DE112020000438B4 - Dreidimensionales messsystem, und dreidimensionales messverfahren - Google Patents

Dreidimensionales messsystem, und dreidimensionales messverfahren Download PDF

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Abstract

Dreidimensionales Messsystem, das folgendes aufweist:eine Oberflächenplatte (18);einen Roboterarm (50), der so konfiguriert ist, dass er ein zu messendes Werkstück (W) hält und eine Lage des Werkstücks (W) ändert;eine Sonde (22), die so konfiguriert ist, dass sie relativ zur Oberflächenplatte (18) beweglich ist und eine dreidimensionale Messung am Werkstück (W) durchführt, Mittel zum Erfassen einer Relativpositionsänderung zum Erfassen einer Änderung einer Relativposition zwischen der Oberflächenplatte (18) und dem Roboterarm (50); und Korrekturmittel zum Korrigieren eines Ergebnisses der von der Sonde (22) an dem Werkstück (W) durchgeführten Messung auf der Grundlage eines Ergebnisses der von den Mitteln zum Erfassen der Relativpositionsänderung durchgeführten Erfassung.

Description

  • {Technisches Gebiet}
  • Der vorliegende Gegenstand bezieht sich auf dreidimensionale Messsysteme und dreidimensionale Messverfahren, insbesondere auf ein dreidimensionales Messsystem und ein dreidimensionales Messverfahren unter Verwendung einer dreidimensionalen Messmaschine und eines Roboterarms.
  • {Technischer Hintergrund}
  • Bisher wurden verschiedene Techniken vorgeschlagen, die mit der Installation eines Werkstücks verbunden sind, das ein Ziel der von der dreidimensionalen Messmaschine durchgeführten Messung ist, wenn das Werkstück gemessen wird.
  • PTL 1 schlägt zum Beispiel eine Messvorrichtung vor, die verwendet wird, wenn ein Werkstück auf einer Oberflächenplatte montiert ist. Gemäß einer in PTL 1 offengelegten Messvorrichtung können Blöcke in geeigneter Weise auf einer Plattenpalette angeordnet werden, und die Blöcke können das Werkstück mit einer dreidimensionalen Form fixieren. Eine Vielzahl von Paletten, auf denen jeweils ein Werkstück im Voraus fixiert wurde, werden vorbereitet, so dass jedes der Werkstücke automatisch auf eine Oberflächenplatte gesetzt wird, indem die Paletten von einer zur anderen ausgetauscht werden.
  • {Zitatliste}
  • {Patentliteratur}
  • {PTL 1} Japanische offengelegte Patentanmeldung JP H04- 32 301 A
  • {Zusammenfassung der Erfindung}
  • {Technisches Problem}
  • Hier muss ein zu messendes Werkstück nicht zwangsläufig in nur einer Lage bzw. Ausrichtung angeordnet sein, sondern das Werkstück kann in einer Vielzahl von Lagen angeordnet sein. Wenn ein einzelnes Werkstück in einer Vielzahl von Lagen gemessen wird, wie oben beschrieben, werden für die einzelnen Lagen geeignete Messvorrichtungen für die Lagen des Werkstücks benötigt. Dementsprechend erhöhen sich die Anzahl der Konstruktionsvorgänge und die Kosten für die Messvorrichtungen. Außerdem muss das Werkstück für die einzelnen Lagen der Messung auf die Messvorrichtungen aufgespannt werden, so dass eine lange Vorbereitungszeit für die Messung erforderlich ist.
  • Auch bei Verwendung der in PTL 1 offenbarten Messvorrichtung sind bei der Vermessung des einzelnen Werkstücks in mehreren Lagen unterschiedliche Paletten für unterschiedliche Lagen des Werkstücks zu erzeugen und das Werkstück muss in unterschiedlichen Messlagen auf die unterschiedlichen Messvorrichtungen aufgespannt werden.
  • Dementsprechend ergibt sich das Problem, dass die Messeffizienz der allgemeinen Techniken gering ist, da ein Werkstück von einer Person montiert wird. Darüber hinaus ist neben der Verbesserung der Messeffizienz auch die Verbesserung der Messgenauigkeit eines der wichtigen technischen Themen für die dreidimensionalen Messmaschinen.
  • Ein Ziel des gegenwärtig offenbarten Gegenstandes ist es, ein dreidimensionales Messsystem und ein dreidimensionales Messverfahren bereitzustellen, die die Messgenauigkeit und die Messeffizienz verbessern.
  • (Lösung des Problems)
  • Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, umfasst ein dreidimensionales Messsystem gemäß einem ersten Aspekt des gegenwärtig offenbarten Gegenstands eine Oberflächenplatte, einen Endeffektor, der so konfiguriert ist, dass er ein zu messendes Werkstück hält, einen Roboterarm, der so konfiguriert ist, dass er eine Lage des Werkstücks ändert, und eine Sonde, die so konfiguriert ist, dass sie relativ zu der Oberflächenplatte beweglich ist. Da der Roboterarm so konfiguriert ist, dass er die Lage des Werkstücks ändern kann, kann die Lage des Werkstücks leicht geändert werden, wenn eine dreidimensionale Messung unter Verwendung der Sonde durchgeführt wird, die so konfiguriert ist, dass sie relativ zu der Oberflächenplatte beweglich ist. Dementsprechend kann die Effizienz der dreidimensionalen Messung verbessert werden. Da die Lage des Werkstücks mit Hilfe des Roboterarms geändert wird, wird die Variation der Messposition reduziert und die Messgenauigkeit kann verbessert werden.
  • Bei dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt führt die Sonde die dreidimensionale Messung an dem Werkstück vorzugsweise in einem Zustand durch, in dem das Werkstück von dem Roboterarm gehalten wird. Da die Sonde die dreidimensionale Messung an dem Werkstück in dem Zustand durchführt, in dem das Werkstück von dem Endeffektor des Roboterarms gehalten wird, kann die Lage des Werkstücks leicht verändert werden. Dementsprechend kann die Effizienz der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • Das dreidimensionale Messsystem gemäß dem ersten Aspekt weist vorzugsweise Mittel zum Erfassen der Relativpositionsänderung zum Erfassen einer Änderung einer Relativposition zwischen der Oberflächenplatte und dem Roboterarm und Korrekturmittel zum Korrigieren eines Ergebnisses der durch die Sonde an dem Werkstück durchgeführten Messung basierend auf einem Ergebnis der durch die Mittel zur Erfassung der Relativpositionsänderung durchgeführten Erfassung auf.
  • Beispiele für eine äußere Umgebung (eine Messumgebung), die sich auf die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung auswirkt, umfassen eine Änderung der Relativposition zwischen der Oberflächenplatte und dem Roboterarm. Da die Erfassungsmittel für die Änderung der Relativposition eine Änderung der Relativposition zwischen der Oberflächenplatte und dem Roboterarm erfassen kann und die Korrekturmittel ein Ergebnis der durch die Sonde am Werkstück durchgeführten Messung auf der Grundlage eines Ergebnisses der Erfassung korrigieren können, kann die Genauigkeit der am Werkstück durchgeführten dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • In dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt umfassen die Erfassungsmittel für die Änderung der Relativposition vorzugsweise Armvibrationserfassungsmittel zur Erfassung der Vibration des Roboterarms. Hierdurch kann der Einfluss der Vibration des Roboterarms reduziert und die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • In dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt umfassen die Erfassungsmittel der Relativpositionsänderung vorzugsweise Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmittel zur Erfassung einer Vibration der Oberflächenplatte und/oder Neigungserfassungsmittel zur Erfassung einer Neigung der Oberflächenplatte relativ zu einer horizontalen Richtung. Hierdurch kann der Einfluss der Vibration und/oder einer Neigung der Oberflächenplatte reduziert und die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • In dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt erfassen die Mittel zur Relativpositionsänderung vorzugsweise Änderungsbeträge einer Relativposition in einer horizontalen Richtung und einer vertikalen Richtung, und die Korrekturmittel addieren vorzugsweise die Änderungsbeträge der Relativposition zu einem Ergebnis der Messung, die an dem Werkstück durch die Sonde in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung durchgeführt wird, oder subtrahieren die Änderungsbeträge der Relativposition davon.
  • In dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt erfassen die Erfassungsmittel für die Änderung der Relativposition vorzugsweise eine Änderung der Relativposition in Echtzeit, und die Korrekturmittel korrigieren vorzugsweise ein Ergebnis der Messung, die an dem Werkstück durch die Sonde in Echtzeit durchgeführt wird, basierend auf der in Echtzeit erfassten Änderung der Relativposition.
  • In dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt umfassen die Mittel zum Erfassen einer Änderung der Relativposition vorzugsweise einen Laser Tracker mit einem Reflektor und einem Laser Tracker-Körper, der so konfiguriert ist, dass er Laserlicht zum Reflektor emittiert und reflektiertes Licht des Laserlichts vom Reflektor empfängt, um eine Verschiebung des Reflektors zu erhalten.
  • Der Reflektor ist vorzugsweise am Roboterarm angeordnet. Durch die Anordnung des Reflektors am Roboterarm können Vibrationen des Roboterarms selbst, die auf das Werkstück W einwirken, genauer erfasst werden.
  • Das dreidimensionale Messsystem gemäß dem ersten Aspekt umfasst vorzugsweise Temperaturerfassungsmittel zum Erfassen einer Temperatur des Werkstücks und Korrekturmittel zum Korrigieren eines Ergebnisses der von der Sonde an dem Werkstück durchgeführten Messung auf der Grundlage eines Ergebnisses der von den Temperaturerfassungsmitteln durchgeführten Erfassung.
  • Zu den Beispielen für die äußere Umgebung (die Messumgebung), die die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung beeinflusst, gehört eine Temperatur des Werkstücks. Da die Temperaturerfassungsmittel eine Temperatur des Werkstücks erfassen können und die Korrekturmittel ein Ergebnis der dreidimensionalen Messung basierend auf der Temperatur des Werkstücks korrigieren können, kann der Einfluss der Temperatur des Werkstücks reduziert und die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • Bei dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt umfasst der Endeffektor des Roboterarms vorzugsweise Temperaturerfassungsmittel zur Erfassung einer Temperatur des Werkstücks. Die Temperaturerfassungsmittel sind weiter bevorzugt an einer Halteoberfläche des Endeffektors angeordnet, die das Werkstück hält. Dadurch kann eine Temperatur des vom Endeffektor gehaltenen Werkstücks mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Da der Endeffektor außerdem das Temperaturerfassungsmittel enthält, kann die Temperaturerfassung automatisch gestartet werden, wenn der Roboterarm das Werkstück hält. Dementsprechend kann die Effizienz der dreidimensionalen Messung verbessert werden. Das dreidimensionale Messsystem gemäß dem ersten Aspekt umfasst vorzugsweise Korrekturmittel zum Korrigieren eines Ergebnisses der von der Sonde an dem Werkstück durchgeführten Messung auf der Grundlage eines Ergebnisses der von den Temperaturerfassungsmitteln durchgeführten Erfassung. Da das Ergebnis der dreidimensionalen Messung basierend auf der Temperatur des Werkstücks korrigiert werden kann, kann der Einfluss der Temperatur des Werkstücks reduziert und die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • In dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt erfassen die Temperaturerfassungsmittel eine Temperatur des Werkstücks in einem Zustand, in dem das Werkstück von dem Roboterarm gehalten wird. Da die Temperatur in dem Zustand erfasst werden kann, in dem das Werkstück nicht auf der Oberflächenplatte montiert ist, sondern von dem Roboterarm gehalten wird, kann das Werkstück schnell transportiert werden, ohne einmal auf der Oberflächenplatte montiert zu werden, wenn das Werkstück beispielsweise eine vorgegebene Temperaturbedingung nicht erfüllt. Dementsprechend kann eine Betriebsrate des dreidimensionalen Messsystems verbessert werden.
  • In dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt beginnen die Temperaturerfassungsmittel vorzugsweise mit der Erfassung einer Temperatur des Werkstücks, wenn das Werkstück von dem Roboterarm gehalten wird. Obwohl die Temperaturerfassung nach dem Montieren des Werkstücks auf die Oberflächenplatte gemäß der allgemeinen Technik durchgeführt wird, kann die Temperaturerfassung im dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt zu einem früheren Zeitpunkt als bei der allgemeinen Technik gestartet werden. Dies ist erheblich vorteilhaft, wenn eine vergleichsweise lange Zeitspanne für die Aktivierung der Temperaturerfassungsmittel benötigt wird.
  • Bei dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt kann eine Roboterbasis, die den Roboterarm trägt, außerhalb der Oberflächenplatte angeordnet sein. Da die Roboterbasis außerhalb der Oberflächenplatte angeordnet ist, kann ein vergleichsweise großer Roboterarm verwendet werden.
  • Bei dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt kann die Roboterbasis, die den Roboterarm trägt, auf der Oberflächenplatte angeordnet sein. Da die Roboterbasis auf der Oberflächenplatte angeordnet ist, ist das Vibrationssystem des Roboterarms dasselbe wie das der Oberflächenplatte. Dementsprechend kann der Einfluss der Vibration der äußeren Umgebung reduziert und die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • In dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt umfasst der Roboterarm vorzugsweise einen Anschlagabschnitt, der direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte anliegt, wenn die Sonde das Werkstück misst. Da der Anschlagabschnitt des Roboterarms direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte anliegt, kann die Vibration des Roboterarms selbst reduziert werden, und dementsprechend kann die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • In dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt ist ein Dämpfungselement auf der Oberflächenplatte angeordnet, und der Anschlagabschnitt des Roboterarms liegt durch das Dämpfungselement indirekt auf der Oberflächenplatte an. Da der Anschlagabschnitt des Roboterarms indirekt an der Oberflächenplatte anliegt, kann der Freiheitsgrad der Haltung des Roboterarms zum Zeitpunkt der Messung verbessert werden. Da außerdem ein Spalt in vertikaler Richtung (Z-Richtung) zwischen dem Roboterarm und der Oberflächenplatte gewährleistet werden kann, kann die Messung durchgeführt werden, während ein Werkstück mit einer vergleichsweise großen Länge in vertikaler Richtung so gehalten wird, dass es nicht in Kontakt mit der Oberflächenplatte ist.
  • In dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt weist der Roboterarm eine Vielzahl von Armen und eine Vielzahl von Gelenkabschnitten auf, die die Vielzahl von Armen drehbar miteinander verbinden, und der Anschlagabschnitt des Roboterarms ist einer der Vielzahl von Gelenkabschnitten. Der anliegende Abschnitt des Roboterarms ist vorzugsweise einer der mehreren Gelenkabschnitte, der dem Endeffektor am nächsten ist.
  • Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, umfasst ein dreidimensionales Messverfahren gemäß einem zweiten Aspekt des gegenwärtig offenbarten Gegenstands einen Transportschritt des Transportierens eines zu messenden Werkstücks durch einen Roboterarm, der so konfiguriert ist, dass er eine Lage des Werkstücks ändert, und einen Messschritt des Durchführens einer dreidimensionalen Messung an dem Werkstück durch eine Sonde, die so konfiguriert ist, dass sie relativ zu der Oberflächenplatte beweglich ist. Auch bei dem dreidimensionalen Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt können die gleichen Effekte wie bei dem dreidimensionalen Messsystem gemäß dem ersten Aspekt erzielt werden.
  • Bei dem dreidimensionalen Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt führt die Sonde die dreidimensionale Messung an dem Werkstück vorzugsweise in einem Zustand durch, in dem das Werkstück im Messschritt von dem Roboterarm gehalten wird. Da die Sonde die dreidimensionale Messung an dem Werkstück in dem Zustand durchführt, in dem das Werkstück von dem Endeffektor des Roboterarms gehalten wird, kann eine Lage des Werkstücks leicht verändert werden. Dementsprechend kann die Effizienz der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • Das dreidimensionale Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt umfasst vorzugsweise einen Schritt des Erfassens einer Relativpositionsänderung zum Erfassen einer Änderung einer Relativposition zwischen der Oberflächenplatte und dem Roboterarm und einen Vibrationskorrekturschritt zum Korrigieren eines Ergebnisses der Messung, die an dem Werkstück in dem Messschritt durchgeführt wird, basierend auf einem Ergebnis der Erfassung, die in dem Schritt zur Erfassen der Relativpositionsänderung durchgeführt wird.
  • Beispiele für eine äußere Umgebung (eine Messumgebung), die sich auf die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung auswirkt, umfassen eine Änderung der Relativposition zwischen der Oberflächenplatte und dem Roboterarm. Da eine Änderung einer Relativposition zwischen der Oberflächenplatte und dem Roboterarm in dem Schritt zum Erfassen einer Änderung der Relativposition erfasst werden kann und ein Ergebnis der Messung, die an dem Werkstück durch die Sonde durchgeführt wird, in dem Vibrationskorrekturschritt basierend auf einem Ergebnis der Erfassung korrigiert werden kann, kann die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück durchgeführt wird, weiter verbessert werden.
  • Bei dem dreidimensionalen Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt des gegenwärtig offenbarten Gegenstands umfasst der Schritt zum Erfassen der Relativpositionsänderung einen Schritt zum Erfassen der Vibration des Roboterarms. Darüber hinaus umfasst der Schritt zur Erfassung der Relativpositionsänderung vorzugsweise einen Schritt zur Erfassung der Vibration der Oberflächenplatte. Darüber hinaus umfasst der Schritt zum Erfassen der Relativpositionsänderung vorzugsweise einen Schritt zum Erfassen einer Neigung der Oberflächenplatte.
  • In dem dreidimensionalen Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt des gegenwärtig offenbarten Gegenstands umfasst der Schritt der Erfassung der Änderung der Relativposition vorzugsweise einen Schritt der Erfassung von Änderungsbeträgen der Relativposition in einer horizontalen Richtung und einer vertikalen Richtung, und der Schritt der Vibrationskorrektur umfasst vorzugsweise einen Schritt der Addition der Änderungsbeträge der Relativposition zu oder der Subtraktion der Änderungsbeträge der Relativposition von einem Ergebnis der Messung, die an dem Werkstück durch die Sonde in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung durchgeführt wird.
  • In dem dreidimensionalen Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt des gegenwärtig offenbarten Gegenstands erfasst der Schritt der Erfassung der Relativpositionsänderung vorzugsweise die Änderung der Relativposition in Echtzeit, und der Vibrationskorrekturschritt korrigiert vorzugsweise ein Ergebnis der Messung, die an dem Werkstück durch die Sonde in Echtzeit durchgeführt wird, basierend auf der in Echtzeit erfassten Änderung der Relativposition.
  • Das dreidimensionale Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt des gegenwärtig offenbarten Gegenstands umfasst vorzugsweise einen Temperaturerfassungsschritt zum Erfassen einer Temperatur des Werkstücks und einen Temperaturkorrekturschritt zum Korrigieren eines Ergebnisses der im Messschritt an dem Werkstück durchgeführten Messung basierend auf einem Ergebnis der im Temperaturerfassungsschritt durchgeführten Erfassung.
  • Zu den Beispielen für die äußere Umgebung (die Messumgebung), die die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung beeinflusst, gehört außerdem eine Temperatur des Werkstücks. Da die Temperatur des Werkstücks im Temperaturerfassungsschritt erfasst werden kann und ein Ergebnis der dreidimensionalen Messung basierend auf der Temperatur des Werkstücks im Temperaturkorrekturschritt korrigiert werden kann, kann der Einfluss der Temperatur des Werkstücks reduziert und die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • Des Weiteren umfasst das dreidimensionale Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt des gegenwärtig offenbarten Gegenstands vorzugsweise einen Temperaturerfassungsschritt des Erfassens einer Temperatur des Werkstücks durch Temperaturerfassungsmittel, die an dem Endeffektor des Roboterarms angeordnet sind. Dementsprechend kann eine Temperatur des von dem Endeffektor gehaltenen Werkstücks mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Da der Endeffektor die Temperaturerfassungsmittel enthält, kann die Temperaturerfassung außerdem automatisch gestartet werden, wenn der Roboterarm das Werkstück hält. Dementsprechend kann die Effizienz der dreidimensionalen Messung verbessert werden.
  • Des Weiteren umfasst das dreidimensionale Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt des gegenwärtig offenbarten Gegenstands vorzugsweise einen Temperaturkorrekturschritt zum Korrigieren eines Ergebnisses der im Messschritt an dem Werkstück durchgeführten Messung auf der Grundlage eines Ergebnisses der im Temperaturerfassungsschritt durchgeführten Erfassung.
  • Der Schritt der Temperaturerfassung wird vorzugsweise im Transportierschritt durchgeführt. Die Effizienz der dreidimensionalen Messung kann weiter verbessert werden, indem die Erfassung der Temperatur des Werkstücks im Transportierschritt durchgeführt wird.
  • Bei dem dreidimensionalen Messverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform wird der Temperaturerfassungsschritt vorzugsweise in einem Zustand durchgeführt, in dem das Werkstück von dem Roboterarm gehalten wird. Da die Temperatur durch die Temperaturerfassungsmittel in dem Zustand erfasst werden kann, in dem das Werkstück nicht auf der Oberflächenplatte montiert ist, sondern von dem Roboterarm gehalten wird, kann die Effizienz der dreidimensionalen Messung verbessert werden.
  • Bei dem dreidimensionalen Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt wird der Temperaturerfassungsschritt vorzugsweise gestartet, wenn das Werkstück von dem Roboterarm gehalten wird. Obwohl die Temperaturerfassung durchgeführt wird, nachdem das Werkstück durch den Roboterarm gemäß der allgemeinen Technik auf der Oberflächenplatte montiert ist, kann die Temperaturerfassung bei dem dreidimensionalen Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt zu einem früheren Zeitpunkt als bei der allgemeinen Technik gestartet werden.
  • Das dreidimensionale Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt umfasst vorzugsweise einen Temperaturbestimmungsschritt, in dem bestimmt wird, ob eine Temperatur des Werkstücks eine vorbestimmte Temperaturbedingung erfüllt. Hierdurch kann z.B. festgestellt werden, ob eine Temperatur des Werkstücks eine für die dreidimensionale Messung geeignete Temperaturbedingung erfüllt.
  • Dabei wird der Temperaturbestimmungsschritt vorzugsweise in einem Zustand durchgeführt, in dem das Werkstück von dem Roboterarm gehalten wird. Hier wird vorzugsweise, wenn festgestellt wird, dass die vorbestimmte Temperaturbedingung im Temperaturbestimmungsschritt nicht erfüllt ist, das Werkstück in einem Zustand transportiert, in dem das Werkstück vom Roboterarm gehalten wird. Wenn festgestellt wird, dass das Werkstück die vorgegebene Temperaturbedingung nicht erfüllt, kann das Werkstück z. B. schnell transportiert werden, ohne dass es einmal auf der Oberflächenplatte montiert wird. Dementsprechend kann die Effizienz der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • Hier wird vorzugsweise der Temperaturerfassungsschritt in Echtzeit in dem Zustand durchgeführt, in dem das Werkstück von dem Roboterarm gehalten wird, und ein Ergebnis der Messung, die an dem Werkstück in dem Messschritt durchgeführt wird, wird in Echtzeit basierend auf einem Ergebnis der Erfassung, die in dem Temperaturerfassungsschritt durchgeführt wird, korrigiert. Da die Temperaturerfassung, die dreidimensionale Messung und die Korrektur eines Messergebnisses in dem Zustand durchgeführt werden können, in dem das Werkstück von dem Roboterarm gehalten wird, kann eine Zeitverzögerung (eine Zeitdifferenz) zwischen der Temperaturerfassung und der Korrektur des Messergebnisses reduziert werden.
  • Bei dem dreidimensionalen Messverfahren nach dem zweiten Aspekt ist eine den Roboterarm tragende Roboterbasis vorzugsweise außerhalb der Oberflächenplatte angeordnet. Alternativ ist die Roboterbasis, die den Roboterarm trägt, vorzugsweise auf der Oberflächenplatte angeordnet.
  • Das dreidimensionale Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt umfasst vorzugsweise einen Montageschritt, bei dem ein Anschlagabschnitt des Roboterarms in dem Zustand, in dem das Werkstück von dem Roboterarm gehalten wird, direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte anschlägt. Ferner ist vorzugsweise ein Dämpfungselement auf der Oberflächenplatte angeordnet, und in dem Montageschritt stößt der Anschlagabschnitt des Roboterarms indirekt durch das Dämpfungselement an die Oberflächenplatte.
  • Bei dem dreidimensionalen Messverfahren gemäß dem zweiten Aspekt umfasst der Roboterarm vorzugsweise eine Mehrzahl von Armen und eine Mehrzahl von Gelenkabschnitten, die die Mehrzahl von Armen drehbar koppeln, und der Anschlagabschnitt des Roboterarms ist vorzugsweise einer der Mehrzahl von Gelenkabschnitten. Der Anschlagabschnitt des Roboterarms ist vorzugsweise einer der mehreren Gelenkabschnitte, der dem Endeffektor am nächsten ist.
  • { Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung}
  • Gemäß dem gegenwärtig offenbarten Gegenstand können ein dreidimensionales Messsystem und ein dreidimensionales Messverfahren bereitgestellt werden, die die Messgenauigkeit und die Messeffizienz verbessern.
  • {Kurzbeschreibung der Zeichnungen}
    • {1} 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein dreidimensionales Messsystem gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
    • {2} 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine dreidimensionale Messmaschine zeigt.
    • {3} 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Roboterarm zeigt.
    • {4} 4 ist ein Flussdiagramm eines dreidimensionalen Messverfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • {5} 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Schritt zum Transportieren eines Werkstücks gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
    • {6} 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Montageschritt und einen Messschritt gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
    • {7} 7 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für den Montageschritt und den Messschritt gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
    • {8} 8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Änderungsschritt gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
    • {9} 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem ein Verbindungsabschnitt auf einen Block auf einer Oberflächenplatte gedrückt wird.
    • {10} 10 ist ein Diagramm, das einen Fall zeigt, in dem ein Gate der dreidimensionalen Messmaschine in einem Zustand bewegt wird, in dem ein Abschnitt des Roboterarms direkt auf die Oberflächenplatte gemäß der ersten Ausführungsform gedrückt wird.
    • {11} 11 ist ein Diagramm, das einen Fall zeigt, in dem das Gate der dreidimensionalen Messmaschine bewegt wird, während ein Abschnitt des Roboterarms nicht auf die Oberflächenplatte gemäß der ersten Ausführungsform gedrückt wird.
    • {12} 12 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines dreidimensionalen Messsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
    • {13} 13 ist ein Diagramm, das den Einfluss einer Bewegung eines Gates einer dreidimensionalen Messmaschine auf die Messgenauigkeit im dreidimensionalen Messsystem gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
    • {14} 14 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem ein Abschnitt des Roboterarms direkt oder indirekt an einer Oberflächenplatte 18 im dreidimensionalen Messsystem gemäß der zweiten Ausführungsform anliegt.
    • {15} 15 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines dreidimensionalen Messsystems gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
    • {16} 16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Anordnung von Reflektoren und Laser-Tracker-Körpern zeigt, wenn die Mittel zur Erfassung von Änderungen der Relativposition eine Vielzahl von Laser-Trackern umfassen.
    • {17} 17 ist ein Flussdiagramm eines dreidimensionalen Messverfahrens gemäß der dritten Ausführungsform.
    • {18} 18 ist eine Beispielgrafik, die eine zeitliche Änderung einer Relativposition anzeigt, die von den Erfassungsmitteln für die Änderung der Relativposition erfasst wurde.
    • {19} 19 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines dreidimensionalen Messsystems gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
    • {20} 20 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines dreidimensionalen Messsystems gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
    • {21} 21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Endeffektor mit Temperaturerfassungsmitteln zeigt.
    • {22} 22 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Endeffektor mit Temperaturerfassungsmitteln zeigt.
    • {23} 23 ist ein Flussdiagramm eines dreidimensionalen Messverfahrens gemäß der fünften Ausführungsform.
    • {24} 24 ist ein Flussdiagramm eines dreidimensionalen Messverfahrens gemäß einer ersten Modifikation der fünften Ausführungsform.
    • {25} 25 ist ein Flussdiagramm eines dreidimensionalen Messverfahrens gemäß einer dritten Modifikation der fünften Ausführungsform.
  • {Beschreibung der Ausführungsformen}
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen eines Messverfahrens gemäß dem vorliegenden Gegenstand unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die gleichen Komponenten in den Zeichnungen grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
  • (Erste Ausführungsform)
  • [Dreidimensionale Messmaschine]
  • 1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines dreidimensionalen Messsystems 1000 gemäß dieser Ausführungsform zeigt. In 1 sind Abschnitte der Säulen 16 einer dreidimensionalen Messmaschine 1 in der Zeichnung weggelassen, so dass ein Roboterarm 50 in der Zeichnung enthalten ist. Das dreidimensionale Messsystem 1000 umfasst die dreidimensionale Messmaschine 1 und eine Roboterarmvorrichtung 100. Wie in 1 dargestellt, ist in dieser Ausführungsform eine Roboterbasis 52 des Roboterarms 50 außerhalb einer Oberflächenplatte 18 der dreidimensionalen Messmaschine 1 angeordnet.
  • 2 ist ein Diagramm (eine perspektivische Ansicht und ein Blockdiagramm), das ein Beispiel für die in dieser Ausführungsform verwendete dreidimensionale Messmaschine 1 zeigt. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung im Folgenden unter Verwendung eines dreidimensionalen rechtwinkligen Koordinatensystems erfolgt.
  • Wie in 2 dargestellt, umfasst die dreidimensionale Messmaschine 1 gemäß dieser Ausführungsform einen Messmaschinenkörper 10 und ein Messmaschinensteuergerät 30. Eine Kontakt-Typ-dreidimensionale Messmaschine 1 mit einer Kontakt-Typ-Sonde wird im Folgenden als die dreidimensionale Messmaschine 1 bezeichnet. Die dreidimensionale Messmaschine 1 kann natürlich auch eine Nicht-Kontakt-Typ-dreidimensionale Messmaschine sein. Wenn es sich bei der dreidimensionalen Messmaschine 1 um eine Nicht-Kontakt-Typ- dreidimensionale Messmaschine handelt, kann z. B. eine Lasersonde anstelle einer unten beschriebenen Kontakt-Typ-Sonde 22 verwendet werden.
  • Zunächst wird der Messmaschinenkörper 10 beschrieben. Der Messmaschinenkörper 10 ist eine Vorrichtung, die eine Form (eine Kontur), eine Größe und dergleichen eines Werkstücks W misst, indem sie einen Messkopf 26, der an einem Spitzenende der Sonde 22 (einschließlich eines Tastereinsatzes 24) ausgebildet ist, veranlasst, eine Abtastung durchzuführen, während der Messkopf 26 in Kontakt mit dem zu messenden Werkstück W gebracht wird.
  • Wie in 2 dargestellt, umfasst der Messmaschinenkörper 10 die Basis 20 und die auf der Basis 20 angeordnete Oberflächenplatte 18. Eine Oberfläche der Oberflächenplatte 18 ist so geformt, dass sie parallel zu einer X-Y-Ebene eben ist.
  • Auf der Oberflächenplatte 18 ist ein Paar von Säulen (Pfeilern) 16 angeordnet, die sich in der Zeichnung von der Oberfläche der Oberflächenplatte 18 nach oben (+Z-Richtung) erstrecken. Ein Träger 14 erstreckt sich über obere Endabschnitte (Endabschnitte auf einer +Z-Seite) der Säulen 16. Das Paar von Säulen 16 ist auf der Oberflächenplatte 18 in einer Y-Richtung synchron zueinander beweglich, und der Träger 14 ist in der Y-Richtung in einem Zustand beweglich, in dem der Träger 14 parallel zu einer X-Richtung ist. Als Antriebsmittel für die Bewegung der Säulen 16 relativ zur Oberflächenplatte 18 kann ein Motor verwendet werden. Man beachte, dass der Balken 14 und die Säulen 16 ein Gate bilden, so dass man eine dreidimensionale Messmaschine 1 vom Typ Gate erhält.
  • An dem Träger 14 ist ein sich in Z-Richtung erstreckender Kopf 12 befestigt. Der Kopf 12 ist in einer Längsrichtung (der X-Richtung) des Trägers 14 beweglich. Als Antriebsmittel für die Bewegung des Kopfes 12 relativ zum Träger 14 kann ein Motor verwendet werden.
  • Die Sonde 22 ist an einem unteren Endabschnitt (einem Endabschnitt auf einer -Z-Seite) des Kopfes 12 befestigt, so dass die Sonde 22 in der Zeichnung in einer vertikalen Richtung (der Z-Richtung) beweglich ist. Als Antriebsmittel für die Bewegung der Sonde 22 in der vertikalen Richtung kann ein Motor verwendet werden.
  • Der Messmaschinenkörper 10 enthält eine Bewegungsbetragsmesseinheit (z. B. einen linearen Encoder, nicht abgebildet), mit der die einzelnen Bewegungsbeträge der Säulen 16, des Kopfes 12 und der Sonde 22 gemessen werden.
  • Die Messsonde 22 umfasst ein wellenförmiges Element mit hoher Steifigkeit (den Tastereinsatz 24). Als Material des Tastereinsatzes 24 können z. B. eine superharte Legierung, Titan, Edelstahl, Keramik, Kohlefasern oder Ähnliches verwendet werden.
  • Der Messkopf 26 ist an einem Spitzenendabschnitt des Tastereinsatzes 24 der Messsonde 22 angeordnet. Der Messkopf 26 ist ein kugelförmiges Element mit hoher Härte und ausgezeichneter Abriebfestigkeit. Als Material des Messkopfes 26 können z.B. Rubin, Siliziumnitrid, Zirkoniumdioxid, Keramik oder ähnliches verwendet werden. Der Messkopf 26 hat z. B. einen Durchmesser von 4,0 mm (im Folgenden als Taststiftdurchmesser bezeichnet).
  • Wenn das Werkstück W gemessen wird, wird der Messkopf 26 in Kontakt mit dem Werkstück W gebracht, indem die Säulen 16, der Kopf 12 und die Sonde 22 in die X-, Y- und Z-Richtungen bewegt werden. Dann wird ein Verschiebungsbetrag und ähnliches des Messkopfs 26 gemessen, während der Messkopf 26 entlang einer Kontur des Werkstücks W abtastet. Daten über einen gemessenen Wert des Verschiebungsbetrags oder ähnliches werden an das Messmaschinensteuergerät 30 übertragen. Das Messmaschinensteuergerät 30 kann eine Form (die Kontur), eine Größe und ähnliches des Werkstücks W durch Verarbeitung der Daten unter Verwendung eines allgemeinen Messprogramms erhalten.
  • Ein Controller 40 ist ein Mittel zur Durchführung der Kommunikation mit dem Messmaschinenkörper 10 und führt einen Prozess der Umwandlung von Daten durch, die an den Messmaschinenkörper 10 übertragen und von diesem empfangen werden. Der Controller 40 kann einen D/A-Wandler (Digital-Analog-Wandler) enthalten, der eine von dem Messmaschinensteuerungsgerät 30 an den Messmaschinenkörper 10 übertragene digitale Anweisung in ein analoges Signal umwandelt, und einen A/D-Wandler (Analog-DigitalWandler), der vom Messmaschinenkörper 10 an das Messmaschinensteuerungsgerät 30 übertragene Daten eines Messwerts oder dergleichen in digitale Daten umwandelt.
  • [Roboterarm]
  • 3 ist ein Diagramm (ein Konzeptdiagramm und ein Blockdiagramm), das ein Beispiel für die in dieser Ausführungsform verwendete Roboterarmvorrichtung 100 zeigt.
  • Die Roboterarmvorrichtung 100 umfasst einen Roboterarm 50 und ein Roboterarmsteuerungsgerät 60. Der Roboterarm 50 umfasst eine Vielzahl von beweglichen Abschnitten und eine Vielzahl von Motoren, die die jeweiligen beweglichen Abschnitte antreiben. Das Roboterarmsteuergerät 60 aktiviert den Roboterarm 50 durch Steuerung der im Roboterarm 50 enthaltenen Motoren. Das Roboterarmsteuergerät 60 enthält einen Computer und aktiviert den Roboterarm 50 automatisch durch eine Benutzerbedienung oder ein spezielles Programm.
  • Der Roboterarm 50 ist so ausgelegt, dass er das Werkstück W halten kann. Insbesondere hält (greift) der Roboterarm 50 das Werkstück W durch einen Endeffektor EE, der mit einem ersten Gelenkabschnitt (einem Handgelenkabschnitt) J1 gekoppelt ist. Darüber hinaus kann der Endeffektor EE eine Lage des Werkstücks W frei ändern. Beispielsweise kann sich der Endeffektor EE parallel zu einer Y-Z-Ebene drehen oder parallel zu einer X-Y-Ebene drehen, um eine Lage des Werkstücks W zu ändern.
  • Wie in 3 dargestellt, ist der Roboterarm 50 ein Mehrgelenkarm mit vier Gelenkabschnitten (ein erster Gelenkabschnitt J1 bis ein vierter Gelenkabschnitt J4), drei Armen (ein erster Arm A1 bis ein dritter Arm A3), die wiederum durch die Gelenke miteinander gekoppelt sind, und einer Roboterbasis 52. Im Einzelnen koppelt der erste Gelenkabschnitt J1 den Endeffektor EE und den ersten Arm A1 miteinander, wobei der Endeffektor EE relativ zum ersten Arm A1 drehbar ist. Der zweite Gelenkabschnitt J2 koppelt den ersten Arm A1 und den zweiten Arm A2 miteinander, und der erste Arm A1 ist um eine Achse drehbar, die sich in einer Längsrichtung des ersten Arms A1 erstreckt. Der dritte Gelenkabschnitt J3 koppelt den zweiten Arm A2 und den dritten Arm A3 miteinander, wobei der zweite Arm A2 um eine Achse drehbar ist, die sich in einer horizontalen Richtung relativ zum dritten Arm A3 erstreckt. Der vierte Gelenkabschnitt J4 koppelt den dritten Arm A3 und einen Spitzenendabschnitt 52a der Roboterbasis 52 miteinander, und der dritte Arm A3 ist um eine Achse drehbar, die sich in einer horizontalen Richtung relativ zu der Roboterbasis 52 erstreckt. Es ist zu beachten, dass die in 3 dargestellte Roboterarmvorrichtung 100 nur ein Beispiel ist, und eine allgemeine Roboterarmvorrichtung anderer Form verwendet werden kann.
  • [Messverfahren]
  • Als nächstes wird ein Messverfahren unter Verwendung der Roboterarmvorrichtung 100 und der dreidimensionalen Messmaschine 1 beschrieben. 4 ist ein Flussdiagramm eines Messverfahrens unter Verwendung der Roboterarmvorrichtung 100 und der dreidimensionalen Messmaschine 1.
  • Die Roboterarmvorrichtung 100 hält das außerhalb eines Messraums der dreidimensionalen Messmaschine 1 positionierte Werkstück W durch den Endeffektor EE (Schritt S10) und transportiert das Werkstück W in den Messraum der dreidimensionalen Messmaschine 1, während sie das Werkstück W hält (Schritt S 11: ein Transportierschritt). Danach wird ein Abschnitt des Roboterarms 50 in einem Zustand, in dem das Werkstück W von dem Endeffektor EE gehalten wird, direkt auf eine obere Fläche der Oberflächenplatte 18 (im Folgenden als „auf der Oberflächenplatte 18“ bezeichnet) gedrückt (stößt direkt an), so dass eine Messlage des Werkstücks W bestimmt wird (Schritt S12: ein Montageschritt). Danach misst die dreidimensionale Messmaschine 1 das Werkstück W (Schritt S13: ein Messschritt). Anschließend betätigt die Roboterarmvorrichtung 100 den Endeffektor EE, um eine Lage des Werkstücks W zu ändern, während sie das Werkstück W hält (Schritt S14: ein Änderungsschritt). Dann misst die dreidimensionale Messmaschine 1 das Werkstück W, nachdem die Lage des Werkstücks W geändert wurde (Schritt S15).
  • Als nächstes wird ein Hauptschritt (ein Prozess) des oben beschriebenen Messverfahrens im Detail beschrieben.
  • [Transportierschritt (Trageschritt)]
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für den Schritt des Transportierens des Werkstücks W (Schritt S 11 in 4) zeigt. Wie in 5 dargestellt, hält die Roboterarmvorrichtung 100 das außerhalb des Messraums der dreidimensionalen Messmaschine 1 positionierte Werkstück W durch den Endeffektor EE und transportiert das Werkstück W in den Messraum der dreidimensionalen Messmaschine 1, während sie das Werkstück W hält. Es ist zu beachten, dass die Messmaschinen-Steuerungsvorrichtung 30, die Steuerung 40 und die Roboterarm-Steuerungsvorrichtung 60 in den 5 bis 11 weggelassen sind. Außerdem sind in den 5 bis 11 Abschnitte der Säulen 16 der dreidimensionalen Messmaschine 1 in den Zeichnungen weggelassen, so dass der Roboterarm 50 in den Zeichnungen enthalten ist.
  • [Montageschritt und Messschritt]
  • 6 ist ein Diagramm, das Beispiele für den Montageschritt (Schritt S 12 in 4) und den Messschritt (Schritt S 13 in 4) zeigt. Nachdem das Werkstück W in den Messraum der dreidimensionalen Messmaschine 1 transportiert wurde, wird ein Abschnitt des Roboterarms 50 direkt auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt, so dass eine Lage des Werkstücks W bestimmt wird. Danach misst die dreidimensionale Messmaschine 1 das Werkstück W.
  • Im Fall von 6 wird der erste Gelenkabschnitt J1 (der Handgelenkabschnitt), der ein Abschnitt des Roboterarms 50 ist und der dem Endeffektor EE am nächsten ist, direkt auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt, so dass die Positionierung des Werkstücks W durchgeführt wird. Auf diese Weise werden, da der erste Gelenkabschnitt J1 (ein Beispiel für einen Anschlagabschnitt) des Roboterarms 50 direkt auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird, Bodenvibrationen (Vibrationen in einer äußeren Umgebung) und Vibrationen der Roboterarmvorrichtung 100 selbst unterdrückt, und darüber hinaus wird der Einfluss auf den Spitzenendabschnitt des Roboterarms 50 und das Werkstück W unterdrückt.
  • Wenn der erste Gelenkabschnitt J1 nicht auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird, wird der Roboterarm 50 durch die Bodenvibration und die Vibration der Roboterarmvorrichtung 100 selbst beeinflusst. Da andererseits der erste Gelenkabschnitt J1 des Roboterarms 50 auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird, wie in 6 in dieser Ausführungsform dargestellt, wird der Einfluss der Vibration auf das Werkstück W unterdrückt.
  • Darüber hinaus wird der Spitzenendabschnitt (ein Abschnitt, an dem das Werkstück W gehalten wird) der Roboterarmvorrichtung 100 leicht von der oben beschriebenen Vibration beeinflusst. Im Fall von 6 wird der Einfluss der Vibration effektiv unterdrückt, da der erste Gelenkabschnitt J1, der ein Spitzenendabschnitt des Roboterarms 50 ist, auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird.
  • 7 ist ein Diagramm, das weitere Beispiele für den Montageschritt und den Messschritt zeigt. Im Fall von 7 wird der dritte Gelenkabschnitt (ein Ellbogenabschnitt und ein Beispiel für den Anschlagabschnitt) J3 des Roboterarms 50 direkt auf die Oberflächenplatte 18 gepresst, so dass die Positionierung des Werkstücks W durchgeführt wird. Auf diese Weise, auch durch direktes Drücken des dritten Gelenkabschnitts J3 auf die Oberflächenplatte 18, werden die Bodenvibration und die Vibration der Roboterarmvorrichtung 100 selbst unterdrückt, und darüber hinaus kann der Einfluss der Vibration auf das vom Endeffektor EE des Roboterarms 50 gehaltene Werkstück W unterdrückt werden.
  • [Änderungsschritt]
  • 8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für den Änderungsschritt (Schritt S 14 in 4) zeigt. Wie in 8 dargestellt, wird, wenn eine Lage des Werkstücks W geändert werden soll, ein Abschnitt (z. B. der erste Gelenkabschnitt J1) des Roboterarms 50 von der Oberflächenplatte 18 für die Änderung der Lage des Werkstücks W getrennt. Der Roboterarm 50 dreht den Endeffektor EE parallel zur X-Z-Ebene, um die Lage des Werkstücks W zu ändern. Nachdem beispielsweise eine vordere Fläche des Werkstücks W gemessen wurde, wird die Lage des Werkstücks W geändert, um eine hintere Fläche des Werkstücks W in der geänderten Lage des Werkstücks W zu messen. Nachdem die Lage des Werkstücks W geändert wurde, wird ein Abschnitt des Roboterarms 50 auf denselben Abschnitt der Oberflächenplatte 18 gedrückt wie die Position vor der Änderung der Lage des Werkstücks W. In diesem Zustand wird das Werkstück W nach der Änderung der Lage vermessen. Es ist zu beachten, dass eine Position auf der Oberflächenplatte 18, an der der Abschnitt des Roboterarms 50 vor der Änderung der Lage des Werkstücks W gedrückt wird, sich von der Position nach der Änderung unterscheiden kann. Da, wie oben beschrieben, die Lage des Werkstücks W durch Betätigung des Endeffektors EE geändert werden kann, sind unterschiedliche Messvorrichtungen für unterschiedliche Lagen des Werkstücks W nicht erforderlich und die Lage des Werkstücks W kann einfach geändert werden.
  • (Modifikation der ersten Ausführungsform)
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird ein Modus beschrieben, in dem der Gelenkabschnitt (der Gelenkabschnitt J1 oder J3) des Roboterarms 50 auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird (Schritt S12 in 4), als Beispiel für den Modus, in dem ein Abschnitt des Roboterarms 50 direkt auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird. Der gegenwärtig offenbarte Gegenstand ist jedoch nicht darauf beschränkt, und ein Abschnitt des Roboterarms 50 kann in Schritt S12 von 4 indirekt auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt werden. Als Beispiel für den Modus, in dem ein Abschnitt des Roboterarms 50 indirekt auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird, wird ein Fall beschrieben, in dem ein Abschnitt des Roboterarms 50 auf ein Dämpfungselement (einen Block) gedrückt wird, das auf der Oberflächenplatte 18 angeordnet ist.
  • 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem der erste Gelenkabschnitt J1, der als ein Abschnitt des Roboterarms 50 dient, auf eine obere Fläche eines Blocks B (im Folgenden als „auf dem Block B“ bezeichnet) auf der Oberflächenplatte 18 gedrückt wird. Auf diese Weise kann, wenn der erste Gelenkabschnitt J1 auf den auf der Oberflächenplatte 18 angeordneten Block B gedrückt wird, der Effekt erzielt werden, der erzielt wird, wenn der erste Gelenkabschnitt J1 direkt auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird. Insbesondere können die Bodenvibration und die Vibration der Roboterarmvorrichtung 100 selbst unterdrückt werden, indem der erste Gelenkabschnitt J1 auf den Block B gedrückt wird. Außerdem kann ein Abstand zwischen dem Endeffektor EE und der Oberflächenplatte 18 sichergestellt werden, wenn der erste Gelenkabschnitt J1 auf den Block B gedrückt wird, und daher kann sogar ein Werkstück WL mit einer großen Länge in der Z-Richtung gehalten und gemessen werden, während das Werkstück WL nicht in Kontakt mit der Oberflächenplatte 18 ist.
  • Es ist zu beachten, dass Form und Material des Blocks B nicht besonders begrenzt sind. Die Form und das Material des Blocks B werden unter Berücksichtigung der Tatsache ausgewählt, dass ein Abschnitt des Roboterarms 50 auf den auf der Oberflächenplatte 18 angeordneten Block B gepresst wird und die Tatsache, dass Vibrationen effektiv unterdrückt werden, da ein Abschnitt des Roboterarms 50 auf den Block B gepresst wird.
  • Da ein Abschnitt des Roboterarms 50 gemäß dieser Ausführungsform direkt (oder indirekt) auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird, kann die Messgenauigkeit auch dann beibehalten werden, wenn die Oberflächenplatte 18 aufgrund einer Bewegung des Gates geneigt ist, verglichen mit einem Fall, in dem der Roboterarm 50 nicht auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird, wie unten beschrieben.
  • 10 ist ein Diagramm, das einen Fall illustriert, in dem das Gate der dreidimensionalen Messmaschine 1 in einem Zustand bewegt wird, in dem ein Abschnitt des Roboterarms 50 direkt auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird. Es ist zu beachten, dass eine in 10 dargestellte Neigung der Oberflächenplatte 18 zur Erläuterung übertrieben ist und die Neigung der Oberflächenplatte 18 tatsächlich gering ist. Wenn das Gate entlang einer Y-Achse bewegt wird, ist die Oberflächenplatte 18 aufgrund des Gewichts des Gates leicht geneigt. Insbesondere, wenn das Gate in eine positive Richtung der Y-Achse bewegt wird, sinkt die Oberflächenplatte 18 in einem Bewegungsziel aufgrund des Gewichts des Gates, und auf der anderen Seite steigt die Oberflächenplatte 18 in der entgegengesetzten Richtung an. Folglich ist die Oberflächenplatte 18 leicht geneigt. Darüber hinaus ist die Oberflächenplatte 18 eine Referenz des Messraums (eines Messbereichs) G, und daher ist der Messraum G der dreidimensionalen Messmaschine 1 ebenfalls geneigt, wie in 10 dargestellt, da die Oberflächenplatte 18 geneigt ist.
  • Hier wird ein Problem beschrieben, das auftritt, wenn das Werkstück W gemessen wird, während der Roboterarm 50 nicht direkt (oder indirekt) auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird. 11 ist ein Diagramm, das einen Fall illustriert, in dem das Gate der dreidimensionalen Messmaschine 1 bewegt wird, während der Roboterarm 50 nicht auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird. Wenn der Roboterarm 50 nicht auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird, bewegt sich der Roboterarm 50 nicht entsprechend einer Neigung der Oberflächenplatte 18, und das vom Roboterarm 50 gehaltene Werkstück W befindet sich in einem Haltezustand (fixiert) in einer bestimmten Position, unabhängig von der Neigung der Oberflächenplatte 18. Obwohl ein Messraum GB entsprechend der Neigung der Oberflächenplatte 18 in einen Messraum G geändert wird, kann die Position des Werkstücks W der Änderung nicht folgen und das Werkstück W bleibt in der bestimmten Position. Folglich wird die Relativpositionsbeziehung zwischen der Oberflächenplatte 18 (dem Messraum) und dem Werkstück W durch die Neigung der Oberflächenplatte 18 erheblich verändert, wenn die Oberflächenplatte 18 aufgrund einer Bewegung des Gates geneigt wird, und daher ist es schwierig, die Messgenauigkeit beizubehalten.
  • Andererseits wird gemäß dieser Ausführungsform (siehe 10) die Messung in einem Zustand durchgeführt, in dem ein Abschnitt (der erste Gelenkabschnitt J1) des Roboterarms 50 direkt (oder indirekt) auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird. Dementsprechend wird, selbst wenn die Oberflächenplatte 18 geneigt ist, eine Position (eine Haltung) des Roboterarms 50 um einen Grad geändert, der der Neigung der Oberflächenplatte 18 entspricht, und eine Position des Werkstücks W wird ebenfalls entsprechend der Änderung geändert. Da das Werkstück W in Übereinstimmung mit der Neigung der Oberflächenplatte 18 bewegt wird, wird kaum eine große Verschiebung in der Relativposition zwischen der Oberflächenplatte 18 und dem Werkstück W erzeugt. Daher wird selbst dann, wenn der Messraum G in Übereinstimmung mit der Bewegung des Gates bewegt wird, kaum eine Verschiebung in der Relativposition zwischen dem Werkstück W und dem Messraum G erzeugt, und daher kann die Messgenauigkeit im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Abschnitt des Roboterarms 50 nicht auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird, beibehalten werden (siehe 11).
  • Wie oben beschrieben, kann, wenn der Roboterarm 50 auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird, eine Position des Werkstücks W in Übereinstimmung mit einer Änderung des Messraums bewegt werden, selbst wenn das Gate bewegt wird, und daher kann die Messgenauigkeit der dreidimensionalen Messmaschine 1 beibehalten werden.
  • Obwohl das Beispiel, bei dem der Gelenkabschnitt, der als ein Abschnitt des Roboterarms 50 dient, direkt oder indirekt auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt wird, in der obigen Beschreibung dargestellt ist, ist ein auf die Oberflächenplatte 18 zu drückender Abschnitt nicht auf den Gelenkabschnitt des Roboterarms 50 beschränkt, solange ein Effekt der Unterdrückung von Vibrationen auf das Werkstück W erreicht wird. Zum Beispiel kann ein Arm (der Arm A1 bis der Arm A3) des Roboterarms 50 direkt oder indirekt auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt werden, oder ein anderer Abschnitt des Roboterarms 50 kann direkt oder indirekt auf die Oberflächenplatte 18 gedrückt werden. Darüber hinaus ist ein Abschnitt, auf den ein Abschnitt des Roboterarms 50 direkt oder indirekt gepresst werden soll, nicht auf die obere Fläche der Oberflächenplatte 18 beschränkt, und ein Abschnitt des Roboterarms 50 kann direkt oder indirekt auf eine Seitenfläche der Oberflächenplatte 18 gepresst werden.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Als nächstes wird ein dreidimensionales Messsystem 2000 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. 12 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines dreidimensionalen Messsystems 2000 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Wie in 12 dargestellt, umfasst das dreidimensionale Messsystem 2000 gemäß der zweiten Ausführungsform eine dreidimensionale Messmaschine 1 und eine Roboterarmvorrichtung 200. Obwohl die Roboterarmvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform die Roboterbasis 52 umfasst, die außerhalb der Oberflächenplatte 18 der dreidimensionalen Messmaschine 1 angeordnet ist, umfasst die Roboterarmvorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Roboterbasis 53, die anstelle der Roboterbasis 52 auf einer Oberflächenplatte 18 der dreidimensionalen Messmaschine 1 angeordnet ist.
  • Es ist zu beachten, dass eine andere Konfiguration als eine Position der Roboterbasis 53 im Wesentlichen die gleiche ist wie die der ersten Ausführungsform und ein Verfahren zum Messen eines Werkstücks W in der Konfiguration der zweiten Ausführungsform ebenfalls im Wesentlichen die gleiche ist wie die der ersten Ausführungsform, und daher wird auf deren Beschreibung verzichtet. Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass die Roboterarmvorrichtung 200 für die Anordnung auf der Oberflächenplatte 18 relativ klein ist.
  • Wie bei der ersten Ausführungsform kann auch bei der zweiten Ausführungsform eine Lage eines Werkstücks leicht verändert werden, da eine dreidimensionale Messung durchgeführt werden kann, während das Werkstück von einem Endeffektor EE eines Roboterarms 50 gehalten wird.
  • Da die Roboterbasis 53 in dem dreidimensionalen Messsystem 2000 gemäß der zweiten Ausführungsform auf der Oberflächenplatte 18 angeordnet ist, ist ein Vibrationssystem der Roboterarmvorrichtung 200 dasselbe wie ein Vibrationssystem in einer horizontalen Richtung (X- und Y-Richtung) und einer vertikalen Richtung (Z-Richtung) der dreidimensionalen Messmaschine 1, und dementsprechend wird die Roboterarmvorrichtung 200 kaum durch Vibrationen einer äußeren Umgebung beeinflusst. Folglich kann der Einfluss der Vibration in der äußeren Umgebung reduziert und die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, verbessert werden.
  • Als nächstes wird die Messgenauigkeit, die durch eine Änderung der Lage der Oberflächenplatte 18 in dem dreidimensionalen Messsystem 2000 gemäß der zweiten Ausführungsform beeinflusst wird, unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. In 13 bezeichnet das Bezugszeichen 13A einen Fall, in dem die Messung in einem Zustand durchgeführt wird, in dem ein Abschnitt des Roboterarms 50 nicht direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 in dem dreidimensionalen Messsystem 1000 gemäß der ersten Ausführungsform anliegt (d.h. dieser Fall ist der gleiche wie der Zustand in 11).
  • Es wird angenommen, dass die Oberflächenplatte 18 vor dem Bewegen eines Gates der dreidimensionalen Messmaschine 1 parallel zu einer X-Y-Ebene und eine Mittelachse des Werkstücks W parallel zu einer Z-Richtung ist. Wie mit der Referenznummer 13A bezeichnet, wird angenommen, dass eine Lage der Oberflächenplatte 18 so geändert wird, dass die Oberflächenplatte 18 aufgrund eines Gewichts des Gates relativ zur horizontalen Richtung geneigt ist, da das Gate der dreidimensionalen Messmaschine 1 in einer positiven Richtung einer Y-Achse bewegt wird, so dass eine Position des Gates der dreidimensionalen Messmaschine 1 von einer Position, die durch eine gestrichelte-zwei-gepunktete Linie bezeichnet ist, zu einer Position, die durch eine durchgezogene Linie bezeichnet ist, verschoben wird. Dann wird ein Messraum G in Übereinstimmung mit der Änderung einer Lage der Oberflächenplatte 18 verändert, wie mit Bezug auf 11 beschrieben. Da die Roboterbasis 52 außerhalb der Oberflächenplatte 18 angeordnet ist, wird eine Position (eine Mittelachse L1) des vom Endeffektor EE gehaltenen Werkstücks W nicht entsprechend der Änderung der Lage der Oberflächenplatte 18 geändert. Folglich wird, wenn die Lage der Oberflächenplatte 18 aufgrund der Bewegung des Gatees geändert wird, die Relativpositionsbeziehung zwischen der Oberflächenplatte 18 (und dem Messraum G) und dem Werkstück W geändert, und die Änderung kann sich nachteilig auf die Messgenauigkeit auswirken.
  • Ein Bezugszeichen 13B der 13 bezeichnet einen Fall, in dem das Gate der dreidimensionalen Messmaschine 1 ähnlich wie im Fall des Bezugszeichens 13A im dreidimensionalen Messsystem 2000 gemäß der zweiten Ausführungsform bewegt wird. Wie mit dem Bezugszeichen 13B bezeichnet, kann, da die Roboterbasis 53 auf der Oberflächenplatte 18 angeordnet ist, eine Position des vom Endeffektor EE gehaltenen Werkstücks W entsprechend einer Neigung der Oberflächenplatte 18 verändert werden. Folglich wird die Relativposition zwischen der Oberflächenplatte 18 (und dem Messraum G) und dem Werkstück W entsprechend der Neigung der Oberflächenplatte 18 nicht wesentlich verändert und die Messgenauigkeit bleibt erhalten, selbst wenn die Oberflächenplatte 18 aufgrund der Bewegung des Gates geneigt ist. Auf diese Weise kann gemäß dem dreidimensionalen Messsystem 2000 der zweiten Ausführungsform die Roboterarmvorrichtung 200 der Änderung der Lage der Oberflächenplatte 18 folgen, und daher kann die dreidimensionale Messung am Werkstück W mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, während der Einfluss der Änderung der Lage der Oberflächenplatte 18 reduziert ist.
  • Ein dreidimensionales Messverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform ist dasselbe wie das in 4 dargestellte dreidimensionale Messverfahren gemäß der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass der in Schritt S12 durchgeführte Prozess, der bewirkt, dass ein Abschnitt des Roboterarms 50 an der Oberflächenplatte 18 anliegt, weggelassen wird. Daher wird auf eine detaillierte Beschreibung des dreidimensionalen Messverfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform verzichtet.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform und der Modifikation der ersten Ausführungsform liegt ein Abschnitt des Roboterarms 50 direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 an, um einer Änderung der Lage der Oberflächenplatte 18 zu folgen, die durch die Bewegung des Gates der dreidimensionalen Messmaschine 1 verursacht wird. Andererseits kann gemäß dem dreidimensionalen Messsystem 2000 der zweiten Ausführungsform, da die Roboterbasis 53 auf der Oberflächenplatte 18 angeordnet ist, die Verfolgbarkeit der Änderung der Lage der Oberflächenplatte 18 gewährleistet werden, auch wenn ein Abschnitt des Roboterarms 50 zum Zeitpunkt der Messung nicht an der Oberflächenplatte 18 anliegt.
  • Daher kann der Prozess in Schritt S12 in dem dreidimensionalen Messverfahren gemäß der ersten Ausführungsform in der zweiten Ausführungsform weggelassen werden. Dementsprechend wird ein Freiheitsgrad der Haltung des Roboterarms 50 bei der Messung in der zweiten Ausführungsform im Vergleich zur ersten Ausführungsform verbessert.
  • {Modifikation der zweiten Ausführungsform}
  • Wie oben beschrieben, stößt gemäß der ersten Ausführungsform und der Modifikation der ersten Ausführungsform ein Abschnitt (ein angrenzender Abschnitt) des Roboterarms 50, wie der Gelenkabschnitt J1 oder der Gelenkabschnitt J3, zum Zeitpunkt der Messung direkt oder indirekt an die Oberflächenplatte 18 an. In ähnlicher Weise kann auch bei der zweiten Ausführungsform ein Abschnitt des Roboterarms 50 zum Zeitpunkt der Messung direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 anliegen. Konkret wird gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform das Verfahren in Schritt S12 ähnlich durchgeführt wie das dreidimensionale Messverfahren gemäß der ersten Ausführungsform, die beispielsweise in 4 dargestellt ist.
  • Ein Bezugszeichen 14A der 14 bezeichnet ein Beispiel für einen Zustand, in dem ein Abschnitt des Roboterarms 50 direkt an der Oberflächenplatte 18 in dem dreidimensionalen Messsystem 2000 gemäß der zweiten Ausführungsform anliegt. Das Bezugszeichen 14B bezeichnet ein Beispiel für einen Zustand, in dem ein Gelenkabschnitt des Roboterarms 50 indirekt an der Oberflächenplatte 18 über ein Dämpfungselement (in der Zeichnung ein Block B) anliegt, das auf der Oberflächenplatte 18 angeordnet ist. Der Block B kann der gleiche sein wie der der ersten Ausführungsform.
  • Wie mit den Bezugszeichen 14A und 14B bezeichnet, kann, da ein Abschnitt des Roboterarms 50 direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 anliegt, die Vibration des Roboterarms 50 selbst reduziert werden, und dementsprechend kann die Messgenauigkeit weiter verbessert werden. Außerdem kann, wenn ein Abschnitt des Roboterarms 50 indirekt an der Oberflächenplatte 18 durch den Block B anliegt (der Fall, der mit dem Bezugszeichen 14B in 14 bezeichnet ist), ein Spalt zwischen dem Endeffektor EE und der Oberflächenplatte 18 in einer Z-Richtung sichergestellt werden, und daher kann ein Werkstück W mit einer großen Länge in der Z-Richtung gut gemessen werden. Es ist zu beachten, dass, obwohl der Gelenkabschnitt des Roboterarms 50 in den mit den Bezugszeichen 14A und 14B bezeichneten Beispielen direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 anliegt, der Anlageabschnitt offensichtlich nicht auf den Gelenkabschnitt beschränkt ist, ähnlich wie bei der Modifikation der ersten Ausführungsform.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Als nächstes wird ein dreidimensionales Messsystem 3000 gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. 15 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration des dreidimensionalen Messsystems 3000 gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Wie in 15 dargestellt, umfasst das dreidimensionale Messsystem 3000 gemäß der dritten Ausführungsform eine dreidimensionale Messmaschine 2 und eine Roboterarmvorrichtung 300. Die Roboterarmvorrichtung 300 wird durch Hinzufügen von Armvibrationserfassungsmitteln 55 gebildet, die als Mittel zur Erfassung von Relativpositionsänderungen zu der Roboterarmvorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform dienen. Die dreidimensionale Messmaschine 2 wird durch Hinzufügen von Vibrationskorrekturmitteln 31 (Korrekturmitteln) zu der dreidimensionalen Messmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform gebildet.
  • Auch in der dritten Ausführungsform kann die Lage eines Werkstücks leicht geändert werden, da die dreidimensionale Messung durchgeführt werden kann, während das Werkstück von einem Endeffektor EE eines Roboterarms 50 gehalten wird.
  • Das Mittel zur Erfassung der Relativpositionsänderung erfasst eine Änderung einer Relativposition zwischen einer Oberflächenplatte 18 und dem Roboterarm 50. Das Mittel zum Erfassen einer Änderung der Relativposition kann eine Änderung der Relativposition auf der Seite des Roboterarms 50 erfassen oder eine Änderung der Relativposition auf der Seite der Oberflächenplatte 18 erfassen. Alternativ kann das Mittel zur Erfassung einer Änderung der Relativposition eine Änderung der Relativposition sowohl auf der Seite des Roboterarms 50 als auch auf der Seite der Oberflächenplatte 18 erfassen.
  • In 15 sind die Armvibrationserfassungsmittel 55 als Beispiel für Mittel zur Erfassung von Vibrationen als Änderung einer Relativposition auf der Seite des Roboterarms 50 dargestellt. In der Roboterarmvorrichtung 300 erfasst das Armvibrationserfassungsmittel 55 Vibrationen des Roboterarms 50 selbst in einer horizontalen Richtung (X- und Y-Richtung) und einer vertikalen Richtung (Z-Richtung), die durch ein Antriebssystem oder dergleichen eines Motors des Roboterarms 50 in Echtzeit in einem Zustand verursacht werden, in dem das Werkstück W durch den Endeffektor EE gehalten wird, und gibt ein Ergebnis der Erfassung an das Korrekturmittel 31 der dreidimensionalen Messmaschine 2 aus. Der Begriff „Echtzeit“ bedeutet, dass die Vibration (eine Änderung einer Relativposition) zu jeder Zeit oder in regelmäßigen Abständen in einem Zeitraum erfasst wird, in dem eine Erfassung der Vibration erforderlich ist (ein Zeitraum, in dem die dreidimensionale Messung am Werkstück W durchgeführt wird). Darüber hinaus kann anstelle der regelmäßigen Intervalle auch in unregelmäßigen Abständen eine Vibrationserfassung erfolgen. Außerdem können anstelle der Erfassung der Vibration in Echtzeit Daten über die Vibration von außen empfangen werden.
  • Hier kann eine beliebige Art von Vibrationserfassungsgvorrichtung als Armvibrationserfassungsmittel 55 verwendet werden. Beispiele für die Armvibrationserfassungsmittel 55 umfassen einen Positionssensor, einen Vibrationssensor, einen Laser Tracker und Verschiebungsmessmittel. Weitere Beispiele für die Verschiebungsmessmittel sind ein kapazitiver Wegsensor, ein Wirbelstrom-Wegsensor und ein Laserinterferometer.
  • Darüber hinaus sind die Armvibrationserfassungsmittel 55 vorzugsweise in der Nähe des Endeffektors EE angeordnet, der das Werkstück W hält. Dadurch kann der Einfluss der Vibrationen des Roboterarms 50 selbst auf das Werkstück W genauer erfasst werden.
  • Die Vibrationskorrekturmittel 31 der dreidimensionalen Messmaschine 2 berechnen Amplituden in X-, Y- und Z-Richtung auf der Grundlage von Vibrationen des Roboterarms 50 in den X-, Y- und Z-Richtungen, die von den Armvibrationserfassungsmitteln 55 angezeigt werden, und korrigieren einen Messwert der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, in Echtzeit, beispielsweise auf der Grundlage der berechneten Amplituden. Dadurch kann der Einfluss der Vibration des Roboterarms 50 reduziert und die Messgenauigkeit weiter verbessert werden.
  • Es ist zu beachten, dass anstelle der Armvibrationserfassungsmittel 55 Oberflächenplattenvibrationserfassungsmittel 56 zum Erfassen einer Änderung einer Relativposition zwischen der Oberflächenplatte 18 und dem Roboterarm 50 auf der Seite der Oberflächenplatte 18 an der dreidimensionalen Messmaschine 2 als die Mittel zur Erfassung einer Relativpositionsänderung angeordnet sein können. Die Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmittel 56 sind in der Nähe der Oberflächenplatte 18 angeordnet, z. B. auf der Oberflächenplatte 18. Die Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmittel 56 erfassen Vibrationen der Oberflächenplatte 18 in X-, Y- und Z-Richtung als Änderung der Relativposition z. B. in Echtzeit. Wie im Fall der Armvibrationserfassungsmittel 55 kann eine beliebige Art von Vibrationserfassungsmitteln als Oberflächenplattenvibrationserfassungsmittel 56 verwendet werden.
  • Die Vibrationskorrekturmittel 31 berechnen Amplituden in den verschiedenen Richtungen basierend auf den Vibrationen der Oberflächenplatte 18 in den verschiedenen Richtungen, die von den Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmitteln 56 erfasst werden, und korrigieren ferner einen Messwert der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, basierend auf den Amplituden in den verschiedenen Richtungen. Dadurch kann der Einfluss der Vibration der Oberflächenplatte 18 reduziert und die Messgenauigkeit weiter verbessert werden.
  • Alternativ können die Armvibrationserfassungsmittel 55 und die Oberflächenplattenvibrationserfassungsmittel 56 an der dreidimensionalen Messmaschine 2 als die Mittel zur Erfassung der Relativpositionsänderung angeordnet sein. In diesem Fall korrigieren die Vibrationskorrekturmittel 31 einen Messwert der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, basierend auf der Vibration des Roboterarms 50, die durch die Armvibrationserfassungsmittel 55 erfasst wird, und der Vibration der Oberflächenplatte 18, die durch die Oberflächenplattenvibrationserfassungsmittel 56 erfasst werden.
  • Nachfolgend wird ein Beispiel für eine Konfiguration der Mittel zur Erfassung der Relativpositionsänderung im Detail beschrieben. Es wird nun ein Fall beschrieben, in dem die Armvibrationserfassungsmittel 55 und die Oberflächenplattenvibrationserfassungsmittel 56, die als Mittel zur Erfassung der Relativpositionsänderung dienen, eine Vielzahl von Laser Trackern aufweisen. 16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Anordnung der Reflektoren einer Vielzahl von Laser Trackern und einer Vielzahl von Laser Tracker-Körpern zeigt.
  • Wie in 16 dargestellt, umfasst ein Laser Tracker, der als Armvibrationserfassungsmittel 55 dient, einen Reflektor 55R und einen Laser Tracker-Körper 55M. Der Reflektor 55R ist z. B. am Endeffektor EE angeordnet und der Laser-Tracker-Körper 55M ist z. B. an der dreidimensionalen Messmaschine 1 angeordnet.
  • Obwohl der Laser-Tracker-Körper 55M in 16 auf der Oberflächenplatte 18 angeordnet ist, kann der Laser-Tracker-Körper 55M offensichtlich auch außerhalb der Oberflächenplatte 18 angeordnet sein.
  • Der Laser Tracker-Körper 55M ist dem Reflektor 55R zugewandt. Der Laser Tracker-Körper 55M sendet Laserlicht zum Reflektor 55R und empfängt das vom Reflektor 55R reflektierte Laserlicht (reflektiertes Licht), um eine Änderung der Relativposition zwischen dem Endeffektor EE und der Oberflächenplatte 18 (eine Verschiebung des Reflektors 55R) zu erfassen. Das Prinzip und ein Aufbau des Lasertrackers sind allgemein bekannt, daher wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
  • Des Weiteren umfasst ein Laser Tracker, der als Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmittel 56 dient, eine Vielzahl von Reflektoren 56R, die auf Seitenflächen der Oberflächenplatte 18 in X- und Y-Richtung angeordnet sind, und eine Vielzahl von Lasertracker-Körpern 56M, die den jeweiligen Reflektoren 56R gegenüberliegen. Die Lasertrackerkörper 56M sind vorzugsweise außerhalb der Oberflächenplatte 18 angeordnet.
  • Die einzelnen Laser-Tracker-Körper 56M senden Laserlicht zu den jeweiligen Reflektoren 56R, die den Laser-Tracker-Körpern 56M zugewandt sind, und empfangen von den Reflektoren 56R reflektiertes Laserlicht (reflektiertes Licht), um eine Änderung einer Relativposition zwischen dem Endeffektor EE und der Oberflächenplatte 18 (eine Verschiebung der Reflektoren 56R) zu erfassen.
  • Obwohl die Anzahl der Laser Tracker in der Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmittel 56 einer sein kann, wird eine Änderung einer Relativposition der Oberflächenplatte 18 (eine Verschiebung des Reflektors 56R) vorzugsweise durch eine Vielzahl von Laser Trackern erfasst, wenn die Oberflächenplatte 18 vergleichsweise groß ist.
  • Des Weiteren können an der dreidimensionalen Messmaschine 1 zusätzlich zu den Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmitteln 56 Neigungserfassungsmittel (nicht dargestellt) zum Erfassen einer Neigung (einer Änderung einer Lage) der Oberflächenplatte 18 angeordnet sein. Beispiele für die Neigungserfassungsmittel sind ein Neigungssensor, ein Beschleunigungssensor und ein Gyroskopsensor.
  • In diesem Fall korrigieren die Vibrationskorrekturmittel 31 einen Messwert der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, in Echtzeit, z. B. auf der Grundlage von Vibrationen der Oberflächenplatte 18 in den einzelnen Richtungen, die von der Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmitteln 56 erfasst werden, und einer Neigung der Oberflächenplatte 18, die von den Neigungserfassungsmitteln erfasst wird. Hierdurch kann die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • Es ist zu beachten, dass die Neigungserfassungsmittel anstelle der Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmittel 56 angeordnet sein können.
  • 17 ist ein Flussdiagramm eines dreidimensionalen Messverfahrens gemäß der dritten Ausführungsform. In 17 sind die gleichen Schritte wie im Flussdiagramm von 4 mit den gleichen Referenznummern wie in 4 bezeichnet, und die Beschreibungen der gleichen Schritte werden weggelassen.
  • Wie in 17 dargestellt, kann, da die Roboterbasis 53 auch in der dritten Ausführungsform ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform auf der Oberflächenplatte 18 angeordnet ist, ein Schritt, der bewirkt, dass ein Abschnitt des Roboterarms 50 direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 anliegt (z. B. Schritt S12 in 4), weggelassen werden.
  • In der dritten Ausführungsform, wenn das Werkstück W zu einem Messraum transportiert wird (Schritt S 11), beginnen die Mittel zur Erfassung der Relativpositionsänderung (d.h. die Armvibrations-Erfassungsmittel 55 und/oder die Oberflächenplatten-Vibrations-Erfassungsmittel 56) mit der Erfassung einer Änderung einer Relativposition zwischen der Oberflächenplatte 18 und dem Roboterarm 50 (Schritt S20) und geben ein Ergebnis der Erfassung z.B. in Echtzeit an die Vibrationskorrekturmittel 31 aus. Jedes Mal, wenn die dreidimensionale Messung durchgeführt wird (Schritt S13 und Schritt S15), korrigieren die Vibrationskorrekturmittel 31 einen Messwert der dreidimensionalen Messung auf der Grundlage des Ergebnisses der Erfassungsausgabe von den Mitteln zur Erfassung der Relativpositionsänderung (Schritt S21 und Schritt S22).
  • Genauer gesagt, wenn das dreidimensionale Messsystem 3000 beispielsweise die Armvibrationserfassungsmittel 55 und die Oberflächenplattenvibrationserfassungsmittel 56 umfasst, korrigiert die Vibrationskorrekturmittel 31 einen Messwert der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, so dass die Vibration der Oberflächenplatte 18 durch die Vibration des Roboterarms 50 aufgehoben wird.
  • Da die Roboterbasis 53 in dieser Ausführungsform wie oben beschrieben auf der Oberflächenplatte 18 angeordnet ist, wird die Roboterarmvorrichtung 300 kaum durch Vibrationen einer äußeren Umgebung beeinträchtigt. Darüber hinaus kann die Roboterarmvorrichtung selbst dann, wenn sich die Lage der Oberflächenplatte 18 aufgrund einer Bewegung eines Gates ändert, der Änderung der Lage der Oberflächenplatte 18 folgen. Da die dreidimensionale Messung jedoch in einem Zustand durchgeführt wird, in dem der Endeffektor EE das Werkstück W hält, kann auch in diesem Fall eine Vibration des Roboterarms 50 selbst einen Messwert der dreidimensionalen Messung beeinflussen.
  • Daher wird der Einfluss der Vibration des Roboterarms 50 selbst unterdrückt, indem ein Messergebnis der dreidimensionalen Messung basierend auf einer Änderung einer Relativposition zwischen der Oberflächenplatte 18 und dem Roboterarm 50 in Schritt S21 und Schritt S22 korrigiert wird. Dementsprechend kann die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • Hier wird die Korrektur eines Messwerts der dreidimensionalen Messung basierend auf einem Ergebnis der Erfassung einer Änderung einer Relativposition im Detail beschrieben. Zur Erläuterung wird angenommen, dass das Mittel zur Erfassung einer Relativpositionsänderung eine zeitliche Änderung der Relativpositionen des Roboterarms 50 in X-, Y- und Z-Richtung erfasst. In diesem Fall ergibt sich in den einzelnen X-, Y- und Z-Richtungen eine in 18 dargestellte Kurvenform. 18 ist ein Beispieldiagramm, das eine zeitliche Änderung einer Relativposition in einer Richtung anzeigt, die von den Mitteln zur Erfassung der Relativpositionsänderung erfasst wird, wobei eine horizontale Achse des Diagramms die Zeit und eine vertikale Achse des Diagramms einen Änderungsbetrag (Amplitude) einer Relativposition bezeichnet.
  • Die Vibrationskorrekturmittel 31 berechnen Amplituden in den einzelnen Richtungen basierend auf der in 18 dargestellten Wellenform, um einen Messwert der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, basierend auf den berechneten Amplituden zu korrigieren. Genauer gesagt addieren die Vibrationskorrekturmittel 31 Werte, die den von den Mitteln zur Erfassung der Relativpositionsänderung erfassten Amplituden entsprechen, zu einem Messwert (einer Messkoordinate) der dreidimensionalen Messung in den einzelnen X-, Y- und Z-Richtungen oder subtrahiert Werte, die den Amplituden entsprechen, von dem Messwert der dreidimensionalen Messung, so dass der Einfluss der Relativpositionsänderung aufgehoben wird. Die durchzuführende Addition oder Subtraktion wird anhand einer Richtung der Änderung der Relativposition bestimmt.
  • Auf diese Weise kann eine Verschiebung eines gemessenen Punktes, die aufgrund von Vibrationen des Roboterarms 50 zum Zeitpunkt der dreidimensionalen Messung entsteht, korrigiert werden. Entsprechend kann die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • (Erste Modifikation der dritten Ausführungsform)
  • Wie bei der Modifikation der zweiten Ausführungsform kann auch bei der dritten Ausführungsform ein Abschnitt des Roboterarms 50 zum Zeitpunkt der Messung direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 anliegen. In einer Modifikation der dritten Ausführungsform kann beispielsweise ein Schritt, der bewirkt, dass ein Abschnitt des Roboterarms 50 zum Zeitpunkt der Messung direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 anliegt (z. B. Schritt S12 in 4), zwischen Schritt S 11 und Schritt S13 in dem Messverfahren gemäß der in 17 dargestellten dritten Ausführungsform hinzugefügt werden. Dadurch kann die Vibration des Roboterarms 50 selbst reduziert und somit die Messgenauigkeit weiter verbessert werden.
  • (Zweite Modifikation der dritten Ausführungsform)
  • Zusätzlich zu den Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmitteln 56 können Neigungserfassungsmittel (nicht dargestellt) zur Erfassung einer Neigung der Oberflächenplatte 18 in der dreidimensionalen Messmaschine 2 enthalten sein. Beispiele für die Neigungserfassungsmittel umfassen einen Neigungssensor, einen Beschleunigungssensor und einen Gyroskopsensor.
  • Die Vibrationskorrekturmittel 31 korrigieren einen Messwert der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, in Echtzeit, z. B. auf der Grundlage von Vibrationen der Oberflächenplatte 18 in den einzelnen Richtungen, die von den Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmitteln 56 erfasst werden, und einer Neigung der Oberflächenplatte 18, die von den Neigungserfassungsmitteln erfasst wird. Hierdurch kann die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • Es ist zu beachten, dass die Neigungserfassungsmittel anstelle der Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmittel 56 angeordnet sein können.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Als nächstes wird ein dreidimensionales Messsystem 4000 gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. 19 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration des dreidimensionalen Messsystems 4000 gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. Wie in 19 dargestellt, umfasst das dreidimensionale Messsystem 4000 gemäß der vierten Ausführungsform eine dreidimensionale Messmaschine 2 und eine Roboterarmvorrichtung 400. Die Roboterarmvorrichtung 400 wird durch Ersetzen der Roboterbasis 53 der Roboterarmvorrichtung 300 der dritten Ausführungsform durch eine Roboterbasis 52 gebildet. Die dreidimensionale Messmaschine 2 ist im Wesentlichen die gleiche wie die dreidimensionale Messmaschine 2 gemäß der dritten Ausführungsform.
  • Ein dreidimensionales Messverfahren gemäß der vierten Ausführungsform ist im Wesentlichen dasselbe wie das der dritten Ausführungsform, daher wird auf eine Beschreibung desselben verzichtet. Auch bei der vierten Ausführungsform kann eine Lage eines Werkstücks leicht geändert werden, da die dreidimensionale Messung durchgeführt werden kann, während das Werkstück von einem Endeffektor EE eines Roboterarms 50 gehalten wird.
  • Die Roboterbasis 52 ist in der vierten Ausführungsform außerhalb der Oberflächenplatte 18 angeordnet, und daher sind ein Vibrationssystem der dreidimensionalen Messmaschine 2 und ein Vibrationssystem der Roboterarmvorrichtung 400 ähnlich wie in der ersten Ausführungsform voneinander verschieden. Jedoch kann der Einfluss der Vibration des Roboterarms 50 und/oder der Einfluss der Vibration der Oberflächenplatte 18 reduziert werden, da Mittel zur Erfassung von Relativpositionsänderungen (d.h. Mittel zur Korrektur der Armvibration 55 und/oder Mittel zur Erfassung der Oberflächenplattenvibration 56) und Mittel zur Korrektur der Vibration 31 vorgesehen sind. Dementsprechend kann, wie bei der dritten Ausführungsform, ein Abschnitt des Roboterarms 50 im Gegensatz zur ersten Ausführungsform nicht direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 anliegen.
  • Da die Roboterbasis 52 in dem dreidimensionalen Messsystem 4000 gemäß der vierten Ausführungsform nicht auf der Oberflächenplatte 18 angeordnet sein muss, kann im Vergleich zur dritten Ausführungsform eine größere Roboterarmvorrichtung als Roboterarmvorrichtung 400 verwendet werden.
  • {Erste Modifikation der vierten Ausführungsform}
  • Wie bei der ersten Ausführungsform und der Modifikation der ersten Ausführungsform kann auch bei der vierten Ausführungsform ein Abschnitt des Roboterarms 50 zum Zeitpunkt der Messung direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 anliegen. Ein dreidimensionales Messverfahren gemäß der vierten Ausführungsform ist im Wesentlichen dasselbe wie das der Modifikation der dritten Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung desselben verzichtet wird. Auch bei der Modifikation der vierten Ausführungsform kann die Vibration des Roboterarms 50 selbst reduziert werden, und daher kann die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, weiter verbessert werden.
  • (Zweite Modifikation der vierten Ausführungsform)
  • Wie bei der zweiten Modifikation der dritten Ausführungsform können in der dreidimensionalen Messmaschine 2 zusätzlich zu den Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmitteln 56 Neigungserfassungsmittel (nicht dargestellt) zur Erfassung einer Neigung der Oberflächenplatte 18 enthalten sein. Dadurch kann auch in einer zweiten Modifikation der vierten Ausführungsform die Vibrationskorrekturmittel 31 einen Messwert der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, in Echtzeit korrigieren, beispielsweise auf der Grundlage von Vibrationen der Oberflächenplatte 18 in den einzelnen Richtungen, die von den Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmitteln 56 erfasst werden, und einer Neigung der Oberflächenplatte 18, die von den Neigungserfassungsmitteln erfasst wird, und entsprechend kann die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden. Es ist zu beachten, dass die Neigungserfassungsmittel anstelle der Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmittel 56 angeordnet sein können.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Als nächstes wird ein dreidimensionales Messsystem 5000 gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. 20 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration des dreidimensionalen Messsystems 5000 gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. Wie in 20 dargestellt, umfasst das dreidimensionale Messsystem 5000 gemäß der fünften Ausführungsform eine dreidimensionale Messmaschine 3 und eine Roboterarmvorrichtung 500.
  • Die Roboterarmvorrichtung 500 wird durch Hinzufügen von Temperaturerfassungsmitteln 57 zu der Roboterarmvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform gebildet. Die dreidimensionale Messmaschine 3 wird durch Hinzufügen von Temperaturkorrekturmitteln (Korrekturmitteln) 32 zu der dreidimensionalen Messmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform gebildet.
  • Wie bei der ersten Ausführungsform kann eine Lage eines Werkstücks leicht verändert werden, da auch bei der fünften Ausführungsform eine dreidimensionale Messung durchgeführt werden kann, während das Werkstück von einem Endeffektor EE eines Roboterarms 50 gehalten wird.
  • Als Temperaturerfassungsmittel 57 kann ein beliebiger Typ von Temperatursensor verwendet werden. Beispiele für das Temperaturerfassungsmittel 57 sind ein Thermoelementthermometer, ein Widerstandsthermometer, ein Infrarotthermometer und ein Bimetallthermometer.
  • Obwohl die Temperaturerfassungsmittel 57 an einer beliebigen Position in der Roboterarmvorrichtung 100 angeordnet sein können, solange die Temperaturerfassungsmittel 57 eine Temperatur des vom Endeffektor EE gehaltenen Werkstücks W erfassen können, sind die Temperaturerfassungsmittel 57 vorzugsweise auf einer Halteoberfläche des Endeffektors EE zum Halten (Halten) des Werkstücks W angeordnet. Entsprechend kann eine Temperatur des vom Endeffektor EE gehaltenen Werkstücks W mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
  • In der dreidimensionalen Messmaschine 1 bestimmen die Temperaturkorrekturmittel 32 basierend auf der von den Temperaturerfassungsmitteln 57 erfassten Temperatur des Werkstücks W, ob die dreidimensionale Messung durchgeführt werden soll. Außerdem korrigieren die Temperaturkorrekturmittel 32 einen Messwert der dreidimensionalen Messung auf der Grundlage der erfassten Temperatur des Werkstücks W.
  • Als nächstes wird ein Beispiel für den Endeffektor EE einschließlich der Temperaturerfassungsmittel 57 mit Bezug auf die 21 und 22 beschrieben. Der Endeffektor EE wird in Abhängigkeit von einer Form und einem Material des Werkstücks W entsprechend geändert.
  • 21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für den Endeffektor EE zeigt, der in geeigneter Weise verwendet werden kann, wenn ein rechteckiges Werkstück W gehalten wird. Ein Bezugszeichen 21A in 21 bezeichnet eine Vorderansicht des Endeffektors EE und ein Bezugszeichen 21B bezeichnet eine Darstellung, die eine Halteoberfläche illustriert. Wie mit dem Bezugszeichen 21A bezeichnet, umfasst der Endeffektor EE einen Basisabschnitt 71 und ein Paar von Klauenabschnitten 72. Der Basisabschnitt 71 ist mit einem ersten Arm A1 des Roboterarms 50 an einer Basisendseite des Basisabschnitts 71 gekoppelt. Das Paar von Klauenabschnitten 72 ist auf dem Basisabschnitt 71 an einer Spitzenendseite des Basisabschnitts 71 angeordnet. Das Paar von Klauenabschnitten 72 ist so beweglich, dass es voneinander getrennt und nahe beieinander ist, und das Werkstück W wird in einem Spalt des Paars von Klauenabschnitten 72 gehalten, wie durch ein Bezugszeichen 21C bezeichnet. Insbesondere bilden die einander zugewandten Bereiche des Paars von Klauenabschnitten 72 ein Paar von Halteoberflächen 73 zum Halten des Werkstücks W.
  • Wie mit dem Bezugszeichen 21B bezeichnet, ist das Temperaturerfassungsmittel 57 auf mindestens einer der Halteoberflächen 73 angeordnet. Wenn das Werkstück W von dem Endeffektor EE gehalten wird, wird das Werkstück W in Kontakt mit dem Temperaturerfassungsmittel 57 gebracht, das auf mindestens einer der Halteoberflächen 73 angeordnet ist, und das Temperaturerfassungsmittel 57 beginnt mit der Erfassung einer Temperatur des Werkstücks W. Vorzugsweise ist das Temperaturerfassungsmittel 57 auf allen Halteoberflächen 73 angeordnet. Auf diese Weise kann die Temperaturmessgenauigkeit verbessert werden.
  • 22 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Endeffektor EE zeigt, der in geeigneter Weise verwendet werden kann, wenn ein zylindrisches Werkstück W gehalten wird. Ein Bezugszeichen 22A in 22 bezeichnet eine Vorderansicht des Endeffektors EE und ein Bezugseichen 22B bezeichnet eine Unteransicht. Wie mit den Bezugszeichen 22A und 22B bezeichnet, umfasst der Endeffektor EE einen Basisabschnitt 75 und einen Satz von drei Spannfuttern 76. Der Basisabschnitt 75 ist mit einem ersten Arm A1 des Roboterarms 50 an einer Basisendseite des Basisabschnitts 75 gekoppelt. Der Satz von Spannfuttern 76 ist auf dem Basisabschnitt 75 an einer spitzen Endseite des Basisabschnitts 75 angeordnet. Der Satz von Spannfuttern 76 ist in einem Intervall von 120 Grad zyklisch und die Spannfutter 76 können einzeln in einer radialen Richtung bewegt werden. Wie mit dem Bezugszeichen 22C bezeichnet, wird das Werkstück W in einem Spalt gehalten, der durch den Satz von Spannfuttern 76 gebildet wird. Insbesondere bilden die Oberflächen des Satzes von Spannfuttern 76 auf einer mittleren Seite in radialer Richtung einen Satz von Halteoberflächen 77 zum Halten des Werkstücks W.
  • Wie mit dem Bezugszeichen 22B bezeichnet, ist das Temperaturerfassungsmittel 57 auf mindestens einer der Halteoberflächen 77 angeordnet. Vorzugsweise ist das Temperaturerfassungsmittel 57 auf allen Halteoberflächen 77 angeordnet.
  • 23 ist ein Flussdiagramm eines dreidimensionalen Messverfahrens gemäß der fünften Ausführungsform. In 23 sind die gleichen Schritte wie im Flussdiagramm von 4 mit den gleichen Bezugszeichen wie in 4 bezeichnet, und die Beschreibungen der gleichen Schritte werden weggelassen. Wie aus 23 ersichtlich ist, wird das dreidimensionale Messverfahren gemäß der fünften Ausführungsform durch Hinzufügen von Schritt S30 zu Schritt S33 zu dem dreidimensionalen Messverfahren gemäß der ersten Ausführungsform erhalten. Es ist zu beachten, dass, obwohl ein Abschnitt des Roboterarms 50 in der ersten Ausführungsform direkt an der Oberflächenplatte 18 anliegt (z.B. Schritt S12), wie bei der Modifikation der ersten Ausführungsform, offensichtlich ein Abschnitt des Roboterarms 50 indirekt an der Oberflächenplatte 18 anliegen kann.
  • In der fünften Ausführungsform werden, wenn der Endeffektor EE das Werkstück W hält (Schritt S10), das Werkstück W und die Temperaturerfassungsmittel 57 miteinander in Kontakt gebracht und die Temperaturerfassungsmittel 57 beginnen mit der Erfassung einer Temperatur des Werkstücks W (Schritt S30: ein Temperaturerfassungsschritt). Danach geben die Temperaturerfassungsmittel 57 ein Ergebnis der Erfassung der Temperatur an die Temperaturkorrekturmittel 32 in einem regelmäßigen Intervall, in einem unregelmäßigen Intervall oder in Echtzeit parallel zu einem Prozess von Schritt S 11 bis Schritt S33 aus.
  • Hier, wenn die Temperaturerfassungsmittel 57 das Ergebnis der Erfassung der Temperatur nicht automatisch an die Temperaturkorrekturmittel 32 ausgeben, können die Temperaturkorrekturmittel 32 ein Signal übertragen, um eine Ausgabe des Ergebnisses der Erfassung der Temperatur an die Temperaturerfassungsmittel 57 anzuweisen, zum Beispiel nachdem eine Lage des Werkstücks W eingestellt ist (Schritt S12).
  • Da die Temperaturerfassungsmittel 57 die Erfassung der Temperatur des Werkstücks W automatisch zu einem Zeitpunkt starten können, zu dem der Endeffektor EE das Werkstück W hält, kann der vom Benutzer auszuführende Vorgang des Anbringens eines Sensors zur Erfassung der Temperatur des Werkstücks W am Roboterarm 50 oder dergleichen entfallen. Außerdem wird die Erfassung einer Temperatur des Werkstücks W in einem Zustand gestartet, in dem der Endeffektor EE das Werkstück W hält, und daher kann die Erfassung einer Temperatur des Werkstücks W in einem Zeitraum vom Halten des Werkstücks W (Schritt S10: der Halteschritt) bis zum Montieren des Werkstücks W (Schritt S12) durchgeführt werden. Dies ist erheblich vorteilhaft, wenn eine vergleichsweise lange Zeitspanne für die Aktivierung der Temperaturerfassungsmittel 57 erforderlich ist. Entsprechend kann die Effizienz der dreidimensionalen Messung verbessert werden.
  • Wenn eine Messlage des Werkstücks W bestimmt wird, indem ein Abschnitt des Roboterarms 50 dazu gebracht wird, direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 anzuliegen (Schritt S12), bestimmen die Temperaturkorrekturmittel 32 der dreidimensionalen Messmaschine, ob eine Temperatur des Werkstücks W, die durch die Temperaturerfassungsmittel 57 erfasst wird, eine vorbestimmte Temperaturbedingung erfüllt (Schritt S31: ein Temperaturbestimmungsschritt).
  • Hier wird die Temperaturbedingung im Voraus auf der Grundlage eines Temperaturbereichs des Werkstücks W eingestellt, der beispielsweise von der dreidimensionalen Messmaschine 3 gemessen werden kann. Wenn eine Temperatur der Atmosphäre bei der dreidimensionalen Messung 20 Grad Celsius beträgt, kann die vorgegebene Temperaturbedingung auf 20±2 Grad Celsius oder 20±1 Grad Celsius eingestellt werden.
  • Wenn festgestellt wird, dass eine Temperatur des Werkstücks W die vorgegebene Temperaturbedingung nicht erfüllt (Schritt S31: Nein), wird ein Ergebnis der Bestimmung an den Benutzer übertragen (nicht dargestellt) und die Temperaturbestimmung wird auf der Grundlage einer nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne neu erfassten Temperatur erneut durchgeführt. Wenn festgestellt wird, dass eine Temperatur des Werkstücks W für eine Messung geeignet ist, die an dem Werkstück W durchgeführt werden soll (Schritt S31: Ja), wird die dreidimensionale Messung an dem Werkstück W durchgeführt (Schritt S13).
  • Anschließend korrigieren die Temperaturkorrekturmittel 32 einen Messwert der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, basierend auf einem Ergebnis der Erfassung der Temperatur des Werkstücks W, das von den Temperaturerfassungsmitteln 57 während der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, ausgegeben wird (Schritt S32). Wenn die Temperaturerfassungsmittel 57 eine Temperatur in Echtzeit erfassen und der Wert der erfassten Temperatur in Echtzeit an die Temperaturkorrekturmittel 32 ausgegeben wird, kann hier ein Messwert der dreidimensionalen Messung in Echtzeit korrigiert werden.
  • Wenn die dreidimensionale Messung in der in Schritt S12 ermittelten Lage beendet ist, ändert der Roboterarm 50 die Lage des Werkstücks W (Schritt S14). Anschließend wird die dreidimensionale Messung (Schritt S15) nach der Änderung der Lage ebenfalls am Werkstück durchgeführt, und ein Messwert der dreidimensionalen Messung wird basierend auf der erfassten Temperatur korrigiert (Schritt S32).
  • Auf diese Weise kann durch die Korrektur des Messwerts der dreidimensionalen Messung basierend auf der Temperatur des Werkstücks W die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, verbessert werden. Hier wird bestimmt, ob das Werkstück W die vorgegebene Temperaturbedingung in der vorangehenden Beschreibung erfüllt (Schritt S31 in 23). Wenn jedoch im Voraus bekannt ist, dass das Werkstück W die vorgegebene Temperaturbedingung erfüllt, kann der Schritt S31 in 23 ausgelassen werden. Auf diese Weise kann die Effizienz der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • (Erste Modifikation der fünften Ausführungsform)
  • Als nächstes wird eine erste Modifikation der fünften Ausführungsform beschrieben. Obwohl ein Werkstück W, für das bei der Temperaturbestimmung festgestellt wird, dass die Temperaturbedingung nicht erfüllt ist, in der fünften Ausführungsform nicht bewegt wird, wird ein Werkstück W, für das festgestellt wird, dass die Temperaturbedingung nicht erfüllt ist, in der ersten Modifikation der fünften Ausführungsform beispielsweise in einen Temperatur-Vorkonditionierungsbereich bewegt.
  • Gemäß der ersten Modifikation der fünften Ausführungsform sind in der Nähe des dreidimensionalen Messsystems 5000 vorab ein Werkstücklager, in dem das Werkstück W gelagert wird, und ein Ort, an dem das Werkstück W, das die vorgegebene Temperaturbedingung nicht erfüllt, zwischengelagert wird (der Temperatur-Vorkonditionierungsbereich), vorgesehen (nicht dargestellt). Eine Konfiguration des dreidimensionalen Messsystems gemäß der ersten Modifikation der fünften Ausführungsform ist die gleiche wie die des dreidimensionalen Messsystems 5000 gemäß der fünften Ausführungsform, und daher wird auf eine Beschreibung einer Systemkonfiguration verzichtet.
  • 24 ist ein Flussdiagramm eines dreidimensionalen Messverfahrens gemäß der ersten Modifikation der fünften Ausführungsform. Wie in 24 dargestellt, wird in der ersten Modifikation der fünften Ausführungsform der Schritt S40 zum Flussdiagramm des dreidimensionalen Messverfahrens gemäß der in 23 dargestellten fünften Ausführungsform hinzugefügt, wenn festgestellt wird, dass die vorbestimmte Temperaturbedingung in Schritt S31 nicht erfüllt ist, und Schritt S34, Schritt S41 und Schritt S42 werden nach Schritt S33 hinzugefügt. Die anderen Schritte sind im Wesentlichen die gleichen wie bei der fünften Ausführungsform, und daher wird auf deren Beschreibung verzichtet.
  • In der ersten Modifikation der fünften Ausführungsform wird, wenn festgestellt wird, dass ein Ergebnis der Erfassung einer Temperatur des Werkstücks W die vorbestimmte Temperaturbedingung (Ja in Schritt S31) erfüllt, das Werkstück W aus der dreidimensionalen Messmaschine 3 heraustransportiert (Schritt S34), nachdem die dreidimensionale Messung und die Temperaturkorrektur an dem Werkstück W ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform durchgeführt wurden, und danach fährt das Verfahren mit Schritt S41 fort.
  • Andererseits, wenn festgestellt wird, dass das Ergebnis der Erfassung der Temperatur des Werkstücks W nicht die vorbestimmte Temperaturbedingung erfüllt (Nein in Schritt S31), geht das Verfahren zu Schritt S41 über, nachdem das vom Endeffektor EE gehaltene Werkstück W zum Temperatur-Vorkonditionierungsbereich bewegt wurde (Schritt S40: ein Transportierschritt).
  • Gemäß der ersten Modifikation der fünften Ausführungsform kann eine Temperatur in einem Zustand, in dem das Werkstück W gehalten wird, bestimmt werden, und das Werkstück W, das die Temperaturbedingung nicht erfüllt, kann schnell aus der dreidimensionalen Messmaschine 3 transportiert werden, ohne das Werkstück W einmal vom Endeffektor EE zu lösen. Auf diese Weise kann eine Betriebsrate der dreidimensionalen Messmaschine 3 verbessert werden.
  • Anschließend wird in Schritt S41 ermittelt, ob der Werkstückspeicher ein weiteres Werkstück enthält. Wenn festgestellt wird, dass der Werkstückspeicher ein weiteres Werkstück enthält (Ja in Schritt S41), kehrt der Prozess zu Schritt S 10 zurück und der Prozess ab Schritt S10 wird an dem anderen Werkstück W, das im Werkstückspeicher enthalten ist, durchgeführt.
  • Wenn festgestellt wird, dass der Werkstückspeicher kein weiteres Werkstück enthält (Nein in Schritt S41), wird festgestellt, ob sich ein weiteres Werkstück im Temperaturvorbereitungsbereich befindet (Schritt S42). Wenn festgestellt wird, dass sich ein anderes Werkstück im Temperatur-Vorkonditionierungsbereich befindet (Ja in Schritt S42), kehrt der Prozess zu Schritt S 10 zurück und der Prozess ab Schritt S 10 wird an dem anderen Werkstück W im Temperatur-Vorkonditionierungsbereich ausgeführt. Wenn festgestellt wird, dass sich kein weiteres Werkstück im Temperatur-Vorkonditionierungsbereich befindet (Ja in Schritt S42), wird der Prozess beendet.
  • Offensichtlich kann die erste Modifikation der fünften Ausführungsform die gleichen Effekte wie die fünfte Ausführungsform erreichen. Darüber hinaus wird das Werkstück W, bei dem festgestellt wurde, dass die vorgegebene Temperaturbedingung nicht erfüllt ist, gemäß der ersten Modifikation der fünften Ausführungsform in Schritt S40 vorübergehend in den Temperatur-Vorkonditionierungsbereich bewegt. Dann, nachdem die dreidimensionale Messung an dem anderen Werkstück W, das aus dem Werkstückspeicher erhalten wurde, durchgeführt wurde, wird die dreidimensionale Messung an dem Werkstück W, das der Temperatur-Vorkonditionierung unterzogen wurde (die Temperatur-Vorkonditionierung ist abgeschlossen), in dem Temperatur-Vorkonditionierungsbereich durchgeführt. Auf diese Weise kann eine Betriebsrate der dreidimensionalen Messmaschine 3 verbessert werden.
  • (Zweite Modifikation der fünften Ausführungsform)
  • In der oben beschriebenen fünften Ausführungsform werden die Temperaturerfassungsmittel 57 und die Temperaturkorrekturmittel 32 der Roboterarmvorrichtung 100 bzw. der dreidimensionalen Messmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform hinzugefügt. Die Temperaturerfassungsmittel 57 und die Temperaturkorrekturmittel 32 können jedoch zu den dreidimensionalen Messsystemen 2000 und 3000 hinzugefügt werden, die die auf der Oberflächenplatte 18 angeordnete Roboterbasis 53 gemäß der zweiten und dritten Ausführungsform anstelle der außerhalb der Oberflächenplatte 18 angeordneten Roboterbasis 52 enthalten.
  • Das dreidimensionale Messverfahren gemäß der zweiten Modifikation der fünften Ausführungsform wird erhalten, indem der Schritt (Schritt S12), der bewirkt, dass ein Abschnitt des Roboterarms 50 direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 anliegt, aus den Flussdiagrammen in den 23 und 24 entfernt wird. Insbesondere, wenn die zweite Modifikation der fünften Ausführungsform auf die fünfte Ausführungsform und die erste Modifikation der fünften Ausführungsform, die oben beschrieben sind, angewendet wird, können zusätzlich zu den Effekten der fünften Ausführungsform und der ersten Modifikation der fünften Ausführungsform, die oben beschrieben sind, die Effekte der zweiten und dritten Ausführungsform, bei denen der Einfluss von Vibrationen in einer äußeren Umgebung reduziert werden kann und die Nachführbarkeit einer Änderung einer Lage der Oberflächenplatte 18 sichergestellt werden kann, obwohl der Roboterarm 50 nicht direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 anliegt, erreicht werden.
  • (Dritte Modifikation der fünften Ausführungsform)
  • Eine Konfiguration eines dreidimensionalen Messsystems gemäß einer dritten Modifikation der fünften Ausführungsform ist die gleiche wie die des dreidimensionalen Messsystems 5000 gemäß der fünften Ausführungsform, daher wird auf die Beschreibung einer Systemkonfiguration verzichtet.
  • 25 ist ein Flussdiagramm eines dreidimensionalen Messverfahrens gemäß der dritten Modifikation der fünften Ausführungsform. Wie in 25 dargestellt, wird gemäß der dritten Modifikation der fünften Ausführungsform der Schritt S12 in dem Flussdiagramm des dreidimensionalen Messverfahrens gemäß der in 23 dargestellten fünften Ausführungsform durch den Schritt S50 ersetzt. Darüber hinaus wird Schritt S51 hinzugefügt, wenn festgestellt wird, dass die vorbestimmte Temperaturbedingung in Schritt S31 erfüllt ist, und Schritt S34 und Schritt S52 werden nach Schritt S33 hinzugefügt. Darüber hinaus wird Schritt S53 hinzugefügt, wenn festgestellt wird, dass die vorgegebene Temperaturbedingung in Schritt S31 nicht erfüllt ist. Andere Schritte sind im Wesentlichen die gleichen wie die der fünften Ausführungsform, und daher wird auf deren Beschreibung verzichtet.
  • In der fünften Ausführungsform und in der ersten und zweiten Modifikation der fünften Ausführungsform wird die dreidimensionale Messung in einem Zustand durchgeführt, in dem das Werkstück W vom Endeffektor EE gehalten wird. Andererseits wird in der dritten Modifikation der fünften Ausführungsform die dreidimensionale Messung in einem Zustand durchgeführt, in dem das Werkstück W auf der Oberflächenplatte 18 montiert ist und das Werkstück W vom Endeffektor EE gelöst ist.
  • Daher wird in der dritten Modifikation der fünften Ausführungsform nach dem Transport des Werkstücks W zur dreidimensionalen Messung 3 in Schritt S11 (Schritt S 11) das Werkstück W auf der Oberflächenplatte 18 so montiert, dass es in einer vorbestimmten Messposition in einem Messraum angeordnet ist (Schritt S50). Dabei kann das Werkstück W direkt auf der Oberflächenplatte 18 oder indirekt über eine Vorrichtung (nicht dargestellt) auf der Oberflächenplatte 18 montiert werden.
  • Nachdem das Werkstück W in Schritt S50 montiert wurde, wird das Werkstück W vorzugsweise durch den Endeffektor EE gehalten, bis zumindest ein Ergebnis der Temperaturerfassung ausgegeben wird. Dies liegt daran, dass, wenn der Endeffektor EE das Werkstück W loslässt, die am Endeffektor EE angeordnete Temperaturerfassungsmittel 57 einer Außenluft ausgesetzt ist, und daher eine Temperatur des Werkstücks W möglicherweise nicht angemessen gemessen wird.
  • Nach Schritt S50, wenn die Temperaturerfassungsmittel 57 das Ergebnis der Erfassung der Temperatur des Werkstücks W an die Temperaturkorrekturmittel 32 ausgeben, bestimmen die Temperaturkorrekturmittel 32, ob das Ergebnis der Erfassung der Temperatur des Werkstücks W die vorbestimmte Temperaturbedingung erfüllt (Schritt S31). Es ist zu beachten, dass, wenn im Voraus bekannt ist, dass das Werkstück W die vorbestimmte Temperaturbedingung erfüllt, der Schritt S31 beispielsweise ausgelassen werden kann. Auf diese Weise kann die Effizienz der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • Wenn festgestellt wird, dass das Ergebnis der Erfassung der Temperatur des Werkstücks W die vorgegebene Temperaturbedingung nicht erfüllt (Nein in Schritt S13), wird eine Information über diese Tatsache an den Benutzer übertragen (nicht dargestellt). Anschließend, nachdem der Endeffektor EE das vom Endeffektor EE gehaltene Werkstück W von einer Messposition zu einer vorbestimmten Position außerhalb der dreidimensionalen Messmaschine 3 bewegt hat (Schritt S53: ein Transportierschritt), fährt der Prozess mit Schritt S52 fort.
  • Da die Temperatur in dem Zustand, in dem das Werkstück W gehalten wird, ermittelt werden kann, kann das Werkstück W, das die Temperaturbedingung nicht erfüllt, schnell aus der dreidimensionalen Messmaschine 3 transportiert werden, ohne das Werkstück W einmal vom Endeffektor EE zu lösen. Auf diese Weise kann eine Betriebsrate der dreidimensionalen Messmaschine 3 verbessert werden.
  • Wenn festgestellt wird, dass das Ergebnis der Erfassung der Temperatur des Werkstücks W die vorgegebene Temperaturbedingung (Ja in Schritt S13) erfüllt, wird das Werkstück W vom Endeffektor EE gelöst und der Roboterarm 50 wird zurückgezogen (Schritt S51). Anschließend wird die dreidimensionale Messung an dem Werkstück W ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform durchgeführt, und darüber hinaus wird eine Temperaturkorrektur auf der Grundlage der Temperatur durchgeführt, die bei der in Schritt S31 durchgeführten Temperaturbestimmung verwendet wurde.
  • Es ist zu beachten, dass, wenn zu einem Zeitpunkt der dreidimensionalen Messung eine Änderung der Lage des Werkstücks W erforderlich ist, der Endeffektor EE das Werkstück W erneut hält und die Lage des Werkstücks W geändert wird, bevor die dreidimensionale Messung und die Temperaturkorrektur durchgeführt werden.
  • Nach Beendigung der dreidimensionalen Messung transportiert die Roboterarmvorrichtung 500 das Werkstück W, das der Messung unterzogen wurde, aus der dreidimensionalen Messmaschine 3 heraus (Schritt S34). Wenn ein weiteres Werkstück W zu messen ist (Ja in Schritt S52), kehrt der Prozess zu Schritt S10 zurück und der gleiche Prozess wird an dem neuen Werkstück W erneut durchgeführt.
  • Wenn es kein weiteres zu messendes Werkstück W gibt (Nein in Schritt S52), wird der Prozess beendet. Offensichtlich wird, wie bei der fünften Ausführungsform, gemäß der dritten Modifikation der fünften Ausführungsform ein Effekt erreicht, bei dem das Anbringen der Temperaturerfassungsmittel 57 durch die menschliche Hand eliminiert werden kann und ein Effekt, bei dem die Temperaturerfassung zu einem frühen Zeitpunkt gestartet werden kann.
  • Darüber hinaus kann, obwohl die dreidimensionale Messung in dem Zustand durchgeführt wird, in dem das Werkstück W von dem Endeffektor EE gemäß der dritten Modifikation der fünften Ausführungsform abgenommen wird, selbst in diesem Fall eine Temperatur erfasst werden und die Temperaturbestimmung kann in dem Zustand durchgeführt werden, in dem das Werkstück W von dem Endeffektor EE gehalten wird, bevor es von dem Endeffektor EE abgenommen wird. Da das Werkstück W in diesem Zustand, der die Temperaturbedingung nicht erfüllt, schnell transportiert werden kann, kann dementsprechend eine Betriebsrate der dreidimensionalen Messmaschine 3 verbessert werden.
  • Außerdem können Schritt S51 und Schritt S52 in 25 in Schritt S40 bis Schritt S42 in 24 geändert werden. Hierdurch können zusätzlich zu den oben beschriebenen Effekten die Effekte der ersten Modifikation der fünften Ausführungsform erreicht werden.
  • Es ist zu beachten, dass auch in den Modifikationen der fünften Ausführungsform die auf der Oberflächenplatte 18 angeordnete Roboterbasis 53 anstelle der außerhalb der Oberflächenplatte 18 angeordneten Roboterbasis 52 verwendet werden kann.
  • (Vierte Modifikation der fünften Ausführungsform)
  • Die in der dritten und vierten Ausführungsform beschriebenen Armvibrationserfassungsmittel 55 und/oder die Oberflächenplattenvibrationserfassungsmittel 56 und die Vibrationskorrekturmittel 31 können dem dreidimensionalen Messsystem 5000 gemäß der in 20 dargestellten fünften Ausführungsform weiter hinzugefügt werden.
  • Gemäß der vierten Modifikation der fünften Ausführungsform kann ein Messwert der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, basierend auf der Vibration des Roboterarms 50 und/oder der Oberflächenplatte 18 und einer Temperatur des Werkstücks W korrigiert werden, und daher kann die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • { Andere}
  • Darüber hinaus werden das Messmaschinen-Steuergerät 30, die Vibrationskorrekturmittel 31, die Temperaturkorrekturmittel 32 und die Roboterarm-Steuervorrichtung 60 durch einen Mehrzweckcomputer, wie eine Werkstückstation oder einen Personalcomputer, realisiert, der einen Prozessor, wie eine CPU (Central Processing Unit) oder ein FPGA (Field Programmable Gate Array), einen Speicher, wie ein ROM oder ein RAM, eine externe Aufzeichnungsvorrichtung, wie eine Festplatte, eine Eingabevorrichtung, eine Ausgabevorrichtung und eine Netzwerkverbindungsvorrichtung umfasst. Der Speicher des Messmaschinensteuergerätes 30 speichert ein Programm, das zum Betrieb des Messmaschinenkörpers 10 verwendet wird, und die Messung kann automatisch durchgeführt werden, wenn der Prozessor das Programm liest und ausführt. Außerdem ist im Speicher des Roboterarmsteuergerätes 60 ein Programm zum Betrieb des Roboterarms 50 gespeichert, und der Transport des Werkstücks W und die Änderung der Lage des Werkstücks W können automatisch ausgeführt werden, wenn der Prozessor das Programm liest und ausführt. Außerdem können die Messmaschinen-Steuerungsvorrichtung 30 und die Roboterarm-Steuerungsvorrichtung 60 miteinander zusammenarbeiten, so dass die gesamte Messung automatisch durchgeführt wird.
  • {Effekte}
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß den dreidimensionalen Messsystemen 1000, 2000, 3000, 4000 und 5000 die Lage des Werkstücks W leicht verändert werden, da die dreidimensionale Messung am Werkstück W durchgeführt wird, während das Werkstück W vom Endeffektor EE gehalten wird. Dementsprechend kann die Effizienz der dreidimensionalen Messung verbessert werden.
  • In den dreidimensionalen Messsystemen 1000, 4000 und 5000 wird die dreidimensionale Messung an dem Werkstück W in dem Zustand durchgeführt, in dem ein Abschnitt des Roboterarms 50 direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 der dreidimensionalen Messmaschine 1 anliegt, während das Werkstück W von dem Endeffektor EE gehalten wird. Dementsprechend kann der Einfluss der Vibration des Roboterarms 50 auf das Werkstück W reduziert werden, wodurch die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung verbessert werden kann.
  • In den Roboterarmvorrichtungen 200 und 300 kann, da die Roboterbasis 53 auf der Oberflächenplatte 18 angeordnet ist, der Einfluss der Vibration in der äußeren Umgebung auf das Werkstück W reduziert werden, und die Nachvollziehbarkeit der Änderung der Lage der Oberflächenplatte 18 kann sichergestellt werden, ohne dass ein Abschnitt des Roboterarms 50 direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte 18 anliegt. Dementsprechend kann die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • Wie oben beschrieben, ist es offensichtlich, dass ein Abschnitt des Roboterarms 50 auch in den dreidimensionalen Messsystemen 2000 und 3000 direkt oder indirekt in Kontakt gebracht werden kann.
  • In den Roboterarmvorrichtungen 300 und 400 können die Armvibrationserfassungsmittel 55 und/oder die Oberflächenplattenvibrationserfassungsmittel 56 eine Vibration des Roboterarms 50 und/oder eine Vibration der Oberflächenplatte 18 erfassen, und die Vibrationskorrekturmittel 31 der dreidimensionalen Messmaschine 2 können einen Messwert der dreidimensionalen Messung, die an dem Werkstück W durchgeführt wird, basierend auf der erfassten Vibration korrigieren. Dementsprechend kann die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden.
  • Eine Temperatur des vom Endeffektor EE gehaltenen Werkstücks W kann durch die Temperaturerfassungsmittel 57 der Roboterarmvorrichtung 400 erfasst werden, und ein Messwert der an dem Werkstück W durchgeführten dreidimensionalen Messung kann durch die Temperaturkorrekturmittel 32 der dreidimensionalen Messmaschine 3 basierend auf der erfassten Temperatur korrigiert werden. Dementsprechend kann ein Verfahren zur Montage eines Sensors zur Erfassung einer Temperatur des vom Benutzer verwendeten Werkstücks W am Roboterarm 50 oder dergleichen entfallen. Da die Temperaturmessung an dem Werkstück W durchgeführt werden kann, bevor das Werkstück W transportiert und in der Messposition angeordnet wird, kann außerdem die Effizienz der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden. Darüber hinaus kann die Genauigkeit der dreidimensionalen Messung weiter verbessert werden, da die Temperaturkorrektur durchgeführt wird.
  • Wenn die in den Roboterarmvorrichtungen 100, 200, 300 und 400 und den dreidimensionalen Messmaschinen 1, 2 und 3 enthaltenen Komponenten beliebig miteinander kombiniert werden, kann ein gewünschter der oben beschriebenen Effekte in geeigneter Weise erzielt werden.
  • Obwohl die Beispiele des gegenwärtig offengelegten Gegenstands oben beschrieben wurden, ist der gegenwärtig offengelegte Gegenstand nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es ist offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang des gegenwärtig offengelegten Gegenstands abzuweichen.
  • {Bezugszeichenliste }
    • 1, 2, 3
    Dreidimensionale Messmaschine
    10
    Messmaschinenkörper
    12
    Kopf
    14
    Träger
    16
    Säule
    18
    Oberflächenplatte
    20
    Basis
    22
    Sonde
    24
    Tastereinsatz
    26
    Messgerätekopf
    30
    Messmaschinensteuergerät
    31
    Vibrationkorrekturmittel
    32
    Temperaturkorrekturmittel
    40
    Controller
    50
    Roboterarm
    52, 53
    Roboterbasis
    52a
    Endabschnitt der Spitze
    55
    Armvibrationserfassungsmittel
    56
    Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmittel
    57
    Mittel zur Temperaturerfassung
    60
    Roboterarm-Steuergerät
    71, 75
    Basisabschnitt
    72
    Klauenabschnitt
    73, 77
    Halteoberfläche
    76
    Spannfutter
    100, 200, 300, 400, 500
    Roboterarmgerät
    1000, 2000, 3000, 4000, 5000
    Dreidimensionales Messsystem
    A1
    Erster Arm
    A2
    Zweiter Arm
    A3
    Dritter Arm
    B
    Block
    EE
    Endeffektor
    J1
    Erster Gelenkabschnitt
    J2
    Zweiter Gelenkabschnitt
    J3
    Dritter Gelenkabschnitt
    J4
    Vierter Gelenkabschnitt
    L1
    Mittelachse des Werkstücks
    W
    Werkstück

Claims (44)

  1. Dreidimensionales Messsystem, das folgendes aufweist: eine Oberflächenplatte (18); einen Roboterarm (50), der so konfiguriert ist, dass er ein zu messendes Werkstück (W) hält und eine Lage des Werkstücks (W) ändert; eine Sonde (22), die so konfiguriert ist, dass sie relativ zur Oberflächenplatte (18) beweglich ist und eine dreidimensionale Messung am Werkstück (W) durchführt, Mittel zum Erfassen einer Relativpositionsänderung zum Erfassen einer Änderung einer Relativposition zwischen der Oberflächenplatte (18) und dem Roboterarm (50); und Korrekturmittel zum Korrigieren eines Ergebnisses der von der Sonde (22) an dem Werkstück (W) durchgeführten Messung auf der Grundlage eines Ergebnisses der von den Mitteln zum Erfassen der Relativpositionsänderung durchgeführten Erfassung.
  2. Dreidimensionales Messsystem nach Anspruch 1, wobei die Sonde (22) die dreidimensionale Messung am Werkstück (W) in einem Zustand durchführt, in dem das Werkstück (W) vom Roboterarm (50) gehalten wird.
  3. Dreidimensionales Messsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mittel zum Erfassen der Relativpositionsänderung Armvibrations-Erfassungsmittel (55) zum Erfassen von Vibrationen des Roboterarms (50) enthält.
  4. Dreidimensionales Messsystem nach Anspruch 3, wobei die Armvibrations-Erfassungsmittel (55) Vibrationen in der Nähe eines Spitzenendabschnitts des Roboterarms (50) erfasst.
  5. Dreidimensionales Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mittel zum Erfassen einer Relativpositionsänderung ein Oberflächenplatten-Vibrationserfassungsmittel (56) zum Erfassen von Vibrationen der Oberflächenplatte (18) aufweisen.
  6. Dreidimensionales Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mittel zum Erfassen einer Relativpositionsänderung Neigungserfassungsmittel zum Erfassen einer Neigung der Oberflächenplatte (18) relativ zu einer horizontalen Richtung aufweisen.
  7. Dreidimensionales Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Mittel zum Erfassen der Relativpositionsänderung Änderungsbeträge einer Relativposition in einer horizontalen Richtung und einer vertikalen Richtung erfassen, und die Korrekturmittel die Änderungsbeträge der Relativposition zu einem Ergebnis der Messung, die die Messsonde (22) am Werkstück (W) in horizontaler und vertikaler Richtung durchgeführt hat, addieren, oder die Änderungsbeträge der Relativposition von einem Ergebnis der Messung, die die Messsonde (22) am Werkstück (W) in horizontaler und vertikaler Richtung durchgeführt hat, subtrahieren.
  8. Dreidimensionales Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Mittel zum Erfassen der Änderung der Relativposition die Änderung der Relativposition in Echtzeit erfassen, und die Korrekturmittel ein Ergebnis der von der Sonde (22) am Werkstück (W) durchgeführten Messung in Echtzeit auf der Grundlage der in Echtzeit erfassten Änderung der Relativposition korrigieren.
  9. Dreidimensionales Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Mittel zur Erfassung von Änderungen der Relativposition einen Laser-Tracker aufweisen, der folgendes aufweist: einem Reflektor, und einen Laser-Tracker-Körper, der so konfiguriert ist, dass er Laserlicht zu dem Reflektor emittiert und reflektiertes Licht des Laserlichts von dem Reflektor empfängt, um eine Verschiebung des Reflektors zu erhalten bzw. zu erfassen, und wobei der Reflektor auf dem Roboterarm (50) angeordnet ist.
  10. Dreidimensionales Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das ferner folgendes aufweist: Temperaturerfassungsmittel (57) zum Erfassen einer Temperatur des Werkstücks (W); und wobei das Korrekturmittel das Ergebnis der von der Sonde (22) an dem Werkstück (W) durchgeführten Messung auf der Grundlage eines Ergebnisses der von den Temperaturerfassungsmitteln (57) durchgeführten Erfassung korrigiert.
  11. Dreidimensionales Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Endeffektor (EE) des Roboterarms (50) Temperaturerfassungsmittel (57) zum Erfassen einer Temperatur des Werkstücks (W) enthält.
  12. Dreidimensionales Messsystem nach Anspruch 11, wobei die Temperaturerfassungsmittel (57) auf einer Halteoberfläche (73, 77) des Endeffektors (EE), der das Werkstück (W) hält, angeordnet ist.
  13. Dreidimensionales Messsystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei: das Korrekturmittel das Ergebnis der von der Sonde (22) an dem Werkstück (W) durchgeführten Messung auf der Grundlage eines Ergebnisses der von den Temperaturerfassungsmitteln (57) durchgeführten Erfassung korrigiert.
  14. Dreidimensionales Messsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Temperaturerfassungsmittel (57) eine Temperatur des Werkstücks (W) in einem Zustand erfassen, in dem das Werkstück (W) von dem Roboterarm (50) gehalten wird.
  15. Dreidimensionales Messsystem nach Anspruch 14, wobei die Temperaturerfassungsmittel (57) mit der Erfassung einer Temperatur des Werkstücks (W) beginnt, wenn das Werkstück (W) von dem Roboterarm (50) gehalten wird.
  16. Dreidimensionales Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei eine Roboterbasis (52, 53), die den Roboterarm (50) trägt, außerhalb der Oberflächenplatte (18) angeordnet ist.
  17. Dreidimensionales Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei eine Roboterbasis (52, 53), die den Roboterarm (50) trägt, auf der Oberflächenplatte (18) angeordnet ist.
  18. Dreidimensionales Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Roboterarm (50) einen Anschlagabschnitt aufweist, der direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte (18) anliegt bzw. anstößt, wenn die Sonde (22) das Werkstück (W) misst.
  19. Dreidimensionales Messsystem nach Anspruch 18, wobei ein Dämpfungselement auf der Oberflächenplatte (18) angeordnet ist, und der anstoßende Abschnitt des Roboterarms (50) indirekt über das Dämpfungselement an der Oberflächenplatte (18) anliegt.
  20. Dreidimensionales Messsystem nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Roboterarm (50) eine Mehrzahl von Armen und eine Mehrzahl von Gelenkabschnitten aufweist, die die Mehrzahl von Armen drehbar miteinander verbinden, und wobei der anstoßende Abschnitt des Roboterarms (50) einer der mehreren Gelenkabschnitte ist.
  21. Dreidimensionales Messsystem nach Anspruch 20, wobei der anstoßende Abschnitt des Roboterarms (50) einer der mehreren Gelenkabschnitte ist, der dem Endeffektor (EE) am nächsten ist.
  22. Dreidimensionales Messverfahren, das folgendes umfasst: einen Transportschritt des Transportierens eines zu messenden Werkstücks (W) durch einen Roboterarm (50), der so konfiguriert ist, dass er eine Lage des Werkstücks (W) ändert; einen Messschritt, bei dem eine dreidimensionale Messung auf dem Werkstück (W) mit einer Sonde (22) durchgeführt wird, die so konfiguriert ist, dass sie in einem Zustand, in dem das Werkstück (W) von dem Roboterarm (50) gehalten wird, relativ zu einer Oberflächenplatte (18) bewegt werden kann, einen Schritt zur Erfassung einer Relativpositionsänderung zum Erfassen einer Änderung einer Relativposition zwischen der Oberflächenplatte (18) und dem Roboterarm (50); und einen Vibrationskorrekturschritt zum Korrigieren eines Ergebnisses der Messung, die an dem Werkstück (W) in dem Messschritt durchgeführt wird, basierend auf einem Ergebnis der Erfassung, die in dem Schritt zum Erfassen der Relativpositionsänderung durchgeführt wird.
  23. Dreidimensionales Messverfahren nach Anspruch 22, wobei die Sonde (22) im Messschritt die dreidimensionale Messung am Werkstück (W) in einem Zustand durchführt, in dem das Werkstück (W) vom Roboterarm (50) gehalten wird.
  24. Dreidimensionales Messverfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt zum Erfassens der Relativpositionsänderung einen Schritt des Erfassens von Vibrationen des Roboterarms (50) umfasst.
  25. Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei der Schritt des Erfassens der Relativpositionsänderung einen Schritt des Erfassens der Vibration der Oberflächenplatte (18) umfasst.
  26. Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei der Schritt des Erfassens einer Relativpositionsänderung einen Schritt des Erfassens einer Neigung der Oberflächenplatte (18) relativ zu einer horizontalen Richtung umfasst.
  27. Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei der Schritt des Erfassens der Relativpositionsänderung einen Schritt des Erfassens von Änderungsbeträgen der Relativposition in einer horizontalen Richtung und einer vertikalen Richtung umfasst, und der Vibrationskorrekturschritt einen Schritt des Addierens der Änderungsbeträge der Relativposition zu oder des Subtrahierens der Änderungsbeträge der Relativposition von einem Ergebnis der Messung, die an dem Werkstück (W) durch die Sonde (22) in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung durchgeführt wird, umfasst.
  28. Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei der Schritt zur Erfassung der Änderung der Relativposition die Änderung der Relativposition in Echtzeit erfasst, und der Vibrationskorrekturschritt das Ergebnis der von der Sonde (22) am Werkstück (W) durchgeführten Messung in Echtzeit auf der Grundlage der in Echtzeit erfassten Änderung der Relativposition korrigiert.
  29. Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, das ferner folgendes umfasst einen Temperaturerfassungsschritt zum Erfassen einer Temperatur des Werkstücks (W) durch Temperaturerfassungsmittel (57), die an einem Endeffektor (EE) des Roboterarms (50) angeordnet sind.
  30. Dreidimensionales Messverfahren nach Anspruch 29, das weiterhin folgendes umfasst: einen Temperaturkorrekturschritt des Korrigierens des Ergebnisses der Messung, die an dem Werkstück (W) in dem Messschritt durchgeführt wurde, basierend auf einem Ergebnis der Erfassung, die in dem Temperaturerfassungsschritt durchgeführt wurde.
  31. Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, ferner umfassend: einen Temperaturerfassungsschritt zum Erfassen einer Temperatur des Werkstücks (W); und einen Temperaturkorrekturschritt des Korrigierens des Ergebnisses der Messung, die an dem Werkstück (W) in dem Messschritt durchgeführt wurde, basierend auf einem Ergebnis der Erfassung, die in dem Temperaturerfassungsschritt durchgeführt wurde.
  32. Dreidimensionales Messverfahren nach Anspruch 30 oder 31, wobei der Temperaturerfassungsschritt in Echtzeit in einem Zustand durchgeführt wird, in dem das Werkstück (W) von dem Roboterarm (50) gehalten wird, und wobei im Temperaturkorrekturschritt das Ergebnis der im Messschritt an dem Werkstück (W) durchgeführten Messung in Echtzeit auf der Grundlage eines Ergebnisses der im Temperaturerfassungsschritt durchgeführten Erfassung korrigiert wird.
  33. Das dreidimensionale Messverfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32, wobei der Schritt der Temperaturerfassung im Transportschritt enthalten ist.
  34. Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 33, wobei der Temperaturerfassungsschritt in einem Zustand durchgeführt wird, in dem das Werkstück (W) vom Roboterarm (50) gehalten wird.
  35. Dreidimensionales Messverfahren nach Anspruch 34, wobei der Temperaturerfassungsschritt gestartet wird, wenn das Werkstück (W) vom Roboterarm (50) gehalten wird.
  36. Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 35, ferner umfassend: einen Temperaturbestimmungsschritt zum Bestimmen, ob die Temperatur des Werkstücks (W) eine vorbestimmte Temperaturbedingung erfüllt.
  37. Dreidimensionales Messverfahren nach Anspruch 36, wobei der Temperaturbestimmungsschritt in einem Zustand durchgeführt wird, in dem das Werkstück (W) vom Roboterarm (50) gehalten wird.
  38. Dreidimensionales Messverfahren nach Anspruch 37, wobei wenn im Temperaturbestimmungsschritt festgestellt wird, dass die vorgegebene Temperaturbedingung nicht erfüllt ist, das Werkstück (W) transportiert wird, während es vom Roboterarm (50) gehalten wird.
  39. Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 38 wobei eine Roboterbasis (52, 53), die den Roboterarm (50) trägt, außerhalb der Oberflächenplatte (18) angeordnet ist.
  40. Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 38, wobei eine Roboterbasis (52, 53), die den Roboterarm (50) trägt, auf der Oberflächenplatte (18) angeordnet ist.
  41. Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 40, ferner umfassend einen Montageschritt, bei dem ein Anschlagabschnitt des Roboterarms (50) veranlasst wird, direkt oder indirekt an der Oberflächenplatte (18) in einem Zustand anzuschlagen, in dem das Werkstück (W) von dem Roboterarm (50) gehalten wird.
  42. Dreidimensionales Messverfahren nach Anspruch 41, wobei ein Dämpfungselement auf der Oberflächenplatte (18) angeordnet ist, und im Montageschritt der Anschlagabschnitt des Roboterarms (50) indirekt über das Dämpfungselement an der Oberflächenplatte (18) anschlägt.
  43. Dreidimensionales Messverfahren nach Anspruch 41 oder 42, wobei der Roboterarm (50) eine Mehrzahl von Armen und eine Mehrzahl von Gelenkabschnitten aufweist, die die Mehrzahl von Armen drehbar miteinander verbinden, und der anstoßende Abschnitt des Roboterarms (50) einer der mehreren Gelenkabschnitte ist.
  44. Dreidimensionales Messverfahren nach Anspruch 43, wobei der anstoßende Abschnitt des Roboterarms (50) einer der mehreren Gelenkabschnitte ist, der am nächsten zum Endeffektor (EE) positioniert ist.
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