JP2536920B2 - 変位検出プロ―ブによる接触検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は変位検出プローブによる接触検出方法に係
り、特に座標測定機等の変位検出プローブをタッチプロ
ーブとして機能させる場合の接触検出方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、変位検出プローブを備えた座標測定機は、変
位検出プローブの触針を常時測定物に接触させ、このと
き触針の変位量を測定し、変位検出プローブを移動させ
るキャリッジの移動位置と前記測定した変位量とを加算
して測定物の表面座標を求め、或いは、触針の変位量を
常時一定値に保つようにキャリッジ自体の移動を制御
し、これによってキャリッジ自体の移動座標から測定物
の表面形状を測定するようにしている。

一方、上記変位検出プローブをタッチプローブとして
使用する場合には、変位検出プローブを測定物に向けて
移動させ、触針が測定物に接触してその変位量が所定の
設定変位を越えたとき、接触があったものと判定し、デ
ータの取り込みを行うようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、変位検出プローブを急速に加減速すると、変
位検出プローブに加わる慣性力によって変位検出プロー
ブの触針が移動及び振動し、触針の変位量が設定変位を
越え、誤ったデータを取り込む虞があった。

一方、変位検出プローブに大きな加減速が加わらない
ようにすると、測定時間が長くなる。また、触針が測定
物に接触する以外には変位量が所定の設定変位を越えな
いように設定変位を大きく設定すると、変位検出プロー
ブによって検出される変位量の検出精度の影響を受けや
すくなり、高精度の測定ができないという問題がある。
尚、変位検出プローブは検出する方向によって検出精度
にばらつきがあり、また、変位量が大きくなればそれに
従って検出精度も低下する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、変
位検出プローブによって測定物への接触を検出する際
に、測定時間の短縮化及び検出精度の向上を図ることが
できる変位検出プローブによる接触検出方法を抵抗する
ことを目的とする。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は前記目的を達成するために、変位検出プロー
ブの変位データと該変位検出プローブを移動させるキャ
リッジの移動位置データとを加算して測定物の表面形状
等を測定する測定装置において、前記検出プローブの前
記キャリッジに対する加速度又は速度を検出し、前記検
出した加速度又は速度が予め設定した第１の閾値を越え
たとき、前記キャリッジの移動位置データをラッチし、
前記変位検出プローブの変位データが前記ラッチした時
点から所定の時間内に予め設定した第２の閾値を越えた
とき、前記ラッチした移動位置データを有効にすること
を特徴としている。

〔作用〕

本発明によれば、まず変位検出プローブのキャリッジ
に対する相対的な加速度又は速度を検出し、この検出し
た加速度又は速度が所定の閾値を越えたときには、直ち
にキャリッジの移動位置データをラッチする。次に、ラ
ッチした時点から所定の時間内に変位検出プローブから
の変位データが所定の閾値を越えたか否かを判別し、越
えた場合のみ前記ラッチした移動位置データを有効にす
るようにしている。即ち、変位検出プローブが測定物に
接触して変位検出プローブの加速度又速度が閾値を越え
た場合には、所定の時間内に変位データは所定の閾値を
越えることができるが、変位検出プローブの振動等によ
って変位検出プローブの加速度又は速度が閾値を越えた
場合には、変位検出プローブからの変位データは大きく
ならず、これにより変位検出プローブが測定物に接触し
たか否かを判別することができる。従って本発明を用い
ると変位検出プローブが測定物に接触した瞬間にデータ
をラッチするので、測定精度を高くすることができる。

〔実施例〕

以下添付図面に従って本発明に係る変位検出プローブ
による接触検出方法の好ましい実施例を詳説する。

第２図（Ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ本発明に適用され
る変位検出プローブの一実施例を示す概略図である。第
２図（Ａ）に示す変位検出プローブ10は座標測定機等に
用いられる一般的なもので、変位センサ12を有し、この
変位センサ12は触針14の中立位置（測定物16への接触
時）からの変位量に応じた変位信号を出力する。

また、この変位検出プローブ10は、座標測定機等のキ
ャリッジ17に取付けられており、キャリッジ17の移動位
置は図示しないセンサによって常時検出されている。

そして、測定物16の形状を測定する場合には、変位検
出プローブ10の触針14を常時接触させた状態でキャリッ
ジ17を移動させ、そのときに変位センサ12によって検出
される触針14の変位量とキャリッジ17の移動位置とを演
算することにより、測定物16の形状を測定するようにし
ている。

第２図（Ｂ）に示す変位検出プローブ10は、触針14の
キャリッジ17に対する加速度を検出する加速度センサ18
を追加したものであり、第２図（Ｃ）に示す変位検出プ
ローブ10は、触針14のキャリッジ17に対する速度を検出
する速度センサ19を追加したものである。尚、上記加速
度センサ18、速度センサ19の検出出力の使用方法につい
ては後述する。

次に、上記変位検出プローブ10をタッチプローブとし
て使用する場合について説明する。

第１図は変位検出プローブ10をタッチプローブとして
使用する場合に適用される信号処理回路の一実施例を示
すものである。同図に示すように、キャリッジ17の移動
位置データはラッチ回路20を介して演算器24に出力さ
れ、変位検出プローブ10の変位データは比較器28のＡ入
力に出力されるとともに、ラッチ回路22を介して演算器
24に出力される。演算器24はラッチ回路20、22から加え
られるデータを加算し、これをゲート回路26に出力す
る。

比較器28のＢ入力は、閾値設定器30から所定の閾値SH
1が加えられており、比較器28は変位データが閾値SH1よ
りも大きいとき（Ａ＜Ｂ）、Ｈレベル信号をアンド回路
32に出力する（第３図（Ａ）、（Ｆ）参照）。尚、閾値
設定器30は、変位検出プローブ10が測定物16に接触した
ときのみ変位データが閾値SH1を越えることができるよ
うに、閾値SH1が設定されている。即ち、キャリッジ17
の加減速等による変位検出プローブ10の振動に伴って生
じる変位データは、前記閾値SH1を越えないようになっ
ている。

一方、変位検出プローブ10の加速度データは比較器34
のＡ入力に加えられている。尚、この加速度データは、
第２図（Ｂ）に示した加速度センサ18の出力に基づい
て、又は第２図（Ｃ）に示した速度センサ19の出力を１
回微分した出力に基づいて、若しくは変位センサ12の出
力を２回微分した出力に基づいて生成される。

比較器34のＢ入力には、閾値設定器30から所定の閾値
SH2が加えられており、比較器34は加速度データが閾値S
H2よりも大きいとき（Ａ＞Ｂ）、Ｈレベル信号をフリッ
プフロップ38のセット入力Ｓに出力する（第３図（Ｃ）
参照）。尚、この閾値SH2は、変位検出プローブ10が測
定物16に接触したとき、あるいは変位検出プローブ10の
振動等によっても越えることができる値である。

フリップフロップ38はセット入力ＳにＨレベル信号が
加えられるとセットされ、出力端子ＱからＨレベル信号
をラッチ回路20、22のラッチ入力に出力し、これにより
ラッチ回路20、22はラッチされ、その出力データは固定
される（第３図（Ｄ）参照）。また、フリップフロップ
38の出力端子Ｑから出力されるＨレベル信号は、微分回
路40に加えられる。微分回路40は入力するＨレベル信号
の立ち上がり微分をとり、その微分信号（トリガパル
ス）をワンショット回路42に加える。

ワンショット回路42は上記トリガパルスを入力する
と、所定のパルス幅Tvのパルスをアンド回路32及び微分
回路44に出力する（第３図（Ｅ）参照）。ところで、ワ
ンショット回路42には、キャリッジ17の速度データが加
えられており、ワンショット回路42はこの速度データに
応じて前記パルス幅Tvを自動設定できるようになってい
る。即ち、パルス幅Tvは、次式、 Tv＝SH1/V_M＋α（msec） に基づいて設定される。尚、上記式において、SH1は前
述した変位データに対する閾値であり、V_Mはキャリッジ
17の速度データであり、αは余裕時間である。また、キ
ャリッジ17の速度データV_Mは例えばキャリッジ17の移動
位置データを微分おることによって得ることがきる。

微分回路44はワンショット回路42から出力されるパル
スの立ち下がり微分をとり、その微分信号（リセット信
号）をフリップフロップ38のリセット入力Ｒに加える。
これにより、フリップフロップ38はリセットされ、ラッ
チ回路20、22のラッチは解除される（第３図（Ｄ）、
（Ｅ）参照）。

また、アンド回路32は、比較器28の出力とワンショッ
ト回路の出力とのアンド条件が成立すると、ゲート回路
26にＨレベル信号を出力し（第３図（Ｅ）、（Ｆ）、
（Ｇ）参照）、演算器24からの入力データをゲート回路
26を介して出力させる。

上記構成の信号処理回路によれば、変位検出プローブ
10の加速度が閾値SH2を越えると（第３図（Ｃ）、その
ときのキャリッジ17の移動位置データ及び変位検出プロ
ーブ10の変位データはラッチ回路20、22によって直ちに
ラッチされる（第３図（Ｄ））。また、ワンショット回
路42からは所定のパルス幅Tvのパルスがアンド回路32に
出力されアンド回路32が動作可能になる。

その後、時間Tvの間に、キャリッジ17の移動速度に伴
って変位検出プローブ10の変位データが大きくなり、閾
値SH1を越えると（第３図（Ａ））、比較器28からアン
ド回路32を介してＨレベル信号（パルス信号）がゲート
回路26に出力される（第３図（Ｅ）、（Ｆ）、
（Ｇ））。

これにより、ゲート回路26は、ラッチ回路20、22でラ
ッチされ、演算器24で加算されたデータを有効な測定デ
ータとして通過させ、このようにして測定データが取り
込まれる（第３図（Ｈ））。

一方、変位検出プローブ10の振動等に起因してキャリ
ッジ17の移動位置データ及び変位データがラッチされた
場合には、そのラッチした時点から時間Tvの間に変位デ
ータが閾値SH1を越えることがなく、時間Tv後にラッチ
が解除され、引き続き測定が続行される。

尚、本実施例では、変位検出プローブ10の加速度が所
定の閾値SH2を越えたときにラッチするようにしたが、
これに限らず、第３図（Ｂ）に示すように、変位検出プ
ローブ10の速度が所定の閾値SH3を越えたとき、又は両
者の組み合わせに基づいてラッチするようにしてもよ
い。

また、ラッチ時における変位検出プローブ10の変位デ
ータが無視できる程度に小さい場合には、ラッチ回路2
2、演算器24は不要になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る変位検出プローブに
よる接触検出方法によれば、変位検出プローブが測定物
に接触したときのみを検知するようにしたため、比較的
重い変位検出プローブを急速に加減速して変位検出プロ
ーブに振動等が発生しても、これに起因して測定データ
を取り込むことがなくなり、測定時間の短縮化が可能に
なり、また、変位検出プローブが測定物に接触した瞬間
にデータをラッチするので、変位検出プローブによって
検出される変位量の測定誤差の影響を最小限にすること
ができ、測定精度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る変位検出プローブによる接触検出
方法に適用される信号処理回路の一実施例を示すブロッ
ク図、第２図（Ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ本発明に適用
される変位検出プローブの一実施例を示す概略図、第３
図は第１図を説明するために用いたタイミングチャート
である。 10……変位検出プローブ、20、22……ラッチ回路、26…
…ゲート回路、28、34……比較器、30、36……閾値設定
器、32……アンド回路、42……ワンショット回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】変位検出プローブの変位データと該変位検
   出プローブを移動させるキャリッジの移動位置データと
   を演算して測定物の表面形状等を測定する測定装置にお
   いて、 前記検出プローブの前記キャリッジに対する加速度又は
   速度を検出し、前記検出した加速度又は速度が予め設定
   した第１の閾値を越えたとき、前記キャリッジの移動位
   置データをラッチし、前記変位検出プローブの変位デー
   タが前記ラッチした時点から所定の時間内に予め設定し
   た第２の閾値を越えたとき、前記ラッチした移動位置デ
   ータを有効にすることを特徴とする変位検出プローブに
   よる接触検出方法。
2. 【請求項２】前記第２の閾値は、前記変位検出プローブ
   が測定物に接触したときのみ、該変位検出プローブから
   出力される変位データが越えることができる値に設定さ
   れ、前記所定の時間は、前記第２の閾値と前記キャリッ
   ジの速度に基づいて設定される請求項（１）記載の変位
   検出プローブによる接触検出方法。