JP2015158387A - 三次元測定機及び三次元測定機による補正行列算出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献2に係る従来の三次元測定機にあっては、プローブの先端球が基準球の弦に平行な移動経路に沿って移動し、基準球による測定中にスタイラスの押込み量と測定方向の両方が同時に変化するため、それぞれの変化が測定誤差に及ぼす影響を分離し難い。つまり、この特許文献2に開示された発明は、高精度なプローブの補正行列の算出が複雑化するという問題がある。また、正弦曲線経路の場合、移動経路の長さが長くなり、測定の時間が長くなるという問題がある。
前記プローブにおいて、前記スタイラスの基端側に設けられて前記測定子の変位を検出する測定値変位検出部と、
前記プローブを所定の方向に移動させるための駆動部と、
前記駆動部によって前記プローブを移動させた際の前記プローブの移動量を検出するスケール部と、
前記プローブの前記測定値変位検出部の検出値を補正するための補正行列を算出する補正行列算出部と、を備え、
前記補正行列算出部は、
校正基準体の表面における法線方向から、前記プローブの前記測定子を前記校正基準体の表面に1点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させる測定によって取得された、前記プローブの前記測定値変位検出部による第1の検出値と、前記スケール部による第2の検出値とに基づいて、前記補正行列の対角成分を算出する第1の補正成分算出処理部と、
前記プローブの前記測定子の中心と前記校正基準体の基準点又は基準線との相対距離を一定にして、前記校正基準体の表面を前記測定子で倣い測定することによって取得された、前記プローブの前記測定値変位検出部による第3の検出値と前記スケール部による第4の検出値とに基づいて、前記補正行列の非対角成分を算出する第2の補正成分算出処理部と、を有する。
この三次元測定機によれば、補正行列の算出に必要な検出値を効率的に取得した上で、対角成分と非対角成分のそれぞれの算出に適した方法で個別に算出するため、補正行列の算出を容易にして、算出時間の短縮化を図り、高精度にプローブの補正行列を算出することができる。
前記プローブの前記測定子を、前記校正基準体の近接位置から前記法線方向に移動させた後、前記プローブの移動を反転させて前記測定子が前記校正基準体から離れるまで前記測定子を前記法線方向に移動させ、前記測定子が前記校正基準体に接触してから離れるまでの間において、前記プローブの前記測定値変位検出部による前記第1の検出値と前記スケール部による前記第2の検出値とを取得する。
校正基準体の表面に対する法線方向から、前記測定子を前記校正基準体の表面に1点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させて、前記プローブの前記測定値変位検出部による第1の検出値と前記スケール部による第2の検出値とを実測取得する一点接触測定工程と、
前記一点接触測定工程で採取された前記第1の検出値と前記第2の検出値とに基づいて、前記補正行列の対角成分を算出する第1の補正行列算出工程と、
前記プローブの前記測定子の中心と前記校正基準体の基準点又は基準線との相対距離を一定にして、前記校正基準体の表面を前記測定子で倣い測定し、前記プローブの前記測定値変位検出部における第3の検出値と前記スケール部における第4の検出値を実測取得する倣い測定工程と、
前記倣い測定工程で採取された前記第3の検出値と前記第4の検出値とに基づいて、前記補正行列の非対角成分を算出する第2の補正行列算出工程と、を有する。
この三次元測定機による補正行列算出方法によれば、補正行列の算出に必要な検出値を効率的に取得した上で、対角成分と非対角成分のそれぞれの算出に適した方法で個別に算出するため、補正行列の算出を容易にして、算出時間の短縮化を図り、高精度にプローブの補正行列を算出することができる。
前記プローブの前記測定子を前記校正基準体の近接位置から前記法線方向に、前記プローブの前記測定値変位検出部の検出値が所定値に達するまで移動させた後、前記プローブの移動を反転させて前記測定子が前記校正基準体から離れるまで前記測定子を前記法線方向に移動させ、前記測定子が前記校正基準体に接触してから離れるまでの間において、前記プローブの前記測定値変位検出部における前記第1の検出値と前記スケール部における第2の検出値とを取得する。
前記測定子が、三軸座標のうち一軸方向にのみ変位可能なように制御された状態で、前記法線方向から前記測定子を前記校正基準体の表面に1点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させる。
図1及び図2に示されるように、三次元測定機1は、測定対象物を測定するための様々な駆動機構や駆動を制御するための駆動制御部31などを備えた三次元測定機本体2と、操作レバーによって三次元測定機本体2を手動で操作するための操作手段4と、三次元測定機本体2に所定の指令を与えるとともに、演算処理を実行するホストコンピュータ5と、を備えている。
図1に示されるように、三次元測定機本体2は、測定対象物を測定するためのプローブ10を備えている。このプローブ10は、先端に球状の測定子10aを有するスタイラス10bと、スタイラス10bの基端部で測定子10aの移動(変位)を検出する測定子変位検出部Pとで、構成されている。このプローブ10の測定値変位検出部Pは、三次元測定機本体2の駆動部40(図2参照)によって三次元方向に移動させることができる。
ホストコンピュータ5は、CPU(Central Processing Unit)や、メモリ等を備えており、駆動制御部31に所定の指令を与えることで三次元測定機本体2を制御するものである。このホストコンピュータ5は、指令部51と、移動量取得部52と、測定値算出部53と、補正行列算出部54と、ホストコンピュータ5で用いられるデータを記憶する記憶部55とを備える。
2…三次元測定機本体
10…プローブ
10a…測定球(測定子)
10b…スタイラス
11 定盤
14…スライダ
40…駆動部
54…補正行列算出部
54A…第1の補正成分算出処理部
54B…第2の補正成分算出処理部
60…基準球(校正基準体)
A11、A22、A33…補正行列の対角成分
A12、A13、A21、A23、A31、A32…補正行列の非対角成分
P…測定値変位検出部
S…スケール部
Claims (6)
- 先端側に測定子が設けられたスタイラスを有すると共に、被測定物に前記測定子が接触して測定を行うプローブと、
前記プローブの前記スタイラスの基端側に設けられて前記測定子の変位を検出する測定値変位検出部と、
前記プローブを所定の方向に移動させるための駆動部と、
前記駆動部によって前記プローブを移動させた際の前記プローブの移動量を検出するスケール部と、
前記プローブの前記測定値変位検出部の検出値を補正するための補正行列を算出する補正行列算出部と、を備え、
前記補正行列算出部は、
校正基準体の表面における法線方向から、前記プローブの前記測定子を前記校正基準体の表面に1点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させる測定によって取得された、前記プローブの前記測定値変位検出部による第1の検出値と、前記スケール部による第2の検出値とに基づいて、前記補正行列の対角成分を算出する第1の補正成分算出処理部と、
前記プローブの前記測定子の中心と前記校正基準体の基準点又は基準線との相対距離を一定にして、前記校正基準体の表面を前記測定子で倣い測定することによって取得された、前記プローブの前記測定値変位検出部による第3の検出値と前記スケール部による第4の検出値とに基づいて、前記補正行列の非対角成分を算出する第2の補正成分算出処理部と、を有する、
三次元測定機。 - 前記第1の補正成分算出処理部において、
前記プローブの前記測定子を、前記校正基準体の近接位置から前記法線方向に移動させた後、前記プローブの移動を反転させて前記測定子が前記校正基準体から離れるまで前記測定子を前記法線方向に移動させ、前記測定子が前記校正基準体に接触してから離れるまでの間において、前記プローブの前記測定値変位検出部による前記第1の検出値と前記スケール部による前記第2の検出値とを取得する、
請求項1記載の三次元測定機。 - 前記測定子が、三軸座標のうち一軸方向にのみ変位可能なように制御された状態で、前記法線方向から前記測定子を前記校正基準体の表面に1点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させる、
請求項1又は2記載の三次元測定機。 - スタイラスに設けられた被測定物に接触する測定子の変位を検出する測定値変位検出部を有するプローブを所定の方向に移動させるための駆動部によって前記プローブを移動させた際の前記プローブの移動量を検出するスケール部を有し、前記プローブの前記測定値変位検出部の検出値を補正するための補正行列を算出する補正行列算出部を備えた三次元測定機であって、
校正基準体の表面に対する法線方向から、前記測定子を前記校正基準体の表面に1点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させて、前記プローブの前記測定値変位検出部による第1の検出値と前記スケール部による第2の検出値とを実測取得する一点接触測定工程と、
前記一点接触測定工程で採取された前記第1の検出値と前記第2の検出値とに基づいて、前記補正行列の対角成分を算出する第1の補正行列算出工程と、
前記プローブの前記測定子の中心と前記校正基準体の基準点又は基準線との相対距離を一定にして、前記校正基準体の表面を前記測定子で倣い測定し、前記プローブの前記測定値変位検出部における第3の検出値と前記スケール部における第4の検出値を実測取得する倣い測定工程と、
前記倣い測定工程で採取された前記第3の検出値と前記第4の検出値とに基づいて、前記補正行列の非対角成分を算出する第2の補正行列算出工程と、を有する、
三次元測定機による補正行列算出方法。 - 一点接触測定工程において、
前記プローブの前記測定子を前記校正基準体の近接位置から前記法線方向に、前記プローブの前記測定値変位検出部の検出値が所定値に達するまで移動させた後、前記プローブの移動を反転させて前記測定子が前記校正基準体から離れるまで前記測定子を前記法線方向に移動させ、前記測定子が前記校正基準体に接触してから離れるまでの間において、前記プローブの前記測定値変位検出部における前記第1の検出値と前記スケール部における第2の検出値とを取得する、
請求項4記載の三次元測定機による補正行列算出方法。 - 一点接触測定工程において、
前記測定子が、三軸座標のうち一軸方向にのみ変位可能なように制御された状態で、前記法線方向から前記測定子を前記校正基準体の表面に1点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させる、
請求項4又は5記載の三次元測定機による補正行列算出方法。
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