JP5089428B2 - 倣い測定装置 - Google Patents
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Description
本発明は倣い測定装置、特に自律倣い制御装置の改良に関する。
従来、倣いプローブのスタイラス先端に備えられた球状のチップ（接触子）を被測定物に接触させた状態を維持させながら倣い作動させ、被測定物の形状や大きさを測定するため、三次元測定機による倣い測定が行われている（例えば特許文献１）。
三次元測定機における倣い測定制御機能には、倣い軌道が未知の自律倣い、倣い軌道が既知の設計値倣いがある。特に自律倣いは、形状が未知の被測定物の測定が自動に行えることから、注目されている。
自律倣い測定は、まず、チップを被測定物に接触させて、倣いプローブ本体に対して、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸方向へ変位可能に支持されているスタイラスが倣いプローブ本体内に所定量押し込まれるように倣いプローブが駆動制御される。次にこの倣いプローブ本体は、この所定量押込まれた状態を維持するように被測定物の凹凸に倣って移動するように駆動制御される。この時のチップの中心座標値が測定値として連続的に取り込まれ記録される。この自律倣い測定中においては、スタイラス先端に備えられた接触子の中心位置が、プローブ位置制御の目標となる仮想の倣い拘束断面上に常に位置するように制御されると共に、この倣い拘束断面の法線ベクトルとスタイラスがプローブ本体に押込まれているプローブ変位方向のベクトルの外積演算により求まる方向を倣い進行方向として、この進行方向に倣いプローブが駆動制御される。
三次元測定機における倣い測定制御機能には、倣い軌道が未知の自律倣い、倣い軌道が既知の設計値倣いがある。特に自律倣いは、形状が未知の被測定物の測定が自動に行えることから、注目されている。
自律倣い測定は、まず、チップを被測定物に接触させて、倣いプローブ本体に対して、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸方向へ変位可能に支持されているスタイラスが倣いプローブ本体内に所定量押し込まれるように倣いプローブが駆動制御される。次にこの倣いプローブ本体は、この所定量押込まれた状態を維持するように被測定物の凹凸に倣って移動するように駆動制御される。この時のチップの中心座標値が測定値として連続的に取り込まれ記録される。この自律倣い測定中においては、スタイラス先端に備えられた接触子の中心位置が、プローブ位置制御の目標となる仮想の倣い拘束断面上に常に位置するように制御されると共に、この倣い拘束断面の法線ベクトルとスタイラスがプローブ本体に押込まれているプローブ変位方向のベクトルの外積演算により求まる方向を倣い進行方向として、この進行方向に倣いプローブが駆動制御される。
ところで、この自律倣い測定においては、さらなる高精度化、高速化が求められている。
これに応えるため、従来は、測定の目的や被測定物の形状等に応じて、高精度な測定を行う際は、倣いプローブを低速で移動させ、高精度測定の必要がない測定では、倣いプローブを高速で移動させて高速倣い測定を行っていた。
これに応えるため、従来は、測定の目的や被測定物の形状等に応じて、高精度な測定を行う際は、倣いプローブを低速で移動させ、高精度測定の必要がない測定では、倣いプローブを高速で移動させて高速倣い測定を行っていた。
すなわち、前記従来の自律倣い測定の制御方式では、測定の高精度化と高速化との両立は困難であった。例えば、倣い測定を高速に行うため、倣いプローブを高速で移動させていたのでは、倣いプローブが被測定面へ押し込まれ過ぎたり、離れ過ぎたりして、プローブ変位が許容範囲外エラーとなり倣い測定できないこともある。このため、自律倣い測定を行う分野では、測定精度と測定速度との両立が強く望まれていた。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、自律倣い測定の高精度化と高速化との両立を実現することのできる倣い測定装置を提供することにある。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、自律倣い測定の高精度化と高速化との両立を実現することのできる倣い測定装置を提供することにある。
本発明者らが、自律倣い測定の制御について検討を重ねた結果、従来、倣い測定の高精度と高速との両立が困難な原因が、倣い進行方向が正確に求まらないことにあることを見出した。
すなわち、自律倣いにおいて、倣い進行方向は、予め指定された倣い拘束断面の法線ベクトルと、プローブ変位方向のベクトルとの外積演算により求まるベクトルの方向として、求めていた。
ここで、倣い高さ方向は、予め指定された固定値であるため、倣い進行方向は、プローブ変位方向の影響を受けることになる。また、三次元測定機における自律倣い測定では通常、プローブ変位方向が被測定面の法線方向と一致することを前提としている。
しかしながら、実際には倣いプローブと被測定面との間の摩擦や、倣いプローブのスタイラスの撓み等により、実際の、プローブ変位方向と被測定面の法線方向とが一致しないことがある。
すなわち、自律倣いにおいて、倣い進行方向は、予め指定された倣い拘束断面の法線ベクトルと、プローブ変位方向のベクトルとの外積演算により求まるベクトルの方向として、求めていた。
ここで、倣い高さ方向は、予め指定された固定値であるため、倣い進行方向は、プローブ変位方向の影響を受けることになる。また、三次元測定機における自律倣い測定では通常、プローブ変位方向が被測定面の法線方向と一致することを前提としている。
しかしながら、実際には倣いプローブと被測定面との間の摩擦や、倣いプローブのスタイラスの撓み等により、実際の、プローブ変位方向と被測定面の法線方向とが一致しないことがある。
また、上記の摩擦や、撓み等の影響がない時でも、プローブ変位の許容範囲が小さい倣いプローブ（例えば±０．１５ｍｍ）の時には、曲率が小さい場所においても、プローブ変位が許容範囲外エラーとなる時があった。
更には、倣いプローブの種類によっては、その変位方向により、被測定物の表面性状に起因する摩擦等の影響を受け易いものがあり、上記と同様に、倣い進行方向が正しく求まらないために、高速倣い測定ができない時があった。
更には、倣いプローブの種類によっては、その変位方向により、被測定物の表面性状に起因する摩擦等の影響を受け易いものがあり、上記と同様に、倣い進行方向が正しく求まらないために、高速倣い測定ができない時があった。
本発明者らは、従来、不明であった、自律倣いにおいて高精度と高速との両立が困難な原因が、倣い進行方向が正確に求まらないことにあることに基づき、以下のようにして倣い進行方向を決定することにより、従来極めて困難であった、自律倣い測定の高精度化と高速化との両立を確実に実現することができることを見出し、本発明の解決手段を完成するに至った。
すなわち、前記目的を達成するために本発明にかかる倣い測定装置は、先端に被測定物と接触する球状のチップを有するスタイラスの変位量を検出可能な倣いプローブを備え、ワークの被測定面に前記チップを接触させながら、自律倣い測定を行う倣い測定装置において、変位量検出手段と、移動手段と、移動量検出手段と、データ処理手段と、軌跡情報保持手段と、軌跡基準方向決定手段と、進行方向決定手段と、移動制御手段と、法線方向決定手段と、を備えることを特徴とする。
ここで、前記変位量検出手段は、前記倣いプローブ本体に対する前記スタイラスの変位量を検出する。
本発明の倣いプローブ及び変位量検出手段としては、例えば特許文献１第３図に記載のプローブを用いることができる。
本発明の倣いプローブとしては、押込み量一定制御タイプ、測定圧力一定制御タイプ、どちらのタイプも用いることができる。
本発明の倣いプローブ及び変位量検出手段としては、例えば特許文献１第３図に記載のプローブを用いることができる。
本発明の倣いプローブとしては、押込み量一定制御タイプ、測定圧力一定制御タイプ、どちらのタイプも用いることができる。
また、前記移動手段は、前記被測定面と前記チップとの接点位置が前記被測定面に倣って移動するように、前記被測定面に対し前記倣いプローブを相対移動させる。
前記移動量検出手段は、前記移動手段による前記倣いプローブの移動量を検出する。
前記移動量検出手段は、前記移動手段による前記倣いプローブの移動量を検出する。
前記データ処理手段は、前記変位量検出手段で得られた前記スタイラスの変位量、及び前記移動量検出手段で得られた前記倣いプローブの移動量に基づき、前記チップ中心位置の座標値を求める。
前記軌跡情報保持手段は、前記倣いプローブによる自律倣い測定中、前記倣いプローブの移動方向とは反対の方向において、前記チップ中心位置に対し直前の前記チップ中心位置から所定の測定ピッチ前の前記チップ中心位置までの、前記チップ中心位置の軌跡情報を保持している。
前記軌跡基準方向決定手段は、前記軌跡情報保持手段に記憶されている前記チップ中心位置軌跡の近似直線方向を、軌跡基準方向とする。
前記進行方向決定手段は、前記軌跡基準方向決定手段で求められた前記軌跡基準方向を、前記倣いプローブの進行方向に決定する。
前記移動制御手段は、前記進行方向決定手段で求められた前記進行方向に沿って前記倣いプローブが移動するように、前記移動手段による前記倣いプローブの相対移動を制御する。
前記軌跡基準方向決定手段は、前記軌跡情報保持手段に記憶されている前記チップ中心位置軌跡の近似直線方向を、軌跡基準方向とする。
前記進行方向決定手段は、前記軌跡基準方向決定手段で求められた前記軌跡基準方向を、前記倣いプローブの進行方向に決定する。
前記移動制御手段は、前記進行方向決定手段で求められた前記進行方向に沿って前記倣いプローブが移動するように、前記移動手段による前記倣いプローブの相対移動を制御する。
前記法線方向決定手段は、前記進行方向決定手段で求められた進行方向のベクトルと、予め指定された倣い拘束断面の法線ベクトルとの外積演算により求まるベクトルの方向に基づき、前記被測定面の法線方向を求める。
＜オフセット＞
なお、本発明において、前記データ処理手段は、前記チップ中心位置の座標値に対し、前記法線方向決定手段で求められた法線方向に沿って、前記チップの半径分のオフセット処理を行い、前記被測定面と前記チップとの接点位置の座標値を求めることが好適である。
なお、本発明において、前記データ処理手段は、前記チップ中心位置の座標値に対し、前記法線方向決定手段で求められた法線方向に沿って、前記チップの半径分のオフセット処理を行い、前記被測定面と前記チップとの接点位置の座標値を求めることが好適である。
＜切り替え制御＞
また、本発明においては、前記移動制御手段が、前記変位量検出手段により得られた前記スタイラス変位量に基づき求められたプローブ変位方向のベクトルと、予め指定された被測定面に直角な方向のベクトルとの外積演算により求まるベクトルの方向を、変位基準方向とする変位基準方向決定手段を備え、
前記進行方向決定手段は、所定の監視項目の変化量に応じて、前記倣いプローブの進行方向を、前記軌跡基準方向決定手段で求められた軌跡基準方向、又は前記変位基準方向決定手段で求められた変位基準方向に切り替え制御を行う、切り替え制御手段を備えることが好適である。
また、本発明においては、前記移動制御手段が、前記変位量検出手段により得られた前記スタイラス変位量に基づき求められたプローブ変位方向のベクトルと、予め指定された被測定面に直角な方向のベクトルとの外積演算により求まるベクトルの方向を、変位基準方向とする変位基準方向決定手段を備え、
前記進行方向決定手段は、所定の監視項目の変化量に応じて、前記倣いプローブの進行方向を、前記軌跡基準方向決定手段で求められた軌跡基準方向、又は前記変位基準方向決定手段で求められた変位基準方向に切り替え制御を行う、切り替え制御手段を備えることが好適である。
＜合成制御＞
また、本発明においては、前記移動制御手段が、予め指定された倣い拘束断面の法線ベクトルと、前記変位量検出手段により得られた前記スタイラス変位量に基づき求められたプローブ変位方向のベクトルとの外積演算により求まるベクトルの方向を、変位基準方向とする変位基準方向決定手段を備え、
前記進行方向決定手段は、前記軌跡基準方向決定手段で求められた軌跡基準方向のベクトルと、前記変位基準方向決定手段で求められた変位基準方向のベクトルとを、所定の監視項目の変化量に基づき定められた割合で合成する合成制御手段を有し、前記合成制御手段を使用して前記倣い進行方向を決定することが好適である。
また、本発明においては、前記移動制御手段が、予め指定された倣い拘束断面の法線ベクトルと、前記変位量検出手段により得られた前記スタイラス変位量に基づき求められたプローブ変位方向のベクトルとの外積演算により求まるベクトルの方向を、変位基準方向とする変位基準方向決定手段を備え、
前記進行方向決定手段は、前記軌跡基準方向決定手段で求められた軌跡基準方向のベクトルと、前記変位基準方向決定手段で求められた変位基準方向のベクトルとを、所定の監視項目の変化量に基づき定められた割合で合成する合成制御手段を有し、前記合成制御手段を使用して前記倣い進行方向を決定することが好適である。
＜変化量＞
また、本発明においては、前記進行方向決定手段は、前記監視項目として、前記変位量検出手段により得られた前記スタイラスの現在変位量、及び前記移動量検出手段により得られた倣いプローブの移動量に基づき求められる前記倣いプローブの指定速度移動量に対する現在速度移動量の比の、少なくともいずれかを監視していることが好適である。
ここにいう少なくともいずれかとは、前記スタイラスの現在変位量の場合と、前記指定速度移動量に対する現在速度移動量の比の場合と、前記スタイラスの現在変位量および前記指定速度移動量に対する現在速度移動量の比の場合とを含めていう。
また、本発明においては、前記進行方向決定手段は、前記監視項目として、前記変位量検出手段により得られた前記スタイラスの現在変位量、及び前記移動量検出手段により得られた倣いプローブの移動量に基づき求められる前記倣いプローブの指定速度移動量に対する現在速度移動量の比の、少なくともいずれかを監視していることが好適である。
ここにいう少なくともいずれかとは、前記スタイラスの現在変位量の場合と、前記指定速度移動量に対する現在速度移動量の比の場合と、前記スタイラスの現在変位量および前記指定速度移動量に対する現在速度移動量の比の場合とを含めていう。
本発明にかかる倣い測定装置によれば、前記各手段を備えることとしたので、自律倣い測定の高精度化と高速化との両立を実現することができる。
本発明にかかる倣い測定装置によれば、前記データ処理手段が、前記チップ中心位置の座標値に対し前記法線方向決定手段で求められた法線方向において前記チップの半径分のオフセット処理を行うことにより、特に自律倣い測定の高速化を図ることができる。
本発明にかかる倣い測定装置によれば、前記データ処理手段が、所定の監視項目の変化量に応じて前記進行方向を変位基準方向に切り替えることにより、自律倣い測定の高精度化と高速化との両立を、より高いレベルで、実現することができる。
本発明にかかる倣い測定装置によれば、所定の監視項目の変化量に応じて軌跡基準方向ベクトルと変位基準方向ベクトルとを所定の比率で合成し前記進行方向を決定することにより、自律倣い測定の高精度化と高速化との両立を、より高いレベルで、実現することができる。
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施形態について説明する。
図１には本発明の一実施形態にかかる倣い測定装置の概略構成が示されている。
同図に示されるように、本実施形態にかかる倣い測定装置１０は、ＣＮＣ三次元測定機よりなり、倣いプローブ（倣いプローブ本体、スタイラス、球状のチップ、変位量検出手段）１２と、三次元測定機本体（移動手段、押込手段、移動量検出手段）１４と、ホストコンピュータ（データ処理手段）１６と、コントローラ（軌跡情報保持手段、軌跡基準方向決定手段、進行方向決定手段、移動制御手段、法線方向決定手段、押込制御手段）１８とを備える。
図１には本発明の一実施形態にかかる倣い測定装置の概略構成が示されている。
同図に示されるように、本実施形態にかかる倣い測定装置１０は、ＣＮＣ三次元測定機よりなり、倣いプローブ（倣いプローブ本体、スタイラス、球状のチップ、変位量検出手段）１２と、三次元測定機本体（移動手段、押込手段、移動量検出手段）１４と、ホストコンピュータ（データ処理手段）１６と、コントローラ（軌跡情報保持手段、軌跡基準方向決定手段、進行方向決定手段、移動制御手段、法線方向決定手段、押込制御手段）１８とを備える。
＜倣いプローブ＞
倣いプローブ１２は、押込み量一定制御タイプのものであり、プローブ本体２０と、スタイラス２２と、このスタイラス２２がプローブ本体２０に押込まれた変位量を検出する変位量検出手段２４と、を備え、スタイラス２２が倣いプローブ本体２０に押込まれる量を一定に保つように制御されながら、ワークの被測定面３０をトレースする。
なお、倣いプローブ１２としては、他に、測定圧力一定制御タイプのものを用いることができる。測定圧力一定制御タイプの倣いプローブでは、スタイラス２２先端のチップ２８がワークの被測定面３０に接触してスタイラス２２のＸＹＺ各軸方向に加えられる測定圧力を例えば圧電素子により検出して、この測定圧力のベクトルを合成した測定圧力ベクトルが一定に保たれるように制御しながら、被測定面３０をトレースするものである。本発明では、前記押込み量一定制御タイプ、前記測定圧力一定制御タイプのどちらのタイプの倣いプローブも利用することが可能である。
ただし、以下では、主に押込み量一定制御タイプの倣いプローブを利用した場合について説明する。
この倣いプローブ本体２０は、三次元測定機本体１４のＺ軸スピンドル（移動部）２６下端に設けられ、三次元測定機本体１４によりＸＹＺ方向に移動される。
また、スタイラス２２は、球状のチップ２８がワークの被測定面３０に接触した状態で、被測定面３０の凹凸に応じて、倣いプローブ本体２０に対し変位自在に保持されている。
変位量検出手段２４は、倣いプローブ本体２０に内蔵され、倣いプローブ本体２０に対するチップ２８の中心位置のＸＹＺ変位量を検出する。これを、本実施形態では、プローブ出力値という。
倣いプローブ１２は、押込み量一定制御タイプのものであり、プローブ本体２０と、スタイラス２２と、このスタイラス２２がプローブ本体２０に押込まれた変位量を検出する変位量検出手段２４と、を備え、スタイラス２２が倣いプローブ本体２０に押込まれる量を一定に保つように制御されながら、ワークの被測定面３０をトレースする。
なお、倣いプローブ１２としては、他に、測定圧力一定制御タイプのものを用いることができる。測定圧力一定制御タイプの倣いプローブでは、スタイラス２２先端のチップ２８がワークの被測定面３０に接触してスタイラス２２のＸＹＺ各軸方向に加えられる測定圧力を例えば圧電素子により検出して、この測定圧力のベクトルを合成した測定圧力ベクトルが一定に保たれるように制御しながら、被測定面３０をトレースするものである。本発明では、前記押込み量一定制御タイプ、前記測定圧力一定制御タイプのどちらのタイプの倣いプローブも利用することが可能である。
ただし、以下では、主に押込み量一定制御タイプの倣いプローブを利用した場合について説明する。
この倣いプローブ本体２０は、三次元測定機本体１４のＺ軸スピンドル（移動部）２６下端に設けられ、三次元測定機本体１４によりＸＹＺ方向に移動される。
また、スタイラス２２は、球状のチップ２８がワークの被測定面３０に接触した状態で、被測定面３０の凹凸に応じて、倣いプローブ本体２０に対し変位自在に保持されている。
変位量検出手段２４は、倣いプローブ本体２０に内蔵され、倣いプローブ本体２０に対するチップ２８の中心位置のＸＹＺ変位量を検出する。これを、本実施形態では、プローブ出力値という。
＜三次元測定機＞
三次元測定機本体１４は、Ｚ軸スピンドル（移動部）２６と、移動手段３２と、押込手段３４と、移動量検出手段３６とを備える。
ここで、Ｚ軸スピンドル（移動部）２６は、三次元測定機本体１４のＺ軸スピンドルよりなり、その下端に、倣いプローブ１２を保持している。
また、移動手段３２は、移動部２６を移動することにより、被測定面３０と倣いプローブ１２との接点位置が移動するように、倣いプローブ１２を被測定面３０方向に移動する。
押込手段３４は、被測定面３０に対し倣いプローブ１２を所定の測定力で押し付けるように、倣いプローブ本体２０に対しスタイラス２２を押し込む。
移動量検出手段３６は、移動手段３２による倣いプローブ１２の移動量を求める。これを、本実施形態では、三次元測定機座標値という。
三次元測定機本体１４は、Ｚ軸スピンドル（移動部）２６と、移動手段３２と、押込手段３４と、移動量検出手段３６とを備える。
ここで、Ｚ軸スピンドル（移動部）２６は、三次元測定機本体１４のＺ軸スピンドルよりなり、その下端に、倣いプローブ１２を保持している。
また、移動手段３２は、移動部２６を移動することにより、被測定面３０と倣いプローブ１２との接点位置が移動するように、倣いプローブ１２を被測定面３０方向に移動する。
押込手段３４は、被測定面３０に対し倣いプローブ１２を所定の測定力で押し付けるように、倣いプローブ本体２０に対しスタイラス２２を押し込む。
移動量検出手段３６は、移動手段３２による倣いプローブ１２の移動量を求める。これを、本実施形態では、三次元測定機座標値という。
＜ホストコンピュータ＞
ホストコンピュータ１６は、データ処理手段３８を備える。
ここで、データ処理手段３８は、変位量検出手段２４で得られたプローブ出力値、及び移動量検出手段３６で得られた三次元測定機座標値に基づき、倣いプローブ１２のチップ２８の中心位置の座標値を求める。
ホストコンピュータ１６は、データ処理手段３８を備える。
ここで、データ処理手段３８は、変位量検出手段２４で得られたプローブ出力値、及び移動量検出手段３６で得られた三次元測定機座標値に基づき、倣いプローブ１２のチップ２８の中心位置の座標値を求める。
また、データ処理手段３８は、チップ２８の中心位置の座標値に基づき、被測定面３０とチップ２８との接点位置の座標値を求める。データ処理手段３８は、被測定面３０とチップ２８との接点位置の座標値に基づき、被測定面３０の形状や寸法を求める。
＜コントローラ＞
本実施形態では、倣いプローブ１２の進行方向を制御するため、コントローラ１８が、軌跡情報保持手段４０と、軌跡基準方向決定手段４２と、進行方向決定手段４４と、移動制御手段４６とを備える。
ここで、軌跡情報保持手段４０は、倣いプローブ１２による自律倣い測定中、該倣いプローブ１２の移動方向とは反対の方向において、該倣いプローブ１２の現在のチップ２８中心位置から所定測定ピッチ前のチップ中心位置までの、該チップ中心位置の軌跡情報（倣いプローブ１２の現在のチップ２８の中心位置に対し直前の非常に短い距離（長さ）の過去のチップ中心位置軌跡情報）を保持している。これを本実施形態では、チップ中心位置軌跡という。
また、軌跡基準方向決定手段４２は、軌跡情報保持手段４０に記憶されているチップ中心位置軌跡の近似直線方向（現在のチップ中心位置に対し直前の非常に短い距離の過去のチップ中心位置軌跡の延長線上方向）を、軌跡基準方向Ｐａとする。
進行方向決定手段４４は、軌跡基準方向決定手段４２で求められた軌跡基準方向Ｐａを、倣いプローブ１２の進行方向Ｐに決定する。
移動制御手段４６は、進行方向決定手段４４で求められた進行方向Ｐに沿って倣いプローブ１２が移動するように、移動手段３２による倣いプローブ１２の移動を制御する。
本実施形態では、倣いプローブ１２の進行方向を制御するため、コントローラ１８が、軌跡情報保持手段４０と、軌跡基準方向決定手段４２と、進行方向決定手段４４と、移動制御手段４６とを備える。
ここで、軌跡情報保持手段４０は、倣いプローブ１２による自律倣い測定中、該倣いプローブ１２の移動方向とは反対の方向において、該倣いプローブ１２の現在のチップ２８中心位置から所定測定ピッチ前のチップ中心位置までの、該チップ中心位置の軌跡情報（倣いプローブ１２の現在のチップ２８の中心位置に対し直前の非常に短い距離（長さ）の過去のチップ中心位置軌跡情報）を保持している。これを本実施形態では、チップ中心位置軌跡という。
また、軌跡基準方向決定手段４２は、軌跡情報保持手段４０に記憶されているチップ中心位置軌跡の近似直線方向（現在のチップ中心位置に対し直前の非常に短い距離の過去のチップ中心位置軌跡の延長線上方向）を、軌跡基準方向Ｐａとする。
進行方向決定手段４４は、軌跡基準方向決定手段４２で求められた軌跡基準方向Ｐａを、倣いプローブ１２の進行方向Ｐに決定する。
移動制御手段４６は、進行方向決定手段４４で求められた進行方向Ｐに沿って倣いプローブ１２が移動するように、移動手段３２による倣いプローブ１２の移動を制御する。
また、本実施形態では、被測定面に向けての倣いプローブ１２の押込みを制御するため、コントローラ１８が、法線方向決定手段４８と、押込制御手段５０とを備える。
ここで、法線方向決定手段４８は、進行方向決定手段４４で求められた倣い進行方向ベクトルＰと、予め指定された倣い拘束断面７０の法線ベクトルＨとの外積演算により求まるベクトルの方向に基づき、被測定面３０の法線方向を求める。
また、押込制御手段５０は、倣いプローブ本体２０に対するスタイラス２２の変位方向（倣いプローブ本体２０に対するスタイラス２２の押込方向）が法線方向決定手段４８で求められた法線方向となり、かつ、該法線方向において変位量検出手段２４により得られたプローブ出力値（倣いプローブ本体２０に対するスタイラス２２の現在変位量）が、所定の基準変位量となるように、押込手段３４による倣いプローブ１２の押込みを制御する。
ここで、法線方向決定手段４８は、進行方向決定手段４４で求められた倣い進行方向ベクトルＰと、予め指定された倣い拘束断面７０の法線ベクトルＨとの外積演算により求まるベクトルの方向に基づき、被測定面３０の法線方向を求める。
また、押込制御手段５０は、倣いプローブ本体２０に対するスタイラス２２の変位方向（倣いプローブ本体２０に対するスタイラス２２の押込方向）が法線方向決定手段４８で求められた法線方向となり、かつ、該法線方向において変位量検出手段２４により得られたプローブ出力値（倣いプローブ本体２０に対するスタイラス２２の現在変位量）が、所定の基準変位量となるように、押込手段３４による倣いプローブ１２の押込みを制御する。
＜オフセット＞
なお、本実施形態では、データ処理手段３８が、チップ２８の中心位置の座標値に対し、法線方向決定手段４８で求められた法線方向において、チップ２８の半径値（チップサイズ）に応じたオフセット処理を行い、被測定面３０とチップ２８との接点位置の座標値を求めている。
なお、本実施形態では、データ処理手段３８が、チップ２８の中心位置の座標値に対し、法線方向決定手段４８で求められた法線方向において、チップ２８の半径値（チップサイズ）に応じたオフセット処理を行い、被測定面３０とチップ２８との接点位置の座標値を求めている。
本実施形態にかかる倣い測定装置１０は概略以上のように構成され、以下にその作用について説明する。
ホストコンピュータ１６から倣い測定コマンドがコントローラ１８へ指令されると、コントローラ１８は、指令されたコマンドに従い、倣い測定を開始し、指令された測定ピッチ毎に、三次元測定機座標値およびプローブ出力値を、ホストコンピュータ１６へ送る。
すなわち、予め指定された被測定面３０に倣いプローブ１２を所定の測定力で接触させた状態で、倣いプローブ１２を被測定面３０方向に移動しながら、倣いプローブ１２のチップ２８の中心位置の座標値を所定のピッチで取得していく。その際、倣いプローブ１２の進行方向を決定しながら、該決定された進行方向に、倣いプローブ１２を移動していく自律倣い測定を行う。
指令された倣い終了条件を満たした時に、倣い測定を停止し、倣いプローブ１２を変位方向に被測定物から離脱して終了する。
ホストコンピュータ１６から倣い測定コマンドがコントローラ１８へ指令されると、コントローラ１８は、指令されたコマンドに従い、倣い測定を開始し、指令された測定ピッチ毎に、三次元測定機座標値およびプローブ出力値を、ホストコンピュータ１６へ送る。
すなわち、予め指定された被測定面３０に倣いプローブ１２を所定の測定力で接触させた状態で、倣いプローブ１２を被測定面３０方向に移動しながら、倣いプローブ１２のチップ２８の中心位置の座標値を所定のピッチで取得していく。その際、倣いプローブ１２の進行方向を決定しながら、該決定された進行方向に、倣いプローブ１２を移動していく自律倣い測定を行う。
指令された倣い終了条件を満たした時に、倣い測定を停止し、倣いプローブ１２を変位方向に被測定物から離脱して終了する。
このようにして得られたチップ２８の中心位置の座標値に基づき、被測定面３０上の座標値を求めることができる。被測定面３０上の座標値に基づき、被測定面の形状や寸法等を求めることができる。
本実施形態では、プローブ軌跡基準方式により倣いプローブの進行方向を決定し、該進行方向に基づき倣いプローブ１２の押込方向を決定し、倣い制御を行うので、自律倣い測定を高速、高精度に行うことができる。
本実施形態では、プローブ軌跡基準方式により倣いプローブの進行方向を決定し、該進行方向に基づき倣いプローブ１２の押込方向を決定し、倣い制御を行うので、自律倣い測定を高速、高精度に行うことができる。
すなわち、本実施形態では、図２（Ａ）に示されるように、チップ２８の現在の中心位置Ｔｃに対し直前の、所定の微少距離だけ過去の中心位置Ｔｎ〜Ｔ１の軌跡５１を保持している。
本実施形態では、同図（Ｂ）に示されるように、チップ中心位置Ｔｎ〜Ｔ１の軌跡５１の近似直線５２を求める。
本実施形態では、同図（Ｃ）に示されるように、近似直線５２の延長線上方向を軌跡基準方向Ｐａとしている。本実施形態では、これを、同図（Ｄ）に示されるように、倣いプローブ１２の現在位置での進行方向Ｐに決定しているため、倣いプローブ１２の現在位置での進行方向を正確に求めることができる。
また、本実施形態では、同図（Ｅ）に示されるように、現在位置での、進行方向ベクトルＰａと、予め指定された倣い拘束断面７０の法線ベクトルＨとの外積演算により求まるベクトルの方向を、プローブ変位方向Ｅａとしている。これは、被測定面３０の法線方向、つまり現在のチップ中心位置Ｔｃに関して、被測定面３０とチップ２８との現在の接点位置Ｃｃを通る、被測定面３０の法線方向である。
このため、本実施形態では、同図（Ｆ）に示されるように、現在位置での、プローブ変位方向ベクトルＥaとは反対の方向（図中、−Ｅａ）を、倣いプローブ本体２０に対するスタイラス２２の押込方向に決定することができる。
本実施形態では、正確に求められた現在位置での進行方向Ｐａに基づいて、現在の被測定面３０に対する倣いプローブの押付け方向（−Ｅa）も、正確に求めることができる。
本実施形態では、同図（Ｂ）に示されるように、チップ中心位置Ｔｎ〜Ｔ１の軌跡５１の近似直線５２を求める。
本実施形態では、同図（Ｃ）に示されるように、近似直線５２の延長線上方向を軌跡基準方向Ｐａとしている。本実施形態では、これを、同図（Ｄ）に示されるように、倣いプローブ１２の現在位置での進行方向Ｐに決定しているため、倣いプローブ１２の現在位置での進行方向を正確に求めることができる。
また、本実施形態では、同図（Ｅ）に示されるように、現在位置での、進行方向ベクトルＰａと、予め指定された倣い拘束断面７０の法線ベクトルＨとの外積演算により求まるベクトルの方向を、プローブ変位方向Ｅａとしている。これは、被測定面３０の法線方向、つまり現在のチップ中心位置Ｔｃに関して、被測定面３０とチップ２８との現在の接点位置Ｃｃを通る、被測定面３０の法線方向である。
このため、本実施形態では、同図（Ｆ）に示されるように、現在位置での、プローブ変位方向ベクトルＥaとは反対の方向（図中、−Ｅａ）を、倣いプローブ本体２０に対するスタイラス２２の押込方向に決定することができる。
本実施形態では、正確に求められた現在位置での進行方向Ｐａに基づいて、現在の被測定面３０に対する倣いプローブの押付け方向（−Ｅa）も、正確に求めることができる。
そして、本実施形態では、移動制御手段４６が進行方向決定手段４４で求められた進行方向ベクトルＰａ（以下、最終進行方向Ｐという）に沿って倣いプローブ１２が移動するように移動手段３２による倣いプローブ１２の移動を制御し、押込制御手段５０が被測定面３０に対する倣いプローブ１２の押付方向が法線方向決定手段４８で求められた法線上方向（−Ｅａ）となり且つ該法線方向において変位量検出手段２４により得られたスタイラス変位量が所定量となるように押込手段３４による倣いプローブ１２の押込みを制御することにより、自律倣い測定の高精度化と高速化との両立を実現することができる。
また、本実施形態では、プローブ変位の許容範囲が小さい倣いプローブにあっても、許容範囲外エラーを削減することができるため、特に有効である。
また、本実施形態では、倣いプローブ１２のよたり現象を大幅に低減することができる。
また、本実施形態では、倣いプローブ１２のよたり現象を大幅に低減することができる。
更なる高精度化、高速化
＜オフセット処理＞
ところで、本実施形態では、自律倣い測定の更なる高精度化、高速化を図るため、下記のオフセット処理を用いることも好ましい。
＜オフセット処理＞
ところで、本実施形態では、自律倣い測定の更なる高精度化、高速化を図るため、下記のオフセット処理を用いることも好ましい。
すなわち、従来は、球状チップのどの位置が被測定物と接触しているのかが分からなかったため、複数の倣い測定データに基づきコンピュータ内部に自由曲面をあてはめて、この自由曲面に対してチップサイズに応じたオフセット処理を行うことにより、被測定面の任意の位置での断面形状や設計値との距離を求めて寸法誤差の情報を得ていた。このため、従来は、球状チップの半径分のオフセットがされた被測定物の表面座標値（実面値）を得るまでに、多断面測定、コンピュータ内部での自由曲面あてはめ処理、任意断面での実面値算出処理等、多大の手間や時間がかかっていた。
これに対し、本実施形態では、倣い測定実行中に被測定面の法線方向を正確に求めることができることから、各測定データに対しリアルタイムにチップ半径分のオフセット処理を行うことができる。
これに対し、本実施形態では、倣い測定実行中に被測定面の法線方向を正確に求めることができることから、各測定データに対しリアルタイムにチップ半径分のオフセット処理を行うことができる。
本実施形態では、データ処理手段が、図３に示されるように、各チップ中心位置Ｔｎの座標値に対し、各チップ中心位置Ｔｎに応じた法線方向決定手段で求められた法線方向（−Ｅｎ）において、チップ２８の半径値ｒに応じたオフセット処理を行い、被測定面３０とチップ２８との接点位置Ｃｎの座標値を求めている。
この結果、本実施形態では、倣い測定をしながら、測定データに対するチップ半径分のオフセット処理を行うことができるので、特に自律倣い測定の高速化を図ることができる。
この結果、本実施形態では、倣い測定をしながら、測定データに対するチップ半径分のオフセット処理を行うことができるので、特に自律倣い測定の高速化を図ることができる。
＜進行方向Ｐの決定＞
また、本実施形態では、自律倣い測定の更なる高精度化、高速化を図るためには、進行方向決定の際に下記のアルゴリズムを用いることも好ましい。
すなわち、本実施形態では、図４（Ａ）及び下記の表１に示されるプローブ軌跡基準方式に基づき倣い進行方向を決定しているが、倣い測定開始時や被測定面の曲率が大きなところでは、倣いプローブの移動が一時的に止まることがある。倣いプローブの移動が止まると、進行方向を決定するのに必要な軌跡情報が得られないので、進行方向を決定することができないことがある。
そこで、本実施形態では、被測定面の曲率が大きなところでも、倣いプローブの移動を止めることなく、倣い制御を行うため、進行方向算出のアルゴリズムとして、前記プローブ軌跡基準方式と、図４（Ｂ）及び下記の表２に示されるプローブ変位基準方式とを併用することが好ましい。
また、本実施形態では、自律倣い測定の更なる高精度化、高速化を図るためには、進行方向決定の際に下記のアルゴリズムを用いることも好ましい。
すなわち、本実施形態では、図４（Ａ）及び下記の表１に示されるプローブ軌跡基準方式に基づき倣い進行方向を決定しているが、倣い測定開始時や被測定面の曲率が大きなところでは、倣いプローブの移動が一時的に止まることがある。倣いプローブの移動が止まると、進行方向を決定するのに必要な軌跡情報が得られないので、進行方向を決定することができないことがある。
そこで、本実施形態では、被測定面の曲率が大きなところでも、倣いプローブの移動を止めることなく、倣い制御を行うため、進行方向算出のアルゴリズムとして、前記プローブ軌跡基準方式と、図４（Ｂ）及び下記の表２に示されるプローブ変位基準方式とを併用することが好ましい。
そして、前記図４（Ａ）及び上記の表１に示されたプローブ軌跡基準方式と、前記図４（Ｂ）及び上記の表２に示されたプローブ変位基準方式との併用例としては、例えばプローブ軌跡基準方式とプローブ変位基準方式との切り替えが好ましく、プローブ軌跡基準方式とプローブ変位基準方式との合成が特に好ましい。
なお、本実施形態では、前記図４（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、ワーク５８に対して予め指定された倣い拘束断面７０は、法線ベクトルＨの方向（ここではワーク座標系上のＺ軸方向に一致している）の座標値が所定値となるＸＹ平面（ワーク座標系においてＺ軸に直角なＸ軸及びＹ軸で規定される平面）である。チップ中心位置Ｔｃはこの倣い拘束断面７０上に常に載っているように（ワーク座標系上のＺ軸が常に目標値にできるだけ近づくように）倣いプローブ２６が駆動制御される。
（１）プローブ軌跡基準方式とプローブ変位基準方式との切り替え制御手段
本実施形態では、前記プローブ軌跡基準方式とプローブ変位基準方式との切り替え制御を行うためコントローラ１８は、図５に示されるように、変位情報保持手段６０と、変位基準方向決定手段６２とを備えることが好ましい。
本実施形態では、前記プローブ軌跡基準方式とプローブ変位基準方式との切り替え制御を行うためコントローラ１８は、図５に示されるように、変位情報保持手段６０と、変位基準方向決定手段６２とを備えることが好ましい。
ここで、変位情報保持手段６０は、プローブ出力値に基づき求められたプローブ変位方向Ｅｂ情報を保持している。
また、変位基準方向決定手段６２は、プローブ出力値に基づき求められたプローブ変位方向ベクトルＥｂと予め指定された倣い拘束断面７０の法線ベクトルＨとの外積演算により求まるベクトルの方向を、変位基準方向Ｐｂとする。
そして、進行方向決定手段４４は、所定の監視項目の変化量に応じて、倣い進行方向Ｐを、軌跡基準方向決定手段４２で求められた軌跡基準方向Ｐａ、又は変位基準方向決定手段６２で求められた変位基準方向Ｐｂに切り替えている。
また、変位基準方向決定手段６２は、プローブ出力値に基づき求められたプローブ変位方向ベクトルＥｂと予め指定された倣い拘束断面７０の法線ベクトルＨとの外積演算により求まるベクトルの方向を、変位基準方向Ｐｂとする。
そして、進行方向決定手段４４は、所定の監視項目の変化量に応じて、倣い進行方向Ｐを、軌跡基準方向決定手段４２で求められた軌跡基準方向Ｐａ、又は変位基準方向決定手段６２で求められた変位基準方向Ｐｂに切り替えている。
ここで、本実施形態では、進行方向決定手段４４が、監視項目の変化量を得るため、変位量検出手段により得られた倣いプローブ本体に対するスタイラスの現在変位量、及び移動量検出手段により得られた移動手段による倣いプローブの移動量に基づき求められた倣いプローブの指定移動速度移動量に対する現在速度移動量の比を監視している。
そして、本実施形態では、進行方向決定手段４４が、倣いプローブ本体に対するスタイラスの現在変位量と、倣いプローブの指定移動速度移動量に対する現在速度移動量の比とのうち、小さい方を監視項目の変化量として用いる。
そして、本実施形態では、進行方向決定手段４４が、倣いプローブ本体に対するスタイラスの現在変位量と、倣いプローブの指定移動速度移動量に対する現在速度移動量の比とのうち、小さい方を監視項目の変化量として用いる。
本実施形態では、進行方向決定手段４４が、監視項目の変化量が閾値よりも小さいと判断した時は、プローブ軌跡基準方式による軌跡基準方向Ｐａを、倣い進行方向Ｐに決定する。
この結果、本実施形態では、監視項目の変化量が小さいところ、つまり曲率の変化が小さい被測定面では、プローブ軌跡基準方式により決定された軌跡基準方向Ｐａを用いて、高速、高精度に倣い制御が行える。
この結果、本実施形態では、監視項目の変化量が小さいところ、つまり曲率の変化が小さい被測定面では、プローブ軌跡基準方式により決定された軌跡基準方向Ｐａを用いて、高速、高精度に倣い制御が行える。
一方、本実施形態では、進行方向決定手段４４が、監視項目の変化量が閾値よりも大きいと判断した時は、プローブ変位基準方式による変位基準方向Ｐｂを、倣い進行方向Ｐに決定する。
この結果、本実施形態では、監視項目の変化量が大きいところ、つまり曲率が大きな被測定面でも、倣い制御情報として、プローブ変位基準方式により決定された変位基準方向Ｐｂを得ることができるので、倣い測定を停止することなく、倣い制御を行うことができる。
この結果、本実施形態では、監視項目の変化量が大きいところ、つまり曲率が大きな被測定面でも、倣い制御情報として、プローブ変位基準方式により決定された変位基準方向Ｐｂを得ることができるので、倣い測定を停止することなく、倣い制御を行うことができる。
本実施形態では、チップが穴に入った時や鋭角を倣う時に軌跡データが更新されない時であっても、進行方向算出アルゴリズムがプローブ変位基準方式に切り替わるので、倣いプローブ特性の制約、例えば変位許容幅、方向性等の制約を受け難い倣い測定を実現することができる。これにより、本実施形態では、自律倣い測定の高精度化と高速化との両立を、より高いレベルで、実現することができる。
（２）プローブ軌跡基準方式とプローブ変位基準方式との合成制御手段
また、本実施形態では、前記プローブ軌跡基準方式とプローブ変位基準方式との合成制御を行うためコントローラは、図６に示されるように、変位情報保持手段６０と、変位基準方向決定手段６２とを備えることが、より好ましい。
そして、同図では、進行方向決定手段４４が、軌跡基準方向決定手段４２で求められた軌跡基準方向ベクトルＰａと、変位基準方向決定手段６２で求められた変位基準方向ベクトルＰｂとを、所定の監視項目の変化量に応じて定められた割合（ｍ：（１−ｍ））で合成し、最終進行方向ベクトルＰ（＝（１−ｍ）Ｐｂ＋ｍＰａ）を求めている。最終進行方向ベクトルＰの方向を、倣い進行方向に決定する。
以 上
また、本実施形態では、前記プローブ軌跡基準方式とプローブ変位基準方式との合成制御を行うためコントローラは、図６に示されるように、変位情報保持手段６０と、変位基準方向決定手段６２とを備えることが、より好ましい。
そして、同図では、進行方向決定手段４４が、軌跡基準方向決定手段４２で求められた軌跡基準方向ベクトルＰａと、変位基準方向決定手段６２で求められた変位基準方向ベクトルＰｂとを、所定の監視項目の変化量に応じて定められた割合（ｍ：（１−ｍ））で合成し、最終進行方向ベクトルＰ（＝（１−ｍ）Ｐｂ＋ｍＰａ）を求めている。最終進行方向ベクトルＰの方向を、倣い進行方向に決定する。
以 上
すなわち、本実施形態では、進行方向決定手段４４が、前記監視項目の値が小さくなるにつれ、軌跡基準方向ベクトルＰａの割合（ｍ）が、変位基準方向ベクトルＰｂの割合（１−ｍ）に比較し、次第に大きくなるように、最終進行方向ベクトルＰを得ている。
この結果、本実施形態では、曲率が小さい被測定面では、最終進行方向ベクトルＰにおいて、軌跡基準方向ベクトルＰａの影響が大きくなるので、高速、高精度に倣い制御が行える。
この結果、本実施形態では、曲率が小さい被測定面では、最終進行方向ベクトルＰにおいて、軌跡基準方向ベクトルＰａの影響が大きくなるので、高速、高精度に倣い制御が行える。
一方、本実施形態では、進行方向決定手段４４が、監視項目の値が大きくなるにつれ、軌跡基準方向ベクトルＰａの割合（ｍ）が変位基準方向ベクトルＰｂの割合（１−ｍ）に比較し次第に小さくなるように、最終進行方向ベクトルＰを得ている。
この結果、本実施形態では、曲率が大きな被測定面では、最終進行方向ベクトルＰにおいて、プローブ変位基準方式による変位基準方向ベクトルＰｂの影響が大きくなるので、倣い制御情報を確実に得ることができる。このため、本実施形態では、倣い測定を停止することなく、倣い制御を行うことができる。
この結果、本実施形態では、曲率が大きな被測定面では、最終進行方向ベクトルＰにおいて、プローブ変位基準方式による変位基準方向ベクトルＰｂの影響が大きくなるので、倣い制御情報を確実に得ることができる。このため、本実施形態では、倣い測定を停止することなく、倣い制御を行うことができる。
本実施形態では、プローブ変位基準方式とプローブ軌跡基準方式との合成により、自律倣い測定の高速化と高精度化を、より確実に実現することができる。
また、本実施形態では、倣いプローブ特性の制約を、より受け難い倣い測定機能を実現することができる。
また、本実施形態では、倣いプローブ特性の制約を、より受け難い倣い測定機能を実現することができる。
以下に、前記プローブ軌跡基準方式とプローブ変位基準方式との合成手法について、より具体的に説明する。
＜倣い測定制御処理の概要＞
まず、前記プローブ軌跡基準方式とプローブ変位基準方式との合成による、倣い測定制御処理の概要について、図７を参照しつつ、説明する。
（１）倣いプローブを現在点から倣い測定動作の開始点（被測定物には非接触）へ移動する（Ｓ１０）。
（２）倣いプローブを被測定物にアプローチする（Ｓ１２）。
（３）被測定物に接触後、プローブ変位方向Ｅの大きさが所定範囲に収まるように、及び、予め指定された倣い拘束断面とチップ中心位置との距離が所定値以内でできるだけ小さくなるように倣い制御を行う（Ｓ１４）。すなわち倣い拘束断面とは、チップ中心位置の制御目標断面である。
（４）上記（３）の処理後、割り込み処理によるチップ軌跡中心（２Ｎ点以上）の更新を開始する（Ｓ１６）。
（５）プローブ変位基準方式とプローブ軌跡基準方式との合成による倣い制御を行う（Ｓ１８）。
（６）測定ピッチ毎に測定データを取得し、ホストコンピュータへ送信する（Ｓ２０）。
（７）終了条件チェックを行う（Ｓ２２）。
（８）終了条件に到達後に、割り込み処理によるチップ中心位置軌跡の更新を終了する（Ｓ２４）。
（９）減速の倣い制御後に停止する（Ｓ２６）。減速の倣い制御は、プローブ変位基準方式を使用する。
（１０）倣いプローブを被測定物から離脱する（Ｓ２８）。
＜倣い測定制御処理の概要＞
まず、前記プローブ軌跡基準方式とプローブ変位基準方式との合成による、倣い測定制御処理の概要について、図７を参照しつつ、説明する。
（１）倣いプローブを現在点から倣い測定動作の開始点（被測定物には非接触）へ移動する（Ｓ１０）。
（２）倣いプローブを被測定物にアプローチする（Ｓ１２）。
（３）被測定物に接触後、プローブ変位方向Ｅの大きさが所定範囲に収まるように、及び、予め指定された倣い拘束断面とチップ中心位置との距離が所定値以内でできるだけ小さくなるように倣い制御を行う（Ｓ１４）。すなわち倣い拘束断面とは、チップ中心位置の制御目標断面である。
（４）上記（３）の処理後、割り込み処理によるチップ軌跡中心（２Ｎ点以上）の更新を開始する（Ｓ１６）。
（５）プローブ変位基準方式とプローブ軌跡基準方式との合成による倣い制御を行う（Ｓ１８）。
（６）測定ピッチ毎に測定データを取得し、ホストコンピュータへ送信する（Ｓ２０）。
（７）終了条件チェックを行う（Ｓ２２）。
（８）終了条件に到達後に、割り込み処理によるチップ中心位置軌跡の更新を終了する（Ｓ２４）。
（９）減速の倣い制御後に停止する（Ｓ２６）。減速の倣い制御は、プローブ変位基準方式を使用する。
（１０）倣いプローブを被測定物から離脱する（Ｓ２８）。
＜合成制御手順＞
次に、前記合成制御手順（Ｓ１８）について、図８を参照しつつ、より具体的に説明する。
図８に示されるように、前記合成制御手順（Ｓ１８）は、以下の通りである。
（１）プローブ変位基準方式により、変位基準方向Ｐｂを決定する（Ｓ３０）。
（２）プローブ軌跡基準方式により、軌跡基準方向Ｐａを決定する（Ｓ３２）。
（３）変位基準方向Ｐｂと軌跡基準方向Ｐａとの合成により、最終倣い進行方向Ｐを決定する（Ｓ３４）。
（４）最終倣い進行方向のベクトルＰと倣い拘束断面の法線ベクトルＨとの外積演算により求まるベクトルの方向を、プローブ変位方向Ｅとする。実際の倣い速度を、最終倣い進行方向Ｐ方向の倣い速度と、倣い拘束断面の法線ベクトルＨ方向速度と、最終倣い進行方向Ｐと指定倣い拘束断面の法線ベクトルＨに垂直な押込み方向成分Ｅ方向速度との合成速度とする（Ｓ３６）。
次に、前記合成制御手順（Ｓ１８）について、図８を参照しつつ、より具体的に説明する。
図８に示されるように、前記合成制御手順（Ｓ１８）は、以下の通りである。
（１）プローブ変位基準方式により、変位基準方向Ｐｂを決定する（Ｓ３０）。
（２）プローブ軌跡基準方式により、軌跡基準方向Ｐａを決定する（Ｓ３２）。
（３）変位基準方向Ｐｂと軌跡基準方向Ｐａとの合成により、最終倣い進行方向Ｐを決定する（Ｓ３４）。
（４）最終倣い進行方向のベクトルＰと倣い拘束断面の法線ベクトルＨとの外積演算により求まるベクトルの方向を、プローブ変位方向Ｅとする。実際の倣い速度を、最終倣い進行方向Ｐ方向の倣い速度と、倣い拘束断面の法線ベクトルＨ方向速度と、最終倣い進行方向Ｐと指定倣い拘束断面の法線ベクトルＨに垂直な押込み方向成分Ｅ方向速度との合成速度とする（Ｓ３６）。
＜変位基準方向Ｐｂの決定＞
次に、前記変位基準方向Ｐｂの決定（Ｓ３０）について、より具体的に説明する。
すなわち、プローブ変位基準方式では、プローブ変位方向が被測定面の法線方向と一致していることを仮定している。変位基準方向Ｐｂは、指定倣い拘束断面の法線ベクトルＨとプローブ変位方向のベクトルＥｂとの外積演算により求まるベクトルの方向に決定する。
Ｐｂ＝Ｈ×Ｅｂ（Ｈ：高さ方向ベクトル、Ｅｂ：変位方向ベクトル）
Ｐｂ＝Ｐｂ／｜Ｐｂ｜にて、Ｐｂ（単位ベクトル）を決定する。
次に、前記変位基準方向Ｐｂの決定（Ｓ３０）について、より具体的に説明する。
すなわち、プローブ変位基準方式では、プローブ変位方向が被測定面の法線方向と一致していることを仮定している。変位基準方向Ｐｂは、指定倣い拘束断面の法線ベクトルＨとプローブ変位方向のベクトルＥｂとの外積演算により求まるベクトルの方向に決定する。
Ｐｂ＝Ｈ×Ｅｂ（Ｈ：高さ方向ベクトル、Ｅｂ：変位方向ベクトル）
Ｐｂ＝Ｐｂ／｜Ｐｂ｜にて、Ｐｂ（単位ベクトル）を決定する。
＜軌跡基準方向Ｐａの決定＞
次に、前記軌跡基準方向Ｐａの決定（Ｓ３２）について、図９を参照しつつ、より具体的に説明する。
すなわち、プローブ軌跡基準方式では、プローブ変位が摩擦等の影響により、被測定面の法線と一致しない問題を回避するために、プローブ軌跡の接線方向を進行方向としている。
軌跡基準方向Ｐａの決定（Ｓ３２）の概要は、図９に示されるように、以下の通りである。
（１）チップ中心位置の点群を、倣い拘束断面上に投影する（Ｓ３８）。
（２）１点目からＮ点目の方向をＸ軸とする仮ワーク座標系を構築する（Ｓ４０）。
（３）倣い拘束断面上の投影点を、軌跡座標系値に座標変換する（Ｓ４２）。
（４）座標変換後の点群から、最小二乗法により、近似直線を決定する（Ｓ４４）。
（５）ワーク座標系における近似直線とその単位ベクトルとを決定する（Ｓ４６）。
次に、前記軌跡基準方向Ｐａの決定（Ｓ３２）について、図９を参照しつつ、より具体的に説明する。
すなわち、プローブ軌跡基準方式では、プローブ変位が摩擦等の影響により、被測定面の法線と一致しない問題を回避するために、プローブ軌跡の接線方向を進行方向としている。
軌跡基準方向Ｐａの決定（Ｓ３２）の概要は、図９に示されるように、以下の通りである。
（１）チップ中心位置の点群を、倣い拘束断面上に投影する（Ｓ３８）。
（２）１点目からＮ点目の方向をＸ軸とする仮ワーク座標系を構築する（Ｓ４０）。
（３）倣い拘束断面上の投影点を、軌跡座標系値に座標変換する（Ｓ４２）。
（４）座標変換後の点群から、最小二乗法により、近似直線を決定する（Ｓ４４）。
（５）ワーク座標系における近似直線とその単位ベクトルとを決定する（Ｓ４６）。
以下に、前記各ステップ（Ｓ３８）〜（Ｓ４６）について、より具体的に説明する。
（１）軌跡中心位置の点群を倣い拘束断面上に投影（Ｓ３８）
＜軌跡＞
軌跡中心位置の点群を倣い拘束断面（被測定断面３０）上に投影（Ｓ３８）するため、下記のチップ中心位置軌跡を得ている。
倣い中の位置情報として、Ｎ個の過去のチップ中心位置軌跡（座標値）を記憶する。
下記の表３に、サンプルピッチＭと軌跡長さとの関係を示す。
（１）軌跡中心位置の点群を倣い拘束断面上に投影（Ｓ３８）
＜軌跡＞
軌跡中心位置の点群を倣い拘束断面（被測定断面３０）上に投影（Ｓ３８）するため、下記のチップ中心位置軌跡を得ている。
倣い中の位置情報として、Ｎ個の過去のチップ中心位置軌跡（座標値）を記憶する。
下記の表３に、サンプルピッチＭと軌跡長さとの関係を示す。
実際に記憶するチップ中心位置軌跡は、２Ｎ個以上とし、最新のＮ個を使用する。
記憶する座標値は、ＸＹＺ三次元の座標値であっても良いが、メモリを節約し演算速度を低下させないために、ここではワーク座標系の倣い拘束断面に投影した際に得られる二次元の座標値であってもかまわない。
記憶する座標値は、ＸＹＺ三次元の座標値であっても良いが、メモリを節約し演算速度を低下させないために、ここではワーク座標系の倣い拘束断面に投影した際に得られる二次元の座標値であってもかまわない。
ここで、サンプリング時間Ｔ当たりの移動量がサンプルピッチＭ未満の速度の時は、倣いプローブの移動量がサンプルピッチＭを超えた時点でチップ中心位置情報を記憶する。
低速度時（５ｍｍ／秒未満）であっても、軌跡長さとして０．２ｍｍが確保される。
軌跡長さは、個々のサンプルピッチの総和で決定するため、最小軌跡長さは確保可能である。計算される長さも最初と最後の最短距離ではなく、折線のように繋がった各サンプルピッチの総和になる。
低速度時（５ｍｍ／秒未満）であっても、軌跡長さとして０．２ｍｍが確保される。
軌跡長さは、個々のサンプルピッチの総和で決定するため、最小軌跡長さは確保可能である。計算される長さも最初と最後の最短距離ではなく、折線のように繋がった各サンプルピッチの総和になる。
また、サンプリング時間当たりの移動量がサンプルピッチＭ以上の速度の時は、サンプリング時間毎にチップ中心を記憶する。
高速度時（５ｍｍ／秒以上）は、通常は曲率が小さいため、軌跡長さを長くすることにより、軌跡から求まる直線の接線方向の計算精度が向上する。
高速度時（５ｍｍ／秒以上）は、通常は曲率が小さいため、軌跡長さを長くすることにより、軌跡から求まる直線の接線方向の計算精度が向上する。
＜投影＞
図１０に示されるように、上記の点群データ（ワーク座標系）である（Ｔ１〜ＴＮ）を、倣い拘束断面７０上に投影する。
なお、同図では、便宜上、点数を５点としているが、実際は表３のＮ個を使用している。
同図では、投影前の点（Ｔ１〜ＴＮ）を倣い拘束断面７０に投影して、投影後の点（Ｑ１〜ＱＮ）を求める。
倣い拘束断面７０は、ワーク座標系（ＸＷ−ＹＷ−ＺＷ）のＸＹ面と平行であり、ＸＹ面に投影したものと同等と考えられる。
図１０に示されるように、上記の点群データ（ワーク座標系）である（Ｔ１〜ＴＮ）を、倣い拘束断面７０上に投影する。
なお、同図では、便宜上、点数を５点としているが、実際は表３のＮ個を使用している。
同図では、投影前の点（Ｔ１〜ＴＮ）を倣い拘束断面７０に投影して、投影後の点（Ｑ１〜ＱＮ）を求める。
倣い拘束断面７０は、ワーク座標系（ＸＷ−ＹＷ−ＺＷ）のＸＹ面と平行であり、ＸＹ面に投影したものと同等と考えられる。
（２）仮ワーク座標系構築（Ｓ４０）
仮ワーク座標系構築（Ｓ４０）では、１点目（Ｑ１）からＮ点目（ＱＮ）に向かう方向Ｘ´´と、座標系のＸ´軸とが平行である仮ワーク座標系（Ｘ´−Ｙ´−Ｚ´）（以下、軌跡座標系と呼ぶ）を構築する。
ここでいう１点目とは、Ｎ個のサンプルの中の最も古いサンプルを意味する。
後述する直線の式がＸ´＝定数になる時を避けるために、軌跡座標系を構築する。
点Ｑ１から点ＱＮに向かうベクトルのワーク座標系における単位ベクトルをｕ１とすると、単位ベクトルｕ１は、以下の式にて求まる。
ｕ１＝（ＱＮ−Ｑ１）／｜ＱＮ−Ｑ１｜＝（ｕｘ，ｕｙ）
よって、ワーク座標系から軌跡座標系への座標変換マトリックスは、以下の数１で表される。
仮ワーク座標系構築（Ｓ４０）では、１点目（Ｑ１）からＮ点目（ＱＮ）に向かう方向Ｘ´´と、座標系のＸ´軸とが平行である仮ワーク座標系（Ｘ´−Ｙ´−Ｚ´）（以下、軌跡座標系と呼ぶ）を構築する。
ここでいう１点目とは、Ｎ個のサンプルの中の最も古いサンプルを意味する。
後述する直線の式がＸ´＝定数になる時を避けるために、軌跡座標系を構築する。
点Ｑ１から点ＱＮに向かうベクトルのワーク座標系における単位ベクトルをｕ１とすると、単位ベクトルｕ１は、以下の式にて求まる。
ｕ１＝（ＱＮ−Ｑ１）／｜ＱＮ−Ｑ１｜＝（ｕｘ，ｕｙ）
よって、ワーク座標系から軌跡座標系への座標変換マトリックスは、以下の数１で表される。
（３）軌跡座標系変換（Ｓ４２）
軌跡座標系変換（Ｓ４２）では、倣い拘束断面７０上の投影点群を軌跡座標系値に座標変換する。
すなわち、軌跡座標系変換（Ｓ４２）では、上記の数式１を使用して、倣い拘束断面７０上の投影点群を、軌跡座標系値に座標変換する。
軌跡座標系変換（Ｓ４２）では、倣い拘束断面７０上の投影点群を軌跡座標系値に座標変換する。
すなわち、軌跡座標系変換（Ｓ４２）では、上記の数式１を使用して、倣い拘束断面７０上の投影点群を、軌跡座標系値に座標変換する。
（４）直線決定（Ｓ４４）
直線決定（Ｓ４４）では、座標変換後の点群から最小二乗法により直線決定する。
すなわち、上記の軌跡座標系変換で得られたデータから、最小二乗法により、直線ｙ’＝ａｔｘ’＋ｂｔを決定する。下記の数式２を用いて、ａｔとｂｔとを求める。
直線決定（Ｓ４４）では、座標変換後の点群から最小二乗法により直線決定する。
すなわち、上記の軌跡座標系変換で得られたデータから、最小二乗法により、直線ｙ’＝ａｔｘ’＋ｂｔを決定する。下記の数式２を用いて、ａｔとｂｔとを求める。
（５）単位ベクトルＰａの決定（Ｓ４６）
単位ベクトルＰａの決定（Ｓ４６）では、ワーク座標系における直線とその単位ベクトルＰａを決定する。
＜ａｔ＝０（≒０を含む）の時＞
ａｔ＝０（≒０を含む）の時は、進行方向ベクトルＰａ＝ｕ１＋（第３軸値＝０）の三次元座標値とする。
ａｔ≦０．００１の時に、ａｔ＝０とする。
基本的に、直線は近似処理が可能である。
Ｐａをワーク座標系値からマシン座標系値へ変換する。
単位ベクトルＰａの決定（Ｓ４６）では、ワーク座標系における直線とその単位ベクトルＰａを決定する。
＜ａｔ＝０（≒０を含む）の時＞
ａｔ＝０（≒０を含む）の時は、進行方向ベクトルＰａ＝ｕ１＋（第３軸値＝０）の三次元座標値とする。
ａｔ≦０．００１の時に、ａｔ＝０とする。
基本的に、直線は近似処理が可能である。
Ｐａをワーク座標系値からマシン座標系値へ変換する。
＜ａｔ≠０の時＞
ａｔ≠０の時は、ワーク座標系における直線上の単位マトリクスを求める。
軌跡座標系における２点（０，ｂｔ）と、（−ｂｔ／ａｔ，０）のワーク座標系における座標値を、下記の数式３で逆変換して求める。
ａｔ≠０の時は、ワーク座標系における直線上の単位マトリクスを求める。
軌跡座標系における２点（０，ｂｔ）と、（−ｂｔ／ａｔ，０）のワーク座標系における座標値を、下記の数式３で逆変換して求める。
上記の２点を通る直線上の単位ベクトルは、下記の数式４で示される。
（数４）
ｕ２＝（Ｘ２−Ｘ１）／｜Ｘ２−Ｘ１｜
ｕ２＝（Ｘ２−Ｘ１）／｜Ｘ２−Ｘ１｜
（６）真の軌跡基準方向Ｐａ
本実施形態では、以下のようにして真の軌跡基準方向Ｐａを決定する。
すなわち、ｕ１とｕ２との内積（ｕ１，ｕ２）が負の時は、ｕ２＝−ｕ１とする。
Ｐａ＝ｕ２＋（第３軸値＝０）の三次元座標値とする。
Ｐａをワーク座標系値からマシン座標系値へ変換する。
本実施形態では、以下のようにして真の軌跡基準方向Ｐａを決定する。
すなわち、ｕ１とｕ２との内積（ｕ１，ｕ２）が負の時は、ｕ２＝−ｕ１とする。
Ｐａ＝ｕ２＋（第３軸値＝０）の三次元座標値とする。
Ｐａをワーク座標系値からマシン座標系値へ変換する。
＜最終進行方向Ｐ（Ｓ３４）＞
次に、前記最終進行方向Ｐ（Ｓ３４）について、より具体的に説明する。
（１）倣いプローブの現在変位量Ｅｂが基準変位量Ｅ付近にあるか、押込み過ぎの時（３Ｅ／４≦｜Ｅｂ｜）
前記最終進行方向Ｐの基本式は、以下の様である。
Ｐ＝（１−ｍ）・Ｐｂ＋ｍＰａ
ここで、ｍは、重みパラメータ（０≦ｍ≦１．０）
次に、前記最終進行方向Ｐ（Ｓ３４）について、より具体的に説明する。
（１）倣いプローブの現在変位量Ｅｂが基準変位量Ｅ付近にあるか、押込み過ぎの時（３Ｅ／４≦｜Ｅｂ｜）
前記最終進行方向Ｐの基本式は、以下の様である。
Ｐ＝（１−ｍ）・Ｐｂ＋ｍＰａ
ここで、ｍは、重みパラメータ（０≦ｍ≦１．０）
本実施形態では、以下のようにして重みパラメータｍを決定する。
ここで、ｍ＝Ｍｉｎ（ｍ１，ｍ２）とする。これは、ｍ１，ｍ２のうち、小さい方をｍとすることを意味する。
ｍ１は、倣いプローブの現在変位量Ｅｂに応じて、図１１にて決定される。
ｍ２は、倣いプローブの指定速度移動量Ｌ０に対する現在速度移動量Ｌの比Ｓ（＝Ｌ／Ｌ０）に応じて図１２にて決定される。
ここで、ｍ＝Ｍｉｎ（ｍ１，ｍ２）とする。これは、ｍ１，ｍ２のうち、小さい方をｍとすることを意味する。
ｍ１は、倣いプローブの現在変位量Ｅｂに応じて、図１１にて決定される。
ｍ２は、倣いプローブの指定速度移動量Ｌ０に対する現在速度移動量Ｌの比Ｓ（＝Ｌ／Ｌ０）に応じて図１２にて決定される。
（２）倣いプローブの現在変位量Ｅｂが離れ過ぎの時（｜Ｅｂ｜＜３Ｅ／４）
最終進行方向Ｐは、プローブ軌跡基準方式で求めた軌跡基準方向Ｐａを使用する。
本実施形態では、倣いプローブ１２内部のダンパオイルの欠如等による戻りの発生に関しては、直前の進行方向との内積が正である方向を選定することにより回避可能である。
また、本実施形態では、離れる時の急激な変化に対応するため、以下の処理を行う。
すなわち、本実施形態では、全点の範囲が１００μｍを超える時は、最後部の点の荷重を増やすため、１００μｍ以前の点に、荷重係数０．５を掛けた後に、全点を使用して最小二乗法により直線を求める。
この結果、本実施形態では、曲り角における被測定物からの離脱時に、曲がる前の点の影響を削減することができる。
最終進行方向Ｐは、プローブ軌跡基準方式で求めた軌跡基準方向Ｐａを使用する。
本実施形態では、倣いプローブ１２内部のダンパオイルの欠如等による戻りの発生に関しては、直前の進行方向との内積が正である方向を選定することにより回避可能である。
また、本実施形態では、離れる時の急激な変化に対応するため、以下の処理を行う。
すなわち、本実施形態では、全点の範囲が１００μｍを超える時は、最後部の点の荷重を増やすため、１００μｍ以前の点に、荷重係数０．５を掛けた後に、全点を使用して最小二乗法により直線を求める。
この結果、本実施形態では、曲り角における被測定物からの離脱時に、曲がる前の点の影響を削減することができる。
以上のように本実施形態にかかる倣い測定装置によれば、自律倣い制御を行うため、現在のチップ中心位置に対し過去の複数のチップ中心位置軌跡から最小二乗法により近似直線を決定しその延長線方向を倣い進行方向に決定し、また該倣い進行方向ベクトルと指定倣い拘束断面の法線ベクトルとの外積演算により求まるベクトル方向をプローブ変位方向に決定するプローブ軌跡基準方式と、プローブ変位基準方式とを併用している。
この結果、本実施形態では、曲率が大きい時や特殊な被測定面でも、高速、高精度の倣い測定が可能である。
また、本実施形態では、倣いプローブの進行方向及び押込方向を、より正確に決定及び制御することができるので、プローブ変位の許容範囲が小さい倣いプローブにあっては、許容範囲外エラーを削減することができるため、特に有効である。
この結果、本実施形態では、曲率が大きい時や特殊な被測定面でも、高速、高精度の倣い測定が可能である。
また、本実施形態では、倣いプローブの進行方向及び押込方向を、より正確に決定及び制御することができるので、プローブ変位の許容範囲が小さい倣いプローブにあっては、許容範囲外エラーを削減することができるため、特に有効である。
変形例
＜押込手段＞
なお、本実施形態の押込手段としては、Ｚ軸スピンドルと倣いプローブとの間に設けられ、倣いプローブの角度（姿勢）を変更する角度変更手段および前記移動手段を用いる時と、該移動手段のみを用いる時とが一例として挙げられる。
＜倣いプローブ＞
また、前記実施形態では、倣いプローブとして、押込み量一定制御タイプのものを用いた例について説明したが、本発明の倣いプローブはこれに限定されるものでなく、測定圧力一定制御タイプのものを用いることもできる。
＜押込手段＞
なお、本実施形態の押込手段としては、Ｚ軸スピンドルと倣いプローブとの間に設けられ、倣いプローブの角度（姿勢）を変更する角度変更手段および前記移動手段を用いる時と、該移動手段のみを用いる時とが一例として挙げられる。
＜倣いプローブ＞
また、前記実施形態では、倣いプローブとして、押込み量一定制御タイプのものを用いた例について説明したが、本発明の倣いプローブはこれに限定されるものでなく、測定圧力一定制御タイプのものを用いることもできる。
１０ 倣い測定装置
１２ 倣いプローブ（倣いプローブ本体、スタイラス、変位量検出手段）
１４ 三次元測定機本体（移動手段、押込手段、移動量検出手段）
１６ ホストコンピュータ（データ処理手段）
１８ コントローラ（軌跡情報保持手段、軌跡基準方向決定手段、進行方向決定手段、移動制御手段、法線方向決定手段、押込制御手段）
２０ 倣いプローブ本体
２２ スタイラス
２８ チップ
２４ 変位量検出手段
３２ 移動手段
３４ 押込手段
３６ 移動量検出手段
３８ データ処理手段
４０ 軌跡情報保持手段
４２ 軌跡基準方向決定手段
４４ 進行方向決定手段
４６ 移動制御手段
４８ 法線方向決定手段
５０ 押込制御手段
１２ 倣いプローブ（倣いプローブ本体、スタイラス、変位量検出手段）
１４ 三次元測定機本体（移動手段、押込手段、移動量検出手段）
１６ ホストコンピュータ（データ処理手段）
１８ コントローラ（軌跡情報保持手段、軌跡基準方向決定手段、進行方向決定手段、移動制御手段、法線方向決定手段、押込制御手段）
２０ 倣いプローブ本体
２２ スタイラス
２８ チップ
２４ 変位量検出手段
３２ 移動手段
３４ 押込手段
３６ 移動量検出手段
３８ データ処理手段
４０ 軌跡情報保持手段
４２ 軌跡基準方向決定手段
４４ 進行方向決定手段
４６ 移動制御手段
４８ 法線方向決定手段
５０ 押込制御手段
Claims (5)
- 先端に被測定物と接触する球状のチップを有するスタイラスの変位量を検出可能な倣いプローブを備え、形状未知の被測定物に対して予め指定された倣い断面および前記倣い断面とワークの被測定面とで形成される交線上に前記チップを接触させながら、自律倣い測定を行う倣い測定装置において、
前記被測定面と前記チップとの接点位置が前記被測定面に倣って移動するように、前記被測定面に対し前記倣いプローブを相対移動させる手段と、
前記移動手段による前記倣いプローブの移動量を検出する移動量検出手段と、
前記倣いプローブ本体に対する前記スタイラスの変位量を検出する変位量検出手段と、
前記変位量検出手段で得られた前記スタイラスの変位量、及び前記移動量検出手段で得られた前記倣いプローブの移動量に基づき、前記チップ中心位置の座標値を求めるデータ処理手段と、
前記倣いプローブによる自律倣い測定中、前記倣いプローブの移動方向とは反対の方向において、前記チップ中心位置に対し直前の前記チップ中心位置から所定の測定ピッチ前の前記チップ中心位置までの、前記チップ中心位置の軌跡情報を保持している軌跡情報保持手段と、
前記軌跡情報保持手段に記憶されている前記チップ中心位置軌跡の近似直線方向を、軌跡基準方向とする軌跡基準方向決定手段と、
前記軌跡基準方向決定手段で求められた前記軌跡基準方向を、前記倣いプローブの進行方向に決定する進行方向決定手段と、
前記軌跡基準方向決定手段で求められた前記進行方向に沿って前記倣いプローブが移動するように、前記移動手段による前記倣いプローブの相対移動を制御する移動制御手段と、
前記進行方向決定手段で求められた進行方向のベクトルと、予め指定された被測定面に垂直な方向のベクトルとの外積演算により求まるベクトルの方向に基づき、前記被測定面の法線方向を求める法線方向決定手段と、を備え
さらに、前記移動制御手段は、前記変位量検出手段により得られた前記スタイラス変位量に基づき求められたプローブ変位方向ベクトルと、前記予め指定された倣い拘束断面に直角な方向のベクトルとの外積演算により求まるベクトルの方向を変位基準方向とする変位基準方向決定手段を有し、
また、前記進行方向決定手段は、前記倣いプローブの進行方向を、前記軌跡基準方向決定手段で求められた軌跡基準方向、又は前記変位基準方向決定手段で求められた変位基準方向に切り替え制御を行う、切り替え制御手段を備えることを特徴とする倣い測定装置。 - 請求項１記載の倣い測定装置において、
前記データ処理手段は、前記チップ中心位置の座標値に対し、前記法線方向決定手段で求められた法線方向に沿って、前記チップの半径分のオフセット処理を行い、前記被測定面と前記チップとの接点位置の座標値を求めることを特徴とする倣い測定装置。 - 請求項１に記載の倣い測定装置において、
前記切り替え制御手段は所定の監視項目の変化量に応じて、前記変位基準方向決定手段で求められた変位基準方向に切り替え制御を行うための手段であって、
前記所定の監視項目は、現在形状測定をしている位置において、前記変位量検出手段により得られた倣いプローブ本体に対するスタイラスの現在変位量、および、前記移動量検出手段により得られた移動手段による倣いプローブの移動量に基づき求められた倣いプローブの指定移動速度移動量に対する現在速度移動量の比であり、
前記変化量は、前記監視項目である前記倣いプローブ本体に対するスタイラスの現在変位量と前記倣いプローブの指定移動速度移動量に対する現在速度移動量の比とを比較した際に、小さい値を示す量を対象とし、
前記進行方向決定手段の切り替えを行う条件は、前記監視項目の変化量と予め設定した閾値との大小関係を基準とし、
前記監視項目の変化量が前記閾値に対して小さい場合であれば、前記進行方向決定手段は軌跡基準方向を倣いプローブ進行方向として決定し、
前記監視項目の変化量が前記閾値に対して大きい場合であれば、前記進行方向決定手段は変位基準方向を倣いプローブ進行方向として決定することで、被測定面の形状に依存してチップの軌跡情報が更新されない時であっても自律倣い測定を継続して行うことを特徴とする倣い測定装置。 - 請求項３に記載の倣い測定装置において、
前記進行方向決定手段は、さらに、前記切り替え制御手段とは別に、前記変位量検出手段で求められた軌跡基準方向のベクトルと、前記変位基準方向決定手段で求められた変位基準方向のベクトルとを、所定の監視項目の変化量に基づき定められた割合で合成する合成制御手段を有し、
測定者により、切り替え制御を行うか合成制御を行うかのどちらか一つの手段が選択されることを特徴とする倣い測定装置。 - 請求項４に記載の倣い測定装置において、
前記合成制御手段の前記監視項目の変化量は、前記監視項目である前記倣いプローブ本体に対するスタイラスの現在変位量と前記倣いプローブの指定移動速度移動量に対する現在速度移動量の比とを比較した際に、小さい数値を示す量を対象とし、
前記合成制御手段の前記変化量に基づき定められた割合は、前記監視項目により決定された変化量を前記軌跡基準方向のベクトルおよび変位基準方向のベクトルを合成する際に重み付けを行うためのパラメータとして利用することを特徴とする倣い測定装置。
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|---|---|---|---|
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| US12/388,840 US7958564B2 (en) | 2008-02-21 | 2009-02-19 | Scanning measurement instrument |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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