JP5509013B2 - 三次元測定機の測定データ補正方法および三次元測定機 - Google Patents
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Description
このような三次元測定機では、移動機構の変形など、幾何学的要因に基づく誤差(幾何学誤差)が生じる。例えば、各軸スケール誤差、各軸水平方向真直度誤差、各軸垂直方向真直度誤差、各軸ピッチング誤差、各軸ヨーイング誤差、各軸ローリング誤差、各軸間角度誤差などが生じる。
従って、特許文献1に示す三次元測定機において、プローブ交換が行われると、プローブの重量が変化し、基準位置も変化するため、特許文献1に記載の三次元測定機では、測定データの誤差を十分に補正できない。
測定にあたって、プローブ交換が行われたときに、スピンドルに装着されたプローブの重量情報を入力すると(重量情報入力工程)、入力された重量情報に対応する補正パラメータが記憶手段から読み出され、この補正パラメータで測定データが補正される(補正工程)。
従って、プローブ交換が行われても、測定データを適正に補正することができる。
このような構成によれば、プローブ交換が行われたときに、入力手段からプローブの識別番号が入力されると、入力されたプローブの識別番号に対応する補正パラメータが記憶手段から読み出され、この補正パラメータで測定データが補正される。
従って、交換されたプローブの重量情報を入力しなくてもよいので、プローブの重量情報の入力が簡易にできる。特に、入力手段を、プローブに貼り付けられた識別番号バーコードと、プローブが取り付けられるスピンドルに設けられ識別番号バーコードを読み取る読取手段とから構成すれば、プローブ交換が行われると、自動的に測定データを補正できる。
このような構成によれば、プローブ交換が行われると、スピンドルに装着されたプローブの重量が重量センサによって計測され、この重量に対応する補正パラメータが記憶手段から読み出され、この補正パラメータで測定データが補正される。
従って、交換されたプローブの重量情報を入力しなくてもよいので、プローブの重量情報の入力が簡易にできるとともに、プローブ交換が行われると、自動的に測定データを補正できる。
特に、この構成によれば、記憶手段には基準補正パラメータのみを記憶させておけばよいので、各種重量のプローブ毎に大量の補正パラメータを記憶させておかなくてもよい利点がある。
本実施形態の三次元測定機1は、被測定物を載置するテーブル2と、先端にプローブ13を交換可能に取り付けたスピンドル12と、このスピンドル12とテーブル2とを三次元方向へ相対移動させる三次元移動機構とを備えている。三次元移動機構は、プローブ13をY軸方向へ移動させるY軸駆動機構3と、プローブ13をX軸方向へ移動させるX軸駆動機構7と、プローブ13をZ軸方向へ移動させるZ軸駆動機構11とを備えている。
制御装置40には、三次元移動機構を構成するX軸駆動機構7、Y軸駆動機構3、Z軸駆動機構11、プローブ13、重量センサ30のほかに、入力装置41、表示装置42および記憶装置43が接続されている。
入力装置41は、例えばキーボードやジョイスティックなどによって構成され、各種動作指令やデータを入力する。
表示装置42には、プローブ13によって測定された形状や寸法などの測定データが表示される。
記憶装置43には、測定プログラムや測定データなどを記憶するエリアのほかに、記憶手段としての補正パラメータテーブル44が設けられている。補正パラメータテーブル44には、スピンドル12に異なる重量W1,W2、W3…Wnを付加したときに三次元移動機構に発生する幾何学誤差を補正するための補正パラメータが異なる重量W1,W2、W3…Wnに対応して記憶されている。
図4は、補正パラメータテーブルの作成手順を示している。
まず、ステップ(以下STと略す)1において、スピンドル12に異なる重量を付加し、各異なる重量毎に三次元移動機構に発生する幾何学誤差を測定したのち(幾何学誤差測定工程)、ST2において、幾何学誤差測定工程において異なる重量毎に測定された三次元移動機構に発生する幾何学誤差を補正するための補正パラメータを算出する。
幾何学誤差の測定にあたっては、例えば、スピンドル12の先端に光学治具(この光学治具を含めて各付加荷重となるように決める)をセットし、レーザ干渉計などにより、各軸スケール値に対するプローブ13の先端位置を測定することにより行うことができる。光学治具をX,Y,Z軸方向へ移動させたときの各軸スケール位置と、レーザ干渉計の測定結果とから、平行誤差(各軸スケール誤差、各軸水平方向真直度誤差、各軸垂直方向真直度誤差)および回転誤差(各軸ピッチング誤差、各軸ヨーイング誤差、各軸ローリング誤差、各軸間角度誤差)を測定する。三次元測定空間の全域について、平行誤差および回転誤差を測定することにより、三次元測定空間の全域にわたる補正パラメータを算出することができる。
最後に、ST3において、算出された補正パラメータを各重量W1,W2,W3…Wnに対応して補正パラメータテーブル44に記憶させる(補正パラメータ記憶工程)。
図5は、プローブ交換に伴う処理手順を示している。
測定にあたって、プローブ交換を行う。つまり、測定部位に適した新たなプローブ13をスピンドル12に装着すると、ST11において、交換されたプローブ13の重量が重量センサ30によって計測される。
ST12において、制御装置40(補正演算手段)は、重量センサ30によって計測されたプローブ13の重量を読み込み、この重量に対応する補正パラメータを補正パラメータテーブル44から読み出す。
この後、測定を開始して測定データを取り込む。つまり、テーブル2上に被測定物を載置し、Y軸駆動機構3、X軸駆動機構7およびZ軸駆動機構11を駆動させてプローブ13を移動させ、被測定物にプローブ13を接触させる。このときのプローブ13の位置を測定データとして読み取る。
ST13において、測定データをST12で読み出した補正パラメータで補正する(補正工程)。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
例えば、プローブ交換時に、交換されたプローブ13の重量データを入力装置41から直接入力するようにしてもよい。
または、記憶装置43内に、複数種のプローブ13毎に、そのプローブの重量を含む各種情報を記憶させておけば、ここに記憶された情報から、交換されたプローブ(スピンドル12に装着されたプローブ)の重量を読み出すことができる。
このようにすれば、交換されたプローブの重量情報を入力しなくてもよいので、プローブの重量情報の入力が簡易にできる。
例えば、スピンドル12に基準プローブに相当する基準重量を付加したときに三次元移動機構に発生する幾何学誤差を測定し(幾何学誤差測定工程)、この測定された幾何学誤差を補正するための基準補正パラメータを記憶装置43に記憶させておく(基準補正パラメータ記憶工程)。
プローブ交換時に、スピンドル12に装着されたプローブ13の重量情報が入力されると(重量情報入力工程)、入力された重量情報および基準プローブに相当する基準重量から補正係数を算出し、この補正係数を記憶装置43に記憶された基準補正パラメータに掛けることでスピンドル12に装着されたプローブ13に関する補正パラメータを算出し、この補正パラメータで測定データを補正(補正工程)するようにしてもよい。
このようにすれば、記憶装置43には基準補正パラメータのみを記憶させておけばよいので、各種重量のプローブ毎に大量の補正パラメータを記憶させておかなくてもよい利点がある。
また、補正パラメータについては、測定機毎に取得してもよく、あるいは、共通の構造を持ったシリーズ毎に取得してもよい。
2…テーブル、
3…Y軸駆動機構(三次元移動機構)、
7…X軸駆動機構(三次元移動機構)、
11…Z軸駆動機構(三次元移動機構)、
12…スピンドル、
13…プローブ、
30…重量センサ(入力手段)、
40…制御装置(補正演算手段)、
41…入力装置(入力手段)、
44…補正パラメータテーブル(記憶手段)。
Claims (5)
- 被測定物を載置するテーブルと、先端にプローブを交換可能に取り付けたスピンドルと、前記テーブルと前記スピンドルとを三次元方向へ相対移動させる三次元移動機構とを備えた三次元測定機の測定データ補正方法において、
前記スピンドルに異なる重量を付加したときに前記三次元移動機構に発生する幾何学誤差を測定する幾何学誤差測定工程と、
前記幾何学誤差測定工程において異なる重量毎に測定された幾何学誤差を補正するための補正パラメータを記憶手段に記憶させる補正パラメータ記憶工程と、
前記スピンドルに装着された前記プローブの重量情報を入力する重量情報入力工程と、
前記重量情報入力工程において入力された重量情報に対応する補正パラメータを前記記憶手段から読み出し、この補正パラメータで測定データを補正する補正工程と、
を備えたことを特徴とする三次元測定機の測定データ補正方法。 - 被測定物を載置するテーブルと、先端にプローブを交換可能に取り付けたスピンドルと、前記テーブルと前記スピンドルとを三次元方向へ相対移動させる三次元移動機構とを備えた三次元測定機の測定データ補正方法において、
前記スピンドルに基準プローブに相当する基準重量を付加したときに前記三次元移動機構に発生する幾何学誤差を測定する幾何学誤差測定工程と、
前記幾何学誤差測定工程において測定された幾何学誤差を補正するための基準補正パラメータを記憶手段に記憶させる基準補正パラメータ記憶工程と、
前記スピンドルに装着された前記プローブの重量情報を入力する重量情報入力工程と、
前記重量情報入力工程において入力された重量情報および前記基準プローブに相当する基準重量から補正係数を算出し、この補正係数と前記記憶手段に記憶された基準補正パラメータとからスピンドルに装着されたプローブに関する補正パラメータを算出し、この補正パラメータで測定データを補正する補正工程と、
を備えたことを特徴とする三次元測定機の測定データ補正方法。 - 被測定物を載置するテーブルと、先端にプローブを交換可能に取り付けたスピンドルと、 前記テーブルと前記スピンドルとを三次元方向へ相対移動させる三次元移動機構とを備えた三次元測定機において、
前記スピンドルに異なる重量を付加したときに前記三次元移動機構に発生する幾何学誤差を補正するための補正パラメータを記憶した記憶手段と、
前記スピンドルに装着された前記プローブの重量情報を入力する入力手段と、
前記入力手段によって入力された重量情報に対応する補正パラメータを前記記憶手段から読み出し、この補正パラメータで測定データを補正する補正演算手段と、
を備えたことを特徴とする三次元測定機。 - 請求項3に記載の三次元測定機において、
前記記憶手段には、前記重量情報に関連付けられた前記プローブの識別番号、および、この識別番号に対応して補正パラメータが記憶され、
前記入力手段からは、前記プローブの識別番号が入力され、
前記補正演算手段は、前記入力手段によって入力された識別番号に対応する補正パラメータを前記記憶手段から読み出し、この補正パラメータで測定データを補正する、ことを特徴とする三次元測定機。 - 請求項3に記載の三次元測定機において、
前記入力手段は、前記スピンドルに装着された前記プローブの重量を計測する重量センサによって構成され、
前記補正演算手段は、前記重量センサによって計測された前記プローブの重量に対応する補正パラメータを前記記憶手段から読み出し、この補正パラメータで測定データを補正する、ことを特徴とする三次元測定機。
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