JP2002257535A - 位置測定装置 - Google Patents

位置測定装置

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JP2002257535A JP2001060811A JP2001060811A JP2002257535A JP 2002257535 A JP2002257535 A JP 2002257535A JP 2001060811 A JP2001060811 A JP 2001060811A JP 2001060811 A JP2001060811 A JP 2001060811A JP 2002257535 A JP2002257535 A JP 2002257535A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、既存の空間精度補正を有効
としつつ、装置の経年変化や温度変化に対しても高精度
で安定な精度保証を行い得る測定装置、及び三次元測定
装置においても汎用性があり、更なる精度安定性が可能
で信頼性向上が図られる装置を提供することである。 【解決手段】 前記目的を達成するために本発明は、あ
らかじめ定められた基準面４に対する特定の座標空間内
における目標位置を座標系に基づいて計測し、誤差を補
正する位置測定装置において、移動手段８が行う運動に
おいて、前記基準面４との関係に変化が生じているかを
測定する関係変化測定機構１８を有し、変化が生じてい
た場合には、関係変化測定機構１８によって測定された
関係の変化量に基づいて、前記誤差補正手段１６によっ
て補正された位置座標を、さらに補正する誤差修正手段
２０を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三次元座標測定
機、工作機械、ロボット等の座標空間機構を有する運動
機械において、測定座標位置の誤差を補正するための補
正機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】三次元空間内における位置測定を行い得
る位置測定装置は、三次元測定機、工作機械、ロボット
などの様々な運動機械において、正確な動作を行うため
に用いられている。このような位置測定装置として三次
元測定装置を例に挙げて説明する。三次元測定装置では
測定対象となる被測定物の第一目標位置と第二目標位置
の座標を測定することによって第一目標位置から第二目
標位置までの距離を求めることができる。このような手
段を連続的に用いれば被測定物の平面的、或いは立体的
形状を正確に把握することも可能である。
【０００３】しかし、目標位置の座標を求める際に、例
えば目標位置を検知するための接触プローブなどの検知
手段を移動させることによって三次元測定装置の機械的
形状に歪みが生ずることなどにより正確な位置座標の割
り出しに誤差が生じることがあった。このため従来では
このような機械的形状の歪みなどが起こらないように静
的剛性を高めるなどの手段で対応していた。また測定値
に含まれる誤差を計測し、幾何学誤差を最小にし、高精
度化への対応を可能とするため、基準器などにより測定
される幾何学誤差を基に幾何学誤差を計算して、測定さ
れた位置座標に補正を加えるソフトウェアなどを搭載す
る装置も存在した。
【０００４】三次元測定装置の空間精度補正でキーポイ
ントとなるのは幾何学誤差である。よってこのソフトウ
ェアの基本的な動作順序を図５のブロック図で示す。同
図に示すように、このようなソフトウェアは、まず、ゲ
ージブロックやステップゲージのような長さ基準器、あ
るいは直角基準器のような角度基準器を三次元測定装置
のテーブルに載置し、これらの基準器をワークとして測
定を行う。次にこれらの測定値とその測定を行ったとき
の位置の指令値、および基準器そのものの誤差などを基
にして幾何学誤差データを求める。次にこの誤差データ
を解析して適当な長さの区間を決定する。それらの各区
間において、誤差を関数で近似し（データフィット）、
その後、測定装置の運動モデル（キネマティックモデ
ル）に従って、誤差を各軸ごと、各誤差種類ごとに分類
し、測定座標に対する補正パラメータを作成し、そのパ
ラメータを記憶して、測定座標に対する補正を実行する
のである。
【０００５】一般に三次元測定装置において測定された
幾何学誤差には角度誤差等の要因の影響が含まれるのた
め、各軸基準上の誤差として扱うためには誤差の分離処
理を行わなければならない。ここで誤差の分離処理には
キネマティックモデルが用いられる。このキネマティッ
クモデルを用いて分離された幾何学誤差には、直交座標
系におけるスケール誤差が各軸につき一つずつ３個、垂
直平面内真直度が各軸につき一つずつ３個、水平面内真
直度が各軸につき一つずつ３個、ピッチング誤差が各軸
につき一つずつ３個、ヨーイング誤差が各軸につき一つ
ずつ３個、ローリング誤差が各軸につき一つずつ３個、
各軸間（ｘｙ軸、ｙｚ軸、ｚｘ軸間）の直交誤差が３個
の計２１個の誤差がある。このキネマティックモデルは
補正パラメータ算出に際し、誤差の分離に用いられると
同時に、補正実行の際に各補正パラメータを座標空間上
の誤差に変換処理を行うときにも使用される。このよう
な処理を用いて各軸の誤差が存在しても、その誤差を計
測し補正することで三次元測定装置の幾何学誤差補正能
力を向上させ、三次元測定装置の高精度化を実現するこ
とを可能としていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、正確な位
置座標を測定するためには移動手段と位置座標の基準と
なる基準面との関係が一定に保たれていることが重要で
ある。なかでも基準面上に設けられる移動手段のための
ガイドは特に重要な役割を持つ。なぜならばソフトウェ
アによる空間精度補正を利用して三次元測定装置の高精
度化を実現しても、基準面上に設けられる移動手段のた
めのガイドが経年変化や温度変化の要因により変化して
しまうと三次元測定装置の精度悪化に直接的につながっ
てしまうためである。そのため従来では、やはり前述同
様、静的剛性を高めたり、周囲温度の制御を行ったりし
て対処していた。
【０００７】しかし近年では大型の三次元測定装置も現
れ、このような大型の装置に対しては恒温室を設置する
ことが非常に困難であるとともに、大型の装置は基準面
として基礎を直接用いる事が多いため、たとえ温度制御
された建屋が完備されたとしても、その基礎は夏と冬で
大きく変化してしまう。現状の空間精度補正では十分な
精度保証を行うことができなかった。また、たとえ小型
の装置であったとしても、基準面となるベースの経年変
化は微小ではあるが発生するものであり、更に高精度化
を目指すためには無視できないものである。
【０００８】本発明は前記課題に鑑みなされたものであ
り、既存の空間精度補正を有効としつつ、装置の経年変
化や温度変化に対しても高精度で安定な精度保証を行い
得る測定装置を提供することを目的とする。さらに三次
元測定装置においても汎用性があり、更なる精度安定性
が可能で信頼性向上が図られる装置を提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明にかかる位置測定装置は、あらかじめ定められ
た基準面に対する座標空間で目標位置を検知するための
目標位置検知手段と、前記目標位置検知手段によって目
標位置を検知するために基準面に対してあらかじめ定め
られた関係で運動して、前記目標位置検知手段を移動さ
せる移動手段と、前記移動手段の移動量などのデータか
ら目標位置の位置座標を算出する位置座標算出手段から
なる位置座標測定機構と、前記位置座標測定機構によっ
て測定された位置座標を基にして幾何学誤差を分類し、
分類された各誤差から求めた補正パラメータを格納する
補正パラメータ記憶手段と、この補正パラメータを読み
出して誤差を補正する誤差補正手段とを有する特定の座
標空間内における目標位置を座標系に基づいて計測する
測定装置において、前記移動手段が行う運動において、
前記基準面との関係に変化が生じているかを測定する関
係変化測定機構を有し、変化が生じていた場合には、関
係変化測定機構によって測定された関係の変化量に基づ
いて、前記移動手段が行う運動の基準面との関係の変化
により位置座標算出手段によって算出される位置座標へ
の影響を取り除くために、前記誤差補正手段によって補
正された位置座標を、さらに修正する誤差修正手段を備
えたことを特徴とする。
【００１０】また本発明における位置測定装置は、あら
かじめ定められた基準面に対する座標空間で目標位置を
検知するための目標位置検知手段と、前記目標位置検知
手段によって目標位置を検知するために基準面に対して
あらかじめ定められた関係で運動して、前記目標位置検
知手段を移動させる移動手段と、前記移動手段の移動量
などのデータから目標位置の位置座標を算出する位置座
標算出手段からなる位置座標測定機構と、前記位置座標
測定機構によって測定された位置座標を基にして幾何学
誤差を分類し、分類された各誤差から求めた補正パラメ
ータを格納する補正パラメータ記憶手段と、この補正パ
ラメータを読み出して誤差を補正する誤差補正手段とを
有する特定の座標空間内における目標位置を座標系に基
づいて計測する測定装置において、前記移動手段が行う
運動において、前記基準面との関係に変化が生じている
かを測定する関係変化測定機構を有し、変化が生じてい
た場合には、関係変化測定機構によって測定された関係
の変化量に基づいて、前記移動手段が行う運動の基準面
との関係の変化により位置座標算出手段によって算出さ
れる位置座標への影響を取り除くために、前記誤差補正
手段によって位置座標を補正する補正パラメータに修正
を加える誤差修正手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】また本発明の位置測定装置において、該座
標系が縦−横−高さ方向に張られたｘｙｚ直交座標系で
あることが好適である。また本発明の位置測定装置にお
いて、前記移動手段はｘ軸と一致、或いは平行に運動さ
せる横軸移動手段、ｙ軸と一致、或いは平行に運動させ
る縦軸移動手段、ｚ軸と一致、或いは平行に運動させる
高さ方向移動手段からなり、該関係変化測定機構が前記
縦軸移動手段、横軸移動手段、高さ方向移動手段のいず
れか一つに設けられていることが好適である。
【００１２】また本発明の位置測定装置において、該関
係変化測定機構が参照側角度計と測定側角度計からなる
ことが好適である。
【００１３】また本発明の位置測定装置において、該移
動手段は、基準面上に設けられた直線状ガイドと、前記
ガイドに沿って運動可能な縦方向移動機構からなる縦方
向移動手段と、前記縦方向移動手段の上部部分にとりつ
けられ、基準面と平行で縦方向移動手段の運動方向と直
交する方向に設けられた直線上ガイドと、前記ガイドに
沿って運動する横方向移動機構からなる横方向移動手段
と、前記横方向移動手段にとりつけられ、先端に該目標
位置検知手段が備えられた棒状部材と、前記棒状部材を
基準面と直交する方向に駆動させる高さ方向移動機構か
らなる高さ方向移動手段とからなり、前記目標位置検知
手段を縦方向移動手段は基準面上の特定直線上で移動さ
せ、横方向移動手段は前記縦方向移動手段の移動方向と
直交し、基準面と平行な面内で移動させ、高さ方向移動
手段は基準面と直交する方向に移動させることが基準面
に対してあらかじめ定められた関係であり、該関係変化
測定機構が縦方向移動手段のガイド上に備えられた参照
側角度計と、縦方向移動機構に備えられた測定側角度計
からなることが好適である。
【００１４】また本発明の位置測定装置において、該角
度計が２軸角度水準器であることが好適である。また本
発明の位置測定装置において、該角度計がレーザ角度水
準器であることが好適である。また本発明の位置測定装
置において、該座標系が２軸直交座標系であることが好
適である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を用い
て本発明を詳しく説明する。図１に本発明における位置
測定装置の一実施形態の構成概要ブロック図を示す。同
図に示す本発明の位置測定装置２は、あらかじめ定めら
れた基準面４に対する座標空間で目標位置を検知するた
めの目標位置検知手段６と、前記目標位置検知手段６に
よって目標位置を検知するために基準面に対してあらか
じめ定められた関係で運動して、前記目標位置検知手段
を移動させる移動手段８と、前記移動手段８の移動量な
どのデータから目標位置の位置座標を算出する位置座標
算出手段１０からなる位置座標測定機構１２と、前記位
置座標測定機構１２によって測定された位置座標を基に
して幾何学誤差を計測・算出し、その誤差を分類して、
分類された各誤差について補正パラメータを算出する幾
何学誤差計測手段１４と、前記幾何学誤差計測手段１４
によって算出された補正パラメータを用いて誤差を補正
する誤差補正手段１６とを有する特定の三次元空間内に
おける目標位置を三軸座標系に基づいて計測する位置測
定装置である。
【００１６】そして本発明の位置測定装置において特徴
的なことは、前記移動手段８が行う運動において、前記
基準面４との関係に変化が生じているかを測定する関係
変化測定機構１８を有し、変化が生じていた場合には、
関係変化測定機構１８によって測定された関係の変化量
に基づいて、前記移動手段８が行う運動の基準面との関
係の変化により位置座標算出手段１０によって算出され
る位置座標への影響を取り除くために、前記誤差補正手
段１６によって補正された位置座標を、さらに修正する
誤差修正手段２０を備えたことである。
【００１７】これによって経年変化や温度変化により、
測定に誤差が生じるようになっても、その誤差を誤差修
正手段２０によって修正することができるため、正確な
空間精度補正を行うことができるようになる。なお、前
記補正パラメータは図示しない記憶手段によって記憶さ
れ、誤差補正手段１６によって読み出されて、誤差補正
に使用される。
【００１８】また、誤差修正手段２０によって算出され
た誤差修正データは図示しない記憶手段によって記憶さ
れ、誤差修正手段２０によって読み出されて、誤差補正
された位置座標にさらに誤差修正を行って正確な空間精
度補正を行うために使用される。
【００１９】また本発明における第二の実施形態の構成
概要ブロック図を図２に示す。なお同図において図１と
同じ構成要素に対応するものは同一の符号を付して説明
を省略する。図２に示す位置測定装置２は、特定の位置
座標が位置座標測定機構１２によって算出されると、そ
の位置座標における幾何学誤差計測手段１４によって算
出された補正パラメータが読み出され、その情報から誤
差補正手段１６によって位置座標を補正する際に、誤差
修正手段２０によって誤差補正手段１６の位置座標を補
正する補正パラメータに修正を加え、正確な位置座標が
算出されるような装置であり、このような実施形態であ
っても同様の効果を得ることができる。
【００２０】本発明の一実施形態である位置測定装置の
構成概要図を図３に示す。同図において図１と同じ構成
要素に対応するものは同じ符号を付して説明を省略す
る。同図に示すように、本発明の一実施形態である位置
測定装置は、基準面としてベース４を備え、移動手段８
などの装置をコントロールするためのコントローラ２２
と位置測定データやその解析などの様々なデータ処理を
行うデータ処理装置２４を備えている。
【００２１】本発明では位置座標算出手段１０がコント
ローラ２２とデータ処理装置２４によって構成されてお
り、移動手段８によって移動される目標位置検知手段６
の移動量などのデータは、コントローラ２２が備えるイ
ンターフェース２６を通してコントローラ２２で受け取
られ、コントローラ２２で受け取られたデータはデータ
処理装置２４に送られ、解析される。そして、データ処
理装置２４で位置座標が算出される。
【００２２】また本実施形態においては、幾何学誤差計
測手段１４はあらかじめ基準器などによって計測された
位置測定装置２の動作特性や動作に伴う変形などのデー
タを計測しておき、そのデータを補正パラメータとして
データ処理装置２４が備えるハードディスクなどの記憶
手段に記憶されている。
【００２３】また誤差補正手段１６は幾何学誤差計測手
段１４の幾何学誤差情報を用いて、位置座標測定機構１
２によって測定された位置座標に空間精度補正を加える
ソフトウェアであり、幾何学誤差計測手段１４と同様に
データ処理装置のハードディスクなどに記録されてお
り、ユーザの要望により、または装置の動作プログラム
により自動的に実行される。
【００２４】さらに誤差修正手段２０は関係変化測定機
構１８の測定結果に基づいて、移動手段８の運動と基準
面（ベース４）との関係が変化したことに起因して前記
誤差補正手段１６によって補正された位置座標に含まれ
る誤差をさらに修正するためのソフトウェアである。そ
して誤差修正手段２０及び誤差修正手段２０によって算
出された誤差修正データも前記幾何学誤差計測手段１４
や誤差補正手段１６同様、データ処理装置のハードディ
スクなどに記録されている。
【００２５】これによって特定の位置座標が位置座標測
定機構１２によって算出されると、その位置座標におけ
る幾何学誤差特性が記憶手段から読み出され、その情報
から誤差補正手段１６によって誤差補正された位置座標
が算出される。そしてさらに、装置の経年変化や、温度
変化に起因する変形などの影響による誤差がさらに誤差
修正手段２０によって修正されるのである。これによっ
て経年変化や温度変化などにより生じる誤差を測定値よ
り取り除くことが可能となり、正確な空間精度補正が保
証されるのである。
【００２６】また前記第二の実施形態であれば、特定の
位置座標が位置座標測定機構１２によって算出される
と、その位置座標における幾何学誤差特性が記憶手段か
ら読み出されるとともに、装置の経年変化や、温度変化
に起因する変形などの影響による誤差を考慮した修正と
なるように、誤差補正手段１６が誤差補正する補正パラ
メータを誤差修正手段２０によって修正されるため、誤
差補正手段１６によって算出される位置座標から幾何学
誤差とともに経年変化や温度変化などによる生じる誤差
を測定値より取り除くことが可能となり、やはり正確な
空間精度補正が保証されるのである。
【００２７】なお、本発明において、基準面に対して設
定される三軸座標系は、縦−横−高さ方向に張られたｘ
ｙｚ直交座標系であることが好適である。このように三
軸直交座標系であれば、測定された位置座標の位置関係
を把握しやすくなるとともに位置座標算出に関する計算
式なども簡易なものとすることができるからである。こ
のため、装置の計算処理などの負担も軽減することがで
きる。
【００２８】また、本発明において、前記移動手段はｘ
軸と一致、或いは平行に運動させる横軸移動手段、ｙ軸
と一致、或いは平行に運動させる縦軸移動手段、ｚ軸と
一致、或いは平行に運動させる高さ方向移動手段からな
っていることが好適である。このように移動手段の移動
方向が各軸と一致、或いは平行であれば、位置計測にお
ける算出過程をより簡易化できるため、装置の計算処理
での負担も大幅に軽減することができるためである。
【００２９】なお、図３に記載する本発明の一実施形態
では、移動手段８が、基準面であるベース４上に設けら
れた直線状ガイド２８と、前記ガイド２８に沿って運動
可能な縦方向移動機構３０からなる縦方向移動手段と、
前記縦方向移動手段の上部部分にとりつけられ、基準面
と平行で縦方向移動手段の運動方向と直交する方向に設
けられた直線上ガイド３２と、前記ガイド３２に沿って
運動する横方向移動機構３４からなる横方向移動手段
と、前記横方向移動手段にとりつけられ、先端に目標位
置検知手段６が備えられた棒状部材３６と、前記棒状部
材３６を基準面であるベース４と直交する方向に駆動さ
せる高さ方向移動機構３８からなる高さ方向移動手段と
からなっている。
【００３０】これにより、縦方向移動手段は目標位置検
知手段６を基準面４に対して特定直線上で移動させるこ
とが可能となり、横方向移動手段は縦方向移動手段の移
動方向と直交し、基準面４と平行な面内で移動させるこ
とが可能となり、高さ方向移動手段は基準面４と直交す
る方向に移動させること可能となる。この結果、縦方向
移動手段の移動可能範囲、横方向移動手段の移動可能範
囲、及び高さ方向移動手段の移動可能範囲によって定め
られる特定の三次元空間内の任意の場所に目標位置検知
手段６を移動させることが可能となる。また、縦、横、
高さ方向それぞれの移動手段が目標位置検知手段６を基
準面４に対して、どのような関係で移動させるのかが明
確に区分されるため、位置算出、誤差補正それぞれに関
して解析が容易になり、結果、装置の計算処理での負担
も大幅に軽減することができ、また移動手段の動作に関
する制御も容易となる。
【００３１】そして、本実施形態においては、関係変化
測定機構１８が縦方向移動手段のガイド２８上に備えら
れた参照側角度計４０と、縦方向移動機構３０に備えら
れた測定側角度計４２からなっている。
【００３２】本発明において、前述のような移動手段を
有する場合、関係変化測定機構１８は基準面上に設けら
れる移動手段のガイドと、移動機構に設けられることが
好適である。このように基準面上に設けられるガイドと
移動機構は移動手段が行う運動と基準面との関係に直接
的に関与するため、基準面上に設けられたガイドと移動
機構との関係の変化が誤差に対して重大な意味を持ち、
この関係の変化を測定することで移動手段の運動と基準
面との全体的な変化を測定できるためである。
【００３３】本発明において、関係変化測定機構として
は様々な検出器を用いることができるが、運動方向と一
致する特定直線方向の軸に対するピッチング誤差とヨー
イング誤差を測定し得る検出器であればよく、このよう
な運動関係の変化を知ることができる参照側角度計と測
定側角度計からなることが好適である。またこのような
角度計の中でも、２軸角度水準器またはレーザ角度水準
器であると好適に関係の変化を測定することが可能であ
る。
【００３４】図３に記載した一実施形態においては関係
変化測定機構として２軸角度水準器を使用している。２
軸角度水準器はコントローラ２２が備えるインターフェ
ース２６と接続されており、参照側２軸角度水準器４０
と、測定側２軸角度水準器４２の測定値はインターフェ
ース２６を通してコントローラ２２によって受け取ら
れ、その測定データがデータ処理装置２４に送られて、
測定された変化量に基づいて誤差修正手段２０が行う修
正が決定されるのである。
【００３５】このような構成である本発明の第一実施形
態での自動空間精度補正の流れとしては以下のようにな
る。まず最初にユーザ等により、ベース４上に載置され
た被測定物となるワークなどの位置測定を行う。そして
位置座標が得られたら、自動空間精度補正プログラム実
行させることで、記憶手段から誤差を読み出し、誤差補
正手段１６によって補正を行う。
【００３６】また縦軸移動機構３０が自動でＹ軸移動範
囲を一往復され、そのときに参照側２軸角度水準器４０
と測定側２軸角度水準器４２で測定を行い、その差分を
とることによってＹ軸ピッチング生データとＹ軸ヨーイ
ング生データを採取する。本実施形態では２軸角度水準
器を用いているため同時に２軸の測定が可能である。
【００３７】この測定されたＹ軸ピッチング生データと
Ｙ軸ヨーイング生データから現在のｙ軸移動範囲中の各
部位の角度誤差を計算し、既存の角度誤差を修正して、
誤差補正手段１６によって誤差補正された位置座標を、
誤差修正手段２０によって再度空間精度補正を実施する
のである。
【００３８】また、前述の装置と同様な構成で本発明の
第二実施形態の場合での自動空間補正の流れとしては以
下のようになる。まず最初にユーザ等により、ベース４
上に載置された被測定物となるワークなどの位置測定を
行う。そして記憶手段から補正パラメータを読み出し、
誤差補正手段１６によって補正を行う準備をしておく。
【００３９】また縦軸移動機構３０が自動でＹ軸移動範
囲を一往復され、そのときに参照側２軸角度水準器４０
と測定側２軸角度水準器４２で測定を行い、その差分を
とることによってＹ軸ピッチング生データとＹ軸ヨーイ
ング生データを採取する。この測定されたＹ軸ピッチン
グ生データとＹ軸ヨーイング生データから現在のｙ軸移
動範囲中の各部位の角度誤差を計算し、既存の角度誤差
を修正して、誤差補正手段１６によって位置座標を補正
する補正パラメータをどのように修正すれば良いかが計
算され、その結果によって誤差修正手段２０が、誤差補
正手段１６が行う補正の補正パラメータに修正を加え、
誤差補正手段１６が空間精度補正を実施するのである。
このように本発明はどちらの実施形態であっても常に新
しい誤差情報が求められ、安定した精度が確保される。
【００４０】なお近年ではこのような位置測定装置で大
型のものも現れてきた。このような大型の場合は基準面
として基礎をそのまま用いることが多い。このような大
型の位置測定装置の一実施形態の構成概要図を図４に示
す。
【００４１】なお同図において、図３と同じ構成要素に
対応するものは符号に１００を加えて記載することで説
明を省略する。図４に示すように本実施形態では基準面
として基礎１０４が直接用いられており、移動手段１０
８の縦軸方向移動手段が基礎上に直接設けられたガイド
１２８と縦軸移動機構１３０によって構成されている。
【００４２】このように本実施形態では、基礎上に直接
ガイド１２８が固定されているため、基礎の変化が直接
ガイド１２８に影響し、移動手段全体の幾何学精度を変
化させてしまう。
【００４３】ところが基礎の変化により移動手段の幾何
学精度が変化させられてしまっても、本発明の位置測定
装置では関係変化測定機構１１８によって、その変化が
測定されて、その誤差の影響を誤差修正手段２０が取り
除くため、基礎の変化により精度が低下することが無
い。以上説明した本発明の一実施形態である位置測定装
置では、参照側、測定側の角度計１セットとインターフ
ェース、コントローラ、データ処理装置を用いて簡単に
自動空間精度補正装置が構成することができる。
【００４４】また、本発明の実施形態では、ワーク測定
の都度、縦軸移動機構３０を自動でｙ軸移動範囲を一往
復させる実施形態について説明したが、この他に、一日
または一ヶ月あるいは半年ごと等の定期的又は任意時期
に縦軸移動機構３０を自動でｙ軸移動範囲を一往復させ
てｙ軸ピッチング生データとｙ軸ヨーイング生データを
収集し、このデータを基にｙ軸移動範囲中の各部位の角
度誤差を計算し、誤差修正手段２０によって位置座標を
補正する補正パラメータを修正し、誤差補正手段１６に
よって、その補正パラメータをデータ処理装置２４が備
えるハードディスクなどの記憶手段に記憶しておく定期
校正によることもできる。このようにすれば、直近の定
期校正による修正済み補正パラメータを使用して空間精
度補正ができるので、ワーク測定ごとにｙ軸を移動させ
て校正を行う手間を軽減できる。
【００４５】さらに本発明の実施形態では幾何学誤差計
測手段１４を備える構成としたが、必ずしも備える必要
は無く、幾何学誤差計測手段１４を備えない簡便な構成
としても良い。すなわち外部に幾何学誤差計測装置を備
え、位置座標算出手段からの位置座標を基に補正パラメ
ータを算出させ、その補正パラメータを位置測定装置の
記憶手段に記憶させておけば良い。このようにすれば、
誤差補正手段１６は、位置座標算出手段１０の出力であ
る位置座標と、記憶手段から読み出した補正パラメータ
によって位置座標に対して空間精度補正を行うことがで
きる。この場合にも誤差修正手段２０は、記憶手段に記
憶した誤差修正データを基にして補正パラメータを修正
するか、あるいは補正パラメータによって空間精度補正
された位置座標をさらに修正して正確な空間精度補正を
行うことができる。外部に設けた幾何学誤差計測装置
は、補正パラメータを位置測定装置の記憶手段に記憶さ
せた後は、本位置測定装置にとっては不要となるので、
取り外すことができ、従って構成がシンプルになる利点
がある。
【００４６】またベースタイプの三次元測定装置などの
場合には、ベースが経年変化や温度変化で変形した場合
でも、自動空間精度補正装置により納入時の安定した精
度が維持できる。
【００４７】また基礎タイプの三次元測定装置などの場
合には、三次元測定装置等を設置した基礎が変化してし
まった場合でも、自動空間精度補正装置により常に安定
した精度が維持できる。さらに、本発明はカメラ等の撮
像装置を直交平面内で移動させてワークの二次元測定を
行う画像測定装置や、工作機械等においても同様に実施
することが出来、これによって、常に高精度な空間精度
補正を施すことができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置測定
装置によれば、安定した精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明における位置測定装置の一実施
形態の構成概要ブロック図である。
【図２】図２は、本発明における第二の実施形態の構成
概要ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態である位置測定装
置の構成概要図である。
【図４】図４は、本発明の大型の位置測定装置の一実施
形態の構成概要図である。
【図５】図５は、位置座標に補正を加えるソフトウェア
の基本的な動作順序を示すブロック図である。
【符号の説明】
２ 位置測定装置 ４ 基準面 ６ 目標位置検知手段 ８ 移動手段 １０ 位置座標算出手段 １２ 位置座標測定機構 １４ 幾何学誤差計測手段 １６ 誤差補正手段 １８ 関係変化測定機構 ２０ 誤差修正手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 耕造 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） 2F069 AA04 AA71 BB01 BB04 DD30 EE01 EE02 EE04 EE09 EE23 GG73 MM23 MM26

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 あらかじめ定められた基準面に対する座
    標空間で目標位置を検知するための目標位置検知手段
    と、 前記目標位置検知手段によって目標位置を検知するため
    に基準面に対してあらかじめ定められた関係で運動し
    て、前記目標位置検知手段を移動させる移動手段と、 前記移動手段の移動量などのデータから目標位置の位置
    座標を算出する位置座標算出手段からなる位置座標測定
    機構と、 前記位置座標測定機構によって測定された位置座標を基
    にして幾何学誤差を分類し、分類された各誤差から求め
    た補正パラメータを格納する補正パラメータ記憶手段
    と、 この補正パラメータを読み出して誤差を補正する誤差補
    正手段と、 を有する特定の座標空間内における目標位置を座標系に
    基づいて計測する測定装置において、 前記移動手段が行う運動において、前記基準面との関係
    に変化が生じているかを測定する関係変化測定機構を有
    し、 変化が生じていた場合には、関係変化測定機構によって
    測定された関係の変化量に基づいて、前記移動手段が行
    う運動の基準面との関係の変化により位置座標算出手段
    によって算出される位置座標への影響を取り除くため
    に、前記誤差補正手段によって補正された位置座標を、
    さらに修正する誤差修正手段を備えたことを特徴とする
    位置測定装置。
  2. 【請求項２】 あらかじめ定められた基準面に対する座
    標空間で目標位置を検知するための目標位置検知手段
    と、 前記目標位置検知手段によって目標位置を検知するため
    に基準面に対してあらかじめ定められた関係で運動し
    て、前記目標位置検知手段を移動させる移動手段と、 前記移動手段の移動量などのデータから目標位置の位置
    座標を算出する位置座標算出手段からなる位置座標測定
    機構と、 前記位置座標測定機構によって測定された位置座標を基
    にして幾何学誤差を分類し、分類された各誤差から求め
    た補正パラメータを格納する補正パラメータ記憶手段
    と、 この補正パラメータを読み出して誤差を補正する誤差補
    正手段と、 を有する特定の座標空間内における目標位置を座標系に
    基づいて計測する測定装置において、 前記移動手段が行う運動において、前記基準面との関係
    に変化が生じているかを測定する関係変化測定機構を有
    し、 変化が生じていた場合には、関係変化測定機構によって
    測定された関係の変化量に基づいて、前記移動手段が行
    う運動の基準面との関係の変化により位置座標算出手段
    によって算出される位置座標への影響を取り除くため
    に、前記誤差補正手段によって位置座標を補正する補正
    パラメータに修正を加える誤差修正手段を備えたことを
    特徴とする位置測定装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２のいずれかに記載の位
    置測定装置において、該座標系が縦−横−高さ方向に張
    られたｘｙｚ直交座標系であることを特徴とする位置測
    定装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の位置測定装置におい
    て、前記移動手段はｘ軸と一致、或いは平行に運動させ
    る横軸移動手段、ｙ軸と一致、或いは平行に運動させる
    縦軸移動手段、ｚ軸と一致、或いは平行に運動させる高
    さ方向移動手段からなり、該関係変化測定機構が前記縦
    軸移動手段、横軸移動手段、高さ方向移動手段のいずれ
    か一つに設けられていることを特徴とする位置測定装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の位置測定装置におい
    て、該関係変化測定機構が参照側角度計と測定側角度計
    からなることを特徴とする位置測定装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の位置測定装置におい
    て、 該移動手段は、 基準面上に設けられた直線状ガイドと、前記ガイドに沿
    って運動可能な縦方向移動機構からなる縦方向移動手段
    と、 前記縦方向移動手段の上部部分にとりつけられ、基準面
    と平行で縦方向移動手段の運動方向と直交する方向に設
    けられた直線上ガイドと、前記ガイドに沿って運動する
    横方向移動機構からなる横方向移動手段と、 前記横方向移動手段にとりつけられ、先端に該目標位置
    検知手段が備えられた棒状部材と、前記棒状部材を基準
    面と直交する方向に駆動させる高さ方向移動機構からな
    る高さ方向移動手段と、 からなり、 前記目標位置検知手段を縦方向移動手段は基準面上の特
    定直線上で移動させ、横方向移動手段は前記縦方向移動
    手段の移動方向と直交し、基準面と平行な面内で移動さ
    せ、高さ方向移動手段は基準面と直交する方向に移動さ
    せることが基準面に対してあらかじめ定められた関係で
    あり、 該関係変化測定機構が縦方向移動手段のガイド上に備え
    られた参照側角度計と、縦方向移動機構に備えられた測
    定側角度計からなることを特徴とする位置測定装置。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載の位置測定装置におい
    て、該角度計が２軸角度水準器であることを特徴とする
    位置測定装置。
  8. 【請求項８】 請求項５に記載の位置測定装置におい
    て、該角度計がレーザ角度水準器であることを特徴とす
    る位置測定装置。
  9. 【請求項９】 請求項１または２のいずれかに記載の位
    置測定装置において、該座標系が２軸直交座標系である
    ことを特徴とする位置測定装置。
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