JP2005214943A - 三次元測定機の測定座標補正方法及び三次元測定システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 三次元測定機1に種々の重量のワーク19を載置した状態で三次元測定機1の幾何学誤差を計測し、その計測結果から各ワーク19の重量毎の補正パラメータを求めて記憶し、測定すべきワーク19の重量に対応した補正パラメータを適宜読み出して測定すべきワークの測定座標を補正する。
【選択図】 図2
Description
各軸水平方向真直度誤差:3
各軸垂直方向真直度誤差:3
各軸ピッチング誤差:3
各軸ヨーイング誤差:3
各軸ローリング誤差:3
各軸間角度誤差:3
以上の処理により、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CMMの幾何学誤差を低減させ、CMMの高精度化が実現できる。
図1は、この発明の一実施形態に係る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とを備えて構成されている。
除振台11の上には、ベース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、このベース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ベース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16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、ベース12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、ベース12上の所定位置には、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。
(1)事前登録
図3は、事前登録の処理を示すフローチャートである。
この事前登録処理では、三次元測定機1のベース12の上に載置するワーク19の重量Wを0,5t,10t,…と変化させて、それぞれの場合について空間誤差補正のための補正パラメータを算出する。なお、ここで重量W=0はワーク19を載置しない状態である。
図4は、三次元測定機1の構造体のキネマティックモデルを示す図である。図中、T1,T2,T3,T4は、それぞれX軸支点、Y軸支点、Z軸支点及びマスターボール中心点をそれぞれ示している。また、A,B,Pは、それぞれプローブ先端、スピンドル先端及びスピンドル先端Bからプローブ先端Aに向かうプローブベクトルであり、TF1,TF2,TF3,TF4は、X軸測定点、Y軸測定点、Z軸測定点及びマスターボール中心点からそれぞれプローブ先端Aに向かうベクトルである。
また、ワークの重量によってベース12が変形すると、ベース12をガイドとしているY軸角度に最も大きな影響が出てくる。そこで、上述した幾何学誤差の測定に代えて、ワーク重力毎に、角度計にてY軸角度誤差計測を行うようにしても良い。
図7は、このようにして、ワークの重量毎の補正パラメータを記憶した三次元測定機によって実際に測定を行う際の流れを示すフローチャートである。なお、この実施形態は、コントローラ2に補正パラメータを記憶している例である。
まず、ワーク19をベース12に載置し、ワーク12の重量をホストコンピュータ3に入力する(S11)。ワーク重量は、作業者がホストコンピュータ3に手入力操作で入力するか、ベース12に重量計を組み込み、自動検出することで入力する。
尚、ワーク重量の情報は、コントローラ2に直接入力されてもよい。
まず、ワーク19をベース12に載置し、ワーク12の重量をホストコンピュータ3に入力する(S21)。ワーク重量は、作業者がホストコンピュータ3に手入力操作で入力するか、ベース12に重量計を組み込み、自動検出することで入力する。
例えば、上記実施形態では、三次元測定機として通常の三次元座標測定機において実施する例を示したが、これに限らず、表面粗さ測定機、表面形状測定機、真円度測定機などの一般の表面性状測定機において実施しても良い。
また、重量計をベース12に組み込み、自動検出することで入力する例を示したが、この重量計は除振台11に組み込んでも良い。
この際の重量計は、歪ゲージをベース12や除振台11に組み込んで、ベース12や除振台11の歪量に基づいて重量を自動検出しても良い。
さらに、重量計は、ベース12あるいはビーム支持体13a,13bなどの測定機各部の傾斜を測定し、その傾斜量に基づいて重量を自動検出しても良い。
また、ベースの厚みを従来よりも薄くすることが可能となり、資源節約にも効果的である。
Claims (7)
- 三次元測定機に種々の重量のワークを載置した状態で前記三次元測定機の幾何学誤差を計測し、その計測結果から各ワークの重量毎に補正パラメータを求め、これら補正パラメータを記憶手段に記憶するステップと、
測定すべきワークの重量を入力するステップと、
このステップで入力されたワークの重量に対応した補正パラメータを前記記憶手段から読み出して前記測定すべきワークの測定座標を補正するステップと
を備えたことを特徴とする
三次元測定機の測定座標補正方法。 - 測定すべきワークを三次元測定空間内のベース上に載置して測定する三次元測定機と、
この三次元測定機を駆動制御すると共に三次元測定機から必要な測定値を取り込むためのコントローラと、
このコントローラ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とを備えた三次元測定システムにおいて、
前記三次元測定機のベースに種々の重量のワークを載置した状態で前記三次元測定機の幾何学誤差を計測し、その計測結果から求められた各ワークの重量毎の補正パラメータを記憶する記憶手段と、
前記ワークの重量の情報を入力する入力手段とを備え、
前記入力されたワークの重量の情報と前記記憶手段に記憶された補正パラメータとに基づいて前記測定すべきワークの測定座標を補正することを特徴とする三次元測定システム。 - 前記記憶手段は、前記コントローラに設けられ、
前記コントローラは前記入力されたワークの重量の情報に基づいて補正パラメータを切り換えて前記測定すべきワークの測定座標を補正することを特徴とする請求項2記載の三次元測定システム。 - 前記記憶手段は、前記ホストコンピュータに設けられ、
前記ホストコンピュータは、前記入力されたワークの重量の情報に基づいて当該ワークの重量に対応した補正パラメータを前記コントローラに送信し、
前記コントローラは、前記ホストコンピュータから送信されてきた補正パラメータに基づいて前記測定すべきワークの測定座標を補正することを特徴とする請求項2記載の三次元測定システム。 - 前記入力手段は、前記ホストコンピュータに手入力操作で前記ワークの重量の情報を入力する手段であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項記載の三次元測定システム。
- 前記入力手段は、
前記三次元測定機のベースに組み込まれた重量計と、
この重量計で検出された前記ワークの重量の情報を前記ホストコンピュータに送信する手段と
を備えたものであることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項記載の三次元測定システム。 - 前記三次元測定機のベースは、Y軸運動ガイドを兼ねるものであり、
前記三次元測定機の幾何学誤差には、前記ベースの変形によるY軸角度誤差を含むものであることを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項記載の三次元測定システム。
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