JP2009121918A - 形状測定装置、形状測定方法及び形状測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】接触子の形状が理想的な球ではない場合であっても、測定点を正確に算出可能な形状測定装置、その形状測定方法並びに形状測定プログラムを提供する。
【解決手段】擬似測定点を取得する擬似測定点取得部２１２と、各擬似測定点から被測定物表面へと向かう大凡の方向にガイドラインを生成するガイドライン生成部２１３と、接触子の表面形状を特定する接触子モデルの基準点を擬似測定点に一致させると共に測定時の接触子と接触子モデルとの姿勢を一致させて接触子モデルを配置する接触子モデル配置部２１４と、各ガイドラインと各配置された接触子モデルの表面とが交わる交点を取得する交点取得部２１５と、各ガイドライン上における交点の中から擬似測定点から最も離れた交点を測定点として取得する測定点取得部２１６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形状測定装置、形状測定方法及び形状測定プログラムに関する。

接触式プローブ（接触子）を使用した接触測定方式においては、一般に接触子は、球であると仮定し、その中心の位置を測定点として与える。この場合の測定点は、接触子が被測定物に接触している位置とは異なる為、被測定物の実形状に対して誤差を含んでいる。

そこで、特許文献１には、接触子の形状の円からの誤差を予め求め、その誤差分も半径に加えた形で補正する構成が記載されている。なお、特許文献１に記載の測定点の導出方向は、接触子の中心の軌跡の法線方向としている。

また、特許文献２には、接触子表面の法線方向ごとの測定点導出ベクトルを予め求め、その測定点導出ベクトルを参照して測定点を導出する構成が記載されている。この特許文献２において、測定点の導出方向は、接触子の中心の軌跡の法線方向をインデックスとして参照されるベクトルから決定される。

また、特許文献３には、接触子の所定位置の軌跡に沿って接触子モデルを配置し、その接触子モデル及び測定点導出ベクトルに基づき測定点を導出する構成が記載されている。
特開２００１−２８０９４７号公報 特開平０８−４３０７８号公報 特開２００７−２１２３５９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成にあっては、接触子の形状は球に近いものに限られ、接触子の形状が球から大きく異なる場合には、測定精度が低くなるという問題がある。

また、特許文献２、３に開示された構成にあっては、測定誤差に起因する接触子の中心の軌跡の乱れにより、測定点の導出が困難になるという問題がある。また、特許文献２において、接触子を球と異なる形状へ適用した場合、接触子表面の接線方向の微小な違いにより、測定点の導出に用いるベクトルが大きく変化するため、測定点の導出はさらに困難となる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、接触子の形状が理想的な球ではない場合であっても、測定点を正確に算出可能な形状測定装置、形状測定方法及び形状測定プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る形状測定装置は、被測定物表面に接触子を追従させて、前記被測定物表面の形状を測定する形状測定装置であって、前記接触子の前記被測定物への複数箇所での接触時における前記接触子の基準点の位置座標を擬似測定点として取得する擬似測定点取得部と、前記擬似測定点から前記被測定物表面へと向かう方向にガイドラインを生成するガイドライン生成部と、前記接触子の表面形状を特定する接触子モデルの基準点を前記擬似測定点に一致させると共に測定時の前記接触子と前記接触子モデルとの姿勢を一致させて前記接触子モデルを配置する接触子モデル配置部と、前記各ガイドラインと前記各配置された接触子モデルの表面とが交わる交点を取得する交点取得部と、前記各ガイドライン上における前記交点の中から前記擬似測定点から最も離れた前記交点を測定点として取得する測定点取得部とを備えることを特徴とする。

上記構成により、接触子の形状が理想的な球ではない場合で、且つ測定誤差等により、ある擬似測定点が、他の擬似測定点と比べて大きくずれた場合であっても、被測定物の実際の表面形状に近い測定点を取得することができる。

また、前記擬似測定点間の間隔が所定値よりも大きい場合に、前記擬似測定点を補間する擬似測定点補間部を備える構成としてもよい。このような構成により、測定した擬似測定点の間隔が長い場合であっても、正確に測定点を取得することが可能となる。

本発明の一態様に係る形状測定方法は、被測定物表面に接触子を追従させて、前記被測定物表面の形状を測定する形状測定方法であって、前記接触子の前記被測定物への複数箇所での接触時における前記接触子の基準点の位置座標を擬似測定点として取得する擬似測定点取得ステップと、前記擬似測定点から前記被測定物表面へと向かう方向にガイドラインを生成するガイドライン生成ステップと、前記接触子の表面形状を特定する接触子モデルの基準点を前記擬似測定点に一致させると共に測定時の前記接触子と前記接触子モデルとの姿勢を一致させて前記接触子モデルを配置する接触子モデル配置ステップと、前記各ガイドラインと前記各配置された接触子モデルの表面とが交わる交点を取得する交点取得ステップと、前記各ガイドライン上における前記交点の中から前記擬似測定点から最も離れた前記交点を測定点として取得する測定点取得ステップとを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る形状測定プログラムは、被測定物表面に接触子を追従させて、前記被測定物表面の形状を測定する形状測定プログラムであって、コンピュータに、前記接触子の前記被測定物への複数箇所での接触時における前記接触子の基準点の位置座標を擬似測定点として取得する擬似測定点取得ステップと、前記擬似測定点から前記被測定物表面へと向かう方向にガイドラインを生成するガイドライン生成ステップと、前記接触子の表面形状を特定する接触子モデルの基準点を前記擬似測定点に一致させると共に測定時の前記接触子と前記接触子モデルとの姿勢を一致させて前記接触子モデルを配置する接触子モデル配置ステップと、前記各ガイドラインと前記各配置された接触子モデルの表面とが交わる交点を取得する交点取得ステップと、前記各ガイドライン上における前記交点の中から前記擬似測定点から最も離れた前記交点を測定点として取得する測定点取得ステップとを実行させることを特徴とする。

本発明によれば、接触子の形状が理想的な球ではない場合であっても、測定点を正確に算出可能な形状測定装置、形状測定方法及び形状測定プログラムを提供することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る形状測定装置を説明する。

［第１実施形態]
（第１実施形態に係る形状測定装置の構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る形状測定装置の概略構成を示す斜視図である。この形状測定装置は、三次元測定機１と、この三次元測定機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コンピュータ２とから構成されている。

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、例えば楕円球形状の接触子１７ａが形成されている。この接触子１７ａが、定盤１１上に載置された被測定物３１の表面３１ａに接触したときに、タッチ信号が出力され、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、この形状測定装置の機能ブロック図である。

三次元測定機１には、プローブ１７をＸＹＺ軸方向に駆動するためのＸＹＺ軸モータ１８と、ＸＹＺ軸方向の移動に伴って各軸方向の移動パルスを出力するＸＹＺエンコーダ１９とが内蔵されている。また、ＸＹＺエンコーダ１９は、接触子１７ａが被測定物３１の表面３１ａに接触時、接触子１７ａの基準点（例えば、接触子１７ａの重心）の位置情報を取得する。得られた位置情報は、記憶部２１０ａに格納される。

コンピュータ２のコンピュータ本体２１は、主として、例えばＨＤＤ、半導体メモリ等により構成される記憶部２１０ａと、記憶部２１０ａに格納された情報に基づき測定点を算出或いは三次元測定機１を駆動させる形状測定プログラム及びこのプログラムを実行するＣＰＵ等により実現される制御部２１０ｂとから構成されている。

記憶部２１０ａには、測定時の接触子１７ａの位置及び姿勢の情報、測定に使用した接触子形状の情報、その他、後述する制御部２１０ｂにより算出された情報等が格納される。

制御部２１０ｂは、動作司令部２１１と、擬似測定点取得部２１２と、ガイドライン生成部２１３と、接触子モデル配置部２１４と、交点取得部２１５と、測定点取得部２１６と、表面形状決定部２１７とを備えている。

動作司令部２１１は、キーボード２２，マウス２３からの入力値に基づき、ＸＹＺ軸モータ１８により、被測定物３１の表面３１ａに接触子１７ａを追従させる。

擬似測定点取得部２１２は、接触子１７ａの被測定物３１への複数箇所での接触時における接触子１７ａの基準点（例えば、重心位置）の位置情報を擬似測定点として取得する。

ガイドライン生成部２１３は、擬似測定点から被測定物表面へと向かう大凡の方向にガイドラインを生成する。

接触子モデル配置部２１４は、接触子１７ａの表面形状を特定する接触子モデルの基準点を擬似測定点に一致させると共に測定時の接触子と接触子モデルとの姿勢を一致させて接触子モデルを配置する。

交点取得部２１５は、各ガイドラインと各配置された接触子モデルの表面と交わる交点を取得する。

測定点取得部２１６は、各ガイドライン上における交点の中から擬似測定点から最も離れた交点を測定点として取得する。

表面形状決定部２１７は、測定点取得部２１６により取得された各測定点に基づき被測定物の形状を決定する。なお、これら制御部２１０ｂにより得られた情報は、記憶部２１０ａに格納される。

（第１実施形態に係る形状測定装置の動作）
次に、図３に示すフローチャートに沿って、適宜、図４〜図９を参照して、第１実施形態に係る形状測定装置による測定点取得方法について説明する。なお、図４〜図９は、簡略化のため被測定物３１の断面図として二次元的に示している。

まず、図４に示すように、動作司令部２１１は、ユーザからのキーボード２２及びマウス２３の操作に基づき、被測定物３１の表面３１ａに接触子１７ａを接触させて、プローブ１７を所定方向に直線的に走査する。これに伴い、擬似測定点取得部２１２は、接触子１７ａが表面３１に接触した位置を検知し、擬似測定点Ａ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を取得する（ステップＳ１１）。なお、このステップＳ１１の工程において、測定はポイント測定、スキャニング測定いずれであっても良い。

つづいて、図５に示すように、ガイドライン生成部２１３は、擬似測定点Ａ_ｋから被測定物３１の表面３１ａへと向かう大凡の方向にガイドラインＢ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を生成する（ステップＳ１２）。例えば、ガイドラインＢ_ｋは、擬似測定点Ａ_ｋの軌跡に対する法線から±４５°の範囲内に生成される。なお、図５は、各ガイドラインＢ_ｋが平行に生成された一例を示しているが、各ガイドラインＢ_ｋは平行に生成されなくともよい。

次に、図６に示すように、接触子モデル配置部２１４は、接触子モデルＣの所定の位置である基準点Ｄをそれぞれの擬似測定点Ａ_ｋに一致させると共に、測定時の接触子１７ａの姿勢と接触子モデルＣの姿勢とを一致させて配置する（ステップＳ１３）。以下、擬似測定点Ａ_ｋに基準点Ｄを一致させて配置された接触子モデルＣを接触子モデルＣ_ｋと表記する。なお、図６においては一つの擬似測定点Ａ_ｋについてのみを示したが、接触子モデル配置部２１４は、この処理を全ての擬似測定点Ａ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）に対して行う。

続いて、交点取得部２１５は、接触子モデルＣ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）の表面Ｃａ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）とガイドラインＢ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）との交点Ｐ_ｋ，ｊ（ｋ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）を取得する（ステップＳ１４）。そして、測定点取得部２１６は、各ガイドラインＢ_ｋ上における交点Ｐ_ｋ，ｊの中から擬似測定点Ａ_ｋから最も離れた交点Ｐ_ｋ，ｊを測定点Ｍ_ｋとして取得する（ステップＳ１５）。以上で本フローは、終了する。

ここで、図７及び図８を参照して、ステップＳ１４及びステップＳ１５の具体例を説明する。図７は、一つの擬似測定点Ａ_ｋを中心に、擬似測定点Ａ_ｋ−５〜Ａ_ｋ＋５に配置された接触子モデルＣ_ｋ−５〜Ｃ_ｋ＋５の表面Ｃａ_ｋ−５〜Ｃａ_ｋ＋５を示した図である。また、図８は、図７の領域ＡＲの拡大図である。

図７及び図８に示す例では、ステップＳ１４において、ガイドラインＢ_ｋ上に１０個の交点Ｐ_ｋ，１〜Ｐ_ｋ，１０が取得される。ここで、交点Ｐ_ｘがガイドラインＢ_ｘと表面Ｃａ_ｘとの交点であることを、”Ｐ_ｘ（Ｂ_ｘ，Ｃａ_ｘ）”と記載するものとする。このような記載に沿うと、上記交点Ｐ_ｋ，１〜Ｐ_ｋ，１０は、”Ｐ_ｋ，１（Ｂ_ｋ，Ｃａ_ｋ＋５（或いは（Ｃａ_ｋ−５））”，”Ｐ_ｋ，２（Ｂ_ｋ，Ｃａ_ｋ＋４）”、”Ｐ_ｋ，３（Ｂ_ｋ，Ｃａ_ｋ−４）”、”Ｐ_ｋ，４（Ｂ_ｋ，Ｃａ_ｋ＋３）”、”Ｐ_ｋ，５（Ｂ_ｋ，Ｃａ_ｋ−３）”、”Ｐ_ｋ，６（Ｂ_ｋ，Ｃａ_ｋ＋２）”、”Ｐ_ｋ，７（Ｂ_ｋ，Ｃａ_ｋ−２）”、”Ｐ_ｋ，８（Ｂ_ｋ，Ｃａ_ｋ＋１）”、”Ｐ_ｋ，９（Ｂ_ｋ，Ｃａ_ｋ−１）”、”Ｐ_ｋ，１０（Ｂ_ｋ，Ｃａ_ｋ）”と表すことができる。

そして、図７及び図８に示す例では、ステップＳ１５において、各ガイドラインＢ_ｋ上における交点Ｐ_ｋ，１〜Ｐ_ｋ，１０の中から擬似測定点Ａ_ｋから最も離れた交点Ｐ_ｋ，１０が、測定点Ｍ_ｋとして取得される。

上記ステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理を経て、図９に示すように、各擬似測定点Ａ_ｋに対応する各測定点Ｍ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）が取得される。

（第１実施形態に係る形状測定装置の効果）
上記のように、第１実施形態に係る形状測定装置は、擬似測定点Ａ_ｋに配置した接触子モデルＣ_ｋと、擬似測定点Ａ_ｋから延びるガイドラインＢ_ｋとの交点Ｐ_ｋ，ｊを取得し、擬似測定点Ａ_ｋから最も離れた交点Ｐ_ｋ，ｊを測定点Ｍ_ｋとして取得するものである。

ここで、測定点Ｍ_ｋを取得する方法として、本実施形態と異なる他の構成（比較例）が考えられる。例えば、他の構成では、先ず擬似測定点Ａ’_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を取得し、擬似測定点Ａ’_ｋに沿った面（又は線）を推定し、擬似測定点Ａ’_ｋからその面へ延びる垂線である測定点導出ベクトルＢ’_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を生成する。そして、他の構成では、測定点導出ベクトルＢ’_ｋ上であって、擬似測定点Ａ’_ｋから所定長さ離間した位置を、測定点Ｍ’_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）として取得する。

しかしながら、上記の他の構成であっては、例えば、図１０（a）に示すような被測定物３２の表面３２ａを所定方向に測定する場合、図１０（ｂ）に示すように、取得される擬似測定点Ａ’_ｋ＋１，Ａ’_ｋ＋２が、測定誤差等により、他の擬似測定点と比べて大きくずれた場合、測定点Ｍ’_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、実際の表面３２ａの形状とは異なったものとなる。つまり、被測定物３２の表面３２ａを所定方向に測定した測定点であるにもかかわらず、図１０（ｂ）の測定点Ｍ’_ｋ〜Ｍ’_ｋ＋３に示すように、それら測定点Ｍ’_ｋを結ぶ軌跡Ｏ’は、ループ状になる。

一方、本発明の第１実施形態に係る形状測定装置によれば、図１０（a）に示すような被測定物３２の表面３２ａを所定方向に測定し、同様に、擬似測定点Ａ’_ｋ＋１，Ａ’_ｋ＋２が、測定誤差等により、他の擬似測定点と比べて大きくずれた場合であっても、測定点Ｍ_ｋを結ぶ軌跡Ｏは、ループ状の軌跡とならず、測定点Ｍ_ｋは、実際の被測定物３２の表面３２ａの形状に近いものとなる。

つまり、第１実施形態に係る形状測定装置は、接触子の形状が理想的な球ではない場合であっても、測定点を正確に取得することができる。

［第２実施形態］
（第２実施形態に係る形状測定装置の構成）
次に、図１１を参照して、本発明の第２実施形態に係る形状測定装置の構成を説明する。

第２実施形態に係る形状測定装置は、第１実施形態と比較して、コンピュータ本体の制御部の構成のみが異なる。

図１１に示すように、第２実施形態のコンピュータ本体２１ａの制御部２１０ｃは、第１実施形態の構成に加えて、擬似測定点補間部２１８を有する。

擬似測定点補間部２１８は、擬似測定点Ａ_ｋ間の間隔が所定値ｄよりも大きい場合に、擬似測定点Ａ_ｋを補間する。ここで、所定値ｄは、例えば、接触子１７ａの径の１／１００である。また、例えば、擬似測定点Ａ_ｋの補間は、スプライン曲線補間によって行われる。

（第２実施形態に係る形状測定装置の動作）
次に、図１２を参照して、第２実施形態に係る形状測定装置の動作について説明する。

まず、第１実施形態と同様に、擬似測定点取得部２１２は、擬似測定点Ａ_ｋを取得する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１に続いて、擬似測定点補間部２１８は、隣接する擬似測定点Ａ_ｋ間の間隔が所定値ｄ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２１）。ここで、擬似測定点補間部２１８が、擬似測定点Ａ_ｋ間の間隔が所定値ｄ未満であると判断する場合（ステップＳ２１，Ｎ）、第１実施形態と同様に、ステップＳ１２〜ステップＳ１５の処理が実行される。

一方、ステップＳ２１において、擬似測定点補間部２１８が、擬似測定点Ａ_ｋ間の間隔が所定値ｄ以上であると判断する場合（ステップＳ２１，Ｙ）、擬似測定点補間部２１８は、擬似測定点Ａ_ｋ，ｘを補間する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２に続いて、第１実施形態と同様に、ステップＳ１２〜ステップＳ１５の処理が実行される。

例えば、図１３に示すような例にあっては、擬似測定点Ａ_ｋ−１と擬似測定点Ａ_ｋとの間隔Ｄ１が、所定値ｄより大きい。また、擬似測定点Ａ_ｋと擬似測定点Ａ_ｋ＋１との間隔Ｄ２が、所定値ｄより大きい。このような場合、擬似測定点Ａ_ｋ−１〜Ａ_ｋ＋１を通るようにスプライン曲線Ｌが生成される。そして、スプライン曲線Ｌ上であって、擬似測定点Ａ_ｋ−１と擬似測定点Ａ_ｋとの間に、擬似測定点Ａ_{ｋ−１，１}〜Ａ_{ｋ−１，５}が補間される。また、スプライン曲線Ｌであって、擬似測定点Ａ_ｋと擬似測定点Ａ_ｋ＋１との間に、擬似測定点Ａ_ｋ，１〜Ａ_ｋ，５が補間される。

（第２実施形態に係る形状測定装置の効果）
第２実施形態に係る形状測定装置は、第１実施形態と同様の効果を奏する。また、第２実施形態に係る形状測定装置は、擬似測定点補間部２１８により、擬似測定点を補間するので、測定した擬似測定点の間隔が長い場合であっても、正確に測定点を取得することが可能である。

［第３実施形態］
（第３実施形態の構成）
次に、第３実施形態に係る形状測定装置の構成を説明する。第３実施形態に係る形状測定装置は、第２実施形態と略同様の構成を有する。上記第１及び第２実施形態に係る形状測定装置は、所定方向に直線的に走査して取得した擬似測定点Ａ_ｋに基づき形状測定を行うが、第３実施形態に係る形状測定装置は、ＸＹ方向に面走査して取得した擬似測定点Ｆ_ｋに基づき形状測定を行う。

（第３実施形態の動作）
次に、図１４に沿って、適宜図１５〜図２１を参照して、第３実施形態に係る形状測定装置の動作を説明する。先ず、動作指令部２１１は、ユーザからのキーボード２２及びマウス２３の操作に基づき、被測定物３３の表面３３ａに接触子１７ａを接触させて、プローブをＸＹ方向に面走査する。これに伴い、擬似測定点取得部２１２は、図１５に示すように、３次元的に広がる擬似測定点Ｆ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を取得する（ステップＳ３１）。

続いて、擬似測定点補間部２１８は、隣接する擬似測定点間の間隔が所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の処理は、例えば、図１６に示すように、隣接する３つの擬似測定点Ｆ_ｋ＋１、Ｆ_ｋ＋２、Ｆ_ｋ＋３を頂点とする平面Ｇを生成し、その平面Ｇの面積が所定値以上であるか否かを判断して行う。つまり、擬似測定点補間部２１８は、平面Ｇの面積が所定値以上であれば、隣接する擬似測定点間の間隔が所定値以上であると判断する。また、擬似測定点補間部２１８は、平面Ｇの面積が所定値未満であると判断すると、隣接する擬似測定点間の間隔が所定値未満であると判断する。

ステップＳ３２において、擬似測定点補間部２１８は、隣接する擬似測定点間の間隔を所定値以上であると判断すると（ステップＳ３２，Ｙ）、擬似測定点Ｆ_ｋを補間する（ステップＳ３３）。例えば、図１６に示す場合、擬似測定点補間部２１８は、平面Ｇ（三角パッチ）に基づき、擬似測定点Ｆ_ｋ，１を生成する。また、擬似測定点Ｆ_ｋの周りにて、上記ステップＳ３２及びステップＳ３３の処理を行えば、図１７に示すように、擬似測定点Ｆ_ｋを中心として、その周りに擬似測定点Ｆ_ｋ，１〜Ｆ_ｋ，８が生成される。

一方、擬似測定点補間部２１８が、隣接する擬似測定点間の間隔を所定値未満であると判断（ステップＳ３２、Ｎ）した後、或いはステップＳ３３の処理の後、ガイドライン生成部２１３は、図１８に示すように、擬似測定点Ｆ_ｋから被測定物３３の表面３３ａへと向かう大凡の方向にガイドラインＨ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を生成する（ステップＳ３４）。

ここで、ガイドライン生成部２１３は、図１９（ａ）に示すように、平面板状の輪郭を有する被測定物３４を測定する場合、Ｚ軸方向に平行に延びるようにガイドラインＨ_ｋ１〜Ｈ_ｋ３を生成する。あるいは、ガイドライン生成部２１３は、図１９（ｂ）に示すように、環状（回転体）の被測定物３５を測定する場合、その被測定物３５の中心３５ａから放射状に延びるようにガイドラインＨ_ｋ１〜Ｈ_ｋ８を生成する。

次に、接触子モデル配置部２１４は、図２０に示すように、３次元の空間情報を有する接触子モデルＩの基準点Ｊを各擬似測定点Ｆ_ｋに合わせて配置する（ステップＳ３５）。以下、擬似測定点Ｆ_ｋに基準点Ｊを一致させて配置された接触子モデルＩを接触子モデルＩ_ｋと表記する。なお、図２０においては一つの擬似測定点Ｆ_ｋについてのみを示したが、接触子モデル配置部２１４は、この処理を全ての擬似測定点Ｆ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）に対して行う。

続いて、交点取得部２１５は、接触子モデルＩ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）の表面Ｉａ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）とガイドラインＨ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）との交点Ｑ_ｋ，ｊ（ｋ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）を取得する（ステップＳ３６）。そして、測定点取得部２１６は、各ガイドラインＨ_ｋ上における交点Ｑ_ｋ，ｊの中から擬似測定点Ｆ_ｋから最も離れた交点Ｑ_ｋ，ｊを測定点Ｎ_ｋとして取得する（ステップＳ３７）。ここで、図２１を参照して、上記ステップＳ３６及びステップＳ３７の動作を説明する。図２１は、ガイドラインＨ_ｋ上の交点Ｑ_ｋ，１〜Ｑ_ｋ，３を示している。例えば、交点Ｑ_ｋ，１は、接触子モデルＩ_ｋに隣接する接触子モデルＩ_ｋ＋２の表面Ｉａ_ｋ＋２とガイドラインＨ_ｋとの交点である。また、交点Ｑ_ｋ，２は、接触子モデルＩ_ｋに隣接する接触子モデルＩ_ｋ＋４の表面Ｉａ_ｋ＋４とガイドラインＨ_ｋとの交点であり、交点Ｑ_ｋ，３は、接触子モデルＩ_ｋの表面Ｉａ_ｋとガイドラインＨ_ｋとの交点である。図２１に示す場合、測定点Ｎ_ｋは、擬似測定点Ｆ_ｋから最も離れた交点Ｑ_ｋ，３となる。

（第３実施形態の動作）
第３実施形態に係る形状測定装置は、第２実施形態と同様の効果を奏する。

［他の実施形態］
以上、発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。例えば、上記実施形態では三次元測定機を例に挙げたが、本発明は、三次元測定機に限らず、二次元測定機（例えば、コントレーサ等）に適応することもできる。また、本発明の実施形態は、第３実施形態から擬似測定点補間部２１８を省略した構成であってもよい。また、上記実施形態において、楕円球形状の接触子１７ａに対応して、配置された接触子モデルＣ_ｋは、楕円球形状であるが、図２２に示すように、球状の接触子に対応して、球状の接触子モデルＥ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）であってもよい。

本発明の第１実施形態に係る形状測定装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る形状測定装置の機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る形状測定装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る形状測定装置の擬似測定点Ａ_ｋを取得する動作を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係る形状測定装置のガイドラインＢ_ｋを生成する動作を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係る形状測定装置の接触子モデルＣを配置する動作を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係る形状測定装置の交点Ｐ_ｋ及び測定点Ｍ_ｋを取得する動作を説明する図である。 図７の領域ＡＲの拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る形状測定装置の測定点Ｍ_ｋを取得する動作を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係る形状測定装置の効果を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る形状測定装置の機能ブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る形状測定装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る形状測定装置の擬似測定点Ａ_ｋを補間する動作を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る形状測定装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る形状測定装置の擬似測定点Ｆ_ｋ，ｊを取得する動作を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る形状測定装置の擬似測定点を補間する動作を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る形状測定装置の擬似測定点を補間した例を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る形状測定装置のガイドラインＨ_ｋを生成する動作を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る形状測定装置のガイドラインＨ_ｋの生成動作を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る形状測定装置の接触子モデルＩを配置する動作を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る形状測定装置の交点Ｑ_ｋ，ｊ及び測定点Ｎ_ｋを取得する動作を説明する図である。 本発明の他の実施形態に係る形状測定装置の接触子モデルＥ_ｋを配置する動作を説明する図である。

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、２１，２１ａ…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、３１…被測定物、１１１…駆動部、１１２…検出部、２１０ａ…記憶部、２１０ｂ，２１０ｃ…制御部、２１１…動作司令部、２１２…擬似測定点取得部、２１３…ガイドライン生成部、２１４…接触子モデル配置部、２１５…交点取得部、２１６…測定点取得部、２１７…表面形状決定部、２１８…擬似測定点補間部、Ａ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、Ａ’_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、Ｆ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）…擬似測定点、Ｂ_ｋ（ｋ＝１〜n）…ガイドライン、Ｃ，Ｃ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ），Ｉ，Ｉ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）…接触子モデル、Ｄ，Ｊ…基準点、Ｐ_ｋ，ｊ（ｋ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）、Ｑ_ｋ，ｊ（ｋ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）…交点、Ｍ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、Ｎ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）…測定点。

Claims (4)

1. 被測定物表面に接触子を追従させて、前記被測定物表面の形状を測定する形状測定装置であって、
   前記接触子の前記被測定物への複数箇所での接触時における前記接触子の基準点の位置座標を擬似測定点として取得する擬似測定点取得部と、
   前記擬似測定点から前記被測定物表面へと向かう方向にガイドラインを生成するガイドライン生成部と、
   前記接触子の表面形状を特定する接触子モデルの基準点を前記擬似測定点に一致させると共に測定時の前記接触子と前記接触子モデルとの姿勢を一致させて前記接触子モデルを配置する接触子モデル配置部と、
   前記各ガイドラインと前記各配置された接触子モデルの表面とが交わる交点を取得する交点取得部と、
   前記各ガイドライン上における前記交点の中から前記擬似測定点から最も離れた前記交点を測定点として取得する測定点取得部と
   を備えることを特徴とする形状測定装置。
2. 前記擬似測定点間の間隔が所定値よりも大きい場合に、前記擬似測定点を補間する擬似測定点補間部
   を備えることを特徴とする請求項１記載の形状測定装置。
3. 被測定物表面に接触子を追従させて、前記被測定物表面の形状を測定する形状測定方法であって、
   前記接触子の前記被測定物への複数箇所での接触時における前記接触子の基準点の位置座標を擬似測定点として取得する擬似測定点取得ステップと、
   前記擬似測定点から前記被測定物表面へと向かう方向にガイドラインを生成するガイドライン生成ステップと、
   前記接触子の表面形状を特定する接触子モデルの基準点を前記擬似測定点に一致させると共に測定時の前記接触子と前記接触子モデルとの姿勢を一致させて前記接触子モデルを配置する接触子モデル配置ステップと、
   前記各ガイドラインと前記各配置された接触子モデルの表面とが交わる交点を取得する交点取得ステップと、
   前記各ガイドライン上における前記交点の中から前記擬似測定点から最も離れた前記交点を測定点として取得する測定点取得ステップと
   を備えることを特徴とする形状測定方法。
4. 被測定物表面に接触子を追従させて、前記被測定物表面の形状を測定する形状測定プログラムであって、
   コンピュータに、
   前記接触子の前記被測定物への複数箇所での接触時における前記接触子の基準点の位置座標を擬似測定点として取得する擬似測定点取得ステップと、
   前記擬似測定点から前記被測定物表面へと向かう方向にガイドラインを生成するガイドライン生成ステップと、
   前記接触子の表面形状を特定する接触子モデルの基準点を前記擬似測定点に一致させると共に測定時の前記接触子と前記接触子モデルとの姿勢を一致させて前記接触子モデルを配置する接触子モデル配置ステップと、
   前記各ガイドラインと前記各配置された接触子モデルの表面とが交わる交点を取得する交点取得ステップと、
   前記各ガイドライン上における前記交点の中から前記擬似測定点から最も離れた前記交点を測定点として取得する測定点取得ステップと
   を実行させることを特徴とする形状測定プログラム。

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