JP2020153977A - 三次元測定システム及び三次元測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 測定姿勢に簡便に変更させることができる三次元測定システム及び三次元測定方法を提供する。【解決手段】 三次元測定システムは定盤１８と、測定対象であるワークＷを保持し、ワークＷの姿勢を可変なロボットアーム５０と、定盤１８に対して相対移動可能に構成されたプローブ２２であって、ロボットアーム５０により保持されているワークＷの三次元測定を行うプローブ２２と、定盤１８とロボットアーム５０との相対位置の変化を検出する相対位置変化検出手段５５，５６と、相対位置変化検出手段５５，５６の検出結果に基づいてプローブ２２によるワークＷの測定結果を補正する補正手段３１と、を備える。【選択図】 図１５

Description

本発明は三次元測定システム及び方法に関し、特に三次元測定機とロボットアームとを使用した三次元測定システム及び方法に関する。

従来より、三次元測定機で測定対象であるワークを測定する際のワークの設置に関して様々な技術が提案されてきた。

例えば、特許文献１では、定盤上にワークを設置する際に用いられる測定治具が提案されている。特許文献１に記載された測定治具では、板材のパレット上に適宜ブロックを設置することができ、このブロックにより立体形状を有するワークを固定することができる。そして、予めワークを固定した複数のパレットを用意しておき、パレットを交換することにより、自動的にワークを定盤上にセットすることを目的としている。

特開平０４−３２４３０１号公報

ここで、測定を行うワークの姿勢は、必ずしも一種類ではなく複数種類に及ぶことがある。このように、一つのワークにおいて複数の姿勢で測定を行う場合には、ワークの姿勢毎にその姿勢に合った測定治具が必要となり、測定治具の設計の工数、及び費用が発生する。また、測定の姿勢毎にワークを測定治具に設置しなければならず、測定の準備に時間を要してしまう。

上述した特許文献１に記載された測定治具を使用する場合においても、同一のワークに対して複数の姿勢の測定を行う場合には、ワークの姿勢毎に異なるパレットを生成しなければならず、また、測定の姿勢毎にワークを異なる測定治具に設置しなければならない。従って、特許文献１に記載された測定治具を使用した場合であっても、測定治具の設計の工数、費用の発生、測定の準備に時間を要してしまうという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、測定治具を必要とせずに様々な測定姿勢に簡便に変更させることが可能な三次元測定システム及び三次元測定方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る三次元測定システムは、定盤と、測定対象であるワークを保持し、ワークの姿勢を可変なロボットアームと、定盤に対して相対移動可能に構成されたプローブであって、ロボットアームにより保持されているワークの三次元測定を行うプローブと、定盤とロボットアームとの相対位置の変化を検出する相対位置変化検出手段と、相対位置変化検出手段の検出結果に基づいてプローブによるワークの測定結果を補正する補正手段と、を備える。

第１の態様に係る三次元測定システムによれば、ロボットアームのエンドエフェクタによりワークを保持した状態で、プローブよりワークの三次元測定を行うので、ワークの姿勢を簡便に変更することができる。更に、定盤とロボットアームとの相対位置の変化を検出し、その検出結果に基づいてプローブによるワークの測定結果を補正するため、ワークの三次元測定の精度を一層向上させることができる。

第１の態様に係る三次元測定システムにおいて、好ましくは、相対位置変化検出手段は、ロボットアームの振動を検出するアーム振動検出手段を含む。これにより、ロボットアームの振動の影響を低減し、三次元測定の精度を一層向上させることができる。

第１の態様に係る三次元測定システムにおいて、好ましくは、相対位置変化検出手段は、定盤の振動を検出する定盤振動検出手段を含む。これにより、定盤の振動の影響を低減し、三次元測定の精度を一層向上させることができる。

好ましくは、第１の態様に係る三次元測定システムは、ワークの温度を検出する温度検出手段を備え、補正手段は、温度検出手段による検出結果に基づいてプローブによるワークの測定結果を補正する。これにより、ワークの温度の影響を低減し、三次元測定の精度を一層向上させることができる。

本発明の第２の態様に係る三次元測定システムは、定盤と、測定対象であるワークを保持し、ワークの姿勢を可変なロボットアームと、定盤に対して相対移動可能に構成されたプローブであって、ロボットアームにより保持されているワークの三次元測定を行うプローブと、ワークの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の検出結果に基づいてプローブによるワークの測定結果を補正する補正手段と、を備える。

第２の態様に係る三次元測定システムによれば、ロボットアームのエンドエフェクタによりワークを保持した状態で、プローブよりワークの三次元測定を行うので、ワークの姿勢を簡便に変更することができる。更に、ワークの温度を検出して、その検出結果に基づいてプローブによるワークの測定結果を補正するため、ワークの三次元測定の精度を一層向上させることができる。

第１及び第２の態様に係る三次元測定システムにおいて、好ましくは、ロボットアームはエンドエフェクタを備え、温度検出手段はエンドエフェクタに設けられる。より好ましくは、温度検出手段は、エンドエフェクタがワークを保持する保持面に設けられる。これにより、エンドエフェクタに保持されたワークの温度を精度良く検出することができる。また、エンドエフェクタが温度検出手段を備えるため、ロボットアームによりワークを保持すると、自動的に温度検出を開始することができる。延いては、三次元測定の効率を向上させることができる。

第１及び第２の態様に係る三次元測定システムにおいて、ロボットアームを支持するロボット基台は定盤の外に設けられてもよい。定盤の外にロボット基台を設けるため、比較的大型のロボットアームを用いることができる。

第１及び第２の態様に係る三次元測定システムにおいて、ロボットアームを支持するロボット基台は定盤上に設けられてもよい。定盤上にロボット基台を設けるため、ロボットアームの振動系は定盤の振動系と同じになる。これにより、外部環境の振動による影響を低減させ、三次元測定の精度を一層向上させることができる。

第１及び第２の態様に係る三次元測定システムにおいて、好ましくは、ロボットアームは、プローブによりワークを測定する場合に、定盤に直接的又は間接的に当接する当接部を有する。ロボットアームの当接部を定盤に直接的又は間接的に当接させるため、ロボットアーム自体の振動を低減させることができ、延いては、三次元測定の精度を一層向上させることができる。

第１及び第２の態様に係る三次元測定システムにおいて、定盤上には制振部材が設けられ、ロボットアームの当接部は制振部材を介して定盤に間接的に当接する。ロボットアームの当接部が間接的に定盤に当接するため、測定時におけるロボットアームの姿勢の自由度を向上させることができる。また、ロボットアームと定盤との間に垂直方向（Ｚ方向）の間隙を確保することができるため、垂直方向の長さが比較的長いワークを定盤に接触しないように保持して測定を行うことができる。

第１及び第２の態様に係る三次元測定システムにおいて、好ましくは、ロボットアームは、複数のアームと、複数のアームを回転可能に連結する複数の関節部とを備え、ロボットアームの当接部は複数の関節部の１つである。より好ましくは、ロボットアームの当接部は、複数の関節部のうち最もエンドエフェクタ側にある関節部である。

また、上記目的を達成するために、本発明の第３の態様に係る三次元測定方法は、測定対象であるワークをロボットアームにより運搬する運搬ステップと、ロボットアームによりワークを保持した状態で、定盤に対して相対移動可能に構成されたプローブによりワークの三次元測定を行う測定ステップと、定盤とロボットアームとの相対位置の変化を検出する相対位置変化検出ステップと、相対位置変化検出ステップによる検出結果に基づいて測定ステップによるワークの測定結果を補正する振動補正ステップと、を含む。第３の態様に係る三次元測定方法によっても、第１の態様に係る三次元測定システムと同様の効果を得ることができる。

本発明の第３の態様に係る三次元測定方法において、好ましくは、相対位置変化検出ステップはロボットアームの振動を検出するステップを含む。また、好ましくは、相対位置変化検出ステップは定盤の振動を検出するステップを含む。

好ましくは、本発明の第３の態様に係る三次元測定方法は、ワークの温度を検出する温度検出ステップと、温度検出ステップによる検出結果に基づいて測定ステップによるワークの測定結果を補正する温度補正ステップとを含む。

また、上記目的を達成するために、本発明の第４の態様に係る三次元測定方法は、測定対象であるワークをロボットアームにより運搬する運搬ステップと、ワークの温度を検出する温度検出ステップと、ロボットアームによりワークを保持した状態で、定盤に対して相対移動可能に構成されたプローブによりワークの三次元測定を行う測定ステップと、温度検出ステップによる検出結果に基づいて測定ステップによるワークの測定結果を補正する温度補正ステップと、を含む。第４の態様に係る三次元測定方法によっても、第２の態様に係る三次元測定システムと同様の効果を得ることができる。

好ましくは、温度検出ステップは、運搬ステップにおいて行われる。運搬ステップにおいてワークの温度検出を行うことにより、三次元測定の効率を向上させることができる。

第３及び第４の態様に係る三次元測定方法において、好ましくは、ロボットアームを支持するロボット基台は定盤の外に設けられる。あるいは、好ましくはロボットアームを支持するロボット基台は定盤上に設けられる。

第３及び第４の態様に係る三次元測定方法は、好ましくは、ロボットアームによりワークを保持した状態で、ロボットアームの当接部を、定盤に直接的又は間接的に当接させる設置ステップを含む。また、好ましくは、定盤上には制振部材が設けられており、設置ステップにおいてロボットアームの当接部は制振部材を介して定盤に間接的に当接する。

第３及び第４の態様に係る三次元測定方法において、好ましくは、ロボットアームは、複数のアームと、複数のアームを回転可能に連結する複数の関節部とを備え、ロボットアームの当接部は複数の関節部の１つである。より好ましくは、ロボットアームの当接部は、複数の関節部のうち最もエンドエフェクタ側にある関節部である。

本発明によれば、ロボットアームによりワークを保持した状態でワークの三次元測定を行うので、ワークの姿勢を簡便に変更することができる。

図１は、第１実施形態に係る三次元測定システムの一例を示す図である。 図２は、三次元測定機の一例を示す図である。 図３は、ロボットアームの一例を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る三次元測定方法を示すフローチャートである。 図５は、第１実施形態におけるワークの運搬ステップの一例を説明する図である。 図６は、第１実施形態における設置ステップ及び測定ステップの一例を説明する図である。 図７は、第１実施形態における設置ステップ及び測定ステップの他の例を説明する図である。 図８は、第１実施形態における変更ステップの一例を示した図である。 図９は、第１実施形態において定盤上のブロックに関節部を押しつける例を示す図である。 図１０は、第１実施形態においてロボットアームの一部が直接的に定盤に押しつけられた状態で、三次元測定機の門が移動した場合について説明する図である。 図１１は、第１実施形態においてロボットアームの一部を定盤に押しつけずに、三次元測定機の門が移動した場合について説明する図である。 図１２は、第２実施形態に係る三次元測定システムの概略構成図である。 図１３は、第２実施形態に係る三次元測定システムにおいて三次元測定機の門の移動が測定精度に与える影響について説明する図である。 図１４は、第２実施形態に係る三次元測定システムにおいてロボットアームの一部が定盤１８に直接的又は間接的に当接している状態を示す図である。 図１５は、第３実施形態に係る三次元測定システムの概略構成図である。 図１６は、第３実施形態に係る三次元測定方法を示すフローチャートである。 図１７は、第４実施形態に係る三次元測定システムの概略構成図である。 図１８は、第５実施形態に係る三次元測定システムの概略構成図である。 図１９は、温度検出手段を有するエンドエフェクタの一例を示す図である。 図２０は、温度検出手段を有するエンドエフェクタの一例を示す図である。 図２１は、第５実施形態に係る三次元測定方法を示すフローチャートである。

以下、添付図面に従って本発明に係る測定方法の実施形態について説明する。なお、図面において基本的に同じ構成要素には同じ参照符号を付している。

＜第１実施形態＞
［三次元測定機］
図１は本実施形態に係る三次元測定システム１０００の概略構成図である。図１では、ロボットアーム５０を図示するために三次元測定機１のコラム１６の一部の図示が省略されている。三次元測定システム１０００は、三次元測定機１とロボットアーム装置１００とを備える。図１に示すように、本実施形態では、ロボットアーム５０のロボット基台５２は三次元測定機１の定盤１８の外に配置されている。

図２は、本実施形態で用いられる三次元測定機１の一例を示す図（斜視図及びブロック図）である。なお、以下の説明では、三次元直交座標系を用いて説明する。

図２に示すように、本実施形態に係る三次元測定機１は、測定機本体１０と、測定機制御装置３０とを含んでいる。以下の説明では、三次元測定機１として接触式プローブを備える接触式三次元測定機について説明する。当然ながら、三次元測定機１は非接触式三次元測定機でもよい。三次元測定機１が非接触式三次元測定機である場合、例えば、下記の接触式のプローブ２２に代えてレーザプローブを用いてもよい。

まず、測定機本体１０について説明する。測定機本体１０は、プローブ２２（スタイラス２４を含む。）の先端に形成された測定子２６を、測定対象であるワークＷに接触させて走査させることにより、ワークＷの形状（輪郭）及び寸法等を測定する装置である。

図２に示すように、測定機本体１０は、基台２０と、基台２０上に設けられた定盤１８とを含んでいる。定盤１８の表面は、Ｘ−Ｙ平面に平行な平面状に形成されている。

定盤１８には、定盤１８の表面から図中上側（＋Ｚ方向）に伸びる一対のコラム（支柱）１６が取り付けられている。コラム１６の上端部（＋Ｚ側の端部）には、ビーム（梁）１４が架け渡されている。一対のコラム１６は、定盤１８上をＹ方向に同期して移動可能となっており、ビーム１４は、Ｘ方向に平行な状態で、Ｙ方向に移動可能となっている。コラム１６を定盤１８に対して移動させるための駆動手段としては、モータを使用することができる。なお、ビーム１４及びコラム１６により門が構成される門型の三次元測定機１である。

ビーム１４には、Ｚ方向に伸びるヘッド１２が取り付けられている。ヘッド１２は、ビーム１４の長さ方向（Ｘ方向）に沿って移動可能となっている。ヘッド１２をビーム１４に対して移動させるための駆動手段としては、モータを使用することができる。

ヘッド１２の下端部（−Ｚ側の端部）には、プローブ２２が図中上下方向（Ｚ方向）に移動可能に取り付けられている。プローブ２２を上下方向に移動させるための駆動手段としては、モータを使用することができる。

測定機本体１０は、コラム１６、ヘッド１２及びプローブ２２のそれぞれの移動量を測定するための移動量測定部（例えば、リニアエンコーダ。不図示）を含んでいる。

プローブ２２は、剛性が高い軸状の部材（スタイラス２４）を含んでいる。このスタイラス２４の材料としては、例えば、超硬質合金、チタン、ステンレス、セラミック、カーボンファイバー等を使用することができる。

プローブ２２のスタイラス２４の先端部には、測定子２６が設けられている。測定子２６は、硬度が高く、耐摩耗性に優れた球状の部材である。測定子２６の材料としては、例えば、ルビー、窒化珪素、ジルコニア、セラミック等を使用することができる。測定子２６の直径（以下、スタイラス径という。）は一例で４．０ｍｍである。

ワークＷの測定を行う場合には、コラム１６、ヘッド１２及びプローブ２２をＸＹＺ方向に移動させて測定子２６をワークＷに接触させる。そして、測定子２６をワークＷの外形に沿って走査させながら、測定子２６の変位量等を測定する。この変位量の測定値等のデータは測定機制御装置３０に送信される。測定機制御装置３０は、汎用測定プログラムを使用してこのデータを処理することにより、ワークＷの形状（輪郭）及び寸法等を求めることが可能となっている。

コントローラ４０は、測定機本体１０との間で通信を行うための手段であり、測定機本体１０との間で送受信するデータの変換処理を行う。コントローラ４０は、測定機制御装置３０から測定機本体１０に送信されるデジタルの指令をアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ（digital-to-analog）変換器と、測定機本体１０から測定機制御装置３０に送られる測定値等のデータをデジタルデータに変換するためのＡ／Ｄ（analog-to-digital）変換器とを含んでいてもよい。

［ロボットアーム］
図３は、本実施形態で用いられるロボットアーム装置１００の例を示す図（概念図及びブロック図）である。

ロボットアーム装置１００は、ロボットアーム５０とロボットアーム制御装置６０とから構成されている。ロボットアーム５０は、複数の可動部を備えると共に、複数の可動部をそれぞれ駆動する複数のモータを備えている。ロボットアーム制御装置６０は、ロボットアーム５０に備えられているモータを制御することにより、ロボットアーム５０を作動させる。ロボットアーム制御装置６０は、コンピュータで構成され、ユーザの操作又は専用のプログラムにより自動で、ロボットアーム５０を作動させる。

ロボットアーム５０は、ワークＷを保持することが可能に設計されている。具体的には、ロボットアーム５０は、第１関節部（手首部分）Ｊ１に接続されるエンドエフェクタＥＥによりワークＷを保持（把持）する。また、エンドエフェクタＥＥは、ワークＷの姿勢を自由に変更することができる。例えば、エンドエフェクタＥＥはＹ−Ｚ平面と平行に回転し、またはＸ−Ｙ平面に平行に回転することにより、ワークＷの姿勢を変更することができる。

図３に示すように、ロボットアーム５０は、４つの関節部（第１関節部Ｊ１〜第４関節部Ｊ４）、これらの関節によって順次連結される３つのアーム（第１アームＡ１〜第３アームＡ３）、及びロボット基台５２を有する多関節アームである。具体的には、第１関節部Ｊ１は、エンドエフェクタＥＥと第１アームＡ１とを連結し、エンドエフェクタＥＥは第１アームＡ１に対して相対的に回転可能である。第２関節部Ｊ２は第１アームＡ１と第２アームＡ２とを連結し、第１アームＡ１の長手方向に伸びる軸回りに第１アームＡ１は回転可能である。第３関節部Ｊ３は第２アームＡ２と第３アームＡ３とを連結し、第２アームＡ２は第３アームＡ３に対して水平方向に伸びる軸回りに回転可能である。第４関節部Ｊ４は第３アームＡ３とロボット基台５２の先端部５２ａとを連結し、第３アームＡ３はロボット基台５２に対して水平方向に伸びる軸回りに回転可能である。なお、図３に示すロボットアーム装置１００は一例であり、他の形態の公知のロボットアーム装置が使用されてもよい。

［測定方法］
次に、ロボットアーム装置１００と三次元測定機１とを使用した測定方法に関して説明する。図４は、ロボットアーム装置１００と三次元測定機１とを使用した測定方法を示すフローチャートである。

ロボットアーム装置１００は、三次元測定機１の測定空間の外にあるワークＷをエンドエフェクタＥＥで保持し（ステップＳ１０）、ワークＷを保持した状態で三次元測定機１の測定空間内に運搬する（ステップＳ１１：運搬ステップ）。その後、エンドエフェクタＥＥでワークＷを保持した状態で、ロボットアーム５０の一部を定盤１８の上面（以下定盤１８上と記載する）に直接的に押しつけて（当接させて）、ワークＷの測定姿勢を決める（ステップＳ１２：設置ステップ）。その後、三次元測定機１によりワークＷの測定を行う（ステップＳ１３：測定ステップ）。次に、ロボットアーム装置１００は、エンドエフェクタＥＥを作動させてワークＷを保持しつつワークＷの姿勢の変更を行う（ステップＳ１４：変更ステップ）。そして、三次元測定機１により、姿勢を変更した後のワークＷの測定を行う（ステップＳ１５）。

次に、上述した測定方法の主なステップ（工程）に関して詳細な説明を行う。

［運搬ステップ］
図５は、ワークＷの運搬ステップ（図４のステップＳ１１）の一例を説明する図である。図５に示すようにロボットアーム装置１００は、三次元測定機１の測定空間外にあるワークＷをエンドエフェクタＥＥで保持し、保持した状態で三次元測定機１の測定空間内にワークＷを運搬する。なお、図５〜図１１では、測定機制御装置３０、コントローラ４０、及びロボットアーム制御装置６０は省略されている。また、図５〜図１１では、ロボットアーム５０を図示するために三次元測定機１のコラム１６の一部の図示が省略されている。

［設置ステップ及び測定ステップ］
図６は、設置ステップ（図４のステップＳ１２）及び測定ステップ（図４のステップＳ１３）の一例を説明する図である。ワークＷが、三次元測定機１の測定空間に運搬された後に、ロボットアーム５０の一部が定盤１８の上に直接的に押しつけられてワークＷの姿勢決めがされ、その後、三次元測定機１でワークＷの測定が行われる。

図６に示す場合では、ロボットアーム５０の一部である最もエンドエフェクタＥＥ側にある第１関節部Ｊ１（手首部分）を定盤１８上に直接的に押しつけて、ワークＷの位置決めが行われている。このように、ロボットアーム５０の第１関節部Ｊ１（当接部の一例）を定盤１８上に直接的に押しつけることにより、地面振動（外部環境の振動）やロボットアーム装置１００自体の振動を抑え、ロボットアーム５０の先端部及びワークＷへの影響を抑制している。

ここで、定盤１８に第１関節部Ｊ１が押しつけられていない場合には、ロボットアーム５０は、地面振動やロボットアーム装置１００自体の振動の影響を受けてしまう。これに対して、本実施形態では、図６に示すようにロボットアーム５０の第１関節部Ｊ１を定盤１８上に押しつけることにより、ワークＷへの振動の影響を抑制している。

また、上述した振動の影響は、ロボットアーム装置１００の先端部（ワークＷを保持している部分）で受けやすい。図６に示す場合では、ロボットアーム５０の先端部である第１関節部Ｊ１を定盤１８上に押しつけることにより、効果的に振動の影響を抑制している。

図７は、設置ステップ及び測定ステップの他の例を説明する図である。図７に示す場合では、ロボットアーム５０の第３関節部（肘部分、当接部の一例）Ｊ３が定盤１８上に直接的に押しつけられて、ワークＷの位置決めを行っている。このように第３関節部Ｊ３が定盤１８上に直接的に押しつけられることによっても、地面振動やロボットアーム装置１００自体の振動を抑え、ロボットアーム５０のエンドエフェクタＥＥで保持されているワークＷへの振動の影響を抑制することができる。

［変更ステップ］
図８は、変更ステップ（図４のステップＳ１４）の一例を示した図である。図８に示すように、ワークＷの姿勢を変更する場合には、ロボットアーム５０の一部（例えば第１関節部Ｊ１）を定盤１８から離して、ワークＷの姿勢を変更する。ロボットアーム５０は、エンドエフェクタＥＥをＸ−Ｚ平面と平行に回転させることにより、ワークＷの姿勢を変更する。例えば、ワークＷの表面を測定した後に、ワークＷの姿勢を変更してワークＷの裏面の測定を行うために、ワークＷの姿勢を変更する。ワークＷの姿勢を変更した後は、ワークＷの姿勢の変更前と同一位置にロボットアーム５０の一部を定盤１８上に押しつけて、姿勢が変更されたワークＷの測定が行われる。なお、ロボットアーム５０の一部を押しつける定盤１８上の位置は、ワークＷの姿勢の変更前と変更後とで異なっていてもよい。このように、エンドエフェクタＥＥを作動させてワークＷの姿勢を変更することができるので、ワークＷの姿勢毎に測定治具を用意する必要がなく、簡便にワークＷの姿勢を変更することができる。

＜第１実施形態の変形例＞
上述した実施形態では、ロボットアーム５０の一部を定盤１８に直接的に押しつける態様の一例として、ロボットアーム５０の関節部（関節部Ｊ１、関節部Ｊ３）を定盤１８上に押しつける態様を説明した（図４のステップＳ１２）。しかし、本発明はこれに限定されず、図４のステップＳ１２においてロボットアーム５０の一部を間接的に定盤１８に押しつけてもよい。ロボットアーム５０の一部を間接的に定盤１８に押しつける態様の一例として、定盤１８上の制振部材（ブロック）にロボットアーム５０の一部を押しつける場合について説明する。

図９は、定盤１８上のブロックＢの上面（以下、ブロックＢ上と記載する）に、ロボットアーム５０の一部として第１関節部Ｊ１を押しつける例を示す図である。このように、定盤１８上に設置されたブロックＢ上に第１関節部Ｊ１を押しつけることにより、第１関節部Ｊ１を定盤１８上に直接的に押しつけた場合と同様の効果を得ることができる。具体的には、第１関節部Ｊ１をブロックＢ上に押しつけることにより、地面振動やロボットアーム装置１００自体の振動を抑えることができる。更に、第１関節部Ｊ１をブロックＢ上に押しつけることにより、エンドエフェクタＥＥと定盤１８との間にスペースを確保することができ、Ｚ方向の長さが長いワークＷＬでも定盤１８に接触しないように保持して測定を行うことができる。

なお、ブロックＢの形状及び材質は特に限定されるものではない。ブロックＢの形状及び材質は、定盤１８上に設置されてロボットアーム５０の一部が押しつけられること、及びロボットアーム５０の一部が押しつけられることにより振動が抑制される効果が奏させることを考慮して選択される。

また、本実施形態によればロボットアーム５０の一部を定盤１８上に直接的（または間接的）に押しつけているので、仮に門の移動により定盤１８に傾きが生じた場合でも、以下に述べるように、ロボットアーム５０を押しつけていない場合に比べて測定精度を維持することができる。

図１０は、ロボットアーム５０の一部が直接的に定盤１８上に押しつけられた状態で、三次元測定機１の門が移動した場合について説明する図である。なお、図１０に示す定盤１８の傾きは、説明のために誇張されており、実際には定盤１８の傾きは微小である。門がＹ軸に沿って移動した場合には、門の重さの影響により定盤１８がわずかに傾く。具体的には門がＹ軸の正の方向に移動すると、移動先では定盤１８は門の重さで沈み、反対に逆方向では定盤１８は浮く、その結果として定盤１８がわずかに傾く。また、定盤１８は測定空間（測定エリア）Ｇの基準とされているので、定盤１８が傾くのに合わせて、三次元測定機１の測定空間Ｇも図１０に示すように傾く。

ここで、ロボットアーム５０を定盤１８に直接的（または間接的）に押しつけずに、ワークＷを計測した場合の問題点について説明する。図１１は、ロボットアーム５０を定盤１８に押しつけずに、三次元測定機１の門が移動した場合について説明する図である。ロボットアーム５０を定盤１８に押しつけていない場合には、ロボットアーム５０は定盤１８の傾きに追従して移動せず、ロボットアーム５０で保持されたワークＷは定盤１８の傾きとは関係なく、一定の位置に保持（固定）された状態となっている。また、定盤１８が傾くのに伴い測定空間ＧＢから測定空間Ｇに変化するが、ワークＷの位置はこの変化に追従することができず一定の位置のままである。その結果、門の移動により定盤１８に傾きが生じる場合には、定盤１８の傾きに伴って定盤１８（測定空間）とワークＷとの相対的な位置関係に大きなずれが生じてしまい、測定精度を維持することが困難となる。

これに対して、本実施形態（図１０参照）では、ロボットアーム５０の一部（第１関節部Ｊ１）を定盤１８上に直接的（または間接的）に押しつけた状態で測定が行われる。従って、定盤１８に傾きが生じたとしても、定盤１８の傾きに応じた分だけロボットアーム５０の位置（姿勢）が変化し、その変化に応じてワークＷの位置も変化する。すなわち、定盤１８の傾きに追従して、ワークＷも移動することになるので、定盤１８とワークＷとの相対的な位置に大きなずれが生じにくい。そのため、門の移動に伴い測定空間Ｇが移動したとしても、ワークＷと測定空間Ｇとの相対的な位置のずれが生じにくいので、ロボットアーム５０の一部を定盤１８に押しつけていない場合（図１１参照）と比較して、測定精度を維持することができる。

以上説明をしたように、ロボットアーム５０を定盤１８に押しつけた場合には、門が移動したとしても、測定空間の変化に追従させてワークＷの位置を移動させることができるので、三次元測定機１での測定の精度を維持することができる。

上述の説明においては、ロボットアーム５０の一部として関節部が定盤１８上に直接的又は間接的に押しつけられる例について説明したが、ワークＷへの振動が抑制されるという効果が得られるのであれば、定盤１８に押しつける箇所はロボットアーム５０の関節部に限定されるものではない。例えば、ロボットアーム５０のアーム（アームＡ１〜アームＡ３）が定盤１８上に直接的又は間接的に押しつけられてもよいし、ロボットアーム５０の他の部分が定盤１８上に直接的又は間接的に押しつけられてもよい。また、ロボットアーム５０の一部を直接的又は間接的に押しつける箇所は定盤１８上に限定されるものではなく、例えば、定盤１８の側面にロボットアーム５０の一部が直接的又は間接的に押しつけられてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る三次元測定システム２０００について説明する。図１２は、第２実施形態に係る三次元測定システム２０００の概略構成図である。図１２に示すように、第２実施形態に係る三次元測定システム２０００は三次元測定機１及びロボットアーム装置２００を備える。第１実施形態では、ロボットアーム装置１００は三次元測定機１の定盤１８の外に配置されたロボット基台５２を備えるが、第２実施形態では、ロボットアーム装置２００はロボット基台５２に代えて、三次元測定機１の定盤１８上に配置されるロボット基台５３を備える。

なお、ロボット基台５３の位置以外の構成は第１実施形態と基本的に同じであり、第２実施形態の構成によるワークＷの測定方法も第１実施形態と基本的に同じであるため、これらについての説明を省略する。また、定盤１８に配置する関係上、ロボットアーム装置２００は比較的小型であることが望ましい。

第１実施形態と同様に、第２実施形態でも、ロボットアーム５０のエンドエフェクタＥＥでワークを保持した状態で三次元測定を行うことができるので、ワークの姿勢を簡便に変更することができる。

更に、第２実施形態に係る三次元測定システム２０００では、ロボット基台５３が定盤１８上に配置されているため、ロボットアーム装置２００の振動系は三次元測定機１の水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）及び垂直方向（Ｚ方向）の振動系と同じになり、ロボットアーム装置２００は外部環境の振動に影響を受けづらくなる。よって、外部環境の振動による影響を低減させ、ワークＷの三次元測定の精度を向上させることができる。

次に、図１３を用いて第２実施形態に係る三次元測定システム２０００において定盤１８の姿勢の変化が測定精度に与える影響について説明する。図１３の符号１３Ａは、第１実施形態に係る三次元測定システム１０００において直接的又は間接的にロボットアーム５０の一部が定盤１８と当接しないで測定する場合（つまり、図１１に示す状態と同じ）を示す。

三次元測定機１の門が移動する前は、定盤１８はＸ−Ｙ平面に平行であり、ワークＷの中心軸はＺ方向に平行であるとする。符号１３Ａに示すように、三次元測定機１の門がＹ軸の正方向に移動して、三次元測定機１の門の位置が二点鎖線で示す位置から実線で示す位置に変化した結果、門の重さの影響によって定盤１８が水平方向に対して傾斜するように定盤１８の姿勢が変化したと仮定する。すると、図１１を参照して説明したように、定盤１８の姿勢の変化に伴って測定空間Ｇも変化する。ロボット基台５２は定盤１８の外に配置されているため、エンドエフェクタＥＥにより保持されているワークＷの位置（中心軸Ｌ１）は定盤１８の姿勢の変化に追従しない。その結果、門の移動により定盤１８の姿勢が変化すると、定盤１８（及び測定空間Ｇ）とワークＷとの相対的な位置関係が変化してしまい、測定精度に悪影響を与えうる。

図１３の符号１３Ｂは、第２実施形態に係る三次元測定システム２０００において三次元測定機１の門が符号１３Ａと同様に移動した場合を示す。符号１３Ｂに示すように、ロボット基台５３は定盤１８上に配置されているため、エンドエフェクタＥＥに保持されているワークＷの位置は定盤１８の傾きに追従することができる。その結果、門の移動により定盤１８が傾斜した場合でも、定盤１８の傾きに伴って定盤１８（及び測定空間Ｇ）とワークＷとの相対的な位置は大きく変化せず、測定精度が維持される。このように、第２実施形態に係る三次元測定システム２０００によれば、ロボットアーム装置２００は定盤１８の姿勢の変化に追従することができるため、定盤１８の姿勢の変化による影響を低減させ、精度良くワークＷの三次元測定を行うことができる。

第２実施形態に係る三次元測定方法は、図４に示す第１実施形態に係る三次元測定方法からロボットアーム５０の一部を定盤１８に当接させるステップＳ１２を、除いたものと同じである。そのため、第２実施形態に係る三次元測定方法についての詳しい説明を省略する。

第１実施形態及びその変形例では、三次元測定機１の門の移動に伴う定盤１８の姿勢の変化に追従させるために、ロボットアーム５０の一部を直接的又は間接的に定盤１８に当接させている。一方、第２実施形態の三次元測定システム２０００では、ロボット基台５３が定盤１８上に配置されているため、測定時にロボットアーム５０の一部を定盤１８に当接させなくても、定盤１８の姿勢の変化に対する追従性を確保することができる。

そのため、第２実施形態では、第１実施形態に係る三次元測定方法におけるステップＳ１２を省くことができる。従って、第１実施形態と比べて、第２実施形態では測定時におけるロボットアーム５０の姿勢の自由度が高くなる。

＜第２実施形態の変形例＞
上述のように、第１実施形態及びその変形例では、測定時に関節部Ｊ１及びＪ３等のロボットアーム５０の一部（当接部）を定盤１８に直接的又は間接的に当接させている。第２実施形態でも、同様に、測定時にロボットアーム５０の一部を定盤１８に直接的又は間接的に当接させてもよい。つまり、第２実施形態の変形例では、例えば、図４に示す第１実施形態に係る三次元測定方法と同様にステップＳ１２を行う。

図１４の符号１４Ａは、第２実施形態に係る三次元測定システム２０００においてロボットアーム５０の一部を定盤１８に直接的に当接させている状態の一例を示す。符号１４Ｂは、定盤１８上の制振部材（図中のブロックＢ）を介して間接的にロボットアーム５０の関節部を定盤１８に当接させている状態の一例を示す。ブロックＢとして第１実施形態と同様のものを使用することが可能である。

符号１４Ａ及び１４Ｂに示すように、ロボットアーム５０の一部を定盤１８に直接的又は間接的に当接させるため、ロボットアーム５０自体の振動を低減させることができ、延いては、測定精度を一層向上させることができる。また、ブロックＢを介して間接的にロボットアーム５０の一部を定盤１８に当接させる場合（図１４の符号１４Ｂの場合）、エンドエフェクタＥＥと定盤１８との間にＺ方向の間隔を確保できるため、Ｚ方向の長さが長いワークＷを良好に測定することができる。なお、符号１４Ａ及び符号１４Ｂに示す例では、ロボットアーム５０の関節部を定盤１８に直接的又は間接的に当接させているが、当然ながら、第１実施形態の変形例と同様に、当接部は関節部に限定されない。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る三次元測定システム３０００について説明する。図１５は、第３実施形態に係る三次元測定システム３０００の概略構成図である。図１５に示すように、第３実施形態に係る三次元測定システム３０００は、三次元測定機２とロボットアーム装置３００とを備える。ロボットアーム装置３００は、第２実施形態に係るロボットアーム装置２００に、相対位置変化検出手段としてアーム振動検出手段５５を追加したものである。三次元測定機２は、第１実施形態に係る三次元測定機１に振動補正手段３１（補正手段）を追加したものである。

第３実施形態でも、ロボットアーム５０のエンドエフェクタＥＥでワークを保持した状態で三次元測定を行うことができるので、ワークの姿勢を簡便に変更することができる。

相対位置変化検出手段は定盤１８とロボットアーム５０との相対位置の変化を検出する。相対位置変化検出手段は、ロボットアーム５０側で相対位置の変化を検出してもよいし、定盤１８側で相対位置の変化を検出してもよい。あるいは、相対位置変化検出手段はロボットアーム５０側と定盤１８側との両方で相対位置の変化を検出してもよい。

図１５において、ロボットアーム５０側で相対位置の変化として振動を検出する手段の一例として、アーム振動検出手段５５を示す。ロボットアーム装置３００において、ワークＷをエンドエフェクタＥＥで保持した状態で、アーム振動検出手段５５はロボットアーム５０のモータの駆動系等によるロボットアーム５０自体の水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）及び垂直方向（Ｚ方向）の振動をリアルタイムに検出し、三次元測定機２の補正手段３１に出力する。リアルタイムとは、振動（相対位置の変化）の検出が必要な時間（ワークＷの三次元測定が行われている時間）内において常時あるいは一定間隔で振動が検出されることを意味する。また、一定時間間隔に限らず、不等時間間隔で振動を検出してもよい。更に、リアルタイムに振動検出する場合に限らず、外部から振動に関するデータを受信することにしてもよい。

ここで、アーム振動検出手段５５として任意の種類の振動検出装置を用いることができる。アーム振動検出手段５５として、例えば、位置センサ、振動センサ、レーザトラッカ、変位測定手段等が挙げられる。また、振動センサとして加速度センサ、各種のジャイロセンサが挙げられる。また、変位測定手段として、例えば、静電容量式変位センサ、渦電流式変位センサ、レーザ干渉計等が挙げられる。

また、アーム振動検出手段５５はワークＷを保持するエンドエフェクタＥＥの近傍に設けられることが好ましい。これにより、ロボットアーム５０自体の振動がワークＷに及ぼす影響をより正確に検出することが可能となる。

三次元測定機２の振動補正手段３１はアーム振動検出手段５５から出力されるロボットアーム５０のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の振動に基づいて各方向の振幅を算出し、算出された振幅に基づいてワークＷの三次元測定の測定値を、例えばリアルタイムに補正する。これにより、ロボットアーム５０の振動の影響を低減し、測定精度を一層向上させることができる。

なお、アーム振動検出手段５５に代えて、定盤１８側で定盤１８とロボットアーム５０との相対位置の変化を検出する定盤振動検出手段５６を、相対位置変化検出手段として三次元測定機２に設けてもよい。定盤振動検出手段５６は、定盤１８の近傍、例えば定盤１８上に配置される。定盤振動検出手段５６は、相対位置の変化としての定盤１８のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の振動を、例えばリアルタイムに検出する。定盤振動検出手段５６としては、アーム振動検出手段５５と同様に任意の種類の振動検出装置を用いることができる。

振動補正手段３１は定盤振動検出手段５６によって検出された定盤１８の各方向における振動に基づいて各方向における振幅を算出し、更に、各方向における振幅に基づいてワークＷの三次元測定の測定値をリアルタイムに補正する。これにより、定盤１８の振動の影響を低減し、測定精度を一層向上させることができる。

あるいは、相対位置変化検出手段として、アーム振動検出手段５５と定盤振動検出手段５６とを三次元測定機２に設けてもよい。この場合、振動補正手段３１は、アーム振動検出手段５５によって検出されるロボットアーム５０の振動と、定盤振動検出手段５６によって検出される定盤１８の振動とに基づき、ワークＷの三次元測定の測定値を補正する。

図１６は第３実施形態に係る三次元測定方法を示すフローチャートである。図１６において、図４に示すフローチャートと同じステップについては同じ番号を付け、同じステップについての説明を省略する。

図１６に示すように、第２実施形態と同様に第３実施形態においてもロボット基台５３が定盤１８上に配置されているため、ロボットアーム５０の一部を直接的又は間接的に定盤１８に当接させるステップ（例えば、図４におけるステップＳ１２）を省くことができる。

第３実施形態では、ワークＷが測定空間に運搬されると（ステップＳ１１）、相対位置変化検出手段（つまり、アーム振動検出手段５５及び／又は定盤振動検出手段５６）は定盤１８とロボットアーム５０との間の相対位置の変化を検出することを開始し（ステップＳ２０）、例えば、リアルタイムに検出結果を振動補正手段３１に出力する。三次元測定を行う毎に（ステップＳ１３及びＳ１５）、振動補正手段３１は相対位置変化検出手段から出力された検出結果に基づいて三次元測定の測定値を補正する（ステップＳ２１及びＳ２２）。

より具体的には、例えば、三次元測定システム３００がアーム振動検出手段５５と定盤振動検出手段５６とを備える場合、振動補正手段３１は、定盤１８の振動をロボットアーム５０の振動と相殺するように、ワークＷの三次元測定の測定値を補正する。これにより、ロボットアーム５０自体の振動の影響と、定盤１８の振動の影響とを低減し、ワークＷの三次元測定の精度を一層向上させることができる。

＜第３実施形態の変形例１＞
第２実施形態の変形例と同様に、第３実施形態でも、測定時にロボットアーム５０の一部を直接的又は間接的に定盤１８に当接させてもよい。例えば、第３実施形態の変形例では、測定時にロボットアーム５０の一部を直接的又は間接的に定盤１８に当接させるステップ（例えば、図４のステップＳ１２）を、図１６に示す第３実施形態に係る測定方法のステップＳ１１とステップＳ１３との間に追加してもよい。これにより、ロボットアーム５０自体の振動を低減させることができるので、測定精度を一層向上させることができる。

＜第３実施形態の変形例２＞
定盤振動検出手段５６に加えて、定盤１８の傾斜を検出する傾斜検出手段（不図示）を三次元測定機２に設けてもよい。傾斜検出手段として、例えば、傾斜センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ等が挙げられる。

振動補正手段３１は、定盤振動検出手段５６によって検出された定盤１８の各方向における振動と、傾斜検出手段によって検出された定盤１８の傾斜とに基づいて、ワークＷの三次元測定の測定値を、例えばリアルタイムに補正する。これにより、三次元測定の精度を一層向上させることができる。

なお、定盤振動検出手段５６に代えて、傾斜検出手段を設けてもよい。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係る三次元測定システム４０００について説明する。図１７は、第４実施形態に係る三次元測定システム４０００の概略構成図である。図１７に示すように、第４実施形態に係る三次元測定システム４０００は、三次元測定機２とロボットアーム装置４００とを備える。ロボットアーム装置４００は、第３実施形態に係るロボットアーム装置３００のロボット基台５３をロボット基台５２に代えたものである。三次元測定機２は、第３実施形態に係る三次元測定機２と基本的に同じである。

第４実施形態に係る三次元測定方法は、第３実施形態と基本的に同じであるため、説明を省略する。第４実施形態でも、ロボットアーム５０のエンドエフェクタＥＥでワークを保持した状態で三次元測定を行うことができるので、ワークの姿勢を簡便に変更することができる。

第４実施形態では、ロボット基台５２が定盤１８の外に配置されているため、第１実施形態と同様に三次元測定機１の振動系とロボットアーム装置４００の振動系とは別系統になっている。しかし、相対位置変化検出手段（つまり、アーム振動補正手段５５及び／又は定盤振動検出手段５６）及び振動補正手段３１を備えるためロボットアーム５０の振動の影響及び／又は定盤１８の振動の影響を低減することができる。そのため、第３実施形態と同様に、必ずしも第１実施形態のようにロボットアーム５０の一部を定盤１８に直接的に又は間接的に当接させなくともよい。

第４実施形態に係る三次元測定システム４０００では、ロボット基台５２を定盤１８上に配置する必要が無いため、ロボットアーム装置４００として第３実施形態と比べて大型のロボットアーム装置を用いることができる。

＜第４実施形態の変形例１＞
第１実施形態及びその変形例と同様に、第４実施形態でも、測定時にロボットアーム５０の一部を直接的又は間接的に定盤１８に当接させてもよい。第４実施形態の変形例に係る三次元測定方法は、第３実施形態の変形例と基本的に同じであるため、説明を省略する。第４実施形態の変形例においても、ロボットアーム５０自体の振動を低減させることができるので、ワークＷの三次元測定の精度を一層向上させることができる。

＜第４実施形態の変形例２＞
第３実施形態の変形例２と同様に、定盤振動検出手段５６に加えて、定盤１８の傾斜を検出する傾斜検出手段（不図示）を三次元測定機２に設けてもよい。これにより、第４実施形態の変形例２においても、振動補正手段３１は、定盤振動検出手段５６によって検出された定盤１８の各方向における振動と、傾斜検出手段によって検出された定盤１８の傾斜とに基づいて、ワークＷの三次元測定の測定値を、例えばリアルタイムに補正することができ、延いては、三次元測定の精度を一層向上させることができる。なお、定盤振動検出手段５６に代えて、傾斜検出手段を設けてもよい。

＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態に係る三次元測定システム５０００について説明する。図１８は、第５実施形態に係る三次元測定システム５０００の概略構成図である。図１８に示すように、第５実施形態に係る三次元測定システム５０００は、三次元測定機３とロボットアーム装置５００とを備える。

ロボットアーム装置５００は、第１実施形態に係るロボットアーム装置１００に温度検出手段５７を追加したものである。三次元測定機３は、第１実施形態に係る三次元測定機１に温度補正手段（補正手段）３２を追加したものである。

第１実施形態と同様に、第５実施形態でも、ロボットアーム５０のエンドエフェクタＥＥでワークを保持した状態で三次元測定を行うことができるので、ワークの姿勢を簡便に変更することができる。

温度検出手段５７としては、任意の種類の温度センサを用いることができる。温度検出手段５７として、例えば、熱電対温度計、抵抗温度計、赤外線温度計、バイメタル温度計等が挙げられる。

ロボットアーム装置１００において温度検出手段５７は、エンドエフェクタＥＥに保持されたワークＷの温度が検出できれば、温度検出手段５７はどこに設けられてもよいが、好ましくは、温度検出手段５７は、エンドエフェクタＥＥにおいてワークＷを保持する（保持する）保持面に設けられる。これにより、エンドエフェクタＥＥに保持されたワークＷの温度を精度良く検出することができる。

三次元測定機１において温度補正手段３２は、温度検出手段５７により検出されたワークＷの温度に基づいて三次元測定の可否を判定する。更に、温度補正手段３２は、検出されたワークＷの温度に基づいて三次元測定の測定値を補正する。

次に、図１９及び図２０を参照して、温度検出手段３２を備えるエンドエフェクタＥＥの例について説明する。エンドエフェクタＥＥはワークＷの形状及び材質に応じて適宜交換される。

図１９は、角形状のワークＷを保持する際に好適に用いることができるエンドエフェクタＥＥの一例を示す。図１９の符号１９ＡはエンドエフェクタＥＥの正面図であり、符号１９Ｂは保持面を示す図である。符号１９Ａに示すように、エンドエフェクタＥＥは、基部７１と一対の爪部７２とを備える。基部７１の基端側はロボットアーム５０の第１アームＡ１と接続される。一対の爪部７２は基部７１の先端側に設けられる。一対の爪部７２は互いに対して離隔及び近接するように移動可能に構成され、符号１９Ｃに示すようにワークＷは一対の爪部７２の間隙に保持される。つまり、一対の爪部７２の互いに対向する面は、ワークＷを保持する一対の保持面７３を構成する。

符号１９Ｂに示すように、保持面７３のうち少なくとも１つには、温度検出手段５７が設けられる。エンドエフェクタＥＥにワークＷが保持されると、ワークＷは保持面７３に設けられた温度検出手段５７と接触し、温度検出手段５７によるワークＷの温度検出が開始される。好ましくは、全ての保持面７３に温度検出手段５７が設けられる。これにより、温度の測定精度を上げることができる。

図２０は、円筒形状のワークＷを保持する際に好適に用いることができるエンドエフェクタＥＥの一例を示す。図２０の符号２０ＡはエンドエフェクタＥＥの正面図であり、符号２０Ｂは底面図である。符号２０Ａ及び符号２０Ｂに示すように、エンドエフェクタＥＥは、基部７５と、３つで一組のチャック７６とを備える。基部７５の基端側は、ロボットアーム５０の第１アームＡ１と接続される。一組のチャック７６は基部７５の先端側に設けられる。一組のチャック７６は、同一円周上に１２０度間隔に配置され、それぞれ径方向に移動可能に構成される。符号２０Ｃに示すようにワークＷは一組のチャック７６の間隙に保持される。つまり、一組のチャック７６の径方向の中心側の面は、ワークＷを保持する一組の保持面７７を構成する。

符号２０Ｂに示すように、保持面７７のうち少なくとも１つには、温度検出手段５７が設けられる。好ましくは、全ての保持面７７に温度検出手段５７が設けられる。

図２１は第５実施形態に係る三次元測定方法を示すフローチャートである。図２１において、図４に示すフローチャートと同じステップについては同じ番号を付け、同じステップについての説明を省略する。図２１から分かるように、第５実施形態に係る三次元測定方法は、第１実施形態に係る三次元測定方法に、ステップＳ３０からＳ３３を追加したものである。なお、第１実施形態では、ロボットアーム５０の一部を定盤１８に直接的に当接させているが（例えば、ステップＳ１２）、当然ながら、第１実施形態の変形例と同様にロボットアーム５０の一部を間接的に定盤１８に当接させてもよい。

第５実施形態では、エンドエフェクタＥＥがワークＷを保持すると（ステップＳ１０）、ワークＷと温度検出手段５７とが接触し、温度検出手段５７はワークＷの温度の検出を開始する（ステップＳ３０）。その後、ステップＳ１１からＳ３３に並行して、一定時間間隔で又は不等時間間隔で、又はリアルタイムに、温度検出手段５７から温度の検出結果が温度補正手段３２に出力される。

エンドエフェクタＥＥがワークＷを保持したタイミングで自動的に温度検出手段５７はワークＷの温度検出を開始できるため、ユーザがワークＷの温度を検出するセンサをロボットアーム５０等に取り付ける工程を省くことができる。また、エンドエフェクタＥＥがワークＷを保持した状態でワークＷの温度を検出し始めるため、ワークＷの保持から（ステップＳ１０）、ワークＷの設置（ステップＳ１２）までの時間にワークＷの温度検出を行うことができる。これにより、三次元測定の効率を向上させることができる。

ロボットアーム５０の一部を直接的又は間接的に定盤１８に当接させてワークＷの測定姿勢が決定されると（ステップＳ１２）、三次元測定機において、温度補正手段３２は温度検出手段５７により検出されたワークＷの温度がワークＷの測定に適した温度であるか否か判定する（ステップＳ３１）。ワークＷの温度が測定に適した温度でないと判定された場合には（ステップＳ３１：Ｎｏ）、その旨をユーザに通知し（不図示）、所定時間経過後に新たに検出された温度に基づいて再度温度判定を行う。ワークＷの温度がワークＷの測定に適した温度であると判定された場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、ワークＷの三次元測定が行われる（ステップＳ１３）。

続いて、ワークＷの三次元測定中に温度検出手段５７から出力されるワークＷの温度の検出結果に基づいて、温度補正手段３２はワークＷの三次元測定の測定値を補正する（ステップＳ３２）。ここで、温度検出手段５７がリアルタイムに温度を検出して温度補正手段３２に検出された温度がリアルタイムに出力される場合、リアルタイムに三次元測定の測定値を補正することにしてもよい。

ステップＳ１２において決定された姿勢での三次元測定が終わると、ロボットアーム５０によりワークＷの姿勢を変更する（ステップＳ１４）。続いて、姿勢変更後のワークについて同様にして三次元測定（ステップＳ１５）を行い、検出された温度に基づいて三次元測定の測定値を補正する（ステップＳ３２）。

このように、ワークＷの温度に基づいて三次元測定の測定値を補正することにより、ワークＷの三次元測定の精度を向上させることができる。

＜第５実施形態の変形例１＞
上記の第５実施形態では、第１実施形態に係るロボットアーム装置１００と三次元測定機１とにそれぞれ温度検出手段５７と温度補正手段３２とを追加した構成について説明した。しかし、定盤１８の外に配置されるロボット基台５２に代えて、定盤１８の上に配置されるロボット基台５３を備える第２及び第３実施形態に係る三次元測定システム２０００及び３０００に、温度検出手段５７と温度補正手段３２とを追加してもよい。

第５実施形態の変形例１に係る三次元測定方法は、図２１に示すフローチャートからロボットアーム５０の一部を直接的又は間接的に定盤１８に当接させるステップ（ステップＳ１２）を除いたものと同じである。つまり、第５実施形態の変形例１によれば、上記の第５実施形態の効果に加え、ロボットアーム５０を直接的に又は間接的に定盤１８に当接させなくとも、外部環境の振動による影響を低減させ、且つ、定盤１８の姿勢の変化に対する追従性を確保することができるという第２及び第３実施形態の効果も得ることができる。

＜第５実施形態の変形例２＞
図１６に示す第５実施形態に係る三次元測定システム５０００に、第３及び第４実施形態において説明したアーム振動検出手段５５及び／又は定盤振動検出手段５６と、振動補正手段３１とを、更に追加してもよい。

第５実施形態の変形例２によれば、ロボットアーム５０及び／又は定盤１８の振動と、ワークＷの温度とに基づいてワークＷの三次元測定の測定値を補正することができるため、三次元測定の精度を一層向上させることができる。

＜その他＞
また、測定機制御装置３０、振動補正手段３１、温度補正手段３２及びロボットアーム制御装置６０は、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータで実現され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、ハードディスクなどの外部記録装置、入力装置、出力装置、ネットワーク接続装置などを備えて構成される。測定機制御装置３０のメモリには、測定機本体１０を動かすためのプログラムが記憶されており、このプログラムをプロセッサが読み出し実行することにより、自動で計測が行われてもよい。また、ロボットアーム制御装置６０のメモリには、ロボットアーム５０を動かすためのプログラムが記憶されており、このプログラムをプロセッサが読み出し実行することにより、ワークＷの運搬及び姿勢の変更が自動で行われてもよい。更に、測定機制御装置３０とロボットアーム制御装置６０とは連携し、測定全般が自動的に行われてもよい。

＜効果＞
以上で説明したように、三次元測定システム１０００、２０００、３０００、４０００、５０００では、ワークＷをエンドエフェクタＥＥで保持しながらワークＷの三次元測定を行うため、ワークＷの姿勢を簡便に変更することができる。これにより、三次元測定の効率を向上させることができる。

三次元測定システム１０００、４０００、５０００では、ワークＷをエンドエフェクタＥＥで保持しながら三次元測定機１の定盤１８にロボットアーム５０の一部を直接的又は間接的に当接させた状態でワークＷの三次元測定を行う。これにより、ロボットアーム５０の振動のワークＷへの影響を低減できるため、三次元測定の精度を向上させることができる。

ロボットアーム装置２００、３００では、ロボット基台５３を定盤１８の上に配置しているため、ロボットアーム５０の一部を定盤１８に直接的又は間接的に押しつけずとも、外部環境の振動のワークＷへの影響を低減し、定盤１８の姿勢変化への追従性を確保できる。延いては、三次元測定の精度を一層向上させることができる。

上述したように、三次元測定システム２０００、３０００においても、ロボットアーム５０の一部を直接的又は間接的に当接させてもよいことはいうまでもない。

ロボットアーム装置３００、４００のアーム振動検出手段５５及び／又は定盤振動検出手段５６により、ロボットアーム５０及び／又は定盤１８の振動を検出し、検出された振動に基づいて三次元測定機２の振動補正手段３１によりワークＷの三次元測定の測定値を補正することができる。これにより、三次元測定の精度を一層向上させることができる。

エンドエフェクタＥＥに保持されているワークＷの温度をロボットアーム装置４００の温度検出手段５７により検出し、検出された温度に基づいて三次元測定機３の温度補正手段３２によりワークＷの三次元測定の測定値を補正することができる。これにより、ユーザがワークＷの温度を検出するセンサをロボットアーム５０等に取り付ける工程を省くことができる。また、ワークＷを運搬して測定位置に設置するまでの時間にワークＷの温度測定を行うことができるため、三次元測定の効率を一層向上させることができる。加えて、温度補正を行うことにより、三次元測定の精度を一層向上させることができる。

ロボットアーム装置１００、２００、３００、４００及び三次元測定機１、２、３の構成要素を任意に組み合わせることにより、上記の効果のうちの所望の効果を適宜に得ることができる。

以上で本発明の例に関して説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１、２、３：三次元測定機
１０ ：測定機本体
１２ ：ヘッド
１４ ：ビーム
１６ ：コラム
１８ ：定盤
２０ ：基台
２２ ：プローブ
２４ ：スタイラス
２６ ：測定子
３０ ：測定機制御装置
３１ ：振動補正手段
３２ ：温度補正手段
４０ ：コントローラ
５０ ：ロボットアーム
５２、５３ ：ロボット基台
５２ａ ：先端部
５５ ：アーム振動検出手段
５６ ：定盤振動検出手段
５７ ：温度検出手段
６０ ：ロボットアーム制御装置
７１、７５：基部
７２ ：爪部
７３、７７：保持面
７６ ：チャック
１００、２００、３００、４００、５００：ロボットアーム装置
１０００、２０００、３０００、４０００、５０００：三次元測定システム
Ａ１ ：第１アーム
Ａ２ ：第２アーム
Ａ３ ：第３アーム
Ｂ ：ブロック
ＥＥ ：エンドエフェクタ
Ｊ１ ：第１関節部
Ｊ２ ：第２関節部
Ｊ３ ：第３関節部
Ｊ４ ：第４関節部
Ｌ１ ：ワークの中心軸
Ｗ ：ワーク

次に、図１９及び図２０を参照して、温度検出手段５７を備えるエンドエフェクタＥＥの例について説明する。エンドエフェクタＥＥはワークＷの形状及び材質に応じて適宜交換される。

Claims (25)

1. 定盤と、
   測定対象であるワークを保持し、前記ワークの姿勢を可変なロボットアームと、
   前記定盤に対して相対移動可能に構成されたプローブであって、前記ロボットアームにより保持されている前記ワークの三次元測定を行うプローブと、
   前記定盤と前記ロボットアームとの相対位置の変化を検出する相対位置変化検出手段と、
   前記相対位置変化検出手段の検出結果に基づいて前記プローブによる前記ワークの測定結果を補正する補正手段と、
   を備える三次元測定システム。
2. 前記相対位置変化検出手段は、前記ロボットアームの振動を検出するアーム振動検出手段を含む、
   請求項１に記載の三次元測定システム。
3. 前記相対位置変化検出手段は、前記定盤の振動を検出する定盤振動検出手段を含む、
   請求項１又は２に記載の三次元測定システム。
4. 前記ワークの温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記補正手段は、前記温度検出手段による検出結果に基づいて前記プローブによる前記ワークの測定結果を補正する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の三次元測定システム。
5. 定盤と、
   測定対象であるワークを保持し、前記ワークの姿勢を可変なロボットアームと、
   前記定盤に対して相対移動可能に構成されたプローブであって、前記ロボットアームにより保持されている前記ワークの三次元測定を行うプローブと、
   前記ワークの温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記プローブによる前記ワークの測定結果を補正する補正手段と、
   を備える三次元測定システム。
6. 前記ロボットアームはエンドエフェクタを備え、
   前記温度検出手段は前記エンドエフェクタに設けられる、
   請求項４又は５に記載の三次元測定システム。
7. 前記温度検出手段は、前記エンドエフェクタが前記ワークを保持する保持面に設けられる、
   請求項６に記載の三次元測定システム。
8. 前記ロボットアームを支持するロボット基台は前記定盤の外に設けられる、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の三次元測定システム。
9. 前記ロボットアームを支持するロボット基台は前記定盤上に設けられる、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の三次元測定システム。
10. 前記ロボットアームは、前記プローブにより前記ワークを測定する場合に、前記定盤に直接的又は間接的に当接する当接部を有する、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の三次元測定システム。
11. 前記定盤上には制振部材が設けられ、
    前記ロボットアームの当接部は前記制振部材を介して前記定盤に間接的に当接する、
    請求項１０に記載の三次元測定システム。
12. 前記ロボットアームは、複数のアームと、前記複数のアームを回転可能に連結する複数の関節部とを備え、
    前記ロボットアームの当接部は前記複数の関節部の１つである、
    請求項１０又は１１に記載の三次元測定システム。
13. 前記ロボットアームの当接部は、前記複数の関節部のうち最もエンドエフェクタ側にある前記関節部である、
    請求項１２に記載の三次元測定システム。
14. 測定対象であるワークをロボットアームにより運搬する運搬ステップと、
    前記ロボットアームにより前記ワークを保持した状態で、定盤に対して相対移動可能に構成されたプローブにより前記ワークの三次元測定を行う測定ステップと、
    前記定盤と前記ロボットアームとの相対位置の変化を検出する相対位置変化検出ステップと、
    前記相対位置変化検出ステップによる検出結果に基づいて前記測定ステップによる前記ワークの測定結果を補正する振動補正ステップと、
    を含む三次元測定方法。
15. 前記相対位置変化検出ステップは前記ロボットアームの振動を検出するステップを含む、
    請求項１４に記載の三次元測定方法。
16. 前記相対位置変化検出ステップは前記定盤の振動を検出するステップを含む、
    請求項１４又は１５に記載の三次元測定方法。
17. 前記ワークの温度を検出する温度検出ステップと、
    前記温度検出ステップによる検出結果に基づいて前記測定ステップによる前記ワークの測定結果を補正する温度補正ステップと、
    を含む、請求項１４から１６のいずれか１項に記載の三次元測定方法。
18. 測定対象であるワークをロボットアームにより運搬する運搬ステップと、
    前記ワークの温度を検出する温度検出ステップと、
    前記ロボットアームにより前記ワークを保持した状態で、定盤に対して相対移動可能に構成されたプローブにより前記ワークの三次元測定を行う測定ステップと、
    前記温度検出ステップによる検出結果に基づいて前記測定ステップによる前記ワークの測定結果を補正する温度補正ステップと、
    を含む三次元測定方法。
19. 前記温度検出ステップは、前記運搬ステップにおいて行われる、
    請求項１７又は１８に記載の三次元測定方法。
20. 前記ロボットアームを支持するロボット基台は前記定盤の外に設けられる、
    請求項１４から１９のいずれか１項に記載の三次元測定方法。
21. 前記ロボットアームを支持するロボット基台は前記定盤上に設けられる、
    請求項１４から１９のいずれか１項に記載の三次元測定方法。
22. 前記ロボットアームにより前記ワークを保持した状態で、前記ロボットアームの当接部を、前記定盤に直接的又は間接的に当接させる設置ステップ、
    を含む請求項１４から２１のいずれか１項に記載の三次元測定方法。
23. 前記定盤上には制振部材が設けられており、
    前記設置ステップにおいて、前記ロボットアームの当接部は前記制振部材を介して前記定盤に間接的に当接する、
    請求項２２に記載の三次元測定方法。
24. 前記ロボットアームは、複数のアームと、前記複数のアームを回転可能に連結する複数の関節部とを備え、
    前記ロボットアームの当接部は前記複数の関節部の１つである、
    請求項２２又は２３に記載の三次元測定方法。
25. 前記ロボットアームの当接部は、前記複数の関節部のうち最もエンドエフェクタ側にある前記関節部である、
    請求項２４に記載の三次元測定方法。

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