JP6419261B2 - 座標測定装置を動作させる方法 - Google Patents

Description

本開示は、精密計量に関し、より詳細には、座標測定装置で使用されるプローブ内の信号に関する。

座標測定装置（ＣＭＭ）は、検査されるワークピースの測定値を取得することができる。参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第８,４３８,７４６号（ '７４６特許）に記載されている１つの例示的な従来技術のＣＭＭは、ワークピースを測定するためのプローブ、プローブを移動させるための移動機構、及びその移動を制御する制御装置を備えている。機械的接触プローブを使用するＣＭＭは、また、米国特許第６,９７１,１８３号及び第６,４８７,７８５号にも記載されている。なお、これらの全体も、参照により本明細書に組み込まれる。表面走査プローブを含むＣＭＭは、米国特許第７,６５２,２７５号に記載されている。これも、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。そこに開示されているように、機械的接触プローブまたは非接触光学プローブのような走査プローブは、ワークピース表面を走査することができる。

走査プローブを使用する様々なＣＭＭにおいて、測定同期トリガー信号は、走査プローブからのローカルな表面測定値をトリガーするのと同様に、装置座標系内の走査プローブの全体的な位置及び向き（例えば、走査プローブのベース位置）を追跡するＣＭＭスケールまたはエンコーダ（例えば、リニア及びロータリスケールまたはエンコーダ）からの測定値をトリガーする。走査プローブ測定は、走査プローブベースを参照する（またはそれに対して測定される）ローカルな座標系で行われる。測定同期トリガー信号がＣＭＭスケールをラッチする時間と、走査プローブの信号サンプル期間またはタイミングに関連する時間との間に遅延または偏差が存在することが知られている。この偏差は、信号取得の遅延、信号処理の遅延（アナログからデジタルへの変換を含む）、及び信号送信の遅延などから生じることがある。このようなタイミングのずれが存在する場合、ＣＭＭスケールの測定データと走査プローブの測定データとを組み合わせて正確な測定とすることはできない。その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８,４３８,７４６号（ '７４６特許）は、この問題及び様々な先行技術の解決法を詳細に説明する１つの先行技術文献である。 '７４６特許に記載されているように、先行技術の解決法は、ＣＭＭのすべてのサブシステムにグローバルトリガー信号を送信すること、及び／又は様々なサブシステムにおける様々な遅延を正確に検出及び較正すること、及び／又は様々なサブシステムからの測定データを「時間スタンピング」及び／又は調整すること、を含んでいる。 '７４６特許はまた、様々なサブシステムがローカルなデジタル電子機器及び処理を含む場合、典型的なＣＭＭシステムで利用可能な配線の数が限られているため、それぞれの所望のタイミング信号に対して専用のラインまたはチャネルを提供できない可能性があることを記載している。したがって、信号伝送及び／又は復号の複雑さ及び／又はコストは、増加する可能性がある。 '７４６特許は、前述の問題のすべてが解決された後でさえも、様々なデジタルサブシステムにおけるローカルなクロックの位相が、クロック期間内で一致しない可能性を記載している。 '７４６特許は、測定トリガー信号に加えて同期信号を提供することを開示している。その同期信号は、様々なローカルなクロックを位相同期させるために使用される。トリガー信号は、様々なサブシステムによる測定値取得をトリガーする瞬間を定義し、サブシステムでは時間定量化された方法で測定値を取得する。しかしながら、例えば新しいプローブのための、システムの改造互換性、例えば、関節プローブ接続ジョイントでの、走査プローブの限定された電気的接続、及び「スマートプローブ」の処理オプションに関する欠点は、ＣＭＭにおける測定同期の他の従来技術の方法と同様に、 '７４６特許で開示された方法でも未解決の状態である。ＣＭＭ走査プローブの測定データの同期化のためのさらなる改良及び代替が望まれている。

この要約は、以下の「発明を実施するため形態」でさらに説明するいくつかの概念の抜粋を簡略化した形で紹介するために提供される。この要約は、特許請求される主題の重要な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する助けとして使用されることも意図していない。

ローカルな信号処理を備える走査プローブ（「スマートプローブ」として特徴付けることができる）は、プローブ内に設けられた調整可能なノイズフィルタ及び／又は測定平均化機能などを備えることができる。関連するパラメータは、ＣＭＭ及び／又はプローブを制御するために使用されるプログラム命令によって調整することができる。それらのパラメータは、例えば、特定の特徴を測定するために要求される精度に応じて、ワークピースの検査手順の実行中の任意の時点で変更する（例えば、プローブにダウンロードする）ことができる。これらのパラメータが変更されると、先に概説した遅延またはタイミング偏差は本質的に影響を受ける。一般に、スマートプローブの特徴を予期せず、それゆえに、使用する上で柔軟かつ容易に、そのようなパラメータを調整する、及び／又は、そのように頻繁に変化するタイミング偏差を補償する能力を欠く、より古いホストシステムは、このようなスマートプローブで改装されることが望ましい場合がある。さらに、ホストシステムは、 '７４６特許等に開示されているタイプの同期信号などをサポートすることができる信号線及び／又はデータ伝送プロトコルを欠くおそれもある。したがって、本明細書に開示される原理によれば、ホストであるＣＭＭに容易に追加されるプローブ測定タイミングサブシステムにおいて、意図的なパラメータ変更から生じるタイミング偏差を含むそのようなタイミング偏差を補償することが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステムの動作は、プローブ内部の回路とプローブに接続された外部の回路とに分けられてもよい。他の実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステムの動作は、プローブの内部の回路内で全て実現されてもよい。このようなシステム及び方法の簡単な概要は以下の通りである。

ＣＭＭ制御システム（ＣＭＭ control system）と、プローブワークピース測定値（probe workpiece measurements）を出力することによってワークピース表面を測定する表面走査プローブと、プローブ測定タイミングサブシステム（probe measurement timing subsystem）とを備える座標測定装置（ＣＭＭ）を動作させる方法が開示される。この方法は、予測可能な時間（predictable times）に測定同期トリガー信号（measurement synchronization trigger signal）を出力するように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、前記予測可能な時間を決定し、前記表面走査プローブがその出力されるプローブワークピース測定値のうちの単一のインスタンス（instance）に対応付けられた測定データを取得する期間であるプローブワークピース測定値のサンプル期間（probe workpiece measurement sample period）の現在の持続時間（current duration）を決定するように、前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップと、前記プローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在の持続時間の一部であるプレトリガーリード時間（pre-trigger lead time）を決定するように、前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップと、前記測定同期トリガー信号の次の予測可能な時間である前記測定同期トリガー信号の発生した後の次に来る測定同期トリガー信号の発生する時間の前の前記プレトリガーリード時間に前記プローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始し、前記現在のインスタンスを決定するように、前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップと、前記次の予測可能な時間に現在の測定同期トリガー信号を出力し、前記現在の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値（ＣＭＭ position coordinate values）の現在のセットをラッチするように、前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、前記ＣＭＭ制御システムが前記プローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスをＣＭＭ位置座標値の前記現在のセットに対応付けるように、前記現在の測定同期トリガー信号に対応付けられた時間に前記プローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスを出力するように、前記表面走査プローブを動作させるステップと、を含む。

ＣＭＭの様々な典型的な構成要素を示す図である。 ＣＭＭに接続される表面走査プローブの様々な要素を示し、Ｘ、Ｙ及びＺ位置信号を提供するブロック図である。 ＣＭＭの様々な要素を示すブロック図である。 図３のＣＭＭの動作を示すタイミング図である。 ＣＭＭを動作させる方法を示すフロー図である。

図１は、ＣＭＭ１００の様々な典型的な構成要素を示す図である。ＣＭＭ１００は、ＣＭＭ制御システム１１０及び表面走査プローブ１２０を備える。ＣＭＭ制御システム１１０は、操作ユニット１１１と、ＣＭＭ１００の動きを制御するモーションコントローラ１１２と、ホストコンピュータ１１３と、を備える。操作ユニット１１１は、モーションコントローラ１１２に接続され、ＣＭＭ１００を手動で操作するためのジョイスティック１１４を備えている。ホストコンピュータ１１３は、モーションコントローラ１１２に接続され、ＣＭＭ１００を動作させ、ワークピースＷの測定値を処理する。ホストコンピュータ１１３は、例えば測定条件を入力するための入力手段１１６（例えば、キーボード等）と、例えば測定結果を出力する出力手段１１７（例えば、ディスプレイやプリンタ等）と、を備えている。

ＣＭＭ１００は、定盤１８０上に配置された駆動機構１７０と、駆動機構１７０に表面走査プローブ１２０を取り付けるための取り付け部１２４と、を備える。駆動機構１７０は、表面走査プローブ１２０を３次元的に移動させるための、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸スライド機構１７２、１７１、１７３をそれぞれ、備えている。表面走査プローブ１２０の端部に取り付けられるスタイラス１２５は、接触部１２６を有する。スタイラス１２５は、表面走査プローブ１２０のスタイラス懸架部に取り付けられている。ここで、接触部１２６がワークピースＷの表面の測定経路に沿って移動する際には、スタイラス懸架部により、接触部１２６は３方向でその位置を自在に変化可能となっている。

図２は、取り付け部２２４によってＣＭＭ２００に接続される表面走査プローブ２２０の様々な要素を示し、Ｘ、Ｙ及びＺ位置信号を提供するブロック図である。ＣＭＭ２００は、ＣＭＭ制御システム２１０を備える。表面走査プローブ２２０は、スタイラス懸架部２０７を組み込むプローブ本体２０２と、スタイラス位置検出部２１１と、プローブ信号処理及び制御部２７０と、を備える。スタイラス懸架部２０７は、スタイラス接続部２４２と、スタイラス移動機構２０９と、を備える。スタイラス接続部２４２は、スタイラス２２６に堅固に接続される。スタイラス移動機構２０９は、軸方向に沿ってスタイラス接続部２４２及び取り付けられたスタイラス２２６の軸方向への移動を可能とし、且つ回転中心に対するスタイラス接続部２４２及び取り付けられたスタイラス２２６の回転移動を可能とするように構成されている。図２に示す実施形態では、表面走査プローブ２２０は、スタイラス２２６の偏差の変化量を感知する接触型表面走査プローブである。

図２に示すように、スタイラス位置検出部２１１は、光源構成体２１７と、回転位置検出構成体２１３と、軸方向位置検出構成体２２５と、を備える。回転位置検出構成体２１３は、光源構成体２１７から光を受光し、Ｘ及びＹ位置信号を出力する。軸方向位置検出構成体２２５は、光源構成体２１７から光を受光し、Ｚ位置信号を出力する。プローブ信号処理及び制御部２７０は、Ｘ、Ｙ及びＺ位置信号を受信し、信号２２０ＳをＣＭＭ制御システム２１０に出力するように構成されている。なお、ＣＭＭ制御システム２１０は、測定されるワークピースＷの表面に沿って接触部が移動すると、スタイラス接続部２４２及び／又は取り付けられたスタイラス２２６の接触部の３Ｄ位置を示すようにされている。いくつかの実施形態では、プローブワークピース測定値を含む信号２２０ＳをＣＭＭ制御システム２１０に提供するために、プローブ信号処理及び制御部２７０は、アナログＸ、Ｙ及びＺ位置信号をデジタル値に変換し、Ｘ、Ｙ及びＺ位置値の複数のサンプルを平均するように構成することができる。プローブ信号処理及び制御部２７０は、また、Ｘ、Ｙ及びＺ位置信号をどのように処理するかについてＣＭＭ制御システム２１０から指令を受け取るように構成されていてもよい。

いくつかの実施形態では、スタイラス位置検出部２１１は、米国特許出願第１４／９７３,４３１号に開示されているスタイラス位置検出部と同様であってもよい。なお、その出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。スタイラス位置検出部２１１が光検出構成体を備えることは高く評価されるべきである。しかしながら、代替のタイプの検出構成体を使用するスタイラス検出部が、本明細書で開示された原理に従って構成され動作するＣＭＭに適した表面走査プローブに組み込まれていてもよい。例えば、スタイラス検出部には、電磁偏向センサ（例えば、線形可変差動トランスセンサ）または歪みゲージを使用することができる。

図３は、ＣＭＭ３００の様々な要素を示すブロック図である。ＣＭＭ３００は、ＣＭＭ制御システム３１０と、プローブワークピース測定値３２１を出力することによってワークピース表面を測定する表面走査プローブ３２０と、プローブ測定タイミングサブシステム３３０と、ＣＭＭスケール３４０と、回転ジョイントエンコーダ３５０と、を備える。ＣＭＭ制御システムは、予測可能な時間に測定同期トリガー信号３１１を出力するように動作可能である。プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、その予測可能な時間を決定し、表面走査プローブ３２０がその出力されるプローブワークピース測定値３２１のうちの単一のインスタンスに対応付けられた測定データを取得する期間であるプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在の持続時間を決定するように動作可能である。プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、そのプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在の持続時間の一部であるプレトリガーリード時間を決定するように動作可能である。プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、測定同期トリガー信号３１１の次の予測可能な時間の前に、プレトリガーリード時間にプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始し、そのプローブワークピース測定値３２１の対応付けられた現在のインスタンスを決定するように動作可能である。より具体的には、プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、プレトリガー信号３３１を表面走査プローブ３２０に出力することによって、プローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始する。ＣＭＭ制御システム３１０は、次の予測可能な時間に現在の測定同期トリガー信号３１１を出力し、その現在の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値３６０の現在のセットをラッチするように動作可能である。ＣＭＭ位置座標値３６０の各セットは、ＣＭＭスケール３４０からのＣＭＭスケール値３６１と、回転ジョイントエンコーダ３５０からの回転ジョイントエンコーダ値３６２と、を含む。ＣＭＭ制御システム３１０がプローブワークピース測定値３２１の現在のインスタンスをＣＭＭ位置座標値３６０の現在のセットに対応付けるように、表面走査プローブ３２０は、現在の測定同期トリガー信号に対応付けられた時間にプローブワークピース測定値３２１の現在のインスタンスを出力するように動作可能である。

サンプル期間が測定同期トリガー信号３１１のインスタンスと同時に開始された場合には、プローブワークピース測定値３２１の対応するインスタンスは、表面走査プローブ３２０がサンプル期間の最初から移動した距離に起因する誤差成分を含むこととなる。したがって、本明細書に記載のＣＭＭ３００の構成及び動作方法は、プレトリガーリード時間に従ってプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始することによってこの誤差成分を軽減するのに特に適している。

いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、表面走査プローブ３２０内に全部または一部が配置されてもよい。いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステム３３０の全部または一部が、ＣＭＭ制御システム３１０に近接して配置されてもよい。いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、ＣＭＭ制御システム３１０に接続された交換可能なカード内に配置されてもよい。その交換可能なカードは、例えば、複数の表面走査プローブ３２０の間で互いに識別可能とするプローブＩＤを有する表面走査プローブ３２０のタイプまたはモデルを示すことができる。つまり、表面走査プローブの１つのモデル（タイプと称してもよい）は、例えば、複数の表面走査プローブから構成することができる。プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、ＣＭＭ制御システム３１０が同じモデルの表面走査プローブを互いに区別できるように、特定の表面走査プローブ３２０を示すことも可能とされている。よって、いくつかの実施形態では、その交換可能なカードは、特に表面走査プローブ３２０、または特に表面走査プローブ３２０のモデルの内の、少なくとも１つに具体的に対応付けられていてもよい。

図４は、ＣＭＭ３００の動作を示すタイミング図４００である。図４に示すように、ＣＭＭ制御システム３１０は、トリガー期間（トリガー周波数）ｔ_syncで繰り返される測定同期トリガー信号３１１を含む信号３１０Ｓを出力する。いくつかの実施形態では、トリガー期間ｔ_syncは２００μｓ〜１，０００μｓの範囲内にあり得る。図３に関して先に説明したように、プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、双方向信号通信３３０Ｓを介して表面走査プローブ３２０にプレトリガー信号３３１を出力することによって、プローブワークピース測定値のサンプル期間（例えば、サンプル期間３２２Ａまたはサンプル期間３２２Ｂ）の現在のインスタンスを開始する。表面走査プローブ３２０は、プレトリガー信号３３１に応答して開始されるプローブワークピース測定値のサンプル期間中に、アナログ/デジタル変換（ＡＤＣ）トリガー３２２を含む信号３２０Ｓ１を生成する。表面走査プローブ３２０は、プローブワークピース測定値のサンプル期間中にサンプリングされたデータに基づいて、ＣＭＭ制御システム３１０にプローブワークピース測定値３２１を含む信号３２０Ｓ２を出力する。より具体的に説明すると、表面走査プローブ３２０は、アナログＸ、Ｙ、及びＺ位置信号のセットをサンプリングするたびに、それらを平均化する。平均化されたデータは測定データとされ、表面走査プローブ３２０は、測定データをデジタル値に変換する。そして、表面走査プローブ３２０は、プローブワークピース測定値３２１のインスタンスをＣＭＭ制御システム３１０に出力し、プローブワークピース測定値３２１が信号３２０Ｓ２によって送信される。図４では、プローブワークピース測定値３２１の２つのインスタンスが示されている。つまり、インスタンスは、例えば、実態とされ、本実施形態では、適宜実体的な測定値、実態的な期間、あるいは実体的な信号とされてもよい。プローブ測定タイミングサブシステム３３０はまた、双方向信号通信３３０Ｓを介してＣＭＭ制御システム３１０に、プローブワークピース測定値３２１に対応するデータクロック信号３３２を出力するように構成されている。先に概説したように、プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、表面走査プローブ３２０内に全部または一部に存在してもよい。様々な実施形態では、双方向信号通信３３０Ｓについて示されたタイミング信号またはクロック信号は、表面走査プローブ３２０の内側または外側のいずれかに配置されたプローブ測定タイミングサブシステム３３０の一部に由来することができる。

なお、図３及び図４の測定同期トリガー信号３１１は、ＣＭＭ制御システム３１０から常にトリガー期間ｔ_syncで繰り返し出力される。これにより、プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、次の測定同期トリガー信号がいつ発生するかを予測することができる。即ち、「予測可能な時間に測定同期トリガー信号３１１を出力する」ということは、「繰り返されるトリガー期間ｔ_syncに測定同期トリガー信号３１１を出力する」ということである。つまり、「予測可能な時間」は、例えば、繰り返される測定同期トリガー信号３１１の「トリガー期間ｔ_sync」とすることができる。これにより、プローブ測定タイミングサブシステム３３０が「トリガー期間ｔ_sync」を知っていれば、ＣＭＭ制御システム３１０から１つの測定同期トリガー信号３１１を受信すると、次の測定同期トリガー信号３１１がいつ発生するかを予測することができる。なお、「予測可能な時間」は、例えば、プローブ測定タイミングサブシステム３３０の動作（プレトリガー信号３３１の発生タイミングなど）に対する特定のタイミングを含んでもよい。

また、持続時間は、例えば、表面走査プローブ３２０がＸ、Ｙ及びＺ位置信号をサンプリングする時間の長さ（サンプル期間）とされている。図４では、持続時間はサンプル期間ｔ_sampとされている。

いくつかの実施態様では、予測可能な時間を決定するためにプローブ測定タイミングサブシステム３３０を動作させるステップは、トリガー期間ｔ_syncで繰り返される測定同期トリガー信号３１１をプローブ測定タイミングサブシステム３３０に入力するステップと、測定同期トリガー信号３１１のタイミングを決定するステップとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、測定同期トリガー信号３１１の次の予測可能な時間の前に、プレトリガーリード時間にプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するためにプローブ測定タイミングサブシステム３３０を動作させるステップは、測定同期トリガー信号３１１の次の予測可能な時間の前に、プレトリガーリード時間に対応する以前の測定同期トリガー信号３１１の後の時間にプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するステップを含んでもよい。

図４に示すように、表面走査プローブ３２０は、プローブワークピース測定値のサンプル期間ｔ_sampの間に出力されるプローブワークピース測定値のうちの単一のインスタンスに対応付けられた測定データを取得する。いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステムは、プローブワークピース測定値のサンプル期間ｔ_sampの現在の持続時間の約半分であるプレトリガーリード時間ｔ_leadを決定するように動作されてもよい。これにより、サンプル期間（例えば、サンプル期間３２２Ａまたはサンプル期間３２２Ｂ）のほぼ中央にある測定同期トリガー信号３１１が得られる。

プレトリガーリード時間ｔ_leadは、以下のようにして決定することができる。プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、測定同期トリガー信号３１１の次の予測可能な時間の前に、プレトリガーリード時間ｔ_leadに表面走査プローブ３２０へプレトリガー信号３３１を出力することによって、プローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始することができる。単一のプローブワークピース測定値のサンプル期間（例えば、サンプル期間３２２Ａまたはサンプル期間３２２Ｂ）中に、表面走査プローブ３２０は、サンプルタイミング間隔ｔ_cycでｎ個のサンプルを取得することができる。図４に示す実施形態では、ｎは８である。表面走査プローブ３２０は、プレトリガー信号３３１のインスタンスの後に、総システム待ち時間ｔ_latでプローブワークピース測定値のサンプル期間のインスタンスを開始することができる。その際、プレトリガーリード時間ｔ_ｌｅａｄは、次の式によって決定される。

ｔ_lead ＝（（ｎ／２）−１）ｔ_cyc ＋ｔ_lat ＋（ｔ_cyc ／２） 式（１）

いくつかの実施形態では、サンプルタイミング間隔ｔ_cycは５μｓ〜７μｓの範囲内であり、総システム待ち時間ｔ_latは１μｓ〜２μｓの範囲内であり得る。プレトリガーリード時間ｔ_leadは、１μｓ〜２００μｓの範囲であり得る。

図４に示されている実施形態では、ＣＭＭ制御システム３１０は、対応する測定同期トリガー信号３１１の後に、データ遅延ｔ_datdelayを有するプローブワークピース測定値３２１を受信する。表面走査プローブ３２０は、プレトリガー信号３３１のインスタンスの後に、遅延ｔ_delayに対応する時間にプローブワークピース測定値の出力を開始する。プレトリガー信号３３１の各インスタンスは、プレトリガー信号３３１のインスタンスの幅であるトリガー幅ｔ_trigwidに対応している。表面走査プローブ３２０は、プローブワークピース測定値３２１を送信時間ｔ_idにわたってＣＭＭ制御システム３１０に出力する。その際に、データ遅延ｔ_datdelayは、次の式によって決定される。

ｔ_datdelay ＝ t_trigwid ＋ｔ_delay ＋ｔ_id −ｔ_lead 式（２）

いくつかの実施形態では、トリガー幅t_trigwidは２００ｎｓ〜３００ｎｓの範囲内であり、遅延ｔ_delayは５μｓ〜３５０μｓの範囲内であり、送信時間ｔ_idは２５μｓ〜３５μｓの範囲内であり得る。

図５は、ＣＭＭを動作させる方法を示すフロー図５００である。ＣＭＭは、ＣＭＭ制御システム、プローブワークピース測定値を出力することでワークピース表面を測定する表面走査プローブ、及びプローブ測定タイミングサブシステムを備える。

ブロック５１０において、ＣＭＭ制御システムは、予測可能な時間に測定同期トリガー信号を出力するように動作される。

ブロック５２０において、プローブ測定タイミングサブシステムは、その予測可能な時間を決定し、表面走査プローブが出力されるプローブワークピース測定値のうちのただ一つに対応付けられた測定データを取得する期間であるそのプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在の持続時間を決定するように動作される。

ブロック５３０において、プローブ測定タイミングサブシステムは、そのプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在の持続時間の一部であるプレトリガーリード時間を決定するように動作される。

ブロック５４０において、プローブ測定タイミングサブシステムは、測定同期トリガー信号の次の予測可能な時間の前に、プレトリガーリード時間にプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始し、そのプローブワークピース測定値の対応付けられた現在のインスタンスを決定するように動作される。

ブロック５５０において、ＣＭＭ制御システムは、次の予測可能な時間に現在の測定同期トリガー信号を出力し、その現在の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の現在のセットをラッチするように動作される。

ブロック５６０において、ＣＭＭ制御システムがプローブワークピース測定値の現在のインスタンスをＣＭＭ位置座標値の現在のセットに対応付けるように、表面走査プローブは、現在の測定同期トリガー信号に対応付けられた時間にプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように動作される。

本開示の好ましい実施形態が図示され説明されてきたが、図示され記載された特徴構成及び動作シーケンスにおける多数の変形は、本開示に基づくことで当業者には明らかであろう。様々な代替形態が、本明細書に開示された原理を実施するために使用されてもよい。加えて、上記の様々な実施形態を組み合わせて、さらなる実施形態を提供することができる。本明細書で参照される全ての米国特許および米国特許出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。必要に応じて、さらなる実施形態を提供するために様々な特許および出願の概念を採用するために、実施形態の態様を変更することができる。

これらの変更および他の変更は、上記の詳細な説明に照らして実施形態に対して行うことができる。一般に、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は、明細書および特許請求の範囲に開示された特定の実施形態で特許請求の範囲を限定すると解釈されるべきではなく、そのような特許請求の範囲が持ちうる等価なすべての範囲に沿うすべての可能な実施形態を含むと解釈されるべきである。

Claims (10)

1. ＣＭＭ制御システムと、プローブワークピース測定値を出力することによってワークピース表面を測定する表面走査プローブと、プローブ測定タイミングサブシステムとを備える座標測定装置を動作させる方法であって、
   予測可能な時間に測定同期トリガー信号を出力するように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、
   前記予測可能な時間を決定し、前記表面走査プローブがその出力されるプローブワークピース測定値のうちの単一のインスタンスに対応付けられた測定データを取得する期間であるプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在の持続時間を決定するように、前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップと、
   前記プローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在の持続時間の一部であるプレトリガーリード時間を決定するように、前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップと、
   前記測定同期トリガー信号の次の予測可能な時間である前記測定同期トリガー信号の発生した後の次に来る測定同期トリガー信号の発生する時間の前の前記プレトリガーリード時間に前記プローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始し、前記現在のインスタンスを決定するように、前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップと、
   前記次の予測可能な時間に現在の測定同期トリガー信号を出力し、前記現在の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の現在のセットをラッチするように、前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、
   前記ＣＭＭ制御システムが前記プローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスをＣＭＭ位置座標値の前記現在のセットに対応付けるように、前記現在の測定同期トリガー信号に対応付けられた時間に前記プローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスを出力するように、前記表面走査プローブを動作させるステップと、を含むことを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
2. 請求項１において、前記プレトリガーリード時間を決定するために前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップは、前記プローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在の持続時間の約半分であるプレトリガーリード時間を決定するステップを含むことを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
3. 請求項１において、前記ＣＭＭ制御システムは、トリガー周波数で繰り返される測定同期トリガー信号を出力し、前記予測可能な時間を決定するために前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップは、前記トリガー周波数で前記繰り返される測定同期トリガー信号を前記プローブ測定タイミングサブシステムに入力するステップと、前記繰り返される測定同期トリガー信号のタイミングを決定するステップと、を含むことを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
4. 請求項３において、前記測定同期トリガー信号の前記次の予測可能な時間の前に、前記プレトリガーリード時間に前記プローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するために前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップは、前記測定同期トリガー信号の前記次の予測可能な時間の前に、前記プレトリガーリード時間に対応する以前の測定同期トリガー信号の後の時間に前記プローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスを開始するステップを含むことを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
5. 請求項１において、前記プローブ測定タイミングサブシステムは、前記表面走査プローブに配置されていることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
6. 請求項１において、前記プローブ測定タイミングサブシステムは、前記ＣＭＭ制御システムに配置されていることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
7. 請求項６において、前記プローブ測定タイミングサブシステムは、前記ＣＭＭ制御システム内の交換可能なカードに配置されていることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
8. 請求項７において、前記交換可能なカードは、特に前記表面走査プローブまたは特に表面走査プローブのモデルのうちの少なくとも１つに具体的に対応付けられていることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
9. 請求項１において、前記表面走査プローブは、スタイラスの偏差の変位量を感知する接触型表面走査プローブであることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
10. 請求項１において、
    前記プローブ測定タイミングサブシステムは、前記測定同期トリガー信号の前記次の予測可能な時間の前に、プレトリガーリード時間ｔ_leadに前記表面走査プローブへプレトリガー信号を出力することによって、前記プローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスを開始し、
    単一のプローブワークピース測定値のサンプル期間中に、前記表面走査プローブはサンプルタイミング間隔ｔ_cycでｎ個のサンプルを取得し、
    前記ＣＭＭ制御システムは、総システム待ち時間ｔ_latに前記表面走査プローブからデータを受信し、そして、
    前記プレトリガーリード時間ｔ_leadは、次の式によって決定されることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
    ｔ_lead ＝（（ｎ／２）−１）ｔ_cyc ＋ｔ_lat ＋（ｔ_cyc ／２）

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