JP2000065561A - Three-dimensional measuring machine - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、プローブを被測
定物に接触させて必要な測定値を得る接触式の三次元測
定機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact-type three-dimensional measuring device for obtaining a required measurement value by bringing a probe into contact with an object to be measured.
【０００２】[0002]
【従来の技術】三次元測定機を使用して測定を行う方法
として、ＣＮＣによる方法と、マニュアル操作による方
法の2 通りがある。ＣＮＣによる方法は、ホストコンピ
ュータからの指令により、プローブを予め設定されたプ
ログラムによって自動的に駆動する方法である。また、
マニュアルによる方法には、駆動機構を有するＣＮＣ三
次元測定機でジョイスティック等が取付けられた操作盤
を使用してプローブを手動操作により移動させる方法
と、プローブを直接手で移動させる方法がある。2. Description of the Related Art There are two methods for performing measurement using a coordinate measuring machine, a method using a CNC and a method using a manual operation. The CNC method is a method in which a probe is automatically driven by a preset program according to a command from a host computer. Also,
The manual method includes a method of manually moving the probe using an operation panel on which a joystick or the like is mounted on a CNC coordinate measuring machine having a driving mechanism, and a method of directly moving the probe by hand.
【０００３】いずれの方法においても、三次元測定機
は、プローブがワークに接触したときのタッチ信号を検
出して、そのときのプローブの三次元座標値を測定値と
して取り込む。一般的なタッチシグナルプローブでは、
測定子（スタイラス）がハウジングに対してダイヤフラ
ム等の弾性支持部材で支持され、測定子がワークに接触
すると、これらの支持部材が弾性変形して測定子の支持
軸が変位し、支持軸に取り付けた接触検出手段がこの変
位を検出してタッチ信号を出力する。[0003] In any of the methods, the coordinate measuring machine detects a touch signal when the probe comes into contact with the work, and takes in the three-dimensional coordinate value of the probe at that time as a measured value. In a typical touch signal probe,
The stylus is supported on the housing by an elastic support member such as a diaphragm, and when the stylus comes into contact with the work, these support members are elastically deformed and the support shaft of the stylus is displaced and attached to the support shaft. The contact detecting means detects the displacement and outputs a touch signal.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
三次元測定機は、 プローブの移動速度が特に小さいとき
の測定誤差が大きいという問題がある。特にマニュアル
測定の場合、測定結果に作業者による個人差が現れるこ
とが統計的に明らかになっている。その原因の一つとし
ては、プローブがワークに接触する瞬間の接触速度の相
違が挙げられている。即ち、プローブがワークと接触す
るときの接触速度は、通常３〜２０ｍｍ／ｓ程度が一般
的であり、これ以上の速度でプローブとワークとが接触
した場合の測定値はほぼ安定した値を示す。しかし、接
触速度がこれよりも遅いと、タッチ信号検出時に取り込
まれたプローブ座標と本来のプローブ座標とにずれが生
じることが確認されている。その理由は定かではない
が、現在使用しているプローブの多くは測定子と一体に
形成された3 本のピンを６つのボール等で支持した構造
となっており、測定子が測定物に接触して変位した場
合、これら６つのボールのうち少なくとも１つが非接触
状態となり、これを電気的に検出するようにしたもので
あるが、測定子が緩やかな速度で変位したときの方が接
点が離れるまでのたわみ量が大きくなっているのではな
いかと考えられている。また、速度が一定でなく接触時
に加速度が存在すると、同様に接点がはなれるまでのた
わみ量に影響が現れるものと考えられている。従って接
触時の加速度が変わればたわみ量も変わるものと考えら
れている。However, the conventional coordinate measuring machine has a problem that a measurement error is large when the moving speed of the probe is particularly low. Particularly in the case of manual measurement, it has been statistically clarified that individual differences among workers appear in measurement results. One of the causes is a difference in the contact speed at the moment when the probe contacts the work. That is, the contact speed when the probe comes into contact with the work is generally about 3 to 20 mm / s, and the measured value when the probe and the work come into contact with each other at a speed higher than this is almost a stable value. . However, it has been confirmed that if the contact speed is lower than this, a deviation occurs between the probe coordinates taken in at the time of detecting the touch signal and the original probe coordinates. Although the reason is not clear, most of the probes currently used have a structure in which three pins formed integrally with the probe are supported by six balls, etc., and the probe comes into contact with the workpiece. In this case, at least one of these six balls is in a non-contact state and is electrically detected. However, when the probe is displaced at a slow speed, the contact point becomes smaller. It is thought that the amount of deflection before leaving may increase. It is also believed that if the speed is not constant and acceleration is present at the time of contact, the amount of deflection until the contact comes off will also be affected. Therefore, it is considered that if the acceleration at the time of contact changes, the amount of deflection also changes.
【０００５】ＣＮＣ三次元測定機の場合には、接触速度
を制御可能であるが、例えば小穴の内径を測定するよう
な場合には、プローブの移動距離が必然的に小さくなる
ため、プローブを十分に加速することができず、微速で
測定せざるを得ない。このため、ＣＮＣ三次元測定機に
おいても、上記と同様な問題が発生する。また、移動距
離が極めて小さい場合は、加速途中で測定せざるを得な
い。[0005] In the case of a CNC coordinate measuring machine, the contact speed can be controlled. However, in the case of measuring the inner diameter of a small hole, for example, the moving distance of the probe is necessarily small. Cannot be accelerated quickly, and must be measured at a very low speed. For this reason, the same problem as described above occurs in the CNC coordinate measuring machine. If the moving distance is extremely small, measurement must be performed during acceleration.
【０００６】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、三次元測定機において、プローブが被測定物と接
触する際の接触速度および接触加速度の範囲が所定の範
囲外であった場合は、ワーニングを発生し作業者に再測
定を促して、より正確な測定値を得ることができる三次
元測定機を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been described in a case where a range of a contact speed and a contact acceleration when a probe contacts an object to be measured is out of a predetermined range in a coordinate measuring machine. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional measuring machine that can generate a warning and prompt a worker to perform a re-measurement to obtain a more accurate measurement value.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、三次元空間上を移動するプローブが被測
定物に接触して接触信号を出力し、前記接触信号の出力
時の前記プローブの三次元空間上における位置を検出し
て前記被測定物を測定する三次元測定機において、前記
プローブの前記被測定物に対する接触速度および接触加
速度の許容範囲を示す範囲テーブルと、前記プローブが
前記被測定物に接触したときの接触速度および接触加速
度を検出する検出手段と、を備え、この検出手段で検出
された前記プローブの接触速度および接触加速度から前
記範囲テーブルを参照して許容範囲外であった場合にワ
ーニングを発生して作業者に再測定を促すことを特徴と
する。According to the present invention, in order to achieve the above object, a probe moving in a three-dimensional space contacts a device to be measured and outputs a contact signal. In a three-dimensional measuring device that detects the position of the probe in a three-dimensional space and measures the object to be measured, a range table indicating an allowable range of a contact speed and a contact acceleration of the probe with respect to the object to be measured, and the probe Detecting means for detecting a contact speed and a contact acceleration when the object comes into contact with the object to be measured, and an allowable range by referring to the range table from the contact speed and the contact acceleration of the probe detected by the detecting means. When outside, a warning is generated and the operator is prompted to re-measure.
【０００８】また、本発明は上記手段に加え、前記範囲
テーブルは、前記プローブの種類毎にその接触速度およ
び接触加速度の許容範囲を示すテーブルであることでも
構成可能である。Further, in addition to the above-mentioned means, the present invention can be configured such that the range table is a table indicating an allowable range of a contact speed and a contact acceleration for each type of the probe.
【０００９】なお、接触速度および接触加速度に対する
測定誤差の関係は、プローブ毎に異なると考えられるの
で、範囲テーブルはプローブ毎に接触速度および接触加
速度の許容範囲を示すものであることが望ましい。ま
た、複数のプローブを取り付けたプローブヘッドを使用
する場合にも、同様にプローブ毎に許容範囲を求めてお
く必要がある。Since the relationship between the measurement error with respect to the contact speed and the contact acceleration is considered to be different for each probe, it is desirable that the range table indicates the allowable range of the contact speed and the contact acceleration for each probe. Also, when using a probe head to which a plurality of probes are attached, similarly, it is necessary to determine an allowable range for each probe.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
好ましい実施の形態について説明する。図１は、この発
明の一実施例に係るマニュアル測定型の三次元測定機の
構成を示す斜視図である。この三次元測定機は、三次元
測定機本体１と、この三次元測定機本体１から必要な測
定値を取り込んで、これを処理するためのホストシステ
ム２とから構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a manual measurement type three-dimensional measuring machine according to one embodiment of the present invention. The coordinate measuring machine includes a coordinate measuring machine main body 1 and a host system 2 for fetching necessary measurement values from the coordinate measuring machine main body 1 and processing the measured values.
【００１１】三次元測定機本体１は、次のように構成さ
れている。即ち、除振台１０の上には、定盤１１がその
上面をベース面として水平面と一致するように載置さ
れ、この定盤１１の両端側から立設されたアーム支持体
１２ａ，１２ｂの上端でＸ軸ガイド１３を支持してい
る。アーム支持体１２ａは、その下端がＹ軸ガイド１４
に沿ってＹ軸方向に移動可能に配置され、アーム支持体
１２ｂは、その下端がエアーベアリングによって定盤１
１上にＹ軸方向に移動可能に支持されている。Ｘ軸ガイ
ド１３は、垂直方向に延びるＺ軸ガイド１５をＸ軸方向
にガイドする。Ｚ軸ガイド１５には、Ｚ軸アーム１６が
Ｚ軸ガイド１５に沿って移動するように設けられ、Ｚ軸
アーム１６の下端に接触式のプローブ１７が装着されて
いる。このプローブ１７が定盤１２上に載置されたワー
ク１９に接触したときに、プローブ１７からホストシス
テム２にタッチ信号が出力され、そのときのＸＹＺ座標
値をホストシステム２が取り込むようになっている。The main body of the coordinate measuring machine 1 is configured as follows. That is, the surface plate 11 is placed on the anti-vibration table 10 so that the upper surface of the surface plate 11 coincides with a horizontal surface with its upper surface as a base surface. The upper end supports the X-axis guide 13. The lower end of the arm support 12a has a Y-axis guide 14
The arm support 12b is arranged such that the lower end thereof can be moved in the Y-axis direction along the axis of the base plate 1 by an air bearing.
1 is supported movably in the Y-axis direction. The X-axis guide 13 guides the Z-axis guide 15 extending in the vertical direction in the X-axis direction. A Z-axis arm 16 is provided on the Z-axis guide 15 so as to move along the Z-axis guide 15, and a contact-type probe 17 is attached to a lower end of the Z-axis arm 16. When the probe 17 comes into contact with the work 19 placed on the surface plate 12, a touch signal is output from the probe 17 to the host system 2, and the host system 2 takes in the XYZ coordinate values at that time. I have.
【００１２】図２は、この三次元測定機のブロック図で
ある。三次元測定機本体１には、プローブ１７のＸＹＺ
軸の移動に伴って各軸方向の移動パルスを出力するＸＹ
Ｚ軸エンコーダ１８が内蔵されている。FIG. 2 is a block diagram of the coordinate measuring machine. The XYZ of the probe 17
XY that outputs a movement pulse in each axis direction as the axis moves
A Z-axis encoder 18 is built in.
【００１３】ホストシステム２は、カウンタ２０と、ホ
ストコンピュータ２１と、モニタ２２、プリンタ２３及
びキーボード２４とから構成されている。カウンタ２０
は、ＸＹＺ軸エンコーダ１８からの各軸に対応したパル
ス信号を各軸毎に計数すると共に、プローブ１７がワー
ク１９に接触したときにプローブ１７から出力されるタ
ッチ信号によって各軸の計数値をラッチする。ホストコ
ンピュータ２１は、カウンタ２０にラッチされた計数値
を入力し、これをプローブの現在位置座標に変換すると
共に、一定間隔でサンプリングされたカウンタ２０の計
数値からプローブ１７の移動方向及び移動速度および移
動加速度（移動速度の変化量として）を検出し、更にプ
ローブ１７からのタッチ信号を検出してプローブ１７が
ワーク１９に接触したときの接触速度および接触加速度
を検出する検出手段を構成する。また、ホストコンピュ
ータ２１には、範囲テーブル２５が内蔵されている。範
囲テーブル２５は、例えば電気的消去可能なＥＥＰＲＯ
Ｍ等から構成され、図３に示すように、プローブ１７の
ワーク１９に対する接触速度および接触加速度と測定誤
差との関係をプローブ１７の種類毎に記憶したものであ
る。The host system 2 includes a counter 20, a host computer 21, a monitor 22, a printer 23, and a keyboard 24. Counter 20
Counts the pulse signal corresponding to each axis from the XYZ axis encoder 18 for each axis, and latches the count value of each axis by the touch signal output from the probe 17 when the probe 17 contacts the work 19. I do. The host computer 21 inputs the count value latched into the counter 20 and converts the latched value into the coordinates of the current position of the probe. At the same time, based on the count value of the counter 20 sampled at regular intervals, the moving direction and the moving speed of the probe 17 Detecting means for detecting a moving acceleration (as a change amount of the moving speed), further detecting a touch signal from the probe 17 and detecting a contact speed and a contact acceleration when the probe 17 contacts the workpiece 19. The host computer 21 has a built-in range table 25. The range table 25 is, for example, an electrically erasable EEPROM.
M and the like, and as shown in FIG. 3, the relationship between the contact speed and the contact acceleration of the probe 17 with the workpiece 19 and the measurement error is stored for each type of the probe 17.
【００１４】次に、このように構成されたＣＮＣ三次元
測定機の動作について説明する。この三次元測定機で
は、プローブ１７やＺ軸アーム１６の部分を把持して手
動操作によりプローブ１７を移動させて、プローブ１７
の先端球をワーク１９の各部に接触させることにより、
ワーク１９の各部を測定する。そのときの接触速度およ
び接触加速度によっては測定誤差が発生する場合がある
ので、予め範囲テーブル２５を次のような操作で求めて
おく。Next, the operation of the thus configured CNC coordinate measuring machine will be described. In this three-dimensional measuring machine, the probe 17 and the Z-axis arm 16 are gripped, and the probe 17 is moved by manual operation.
By contacting the tip ball of
Each part of the work 19 is measured. Since a measurement error may occur depending on the contact speed and contact acceleration at that time, the range table 25 is obtained in advance by the following operation.
【００１５】まず、定盤１１にワーク１９をしっかりと
固定し、プローブ１７を手動で移動させてワーク１９の
特定の面に接触させる。この状態でプローブ１７に歪み
が掛からないような自由状態とする。次にその状態で各
軸を固定してレーザ干渉計や校正用プローブ等を用いた
公知のスケール校正手法を用いてＸＹＺ座標軸を精密測
定する。そして、ホストシステム２で標示されたＸＹＺ
表示値と精密測定された表示値とがずれている場合に
は、表示値を測定された値に校正する。続いて、Ｚ軸ア
ーム１６にプローブ１７を取り付けて、ワーク１９の上
記特定の面に接触速度および接触加速度を変えながら何
回か接触させて、そのときの接触速度および接触加速度
と測定値との関係をホストコンピュータ２１内に記憶さ
せる。First, the work 19 is firmly fixed to the surface plate 11, and the probe 17 is manually moved to come into contact with a specific surface of the work 19. In this state, the probe 17 is set in a free state in which distortion is not applied. Next, in this state, each axis is fixed, and the XYZ coordinate axes are precisely measured using a known scale calibration technique using a laser interferometer, a calibration probe, or the like. Then, XYZ indicated by the host system 2
If the displayed value and the precisely measured display value are different, the displayed value is calibrated to the measured value. Subsequently, the probe 17 is attached to the Z-axis arm 16 and is brought into contact with the specific surface of the work 19 several times while changing the contact speed and the contact acceleration. The relationship is stored in the host computer 21.
【００１６】ホストコンピュータ２１は、得られた接触
速度および接触加速度と測定値との関係から、図４に示
すような、接触速度と偏差量（＝測定値−精密測定値）
および接触速度と繰り返し精度σ（測定データ全部を使
って求める標準偏差）との関係を示す曲線を最小二乗法
等によって求める。そして、この曲線を各プローブにつ
いて、各軸方向に求め、偏差量の限界値（Δｌ）と繰り
返し精度の限界値σtの両者を同時に満たす範囲とし
て、求めた曲線から図３に示すような接触速度および接
触加速度の許容範囲を示す範囲テーブル２５を作成する
ことができる。The host computer 21 calculates the contact speed and the deviation amount (= measured value−precise measured value) as shown in FIG. 4 from the relationship between the obtained contact speed and contact acceleration and the measured value.
And a curve showing the relationship between the contact speed and the repeatability σ (standard deviation obtained by using all the measurement data) is obtained by the least square method or the like. Then, this curve is determined for each probe in each axial direction, and as a range that simultaneously satisfies both the limit value (Δl) of the deviation amount and the limit value σt of the repeatability, the contact speed as shown in FIG. In addition, a range table 25 indicating the allowable range of the contact acceleration can be created.
【００１７】例えば図４（ａ）と（ｂ）でＶ３＜Ｖ１、
Ｖ４＜Ｖ２であれば、接触速度の許容範囲としては、Ｖ
１〜Ｖ４となり、また図４の（ｃ）と（ｄ）でα２＜α
１であれば、接触加速度の許容範囲としては、０〜α２
となる。また、接触速度および接触加速度と偏差量およ
び繰り返し精度との関係が、プローブ１７の構造上、接
触方向に全く依存しない場合には、各軸毎に範囲を求め
る必要はないが、接触方向に強く依存する場合は、各軸
毎に範囲を求めて範囲テーブル２５を作成しておく。For example, in FIGS. 4A and 4B, V3 <V1,
If V4 <V2, the allowable range of the contact speed is V
1 to V4, and α2 <α in FIGS. 4C and 4D.
If 1, the allowable range of the contact acceleration is 0 to α2
Becomes When the relationship between the contact speed and the contact acceleration, the deviation amount, and the repetition accuracy does not depend on the contact direction due to the structure of the probe 17, it is not necessary to determine the range for each axis. If it depends, a range table 25 is created by obtaining a range for each axis.
【００１８】図５は、実際の測定におけるホストコンピ
ュータ２１の処理を示すフローチャートである。プロー
ブ１７からタッチ信号が入力されるとこの処理が実行さ
れる。まず、タッチ信号入力時点の測定値（ＸＹＺ座標
値）を取り込む（Ｓ１）。次に範囲テーブル２５により
接触速度および接触加速度が、それぞれ範囲内かどうか
をチェックする（Ｓ２）。このとき、接触速度が例えば
１．３ｍｍ／ｓであり、範囲テーブル２５に登録されて
いる接触速度が３〜２０ｍｍ／ｓであるとすると、速度
ワーニングを発生する（Ｓ３）。また、接触加速度が１
５０ｍｍ／ｓ2 であり、登録されている接触加速度が０
〜１００ｍｍ／ｓ2 であれば加速度ワーニングを発生す
る（Ｓ４）。ワーニングは、画面に「速度不適」「加速
度超過」等の文字で警告表示するほか、ビープ音や予め
録音された音声やデジタル的に合成された言語を含んだ
音声により警告を発することが可能である。FIG. 5 is a flowchart showing the processing of the host computer 21 in the actual measurement. This process is executed when a touch signal is input from the probe 17. First, a measured value (XYZ coordinate value) at the time of touch signal input is taken in (S1). Next, it is checked whether the contact speed and the contact acceleration are within the respective ranges by using the range table 25 (S2). At this time, if the contact speed is, for example, 1.3 mm / s and the contact speed registered in the range table 25 is 3 to 20 mm / s, a speed warning is generated (S3). When the contact acceleration is 1
50 mm / s 2 and the registered contact acceleration is 0
If it is １００100 mm / s 2 , an acceleration warning is generated (S4). Warnings can be displayed on the screen with characters such as "Inappropriate speed" and "Excessive acceleration", as well as beeping, pre-recorded voice, and voice including digitally synthesized language. is there.
【００１９】図６は、ＣＮＣ三次元測定機に本発明を適
用した例を示す図である。この三次元測定機は、三次元
測定機本体３及びホストシステム４の他に、三次元測定
機本体３を駆動制御すると共に三次元測定機本体３から
必要な測定値を取り込むためのコントローラ５と、この
コントローラ５を介して三次元測定機３を手動操作する
ための操作盤６とを備えている。FIG. 6 is a diagram showing an example in which the present invention is applied to a CNC coordinate measuring machine. The CMM has a controller 5 for controlling the drive of the CMM 3 and taking in necessary measurement values from the CMM 3 in addition to the CMM 3 and the host system 4. And an operation panel 6 for manually operating the coordinate measuring machine 3 via the controller 5.
【００２０】三次元測定機本体３は、ＣＮＣ測定機の場
合、図１に示したマニュアル式の三次元測定機本体１に
各軸の駆動機構が設けられている点を除き、他の基本的
な構成は、図１の三次元測定機本体１と同様であるた
め、対応する部分には同一符合を付して詳しい説明は省
略する。アーム支持体１２ａは、その下端がＹ軸駆動機
構３１によってＹ軸方向に駆動される。Ｘ軸ガイド１３
は、垂直方向に延びるＺ軸ガイド１５に沿って駆動され
るように設けられる。In the case of a CNC measuring machine, the three-dimensional measuring machine main body 3 has another basic structure except that a driving mechanism for each axis is provided in the manual type three-dimensional measuring machine main body 1 shown in FIG. The detailed configuration is the same as that of the coordinate measuring machine main body 1 of FIG. 1, and the corresponding portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. The lower end of the arm support 12a is driven in the Y-axis direction by a Y-axis drive mechanism 31. X-axis guide 13
Are provided so as to be driven along a Z-axis guide 15 extending in the vertical direction.
【００２１】図７は、この三次元測定機のブロック図で
ある。三次元測定機本体３には、プローブ１７をＸＹＺ
軸方向に駆動するためのＸＹＺ軸モータ３２が内蔵され
ている。操作盤６には、三次元測定機本体３のプローブ
１７をＸＹＺ軸方向に手動操作により駆動するためのジ
ョイスティック６１と、現在のプローブ１７の位置のＸ
ＹＺ座標値をコントローラ５に入力するための座標値入
力スイッチ６２とが設けられている。FIG. 7 is a block diagram of the coordinate measuring machine. The probe 17 is attached to the three-dimensional measuring machine
An XYZ axis motor 32 for driving in the axial direction is built in. The operation panel 6 includes a joystick 61 for manually driving the probe 17 of the coordinate measuring machine main body 3 in the XYZ-axis directions and an X-position of the current position of the probe 17.
A coordinate value input switch 62 for inputting YZ coordinate values to the controller 5 is provided.
【００２２】コントローラ５には、ＣＰＵ５１が設けら
れ、このＣＰＵ５１によってプローブ１７の駆動制御や
計測値の取り込み制御などを行う。即ち、ＣＰＵ５１の
指令によってＸＹＺ軸駆動制御部５２が三次元測定機本
体３のＸＹＺ軸モータ３２を駆動し、ＸＹＺ軸エンコー
ダ１８からの各軸に対応したパルス信号をＸＹＺ軸カウ
ンタ５３がカウントして現在位置を求めてＣＰＵ５１に
フィードバックする。ＣＰＵ５１は、このフィードバッ
ク情報に基づいてプローブ１７の駆動制御を行う。ま
た、ＣＰＵ５１は、プローブ１７からのタッチ信号に応
動してＸＹＺ軸モータ３２を停止させる。The controller 5 is provided with a CPU 51, which controls the driving of the probe 17 and the control of taking in measured values. That is, the XYZ-axis drive control unit 52 drives the XYZ-axis motor 32 of the three-dimensional measuring device main body 3 according to a command from the CPU 51, and the XYZ-axis counter 53 counts a pulse signal corresponding to each axis from the XYZ-axis encoder 18. The current position is obtained and fed back to the CPU 51. The CPU 51 controls the driving of the probe 17 based on the feedback information. Further, the CPU 51 stops the XYZ axis motor 32 in response to the touch signal from the probe 17.
【００２３】操作盤６からは、ジョイスティック６２の
傾斜方向及び傾斜角に応じた各軸に対応するポテンショ
メータの電圧値が出力され、これら各軸の電圧値に応じ
てコントローラ５の移動方向・速度決定部５４がプロー
ブ１７の移動方向と移動速度および移動加速度とを決定
する。更に、コントローラ５の内部には、前述した範囲
テーブル２５が設けられている。From the operation panel 6, voltage values of potentiometers corresponding to respective axes corresponding to the inclination direction and the inclination angle of the joystick 62 are outputted, and the moving direction and speed of the controller 5 are determined according to the voltage values of these axes. The unit 54 determines the moving direction, the moving speed, and the moving acceleration of the probe 17. Further, the range table 25 described above is provided inside the controller 5.
【００２４】この実施例においても、ＣＰＵ５１が内部
に取り込んだ測定値をプローブ１７とワーク１９の接触
方向及び接触速度及び接触加速度に基づいて範囲テーブ
ル２５を参照してワーニングチェックするので、接触速
度が十分にとれない、あるいは加速過程で測定しがちな
小穴の自動測定又は操作盤６によるマニュアル測定にお
いても、高い精度での測定が可能になる。In this embodiment as well, the CPU 51 performs a warning check on the measured values taken in with reference to the range table 25 based on the contact direction, the contact speed and the contact acceleration of the probe 17 and the work 19. High-precision measurement is also possible in automatic measurement of small holes that cannot be sufficiently obtained or tends to be measured in the acceleration process or in manual measurement using the operation panel 6.
【００２５】なお、範囲テーブル２５は、次のような方
法で作成することもできる。図８は、この方法を説明す
るための図である。ＣＮＣ三次元測定機の場合には、 (1) まず、図８に示すような予め直径が既知であるマス
ターボール７１を三次元測定機本体３の定盤１１に取り
付け、測定すべきプローブ１７を取り付けた後、プロー
ブ番号等の測定子情報をコントローラ５に入力する。 (2) 次に、プローブ１７でマスタボール７１を多点（例
えば４点）測定し、マスタボール７１の仮中心点の座標
を求める。 (3) 続いて、マスタボール７１をＺ軸プラス方向から見
て、仮中心点を中心に例えば３０°ずつ分割すると共
に、各断面を更に各断面から垂直な方向から見て、仮中
心点を中心に３０°ずつ分割したときの各分割線とマス
タボール７１の表面との交点をホストコンピュータ７１
によって算出し、これらの交点をマスタボール７１上の
格子点Ｐとする。なお、この例では、格子点Ｐの数が６
２点となるが、更に細かく格子点Ｐを設定するとワーニ
ング検出精度は向上する。The range table 25 can be created by the following method. FIG. 8 is a diagram for explaining this method. In the case of the CNC coordinate measuring machine, (1) First, a master ball 71 having a known diameter is attached to the surface plate 11 of the coordinate measuring machine main body 3 as shown in FIG. After the attachment, probe information such as a probe number is input to the controller 5. (2) Next, multiple points (for example, four points) of the master ball 71 are measured by the probe 17, and the coordinates of the temporary center point of the master ball 71 are obtained. (3) Subsequently, the master ball 71 is divided from the temporary center point by, for example, 30 ° when viewed from the Z axis plus direction, and each section is further viewed from a direction perpendicular to each section to determine the temporary center point. The intersection between each division line and the surface of the master ball 71 when divided by 30 ° at the center is determined by the host computer 71.
These intersections are defined as grid points P on the master ball 71. In this example, the number of grid points P is 6
There are two points, but if the grid points P are set more finely, the warning detection accuracy is improved.
【００２６】(4) 次にプローブ１７を各格子点Ｐから仮
中心点に向かう方向に移動させ、各格子点Ｐの座標を標
準の接触速度（例えば５ｍｍ／ｓ）で複数回（例えば１
０回程度）測定し、得られた各格子点Ｐの平均値座標か
らマスタボール７１の中心を再度求め、これを真中心点
とする。 (5) 次にプローブ１７を格子点Ｐから真中心点に向かう
方向に移動させ、各格子点Ｐの座標を測定する。このと
き、同一の格子点Ｐについて接触速度を例えば０．１ｍ
ｍ／ｓ〜５０ｍｍ／ｓ程度まで、０．１ｍｍ／ｓずつ変
化させて各接触速度における各格子点Ｐの座標値を求め
る。ここで、各速度については、１０回程度測定を行
い、各速度における（平均値）と繰り返し精度σを求め
る。 (6) 求めた各接触速度における各格子点Ｐ（平均値）か
ら真中心点までの距離と、標準接触速度における各格子
点Ｐから真中心点までの距離との差を求め、これを各接
触速度における偏差量とし、グラフ化する。また、同様
に繰り返し精度σもグラフ化する。 (7) 次に(5) (6) と同様、標準速度を基準として加速度
を５０ｍｍ／ｓ2 から１０００ｍｍ／ｓ2 程度まで１０
ｍｍ／ｓ2 ずつ変化させて加速度に関してグラフ化す
る。 (8) 図４と同様の方法で、偏差量の許容値σ(l) と繰り
返し精度の許容値σt の両者を同時に満たす範囲とし
て、接触速度と接触加速度の許容範囲を求める。 (9) 以上の作業を全てのプローブ１７について繰り返す
ことにより、測定子情報、接触方向及び接触速度および
接触加速度に対する測定誤差の関係を示す範囲テーブル
２５を作成することができる。(4) Next, the probe 17 is moved in the direction from each lattice point P to the temporary center point, and the coordinates of each lattice point P are moved a plurality of times (for example, 1 mm) at a standard contact speed (for example, 5 mm / s).
The center of the master ball 71 is obtained again from the average coordinates of each of the measured lattice points P, which is determined as the true center point. (5) Next, the probe 17 is moved in the direction from the lattice point P to the true center point, and the coordinates of each lattice point P are measured. At this time, the contact speed is set to, for example, 0.1 m for the same grid point P.
The coordinate value of each grid point P at each contact speed is obtained by changing the distance from m / s to about 50 mm / s in steps of 0.1 mm / s. Here, each speed is measured about 10 times, and (average value) and the repeatability σ at each speed are obtained. (6) The difference between the distance from each lattice point P (average value) at each contact speed thus determined to the true center point and the distance from each lattice point P at the standard contact speed to the true center point is determined. The deviation amount in the contact speed is plotted as a graph. Similarly, the repetition accuracy σ is graphed. (7) Then (5) (6) the same, 10 an acceleration based on the standard speed from 50 mm / s 2 to about 1000 mm / s 2
by mm / s 2 is changed to graph with respect to acceleration. (8) In the same manner as in FIG. 4, an allowable range of the contact speed and the contact acceleration is obtained as a range that simultaneously satisfies both the allowable value σ (l) of the deviation amount and the allowable value σt of the repeatability. (9) By repeating the above operation for all the probes 17, it is possible to create the range table 25 indicating the relationship of the measurement error to the tracing stylus information, the contact direction, the contact speed, and the contact acceleration.
【００２７】また、マニュアル測定型の三次元測定機の
場合には、接触方向を細かく与えたり、特定の接触速度
でプローブ１７を接触させることができないので、次の
ように行う。 (1)まず、マスタボール７１を多点測定（測定点数は多
ければ多い程良い）して、マスタボール７１の中心点を
求める。 (2) 次に、求められた中心点のＹ，Ｚ座標に基づいて、
Ｙ軸のアーム支持体１２ａ，１２ｂとＺ軸アーム１６と
をクランプし、プローブ１７をＸ軸方向にのみ移動させ
てマスタボール７１に色々な速度および加速度（意識し
て速度や加速度を変化させて）で接触させて測定を行
う。接触速度は時系列的に入力されるＸＹＺ軸エンコー
ダ１８の出力により演算処理して求めることができ、ま
た接触加速度は、接触速度の変化量として、演算処理し
て求めることができる。また例えば、接触速度を（０．
１〜５），（５．１〜１０），・・・・（４０．１〜４
５）,(４５ .１〜５０）ｍｍ／ｓのように１０段階に、
接触加速度を（０〜１００），（１００．１〜２０
０），・・・・（８００．１〜９００），（９００．１
〜１０００）ｍｍ／ｓ2 のように１０段階に分類し、各
範囲内のデータ数が１０以上となるまで測定を行う。 (3) Ｙ軸及びＺ軸方向についても同様の測定を行う。 (4) 各範囲における求められた測定値（平均値）から中
心点までの長さとマスタボール７１の半径（既知）との
差を偏差量として求める。次に図４に示すような接触速
度および接触加速度（各範囲の中心を代表値として）と
偏差量および繰り返し精度との関係を示す曲線を求め、
この曲線に基づいて偏差量許容値σ(l)ト繰り返し精度許
容値σ tの両者を同時に満たす範囲として、接触速度お
よび接触加速度の許容範囲を求め、範囲テーブル２５を
作成する。In the case of a manual measuring type three-dimensional measuring machine, since the contact direction cannot be given finely or the probe 17 cannot be brought into contact with a specific contact speed, the following operation is performed. (1) First, the master ball 71 is measured at multiple points (the greater the number of measurement points, the better), and the center point of the master ball 71 is determined. (2) Next, based on the obtained Y and Z coordinates of the center point,
The Y-axis arm supports 12a and 12b and the Z-axis arm 16 are clamped, and the probe 17 is moved only in the X-axis direction, so that the master ball 71 has various speeds and accelerations. ) To make contact. The contact speed can be obtained by arithmetic processing based on the output of the XYZ axis encoder 18 input in time series, and the contact acceleration can be obtained by arithmetic processing as a change amount of the contact speed. Further, for example, the contact speed is set to (0.
1-5), (5.1-10), ... (40.1-4)
5) In 10 steps such as (45.1-50) mm / s,
The contact acceleration is (0-100), (100.1-20
0), ... (800.1-900), (900.1
１０００1000) mm / s 2 , and the measurement is performed until the number of data in each range becomes 10 or more. (3) The same measurement is performed in the Y-axis and Z-axis directions. (4) The difference between the length from the measured value (average value) obtained in each range to the center point and the radius (known) of the master ball 71 is obtained as a deviation amount. Next, a curve showing the relationship between the contact speed and the contact acceleration (the center of each range is represented as a representative value), the deviation amount and the repetition accuracy as shown in FIG.
Based on this curve, a permissible range of the contact speed and the contact acceleration is determined as a range that simultaneously satisfies both the permissible deviation σ (l) and the permissible repeat accuracy σ t, and creates a range table 25.
【００２８】この方式によれば、レーザ干渉計等を使用
しなくても範囲テーブル２５を精度良く作成することが
できる。According to this method, the range table 25 can be created with high accuracy without using a laser interferometer or the like.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、プ
ローブの接触速度および接触加速度の許容範囲を予め測
定して調べて範囲テーブルを作成しておき、プローブが
被測定物に接触したときの接触速度および接触加速度か
ら範囲テーブルを参照して、範囲外であればワーニング
を出して作業者に再測定を促すようにしているので、プ
ローブの接触速度、接触加速度が変動して許容範囲をは
ずれたとしても、再測定により偏差量が許容範囲内に収
まるように測定操作すれば、より正確な測定値を得るこ
とが出来るという効果を奏する。As described above, according to the present invention, an allowable range of the contact speed and the contact acceleration of the probe is measured and checked in advance, and a range table is prepared. The range table is referred to from the contact speed and contact acceleration of the probe.If it is out of the range, a warning is issued and the operator is prompted to re-measure. Even if it deviates, if the measurement operation is performed so that the deviation amount falls within the allowable range by re-measurement, there is an effect that a more accurate measured value can be obtained.
【図１】 本発明の一実施例に係るマニュアル型の三次
元測定機の構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a manual type coordinate measuring machine according to an embodiment of the present invention.
【図２】 同測定機の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of the measuring instrument.
【図３】 同測定機における範囲テーブルの内容を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing contents of a range table in the same measuring instrument.
【図４】 同測定機における接触速度および接触加速度
と変位量、および繰り返し精度との関係を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a contact speed and a contact acceleration, a displacement amount, and a repetition accuracy in the same measuring instrument.
【図５】 同測定機における測定時のワーニング検出処
理を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a warning detection process at the time of measurement in the same measuring instrument.
【図６】 本発明の他の実施例に係るＣＮＣ三次元測定
機を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a CNC coordinate measuring machine according to another embodiment of the present invention.
【図７】 同測定機の機能ブロック図である。FIG. 7 is a functional block diagram of the measuring instrument.
【図８】 範囲テーブルの作成方法を説明するための図
である。FIG. 8 is a diagram for explaining a method of creating a range table.
１，３ 三次元測定機本体、 ２，４ ホストシステム、 ５ コントローラ、 ６ 操作盤、 １９ ワーク。 1,3 CMM, 2,4 Host system, 5 Controller, 6 Operation panel, 19 workpieces.
Claims (2)
定物に接触して接触信号を出力し、前記接触信号の出力
時の前記プローブの三次元空間上における位置を検出し
て前記被測定物を測定する三次元測定機において、 前記プローブの前記被測定物に対する接触速度および接
触加速度の許容範囲を示す範囲テーブルと、前記プロー
ブが前記被測定物に接触したときの接触速度および接触
加速度を検出する検出手段と、を備え、この検出手段で
検出された前記プローブの接触速度および接触加速度か
ら前記範囲テーブルを参照して許容範囲外であった場合
にワーニングを発生して作業者に再測定を促すことを特
徴とする三次元測定機。1. A probe moving in a three-dimensional space contacts a device under test to output a contact signal, and detects the position of the probe in the three-dimensional space at the time of outputting the contact signal to detect the device under test. In a coordinate measuring machine that measures an object, a range table indicating an allowable range of a contact speed and a contact acceleration of the probe with respect to the object to be measured, and a contact speed and a contact acceleration when the probe contacts the object to be measured. Detecting means for detecting the contact speed and the contact acceleration of the probe detected by the detecting means, and when the value is out of the allowable range by referring to the range table, a warning is generated and the worker is re-measured. Coordinate measuring machine characterized by prompting.
類毎にその接触速度および接触加速度の許容範囲を示す
テーブルであることを特徴とする請求項１記載の三次元
測定機。2. The coordinate measuring machine according to claim 1, wherein the range table is a table indicating an allowable range of a contact speed and a contact acceleration for each type of the probe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10250366A JP2000065561A (en) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | Three-dimensional measuring machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10250366A JP2000065561A (en) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | Three-dimensional measuring machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000065561A true JP2000065561A (en) | 2000-03-03 |
Family
ID=17206864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10250366A Pending JP2000065561A (en) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | Three-dimensional measuring machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000065561A (en) |
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