JP2019049481A - 校正装置及び校正方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、三次元測定システム9の概略図である。図1に示すように、三次元測定システム9は、本発明の被測定装置に相当する三次元測定機10(CMM:Coordinate Measuring Machine)と、駆動コントローラ30と、校正装置本体40と、コンピュータ60と、を備える。
三次元測定機10は、接触式のタッチプローブ25a(図2参照)の位置及び姿勢を変位させながら不図示の被測定物(ワーク)内の測定位置での座標値(X軸方向の座標値、Y軸方向の座標値、及びZ軸方向の座標値)を測定する測定機であり、座標測定機又は三次元座標測定機とも称される。なお、図1中のX軸、Y軸、及びZ軸は、三次元測定機10に固有の機械座標原点に基づいて定められる座標系である。
図3は、校正装置本体40の概略図である。図1及び図3に示すように、校正装置本体40は、後述のコンピュータ60と共に本発明の校正装置を構成するものである。この校正装置本体40は、三次元測定機10の定盤14の上面に配置された7個のボールレンズ80A,80Bを用いて、三次元測定機10のプローブヘッド24(レーザヘッド24L)の位置決め精度(すなわち寸法測定精度)の測定を行う。校正装置本体40は、光周波数コム光源42、エタロン43、パルス干渉計44、レーザプローブ47、及び光検出部48等を備える。
<ボールレンズの配置及び校正方向>
三次元測定機10の校正は、既述の校正装置本体40と定盤14の上面に配置された7個のボールレンズ80A,80Bとを用いて、既述のJIS B7440シリーズに従って行われる。具体的には、三次元測定機10の測定範囲内の7つの校正方向におけるレーザヘッド24Lの位置決め精度(寸法測定精度)を測定する。7つの校正方向は、測定範囲内の任意の対角4方向にそれぞれ沿った4つの校正方向D1と、三次元測定機10のXYZ軸にそれぞれ沿った3つの校正方向D2とを含む。
レーザヘッド24Lの位置決め精度の測定は、校正方向D1,D2ごと、すなわち7方向ごとに個別に実行される。最初に、レーザヘッド24Lのアライメントが実行される。なお、レーザヘッド24Lのアライメントには、レーザヘッド24Lの姿勢制御と、レーザヘッド24LのXYZ軸方向の位置制御と、が含まれる。
校正プログラム62B(図15参照)は、校正方向D1,D2ごとのレーザヘッド24Lの姿勢、アライメント位置P0、及び特定位置P1〜P5をそれぞれ規定したものである。この校正プログラム62Bは、レーザヘッド24Lの位置決め精度の測定に先立って予め作成された後、コンピュータ60に記憶される。
図15は、コンピュータ60の機能を示す機能ブロック図である。図15に示すように、コンピュータ60は、駆動コントローラ30を介して三次元測定機10に接続し、且つ校正装置本体40の各部(光周波数コム光源42及び光検出部48)に接続している。このコンピュータ60は、三次元測定機10による被測定物(不図示)の測定を制御する測定制御装置として機能し、且つ校正装置本体40と共に本発明の校正装置として機能する。なお、コンピュータ60の測定制御装置としての機能については公知技術であるので、図15では図示を省略している。
図16は、上記構成の三次元測定システム9における三次元測定機10の校正処理、より具体的にはレーザヘッド24Lの位置決め精度の測定処理の流れを示すフローチャートである(本発明の校正方法に相当)。
本実施形態では、三次元測定機10のXYZ軸方向に移動自在な可動部(Zキャリッジ22)に設けられたレーザヘッド24Lを設けることにより、定盤14上に配置された7個のボールレンズ80A,80Bの各々に対するレーザヘッド24Lのアライメントを、第1駆動部35及び第2駆動部36を駆動することにより実行できる。
上記実施形態では、パルス干渉計44の一例を図4に示したが、パルス干渉計44の構成は適宜変更してもよい。また、パルス干渉計44の代わりに、光コム50を用いたブロードスペクトル干渉計を本発明の干渉光学系として用いてもよい。
14…定盤,
24…プローブヘッド,
24L…レーザヘッド,
35…第1駆動部,
36…第2駆動部,
40…校正装置本体,
42…光周波数コム光源,
43…エタロン,
44…パルス干渉計,
47…レーザプローブ,
48…光検出部,
50…光コム,
50A…測定光,
50B…参照光,
54…光路差可変部,
57…リフレクタ,
58…走査ステージ,
59…反射コート面,
60…コンピュータ,
61…統括制御部,
62A…制御情報,
62B…校正プログラム,
63A…位置姿勢制御部,
63B…位置決め制御部,
65…走査制御部,
67…位置決め精度測定部,
80A,80B…ボールレンズ,
D1,D2…校正方向,
C1〜C6…光ファイバーケーブル,
P0…アライメント位置,
P1〜P5…特定位置
Claims (7)
- 複数方向に変位自在な可動部を有する被校正装置の校正を行う校正装置において、
前記可動部に設けられ、位置及び姿勢が変位自在な光ヘッドと、
複数の校正方向に対応した配置パターンで複数の反射体が前記被校正装置に配置されている場合、前記光ヘッドの位置及び姿勢を制御して、前記反射体に対する前記光ヘッドのアライメントを行う第1制御部と、
繰り返し周波数を有する光コムを出射する光周波数コム光源と、
前記光周波数コム光源から出射された前記光コムを測定光と参照光とに分岐させ、前記測定光を前記光ヘッドから前記反射体に出射し且つ前記参照光を所定位置の参照面へ出射して、前記反射体から前記光ヘッドが受光した前記測定光と、前記参照面にて反射された前記参照光との光干渉信号を出力する干渉光学系と、
前記繰り返し周波数に基づき決定される空間間隔を有する位置を特定位置とした場合、前記可動部を駆動して、前記反射体から前記反射体に対応する前記校正方向に沿った前記特定位置ごとに、前記光ヘッドを位置決めする第2制御部と、
前記干渉光学系に設けられ、前記第2制御部により前記光ヘッドが前記特定位置に位置決めされるごとに、前記測定光の光路と前記参照光の光路との光路差を変化させる光路差可変部と、
前記光路差可変部による前記光路差の変化が実行されている間、前記干渉光学系から出力された前記光干渉信号を検出する信号検出部と、
前記反射体ごとに、前記第1制御部、前記光周波数コム光源、前記第2制御部、前記光路差可変部、及び前記信号検出部を繰り返し作動させる第3制御部と、
を備える校正装置。 - 前記信号検出部の検出結果と、前記光路差可変部による前記光路差の変化とに基づき、前記可動部による前記光ヘッドの位置決め精度を前記特定位置ごとに測定する位置決め精度測定部を備え、
前記第3制御部は、前記反射体ごとに、前記位置決め精度測定部を繰り返し作動させる請求項1に記載の校正装置。 - 前記光路差可変部は、前記光路差を、予め定めた基準を中心とした一定範囲内で変化させる請求項1又は2に記載の校正装置。
- 前記測定光の光路と前記参照光の光路とが共通の光路を通る請求項1から3のいずれか1項に記載の校正装置。
- 前記測定光の光路と前記参照光の光路とがそれぞれ光ファイバーケーブルで構成される請求項1から4のいずれか1項に記載の校正装置。
- 複数方向に変位自在な可動部を有する被校正装置の校正を行う校正方法において、
複数の校正方向に対応した配置パターンで複数の反射体が前記被校正装置に配置され且つ前記可動部に光ヘッドが取り付けられている状態で、第1制御部が、前記光ヘッドの位置及び姿勢を制御して、前記反射体に対する前記光ヘッドのアライメントを行う第1工程と、
光周波数コム光源から繰り返し周波数を有する光コムを出射させる第2工程と、
干渉光学系が、前記光コムを測定光と参照光とに分岐させ、前記測定光を前記光ヘッドから前記反射体へ出射し且つ前記参照光を所定位置の参照面へ出射して、前記反射体から前記光ヘッドが受光した前記測定光と、前記参照面にて反射された前記参照光との光干渉信号を出力する第3工程と、
前記繰り返し周波数に基づき決定される空間間隔を有する位置を特定位置とした場合、第2制御部が、前記可動部を駆動して、前記反射体から前記反射体に対応する前記校正方向に沿った前記特定位置ごとに、前記光ヘッドを位置決めする第4工程と、
前記光ヘッドが前記特定位置に位置決めされるごとに、光路差可変部が、前記測定光の光路と前記参照光の光路との光路差を変化させる第5工程と、
信号検出部が、前記光路差可変部による前記光路差の変化が実行されている間、前記干渉光学系から出力された前記光干渉信号を検出する第6工程と、
第3制御部が、前記反射体ごとに、前記第1工程から前記第6工程までの各工程を繰り返し実行させる第7工程と、
を有する校正方法。 - 前記信号検出部の検出結果と、前記光路差可変部による前記光路差の変化とに基づき、前記可動部による前記光ヘッドの位置決め精度を前記特定位置ごとに測定する第8工程を有し、
前記第3制御部は、前記反射体ごとに、前記第8工程を繰り返し作動させる請求項6に記載の校正方法。
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