften Ausführungsform (8) besteht darin, dass der Bewegungs-Controller 300 in der vierten beispielhaften Ausführungsform nicht mit der Translationsvektorbefehls-Korrektureinheit 343 versehen ist. Die Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit 341 und die Translationsvektorbefehls-Erzeugungseinheit 342 erzeugen bei dem herkömmlichen Verfahren einen resultierenden Geschwindigkeitsvektor V aus der korrigierten PCC. Das heißt, die Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit 341 teilt die korrigierte PCC in aufgeteilte PCCs auf und berechnet aus den aufgeteilten PCCs eine Geschwindigkeitskurve, um die Bewegungsgeschwindigkeit (den Bewegungsvektor) der Sonde 230 zu berechnen (siehe 24). Die Translationsvektorbefehls-Erzeugungseinheit 342 erzeugt den resultierenden Geschwindigkeitsvektor V, wie in der verwandten Technik beschrieben ist.
  • Die Verarbeitung selbst ist die gleiche wie das herkömmliche Verfahren und ist die gleiche wie die der ersten beispielhaften Ausführungsform, wobei aber die PCC in der vierten beispielhaften Ausführungsform korrigiert wird, um glatt zu sein. Falls das Geschwindigkeitsmuster mit der gleichen Verarbeitung erzeugt wird, wird folglich die Geschwindigkeit des Geschwindigkeitsmusters als Ganzes erhöht, wie in 24 beispielhaft veranschaulicht ist. Die anschließende Verarbeitung ist die gleiche wie die in der ersten beispielhaften Ausführungsform, wobei die redundante Beschreibung weggelassen wird.
  • Gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform ist es möglich, die Messzeit weiter zu verkürzen.
  • (Fünfte beispielhafte Ausführungsform)
  • Als Nächstes wird im Folgenden eine fünfte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • In der fünften beispielhaften Ausführungsform legt die Bedienungsperson keinen Drehwinkelbefehl fest, sondern erzeugt der Bewegungs-Controller 300 (oder der Host-Computer 500) aus einer PCC als ein Abtastweg automatisch einen Drehwinkelbefehl.
  • In der fünften beispielhaften Ausführungsform legt die Bedienungsperson lediglich einen Abtastweg wie in der herkömmlichen Weise fest. Die Formanalyseeinheit 530 des Host-Computers 500 setzt den Abtastweg in eine PCC als die Messbefehlsdaten um und führt die Daten dem Bewegungs-Controller 300 zu. Die Verarbeitung bis zu diesem Punkt ist die gleiche wie das herkömmliche Verfahren.
  • 25 zeigt eine Konfiguration des Bewegungs-Controllers 300 in der fünften beispielhaften Ausführungsform. Der Unterschied zur ersten beispielhaften Ausführungsform besteht darin, dass die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 einen Drehwinkelbefehl für den Drehtischmechanismus 250 berechnet.
  • Hier wird angenommen, dass die Bedienungsperson einen Weg für die Abtastmessung festlegt, wie in 26 beispielhaft veranschaulicht ist. Zusätzlich wird angenommen, dass die Interpolationspunkte auf der PCC als P1, P2, P3 und dergleichen festgelegt sind. Zu diesem Zeitpunkt wird der vom Interpolationspunkt P1 zum Interpolationspunkt P2 gerichtete Weggeschwindigkeitsvektor als Vf1 dargestellt. Die Verarbeitung, bis der Vektor erhalten wird, wird durch die Translationsvektorbefehls-Erzeugungseinheit 342 ausgeführt. (Dann erzeugt die Translationsvektorbefehls-Erzeugungseinheit 342 einen resultierenden Geschwindigkeitsvektor V. Diese Verarbeitung ist die gleiche wie bei dem herkömmlichen Verfahren.)
  • Die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 verwendet die durch die Translationsvektorbefehls-Erzeugungseinheit 342 erzeugten Weggeschwindigkeitsvektoren Vf1, Vf2 und dergleichen, um einen Drehwinkelbefehl für den Drehtischmechanismus 250 zu erzeugen. Die Weggeschwindigkeitsvektoren Vf1, Vf2 und dergleichen sind die Bewegungsrichtungen der Sonde 230 basierend auf den Entwurfswerten. Durch das Vergleichen des Weggeschwindigkeitsvektors Vf1 mit dem Weggeschwindigkeitsvektor Vf2 ist z. B. der Änderungsbetrag in der Bewegungsrichtung bekannt. Durch das Kompensieren eines Teils oder alles dieses Änderungsbetrags in der Bewegungsrichtung bei der Drehung des Drehtischmechanismus 250 wird der Antriebsbetrag des Translationsbewegungsmechanismus 220 entsprechend verringert.
  • Das Verfahren zum Erzeugen eines Drehwinkelbefehls für den Drehtischmechanismus 250 aus den Weggeschwindigkeitsvektoren Vf1, Vf2 und dergleichen wird als ein Beispiel beschrieben. 27 ist eine graphische Darstellung, die die graphische Darstellung nach 26 entlang der Z-Achse zeigt. (Das heißt, es wird angenommen, dass die graphische Darstellung auf die XY-Ebene projiziert ist.) Hier wird der zur Z-Achse parallele Vektor als ein Vektor Z bezeichnet. Zusätzlich wird der Kreuzproduktvektor des Vektors Z und der Weggeschwindigkeitsvektor Vf1 als VR1 dargestellt. In der XY-Ebene wird der Winkel, der durch den Vektor VR1 und den Weggeschwindigkeitsvektor Vf2 gebildet wird, als θ1 dargestellt. Wenn „θ1 - 90°“ durch Subtrahieren von 90° von θ1 berechnet wird, entspricht die Lösung der Änderung der Bewegungsrichtung vom Weggeschwindigkeitsvektor Vf1 zum Weggeschwindigkeitsvektor Vf2. (Dies bedeutet die Änderung der Richtung des Weggeschwindigkeitsvektors bei Betrachtung in der XY-Ebene).
  • Folglich soll der Drehwinkelbefehl für den Drehtischmechanismus 250 f(θi) als eine Funktion von θ1 sein. (Hier ist das Suffix i (i = 1, 2, 3, ...). Der Koeffizient und dergleichen der Funktion f wird geeignet bestimmt.) Sobald der Drehwinkelbefehl bestimmt ist, verringert die Translationsvektorbefehls-Korrektureinheit 343 den Drehbetrag vom resultierenden Geschwindigkeitsvektor V, um einen drehungskorrigierten resultierenden Geschwindigkeitsvektor VAMD (korrigierten Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl) zu erzeugen. Die anschließende Verarbeitung ist in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben worden und wird weggelassen.
  • (Sechste beispielhafte Ausführungsform)
  • In der fünften beispielhaften Ausführungsform wird der Weggeschwindigkeitsvektor Vf verwendet, wobei aber in einer sechsten beispielhaften Ausführungsform ein Auslenkungsbetrags-Korrekturvektor Ve verwendet wird, um einen Drehwinkelbefehl für den Drehtischmechanismus 250 zu berechnen.
  • Bezüglich 28 wird im Folgenden die sechste beispielhafte Ausführungsform beschrieben.
  • In diesem Beispiel wird die Richtung von rechts nach links (d. h., die „-X-Richtung“) als eine vorgegebene Annäherungsrichtung AP bezeichnet.
  • Falls die Normalenrichtung eines Werkstücks W aufrechterhalten wird, so dass sie, in der XY-Ebene betrachtet, an einem Kontaktpunkt der Sonde 230 (der Tastspitze 232) und des Werkstücks W parallel zur Annäherungsrichtung AP ist, kann das Werkstück W mit der Sonde 230 (der Tastspitze 232) gemessen werden.
  • Der Auslenkungsbetrag-Korrekturvektor Ve ist ein Vektor, damit ein Auslenkungsbetrag Ep der Sonde 230 ein vorgegebener Referenzauslenkungsbetrag EO (z. B. 0,3 mm) ist, und wird aus der Verschiebungsrichtung der Sonde 230 (der Tastspitze 232) berechnet. Der Auslenkungsbetrags-Korrekturvektor Ve ist notwendigerweise ein Vektor, der zur Normalen der Oberfläche des Werkstücks W parallel ist. Folglich berechnet die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 den Winkel, der durch den Vektor AP in der Annäherungsrichtung (den Annäherungsvektor AP) und den Auslenkungsbetrags-Korrekturvektor Ve gebildet wird, um einen Drehwinkelbefehl zum Drehen des Drehtischs 251 in einer derartigen Weise zu erzeugen, dass der Annäherungsvektor AP zum Auslenkungsbetrags-Korrekturvektor Ve parallel ist. Sobald der Drehwinkelbefehl bestimmt ist, verringert die Translationsvektorbefehls-Korrektureinheit 343 diesen Drehbetrag vom resultierenden Geschwindigkeitsvektor V, um einen drehungskorrigierten resultierenden Geschwindigkeitsvektor VAMD (korrigierten Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl) zu erzeugen. Die anschließende Verarbeitung ist in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben worden und wird weggelassen.
  • (Siebente beispielhafte Ausführungsform)
  • Ein Drehwinkelbefehl für den Drehtischmechanismus 250 wird unter Verwendung des Weggeschwindigkeitsvektors Vf in der fünften beispielhaften Ausführungsform und des Auslenkungsbetrags-Korrekturvektors Ve in der sechsten beispielhaften Ausführungsform berechnet, wobei aber in einer siebenten beispielhaften Ausführungsform ein Drehwinkelbefehl für den Drehtischmechanismus 250 unter Verwendung eines resultierenden Geschwindigkeitsvektors V berechnet wird.
  • Es wird angenommen, dass der Vektor auf die XY-Ebene projiziert ist.
  • In 29 werden die Interpolationspunkte P1, P2, P3 und dergleichen auf einer PCC festgelegt, erzeugt die Translationsvektorbefehls-Erzeugungseinheit 342 die resultierenden Vektoren V1, V2 und dergleichen.
  • Hier wird von den Elementen des resultierenden Vektors V1 das Element in der Drehrichtung des Drehtischmechanismus 250 durch den Drehtischmechanismus 250 gehandhabt.
  • Die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 erzeugt z. B. einen Drehwinkelbefehl wie folgt. Es wird angenommen, dass der Drehmittelpunkt des Drehtischmechanismus 250 als OC dargestellt wird und ein virtueller Kreis C1 den Abstand zwischen einem Punkt P1 und dem Mittelpunkt Oc als einen Radius r1 aufweist. Durch das Zeichnen einer Tangente L1 des virtuellen Kreises C1 am Punkt P1 der Elemente des resultierenden Vektors V1 wird das Element entlang der Richtung der Tangente L1 berechnet. (Genau genommen wird der resultierende Vektor V1 auf die XY-Ebene projiziert, wobei der auf die Tangente L1 projizierte Vektor berechnet wird.) Der in dieser Weise berechnete Vektor wird als ein Drehrichtungsvektor VL1 bezeichnet.
  • Durch die Rückwärtsdrehung des Drehtischmechanismus 250 um den Drehbetrag des Drehrichtungsvektors VL1 wird das Element in der Drehrichtung des Drehtisches für den Translationsbewegungsmechanismus 220 null. Das heißt, die Drehbefehls-Erzeugungseinheit 344 erzeugt einen Drehwinkelbefehl mit der zum Drehrichtungsvektor VL1 entgegengesetzten Richtung und zum Drehen des Drehtisches 251 um den gleichen Drehbetrag des Drehrichtungsvektors VL1. Sobald der Drehwinkelbefehl bestimmt ist, verringert die Translationsvektorbefehls-Korrektureinheit 343 den Drehbetrag von dem resultierenden Vektor V, um einen drehungskorrigierten resultierenden Geschwindigkeitsvektor VAMD (korrigierten Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl) zu erzeugen. Die anschließende Verarbeitung ist in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben worden und wird weggelassen.
  • Es wird angegeben, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen eingeschränkt ist und entsprechend modifiziert werden kann, ohne vom Schutzumfang abzuweichen.
  • In den obigen Ausführungsformen ist die aktive nominelle Abtastmessung beispielhaft veranschaulicht, wobei aber eine passive nominelle Abtastmessung ausgeführt werden kann.
  • Der Bewegungs-Controller 300 ist als ein Beispiel vom Host-Computer 500 getrennt, wobei aber der Bewegungs-Controller 300 und der Host-Computer 500 integriert sein und den Controller der Koordinatenmessmaschine bilden können.
  • In den obigen Ausführungsformen ist ein Sonde mit einer Tastspitze als eine Kontaktkugel, die ein Messobjekt detektiert, indem sie mit dem Objekt in Kontakt gebracht wird, beispielhaft veranschaulicht. Die Sonde ist jedoch nicht auf eine Kontaktsonde eingeschränkt und enthält eine Sonde, die ein Objekt detektiert, während sich die Tastspitze nicht mit dem Objekt in Kontakt befindet. Als eine derartige kontaktlose Sonde gibt es eine bekannte elektrostatische Kapazitätssonde oder eine optische Sonde.
  • Ein Messsteuerprogramm kann in einer Speichereinheit des Host-Computers durch ein Kommunikationsmittel, wie z. B. das Internet oder dergleichen, oder ein (nichtflüchtiges) Aufzeichnungsmedium, wie z. B. einen CD-ROM, eine Speicherkarte oder dergleichen, installiert werden. Alternativ kann das Messsteuerprogramm in einem Server oder dergleichen gespeichert werden, der getrennt vom Host-Computer vorbereitet werden kann, wobei jeder notwendige Teil des Messsteuerprogramms durch den Host-Computer durch ein Kommunikationsmittel, wie z. B. das Internet oder dergleichen, ein LAN-Kabel, eine Telephonleitung oder dergleichen, sequentiell geladen werden kann. Alternativ kann ein Server, der an einem von der Koordinatenmessmaschine entfernten Ort installiert ist, als der Host-Computer die Koordinatenmessmaschine und den Bewegungs-Controller direkt steuern.
    • 100
    Formmesssystem
    200
    Koordinatenmessmaschine
    210
    Messtisch
    220
    Translationsbewegungsmechanismus
    221
    Y-Gleitstück
    222
    X-Gleitstück
    223
    Z-Achsen-Säule
    224
    Z-Spindel
    230
    Sonde
    231
    Taster
    232
    Tastspitze
    233
    Stützabschnitt
    250
    Drehtischmechanismus
    251
    Drehtisch
    300
    Bewegungs-Controller
    310
    Messbefehls-Erfassungseinheit
    330
    Zählereinheit
    340
    Antriebsbefehls-Erzeugungseinheit
    341
    Translationsgeschwindigkeitsmuster-Planungseinheit
    342
    Translationsvektorbefehls-Erzeugungseinheit
    343
    Translationsvektorbefehls-Korrektureinheit
    344
    Drehbefehls-Erzeugungseinheit
    350
    Antriebssteuereinheit
    351
    Translationsbewegungsmechanismus-Steuereinheit
    352
    Drehantriebs-Steuereinheit
    500
    Host-Computer
    520
    Speichereinheit
    530
    Formanalyseeinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2019188280 [0001]
    • JP 2019188283 [0001]
    • JP 5274782 B [0003, 0004, 0023]
    • JP 6030339 B [0003, 0011, 0012, 0023]
    • JP 6063161 B [0003, 0016, 0023, 0064, 0090]
    • JP 6050636 B [0115]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Steuern einer Formmessvorrichtung, die konfiguriert ist, eine Sonde und ein Werkstück mit einem Translationsbewegungsmechanismus und einem Drehantriebsmechanismus relativ zu bewegen, um eine Abtastmessung an dem Werkstück durch das Bewegen der Sonde entlang einem im Voraus festgelegten Abtastweg auszuführen, wobei das Verfahren umfasst: Synchronisieren eines Bewegungsbefehls für den Translationsbewegungsmechanismus mit einem Drehbefehl für den Drehantriebsmechanismus in einer derartigen Weise, um eine Abtastmessung an dem Werkstück durch das Bewegen der Sonde entlang dem Abtastweg auszuführen.
  2. Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst: Festlegen eines Abtastweges und eines Drehwinkelbefehls für einen Drehtisch durch eine Bedienungsperson; Erzeugen eines Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls zum Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf den Daten über den Abtastweg in einer derartigen Weise, dass sich die Sonde entlang dem Abtastweg bewegt; Erzeugen eines Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Drehwinkelbefehl; Korrigieren des Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls, um einen Drehbetrag des Drehbefehls zu verringern, und Erzeugen eines korrigierten Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls; und Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus und des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf dem Drehbefehl und dem korrigierten Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl.
  3. Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst: Festlegen eines Abtastweges und eines Drehwinkelbefehls für einen Drehtisch durch eine Bedienungsperson; Korrigieren von Daten über den Abtastweg, um einen Drehbetrag des Drehbefehls zu verringern, und Erzeugen korrigierter Abtastwegdaten; Erzeugen eines Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls zum Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf den korrigierten Abtastwegdaten; Erzeugen eines Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Drehwinkelbefehl; und Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus und des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf dem Drehbefehl und dem Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl.
  4. Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst: Festlegen eines Abtastweges durch eine Bedienungsperson; Erzeugen eines Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls zum Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf den Daten über den Abtastweg in einer derartigen Weise, dass sich die Sonde entlang dem Abtastweg bewegt; Erzeugen eines Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl; Korrigieren des Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls, um einen Drehbetrag des Drehbefehls zu verringern, und Erzeugen eines korrigierten Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls; und Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus und des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf dem Drehbefehl und dem korrigierten Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl.
  5. Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 4, wobei: das Erzeugen des Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl das Erzeugen des Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf einer Änderung einer Richtung eines Weggeschwindigkeitsvektors Vf enthält und der Weggeschwindigkeitsvektor Vf ein Vektor mit einer Richtung von einem Interpolationspunkt auf dem Abtastweg zum nächsten Interpolationspunkt ist.
  6. Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 4, wobei: das Erzeugen des Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl das Erzeugen des Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf einem Winkel, der durch einen Auslenkungsbetrag-Korrekturvektor Ve und eine Annäherungsrichtung AP gebildet wird, enthält, die Annäherungsrichtung AP eine vorgegebene Richtung ist, in der der Translationsbewegungsmechanismus die Sonde mit dem Werkstück in Kontakt bringt, und der Auslenkungsbetrags-Korrekturvektor Ve ein Vektor zum Korrigieren eines Auslenkungsbetrags Ep der Sonde ist, so dass er ein vorgegebener Referenzauslenkungsbetrag E0 ist, und eine Richtung parallel zu einer Normalen des Werkstücks an einem Kontaktpunkt aufweist.
  7. Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 4, wobei: das Erzeugen des Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl umfasst: Berechnen eines virtuellen Kreises C1 mit einem Drehmittelpunkt Oc des Drehantriebsmechanismus als einen Mittelpunkt und einem Abstand r1 zwischen einem Kontaktpunkt der Sonde und des Werkstücks und dem Drehmittelpunkt Oc als einen Radius; Berechnen einer Tangente L1 des virtuellen Kreises C1 am Kontaktpunkt; Berechnen eines Drehrichtungsvektors VL1, der ein Element des Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls ist, in einer Richtung der Tangente L1; und Erzeugen des Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Drehrichtungsvektor VL1.
  8. Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst: Festlegen eines Abtastweges und eines Drehwinkelbefehls für den Drehantriebsmechanismus durch eine Bedienungsperson; Aufteilen von Daten über den Abtastweg in mehrere Segmente und Festlegen eines Translationsgeschwindigkeitsmusters des Translationsbewegungsmechanismus für jedes Segment basierend auf einer Krümmung jedes Segments; Berechnen eines Drehwinkelwerts an einem Anfang des Segments und eines Drehwinkelwerts an einem Ende des Segments für jedes Segment basierend auf dem Drehwinkelbefehl und Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitsmusters für jedes Segment; Korrigieren des Translationsgeschwindigkeitsmusters, um einen Drehbetrag des Drehbefehls zu verringern, der durch das Winkelgeschwindigkeitsmuster gegeben ist, und Erzeugen eines korrigierten Translationsgeschwindigkeitsmusters; und Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf einem resultierenden Geschwindigkeitsvektor, der auf dem korrigierten Translationsgeschwindigkeitsmuster basiert, und gleichzeitiges Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus basierend auf einem Winkelgeschwindigkeitsbefehl, der auf dem Winkelgeschwindigkeitsmuster basiert.
  9. Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst: Festlegen eines Abtastweges und eines Drehwinkelbefehls für den Drehantriebsmechanismus durch eine Bedienungsperson; Korrigieren von Daten über den Abtastweg, um einen Drehbetrag des Drehwinkelbefehls zu verringern, und Erzeugen korrigierter Abtastwegdaten; Aufteilen der korrigierten Abtastwegdaten in mehrere Segmente und Festlegen eines Translationsgeschwindigkeitsmusters des Translationsbewegungsmechanismus für jedes Segment basierend auf einer Krümmung jedes Segments; Berechnen eines Drehwinkelwerts an einem Anfang des Segments und eines Drehwinkelwerts an einem Ende des Segments für jedes Segment basierend auf dem Drehwinkelbefehl und dem Translationsgeschwindigkeitsmuster für jedes Segment; Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitsmusters für jedes Segment; und Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf einem resultierenden Geschwindigkeitsvektor, der auf dem Translationsgeschwindigkeitsmuster basiert, und gleichzeitiges Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus basierend auf einem Winkelgeschwindigkeitsbefehl, der auf dem Winkelgeschwindigkeitsmuster basiert.
  10. Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst: Festlegen eines Abtastweges durch eine Bedienungsperson; Aufteilen von Daten über den Abtastweg in mehrere Segmente und Festlegen eines Translationsgeschwindigkeitsmusters des Translationsbewegungsmechanismus für jedes Segment basierend auf einer Krümmung jedes Segments; Erzeugen eines Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehls zum Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf den Daten über den Abtastweg in einer derartigen Weise, dass sich die Sonde entlang dem Abtastweg bewegt; Erzeugen eines Drehbefehls für den Drehantriebsmechanismus basierend auf dem Translationsgeschwindigkeitsvektorbefehl; Berechnen eines Drehwinkelwerts an einem Anfang des Segments und eines Drehwinkelwerts an einem Ende des Segments für jedes Segment basierend auf dem Drehbefehl und Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitsmusters für jedes Segment; Korrigieren des Translationsgeschwindigkeitsmusters, um einen Drehbetrag des durch das Winkelgeschwindigkeitsmuster gegebenen Drehbefehls zu verringern, und Erzeugen eines korrigierten Translationsgeschwindigkeitsmusters; und Antreiben und Steuern des Translationsbewegungsmechanismus basierend auf einem resultierenden Geschwindigkeitsvektor, der auf dem korrigierten Translationsgeschwindigkeitsmuster basiert, und gleichzeitiges Antreiben und Steuern des Drehantriebsmechanismus basierend auf einem Winkelgeschwindigkeitsbefehl, der auf dem Winkelgeschwindigkeitsmuster basiert.
  11. Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei: das Erzeugen des Winkelgeschwindigkeitsmusters für jedes Segment umfasst: Festlegen einer Größe einer Winkelbeschleunigung auf einen vorgegebenen festen Wert; und Anwenden auf jedes Segment irgendeines eines Musters zum Aufrechterhalten einer konstanten Winkelgeschwindigkeit, eines Musters zum anfänglichen Beschleunigen und dann Aufrechterhalten einer konstanten Winkelgeschwindigkeit und eines Musters zum anfänglichen Aufrechterhalten einer konstanten Winkelgeschwindigkeit und dann Verzögern durch das Beginnen der Berechnung vom ersten Segment, um das Winkelgeschwindigkeitsmuster zu erzeugen.
  12. Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Verfahren ferner umfasst: Berechnen, falls die Winkelgeschwindigkeit an einem Endpunkt des Abtastweges nicht null ist, nachdem das Winkelgeschwindigkeitsmuster für das letzte Segment erzeugt worden ist, einer Verzögerungsstrecke, die erforderlich ist, damit der Drehantriebsmechanismus am Endpunkt des Abtastweges stoppt, und Korrigieren des Winkelgeschwindigkeitsmusters in einer derartigen Weise, dass der Drehantriebsmechanismus beginnt, aus der erforderlichen Verzögerungsstrecke vor dem Endpunkt zu verzögern.
  13. Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Verfahren ferner umfasst: Blockieren mehrerer der für jedes Segment erzeugten Winkelgeschwindigkeitsmuster; und S-förmiges Krümmen eines Beschleunigungs-/Verzögerungsbereichs des blockierten Winkelgeschwindigkeitsmusters.
  14. Messsteuerprogramm, das einen Computer veranlasst, das Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 1 auszuführen.
  15. Nichtflüchtiges Aufzeichnungsmedium, das ein Messsteuerprogramm aufzeichnet, das einen Computer veranlasst, das Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung nach Anspruch 1 auszuführen.
DE102020126816.5A 2019-10-14 2020-10-13 Verfahren zum steuern einer formmessvorrichtung Pending DE102020126816A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019188283A JP7344626B2 (ja) 2019-10-14 2019-10-14 形状測定装置の制御方法
JP2019-188283 2019-10-14
JP2019188280A JP7402653B2 (ja) 2019-10-14 2019-10-14 形状測定装置の制御方法
JP2019-188280 2019-10-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020126816A1 true DE102020126816A1 (de) 2021-04-15

Family

ID=75155669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020126816.5A Pending DE102020126816A1 (de) 2019-10-14 2020-10-13 Verfahren zum steuern einer formmessvorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11204237B2 (de)
CN (1) CN112729180A (de)
DE (1) DE102020126816A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4235325A3 (de) * 2020-04-21 2023-09-20 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von messpunkten einer angepassten messbahn zur vermessung eines messobjekts durch eine koordinatenmesseinrichtung sowie programm
CN113867272B (zh) * 2021-10-18 2022-06-21 天津理工大学 一种基于切线矢量的用于数控系统椭圆弧及圆弧的速度规划方法
CN113899280B (zh) * 2021-11-08 2022-09-09 上海交通大学 整体叶盘叶片四轴联动扫描路径规划方法及系统

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05274782A (ja) 1992-03-26 1993-10-22 Nec Corp 直流モータ制御回路
SE9201602D0 (sv) 1992-05-21 1992-05-21 Siemens Elema Ab Anordning foer att minska stroemfoerbrukningen hos medicinsk, i maenniskokroppen implanterbar, elektrisk utrustning
JPH0630339A (ja) 1992-07-09 1994-02-04 Fujitsu Ltd 赤外線信号処理回路
NL1013479C1 (nl) * 1999-11-03 2001-05-09 Theodorus Wilhelmus Antonius C Meetinrichting omvattende een verplaatsbare meettaster.
GB0508395D0 (en) * 2005-04-26 2005-06-01 Renishaw Plc Method for scanning the surface of a workpiece
JP5274782B2 (ja) 2007-03-27 2013-08-28 株式会社ミツトヨ 表面性状測定装置、表面性状測定方法及び表面性状測定プログラム
DE102007051054A1 (de) * 2007-10-19 2009-04-30 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zum Korrigieren der Messwerte eines Koordinatenmessgeräts und Koordinatenmessgerät
DE102012205599A1 (de) * 2012-04-04 2013-10-10 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung bei der Bestimmung von Koordinaten eines Werkstücks oder bei der Bearbeitung eines Werkstücks
JP6113963B2 (ja) * 2012-04-26 2017-04-12 株式会社ミツトヨ 形状測定方法、及び形状測定装置
JP6030339B2 (ja) 2012-05-17 2016-11-24 株式会社ミツトヨ 形状測定装置
JP6063161B2 (ja) 2012-07-20 2017-01-18 株式会社ミツトヨ 形状測定装置及び形状測定装置の制御方法
JP6144157B2 (ja) * 2013-08-26 2017-06-07 株式会社ミツトヨ 形状測定装置及びｖ溝求心測定方法
JP6226716B2 (ja) * 2013-11-22 2017-11-08 株式会社ミツトヨ アーム型三次元測定機及びアーム型三次元測定機における撓み補正方法
US9557157B2 (en) * 2014-12-01 2017-01-31 Steven Eugene Ihlenfeldt Inertial dimensional metrology
US9933248B2 (en) * 2016-07-20 2018-04-03 Tesa Sa Height gauge

Also Published As

Publication number Publication date
US20210108909A1 (en) 2021-04-15
US11204237B2 (en) 2021-12-21
CN112729180A (zh) 2021-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102020126816A1 (de) Verfahren zum steuern einer formmessvorrichtung
EP0866390B1 (de) Verfahren zur Steuerung von Koordinatenmessgeräten nach Solldaten
EP3049758B1 (de) Reduzierung von fehlern einer drehvorrichtung, die bei der bestimmung von koordinaten eines werkstücks oder bei der bearbeitung eines werkstücks verwendet wird
DE60129009T2 (de) Bewegungskorrektur eines industrieroboters
EP1086407B1 (de) Steuerverfahren für einen industrieroboter
DE102015219141A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine
DE602006000541T2 (de) Servosteuervorrichtung und Verfahren zur Einstellung eines Servosystems
DE102021106878B4 (de) Verfahren zur direkten raumlage-rückkopplungssteuerung und direkte raumlage-rückkopplungsgesteuerte maschine
DE102014223743A1 (de) Verfahren zum Identifizieren eines geometrischen Fehlers eines mehrachsigen Maschinenwerkzeugs und mehrachsiges Maschinenwerkzeug
DE112009003699T5 (de) Maschinenbewegungsbahnmessvorrichtung, numerisch gesteuertewerkzeugmaschine und maschinenbewegungsbahnmessverfahren
WO2013149862A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum reduzieren von fehlern einer drehvorrichtung bei der bestimmung von koordinaten eines werkstücks oder bei der bearbeitung eines werkstücks
DE102013016489A1 (de) Werkzeugbewegungsbahn-Anzeigeeinrichtung mit einer Funktion zum Anzeigen der Umkehrposition einer Servo-Achse
DE19841716A1 (de) Steuerungsverfahren und numerische Steuerung zur Bewegungsführung von industriellen Bearbeitungsmaschinen
DE102019007720A1 (de) Robotervorrichtung
DE102017008570A1 (de) Werkzeugmaschine und Verfahren zum Glätten eines Werkstücks
EP3240994A1 (de) Erfassung von geometrischen abweichungen einer bewegungsführung bei einem koordinatenmessgerät oder einer werkzeugmaschine
DE112017006465T5 (de) Verfahren zur Identifizierung von Bewegungsfehlern für Werkzeugmaschinen
DE102019003286A1 (de) Numerische Steuerung
DE102019110508A1 (de) Verfahren zum Steuern eines Koordinatenmessgerätes und Koordinatenmessgerät
DE102017008748A1 (de) Software-Baustein, Präzisionsmaschine, Verfahren und Bauteil
DE102018201322A1 (de) Verfahren zum Steuern eines Formmessgeräts
DE112016004105T5 (de) Numerische Steuervorrichtung
DE112016007167T5 (de) Numerische Steuervorrichtung
DE112018008111T5 (de) Zielspurerzeugungsvorrichtung, Fahrzeugsteuerungsvorrichtung, Zielspurerzeugungsverfahren und Fahrzeugsteuerungsverfahren
DE102017003833A1 (de) Laserbearbeitungsvorrichtung und Laserbearbeitungsverfahren