JP2020197438A - Shape measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は形状測定装置に関する。 The present invention relates to a shape measuring device.
測定対象物の形状や寸法を測定する三次元測定機（座標測定機）が広く使用されている。 A three-dimensional measuring machine (coordinate measuring machine) that measures the shape and dimensions of an object to be measured is widely used.
三次元測定機で測定対象物を測定するにあたっては、まず、測定対象物に応じた測定手順を予め測定パートプログラムとして組んで用意しておく。
実際の測定作業では、定盤や移動ステージまたは回転テーブルの上に測定対象物を載置した後、オペレータは「測定開始」の指令を三次元測定機に与える。あとは、三次元測定機が測定パートプログラムに従って測定対象物を決められた手順で自動的に順々に測定していく。さらには、測定対象物を自動的に入れ替えるシステムも合わせて利用することで、次々と自動的に測定が継続的に実行される。近年では、三次元測定機を製造ラインの脇に設置して被加工物を順次測定していくインライン測定システムも利用されるようになってきている。
When measuring an object to be measured with a three-dimensional measuring machine, first, a measurement procedure corresponding to the object to be measured is prepared in advance as a measurement part program.
In the actual measurement work, after placing the object to be measured on a surface plate, a moving stage or a rotary table, the operator gives a command of "start measurement" to the coordinate measuring machine. After that, the coordinate measuring machine automatically measures the object to be measured according to the measurement part program according to the determined procedure. Furthermore, by also using a system that automatically replaces the object to be measured, the measurement is automatically and continuously executed one after another. In recent years, an in-line measurement system in which a three-dimensional measuring machine is installed beside a production line to sequentially measure a workpiece has also been used.
測定対象物の形状測定を行なうにあたっては測定対象物の温度を正しく測定しておくことが必要である。例えば、加工直後のワークは温度が高温であるため、適正な温度になるまで待つことが必要になる場合もある。または、測定効率を上げるため、やや高い温度でも測定対象物の形状測定を開始する場合もある。この場合、形状データを温度補正することが必要になってくる。 When measuring the shape of the object to be measured, it is necessary to measure the temperature of the object to be measured correctly. For example, since the temperature of the workpiece immediately after processing is high, it may be necessary to wait until the temperature reaches an appropriate level. Alternatively, in order to improve the measurement efficiency, the shape measurement of the object to be measured may be started even at a slightly high temperature. In this case, it becomes necessary to correct the temperature of the shape data.
測定対象物の温度を正しく測定するには、熱電対やサーミスタを測定対象物に密着して取り付ける必要がある。しかし、一つ一つの測定対象物に逐一接触式温度センサをつけたり外したりするのは非常に手間がかかる作業である。さらに、接触式温度センサを対象物に取り付けてから正しく温度を測定できるようになるまでには所定の待ち時間（例えば数分）が必要である。これも作業効率が上がらない一因となっている。 In order to measure the temperature of the object to be measured correctly, it is necessary to attach a thermocouple or thermistor in close contact with the object to be measured. However, attaching and detaching the contact type temperature sensor to each measurement object is a very time-consuming task. Further, a predetermined waiting time (for example, several minutes) is required from the time when the contact type temperature sensor is attached to the object until the temperature can be measured correctly. This is also one of the reasons why work efficiency does not increase.
ここで、測定効率を上げるために非接触温度センサ（放射温度計）を使用する例もある。非接触温度センサであれば、逐一接触式温度センサを測定対象物につけたり外したりする手間はないし、測定の待ち時間もほとんどない。しかしながら、非接触温度センサは、精密部品の形状測定の基礎データとするには絶対精度が実用レベルではない。特に、測定対象物の表面性状や光沢によって非接触温度センサによる測定値が上や下へ大きくシフトしてしまう問題が避けられない。 Here, there is also an example in which a non-contact temperature sensor (radiation thermometer) is used to improve the measurement efficiency. With a non-contact temperature sensor, there is no need to attach or detach the contact temperature sensor to or from the object to be measured, and there is almost no waiting time for measurement. However, the absolute accuracy of the non-contact temperature sensor is not at a practical level in order to use it as basic data for shape measurement of precision parts. In particular, it is inevitable that the value measured by the non-contact temperature sensor will be greatly shifted upward or downward depending on the surface texture and gloss of the object to be measured.
本発明の目的は、測定対象物の形状測定にあたって、測定効率の向上と温度測定の正確さとを両立できる形状測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a shape measuring device capable of both improving measurement efficiency and accuracy of temperature measurement when measuring the shape of a measurement object.
本発明の形状測定装置は、
測定対象物の表面を検出する検出器と、
前記検出器と前記測定対象物とを相対移動させる移動機構と、有し、前記検出器で前記測定対象物の形状を測定する形状測定装置であって、
さらに、
前記測定対象物の温度を非接触で測定するワーク用非接触温度センサと、
前記測定対象物と同じ素材からなる対照ワークと、
前記対照ワークに接触した状態に設けられ、前記対照ワークの温度を測定する対照ワーク用接触式温度センサと、
前記対照ワークの温度を非接触で測定する対照ワーク用非接触温度センサと、を備える
ことを特徴とする。
The shape measuring device of the present invention
A detector that detects the surface of the object to be measured and
A shape measuring device having a moving mechanism for relatively moving the detector and the measurement object, and measuring the shape of the measurement object with the detector.
further,
A non-contact temperature sensor for workpieces that measures the temperature of the object to be measured in a non-contact manner,
A control work made of the same material as the object to be measured and
A contact type temperature sensor for a control work, which is provided in contact with the control work and measures the temperature of the control work,
It is characterized by including a non-contact temperature sensor for a control work that measures the temperature of the control work in a non-contact manner.
本発明の一実施形態では、
前記対照ワーク用接触式温度センサによる温度測定値Ｔ２と、前記対照ワーク非接触温度センサによる温度測定値Ｔ３と、の差分温度Ｔ２３を前記ワーク用非接触温度センサによる温度測定値Ｔ１に加算して、前記測定対象物の校正後温度Ｔｗを算出する
ことが好ましい。
In one embodiment of the invention
The difference temperature T23 between the temperature measurement value T2 by the contact type temperature sensor for the control work and the temperature measurement value T3 by the control work non-contact temperature sensor is added to the temperature measurement value T1 by the non-contact temperature sensor for the work. , It is preferable to calculate the temperature Tw after calibration of the object to be measured.
本発明の一実施形態では、
前記測定対象物の測定が許可される適正温度範囲が予め設定されており、
前記校正後温度Ｔｗが前記適正温度範囲内である場合に、自動的に前記測定対象物の測定を開始し、
前記校正後温度Ｔｗが前記適正温度範囲外である場合、前記測定対象物の測定を停止する
ことが好ましい。
In one embodiment of the invention
The appropriate temperature range in which the measurement of the object to be measured is permitted is preset.
When the temperature Tw after calibration is within the appropriate temperature range, the measurement of the measurement object is automatically started.
When the temperature Tw after calibration is outside the appropriate temperature range, it is preferable to stop the measurement of the measurement object.
本発明の一実施形態では、
さらに、
前記測定対象物を当該形状測定装置に順次搬入出する搬入出装置を備え、
前記搬入出装置によって同じ素材からなる前記測定対象物が入れ替えられるのに対し、前記対照ワークは交換しない
ことが好ましい。
In one embodiment of the invention
further,
A loading / unloading device for sequentially loading / unloading the measurement object into the shape measuring device is provided.
It is preferable that the control work is not replaced while the measurement object made of the same material is replaced by the loading / unloading device.
本発明の一実施形態では、
さらに、
前記測定対象物を当該形状測定装置に順次搬入出する搬入出装置を備え、
前記搬入出装置によって前記測定対象物が入れ替えられるとき、
前記測定対象物の素材が変わるとき、前記対照ワークも前記測定対象物の素材と同じ素材のものに交換する
ことが好ましい。
In one embodiment of the invention
further,
A loading / unloading device for sequentially loading / unloading the measurement object into the shape measuring device is provided.
When the object to be measured is replaced by the loading / unloading device
When the material of the measurement object changes, it is preferable to replace the control work with the same material as the measurement object.
本発明の一実施形態では、
素材が異なる前記対照ワークが複数用意され、
素材が異なる前記対照ワークのそれぞれに対して、接触式温度センサと非接触温度センサとが設けられている
ことが好ましい。
In one embodiment of the invention
Multiple control works made of different materials are prepared,
It is preferable that a contact type temperature sensor and a non-contact temperature sensor are provided for each of the control works made of different materials.
本発明の温度測定装置は、
測定対象物の温度を非接触で測定するワーク用非接触温度センサと、
前記測定対象物と同じ素材からなる対照ワークと、
前記対照ワークに接触した状態に設けられ、前記対照ワークの温度を測定する対照ワーク接触式温度センサと、
前記対照ワークの温度を非接触で測定する対照ワーク非接触温度センサと、を備え、
前記対照ワーク用接触式温度センサによる温度測定値Ｔ２と、前記対照ワーク非接触温度センサによる温度測定値Ｔ３と、の差分温度Ｔ２３を前記ワーク用非接触温度センサによる温度測定値Ｔ１に加算して、前記測定対象物の校正後温度Ｔｗを算出する
ことを特徴とする。
The temperature measuring device of the present invention
A non-contact temperature sensor for workpieces that measures the temperature of the object to be measured in a non-contact manner,
A control work made of the same material as the object to be measured and
A control work contact type temperature sensor provided in contact with the control work and measuring the temperature of the control work,
A control work non-contact temperature sensor for measuring the temperature of the control work in a non-contact manner is provided.
The difference temperature T23 between the temperature measurement value T2 by the contact type temperature sensor for the control work and the temperature measurement value T3 by the control work non-contact temperature sensor is added to the temperature measurement value T1 by the non-contact temperature sensor for the work. It is characterized in that the temperature Tw after calibration of the measurement object is calculated.
本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の形状測定装置１００に係る第１実施形態について説明する。
図１は、形状測定装置１００の一例を示す図である。
形状測定装置１００は、温度管理などがされている測定専用に設けられた測定室に設置されていてもよい。あるいは、形状測定装置１００は、例えば、加工機械（不図示）と並んで製造ライン（不図示）の脇に設置されていてもよい。この場合、搬送ベルトやロボットアームを有する搬入出装置によって被加工物を順次三次元測定機に自動で投入するようになっていてもよい。
An embodiment of the present invention will be illustrated and described with reference to the reference numerals attached to each element in the drawing.
(First Embodiment)
A first embodiment according to the shape measuring device 100 of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the shape measuring device 100.
The shape measuring device 100 may be installed in a measuring room provided exclusively for measurement in which temperature control or the like is performed. Alternatively, the shape measuring device 100 may be installed, for example, beside a production line (not shown) alongside a processing machine (not shown). In this case, the workpiece may be sequentially and sequentially loaded into the coordinate measuring machine by a loading / unloading device having a transport belt or a robot arm.
形状測定装置１００は、三次元測定機２００と、温度測定部４００と、モーションコントローラ３００と、ホストコンピュータ５００と、を備える。 The shape measuring device 100 includes a three-dimensional measuring machine 200, a temperature measuring unit 400, a motion controller 300, and a host computer 500.
三次元測定機（ＣＭＭ，Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）は、
回転テーブル２１０と、プローブ２２０と、駆動機構２３０と、を有する。回転テーブル２１０は、ワークを載置するワーク載物台であり、Ｚ軸を回転中心として回転する。
プローブ２２０は、接触または非接触でワークの表面を検出する。
駆動機構２３０は、Ｚ方向に沿ったＺ駆動軸２３１と、Ｙ方向に沿ったＹ駆動軸２３２と、Ｘ方向に沿ったＸ軸駆動軸２３３と、を有し、プローブ２２０を３次元的に移動させる。
回転テーブル２１０と駆動機構２３０との協働により移動機構が構成され、ワークとプローブ２２０とが三次元的に相対移動可能となっている。駆動機構２３０および回転テーブル２１０には駆動モータ（不図示）およびエンコーダ（不図示）が設けられている。
The three-dimensional measuring machine (CMM, Coordinate Measuring Machine) is
It has a rotary table 210, a probe 220, and a drive mechanism 230. The rotary table 210 is a work platform on which the work is placed, and rotates about the Z axis as a rotation center.
The probe 220 detects the surface of the work in contact or non-contact.
The drive mechanism 230 has a Z drive shaft 231 along the Z direction, a Y drive shaft 232 along the Y direction, and an X-axis drive shaft 233 along the X direction, and three-dimensionally moves the probe 220. Move.
A moving mechanism is configured by the cooperation of the rotary table 210 and the driving mechanism 230, and the work and the probe 220 can be relatively moved three-dimensionally. The drive mechanism 230 and the rotary table 210 are provided with a drive motor (not shown) and an encoder (not shown).
モーションコントローラ３００からの駆動制御信号によって駆動モータが駆動され、エンコーダによってサンプリングされた座標値（や回転角）はモーションコントローラ３００に送られる。
駆動機構２３０のＸ、Ｙ、Ｚ座標値と回転テーブル２１０の回転角とにより、ワークの表面形状の測定値が得られる。
The drive motor is driven by the drive control signal from the motion controller 300, and the coordinate values (or rotation angles) sampled by the encoder are sent to the motion controller 300.
A measured value of the surface shape of the work can be obtained from the X, Y, Z coordinate values of the drive mechanism 230 and the rotation angle of the rotary table 210.
もちろん、移動機構としては、プローブ２２０をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の三次元的に移動させる機構であってもよいし、ワークをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の三次元的に移動させる機構であってもよいし、さらに、Ｘ軸回り回転、Ｙ軸回り回転、Ｚ軸回り回転などの回転機構があってもよい。 Of course, the moving mechanism may be a mechanism that moves the probe 220 three-dimensionally in the X, Y, and Z directions, or moves the work three-dimensionally in the X, Y, and Z directions. It may be a mechanism, or may have a rotation mechanism such as X-axis rotation, Y-axis rotation, and Z-axis rotation.
温度測定部４００の構成を説明する。
温度測定部４００は、対照ワーク４１０と、複数の温度センサと、温度校正部４２０と、を備える。
The configuration of the temperature measuring unit 400 will be described.
The temperature measuring unit 400 includes a control work 410, a plurality of temperature sensors, and a temperature calibration unit 420.
対照ワーク４１０は、例えば、三次元測定機２００の傍に設置された台上に設置されている。
対照ワーク４１０というのは、例えば、測定対象物と同じ素材で作られた適当な大きさの固体である。対照ワーク４１０の形状は単純でよく、例えば、円柱形や直方体でよい。例えば、測定対象物として図２のような複雑な形状（ここではインペラ）だとしても、対照ワーク４１０は図３のような単純な形状（ここでは円柱）でよい。
ただし、対照ワーク４１０と測定対象物とは同じ素材で作られており、具体的には、表面の光沢や粗さ（表面性状）が同一であることが求められる。
測定対象物が焼き入れしたものであれば、対照ワーク４１０も同じ焼き入れを経験している必要がある。測定対象物が表面の黒皮を除去したものであれば対照ワーク４１０も同じように黒皮を除去している必要があるし、測定対象物が黒皮残しであれば対照ワーク４１０も黒皮残しである。測定対象物が表面塗装やメッキをしたものであれば、対照ワーク４１０も同じ表面塗装やメッキをしたものである。
The control work 410 is installed on a table installed near the coordinate measuring machine 200, for example.
The control work 410 is, for example, a solid of an appropriate size made of the same material as the object to be measured. The shape of the control work 410 may be simple, for example, a cylinder or a rectangular parallelepiped. For example, even if the object to be measured has a complicated shape (here, an impeller) as shown in FIG. 2, the control work 410 may have a simple shape (here, a cylinder) as shown in FIG.
However, the control work 410 and the object to be measured are made of the same material, and specifically, it is required that the surface gloss and roughness (surface texture) are the same.
If the object to be measured is hardened, the control work 410 must have undergone the same quenching. If the object to be measured has the black skin on the surface removed, the control work 410 also needs to have the black skin removed in the same manner, and if the object to be measured has the black skin left, the control work 410 also has the black skin. It is left. If the object to be measured is surface-coated or plated, the control work 410 is also surface-coated or plated.
測定対象物の種類に合わせて、対照ワーク４１０の種類も必要な数だけ予め用意しておくことが好ましい。 It is preferable to prepare a required number of types of control work 410 in advance according to the type of the object to be measured.
温度センサとしては、ワーク用非接触温度センサ４３１と、対照ワーク用接触式温度センサ４３２と、対照ワーク用非接触温度センサ４３３と、を備える The temperature sensor includes a work non-contact temperature sensor 431, a control work contact temperature sensor 432, and a control work non-contact temperature sensor 433.
ワーク用非接触温度センサ４３１は、例えば、三次元測定機２００に付設されており、測定対象物が回転テーブル２１０や定盤に投入されたときに測定対象物の表面温度を非接触で測定できるように設置されている。非接触温度センサの種類は特段限定されず、いわゆる放射温度計でもよい。 The work non-contact temperature sensor 431 is attached to, for example, the coordinate measuring machine 200, and can measure the surface temperature of the measurement object in a non-contact manner when the measurement object is put on the rotary table 210 or the surface plate. It is installed like this. The type of non-contact temperature sensor is not particularly limited, and a so-called radiation thermometer may be used.
対照ワーク用接触式温度センサ４３２は、例えば、熱電対やサーミスタであり、用意された対照ワーク410に接触（貼り付け）して取り付けられている。 The contact type temperature sensor 432 for the control work is, for example, a thermocouple or a thermistor, and is attached by contacting (pasting) to the prepared control work 410.
対照ワーク用非接触温度センサ４３３は、対照ワーク４１０の温度を非接触で測定するように設置されている。対照ワーク用非接触温度センサ４３３の種類も特段限定されないが、ワーク用非接触温度センサ４３１と対照ワーク用非接触温度センサ４３３とは同機種で同じ設定になっていることが望ましい。 The non-contact temperature sensor 433 for the control work is installed so as to measure the temperature of the control work 410 in a non-contact manner. The type of the non-contact temperature sensor 433 for the control work is not particularly limited, but it is desirable that the non-contact temperature sensor 431 for the work and the non-contact temperature sensor 433 for the control work have the same model and the same settings.
温度校正部４２０は、ワーク用非接触温度センサ４３１の温度測定値Ｔ１を校正して測定対象物のより正確な温度Ｔｗを算出する。
対照ワーク用接触温度センサ４３２による温度測定値がＴ２であり、対照ワーク用非接触温度センサ４３３による温度測定値がＴ３であるとする。このとき、温度校正部４２０は、対照ワーク用接触式温度センサ４３２による温度測定値Ｔ２と、対照ワーク用非接触温度センサ４３３による温度測定値Ｔ３と、の差分温度Ｔ２３をまず求める。そして、ワーク用非接触温度センサ４３１による温度測定値Ｔ１に前記差分温度Ｔ２３を加算して、測定対象物の校正後温度Ｔｗを算出する。
Ｔｗ＝Ｔ１＋（Ｔ２−Ｔ３）
The temperature calibration unit 420 calibrates the temperature measurement value T1 of the work non-contact temperature sensor 431 to calculate a more accurate temperature Tw of the object to be measured.
It is assumed that the temperature measurement value by the contact temperature sensor 432 for the control work is T2 and the temperature measurement value by the non-contact temperature sensor 433 for the control work is T3. At this time, the temperature calibration unit 420 first obtains the difference temperature T23 between the temperature measurement value T2 by the contact type temperature sensor 432 for the control work and the temperature measurement value T3 by the non-contact temperature sensor 433 for the control work. Then, the difference temperature T23 is added to the temperature measurement value T1 by the work non-contact temperature sensor 431 to calculate the post-calibration temperature Tw of the object to be measured.
Tw = T1 + (T2-T3)
例えば、ワーク用非接触温度センサ４３１による温度測定値Ｔ１が４２℃であって、対照ワーク用接触式温度センサ４３２による温度測定値Ｔ２が２０℃であって、対照ワーク用非接触温度センサ４３３による温度測定値Ｔ３が２２℃であるとする。
このとき、測定対象物の校正後温度Ｔｗは４０℃ということになる。
For example, the temperature measurement value T1 by the work non-contact temperature sensor 431 is 42 ° C., the temperature measurement value T2 by the control work contact temperature sensor 432 is 20 ° C., and the control work non-contact temperature sensor 433 is used. It is assumed that the temperature measurement value T3 is 22 ° C.
At this time, the temperature Tw after calibration of the object to be measured is 40 ° C.
次に、図４を参照しながら、モーションコントローラ３００とホストコンピュータ５００の機能ブロックを簡単に説明する。
モーションコントローラ３００は、測定指令取得部３１０と、カウンタ部３２０と、移動指令生成部３３０と、駆動制御部３４０と、温度範囲判定部３５０と、を備える。
Next, the functional blocks of the motion controller 300 and the host computer 500 will be briefly described with reference to FIG.
The motion controller 300 includes a measurement command acquisition unit 310, a counter unit 320, a movement command generation unit 330, a drive control unit 340, and a temperature range determination unit 350.
測定指令取得部３１０は、ホストコンピュータ５００から測定指令を取得する。測定指令は、測定対象物の設計データや測定対象箇所をもとにしてホストコンピュータ５００による演算処理等により生成される。測定指令にはプローブ軌道上の目標点や目標移動速度が含まれている。 The measurement command acquisition unit 310 acquires a measurement command from the host computer 500. The measurement command is generated by arithmetic processing or the like by the host computer 500 based on the design data of the measurement target object and the measurement target location. The measurement command includes the target point on the probe trajectory and the target moving speed.
カウンタ部３２０は、エンコーダから出力される検出信号をカウントして駆動機構２３０および回転テーブル２１０の変位量を計測するとともに、プローブセンサから出力される検出信号をカウントしてプローブ２２０の変位を計測する。これにより、プローブ２２０の現在位置、すなわち、ワーク表面の座標値を得る。 The counter unit 320 counts the detection signal output from the encoder to measure the displacement amount of the drive mechanism 230 and the rotary table 210, and counts the detection signal output from the probe sensor to measure the displacement of the probe 220. .. As a result, the current position of the probe 220, that is, the coordinate value of the work surface is obtained.
駆動指令生成部３３０は、プローブ２２０で測定対象物表面を測定するためのプローブ２２０の移動経路を算出し、その移動経路に沿った速度ベクトルを算出する。例えば、自律的に押込み量を調整しながらプローブ２２０を現在位置から次の目標点に移動させるためのベクトル指令を生成する。 The drive command generation unit 330 calculates the movement path of the probe 220 for measuring the surface of the object to be measured by the probe 220, and calculates the velocity vector along the movement path. For example, it generates a vector command for moving the probe 220 from the current position to the next target point while autonomously adjusting the pushing amount.
駆動制御部３４０は、駆動指令生成部３３０によって算出されたベクトル指令に基づいて、駆動機構２３０および回転テーブル２１０を駆動制御する。 The drive control unit 340 drives and controls the drive mechanism 230 and the rotary table 210 based on the vector command calculated by the drive command generation unit 330.
温度範囲判定部３５０は、温度測定部４００から送られてくる測定対象物の温度が予め設定された適正温度範囲にあるか否かを判定する。適正温度範囲は、測定対象物の形状測定を行なってもよい温度の範囲として予め測定パートプログラムに設定されている。測定対象物の温度が適正温度範囲内であるとき、温度範囲判定部は、駆動指令生成部に測定開始の許可を与える。測定対象物の温度が適正温度範囲外であるとき、温度範囲判定部は、駆動指令生成部に対して測定動作の停止を指示する。 The temperature range determination unit 350 determines whether or not the temperature of the object to be measured sent from the temperature measurement unit 400 is within a preset appropriate temperature range. The appropriate temperature range is set in advance in the measurement part program as a temperature range in which the shape of the object to be measured may be measured. When the temperature of the object to be measured is within the appropriate temperature range, the temperature range determination unit gives the drive command generation unit permission to start measurement. When the temperature of the object to be measured is out of the proper temperature range, the temperature range determination unit instructs the drive command generation unit to stop the measurement operation.
ホストコンピュータ５００は、いわゆるパソコンで構成できる。ホストコンピュータ５００は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やメモリ等を備えて構成され、モーションコントローラ３００を介して三次元測定機２００を制御する。
ホストコンピュータ５００は、さらに、記憶部５２０と、形状解析部５３０と、を備える。
記憶部５２０は、測定対象物（ワーク）の形状に関する設計データ（ＣＡＤデータや、ＮＵＲＢＳデータ等）、測定で得られた測定データ、および、測定動作全体を制御する測定制御プログラム（測定パートプログラム）を格納する。
The host computer 500 can be configured by a so-called personal computer. The host computer 500 is configured to include a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like, and controls the coordinate measuring machine 200 via the motion controller 300.
The host computer 500 further includes a storage unit 520 and a shape analysis unit 530.
The storage unit 520 has design data (CAD data, NURBS data, etc.) related to the shape of the object to be measured (work), measurement data obtained by measurement, and a measurement control program (measurement part program) that controls the entire measurement operation. To store.
図５を参照して、形状測定装置の動作を簡単に説明する。
搬入出装置等によって測定対象物が三次元測定機２００に投入される（ＳＴ１１０）。すると、温度測定部４００によって測定対象物の温度測定が行なわれる（ＳＴ１２０−ＳＴ１５０）。すなわち、温度測定部４００は、ワーク用非接触温度センサ４３１による温度測定値Ｔ１、対照ワーク用接触温度センサ４３２による温度測定値がＴ２、対照ワーク用非接触温度センサ４３３による温度測定値がＴ３を取得する（ＳＴ１２０、ＳＴ１３０、ＳＴ１４０）。そして、温度測定部４００は、測定対象物の校正後温度Ｔｗを算出する（ＳＴ１５０）。
The operation of the shape measuring device will be briefly described with reference to FIG.
The object to be measured is put into the coordinate measuring machine 200 by the loading / unloading device or the like (ST110). Then, the temperature measuring unit 400 measures the temperature of the object to be measured (ST120-ST150). That is, the temperature measurement unit 400 sets the temperature measurement value T1 by the work non-contact temperature sensor 431, the temperature measurement value by the control work contact temperature sensor 432 to T2, and the temperature measurement value by the control work non-contact temperature sensor 433 to T3. Acquire (ST120, ST130, ST140). Then, the temperature measuring unit 400 calculates the temperature Tw after calibration of the object to be measured (ST150).
測定対象物の校正後温度Ｔｗは温度測定部４００からモーションコントローラ３００に送られる。
モーションコントローラ３００において、温度範囲判定部３５０は、測定対象物の校正後温度Ｔｗが予め設定された適正温度範囲にあるか否かを判定し（ＳＴ１６０）、測定対象物の校正後温度Ｔｗが適正温度範囲内であるとき、温度範囲判定部３５０は、駆動指令生成部３３０に測定開始の許可を与える（ＳＴ１７０）。これにより、測定対象物の形状測定が実行される。
一方、測定対象物の温度が適正温度範囲外であるとき、温度範囲判定部３５０は、駆動指令生成部３３０に対して測定動作の停止を指示し（ＳＴ１９０）、適正温度になるまで待つことになる。測定すべきワークが三次元測定機２００に順次投入される間は終了条件を満たすまでＳＴ１１０からＳＴ１８０を繰り返す。
The temperature Tw after calibration of the object to be measured is sent from the temperature measuring unit 400 to the motion controller 300.
In the motion controller 300, the temperature range determination unit 350 determines whether or not the temperature Tw after calibration of the object to be measured is within the preset appropriate temperature range (ST160), and the temperature Tw after calibration of the object to be measured is appropriate. When it is within the temperature range, the temperature range determination unit 350 gives the drive command generation unit 330 permission to start measurement (ST170). As a result, the shape of the object to be measured is measured.
On the other hand, when the temperature of the object to be measured is outside the appropriate temperature range, the temperature range determination unit 350 instructs the drive command generation unit 330 to stop the measurement operation (ST190) and waits until the temperature reaches the appropriate temperature. Become. While the workpieces to be measured are sequentially put into the coordinate measuring machine 200, ST110 to ST180 are repeated until the end condition is satisfied.
なお、測定対象物の校正後温度Ｔｗは、測定開始のトリガーに使われるだけでなく、形状測定で得られた形状データとともにホストコンピュータ５００に送られ、記録される。この後、形状データを熱膨張（線膨張）分だけ補正するための基礎データとして使用されてもよい。 The temperature Tw after calibration of the object to be measured is not only used as a trigger for starting measurement, but is also sent to the host computer 500 and recorded together with the shape data obtained by the shape measurement. After that, it may be used as basic data for correcting the shape data by the amount of thermal expansion (linear expansion).
形状測定装置１００で測定する測定対象物が一種類に限定されず、測定対象物が多種類である場合、もちろん、測定対象物に応じて対照ワーク４１０を選択する。オペレータが温度測定部４００のチャンネルを自動的に切り替えてもよいし、形状測定装置１００が測定対象物を自動認識して、自動的に対照ワーク４１０を切り替えるようにしてもよい。 When the measurement object to be measured by the shape measuring device 100 is not limited to one type and there are many types of measurement objects, of course, the control work 410 is selected according to the measurement object. The operator may automatically switch the channel of the temperature measuring unit 400, or the shape measuring device 100 may automatically recognize the object to be measured and automatically switch the control work 410.
上記実施形態の形状測定装置１００によれば、非接触温度センサで測定対象物の温度を正確にかつ効率的に測定できる。
これにより、測定対象物の温度が適正温度になるまで（冷えるまで）過剰に待つ必要がなくなる。また、測定対象物の正しい温度を得るのにオペレータの手作業が必要ないわけであるから、無人の自動測定も可能になる。
According to the shape measuring device 100 of the above embodiment, the temperature of the object to be measured can be accurately and efficiently measured by the non-contact temperature sensor.
This eliminates the need to wait excessively until the temperature of the object to be measured reaches an appropriate temperature (until it cools down). In addition, since the operator does not need to manually obtain the correct temperature of the object to be measured, unmanned automatic measurement becomes possible.
なお、ワーク用非接触温度センサ４３１自体を精密に校正しておくというアイデアは確かに有り得るが、非接触温度センサを精密に校正するのは費用や手間がかかる上に、精密に校正しても絶対精度はやはりそれほど期待できない。特に、対象物が光沢をもっているような場合には校正が容易ではないし、精度も保証できない。この点、本実施形態であれば、対照ワークを利用して、随時接触式温度センサと非接触温度センサとの差分を得て、ほぼ正確にワーク用非接触温度センサ４３１の校正を行なうことができる。 Although the idea of precisely calibrating the work non-contact temperature sensor 431 itself is certainly possible, it is costly and time-consuming to precisely calibrate the non-contact temperature sensor, and even if it is precisely calibrated. Absolute accuracy cannot be expected so much. In particular, when the object is glossy, calibration is not easy and accuracy cannot be guaranteed. In this respect, in the present embodiment, the control work can be used to obtain the difference between the contact type temperature sensor and the non-contact temperature sensor at any time, and the work non-contact temperature sensor 431 can be calibrated almost accurately. it can.
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。
対照ワークを設置するにあたっては、別途用意した台上に並べてもよいし、三次元測定機の定盤上で測定の邪魔にならないところに設置しておいてもよい。測定対象物と対照ワークとはなるべく近いところに設置しておくのが好ましいと考えられる。対照ワークを三次元測定機から遠く離れたところや別室に設置してしまうと、照明の加減などの周囲の環境条件が異なり過ぎて、対照ワークとしての用をなさないおそれもある。
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit.
When installing the control work, it may be arranged on a separately prepared table, or it may be installed on the surface plate of the coordinate measuring machine so as not to interfere with the measurement. It is considered preferable to install the object to be measured and the control work as close as possible to each other. If the control work is installed far away from the CMM or in a separate room, the surrounding environmental conditions such as the amount of lighting may be too different and the control work may not be used as the control work.
１００…形状測定装置、
２００…三次元測定機、
２１０…回転テーブル、２２０…プローブ、
２３０…駆動機構、
２３１…Ｚ駆動軸、２３２…Ｙ駆動軸、２３３…Ｘ軸駆動軸、
３００…モーションコントローラ、
３１０…測定指令取得部、３２０…カウンタ部、３３０…移動指令生成部、３３０…駆動指令生成部、３４０…駆動制御部、３５０…温度範囲判定部、
４００…温度測定部、
４１０…対照ワーク、４２０…温度校正部、４３１…ワーク用非接触温度センサ、４３２…対照ワーク用接触式温度センサ、４３３…対照ワーク用非接触温度センサ、
５００…ホストコンピュータ、
５２０…記憶部、５３０…形状解析部。
100 ... Shape measuring device,
200 ... 3D measuring machine,
210 ... rotary table, 220 ... probe,
230 ... Drive mechanism,
231 ... Z drive shaft, 232 ... Y drive shaft, 233 ... X axis drive shaft,
300 ... Motion controller,
310 ... Measurement command acquisition unit, 320 ... Counter unit, 330 ... Movement command generation unit, 330 ... Drive command generation unit, 340 ... Drive control unit, 350 ... Temperature range determination unit,
400 ... Temperature measuring unit,
410 ... Control work, 420 ... Temperature calibration unit, 431 ... Non-contact temperature sensor for work, 432 ... Contact temperature sensor for control work, 433 ... Non-contact temperature sensor for control work,
500 ... Host computer,
520 ... Storage unit, 530 ... Shape analysis unit.
Claims (7)
前記検出器と前記測定対象物とを相対移動させる移動機構と、有し、前記検出器で前記測定対象物の形状を測定する形状測定装置であって、
さらに、
前記測定対象物の温度を非接触で測定するワーク用非接触温度センサと、
前記測定対象物と同じ素材からなる対照ワークと、
前記対照ワークに接触した状態に設けられ、前記対照ワークの温度を測定する対照ワーク用接触式温度センサと、
前記対照ワークの温度を非接触で測定する対照ワーク用非接触温度センサと、を備える
ことを特徴とする形状測定装置。 A detector that detects the surface of the object to be measured and
A shape measuring device having a moving mechanism for relatively moving the detector and the measurement object, and measuring the shape of the measurement object with the detector.
further,
A non-contact temperature sensor for workpieces that measures the temperature of the object to be measured in a non-contact manner,
A control work made of the same material as the object to be measured and
A contact type temperature sensor for a control work, which is provided in contact with the control work and measures the temperature of the control work,
A shape measuring device including a non-contact temperature sensor for a control work that measures the temperature of the control work in a non-contact manner.
前記対照ワーク用接触式温度センサによる温度測定値Ｔ２と、前記対照ワーク非接触温度センサによる温度測定値Ｔ３と、の差分温度Ｔ２３を前記ワーク用非接触温度センサによる温度測定値Ｔ１に加算して、前記測定対象物の校正後温度Ｔｗを算出する
ことを特徴とする形状測定装置。 In the shape measuring device according to claim 1,
The difference temperature T23 between the temperature measurement value T2 by the contact type temperature sensor for the control work and the temperature measurement value T3 by the control work non-contact temperature sensor is added to the temperature measurement value T1 by the non-contact temperature sensor for the work. , A shape measuring device characterized in that the temperature Tw after calibration of the object to be measured is calculated.
前記測定対象物の測定が許可される適正温度範囲が予め設定されており、
前記校正後温度Ｔｗが前記適正温度範囲内である場合に、自動的に前記測定対象物の測定を開始し、
前記校正後温度Ｔｗが前記適正温度範囲外である場合、前記測定対象物の測定を停止する
ことを特徴とする形状測定装置。 In the shape measuring device according to claim 2,
The appropriate temperature range in which the measurement of the object to be measured is permitted is preset.
When the temperature Tw after calibration is within the appropriate temperature range, the measurement of the measurement object is automatically started.
A shape measuring device, characterized in that measurement of the object to be measured is stopped when the temperature Tw after calibration is outside the appropriate temperature range.
さらに、
前記測定対象物を当該形状測定装置に順次搬入出する搬入出装置を備え、
前記搬入出装置によって同じ素材からなる前記測定対象物が入れ替えられるのに対し、前記対照ワークは交換しない
ことを特徴とする形状測定装置。 In the shape measuring device according to any one of claims 1 to 3.
further,
A loading / unloading device for sequentially loading / unloading the measurement object into the shape measuring device is provided.
A shape measuring device characterized in that the object to be measured made of the same material is replaced by the loading / unloading device, whereas the control work is not replaced.
さらに、
前記測定対象物を当該形状測定装置に順次搬入出する搬入出装置を備え、
前記搬入出装置によって前記測定対象物が入れ替えられるとき、
前記測定対象物の素材が変わるとき、前記対照ワークも前記測定対象物の素材と同じ素材のものに交換する
ことを特徴とする形状測定装置。 In the shape measuring device according to any one of claims 1 to 3.
further,
A loading / unloading device for sequentially loading / unloading the measurement object into the shape measuring device is provided.
When the object to be measured is replaced by the loading / unloading device
A shape measuring device, characterized in that when the material of the measurement object changes, the control work is also replaced with the same material as the material of the measurement object.
素材が異なる前記対照ワークが複数用意され、
素材が異なる前記対照ワークのそれぞれに対して、接触式温度センサと非接触温度センサとが設けられている
ことを特徴とする形状測定装置。 In the shape measuring device according to claim 5,
Multiple control works made of different materials are prepared,
A shape measuring device characterized in that a contact type temperature sensor and a non-contact temperature sensor are provided for each of the control works made of different materials.
前記測定対象物と同じ素材からなる対照ワークと、
前記対照ワークに接触した状態に設けられ、前記対照ワークの温度を測定する対照ワーク接触式温度センサと、
前記対照ワークの温度を非接触で測定する対照ワーク非接触温度センサと、を備え、
前記対照ワーク用接触式温度センサによる温度測定値Ｔ２と、前記対照ワーク非接触温度センサによる温度測定値Ｔ３と、の差分温度Ｔ２３を前記ワーク用非接触温度センサによる温度測定値Ｔ１に加算して、前記測定対象物の校正後温度Ｔｗを算出する
ことを特徴とする温度測定装置。 A non-contact temperature sensor for workpieces that measures the temperature of the object to be measured in a non-contact manner,
A control work made of the same material as the object to be measured and
A control work contact type temperature sensor provided in contact with the control work and measuring the temperature of the control work,
A control work non-contact temperature sensor for measuring the temperature of the control work in a non-contact manner is provided.
The difference temperature T23 between the temperature measurement value T2 by the contact type temperature sensor for the control work and the temperature measurement value T3 by the control work non-contact temperature sensor is added to the temperature measurement value T1 by the non-contact temperature sensor for the work. , A temperature measuring device, characterized in that the temperature Tw after calibration of the object to be measured is calculated.
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