JP6114010B2 - 形状測定装置及び形状測定誤差の補正方法 - Google Patents
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Description
まず、実施の形態1にかかる形状測定装置100について説明する。図1は、実施の形態1にかかる形状測定装置100の構成を模式的に示す斜視図である。形状測定装置100は、三次元測定機1及びコンピュータ2を有する。三次元測定機1とコンピュータ2とは、ケーブル3を介して接続される。
まず、スケール部19bは、スライダ16の変位Dsを検出し、その変位Dsを演算部212の加算器102へ出力する。演算部212は、補正用フィルタ101を有する。
先端球変位検出部19aは、スライダ16先端部に対する先端球17aの変位(先端球17aの基準位置からのシフト量)を示す先端球変位値Dbを検出し、補正用フィルタ101へ出力する。
補正用フィルタ101は、先端球変位値Dbに基づき、測定空間中の先端球17aの誤差が補正された補正済み先端球変位値Db_cを算出する。例えば、補正用フィルタ101は、先端球変位値Dbに、スケール部19bから先端球17aまでの周波数伝達特性の逆特性に近似して設定した推定値Geb1(s)を補正値として用いる。推定値Geb1(s)は、例えば、以下に示す(式1)である。
但し、ωZは零点の角周波数、ωPは極の角周波数、ξZは零点の減衰率、ξPは極の減衰率である。なお、零点とは、推定値Geb1(s)が0となるときのsの値を指す。極とは、推定値Geb1(s)が∞になるときのsの値を指す。
加算器102は、スライダ16の変位Ds及び補正済み先端球変位値Db_cを加算して測定値MVを算出し、算出した測定値MVを出力する。
カウント値iを初期値に設定する。iは、0≦i≦n(nは正の整数)を満たす整数である。
そして、倣いプローブ17を測定位置までY軸方向に移動させる。これにより、倣いプローブ17の先端球17aが被測定物のXZ面に所定量押し込まれる(先端球17aがY軸方向に所定量シフトする)ように接触する。
その後、三次元測定機1のスライダ16が所定期間、Y軸方向に往復運動をするようにY軸駆動機構14に指令を与える。この際、スライダ16はY軸方向変位が正弦波状になるように往復運動をさせることが好ましい。
そこで、先端球変位検出部19aから出力されるY軸シフト量をスケール部19bの往復運動と比較する。スケール部19bの振幅ΔSのY軸シフト量に対するゲインgsと位相Δθsとを検出する。
カウント値iがi=nであるかを判定する。
i≠nである場合には、iに1を加算してステップS122に処理を戻す。つまり、ステップS122〜S126は、ループ処理を構成する。これにより、スケール部19bからスライダ16先端までの周波数伝達特性の逆特性を求めることができる。
i=nである場合には、周波数伝達特性の逆特性の実測値から近似関数を求める。これにより、スケール部19bから先端球17aまでの周波数伝達特性の逆特性の推定値Geb1(上述の式(1))を求めることができる。なお、スケール部19bから先端球17aまでの周波数伝達特性の推定値(周波数伝達関数)を求めた後、分母と分子を入れ替えることにより、スケール部19bから先端球17aまでの周波数伝達特性の逆特性の推定値Geb1を求めても良い。
次に、実施の形態2にかかる形状測定装置200について説明する。図7は、実施の形態2にかかる形状測定装置200の演算部222及びその周辺機器の制御ブロック図である。形状測定装置200は、形状測定装置100の演算部212を演算部222に置換した構成を有する。演算部222は補正用フィルタ101と同様の機能を有する補正用フィルタ201を有する。補正用フィルタ201は、第1のフィルタ201a、第2のフィルタ201b、第3のフィルタ201cを有する。形状測定装置200のその他の構成は、形状測定装置100と同様であるので、説明を省略する。
第1のフィルタ201aは、スケール部19bからスライダ16先端までの周波数伝達特性の逆特性に近似して設定した推定値Geb11(s)を補正値として用いる。第1のフィルタ201aは、推定値Geb11(s)により先端球変位値Dbを補正し、第1の補正値Db_1として出力する。
第2のフィルタ201bは、スライダ16先端からスタイラス取付け部までの周波数伝達特性の逆特性に近似して設定した推定値Geb12(s)を補正値として用いる。第2のフィルタ201bは、推定値Geb12(s)により第1の補正値Db_1を補正し、第2の補正値Db_2として出力する。
第3のフィルタ201cは、スタイラス取付け部から先端球17aまでの周波数伝達特性の逆特性に近似して設定した推定値Geb13(s)を補正値として用いる。第3のフィルタ201cは、推定値Geb13(s)により2の補正値Db_2を補正し、補正済み先端球変位値Db_cとして出力する。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
2 コンピュータ
10 除震台
11 定盤
12a ビーム支持体
12b ビーム支持体
13 ビーム
14 Y軸駆動機構
15 コラム
16 スライダ
17 プローブ
17a 先端球
17b スタイラス
18 XYZ軸駆動部
19a 先端球変位検出部
19b スケール部
19bx X軸スケール部
19by Y軸スケール部
19bz Z軸スケール部
21 コンピュータ本体
22 キーボード
23 マウス
24 CRT
25 プリンタ
31 被測定物
100、200 形状測定装置
101、201 補正用フィルタ
102 加算器
201a 第1のフィルタ
201b 第2のフィルタ
201c 第3のフィルタ
212、222 演算部
213 表示制御部
214〜216 インタフェース(I/F)
Claims (6)
- 一端に取り付けられたスタイラスの先端に設けられ、被測定物に接触する先端球により倣い測定を行う倣いプローブと、
前記倣いプローブを前記先端球と反対側の端部で支持する、移動自在に設けられたスライダと、
前記スライダの変位を検出するスケール部と、
前記倣いプローブの前記先端球の、前記倣いプローブ及び前記スライダの接合部に対する変位を検出する先端球変位検出部と、
前記スケール部により検出された前記スライダの変位と、前記先端球変位検出部で検出された前記先端球の変位と、から測定値を算出する演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記スケール部から前記先端球までの周波数伝達特性の逆特性の推定値に基づいて、前記先端球変位検出部で検出された前記先端球の変位を補正した補正値を出力する補正用フィルタと、
前記スケール部により検出された前記スライダの変位と前記補正値とを加算して前記測定値を算出する加算器と、を備え、
前記補正用フィルタは、
前記スケール部から前記倣いプローブ及び前記スライダの前記接合部までの周波数伝達特性の逆特性の推定値に基づいて、前記先端球変位検出部で検出された前記先端球の変位を補正する第1のフィルタと、
前記第1のフィルタにより補正された値を、前記倣いプローブ及び前記スライダの前記接合部から前記倣いプローブの前記スタイラスの取付け部までの周波数伝達特性の逆特性の推定値に基づいて補正する第2のフィルタと、
前記第2のフィルタにより補正された値を、前記倣いプローブの前記スタイラスの取付け部から前記先端球までの周波数伝達特性の逆特性の推定値に基づいて補正した値を前記補正値として出力する第3のフィルタと、を備える、
形状測定装置。 - 周波数伝達特性の逆特性の推定値は、周波数伝達特性又は周波数伝達の逆特性の実測値に基づき伝達関数として算出される、
請求項1に記載の形状測定装置。 - 前記補正値又は前記測定値に含まれる不要な周波数成分を除去するフィルタを更に備える、
請求項1又は2に記載の形状測定装置。 - 一端に取り付けられたスタイラスの先端に設けられた被測定物に接触する先端球により倣い測定を行う倣いプローブを前記先端球と反対側の端部で支持する移動自在に設けられたスライダの変位をスケール部により検出し、
前記倣いプローブの前記先端球の前記倣いプローブ及び前記スライダの接合部に対する変位を検出し、
前記スケール部から前記先端球までの周波数伝達特性の逆特性の推定値に基づいて、検出した前記先端球の変位を補正した補正値を出力させ、
前記補正値は、
前記スケール部から前記倣いプローブ及び前記スライダの前記接合部までの周波数伝達特性の逆特性の推定値に基づいて、検出した前記先端球の変位を補正して第1の値を算出し、
前記第1の値を、前記倣いプローブ及び前記スライダの前記接合部から前記倣いプローブの前記スタイラスの取付け部までの周波数伝達特性の逆特性の推定値に基づいて補正して第2の値を算出し、
前記第2の値を、前記倣いプローブの前記スタイラスの取付け部から前記先端球までの周波数伝達特性の逆特性の推定値に基づいて補正することで算出され、
前記スケール部により検出された前記スライダの変位と前記補正値とを加算して測定値を算出する、
形状測定誤差の補正方法。 - 周波数伝達特性の逆特性の推定値は、周波数伝達特性又は周波数伝達の逆特性の実測値に基づき伝達関数として算出される、
請求項4に記載の形状測定誤差の補正方法。 - 前記補正値又は前記測定値に含まれる不要な周波数成分を除去するフィルタ処理を行う、
請求項4又は5に記載の形状測定誤差の補正方法。
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