JP2015042953A - 形状測定装置及びｖ溝求心測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｖ溝中心を高精度に測定することができる形状測定装置及びＶ溝求心測定方法を提供することを目的とする。【解決手段】制御部４０は、チップ１７ｃがＶ溝の斜面に倣ってＶ溝の中心へ近づくように駆動部１３にプローブ１７を移動させる第１倣い制御と、チップ１７ｃがＶ溝の斜面に倣って第１倣い制御の場合の反対側からＶ溝の中心へ近づくように駆動部１３にプローブ１７を移動させる第２倣い制御とを実行する。角度算出部４４は、プローブ１７の振れベクトルの方向と所定方向のなす角度αを算出する。閾値対応座標取得部４６は、第１倣い制御の実行中において角度αが第１閾値を超えて変化したときのチップ１７ｃの座標Ｐ１を取得し、第２倣い制御の実行中において角度αが第２閾値を超えて変化したときのチップ１７ｃの座標Ｐ２を取得する。Ｖ溝中心算出部４７は、座標Ｐ１及びＰ２に基づいてＶ溝の中心の座標Ｐ０を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は形状測定装置及びＶ溝求心測定方法に関する。

三次元測定機による倣い測定は、倣い移動経路が未知である自律倣い測定と既知の設計値倣い測定とに分けられる。自律倣い測定には、倣いプローブの測定子中心が所定の高さ拘束面上に拘束されることを条件とする高さ一定倣い測定がある。高さ一定倣い測定を実行する倣い測定装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

一方、特許文献２は、螺旋状に形成されたＶ溝のピッチ偏差や半径偏差等の特性値を測定する際に用いるのに好適なＶ溝形状測定方法を開示している。Ｖ溝形状測定方法において、ワークに螺旋状に形成されたＶ溝の中心を求めている。ワーク軸心に垂直なアプローチ逆方向ベクトルを求め、プローブを現在位置からアプローチ方向へ移動させてプローブの測定子をＶ溝の一の斜面に接触させる。ここで、アプローチ方向は、アプローチ逆方向ベクトルの逆方向である。その後、測定子が斜面に沿って倣うようにプローブを移動させる。アプローチ逆方向ベクトルとプローブ法線ベクトルのなす角度が所定値以内になったら測定子がＶ溝の二つの斜面に接触した状態になったと判定して、このときの測定子の座標値をＶ溝中心の測定値として取得する。

特開２００５−３４５１２３号公報 特開２０１０−０１４６３８号公報

しかしながら、発明者らは、上述したＶ溝求心測定方法には測定精度を改善する余地があることを見出した。
したがって、本発明は、Ｖ溝中心を高精度に測定することができる形状測定装置及びＶ溝求心測定方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点による形状測定装置は、被測定物を測定するためのチップを有するプローブと、前記プローブを移動する駆動部と、前記プローブの座標を検出するプローブ座標検出部と、前記プローブの振れベクトルを検出する振れベクトル検出部と、前記振れベクトルの方向と所定方向のなす角度を算出する角度算出部と、前記プローブの座標及び前記振れベクトルに基づいて前記チップの座標を算出するチップ座標算出部と、前記チップがＶ溝の斜面に倣って前記Ｖ溝の中心へ近づくように前記駆動部に前記プローブを移動させる第１倣い制御と前記チップが前記Ｖ溝の斜面に倣って前記第１倣い制御の場合の反対側から前記Ｖ溝の中心へ近づくように前記駆動部に前記プローブを移動させる第２倣い制御とを実行する制御部と、前記第１倣い制御の実行中において前記角度が第１閾値を超えて変化したときの前記チップの座標を第１座標として取得し、前記第２倣い制御の実行中において前記角度が第２閾値を超えて変化したときの前記チップの座標を第２座標として取得する閾値対応座標取得部と、前記第１座標及び前記第２座標に基づいて前記Ｖ溝の中心の座標を算出するＶ溝中心算出部とを具備する。

前記制御部は、前記第１倣い制御を実行する前に、前記チップが前記Ｖ溝の斜面に倣って前記Ｖ溝の中心から遠ざかるように前記駆動部に前記プローブを移動させる第３倣い制御を実行し、前記第３倣い制御において、前記角度が前記第１閾値になったときの位置からの前記チップの移動距離が所定長さに達するまで前記駆動部に前記プローブを移動させ、前記第２倣い制御を実行する前に、前記チップが前記Ｖ溝の斜面に倣って前記Ｖ溝の中心から遠ざかるように前記駆動部に前記プローブを移動させる第４倣い制御を実行し、前記第４倣い制御において、前記角度が前記第２閾値になったときの位置からの前記チップの移動距離が所定長さに達するまで前記駆動部に前記プローブを移動させることが好ましい。

前記制御部は、前記第１及び第２倣い制御において、前記Ｖ溝の長手方向に垂直な固定平面を拘束面とする高さ一定倣い制御を実行することが好ましい。

前記制御部は、前記チップが前記Ｖ溝の斜面に倣って前記Ｖ溝の中心へ近づくように前記駆動部に前記プローブを移動させる第５倣い制御を実行することが好ましい。前記制御部は、前記第５倣い制御において、前記所定方向に平行な第１平面を拘束面とする高さ一定倣い制御のための前記プローブの第１目標速度ベクトルを生成し、前記所定方向に平行且つ前記第１平面に垂直な第２平面を拘束面とする高さ一定倣い制御のための前記プローブの第２目標速度ベクトルを生成し、前記第１目標速度ベクトル及び前記第２目標速度ベクトルの合成ベクトルに基づいて前記駆動部に前記プローブを移動させ、前記角度が前記第１閾値又は前記第２閾値に到達したときの前記チップの速度の前記所定方向に垂直な成分を検出速度成分として検出する。前記第１平面及び前記第２平面は、前記チップとともに移動する。前記制御部は、前記第１及び第２倣い制御において、前記プローブの速度の前記所定方向に垂直な成分を前記検出速度成分に基づいて制御することが好ましい。

本発明の第２の観点によるＶ溝求心測定方法は、プローブのチップがＶ溝の斜面に倣って前記Ｖ溝の中心へ近づくように前記プローブを移動する第１倣い工程において前記プローブの振れ方向と所定方向のなす角度が第１閾値を超えて変化したときの前記チップの座標を第１座標として取得し、前記チップが前記Ｖ溝の斜面に倣って前記第１倣い工程の場合の反対側から前記Ｖ溝の中心へ近づくように前記プローブを移動する第２倣い工程において前記角度が第２閾値を超えて変化したときの前記チップの座標を第２座標として取得し、前記第１座標及び前記第２座標に基づいて前記Ｖ溝の中心の座標を算出する。

本発明によれば、Ｖ溝中心を高精度に求めることができる形状測定装置及びＶ溝求心測定方法が提供される。

実施の形態１にかかる形状測定装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態１にかかる三次元測定機及びコントローラの構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態１にかかる制御部の構成を模式的に示すブロック図である。 高さ一定倣い制御を説明する模式図である。 実施の形態１にかかるＶ溝求心測定の対象となるワークの正面図である。 実施の形態１にかかるＶ溝求心測定方法のフローチャートである。 実施の形態１にかかるＶ溝検出モードのフローチャートである。 実施の形態１にかかるＶ溝求心測定方法におけるプローブの動作を示す模式図である。 プローブの振れベクトルの方向と所定方向のなす角度を説明する模式図である。 実施の形態２にかかる三次元測定機及びコントローラの構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態２にかかる制御部の構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態２にかかるＶ溝求心測定の対象となるワークの斜視図である。 実施の形態２にかかるＶ溝求心測定方法のフローチャートである。 実施の形態２にかかるＶ溝検出モードのフローチャートである。 実施の形態２にかかるＶ溝求心測定方法におけるプローブの動作を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

（実施の形態１）
図１を参照して、実施の形態１にかかる形状測定装置１００の概要を説明する。

形状測定装置１００は、三次元測定機１、コンピュータ２、ジョイスティックボックス３、及びコントローラ４を備える。三次元測定機１は、三次元座標測定機と称される場合がある。三次元測定機１は、被測定物としてのワークＷを測定する。コントローラ４は、三次元測定機１の駆動制御を実行する。ジョイスティックボックス３は、三次元測定機１を手動で操作するために用いられる。コンピュータ２は、測定・制御条件の設定、測定データの保存、測定データに基づいた形状解析などに用いられる。

三次元測定機１に対してマシン座標系が設定されている。マシン座標系は、互いに直交するＸｍ軸、Ｙｍ軸、及びＺｍ軸を含む。Ｚｍ軸は鉛直上向きである。三次元測定機１は、除振台１０、定盤１１、門型フレーム１２、駆動機構１４、コラム１５、スピンドル１６、及びプローブ１７を備える。除振台１０の上には、定盤１１が、その上面（ベース面）が水平面と一致するように設置される。定盤１１の上にはＹｍ軸に平行に延びる駆動機構１４が設置されている。

門型フレーム１２は、Ｘｍ軸に平行に延びるビーム１２ｃと、ビーム１２ｃを支持するビーム支持体１２ａ及び１２ｂとを備える。ビーム支持体１２ａは駆動機構１４の上に立設されている。ビーム支持体１２ｂは定盤１１の上に立設されている。ビーム支持体１２ｂの下端は、エアーベアリングによってＹｍ軸に平行に移動可能に支持されている。駆動機構１４は、ビーム支持体１２ａをＹｍ軸に平行に駆動する。これにより、門型フレーム１２がＹｍ軸に平行に移動する。

ビーム１２ｃは、鉛直方向（Ｚｍ軸方向）に延びるコラム１５を支持する。コラム１５は、ビーム１２ｃに沿ってＸｍ軸に平行に駆動される。コラム１５には、スピンドル１６がコラム１５に沿ってＺｍ軸に平行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。プローブ１７は、倣いプローブと称される場合がある。三次元測定機１は、プローブ１７によりワークＷの測定を行う。プローブ１７の詳細については、後述する。

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、モニタ２４及びプリンタ２５を備える。コンピュータ本体２１、キーボード２２、マウス２３、モニタ２４及びプリンタ２５については、それぞれ一般的なものを用いることが可能であるので、詳細については説明を省略する。

ジョイスティックボックス３は、プローブ１７の移動を手動で操作するための操作部としてのジョイスティック３２と、移動方向を指令する際の座標系を選択する座標系選択スイッチ３４とを備える。座標系選択スイッチ３４の操作によって三次元測定機１に対して設定されたマシン座標系とワークＷに対して設定されたワーク座標系とが切り替えられる。ジョイスティック３２を操作すると、座標系選択スイッチ３４によって選択された座標系に従ってプローブ１７が駆動される。尚、コントローラ４の詳細については、後述する。

図２を参照して、三次元測定機１及びコントローラ４の構成を詳細に説明する。

三次元測定機１は、駆動部１３と、検出器１８及び１９とを備える。駆動部１３は、駆動機構１４を含む。駆動部１３は、コントローラ４からの制御信号に基づいて、スピンドル１６をＸｍ軸、Ｙｍ軸、及びＺｍ軸にそれぞれ平行に駆動する。検出器１９は、スピンドル１６のＸｍ軸に平行な移動、Ｙｍ軸に平行な移動、Ｚｍ軸に平行な移動をそれぞれ検出し、検出結果をコントローラ４に出力する。

プローブ１７は、スピンドル１６に装着されたプローブ本体１７ａ、プローブ本体１７ａに支持されたスタイラス１７ｂ、及びスタイラス１７ｂの端部に設けられたチップ１７ｃを備える。チップ１７ｃは、例えば、球形状に形成されている。チップ１７ｃは、チップボール、測定子、又は接触子と称される場合がある。プローブ本体１７ａは、スタイラス１７ｂを３軸方向に移動可能に支持するとともに、チップ１７ｃの中心のプローブ本体１７ａに対する相対位置を基準位置に戻すようにスタイラス１７ｂを付勢する。したがって、チップ１７ｃがワークＷに接触していない状態ではチップ１７ｃの中心は基準位置に配置され、チップ１７ｃがワークＷに接触している状態ではチップ１７ｃの中心は基準位置から変位する。検出器１８は、チップ１７ｃの中心の基準位置からの変位（振れ）を検出し、検出結果をコントローラ４に出力する。

コントローラ４は、制御部４０、プローブ座標検出部４１、振れベクトル検出部４２、チップ座標算出部４３、角度算出部４４、移動距離算出部４５、閾値対応座標取得部４６、及びＶ溝中心算出部４６を備える。制御部４０、プローブ座標検出部４１、振れベクトル検出部４２、チップ座標算出部４３、角度算出部４４、移動距離算出部４５、閾値対応座標取得部４６、及びＶ溝中心算出部４６は、専用回路として設けられてもよく、図示されないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が図示されない記憶装置に格納されたコンピュータプログラムを実行することで実現されてもよい。

三次元測定機１が手動で操作される場合、制御部４０は、ジョイスティックボックス３の出力に基づいて制御信号を生成し、制御信号を駆動部１３に出力する。三次元測定機１の自律倣い制御が実行される場合、制御部４０は、検出器１８及び１９の出力に基づいて制御信号を生成し、制御信号を駆動部１３に出力する。

プローブ座標検出部４１は、検出器１９の出力に基づいて、プローブ１７の座標をベクトルＳとして検出する。ベクトルＳは、ワーク座標系におけるプローブ１７の基準位置の座標を表す。ベクトルＳは下記式で表される。

振れベクトル検出部４２は、検出器１８の出力に基づいて、ワーク座標系におけるプローブ１７の振れベクトルＥを検出する。振れベクトルＥは、下記式で表される。振れベクトルＥは、押し込みベクトル又は変位ベクトルと称される場合がある。

チップ座標算出部４３は、プローブ１７の座標を表すベクトルＳ及びプローブの振れベクトルＥに基づいて、チップ１７ｃの座標を表すベクトルＣを算出する。ベクトルＣは、ワーク座標系におけるチップ１７ｃの中心の座標を表す。ベクトルＣは下記式で表される。

移動距離算出部４５は、チップ１７ｃの座標を表すベクトルＣに基づいて、チップ１７ｃがワークＷに接した状態で移動した距離としてのチップ移動距離を算出する。角度算出部４４は、チップ１７ｃがワークＷに接している場合に、振れベクトルＥの方向と所定方向のなす角度αを算出する。閾値対応座標取得部４６及びＶ溝中心算出部４７の動作は、後述する。

図３を参照して、制御部４０は、進行方向ベクトル生成部４０１、振れ方向ベクトル生成部４０２、高さ方向ベクトル生成部４０３、ベクトル合成部４０４、及び座標変換部４０５を備える。

以下、形状測定装置１が実行する高さ一定倣い制御を説明する。

図４を参照して、ワークＷとしてのワーク５０に対してワーク座標系が設定されている。ワーク座標系は互いに直交するＸｗ軸、Ｙｗ軸、及びＺｗ軸を含む。ここではＺｗ軸に垂直な平面５５を拘束面とする高さ一定倣い制御を説明する。振れベクトルＥはワーク５０に対する押し込み方向のベクトルであって、この振れベクトルＥの方向は、ワーク５０とチップ１７ｃの接点におけるワークＷの表面の法線方向に概ね一致している。進行方向ベクトル生成部４０１は、Ｚｗ軸の単位ベクトルＺ_ｕと振れベクトルＥとに基づいて、倣い進行方向ベクトルＰを算出する。倣い進行方向ベクトルＰは、下記式に示されるように、振れベクトルＥと単位ベクトルＺ_ｕの外積である。

進行方向ベクトル生成部４０１は、倣い進行方向ベクトルＰを正規化して正規化ベクトルＰ_ｕを算出する。正規化ベクトルＰ_ｕは、下記式で表される。

進行方向ベクトル生成部４０１は、正規化ベクトルＰ_ｕと倣い速さＶ_ｓに基づいて、進行方向速度ベクトルＶ_Ｐを生成する。進行方向速度ベクトルＶ_Ｐは、下記式に示されるように、倣い速さＶ_ｓと正規化ベクトルＰ_ｕの積である。

ここで、倣い速さＶ_ｓは、下記式で表される。

具体的には、振れベクトルＥの絶対値と所定の基準振れ量Ｅ_０の差の絶対値が大きいほど、倣い速さＶ_ｓは小さくなる。更に、現在のチップ１７ｃの中心のＺｗ座標の値Ｃ_ｈと拘束面である平面５５のＺｗ座標の値Ｚ_ｈの差の絶対値が大きいほど、換言するとチップ１７ｃの中心と平面５５の距離が大きいほど、倣い速さＶ_ｓは小さくなる。値Ｃ_ｈは、現在のチップ１７ｃの中心座標を示すベクトルＣのＺｗ成分である。

振れ方向ベクトル生成部４０２は、振れベクトルＥを正規化して正規化ベクトルＥ_ｕを算出する。正規化ベクトルＥ_ｕは下記式で表される。

振れ方向ベクトル生成部４０２は、正規化ベクトルＥ_ｕ、所定の振れ方向速さＶ_ｅ、振れベクトルＥの絶対値、及び所定の基準振れ量Ｅ_０に基づいて、振れ方向速度ベクトルＶ_Ｅを生成する。振れ方向速度ベクトルＶ_Ｅは下記式で表される。

高さ方向ベクトル生成部４０３は、正規化ベクトルＰ_ｕと正規化ベクトルＥ_ｕに基づいて、ベクトルＨ_ｕを算出する。ベクトルＨ_ｕは、下記式に示されるように、正規化ベクトルＰ_ｕと正規化ベクトルＥ_ｕの外積である。

高さ方向ベクトル生成部４０３は、ベクトルＨ_ｕと単位ベクトルＺ_ｕに基づいて、ベクトルＨ_ｈを算出する。ベクトルＨ_ｈは、下記式に示されるように、ベクトルＨ_ｕと単位ベクトルＺ_ｕの内積の逆数とベクトルＨ_ｕの積である。

したがって、ベクトルＨ_ｈをＺｗ軸に射影した長さは１である。

高さ方向ベクトル生成部４０３は、所定の高さ方向速さＶ_ｈ、現在のチップ１７ｃの中心のＺｗ座標の値Ｃ_ｈ、拘束面である平面５５のＺｗ座標の値Ｚ_ｈ、及びベクトルＨ_ｈに基づいて、高さ方向速度ベクトルＶ_Ｈを生成する。高さ方向速度ベクトルＶ_Ｈは、下記式で表される。

ベクトル合成部４０４は、進行方向速度ベクトルＶ_Ｐ、振れ方向速度ベクトルＶ_Ｅ、及び高さ方向速度ベクトルＶ_Ｈを合成して、合成速度ベクトルＶ_Ｃを生成する。合成速度ベクトルＶ_Ｃは、下記式で表される。

座標系変換部４０５は、ワーク座標系の合成速度ベクトルＶ_Ｃをマシン座標系の出力速度ベクトルＶ_Ｍに変換する。出力速度ベクトルＶ_Ｍは、下記式で表される。

制御部４０は、出力速度ベクトルＶ_Ｍに基づいて、駆動部１３を制御する。

コンピュータ本体２１は、移動距離算出部４５が算出するチップ移動距離が所定の測定ピッチだけ増加するごとにチップ１７ｃの中心の座標を表すベクトルＣを測定データとして保存する。コンピュータ本体２１は、測定データに基づいて形状解析を行う。モニタ２４及びプリンタ２５のような出力装置は、測定データや形状解析結果を出力する。また、コンピュータ本体２１は、キーボード２２やマウス２３のような入力装置を用いて設定された測定・制御条件を保存し、コントローラ４に出力する。測定・制御条件は、例えば、測定ピッチ、基準振れ量Ｅ_０、振れ方向速さＶ_ｅ、高さ方向速さＶ_ｈ、拘束面を特定するデータなどである。

次に、実施の形態１にかかるＶ溝求心測定方法について説明する。実施の形態１にかかるＶ溝求心測定方法は、螺旋状に形成されたＶ溝や直線状に形成されたＶ溝の中心測定に好適である。以下、螺旋状に形成されたＶ溝の場合を例として説明する。

図５を参照して、Ｖ溝求心測定の対象となるワークを説明する。ワークＷとしてのワーク６０は、ボールねじのねじ軸である。ワーク６０には、Ｖ溝６１がワーク６０の軸心６０ａを中心として螺旋状に形成されている。ワーク６０に対してワーク座標系が設定されている。ワーク座標系は互いに直交するＸｗ軸、Ｙｗ軸、及びＺｗ軸を含む。Ｘｗ軸は軸心６０ａに一致している。ここで、ワーク６０は、Ｘｗ軸、Ｙｗ軸、及びＺｗ軸がそれぞれＸｍ軸、Ｙｍ軸、及びＺｍ軸に概ね平行になるように定盤１１に設置されることが好ましい。

図６を参照して、実施の形態１にかかるＶ溝求心測定方法は、ステップＳ１０〜Ｓ１７を含む。図７を参照して、ステップＳ１５としてのＶ溝検出モードは、ステップＳ２１〜Ｓ２８を含む。

（ステップＳ１０、Ｓ１１）
図８は、実施の形態１にかかるＶ溝求心測定方法におけるプローブ１７の動作を示す模式図である。図８（ａ）に示すように、制御部４０は、駆動部１３にプローブ１７を現在位置からＶ溝６１の上方の開始位置に移動させる（ステップＳ１０）。開始位置は、例えば、ＸｗＺｗ平面（Ｘｗ軸及びＺｗ軸が張る平面）上の点である。図８（ｂ）に示すように、制御部４０は、駆動部１３にプローブ１７をＶ溝６１の表面に向かってアプローチさせる（ステップＳ１１）。このとき、駆動部１３はプローブ１７をＺｗ軸に平行に移動する。

（ステップＳ１２）
制御部４０は、チップ１７ｃがワーク６０の表面に到達したか判定する。具体的には、制御部４０は、振れベクトルＥの絶対値が接触判定閾値より大きくなるとチップ１７ｃがワーク６０の表面に到達したと判定し（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、駆動部１３にプローブ１７を停止させ、ステップＳ１３に移行する。振れベクトルＥの絶対値が接触判定閾値より大きくない場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、ステップＳ１１に戻る。

図９を参照して、振れベクトルＥの方向と所定方向のなす角度αを説明する。図９は、ＸｗＺｗ平面上のチップ１７ｃがＶ溝６１の斜面６１ａ及び６１ｂの少なくとも一方に接している場合を示している。ここで、所定方向は、Ｚｗ軸の方向に一致する。角度算出部４４は、振れベクトルＥとＺｗ軸の単位ベクトルＺ_ｕに基づいて、角度αを算出する。チップ１７ｃが斜面６１ａ及び６１ｂの両方に接している場合の角度αは概ね０°である。チップ１７ｃが斜面６１ａのみに接している場合の角度αの符号は負、チップ１７ｃが斜面６１ｂのみに接している場合の角度αの符号は正である。チップ１７ｃが斜面６１ａ及び６１ｂの一方のみに接している場合の角度αの絶対値は、チップ１７ｃが斜面６１ａ及び６１ｂの両方に接している場合の角度αの絶対値より大きい。

（ステップＳ１３）
制御部４０は、角度αが二つの閾値Ｔ１及びＴ２の間か判定する。例えば、閾値Ｔ１は−０．５°、閾値Ｔ２は＋０．５°である。これにより、チップ１７ｃが斜面６１ａ及び６１ｂの両方に接触しているか判定することができる。以下、ステップＳ１１のアプローチによりチップ１７ｃが斜面６１ａに到達し、ステップＳ１２においてプローブ１７が停止したときの角度αの値が閾値Ｔ１より小さい場合について説明する。角度αが閾値Ｔ１より小さいため（ステップＳ１３においてＮＯ）、ステップＳ１４に移行する。

（ステップＳ１４）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ１となるまでＸｗＺｗ平面を拘束面とする高さ一定倣い制御を実行する。ＸｗＺｗ平面を拘束面とする高さ一定倣い制御は、数式（４）〜（１４）を用いて説明した高さ一定倣い制御と基本的に同様である。ただし、Ｚｗ軸の単位ベクトルのかわりにＹｗ軸の単位ベクトルを用い、チップ１７ｃの中心のＺｗ座標の値Ｃ_ｈのかわりにチップ１７ｃの中心のＹｗ座標の値を用い、平面５５のＺｗ座標の値Ｚ_ｈのかわりにＸｗＺｗ平面のＹｗ座標の値（＝０）を用い、角度αが増加するように進行方向速度ベクトルＶ_Ｐの向きを決定する。これにより、図８（ｃ）に示すように、制御部４０は、チップ１７ｃが斜面６１ａに倣ってＶ溝６１の中心（底）へ近づくように駆動部１３にプローブ１７を移動させる。チップ１７ｃが斜面６１ａに倣ってＶ溝６１の中心に近づくとき、チップ１７ｃと斜面６１ａの接触点がＶ溝６１の中心へ近づく。図８（ｄ）に示すように、角度αが閾値Ｔ１になると（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、ステップＳ１５に移行する。上述したように、ステップＳ１５は、ステップＳ２１〜Ｓ２８を含んでいる。尚、角度αが閾値に等しいとき、図９におけるＶ溝６１底部の図示のようにチップ１７ｃは斜面６１ａ及び６１ｂの両方に接触するが、図８（ｄ）においては説明をわかり易くするために片側接触としている。以下の角度αが閾値に等しい場合の図示についても同様である。

（ステップＳ２１）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ２となるまでＸｗＺｗ平面を拘束面とする高さ一定倣い制御を実行する。ステップＳ２１における高さ一定倣い制御は、ステップＳ１４における高さ一定倣い制御と同様である。これにより、制御部４０は、図８（ｄ）に示すようにチップ１７ｃが斜面６１ａに倣ってＶ溝６１の中心へ近づくように駆動部１３にプローブ１７を移動させ、図８（ｅ）に示すようにチップ１７ｃが斜面６１ｂに倣ってＶ溝６１の中心から遠ざかるように駆動部１３にプローブ１７を移動させる。チップ１７ｃが斜面６１ｂに倣ってＶ溝６１の中心から遠ざかるとき、チップ１７ｃと斜面６１ｂの接触点がＶ溝の中心から遠ざかる。

（ステップＳ２２）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ２となったときの位置からのチップ１７ｃの移動距離が所定の長さＬになるまでＸｗＺｗ平面を拘束面とする高さ一定倣い制御を実行する。ステップＳ２２における高さ一定倣い制御は、ステップＳ１４における高さ一定倣い制御と同様である。これにより、図８（ｆ）に示すように、制御部４０は、チップ１７ｃが斜面６１ｂに倣ってＶ溝６１の中心から遠ざかるように駆動部１３にプローブ１７を移動させ、角度αが閾値Ｔ２になったときの位置からのチップ１７ｃの移動距離が所定の長さＬになると駆動部１３にプローブ１７を停止させる。

（ステップＳ２３）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ２に近づくようにＸｗＺｗ平面を拘束面とする高さ一定倣い制御を実行する。ステップＳ２３における高さ一定倣い制御は、ステップＳ１４における高さ一定倣い制御と基本的に同様である。ただし、角度αが減少するように進行方向速度ベクトルＶ_Ｐの向きを決定する。これにより、図８（ｇ）に示すように、制御部４０は、チップ１７ｃが斜面６１ｂに倣ってＶ溝６１の中心に近づくように駆動部１３にプローブ１７を移動させる。チップ１７ｃが斜面６１ｂに倣ってＶ溝６１の中心に近づくとき、チップ１７ｃと斜面６１ｂとの接触点がＶ溝６１の中心へと近づく。

（ステップＳ２４）
図８（ｇ）に示すように、閾値対応座標取得部４６は、角度αが閾値Ｔ２を超えて変化したときのチップ１７ｃの座標Ｐ１を測定値として取得する。例えば、閾値対応座標取得部４６は、角度αが閾値Ｔ２を超えて変化したときのベクトルＣを座標Ｐ１として取得する。

（ステップＳ２５）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ１となるまでＸｗＺｗ平面を拘束面とする高さ一定倣い制御を実行する。ステップＳ２５における高さ一定倣い制御は、ステップＳ２３における高さ一定倣い制御と同様である。これにより、制御部４０は、図８（ｈ）に示すようにチップ１７ｃが斜面６１ｂに倣ってＶ溝６１の中心へ近づくように駆動部１３にプローブ１７を移動させ、図８（ｉ）に示すようにチップ１７ｃが斜面６１ａに倣ってＶ溝６１の中心から遠ざかるように駆動部１３にプローブ１７を移動させる。チップ１７ｃが斜面６１ａに倣ってＶ溝６１の中心から遠ざかるとき、チップ１７ｃと斜面６１ａの接触点がＶ溝の中心から遠ざかる。

（ステップＳ２６）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ１となったときの位置からのチップ１７ｃの移動距離が所定の長さＬになるまでＸｗＺｗ平面を拘束面とする高さ一定倣い制御を実行する。ステップＳ２６における高さ一定倣い制御は、ステップＳ２３における高さ一定倣い制御と同様である。これにより、図８（ｊ）に示すように、制御部４０は、チップ１７ｃが斜面６１ａに倣ってＶ溝６１の中心から遠ざかるように駆動部１３にプローブ１３を移動させ、角度αが閾値Ｔ１になったときの位置からのチップ１７ｃの移動距離が所定の長さＬになると駆動部１３にプローブ１７を停止させる。

（ステップＳ２７）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ１に近づくようにＸｗＺｗ平面を拘束面とする高さ一定倣い制御を実行する。ステップＳ２７における高さ一定倣い制御は、ステップＳ１４における高さ一定倣い制御と同様である。これにより、図８（ｋ）に示すように、制御部４０は、チップ１７ｃが斜面６１ａに倣ってＶ溝６１の中心に近づくように駆動部１３にプローブ１７を移動させる。

（ステップＳ２８）
図８（ｋ）に示すように、閾値対応座標取得部４６は、角度αが閾値Ｔ１を超えて変化したときのチップ１７ｃの座標Ｐ２を測定値として取得する。例えば、閾値対応座標取得部４６は、角度αが閾値Ｔ１を超えて変化したときのベクトルＣを座標Ｐ２として取得する。ステップＳ２８においては、チップ１７ｃがステップＳ２４の場合の反対側からＶ溝６１の中心へ近づいているときにチップ１７ｃの座標を取得する。その後、制御部４０は、駆動部１３にプローブ１７の移動を停止させる。ステップＳ２８の後、ステップＳ１６に移行する。

（ステップＳ１６、Ｓ１７）
図８（ｌ）に示すように、制御部４０は、駆動部１３にプローブ１７をリトラクトさせる（ステップＳ１６）。Ｖ溝中心算出部４７は、座標Ｐ１及びＰ２に基づいて、Ｖ溝６１の中心の座標Ｐ０を測定値として算出する（ステップＳ１７）。例えば、座標ＰＯは、下記式に示すように、座標Ｐ１及びＰ２の平均である。

コンピュータ本体２１は、座標ＰＯを測定データとして保存する。

尚、ステップＳ１１のアプローチによりチップ１７ｃが斜面６１ｂに到達し、ステップＳ１２においてプローブ１７が停止したときの角度αの値が閾値Ｔ２より大きい場合、ステップＳ１４及びステップＳ２１〜Ｓ２８において閾値Ｔ１と閾値Ｔ２が入れ替わる。

また、ステップＳ１２においてプローブ１７が停止したときの角度αが二つの閾値Ｔ１及びＴ２の間の場合、ステップＳ１４は実行されないが、他のステップは、ステップＳ１１のアプローチによりチップ１７ｃが斜面６１ａに到達し、ステップＳ１２においてプローブ１７が停止したときの角度αの値が閾値Ｔ１より小さい場合と同様である。

本実施の形態によれば、チップ１７ｃがＶ溝６１の斜面６１ｂに倣ってＶ溝６１の中心へ近づくようにプローブ１７を移動する第１倣い制御（ステップＳ２３）の実行中に角度αが閾値Ｔ２を超えて変化したときのチップ１７ｃの座標Ｐ１を取得する（ステップＳ２４）。チップ１７ｃがＶ溝６１の斜面６１ａに倣って第１倣い制御（ステップＳ２３）の場合の反対側からＶ溝６１の中心へ近づくようにプローブ１７を移動する第２倣い制御（ステップＳ２７）の実行中に角度αが閾値Ｔ１を超えて変化したときのチップ１７ｃの座標Ｐ２を取得する（ステップＳ２８）。座標Ｐ１及びＰ２に基づいてＶ溝６１の中心の座標Ｐ０を算出する（ステップＳ１７）。チップ１７ｃがＶ溝６１の中心に近づいているときに取得した座標Ｐ１とチップ１７ｃが反対側からＶ溝６１の中心に近づいているときに取得した座標Ｐ２に基づいてＶ溝６１の中心の座標Ｐ０を算出するため、Ｖ溝中心を高精度に測定することができる。換言すると、チップ１７ｃが２方向からＶ溝６１の斜面を上から下に移動しているときにそれぞれ取得した座標Ｐ１及びＰ２に基づいて座標Ｐ０を算出するため、Ｖ溝中心を高精度に測定することができる。更に、チップ１７ｃがＶ溝６１の中心に近づいているときにチップ１７ｃの座標を取得するように座標の取得方法が統一されているため、Ｖ溝中心の測定値はスタイラス１７ｂの撓み等の影響を受けにくく、測定の繰り返し精度が高い。

更に、本実施の形態によれば、ステップＳ２２において、角度αが閾値Ｔ２になったときの位置からのチップ１７ｃの移動距離が所定の長さＬになるまでプローブ１７を移動すし、ステップＳ２６において、角度αが閾値Ｔ１になったときの位置からのチップ１７ｃの移動距離が所定の長さＬになるまでプローブ１７を移動するので、ステップＳ２３及びＳ２７の開始時の条件が一定になる。したがって、測定の繰り返し精度が更に高くなる。

更に、本実施の形態によれば、ステップＳ１５（ステップＳ２１〜Ｓ２８）において、Ｖ溝６１の長手方向に垂直な固定平面としてのＺｗＸｗ平面を拘束面とする高さ一定倣い制御を実行する。したがって、本実施の形態によるＶ溝求心測定方法は、螺旋状に形成されたＶ溝及び直線状に形成されたＶ溝の求心測定に好適である。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる形状測定装置及びＶ溝求心測定方法を説明する。実施の形態２にかかる形状測定装置及びＶ溝求心測定方法は、円錐状に形成されたＶ溝の中心測定に好適である。以下、実施の形態１と共通する事項の説明は省略される場合がある。

図１０を参照して、実施の形態２にかかるコントローラ４は、実施の形態１にかかるコントローラ４の構成に加えて、速度算出部４８を備える。速度算出部４８は、チップ１７ｃの座標を表すベクトルＣに基づいて、チップ１７ｃの現在の速度を算出する。速度算出部４８は、専用回路として設けられてもよく、図示されないＣＰＵが図示されない記憶装置に格納されたコンピュータプログラムを実行することで実現されてもよい。

図１１を参照して、実施の形態２にかかる制御部４０は、実施の形態１にかかる制御部４０の構成に加えて、２拘束面倣いベクトル生成部４０６と、固定倣いベクトル生成部４０７とを備える。２拘束面倣いベクトル生成部４０６及び固定倣いベクトル生成部４０７の動作は、後述する。

図１２を参照して、Ｖ溝求心測定の対象となるワークを説明する。ワークＷとしてのワーク７０には、円錐状のＶ溝７１が平面７０ａに開口するように形成されている。平面７０ａは、ワーク７０の表面である。Ｖ溝７１の斜面７１ａは円錐面に形成されている。斜面７１ａと平面７０ａは、交線７１ｃで交わっている。ワーク６０に対してワーク座標系が設定されている。ワーク座標系は互いに直交するＸｗ軸、Ｙｗ軸、及びＺｗ軸を含む。Ｚｗ軸は、平面７０ａの法線に一致している。ここで、ワーク７０は、Ｘｗ軸、Ｙｗ軸、及びＺｗ軸がそれぞれＸｍ軸、Ｙｍ軸、及びＺｍ軸に概ね平行になるように定盤１１に設置されることが好ましい。

図１３を参照して、実施の形態２にかかるＶ溝求心測定方法は、ステップＳ３０〜Ｓ３７を含む。図１４を参照して、ステップＳ３５としてのＶ溝検出モードは、ステップＳ４１〜Ｓ４８を含む。

（ステップＳ３０、Ｓ３１）
図１５は、実施の形態２にかかるＶ溝求心測定方法におけるプローブ１７の動作を示す模式図である。図１５（ａ）に示すように、制御部４０は、駆動部１３にプローブ１７を現在位置からＶ溝７１の上方の開始位置に移動させる（ステップＳ３０）。図１５（ｂ）に示すように、制御部４０は、駆動部１３にプローブ１７をＶ溝７１の表面に向かってアプローチさせる（ステップＳ３１１）。このとき、駆動部１３はプローブ１７をＺｗ軸に平行に移動する。

（ステップＳ３２）
制御部４０は、チップ１７ｃがワーク７０の表面に到達したか判定する。具体的には、制御部４０は、振れベクトルＥの絶対値が接触判定閾値より大きくなるとチップ１７ｃがワーク７０の表面に到達したと判定し（ステップＳ３２においてＹＥＳ）、駆動部１３にプローブ１７を停止させ、ステップＳ３３に移行する。振れベクトルＥの絶対値が接触判定閾値より大きくない場合（ステップＳ３２においてＮＯ）、ステップＳ３１に戻る。

（ステップＳ３３）
制御部４０は、振れベクトルＥの方向と所定方向（Ｚｗ軸の方向）のなす角度αが二つの閾値Ｔ１及びＴ２の間か判定する。例えば、閾値Ｔ１は−０．５°、閾値Ｔ２は＋０．５°である。これにより、チップ１７ｃがＶ溝７１の中心（底）の近傍にあるか判定することができる。以下、ステップＳ３１のアプローチによりチップ１７ｃが斜面７１ａに到達し、ステップＳ３２においてプローブ１７が停止したときの角度αの値が閾値Ｔ１より小さい場合について説明する。角度αが閾値Ｔ１より小さいため（ステップＳ３３においてＮＯ）、ステップＳ３４に移行する。

（ステップＳ３４）
図１５（ｃ）を参照して、制御部４０は、角度αが閾値Ｔ１となるまで、同時に２つの平面７５及び７６を拘束面として用いた高さ一定倣い制御を実行する。平面７５は、チップ１７ｃの中心を通り、Ｚｗ軸及びＸｗ軸に平行な平面である。平面７６は、チップ１７ｃの中心を通り、Ｚｗ軸及びＹｗ軸に平行な平面である。平面７５及び７６は、チップ１７ｃとともに移動する。尚、斜面７１ａと平面７０ａの交線７１ｃの内側の円７７は、角度αが閾値Ｔ１又はＴ２となる位置を示している。

具体的には、進行方向ベクトル生成部４０１、振れ方向ベクトル生成部４０２、高さ方向ベクトル生成部４０３、及びベクトル合成部４０４は、数式（４）〜（１３）を用いて説明した高さ一定倣い制御の場合と同様に、平面７５を拘束面とする高さ一定倣い制御のためのプローブ１７の第１目標速度ベクトルＶ_Ｃ１を生成する。第１目標速度ベクトルＶ_Ｃ１は、合成速度ベクトルＶ_Ｃに相当する。ただし、Ｚｗ軸の単位ベクトルのかわりにＹｗ軸の単位ベクトルを用い、チップ１７ｃの中心のＺｗ座標の値Ｃ_ｈのかわりにチップ１７ｃの中心のＹｗ座標の値を用い、平面５５のＺｗ座標の値Ｚ_ｈのかわりに平面７５のＹｗ座標の値（＝チップ１７ｃの中心のＹｗ座標の値）を用いる。

同様に、進行方向ベクトル生成部４０１、振れ方向ベクトル生成部４０２、高さ方向ベクトル生成部４０３、及びベクトル合成部４０４は、平面７６を拘束面とする高さ一定倣い制御のためのプローブ１７の第２目標速度ベクトルＶ_Ｃ２を生成する。第２目標速度ベクトルＶ_Ｃ２は、合成速度ベクトルＶ_Ｃに相当する。ただし、Ｚｗ軸の単位ベクトルのかわりにＸｗ軸の単位ベクトルを用い、チップ１７ｃの中心のＺｗ座標の値Ｃ_ｈのかわりにチップ１７ｃの中心のＸｗ座標の値を用い、平面５５のＺｗ座標の値Ｚ_ｈのかわりに平面７６のＸｗ座標の値（＝チップ１７ｃの中心のＸｗ座標の値）を用いる。

２拘束面倣いベクトル生成部４０６は、第１目標速度ベクトルＶ_Ｃ１及び第２目標速度ベクトルＶ_Ｃ２を合成して合成目標速度ベクトルＶ_Ｃ０を生成する。座標系変換部４０５は、ワーク座標系の合成目標速度ベクトルＶ_ＣＯをマシン座標系の出力速度ベクトルＶ_Ｍ０に変換する。制御部４０は、出力速度ベクトルＶ_Ｍ０に基づいて駆動部１３を制御する。これにより、図１５（ｃ）に示すように、制御部４０は、チップ１７ｃが斜面７１ａに倣ってＶ溝７１の中心へ近づくように駆動部１３にプローブ１７を移動させる。チップ１７ｃが斜面７１ａに倣ってＶ溝７１の中心に近づくとき、チップ１７ｃと斜面７１ａの接触点がＶ溝７１の中心へ近づく。

尚、合成目標速度ベクトルＶ_Ｃ０の絶対値が閾値より大きい場合、２拘束面倣いベクトル生成部４０６は合成目標速度ベクトルＶ_Ｃ０を補正して補正目標速度ベクトルを生成してもよい。補正目標速度ベクトルの方向は合成目標速度ベクトルＶ_Ｃ０の方向と一致し、補正目標速度ベクトルの絶対値は閾値以下である。この場合、制御部４０は、補正目標速度ベクトルに基づいて駆動部１３を制御する。

図１５（ｄ）に示すように、制御部４０は、角度αが閾値Ｔ１に到達したときのチップ１７ｃの速度のＸｗ成分Ｖ_ｔｘ’及びＹｗ成分Ｖ_ｔｙ’を検出する。Ｖ_ｔｘ’及びＶ_ｔｙ’は、Ｚｗ軸に垂直な成分である。制御部４０は、Ｖ_ｔｘ’、Ｖ_ｔｙ’及び所定の固定値Ｆに基づいて、下記式で表されるＶ_ｔｘ及びＶ_ｔｙを決定する。

角度αが閾値Ｔ１になると（ステップＳ３３においてＹＥＳ）、ステップＳ３５に移行する。上述したように、ステップＳ３５は、ステップＳ４１〜Ｓ４８を含んでいる。尚、角度αが閾値に等しいとき、チップ１７ｃはＶ溝７１の斜面７１ａに複数の点で接触するが、図１５（ｄ）においては説明をわかり易くするために一点接触としている。以下の角度αが閾値に等しい場合の図示についても同様である。

（ステップＳ４１）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ２となるまでＶ_ｔｘ及びＶ_ｔｙに基づく固定倣い制御を実行する。ここで、固定倣いベクトル生成部４０７は、下記式で表されるチップ１７ｃの目標速度ベクトルＶ_ｔを生成する。

固定倣いベクトル生成部４０７は、振れベクトルＥの絶対値が基準振れ量Ｅ_０に近づくように、目標速度ベクトルＶ_ｔのＺｗ成分の値Ｖ_ｔｚを決定する。すなわち、目標速度ベクトルＶ_ｔは、Ｘｗ成分及びＹｗ成分がそれぞれＶ_ｔｘ及びＶ_ｔｙに固定され、Ｚｗ成分だけが変動する。座標変換部４０５は、ワーク座標系の目標速度ベクトルＶ_ｔをマシン座標系の出力速度ベクトルＶ_Ｍｔに変換する。制御部４０は、出力速度ベクトルＶ_Ｍｔに基づいて駆動部１３を制御する。この制御が実行されているときのプローブ１７の速度をＺｗ軸に平行なベクトルと垂直なベクトルの二つに分解すると、Ｚｗ軸に垂直なベクトルの大きさは固定値Ｆで一定であり、Ｚｗ軸に垂直なベクトルの方向はＶ_ｔｘ’及びＶ_ｔｙ’によって定まる方向で一定である。

これにより、制御部４０は、プローブ１７の速度のＺｗ軸に垂直な成分をＶ_ｔｘ及びＶ_ｔｙに基づいて制御しながら、図１５（ｄ）に示すようにチップ１７ｃが斜面７１ａに倣ってＶ溝７１の中心へ近づくように駆動部１３にプローブ１７を移動させ、図１５（ｅ）に示すようにチップ１７ｃが斜面７１ａに倣ってＶ溝７１の中心から遠ざかるように駆動部１３にプローブ１７を移動させる。チップ１７ｃが斜面７１ａに倣ってＶ溝７１の中心から遠ざかるとき、チップ１７ｃと斜面７１ａの接触点がＶ溝７１の中心から遠ざかる。

（ステップＳ４２）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ２となったときの位置からのチップ１７ｃの移動距離が所定の長さＬになるまで、Ｖ_ｔｘ及びＶ_ｔｙに基づく固定倣い制御を実行する。ステップＳ４２における固定倣い制御は、ステップＳ４１における固定倣い制御と同様である。これにより、図１５（ｆ）に示すように、制御部４０は、チップ１７ｃが斜面７１ａに倣ってＶ溝７１の中心から遠ざかるように駆動部１３にプローブ１３を移動させ、角度αが閾値Ｔ２になったときの位置からのチップ１７ｃの移動距離が所定の長さＬになると駆動部１３にプローブ１７を停止させる。

（ステップＳ４３）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ２に近づくようにＶｔｘ及びＶｔｙに基づく固定倣い制御を実行する。ステップＳ４３における固定倣い制御は、ステップＳ４１における固定倣い制御と基本的に同様である。ただし、チップ１７ｃの目標速度ベクトルＶ_ｔは下記式で表される。

すなわち、目標速度ベクトルＶ_ｔは、Ｘｗ成分及びＹｗ成分がそれぞれ−Ｖ_ｔｘ及び−Ｖ_ｔｙに固定され、Ｚｗ成分だけが変動する。これにより、図１５（ｇ）に示すように、制御部４０は、プローブ１７の速度のＺｗ軸に垂直な成分をＶ_ｔｘ及びＶ_ｔｙに基づいて制御しながら、チップ１７ｃが斜面７１ａに倣ってＶ溝７１の中心に近づくように駆動部１３にプローブ１７を移動させる。

（ステップＳ４４）
図１５（ｇ）に示すように、閾値対応座標取得部４６は、角度αが閾値Ｔ２を超えて変化したときのチップ１７ｃの座標Ｐ１を測定値として取得する。例えば、閾値対応座標取得部４６は、角度αが閾値Ｔ２を超えて変化したときのベクトルＣを座標Ｐ１として取得する。

（ステップＳ４５）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ１となるまでＶ_ｔｘ及びＶ_ｔｙに基づく固定倣い制御を実行する。ステップＳ４５における固定倣い制御は、ステップＳ４３における固定倣い制御と同様である。これにより、制御部４０は、図１５（ｈ）に示すようにチップ１７ｃが斜面７１ａに倣ってＶ溝７１の中心へ近づくように駆動部１３にプローブ１７を移動させ、図１５（ｉ）に示すようにチップ１７ｃが斜面７１ａに倣ってＶ溝７１の中心から遠ざかるように駆動部１３にプローブ１７を移動させる。

（ステップＳ４６）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ１となったときの位置からのチップ１７ｃの移動距離が所定の長さＬになるまでＶ_ｔｘ及びＶ_ｔｙに基づく固定倣い制御を実行する。ステップＳ４６における固定倣い制御は、ステップＳ４３における固定倣い制御と同様である。これにより、図１５（ｊ）に示すように、制御部４０は、チップ１７ｃが斜面７１ａに倣ってＶ溝７１の中心から遠ざかるように駆動部１３にプローブ１３を移動させ、角度αが閾値Ｔ１になったときの位置からのチップ１７ｃの移動距離が所定の長さＬになると駆動部１３にプローブ１７を停止させる。

（ステップＳ４７）
制御部４０は、角度αが閾値Ｔ１に近づくようにＶ_ｔｘ及びＶ_ｔｙに基づく固定倣い制御を実行する。ステップＳ４７における固定倣い制御は、ステップＳ４１における固定倣い制御と同様である。これにより、図１５（ｋ）に示すように、制御部４０は、チップ１７ｃが斜面７１ａに倣ってＶ溝７１の中心に近づくように駆動部１３にプローブ１７を移動させる。

（ステップＳ４８）
図１５（ｋ）に示すように、閾値対応座標取得部４６は、角度αが閾値Ｔ１を超えて変化したときのチップ１７ｃの座標Ｐ２を測定値として取得する。例えば、閾値対応座標取得部４６は、角度αが閾値Ｔ１を超えて変化したときのベクトルＣを座標Ｐ２として取得する。ステップＳ４８においては、チップ１７ｃがステップＳ４４の場合の反対側からＶ溝７１の中心へ近づいているときにチップ１７ｃの座標を取得する。その後、制御部４０は、駆動部１３にプローブ１７の移動を停止させる。ステップＳ４８の後、ステップＳ３６に移行する。

（ステップＳ３６、Ｓ３７）
図１５（ｌ）に示すように、制御部４０は、駆動部１３にプローブ１７をリトラクトさせる（ステップＳ３６）。Ｖ溝中心算出部４７は、座標Ｐ１及びＰ２に基づいて、Ｖ溝７１の中心の座標Ｐ０を測定値として算出する（ステップＳ３７）。例えば、座標ＰＯは数式（１５）で表される。コンピュータ本体２１は、座標ＰＯを測定データとして保存する。

尚、ステップＳ３２においてプローブ１７が停止したときの角度αの値が閾値Ｔ２より大きい場合、ステップＳ３４及びステップＳ２１〜Ｓ２８において閾値Ｔ１と閾値Ｔ２が入れ替わる。

また、ステップＳ３２においてプローブ１７が停止したときの角度αが二つの閾値Ｔ１及びＴ２の間の場合、ステップＳ３４は実行されず、ステップＳ３５（Ｓ４１〜Ｓ４８）におけるＶ_ｔｘ及びＶ_ｔｙは下記式で表される。

この場合、ステップＳ４１及びＳ４２におけるプローブ１７の速度をＺｗ軸に平行なベクトルと垂直なベクトルの二つに分解すると、Ｚｗ軸に垂直なベクトルの大きさは固定値Ｆで一定であり、Ｚｗ軸に垂直なベクトルの方向はＸｗ軸プラス側である。

本実施の形態によれば、チップ１７ｃがＶ溝７１の斜面７１ａに倣ってＶ溝７１の中心へ近づくようにプローブ１７を移動する第１倣い制御（ステップＳ４３）の実行中に角度αが閾値Ｔ２を超えて変化したときのチップ１７ｃの座標Ｐ１を取得する（ステップＳ４４）。チップ１７ｃがＶ溝７１の斜面７１ａに倣って第１倣い制御（ステップＳ４３）の場合の反対側からＶ溝７１の中心へ近づくようにプローブ１７を移動する第２倣い制御（ステップＳ４７）の実行中に角度αが閾値Ｔ１を超えて変化したときのチップ１７ｃの座標Ｐ２を取得する（ステップＳ４８）。座標Ｐ１及びＰ２に基づいてＶ溝７１の中心の座標Ｐ０を算出する（ステップＳ３７）。チップ１７ｃがＶ溝７１の中心に近づいているときに取得した座標Ｐ１とチップ１７ｃが反対側からＶ溝７１の中心に近づいているときに取得した座標Ｐ２に基づいてＶ溝７１の中心の座標Ｐ０を算出するため、Ｖ溝中心を高精度に測定することができる。換言すると、チップ１７ｃが２方向からＶ溝７１の斜面を上から下に移動しているときにそれぞれ取得した座標Ｐ１及びＰ２に基づいて座標Ｐ０を算出するため、Ｖ溝中心を高精度に測定することができる。更に、チップ１７ｃがＶ溝７１の中心に近づいているときにチップ１７ｃの座標を取得するように座標の取得方法が統一されているため、Ｖ溝中心の測定値はスタイラス１７ｂの撓み等の影響を受けにくく、測定の繰り返し精度が高い。

更に、本実施の形態によれば、ステップＳ４２において、角度αが閾値Ｔ２になったときの位置からのチップ１７ｃの移動距離が所定の長さＬになるまでプローブ１７を移動すし、ステップＳ４６において、角度αが閾値Ｔ１になったときの位置からのチップ１７ｃの移動距離が所定の長さＬになるまでプローブ１７を移動するので、ステップＳ４３及びＳ４７の開始時の条件が一定になる。したがって、測定の繰り返し精度が更に高くなる。

更に、本実施の形態によれば、同時に２つの平面７５及び７６を拘束面として用いた高さ一定倣い制御の実行中に角度αが閾値Ｔ１又はＴ２に到達したときのチップ１７ｃの速度のＺｗ軸に垂直な成分Ｖ_ｔｘ’及びＶ_ｔｙ’を検出し（ステップＳ３４）、ステップＳ３５（Ｓ４１〜Ｓ４８）においてプローブ１７の速度のＺｗ軸に垂直な成分をＶ_ｔｘ’及びＶ_ｔｙ’に基づいて制御する。したがって、ステップＳ３５において、チップ１７ｃの軌跡が円錐状に形成されたＶ溝７１の中心を通る倣い制御を実現でき、チップ１７ｃがＶ溝７１の中心を通過するときに倣いが停止することを回避できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１００ 形状測定装置
１ 三次元測定機
２ コンピュータ
３ ジョイスティックボックス
４ コントローラ
１３ 駆動部
１７ プローブ
１７ａ プローブ本体
１７ｂ スタイラス
１７ｃ チップ
４０ 制御部
４１ プローブ座標検出部
４２ 振れベクトル検出部
４３ チップ座標算出部
４４ 角度算出部
４５ 移動距離算出部
４６ 閾値対応座標取得部
４７ Ｖ溝中心算出部
４８ 速度算出部
Ｗ（５０、６０、７０） ワーク
５５、７５、７６ 平面（拘束面）
６１、７１ Ｖ溝
６１ａ、６１ｂ、７１ａ 斜面

Claims (5)

1. 被測定物を測定するためのチップを有するプローブと、
   前記プローブを移動する駆動部と、
   前記プローブの座標を検出するプローブ座標検出部と、
   前記プローブの振れベクトルを検出する振れベクトル検出部と、
   前記振れベクトルの方向と所定方向のなす角度を算出する角度算出部と、
   前記プローブの座標及び前記振れベクトルに基づいて前記チップの座標を算出するチップ座標算出部と、
   前記チップがＶ溝の斜面に倣って前記Ｖ溝の中心へ近づくように前記駆動部に前記プローブを移動させる第１倣い制御と前記チップが前記Ｖ溝の斜面に倣って前記第１倣い制御の場合の反対側から前記Ｖ溝の中心へ近づくように前記駆動部に前記プローブを移動させる第２倣い制御とを実行する制御部と、
   前記第１倣い制御の実行中において前記角度が第１閾値を超えて変化したときの前記チップの座標を第１座標として取得し、前記第２倣い制御の実行中において前記角度が第２閾値を超えて変化したときの前記チップの座標を第２座標として取得する閾値対応座標取得部と、
   前記第１座標及び前記第２座標に基づいて前記Ｖ溝の中心の座標を算出するＶ溝中心算出部と
   を具備する
   形状測定装置。
2. 前記制御部は、
   前記第１倣い制御を実行する前に、前記チップが前記Ｖ溝の斜面に倣って前記Ｖ溝の中心から遠ざかるように前記駆動部に前記プローブを移動させる第３倣い制御を実行し、
   前記第３倣い制御において、前記角度が前記第１閾値になったときの位置からの前記チップの移動距離が所定長さに達するまで前記駆動部に前記プローブを移動させ、
   前記第２倣い制御を実行する前に、前記チップが前記Ｖ溝の斜面に倣って前記Ｖ溝の中心から遠ざかるように前記駆動部に前記プローブを移動させる第４倣い制御を実行し、
   前記第４倣い制御において、前記角度が前記第２閾値になったときの位置からの前記チップの移動距離が所定長さに達するまで前記駆動部に前記プローブを移動させる
   請求項１に記載の形状測定装置。
3. 前記制御部は、前記第１及び第２倣い制御において、前記Ｖ溝の長手方向に垂直な固定平面を拘束面とする高さ一定倣い制御を実行する
   請求項１又は２に記載の形状測定装置。
4. 前記制御部は、
   前記チップが前記Ｖ溝の斜面に倣って前記Ｖ溝の中心へ近づくように前記駆動部に前記プローブを移動させる第５倣い制御を実行し、
   前記第５倣い制御において、前記所定方向に平行な第１平面を拘束面とする高さ一定倣い制御のための前記プローブの第１目標速度ベクトルを生成し、前記所定方向に平行且つ前記第１平面に垂直な第２平面を拘束面とする高さ一定倣い制御のための前記プローブの第２目標速度ベクトルを生成し、前記第１目標速度ベクトル及び前記第２目標速度ベクトルの合成ベクトルに基づいて前記駆動部に前記プローブを移動させ、前記角度が前記第１閾値又は前記第２閾値に到達したときの前記チップの速度の前記所定方向に垂直な成分を検出速度成分として検出し、
   前記第１平面及び前記第２平面は、前記チップとともに移動し、
   前記制御部は、前記第１及び第２倣い制御において、前記プローブの速度の前記所定方向に垂直な成分を前記検出速度成分に基づいて制御する
   請求項１又は２に記載の形状測定装置。
5. プローブのチップがＶ溝の斜面に倣って前記Ｖ溝の中心へ近づくように前記プローブを移動する第１倣い工程において前記プローブの振れ方向と所定方向のなす角度が第１閾値を超えて変化したときの前記チップの座標を第１座標として取得し、
   前記チップが前記Ｖ溝の斜面に倣って前記第１倣い工程の場合の反対側から前記Ｖ溝の中心へ近づくように前記プローブを移動する第２倣い工程において前記角度が第２閾値を超えて変化したときの前記チップの座標を第２座標として取得し、
   前記第１座標及び前記第２座標に基づいて前記Ｖ溝の中心の座標を算出する
   Ｖ溝求心測定方法。

Images