JP3341933B2 - 加工物表面の走査方法および走査装置 - Google Patents
加工物表面の走査方法および走査装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/20—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring workpiece characteristics, e.g. contour, dimension, hardness
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
- G01B7/008—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加工物表面を走査する
方法およびそのための装置に関する。
方法およびそのための装置に関する。
【０００２】なお、本明細書の記述は本件出願の優先権
の基礎たる英国特許出願第９２１９３８３．８号および
第９３０１３２３．３号の明細書の記載に基づくもので
あって、当該英国特許出願の番号を参照することによっ
て当該英国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の一
部分を構成するものとする。
の基礎たる英国特許出願第９２１９３８３．８号および
第９３０１３２３．３号の明細書の記載に基づくもので
あって、当該英国特許出願の番号を参照することによっ
て当該英国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の一
部分を構成するものとする。
【０００３】
【従来の技術】加工物表面を走査する十分に統合された
機械探触システムが、例えばランバウディ，マホアンド
ジョブス社（Companies Rambaudi Maho and Jobs. ）製
造の工作機械によって知られている。
機械探触システムが、例えばランバウディ，マホアンド
ジョブス社（Companies Rambaudi Maho and Jobs. ）製
造の工作機械によって知られている。
【０００４】このような公知のシステムにおいては、プ
ローブおよび機械コントロールシステムが相互に連結さ
れ、これにより機械コントロールシステムはプローブが
装着された機械に対し所定のベクトルで動作するよう指
示することができる。プローブの読みおよび機械スケー
ルの読みは、コントロールシステムに断えずフィードバ
ックされ、コントロールシステムは、このプローブの読
みを、規則正しい間隔で取り込み、継続するプローブの
動きのベクトルを計算し、そして、その機械のモータ駆
動システムに新たな指令を送る。
ローブおよび機械コントロールシステムが相互に連結さ
れ、これにより機械コントロールシステムはプローブが
装着された機械に対し所定のベクトルで動作するよう指
示することができる。プローブの読みおよび機械スケー
ルの読みは、コントロールシステムに断えずフィードバ
ックされ、コントロールシステムは、このプローブの読
みを、規則正しい間隔で取り込み、継続するプローブの
動きのベクトルを計算し、そして、その機械のモータ駆
動システムに新たな指令を送る。
【０００５】機械が、走査をする十分に統合された探触
システムを有していない場合には、“差込型”の探触シ
ステムを備えるのが望ましく、この差込型探触システム
は、その機械に逆適合され得るものであり、これにより
探触システムが走査動作を実行することができる。
システムを有していない場合には、“差込型”の探触シ
ステムを備えるのが望ましく、この差込型探触システム
は、その機械に逆適合され得るものであり、これにより
探触システムが走査動作を実行することができる。
【０００６】米国のルモア社（the Le Moine Company）
は、機械用の“差込型”走査パッケージの製造を試みて
いる。このシステムは、ＣＮＣ工作機械の制御システム
が機械モータドライブ、機械スケールおよびコントロー
ラを含む位置フィードバックループを有しているという
ことを利用したものであり、これにより、切削工具は加
工サイクルにおいて正確に駆動される。このシステムは
走査プローブおよび付加された計算機（ＰＣ）を提供す
るものであり、計算機は機械モータドライブに命令を発
する。機械の上記位置フィードバックループにおけるコ
ントローラへのフィードバック信号は傍受され、瞬間的
なプローブ位置の読みとしてＰＣに与えられる。また、
プローブ出力も同様にＰＣに与えられる。
は、機械用の“差込型”走査パッケージの製造を試みて
いる。このシステムは、ＣＮＣ工作機械の制御システム
が機械モータドライブ、機械スケールおよびコントロー
ラを含む位置フィードバックループを有しているという
ことを利用したものであり、これにより、切削工具は加
工サイクルにおいて正確に駆動される。このシステムは
走査プローブおよび付加された計算機（ＰＣ）を提供す
るものであり、計算機は機械モータドライブに命令を発
する。機械の上記位置フィードバックループにおけるコ
ントローラへのフィードバック信号は傍受され、瞬間的
なプローブ位置の読みとしてＰＣに与えられる。また、
プローブ出力も同様にＰＣに与えられる。
【０００７】このようなシステムは、それまで走査機能
の無かった機械に“差込型”走査システムの選択を可能
とするが、機械の制御構成にアクセスしてＰＣにフィー
ドバック信号を供給する高価な処理、および、ＰＣが機
械およびプローブから上記フィードバック信号を受けと
り、これら信号に作用して、機械コントローラに送られ
る駆動命令を生成することができる高価なＰＣ用プログ
ラムカードが必要となる。
の無かった機械に“差込型”走査システムの選択を可能
とするが、機械の制御構成にアクセスしてＰＣにフィー
ドバック信号を供給する高価な処理、および、ＰＣが機
械およびプローブから上記フィードバック信号を受けと
り、これら信号に作用して、機械コントローラに送られ
る駆動命令を生成することができる高価なＰＣ用プログ
ラムカードが必要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、工作
機械が比較的廉価に走査機能を備えることができる、工
作機械用逆適合パッケージを提供することにある。
機械が比較的廉価に走査機能を備えることができる、工
作機械用逆適合パッケージを提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、工作機械からのフィ
ードバック信号を必要とせずに、工作機械のコントロー
ラとは分離された計算機によって動作する走査方法およ
び走査装置を備えた工作機械を提供することにある。
ードバック信号を必要とせずに、工作機械のコントロー
ラとは分離された計算機によって動作する走査方法およ
び走査装置を備えた工作機械を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
コントロールシステムを有する機械、加工物の表面形状
の変化を示す出力を供給することが可能な測定プロー
ブ、前記コントロールシステムに接続された付加的な計
算機、および前記測定プローブと前記計算機との間のイ
ンターフェースでありこれによって当該プローブの出力
が前記計算機へ供給されるインターフェースを用いて加
工物を走査する方法において、前記機械に命令して前記
プローブを目標位置へ駆動しかつ停止させるため前記計
算機から前記コントロールシステムへ信号を送り、前記
機械が前記目標位置を達成し、かつ停止したことを保証
するための、前記コントロールシステムとは無関係な時
間および／または動作に基づく信号を生成し、前記機械
が停止するときの前記プローブの出力を取込み、前記プ
ローブの出力を前記計算機において受けとり、および前
記プローブの出力に基づいて、前記計算機が新たな目標
位置を計算するようにし、および前記計算機から前記コ
ントロールシステムへ次の信号を送出して機械がプロー
ブを新たな目標位置へ駆動するよう命令する、各ステッ
プを有したことを特徴とする。
コントロールシステムを有する機械、加工物の表面形状
の変化を示す出力を供給することが可能な測定プロー
ブ、前記コントロールシステムに接続された付加的な計
算機、および前記測定プローブと前記計算機との間のイ
ンターフェースでありこれによって当該プローブの出力
が前記計算機へ供給されるインターフェースを用いて加
工物を走査する方法において、前記機械に命令して前記
プローブを目標位置へ駆動しかつ停止させるため前記計
算機から前記コントロールシステムへ信号を送り、前記
機械が前記目標位置を達成し、かつ停止したことを保証
するための、前記コントロールシステムとは無関係な時
間および／または動作に基づく信号を生成し、前記機械
が停止するときの前記プローブの出力を取込み、前記プ
ローブの出力を前記計算機において受けとり、および前
記プローブの出力に基づいて、前記計算機が新たな目標
位置を計算するようにし、および前記計算機から前記コ
ントロールシステムへ次の信号を送出して機械がプロー
ブを新たな目標位置へ駆動するよう命令する、各ステッ
プを有したことを特徴とする。
【００１１】プローブの読みが機械が停止する前に取込
まれないことを確実なものとするため、本発明の一実施
例では、プローブの読みを取込む前に最小時間間隔経過
することを認める。その時間間隔は、機械の既知の速度
から簡易な計算によって定めることができ、また、現実
の機械の移動から較正され、かつ機械が停止することを
確かなものとするため十分に長いものとすることができ
る。
まれないことを確実なものとするため、本発明の一実施
例では、プローブの読みを取込む前に最小時間間隔経過
することを認める。その時間間隔は、機械の既知の速度
から簡易な計算によって定めることができ、また、現実
の機械の移動から較正され、かつ機械が停止することを
確かなものとするため十分に長いものとすることができ
る。
【００１２】その他の例では、機械の全移動期間又は一
部の移動期間、プローブの出力が連続的に読取られ、所
定期間その出力が変化しなくなってから取込まれる。
部の移動期間、プローブの出力が連続的に読取られ、所
定期間その出力が変化しなくなってから取込まれる。
【００１３】しかし、好適な実施例としては、上述の２
つの方法を組合せたものとすることができる。
つの方法を組合せたものとすることができる。
【００１４】また、好適な実施例では、プローブは、表
面接触スタイラスを備えたアナログプローブが用いられ
る。
面接触スタイラスを備えたアナログプローブが用いられ
る。
【００１５】
【作用】以上の本発明によれば、プローブと機械の位置
は、機械コントロールシステムのどの部分からも信号を
得る必要なしに、一致させられる。
は、機械コントロールシステムのどの部分からも信号を
得る必要なしに、一致させられる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の方法および装置の一例を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１７】図１には、コントローラ１２を含むコント
ロールシステムおよび工具保持スピンドル１４を備えた
工作機械１０が示される。工作機械はコントローラの命
令によりスピンドルを３座標軸ｘ，ｙおよびｚ方向に動
作させるものであり、その動作は工作台１８上に支持さ
れた加工物１６に対する加工動作を実行する通常のモー
タ（不図示）を用いた工作機械の作動可能な範囲内で行
われる。通常のスケールシステム（不図示）はコントロ
ーラに対してスピンドルの３座標軸における瞬間的な位
置についてフィードバック信号を供給する。コントロー
ラは、通常ＲＳ２３２方式の入力ポートを備え、この入
力ポートは、本発明に従がい、付加された計算機（Ｐ
Ｃ）２０からのケーブル２２を介した指令を受けるため
に用いられる。
ロールシステムおよび工具保持スピンドル１４を備えた
工作機械１０が示される。工作機械はコントローラの命
令によりスピンドルを３座標軸ｘ，ｙおよびｚ方向に動
作させるものであり、その動作は工作台１８上に支持さ
れた加工物１６に対する加工動作を実行する通常のモー
タ（不図示）を用いた工作機械の作動可能な範囲内で行
われる。通常のスケールシステム（不図示）はコントロ
ーラに対してスピンドルの３座標軸における瞬間的な位
置についてフィードバック信号を供給する。コントロー
ラは、通常ＲＳ２３２方式の入力ポートを備え、この入
力ポートは、本発明に従がい、付加された計算機（Ｐ
Ｃ）２０からのケーブル２２を介した指令を受けるため
に用いられる。
【００１８】本発明は、測定プローブを用いた加工物の
走査に要求されるインターフェース機能又は専用の制御
機能を有していない現行の工作機械に関するものでる。
上記のようなプローブは、直交する軸ｕ，ｖおよびｗに
おけるアナログ又はディジタルの測定値出力を生成し、
この出力は、アナログの場合、プローブのスタイラスの
たわみの大きさに関したものとなる。このようなプロー
ブの出力は、上記のような測定値フィードバック出力に
加えて、機械スケールシステムによっても与えられる。
測定値プローブ出力を用いる付加的な走査機能を工作機
械に付与するのに必要な制御機能を備えるには、これま
で、機械の制御構成にかなりの修正を必要としてきた。
走査に要求されるインターフェース機能又は専用の制御
機能を有していない現行の工作機械に関するものでる。
上記のようなプローブは、直交する軸ｕ，ｖおよびｗに
おけるアナログ又はディジタルの測定値出力を生成し、
この出力は、アナログの場合、プローブのスタイラスの
たわみの大きさに関したものとなる。このようなプロー
ブの出力は、上記のような測定値フィードバック出力に
加えて、機械スケールシステムによっても与えられる。
測定値プローブ出力を用いる付加的な走査機能を工作機
械に付与するのに必要な制御機能を備えるには、これま
で、機械の制御構成にかなりの修正を必要としてきた。
【００１９】本発明は、現行の機械に簡易に付加するこ
とができる、“差込型”パッケージを用いた走査機能
を、より簡易かつ廉価に機械が備えることを可能とする
ものである。
とができる、“差込型”パッケージを用いた走査機能
を、より簡易かつ廉価に機械が備えることを可能とする
ものである。
【００２０】上記パッケージは、測定プローブ３０から
なり、この測定プローブとしては、要求されるアナログ
信号又はディジタル信号を与えるものであれば、通常の
デザインのいずれでもよく、例えば、本願人による国際
出願番号ＷＯ９０／０４１４９に記述されるものとする
ことができる。プローブ３０は加工物と接触するスタイ
ラス３２を備える。
なり、この測定プローブとしては、要求されるアナログ
信号又はディジタル信号を与えるものであれば、通常の
デザインのいずれでもよく、例えば、本願人による国際
出願番号ＷＯ９０／０４１４９に記述されるものとする
ことができる。プローブ３０は加工物と接触するスタイ
ラス３２を備える。
【００２１】ＰＣに対して簡易に差込むことのできるイ
ンターフェースカード３４にケーブルが接続され、イン
ターフェースカードは、プローブの測定出力を受けとる
ことができ、また、通常の信号処理技術によってＰＣに
対し適切な形でデータを伝えることができる。
ンターフェースカード３４にケーブルが接続され、イン
ターフェースカードは、プローブの測定出力を受けとる
ことができ、また、通常の信号処理技術によってＰＣに
対し適切な形でデータを伝えることができる。
【００２２】本発明の方法に従がってプローブが装着さ
れ基準がとられると、スピンドル１４は、コントローラ
１２によって移動させられ、これによりプローブはスタ
イラスが加工物と接触する位置に位置付けられる。
れ基準がとられると、スピンドル１４は、コントローラ
１２によって移動させられ、これによりプローブはスタ
イラスが加工物と接触する位置に位置付けられる。
【００２３】ＰＣは走査動作のための全てのアルゴリズ
ムによるプログラムが与えられ、そして、ＲＳ２３２方
式の連結２２を介してコントローラにその命令を送るこ
とにより走査動作について制御を引き接ぐ。
ムによるプログラムが与えられ、そして、ＲＳ２３２方
式の連結２２を介してコントローラにその命令を送るこ
とにより走査動作について制御を引き接ぐ。
【００２４】その好適な方法は以下のステップを有して
いる。
いる。
【００２５】１．ＰＣは、機械に指令し、プローブの動
作範囲例えば、ｘ，ｙないしはｚ方向又はそのベクトル
がこれらの方向の１つまたはそれ以上に対して傾向いた
方向において、１ｍｍの範囲内でわずかな距離、目標位
置へ移動するようにする。
作範囲例えば、ｘ，ｙないしはｚ方向又はそのベクトル
がこれらの方向の１つまたはそれ以上に対して傾向いた
方向において、１ｍｍの範囲内でわずかな距離、目標位
置へ移動するようにする。
【００２６】２．機械がその目標位置に到達して停止し
たとき、その旨を示す情報が以下に示される方法の１つ
によって得られ、新しい位置におけるプローブの読みが
ＰＣによって取込まれ、そして、新たに目標となる方向
および位置が計算される。
たとき、その旨を示す情報が以下に示される方法の１つ
によって得られ、新しい位置におけるプローブの読みが
ＰＣによって取込まれ、そして、新たに目標となる方向
および位置が計算される。
【００２７】３．その後、機械は、機械のコントローラ
を介したＰＣの指令によって新たな位置へ移動する。
を介したＰＣの指令によって新たな位置へ移動する。
【００２８】本発明は、機械のフィードバック制御シス
テムにアクセスすることを必要とせずに機械がその新た
な位置に到達して停止することを確実なものとするいく
つかの択一的な方法を含んでいる。
テムにアクセスすることを必要とせずに機械がその新た
な位置に到達して停止することを確実なものとするいく
つかの択一的な方法を含んでいる。
【００２９】第１の実施例において、機械が目標位置に
達した旨の指示は、ＰＣのクロックから得られるもので
あり、ＰＣはそのプログラムによって、割り当てられた
十分に長い時間経過の後信号を生成する。この十分に長
い時間とは、仮定された機械の移動速度を考慮し、機械
が安全に新たな位置に停止できると思われる時間であ
る。上述のクロックからの信号によって、ＰＣはそのと
きのプローブ信号を読取る。以上の方法は、簡易であ
り、また高価ではないが、比較的ゆっくりとした走査処
理に寄与するものである。
達した旨の指示は、ＰＣのクロックから得られるもので
あり、ＰＣはそのプログラムによって、割り当てられた
十分に長い時間経過の後信号を生成する。この十分に長
い時間とは、仮定された機械の移動速度を考慮し、機械
が安全に新たな位置に停止できると思われる時間であ
る。上述のクロックからの信号によって、ＰＣはそのと
きのプローブ信号を読取る。以上の方法は、簡易であ
り、また高価ではないが、比較的ゆっくりとした走査処
理に寄与するものである。
【００３０】上記方法を改良したものにおいては、より
正確な修正された時間間隔を、走査動作の開始に先だっ
て機械を較正することによって定めることができる。こ
の較正は、プローブを駆動して加工物に接触するように
し、かつ機械の移動量を決定するためのプローブ出力の
読取りの間に機械が種々の方向において必要とするわず
かな距離を移動する時間を計測することによって行うこ
とができる。この修正された時間間隔は、ＰＣのアルゴ
リズムにプログラムすることができ、他の方法で割当て
られる場合の時間間隔よりも短いものとなる。
正確な修正された時間間隔を、走査動作の開始に先だっ
て機械を較正することによって定めることができる。こ
の較正は、プローブを駆動して加工物に接触するように
し、かつ機械の移動量を決定するためのプローブ出力の
読取りの間に機械が種々の方向において必要とするわず
かな距離を移動する時間を計測することによって行うこ
とができる。この修正された時間間隔は、ＰＣのアルゴ
リズムにプログラムすることができ、他の方法で割当て
られる場合の時間間隔よりも短いものとなる。
【００３１】図２（ｂ）から理解できるように、必要と
する距離の移動で到達する実際の位置を定めるのは、機
械の速度が０に近づく程、容易でなくなる。従がって、
上記較正方法を改良した方法では、機械は命令によって
ある距離移動した後、逆方向へ移動して元の位置へ戻る
ようにする。機械は必要とする位置から逆方向に加速す
るので、機械の位置の時間に対する分布は急速に変化す
る。この変化は比較的容易にＰＣが解釈することができ
るので、この変化の始まりを、所要の位置に到達したこ
とを指示するものとして用いることができる。
する距離の移動で到達する実際の位置を定めるのは、機
械の速度が０に近づく程、容易でなくなる。従がって、
上記較正方法を改良した方法では、機械は命令によって
ある距離移動した後、逆方向へ移動して元の位置へ戻る
ようにする。機械は必要とする位置から逆方向に加速す
るので、機械の位置の時間に対する分布は急速に変化す
る。この変化は比較的容易にＰＣが解釈することができ
るので、この変化の始まりを、所要の位置に到達したこ
とを指示するものとして用いることができる。
【００３２】同様のことが、それぞれの機械軸において
なされ、計測された最も長い時間が較正時間として用い
られる。また、プローブのスタイラスの最大移動量まで
の様々の距離に対して上記のような較正を行うことがで
きる。
なされ、計測された最も長い時間が較正時間として用い
られる。また、プローブのスタイラスの最大移動量まで
の様々の距離に対して上記のような較正を行うことがで
きる。
【００３３】他の実施例として、機械がその目標位置に
到達したことの指示は、ＰＣに対するプログラムを、機
械がその目標位置へ移動するようコントローラに命令を
送出した時点から、又は割当てられた時間間隔（もしく
は較正された時間間隔）の終りが近づくときに、連続的
にプローブ出力を読取るようにすることによって得るこ
とができる。上記時間間隔の終りでプローブ出力が依然
として変化し続けている場合には、アルゴリズムを、Ｐ
Ｃがプローブ出力を取り込む前に、その出力の変化が停
止するまで読み取りを行うようなものとする。このこと
によって、特別の確実性がもたらされ、また、仮想速度
もしくは較正速度とは異なる速度を生じさせるような機
械の動的特性のどのような変化をも調整することができ
る。時間間隔の終りでプローブ出力が変化していない場
合には、機械の状況について以下の２つの可能性があ
る。機械が既に停止しているか、又は、プローブが、そ
のとき、走査方向に延びる平らな表面を横断しているの
かのいずれかである。従がって、好ましくは、この方法
は、タイミング信号に用いられるとともに、機械が停止
したことの確実度を増すために用いられる。
到達したことの指示は、ＰＣに対するプログラムを、機
械がその目標位置へ移動するようコントローラに命令を
送出した時点から、又は割当てられた時間間隔（もしく
は較正された時間間隔）の終りが近づくときに、連続的
にプローブ出力を読取るようにすることによって得るこ
とができる。上記時間間隔の終りでプローブ出力が依然
として変化し続けている場合には、アルゴリズムを、Ｐ
Ｃがプローブ出力を取り込む前に、その出力の変化が停
止するまで読み取りを行うようなものとする。このこと
によって、特別の確実性がもたらされ、また、仮想速度
もしくは較正速度とは異なる速度を生じさせるような機
械の動的特性のどのような変化をも調整することができ
る。時間間隔の終りでプローブ出力が変化していない場
合には、機械の状況について以下の２つの可能性があ
る。機械が既に停止しているか、又は、プローブが、そ
のとき、走査方向に延びる平らな表面を横断しているの
かのいずれかである。従がって、好ましくは、この方法
は、タイミング信号に用いられるとともに、機械が停止
したことの確実度を増すために用いられる。
【００３４】以上のように、本発明の方法および装置を
用いるとき、測定プローブ、適切なＰＣ用インターフェ
ースカード、適切なＰＣ用アルゴリズム、およびＰＣと
機械における通常のコントローラのＲＳ２３２方式ポー
トとを連結するためのケーブルを用意することにより、
それまで走査機能を有していなかった機械が、簡易にそ
れを備えることができることがわかる。機械の測定シス
テムからモータ用プローブの動作へフィードバックする
ことの必要性は、機械の制御構成にアクセスすることに
伴なうコストや困難性とともに除かれることになる。
用いるとき、測定プローブ、適切なＰＣ用インターフェ
ースカード、適切なＰＣ用アルゴリズム、およびＰＣと
機械における通常のコントローラのＲＳ２３２方式ポー
トとを連結するためのケーブルを用意することにより、
それまで走査機能を有していなかった機械が、簡易にそ
れを備えることができることがわかる。機械の測定シス
テムからモータ用プローブの動作へフィードバックする
ことの必要性は、機械の制御構成にアクセスすることに
伴なうコストや困難性とともに除かれることになる。
【００３５】本発明によれば、プローブの出力が、選択
された距離間隔の終端にある既に知られた機械の位置に
一致して取込まれることが可能となる。
された距離間隔の終端にある既に知られた機械の位置に
一致して取込まれることが可能となる。
【００３６】図３は、機械が停止したことを保証する好
適な方法の論理図を示す。この方法は、表面接触スタイ
ラスを有するアナログプローブを用いて実行され、タイ
ミング信号およびプローブスタイラス動作信号の双方を
必要とするものである。
適な方法の論理図を示す。この方法は、表面接触スタイ
ラスを有するアナログプローブを用いて実行され、タイ
ミング信号およびプローブスタイラス動作信号の双方を
必要とするものである。
【００３７】機械においてスタイラスが加工物に接触し
た状態となると、最初のスナップ５０において、ＰＣ
は、プローブを予じめ選択された走査パターンにおける
最初の位置へ移動させるための機械の移動増加分を計算
する。
た状態となると、最初のスナップ５０において、ＰＣ
は、プローブを予じめ選択された走査パターンにおける
最初の位置へ移動させるための機械の移動増加分を計算
する。
【００３８】ステップ５１で、機械のコントローラ１２
に動座標を与える。
に動座標を与える。
【００３９】ステップ５２で、ＰＣのタイマを０にセッ
トし、必要とする距離間隔に関連付けられる予じめ選択
された時間間隔の計時を開始する。
トし、必要とする距離間隔に関連付けられる予じめ選択
された時間間隔の計時を開始する。
【００４０】ステップ５３で、３軸全てのプローブ出力
を読取る。
を読取る。
【００４１】ステップ５４においては、ＰＣは、タイマ
により上記の時間間隔が経過したか否かを判別する。経
過している場合には、ステップ５５へ進み、そうでない
場合には、ステップ５３へ戻る。
により上記の時間間隔が経過したか否かを判別する。経
過している場合には、ステップ５５へ進み、そうでない
場合には、ステップ５３へ戻る。
【００４２】ステップ５５において、ＰＣはプローブ出
力の読みが、その直前のいくつかの読みと比較して（許
容範囲内で）変化したか否かを判別する。変化している
場合には、ステップ５３へ戻る。また、変化していない
場合は、ステップ５６で、ＰＣはそのプローブの読みと
そられ読みの間の関係、および機械の位置を用いて、プ
ローブのスタイラスが停止した表面上の位置、および補
間情報を計算し、その後、ステップ５０へ戻る。
力の読みが、その直前のいくつかの読みと比較して（許
容範囲内で）変化したか否かを判別する。変化している
場合には、ステップ５３へ戻る。また、変化していない
場合は、ステップ５６で、ＰＣはそのプローブの読みと
そられ読みの間の関係、および機械の位置を用いて、プ
ローブのスタイラスが停止した表面上の位置、および補
間情報を計算し、その後、ステップ５０へ戻る。
【００４３】より正確さが要求される場合には、指令さ
れた走査間隔内で補間を用いる方法を、以下に図２を参
照して説明されるように用いることができる。この補間
方法により、機械が、指令された距離間隔を移動すると
きのその移動速度の非一様性を考慮することができる。
図２（ａ）は、機械が指令された距離間隔を横断すると
きのその速度分布を示す。ここで、縦軸に速度をとり、
横軸に時間をとる。これからわかるように速度は０から
頂点まで上昇し、その後、新たな位置に到達したときの
０まで降下する。
れた走査間隔内で補間を用いる方法を、以下に図２を参
照して説明されるように用いることができる。この補間
方法により、機械が、指令された距離間隔を移動すると
きのその移動速度の非一様性を考慮することができる。
図２（ａ）は、機械が指令された距離間隔を横断すると
きのその速度分布を示す。ここで、縦軸に速度をとり、
横軸に時間をとる。これからわかるように速度は０から
頂点まで上昇し、その後、新たな位置に到達したときの
０まで降下する。
【００４４】図２（ｂ）は、各瞬間に達成される現実の
位置Ｐが、これは縦軸にとられ、横軸にとられる時間の
経過とともにどのように変化するかを示す。
位置Ｐが、これは縦軸にとられ、横軸にとられる時間の
経過とともにどのように変化するかを示す。
【００４５】これからわかるように、速度が変化するた
め、時間に対する位置は直線にはならない。
め、時間に対する位置は直線にはならない。
【００４６】図２（ｃ）は、各瞬間のプローブ出力ＰＯ
が、これは縦軸にとられ、横軸にとられる時間の経過と
ともにどのように変化するかを示す。
が、これは縦軸にとられ、横軸にとられる時間の経過と
ともにどのように変化するかを示す。
【００４７】較正は、上述の較正ステップの一部とし
て、各軸において行われるようにすることができ、これ
は、プローブを指令されたベクトルに垂直な表面に対し
て駆動し、機械をプローブのスタイラスの動作範囲内で
要求される距離間隔移動させ、この間にプローブの出力
を速やかに読取りかつ取込むことによって可能となる。
このことによって、プローブの出力と機械の現実の位置
とが要求される距離間隔内で一致し、これにより、プロ
ーブを本願発明の方法による同一の各距離間隔にわたる
走査処理に用いた場合、その距離間隔内の機械移動につ
いて、予じめ格納された較正マップを、補間の目的で参
照することができる。上述のような補間ステップを用い
ることにより、各走査点のピッチを大きくすることが可
能となり、その結果、走査点を少なくでき、また、機械
の移動速度を大きくすることができるとともに、加工物
の表面形状について、補間情報を有したルックアップテ
ーブルから生成する情報を同一のものとすることができ
る。
て、各軸において行われるようにすることができ、これ
は、プローブを指令されたベクトルに垂直な表面に対し
て駆動し、機械をプローブのスタイラスの動作範囲内で
要求される距離間隔移動させ、この間にプローブの出力
を速やかに読取りかつ取込むことによって可能となる。
このことによって、プローブの出力と機械の現実の位置
とが要求される距離間隔内で一致し、これにより、プロ
ーブを本願発明の方法による同一の各距離間隔にわたる
走査処理に用いた場合、その距離間隔内の機械移動につ
いて、予じめ格納された較正マップを、補間の目的で参
照することができる。上述のような補間ステップを用い
ることにより、各走査点のピッチを大きくすることが可
能となり、その結果、走査点を少なくでき、また、機械
の移動速度を大きくすることができるとともに、加工物
の表面形状について、補間情報を有したルックアップテ
ーブルから生成する情報を同一のものとすることができ
る。
【００４８】以上において、本発明は、工作機械にそれ
を適用する場合について述べてきたが、その底流する原
理は、座標測定機械（ＣＭＭＳ）においても適用され得
るものであることは理解されよう。
を適用する場合について述べてきたが、その底流する原
理は、座標測定機械（ＣＭＭＳ）においても適用され得
るものであることは理解されよう。
【００４９】同様に、本発明は、接触プローブのみに適
用されるものではなく、アナログ出力又はディジタル出
力を供給する非接触測定プローブ、例えば光学プローブ
にも適用することができる。
用されるものではなく、アナログ出力又はディジタル出
力を供給する非接触測定プローブ、例えば光学プローブ
にも適用することができる。
【００５０】さらに他の実施例として、機械が停止した
か否かを決定するのに用いられる動作信号を、機械の移
動部分に取付けられた独立の動作センサから得ることも
できる。
か否かを決定するのに用いられる動作信号を、機械の移
動部分に取付けられた独立の動作センサから得ることも
できる。
【図１】本発明による走査装置を模式的に示す図であ
る。
る。
【図２】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、本発明の実施
例におけるプローブデータと機械移動との一致を説明す
るための図である。
例におけるプローブデータと機械移動との一致を説明す
るための図である。
【図３】本発明の実施例に従がい、機械が停止したこと
を保証するステップがどのように実行されるかを示す論
理フローチャートである。
を保証するステップがどのように実行されるかを示す論
理フローチャートである。
１０ 工作機械 １２ コントローラ １４ 工具保持スピンドル １６ 加工物 １８ 工作台 ２０ 計算機（ＰＣ） ２２ ケーブル（連結） ３０ 測定プローブ ３２ スタイラス ３４ インターフェースカード
フロントページの続き (72)発明者 ナイジェル スティーブン ワークマン イギリス ジーエル11 ５エスイー グ ロスターシャ州 ダースレイ ノーマン ヒル ウッドビュー ロード 61 (72)発明者 ジェイムズ デイヴィッド モーティマ ー イギリス ジーエル２ ６アールエック ス グロスターシャ州 グロスター ハ ードウィック オーバーブルック ロー ド 129 (56)参考文献 特開 昭53−80878（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−229250（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−502608（ＪＰ，Ａ) 米国特許4118871（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 G01B 21/00 B23Q 17/00
Claims (9)
- 【請求項１】 コントロールシステムを有する機械、加
工物の表面形状の変化を示す出力を供給することが可能
な測定プローブ、前記コントロールシステムに接続され
た付加的な計算機、および前記測定プローブと前記計算
機との間のインターフェースでありこれによって当該プ
ローブの出力が前記計算機へ供給されるインターフェー
スを用いて加工物を走査する方法において、 前記機械に命令して前記プローブを目標位置へ駆動しか
つ停止させるため前記計算機から前記コントロールシス
テムへ信号を送り、 前記機械が前記目標位置を達成し、かつ停止したことを
保証するための、前記コントロールシステムとは無関係
な時間および／または動作に基づく信号を生成し、 前記機械が停止するときの前記プローブの出力を取込
み、 前記プローブの出力を前記計算機において受けとり、お
よび前記プローブの出力に基づいて、前記計算機が新た
な目標位置を計算するようにし、および前記計算機から
前記コントロールシステムへ次の信号を送出して機械が
プローブを新たな目標位置へ駆動するよう命令する、 各ステップを有したことを特徴とする加工物の走査方
法。 - 【請求項２】 前記機械が、当該機械の既知の動作速度
で前記目標位置まで要求される距離を移動する最長時間
を計算し、および該最長時間が経過した後、前記機械が
停止したことを示す信号を生成する、 各ステップをさらに有したことを特徴とする請求項１に
記載の加工物の走査方法。 - 【請求項３】 予じめ較正された時間の値に基づいた時
間間隔の後、前記機械が停止したことを示す信号を生成
するステップをさらに有し、前記較正された時間の値は
前記機械が当該通常の動作速度で目標位置まで要求され
る距離移動することによって得られ、前記較正された時
間の値は、前記計算機のメモリに格納されることを特徴
とする請求項１に記載の加工物の走査方法。 - 【請求項４】 少なくとも前記機械が前記目標値に近づ
くときに前記プローブの出力を連続的に読取り、および
前記プローブの出力が変化しなくなったとき、前記機械
が停止したことを示す信号を生成する、 各ステップをさらに有したことを特徴とする請求項１に
記載の加工物の走査方法。 - 【請求項５】 前記機械の移動に寄与する前記機械の構
成部分に取付けられた動作検出装置の出力をモニタし、
および前記動作検出装置が前記構成部分の移動が停止し
たことを示すときに信号を生成する各ステップを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の加工物の走査方法。 - 【請求項６】 時間信号および動作信号の双方を生成
し、前記プローブの出力が、前記双方の信号が前記機械
が停止したことを示したときのみ取込まれるようにす
る、各ステップをさらに有したことを特徴とする請求項
１に記載の加工物の走査方法。 - 【請求項７】 前記方法は、前記機械が前記目標位置に
達するための較正された時間間隔が経過するまで待機
し、少なくとも前記時間間隔の終端に近いときには前記
プローブの出力を連続的に読取り、前記時間間隔の終端
で前記プローブの出力が変化し続けているときには前記
プローブの出力の読取りを続行し、および前記機械が、
目標位置に達したこと、前記機械が前記時間間隔が経過
したときのみ停止したこと、および前記プローブの出力
の変化が停止したことを示す信号を送出する、各ステッ
プをさらに有したことを特徴とする請求項６に記載の加
工物の走査方法。 - 【請求項８】 ＲＳ２３２方式のポートを備えたコント
ロールシステムを有する機械，加工物の表面形状の変化
を示す出力を供給することが可能な測定プローブ、前記
コントロールシステムのＲＳ２３２方式のポートに接続
された付加的な計算機、および前記プローブと前記計算
機との間のインターフェースでありこれによって前記プ
ローブの出力が前記計算機へ出力されるインターフェー
スを用い、加工物を走査する方法において、 前記プローブの出力と前記機械の移動とを一致させるた
めの、前記コントロールシステムとは無関係な時間およ
び／または動作に基づく信号を生成し、 前記機械が停止したときの前記プローブの出力を取込
み、 前記計算機において前記プローブの出力を取込み、およ
び前記プローブの出力に基づいて、目標位置における加
工物の表面形状の座標を決定し、新たな目標位置を計算
し、および前記計算機から前記コントロールシステムへ
前記ＲＳ２３２方式の連結を介して次の信号を送り、前
記機械に命令することにより前記測定プローブを新たな
位置へ駆動しかつ停止させる、 各ステップを有したことを特徴とする加工物の走査方
法。 - 【請求項９】 コントロールシステムを有する機械と、
加工物の表面形状の変化を示す出力を供給可能な測定プ
ローブと、前記コントロールシステムに接続された付加
的な計算機と、前記測定プローブと前記計算機との間の
インターフェースであり、これによって前記測定プロー
ブの出力が前記計算機に供給されるインターフェース
と、を具えた加工物走査装置において、 前記計算機は、 前記プローブの出力と前記機械の移動とを一致させるた
めの、前記コントロールシステムとは無関係な時間およ
び／または動作信号を生成する手段と、 前記機械が停止するときの前記機械の予じめ定められた
位置で前記プローブの出力を取込む手段と、 該取込まれた前記プローブの出力から、前記機械の予じ
め定められた位置における加工物の表面形状の座標を計
算する手段と、 新たな予じめ定められた位置を計算し、前記コントロー
ルシステムに命令を送り前記機械と前記新たな予じめ定
められた位置へ駆動する手段と、 を有したことを特徴とする加工物走査装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB929219383A GB9219383D0 (en) | 1992-09-12 | 1992-09-12 | Method of and apparatus for scanning the surface of a workpiece |
| GB9219383.8 | 1993-01-23 | ||
| GB9301323.3 | 1993-01-23 | ||
| GB939301323A GB9301323D0 (en) | 1993-01-23 | 1993-01-23 | Method of and apparatus for scanning the surface of a workpiece |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194384A JPH06194384A (ja) | 1994-07-15 |
| JP3341933B2 true JP3341933B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=26301617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22730293A Expired - Fee Related JP3341933B2 (ja) | 1992-09-12 | 1993-09-13 | 加工物表面の走査方法および走査装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5428548A (ja) |
| EP (1) | EP0588512B1 (ja) |
| JP (1) | JP3341933B2 (ja) |
| DE (1) | DE69309588T2 (ja) |
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- 1993-08-20 EP EP93306645A patent/EP0588512B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-25 US US08/111,436 patent/US5428548A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-09-13 JP JP22730293A patent/JP3341933B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| DE69309588T2 (de) | 1997-07-24 |
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| EP0588512B1 (en) | 1997-04-09 |
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