JP6425009B2 - Three-dimensional measuring machine and shape measuring method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、三次元測定機、及びこれを用いた形状測定方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional measuring machine and a shape measuring method using the same.
従来、プローブを互いに直交する2つの回転軸の周りに回転させる第1駆動手段(例えばモータ)を備えたプローブヘッドと、当該プローブヘッドを互いに直交する3軸方向へ移動させる第2駆動手段(例えばモータ)と、を備えたいわゆる5軸プローブヘッドを有する三次元測定機が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a probe head provided with a first drive means (for example, a motor) for rotating the probe about two rotation axes orthogonal to each other, and a second drive means (for example, a third drive means for moving the probe head in mutually orthogonal three axial directions) There is known a three-dimensional measurement machine having a so-called five-axis probe head provided with a motor) (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の三次元測定機においては、パートプログラムされた測定経路に基づき、プローブヘッドが移動することで、被測定物(ワークとも称される)の自動測定が行われる。 In the three-dimensional measuring machine described in Patent Document 1, the automatic measurement of the object to be measured (also referred to as a work) is performed by moving the probe head based on the part-programmed measurement path.
一般的に、5軸プローブヘッドを有する三次元測定機において、被測定物を測定する際のプローブヘッドの姿勢情報が、パートプログラムに書き込まれている。被測定物を測定する際にパートプログラムが読み込まれ、その姿勢情報に基づいてプローブヘッドの姿勢が制御されている。 Generally, in a three-dimensional measuring machine having a 5-axis probe head, attitude information of the probe head at the time of measuring an object to be measured is written in a part program. When measuring an object to be measured, a part program is read, and the attitude of the probe head is controlled based on the attitude information.
しかしながら、パートプログラムに書き込まれているプローブヘッドの姿勢情報は、被測定物を正確にテーブルに載置することを前提として記述されている。被測定物の載置には高精度の治具が必要となる。そのため、高精度の治具を準備できないと、被測定物が正しくない配置状態になり、被測定物を正確に測定できないという問題が発生する。 However, the attitude information of the probe head written in the part program is described on the premise that the object to be measured is accurately placed on the table. A high precision jig is required to place the object to be measured. Therefore, if a high-precision jig can not be prepared, the object to be measured is placed in an incorrect arrangement state, which causes a problem that the object to be measured can not be accurately measured.
また、既に作成したパートプログラムを使用して別の被測定物を測定したいという要望がある。その際、三次元測定機の大きさの関係で、測定物を傾けた状態で被配置しなければならない場合がある。この場合も、被測定物が正しくない配置状態であると判断され、既に作成したパートプログラムを使用できないという問題が発生する。 There is also a demand for measuring another object using a part program that has already been created. At this time, due to the size of the three-dimensional measuring machine, it may be necessary to place the object to be measured in a tilted state. Also in this case, it is determined that the object to be measured is placed in an incorrect arrangement state, and the problem arises that the already created part program can not be used.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高精度の治具が必要ではなく、また被測定物の置き方を変更しても、同一のパートプログラムを利用可能となり、結果としてオペレータのコスト負担を減らし、また生産性を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and does not require a high-precision jig, and even if the placement of the object to be measured is changed, the same part program can be used, as a result. The purpose is to reduce the cost burden of the operator and to improve the productivity.
本発明の一態様による三次元測定機は、プローブを互いに直交する2つの回転軸の周りに回転させる第1駆動手段を備えたプローブヘッドと、前記プローブヘッドを互いに直交する3軸方向へ移動させる第2駆動手段と、被測定物を載置するテーブルと、前記第1駆動手段と第2駆動手段とを駆動する駆動コントローラと、前記駆動コントローラを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記プローブヘッドの姿勢情報を、原点設定およびXYZ基準軸設定されたワーク座標系で記述したパートプログラムを記憶する記憶手段と、前記テーブルに載置された前記被測定物の配置状態を検出して、前記被測定物に対して、新基準Z軸を決定し、次いで新基準XY軸を決定して新基準XYZ軸の設定および新原点の設定を行う設定手段と、前記新原点および前記新基準XYZ軸と前記原点および前記基準XYZ軸とから、垂直方向と水平方向のプローブヘッドの姿勢修正値を得る修正値取得手段と、前記姿勢修正値に基づいて前記プローブヘッドの姿勢を修正し、前記プローブヘッドの姿勢情報をワーク座標系から機械座標系へ変換して前記パートプログラムを実行し、前記駆動コントローラに指示する指示手段と、を備える。 A coordinate measuring machine according to one aspect of the present invention moves a probe head provided with a first drive means for rotating a probe about two rotation axes orthogonal to each other, and moves the probe head in three axial directions orthogonal to each other The control means includes a second drive means, a table for placing the object to be measured, a drive controller for driving the first drive means and the second drive means, and a control means for controlling the drive controller. A storage means for storing a part program in which posture information of the probe head is described in a work coordinate system in which an origin setting and an XYZ reference axis are set, and an arrangement state of the object mounted on the table is detected. And setting means for determining a new reference Z-axis for the object to be measured, and then determining a new reference XY-axis to set a new reference XYZ axis and a new origin Correction value acquiring means for acquiring attitude correction values of the probe head in the vertical direction and horizontal direction from the new origin point and the new reference XYZ axis, the origin point and the reference XYZ axis, and the probe head based on the attitude correction value And correcting the attitude of the probe head, converting the attitude information of the probe head from the workpiece coordinate system to the machine coordinate system, executing the part program, and instructing the drive controller.
好ましくは、新基準XYZ基準軸設定および新原点設定を行う設定手段は、前記プローブヘッドにより前記被測定物の平面の少なくとも3点を測定して前記新基準Z軸を決定し、前記被測定物の側面の少なくとも2点を測定して前記新基準XY軸を決定することを含む。 Preferably, setting means for setting a new reference XYZ reference axis and setting a new origin determines at least three points of the plane of the object to be measured by the probe head to determine the new reference Z-axis, and the object to be measured Measuring at least two points of the side of the to determine the new reference XY axis.
本発明の他の態様による三次元測定機を用いた形状測定方法は、プローブを互いに直交する2つの回転軸の周りに回転させる第1駆動手段を備えたプローブヘッドと、前記プローブヘッドを互いに直交する3軸方向へ移動させる第2駆動手段と、被測定物を載置するテーブルと、前記第1駆動手段と第2駆動手段とを駆動する駆動コントローラと、前記駆動コントローラを制御する制御手段と、を備える三次元測定機を用いた形状測定方法であって、前記制御手段は、前記プローブヘッドの姿勢情報を、原点設定および基準XYZ軸設定されたワーク座標系で記述したパートプログラムを記憶するステップと、前記テーブルに載置された前記被測定物の配置状態を検出して、前記被測定物に対して、新基準Z軸を決定し、次いで新基準XY軸を決定して新基準XYZ軸の設定および新原点の設定を行うステップと、前記新原点および前記新基準XYZ軸と前記原点および前記基準XYZ基準軸とから、垂直方向と水平方向のプローブヘッドの姿勢修正値を得るステップと、前記パートプログラムを読み出し、前記姿勢修正値に基づいて前記プローブヘッドの姿勢を修正し、前記プローブヘッドの姿勢情報をワーク座標系から機械座標系へ変換して前記駆動コントローラに指示するステップと、を備える。 According to another aspect of the present invention, there is provided a shape measuring method using a three-dimensional measuring machine, comprising: a probe head comprising a first drive means for rotating a probe about two rotation axes orthogonal to each other; Second drive means for moving in three axial directions, a table for mounting the object to be measured, a drive controller for driving the first drive means and the second drive means, and control means for controlling the drive controller , And the control means stores a part program in which posture information of the probe head is described in a work coordinate system in which origin setting and reference XYZ axes are set. Step and the arrangement state of the object placed on the table are detected to determine a new reference Z-axis for the object, and then a new reference XY axis The attitude of the probe head in the vertical direction and the horizontal direction from the step of determining and setting the new reference XYZ axes and setting the new origin, the new origin, the new reference XYZ axes, and the origin and the reference XYZ reference axes Obtaining a correction value, reading out the part program, correcting the attitude of the probe head based on the attitude correction value, converting the attitude information of the probe head from a workpiece coordinate system to a machine coordinate system, and driving the drive controller And instructing.
好ましくは、新基準XYZ基準軸設定および新原点設定を行うステップは、前記プローブヘッドにより前記被測定物の平面の少なくとも3点を測定して前記新基準Z軸を決定するステップと、前記被測定物の側面の少なくとも2点を測定して前記新基準XY軸を決定するステップと、を含む。 Preferably, the new reference XYZ reference axis setting and the new origin setting are performed by measuring at least three points of the plane of the object to be measured by the probe head to determine the new reference Z axis; Measuring at least two points on the side of the object to determine the new reference XY axis.
本発明によれば、高精度の治具が必要ではなく、また被測定物の置き方を変更しても、同一のパートプログラムを利用可能となり、オペレータのコスト負担を減らし、また生産性を向上させることができる。 According to the present invention, a high-precision jig is not required, and even if the placement of the object to be measured is changed, the same part program can be used, thereby reducing the cost burden on the operator and improving productivity. It can be done.
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in the drawings, portions indicated by the same symbols are similar elements having similar functions.
以下、添付図面に従って本発明に係る三次元測定機を用いた形状測定方法の好ましい実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a shape measuring method using a coordinate measuring machine according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.
図1は、本実施形態の三次元測定機10の斜視図である。三次元測定機10(CMM:Coordinate Measuring Machine)は、プローブヘッド24を移動させ、被測定物(ワークとも称される)表面上の空間座標を決定する装置で、座標測定機、三次元座標測定機とも称される。本実施形態では、門移動形の三次元測定機10を例に説明する。
FIG. 1 is a perspective view of a three-dimensional
図1に示すように、三次元測定機10は、架台12と、架台12の載置されたテーブル14(定盤)と、テーブル14の両側に立設された右Yキャリッジ16Rおよび左Yキャリッジ16Lと、右Yキャリッジ16Rと左Yキャリッジ16Lの上部を連結するXガイド18とを備えている。右Yキャリッジ16Rと左Yキャリッジ16LとXガイド18とにより門型フレーム26が構成されている。
As shown in FIG. 1, the
テーブル14の両側の上面と側面とにはY軸方向に摺動面が形成され、かつ右Yキャリッジ16Rと左Yキャリッジ16Lにはこれに対抗するエアベアリングが設けられているので、右Yキャリッジ16Rと左Yキャリッジ16LとはXガイド18と共にY軸方向に移動自在となっている。
The sliding surfaces are formed in the Y-axis direction on the upper surface and the side surfaces on both sides of the table 14, and the
Xガイド18にはX軸方向の摺動面が形成され、エアベアリングが内蔵されたXキャリッジ20がX軸方向に移動自在に設けられている。Xキャリッジ20にはZ軸方向案内用のエアベアリングが内蔵されている。Z軸方向案内用のエアベアリングに沿ってZスピンドル22がZ軸方向に移動自在に設けられている。
A sliding surface in the X-axis direction is formed on the
Zスピンドル22の下端には、プローブヘッド24が取り付けられている。プローブヘッド24は、無段階位置決め機構を備えたプローブヘッド(5軸同時制御プローブヘッド)であり、接触式タッチトリガのプローブ24a(スタイラス24b)を互いに直交する2つの回転軸AまたはB(図1参照)の周りに回転させる第1駆動手段(例えばモータ。図示せず)を備えている。このプローブヘッド24によれば、回転軸AまたはBの周りの回転動作のみを用いることで、より速い測定(プロービング。すなわち、座標値を決定させる動作)が可能となる。
A
三次元測定機10は、プローブヘッド24を互いに直交する3軸方向(XYZ方向)へ移動させる第2駆動手段(例えばモータ。図示せず)を備えている。第2駆動手段により門形フレーム26、Xキャリッジ20及びZスピンドル22を各軸方向に移動させることにより、プローブヘッド24を互いに直交する3軸方向(XYZ方向)へ移動させることができる。
The
テーブル14のY軸方向、Xガイド18、Zスピンドル22にはスケールが設けられている。右Yキャリッジ16RにはY軸方向の検出ヘッドが、Xキャリッジ20にはX軸方向及びZ軸方向の検出ヘッドが取り付けられているので、プローブ24a(スタイラス24b)の先端の接触子24cが被測定物(ワーク)に当接した瞬間、三次元座標位置が検出される。
A scale is provided in the Y-axis direction of the table 14, the
三次元測定機10には、三次元測定機10とプローブヘッド24の動きを制御する駆動コントローラ28が接続されている。駆動コントローラ28には、LAN(TCP/IP)等の通信インターフェイス30を介して、コンピュータ32が接続されている。駆動コントローラ28には、プローブヘッド24の動きを遠隔操作するためのジョイスティック(図示せず)が接続されている。なお、ジョイスティックは、操作ボックス(図示せず)に設けられている。
Connected to the
コンピュータ32は、これにインストールされたソフトウエアプログラム32a(測定動作の指示や測定結果を確認するソフトウエアを含む)を実行し、目標点や中間点の座標値等を含む測定経路(パートプログラムとも称される)を生成するとともに、当該測定経路に基づき、駆動コントローラ28を介して第1駆動手段及び/又は第2駆動手段を制御(CNC制御)し、プローブヘッド24を自動的に移動させることで、被測定物を自動測定する。
The
図2は、プローブヘッド24の拡大図である。プローブヘッド24は、Zスピンドル22に接続されている。図2(A)に示すように、プローブ24a(スタイラス24b(接触子24c))は、回転軸A(紙面に垂直な軸)に対して、垂直角±θの範囲で、無段階に移動させることができる。スタイラス24bの先端が最下点の位置を0°とし、例えば仰角−115°(−θ)から仰角+115(+θ)まで回転軸Aを中心に回転移動させることができる。
FIG. 2 is an enlarged view of the
また、図2(B)に示すように、プローブ24a(スタイラス24b)は、回転軸Bを中心に水平角±φの範囲で、無段階に回転させることができる。水平角±φは±180°であり、自由に回転させることができる。
Further, as shown in FIG. 2B, the
図3は、三次元測定機10の構成例を示すブロック図である。コンピュータ32は、ソフトウエアプログラム32aと制御手段40とを備えている。制御手段40はCPU42と、記憶手段44と、パートプログラム作成手段46と、パートプログラム実行手段48と、設定手段50と、修正値取得手段52と、指示手段54と、座標変換手段56と、を備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the three-
次に、上記構成の三次元測定機10の動作について図3,4を参照して説明する。図4は、三次元測定機10の動作を説明するためのフローチャートである。
Next, the operation of the three-
最初に、被測定物W1をテーブルに載置する(ステップS10)。 First, the object to be measured W1 is placed on the table (step S10).
プローブヘッド24を駆動コントローラ28で移動させながら、被測定物W1に接触させる。実際に被測定物W1を測定する際のプローブヘッド24の姿勢情報(目標点や中間点の座標値等を含む測定経路)を機械座標系に基づく座標値として得る(ステップS12)。例えば、図5に示すように、プローブヘッド24の接触子24cを被測定物W1に接触させて、プローブヘッド24の姿勢情報を得る。ここで、機械座標系とは、三次元測定機10に固有で、かつ機械的に決められた座標をいい、三次元測定機10に固有の機械座標系原点に基づいて定められる座標系を意味する。プローブヘッド24は、この機械座標系の座標値に基づいて、テーブル14の上を移動する。機械座標系原点は、図6に示すように、一般的に、測定範囲の左上奥や左下手前に設定される。
While moving the
次に、得られたプローブヘッド24の姿勢情報を、被測定物W1を基準としたワーク座標系に変換する。ワーク座標系に変換した姿勢情報をパートプログラムに記述し、そのパートプログラムを記憶する(ステップS14)。
Next, the obtained posture information of the
CPU42の指令によりパートプログラム作成手段46がパートプログラムを作成する。ワーク座標系とは、被測定物W1を基準にした、被測定物W1に設定された座標系を意味する。図7に示すように、ワーク座標では被測定物W1を基準とした原点(原点O)の設定および基準XYZ軸の設定が実行される。この際、と被測定物W1に設定された原点Oとが一致していない場合、機械座標系原点Omと原点Oとのオフセット量が記憶される。被測定物W1に対する原点および基準XYZ軸が設定手段50により実行される。パートプログラムには、被測定物W1の測定位置と、中間点と、測定位置への移動方向(アプローチ方向)と、プローブヘッド24の姿勢等とを、ワーク座標系の座標値として記述する。CPU42の指令により、座標変換手段56が機械座標系からワーク座標系に座標値を変換する。パートプログラムには、例えば、X()、Y()、Z():I()、J()、K():A()、B()の形式でコマンドが記述される。X()、Y()、Z()は、接触子24cが被測定物W1に接触する測定位置を示している。また、I()、J()、K()は、測定位置への移動方向(アプローチ方向)を示している。A()、B()は、プローブヘッド24の垂直角θ、水平角φを示している。つまり、A()、B()は、プローブヘッド24の姿勢を示している。作成されたパートプログラムは記憶手段44に記憶される。
The part program creation means 46 creates a part program according to an instruction from the
次に、ワーク座標系で記述したパートプログラムを記憶すると、測定対象となる被測定物W2を測定するステップに進む。測定対象の被測定物W2をテーブル14に載置する(ステップS16)。 Next, when the part program described in the work coordinate system is stored, the process proceeds to the step of measuring the object to be measured W2 to be measured. The DUT W2 to be measured is placed on the table 14 (step S16).
次に、テーブル14に載置された被測定物W2の配置状態を検出し、被測定物W2の上面の傾きを求め、新基準Z軸を決定する(ステップS18)。例えば、図8に示すように、プローブ24a、スタイラス24b、接触子24cがZ軸と平行で、接触子24cが垂直角0°となるように、プローブヘッド24の姿勢を変更する。この状態で、被測定物W2の上面に、接触子24cを3回接触させる。測定した3点に基づいて平面を決定し、次いで、この平面に基づいて新基準Z軸を求める。パートプログラムの中で設定されたワーク座標系の基準XYZ軸の基準Z軸と新基準Z軸との角度差を求める。つまり、垂直方向の姿勢修正値を得る。
Next, the arrangement of the object to be measured W2 placed on the table 14 is detected, the inclination of the upper surface of the object to be measured W2 is determined, and a new reference Z axis is determined (step S18). For example, as shown in FIG. 8, the attitude of the
例えば、測定した結果、Y軸を中心に、X軸が5°回転しているとした場合(新基準Z軸が基準Z軸に対して5°傾いている場合)、図9に示すように、新基準Z軸が、基準Z軸に対して、例えば、5°傾いていることが求められる。 For example, as a result of measurement, if it is assumed that the X axis is rotated 5 ° around the Y axis (if the new reference Z axis is inclined 5 ° with respect to the reference Z axis), as shown in FIG. The new reference Z axis is required to be inclined, for example, 5 ° with respect to the reference Z axis.
これを変換行列で示すと、以下のように表現できる。最初に、被測定物にワーク座標系が設定されていない場合、変換行列は式(1)のようになる。 If this is shown by a transformation matrix, it can be expressed as follows. First, when the workpiece coordinate system is not set to the object to be measured, the transformation matrix is as shown in Expression (1).
被測定物W2の上面を測定すると、上面の法線ベクトルが求められる。新基準Z軸が基準Z軸に対して5°傾いている場合、この法線ベクトル基づいて、新基準Z軸と、この新基準Z軸と直交するX軸/Y軸との変換行列が、式(1)から式(2)に更新される。 When the upper surface of the object to be measured W2 is measured, a normal vector of the upper surface is obtained. When the new reference Z-axis is inclined 5 ° with respect to the reference Z-axis, a conversion matrix of the new reference Z-axis and the X-axis / Y-axis orthogonal to the new reference Z-axis is Formula (1) is updated to formula (2).
新基準Z軸を求めた後、被測定物W2の新基準XY軸を求める(ステップS20)。例えば、図10に示すように、プローブ24a、スタイラス24b、接触子24cがZ軸と平行で、接触子24cが垂直角0°となるように、プローブヘッド24の姿勢を変更する。この状態で、被測定物W2の側面に、接触子24cを2回接触させる。測定した2点に基づいて直線を決定し、次いで、この直線に基づいて新基準X軸と新基準X軸に直交する新基準Y軸と決定する。新基準XY軸が決定される。式(2)の場合、Y軸に変更はない。
After the new reference Z-axis is obtained, the new reference XY-axis of the object W2 is obtained (step S20). For example, as shown in FIG. 10, the attitude of the
パートプログラムの中で設定されたワーク座標系の基準XYZ軸の基準X軸と、新基準X軸との角度差を求める。つまり、水平方向の姿勢修正値を得る。同様に基準XYZ軸の基準Y軸と新基準Y軸との角度差を求める。新基準X軸が、基準XYZ基準軸の基準X軸に対して、例えば、5°傾いていること、新基準Y軸が、基準XYZ基準軸の基準Y軸に対して、例えば、5°傾いていることが求められる。新基準XY軸の決定に関して、新基準X軸から新基準Y軸の順で求めたが、新基準Y軸から新基準X軸の順で求めても良い。 The angle difference between the reference X axis of the reference XYZ axes of the workpiece coordinate system set in the part program and the new reference X axis is determined. That is, the horizontal attitude correction value is obtained. Similarly, the angle difference between the reference Y axis of the reference XYZ axis and the new reference Y axis is determined. The new reference X-axis is, for example, 5 ° inclined with respect to the reference X-axis of the reference XYZ reference axis, and the new reference Y-axis is, for example, 5 ° inclined with respect to the reference Y-axis of the reference XYZ reference axis Are required to The determination of the new reference XY axis is performed in the order of the new reference X axis to the new reference Y axis, but may be determined in the order of the new reference Y axis to the new reference X axis.
XY平面で、新基準X軸が基準X軸に対して5°回転していた場合、新基準X軸と新基準Y軸の変換行列が、式(2)から式(3)に更新される。 When the new reference X axis is rotated 5 ° with respect to the reference X axis in the XY plane, the transformation matrix of the new reference X axis and the new reference Y axis is updated from Expression (2) to Expression (3) .
新基準XYZ軸が決定された後、被測定物W2に新原点を設定する(ステップS22)。例えば、図11に示されるように、被測定物W2に新原点と新基準XYZ軸が設定される。新原点と新基準XYZ軸は、CPU42の指令により、設定手段50により設定される。
After the new reference XYZ axes are determined, a new origin is set to the object W2 to be measured (step S22). For example, as shown in FIG. 11, a new origin and a new reference XYZ axis are set to the object to be measured W2. The new origin and the new reference XYZ axes are set by the setting means 50 according to a command from the
次に、新原点Oと新基準XYZ軸が設定された後、新原点Oおよび新基準XYZ軸と原点Oおよび基準XYZ軸とから、垂直方向と水平方向のプローブヘッド24の姿勢修正値を得る。例えば、式(3)で変換行列を得る。また、新原点と原点とのオフセット量を得る。変換行列およびオフセット量がプローブヘッド24の姿勢修正値として取得される。姿勢修正値は、CPU42の指令により、修正値取得手段52により取得される(ステップS24)。
Next, after the new origin O and the new reference XYZ axes are set, the attitude correction values of the
次に、姿勢修正値に基づいてプローブヘッド24の姿勢を修正し、プローブヘッドの姿勢情報を機械座標系に変換し、パートプログラムを実行し、駆動コントローラ28に指示する(ステップS26)。
Next, the attitude of the
駆動コントローラ28がプローブヘッド24を制御するには、機械座標系の座標値が必要となる。パートプログラムにプローブヘッド24の姿勢情報がワーク座標系で記述されている。そのため、プローブヘッド24の姿勢情報(座標値)がワーク座標系から機械座標系に変換される。このとき、機械座標系に変換されたプローブヘッド24の姿勢情報(座標値)に、姿勢修正値が機械座標系の値として加えられ、CPU42の指令によりパートプログラムが読み出され、パートプログラム実行手段48により実行される。なお、ワーク座標系から機械座標系への変換は、CPU42の指令により、座標変換手段56により実行される。
In order for the
次に、被測定物W2の測定が実施される(ステップS28)。パートプログラムの指示に基づいて駆動コントローラ28がプローブヘッド24の移動および測定を制御する。パートプログラムに基づく指示は指示手段54により駆動コントローラ28に送信される。プローブヘッド24からの測定値がコンピュータ32に送信される。測定結果がコンピュータ32に表示、記憶等される。
Next, measurement of the object to be measured W2 is performed (step S28). The
次に、被測定物W2を全て測定したか否かを判断する(ステップS30)。ステップS30において、Noと判断している間、ステップS16からステップS28までの処理を繰り返す。ステップS30において、Yesと判断すると、被測定物W2の測定を終了する。 Next, it is determined whether or not all of the object to be measured W2 has been measured (step S30). While the determination in step S30 is No, the processing from step S16 to step S28 is repeated. If it is determined as Yes in step S30, the measurement of the object to be measured W2 is ended.
本実施の形態においては、機械座標系のXYZ軸の向きと、定盤面と平行でない場合を考慮して、以下のステップを行うことが好ましい。 In the present embodiment, the following steps are preferably performed in consideration of the directions of the XYZ axes of the machine coordinate system and the case where they are not parallel to the platen surface.
ステップS12、ステップS14において、定盤面をプローブヘッドにより測定する。Z方向やX,Y方向を確認し、定盤を基準としてX,Y,Z座標を決定する。あらかじめ装置へ入力された設計データを基に、ワークの上面法線(Z軸の法線方向をもつ基準面)を3点測定し、設定する。ワークの方向に垂直角θ、水平角φの駆動機構を用いて、プローブヘッドの法線を合わせる。定盤法線とワーク法線のベクトル変換を行う。 In step S12 and step S14, the platen surface is measured by the probe head. Check the Z direction and the X and Y directions, and determine the X, Y and Z coordinates with reference to the surface plate. Based on the design data input to the apparatus in advance, the upper surface normal of the workpiece (reference surface with the normal direction of the Z axis) is measured at three points and set. The normal of the probe head is aligned using a drive mechanism of vertical angle θ and horizontal angle φ in the direction of the work. Perform vector conversion of surface plate normal and work surface normal.
次に、X軸,Y軸を測定し、定盤面上と対比して、X方向、Y方向のワーク方向のずれを検出する。最終的には、Z方向、X,Y方向のずれを算出し、定盤座標系を基に、ワーク座標系の変換を設定する。 Next, the X-axis and Y-axis are measured, and the deviation of the work direction in the X direction and Y direction is detected in comparison with the surface of the platen. Finally, deviations in the Z direction and in the X and Y directions are calculated, and a transformation of the work coordinate system is set based on the surface plate coordinate system.
尚、ここで機械座標系は、定盤座標系と必ずしも一致しない。機械座標系は、コラムのスライド機構の方向が基準だが、定盤とスライド機構は必ずしも平行ではないからである。本実施の形態において、スライド機構の方向を基準にとるのではなく、定盤面を基準とする。通常、被測定物(ワーク)は定盤上に載置して測定するため、被測定物(ワーク)の底面は、定盤面と一致する。これより、被測定物の底面を基準に、被測定物の上面の法線方向を設定することになるので正確に測定できる。つまり、この定盤面の向きを機械座標系の基準として、パートプログラムに書き込む値をワーク座標系に変換することで、より正確に測定することが可能となる。 Here, the machine coordinate system does not necessarily coincide with the surface plate coordinate system. The machine coordinate system is based on the direction of the slide mechanism of the column, but the platen and slide mechanism are not always parallel. In the present embodiment, the surface of the platen is used as a reference, not based on the direction of the slide mechanism. Usually, since the object to be measured (work) is placed on the surface plate and measured, the bottom surface of the object to be measured (work) coincides with the surface of the surface plate. As a result, since the normal direction of the top surface of the object to be measured is set based on the bottom surface of the object to be measured, accurate measurement can be performed. That is, it is possible to measure more accurately by converting the values written in the part program into the work coordinate system with the orientation of the base plate as the reference of the machine coordinate system.
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその技術的思想または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。 The above embodiments are merely illustrative in every respect. The present invention is not to be interpreted as being limited by these descriptions. The present invention can be implemented in other various forms without departing from the technical idea or the main features.
10…三次元測定機、12…架台、14…テーブル、16L、16R…Yキャリッジ、18…Xガイド、20…Xキャリッジ、22…スピンドル、24…プローブヘッド、24a…プローブ、24b…スタイラス、24c…接触子、26…門形フレーム、28…コントローラ、30…通信インターフェイス、32…コンピュータ、32a…ソフトウエアプログラム、40…制御手段、42…CPU、44…記憶手段、46…パートプログラム作成手段、48…パートプログラム実行手段、50…設定手段、52…修正値取得手段、54…指示手段、56…座標変換手段、W1、W2…被測定物
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記プローブヘッドを互いに直交する3軸方向へ移動させる第2駆動手段と、
被測定物を載置するテーブルと、
前記第1駆動手段と第2駆動手段とを制御する駆動コントローラと、
前記駆動コントローラを制御する制御手段と、を備える三次元測定機であって、
前記制御手段は、
前記プローブヘッドの姿勢情報を、前記被測定物を測定する前に前記テーブルの向きを機械座標の基準として、原点の設定および基準XYZ軸の設定されたワーク座標系で記述したパートプログラムを記憶する記憶手段と、
前記テーブルに載置された前記被測定物の配置状態を検出して、前記被測定物に対して、新基準Z軸を決定し、次いで新基準XY軸を決定して新基準XYZ軸の設定および新原点の設定を行う設定手段と、
前記新原点および前記新基準XYZ軸と前記原点および前記基準XYZ軸とから、垂直方向と水平方向のプローブヘッドの姿勢修正値を得る修正値取得手段と、
前記姿勢修正値に基づいて前記プローブヘッドの姿勢を修正し、前記プローブヘッドの姿勢情報をワーク座標系から機械座標系へ変換して前記パートプログラムを実行し、前記駆動コントローラに指示する指示手段と、
を備える三次元測定機。 A probe head comprising first driving means for rotating the probe about two rotation axes orthogonal to each other;
Second driving means for moving the probe head in three axial directions orthogonal to each other;
A table on which an object to be measured is placed;
A drive controller for controlling the first drive means and the second drive means;
And d) control means for controlling the drive controller.
The control means
The position information of the probe head is stored in the part program described in the setting of the origin and the work coordinate system in which the reference XYZ axes are set, with the orientation of the table as the reference of the machine coordinates before measuring the object to be measured Storage means,
The arrangement of the object placed on the table is detected to determine a new reference Z axis for the object, and then a new reference XY axis is determined to set a new reference XYZ axis. And setting means for setting a new origin,
Correction value acquiring means for acquiring attitude correction values of the probe head in the vertical direction and the horizontal direction from the new origin point, the new reference XYZ axis, the origin point and the reference XYZ axis;
Instruction means for correcting the attitude of the probe head based on the attitude correction value, converting the attitude information of the probe head from a workpiece coordinate system to a machine coordinate system, executing the part program, and instructing the drive controller ,
Three-dimensional measuring machine equipped with.
前記プローブヘッドを互いに直交する3軸方向へ移動させる第2駆動手段と、
被測定物を載置するテーブルと、
前記第1駆動手段と第2駆動手段とを制御する駆動コントローラと、
前記駆動コントローラを制御する制御手段と、を備える三次元測定機を用いた形状測定方法であって、
前記制御手段は、
前記プローブヘッドの姿勢情報を、前記被測定物を測定する前に前記プローブヘッドで前記テーブルを測定し、前記テーブルの向きを機械座標の基準として、原点の設定および基準XYZ軸の設定されたワーク座標系で記述したパートプログラムを記憶するステップと、
前記テーブルに載置された前記被測定物の配置状態を検出して、前記被測定物に対して、新基準Z軸を決定し、次いで新基準XY軸を決定して新基準XYZ軸の設定および新原点の設定を行うステップと、
前記新原点および前記新基準XYZ軸と前記原点および前記基準XYZ基準軸とから、垂直方向と水平方向のプローブヘッドの姿勢修正値を得るステップと、
前記パートプログラムを読み出し、前記姿勢修正値に基づいて前記プローブヘッドの姿勢を修正し、前記プローブヘッドの姿勢情報をワーク座標系から機械座標系へ変換して前記駆動コントローラに指示するステップと、
を備える三次元測定機を用いた形状測定方法。 A probe head comprising first driving means for rotating the probe about two rotation axes orthogonal to each other;
Second driving means for moving the probe head in three axial directions orthogonal to each other;
A table on which an object to be measured is placed;
A drive controller for controlling the first drive means and the second drive means;
And controlling means for controlling the drive controller. A shape measuring method using a three-dimensional measuring machine, comprising:
The control means
The position information of the probe head is measured by the probe head before measuring the object, and the work with the origin set and the reference XYZ axes set with the orientation of the table as a reference of machine coordinates Storing a part program described in a coordinate system;
The arrangement of the object placed on the table is detected to determine a new reference Z axis for the object, and then a new reference XY axis is determined to set a new reference XYZ axis. And setting a new origin,
Obtaining attitude correction values of the probe head in the vertical direction and the horizontal direction from the new origin point and the new reference XYZ axes and the original point and the reference XYZ reference axes;
Reading the part program, correcting the attitude of the probe head based on the attitude correction value, converting the attitude information of the probe head from a workpiece coordinate system to a machine coordinate system, and instructing the drive controller.
Shape measurement method using a three-dimensional measurement machine equipped with
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