JP2001021303A - 変位測定方法及びシステム - Google Patents

変位測定方法及びシステム

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JP2001021303A
JP2001021303A JP11195986A JP19598699A JP2001021303A JP 2001021303 A JP2001021303 A JP 2001021303A JP 11195986 A JP11195986 A JP 11195986A JP 19598699 A JP19598699 A JP 19598699A JP 2001021303 A JP2001021303 A JP 2001021303A
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Shinji Yokomizo
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哲郎 木村
信次 横溝
孝浩 茂呂澤
孝 野田
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Mitsutoyo Corp
株式会社ミツトヨ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲の温度環境が変化しても、常に高精度な
測定を可能にする。 【解決手段】 測定空間内に設定された基準位置をX,
Y,Zスケールで読み取ることにより測定して、スケー
ル読み取り値を基準とした測定座標系を設定する(S
1,S2)。設定された測定座標系で測定対象の変位を
測定すると共に(S4)、測定環境の温度変化を監視し
て(S5)、所定の温度変化が観測されたときに測定座
標系を再設定する(S6〜S8)。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】この発明は、三次元測定機な
どの変位測定システムに関し、特にその測定座標空間に
配置された基準位置を基準とした測定座標系を設定する
三次元測定方法及びシステムに関する。

【0002】

【従来の技術】三次元測定機では、三次元測定空間を構
成する各軸に沿って配置されたスケールを基準とするス
ケール座標系の中で、種々の測定子が使用されて測定が
行われる。この種の三次元測定機では、測定子の交換前
後の測定子間の偏差量による測定誤差が生じないよう
に、スケール座標系の中に機械座標系を構築する。図1
1は、この様子を示す図である。三次元測定機の測定機
座標系Xs,Ys,Zsには、マスターボール100が配
置されており、このマスターボール100の先端球の中
心位置が機械座標系Xm,Ym,Zmの基準原点Omとして
定義される。各測定子による測定に先立って、その測定
子によりマスターボール100を球測定してその中心座
標Omを求める。そして、測定機座標系の原点Osと機械
座標系の原点Omとの間のオフセット量Vsm(ベクト
ル)を記憶して、スケールの読み取り座標値からオフセ
ット量を補正することによって測定子の交換前後の偏差
量による測定誤差を取り除く。

【0003】実際の測定においては、機械座標系Xm,
Ym,Zmの中に、更に測定物(ワーク101)の設計図
面情報に対応させて測定物座標系Xw,Yw,Zwが構築
される。以下、これら機械座標系、測定物座標系を合わ
せて「測定座標系」と呼ぶことにする。測定物座標系を
構築することにより、機械座標系の原点Omと測定物座
標系の原点Owとのオフセット量Vmw(ベクトル)につ
いても補正され、測定物座標系に基づく測定値が求めら
れる。いま、図11における測定物座標系(Xw,Yw,
Zw)を基準として得られる測定点Pの座標Vwp(ベク
トル)は、下記数1のように表すことができる。

【0004】

【数1】

【0005】従来の三次元測定機では、精密な三次元測
定を可能にするために、例えば20℃に正確に制御され
た測定室で測定作業を行うのが一般的であるため、一度
設定された機械座標系及び測定物座標系による測定は、
温度変化がないことが前提となっていた。

【0006】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
より高精度の加工を可能にするため、製造ラインの中で
加工された製品を逐次測定して、その測定値を加工条件
の補正値にフィードバックしていくような、いわゆるイ
ンライン型の計測システム等が採用されるに至り、従来
のような理想的な温度条件の中での測定が困難になりつ
つある。このため、測定環境の温度変化が、高精度測定
において無視できない測定誤差を招来し、測定精度の低
下につながるという問題が生じるようになってきた。

【0007】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、周囲の温度環境が変化しても、常に高精度な測定
を行うことができる変位測定方法及びシステムを提供す
ることを目的とする。

【0008】

【課題を解決するための手段】この発明に係る第1の変
位測定システムは、所定の測定空間内に配置された測定
対象の変位を、その変位の方向に沿ったスケールで読み
取ることにより測定する変位測定機と、この変位測定機
の測定環境の温度を検出する温度検出手段と、前記変位
測定機の測定空間内に設定された基準位置の変位を前記
スケールで読み取ることにより、前記基準位置のスケー
ル読み取り値を基準とした測定座標系を設定すると共
に、前記温度検出手段による温度検出結果を監視して、
所定の温度変化が観測されたときに前記測定座標系を再
設定する制御手段とを備えたことを特徴とする。

【0009】また、この発明に係る変位測定方法は、所
定の測定空間内に設定された基準位置の変位を、その変
位の方向に沿ったスケールで読み取ることにより測定し
て、スケール読み取り値を基準とした測定座標系を設定
し、この測定座標系で測定対象の変位を測定すると共
に、測定環境の温度変化を監視して、所定の温度変化が
観測されたときに前記測定座標系を再設定するようにし
たことを特徴とする。

【0010】この発明によれば、変位測定機の測定環境
の温度を温度検出手段で監視して、所定の温度変化が検
出されたときに測定座標系の再構築を行うようにしてい
るので、測定環境内の温度が変動しても、変動後の測定
座標系の再構築によって変動分が吸収され、常に精度の
良い測定結果を得ることができる。

【0011】本発明に係る第2の変位測定システムは、
所定の測定空間内に配置された測定対象の変位を、その
変位の方向に沿ったスケールで読み取ることにより測定
する変位測定機と、この変位測定機の測定環境の温度を
検出する温度検出手段と、前記変位測定機の測定空間内
に設定された基準位置の変位を前記スケールで読み取る
ことにより、前記基準位置のスケール読み取り値を基準
とした測定座標系を設定するための操作手段と、前記温
度検出手段による温度検出結果を監視して、所定の温度
変化が観測されたときに前記測定座標系の再設定をする
ための警告を発する警告手段とを備えたことを特徴とす
る。

【0012】この発明によれば、変位測定機の測定環境
の温度を温度検出手段で監視して、所定の温度変化が検
出されたときに測定座標系の再構築のための警告を発生
するようにしているので、これに基づいてオペレータが
測定座標系の再構築を行うことができる。これにより、
測定環境内の温度が変動しても、変動後の測定座標系の
再構築によって変動分が吸収され、常に精度の良い測定
結果を得ることができる。

【0013】

【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CNC(Computerized Numerical
Control)三次元測定システムの構成を示すブロック図
である。このCNC三次元測定システムは、三次元測定
機1と、この三次元測定機1を駆動制御すると共に三次
元測定機1から必要な測定値を取り込むためのコントロ
ーラ2と、このコントローラ2を介して取り込まれた測
定値を処理するホストコンピュータ3と、三次元測定機
1の測定環境の温度を測定して、その温度データをコン
トローラ2に供給する一又は複数の温度センサ4とによ
り構成されている。

【0014】三次元測定機1は、例えば図2に示すよう
に構成されている。除振台11の上には、定盤12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12の両側端から立設されたビーム支持体
13a,13bの上端でX軸方向に延びるビーム14を
支持している。ビーム支持体13aは、その下端がY軸
駆動機構15によってY軸方向に駆動される。また、ビ
ーム支持体13bは、その下端がエアーベアリングによ
って定盤12にY軸方向に移動可能に支持されている。
ビーム14は、垂直方向(Z軸方向)に延びるコラム1
6を支持する。コラム16は、ビーム14に沿ってX軸
方向に駆動される。コラム16には、スピンドル17が
コラム16に沿ってZ軸方向に駆動されるように設けら
れている。スピンドル17の下端には、接触式のプロー
ブ18が装着されている。このプローブ18が、定盤1
2上に載置されたワーク19に接触したときに、プロー
ブ18からコントローラ2にタッチ信号が出力され、そ
のときのXYZ座標値をコントローラ2が取り込むよう
になっている。また、定盤12上の所定位置には、後述
する機械座標系を構築するためのマスターボール20が
装着されている。

【0015】図3、図4及び図5は、上記三次元測定機
1の各軸のスケールを示す図である。図3〜図5におい
て、ビーム14の下面、定盤12の左縁部及びスピンド
ル17の前面には、それぞれX軸方向、Y軸方向及びZ
軸方向の変位を測定するためのX軸スケール21、Y軸
スケール22及びZ軸スケール23が配置されている。
温度センサ4は、ビーム14、定盤12、各軸スケール
21,22,23、ワーク19などに配置される。各ス
ケール21,22,23は、それが取り付けられる固定
要素との間の熱膨脹差による熱応力や歪みの発生を防止
するため、その一部のみを固定し、他の部分は固定要素
に対してフリー状態となるように装着される。

【0016】スケール21〜23のこのような装着方法
は、例えば図6に示すような構成によって実現できる。
即ち、スケール21(22,23)は、その複数個所
で、ビーム14(定盤12,スピンドル17)のような
固定要素に固定された挟持部31によって支持される。
挟持部31には、針状又は球状のコロ軸受(ニードル・
ローラー・ベアリング)32が配置されており、これに
よりスケール21(22,23)は、挟持部31に対し
てその長手方向の移動に対する摩擦係数の低減を図った
状態で支持される。そして、スケール21(22,2
3)の一端は、固定部材33によって固定される。

【0017】次に、このように構成された、このシステ
ムの動作について説明する。図7は、コントローラ2に
よって実現される測定処理のフローチャートである。ま
ず、測定に先立って、機械座標系の設定処理が実行され
る(S1)。機械座標系の設定は、プローブ18によっ
てマスターボール20を球測定することによって行う。
マスターボール20の中心位置が機械座標系の原点にな
る。次に、測定物座標系の設定を行う(S2)。測定物
座標系は、プローブ18によってワーク19の基準位置
を測定し、ワーク19の設計図面に対応させることによ
り設定する。測定座標系の設定後、座標系設定フラグを
0にリセットする(S2)。次に割り込みタスクで使用
するデータTPn,T1,H1を初期化して、割り込み
タスクを起動する(S3)。

【0018】続いて、測定が開始される。パートプログ
ラムの1ラインに対応した測定コマンドの実行(S4)
毎に、測定終了のチェックをする(S5)。測定終了で
ない場合には、座標系設定フラグをチェックし(S
6)、座標系設定フラグが1でなければ、次の測定コマ
ンドを実行する。座標系設定フラグは、温度変化有りの
場合、後述する割り込み処理によってセットされる。し
たがって、この座標系設定フラグが1になっていれば、
測定座標系の再設定を行うべく、プローブ18を現在位
置から座標系再設定の安全位置、即ち機械座標系設定及
び測定物座標系設定を行ってもプローブ18がワーク1
9と干渉しないと思われる安全な位置まで退避し(S
7)、機械座標系の設定(S8)と、測定物座標系の設
定(S9)とを行って、割り込みを禁止してから(S1
0)、座標系設定フラグを0にリセットし(S11)、
温度データT1と時間データH1とを更新する(S1
2,S13)。そして、これら2つの座標系設定フラグ
のリセットとデータの更新が終了したら割り込みを許可
して(S14)、次の測定を継続する。

【0019】次に、割り込みタスクである座標系設定フ
ラグの設定処理を図8に基づき説明する。まず、温度セ
ンサ4からの温度測定値を監視して、温度勾配Gを算出
する(S21)。具体的には、tを割込みタスクの周期
時間としたときに、nタスク前の温度TPnと現在の温
度TCより、温度勾配Gを次式により求める(S2
1)。

【0020】

【数2】G=|TPn−TC|/n*t

【0021】次に、現在の温度TCと前回座標系変更時
の温度T1とにより、温度変化ΔTを下記のように求め
る(S22)。

【0022】

【数3】ΔT=|TC−T1|

【0023】また、現在の時刻HCと前回座標系変更時
の時刻H1とにより、時間経過ΔHを下記のように求め
る(S23)。

【0024】

【数4】ΔH=HC−H1

【0025】そして、温度勾配として、例えば3℃/h
(0.05℃/m)未満であれば「温度変化小」とし、
それ以外であれば「温度変化大」とする(S24)。も
し、温度変化が小であれば、前回座標系変更時との温度
変換ΔTが、例えば0.1℃以上であれば、温度が変化
したものとする(S25)。また、温度変化大のとき
は、前回座標系変更時との時間経過ΔHが、例えば5分
以上経過した場合に「座費用変更が必要」とする(S2
6)。以上のように、温度変化有りの条件が満たされた
場合には、座標系設定フラグが0であるかどうかを判定
する(S27)。座標系設定フラグが1であれば、座標
系設定中であるため割り込み処理を終了するが、座標系
設定フラグが0であれば、座標系設定フラグを1にセッ
トする(S28)。

【0026】上記の割り込みタスクによる座標系の再設
定処理によれば、監視中の温度勾配が例えば3℃/h未
満のようになだらかな場合、指定された温度変化(例え
ば0.1℃の変化)が観測された時に割り込み座標系再
設定処理が行われる。また、温度勾配が例えば3℃/h
以上と急な場合には、指定された間隔(例えば、5分)
を待って割り込み座標系再設定を行う。これにより、温
度勾配がなだらかな場合には、所定の温度変化が観測さ
れた時点で測定座標系の再設定がなされ、温度勾配が激
しい場合には5分毎に座標系設定フラグが1になって測
定座標系の再設定がなされることになる。

【0027】以上のシステムによれば、測定環境におい
て温度変化が生じたときに、測定座標系の再設定を行う
ので、温度変化による影響は、スケール21,22,2
3とワーク19の熱的な寸法変化のみになる。そこで、
温度変化に対するスケール21〜23及びワーク19の
指示精度の変化を予め求めて関数化しておいて、測定値
を補正することにより、温度変化が激しい環境にあって
も、極めて高精度の測定が可能になる。

【0028】また、上述したようなスケールの支持構成
を採用しない一般的な場合では、スケール、その支持部
材、測定物等の複数の要素の熱的特性を全て勘案した上
で、各温度におけるスケール21,22,23の位置や
指示精度等を予め求めておいて、これをテーブル化して
おいて、補正値として使用すれば良い。

【0029】監視する温度としては、測定空間内の任意
の位置における温度、測定空間内の10〜20個所の位
置における温度の平均値、機械の温度、測定物の温度等
で最も有効なものを予め決めておけばよい。

【0030】なお、測定座標系の再設定処理は、マスタ
ーボール20に対する測定を含む実際の測定による測定
座標値の再設定処理の他に、温度に応じてスケール2
1,22,23の取付位置変化や寸法変化を考慮した補
正値VX,VY,VZを算出し、演算処理によって測定
座標値を再設定するようにしても良い。

【0031】以下、この補正値VX,VY,VZとこれ
を最小化するスケール21,22,23の好ましい固定
位置と、各部材の好ましい熱膨張係数について説明す
る。いま、マスターボール20の取付位置が任意である
とした場合、スケール21,22,23の固定位置とし
て最も合理的な位置を考慮すると、次のようになる。

【0032】(1)X軸スケール21 図3に示すように、測定機座標系のX軸方向の基準位置
x0からX軸スケール21の固定位置x1までの距離をL
1、固定位置x1から実際の測定位置x2までの距離をL
Xとし、ビーム14の熱膨張係数をα、スケール21の
熱膨張係数をβ、定盤12の熱膨張係数をγとし、基準
温度(20℃)と現在の温度との温度差をΔTととする
と、温度差ΔTのときのX軸方向の寸法補正値VXは、
下記数5のように表すことができる。

【0033】

【数5】VX=(ΔT・α・L1)+(ΔT・β・LX)−[Δ
T・γ・(L1+LX)]

【0034】上記数5において、ビーム14はステンレ
ス、スケール21はガラス、定盤12は花崗岩で構成さ
れるものとすれば、それらの熱膨張係数α、β、γは、
それぞれ、

【0035】

【数6】α=23.4×10-6/℃ β= 8.0×10-6/℃ γ= 8.0×10-6/℃

【0036】となるので、αがβ、γの約3倍近くにな
る。従って、温度補正値VXを小さくするためには、測
定機座標系の基準位置x0からスケール21の固定位置
x1までの距離L1ができるだけ短い方がよい。つま
り、X軸スケール21に関しては、図中左端部をビーム
14に対する固定部24とし、その他の部分は、ビーム
14に対して移動可能とするのが望ましい。但し、もし
三次元測定機1の各部の材料の選定によってα=β=γ
とすることができるのであれば、X軸スケール21の取
付位置に拘わらず、VX=0となるので、固定部24
は、X軸スケール21に対して任意の位置とすることが
できる。

【0037】(2)Y軸スケール22 また、図4に示すように、測定機座標系のY軸方向の基
準位置y0から実際の測定位置y1までの距離をLYとす
ると、Y軸方向の寸法補正値VYは、下記数7のように
表すことができる。

【0038】

【数7】VY=(ΔT・β・LY)−(ΔT・γ・LY)

【0039】ワーク19は定盤12のどの位置に載置さ
れるか不明であるが、通常は中心に配置されるものと思
われるので、上記数7より、温度補正値VYを小さくす
るためには、スケール22の固定位置は定盤12の中央
部とした方が良い。つまり、Y軸スケール22に関して
は、その中央部を固定部25とし、その他の部分は定盤
12に対して移動可能とするのが望ましい。但し、もし
三次元測定機1の各部の材料の選定によってβ=γとす
ることができるのであれば、Y軸スケール22の取付位
置に拘わらず、VY=0となるので、固定部25は、Y
軸スケール22に対して任意の位置とすることができ
る。

【0040】(3)Z軸スケール23 また、図5に示すように、測定機座標系のZ軸方向の基
準位置(定盤12の上面位置)z0からビーム14の位
置z1までの長さをL5、ビーム位置z1からZ軸スケー
ル23の0点(上端)位置z2までの長さをLZ、Z軸
スケール23の0点位置z2からZ軸スケール23の下
端位置z3までのスケール長さをLS、Z軸スケール2
3の下端位置z3から実際の測定位置z4までの距離をL
6、測定機座標系の基準位置z0からマスターボール2
0の中心までの距離をL7とし、更にビーム支持体13
a,13b及びスピンドル17の熱膨張率をビーム14
の熱膨張率と等しいαとし、プローブ18及びマスター
ボール20の熱膨張率をδとすると、Z軸方向の寸法補
正値VZは、次のように表すことができる。

【0041】

【数8】 Z軸スケール23を下端で固定とした場合 VZ=W+P ここで、 W=(ΔT・α・L5)−(ΔT・δ・L6)+(ΔT・δ・L7) P=−[ΔT・α・(LS−LZ)]+[ΔT・β・(LS−LZ)] =−ΔT・(α−β)・(LS−LZ)

【0042】この場合、Wは、Z軸スケール23の固定
位置には関係しない値であり、Pは、スケール23が下
端で固定された場合に特有の値である。そこで、Pに着
目すると、LZ=0のときにPの最小値−ΔT・(α−
β)・LSが得られ、LZ=LSのときに、最大値0が得
られる。ここで、ΔT=1℃とし、LSを400mm程度
として前述した数6の数値を用いてPの取りうる範囲を
求めると、次のようになる。

【0043】

【数9】−6.16≦P≦0

【0044】

【数10】 Z軸スケール23を上端で固定とした場合 VZ=W+Q ここで、 Q=(ΔT・α・LZ)−(ΔT・β・LZ)−[ΔT・α・(LS−LZ)] =[ΔT・(α−β)・LZ]−[ΔT・α・(LS−LZ)]

【0045】Qに着目すると、LZ=0のときにQの最
小値−ΔT・α・LSが得られ、LZ=LSのときに、最
大値ΔT・(α−β)・LSが得られる。そこで、前述と同
様にQの取りうる範囲を求めると、

【0046】

【数11】−9.36≦Q≦6.16

【0047】

【数12】 Z軸スケール23を中央部で固定とした場合 (a)LZ≦LS/2のとき VZ=W+R1 ここで、 R1=−[ΔT・α・(LS/2−LZ)]+[ΔT・β・(LS/2−LZ)] −(ΔT・α・LS/2) =−[ΔT・(α−β)・(LS/2−LZ)]−(ΔT・α・LS/2)

【0048】R1に着目すると、LZ=0のときにR1
の最小値−ΔT・α・LS+ΔT・β・LS/2が得られ、
LZ=LS/2のときに、最大値−ΔT・(α−β)・LS
/2が得られる。前述と同様にR1の取りうる範囲を求
めると、

【0049】

【数13】−7.76≦R1≦−4.68

【0050】

【数14】 (b)LZ≧LS/2のとき VZ=W+R2 ここで、 R2=[ΔT・α・(LZ−LS/2)]−[ΔT・β・(LZ−LS/2)] −[ΔT・α・(LS−LZ)] =[ΔT・(α−β)・(LZ−LS/2)]−[(ΔT・α・(LS−LZ)]

【0051】R2に着目すると、LZ=LS/2のとき
にR2の最小値−ΔT・α・LS/2が得られ、LZ=L
Sのときに、最大値ΔT・(α−β)・LS/2が得られ
る。前述と同様にR1の取りうる範囲を求めると、

【0052】

【数15】−4.68≦R1≦3.08

【0053】よって、全体としては、下記数16のよう
になる。

【0054】

【数16】−7.76≦R≦3.08

【0055】ここで、L5=695mm、L6=400m
m、LS=400mm、L7=190mm、α=23.4×
10-6/℃、δ=11.0×10-6/℃として、Wを求
めると、

【0056】

【数17】 W=(1×23.4×695−1×11×400+1×11×190)×10-6 =13.953μm

【0057】となる。従って、この場合のように、α≒
2δであれば、P,Q又はRが最小のときにVZも最小
になる。また、仮にα=δ=23.4×10-6/℃であ
るとした場合でも、W=11.349μmとなるので、
P,Q又はRが最小のときにVZも最小になる。

【0058】数値代入時のP,Q,Rを図示すると、図
9のようになる。図の交点のLZは、βLS/α≒13
7(mm)であり、LSの約1/3であるので、この場合
には、下固定の場合が最も有利である。ちなみに、Pと
Qを比較すると、

【0059】

【数18】 P−Q=−[ΔT・(α−β)・(LS−LZ)]−[ΔT・(α−β)・LZ] +[ΔT・α・(LS−LZ)] =ΔT・(βLS−αLZ)

【0060】となる。上記のWと対応させて、ΔT=1
℃とし考えると、α>βで且つLZ≦βLS/αのとき
P≧Q、LZ>βLS/αのときP<Qであり、図9と
も一致する。以上の点から、 ・α>2βならばLZの大半でP<Q(下固定有利)で
ある。 ・β<α<2βならばLZの大半でP≧Q(上固定有
利)である。 ・α≦βならば常にP≧Q(上固定有利)である。

【0061】これをまとめると、一般的に次のことが言
える。 ・α>2βならば下固定が有利である。 ・α≦2βならば上固定が有利である。

【0062】従って、もしα=βであれば、Z軸スケー
ル23は、上固定とした方が有利であり、そのときに
は、

【0063】

【数19】 VZ=ΔT・α・L5−[ΔT・δ・(L6−L7)]−[ΔT・α・(LS−LZ)] =ΔT・α・(L5−LS)−[ΔT・δ・(L6−L7)]+ΔT・α・LZ

【0064】となる。上式の右辺第3項のΔT・α・LZ
は、LZが0〜LSと変化するときに、0〜ΔT・α・L
Sと変化するので、第1項と第2項の和を−ΔT・α・L
S/2とするのが、Z軸の全範囲を使用する場合に有利
である。このとき、

【0065】

【数20】δ/α=(L5−LS/2)/(L6−L7)

【0066】となるδを持つ材料を選定するのが望まし
い。

【0067】なお、以上は、CNC三次元測定システム
にこの発明を適用した例について説明したが、図10
は、マニュアル型の三次元測定システムにこの発明を適
用した例を示している。この場合、三次元測定機1から
マニュアル操作によって得られたXYZの各方向の変位
情報と温度センサ4からの温度情報とがカウンタ5を介
してホストコンピュータ3に取り込まれる。ホストコン
ピュータ3は、測定環境内に設置した温度センサ4によ
り温度を監視し、温度が変化したと判定された場合に、
オペレータに警告音又は警告表示を与える。そして必要
に応じて測定中断処理を実行する。オペレータは、警告
音又は警告表示がなされたときに、測定を中断して割り
込みの座標系再設定のタスクを起動して、測定座標系の
再設定を行う。以後、設定された新たな座標系により測
定が行われる。このような方法によっても高精度の測定
が可能である。

【0068】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
変位測定機の測定環境の温度を温度検出手段で監視し
て、所定の温度変化が検出されたときに測定座標系の再
構築を行うようにしているので、 測定環境内の温度が変動しても、変動後の測定座標系
の再構築によって測定誤差を補正することができ、常に
精度の良い測定結果を得ることができる、 座標系に対する複雑な温度補正処理を割り込み座標系
の再設定処理に置き換えたので、処理が簡単になる、 測定途中で温度変化が大きい実際の測定環境でも、高
精度測定が可能である、 という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図1】 本発明の一実施例に係るCNC三次元測定シ
ステムを示すブロック図である。

【図2】 同システムにおける三次元測定機の外観斜視
図である。

【図3】 同三次元測定機のX軸スケールを示す正面図
である。

【図4】 同三次元測定機のY軸スケールを示す上面図
である。

【図5】 同三次元測定機のZ軸スケールを示す正面図
である。

【図6】 同スケールの支持構造の一例を示す側面図及
び平面図である。

【図7】 同システムの測定処理を示すフローチャート
である。

【図8】 同システムの割り込み座標軸設定タスクを示
すフローチャートである。

【図9】 Z軸スケールの固定位置とZ軸補正値との関
係を示すグラフである。

【図10】 本発明の他の実施例に係るマニュアル型三
次元測定システムを示すブロック図である。

【図11】 三次元測定機における測定座標系の設定処
理を説明する為の図である。

【符号の説明】

1…三次元測定機、2…コントローラ、3…ホストコン
ピュータ、4…温度センサ、5…カウンタ、12…定
盤、14…ビーム、16…コラム、17…スピンドル、
18…プローブ、19…ワーク、20…マスターボー
ル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茂呂澤 孝浩 栃木県宇都宮市下栗町2200番地 株式会社 ミツトヨ内 (72)発明者 横溝 信次 栃木県宇都宮市下栗町2200番地 株式会社 ミツトヨ内 (72)発明者 木村 哲郎 栃木県宇都宮市下栗町2200番地 株式会社 ミツトヨ内 Fターム(参考) 2F062 AA04 AA99 CC03 DD02 EE62 FF05 HH07 JJ08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の測定空間内に配置された測定対象
    の変位を、その変位の方向に沿ったスケールで読み取る
    ことにより測定する変位測定機と、 この変位測定機の測定環境の温度を検出する温度検出手
    段と、 前記変位測定機の測定空間内に設定された基準位置の変
    位を前記スケールで読み取ることにより、前記基準位置
    のスケール読み取り値を基準とした測定座標系を設定す
    ると共に、前記温度検出手段による温度検出結果を監視
    して、所定の温度変化が観測されたときに前記測定座標
    系を再設定する制御手段とを備えたことを特徴とする変
    位測定システム。
  2. 【請求項2】 所定の測定空間内に配置された測定対象
    の変位を、その変位の方向に沿ったスケールで読み取る
    ことにより測定する変位測定機と、 この変位測定機の測定環境の温度を検出する温度検出手
    段と、 前記変位測定機の測定空間内に設定された基準位置の変
    位を前記スケールで読み取ることにより、前記基準位置
    のスケール読み取り値を基準とした測定座標系を設定す
    るための操作手段と、 前記温度検出手段による温度検出結果を監視して、所定
    の温度変化が観測されたときに前記測定座標系の再設定
    をするための警告を発する警告手段とを備えたことを特
    徴とする変位測定システム。
  3. 【請求項3】 前記測定座標系は、前記基準位置を原点
    とする機械座標系と、この機械座標系に設定される前記
    測定対象の測定物座標系とを含むものであることを特徴
    とする請求項1又は2記載の変位測定システム。
  4. 【請求項4】 前記スケールは、その一部が支持手段に
    固定され、その他の部分は変位方向にフリーの状態で前
    記支持手段に支持されていることを特徴とする請求項1
    〜3のいずれか1項記載の変位測定システム。
  5. 【請求項5】 所定の測定空間内に設定された基準位置
    の変位を、その変位の方向に沿ったスケールで読み取る
    ことにより測定して、スケール読み取り値を基準とした
    測定座標系を設定し、 この測定座標系で測定対象の変位を測定すると共に、 測定環境の温度変化を監視して、所定の温度変化が観測
    されたときに前記測定座標系を再設定するようにしたこ
    とを特徴とする変位測定方法。
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