JP2023143277A - データ処理装置、データ処理方法、プログラム及び三次元測定機 - Google Patents

Abstract

【課題】測定領域の温度変化に応じて生じる、測定ヘッドにおける長さの変化に起因する測定データの誤差が抑制される、データ処理装置、データ処理方法、プログラム及び三次元測定機を提供する。
【解決手段】コンピュータ（４０）は、測定子が取り付けられるプローブを備えるヘッド（２４）を校正する際の校正温度に対する、測定対象物を測定する際の測定温度の温度差を含む温度情報（８５）を取得する温度情報取得部（７４）、ヘッドにおける単位温度あたりの長さの変化量を表す温度変化量パラメータを取得する温度変化量パラメータ取得部（６６）及び温度差及び温度変化量パラメータを用いて、測定子の座標値を補正する座標値補正部（６６）を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、データ処理装置、データ処理方法、プログラム及び三次元測定機に関する。

従来、三次元測定機は、主として、温度管理された検査室内で使用されている。近年、三次元測定機は、本体の温度変化への耐久性能の向上に伴い、空調が十分でない製造現場などで使用されるケースが増えている。

三次元測定機に具備されるプローブは、環境温度の影響を受けて伸び縮みする。三次元測定は、校正の際の環境温度を起点として、環境温度の変化に追従して測定誤差が大きくなるという問題が存在する。

温度変化に伴う測定精度の低下を抑制する方法として、例えば、環境温度がＡ℃において三次元測定機のプローブを校正した場合、環境温度がＡ℃の場合のプローブの座標及びプローブの先端に具備されるチップの直径が記憶され、記憶された情報が測定に用いられる。

環境温度がＡ℃からＢ℃へ変化した場合、Ａ℃とＢ℃との温度差に起因するプローブの膨張の測定精度への影響を抑制するには、環境温度がＢ℃においてプローブが再度校正され、環境温度がＢ℃におけるプローブの座標及びプローブの先端に具備されるチップの直径が記憶され、記憶された情報が測定に用いられる。

複数のプローブ方向が存在する場合は、プローブ方向の数の分の校正が実施される。また、１つのプローブが複数の方向を向くプローブ構成要素を有する場合は、プローブ構成要素の数の分の校正が実施される。すなわち、１つのプローブについて、プローブの方向の数×プローブ構成要素の数の回数の校正が実施される。

特許文献１は、被測定物を測定するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれの温度を検出する温度センサを備え、温度センサを用いて検出される各軸の温度に基づき、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれの座標値について温度補正を行う三次元測定機が記載される。

同文献に記載の装置は、各軸に具備されるスケールの熱膨張係数と、検出温度の基準温度からの差分値と、スケールのカウント値とを乗算して、各軸の座標値の補正値を算出している。

特開平１１－１９０６１７号公報

しかしながら、空調が十分でない環境では、定常的に環境温度の変化が生じるおそれがある。そうすると、校正が実施される環境温度と測定が実施される環境温度との間に温度差が生じ、環境温度の変化に伴う測定データの誤差が生じてしまう。

一定の温度変化が生じる度にプローブの校正が実施されると、三次元測定機の稼働率の低下が生じてしまう。また、複数回のプローブの校正は、三次元測定機の稼働率の低下を
助長してしまう。

特許文献１に記載の装置では、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに具備されるスケールの膨張及び収縮の補正は可能であるが、プローブを含めた測定ヘッド自体の膨張及び収縮に起因する測定データの補正は困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、測定領域の温度変化に応じて生じる、測定ヘッドにおける長さの変化に起因する測定データの誤差が抑制される、データ処理装置、データ処理方法、プログラム及び三次元測定機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、次の発明態様を提供する。

本開示に係るデータ処理装置は、測定対象物の測定点へ接触させる測定子が取り付けられるプローブを備えるヘッドを校正する際の校正温度に対する、測定対象物を測定する際の測定温度の温度差を含む温度情報を取得する温度情報取得部と、ヘッドにおける単位温度あたりの長さの変化量を表す温度変化量パラメータを取得する温度変化量パラメータ取得部と、温度情報取得部を用いて取得された温度差及び温度変化量パラメータ取得部を用いて取得された温度変化量パラメータを用いて、測定子の座標値を補正する座標値補正部と、を備えたデータ処理装置である。

本開示に係るデータ処理装置によれば、ヘッドが校正される校正温度に対する測定の際の測定温度の温度差に応じて、測定対象物を測定する測定子の中心座標が補正される。これにより、測定ヘッドの長さの変化に起因して生じる測定データの誤差が抑制される。また、測定ヘッドの校正の実施回数を減らすことができ、ダウンタイムの短縮化が実現される。

他の態様に係るデータ処理装置において、温度変化量パラメータ取得部は、プローブにおける単位温度あたりの長さの変化量と、プローブを支持するプローブ支持部における単位温度あたりの長さの変化量とを加算して算出される温度変化量パラメータを取得してもよい。

かかる態様によれば、校正温度に対する測定温度の温度差に起因する、プローブの長さの変化及びプローブ支持部の長さの変化を補正し得る。

他の態様に係るデータ処理装置において、温度変化量パラメータ取得部は、プローブの単位温度あたりの長さの変化量として、プローブの熱膨張係数と校正温度におけるプローブの長さとを乗算して算出された値を取得し、プローブを支持するプローブ支持部の単位温度あたりの長さの変化量として、プローブ支持部の熱膨張係数と校正温度におけるプローブ支持部の長さとを乗算して算出された値を取得してもよい。

かかる態様によれば、熱膨張係数及び校正温度における長さに基づく、温度変化量パラメータを取得し得る。

他の態様に係るデータ処理装置において、１つ以上のプローブについて、プローブの熱膨張係数及び校正温度におけるプローブの長さが登録されるプローブ情報登録部を備え、温度変化量パラメータ取得部は、測定に使用されるプローブにおける熱膨張係数及び校正温度における長さを、プローブ情報登録部から取得してもよい。

かかる態様によれば、予め登録されるプローブの熱膨張係数及び校正温度における長さ
基づく、温度変化量パラメータを取得し得る。

他の態様に係るデータ処理装置において、１つ以上のプローブ支持部について、プローブ支持部の熱膨張係数及び校正温度におけるプローブ支持部の長さが登録されるプローブ支持部情報登録部を備え、温度変化量パラメータ取得部は、測定に使用されるプローブ支持部おける熱膨張係数及び校正温度における長さを、ローブ支持部情報登録部から取得してもよい。

かかる態様によれば、予め登録されるプローブ支持部の熱膨張係数及び校正温度における長さ基づく、温度変化量パラメータを取得し得る。

他の態様に係るデータ処理装置において、予め規定されるプローブの基準方向に対する、測定の際のプローブの方向を表す方向パラメータを取得する方向パラメータ取得部を備え、座標値補正部は、方向パラメータ、温度差及び温度変化量パラメータを用いて、測定子の座標値を補正してもよい。

かかる態様によれば、測定の際のプローブの姿勢に応じた温度変化量パラメータを取得し得る。

他の態様に係るデータ処理装置において、温度変化量パラメータ取得部は、プローブの基準方向における単位温度あたりの長さの変化量に、基準方向におけるプローブ支持部の単位温度あたりの長さの変化量を加算した温度変化量パラメータを取得してもよい。

かかる態様によれば、基準方向におけるプローブ及びプローブ支持部の長さの変化量に応じた温度補正を実施し得る。

他の態様に係るデータ処理装置において、方向パラメータ取得部は、鉛直下向きを基準方向とする方向パラメータを取得してもよい。

かかる態様によれば、鉛直下向きにおけるプローブ及びプローブ支持部の長さの変化量に応じた温度補正を実施し得る。

他の態様に係るデータ処理装置において、温度変化量パラメータ取得部は、異なる方向を向く複数のプローブ構成要素を含むプローブが使用される場合、プローブ構成要素ごとにプローブの単位温度あたりの長さの変化量の総和を含む温度変化量パラメータを取得してもよい。

かかる態様によれば、プローブの構成に応じた温度補正を実施し得る。

他の態様に係るデータ処理装置において、温度変化量パラメータ取得部は、温度変化量パラメータとして、測定温度に対するプローブの長さの変化量を表す直線の傾きを取得してもよい。

かかる態様によれば、プローブ情報等が予め記憶されていないヘッドが適用される場合であっても、温度変化量パラメータが適用される温度補正を実施し得る。

他の態様に係るデータ処理装置において、予め規定されるプローブの基準方向に対する、測定の際のプローブの方向を表す方向パラメータを取得する方向パラメータ取得部を備え、座標値補正部は、方向パラメータ、温度差及び温度変化量パラメータを用いて、測定子の座標値を補正してもよい。

かかる態様によれば、測定の際のプローブの姿勢に応じた温度変化量パラメータを取得し得る。

他の態様に係るデータ処理装置において、座標値補正部は、温度差に対する測定子の直径の変化を補正してもよい。

かかる態様によれば、校正温度に対する測定温度の温度差に起因する接触子の直径の変化を補正し得る。

本開示に係るデータ処理方法は、測定対象物の測定点へ接触させる測定子が取り付けられるプローブを備えるヘッドを校正する際の校正温度に対する、測定対象物を測定する際の測定温度の温度差を含む温度情報を取得する温度情報取得工程と、ヘッドにおける単位温度あたりの長さの変化量を表す温度変化量パラメータを取得する温度変化量パラメータ取得工程と、温度情報取得工程において取得された温度差及び温度変化量パラメータ取得工程において取得された温度変化量パラメータを用いて、測定子の座標値を補正する座標値補正工程と、を含むデータ処理方法である。

本開示に係るデータ処理方法によれば、本開示に係るデータ処理装置と同様の作用効果を得ることが可能である。他の態様に係るデータ処理装置の構成要件は、他の態様に係るデータ処理方法の構成要件へ適用し得る。

本開示に係るプログラムは、コンピュータに、測定対象物の測定点へ接触させる測定子が取り付けられるプローブを備えるヘッドを校正する際の校正温度に対する、測定対象物を測定する際の測定温度の温度差を含む温度情報を取得する温度情報取得機能、ヘッドにおける単位温度あたりの長さの変化量を表す温度変化量パラメータを取得する温度変化量パラメータ取得機能、及び温度情報取得機能を用いて取得された温度差及び温度変化量パラメータ取得機能を用いて取得された温度変化量パラメータを用いて、測定子の座標値を補正する座標値補正機能を実現させるプログラムである。

本開示に係るプログラムによれば、本開示に係るデータ処理装置と同様の作用効果を得ることが可能である。他の態様に係るデータ処理装置の構成要件は、他の態様に係るプログラムの構成要件へ適用し得る。

本開示に係る三次元測定機は、測定対象物の測定点へ接触させる測定子が取り付けられるプローブを備えるヘッドと、測定子を測定点へ接触させて測定される測定点の座標値を取得する測定点座標値取得部と、ヘッドを校正する際の校正温度に対する、測定対象物を測定する際の測定温度の温度差を含む温度情報を取得する温度情報取得部と、ヘッドにおける単位温度あたりの長さの変化量を表す温度変化量パラメータを取得する温度変化量パラメータ取得部と、温度情報取得部を用いて取得された温度差及び温度変化量パラメータ取得部を用いて取得された温度変化量パラメータを用いて、測定子の座標値を補正する座標値補正部と、を備えた三次元測定機である。

本開示に係る三次元測定機によれば、本開示に係るデータ処理装置と同様の作用効果を得ることが可能である。他の態様に係るデータ処理装置の構成要件は、他の態様に係る三次元測定機の構成要件へ適用し得る。

本発明によれば、ヘッドが校正される校正温度に対する測定の際の測定温度の温度差に応じて、測定対象物を測定する測定子の中心座標が補正される。これにより、測定ヘッドの長さの変化に起因して生じる測定データの誤差が抑制される。また、測定ヘッドの校正の実施回数を減らすことができ、ダウンタイムの短縮化が実現される。

図１は第１実施形態に係る三次元測定機の全体構成図である。 図２はヘッドの構成例を示すヘッドの斜視図である。 図３はプローブ交換マガジンの斜視図である。 図４は図１に示す三次元測定機に適用される電気的構成を示す機能ブロック図である。 図５は図４に示す測定データ補正部の構成例を示す機能ブロック図である。 図６は図４に示すヘッド設定部の構成例を示す機能ブロック図である。 図７は第１実施形態に係るデータ処理方法の手順を示すフローチャートである。 図８はヘッドの熱膨張及び熱収縮に起因する測定誤差の説明図である。 図９は三次元測定機の稼働時間と測定領域の温度との関係を示すグラフである。 図１０はヘッド情報の説明図である。 図１１はプローブが（０，０，－１）と表される方向を向くヘッドの正面図である。 図１２はプローブが（１，０，０）と表される方向を向くヘッドの正面図である。 図１３はプローブが（－１，０，０）と表される方向を向くヘッドの正面図である。 図１４は温度補正前のチップ直径と温度補正後のチップ直径との関係を示す模式図である。 図１５はプロービング座標の説明図である。 図１６はワークの幅の測定の模式図である。 図１７は球形状のワークの幅の測定の模式図である。 図１８は第２実施形態に係る三次元測定機の電気的構成を示すブロック図である。 図１９はヘッド長さ測定の説明図である。 図２０はプローブヘッド設定画面の説明図である。 図２１はプローブモジュール設定画面の説明図である。 図２２はプローブ選択画面の説明図である。 図２３はプローブ構成設定画面の第１例の説明図である。 図２４は第１例に係る構成を有するプローブが搭載されるプローブヘッド斜視図である。 図２５はプローブ構成画面の第２例の説明図である。 図２６は第２例に係る構成を有するプローブヘが搭載されるプローブヘッド斜視図である。 図２７はプローブ番号選択画面の説明図である。 図２８はプローブ姿勢指定画面の説明図である。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。本明細書では、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明は適宜省略する。

［第１実施形態に係る三次元測定機の全体構成］
図１は第１実施形態に係る三次元測定機の全体構成図である。三次元測定機１０は、測定対象物であるワークの測定点の座標値を取得し、ワークの三次元形状の測定及びワークに含まれる幾何要素の解析を実施する。なお、三次元測定機は、英語表記Coordinate Mea
suring Machineの省略語を用いてＣＭＭと称されることがある。

同図に示す三次元測定機１０は、架台１２、テーブル１４、右Ｙキャリッジ１６Ｒ、左Ｙキャリッジ１６Ｌ、Ｘガイド１８、Ｘキャリッジ２０、Ｚキャリッジ２２及びヘッド２４を備える。

架台１２はテーブル１４の下面を支持する支持台である。テーブル１４は定盤が適用される。テーブル１４は、上面のＸ軸方向における一方の端部に右Ｙキャリッジ１６Ｒが立設され、他方の端部に左Ｙキャリッジ１６Ｌが立設される。

テーブル１４のＸ軸方向における両端部の上面及び側面は、Ｙ軸方向に沿って右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌが摺動する摺動面が形成される。また、右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌは、テーブル１４の摺動面に対向する位置にエアベアリングが具備される。すなわち、右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌは、テーブル１４を用いて、Ｙ軸方向について移動自在に支持される。なお、右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌに具備されるエアベアリングの図示を省略する。

Ｘガイド１８は、右Ｙキャリッジ１６Ｒを用いてＸ軸方向の一方の端部が支持され、左Ｙキャリッジ１６Ｌを用いてＸ軸方向の他方の端部が支持される。右Ｙキャリッジ１６Ｒ、左Ｙキャリッジ１６Ｌ及びＸガイド１８は門型フレーム２６を構成する。門型フレーム２６は、Ｙ軸方向について移動自在に構成される。

Ｘガイド１８は、Ｘキャリッジ２０が摺動する摺動面がＸ軸方向に沿って形成される。Ｘキャリッジ２０は、Ｘガイド１８の摺動面に対向する位置にエアベアリングが具備される。Ｘキャリッジ２０は、Ｘガイド１８を用いてＸ軸方向について移動自在に支持される。なお、Ｘガイド１８の摺動面に対向する位置に具備されるエアベアリングの図示を省略する。

Ｚキャリッジ２２は、Ｘキャリッジ２０を用いて、Ｚ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｘキャリッジ２０は、Ｚ軸方向についてＺキャリッジ２２を案内するエアベアリングが具備される。なお、Ｚ軸方向についてＺキャリッジ２２を案内するエアベアリングの図示を省略する。

ヘッド２４は、Ｚキャリッジ２２の下端に取り付けられる。ヘッド２４は、プローブヘッド２４Ａ、プローブモジュール２４Ｂ及びスタイラス２４Ｃを備える。スタイラス２４Ｃは、プローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅを含んで構成される。また、スタイラス２４Ｃは、プローブ２４Ｄをプローブモジュール２４Ｂへ取り付ける取付部を含む。なお、取付部の図示を省略する。

ヘッド２４は、チップ２４Ｅを無段階に位置決めし得る無段階位置決め機構を備える５軸同時制御プローブヘッドを適用し得る。５軸には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を含み、更に、回転方向を示すＡ軸及びＢ軸が含まれる。

三次元測定機１０は、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部及びＺ駆動部を備える。Ｘ駆動部はＸ軸方向に沿ってＸキャリッジ２０を移動させる。Ｙ駆動部はＹ軸方向に沿って門型フレーム２６を移動させる。Ｚ駆動部はＺ軸方向に沿ってＺキャリッジ２２を移動させる。

三次元測定機１０は、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部及びＺ駆動部を適宜動作させて、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向について、任意の位置へヘッド２４を移動させ得る。なお、図１ではＸ駆動部、Ｙ駆動部及びＺ駆動部の図示を省略する。Ｘ駆動部、Ｙ駆動
部及びＺ駆動部は、駆動部２８として図２に図示する。

三次元測定機１０は、プローブヘッド２４Ａに対して、プローブモジュール２４Ｂ、プローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅを、Ｚ軸方向に直交する回転軸ＲＳ_Ａの回りに一体に回転させるＡ軸駆動部を備える。

また、三次元測定機１０は、Ｚ軸方向に平行となる回転軸ＲＳ_Ｂの回りにプローブヘッド２４Ａを回転させるＢ軸駆動部を備える。Ａ軸駆動部及びＢ軸駆動部は、プローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅを任意の姿勢に設定し得る。なお、図１ではＡ軸駆動部及びＢ軸駆動部の図示を省略する。Ａ軸駆動部及びＢ軸駆動部は、駆動部２８として図４に図示する。

Ｘガイド１８は、Ｘ軸方向位置検出用リニアスケールが具備される。また、Ｘキャリッジ２０はＸ軸方向位置検出ヘッドが具備される。Ｘ軸方向位置検出ヘッドは、Ｘ軸方向位置検出用リニアスケールの値を読み取り、Ｘ軸方向位置検出信号を出力する。

テーブル１４は、Ｘ軸方向における一方の端の側面にＹ軸方向位置検出用リニアスケールが具備される。また、右Ｙキャリッジ１６ＲはＹ軸方向位置検出ヘッドが具備される。Ｙ軸方向位置検出ヘッドは、Ｙ軸方向位置検出用リニアスケールの値を読み取り、Ｙ軸方向位置検出信号を出力する。

Ｚキャリッジ２２は、Ｚ軸方向位置検出用リニアスケールが具備される。また、Ｘキャリッジ２０はＺ軸方向位置検出ヘッドが具備される。Ｚ軸方向位置検出ヘッドは、Ｚ軸方向位置検出用リニアスケールの値を読み取り、Ｚ軸方向位置検出信号を出力する。

ヘッド２４は、プローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの回転角度を検出するエンコーダが具備される。プローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの回転角度は、回転軸ＲＳ_Ａの回りを回転する際のＡ軸方向における回転角度θ_Ａ及び回転軸ＲＳ_Ｂの回りを回転する際のＢ軸方向における回転角度θ_Ｂが適用される。

ヘッド２４は、チップ２４Ｅのワークへの接触を検出する接触センサを備える。接触センサは接触検出信号を出力する。すなわち、三次元測定機１０は、ワークにおける任意の測定点へのチップ２４Ｅの接触を検出した際に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置検出信号を取得し、かつ、Ａ軸方向及びＢ軸方向の回転角度検出信号を取得し、チップ２４Ｅの座標値を導出し得る。

三次元測定機１０は、コントローラ３０及びコンピュータ４０を備える。コントローラ３０及びコンピュータ４０は、三次元測定機１０の測定制御部として機能する。コントローラ３０は、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、Ａ軸駆動部及びＢ軸駆動部へ制御信号を送信し、チップ２４Ｅの位置及びプローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの姿勢を制御する。

コントローラ３０は、ジョイスティック及び操作ボタン等を備えるコントローラ操作部３２を備える。コントローラ操作部３２は、ヘッド２４を手動操作する際に操作される。

コントローラ３０は、通信インターフェースを備える。コントローラ３０は、通信インターフェースを介して、各種の位置検出ヘッド及び接触センサ等と電気接続される。コントローラ３０は、各種の位置検出ヘッド及び接触センサ等が出力する各種の検出信号を取得する。

コントローラ３０は、通信インターフェースを介して、コンピュータ４０と通信可能に接続される。コントローラ３０とコンピュータ４０との通信プロトコルは、ＴＣＰ／ＩＰ
を適用し得る。なお、ＴＣＰはTransmission Control Protocolの省略語である。また、ＩＰはInternet Protocolの省略語である。

コンピュータ４０は、三次元測定機１０の各種の機能に対応する命令が含まれるソフトウェア８１が記憶されるコンピュータ可読媒体８２を備える。また、コンピュータ４０は、ソフトウェア８１の各種の命令を実行するプロセッサ８３を備える。プロセッサ８３は、非一時的な有体物であるコンピュータ可読媒体８２へ記憶されるソフトウェア８１の各種の命令を実行して、三次元測定機１０の各種の機能を実現する。なお、ソフトウェアはプログラムと同義である。以下、ソフトウェアはプログラムと称する場合がある。

コンピュータ４０は、測定データを取得し、取得した測定データを解析し、解析結果を出力する。解析結果は、ディスプレイ装置５０へ表示させてもよいし、印刷装置を用いて印刷用紙へ印刷させてもよい。

三次元測定機１０は、ディスプレイ装置５０及び入力装置５２を備える。ディスプレイ装置５０は、コンピュータ４０から送信される表示信号に基づき、三次元測定機１０における各種の情報を表示する。

入力装置５２は、キーボート及びマウス等が含まれる。入力装置５２はユーザが入力する各種の情報を表す信号をコンピュータ４０へ送信する。コンピュータ４０は、入力装置５２から送信される信号に基づき、各種の処理を実施する。ディスプレイ装置５０はタッチパネル方式を適用して、操作部と一体に構成してもよい。

［ヘッドの構成例］
図２はヘッドの構成例を示すヘッドの斜視図である。同図に示すヘッド２４は、ヘッド取付部２２Ａを介して、図１に示すＺキャリッジ２２の先端に取り付けられる。プローブヘッド２４Ａは、プローブモジュール２４Ｂ、プローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅを、Ａ軸方向の回転軸ＲＳ_Ａの回りに回転自在に支持する。ヘッド取付部２２Ａは、プローブヘッド２４Ａを、Ｂ軸方向の回転軸ＲＳ_Ｂの回りに回転自在に支持する。

なお、実施形態に記載のチップ２４Ｅは測定子の一例である。実施形態に記載のプローブヘッド２４Ａ及びプローブモジュール２４Ｂは、プローブを支持するプローブ支持部の構成要素の一例である。

［複数のスタイラスの構成例］
図３はプローブ交換マガジンの斜視図である。図３には、仕様が異なる６本のスタイラス２４Ｃであり、測定点の形状及び構造等に応じて選択的に使用されるスタイラス２４Ｃが収納されるプローブ交換マガジン２７を図示する。

プローブ交換マガジン２７は、プローブモジュール２４Ｂに取り付けられたスタイラス２４Ｃが収納される。プローブ交換マガジン２７に収納されるスタイラス２４Ｃは、プローブ番号が付与される。図３には、６本のスタイラス２４Ｃに対して、１から６までの通し番号が付される態様を図示する。

プローブ交換マガジン２７は、図１に示すテーブル１４における、ヘッド２４の移動可能範囲であり、ワークの測定の障害とならない任意の位置に載置される。

図３に示す６本のスタイラス２４Ｃのうち、プローブ番号が１から４までのスタイラス２４Ｃ及びプローブ番号が６のスタイラス２４Ｃは、プローブ２４Ｄが１方向を向く形状を有する。プローブ番号が５のスタイラス２４Ｃは、２本のプローブ２４Ｄであるプロー
ブ２４Ｄ_１及びプローブ２４Ｄ_２を有し、プローブ２４Ｄ_１及びプローブ２４Ｄ_２が互いに直交する方向を向く形状を有する。

なお、図３に示すスタイラス２４Ｃの数及びスタイラス２４Ｃごとの形状は例示であり、図３に図示される態様に限定されない。また、プローブ交換マガジン２７の構造及び形状についても図３に図示される態様に限定されず、スタイラス２４Ｃの数等に応じて、適宜、規定し得る。

実施形態に記載のプローブ２４Ｄ_１及びプローブ２４Ｄ_２のそれぞれは、異なる方向を向く複数のプローブ構成要素の一例である。

［第１実施形態に係る三次元測定機の電気的構成］
図４は図１に示す三次元測定機に適用される電気的構成を示す機能ブロック図である。コンピュータ４０は、駆動制御部６０を備える。ワークの自動測定が実施される場合に、駆動制御部６０はコントローラ３０へ指令信号を送信する。

コントローラ３０は、コンピュータ４０から送信される指令信号に基づき駆動部２８を制御して、キャリッジ２９を動作させ、かつ、ヘッド２４を回転させ、自動測定を実施する。

ワークの手動測定が実施される場合に、コントローラ３０はコントローラ操作部３２の操作に応じて駆動部２８を制御して、キャリッジ２９を動作させ、かつ、ヘッド２４を回転させる。

なお、図４に示す駆動部２８は、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、第一回転駆動部及び第二回転駆動部が含まれる。また、キャリッジ２９は、図１に示すＸキャリッジ２０、右Ｙキャリッジ１６Ｒ、左Ｙキャリッジ１６Ｌ及びＺキャリッジ２２が含まれる。

コンピュータ４０は、モード設定部６２を備える。モード設定部６２は、三次元測定機１０の動作モードを設定する。三次元測定機１０の動作モードは、自動測定モード、手動測定モード及びティーチングモードが含まれる。

自動測定モードは、測定プログラムを実行してワークの自動測定を実施する場合に設定される動作モードである。手動測定モードは、オペレータがコントローラ操作部３２を操作してヘッド２４を移動させて、ワークを測定する場合に設定される動作モードである。

モード設定部６２は、動作モードの設定を表すモード設定情報を取得し、モード設定情報に応じて、三次元測定機１０の動作モードを設定する。コンピュータ４０は、設定された動作モードをディスプレイ装置５０へ表示させてもよい。

コンピュータ４０は、測定データ取得部６４を備える。測定データ取得部６４は、ワークの測定データとして、ワークの測定点へ接触させたチップ２４Ｅの座標値を表すプロービング信号をヘッド２４から取得する。

測定データ取得部６４は、三次元測定機１０が自動測定モードに設定されている場合に、ワークに対して予め規定される測定点に接触させたチップ２４Ｅの座標値を表すプロービング信号を取得する。

測定データ取得部６４は、三次元測定機１０が手動測定モードに設定されている場合に、ユーザが定義した測定点の座標値を表すプロービング信号を取得する。ユーザは、コン
トローラ操作部３２を操作して測定点を定義し得る。

測定データ取得部６４を介して取得された測定点におけるチップ２４Ｅの座標値は、測定点の識別情報と関連付けされ、記憶される。測定点の識別情報は、複数の測定点に対して付与される連続番号、測定対象における測定点の部位名等を適用し得る。測定点の識別情報は、複数の情報の組み合わせを適用し得る。なお、実施形態に記載の測定データ取得部６４は、測定点の座標値を取得する測定点座標値取得部の一例である。

コンピュータ４０は、測定データ補正部６６を備える。測定データ補正部６６は、三次元測定機１０の測定領域における温度変化に応じて測定データを補正する温度補正を実施する。

すなわち、測定データ補正部６６は、プローブ２４Ｄの校正が実施された校正温度に対してワークを測定する際の測定温度が変化した場合に生じるヘッド２４の膨張又は収縮に応じて、測定データとして取得した測定点ごとの座標値を補正する。測定データ補正部６６における測定データの温度補正の詳細は後述する。

コンピュータ４０は、解析部６８を備える。解析部６８は、ワークの測定データとして採用された測定点ごとのプロービング信号を解析し、ワークの測定結果として解析結果を出力する。

コンピュータ４０は、入力信号取得部７０を備える。入力信号取得部７０は、入力装置５２から送信される入力情報を表す信号を取得する。コンピュータ４０は、入力情報に基づき各種の制御を実施する。

コンピュータ４０は、表示制御部７２を備える。表示制御部７２は、ディスプレイ装置５０へ表示信号を送信する。ディスプレイ装置５０は、表示制御部７２から送信される表示信号に基づき、三次元測定機１０における各種の情報を表示する。

コンピュータ４０は、温度情報取得部７４を備える。温度情報取得部７４は、三次元測定機１０の測定領域の温度を検出する温度センサ７６から出力される、測定領域の温度を表すセンサ信号を取得する。

具体的には、温度情報取得部７４は、プローブ２４Ｄの校正が実施される際の測定領域の温度を校正温度として取得する。また、温度情報取得部７４は、ワークの測定が実施される際の測定領域の温度を測定温度として取得する。校正温度は、予め規定される固定値を取得してもよい。

温度情報取得部７４は、温度情報８５として、校正温度及び測定温度をメモリ８２Ａへ記憶する。温度情報取得部７４は、温度情報８５として、校正温度と測定温度との温度差を算出し、メモリ８２Ａへ記憶してもよい。

ここでいう温度差の算出は、温度差の取得という概念に含まれる。すなわち、本明細書における算出という用語は、取得という概念に含まれ得る。

温度情報取得部７４は、規定の周期を適用して、温度センサ７６から出力されるセンサ信号を複数回にわたり測定温度として取得してもよい。温度情報取得部７４は、センサ信号を取得した時刻とセンサ信号が表す温度情報とを関連付けして記憶してもよい。

温度センサ７６は、ヘッド２４に取り付けられる温度センサでもよいし、三次元測定機
１０の測定領域に配置されるセンサでもよい。複数の温度センサ７６が具備され、互いに異なる複数の位置のそれぞれに温度センサ７６が具備されてもよい。温度センサ７６は、測定領域の外部に配置され、測定領域をターゲットとする非接触式を適用してもよい。

ここで、三次元測定機１０の測定領域は、ワークを測定する際にプローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅが移動し得る３次元空間であり、三次元測定機１０に規定される座標系の座標値を用いて表される領域である。三次元測定機１０に規定される座標系は、マシン座標系が適用されてもよいし、ワーク座標系が適用されてもよい。

コンピュータ４０は、ヘッド情報登録部７８を備える。ヘッド情報登録部７８は、ヘッド２４に関連するヘッド情報８６を登録する。複数の異なるヘッド２４が選択的に使用される場合、ヘッド情報８６はヘッド２４の識別情報と関連付けされ、登録される。登録されたヘッド情報８６は、メモリ８２Ａへ記憶される。

ヘッド情報８６は、プローブヘッド２４Ａに関連するプローブヘッド情報、プローブモジュール２４Ｂに関連するプローブモジュール情報、プローブ２４Ｄに関連するプローブ情報及びチップ２４Ｅに関連するチップ情報が含まれる。ヘッド情報８６の詳細は後述する。

コンピュータ４０は、ヘッド設定部７９を備える。ヘッド設定部７９は、予め登録されているヘッド２４の中から測定に使用されるヘッド２４を設定する。例えば、ユーザは、入力装置５２を介して選択したヘッドを測定に使用されるヘッド２４として設定し得る。

ヘッド２４の設定には、プローブヘッド２４Ａの設定、プローブモジュール２４Ｂの設定、プローブ２４Ｄの設定及びチップ２４Ｅの設定が含まれる。測定点に応じて複数の異なるプローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅが選択的に使用される場合、プローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅは測定点の識別情報と関連付けされ、設定される。

測定データ補正部６６は、ヘッド設定部７９を用いて設定されたヘッド２４に対応するヘッド情報８６をメモリ８２Ａから読み出し、測定領域における温度変化に応じた測定データの温度補正に使用する。

駆動制御部６０等の各種の制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを用いて構成される。各種の制御部は、一つのプロセッサが適用されてもよいし、複数のプロセッサが適用されてもよい。また、一つのプロセッサを適用して、複数の制御部が構成されてもよい。複数のプロセッサは、同一の種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。

コンピュータ４０は、コンピュータ可読媒体８２を備える。コンピュータ可読媒体８２は、主記憶装置であるメモリ８２Ａ及び補助記憶装置であるストレージ８２Ｂを含み得る。コンピュータ可読媒体８２は、半導体メモリ、ハードディスク装置及びソリッドステートドライブ等を適用し得る。コンピュータ可読媒体８２は、複数のデバイスの組み合わせを適用し得る。

コンピュータ可読媒体８２は、各種のソフトウェア８１、測定データ８４、温度情報８５及びヘッド情報８６が記憶される。すなわち、コンピュータ可読媒体８２は、各種のソフトウェア８１が記憶される領域、測定データ８４が記憶される領域、温度情報８５が記憶される領域及びヘッド情報８６が記憶される領域が含まれる。コンピュータ可読媒体８２は、各種のソフトウェア８１を実行する際に使用される各種のパラメータが記憶される領域が含まれていてもよい。

［測定データ補正部の構成例］
図５は図４に示す測定データ補正部の構成例を示す機能ブロック図である。図５に示す測定データ補正部６６は、温度変化量パラメータ算出部１００、補正演算部１０２及び温度補正データ出力部１０４を備える。

温度変化量パラメータ算出部１００は、図４に示すヘッド設定部７９を用いて設定されたヘッド２４に対応するヘッド情報８６をメモリ８２Ａから読み出し、ヘッド情報８６を用いて測定データ８４の温度補正に適用される温度変化量パラメータを算出する。温度変化量パラメータ算出部１００は、算出した温度変化量パラメータを補正演算部１０２へ送信する。なお、実施形態に記載の温度変化量パラメータ算出部１００は、温度変化量パラメータ取得部の一例である。

補正演算部１０２は、メモリ８２Ａから温度情報８５を読み出す。補正演算部１０２は、温度情報として校正温度及び測定温度を取得する場合、校正温度と測定温度との差を算出する。補正演算部１０２は、温度情報として校正温度と測定温度との温度差を取得してもよい。

補正演算部１０２は、メモリ８２Ａから測定データ８４を読み出し、校正温度と測定温度との温度差及び温度変化量パラメータを用いて、測定データ８４に対して温度補正を実施し、温度補正がされたチップ２４Ｅの座標値を算出する。なお、実施形態に記載の補正演算部１０２は、測定子の座標値を補正する座標値補正部の一例である。

温度補正データ出力部１０４は、温度補正が施された測定データ８４として、温度補正が実施された測定点ごとの座標値を出力する。図４に示す解析部６８は、温度補正が施された測定データ８４を取得し、温度補正が施された測定データ８４に対して解析処理を実施し得る。

［ヘッド設定部の構成例］
図６は図４に示すヘッド設定部の構成例を示す機能ブロック図である。図６に示すヘッド設定部７９は、プローブヘッド設定部１２０、プローブモジュール設定部１２２、プローブ設定部１２４を備える。

プローブヘッド設定部１２０は、図１に示すプローブヘッド２４Ａを設定する。プローブヘッド２４Ａの設定は、図４に示すディスプレイ装置５０に表示される複数のプローブヘッド２４Ａの中から、ユーザが入力装置５２を操作して所望のプローブヘッド２４Ａを選択してもよい。

プローブモジュール設定部１２２は、プローブモジュール２４Ｂを設定する。プローブヘッド２４Ａの設定と同様に、ディスプレイ装置５０に表示される複数のプローブモジュール２４Ｂの中から、ユーザが入力装置５２を操作して所望のプローブモジュール２４Ｂを選択してもよい。

プローブ設定部１２４は、プローブ構成設定部１２６、プローブ番号設定部１２８及びプローブ姿勢設定部１３０を備える。プローブ構成設定部１２６は、測定に使用されるプローブ２４Ｄの構成及びチップ２４Ｅの構成を設定する。

測定点に応じて、複数のプローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの組み合わせが選択的に使用される場合、複数のプローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの組み合わせのそれぞれについて、プローブ２４Ｄの構成及びチップ２４Ｅの構成が設定される。

プローブ番号設定部１２８は、プローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの組み合わせに対してプローブ番号を設定する。プローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの組み合わせは、設定されたプローブ番号を用いて管理される。プローブ番号の例として、図３に図示される１から６までの通し番号が挙げられる。

プローブ姿勢設定部１３０は、測定に適用されるプローブ２４Ｄの姿勢を規定する。すなわち、プローブ姿勢設定部１３０は測定点ごとのＡ軸方向の回転角度θ_Ａ及びＢ軸方向の回転角度θ_Ｂを設定する。

［測定データ処理方法の手順］
図７は第１実施形態に係るデータ処理方法の手順を示すフローチャートである。ヘッド設定工程Ｓ１０では、図４に示すヘッド設定部７９は、ワークの測定に使用されるヘッド２４を設定する。ヘッド設定工程Ｓ１０の後に、ヘッド情報取得工程Ｓ１２へ進む。

ヘッド情報取得工程Ｓ１２では、測定データ補正部６６は、ヘッド情報取得工程Ｓ１２において設定されたヘッド２４に対応するヘッド情報８６をメモリ８２Ａから読み出す。ヘッド情報取得工程Ｓ１２の後に、温度変化量パラメータ算出工程Ｓ１４へ進む。

温度変化量パラメータ算出工程Ｓ１４では、測定データ補正部６６は、ヘッド情報取得工程Ｓ１２において取得されたヘッド情報８６を用いて、温度変化量パラメータを算出する。温度変化量パラメータ算出工程Ｓ１４の後に、測定データ取得工程Ｓ１６へ進む。

測定データ取得工程Ｓ１６では、測定データ補正部６６は、メモリ８２Ａから測定点ごとの測定データ８４を読み出す。測定データ取得工程Ｓ１６の後に、温度情報取得工程Ｓ１８へ進む。

温度情報取得工程Ｓ１８では、メモリ８２Ａから測定点ごとの測定データ８４に対応する温度情報として、校正温度に対する測定温度の温度差を取得する。ここでいう温度差の取得は、予め算出される温度差を取得する態様及び校正温度及び測定温度から温度差を算出する態様が含まれる。

測定データ取得工程Ｓ１６と温度情報取得工程Ｓ１８とは、並行して実行されてもよいし、一体的に実行されてもよい。すなわち、測定データの温度補正が実施される際に、測定点ごとの測定データと測定の際の測定温度との組を取得してもよい。温度情報取得工程Ｓ１８の後に、中心座標補正工程Ｓ２０へ進む。

中心座標補正工程Ｓ２０では、測定データ補正部６６は、温度変化量パラメータ及び温度情報を用いて、チップ２４Ｅの中心座標を補正する。中心座標補正工程Ｓ２０の後に直径補正工程Ｓ２２へ進む。なお、実施形態に記載の中心座標補正工程Ｓ２０は、測定子の座標値を補正する座標値補正工程の一例である。

直径補正工程Ｓ２２では、測定データ補正部６６はチップ２４Ｅの直径の温度補正を実施し、温度補正処理が施された測定データである温度補正データを生成する。直径補正工程Ｓ２２の後に温度補正データ出力工程Ｓ２４へ進む。

温度補正データ出力工程Ｓ２４では、測定データ補正部６６は温度補正データを出力する。温度補正データ出力工程Ｓ２４において、温度補正データが記憶されてもよい。温度補正データ出力工程Ｓ２４の後に、データ処理終了判定工程Ｓ２６へ進む。

データ処理終了判定工程Ｓ２６では、測定データ補正部６６はデータ処理を終了させるか否かを判定する。データ処理終了判定工程Ｓ２６において、測定データ補正部６６が規定のデータ処理終了条件を満たしていないと判定する場合は、Ｎｏ判定となる。Ｎｏ判定の場合は、測定データ取得工程Ｓ１６へ進み、データ処理終了判定工程Ｓ２６においてＹｅｓ判定となるまで、測定データ取得工程Ｓ１６からデータ処理終了判定工程Ｓ２６までの各工程が繰り返し実行される。

一方、データ処理終了判定工程Ｓ２６において、測定データ補正部６６が規定のデータ処理終了条件を満たしている判定する場合は、Ｙｅｓ判定となる。Ｙｅｓ判定の場合は、コンピュータ４０は、規定の終了処理を実行し、データ処理方法を終了する。

データ処理終了条件の例として、全ての測定データについて温度補正データが生成された場合及び測定データ処理を強制的に終了させる旨の命令を取得した場合などが挙げられる。

［温度補正処理の詳細な説明］
〔ヘッドの熱膨張及び熱収縮に起因する測定誤差〕
図８はヘッドの熱膨張及び熱収縮に起因する測定誤差の説明図である。図８には、ワークＷの第１側面ＷＳ_１及びワークＷの第２側面ＷＳ_２が測定される状態を模式的に図示する。なお、図８に示すヘッド２４は、第１側面ＷＳ_１の測定位置と、第２側面ＷＳ_２の測定位置との間を移動して、第１側面ＷＳ_１の測定と第２側面ＷＳ_２の測定とを実施する。

ワークＷの測定公差が５０マイクロメートルであり、測定許容誤差が５０マイクロメートル／４＝１２．５マイクロメートルとするワークＷの測定を考える。三次元測定機１０の本体が持つ誤差を４．３マイクロメートとすると、ヘッド２４の熱膨張等に起因する誤差の許容範囲は、１２．５マイクロメートル－４．３マイクロメート＝８．２マイクロメートルとなる。

プローブ２４Ｄの熱膨張係数α_ｐが２．０マイクロメートル毎℃の場合、８．２／（２．０×２）＝２．０５℃の温度変化が生じる場合は、その都度、ヘッド２４の校正を実施する必要がある。

〔ヘッドの校正〕
図９は三次元測定機の稼働時間と測定領域の温度との関係を示すグラフである。同図に示すグラフの横軸は時刻あり、単位は時である。同図に示すグラフの縦軸は測定領域の温度であり、単位は℃である。

図９には、６時から２４時までの１８時間において、測定温度の最大値と測定温度の最小値との差が２．７０℃の場合を示す。測定温度が校正温度から２．０５℃変化した場合にヘッド２４の校正を実施する必要があると、稼働開始の６時における校正温度２３．８℃から２．０５℃上昇して、測定温度が２５．８５となる１５時にヘッド２４の校正を実施する必要がある。

また、１５時に校正が実施される場合に、校正温度２５．８５℃から２．０５℃下降して、測定温度が２３．８℃となる２４時にヘッド２４の校正を実施する必要がある。このように、三次元測定機は、平均して１日に３回程度のヘッド２４の校正を実施する必要がある。

ここで、ヘッド２４の校正は、プローブ姿勢ごとに、プローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの組み合わせの数分の回数が実施される。１つのプローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの組み
合わせについて１つのプローブ姿勢における校正に３０秒を要する場合、プローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの組み合わせの数が６であり、プローブ姿勢が５の場合、１回のヘッド２４の校正には１５分を要する。

１回のヘッド２４の校正に１５分を要し、１日に３回のヘッド２４の校正が実施される場合は、４５分のダウンタイムが発生してしまう。また、プローブ方向が任意に設定されるヘッド２４の場合、１つのプローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの組み合わせの校正に１０分を要し、プローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの組み合わせの数が６の場合に、すべてのプローブ２４Ｄ及びチップ２４Ｅの組み合わせの校正には６０分を要する。そうすると、１日に３回のヘッド２４の校正が実施される場合には、１８０分のダウンタイムが発生してしまう。

本実施形態に係る三次元測定機１０では、測定温度に応じた測定データに対する温度補正が実施される。これにより、規定の測定精度の確保が達成され、かつ、ヘッド２４の校正の実施が抑制でき、ヘッド２４の校正に起因するダウンタイムの削減を達成し得る。

［ヘッド情報の具体例］
図１０はヘッド情報の説明図である。図１０には、プローブの番号ｎがｎ＝１のプローブ２４Ｄ（１）と、プローブの番号ｎがｎ＝２のプローブ２４Ｄ（２）とを備えるヘッド２４を図示する。

〔プローブヘッド情報〕
図４に示すヘッド情報８６は、図１０に示すプローブヘッド２４Ａに関するプローブヘッド情報が含まれる。下記の表１にプローブヘッド情報の具体例を示す。プローブヘッド情報は、Ａ軸方向の回転角度θ_Ａ、Ｂ軸方向の回転角度θ_Ｂ、プローブヘッド２４Ａの熱膨張係数α_ｈ及びプローブヘッド２４Ａの長さＬ_ｈが含まれる。
プローブヘッド２４Ａの長さＬ_ｈは、回転軸ＲＳ_Ａからプローブヘッド２４Ａとプローブモジュール２４Ｂとの境界までの長さである。

なお、実施形態に記載のＡ軸方向の回転角度θ_Ａ及びＢ軸方向の回転角度θ_Ｂｈが含まれるヘッド情報を取得する測定データ補正部６６は、方向パラメータ取得部の一例である。

〔プローブモジュール情報〕
ヘッド情報８６は、プローブモジュール２４Ｂに関するプローブモジュール情報が含まれる。下記の表２にプローブモジュール情報の具体例を示す。プローブモジュール情報として登録されるパラメータは、プローブモジュール２４Ｂの熱膨張係数α_ｍ及びプローブモジュール２４Ｂの長さＬ_ｍが含まれる。

プローブモジュール２４Ｂの長さＬ_ｍは、プローブヘッド２４Ａとプローブモジュール２４Ｂとの境界から、プローブモジュール２４Ｂとプローブ２４Ｄ（１）との境界までの長さである。

プローブモジュール２４Ｂが存在しないヘッド２４又はプローブモジュール２４Ｂがプローブヘッド２４Ａと一体化しているヘッド２４では、プローブモジュール２４Ｂの長さＬ_ｍは、Ｌ_ｍ＝０とされる。

なお、表１に示すプローブヘッド情報及び表２に示すプローブモジュール情報が記憶されるメモリ８２Ａは、プローブ支持部の熱膨張係数及び校正温度におけるローブ支持部の長さが登録されるプローブ支持部情報登録部の一例である。

〔プローブ情報〕
ヘッド情報８６は、プローブ２４Ｄに関するプローブ情報が含まれる。下記の表３にプローブ情報の具体例を示す。プローブ情報として登録されるパラメータは、プローブ２４Ｄ（ｎ）の番号ｎ、プローブ２４Ｄ（ｎ）の方向ベクトルＶ_ｉｊｋ（ｎ）、プローブ２４Ｄ（ｎ）の熱膨張係数α_ｉｊｋ（ｎ）及びプローブ２４Ｄ（ｎ）の長さＬ_ｉｊｋ（ｎ）が含まれる。

プローブ２４Ｄ（ｎ）の方向ベクトルＶ_ｉｊｋ（ｎ）は、Ｖ_ｉｊｋ（ｎ）＝（ｉ（ｎ），ｊ（ｎ），ｋ（ｎ））と表される。なお、プローブの番号ｎは１以上でありプローブ２４Ｄの総数以下の整数である。互いに直交する３方向を表すｉ、ｊ及びｋは、１、０及び－１が適用される。すなわち、プローブ２４Ｄ（ｎ）の方向ベクトルＶ_ｉｊｋ（ｎ）は、プローブ２４Ｄ（ｎ）の方向を表す単位ベクトルである。

プローブ６４Ｄ（１）の長さＬ_ｉｊｋ（１）は、プローブモジュール２４Ｂとプローブ２４Ｄ（１）との境界から、チップ２４Ｅの中心をプローブ２４Ｄ（１）と直交する方向に伸ばした線分までの長さである。プローブ２４Ｄ（１）の方向ベクトルＶ_ｉｊｋ（１）は、Ｖ_ｉｊｋ（１）＝（０，０，－１）である。

プローブ２４Ｄ（２）の長さＬ_ｉｊｋ（２）は、プローブ２４Ｄ（２）のチップ２４Ｅの反対側の端からプローブ２４Ｄ（２）とチップ２４Ｅとの境界までの長さである。プローブ２４Ｄ（２）の方向ベクトルＶ_ｉｊｋ（２）は、Ｖ_ｉｊｋ（２）＝（０，－１，０）である。

なお、表３に示すプローブ情報が記憶されるメモリ８２Ａは、プローブの熱膨張係数及び校正温度におけるプローブの長さが登録されるプローブ情報登録部の一例である。

〔チップ情報〕
ヘッド情報８６は、チップ２４Ｅに関するチップ情報が登録される。下記の表４にはチップ情報の具体例を示す。チップ情報として登録されるパラメータは、チップ２４Ｅの中心座標（ｘ，ｙ，ｚ）、チップ２４Ｅの熱膨張係数α_ｃ及びチップ２４Ｅの直径Ｌ_ｃが含まれる。

［温度情報の具体例］
図４に示す温度情報取得部７４は、温度情報８５として、ヘッド２４の校正が実施される際の校正温度Ｔ_Ａ及び測定点ごとの測定の際の測定温度Ｔ_Ｂが取得される。温度情報取得部７４は、温度情報８５として、測定温度Ｔ_Ｂから校正温度Ｔ_Ａを減算した温度差ｄＴを取得してもよい。測定温度Ｔ_Ｂは、チップ２４Ｅが接触点に接触したタイミングの温度を適用してもよいし、事前に登録した温度を適用してもよい。

［チップの中心座標補正の具体例］
下記の式１を適用して、図４に示す測定データ補正部６６は、チップ２４Ｅの中心座標（ｘ，ｙ，ｚ）を補正して、補正後のチップ２４Ｅの中心座標（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ，ｚ_ｃ）を算出する。

すなわち、測定データ補正部６６は、ヘッド設定部７９を用いて設定されたヘッド２４に対応するヘッド情報８６をメモリ８２Ａから読み出し、上記の表１から表４までに示すパラメータを下記の式１に代入して、補正後のチップ２４Ｅの中心座標（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ，ｚ_ｃ）を算出する。

式１における右辺の第１項は、チップ２４Ｅの中心座標（ｘ，ｙ，ｚ）である。右辺の第２項は、測定温度Ｔ_Ｂから校正温度Ｔ_Ａを減算した温度差である。右辺の第３項は、Ｂ軸方向の回転角度θ_Ｂに対応する方向を示す。右辺の第４項は、Ａ軸方向の回転角度θ_Ａに対応する方向を示す。図１に示すＡ軸方向の回転機構及びＢ軸方向の回転機構を備えていないヘッドの場合、第３項におけるＢ軸方向の回転角度θ_Ｂがθ_Ｂ＝０とされ、第４項におけるＡ軸方向の回転角度θ_Ａがθ_Ａ＝０とされる。

なお、式１における右辺の第３項及び右辺の第４項は、予め規定されるプローブの基準方向に対する、測定の際のプローブの方向を表す方向パラメータの構成要素の一例である。

式１における右辺の第５項は、ヘッド２４における単位温度あたりの長さの変化量を表す温度変化量パラメータである。第５項における第１項は、基準方向におけるプローブヘッド２４Ａの単位温度あたりの長さの変化量に対応する。第５項における第２項は、基準方向におけるプローブモジュール２４Ｂの単位温度あたりの長さの変化量に対応する。

第５項における第３項は、プローブ２４Ｄ（ｎ）のｉ方向、ｊ方向及びｋ方向のそれぞれにおける単位温度あたりの長さの変化量を、全てのプローブ２４Ｄ（ｎ）について合算した総和である。なお、校正温度Ｔ_Ａ及び測定温度Ｔ_Ｂにセルシウス温度が適用される場合の単位温度は１℃としてもよい。

実施形態に記載の式１における右辺の第５項は、プローブにおける単位温度あたりの長さの変化量とローブ支持部における単位温度あたりの長さの変化量とを加算して算出される温度変化量パラメータの一例である。

実施形態に記載の第５項における第１項は、プローブの熱膨張係数と校正温度におけるプローブの長さとを乗算して算出された、プローブの単位温度あたりの長さの変化量の一例である。

実施形態に記載の第５項における第２項は、プローブ支持部の熱膨張係数と校正温度におけるプローブ支持部の長さとを乗算して算出された、プローブ支持部の単位温度あたりの長さの変化量の一例である。

式１において、Ａ軸方向の回転角度θ_Ａがθ_Ａ＝０°であり、Ｂ軸方向の回転角度θ_Ｂがθ_Ｂ＝０°の場合が基準方向とされる。基準方向を表す単位ベクトルは（０，０,－１）と表される。

図１１はプローブが（０，０，－１）と表される鉛直下向きを向くヘッドの正面図であ
る。図１１には、プローブ２４Ｄが基準方向である（０，０，－１）と表される方向を向くヘッド２４が図示される。（０，０，－１）と表される方向は、プローブ２４ＤがＺ軸方向の下方向を向く方向であり、Ａ軸方向の回転角度θ_Ａがθ_Ａ＝０°であり、Ｂ軸方向の回転角度θ_Ｂがθ_Ｂ＝０°である。

なお、基準方向は（０，０，－１）と表される方向に限定されず、任意の方向をとしてもよい。上記の式１の（０，０，－１）と表される方向に代わり、基準方向を表すベクトルが適用される。

図１２はプローブが（１，０，０）と表される方向を向くヘッドの正面図である。図１１には、Ａ軸方向の回転角度θ_Ａがθ_Ａ＝プラス９０°であり、Ｂ軸方向の回転角度θ_Ｂがθ_Ｂ＝プラス９０°の場合のヘッド２４を示す。

図１３はプローブが（－１，０，０）と表される方向を向くヘッドの正面図である。図１２には、Ａ軸方向の回転角度θ_Ａがθ_Ａ＝プラス９０°であり、Ｂ軸方向の回転角度θ_Ｂがθ_Ｂ＝マイナス９０°の場合のヘッド２４を示す。

［チップの直径の補正］
図１４は温度補正前のチップ直径と温度補正後のチップ直径との関係を示す模式図である。図１４には、図１０に示すチップ２４Ｅを拡大して図示する。チップ２４Ｅの直径Ｌ_ｃは、チップ情報及び温度情報を用いて補正される。

すなわち、チップ２４Ｅの直径Ｌ_ｃ、チップ２４Ｅの熱膨張係数α_ｃ、校正温度Ｔ_Ａ及び測定温度Ｔ_Ｂを用いて、温度補正後のチップ２４Ｅの直径Ｌ_ｃｃは、下記の式２として表される。温度補正後のチップ２４Ｅの直径Ｌ_ｃｃは、ワークの測定点の座標であるプロービング座標の算出に適用される。

Ｌ_ｃｃ＝Ｌ_ｃ＋（Ｔ_Ｂ－Ｔ_Ａ）×α_ｃ×Ｌ_ｃ …式２

［測定点の座標値の算出の具体例］
図１５はプロービング座標の説明図である。図１５には、ワークＷにおける任意の測定点Ｗ_ｐｒｖに対して、チップ２４Ｅを接触させた状態を図示する。図１５に示すチップ２４Ｅの中心からワークＷにおける任意の測定点Ｗ_ｐｒｖへ向かうベクトルは、プロービング方向の単位ベクトルである、プロービングベクトルＶ_ｐｒｖである。

ワークＷの測定点Ｗ_ｐｒｖの座標を表すプロービング座標（ｘ_ｐｒｖ，ｙ_ｐｒｖ，ｚ_ｐｒｖ）は、温度補正後のチップ２４Ｅの中心の座標（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ，ｚ_ｃ）、温度補正後のチップ２４Ｅの直径Ｌ_ｃｃ及びプロービングベクトルＶ_ｐｒｖを用いて、下記の式３として表される。

（ｘ_ｐｒｖ，ｙ_ｐｒｖ，ｚ_ｐｒｖ）＝（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ，ｚ_ｃ）＋｛（Ｌ_ｃｃ×Ｖ_ｐｒｖ）／２｝ …式３

［ワークの幅を測定する際の例］
図１６はワークの幅の測定の模式図である。図１６には、直方体形状を有するワークＷの幅Ｌ_ｗＨ１を測定する際に、ワークＷの一方の面ＷＳ_１へチップ２４Ｅ_１を接触させ、ワークＷの他方の面ＷＳ_２へチップ２４Ｅ_２を接触させた状態を示す。

温度補正後のチップ２４Ｅ_１の中心座標を（ｘ_ｃ１，ｙ_ｃ１，ｚ_ｃ１）とし、温度補正後のチップ２４Ｅ_２の中心座標を（ｘ_ｃ２，ｙ_ｃ２，ｚ_ｃ２）とする。温度補正後のチッ
プ２４Ｅ_１の直径をＬ_ｃｃ１とし、温度補正後のチップ２４Ｅ_２の直径をＬ_ｃｃ２とする。チップ２４Ｅ_１とチップ２４Ｅ_２との中心間距離をＬ_ｃ１２とする。ワークＷの幅Ｌ_ｗＨ１は、下記の式４を用いて算出される。

Ｌ_ｗＨ１＝Ｌ_ｃ１２－（Ｌ_ｃｃ１／２）－（Ｌ_ｃｃ２／２） …式４

なお、式４におけるチップ２４Ｅ_１とチップ２４Ｅ_２との中心間距離Ｌ_ｃ１２は、以下の式５として表される。

Ｌ_ｃ１２＝｛（ｘ_ｃ１－ｘ_ｃ２）^２＋（ｙ_ｃ１－ｙ_ｃ２）^２＋（ｘ_ｃ１－ｘ_ｃ２）^２｝^１／２ …式５

図１６には、互いに異なる２つのチップである、チップ２４Ｅ_１及びチップ２４Ｅ_２が用いられる例を示したが、チップ２４Ｅ_１又はチップ２４Ｅ_２のいずれか一方のみが用いられてもよい。図１７に示す球形状のワークの幅Ｌ_ｗＨ２の測定についても同様である。

［ワークの幅を測定する際の他の例］
図１７は球形状のワークの幅の測定の模式図である。図１７には、球形状を有するワークＷの幅Ｌ_ＷＨ２を測定する際に、ワークＷの表面ＷＳへチップ２４Ｅ_１及びチップ２４Ｅ_２を接触させた状態を示す。なお、球形状を有するワークＷの幅Ｌ_ｗＨ２は、ワークＷの直径と一致する。

上記の式４を用いて算出される直方体形状を有するワークＷの幅Ｌ_ｗＨ１と同様に、球形状を有するワークＷの幅Ｌ_ｗＨ２は下記の式６を用いて算出される。

Ｌ_ｗＨ２＝Ｌ_ｃ１２－（Ｌ_ｃｃ１／２）－（Ｌ_ｃｃ２／２） …式６

上記の式６におけるチップ２４Ｅ_１とチップ２４Ｅ_２との中心間距離Ｌ_ｃ１２は、上記の式５を用いて表される。

［第１実施形態の作用効果］
第１実施形態に係る三次元測定機１０及びデータ処理方法は、以下の作用効果を得ることが可能である。

〔１〕
ワークＷの測定点へ接触させるチップ２４Ｅが取り付けられるプローブ２４Ｄ、プローブ２４Ｄを支持するプローブモジュール２４Ｂ及びプローブヘッド２４Ａを備えるヘッド２４を用いてワークＷを測定する際に、測定温度Ｔ_Ｂと校正温度Ｔ_Ａとの温度差に基づき、単位温度あたりのヘッド２４の長さの変化量を表す温度変化量パラメータを用いて、チップ２４Ｅの中心座標（ｘ，ｙ，ｚ）が補正され、温度補正後のチップ２４Ｅの中心座標（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ，ｚ_ｃ）が算出される。これにより、測定温度Ｔ_Ｂと校正温度Ｔ_Ａとの温度差に起因するヘッド２４における各方向の長さの変化が補正され、ヘッド２４の校正の実施回数を相対的に減らすことができ、ダウンタイムの低減化が実現される。

〔２〕
測定温度Ｔ_Ｂと校正温度Ｔ_Ａとの温度差に基づき、チップ２４Ｅの直径Ｌ_ｃが補正され、温度補正後のチップ２４Ｅの直径Ｌ_ｃｃが算出され、温度補正後のチップ２４Ｅの直径Ｌ_ｃｃを用いて、温度補正後のチップ２４Ｅの中心座標（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ，ｚ_ｃ）が算出される。これにより、測定温度Ｔ_Ｂと校正温度Ｔ_Ａとの温度差に起因するチップ２４Ｅの直径Ｌ_ｃの変化量が補正される。

〔３〕
ヘッド２４の温度変化量パラメータは、プローブヘッド２４Ａ、プローブモジュール２４Ｂ及びプローブ２４Ｄのそれぞれの単位温度あたりの長さの変化量が含まれる。これにより、プローブヘッド２４Ａ、プローブモジュール２４Ｂ及びプローブ２４Ｄのそれぞれについて、測定温度Ｔ_Ｂと校正温度Ｔ_Ａとの温度差に起因する測定データの誤差を補正し得る。

〔４〕
基準方向（０，０，－１）に対するプローブの回転角度をパラメータとして、温度補正後のチップ２４Ｅの中心座標（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ，ｚ_ｃ）が算出される。これにより、基準方向（０，０，－１）に対してプローブ２４Ｄを回転自在に構成されるヘッド２４について、基準方向（０，０，－１）に対するプローブの回転角度が考慮された温度補正後のチップ２４Ｅの中心座標（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ，ｚ_ｃ）を算出し得る。

〔５〕
複数のプローブ２４Ｄ（ｎ）が具備されるヘッド２４において、プローブ２４Ｄの単位温度あたりの長さの変化量には、プローブ２４Ｄ（ｎ）ごとの単位温度あたりの長さの変化量が含まれる。これにより、プローブ２４Ｄ（ｎ）ごとの単位温度あたりの長さの変化量が考慮された温度補正後のチップ２４Ｅの中心座標（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ，ｚ_ｃ）を算出し得る。

［第２実施形態に係る三次元測定機の電気的構成］
図１８は第２実施形態に係る三次元測定機の電気的構成を示すブロック図である。第２実施形態に係る三次元測定機１０Ａは、プローブ２４Ｄの熱膨張係数α_ｐなどのヘッド情報８６が登録されていない場合であり、プローブ２４Ｄの形状がストレートの場合に、ヘッド長さの実測値に基づいて上記の式１における第５項として表される温度変化量パラメータを算出する。なお、ヘッド長さは、符号Ｌ_ＨＥＡＤを用いて図１９に図示する。

すなわち、三次元測定機１０Ａは、図４に示すコンピュータ４０に具備されるヘッド情報登録部７８及びヘッド設定部７９に代わり、プロファイル生成部９０及び温度変化量パラメータ算出部９２が具備されるコンピュータ４０Ａを備える。プロファイル生成部９０は、ヘッド長さＬ_ＨＥＡＤの測定タイミングにおけるヘッド２４の環境温度に対するヘッド長さＬ_ＨＥＡＤの関係を表すプロファイルを生成する。

温度変化量パラメータ算出部９２は、プロファイル生成部９０を用いて生成されるヘッド２４の環境温度に対するヘッド長さＬ_ＨＥＡＤの関係を表すプロファイルから、温度変化量パラメータを算出する。

図１９はヘッド長さ測定の説明図である。同図には、ヘッド長さ測定の際のプローブ２４Ｄ等の姿勢が模式的に図示される。なお、一点鎖線を用いて図示されるチップ２４Ｅは、ヘッド２４が熱膨張した場合を示す。ヘッド長さＬ_ＨＥＡＤは、プローブヘッド２４Ａの関節軸である回転軸ＲＳ_Ａからチップ２４Ｅの中心Ｔ_０までの長さである。ヘッド長さ測定には、以下の手順が適用される。

第１姿勢測定工程として、Ａ軸方向の回転角度θ_Ａがθ_Ａ＝０°、Ｂ軸方向の回転角度θ_Ｂがθ_Ｂ＝０°となるヘッド２４の第１姿勢において、ブロックゲージＢの側面ＢＳを測定し、第１姿勢における測定値としてヘッド長さＬ_ＨＥＡＤを取得する。図１９には二点鎖線を用いてヘッド２４の第１姿勢を図示する。

第２姿勢測定工程として、Ａ軸方向の回転角度θ_Ａがθ_Ａ＝９０°、Ｂ軸方向の回転角度θ_Ｂがθ_Ｂ＝０°の第２姿勢において、ブロックゲージＢの側面ＢＳを測定し、第２姿勢測定値としてヘッド長さＬ_ＨＥＡＤを取得する。図１９には実線を用いてヘッド２４の第２姿勢を図示する。

温度測定工程として、第２姿勢測定工程におけるヘッド２４の環境温度Ｔ_Ｈを測定し、第２姿勢測定工程におけるヘッド２４の環境温度Ｔ_Ｈを取得し、ヘッド２４の環境温度Ｔ_Ｈとヘッド長さＬ_ＨＥＡＤとを関連付けして記憶する。

温度変化量算出工程として、第２姿勢におけるヘッド長さＬ_ＨＥＡＤから、第１姿勢におけるヘッド長さＬ_ＨＥＡＤを減算して、温度変化量ｄＬ_ＨＥＡＤを算出し、第２姿勢測定工程におけるヘッド２４の環境温度Ｔ_Ｈと温度変化量ｄＬ_ＨＥＡＤとを関連付けして記憶する。

第１姿勢測定工程から温度変化量算出工程までの各工程を繰り返し実行して、ヘッド２４の環境温度Ｔ_Ｈと温度変化量ｄＬ_ＨＥＡＤとの関係を導出する。最小二乗法などを用いて、ヘッド２４の環境温度Ｔ_Ｈに対する温度変化量ｄＬ_ＨＥＡＤの近似直線を導出し、近似直線の傾きｍ（０，０，－１）を算出する。傾きｍ（０，０，－１）は、式１の第５項として表される温度変化量パラメータに相当する。

［第２実施形態の作用効果］
第２実施形態に係る三次元測定機１０Ａによれば、ヘッド２４のヘッド情報が登録されていない場合であっても、ヘッド２４における単位温度あたりの長さの変化量を表す温度変化量パラメータが算出される。これにより、ヘッド情報が未知のヘッド２４について、測定温度Ｔ_Ｂと校正温度Ｔ_Ａとの温度差に起因する測定データの誤差を補正し得る。

［データ処理装置への適用例］
図４等に示すコンピュータ４０は、三次元測定機１０等から測定データを取得し、測定データに対して温度補正を実施するデータ処理装置として機能する。図１８に示すコンピュータ４０Ａについても同様である。

例えば、三次元測定機１０から取得される測定データの温度補正処理を実施するデータ処理装置は、図４に示す測定データ取得部６４、測定データ補正部６６、温度情報取得部７４、ヘッド情報登録部７８、ヘッド設定部７９及びメモリ８２Ａ等を構成要素として備え得る。

［プログラムへの適用例］
コンピュータに、測定データ取得部６４に対応する測定データ取得機能、測定データ補正部６６に対応する測定データ補正機能、温度情報取得部７４に対応する温度情報取得機能、ヘッド情報登録部７８に対応するヘッド情報登録機能及びヘッド設定部７９に対応するヘッド設定機能等の各種の機能を実現させるプログラムであり、図７に示す各工程の機能を実現させるプログラムを構成し得る。

コンピュータは、上記したプログラムに含まれる各種の命令を実行して、測定領域の温度を取得する測定領域温度取得機能、温度変化量パラメータを取得する温度変化量パラメータ取得機能及び温度変化量パラメータを用いてチップ２４Ｅの中心座標を補正する座標値補正機能を実現する。

［ユーザインターフェースの構成例］
〔プローブヘッド設定画面〕
図２０はプローブヘッド設定画面の説明図である。同図に示すプローブヘッド設定画面２００は、測定に使用されるプローブヘッド２４Ａをユーザが設定する際にディスプレイ装置５０へ表示される。プローブヘッド設定画面２００を用いて設定されたプローブヘッド２４Ａの設定は、図６に示すプローブヘッド設定部１２０へ送信される。

図２０に示すプローブヘッド設定画面２００は、第１文字情報表示領域２０２、第２文字情報表示領域２０４及びボタン表示領域２０６が含まれる。第１文字情報表示領域２０２は、プローブヘッド設定画面２００のタイトルを表す文字情報が表示される。第２文字情報表示領域２０４は、プローブヘッド設定画面２００を用いて実施される処理の内容が表示される。

ボタン表示領域２０６は、ユーザが操作する各種のボタンが表示される。第１ボタン２１０はプローブヘッド１に割り付けられ、第２ボタン２１２はプローブヘッド２に割り付けられる。

また、第３ボタン２１４はプローブヘッド３に割り付けられ、第４ボタン２１６はプローブヘッド４に割り付けられる。ユーザは、第１ボタン２１０から第４ボタン２１６までのいずれかを操作して、プローブヘッド１からプローブヘッド４までのいずれかを選択し得る。なお、プローブヘッド２４Ａに割り付けられるボタンの数は、使用されるプローブヘッド２４Ａの数に応じて規定される。

また、ボタン表示領域２０６は、第５ボタン２１８及び第６ボタン２２０が含まれる。第５ボタン２１８は、プローブヘッド１からプローブヘッド４までのいずれかの選択を確定させるオーケーボタンとして機能する。第６ボタン２２０は、プローブヘッド１からプローブヘッド４までのいずれかの選択を取り消すキャンセルボタンとして機能する。

〔プローブモジュール設定画面〕
図２１はプローブモジュール設定画面の説明図である。同図に示すプローブモジュール設定画面２３０は、図２０に示すプローブヘッド設定画面２００においてプローブヘッドの選択を確定させた場合に表示される。図２１に示すプローブモジュール設定画面２３０を用いて設定されたプローブモジュール２４Ｂの設定は、図６に示すプローブモジュール設定部１２２へ送信される。

プローブモジュール設定画面２３０は、第１文字情報表示領域２０２、第２文字情報表示領域２０４及びボタン表示領域２０６Ａが含まれる。ボタン表示領域２０６Ａには、第７ボタン２３２及び第８ボタン２３４が表示される。また、ボタン表示領域２０６Ａには、オーケーボタンとして機能する第５ボタン２１８及びキャンセルボタンとして機能する第６ボタン２２０が表示される。

第７ボタン２３２はプローブモジュール１が割り付けられ、第８ボタン２３４はプローブモジュール２が割り付けられる。ユーザは、第７ボタン２３２又は第８ボタン２３４のいずれかを操作して、プローブモジュール１又はプローブモジュール２を選択し得る。なお、プローブモジュール２４Ｂに割り付けられるボタンの数は、使用されるプローブモジュール２４Ｂの数に応じて規定される。

〔プローブ選択画面〕
図２２はプローブ選択画面の説明図である。同図に示すプローブ選択画面２４０は、図２１に示すプローブモジュール設定画面２３０においてプローブモジュール２４Ｂの選択を確定させた場合に表示される。プローブ選択画面２４０を用いて設定されたプローブ２４Ｄの情報は、図６に示すプローブ設定部１２４へ送信される。

プローブ選択画面２４０は、第１文字情報表示領域２０２、第２文字情報表示領域２０４及びボタン表示領域２０６Ｂが含まれる。ボタン表示領域２０６Ｂには、測定プローブ１から測定プローブ２０までのそれぞれ割り付けられる２０個の第９ボタン２４１が表示される。なお、第９ボタン２４１の数は、使用されるプローブ２４Ｄの数に応じて規定される。

また、ボタン表示領域２０６Ｂには、第１０ボタン２４２、第１１ボタン２４４及び第１２ボタン２４６が表示され、キャンセルボタンとして機能する第６ボタン２２０が表示される。

第１０ボタン２４２は、選択された第９ボタン２４１に割り付けられるプローブの構成を設定する際に操作される構成設定ボタンとして機能する。第１０ボタン２４２が操作された場合、選択されたプローブ２４Ｄの構成を設定するプローブ構成設定画面が表示される。

第１１ボタン２４４は、プローブ選択画面２４０から図２１に示すプローブモジュール設定画面２３０へ戻る際に操作される戻るボタンとして機能する。第１１ボタン２４４が操作されると、プローブ選択画面２４０の表示からプローブモジュール設定画面２３０の表示へディスプレイ装置５０の表示が切り替えられる。

第１２ボタン２４６は、次の画面への表示切り替えを行う次へボタンとして機能する。第１２ボタン２４６が操作される場合、次の処理に対応する画面である、図２７に示すプローブ番号選択画面が表示される。

〔プローブ構成設定画面〕
図２３はプローブ構成設定画面の第１例の説明図である。同図に示すプローブ構成設定画面２５０は、図２２に示すプローブ選択画面２４０において、第１０ボタン２４２が操作された場合に表示される。プローブ選択画面２４０において設定されるプローブ２４Ｄの構成を表す情報は、図６に示すプローブ構成設定部１２６へ送信される。

プローブ構成設定画面２５０は、第１文字情報表示領域２０２、第２文字情報表示領域２０４及びボタン表示領域２０６Ｃが含まれる。ボタン表示領域２０６Ｃには、ヘッド仕様表示２５２及びスタイラス構成表示２５４が表示される。また、ボタン表示領域２０６Ｃには、オーケーボタンとして機能する第５ボタン２１８及びキャンセルボタンとして機能する第６ボタン２２０が表示される。

ヘッド仕様表示２５２は、プローブヘッド設定画面２００において選択されたプローブヘッドの名称、プローブボディの名称及びプローブモジュール設定画面２３０において設定されたプローブモジュールの名称が表示される。なお、図２３に示すプローブモジュール設定画面２３０では、プローブボディの名称欄には非表示を表す記号が表示される。

スタイラス構成表示２５４は、プローブ選択画面２４０において選択されたプローブ２４Ｄを含むスタイラス２４Ｃの構成部品が表形式を用いて表示される。なお、図２３に示す製品１から製品１０までは、スタイラス２４Ｃを構成する部品の名称を表す。

スタイラス構成表示２５４は、部品ごとに、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれにおける長さ、熱膨張率及び材質が入力される。各方向における長さに付されるマイナスを表す符号は、マイナス方向の長さを有することを意味する。

ユーザは、図１等に示す入力装置５２を用いて、ヘッド仕様表示２５２及びスタイラス構成表示２５４の各項目欄へ情報を入力し得る。ユーザは、入力装置５２を用いて、ヘッド仕様表示２５２及びスタイラス構成表示２５４へ表示される情報を修正してもよい。

図２４は第１例に係る構成を有するプローブが搭載されるプローブヘッド斜視図である。図２３のスタイラス構成表示２５４における製品１は、図２４に示すスタイラス２４Ｃのプローブモジュール２４Ｂへの取付部分であり、製品２はプローブ２４Ｄであり、製品３はチップ２４Ｅである。

スタイラス２４Ｃのプローブモジュール２４Ｂへの取付部分は、Ｚ方向のマイナス方向の長さが８ミリメートルであり、プローブ２４Ｄは、Ｚ方向のマイナス方向の長さが４０ミリメートルである。また、チップ２４Ｅは、Ｚ方向のマイナス方向の長さが２ミリメートルである。チップ２４ＥのＺ方向のマイナス方向の長さは、チップ２４Ｅの直径である。

図２５はプローブ構成画面の第２例の説明図である。以下、主として、図２３に示すプローブ構成画面の第１例との違いを説明する。図２５には、図３に示すプローブ番号が５のスタイラス２４Ｃと同様に、２本のプローブ２４Ｄを備えるスタイラス２４Ｃが取り付けられる場合のプローブ構成設定画面２６０を図示する。

ボタン表示領域２０６Ｄには、ヘッド仕様表示２６２及びスタイラス構成表示２６４が表示される。図２５に示すヘッド仕様表示２６２は、図２３に示すヘッド仕様表示２５２と同様であり、ここでの説明は省略する。

図２５に示すスタイラス構成表示２６４は、部品ごとに、各方向における長さ、熱膨張率及び材質が入力される点は、図２３に示すスタイラス構成表示２５４と同様である。図２５に示すスタイラス構成表示２６４において製品３として表示される部品は、Ｙ方向のマイナス方向の長さが３ミリメートルであり、Ｚ方向のマイナス方向の長さが２ミリメートルである。また、製品４として表示される部品は、Ｙ方向のマイナス方向の長さが１０ミリメートルであり、製品５として表示される部品は、Ｙ方向のマイナス方向の長さが２ミリメートルである。

図２６は第２例に係る構成を有するプローブヘが搭載されるプローブヘッド斜視図である。同図に示すプローブ２４Ｄ_１１は、図２５に示す製品２であり、プローブ連結部２４Ｄ_１３は製品３である。また、プローブ２４Ｄ_１２は製品４であり、チップ２４Ｅは製品５である。

図２３に示すプローブ構成設定画面２５０及び図２５に示すプローブ構成設定画面２６０において、ユーザは第５ボタン２１８を操作してプローブの構成を確定させ得る。また、ユーザは第６ボタン２２０を操作して、図２２に示すプローブ選択画面２４０を表示させ得る。

〔プローブ番号選択画面〕
図２７はプローブ番号選択画面の説明図である。同図に示すプローブ番号選択画面２７０は、図２３に示すプローブ構成設定画面２５０及び図２５に示すプローブ構成設定画面２６０において、第５ボタン２１８が操作された際に表示される。図２７に示すプローブ番号選択画面２７０を用いて送信された情報は、図６に示すプローブ番号設定部１２８へ送信される。

プローブ番号選択画面２７０は、第１文字情報表示領域２０２、第２文字情報表示領域
２０４及びボタン表示領域２０６Ｅが含まれる。ボタン表示領域２０６Ｅは、プローブ番号一覧２７２、オーケーボタンとして機能する第５ボタン２１８、キャンセルボタンとして機能する第６ボタン２２０及び戻るボタンとして機能する第１１ボタン２４４が含まれる。

プローブ番号一覧２７２は、プローブ構成設定画面２５０等においてスタイラスの構成が設定されたプローブ２４Ｄの識別番号であるプローブ番号の一覧が表形式を用いて表示される。

ユーザは、プローブ番号一覧２７２からプローブ番号を選択して、スタイラスの構成が設定されたプローブ２４Ｄに対してプローブ番号を付与し得る。図２７に示すプローブ番号一覧２７２には、プローブ番号１が選択中であり、プローブ番号１１が設定済みであることが表示される。

ユーザは、第５ボタン２１８を操作してプローブ番号を確定させることができ、第６ボタン２２０を操作してプローブ番号の選択をキャンセルすることができる。また、ユーザは、第１１ボタン２４４を操作して、前の画面へ戻る処理を選択し得る。

〔プローブ方向指定画面〕
図２８はプローブ姿勢指定画面の説明図である。同図に示すプローブ姿勢指定画面２８０は、Ａ軸方向の回転角度θ_Ａ及びＢ軸方向の回転角度θ_Ｂを指定して、プローブ２４Ｄの姿勢を指定する際に、ディスプレイ装置５０へ表示される。また、プローブ姿勢指定画面２８０を用いて設定された情報は、図６に示すプローブ姿勢設定部１３０へ送信される。

ボタン表示領域２０６Ｆは、テンキー２８２、Ａ軸方向の回転角度図形表示２８４、Ａ軸方向の回転角度数値表示２８６、Ｂ軸方向の回転角度図形表示２８８、Ｂ軸方向の回転角度数値表示２９０が含まれる。

ユーザがテンキー２８２を操作して、Ａ軸方向の回転角度θ_Ａの数値を入力し、セットすると、Ａ軸方向の回転角度図形表示２８４には、入力された数値に対応するＡ軸方向の回転角度が図形として表示される。また、Ａ軸方向の回転角度数値表示２８６には、セットされた数値が表示される。

同様に、ユーザがテンキー２８２を操作して、Ｂ軸方向の回転角度θ_Ｂの数値を入力し、セットすると、Ｂ軸方向の回転角度図形表示２８８には、入力された数値に対応するＢ軸方向の回転角度が図形として表示される。また、Ｂ軸方向の回転角度数値表示２９０には、セットされた数値が表示される。

ボタン表示領域２０６Ｆには、テンキー２８２を操作して入力された暫定の数値が表示される暫定数値表示２９２及び数値の入力可能な範囲を示す数値範囲表示２９４が表示される。

ユーザは、第５ボタン２１８を操作してプローブ２４Ｄの姿勢を確定させることができ、第６ボタン２２０を操作して、入力された数値をキャンセルすることができる。

以上説明した本発明の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜構成要件を変更、追加、削除することが可能である。本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有する者により、多くの変形が可能である。

１０…三次元測定機、１０Ａ…三次元測定機、２４…ヘッド、２４Ａ…プローブヘッド、２４Ｂ…プローブモジュール、２４Ｄ…プローブ、２４Ｄ_１…プローブ、２４Ｄ_２…プローブ、２４Ｄ_１１…プローブ、２４Ｄ_１２…プローブ、２４Ｅ…チップ、４０…コンピュータ、４０Ａ…コンピュータ、６４…測定データ取得部、６６…測定データ補正部、７４…温度情報取得部、７８…ヘッド情報登録部、７９…ヘッド設定部、８１…ソフトウェア、８２…コンピュータ可読媒体、１００…温度変化量パラメータ算出部、１０２…補正演算部、１０４…温度補正データ出力部、１２０…プローブヘッド設定部、１２２…プローブモジュール設定部、１２４…プローブ設定部、１２６…プローブ構成設定部、１２８…プローブ番号設定部、１３０…プローブ姿勢設定部

Claims (15)

1. 測定対象物の測定点へ接触させる測定子が取り付けられるプローブを備えるヘッドを校正する際の校正温度に対する、測定対象物を測定する際の測定温度の温度差を含む温度情報を取得する温度情報取得部と、
   前記ヘッドにおける単位温度あたりの長さの変化量を表す温度変化量パラメータを取得する温度変化量パラメータ取得部と、
   前記温度情報取得部を用いて取得された前記温度差及び前記温度変化量パラメータ取得部を用いて取得された前記温度変化量パラメータを用いて、前記測定子の座標値を補正する座標値補正部と、
   を備えたデータ処理装置。
2. 前記温度変化量パラメータ取得部は、前記プローブにおける単位温度あたりの長さの変化量と、前記プローブを支持するプローブ支持部における単位温度あたりの長さの変化量とを加算して算出される前記温度変化量パラメータを取得する請求項１に記載のデータ処理装置。
3. 前記温度変化量パラメータ取得部は、
   前記プローブの単位温度あたりの長さの変化量として、前記プローブの熱膨張係数と前記校正温度における前記プローブの長さとを乗算して算出された値を取得し、
   前記プローブを支持するプローブ支持部の単位温度あたりの長さの変化量として、前記プローブ支持部の熱膨張係数と前記校正温度における前記プローブ支持部の長さとを乗算して算出された値を取得する請求項２に記載のデータ処理装置。
4. １つ以上のプローブについて、前記プローブの熱膨張係数及び前記校正温度における前記プローブの長さが登録されるプローブ情報登録部を備え、
   前記温度変化量パラメータ取得部は、測定に使用されるプローブにおける熱膨張係数及び前記校正温度における長さを、プローブ情報登録部から取得する請求項３に記載のデータ処理装置。
5. １つ以上のプローブ支持部について、前記プローブ支持部の熱膨張係数及び前記校正温度における前記プローブ支持部の長さが登録されるプローブ支持部情報登録部を備え、
   前記温度変化量パラメータ取得部は、測定に使用されるプローブ支持部おける熱膨張係数及び前記校正温度における長さを、前記プローブ支持部情報登録部から取得する請求項３又は４に記載のデータ処理装置。
6. 予め規定される前記プローブの基準方向に対する、測定の際の前記プローブの方向を表す方向パラメータを取得する方向パラメータ取得部を備え、
   前記座標値補正部は、前記方向パラメータ、前記温度差及び前記温度変化量パラメータを用いて、前記測定子の座標値を補正する請求項３から５のいずれか一項に記載のデータ処理装置。
7. 前記温度変化量パラメータ取得部は、前記プローブの前記基準方向における単位温度あたりの長さの変化量に、前記基準方向における前記プローブ支持部の単位温度あたりの長さの変化量を加算した前記温度変化量パラメータを取得する請求項６に記載のデータ処理装置。
8. 前記方向パラメータ取得部は、鉛直下向きを前記基準方向とする前記方向パラメータを取得する請求項６又は７に記載のデータ処理装置。
9. 前記温度変化量パラメータ取得部は、異なる方向を向く複数のプローブ構成要素を含む前記プローブが使用される場合、前記プローブ構成要素ごとに前記プローブの単位温度あたりの長さの変化量の総和を含む前記温度変化量パラメータを取得する請求項１から８のいずれか一項に記載のデータ処理装置。
10. 前記温度変化量パラメータ取得部は、前記温度変化量パラメータとして、前記測定温度に対する前記プローブの長さの変化量を表す直線の傾きを取得する請求項１に記載のデータ処理装置。
11. 予め規定される前記プローブの基準方向に対する、測定の際の前記プローブの方向を表す方向パラメータを取得する方向パラメータ取得部を備え、
    前記座標値補正部は、前記方向パラメータ、前記温度差及び前記温度変化量パラメータを用いて、前記測定子の座標値を補正する請求項１０に記載のデータ処理装置。
12. 前記座標値補正部は、前記温度差に対する前記測定子の直径の変化を補正する請求項１から１１のいずれか一項に記載のデータ処理装置。
13. 測定対象物の測定点へ接触させる測定子が取り付けられるプローブを備えるヘッドを校正する際の校正温度に対する、測定対象物を測定する際の測定温度の温度差を含む温度情報を取得する温度情報取得工程と、
    前記ヘッドにおける単位温度あたりの長さの変化量を表す温度変化量パラメータを取得する温度変化量パラメータ取得工程と、
    前記温度情報取得工程において取得された前記温度差及び前記温度変化量パラメータ取得工程において取得された前記温度変化量パラメータを用いて、前記測定子の座標値を補正する座標値補正工程と、
    を含むデータ処理方法。
14. コンピュータに、
    測定対象物の測定点へ接触させる測定子が取り付けられるプローブを備えるヘッドを校正する際の校正温度に対する、測定対象物を測定する際の測定温度の温度差を含む温度情報を取得する温度情報取得機能、
    前記ヘッドにおける単位温度あたりの長さの変化量を表す温度変化量パラメータを取得する温度変化量パラメータ取得機能、及び
    前記温度情報取得機能を用いて取得された前記温度差及び前記温度変化量パラメータ取得機能を用いて取得された前記温度変化量パラメータを用いて、前記測定子の座標値を補正する座標値補正機能を実現させるプログラム。
15. 測定対象物の測定点へ接触させる測定子が取り付けられるプローブを備えるヘッドと、
    前記測定子を前記測定点へ接触させて測定される前記測定点の座標値を取得する測定点座標値取得部と、
    前記ヘッドを校正する際の校正温度に対する、測定対象物を測定する際の測定温度の温度差を含む温度情報を取得する温度情報取得部と、
    前記ヘッドにおける単位温度あたりの長さの変化量を表す温度変化量パラメータを取得する温度変化量パラメータ取得部と、
    前記温度情報取得部を用いて取得された前記温度差及び前記温度変化量パラメータ取得部を用いて取得された前記温度変化量パラメータを用いて、前記測定子の座標値を補正する座標値補正部と、
    を備えた三次元測定機。

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