JP6470854B2

JP6470854B2 - ３次元測定機

Info

Publication number: JP6470854B2
Application number: JP2018001758A
Authority: JP
Inventors: 陽一外川
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: JP2018077249A

Description

本発明は、物の寸法を測定する装置であって、特に、測定者が手動でプローブを測定ポイントに接触させることにより測定する３次元測定機に関する。

従来、工業製品や工業製品の部品などの寸法測定に接触式の３次元測定機が使用されている。３次元測定機とは、プローブと呼ばれる端子を測定対象物の様々な場所に接触させることにより、接触したポイントでの３次元座標値を検出し、その座標から測定対象物の様々な寸法を算出する装置である。

このような３次元測定機としては、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている３次元測定機は、測定テーブルの両側にＸ方向にスライド自在に支持された門型の可動フレームと、前記可動フレームにスライド自在に支持されて前記Ｘ方向と直角なＹ方向にスライド自在なヘッド部と、前記ヘッド部に対し、上下方向すなわちＺ方向に上下動自在に支持された昇降軸とを有し、昇降軸の下端に固定されたプローブを３次元方向に移動位置決めできるようになっている。

また、この３次元測定機は、前記プローブの先端部が人造ルビーやセラミックス等の硬質で耐摩耗性のある素材で高精度の球状に形成されており、通常の測定作業においては、３次元測定機は測定テーブル上に載せられたエンジンブロック等のワークの仕上げ面にプローブの先端部を接触させて、前記プローブの基準位置からの変位を測定し、ワークが規定通りの寸法に仕上げられているかどうかを検査するとしている。

特開２００２−１９５８２０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているような従来の３次元測定機では、測定者のスキルにより測定値のばらつきが大きくなるという問題があった。発明者らの鋭意研究により、測定値のばらつきの原因は、測定ポイントとしてプローブを当てる位置のずれと、測定ポイントにプローブを接触させるときのプローブの速度、及び加速度と、プローブを測定ポイントに当てるために近づけたときの方向（測定ポイントに向かうベクトル）の測定ポイントの法線方向からのずれと、にあることが判明した。

本発明は、係る実情を鑑み、測定者のスキルによる測定値のばらつきが発生しにくい３次元測定機を提供しようとするものである。

本発明の課題は、下記の各発明によって解決することができる。即ち、本発明の３次元測定機は、手動でプローブをワークの測定ポイントに接触させて測定する３次元測定機であって、前記プローブの操作が、前記測定ポイント毎に設定された所定の測定条件からはずれた操作である誤操作の場合に警告を発する警告手段を備え、前記測定条件は、前記測定ポイント毎にパートプログラムから読み込まれることを主要な特徴としている。
これにより、誤操作の場合には、警告が発せられるので、測定者は、警告が発せられないように再測定することができるので、測定値のばらつきが生じにくい。

また、本発明の３次元測定機は、前記誤操作が、以下の示す（１）〜（２）のうち少なくとも１以上の内容であることを主要な特徴としている。
（１）前記プローブの移動速度が所定の速度以上であること。
（２）前記プローブの移動の加速度が所定の加速度以上であること。

これにより、測定ばらつきの原因が発生したときに、警告を発するので、測定者は再測定をすることができ、測定値のばらつきの発生を防ぐことができる。このとき、上記（１）は、前記測定ポイントから所定の距離以内の空間において、前記プローブの移動速度が所定の速度以上であること、としても良い。また、上記（２）は、前記測定ポイントから所定の距離以内の空間において、前記プローブの移動の加速度が所定の加速度以上であることと、しても良い。

更に、本発明の３次元測定機は、前記警告手段が、音、光、振動、モニタ画面への表示のうち、１以上の方法で警告を発することを主要な特徴としている。
これにより、測定者は、警告手段による警告を認識することが容易になる。

また、本発明の３次元測定機は、前記警告手段が少なくとも音で警告を発するものであり、前記測定条件から外れる度合いが大きいほど、前記音の周波数、大きさ、前記音の発生間隔のうちのいずれか１以上が変化することを主要な特徴としている。
これにより、測定者は、警告を容易に、かつ、確実に認識することができるとともに、測定条件からのずれ具合も確実に認識することができるので、誤操作を正確な操作に修正してゆくことが容易になる。

更に、本発明の３次元測定機は、前記警告手段が少なくとも光で警告を発するものであり、前記測定条件から外れる度合いが大きいほど、前記光の色、強度、点滅間隔のうちのいずれか１以上が変化することを主要な特徴としている。
これにより、測定者は、警告を容易に、かつ、確実に認識することができるとともに、測定条件からのずれ具合も確実に認識することができるので、誤操作を正確な操作に修正してゆくことが容易になる。

更にまた、本発明の３次元測定機は、前記警告手段が少なくとも振動で警告を発するものであり、前記測定条件から外れる度合いが大きいほど、前記振動の周波数、強度、前記振動の発生間隔のうちのいずれか１以上が変化することを主要な特徴としている。
これにより、測定者は、警告を容易に、かつ、確実に認識することができるとともに、測定条件からのずれ具合も確実に認識することができるので、誤操作を正確な操作に修正してゆくことが容易になる。

また、本発明の３次元測定機は、前記警告手段として前記測定条件から外れる度合いを示すメータを有することを主要な特徴としている。
これにより、測定者は、警告を容易に、かつ、確実に認識することができるとともに、測定条件からのずれ具合も確実に認識することができるので、誤操作を正確な操作に修正してゆくことが容易になる。

本発明の３次元測定機は、測定者による測定ばらつきを低減させることができる。

本発明の３次元測定機の一実施形態のブロック図である。門移動型の３次元測定機の斜視図である。多関節型３次元測定機の測定手段を示す斜視図である。パートプログラムの一例のリストを示した図である。誤操作判定手段の動作を示すフローチャートである。誤操作判定手段の動作を示すフローチャートである。警告手段としてLEDランプを用いた例を示す斜視図である。警告手段としてLEDランプアレイを用いた例を示す斜視図である。警告手段としてアナログメータを用いた例を示す斜視図である。警告手段としてディスプレイを用いた例を示す斜視図である。被測定物にプローブを接触させて測定するときの接触角度を説明する説明図である。警告手段として音発生装置を用いた例を示す斜視図である。警告手段として振動発生装置を用いた例を示す斜視図である。測定作業者の腕に振動発生装置を取り付けた状態を示す斜視図である。椅子に振動発生装置が設置されている状態を示す斜視図である。

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。また、本発明において、値の範囲を"〜"を用いて表した場合は、その両境界の値は、範囲内に含まれるものとする。

＜構成＞
本発明の３次元測定機は、手動でプローブを測定対象物（以後、単にワークと称する）の測定ポイントに接触させて測定する際のプローブ操作が、前記測定ポイントごとに設定された測定条件からはずれた操作である誤操作の場合に警告を発する警告手段を備えて構成されている。このような構成についての一実施形態を以下に説明する。

本発明の３次元測定機の一実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の３次元測定機の一実施形態のブロック図である。図２は、門移動型の３次元測定機の斜視図である。図１に示すように、本発明の３次元測定機は、測定手段１０と、演算手段１１と、表示手段１２と、誤操作判定手段１３と、測定条件記憶手段１４と、警告手段１５と、を主に備えて構成される。

図２を参照して、測定手段１０は、ワークの測定ポイントに接触させるためのプローブ２０と、プローブをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させるための３次元移動手段２１と、ワークを載置するためのテーブル２２と、を含んで構成される。

ここで、図２では、測定手段１０が門移動型である３次元測定機の構成で説明したが、これに限定されるものでは無く、図３に示されるように、測定手段１０が多関節型のものであっても良い。図３は、多関節型３次元測定機の測定手段を示す斜視図である。

多関節型の測定手段１０は、プローブ２０が、複数の関節３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅで直列に接続された複数のアーム３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの先端に接続されている。複数の関節３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅは回動自在に構成されており、これにより複数のアーム３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄは揺動自在に構成されている。

即ち、測定手段１０は、プローブ２０を３次元的に移動可能とするものであれば、門移動型でも、多関節型でも、それ以外のものであっても良い。ここでは、門移動型の測定手段を例によって説明する。

図１と図２とに戻って、３次元移動手段２１は、プローブ２０をＸ軸方向（図面視左右方向）に移動自在にするＸ軸スライダ２３と、プローブ２０をＹ軸方向（図面視手前から奥方向）に移動自在にするＹ軸スライダ２４と、プローブ２０をＺ軸方向（図面視上下方向）に移動自在にするＺ軸スライダ２５とから構成することができる。

Ｙ軸スライダは、テーブル２２の側辺を摺動することができ、Ｘ軸スライダ２３は、Ｙ軸スライダ２４を構成する板状部材上を摺動することができ、Ｚ軸スライダ２５は、Ｘ軸スライダ２３を構成する部材内を摺動することができる。Ｘ軸スライダ２３、Ｙ軸スライダ２４、Ｚ軸スライダ２５としては、例えば、エアスライダを使用することができる。

テーブル２２は、架台２６と、定盤２７とから構成することができる。架台２６は、エアシリンダで定盤２７を支えて、定盤２７が常に水平になるように制御することが好ましい。

また、測定手段１０は、以下の手段を備えることができる。
・プローブの先端の３次元座標位置を検出する座標位置検出手段
・プローブの移動速度を検出するプローブ速度検出手段
・プローブの移動加速度を検出するプローブ加速度検出手段
・パートプログラムに記載された測定すべき測定ポイントと実際に測定したポイントとの位置ずれ量を算出する位置ずれ算出手段
・プローブを測定ポイントに移動させるとき、測定ポイントに接触する寸前のプローブの移動方向ベクトルの角度検出手段（測定ポイントを通る法線に対する角度を検出する手段）

上記各手段は、それ専用のハードウエア、例えば、プローブ加速度検出手段の場合は加速度センサ、プローブ速度検出手段の場合は速度センサとして測定手段１０に搭載されていても良いし、ソフトウエア的に実現されても良い。

即ち、３次元測定機は、プローブ２０の３次元位置座標を正確に検出することができるので、プローブ２０の位置座標の変化からプローブの移動速度、移動加速度、位置ずれ量、測定ポイントへ向かう角度をソフトウエアが計算で求めても良い。

この場合、そのようなソフトウエアはコンピュータ２８内の記憶装置に記憶されて、コンピュータ２８によりそのソフトウエアが実行されることにより、プローブ２０の位置座標の変化からプローブの移動速度、移動加速度、位置ずれ量、測定ポイントへ向かう角度が求められても良い。

演算手段１１は、座標位置検出手段が検出したプローブ２０と測定ポイントとが接触した位置、即ち、プローブ２０が測定ポイントとして接触した複数の場所の３次元位置座標から所望の寸法を計算する。例えば、２つの座標から２点間の長さを求めたり、３つの座標から３点を通る円の中心や半径を求めたり、平面の傾きを求めたりすることにより、部品や製品の所望の寸法の測定値を算出する。

演算手段１１としては、例えばコンピュータ２８を用いることができる。図２においては、コンピュータ２８は、測定手段１０とは別体として描かれているが、このように別体でも良いし、測定手段１０と、コンピュータ２８とが一体として構成されていても良い。

演算手段１１により算出された測定値は、表示手段１２によって表示される。表示手段１２としては、図２に示すようにディスプレイ２９ａや、プリンタ２９ｂのような一般的なコンピュータの表示装置を用いることができる。即ち、演算手段１１により算出された測定値は、ディスプレイ２９ａやプリンタ２９ｂに出力されることにより表示される。

誤操作判定手段１３は、プローブ２０を使用した測定の行為が所定の条件から外れているか否かを判断する。誤操作判定手段１３が、所定の条件（以後、誤操作条件と称する）から外れていると判断した場合は、警告手段１５が警告を発する。誤操作条件として、以下の（１）〜（４）に示す内容を設定することができる。ここで、本発明において測定ポイントとは、測定すべき場所のことであり、パートプログラムが用いられている場合は、パートプログラムに記載された測定すべき場所のことを意味する。

（１）測定ポイントから所定の値（所定ずれ距離と称する）以上ずれた位置で測定すること。
（２）測定ポイントから所定の距離（所定速度距離と称する）以内の空間において、前記プローブの移動速度が所定の速度（所定速度と称する）以上であること。
（３）測定ポイントから所定の距離（所定加速度距離と称する）以内の空間において、前記プローブの移動の加速度が所定の加速度（所定加速度と称する）以上であること。
（４）プローブが、前記測定ポイントに対して法線方向（または指定された方向：指定された方向をプロービングベクトルと称する）から所定角度（所定接触角度と称する）以上離れた角度で移動接触して測定すること。

誤操作判定手段１３には、上記（１）〜（４）のうち少なくとも１以上が誤操作条件として設定されていればよいが、そのすべてが設定されることにより、作業者による測定ばらつきをより効果的に低減させることができる。

これらの誤操作条件は、コンピュータ２８が記憶していてもよいし、誤操作判定手段１３が記憶していてもよいし、その他のものが記憶していてもよいが、パートプログラムに記憶されていることが最も好ましい。パートプログラムとは、ワークの測定場所、測定順番等が記載されたプログラムであり、作業者は、このパートプログラムを３次元測定器に実行させ、３次元測定器がパートプログラムに従って表示する測定箇所を順番に測定してゆく。

パートプログラムは、ワークごとに存在するので、パートプログラムに誤操作条件を組み込むことにより、ワークごとに最適の誤操作条件を設定することが可能になる。このパートプログラムについて図４を参照して説明する。図４は、パートプログラムの一例のリストを示した図である。

図４に示すように、パートプログラムには、測定ポイントがＸ，Ｙ，Ｚで示される座標（それぞれが、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を示す）で記載されている。また、プローブ２０が測定ポイントに接触するときの移動方向であるプロービングベクトルが、Ｉ，Ｊ，Ｋ［プロービングベクトル（Ｉ，Ｊ，Ｋ）を示す］で示されている。

また、Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏには、それぞれ、所定ずれ距離、所定速度、所定加速度、所定接触角度が記載されるが、このすべてが記載されなければならないわけではなく、誤操作として警告を発したい項目のみ記載されていればよい。ここで、所定速度距離、所定加速度距離としては、所定ずれ距離が用いられてもよいし、それぞれ、Ｐ，Ｑ（不図示）として別途記載されていてもよい。

誤操作判定手段１３は、例えばコンピュータにより構成することができる。コンピュータは、パートプログラムを読み込んで次の測定場所を表示手段１２に表示させるとともに、プローブ２０の動きをモニタし、座標位置検出手段、プローブ速度検出手段、プローブ加速度検出手段、位置ずれ算出手段、角度検出手段からのデータに基づいて、予定の範囲から外れた動作をした場合には、警告手段１５により警告を発する。

これらは、コンピュータを誤操作判定手段１３として動作させるプログラムを実行させることによって実現することができる。このような誤操作判定手段１３を備えた３次元測定機の動作例を、図５，図６に示すフローチャートを用いて説明する。図５、図６は、３次元測定機の動作例を示すフローチャートである。

図５に示すように、測定作業者は、手動でプローブを測定ポイントに移動させる（Ｓ１）。誤操作判定手段１３は、プローブ速度検出手段から送られたプローブの移動速度がパートプログラムに記載された所定速度以上であるか否かを判断する（Ｓ２）。所定速度以上であると判断した場合は、誤操作判定手段１３は、警告手段１５によって測定作業者に警告を発する（Ｓ３）。

警告手段１５が警告を発した後、誤操作判定手段１３は、測定作業者により測定中止、または測定完了が選択されたか否かを判断し（Ｓ５）、測定中止、または測定完了が選択された場合は測定を終了し（Ｓ６）、そうでない場合は、Ｓ１に戻って実行する。

Ｓ２において、誤操作判定手段１３が所定速度以上ではなかったと判断した場合は、誤操作判定手段１３は、プローブ速度検出手段から送られたプローブの移動加速度がパートプログラムに記載された所定加速度以上であるか否かを判断する（Ｓ４）。所定加速度以上であると判断した場合は、Ｓ３から実行し、所定加速度以上であると判断しなかった場合は、Ｓ５から実行する。

次に、図６を参照して説明する。図６に示すように、測定作業は、手動でプローブを測定ポイントに移動させる（Ｓ１０）。誤操作判定手段１３は、座標位置検出手段から送られたプローブの位置座標がパートプログラムに記載された位置座標から所定ずれ距離以上離れているか否かを判断する（Ｓ２０）。所定ずれ距離以上離れていると判断した場合は、誤操作判定手段１３は、警告手段１５によって測定作業者に警告を発する（Ｓ３０）。

警告手段１５が警告を発した後、誤操作判定手段１３は、測定作業者により測定中止、または測定完了が選択されたか否かを判断し（Ｓ５０）、測定中止、または測定完了が選択された場合は測定を終了し（Ｓ１００）、そうでない場合は、Ｓ６０を実行する。Ｓ６０において、誤操作判定手段１３は、測定作業者が測定（プロービング）のやり直しを選択しているか否かの判断を行い、測定のやり直しを選択している場合は、測定作業者は同じ場所を測定し（Ｓ８０）、Ｓ２０から実行する。この場合、次の測定において誤操作判定手段１３は、パートプログラムの実行において、前回と同じステップを実行し、誤操作の判定に用いるデータも前回測定と同じものを使用する。

誤操作判定手段１３が、測定作業者が測定のやり直しを選択していないと判断した場合は、測定されたデータを確定し（Ｓ７０）、測定作業者は、Ｓ１０に戻って、次の測定場所を手動で測定する。Ｓ２０において、誤操作判定手段１３が座標位置検出手段から送られたプローブの位置座標がパートプログラムに記載された位置座標から所定ずれ距離以上離れていないと判断した場合は、誤操作判定手段１３は、角度検出手段から送られた、プローブの測定ポイントに向かう移動角度が、プロービングベクトルより所定接触角度以上離れた角度であるか否かの判断を行う（Ｓ４０）。

Ｓ４０において、所定接触角度以上離れていると判断された場合は、Ｓ３０から実行を行い、そうでない場合は、Ｓ９０から実行を行う。Ｓ９０において、測定された座標データを確定し、Ｓ５０から実行を行う。

図５，図６において、本発明の３次元測定機の動作例を示したがこれに限定されるものではなく、図５、図６の動作を任意に組み合わせて動作させてもよいし、別のフローチャートに基づいて動作させてもよい。

図１に戻って、測定条件記憶手段１４について説明する。測定条件記憶手段は、誤操作判定手段１３が誤操作か否かを判定するための条件を記憶している。この条件は、誤操作判定手段１３が読み込むことができるならばどこに記憶されていてもよいが、上述したようにパートプログラムに記載され記憶されていることが好ましい。

よって、パートプログラムが記憶されるところならばどこに記憶されていてもよく、例えば、図２に示すコンピュータ２８内の記憶装置（メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ等）内に記憶されていてもよいし、コンピュータ２８に接続された外部記憶装置（ハードディスク、ＳＳＤ、フラッシュメモリ、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤＲＯＭ、ＢＤ［ブルーレイディスク］等）に記憶されていてもよい。
よって、測定条件記憶手段１４としては、上述したコンピュータ２８で使用可能な記憶装置を用いることができる。

次に、警告手段１５（図１）について説明する。警告手段１５としては、測定作業者に警告を発することができるものならば任意のものを使用することができる。警告方法としては、様々なものが考えられるが、光、モニタ画面、音、振動等を用いる警告方法のうち、１以上警告方法を採用することができる。

＜LEDランプを用いた警告手段＞
警告手段１５を構成することができるこれら様々な方法について以下に図面を参照して説明する。図７は、警告手段１５としてＬＥＤランプを用いた例を示す斜視図である。図７に示すように、警告手段１５であるＬＥＤランプ７２が、アーム７０に設置されている。設置される場所は、アーム７０を手でつかんでも測定作業者が視認しやすい場所が好ましい。

アーム７０は、その一方の先端部にプローブ２０が装着され、反対端部はＺ軸スライダ２５に接続されている。測定作業者は、このアーム７０を持って移動させることによりプローブ２０を測定ポイントまで導いて測定ポイントに接触させる。

このアーム７０に警告手段１５として、LEDランプ７２が設置されている。これにより、測定作業者は、アーム７０を手で持って移動、測定しているときに誤操作を行ったときは、LEDランプ７２が点灯もしくは点滅して警告する。このため、測定作業者は、自らの操作の間違いを容易に知ることができる。

このとき、正常な操作からの離れ具合、即ち誤操作の程度を点滅速度、色の変化、光の強度等で示すことができる。例えば、アーム７０を移動させているとき、アーム７０の移動速度が所定の速度を超えるとLEDランプ７２が点滅を始め、所定速度より速く移動させるほど点滅が速くなるように構成することができる。

ここで、図７より明らかなように、アーム７０にプローブ２０が装着されているので、アーム７０の移動速度と、プローブ２０の移動速度は同じである。よって、以下の既述において、アーム７０の移動速度とプローブ２０の移動速度は同じものと考え、表現として「アーム７０の移動速度」と、「プローブ２０の移動速度」は等価なものと考える。これは、アーム７０の移動加速度と、プローブ２０の移動加速度についても同様に言えるので、表現として「アーム７０の移動加速度」と、「プローブ２０の移動加速度」は等価なものと考える。

あるいは、アーム７０の移動速度が所定の速度を超えるとLEDランプ７２の発光色が緑色から黄色に変化し、所定速度より速く移動させるほど色が赤色に近づいてゆくように構成することもできる。さらには、アーム７０の移動速度が所定の速度を超えるとLEDランプ７２が点灯し、所定速度より速く移動させるほどLEDランプ７２の光量が大きくなるように構成しても良い。

ここで、警告は、パートプログラムに記載された所定速度よりも速く移動させたときに行われても良いし、パートプログラムに記載された所定速度距離内にプローブ２０が入ったときであって、かつ、所定速度より速く移動したときに行われても良い。所定速度距離外または所定加速度距離外での移動速度、移動加速度は、測定ばらつきの原因になりにくいからである。しかしながら、所定速度距離外または所定加速度距離外の移動速度、移動加速度について警告を発することにより、所定速度距離内または所定加速度距離内にプローブ２０が入るまでに、測定作業者が移動速度、移動加速度を調整することが容易になる。

上記方法は、任意の組み合わせで同時に行われても良い。例えば、所定速度を超えるとLEDランプ７２が点滅し、所定速度より速く移動させるほど点滅が速くなるとともに、光量も大きくなるようにしても良い。あるいは、所定速度を超えるとLEDランプ７２の発光色が緑色から黄色に変化し、所定速度より速く移動させるほどLEDランプ７２の発光色が赤色に近づいてゆきつつ、光量が増加するようにしても良い。

さらには、全てを組み合わせてアーム７０の移動速度が所定の速度を超えるとLEDランプ７２の発光色が緑色から黄色に変化するとともに点滅し、所定速度より速く移動させるほど点滅速度が速くなるとともに発光色が赤色に近づき、更に光量が大きくなっても良い。もちろん、単純にアーム７０の移動速度が所定の速度を超えると、LEDランプ７２が点灯、または、点滅、または、色の変化、または光量の変化を行うことにより、測定作業者に誤操作であることを警告しても良い。

また、図７においては、LEDランプ７２は、アーム７０に設置されているが、設置位置としては、アーム７０に限定されるものでは無く、測定対象物が載置されている定盤２７（図２）に設置されていても良いし、別の場所に設置されていても良い。好ましくは、測定作業者が視認しやすい場所である、アーム７０か、測定対象物付近（定盤上等）に設置される方がよい。

更に、上記においては、誤操作としてアームの移動速度を例にとって説明したが、アームの移動加速度、測定した場所の測定ポイントからの位置ずれ量、測定時の所定接触角度からの離れ量においても上記と同様に警告を行うように構成することができる。

その際、誤操作としてのチェック内容である、アームの移動速度、アームの移動加速度、測定した場所の測定ポイントからの位置ずれ量、測定時の所定接触角度からの離れ量それぞれについて警告するためのLEDランプ７２を個別に備えていても良いし、一つのLEDランプ７２で上記の誤操作としてのチェック内容すべてについて警告を行うように構成しても良い。この場合は、誤操作と判断される操作をした場合は、チェック内容の如何に関わらず警告するようにしても良い。
上記では、ＬＥＤランプで説明したが、ＬＥＤランプに限られず発光するデバイスであれば、例えば、電球、有機ＥＬ等、なんでも使用することができる。

＜LEDランプアレイを用いた警告手段＞
次に警告手段１５としてLEDランプアレイを用いた例を、図８を参照して説明する。図８は、警告手段１５としてLEDランプアレイを用いた例を示す斜視図である。これは、上記LEDランプ７２の代わりにLEDランプアレイ８０を設けたものであるので、LEDランプアレイにも当てはまる内容については説明を省略する。

図８に示すように、LEDランプアレイ８０は、アーム７０に設置されている。設置される場所は、アーム７０を手でつかんでも測定作業者が視認しやすい場所が好ましい。LEDランプアレイ８０は、複数のLEDランプがアレイ状に並んだものであり、連続して並んでいるLEDのうち発光させるLED数を変化させることにより、発光部分の長さを変化させ棒状メータとして機能させることができる。

これを用いることにより、誤操作の度合いを発光部分の長さで示すことができる。例えば、測定作業者が、アーム７０を移動させてプローブ２０を測定対象物の測定ポイントに近づけ、測定対象物に接触させたとき、所定ずれ距離（測定した場所の測定ポイントからのずれ量）に応じ、所定ずれ距離が大きいほどLEDランプアレイ８０の発光部分の長さが長くなるように発光させることができる。

これにより、誤操作の度合い、この場合は、測定ポイントと実際に測定した場所との位置ずれ量（所定ずれ距離）をLEDランプアレイ８０の長さで認識することができるので、測定作業者は、直感的に誤操作の度合いを知ることができる。このとき、LEDランプアレイ８０に目盛りを付け、誤操作で無い範囲と誤操作の範囲を示すことにより、測定作業者は、誤操作の度合いを更に明確に知ることができる。

また、LEDランプアレイ８０をメータのように使用し、正常の範囲は緑色で、誤操作になると黄色になり、誤操作の度合いがひどくなるにつれて赤色に近づくように構成しても良い。この際、色の変化は、LEDランプアレイ８０の発光部分全体の色が変化しても良いし、メータの途中から色が変化していっても良い。
更に、上記＜LEDランプを用いた警告手段＞に記載したように、点滅速度、色の変化、光の強度等も併用して誤操作の度合いを示してもよい。また、LEDランプアレイ８０は、ピークホールドができるようにしても良い。ピークホールドとは、LEDランプアレイ８０をメータのように使用したとき、LEDランプアレイ８０が示した最大のところのLEDを光らせたまま残しておくことである。

これにより、プローブ２０の移動速度をLEDランプアレイ８０に示させるときなどのように、刻々と値が変化する場合は、最大ピークを表示したまま残すので、測定作業者は最大値を認識しやすくなる。
上記では、ＬＥＤランプアレイで説明したが、アレイ状の発光デバイスであれば、ＬＥＤランプアレイに限定されること無く、例えば、有機ＥＬ、電球アレイ、蛍光表示管、プラズマ表示管等何でも使用することができる。また、ＬＥＤ等を用いたドットマトリクスタイプの表示器も使用することができ、この場合は、簡単な文字、文章、記号の表示も可能なのでこれらを併用してよりビジュアルに誤操作の有無、誤操作の度合いを示すことができる。

＜アナログメータを用いた警告手段＞
次に警告手段としてアナログメータを用いた例を、図９を参照して説明する。図９は、警告手段１５としてアナログメータを用いた例を示す斜視図である。これは、上記LEDランプ７２、LEDランプアレイ８０の代わりにアナログメータ９０を備えた物なので、アナログメータについても当てはまることについては説明を省略する。

図９に示すように、アナログメータ９０は、アーム７０に設置されている。設置される場所は、アーム７０を手でつかんでも測定作業者が視認しやすい場所が好ましい。アナログメータ９０は、針が目盛り上を移動することにより測定作業者に警告を与える。また、針の位置により誤操作の度合いを示すこともできる。ここで、アナログメータ９０の設置場所は、アーム７０に限定されるものでは無く、測定作業者が視認しやすい場所ならばどこに取り付けても良い。

誤操作の警告として、プローブ２０の動きが所定加速度を超えていた場合を例にとって説明する。測定作業者が、アーム７０持ってプローブ２０を測定対象物の測定ポイントに移動させるとき、プローブ２０の移動の加速度に応じてアナログメータ９０の針が振れる。アナログメータ９０には、目盛りが記されており、目盛りには、所定加速度の範囲が明示されている。

これにより、測定作業者は、プローブ２０の移動加速度が所定加速度の範囲を超えると、アナログメータ９０の針が目盛りに記された所定加速度の範囲を超えて振れるので、自らの誤操作を明確に知ることができ、自らの動作にフィードバックをかけることができる。

このとき、アナログメータ９０は、所定加速度距離にプローブ２０が入ってから初めて針が振れ初めても良いし、所定加速度距離に入る前から針が振れていても良い。例えば、所定加速度距離に入る前から針が振れているが、所定加速度距離に入ってからピークホールド機構を作動させることにより、誤操作として測定値に影響が出る場合のみ加速度を明確に表すことができるので、測定作業者にとって、再測定すべきか否かの判断が容易になる。

このとき、アナログメータ９０の針は、ピークホールド機構を有していることが好ましい。ピークホールド機構を有することにより、アナログメータ９０の針は、最大ピークのところで止まったままになるので、測定作業者は、所定加速度の範囲を超えたか否かを正確に知ることができる。

＜ディスプレイを用いた警告手段＞
次に警告手段としてディスプレイを用いた例を、図１０を参照して説明する。図１０は、警告手段１５としてディスプレイ１００を用いた例を示す斜視図である。これは、上記LEDランプ７２、LEDランプアレイ８０、アナログメータ９０の代わりにディスプレイ１００を備えた物なので、ディスプレイ１００についても当てはまることについては説明を省略する。

図１０を参照して、ディスプレイ１００は、測定作業者に取って視認しやすい場所ならばどこに取り付けられても良いが、例えば、取り付け場所としてアーム７０は、測定作業者の近くであり視認しやすいので好ましい。ディスプレイ１００は、文字、図形、グラフ等様々な情報を表示できるので、誤操作の有無や誤操作の程度を様々な形態で表示することができる。

誤操作としてプローブ２０の測定ポイントに向かう移動角度が、プロービングベクトルより所定接触角度以上離れた角度であった場合を例にとって以下に説明するがこれに限定されるものでは無く、どの誤操作の場合においてもディスプレイ１００を適用することができるのは言うまでも無い。

図１１を参照して説明する。図１１は、被測定物にプローブを接触させて測定するときの接触角度を説明する説明図である。図１１に示すように、測定作業者は、プローブ２０を被測定物１１０の測定ポイント１１２に向けて移動させる。このときのプローブ２０の移動方向を記号１１４の矢印で示す。記号１１５で示す線は、パートプログラムで示される測定ポイント１１２のプロ-ビングベクトルの方向を示す。

図１１では、記号１１５で示す線は、測定ポイント１１２の法線を示し、これは、プロ-ビングベクトルが法線方向だった場合を示す。プロ-ビングベクトルに沿って測定ポイント１１２に接触するのが理想的であり、測定作業者は、そうなるように努力しているが、実際は、プローブ２０は、プロ-ビングベクトルよりもずれた角度（図１１においてはプロ-ビングベクトルよりも角度θ_１度ずれた角度）で測定ポイント１１２に向かい、測定ポイント１１２に接触する。

このとき、誤操作判定手段１３（図１）は、プロ-ビングベクトルからずれた角度θ_１度が、パートプログラムに記載された所定接触角度（図１１においてはθ_０度）以上であるか否かを判断し、以上であると判断した場合は、警告手段１５（図１）に警告を発せさせる。

この警告手段１５が、図１０に示すようにディスプレイ１００であった場合は、ディスプレイ１００は、例えば、文字、図形、グラフ、色、模様、アニメーション等を表示して測定作業者に対して誤操作であった旨を警告する。その際、単に誤操作であったことを警告しても良いが、誤操作の程度を表示しても良い。誤操作の程度は、文字、図形、グラフ、色、模様、アニメーション等で表示することができる。

例えば、所定接触角度と、プローブの実際の移動角度とを数値で表現しても良いし、数値とグラフで表現しても良い。また、プローブの動きと所定接触角度とをアニメーションで表示しても良い。このように、ディスプレイ１００を用いることで、表示できる情報量が飛躍的に大きくなるので、測定ポイントからの位置ずれ量、プローブ２０の移動速度及び移動加速度、プローブ２０のプロ-ビングベクトルからのずれ角度のうちの任意の内容を同時に分かりやすく表示することが可能になる。

図１０においては、アーム７０には、ディスプレイ１００とともにLEDランプ７２も設置されているが、このように、他の種類の警告手段と併用することも可能である。その際、どの警告手段がどの内容の警告をするかは、任意に設定することが可能である。

＜音発生装置を用いた警告手段＞
次に警告手段として音発生装置を用いた例を、図１２を参照して説明する。図１２は、警告手段１５として音発生装置１２０を用いた例を示す斜視図である。これは、上記LEDランプ７２、LEDランプアレイ８０、アナログメータ９０等の代わりに音発生装置１２０を備えた物なので、音発生装置１２０についても当てはまることについては説明を省略する。

図１２を参照して、音発生装置１２０は、測定作業者が音発生装置１２０からの音を聞きやすい場所であればどこに取り付けられても良いが、例えば、取り付け場所としてアーム７０は、測定作業者の近くであり音も聞き取りやすいので好ましい。音発生装置１２０としては、ブザー、スピーカなどが考えられるが、スピーカの場合は、音声やその他様々な音色、音量で音を発生させることができるので好ましい。

測定作業者が、アーム７０を手で持って移動、測定しているときに誤操作を行ったときは、音発生装置１２０は、音を発して警告する。このため、測定作業者は、自らの操作の間違いを容易に知ることができる。警告するときに発する音は、例えば、ブザー音であっても良いし、メロディであっても良いし、音声であっても良く、即ち、任意の音を警告音にすることができる。

このとき、誤操作の程度を、音を変えて表すことができる。例えば、警告音がブザー音の場合は、誤操作の程度が大きくなるほど音量が大きくなっても良いし、誤操作の程度が大きくなるほどブザーの断続音の間隔が小さくなって最後には連続音になっても良い。

警告音がメロディの場合は、誤操作の程度が大きくなるほどメロディを奏でる速度が速くなっても良いし、途中でメロディの種類が変わっても良い。また、警告音が音声である場合は、音声で例えば「注意」と繰り返し発声させても良いし、誤操作の程度が大きくなるほど、音声の繰り返し発声速度を速くしても良い。また、音声の種類が、「注意」から「警告」、「中止」と変化しても良いし、上記のブザー、メロディ、音声の併用、組み合わせであっても良い。

このように、警告に音を用いることにより、測定作業者は、視線をプローブ２０や測定対象物から離すこと無く、警告を認識することができる。図１２においては、アーム７０にLEDランプ７２も設置されているが、このように他の種類の警告手段と併用することもできる。

ここで、誤操作としてプローブ移動速度の超過を例にとって説明すると、測定作業者がアーム７０を持って移動させることによりプローブ２０を移動させるとき、所定速度よりも移動速度が大きいとき音発生装置１２０は、上述したような方法で警告を発する。

ここで、既述したように、警告は、パートプログラムに記載された所定速度よりも速く移動させたときに行われても良いし、パートプログラムに記載された所定速度距離内にプローブ２０が入ったときであって、かつ、所定速度より速く移動したときに行われても良い。所定速度距離外または所定加速度距離外での移動速度、移動加速度は、測定ばらつきの原因になりにくいからである。しかしながら、所定速度距離外または所定加速度距離外の移動速度、移動加速度について警告を発することにより、所定速度距離内または所定加速度距離内にプローブ２０が入るまでに、測定作業者が移動速度、移動加速度を調整することが容易になる。

上述の警告音の組み合わせについて説明すると、プローブ速度が所定速度よりも十分小さい場合は無音であって良く、所定速度にある程度近づくとブザーの断続音が発生し、所定速度に近づくにつれてブザーの断続音の間隔が小さくなるとともに一定値よりも所定速度に近づいたときは、音声で「注意」と発声しても良い。更に、所定速度に近づいたときは、ブザーの断続音の間隔が更に小さくなりつつ、音声で「警告」と発声しても良く、所定速度に達したときは、ブザー音が連続音になり、音声で「測定中止」と発声しても良い。

上記において、警告音の組み合わせ例を示したが、これに限定されるものでは無く、任意の組み合わせが可能であり、所定速度に近づくにつれて音量を大きくしていっても良いし、音の高さが高くなっていっても良い。このように、様々な音の組み合わせが可能である。

上記においては、誤操作としてプローブ２０の移動速度を例にとって説明したが、プローブの移動加速度、測定した場所の測定ポイントからの位置ずれ量、測定時の所定接触角度からの離れ量においても上記と同様に警告を行うように構成することができる。

その際、誤操作としてのチェック内容である、プローブの移動速度、プローブの移動加速度、測定した場所の測定ポイントからの位置ずれ量、測定時の所定接触角度からの離れ量それぞれについて警告するときは、警告する内容に応じて音色、音の高さ、メロディ、発声内容等を変えることにより、どの誤操作が生じたかを測定作業者に伝えることができる。

例えば、音声で伝える場合は、「移動速度注意」、「移動加速度注意」、「測定ポイント位置ずれ注意」、「プロ-ビング角度注意」等のように、誤操作の内容を発声させることにより、測定作業者に、明確に誤操作の内容を伝えることができる。

＜振動発生装置を用いた警告手段＞
次に警告手段として振動発生装置を用いた例を、図１３を参照して説明する。図１３は、警告手段１５として振動発生装置１３０を用いた例を示す斜視図である。これは、上記LEDランプ７２、LEDランプアレイ８０、アナログメータ９０等の代わりに振動発生装置１３０を備えた物なので、振動発生装置１３０についても当てはまることについては説明を省略する。

図１３を参照して、振動発生装置１３０は、測定作業者が振動発生装置１３０からの振動を感じられる場所であればどこに取り付けられても良いが、例えば、取り付け場所としてアーム７０は、測定作業者が手で持って操作するものであるので振動を感じやすく好ましい。但しこの場合は、振動発生装置１３０からの振動がプローブ２０に伝わらない構造にすることが重要になる。プローブ２０が振動すると、測定ポイントへの接触時に位置合わせが困難になるとともに、プローブ２０は、少しの接触でスイッチが入り測定ポイントに接触したことを電気的に３次元測定機に伝えるので、振動により誤動作する可能性があるからである。

このため、例えば、図１４（測定作業者の腕に振動発生装置１３０を取り付けた状態を示す図）に示すように、振動発生装置１３０をベルト１４０によって測定作業者の腕１４２に装着するようにしてもよい。この場合は、振動発生装置１３０と３次元測定機とは、無線で接続されても良いし、有線で接続されても良いが、無線で接続される方が、コードが作業の邪魔にならないので好ましい。

また、図１５（椅子に振動発生装置１３０が設置されている状態を示す斜視図）に示すように、測定作業者が座る椅子に振動発生装置１３０が設置されていても良い。このように、測定作業者が振動発生装置１３０からの振動を感じることができる場所ならば、任意の場所に振動発生装置１３０を設置することができる。

振動発生装置１３０としては、アンバランスマス型、油圧型、動電型等の市販の振動発生器を採用することができる。アンバランスマス型とは、モーターに偏芯したおもりをつけて回転させ、その遠心力によって振動を発生させるタイプである。油圧型とは、ピストンを油圧、空気圧、電磁力等によって動かすことにより振動を発生させるタイプである。動電型とは、フレミングの法則を利用し、磁界中でコイルに電流を流すことによる起きる力を利用して振動を発生させるタイプである。どの型を使用しても良いが、振動の周波数帯域が広く小型化も容易な動電型が好ましい。

警告手段１５として振動発生装置１３０を使用したとき、測定作業者が、誤操作を行ったときは、振動発生装置１３０は、振動を発生させて警告する。このため、測定作業者は、自らの操作の間違いを容易に知ることができる。警告のときに発生させる振動は、様々な種類の振動を用いることができ、振動の種類や、振動の大きさによって誤操作の程度を表すこともできる。

例えば、誤操作の程度が大きくなるほど振動が大きくなっても良いし、誤操作の程度が大きくなるほど振動の発生間隔が小さくなって最後には連続的な振動になっても良い。

また、振動がリズムを有していても良く、誤操作の程度が大きくなるほどリズムの速度が速くなっても良いし、途中でリズムの種類が変わっても良い。リズムの種類は、例えば、「トン、トト、トン」、「トン、ト、トン、ト」等、無数に考えられる。

このように、警告に振動を用いることにより、測定作業者は、視線をプローブ２０や測定対象物から離すこと無く、警告を認識することができる。図１３、図１４においては、アーム７０にLEDランプ７２も設置されているが、このように他の種類の警告手段と併用することもできる。

ここで、誤操作としてプローブ移動速度の超過を例にとって説明すると、測定作業者がアーム７０を持って移動させることによりプローブ２０を移動させるとき、所定速度よりも移動速度が大きいとき振動発生装置１３０は、上述したような方法で警告を発する。

上述の振動の組み合わせについて説明すると、プローブ速度が所定速度よりも十分小さい場合は無振動であって良く、所定速度にある程度近づくと断続的な振動が発生し、所定速度に近づくにつれて振動の断続間隔が小さくなるとともに一定値よりも所定速度に近づいたときは、振動が連続なるとともに振動の強さが大きくなっても良い。

上記において、振動組み合わせ例を示したが、これに限定されるものでは無く、任意の組み合わせが可能であり、所定速度に近づくにつれて振動の強さを大きくしていっても良いし、振動のリズムが変化していっても良い。このように、様々な振動の組み合わせが可能である。

その際、誤操作としてのチェック内容である、プローブの移動速度、プローブの移動加速度、測定した場所の測定ポイントからの位置ずれ量、測定時の所定接触角度からの離れ量それぞれについて警告するときは、警告する内容に応じて他の警告手段を併用して警告することもできる。

以上、警告手段として様々な方法を、例を挙げて説明したが、これらに限定されるものでは無く、上記で説明した警告手段を任意の組み合わせで用いることもできるし、適用する誤操作の内容も任意に選ぶことができる。

１０測定手段
１１演算手段
１２表示手段
１３誤操作判定手段
１４測定条件記憶手段
１５警告手段
２０プローブ
２１３次元移動手段
２２テーブル
２３Ｘ軸スライダ
２４Ｙ軸スライダ
２５Ｚ軸スライダ
２６架台
２７定盤
２８コンピュータ
２９ａディスプレイ
２９ｂプリンタ
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ関節
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄアーム
７０アーム
７２ＬＥＤランプ
８０ＬＥＤランプアレイ
９０アナログメータ
１００ディスプレイ
１１０被測定物
１１２測定ポイント
１２０音発生装置
１３０振動発生装置
１４０ベルト
１４２腕
１５０椅子

Claims

手動でプローブをワークの測定ポイントに接触させて測定する３次元測定機であって、
前記プローブの操作が、前記測定ポイント毎に設定された所定の測定条件からはずれた操作である誤操作の場合に警告を発する警告手段を備え、
前記測定条件は、前記測定ポイント毎にパートプログラムから読み込まれることを特徴とする３次元測定機。
前記誤操作が、以下の示す（１）〜（２）のうち少なくとも１以上の内容である請求項１に記載の３次元測定機。
（１）前記プローブの移動速度が所定の速度以上であること。
（２）前記プローブの移動の加速度が所定の加速度以上であること。
前記警告手段が、音、光、振動、モニタ画面への表示のうち、１以上の方法で警告を発する請求項１または２に記載の３次元測定機。
前記警告手段が少なくとも音で警告を発するものであり、
前記測定条件から外れる度合いが大きいほど、前記音の周波数、大きさ、前記音の発生間隔のうちのいずれか１以上が変化する請求項３に記載の３次元測定機。
前記警告手段が少なくとも光で警告を発するものであり、
前記測定条件から外れる度合いが大きいほど、前記光の色、強度、点滅間隔のうちのいずれか１以上が変化する請求項３に記載の３次元測定機。
前記警告手段が少なくとも振動で警告を発するものであり、
前記測定条件から外れる度合いが大きいほど、前記振動の周波数、強度、前記振動の発生間隔のうちのいずれか１以上が変化する請求項３に記載の３次元測定機。
前記警告手段として前記測定条件から外れる度合いを示すメータを有する請求項１または２に記載の３次元測定機。