JP2008268118A - 形状測定方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基準球18上に設定された各格子点に対して、理論法線方向から測定プローブ15をアプローチさせて測定プローブ15の変位方向及び変位量を検出し、検出された変位方向と理論法線方向との差並びに検出された変位量と理論変位量との差を求め、これを各格子点における理論法線方向と関連付けて検出誤差データテーブルを作成する。測定プローブ15を被測定物13の基準形状に沿って移動させながら測定プローブ15の変位量及び変位方向を検出し、測定プローブ15と被測定物13の表面との摩擦が変位量に与える影響を補正するための摩擦補正量と検出誤差データテーブルとにより補正した変位量及び変位方向に基づいて、接触点の3次元座標を求める。
【選択図】図1
Description
また、「基準球上に格子点を設定する」とは、基準球の表面を所定の間隔で分割した格子上の被数の格子点を記憶手段に記憶することを意味する。
また、「測定プローブを法線方向からアプローチさせる」とは、被測定物上の点に対してその法線方向から測定プローブの測定球をアプローチさせ接触させるように測定ヘッドを移動させることを意味する。
また、「理論変位量」とは、被測定物又は基準球の表面上の点に対してその法線方向から測定プローブを正確にアプローチさせて基準押込量分だけ押し込んだときに理論上検出されるべき測定プローブの測定ヘッドに対する測定球の変位量を意味する。
また、「基準形状」とは、図面やCADなどで予め寸法が与えられている形状を意味する。
また、「理論法線方向」とは、基準形状に基づいて理論上求められる法線方向を意味する。
変位量演算部37は、測定プローブ15の測定球33が測定ヘッド29に対して移動すると、測定プローブ15の変位量測定部35からの出力に基づいて、測定ヘッド29の基準点に対する測定球33の中心の位置の変化量として、X軸方向変位量εX、Y軸方向変位量εY及びZ軸方向変位量εZを演算する。また、変位方向演算部39は、測定プローブ15の変位量測定部35からの出力に基づいて、測定ヘッド29の基準点に対する測定球33の中心の位置の変位方向を演算により求める。変位方向を表す単位ベクトルをθ(θX、θY、θZ)とすると、単位ベクトルθは以下の式(1)により定められる。
まず、基準球18を用いて検出誤差データテーブルを作成し、これを検出誤差データテーブル記憶部69に記憶する(ステップS101)。
また、上述の方法で測定プローブの移動速度、押込量、被測定物の材質をそれぞれ変化させた複数の条件で摩擦補正ベクトルを測定し、摩擦補正データテーブルとして摩擦補正量及び摩擦補正方向記憶部57に記憶して、それぞれの条件に従って摩擦補正データテーブルから摩擦補正ベクトルを選択し、補正するようにしてもよい。
アプローチのときの測定プローブ15の姿勢が予め定められていることから、静止時(測定ヘッド29に対して測定球33が変位していないとき)における測定ヘッド29の基準点に対する測定球33の中心の相対位置(相対座標)は既知であり、3次元座標系における測定ヘッド29の基準点の座標は、座標位置読取部43の出力から求めることができる既知の座標である。したがって、アプローチ完了後の測定ヘッド29の基準点の座標から図4において点線で示される仮想測定球33の中心O´の3次元座標(x0,y0,z0)を求めることができる。また、アプローチ方向75と測定プローブ15の変位方向とは一致しているから、測定プローブ15の変位量として検出されるのは、仮想測定球33の中心O´から実際の測定球33の中心Oへの変位量である。したがって、仮想測定球33の中心O´の3次元座標と測定プローブの出力である測定ヘッド29に対する測定球33の変位量ε(εX,εY,εZ)から実際の測定球33の中心Oの3次元座標(x1,y1,z1)との関係は以下のようになる。
x1=x0+εX
y1=y0+εY
z1=z0+εZ
13 被測定物
15 測定プローブ
19 制御演算装置
29 測定ヘッド
33 測定球
57 摩擦補正量及び摩擦補正方向記憶部
69 検出誤差データテーブル記憶部
Claims (3)
- 測定ヘッドに対して3次元変位可能に測定球を支持しており3次元座標系における前記測定ヘッドに対する測定球の変位量を検出可能になっている測定プローブを用い、被測定物の表面に沿って測定プローブを相対移動させて、予め定められた測定点ごとに測定ヘッドに対する測定球の変位量及び変位方向を前記測定プローブの変位量及び変位方向として検出し、検出された前記測定プローブの変位量及び変位方向と測定点の位置とに基づいて、被測定物の形状を測定する形状測定方法であって、
寸法が既知の基準球上に設定された複数の格子点の各々に対して、各格子点における理論法線方向から測定プローブをアプローチさせて基準押込量分だけ押し込んだときに、前記測定プローブの変位量及び変位方向を検出するステップと、
各格子点について、検出された前記測定プローブの変位量と理論変位量との変位量誤差並びに検出された前記測定プローブの変位方向と各格子点における理論法線方向との変位方向誤差を求め、前記変位量誤差及び前記変位方向誤差を各格子点における理論法線方向と関連付けて記憶し、検出誤差データテーブルを作成するステップと、
基準形状が既知の被測定物の表面に沿って前記測定プローブを移動させたときに前記測定球と前記被測定物の表面との摩擦が前記測定プローブの変位量及び変位方向に与える影響を補正するための摩擦補正量及び摩擦補正方向を求めるステップと、
前記被測定物に対して前記測定プローブを基準押込量分だけ押し込んだ状態で前記被測定物の基準形状に沿って前記測定プローブを移動させ、前記測定プローブが各測定点に到達したときに前記測定プローブの変位量及び変位方向を検出するステップと、
前記検出誤差データテーブルに基づいて、前記測定点に対応する基準形状上の点における理論法線方向に対応する変位方向誤差及び変位量誤差を求めるステップと、
求められた前記変位方向誤差及び変位量誤差と前記摩擦補正量とに基づいて、検出された前記測定プローブの変位量及び変位方向を補正するステップと、
前記測定プローブの3次元座標位置と補正された前記測定プローブの変位量及び変位方向とに基づいて、前記被測定物の形状を演算するステップと、
を含むことを特徴とした形状測定方法。 - 前記摩擦補正量及び前記摩擦補正方向は、前記被測定物の表面上の任意の点にその理論法線方向から前記測定プローブをアプローチさせ基準押込量分だけ押し込んだときに検出された前記測定プローブの変位量及び変位方向と、前記被測定物の基準形状に沿って前記測定プローブを移動させ前記理論法線方向からのアプローチ完了時の位置に前記測定プローブが到達したときに検出された前記測定プローブの変位量及び変位方向との差から求められてなる、請求項1に記載の形状測定方法。
- 被測定物の表面に沿って測定球を接触させながら相対移動させて、被測定物の形状を測定する形状測定装置であって、
測定ヘッドに対して3次元変位可能に測定球を支持しており3次元座標系における前記測定ヘッドに対する測定球の変位量及び変位方向を測定プローブの変位量及び変位方向として検出可能になっている測定プローブと、
前記測定プローブと被測定物とをX、Y及びZ軸方向に相対移動させ、前記測定プローブを任意の方向から目標点にアプローチさせ、前記測定プローブの前記測定球を前記被測定物と接触させて前記測定ヘッドに対して変位させる移動装置と、
制御演算装置とを具備し、前記制御演算装置が、
寸法が既知の基準球上に設定された複数の格子点の各々に対して、各格子点における理論法線方向から前記測定プローブをアプローチさせて基準押込量分だけ押し込んだときに実際に検出された前記測定プローブの変位量及び変位方向と該格子点において検出されるべき理論変位量及び該格子点における理論法線方向との差を、それぞれ、各格子点における理論法線方向と関連付けて検出誤差データテーブルとして記憶する検出誤差データテーブル記憶部と、
基準形状が既知の被測定物の表面に沿って前記測定プローブを移動させたときに前記測定球と被測定物の表面との摩擦が前記測定プローブの変位量及び変位方向に与える影響を補正するための摩擦補正方向及び摩擦補正量を記憶する摩擦補正量及び摩擦補正方向記憶部とを備え、
前記移動装置によって前記被測定物に対して前記測定プローブを基準押込量分だけ押し込んだ状態で前記被測定物の基準形状に沿って前記測定プローブを移動させ、前記測定プローブが各測定点に到達したときに前記測定プローブの変位量及び変位方向を検出し、前記検出誤差データテーブル記憶部に記憶された前記検出誤差データテーブルに基づいて、前記測定点に対応する基準形状上の点における理論法線方向に対応する変位量誤差及び変位方向誤差を求め、求められた前記変位量誤差及び前記変位方向誤差と前記摩擦補正量及び摩擦補正方向記憶部に記憶された摩擦補正量及び摩擦補正方向とに基づいて、検出された前記測定プローブの変位量及び変位方向を補正し、前記測定プローブの3次元座標位置と補正された前記測定プローブの変位量及び変位方向とに基づいて、前記被測定物の形状を演算することを特徴とした形状測定装置。
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