JP6474216B2 - Shape measuring apparatus and shape measuring method - Google Patents

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  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Description

本発明は、形状測定装置、及び形状測定方法に関する。   The present invention relates to a shape measuring device and a shape measuring method.

従来、被測定物を測定する測定子を有するプローブと、プローブを移動させる移動機構と、移動機構を制御する制御装置とを備え、被測定物の表面に倣って測定子を移動させることで被測定物の形状を測定する形状測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の装置は、CADデータ等に基づいた設計データ(NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline:非一様有理Bスプライン)データ)から、プローブの移動経路を示すPCC(Parametric Cubic Curves)曲線を算出する。PCC曲線は、複数のPCCセグメントで構成され、セグメント毎に複数の補間点に分割される。そして、各セグメント内の補間点(i)と補間点(i)に対する補間点(i+1)とを結ぶ直線方向に沿ってプローブを移動させることでPCC曲線に略沿った倣い測定を実施する。
Conventionally, a probe having a probe for measuring an object to be measured, a moving mechanism for moving the probe, and a control device for controlling the moving mechanism are provided, and the object to be measured is moved by moving the probe along the surface of the object to be measured. A shape measuring device for measuring the shape of a measurement object is known (see, for example, Patent Document 1).
The apparatus described in Patent Document 1 is based on design data (NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) data) based on CAD data or the like, and PCC (Parametric Cubic Curves) indicating the movement path of the probe. ) Calculate the curve. The PCC curve is composed of a plurality of PCC segments, and is divided into a plurality of interpolation points for each segment. Then, the scanning measurement is performed substantially along the PCC curve by moving the probe along the linear direction connecting the interpolation point (i) in each segment and the interpolation point (i + 1) with respect to the interpolation point (i).

特開2014−21004号公報JP 2014-21004 A

ところで、上記特許文献1に記載の形状測定装置において、PCC曲線は、設計データから測定子の半径Rからプローブの基準押込み量Eを差し引いた設計輪郭(理想の設計値倣い軌道)に対して、所定の許容誤差(Allowed Deviation;AD値)を加味した曲線となる。ここで、AD値の大小により、プローブが被測定物から離脱する離脱エラーやプローブの押込み量が超過する押込みエラーが発生する。
この離脱エラーや押込みエラーの発生頻度は、AD値の大小により変化し、AD値を小さく設定することで、エラー発生頻度を抑制でき、AD値を大きくすると、エラー発生頻度が増加する。
By the way, in the shape measuring apparatus described in Patent Document 1, the PCC curve is based on the design contour (ideal design value tracing trajectory) obtained by subtracting the reference pressing amount E of the probe from the radius R of the probe from the design data. The curve takes into account a predetermined tolerance (Allowed Deviation; AD value). Here, depending on the magnitude of the AD value, a separation error in which the probe is detached from the object to be measured or a push-in error in which the probe push-in amount is exceeded occurs.
The occurrence frequency of the separation error and the push-in error varies depending on the magnitude of the AD value, and the error occurrence frequency can be suppressed by setting the AD value to be small. When the AD value is increased, the error occurrence frequency is increased.

一方、PCC曲線を構成するPCCセグメントの数、つまり設定可能な最大セグメント数は限られており、最大セグメント数をオーバーするとセグメント数オーバーエラーとなる。
このセグメント数オーバーエラーは、AD値の大小により変化し、AD値を小さく設定すると、セグメント数が増加してエラー発生頻度が増加し、AD値を大きく設定すると、セグメント数が減少してエラー発生頻度が抑制される。
On the other hand, the number of PCC segments constituting the PCC curve, that is, the maximum number of segments that can be set is limited, and if the maximum number of segments is exceeded, an over segment number error occurs.
This segment number over error varies depending on the size of the AD value. If the AD value is set small, the number of segments increases and the frequency of error occurrence increases. If the AD value is set large, the number of segments decreases and an error occurs. Frequency is suppressed.

上述のように、離脱エラー及び押込みエラーの発生頻度と、セグメント数オーバーエラーとは、ともにAD値により変化するが、それぞれAD値との関係が相反する。このため、従来では、エラー対策として、設計輪郭を分割する方法等が採用されていたが、この場合、測定結果を結合する際の処理が煩雑となるといった課題が生じていた。   As described above, the occurrence frequency of the separation error and the push-in error and the segment number over error both vary depending on the AD value, but the relationship with the AD value is contradictory. For this reason, conventionally, a method of dividing a design contour or the like has been employed as an error countermeasure. However, in this case, there has been a problem that processing when combining measurement results becomes complicated.

本発明は、測定処理の煩雑化を抑制可能な形状測定装置、及び形状測定方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the shape measuring apparatus and shape measuring method which can suppress complication of a measurement process.

本発明の形状測定装置は、先端に測定子を有するプローブと、前記測定子を被測定物の表面に倣って移動させる移動機構とを備え、前記測定子と前記被測定物の表面との接触を検出して前記被測定物の形状を測定する形状測定装置であって、前記被測定物の形状データに基づいた設計輪郭を設定する輪郭設定手段と、前記設計輪郭に沿って前記プローブを移動させる際に許容される許容誤差を設定する許容誤差設定手段と、前記設計輪郭及び前記許容誤差に基づいて、前記設計輪郭に沿い、かつ複数のセグメントで構成される設計曲線を設定する経路設定手段と、前記セグメントの数が所定の最大セグメント数を超えるか否かを判定するセグメント数判定手段と、前記測定子の前記被測定物への押込み量を検出する位置検出手段と、前記押込み量に基づいて測定エラーを検出するエラー検出手段と、を備え、前記許容誤差設定手段は、前記セグメントの数が前記最大セグメント数を超える場合に前記許容誤差を増加させ、前記エラー検出手段により測定エラーが検出された場合に前記許容誤差を減少させることを特徴とする。   The shape measuring apparatus of the present invention comprises a probe having a probe at the tip and a moving mechanism for moving the probe along the surface of the object to be measured, and the contact between the probe and the surface of the object to be measured Is a shape measuring device for measuring the shape of the object to be measured, and includes contour setting means for setting a design contour based on the shape data of the object to be measured, and moving the probe along the design contour An allowable error setting means for setting an allowable error to be performed, and a path setting means for setting a design curve that is formed of a plurality of segments along the design outline based on the design outline and the allowable error. Segment number determining means for determining whether or not the number of segments exceeds a predetermined maximum number of segments; position detecting means for detecting the amount of pressing of the measuring element into the object to be measured; and the pressing Error detection means for detecting a measurement error based on the amount, and the allowable error setting means increases the allowable error when the number of segments exceeds the maximum number of segments, and is measured by the error detection means. When an error is detected, the tolerance is reduced.

本発明では、設計輪郭に対して、所定の許容誤差(AD値)を加味した設計曲線(PCC曲線)を設定し、そのPCC曲線を複数のセグメントに分割して、分割されたセグメントに沿ってプローブを移動させることで、倣い測定が実施される。
ここで、本発明では、セグメント数判定手段により、セグメントの数(セグメント数)が最大セグメント数であるか否かを判定し、セグメント数が最大セグメント数である場合、許容誤差設定手段は、AD値を増加させる。
また、実際に倣い測定が実施された際に、エラー検出手段は、測定子の押込み量が許容範囲を超える場合に測定エラーを検出する。すなわち、押込み量が所定の最小値よりも小さい場合は離脱エラーを、また、押込み量が所定の最大値よりも大きい場合は押込みエラーを検出する。そして、許容誤差設定手段は、このような測定時のエラーが検出された場合に、AD値を減少させる。
以上のように、本発明では、セグメント数オーバーエラーが発生せず、かつ、測定時の測定エラーも発生しないような最適なAD値を設定することができる。よって、設計輪郭の分割による測定処理の煩雑化を回避することができる。
In the present invention, a design curve (PCC curve) taking into account a predetermined tolerance (AD value) is set for the design contour, the PCC curve is divided into a plurality of segments, and along the divided segments. The scanning measurement is performed by moving the probe.
Here, in the present invention, it is determined whether or not the number of segments (number of segments) is the maximum number of segments by the number of segments determination unit. When the number of segments is the maximum number of segments, the tolerance setting unit Increase the value.
In addition, when the scanning measurement is actually performed, the error detection unit detects a measurement error when the pressing amount of the probe exceeds the allowable range. That is, when the pushing amount is smaller than a predetermined minimum value, a separation error is detected, and when the pushing amount is larger than a predetermined maximum value, a pushing error is detected. The allowable error setting means decreases the AD value when such an error in measurement is detected.
As described above, in the present invention, it is possible to set an optimum AD value that does not cause an error in the number of segments and does not cause a measurement error during measurement. Therefore, it is possible to avoid complication of measurement processing due to division of the design contour.

本発明の形状測定装置において、前記設計曲線は、前記設計輪郭から、前記測定子の半径から前記プローブの前記被測定物への押込み量を減算した値だけオフセットした曲線であり、前記エラー検出手段により前記測定エラーが検出された際に、前記押込み量を、所定の下限値から所定の上限値の間で調整する押込み量調整手段を備え、前記許容誤差設定手段は、前記押込み量調整手段により調整された前記押込み量が、前記下限値又は前記上限値に達した場合で、かつ、前記エラー検出手段により前記測定エラーが検出される場合に、前記許容誤差を減少させることが好ましい。 In the shape measuring apparatus of the present invention, the design curve is a curve that is offset from the design contour by a value obtained by subtracting the amount of pushing of the probe into the object to be measured from the radius of the probe. When the measurement error is detected by the control unit, the control unit includes a pressing amount adjusting unit that adjusts the pressing amount between a predetermined lower limit value and a predetermined upper limit value, and the allowable error setting unit is controlled by the pressing amount adjusting unit. It is preferable to reduce the allowable error when the adjusted push-in amount reaches the lower limit value or the upper limit value, and when the measurement error is detected by the error detection means.

本発明では、プローブ位置の測定を実施して測定エラーが検出された場合に、まず、押込み量を調整する。このような構成では、上述のような許容誤差(AD値)の設定に加え、プローブの押込み量の調整により測定エラーを解消させることができる。また、設計輪郭を分割することで、測定エラーを回避する場合では、上述のように、分割した各設計輪郭に対してそれぞれ設計曲線(PCC曲線)やセグメントを設定した後、測定後に測定結果を結合する処理が煩雑となる。本発明では、AD値や押込み量の調節により、測定エラーが回避されるように調整するので、設計輪郭の分割による処理の煩雑化をより高い確率で回避することができる。
また、AD値を減少させると、セグメント数が増加することになり、セグメント数オーバーエラーが生じるおそれがある。これに対して、本発明では、AD値を減少させる前に、プローブの押込み量の調節を実施し、プローブの押込み量調節によって測定エラーを回避できない場合に、AD値を減少させる。このため、セグメント数オーバーエラーの発生を可能な限り抑制することができる。
In the present invention, when the measurement of the probe position is performed and a measurement error is detected, first, the pushing amount is adjusted. In such a configuration, in addition to the setting of the allowable error (AD value) as described above, the measurement error can be eliminated by adjusting the push-in amount of the probe. Also, in the case of avoiding measurement errors by dividing the design contour, as described above, after setting a design curve (PCC curve) and a segment for each divided design contour, the measurement result is obtained after measurement. The process to combine becomes complicated. In the present invention, adjustment is performed so that measurement errors are avoided by adjusting the AD value and the push-in amount, so that the processing complexity due to the division of the design contour can be avoided with a higher probability.
Further, when the AD value is decreased, the number of segments increases, and there is a possibility that an error in the number of segments will occur. On the other hand, in the present invention, before the AD value is decreased, the probe pressing amount is adjusted, and when the measurement error cannot be avoided by adjusting the probe pressing amount, the AD value is decreased. For this reason, generation | occurrence | production of the segment number over error can be suppressed as much as possible.

本発明の形状測定装置において、前記プローブを移動させる際の移動速度を設定する移動速度設定手段を備え、前記移動速度設定手段は、前記エラー検出手段によりエラーが検出され、かつ、前記押込み量調整手段により調整された前記押込み量が、前記下限値又は前記上限値に達した場合に前記プローブの移動速度を低減させ、前記許容誤差設定手段は、前記移動速度設定手段により低減された前記プローブの移動速度が、所定の最低移動速度に達した場合で、かつ、前記エラー検出手段により前記測定エラーが検出される場合に、前記許容誤差を減少させることが好ましい。 The shape measuring apparatus according to the present invention further includes a moving speed setting unit that sets a moving speed when the probe is moved, and the moving speed setting unit detects an error by the error detecting unit and adjusts the pushing amount. When the pushing amount adjusted by the means reaches the lower limit value or the upper limit value, the moving speed of the probe is reduced, and the allowable error setting means is configured to reduce the movement speed setting means. It is preferable to reduce the allowable error when the moving speed reaches a predetermined minimum moving speed and when the measurement error is detected by the error detecting means.

本発明では、上述した発明と同様、測定エラーが検出された際に、まず、押込み量を調整し、押込み量の調整により測定エラーが回避されなかった場合に、プローブの移動速度を減少させる。プローブの移動速度を減少させることは、測定時間の遅延を意味する。本発明では、押込み量が調整された後に、測定エラーが検出される場合に、移動速度を減少させるため、測定時間の遅延を可能な限り回避することができる。また、本発明では、許容誤差の設定、プローブの押込み量の調節、及びプローブの移動速度の調節により、測定エラーが回避されるように調整するので、設計輪郭の分割による処理の煩雑化を可能な限り回避することができる。
また、上記発明と同様、AD値を減少させると、セグメント数が増加することになり、セグメント数オーバーエラーが生じるおそれがある。これに対して、本発明では、AD値を減少させる前に、プローブの移動速度を調節することで、セグメント数オーバーエラーの発生を可能な限り抑制することができる。
In the present invention, similarly to the above-described invention, when a measurement error is detected, the push amount is first adjusted, and when the measurement error is not avoided by adjusting the push amount, the moving speed of the probe is decreased. Decreasing the moving speed of the probe means a measurement time delay. In the present invention , when a measurement error is detected after the push-in amount is adjusted, the moving speed is reduced, so that a delay in measurement time can be avoided as much as possible. Also, in the present invention, adjustment is performed so as to avoid measurement errors by setting tolerances, adjusting the probe push-in amount, and adjusting the probe moving speed, so the process can be complicated by dividing the design contour. It can be avoided as much as possible.
Similarly to the above-described invention, when the AD value is decreased, the number of segments increases, which may cause an over-segment error. On the other hand, in the present invention, the occurrence of the segment number over error can be suppressed as much as possible by adjusting the moving speed of the probe before reducing the AD value.

本発明の形状測定装置において、前記輪郭設定手段は、前記許容誤差設定手段により設定された前記許容誤差が所定の最小値に達し、かつ、前記エラー検出手段により前記測定エラーが検出される場合に、前記設計輪郭を分割することが好ましい。
本発明では、上述のような許容誤差設定手段によるAD値の設定により測定エラーが回避できなかった場合に、輪郭設定手段により設定される設計輪郭を複数に分割する。設計輪郭を分割しない場合、高精度な形状測定を実施できないが、設計輪郭を分割することで、セグメント数及び各セグメントの長さをより短くでき、セグメント数オーバーエラー及び測定エラーの発生を抑制できる。
In the shape measuring apparatus according to the aspect of the invention, the contour setting unit may be configured such that the allowable error set by the allowable error setting unit reaches a predetermined minimum value, and the measurement error is detected by the error detection unit. The design contour is preferably divided.
In the present invention, when the measurement error cannot be avoided by setting the AD value by the allowable error setting unit as described above, the design contour set by the contour setting unit is divided into a plurality. If the design contour is not divided, high-precision shape measurement cannot be performed. However, by dividing the design contour, the number of segments and the length of each segment can be shortened, and the occurrence of segment number over error and measurement error can be suppressed. .

本発明の形状測定方法は、先端に測定子を有するプローブと、前記測定子を被測定物の表面に倣って移動させる移動機構とを備え、前記測定子と前記被測定物の表面との接触を検出して前記被測定物の形状を測定する形状測定装置における形状測定方法であって、前記被測定物の形状データに基づいた設計輪郭を設定し、前記設計輪郭に沿って前記プローブを移動させる際に許容される許容誤差を設定し、前記設計輪郭及び前記許容誤差に基づいて、前記設計輪郭に沿い、かつ複数のセグメントで構成される設計曲線を設定する設定工程と、前記プローブの位置を検出して前記プローブの位置を測定するとともに、前記測定子の前記被測定物への押込み量を検出する測定工程と、前記設定工程において設定された前記セグメントの数が所定の最大セグメント数を超えるか否かを判定するセグメント数判定工程と、前記測定工程において検出される前記押込み量に基づいて測定エラーを検出するエラー検出工程と、を実施し、前記設定工程は、前記セグメント数判定工程により前記セグメントの数が前記最大セグメント数を超えると判定された場合、前記許容誤差を増加させ、前記エラー検出工程により測定エラーが検出された場合に前記許容誤差を減少させることを特徴とする。
本発明では、上述した発明と同様、セグメント数オーバーエラーが発生せず、かつ、測定時のエラーも発生しないような最適な許容誤差を設定することができる。よって、設計輪郭の分割による測定処理の煩雑化を回避することができる。
The shape measuring method of the present invention comprises a probe having a probe at the tip and a moving mechanism for moving the probe along the surface of the object to be measured, and the contact between the probe and the surface of the object to be measured Is a shape measuring method in a shape measuring apparatus for measuring the shape of the object to be measured, wherein a design contour based on the shape data of the object to be measured is set and the probe is moved along the design contour A setting step of setting an allowable error that is allowed when the probe is set, and setting a design curve that is formed along a plurality of segments along the design contour based on the design contour and the allowable error, and the position of the probe with measuring a detectable to the position of the probe, a measuring step of detecting a pressing amount of the to be measured of the measuring element, the number of said segments set in the setting step is predetermined And segment number determination step of determining whether or not more than the number of large segments, wherein the error detection step of detecting a measurement error, was performed based on the push amount detected in the measuring step, the setting step, the When the number of segments is determined to exceed the maximum number of segments by the segment number determination step, the tolerance is increased, and when the measurement error is detected by the error detection step, the tolerance is decreased. Features.
In the present invention, similarly to the above-described invention, it is possible to set an optimum allowable error that does not cause an error in the number of segments and does not cause an error during measurement. Therefore, it is possible to avoid complication of measurement processing due to division of the design contour.

本発明に係る一実施形態の形状測定装置である三次元測定装置を示す全体模式図。The whole schematic diagram which shows the three-dimensional measuring apparatus which is the shape measuring apparatus of one Embodiment which concerns on this invention. 本実施形態の三次元測定装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the three-dimensional measuring apparatus of this embodiment. 本実施形態における、設計データ、PCC曲線、プローブ(測定子)の移動軌跡、及び軌道誤差の一例を示す図。The figure which shows an example of the design data in this embodiment, a PCC curve, the movement locus | trajectory of a probe (measuring element), and a locus | trajectory error. 本実施形態の形状測定方法におけるプローブを被測定物の表面に倣って移動させる際のエラー回避方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the error avoidance method at the time of moving the probe in the shape measuring method of this embodiment according to the surface of a to-be-measured object.

以下、本発明に係る一実施形態について、図面に基づいて説明する。
〔三次元測定機の概略構成〕
図1は、本発明に係る一実施形態の形状測定装置である三次元測定機1を示す全体模式図である。図2は、三次元測定機1の概略構成を示すブロック図である。
なお、図1では、上方向を+Z軸方向とし、このZ軸に直交する2軸をそれぞれX軸及びY軸として説明する。なお、当該X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向により、マシン座標系が規定される。以下の図面においても同様である。
三次元測定機1は、図1に示すように、三次元測定機本体2と、三次元測定機本体2の駆動制御を実行するモーションコントローラー3と、操作レバー等を介してモーションコントローラー3に指令を与え、三次元測定機本体2を手動で操作するための操作手段4と、モーションコントローラー3に所定の指令を与えるとともに、演算処理を実行するホストコンピューター5と、とを備える。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Schematic configuration of CMM]
FIG. 1 is an overall schematic diagram showing a coordinate measuring machine 1 which is a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the coordinate measuring machine 1.
In FIG. 1, the upper direction is defined as the + Z-axis direction, and two axes orthogonal to the Z-axis are described as the X-axis and the Y-axis, respectively. The machine coordinate system is defined by the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. The same applies to the following drawings.
As shown in FIG. 1, the coordinate measuring machine 1 instructs the motion controller 3 through a coordinate measuring machine body 2, a motion controller 3 that performs drive control of the coordinate measuring machine body 2, and an operation lever. And a host computer 5 for manually operating the coordinate measuring machine main body 2 and for giving a predetermined command to the motion controller 3 and executing arithmetic processing.

〔三次元測定機本体の構成〕
三次元測定機本体2は、図1に示すように、被測定物を測定するための球状の測定子211Aを有するプローブ21と、プローブ21を保持するとともに、プローブ21を移動させる移動機構22と、移動機構22が立設される定盤23とを備える。
プローブ21は、図1に示すように、測定子211Aを先端側(−Z軸方向側)に有するスタイラス211と、スタイラス211の基端側(+Z軸方向側)を支持する支持機構212とを備える。
[Configuration of CMM body]
As shown in FIG. 1, the coordinate measuring machine main body 2 includes a probe 21 having a spherical probe 211 </ b> A for measuring an object to be measured, a moving mechanism 22 that holds the probe 21 and moves the probe 21. And a surface plate 23 on which the moving mechanism 22 is erected.
As shown in FIG. 1, the probe 21 includes a stylus 211 having a probe 211A on the distal end side (−Z axis direction side) and a support mechanism 212 that supports the proximal end side (+ Z axis direction side) of the stylus 211. Prepare.

支持機構212は、スタイラス211をX,Y,Z軸の各軸方向に付勢することで所定位置に位置決めするように支持する。そして、支持機構212は、外力が加わった場合、すなわち測定子211Aが被測定物に当接した場合には、スタイラス211を一定の範囲内でX,Y,Z軸の各軸方向に移動可能としている。
この支持機構212は、具体的な図示は省略したが、スタイラス211の各軸方向の位置をそれぞれ検出するためのプローブセンサーを備える。
なお、各プローブセンサーは、スタイラス211の各軸方向の移動量に応じたパルス信号を出力する位置センサーである。
The support mechanism 212 supports the stylus 211 so as to be positioned at a predetermined position by urging the stylus 211 in the X, Y, and Z axis directions. The support mechanism 212 can move the stylus 211 in the X, Y, and Z axis directions within a certain range when an external force is applied, that is, when the probe 211A contacts the object to be measured. It is said.
Although not specifically shown, the support mechanism 212 includes a probe sensor for detecting the position of the stylus 211 in each axial direction.
Each probe sensor is a position sensor that outputs a pulse signal corresponding to the amount of movement of the stylus 211 in each axial direction.

移動機構22は、図1または図2に示すように、プローブ21を保持するとともに、プローブ21のスライド移動を可能とするスライド機構24と、スライド機構24を駆動することでプローブ21を移動させる駆動機構25とを備える。
スライド機構24は、図1に示すように、定盤23におけるX軸方向の両端から+Z軸方向に延出し、Y軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる2つのコラム241と、各コラム241にて支持され、X軸方向に沿って延出するビーム242と、Z軸方向に沿って延出する筒状に形成され、ビーム242上をX軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられるスライダ243と、スライダ243の内部に挿入されるとともに、スライダ243の内部をZ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられるラム244とを備える。
As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the moving mechanism 22 holds the probe 21 and allows the probe 21 to move by driving the slide mechanism 24 and the slide mechanism 24. And a mechanism 25.
As shown in FIG. 1, the slide mechanism 24 includes two columns 241 that extend in the + Z-axis direction from both ends of the surface plate 23 in the X-axis direction and are slidable along the Y-axis direction, and each column 241. And a slider that is formed in a cylindrical shape that extends along the Z-axis direction and is slidable along the X-axis direction. 243, and a ram 244 that is inserted into the slider 243 and is slidable along the Z-axis direction inside the slider 243.

駆動機構25は、図1または図2に示すように、各コラム241のうち、+X軸方向側のコラム241を支持するとともに、Y軸方向に沿ってスライド移動させるY軸駆動部251Yと、ビーム242上をスライドさせてスライダ243をX軸方向に沿って移動させるX軸駆動部251X(図2)と、スライダ243の内部をスライドさせてラム244をZ軸方向に沿って移動させるZ軸駆動部251Z(図2)とを備える。   As shown in FIG. 1 or 2, the drive mechanism 25 supports a column 241 on the + X-axis direction side among the columns 241, and slides along the Y-axis direction, and a beam 251Y. X-axis drive unit 251X (FIG. 2) that slides 242 and moves slider 243 along the X-axis direction, and Z-axis drive that slides inside slider 243 and moves ram 244 along the Z-axis direction Part 251Z (FIG. 2).

X軸駆動部251X、Y軸駆動部251Y、及びZ軸駆動部251Zには、具体的な図示は省略したが、スライダ243、各コラム241、及びラム244の各軸方向の位置を検出するためのスケールセンサーがそれぞれ設けられている。
なお、各スケールセンサーは、スライダ243、各コラム241、及びラム244の移動量に応じたパルス信号を出力する位置センサーである。
Although not specifically shown in the X-axis drive unit 251X, the Y-axis drive unit 251Y, and the Z-axis drive unit 251Z, in order to detect the position of the slider 243, each column 241, and the ram 244 in each axial direction. Each of the scale sensors is provided.
Each scale sensor is a position sensor that outputs a pulse signal corresponding to the amount of movement of the slider 243, each column 241, and the ram 244.

〔モーションコントローラーの構成〕
モーションコントローラー3は、図2に示すように、指令取得部31と、パラメータ設定部32と、駆動制御部33と、カウンタ部34と、位置測定部35と、エラー検出部36と、を備える。また、モーションコントローラー3は、図1に示すように、操作手段4が設けられ、手動による三次元測定機本体2の操作も可能となる。
指令取得部31は、ホストコンピューター5から、プローブ21を駆動させるためのPCCデータを取得する。PCCデータには、プローブ21を移動させるための移動経路が含まれる。
パラメータ設定部32は、本発明における押込み量調整手段及び移動速度設定手段として機能し、PCCデータに基づいて、プローブ21を移動させる際の速度パターンを設定する。また、パラメータ設定部32は、エラー検出部36によりエラーが検出された際に、プローブ21の移動速度(倣い速度V)や、押込み量Eを調節する。
駆動制御部33は、パラメータ設定部32により設定された速度パターンに基づいて、駆動機構25を制御し、PCCデータにて指定された移動経路に沿ってプローブ21を移動させる。
カウンタ部34は、上述した各スケールセンサーから出力されるパルス信号をカウントしてスライド機構24の移動量を計測するとともに、上述した各プローブセンサーから出力されるパルス信号をカウントしてスタイラス211の移動量を計測する。
位置測定部35は、カウンタ部34にて計測されたスライド機構24及びスタイラス211の各移動量に基づいて、測定子211Aの位置(プローブ位置)を検出る。また、位置測定部35は、本発明の押込み量検出手段として機能し、プローブセンサーからの出力値に基づいて、プローブ21の押込み量(測定子211Aの被測定物Wに対する押込み量)を算出する。
エラー検出部36は、位置測定部35により算出されたプローブ21の押込み量に基づいて、測定エラー(離脱エラー及び押込みエラー)を検出する。すなわち、押込み量が所定の最小値より小さい場合に離脱エラーを、押込み量が所定の最大値より大きい場合に押込みエラーを出力する。
[Configuration of motion controller]
As illustrated in FIG. 2, the motion controller 3 includes a command acquisition unit 31, a parameter setting unit 32, a drive control unit 33, a counter unit 34, a position measurement unit 35, and an error detection unit 36. In addition, as shown in FIG. 1, the motion controller 3 is provided with an operation means 4 so that the CMM main body 2 can be manually operated.
The command acquisition unit 31 acquires PCC data for driving the probe 21 from the host computer 5. The PCC data includes a movement path for moving the probe 21.
The parameter setting unit 32 functions as a push-in amount adjusting unit and a moving speed setting unit in the present invention, and sets a speed pattern for moving the probe 21 based on the PCC data. Further, the parameter setting unit 32 adjusts the moving speed (the scanning speed V) of the probe 21 and the push-in amount E when an error is detected by the error detection unit 36.
The drive control unit 33 controls the drive mechanism 25 based on the speed pattern set by the parameter setting unit 32 and moves the probe 21 along the movement path specified by the PCC data.
The counter unit 34 counts the pulse signal output from each scale sensor described above to measure the movement amount of the slide mechanism 24 and counts the pulse signal output from each probe sensor described above to move the stylus 211. Measure the amount.
The position measurement unit 35 detects the position (probe position) of the probe 211A based on the movement amounts of the slide mechanism 24 and the stylus 211 measured by the counter unit 34. Further, the position measuring unit 35 functions as an indentation amount detection unit of the present invention, and calculates the indentation amount of the probe 21 (indentation amount of the measuring element 211A with respect to the object W to be measured) based on the output value from the probe sensor. .
The error detection unit 36 detects measurement errors (detachment error and pressing error) based on the pressing amount of the probe 21 calculated by the position measuring unit 35. That is, a release error is output when the push amount is smaller than the predetermined minimum value, and a push error is output when the push amount is larger than the predetermined maximum value.

〔ホストコンピューターの構成〕
ホストコンピューター5は、CPU(Central Processing Unit)や、メモリ等を備えて構成され、モーションコントローラー3に所定の指令を与えることで三次元測定機本体2を制御する。また、ホストコンピューター5は、入力手段61及び出力手段62を備える。なお、入力手段61は、三次元測定機1における測定条件等をホストコンピューター5に入力するものであり、出力手段62は、三次元測定機1による測定結果を出力するものである。
このホストコンピューター5は、図2に示すように、情報取得部51と、輪郭設定部52と、AD設定部53と、経路設定部54と、経路判定部55と、形状解析部56と、記憶部57とを備える。
情報取得部51は、CADシステム(図示略)から被測定物Wの設計データ(CADデータや、NURBSデータ等)を取得する。
[Configuration of host computer]
The host computer 5 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like, and controls the coordinate measuring machine main body 2 by giving a predetermined command to the motion controller 3. The host computer 5 includes input means 61 and output means 62. The input means 61 is for inputting measurement conditions and the like in the coordinate measuring machine 1 to the host computer 5, and the output means 62 is for outputting a measurement result by the coordinate measuring machine 1.
As shown in FIG. 2, the host computer 5 includes an information acquisition unit 51, an outline setting unit 52, an AD setting unit 53, a route setting unit 54, a route determination unit 55, a shape analysis unit 56, and a storage. Part 57.
The information acquisition unit 51 acquires design data (CAD data, NURBS data, etc.) of the workpiece W from a CAD system (not shown).

輪郭設定部52は、本発明の輪郭設定手段であり、設計データ、測定子211Aの半径R、及びプローブ21の基準押込み量Eに基づいて、プローブ21を被測定物Wの表面に倣って移動させる際の理想の設計値倣いの軌道である設計輪郭を設定する。
図3は、本実施形態において設計データに対して設定される設計輪郭、PCC曲線(設計曲線)の一部、及び測定処理における実際の測定子211Aの移動軌跡の一例を示す図である。
輪郭設定部52は、図3に示すように、測定子211Aの半径Rから基準押込み量Eを減じた値をオフセット量として、設計データから当該オフセット量だけ法線方向に移動した曲線を設定輪郭として設定する。
AD設定部53は、本発明の許容誤差設定手段であり、設計輪郭に対する、実際にプローブ21を移動させる際の軌道の許容誤差(AD値)を設定する。
経路設定部54は、本発明の経路設定手段であり、設計輪郭及びAD値に基づいて、PCC曲線(設計曲線)を算出する。このPCC曲線は、複数のセグメントで構成され、これらのセグメントは補間点により分割されている。実際の倣い測定では、補間点(i)と、補間点(i)に対応する補間点(i+1)とを結ぶ直線(補間直線(i))に沿ってプローブ21を移動させる。
経路判定部55は、本発明のセグメント判定手段であり、経路設定部54により設定されたPCC曲線に含まれるセグメントの数(セグメント数)が所定の最大セグメント数以下であるか否かを判定する。例えば、最大セグメント数に対する設定されたセグメント数の割合を算出し、100%以下であるか否かを判定する。
形状解析部56は、モーションコントローラー3から出力された測定データに基づいて被測定物の表面形状データを算出し、算出した被測定物の表面形状データの誤差や歪み等を求める形状解析を行う。
記憶部57は、ホストコンピューター5で用いられる各種データ、被測定物Wの形状に関する設計データ等が記憶されている。
The contour setting unit 52 is contour setting means of the present invention, and moves the probe 21 along the surface of the workpiece W based on the design data, the radius R of the probe 211A, and the reference pushing amount E of the probe 21. A design contour which is an ideal trajectory for copying the design value is set.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the design contour, a part of the PCC curve (design curve) set for the design data in this embodiment, and the actual movement locus of the actual probe 211A in the measurement process.
As shown in FIG. 3, the contour setting unit 52 sets a value obtained by subtracting the reference push amount E from the radius R of the measuring element 211A as an offset amount, and sets a curve moved from the design data in the normal direction by the offset amount. Set as.
The AD setting unit 53 is an allowable error setting unit of the present invention, and sets an allowable error (AD value) of the trajectory when the probe 21 is actually moved with respect to the design contour.
The route setting unit 54 is a route setting unit of the present invention, and calculates a PCC curve (design curve) based on the design contour and the AD value. This PCC curve is composed of a plurality of segments, and these segments are divided by interpolation points. In actual scanning measurement, the probe 21 is moved along a straight line (interpolation straight line (i)) connecting the interpolation point (i) and the interpolation point (i + 1) corresponding to the interpolation point (i).
The route determination unit 55 is a segment determination unit of the present invention, and determines whether or not the number of segments (number of segments) included in the PCC curve set by the route setting unit 54 is equal to or less than a predetermined maximum number of segments. . For example, the ratio of the set number of segments to the maximum number of segments is calculated, and it is determined whether or not it is 100% or less.
The shape analysis unit 56 calculates the surface shape data of the object to be measured based on the measurement data output from the motion controller 3, and performs shape analysis to obtain errors, distortions, and the like of the calculated surface shape data of the object to be measured.
The storage unit 57 stores various data used by the host computer 5, design data related to the shape of the workpiece W, and the like.

[三次元測定機の動作]
次に、上述したような三次元測定機1の動作について説明する。
図4は、本実施形態の形状測定方法における、プローブ21を被測定物Wの表面に倣って移動させる際のエラー回避方法を示すフローチャートである。
本実施形態では、被測定物Wの表面形状を測定する際、ホストコンピューター5の情報取得部51は、CADシステムから、被測定物Wの設定データであるNURBS(Non-Uniform Rational B-Spline:非一様有理Bスプライン)データを取得する(ステップS1)。
次に、輪郭設定部52は、取得した設計データに基づいて、設計輪郭を算出(設定)する(ステップS2)。具体的には、上述したように、測定子211Aの半径をR、基準押込み量をEとした際に、オフセット量をR−Eとして算出する。そして、図3に示すように、設計データの曲線を、算出されたオフセット量だけ法線方向にオフセットさせた曲線を設計輪郭として設定する。
また、AD設定部53は、AD値をデフォルト値(例えば、0.1mm)に設定し(ステップS3)、AD設定フラグ(AD_FLAG)を0に設定する(ステップS4)。このAD設定フラグは、AD値を変更する際のモードを示すフラグデータであり、本実施形態では、AD設定フラグが「0」である場合ではAD値を増加させるAD増加モード、「1」である場合ではAD値を減少させるAD減少モードを示す。
[Operation of CMM]
Next, the operation of the coordinate measuring machine 1 as described above will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing an error avoidance method when the probe 21 is moved along the surface of the workpiece W in the shape measurement method of the present embodiment.
In the present embodiment, when measuring the surface shape of the workpiece W, the information acquisition unit 51 of the host computer 5 receives NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline: setting data of the workpiece W from the CAD system. (Non-uniform rational B-spline) data is acquired (step S1).
Next, the contour setting unit 52 calculates (sets) a design contour based on the acquired design data (step S2). Specifically, as described above, when the radius of the measuring element 211A is R and the reference pushing amount is E, the offset amount is calculated as RE. Then, as shown in FIG. 3, a curve obtained by offsetting the curve of the design data in the normal direction by the calculated offset amount is set as the design contour.
Further, the AD setting unit 53 sets the AD value to a default value (for example, 0.1 mm) (step S3), and sets the AD setting flag (AD_FLAG) to 0 (step S4). The AD setting flag is flag data indicating a mode for changing the AD value. In the present embodiment, when the AD setting flag is “0”, the AD increasing mode for increasing the AD value is “1”. In some cases, an AD reduction mode for reducing the AD value is shown.

この後、経路設定部54は、PCC計算を実行してPCCデータ(PCC曲線)を生成する(ステップS5)。
具体的には、経路設定部54は、設計輪郭とAD値とに基づいて、PCC曲線を算出する。ここで、AD値は、設計輪郭をPCC曲線に変換する際の最大許容偏差であり、経路設定部54は、AD値に基づいた所定寸法だけ設計輪郭の法線方向にオフセットさせたPCC曲線を算出する。なお、上述のように、PCC曲線は、複数の補間点を含み、これらの補間点により、当該PCC曲線は、複数のセグメントに分割されている。
そして、経路判定部55は、最大セグメント数に対するセグメント数の割合(セグメント数率(%))を算出し、100%以下であるか否かを判定する(ステップS6)。
Thereafter, the path setting unit 54 executes PCC calculation to generate PCC data (PCC curve) (step S5).
Specifically, the route setting unit 54 calculates a PCC curve based on the design contour and the AD value. Here, the AD value is the maximum allowable deviation when the design contour is converted into a PCC curve, and the path setting unit 54 offsets the PCC curve offset in the normal direction of the design contour by a predetermined dimension based on the AD value. calculate. As described above, the PCC curve includes a plurality of interpolation points, and the PCC curve is divided into a plurality of segments by these interpolation points.
Then, the path determination unit 55 calculates the ratio of the number of segments to the maximum number of segments (segment number rate (%)), and determines whether it is 100% or less (step S6).

ステップS6において、「No」と判定された場合は、経路判定部55によりセグメント数オーバーエラーが出力される。この場合、AD設定部53は、AD設定フラグが「1」であるか否か(AD減少モードであるか否か)を判定する(ステップS7)。
ステップS7において、「No」と判定された場合は、AD設定部53は、AD値が所定の最大AD値であるか否かを判定する(ステップS8)。
このステップS8で「No」と判定された場合、AD設定部53は、AD値を所定値増加させる(ステップS9)。増加させる値としては、予め設定された値であってもよく、セグメント数率を参照し、セグメント数率が100%以下となるように、AD値を算出してもよい。この後、ステップS5に戻り、PCCデータを再算出して、プローブ21の移動経路を再設定する。
一方、ステップS7及びステップS8において、「Yes」と判定された場合は、後述するステップS19に進む。
また、上記ステップS6において、「Yes」と判定された場合(セグメント数率が100%以下であると判定された場合)、設定されたPCCデータがモーションコントローラー3に出力される。
If it is determined as “No” in step S <b> 6, a segment number over error is output by the path determination unit 55. In this case, the AD setting unit 53 determines whether or not the AD setting flag is “1” (whether or not the AD reduction mode is set) (step S7).
If it is determined “No” in step S7, the AD setting unit 53 determines whether or not the AD value is a predetermined maximum AD value (step S8).
If it is determined “No” in step S8, the AD setting unit 53 increases the AD value by a predetermined value (step S9). The value to be increased may be a preset value, or the AD value may be calculated such that the segment number rate is 100% or less with reference to the segment number rate. Thereafter, the process returns to step S5, the PCC data is recalculated, and the movement path of the probe 21 is reset.
On the other hand, if “Yes” is determined in step S7 and step S8, the process proceeds to step S19 described later.
If it is determined as “Yes” in step S <b> 6 (when the segment rate is determined to be 100% or less), the set PCC data is output to the motion controller 3.

モーションコントローラー3は、指令取得部31によりPCCデータを含む測定指令を受けると、パラメータ設定部32によりPCCデータに沿ってプローブ21を移動させるための速度パターンを決定する。速度パターンの設定方法としては、例えば、特開2014−21004号公報にて示される周知の方法等が挙げられ、この場合、ホストコンピューター5から出力される測定指令に、測定速度値を含ませておけばよい。
そして、モーションコントローラー3は、三次元測定機本体2の駆動機構25を制御し、設定された速度パターンで、PCCデータの各セグメントに沿ってプローブ21を移動させる。すなわち、倣い形状測定を実施する(ステップS10)。
When the motion controller 3 receives a measurement command including PCC data from the command acquisition unit 31, the parameter setting unit 32 determines a speed pattern for moving the probe 21 along the PCC data. As a speed pattern setting method, for example, a well-known method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-21004 is cited. In this case, a measurement speed value is included in a measurement command output from the host computer 5. Just keep it.
Then, the motion controller 3 controls the drive mechanism 25 of the coordinate measuring machine main body 2 to move the probe 21 along each segment of the PCC data with the set speed pattern. That is, the scanning shape measurement is performed (step S10).

また、このステップS10では、位置測定部35は、例えば一定のサンプリング間隔でカウンタ部34にて計測されたスライド機構24及びスタイラス211の各移動量を取り込む。そして、位置測定部35は、取り込んだスライド機構24及びスタイラス211の各移動量に基づいて、プローブ位置、及びプローブ21の押込み量(測定子211Aの被測定物Wへの押込み量)を算出する。プローブの押込み量の算出としては、例えばプローブセンサーの出力値を(Px,Py,Pz)とした際に、押込み量を(Px+Py+Pz1/2として算出する。 In step S10, the position measurement unit 35 takes in the movement amounts of the slide mechanism 24 and the stylus 211 measured by the counter unit 34 at a constant sampling interval, for example. Then, the position measuring unit 35 calculates the probe position and the pushing amount of the probe 21 (the pushing amount of the measuring element 211A into the workpiece W) based on the taken movement amounts of the slide mechanism 24 and the stylus 211. . For example, when the probe sensor output value is (Px, Py, Pz), the push amount is calculated as (Px 2 + Py 2 + Pz 2 ) 1/2 .

また、ステップS10の測定処理では、エラー検出部36は、算出されたプローブ21の押込み量に基づいて、測定エラーが発生したか否かを判定する。例えば、エラー検出部36は、押込み量E=(Px+Py+Pz1/2<0.05mmの場合に離脱エラーを検出し、押込み量E=(Px+Py+Pz1/2>0.7mmの場合に押込みエラーを検出する。
モーションコントローラー3の駆動制御部33は、ステップS10の測定処理において、上記のような測定エラー(離脱エラー及び押込みエラー)がエラー検出部36により検出されたか否を監視し、測定が成功したか否かを判定する(ステップS11)。
ステップS11において「Yes」と判定された場合(測定エラーが検出されなかった場合)は、測定結果をホストコンピューター5に出力し、ホストコンピューター5の形状解析部56により被測定物Wの形状解析処理が実施され、測定処理が終了される。
In the measurement process of step S10, the error detection unit 36 determines whether a measurement error has occurred based on the calculated push amount of the probe 21. For example, the error detection unit 36 detects a separation error when the pushing amount E = (Px 2 + Py 2 + Pz 2 ) 1/2 <0.05 mm, and the pushing amount E = (Px 2 + Py 2 + Pz 2 ) 1 / 2 > Push-in error is detected when 0.7 mm.
The drive control unit 33 of the motion controller 3 monitors whether or not the measurement error (detachment error and push-in error) as described above is detected by the error detection unit 36 in the measurement process of step S10, and whether or not the measurement is successful. Is determined (step S11).
When it is determined as “Yes” in step S11 (when no measurement error is detected), the measurement result is output to the host computer 5, and the shape analysis unit 56 of the host computer 5 performs the shape analysis processing of the workpiece W. Is performed, and the measurement process is terminated.

一方、ステップS11において「No」と判定された場合(測定エラーが検出された場合)は、パラメータ設定部32は、プローブ21の被測定物Wへの押込み量Eが上限値または下限値であるかを判定する(ステップS12)。なお、ステップS10において、測定処理中に測定エラーが検出されると、即座にステップS11において「No」と判定して、ステップS12に移行してもよい。
ステップS12において「No」と判定された場合(押込み量Eが下限値から上限値までの間の値である場合)は、押込み量Eの調節により、測定エラーを回避できる可能性があるとして、パラメータ設定部32は、押込み量Eの調節を実施する(ステップS13)。例えば、エラー検出部36により離脱エラーが検出された場合、パラメータ設定部32は、押込み量Eを所定量加増補正し、補正された押込み量Eをホストコンピューター5に出力する。また、エラー検出部36により押込みエラーが検出された場合、パラメータ設定部32は、押込み量Eを所定量減少補正し、補正された押込み量Eをホストコンピューター5に出力する。
この後、ホストコンピューター5は、ステップS5の処理に戻る。すなわち、経路設定部54は、設計輪郭と、AD値と、補正された押込み量Eとに基づいて、PCCデータを再計算する。
On the other hand, when it is determined as “No” in Step S11 (when a measurement error is detected), the parameter setting unit 32 indicates that the pushing amount E of the probe 21 into the workpiece W is the upper limit value or the lower limit value. Is determined (step S12). If a measurement error is detected during the measurement process in step S10, the determination may be “No” immediately in step S11, and the process may proceed to step S12.
When it is determined as “No” in step S12 (when the pushing amount E is a value between the lower limit value and the upper limit value), the measurement error may be avoided by adjusting the pushing amount E. The parameter setting unit 32 adjusts the push amount E (step S13). For example, when a separation error is detected by the error detection unit 36, the parameter setting unit 32 increases and corrects the push amount E by a predetermined amount and outputs the corrected push amount E to the host computer 5. When the error detection unit 36 detects a pressing error, the parameter setting unit 32 corrects the pressing amount E by a predetermined amount and outputs the corrected pressing amount E to the host computer 5.
Thereafter, the host computer 5 returns to the process of step S5. That is, the route setting unit 54 recalculates the PCC data based on the design contour, the AD value, and the corrected push amount E.

また、ステップS12において、「Yes」と判定された場合は、押込み量Eの調整による測定エラーの回避が不可能であると判定する。
この場合、パラメータ設定部32は、プローブ21の移動速度(倣い速度V)が減速可能であるか否かを判定する(ステップS14)。ステップS14において、プローブ21の倣い速度Vが所定の最低速度ではない場合は、減速可能であると判定し(ステップS14;Yes)、パラメータ設定部32は、倣い速度Vを所定量減速させ(ステップS15)、減速された倣い速度Vをホストコンピューター5に出力する。
この後、ホストコンピューター5は、ステップS5の処理に戻る。
なお、本実施形態では、ステップS15の後、ステップS5に戻る例を示すが、パラメータ設定部32により、PCCデータに対する速度パターンを再計算し、ステップS10の処理に戻ってもよい。
If it is determined as “Yes” in step S12, it is determined that it is impossible to avoid a measurement error by adjusting the push amount E.
In this case, the parameter setting unit 32 determines whether or not the moving speed (the scanning speed V) of the probe 21 can be decelerated (step S14). In step S14, when the scanning speed V of the probe 21 is not the predetermined minimum speed, it is determined that deceleration is possible (step S14; Yes), and the parameter setting unit 32 decelerates the scanning speed V by a predetermined amount (step S14). S15), the scanning speed V that has been decelerated is output to the host computer 5.
Thereafter, the host computer 5 returns to the process of step S5.
In the present embodiment, an example is shown in which the process returns to step S5 after step S15, but the speed pattern for the PCC data may be recalculated by the parameter setting unit 32 and the process may return to step S10.

ステップS14において、「No」と判定された場合、モーションコントローラー3は、押込み量E及び倣い速度Vにより回避不可能な測定エラーが検出された旨をホストコンピューター5に返す。そして、ホストコンピューター5のAD設定部53は、AD値が予め設定された最小AD値であるか否かを判定する(ステップS16)。
ステップS16において、「No」と判定された場合、AD設定部53は、AD設定フラグをAD_FLAG=1(AD減少モード)に設定する(ステップS17)。この後、AD設定部53は、AD値を所定値減少させる(ステップS18)。減少させる値としては、予め設定された値であってもよく、セグメント数率を参照し、セグメント数率が100%以下となる範囲でAD値を算出してもよい。この後、ステップS5に戻り、PCCデータを再算出して、プローブ21の移動経路を再設定する。
If it is determined as “No” in step S <b> 14, the motion controller 3 returns to the host computer 5 that an unavoidable measurement error has been detected due to the pushing amount E and the copying speed V. Then, the AD setting unit 53 of the host computer 5 determines whether or not the AD value is a preset minimum AD value (step S16).
If it is determined “No” in step S16, the AD setting unit 53 sets the AD setting flag to AD_FLAG = 1 (AD decrease mode) (step S17). Thereafter, the AD setting unit 53 decreases the AD value by a predetermined value (step S18). The value to be decreased may be a preset value, or the AD value may be calculated in a range where the segment number rate is 100% or less with reference to the segment number rate. Thereafter, the process returns to step S5, the PCC data is recalculated, and the movement path of the probe 21 is reset.

一方、ステップS16において「Yes」と判定された場合、また、ステップS7及びステップS8において「Yes」と判定された場合、AD設定部53は、AD設定フラグをAD_FLAG=0(AD増加モード)に設定する(ステップS19)。
そして、輪郭設定部52は、ステップS2により設定された設計輪郭を、N分割する(ステップS20)。分割数としては、ステップS20の処理を繰り返し実施することで、徐々に増加させる。例えば、最初に分割する際には2分割とし、再度ステップS5〜ステップS18の処理を実施することで、3分割にする等、分割数を増やしていく。
この後、押込み量E、倣い速度V、及びAD値をデフォルト値(又は初期値)に戻し、ステップS5の処理に戻る。
On the other hand, if “Yes” is determined in step S16, or if “Yes” is determined in step S7 and step S8, the AD setting unit 53 sets the AD setting flag to AD_FLAG = 0 (AD increase mode). Set (step S19).
Then, the contour setting unit 52 divides the design contour set in step S2 into N (step S20). The number of divisions is gradually increased by repeatedly performing the process of step S20. For example, when dividing first, the number of divisions is increased, for example, by dividing into two, and performing the processing from step S5 to step S18 again to divide into three.
Thereafter, the pressing amount E, the scanning speed V, and the AD value are returned to the default values (or initial values), and the process returns to step S5.

[本実施形態の作用効果]
本実施形態の三次元測定機1では、輪郭設定部52は、設計データに基づいて設計輪郭を設定し、経路設定部54は、設計輪郭と、AD設定部53により設定されたAD値とに基づいて、複数のセグメントにより構成されたPCC曲線を設定する。そして、経路判定部55は、設定されたPCC曲線のセグメント数率が100%以下であるか否かを判定する。AD設定部53は、セグメント数率が100%を超える場合に、AD値を増大させ、経路設定部54は、設定されたAD値に基づいて再度PCCデータを生成する。これにより、セグメント数オーバーエラーを回避することができる。
また、測定処理において、位置測定部35は、プローブ位置と、プローブ21の押込み量とを算出し、エラー検出部36は、このプローブ21の押込み量に基づいて、測定エラーを検出する。そして、AD設定部53は、測定エラーが検出された場合に、AD値を減少させて、経路設定部54は、設定されたAD値に基づいて再度PCCデータを生成する。これにより、測定エラーが回避されるように、適切なAD値を設定することができる。
以上により、本実施形態では、セグメント数オーバーエラー、測定エラー(離脱エラー及び押込みエラー)が生じない最適なAD値を設定することができる。したがって、従来のように、設計輪郭の分割や、倣い速度の減速による測定時間の遅延を極力回避させることができ、三次元測定機1を最適な測定状態に設定することができる。
[Operational effects of this embodiment]
In the coordinate measuring machine 1 of the present embodiment, the contour setting unit 52 sets a design contour based on the design data, and the path setting unit 54 converts the design contour and the AD value set by the AD setting unit 53. Based on this, a PCC curve composed of a plurality of segments is set. Then, the route determination unit 55 determines whether or not the set segment number rate of the PCC curve is 100% or less. The AD setting unit 53 increases the AD value when the segment rate exceeds 100%, and the path setting unit 54 generates PCC data again based on the set AD value. Thereby, the segment number over error can be avoided.
In the measurement process, the position measurement unit 35 calculates the probe position and the push amount of the probe 21, and the error detection unit 36 detects a measurement error based on the push amount of the probe 21. Then, when a measurement error is detected, the AD setting unit 53 decreases the AD value, and the path setting unit 54 generates PCC data again based on the set AD value. Thereby, an appropriate AD value can be set so that a measurement error is avoided.
As described above, in the present embodiment, it is possible to set an optimum AD value that does not cause an error in the number of segments and a measurement error (separation error and push-in error). Therefore, as in the prior art, it is possible to avoid the delay of the measurement time due to the division of the design contour and the reduction of the scanning speed as much as possible, and the coordinate measuring machine 1 can be set to the optimum measurement state.

本実施形態の三次元測定機1は、エラー検出部36により測定エラーが検出された場合に、パラメータ設定部32により、プローブ21の押込み量を調節し、それでも測定エラーが回避できない場合に、AD設定部53によりAD値を再設定する。
すなわち、AD値のみの設定により測定エラーを回避させる場合では限界があり、設計輪郭を分割する必要が早期に生じる可能性がある。これに対して、本実施形態では、上記のように、プローブ21の押込み量Eの調節と、AD値の調節との双方により測定エラーを回避させるため、設計輪郭の分割が必要な局面が生じるのを極力抑えることができる。
また、本実施形態では、測定エラーが生じた際に、AD値の再設定の前に、プローブ21の押込み量の調節を行う。AD値を減少させると、設定されるセグメント数が増加し、これに伴い、セグメント数オーバーエラーが発生する可能性がある。これに対して、プローブ21の押込み量Eの調節を先に実施し、プローブの押込み量Eの調整で測定エラーを回避できない場合に、AD値を減少させることで、セグメント数オーバーエラーの発生を極力抑えることができる。これにより、より早期に三次元測定機1を最適な測定状態に設定することができる。
In the coordinate measuring machine 1 of the present embodiment, when a measurement error is detected by the error detection unit 36, the parameter setting unit 32 adjusts the push amount of the probe 21. The setting unit 53 resets the AD value.
That is, there is a limit in avoiding a measurement error by setting only the AD value, and there is a possibility that the design contour needs to be divided early. On the other hand, in the present embodiment, as described above, in order to avoid measurement errors by both adjusting the push-in amount E of the probe 21 and adjusting the AD value, an aspect that requires division of the design contour occurs. Can be suppressed as much as possible.
In this embodiment, when a measurement error occurs, the push amount of the probe 21 is adjusted before resetting the AD value. When the AD value is decreased, the number of segments to be set increases, and accordingly, a segment number over error may occur. On the other hand, when the adjustment of the push-in amount E of the probe 21 is performed first and the measurement error cannot be avoided by adjusting the push-in amount E of the probe, the AD value is decreased, thereby generating an over-segment error. It can be suppressed as much as possible. Thereby, the coordinate measuring machine 1 can be set to an optimal measurement state earlier.

本実施形態では、測定エラーが検出された際に、押込み量Eの調節を行い、押込み量Eの調節により測定エラーが回避できなかった場合に、倣い速度Vを減少させる。倣い速度Vを減少させることで、測定時間の遅延が発生するが、先に押込み量Eの調節を実施することで、測定時間が遅延する可能性を可能な限り低減させることができる。
また、プローブ21の押込み量Eの調節と、倣い速度Vの調節と、AD値の調節との3つの方法により測定エラーを回避させるため、設計輪郭の分割が必要な局面が生じるのをさらに抑えることができる。
さらに、上記と同様、AD値を再設定することは、セグメント数オーバーエラーを発生させる可能性が生じる。これに対して、AD値の再設定の前に、倣い速度Vを減速させることで、セグメント数オーバーエラーの発生を抑制できる。
さらに、倣い速度Vを設定した後、ステップS10の測定処理に戻って測定処理を実施してもよく、この場合、AD値を再設定してPCCデータを再計算する等の処理を省略できる。
In the present embodiment, when a measurement error is detected, the push amount E is adjusted, and when the measurement error cannot be avoided by adjusting the push amount E, the scanning speed V is decreased. By reducing the scanning speed V, the measurement time is delayed. However, by adjusting the push amount E first, the possibility that the measurement time is delayed can be reduced as much as possible.
Further, in order to avoid measurement errors by adjusting the push-in amount E of the probe 21, adjusting the scanning speed V, and adjusting the AD value, it is possible to further suppress the occurrence of an aspect that requires division of the design contour. be able to.
Further, as described above, resetting the AD value may cause an error in the number of segments. On the other hand, by reducing the scanning speed V before resetting the AD value, it is possible to suppress the occurrence of the segment number over error.
Furthermore, after setting the scanning speed V, the measurement process may be performed by returning to the measurement process in step S10. In this case, the process of resetting the AD value and recalculating the PCC data can be omitted.

本実施形態では、プローブ21の押込み量Eの調節、倣い速度Vの設定、及びAD値の設定により測定エラーを回避できなかった場合に、設定輪郭を分割する。このため、測定エラーが回避できなかった場合に、測定不能とすることがなく、分割された各設定輪郭に対するPCCデータに基づいて、測定処理が実施される。この場合、測定結果の結合に煩雑な処理が発生するが、被測定物の形状測定を高精度に行うことができる。   In this embodiment, when the measurement error cannot be avoided by adjusting the push-in amount E of the probe 21, setting the scanning speed V, and setting the AD value, the set contour is divided. For this reason, when a measurement error cannot be avoided, measurement is not performed and measurement processing is performed based on PCC data for each divided setting contour. In this case, complicated processing occurs in combining the measurement results, but the shape of the object to be measured can be measured with high accuracy.

〔他の実施形態〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
[Other Embodiments]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

例えば、上記実施形態では、測定エラーが発生した際に、プローブの押込み量Eの調節及び倣い速度Vの減速を行ったが、これらのいずれかの処理が行われなくてもよく、AD値の設定のみにより、測定エラーを回避させてもよい。   For example, in the above embodiment, when a measurement error occurs, adjustment of the probe push-in amount E and deceleration of the scanning speed V are performed, but any of these processes may not be performed, and the AD value Measurement errors may be avoided only by setting.

また、上記実施形態では、測定エラーの発生時において、押込み量Eの調節、倣い速度Vを減速の後、それでも測定エラーが回避できない場合に、AD値を減少させたが、これに限定されない。例えば、測定エラーの発生時において、押込み量Eの調節を行った後、測定エラーが回避できない場合に、AD値を減少させ、それでも測定エラーが回避できない場合に、倣い速度Vを減速させる処理を実施してもよい。これにより、倣い速度Vの減少による測定時間の遅延をより抑えることができる。
また、押込み量の調節の前に、AD値を減少させて測定エラーを回避するように処理してもよい。
In the above embodiment, when the measurement error occurs, the AD value is decreased when the measurement error cannot be avoided after adjusting the push-in amount E and decelerating the scanning speed V. However, the present invention is not limited to this. For example, when a measurement error occurs, after adjusting the push-in amount E, if the measurement error cannot be avoided, the AD value is decreased, and if the measurement error cannot be avoided, the scanning speed V is reduced. You may implement. Thereby, the delay of the measurement time due to the decrease in the scanning speed V can be further suppressed.
Further, before adjusting the push-in amount, the AD value may be decreased to avoid measurement errors.

その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。   In addition, the specific structure for carrying out the present invention can be appropriately changed to other structures and the like within a range in which the object of the present invention can be achieved.

本発明は、被測定物の形状を設計値に基づいた設計値倣いにより測定する形状測定装置に適用できる。   The present invention can be applied to a shape measuring apparatus that measures the shape of an object to be measured by design value copying based on a design value.

1…三次元測定機(形状測定装置)、2…三次元測定機本体、3…モーションコントローラー、5…ホストコンピューター、21…プローブ、22…移動機構、24…スライド機構、25…駆動機構、31…指令取得部、32…パラメータ設定部(押込み量調整手段及び移動速度設定手段)、33…駆動制御部、34…カウンタ部、35…位置測定部(押込み量検出手段)、36…エラー検出部(エラー検出手段)、51…情報取得部、52…輪郭設定部(輪郭設定手段)、53…AD設定部(許容誤差設定手段)、54…経路設定部(経路設定手段)、55…経路判定部(セグメント数判定手段)、211A…測定子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coordinate measuring machine (shape measuring device), 2 ... Coordinate measuring machine main body, 3 ... Motion controller, 5 ... Host computer, 21 ... Probe, 22 ... Moving mechanism, 24 ... Slide mechanism, 25 ... Drive mechanism, 31 ... command acquisition part, 32 ... parameter setting part (pushing amount adjusting means and moving speed setting means), 33 ... drive control part, 34 ... counter part, 35 ... position measuring part (pushing amount detecting means), 36 ... error detecting part (Error detection means), 51 ... information acquisition section, 52 ... contour setting section (contour setting means), 53 ... AD setting section (allowable error setting means), 54 ... path setting section (path setting means), 55 ... path determination Part (number of segments determination means), 211A.

Claims (5)

先端に測定子を有するプローブと、前記測定子を被測定物の表面に倣って移動させる移動機構とを備え、前記測定子と前記被測定物の表面との接触を検出して前記被測定物の形状を測定する形状測定装置であって、
前記被測定物の形状データに基づいた設計輪郭を設定する輪郭設定手段と、
前記設計輪郭に沿って前記プローブを移動させる際に許容される許容誤差を設定する許容誤差設定手段と、
前記設計輪郭及び前記許容誤差に基づいて、前記設計輪郭に沿い、かつ複数のセグメントで構成される設計曲線を設定する経路設定手段と、
前記セグメントの数が所定の最大セグメント数を超えるか否かを判定するセグメント数判定手段と、
前記測定子の前記被測定物への押込み量を検出する押込み量検出手段と、
前記押込み量に基づいて測定エラーを検出するエラー検出手段と、を備え、
前記許容誤差設定手段は、前記セグメントの数が前記最大セグメント数を超える場合に前記許容誤差を増加させ、前記エラー検出手段により測定エラーが検出された場合に前記許容誤差を減少させる
ことを特徴とする形状測定装置。
A probe having a probe at the tip; and a moving mechanism for moving the probe along the surface of the object to be measured; detecting contact between the probe and the surface of the object to be measured; A shape measuring device for measuring the shape of
Contour setting means for setting a design contour based on the shape data of the object to be measured;
An allowable error setting means for setting an allowable error when moving the probe along the design contour;
Path setting means for setting a design curve that is formed along a plurality of segments along the design contour based on the design contour and the tolerance;
Segment number determination means for determining whether or not the number of segments exceeds a predetermined maximum number of segments;
An indentation amount detecting means for detecting an indentation amount of the measuring element into the object to be measured;
An error detection means for detecting a measurement error based on the pushing amount,
The allowable error setting means increases the allowable error when the number of segments exceeds the maximum number of segments, and decreases the allowable error when a measurement error is detected by the error detecting means. Shape measuring device.
請求項1に記載の形状測定装置において、
前記設計曲線は、前記設計輪郭から、前記測定子の半径から前記プローブの前記被測定物への押込み量を減算した値だけオフセットした曲線であり、
前記エラー検出手段により前記測定エラーが検出された際に、前記押込み量を、所定の下限値から所定の上限値の間で調整する押込み量調整手段を備え、
前記許容誤差設定手段は、前記押込み量調整手段により調整された前記押込み量が、前記下限値又は前記上限値に達した場合で、かつ、前記エラー検出手段により前記測定エラーが検出される場合に、前記許容誤差を減少させる
ことを特徴とする形状測定装置。
In the shape measuring apparatus according to claim 1,
The design curve is a curve offset from the design contour by a value obtained by subtracting the pushing amount of the probe into the object to be measured from the radius of the probe.
A pressing amount adjusting means for adjusting the pressing amount between a predetermined lower limit value and a predetermined upper limit value when the measurement error is detected by the error detecting means;
The allowable error setting means is when the pushing amount adjusted by the pushing amount adjusting means reaches the lower limit value or the upper limit value, and when the measurement error is detected by the error detecting means. The shape measuring apparatus, wherein the tolerance is reduced.
請求項2に記載の形状測定装置において、
前記プローブを移動させる際の移動速度を設定する移動速度設定手段を備え、
前記移動速度設定手段は、前記エラー検出手段によりエラーが検出され、かつ、前記押込み量調整手段により調整された前記押込み量が、前記下限値又は前記上限値に達した場合に前記プローブの移動速度を低減させ、
前記許容誤差設定手段は、前記移動速度設定手段により低減された前記プローブの移動速度が、所定の最低移動速度に達した場合で、かつ、前記エラー検出手段により前記測定エラーが検出される場合に、前記許容誤差を減少させる
ことを特徴とする形状測定装置。
In the shape measuring apparatus according to claim 2,
Comprising a moving speed setting means for setting a moving speed when moving the probe;
The moving speed setting means is configured to move the probe when the error is detected by the error detecting means and the pushing amount adjusted by the pushing amount adjusting means reaches the lower limit value or the upper limit value. Reduce
The allowable error setting means is when the moving speed of the probe reduced by the moving speed setting means reaches a predetermined minimum moving speed, and when the measurement error is detected by the error detecting means. The shape measuring apparatus, wherein the tolerance is reduced.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の形状測定装置において、
前記輪郭設定手段は、前記許容誤差設定手段により設定された前記許容誤差が所定の最小値に達し、かつ、前記エラー検出手段により前記測定エラーが検出される場合に、前記設計輪郭を分割する
ことを特徴とする形状測定装置。
In the shape measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The contour setting means divides the design contour when the allowable error set by the allowable error setting means reaches a predetermined minimum value and the measurement error is detected by the error detection means. A shape measuring device.
先端に測定子を有するプローブと、前記測定子を被測定物の表面に倣って移動させる移動機構とを備え、前記測定子と前記被測定物の表面との接触を検出して前記被測定物の形状を測定する形状測定装置における形状測定方法であって、
前記被測定物の形状データに基づいた設計輪郭を設定し、前記設計輪郭に沿って前記プローブを移動させる際に許容される許容誤差を設定し、前記設計輪郭及び前記許容誤差に基づいて、前記設計輪郭に沿い、かつ複数のセグメントで構成される設計曲線を設定する設定工程と、
前記プローブの位置を検出して前記プローブの位置を測定するとともに、前記測定子の前記被測定物への押込み量を検出する測定工程と、
前記設定工程において設定された前記セグメントの数が所定の最大セグメント数を超えるか否かを判定するセグメント数判定工程と、
前記測定工程において検出される前記押込み量に基づいて測定エラーを検出するエラー検出工程と、を実施し、
前記設定工程は、前記セグメント数判定工程により前記セグメントの数が前記最大セグメント数を超えると判定された場合、前記許容誤差を増加させ、前記エラー検出工程により測定エラーが検出された場合に前記許容誤差を減少させる
ことを特徴とする形状測定方法。
A probe having a probe at the tip; and a moving mechanism for moving the probe along the surface of the object to be measured; detecting contact between the probe and the surface of the object to be measured; A shape measuring method in a shape measuring apparatus for measuring the shape of
Setting a design contour based on the shape data of the object to be measured, setting an allowable error when moving the probe along the design contour, based on the design contour and the allowable error, A setting process for setting a design curve along a design contour and including a plurality of segments;
A measurement step of detecting the position of the probe to measure the position of the probe, and detecting the amount of pushing of the probe into the object to be measured;
A segment number determination step of determining whether or not the number of segments set in the setting step exceeds a predetermined maximum number of segments;
An error detection step of detecting a measurement error based on the indentation amount detected in the measurement step, and
The setting step increases the allowable error when the number of segments exceeds the maximum number of segments by the number-of-segments determination step and increases the allowable error when the measurement error is detected by the error detection step. A shape measuring method characterized by reducing errors.
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