JP2007047014A - 三次元測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 測定者の使い勝手を向上させると共に、再現性の高い測定を可能にする。
【解決手段】 被測定物２００を測定するための測定プローブ１０１と、この測定プローブ１０１を三次元測定空間内で外部からの力に対して移動自在に支持すると共に前記測定プローブの位置を検出するための位置情報Ｓ１を出力する測定アーム１００と、位置情報Ｓ１に基づいて測定プローブ１０１の三次元測定空間内の位置を検出するとともに、測定プローブ１０１の三次元測定空間内における移動を任意の線上又は面上に制限するように測定アーム１００を制御する制御部３００とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、測定者が測定プローブを直接手で動かして、被測定物上の任意の点の三次元座標値を取り込むことにより、被測定物の三次元形状、表面性状等の測定を行う三次元測定装置に関する。

この種の手動操作型の三次元測定装置として、例えば多関節三次元測定装置が知られている。この多関節三次元測定装置では、各関節に角度センサが内蔵されており、角度センサが検出する各関節の回転角度と、測定アームの関節−関節間や関節−プローブ間等の長さとに基づいて、プローブ先端の空間座標が計算される。
このような多関節三次元測定装置においては、測定者が測定プローブを直接手に持って測定対象に接触させるなどの簡単な操作で測定対象の測定が可能である事に加え、多関節アームが屈曲自在であるため、直交型ＣＭＭ（coordinate measuring machine）では測定が不可能な測定箇所でも測定が可能であるという利点を有する。

しかし、上述した多関節型三次元測定装置の場合、測定中に、測定者が、常に多関節三次元測定機本体部分を保持しなければならない。また、その姿勢には冗長性があるために、同じ測定点に対して複数の測定姿勢が存在する。そのため、測定位置・測定姿勢を保つことが困難であり、これらに起因する測定の不確かさが生じる。
また、測定者が測定機から手を離すと、姿勢を保持することが出来ず、測定プローブの部分が落下して機械が破損する危険性がある。同様に、測定を中断すると、測定姿勢の再現が難しく、誤差の要因となる。さらに、測定が長時間になる場合、測定者の疲労から、同じ姿勢を保つことができなくなり、不確かさが増大する原因となる。
なお、以上の問題は、多関節型ＣＭＭに限定されるものではなく、手動操作が可能な直交型ＣＭＭでも同様に生じる。

このような問題に対し、特許文献１には、エアシリンダーを用いたバランサ機能を兼ね備え、さらに測定アームが、測定精度を良好に保つ測定姿勢をとっているかどうかを測定者に知らせることのできる多関節三次元測定装置が開示されている。これにより、プローブ落下による破損は防がれ、測定姿勢の乱れは測定者に通知される。
特開２００４−２６４１３５号公報

しかしながら、上記従来技術においても、測定中のプローブの姿勢の維持は依然として測定者に委ねられている。すなわち、測定誤差は測定者の操作に委ねられたままである。さらに、測定を中断すれば、プローブを中断前の測定姿勢に戻すことは困難であるという問題もある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、測定プローブの移動経路を拘束する機能を付加することにより、測定者の使い勝手を向上させると共に、再現性の高い測定を可能にする三次元測定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る三次元測定装置は、被測定物を測定するための測定プローブと、この測定プローブを三次元測定空間内で外部からの力に対して移動自在に支持すると共に前記測定プローブの位置を検出するための位置情報を出力するプローブ支持手段と、前記位置情報に基づいて前記測定プローブの前記三次元測定空間内の位置を検出するとともに、前記測定プローブの前記三次元測定空間内における移動を任意の線上又は面上に制限するように前記プローブ支持手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の一つの実施形態において、前記プローブ支持手段は、複数のリンクが関節部を介して直列に連結された多関節アームと、前記各関節部に設けられ各関節部が連結する前記複数のリンクの相対角度を検出して前記位置情報として出力する角度検出部と、前記複数のリンクの相対角度を制御するアクチュエータとを備え、前記制御手段は、前記角度検出部からの位置情報を用いて前記アクチュエータに位置フィードバックをかけることにより前記測定プローブの移動を前記任意の線上又は面上に制限するものであることを特徴とする。

本発明の他の実施態様においては、前記測定プローブに外部から加えられた力ベクトルを検出する力センサを備え、前記制御手段は、前記力センサが検出した力ベクトルを任意の座標系に座標変換し、前記力ベクトルを前記任意の座標系で表された前記任意の線上又は面上に正射し、正射されたベクトルをもとに前記測定プローブが移動する位置を生成し、この位置をフィードバック制御の位置指令とすることで、前記測定プローブの移動を制限するものである。

この場合、前記制御手段は、例えば、測定プローブの位置の微分値から測定プローブの基準位置に発生させるべき仮想的な摩擦力を算出する摩擦力演算部と、この摩擦力演算部で算出された仮想的な摩擦力と仮想的な質量とが前記測定プローブに発生するように、前記各アクチュエータにトルクを発生させる摩擦力発生手段とを備えるようにしても良い。

また、前記制御手段は、例えば、前記関節部毎の相対角度と前記リンク毎の長さとに基づき、前記関節部毎に作用する重力トルクを算出する重力トルク算出部と、前記算出された重力トルクを相殺するように前記各アクチュエータにトルクを発生させる重力補償部とを備えるようにしても良い。

本発明によれば、制御手段が、測定プローブの三次元測定空間内における移動を任意の線上又は面上に制限するようにプローブ支持手段を制御するようにしているので、測定者の使い勝手を向上させると共に、再現性の高い測定が可能になる。

また、制御手段に摩擦力演算部及び摩擦力発生手段を備えるようにすると、測定プローブと被測定物間に生じる摩擦力を仮想的に算出し、この摩擦力を考慮して、より正確な測定プローブの拘束制御を実行することが可能となる。

また、制御手段に重力トルク演算部及び重力補償部を備えるようにすると、関節部毎の相対角度とリンク毎の長さに基づき、関節部毎に作用する重力によるトルクを算出することができるので、重力による測定プローブの位置ずれを抑制することが可能となる。したがって、測定者が誤って、測定プローブを手から離した場合であっても、測定プローブを落とし、破損することはない。

更に、制御手段に、角度検出器から出力される複数のリンクの相対角度の総和が、予め定めた一定の角度を維持するように前記アクチュエータにトルクを発生させる角度制御ループを有するようにすれば、測定プローブがどの位置にあっても、測定プローブの姿勢は一定の姿勢を保つことになるので、これにより測定誤差を削減することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る多関節三次元測定装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る多関節三次元測定装置の概要を示す図である。

この多関節三次元測定装置は、被測定物２００を測定する接触型のボールプローブからなる測定プローブ１０１と、この測定プローブ１０１の支持手段である測定アーム１００と、この測定アーム１００を特定の位置及び姿勢に制御する制御部３００とを備えている。

測定アーム１００は、第１〜第３リンク１０６，１０８，１１０、支柱１１２及びこれらを連結する第１〜第３関節１０７，１０９，１１１を備えている。支柱１１２は、作業台等に固定された基台１１３に垂直に立設され、第３関節１１１を介して第３リンク１１０の一端と連結されている。第３関節１１１は、支柱１１２に対する第３リンク１１０の水平面内での回転トルクを発生させるアクチュエータ１１１ａ及びその回転角度を検出する角度センサ１１１ｃと、支柱１１２に対する第３リンク１１０の垂直面内での回転トルクを発生させるアクチュエータ１１１ｂ及びその回転角度を検出する角度センサ１１１ｄとを備える。第３リンク１１０の他端は、第２関節１０９を介して第２リンク１０８の一端と連結されている。第２関節１０９は、第３リンク１１０に対する第２リンク１０８の、第３リンク１１０の中心軸と平行な面内での回転トルクを発生させるアクチュエータ１０９ａ及びその回転角度を検出する角度センサ１０９ｂを備える。さらに、第２リンク１０８の他端は、第１関節１０７を介して第１リンク１０６と連結されている。第１関節１０７は、第２リンク１０８に対する第１リンク１０６の、第２リンク１０８の中心軸周りの回転トルクを発生させるアクチュエータ１０７ｂ及びその回転角度を検出する角度センサ１０７ｄと、第２リンク１０８に対する第１リンク１０６の、第２リンク１０８の中心軸と平行な面内での回転トルクを発生させるアクチュエータ１０７ａ及びその回転角度を検出する角度センサ１０７ｃとを備える。また、第１リンク１０６の第１関節１０７との連結部には、第１リンク１０６の中心軸周りの回転トルクを発生させるアクチュエータ１０６a及びその角度を検出する角度センサ１０６ｂが備えられている。以上、この測定アーム１００は合わせて６軸により操作可能に構成されている。

この第１リンク１０６の他端にはプローブヘッド１０３が取り付けられている。プローブヘッド１０３は、その側面にハンドル１０４及び受動測定ボタン１０５、先端にプローブ取り付け部１０２を有する。測定プローブ１０１はプローブ取り付け部１０２を介してプローブヘッド１０３に取り付けられている。測定者はハンドル１０４を掴んで操作することにより、被測定物２００に対して測定プローブ１０１を自由な方向から接近させ、自由な角度で接触させて測定する。また、ハンドル１０４は、ハンドルに作用した荷重（測定者の手の力）を検出する水晶圧電式センサ等による３次元方向の力を検出可能である力センサ１０４ａを備えている。また、プローブ取り付け部１０２は、様々なプローブを取り付け可能に構成されている。したがって、図１の測定プローブ１０１は、その先端を被測定物２００の表面に接触させて、接触点の座標を求めるものであるが、これを例えばＣＣＤカメラやイメージセンサを用いた画像プローブ、レーザ走査方式のレーザプローブなどの非接触型のプローブに付け替えることができる。また、図１に示したように回転軸は６軸に限らず、５軸以下又は７軸以上の関節を備えていてもよい。また、被測定面の輪郭形状データを連続的に測定する倣いプローブであっても良い。

上記測定アーム１００からは、角度センサ１０６ｂ，１０７ｄ，…で検出された各関節１０７，１０９，１１１の相対角度を示す位置情報としての角度検出信号Ｓ１と、力センサ１０４ａからの力ベクトル検出信号Ｓ２が出力されている。これらの検出信号Ｓ１，Ｓ２は、制御部３００に入力されている。

図２は、制御部３００の詳細を示すブロック図である。測定点算出部３０１は、入力された角度検出信号Ｓ１と測定アーム１００の各リンクの長さとに基づいて、測定プローブ１０１の先端球の中心座標を求める。先端球の中心座標は、測定プローブ１０１が被測定物２００と接触することによって測定プローブ１０１から出力されたタッチ信号の入力時に保持される。指令信号発生部３１１、減算器３０４および制御補償部３１３は、測定プローブ１０１の先端球の中心座標（非接触式プローブでは、その測定範囲に設定した測定位置座標）の指令値と現在位置との差分をフィードバック値とした位置制御ループを構成する。位置制御ループは、指令信号発生部３１１から与えられる、入力部３１２から入力された目標位置、現在位置、前回記憶された位置又は後述する移動経路制限部３０９によって設定される位置に測定プローブ１０１の先端球の中心を位置又は維持させるべく制御信号Ｓ３を出力して各アクチュエータ１０６ａ，１０７ａ，…を制御する。制御補償部３１３は、系を安定化するためのＰＩＤ制御等を実行する。この位置制御ループは、受動測定ボタン１０５が押され、且つ移動経路に拘束条件が設定されていない場合には無効とされる。

移動経路制限部３０９は、入力部３１２を介して測定プローブ１０１の移動経路に拘束条件が与えられている場合に、受動測定ボタン１０５が押されている間、測定プローブ１０１の先端球が予め設定された任意の線上又は面上のみを移動するように、力センサ１０４ａからの力ベクトルに基づいて位置制御ループのもと各アクチュエータ１０６ａ，１０７ａ，…の回転トルクを制御するべく、位置信号を指令信号発生部３１１に出力する。座標変換部３０２は、力センサ１０４ａからの力センサ１０４ａの座標系における力ベクトルを、拘束条件を規定する測定座標系に変換する。

また、重力トルク算出部３０６は、角度検出信号Ｓ１と各リンクの長さとに基づいて測定アーム１００の姿勢に起因した重力トルクを算出する。減算器３０８は、この重力トルクを前記入力された力ベクトルから差し引くための重力補償部を構成する。

更に、差分器３０３及び摩擦力演算部３０７は、測定プローブ１０１の移動速度に基づいて先端球の中心に生じさせるべき摩擦力を算出する。測定プローブ１０１が静止状態であるときには、最大の摩擦力を生じさせる。減算器３０８は、算出された摩擦力を前記入力された力ベクトルに抗する力として力ベクトルから差し引く摩擦力発生手段を構成する。

次に、このように構成された本実施形態に係る多関節三次元測定装置の動作を説明する。
図３（ａ）に示すように、受動測定ボタン１０５を押下げていないオフの場合、制御部３００の測定点算出部３０１、指令信号発生部３１１、減算器３０４及び制御補償部３１３からなる位置制御ループが機能して、測定プローブ１０１の先端球の中心位置が現在位置、前回記憶位置又は入力部３１２により入力された位置となるように制御される。一方、図３（ｂ）に示すように、受動測定ボタン１０５を押し下げたオン状態の場合で、移動経路に拘束がかかっていない場合には、前記位置制御ループがオフになり、測定プローブ１０１は、手動操作によって任意の位置に移動可能となる。また、受動測定ボタン１０５がオン状態で、移動経路に拘束がかかっている場合には、位置制御ループが機能して、その指令信号として、移動経路制限部３０９で算出された指令値が与えられる。

拘束条件付きの受動測定の場合、測定プローブ１０１の先端球の中心位置は、図４に示すように、予め入力部３１２を介して設定された（ａ）任意の直線上、（ｂ）任意の平面上、（ｃ）任意の曲線上、又は（ｄ）任意の曲面上に制限される。

以下、拘束条件付きの受動測定の具体的方法について説明する。
（１）測定プローブ１０１の先端球の中心位置を任意の直線内に拘束する方法：
いま、図５に示すように、力センサ１０４ａの座標系、すなわちプローブヘッド１０３の座標系を^ＰΣとし、座標系^ＰΣで表された力ベクトルが^ＰＦであるとし、測定プローブ１０１の先端球の中心の移動経路が、これとは別の座標系^ＭΣのＸ_ｍ軸に拘束されるものとする。また、座標系^ＰΣの原点を通り、Ｘ_ｍに直交する軸をＹ_ｍ軸、Ｘ_ｍ軸とＹ_ｍ軸の交点を座標系^ＭΣの原点とし、Ｚ_ｍ軸は、Ｘ_ｍ軸とＹ_ｍ軸から右手座標系により定義するものとする。

力ベクトル^ＰＦは、座標変換部３０２にて、拘束する直線Ｘ_ｍを規定する座標系^ＭΣへ座標変換される。座標変換後の、ハンドル１０４に作用した力ベクトルを^ＭＦと定義する。なお、この座標変換は、例えば式（１）に示すような周知の座標変換式によって容易に実行可能である。

次に、力ベクトル^ＭＦのＸ_ｍ軸方向成分^ＭＦ_Ｘから下記式（２）の演算を行うことにより、Ｘ_ｍ軸方向の加速度‥ｘ_Ｍ＿Ｃ（この明細書中ではｘの二次微分を「‥ｘ」、一次微分を「・ｘ」と示すことがある。）を求める。なお、式中ｍは仮想質量、Ｄは粘性摩擦係数である。これらの定数は、拘束された直線上において測定プローブ１０１をより違和感なく操作するために導入するものである。これにより、ハンドル１０４に急激な力が入力された場合でも、測定プローブ１０１の先端球中心位置が滑らかに動作するようになる。

求められた‥ｘ_Ｍ＿Ｃを２階積分することで、ｘ_Ｍ＿Ｃを求め、これを測定プローブ球中心位置の位置制御ループの位置指令として用いる。但し、前記積分の定数は、本機能動作開始時に初期化する。以上の演算式に基づく拘束を実行するための移動経路制限部３０９の具体的構成は、図６のようなブロック線図で表される。

（２）測定プローブ１０１の先端球の中心位置を任意の平面内に拘束する方法：
いま、拘束する平面を座標系^ＭΣにおけるＸ_ｍ軸及びＺ_ｍ軸で規定される平面であるとすると、力ベクトル^ＭＦのＸ_ｍ軸およびをＺ_ｍ軸方向成分^ＭＦ_Ｘ，^ＭＦ_Ｚから式（３）、式（４）により、加速度‥ｘ_Ｍ＿Ｃ，‥ｚ_Ｍ＿Ｃを求める。上記直線上の拘束と同様に、ｍは仮想質量、Ｄは粘性摩擦係数である。これらの定数は、拘束された平面上においてプローブをより違和感なく操作するために導入するものである。

上記方法で得られた加速度‥ｘ_Ｍ＿Ｃ，‥ｚ_Ｍ＿Ｃを2階積分することでｘ_Ｍ＿Ｃ，ｚ_Ｍ＿Ｃを求め、これを測定プローブ１０１の先端球中心位置の位置制御ループの位置指令として用いる。但し、前記積分の定数は、本機能動作開始時に初期化する。

（３）測定プローブ１０１の先端球の中心位置を、任意の曲線上に拘束する方法：
拘束する曲線が、例えば、入力部３１２から入力されたｘ，ｙ，ｚによる関数；ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）＝０で表されるとして、ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）＝０を、前記座標系^ＭΣで表した関数を、^Ｍｆ（ｘ，ｙ，ｚ）＝０とする。
測定プローブ１０１の先端球の中心位置が、^Ｍｆ（ｘ，ｙ，ｚ）＝０上に存在する点（^ＭＰｘ，^ＭＰｙ，^ＭＰｚ）に存在しているとして、点（^ＭＰｘ，^ＭＰｙ，^ＭＰｚ）における、^Ｍｆ（ｘ，ｙ，ｚ）＝０の接線方向の単位ベクトルに対する力ベクトル^ＭＦの正射に基づき、測定プローブ１０１の移動位置を決定する。これを指令信号発生部３１１における指令信号として使用する。また、指令信号は、単位ベクトル毎に算出する。

（４）測定プローブ１０１の先端球の中心位置を任意の曲面上に拘束する方法：
拘束する曲面が、任意の点列データ、関数データ等で規定されており、前記座標系^ＭΣで表される曲面^ＭＣとして表されるとする。
測定プローブ１０１の先端球の中心位置が、曲面^ＭＣ上に存在する点、（^ＭＰｘ，^ＭＰｙ，^ＭＰｚ）に存在しているとして、
点（^ＭＰｘ，^ＭＰｙ，^ＭＰｚ）における、曲面^ＭＣの接平面上の単位ベクトルに対する力ベクトル^ＭＦの正射に基づき、測定プローブ１０１の移動位置を決定する。これを指令信号発生部３１１における指令信号として使用する。また、指令信号は、単位ベクトル毎に算出する。

以上の機能により、測定プローブ１０１の移動経路を任意の線上又は面上に制限することができ、これにより、測定者の使い勝手を向上させ、再現性の高い測定が可能となる。なお、任意の直線、曲線、平面及び曲面は、被測定物２００上の座標系で表すことも可能である。

次に、プローブ先端球の中心位置の保持機能について説明する。受動測定ボタン１０５がオフの場合、測定プローブ１０１は、特定の位置に位置決められる。特定の位置は、位置制御ループの位置指令信号によって決定される。位置制御ループの位置指令信号が、現在座標値である場合には、受動測定ボタン１０５をオフにしたときの位置及び姿勢をそのまま保持するように動作する。位置制御ループの位置指令値が、前回記憶時の座標値である場合、受動測定ボタン１０５がオフしたときに、前回記憶した位置へ復帰するように動作する。このとき、測定点算出部３０１で、各角度センサ１０６ｂ，１０７ｂ，…の検出信号Ｓ１も保持しておけば、測定プローブ１０１の姿勢も再現可能になる。これにより、繰り返し測定時の測定位置及び測定姿勢がまちまちになることを防止して、測定誤差の発生を防止することができる。

また、拘束条件付きの受動測定時には、測定プローブ１０１の先端球の中心位置に仮想的な質量と摩擦力が発生するように、各軸のアクチュエータ１０６ａ，１０７ａ，…を制御することにより、測定プローブ１０１を保持する。この場合には、図２に示す制御部３００の差分回路３０３で測定プローブ１０１の先端球の中心位置の座標Ｐの時間微分（速度）・Ｐを求め、この速度・Ｐから摩擦力演算部３０７で仮想的な摩擦力を算出する。摩擦力演算部３０７は、例えば図４に示すように、速度・Ｐがゼロに近いとき（静止状態又はそれに近い状態）、摩擦力が大きくなり、ある一定の速度以上になると、摩擦力が小さくなるように設定されている。これらはそれぞれ静止摩擦力、動摩擦力に対応する。座標変換部３０２から出力される力ベクトルから算出された摩擦力を減算することで、静止領域では、測定プローブ１０１にある一定の力が加わらないと、測定プローブ１０１は静止状態を保つように動作する。

この他、例えば、図８に示すように、受動測定時に、プローブヘッド１０３を一定の姿勢に拘束制御することも可能である。この場合には、測定アーム１００の角度センサ１０７ｂ，１０９ｂ，…の検出角度の総和が予め設定された一定の角度を維持するように、各アクチュエータ１０７ａ，１０９ａ，…に回転トルクを発生させる。このため、制御部３００には、角度の総和と設定角度との差分が０になるようなアクチュエータ制御を行う角度制御ループが備えられる。
この実施形態によれば、測定プローブ１０１の姿勢が常に一定の姿勢となるため、姿勢がまちまちにより生ずる測定誤差を防止することが出来るという効果がある。

なお、以上では多関節三次元測定装置を例に挙げて本発明を説明したが、本発明は、門型のような直交移動型の三次元測定装置にも適用可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る多関節三次元測定装置の概略構成を示す図である。 図１の測定装置における制御部の詳細ブロック図である。 図１の測定装置の操作方法を説明するための図である。 図１の測定装置の拘束条件付き受動測定時の操作を説明するための図である。 上記拘束条件付き受動測定における座標変換処理を説明するための図である。 移動経路制限部の詳細を示す機能ブロック図である。 測定プローブの速度と摩擦係数の関係を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る多関節三次元測定装置の側面図である。

符号の説明

１００…測定アーム
１０１…測定プローブ
１０２…プローブ取り付け部
１０３…プローブヘッド
１０４…ハンドル
１０４ａ…力センサ
１０５…受動測定ボタン
１０６…第１リンク
１０６ａ，１０７ａ，１０７ｂ，１０９ａ，１１１ａ，１１１ｂ…アクチュエータ
１０６ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０９ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ…角度センサ
１０７…第１関節
１０８…第２リンク
１０９…第２関節
１１０…第３リンク
１１１…第３関節
１１２…支柱
１１３…基台
２００…被測定物
３００…制御部
３０１…測定点算出部
３０２…座標変換部
３０３…差分器
３０４，３０８…減算器
３０６…重力トルク算出部
３０７…摩擦力演算部
３０９…移動経路制限部
３１１…指令信号発生部
３１２…入力部
３１３…制御補償部

Claims (6)

1. 被測定物を測定するための測定プローブと、
   この測定プローブを三次元測定空間内で外部からの力に対して移動自在に支持すると共に前記測定プローブの位置を検出するための位置情報を出力するプローブ支持手段と、
   前記位置情報に基づいて前記測定プローブの前記三次元測定空間内の位置を検出するとともに、前記測定プローブの前記三次元測定空間内における移動を任意の線上又は面上に制限するように前記プローブ支持手段を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする三次元測定装置。
2. 前記プローブ支持手段は、
   複数のリンクが関節部を介して直列に連結された多関節アームと、
   前記各関節部に設けられ各関節部が連結する前記複数のリンクの相対角度を検出して前記位置情報として出力する角度検出部と、
   前記複数のリンクの相対角度を制御するアクチュエータと
   を備え、
   前記制御手段は、前記角度検出部からの位置情報を用いて前記アクチュエータに位置フィードバックをかけることにより前記測定プローブの移動を前記任意の線上又は面上に制限するものである
   ことを特徴とする請求項１記載の三次元測定装置。
3. 前記測定プローブに外部から加えられた力ベクトルを検出する力センサを備え、
   前記制御手段は、前記力センサが検出した力ベクトルを任意の座標系に座標変換し、前記力ベクトルを前記任意の座標系で表された前記任意の線上又は面上に正射し、正射されたベクトルをもとに前記測定プローブが移動する位置を生成し、この位置を前記位置フィードバックの位置指令とすることで、前記測定プローブの移動を制限するものである
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の三次元測定装置。
4. 前記制御手段は、
   測定プローブの位置の微分値から測定プローブの基準位置に発生させるべき仮想的な摩擦力を算出する摩擦力演算部と、
   この摩擦力演算部で算出された仮想的な摩擦力と仮想的な質量とが前記測定プローブに発生するように、前記各アクチュエータにトルクを発生させる摩擦力発生手段と
   を備えたことを特徴とする請求項２記載の三次元測定装置。
5. 前記制御手段は、
   前記関節部毎の相対角度と前記リンク毎の長さとに基づき、前記関節部毎に作用する重力トルクを算出する重力トルク算出部と、
   前記算出された重力トルクを相殺するように前記各アクチュエータにトルクを発生させる重力補償部と
   を備えたことを特徴とする請求項２又は４記載の三次元測定装置。
6. 前記制御手段は、
   前記角度検出器から出力される前記複数のリンクの相対角度の総和が、予め定めた一定の角度を維持するように前記アクチュエータにトルクを発生させる角度制御ループを有する
   ことを特徴とする請求項２，４又は５記載の三次元測定装置。

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