JP6564171B2 - 形状測定装置、及び形状測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、形状測定装置、及び形状測定方法に関する。

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、プローブの移動経路を示すＰＣＣ（Parametric Cubic Curves）曲線を複数のセグメントに分割し、測定対象セグメントの曲率半径を第１の曲率半径Ｒ１とする。また、測定対象セグメントの開始点及び終了点の直線と、次のセグメントにおける開始点及び終了点の直線との為す角から求まる曲率半径を第２の曲率半径Ｒ２とする。そして、これらの第１及び第２の曲率半径Ｒ１，Ｒ２のうち、小さい方を有効半径Ｒ３とし、有効半径Ｒ３の増大に応じて大きくなるようにプローブ移動の最大速度を算出する。

特開２０１４−２１００４号公報

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、曲率の変化が大きい被測定物を対象とした場合に、プローブ移動の加減速が頻繁に行われることになる。この場合、加減速に起因する振動が発生しやすくなる。また、測定時間を短縮するために、加速度として、装置の耐加速度（最大加速度）を使用すると、加減速に伴う振動の発生がさらに顕著となる。三次元測定における自由曲面倣いでは、プローブの軌道が僅かにずれると、プローブと被測定物との接点位置が大きくずれるおそれがあり、上記のような振動が発生すると、測定精度が低下してしまうとの課題があった。

本発明は、高精度な形状測定を実施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。

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く前記プローブの移動経路、及び前記プローブを移動させる際の加速度を含む測定指令に基づいて、前記移動経路における速度パターンを設定する速度設定部と、前記プローブの位置を検出する位置検出部と、前記プローブの位置と前記移動経路との差であって、前記被測定物の表面に沿って算出される複数の軌道誤差量に基づいて、前記加速度を設定する加速度設定部と、を備えることを特徴とする。

本発明では、被測定物の形状データに基づいて生成されたプローブの移動経路と、プローブを移動させる際の加速度とに基づいて、形状測定を実施する際のプローブの速度パターンを設定する。そして、実際に測定が実施された際のプローブの位置と、移動経路との差である軌道誤差量に基づいて加速度を設定する。つまり、実際に倣い測定を実施した際の軌道誤差量から、プローブの加速移動時の振動の影響が測定精度に影響しないように加速度が設定され、その加速度で再度プローブの移動経路における速度パターンが設定されることになる。
これにより、例えば被測定物の自由曲面の曲率変化が大きい場合等で、プローブの速度パターンが大きく変化する場合に、軌道誤差量が低減されるように加速度が制御される。従って、軌道誤差量が小さい、精度の高い形状測定を実施できる。

本発明の形状測定装置において、前記加速度設定部は、前記軌道誤差量の最大値が、所定の基準軌道誤差量以上である場合に、前記加速度を低減させることが好ましい。
本発明では、最大軌道誤差量が基準軌道誤差量以上である場合に、加速度を低減させる。つまり、最大軌道誤差量が基準軌道誤差量よりも小さく、十分な測定精度を満たしている場合では、加速度が減少されない。これにより、測定精度が十分である場合では、加速度が低減されず、測定時間が長くなる等の不都合を抑制できる。すなわち、本発明では、測定時間の高速化と、高精度な形状測定との両立を図ることができる。

本発明の形状測定装置において、前記軌道誤差量に対する測定精度を判定する精度判定部を備え、前記加速度設定部は、前記精度判定部により、前記測定精度が所定精度より低いと判定された場合に、前記加速度を低減させることが好ましい。
本発明では、軌道誤差量に対する測定精度を判定し、その測定精度が予め設定されたレベルを満たさない場合に、加速度を低減させる。すなわち、所定精度以上の測定精度が得られている場合には、加速度を低減させることがなく、測定時間の短縮と高精度な形状測定との両立を図れる。

本発明の形状測定装置において、前記精度判定部は、前記被測定物の寸法公差に対する前記軌道誤差量の比である誤差率に基づいて前記測定精度を判定することが好ましい。
本発明では、誤差率に基づいて、測定精度が十分であるか否かを判定し、加速度補正を行う。これにより、被測定物に応じた最適な測定精度での形状測定を実施できる。

本発明の形状測定装置において、前記精度判定部は、前記被測定物の形状測定において許容される最大誤差を示す要求精度と、当該要求精度に対応する前記測定精度との関係を記録した要求対応データに基づいて、前記軌道誤差量に対する測定精度が、前記要求精度を満たすか否かを判定し、前記加速度設定部は、前記精度判定部により、前記測定精度が前記要求精度を満たさないと判定された場合に、前記加速度を低減させることが好ましい。

本発明では、測定精度が、被測定物の形状測定に際して許容される誤差である要求精度に対応していない（測定精度が低い）場合に、加速度を低減させる。つまり、被測定物の形状測定時に許容可能な要求精度を満たしている場合では、十分な測定精度であるとみなすことができ、このような場合に、加速度を低減させると測定時間が長くなる原因となる。これに対して、本発明は、測定精度が要求精度を満たしていない場合にのみ、加速度を低減させるので、測定時間が長くなる不都合を抑制できる。

本発明の形状測定装置において、前記加速度設定部は、前記被測定物に対する形状測定を開始した時点から前記加速度を低減させた回数Ｎに応じて、前記加速度を最大加速度の１／（Ｎ＋１）に設定することが好ましい。
本発明では、加速度を最初に半減させ、その後、徐々に加速度の低減幅を小さくすることで、早い段階で、振動の影響が生じない形状測定の実施を行うことができる。例えば、加速度を最大加速度の１／２に設定した際に、形状測定において振動が生じないとした場合、加速度を最大加速度の１／８ずつ減少させる場合では、４回加速度を設定し直す必要がある。これに対して、本発明では、１回の加速度の低減で、振動を抑えた精度の高い測定を実施することが可能となり、測定時間の短縮を図れる。

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く前記プローブの移動経路、及び前記プローブを移動させる際の加速度を含む測定指令に基づいて、前記移動経路における速度パターンを設定し、前記プローブの位置を検出し、前記プローブの位置と前記移動経路との差であって、前記被測定物の表面に沿って算出される複数の軌道誤差量に基づいて、前記加速度を設定することを特徴とする。
本発明では、上記発明と同様に、例えば被測定物の自由曲面の曲率変化が大きい場合等で、プローブの速度パターンが大きく変化する場合に、軌道誤差量が低減されるように加速度を設定することができ、精度の高い形状測定を実施できる。

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。 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。 本実施形態の形状測定方法における加速度の設定方法をしめすフローチャート。 本実施形態における、ＮＵＲＢＳデータ、ＰＣＣ曲線、プローブの移動軌跡、及び軌道誤差量の一例を示す図。

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。
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装置１を示す全体模式図である。図２は、三次元測定装置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。

〔三次元測定装置本体の構成〕
三次元測定装置本体２は、図１に示すように、被測定物Ｗ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。

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Ｗ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。

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。

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。

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。

〔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、速度設定部３２と、カウンタ部３３と、位置測定部３４と、測定結果出力部３５と、記憶部３６と、を備える。

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測定指令を取得する。この測定指令としては、プローブ２１の移動経路であるＰＣＣ曲線と、プローブ２１を移動させる際の実加速度αと、が含まれる。
速度設定部３２は、ＰＣＣ曲線及び加速度αに基づいて、ＰＣＣ曲線に沿ってプローブ２１を移動させる際の速度パターンを設定する。
カウンタ部３３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３４は、カウンタ部３３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）、及び軌道誤差量を算出し、記憶部３６に記憶する。
測定結果出力部３５は、測定結果（測定データ）をホストコンピューター５に出力する。

〔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装置本体２を制御する。
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、経路設定部５２と、測定指令部５３と、測定結果取得部５４と、精度判定部５５と、加速度設定部５６と、形状解析部５７と、記憶部５８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。
経路設定部５２は、情報取得部５１により取得した設計情報に基づいて、プローブ２１を移動させる移動経路（ＰＣＣ曲線）を設定する。
測定指令部５３は、ＰＣＣ曲線と、プローブ２１を移動させる際の加速度αを含む測定指令をモーションコントローラー３に出力する。

測定結果取得部５４は、モーションコントローラー３から出力された測定結果（プローブ位置及び最大軌道誤差）を取得する。
精度判定部５５は、最大軌道誤差に基づいて、形状測定における測定精度が十分であるか否かを判定する。
加速度設定部５６は、プローブ２１を移動させる際の加速度αを設定する。
形状解析部５７は、測定データに基づいて被測定物Ｗの表面形状データを算出し、算出した被測定物Ｗ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５８は、ホストコンピューター５で用いられるデータ、被測定物Ｗの形状に関する設計情報等が記憶されている。また、記憶部５８は、形状測定における測定精度を判定するための等級データを記憶する。
この等級データとしては、例えば精度等級データ、及び要求対応データが挙げられる。
精度等級データは、被測定物Ｗの寸法公差Ｍに対する最大軌道誤差量Ｌｍａｘの比である誤差率Ｑと、誤差率Ｑに対応した精度等級（測定精度）とを対応付けたデータである。下記表１に、精度等級データの一例を示す。なお、この表１は、最大軌道誤差量Ｌｍａｘが０．０１〜０．２ｍｍ、寸法公差Ｍが０．００５〜０．１ｍｍ程度を想定した場合の一例であり、被測定物Ｗの寸法公差等に応じて適宜変更されてもよい。また、寸法公差Ｍは、Ｍ＞０であるとする。
また、精度等級データは、ＮＵＲＢＳで与えられる設計データに対する線の輪郭度公差ｔに対する最大軌道誤差率Ｑと、誤差率Ｑに対応した精度等級（測定精度）とを対応付けたデータとすることもできる。この場合には、下記表１の「Ｑ=Ｌｍａｘ／Ｍ」は、「Ｑ=Ｌｍａｘ／ｔ」となる。

要求対応データは、上記精度等級Ｃと、要求精度Ａとを対応付けたデータである。
ここで、要求精度Ａとは、被測定物Ｗの形状測定において、許容される最大誤差であり、本実施形態では、被測定物Ｗの寸法公差をＭとした場合に、Ａ＝２Ｍと見なすが、これに限定されず、例えばＡ＝１．５Ｍ等として設定してもよく、寸法公差Ｍに関係なく所定の要求精度Ａが設定されていてもよい。下記表２に、要求対応データの一例を示す。
また、要求精度Ａは、被測定物Ｗの形状測定において、許容される最大誤差とすることもでき、ＮＵＲＢＳで与えられる設計データの線の輪郭度公差をｔとした場合では、Ａ＝ｔと見なすことができる。なお、これに限定されず、例えばＡ＝１．５ｔとして設定してもよく、線の輪郭度公差ｔに関係なく所定の要求精度Ａが設定されてもよい。

［三次元測定装置の動作］
次に、上述したような三次元測定装置１の動作について説明する。
図３は、本実施形態において、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プローブ２１の加速度を設定する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、経路設定部５２は、取得したＮＵＲＢＳデータを点群データに変換し、更に、点群データの各点（補間点）を、ＮＵＲＢＳデータの曲線の法線方向にオフセット処理して、ＰＣＣ曲線（プローブ２１の移動経路）に転換する（ステップＳ２）。すなわち、経路設定部５２は、倣い測定においてプローブ２１を移動させる移動経路を設定する。
図４は、ＮＵＲＢＳデータ、ＰＣＣ曲線、及び形状測定により得られたプローブ位置の軌跡の一例を示す図である。
図４に示すように、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。実際にプローブ２１を移動させる際には、各セグメントの補間点（ｉ）と、補間点（ｉ）に対する補間点（ｉ＋１）とを結ぶ補間直線（ｉ）に沿ってプローブ２１を移動させるように、ＣＭＭ駆動制御が実施される。
また、ＰＣＣ曲線におけるＮＵＲＢＳデータからのオフセット量ＯＦＦＳＥＴは、測定子２１１Ａのチップ半径Ｒ、基準となる押込み量Ｅ（基準変位）を用いて、ＯＦＦＳＥＴ＝Ｒ−Ｅとして設定する。

次に、加速度設定部５６は、プローブ２１を移動させる際の加速度αを初期値である最大加速度αｍａｘ（装置の耐加速度）に設定する（ステップＳ３）。この際、同時に、測定回数を示す変数Ｎを初期値（Ｎ＝１）に設定する。
そして、測定指令部５３は、ステップＳ２にて設定したＰＣＣ曲線と、ステップＳ３又は後述するステップＳ１３で設定した加速度αとを含む測定指令をモーションコントローラー３に出力する（ステップＳ４）。

モーションコントローラー３は、指令取得部３１により測定指令を受けると、速度設定部３２により加速度αでの速度パターンを決定する（ステップＳ５）。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、ステップＳ４にて出力される測定指令に、指定測定速度を含ませておけばよい。

次に、モーションコントローラー３は、三次元測定装置本体２の駆動機構２５を制御し、設定された速度パターンで、ＰＣＣ曲線に沿ってプローブ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Ｓ６）。
また、このステップＳ６では、位置測定部３４は、例えば一定のサンプリング間隔でカウンタ部３３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３４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、及び軌道誤差量Ｌを算出する。この軌道誤差量Ｌは、図４に示すように、ＣＭＭ現在位置（プローブ位置）から補間直線（ｉ）（ＰＣＣ曲線）までの距離であり、サンプリング間隔毎に取り込まれたプローブ位置毎にそれぞれ算出される。算出されたプローブ位置と軌道誤差量Ｌは、記憶部３６に記憶される。

次に、測定結果出力部３５は、ステップＳ６における測定結果をホストコンピューター５に出力する。具体的には、測定結果出力部３５は、測定されたプローブ位置（プローブ位置の軌跡）と、最大軌道誤差量Ｌｍａｘとを測定結果として出力する（ステップＳ７）。
ホストコンピューター５は、測定結果取得部５４により測定結果を取得すると、精度判定部５５により、取得した最大軌道誤差量Ｌｍａｘが基準軌道誤差量ＬＳＴＤより小さいか否かを判定する（ステップＳ８）。この基準軌道誤差量ＬＳＴＤは、三次元測定装置１とプローブ２１との組み合わせから決まる基準となる軌道誤差量であり、予め設定されている。

ステップＳ８において、精度判定部５５により「Ｙｅｓ」と判定された場合は、測定精度が十分に得られていることを意味し、加速度を変更せず、測定を終了する。すなわち、ホストコンピューター５は、形状解析部５７に、取得したプローブ位置（プローブ位置の軌跡）に基づく形状解析処理を実施させる。

一方、ステップＳ８において、「Ｎｏ」と判定された場合、精度判定部５５は、被測定物Ｗの寸法公差Ｍ及び最大軌道誤差量Ｌｍａｘから誤差率Ｑを算出し、記憶部５８に記憶された例えば表１に示すような精度等級データを用いて、精度等級Ｃを取得する（ステップＳ９）。
そして、精度判定部５５は、取得した精度等級Ｃが、被測定物Ｗに対して妥当であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。
具体的には、精度判定部５５は、記憶部５８に記憶された例えば表２に示すような要求対応データに基づいて、ステップＳ９にて取得された精度等級Ｃが、被測定物Ｗに対する形状測定の要求精度Ａを満たしているか否かを判定する。なお、ステップＳ９にて取得された精度等級Ｃが、要求対応データにおける被測定物Ｗの要求精度Ａに対応した等級以上であれば、精度等級Ｃが要求精度Ａを満たしていると判定する。例えば、表２において、被測定物Ｗに対する要求精度Ａが「０．０３」である場合、精度等級Ｃが１〜３であれば、要求精度Ａを満たす（精度等級Ｃが妥当である）と判定する。
また、精度判定部５５は、精度等級Ｃが「１」である場合、それ以上の測定精度は得られないとして、精度等級Ｃが妥当であると判定する。

ステップＳ１０において、「Ｙｅｓ」と判定された場合、ホストコンピューター５は、測定を終了する。すなわち、得られた測定結果（プローブ位置の軌跡）に基づいて、形状解析部５７による形状解析処理を実施する。
一方、ステップＳ１０において、「Ｎｏ」と判定された場合、加速度設定部５６は、変数Ｎに１を加算し（ステップＳ１１）、当該変数Ｎが所定の最大数（例えば、本実施形態では「１０」）となったか否かを判定する（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ１２において、「Ｎｏ」と判定された場合は、加速度設定部５６は、加速度αを、α＝αｍａｘ／Ｎとして算出する(ステップＳ１３)。すなわち、測定開始時点から加速度αがＮ回変更されており、かつ、最大軌道誤差量Ｌｍａｘが基準軌道誤差量ＬＳＴＤ以上であり、測定精度が十分ではないと判定された場合には、次の加速度αとして、最大加速度αｍａｘの１／（Ｎ＋１）が設定されることになる。

この後、ステップＳ４に戻り、測定指令部５３は、算出された新たな加速度αを含む測定指令をモーションコントローラー３に出力する。
また、ステップＳ１２で「Ｙｅｓ」と判定された場合は、測定を終了させて、形状分析処理を実施する。つまり、所定回数加速度を変更しても十分な測定精度が得られていない場合は、加速度の変更による軌道精度への影響はないとみなす。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態の三次元測定装置１では、測定指令部５３は、被測定物ＷのＮＵＲＢＳデータに基づいて設定されたＰＣＣ曲線と、プローブ２１を移動させるための加速度αを含む測定指令をモーションコントローラー３に出力する。モーションコントローラー３は、指令取得部３１により測定指令を受けると、加速度αに基づいてＰＣＣ曲線上でプローブ２１を移動させるための速度パターンを設定する。そして、モーションコントローラー３の制御により、倣い測定が実施されると、位置測定部３４は、プローブ位置と、プローブ位置からＰＣＣ曲線までの距離である軌道誤差量Ｌを算出し、測定結果出力部３５は、その軌道誤差量Ｌの最大値（最大軌道誤差量Ｌｍａｘ）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の加速度設定部５６は、最大軌道誤差量Ｌｍａｘに基づいて、プローブ２１を移動させる際の加速度αを設定する。
このような構成の三次元測定装置１では、例えば被測定物Ｗの表面形状の曲率変化が大きく、速度設定部３２により設定された速度パターンが大きく変化する場合であっても、最大軌道誤差量Ｌｍａｘを低減するように、加速度αを最適値に設定することができる。従って、プローブ２１の加減速移動時における装置の振動を抑制することができ、高精度な形状測定を実施することができる。

本実施形態では、精度判定部５５により、最大軌道誤差量Ｌｍａｘが、予め設定された基準軌道誤差量ＬＳＴＤ以上であると判定された場合に、加速度設定部５６により加速度を設定する（低減させる）。したがって、最大軌道誤差量Ｌｍａｘが小さく、測定精度が十分である場合では、加速度を減らすことがなく、測定時間が長くならない。すなわち、高精度な形状測定と、測定時間の短縮との両立を図ることができる。

本実施形態では、精度判定部５５は、最大軌道誤差量Ｌｍａｘに対する測定精度を判定する。すなわち、精度等級データに基づいて、最大軌道誤差量Ｌｍａｘに対する精度等級Ｃを取得し、精度等級Ｃに基づいて、加速度設定部５６により加速度αが低減させられる。これにより、精度等級Ｃが十分に高いにもかかわらず、加速度が低減される不都合を抑制でき、測定時間の短縮と、高精度な形状測定との両立を図れる。

本実施形態では、精度判定部５５は、被測定物Ｗの寸法公差Ｍに対する最大軌道誤差量Ｌｍａｘの比である誤差率Ｑを算出し、誤差率Ｑに基づいて精度等級Ｃを取得する。従って、それぞれの被測定物Ｗに対応して最適な測定精度が得られているか否かを適切に判定できる。よって、被測定物Ｗに応じた最適な測定精度を得るための加速度αを設定することができる。

本実施形態では、精度判定部５５は、要求対応データに基づいて、被測定物Ｗの形状測定の最大許容誤差である要求精度Ａに対応した精度等級Ｃが満たされているか否かを判定する。これにより、それぞれの被測定物Ｗに対応して、形状測定における誤差が許容範囲に治まるように、最適な加速度αを設定することができる。

本実施形態では、加速度設定部５６は、加速度αを変更した回数を示す変数Ｎに対して、α＝αｍａｘ／Ｎ＋１とした加速度αを設定する。このような加速度αの設定方法により、より迅速に加速度による振動の影響が生じない形状測定を実施することができ、測定時間の短縮を図れる。すなわち、加速度を低減させることにより、速度パターンにおいて所定の速度に達するまでの時間は長くなるが、実際の速度は大きく変化することがなく、測定時間が過剰に長くなることはない。一方、本実施形態では、加速度を変更すると速度パターンが変更されることになるので、倣い測定を再度実施することになり、測定回数が増え、測定時間が長くなる。本実施形態では、加速度を最初に半減させ、その後、徐々に加速度の低減幅が小さくなるように加速度を設定するので、測定回数の増大を抑制でき、例えば加速度を一定幅で減少させる場合に比べて、結果として測定時間の短縮を図ることができる。

〔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。
例えば、上記実施形態では、加速度設定部５６は、測定回数を示す変数Ｎに対してα＝αｍａｘ／Ｎ＋１として、加速度αを設定しているが、これに限定されない。例えば、加速度設定部５６は、予め設定された所定加速度αｓずつ、加速度αを減少させてもよい。すなわち、測定回数を示す変数をＮとして、α＝αｍａｘ−Ｎ・αｓとして、加速度を設定してもよい。

上記実施形態では、加速度設定部５６は、ステップＳ３において、加速度αの初期値を最大加速度αｍａｘとするため、測定精度が十分でない場合に、加速度を減少させる例を示した。これに対して、加速度αの初期値が最大加速度αｍａｘではない場合等において、測定精度に応じて、加速度αを増加させてもよい。
例えば、ステップＳ８において、「Ｙｅｓ」と判定された場合や、ステップＳ１０において、精度等級Ｃが妥当であると判定された場合に、加速度αを所定量増加させてもよい。

上記実施形態では、最大軌道誤差量Ｌｍａｘに基づいて、精度判定を実施したが、これに限定されない。例えば、測定された軌道誤差量Ｌの平均値（平均軌道誤差量Ｌａｖ）等に基づいて、精度判定を実施してもよい。すなわち、ステップＳ８において、平均軌道誤差量Ｌａｖが基準軌道誤差量ＬＳＴＤより小さいか否かを判定してもよく、ステップＳ９において、誤差率Ｑを、Ｑ＝Ｌａｖ／Ｍとして算出してもよい。

上記実施形態では、精度等級データと、要求対応データとを記憶部５８に記憶する例を示したが、これに限定されない。例えば、精度等級データと要求対応データとをまとめて１つのデータとして記憶してもよい。この場合、誤差率と、要求精度との関係を示すデータを用いてもよく、ステップＳ１０において、算出された誤差率Ｑが、要求精度Ａを満たしているか否かを判定してもよい。

また、誤差率Ｑを算出する例を示したが、例えば、ある寸法公差の被測定物Ｗのみを測定する場合等では、最大軌道誤差量Ｌｍａｘと精度等級とを関連付けた精度等級データを用いてもよい。この場合は、ステップＳ９において、最大軌道誤差量Ｌｍａｘに対応した精度等級Ｃを取得すればよい。さらに、上記のように、精度等級データと、要求対応データとをまとめる場合では、最大軌道誤差量Ｌｍａｘに対して、要求精度Ａが関連付けられていてもよい。

また、上記実施形態では、要求精度Ａに対して精度等級Ｃが妥当であるか否かを判定しているが、例えば、精度等級Ｃが所定値以上（所定の測定精度以上）であるか否かを判定し、所定値未満の場合に、加速度を低減させてもよい。

上記実施形態では、ステップＳ６において位置測定部３４により、各プローブ位置及びそのプローブ位置に対する軌道誤差量Ｌを取得し、ステップＳ７において測定結果出力部３５は、軌道誤差量Ｌのうちの最大軌道誤差量Ｌｍａｘをホストコンピューター５に出力したが、これに限定されない。例えば、測定結果出力部３５は、ステップＳ６において、位置測定部３４によりプローブ位置及び軌道誤差量Ｌが取得されると、そのままそのプローブ位置及び軌道誤差量Ｌをホストコンピューター５に出力してもよい。
この場合、ホストコンピューター５の精度判定部５５は、ステップＳ８において、取得した軌道誤差量Ｌが基準軌道誤差量ＬＳＴＤより小さいか否かを判定し、小さいと判定した場合は、そのまま測定を継続させる。一方、軌道誤差量Ｌが基準軌道誤差量ＬＳＴＤ以上であると判定された場合は、測定を中断させて、軌道誤差量Ｌを最大軌道誤差量ＬｍａｘとしてステップＳ９の処理に移行する。このような処理では、軌道誤差量が大きいと判定された時点で加速度を再設定した測定が実施されることになり、例えば、ＰＣＣ曲線に対する全ての形状測定を実施する場合に比べて、測定時間の短縮を図れる。

上記実施形態では、ホストコンピューター５に精度判定部５５及び加速度設定部５６が設けられる例を示したが、例えばモーションコントローラー３が精度判定部５５及び加速度設定部５６を備える構成としてもよい。

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。

本発明は、被測定物の形状を倣い測定する形状測定装置に適用できる。

１…三次元測定装置（形状測定装置）、２…三次元測定装置本体、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、３１…指令取得部、３２…速度設定部、３３…カウンタ部、３４…位置測定部、３５…測定結果出力部、５１…情報取得部、５２…経路設定部、５３…測定指令部、５４…測定結果取得部、５５…精度判定部、５６…加速度設定部、２１１Ａ…測定子、Ｌ…軌道誤差量、Ｗ…被測定物。

Claims (7)

1. 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く前記プローブの移動経路、及び前記プローブを移動させる際の加速度を含む測定指令に基づいて、前記移動経路における速度パターンを設定する速度設定部と、
   前記プローブの位置を検出する位置検出部と、
   前記プローブの位置と前記移動経路との差であって、前記被測定物の表面に沿って算出される複数の軌道誤差量に基づいて、前記加速度を設定する加速度設定部と、
   を備えることを特徴とする形状測定装置。
2. 請求項１に記載の形状測定装置において、
   前記加速度設定部は、前記軌道誤差量の最大値が、所定の基準軌道誤差量以上である場合に、前記加速度を低減させる
   ことを特徴とする形状測定装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の形状測定装置において、
   前記軌道誤差量に対する測定精度を判定する精度判定部を備え、
   前記加速度設定部は、前記精度判定部により、前記測定精度が所定精度より低いと判定された場合に、前記加速度を低減させる
   ことを特徴とする形状測定装置。
4. 請求項３に記載の形状測定装置において、
   前記精度判定部は、前記被測定物の寸法公差に対する前記軌道誤差量の比である誤差率に基づいて前記測定精度を判定する
   ことを特徴とする形状測定装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載の形状測定装置において、
   前記精度判定部は、前記被測定物の形状測定において許容される最大誤差を示す要求精度と、当該要求精度に対応する前記測定精度との関係を記録した要求対応データに基づいて、前記軌道誤差量に対する測定精度が、前記要求精度を満たすか否かを判定し、
   前記加速度設定部は、前記精度判定部により、前記測定精度が前記要求精度を満たさないと判定された場合に、前記加速度を低減させる
   ことを特徴とする形状測定装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の形状測定装置において、
   前記加速度設定部は、前記被測定物に対する形状測定を開始した時点から前記加速度を低減させた回数Ｎに応じて、前記加速度を最大加速度の１／（Ｎ＋１）に設定する
   ことを特徴とする形状測定装置。
7. 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く前記プローブの移動経路、及び前記プローブを移動させる際の加速度を含む測定指令に基づいて、前記移動経路における速度パターンを設定し、
   前記プローブの位置を検出し、
   前記プローブの位置と前記移動経路との差であって、前記被測定物の表面に沿って算出される複数の軌道誤差量に基づいて、前記加速度を設定する
   ことを特徴とする形状測定方法。

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