JP2008241420A

JP2008241420A - 表面性状測定装置、表面性状測定方法及び表面性状測定プログラム

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Publication number: JP2008241420A
Application number: JP2007081396A
Authority: JP
Inventors: Takashi Noda; 孝野田; Hiromi Deguchi; 博美出口; Naoya Kikuchi; 直也菊池
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: EP1975557A3; US7643963B2; EP1975557B1; EP1975557A2; US20080236260A1; DE602008001397D1; JP5274782B2

Abstract

【課題】測定の高速化を図った表面性状測定装置、表面性状測定方法及び表面性状測定プログラムを提供することが可能である。
【解決手段】ワーク表面３１ａにプローブ１７を追従させて、プローブ１７先端の接触子１７ａと被測定物表面３１ａとの接触を検出しワーク表面３１ａの性状を測定する表面性状測定装置であって、接触子１７ａを移動させる経路の始点と終点との間を複数の区間に分割する経路情報分割部５１ｂと、複数の区間毎に経路情報に基づき終点から始点へと区間毎に接触子１７ａの移動速度を算出する移動速度算出部４１ａａと、移動速度算出部４１ａａにて移動速度を算出済みの区間において接触子１７ａを移動させる接触子移動制御部４１ａｂとを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、接触子を用いて変位測定を行う三次元測定機などの表面性状測定装置、表面性状測定方法及び表面性状測定プログラムに関する。

従来より、測定対象物表面にて接触子を走査して、測定対象物表面への接触子による接触に基づき、測定対象物の表面性状を測定する表面性状測定装置が知られている（例えば、特許文献１）。この表面性状測定装置は、例えば、三次元測定機、二次元測定機等である。

一般に、表面性状測定装置においては、予め走査する経路を定めて測定する、所謂「倣い測定」が行われる。例えば、倣い測定に用いられる経路は、単独の直線、単独の円、単独の円弧、又は連続する直線、円弧を含む形状等である。なお、上述した円や円弧は、完全な円形状でなくとも、接触子の変位可能な範囲内にて円形状に近似処理可能な測定物であれば、倣い測定が可能である。
特開平８−１７８６４６号公報

しかしながら、上述した直線と円を用いる倣い測定において、接触子の走査速度の決定は、倣わせる経路の終端の位置で停止することを条件として、終端から経路を辿る方式を採用している。つまり、全経路に関する情報を一度に処理する必要があり、その処理時間中は測定を開始できず、測定に時間を要する。

本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであって、測定の高速化を図った表面性状測定装置、表面性状測定方法及び表面性状測定プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る表面性状測定装置は、被測定物表面にプローブを追従させて、前記プローブ先端の接触子と前記被測定物表面との接触を検出し前記被測定物表面の性状を測定する表面性状測定装置であって、前記接触子を移動させる経路の始点と終点との間を複数の区間に分割する経路分割部と、前記複数の区間毎の前記経路の情報に基づき、前記始点から前記終点へと前記区間毎に順番に前記接触子の移動速度を算出する移動速度算出部と、当該移動速度算出部にて移動速度を算出済みの区間において前記接触子を移動させる接触子移動制御部とを備えることを特徴とする。

また、前記経路の一部または全部が自由曲線で構成されていてもよい。

前記移動速度算出部は、前記区間のうち前記接触子を移動中の第１区間にて前記接触子が移動を終えるまでに、前記第１区間より先の第２区間の移動速度の計算が間に合うか否かを判断し、間に合うと判断した場合、前記第１区間の終点における移動速度と同一となるように前記第２区間の始点における移動速度を算出し、間に合わないと判断した場合、前記第１区間の終点の移動速度を０に変更すると共に前記第２区間の始点の移動速度を０として算出する構成としても良い。

前記移動速度算出部は、複数の前記区間を一単位とした区間群の情報をまとめて取り込んで移動速度を算出する構成としてもよい。

前記移動速度算出部は、前記区間群のうち前記接触子を移動中の第１区間群に含まれる最後の区間に前記接触子が移動するまでに、前記第１区間群より先の第２区間群の移動速度の計算が間に合うか否かを判断し、間に合うと判断した場合、前記第１区間群の最後の区間の終点における移動速度と同一となるように前記第２区間群の最初の区間の始点における移動速度を算出し、間に合わないと判断した場合、前記第１区間群の終点の移動速度が０となるように前記第１区間群の最後の区間の移動速度を変更すると共に前記第２区間群の始点の移動速度を０として算出する構成としてもよい。

前記移動速度算出部は、前記経路情報の曲率に基づき移動速度を算出する構成としてもよい。

また、本発明に係る表面性状測定方法は、コンピュータにより、被測定物表面にプローブを追従させて、前記プローブ先端の接触子と前記被測定物表面との接触を検出し前記被測定物表面の性状を測定する表面性状測定方法であって、前記接触子を移動させる経路の始点と終点との間を複数の区間に分割する経路分割ステップと、前記複数の区間毎の前記経路の情報に基づき、前記始点から前記終点へと前記区間毎に順番に前記接触子の移動速度を算出する移動速度算出ステップと、当該移動速度算出ステップにて移動速度を算出済みの区間において前記接触子を移動させる接触子移動制御ステップとを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る表面性状測定プログラムは、被測定物表面にプローブを追従させて、前記プローブ先端の接触子と前記被測定物表面との接触を検出し前記被測定物表面の性状を測定させる表面性状測定プログラムであって、コンピュータに、前記接触子を移動させる経路の始点と終点との間を複数の区間に分割する経路分割ステップと、前記複数の区間毎の前記経路の情報に基づき、前記始点から前記終点へと前記区間毎に順番に前記接触子の移動速度を算出する移動速度算出ステップと、当該移動速度算出ステップにて移動速度を算出済みの区間において前記接触子を移動させる接触子移動制御ステップとを実行させるためのものである。

本発明によれば、測定の高速化を図った表面性状測定装置、表面性状測定方法及び表面性状測定プログラムを提供することが可能である。

次に、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る表面性状測定装置の概略構成を示す斜視図である。この表面性状測定装置は、三次元測定機１と、コンピュータ２とから構成されている。コンピュータ２は、三次元測定機１を駆動制御して必要な測定値を取り込むと共に形状処理に必要な演算処理を実行するものである。

三次元測定機１は、例えば図１に示すように構成されており、除震台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ビーム支持体１２ａ，１２ｂの上端でＸ軸方向に延びるビーム１３を支持している。ビーム支持体１２ａは、その下端がＹ軸駆動機構１４によってＹ軸方向に駆動される。また、ビーム支持体１２ｂは、その下端がエアーベアリングによって定盤１１にＹ軸方向に移動可能に支持されている。ビーム１３は、垂直方向（Ｚ軸方向）に延びるコラム１５を支持する。コラム１５は、ビーム１３に沿ってＸ軸方向に駆動される。コラム１５には、スピンドル１６がコラム１５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１６の下端には、接触式のプローブ１７が装着されている。また、プローブ１７の先端には、任意形状、例えば円球形状の接触子（チップ）１７ａが形成されている。この接触子１７ａが、定盤１１上に載置されたワーク３１のワーク表面３１ａに接触したときに、接触信号が出力され、そのときの接触子１７ａの基準位置のＸＹＺ座標値をコンピュータ２が取り込むようになっている。

コンピュータ２は、コンピュータ本体２１、キーボード２２、マウス２３、ＣＲＴ２４及びプリンタ２５を備えて構成されている。

図２は、三次元測定機１及びコンピュータ２の構成を示した装置全体のブロック図である。

図２に示すように、三次元測定機１は、コントローラ４１と、プローブ１７を駆動するＸＹＺ軸駆動部４２と、プローブ１７と、プローブ１７先端の接触子１７ａの接触に基づく信号を検出するＸＹＺ軸エンコーダ４３と、Ａ／Ｄ変換器４４とを備える。接触子１７ａのワーク３１との接触による接触信号は、Ａ／Ｄ変換器４４を介して、コンピュータ本体２１に供給され、メモリ５２に一時的に格納される。

コントローラ４１は、ＸＹＺ軸駆動部４２を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）４１ａと、プログラム記憶部４１ｂとから構成されている。プログラム記憶部４１ｂは、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等であり、三次元測定に用いられるプログラムを記憶する機能を有している。ＣＰＵ４１ａは、プログラム記憶部４１ｂからプログラムを読み出し、ＸＹＺ軸エンコーダ４２を制御する。ＣＰＵ４１ａは、読み出したプログラムを実行し、移動速度算出部４１ａａ、接触子移動制御部４１ａｂとして機能する。

移動速度算出部４１ａａは、コンピュータ２から受け取った経路情報（後述する分割ＰＣＣ曲線群等）に基づき、複数の区間毎に始点側から順に接触子１７ａの移動速度を算出する機能を有している。接触子移動制御部４１ａｂは、移動速度算出部４１ａａにて移動速度を算出済みの区間において接触子１７ａを算出された移動速度で移動させる機能を有している。

コンピュータ本体２１は、制御の中心をなすＣＰＵ５１と、このＣＰＵ５１に接続されるメモリ５２と、プログラム記憶部５３と、ワークメモリ５４と、測定データ及びパートプログラムの実行画面等をＣＲＴ２４に表示するための表示制御部５５と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）５６〜５８とにより構成されている。

ＣＰＵ５１は、キーボード２２及びマウス２３から入力されるオペレータの指示情報（入力情報）を、インタフェース５６を介して受け付ける。また、ＣＰＵ５１は、ＸＹＺエンコーダ４３で検出され、Ａ／Ｄ変換器４４でデジタル変換されたＸＹＺ座標（入力情報）をメモリ５２を介して受け付ける。ＣＰＵ５１は、これらの入力情報、オペレータの指示及びプログラム記憶部５３に格納されたプログラムに基づいて、ＸＹＺ軸駆動部４２によるステージ移動、ワーク３１の測定値の解析処理などを実行する。

また、ＣＰＵ５１は、読み出したプログラムにより、経路情報変換部５１ａ、経路情報分割部５１ｂ、経路情報出力部５１ｃとして機能する。

経路情報変換部５１ａは、外部のＣＡＤシステム（図示せず）よりインタフェース５８を介して受け付けたワーク３１の設計値（ＮＵＲＢＳ（Non-Uniform Rational B-Spline：非一様有理Ｂスプライン）データ）をＰＣＣ（Parametric Cubic Curves）曲線群等の経路情報に変換する機能を有する。経路情報分割部５１ｂは、ＰＣＣ曲線群を複数の区間に分割した分割ＰＣＣ曲線群を生成する機能を有する。経路情報出力部５１ｃは、分割ＰＣＣ曲線群をコントローラ４１へ出力する機能を有する。

プログラム記憶部５３に記憶されたプログラムとは、ワーク３１の測定経路となる経路情報がプログラムされたパートプログラム、その他、経路情報変換部５１ａ、経路情報分割部５１ｂ、経路情報出力部５１ｃを実現させるプログラム等である。

上述したＣＰＵ５１、及びプログラム記憶部５３が、設計値データに基づく経路情報を複数区間に分割して生成した分割経路情報をコントローラ４１へ出力するデータ制御部５９として機能する。

ワークメモリ５４は、ＣＰＵ５１の各種処理のための作業領域を提供する。プリンタ２５は、三次元測定機１の測定結果等をインタフェース５７を介して印刷するためのものである。

次に、図３のフローチャートを参照して、データ制御部５９におけるデータ制御処理について説明する。

先ず、経路情報変換部５３ａは、外部のＣＡＤシステム（図示せず）より経路情報が記載されたＮＵＲＢＳデータ等を受け付ける（ステップＳ１０１）。続いて、経路情報変換部５３ａは、受け付けたＮＵＲＢＳデータをＰＣＣ曲線群に変換する（ステップＳ１０２）。

ここで、図４及び図５を参照して、ＰＣＣ曲線群への変換の概要について説明する。図４に示すように制御点の座標値とパラメータを有するＮＵＲＢＳデータにより、ワーク３１の形状をＮＵＲＢＳ曲線、ＮＵＲＢＳ曲面で表現可能である。さらに、直線や平面であってもＮＵＲＢＳデータで表現可能であるので、ワーク３１の全体形状をＮＵＲＢＳデータで一括表現可能である。従って、曲線、円弧、直線を含んだ接触子１７ａの移動の経路情報をＮＵＲＢＳデータで一括表現して、このＮＵＲＢＳデータに基づいてＰＣＣ曲線を生成可能である。経路情報となるＰＣＣ曲線群は、ＮＵＲＢＳ曲線を、その法線方向にオフセットさせたものとなる。ここで、オフセット量は、接触子１７ａの半径とする。このＰＣＣ曲線群上を接触子１７aの球の中心が通過するようにＣＰＵ４１により制御が行われる。

ＰＣＣ曲線群とは、図５に示すように、曲線Ｌを複数の点Ｐによりセグメント毎に分けて表現したものである。各セグメントが、１つのＰＣＣ曲線を形成し、このセグメント（ＰＣＣ曲線）の集合がＰＣＣ曲線群を形成する。また、ＰＣＣ曲線群を、複数のＰＣＣ曲線の集合に分割したものを分割ＰＣＣ曲線群と呼ぶ。ＰＣＣ曲線群は、複数のＰＣＣ曲線からなる。ＰＣＣ曲線群において、前のセグメント（ＰＣＣ曲線）の終了点が、次のセグメント（ＰＣＣ曲線）の開始点となる。ここで、任意のＰＣＣ曲線の開始点の座標を（Ｋ_Ｘ０、Ｋ_Ｙ０、Ｋ_Ｚ０）とし、そのＰＣＣ曲線における始点と終点との間の直線の長さをＤとする。このように定義すると、ＰＣＣ曲線上の任意の位置における座標｛Ｘ（Ｓ）、Ｙ（Ｓ）、Ｚ（Ｓ）｝は、以下に示す式（１）で表される。

ステップＳ１０２において、各ＰＣＣ曲線は、代表される曲率がほぼ一様になるように生成される。すなわち、基本条件として、直線に近い部分は、極力一つのＰＣＣ曲線に、また曲率が小さい円弧状の部分も、極力一つのＰＣＣ曲線を割り当てるようにする。このような条件のもと生成したＰＣＣ曲線群は、図６に示すようなものとなる。図６は、ＰＣＣ曲線群及び後述する速度曲線の対応関係を示す図である。図６には、始点と終点が規定されたＰＣＣ曲線群が示されている。符号［１］〜符号［１３］は、ＰＣＣ曲線群中の一つのＰＣＣ曲線を示している。符号＜１＞〜＜１３＞は、それぞれＰＣＣ曲線［１］〜［１３］毎に算出された速度曲線を示している。

再び図３を参照して、データ制御部５９におけるデータ制御処理について説明する。経路情報変換部５１ａにより、ＮＵＲＢＳデータを各ＰＣＣ曲線の集合であるＰＣＣ曲線群に変換（ステップＳ１０２）した後、経路情報分割部５１ｂは、ＰＣＣ曲線群を分割して分割ＰＣＣ曲線群（１）〜（Ｍ）を生成する（ステップＳ１０３）。各分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）（ｉ＝１〜Ｍ）は、後述するバッファ容量Ｒを考慮してＰＣＣ曲線群を複数（Ｍ個）に分割したものであり、複数のＰＣＣ曲線の集合からなる。

次に、経路情報出力部５１ｃは、一番目の分割ＰＣＣ曲線群（１）を選択可能となるように設定を初期化する（ステップＳ１０４）。続いて、経路情報出力部５１ｃは、測定を開始する測定開始信号と整数Ｍ（分割ＰＣＣ曲線群の総数）とをコントローラ４１へ出力する（ステップＳ１０５）。

次に、経路情報出力部５１ｃは、設定した分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）をコントローラ４１へ出力する（ステップＳ１０６）。続いて、経路情報出力部５１ｃは、ｉ＝Ｍであるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。ここで、経路情報出力部５１ｃは、ｉ＝Ｍでない場合（ステップＳ１０７、Ｎ）、ｉに１を加算（ｉ＝ｉ＋１）して（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０６の処理を再度実行する。一方、経路情報出力部５１ｃは、ｉ＝Ｍである場合（ステップＳ１０７、Ｙ）、上記処理を終了する。

次に、上述したＰＣＣ曲線群を分割して分割ＰＣＣ曲線群（１）〜（Ｍ）を生成する処理（ステップＳ１０３）について詳細に説明する。ＰＣＣ曲線群を分割する処理（ステップＳ１０３）において、経路情報分割部５１ｂは、ＰＣＣ曲線全体（ＰＣＣ曲線群）のデータ容量をＥ、コントローラ４１のコマンド受信バッファ容量をＲとして、Ｅ／Ｒ（小数は切り上げて整数とする）を算出する。例えば、図６に示す例おいては、ＰＣＣ曲線群は１３個のＰＣＣ曲線［１］〜［１３］で構成されており、Ｅ＝１３となる。ここで、仮にＲ＝５とすると、Ｍ＝３となる。そして、経路情報分割部５１ｂは、ＰＣＣ曲線を極力均等に含むようにＰＣＣ曲線群を分割し、Ｍ個の分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）（ｉ＝１〜Ｍ）を生成する。図６に示す例においては、以下のようにＰＣＣ曲線群を３つの分割ＰＣＣ曲線群（１）〜（３）に分割する。
・分割ＰＣＣ曲線群（１）＝ＰＣＣ曲線［１］＋ＰＣＣ曲線［２］＋ＰＣＣ曲線［３］＋ＰＣＣ曲線［４］＋ＰＣＣ曲線［５］
・分割ＰＣＣ曲線群（２）＝ＰＣＣ曲線［６］＋ＰＣＣ曲線［７］＋ＰＣＣ曲線［８］＋ＰＣＣ曲線［９］
・分割ＰＣＣ曲線群（３）＝ＰＣＣ曲線［１０］＋ＰＣＣ曲線［１１］＋ＰＣＣ曲線［１２］＋ＰＣＣ曲線［１３］
なお、経路情報分割部５１ｂは、一番目の分割ＰＣＣ曲線群（１）に含まれるＰＣＣ曲線の総数を他の分割ＰＣＣ曲線群（２）、（３）よりも多く設定する。

次に、図７を参照して、コントローラ４１における接触子１７ａの移動速度を決定する処理について説明する。

まず、移動速度算出部４１ａａは、初期設定として「ｉ＝１」を設定する（ステップＳ２０１）。続いて、移動速度算出部４１ａａは、データ制御部５９（経路情報出力部５１ｃ）より分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）を受け付ける（ステップＳ２０２）。つづいて、移動速度算出部４１ａａは、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）の速度曲線を算出する（ステップＳ２０３）。

次に、接触子移動制御部４１ａｂは、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）上において、算出した速度曲線で接触子１７ａを移動させる（ステップＳ２０４）。

次に、移動速度算出部４１ａａは、ｉ＝Ｍであるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。ここで、移動速度算出部４１ａａは、ｉ＝Ｍであると判断すると（ステップＳ２０５、Ｙ）、移動速度を決定する処理を終了する。

一方、移動速度算出部４１ａａは、ｉ＝Ｍでないと判断すると（ステップＳ２０５、Ｎ）、ｉに１を加算し（ｉ＝ｉ＋１）、次の分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）を受け付け可能な状態として（ステップＳ２０６）、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）を受け付ける（ステップＳ２０７）。例えば、分割ＰＣＣ曲線群（１）に沿って接触子１７ａを移動させている場合、分割ＰＣＣ曲線群（２）を受け付ける。

次に、移動速度算出部４１ａａは、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ−１）に沿って接触子１７ａを移動中に分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）を受信した時刻ｔに、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）の速度曲線の算出に要する時間Ｔを加えた時刻が、所定の閾値時刻Ｔ_ｔｈを超えるか否か（ｔ＋Ｔ＜Ｔ_ｔｈ）を判断する（ステップＳ２０８）。つまり、移動速度算出部４１ａａは、ステップＳ２０８において、接触子１７ａを移動中の分割ＰＣＣ曲線群（ｉ−１）にて、接触子１７ａが移動を終えるまでに、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ−１）より先の分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）の移動速度の計算が、間に合うか否かを判断する。

ここで、移動速度算出部４１ａａは、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）の移動速度の計算が、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ−１）にて接触子１７ａが移動を終えるまでに、間に合うと判断すると（ステップＳ２０８、Ｙ）、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）の速度曲線を算出する（ステップＳ２０９）。なお、ステップＳ２０９において、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ−１）の終点速度が、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）の始点速度と等しくなるように速度曲線を算出する。つまり、速度を保ち、次の測定に移る。

一方、移動速度算出部４１ａａは、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）の移動速度の計算が、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ−１）にて接触子１７ａが移動を終えるまでに、間に合わないと判断すると（ステップＳ２０８、Ｎ）、測定中である分割ＰＣＣ曲線群（ｉ−１）の速度曲線を、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ−１）の終点速度が「０」となるように変更する（ステップＳ２１０）。そして、移動速度算出部４１ａａは、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）の始点速度を「０」となるように速度曲線を算出する（ステップＳ２１１）。

そして、ステップＳ２０９、或いはステップＳ２１１の処理が終了すると、接触子移動制御部４１ａｂは、再びステップＳ２０４の処理を実行する。

次に、図６及び図８を参照して、上述した速度曲線の算出処理（ステップＳ２０３、Ｓ２０９、Ｓ２１１）について具体的に説明する。

図６において、ＰＣＣ曲線［１］〜［１３］の下方に、それらＰＣＣ曲線［１］〜［１３］に基づき算出された速度曲線＜１＞〜＜１３＞（縦軸：速度、横軸：時間）を示している。各速度曲線＜１＞〜＜１３＞は、プログラム記憶部４１ｂに格納されている。各速度曲線＜１＞〜＜１３＞は、図８に示すような速度パターンに基づいて算出される。各図８（ａ）〜図８（ｉ）において、縦軸は、速度（Ｖ）を示し、横軸は、時間（ｔ）を示している。図８（ａ）〜図８（ｉ）に示すように、加速させる速度パターン、一定速度とする速度パターン、減速させる速度パターン、及びこれらを併せた速度パターンがプログラム記憶部４１ｂに格納されている。

例えば、移動速度算出部４１ａａは、速度曲線を決定する際、予めキーボード２２等からユーザによる入力を受け付け、その入力に基づき最大速度を決定する。そして、移動速度算出部４１ａａは、極力予め設定された最大速度近傍となるように、ＰＣＣ曲線の曲率等に基づき、速度曲線を決定する。なお、移動速度算出部４１ａａは、隣接するＰＣＣ曲線間で速度が連続するように速度曲線を算出する。

また、移動速度算出部４１ａａは、曲線の曲率が所定の値未満の場合であれば、直線とみなす。

また、移動速度算出部４１ａａは、曲率が所定の値より大きい場合は、機械の耐加速度と軌道誤差を考慮して、最大速度を与える。

次に、図６を参照して、分割ＰＣＣ曲線群（ｉ）を受け付けた時間に基づく速度曲線の決定処理（ステップＳ２０８〜Ｓ２１１）を具体的に説明する。図６に示すように、分割ＰＣＣ曲線群（１）において、ステップＳ２０７の判定に用いられる閾値時刻Ｔ_ｔｈは、分割ＰＣＣ曲線群（１）に含まれる最後のＰＣＣ曲線［５］の測定を開始する時刻とする。また、分割ＰＣＣ曲線群（２）の速度曲線の計算に要する時間Ｔが、ＰＣＣ曲線［４］の測定時間と略同一であるとする。

このような場合において、ＰＣＣ曲線［３］の測定中の時刻ｔ１で分割ＰＣＣ曲線群（２）を受け付けると、分割ＰＣＣ曲線群（２）の速度曲線の計算完了時刻は、時刻ｔ１＋Ｔ（ｔ１＋Ｔ＜Ｔ_ｔｈ）となる。つまり、分割ＰＣＣ曲線群（２）の速度曲線の計算が、閾値時刻Ｔ_ｔｈまでに間に合うこととなる。よって、次の分割ＰＣＣ曲線群（２）上において、速度の連続性を満たすように、事前に決定された速度曲線に基づき、図６に示される実線（符号Ａ）上の速度曲線で測定が行われる。

一方、ＰＣＣ曲線［４］の測定中の時刻ｔ２で分割ＰＣＣ曲線群（２）を受け付けると、分割ＰＣＣ曲線群（２）の速度曲線の計算完了時刻は、時刻ｔ２＋Ｔ（ｔ２＋Ｔ≧Ｔ_ｔｈ）となる。つまり、分割ＰＣＣ曲線群（２）の速度曲線の計算が、閾値時刻Ｔ_ｔｈまでに間に合わないこととなる。よって、分割ＰＣＣ曲線群（１）の終点の速度が「０」となるように、分割ＰＣＣ曲線群（１）に含まれる最後のＰＣＣ曲線［５］において予め決定された速度曲線（符号Ａ）を変更した測定が行われる。なお、変更した速度曲線は、図６に示おいて、２点鎖線（符号Ｂ）で示している。またこの時、分割ＰＣＣ曲線群（２）に含まれる最初のＰＣＣ曲線［６］の始点の移動速度は「０」となる。

上記のように本発明の一実施形態では、ＰＣＣ曲線群を分割して分割ＰＣＣ曲線群を生成する。そして、速度曲線を算出した分割ＰＣＣ曲線群毎に、測定を行う。つまり、測定と速度曲線の算出とを並列して処理することが可能であり、測定時間を短縮化することが可能である。

以上、発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上記実施形態において、移動速度算出部４１ａａは、図６において、直線的加速、直線的減速を行っているが、これら加速、又は減速は、直線的加速、又は直線的減速でなく、加速または減速の滑らかさを考慮して、時間に対して速度を「Ｓ字曲線状」に加速又は減速させてもよい。

本発明の一実施形態に係る表面性状測定装置の構成を示す外観斜視図である。同測定装置における三次元測定機及１及びコンピュータ２の機能ブロック図である。データ制御部５９におけるデータ制御処理について説明するフロ−チャートである。データ制御部５９におけるデータ制御処理のフロ−チャートである。ＰＣＣ曲線群を説明する概念図である。ＰＣＣ曲線群及び速度曲線を示す図である。コントローラ４１における接触子の移動速度を決定する処理のフローチャートである。速度パターンの例を示す図である。

符号の説明

１…三次元測定機、２…コンピュータ、１０…除震台、１１…定盤，１２ａ，１２ｂ…ビーム支持体、１３…ビーム、１４…Ｙ軸駆動機構、１５…コラム、１６…スピンドル、１７…プローブ、１７ａ…接触子、１８…ピエゾ素子、３１…ワーク、２…コンピュータ、２１…コンピュータ本体、２２…キーボード、２３…マウス、２４…ＣＲＴ、２５…プリンタ、４１…コントローラ、４１ａ…ＣＰＵ、４１ａａ…移動速度算出部、４１ａｂ…接触子移動制御部、４１ｂ…プログラム記憶部、４２…ＸＹＺ軸駆動モータ、４３…ＸＹＺ軸エンコーダ、４３…Ａ／Ｄ変換器、４４…加振回路、５１…ＣＰＵ、５１ａ…経路情報変換部、５１ｂ…経路情報分割部、５１ｃ…経路情報出力部、５２…メモリ、５３…プログラム記憶部、５４…ワークメモリ、５５…表示制御部、５６〜５８…インタフェース、５９…データ制御部。

Claims

被測定物表面にプローブを追従させて、前記プローブ先端の接触子と前記被測定物表面との接触を検出し前記被測定物表面の性状を測定する表面性状測定装置であって、
前記接触子を移動させる経路の始点と終点との間を複数の区間に分割する経路分割部と、
前記複数の区間毎の前記経路の情報に基づき、前記始点から前記終点へと前記区間毎に順番に前記接触子の移動速度を算出する移動速度算出部と、
当該移動速度算出部にて移動速度を算出済みの区間において前記接触子を移動させる接触子移動制御部と
を備えることを特徴とする表面性状測定装置。
前記経路の一部または全部が自由曲線で構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の表面性状測定装置。
前記移動速度算出部は、前記区間のうち前記接触子を移動中の第１区間にて前記接触子が移動を終えるまでに、前記第１区間より先の第２区間の移動速度の計算が間に合うか否かを判断し、間に合うと判断した場合、前記第１区間の終点における移動速度と同一となるように前記第２区間の始点における移動速度を算出し、間に合わないと判断した場合、前記第１区間の終点の移動速度を０に変更すると共に前記第２区間の始点の移動速度を０として算出する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の表面性状測定装置。
前記移動速度算出部は、複数の前記区間を一単位とした区間群の情報をまとめて取り込んで移動速度を算出する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の表面性状測定装置。
前記移動速度算出部は、前記区間群のうち前記接触子を移動中の第１区間群に含まれる最後の区間に前記接触子が移動するまでに、前記第１区間群より先の第２区間群の移動速度の計算が間に合うか否かを判断し、間に合うと判断した場合、前記第１区間群の最後の区間の終点における移動速度と同一となるように前記第２区間群の最初の区間の始点における移動速度を算出し、間に合わないと判断した場合、前記第１区間群の終点の移動速度が０となるように前記第１区間群の最後の区間の移動速度を変更すると共に前記第２区間群の始点の移動速度を０として算出する
ことを特徴とする請求項４記載の表面性状測定装置。
前記移動速度算出部は、前記経路情報の曲率に基づき移動速度を算出する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の表面性状測定装置。
コンピュータにより、被測定物表面にプローブを追従させて、前記プローブ先端の接触子と前記被測定物表面との接触を検出し前記被測定物表面の性状を測定する表面性状測定方法であって、
前記接触子を移動させる経路の始点と終点との間を複数の区間に分割する経路分割ステップと、
前記複数の区間毎の前記経路の情報に基づき、前記始点から前記終点へと前記区間毎に順番に前記接触子の移動速度を算出する移動速度算出ステップと、
当該移動速度算出ステップにて移動速度を算出済みの区間において前記接触子を移動させる接触子移動制御ステップと
を備えることを特徴とする表面性状測定方法。
前記移動速度算出ステップにて、前記区間のうち前記接触子を移動中の第１区間にて前記接触子が移動を終えるまでに、前記第１区間より先の第２区間の移動速度の計算が間に合うか否かを判断し、間に合うと判断した場合、前記第１区間の終点における移動速度と同一となるように前記第２区間の始点における移動速度を算出し、間に合わないと判断した場合、前記第１区間の終点の移動速度を０に変更すると共に前記第２区間の始点の移動速度を０として算出する
ことを特徴とする請求項７記載の表面性状測定方法。
前記移動速度算出ステップにて、前記経路情報の曲率に基づき移動速度を算出する
ことを特徴とする請求項７又は請求項８記載の表面性状測定方法。
被測定物表面にプローブを追従させて、前記プローブ先端の接触子と前記被測定物表面との接触を検出し前記被測定物表面の性状を測定させる表面性状測定プログラムであって、
コンピュータに、
前記接触子を移動させる経路の始点と終点との間を複数の区間に分割する経路分割ステップと、
前記複数の区間毎の前記経路の情報に基づき、前記始点から前記終点へと前記区間毎に順番に前記接触子の移動速度を算出する移動速度算出ステップと、
当該移動速度算出ステップにて移動速度を算出済みの区間において前記接触子を移動させる接触子移動制御ステップと
を実行させるための表面性状測定プログラム。
前記移動速度算出ステップにて、前記区間のうち前記接触子を移動中の第１区間にて前記接触子が移動を終えるまでに、前記第１区間より先の第２区間の移動速度の計算が間に合うか否かを判断し、間に合うと判断した場合、前記第１区間の終点における移動速度と同一となるように前記第２区間の始点における移動速度を算出し、間に合わないと判断した場合、前記第１区間の終点の移動速度を０に変更すると共に前記第２区間の始点の移動速度を０として算出させる
ことを特徴とする請求項１０記載の表面性状測定プログラム。
前記移動速度算出ステップにて、前記経路情報の曲率に基づき移動速度を算出させる
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の表面性状測定プログラム。