JPH0618254A - 座標測定装置における形状エレメントの測定法および座標測定装置 - Google Patents
座標測定装置における形状エレメントの測定法および座標測定装置Info
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- JPH0618254A JPH0618254A JP5087207A JP8720793A JPH0618254A JP H0618254 A JPH0618254 A JP H0618254A JP 5087207 A JP5087207 A JP 5087207A JP 8720793 A JP8720793 A JP 8720793A JP H0618254 A JPH0618254 A JP H0618254A
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
- G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
- G01B21/045—Correction of measurements
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 既知の幾何学的形状の形状エレメントを有す
る加工物を任意の空間方向において迅速に測定する目的
で、測定用走査ヘッドを有する座標測定装置でこの形状
エレメントを走査ヘッドの走査球が加工物の表面と持続
的に接触する目標走行路に沿って走査させる。 【構成】 この目的に用いられれる、座標測定装置の制
御装置が、走査ヘッドの許容測定領域を監視して、測定
結果への走査器たわみの影響を補正する。
る加工物を任意の空間方向において迅速に測定する目的
で、測定用走査ヘッドを有する座標測定装置でこの形状
エレメントを走査ヘッドの走査球が加工物の表面と持続
的に接触する目標走行路に沿って走査させる。 【構成】 この目的に用いられれる、座標測定装置の制
御装置が、走査ヘッドの許容測定領域を監視して、測定
結果への走査器たわみの影響を補正する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、測定用の走査ヘッドを
有する座標測定装置上の加工物における任意の空間方向
の形状エレメントを測定する方法に、いわゆる“走査
法”に関する。この走査法においては、走査ヘッドの走
査ぴんがその走査運動中に加工物表面との接続的な接触
が維持される。
有する座標測定装置上の加工物における任意の空間方向
の形状エレメントを測定する方法に、いわゆる“走査
法”に関する。この走査法においては、走査ヘッドの走
査ぴんがその走査運動中に加工物表面との接続的な接触
が維持される。
【０００２】
【従来の技術】この種の走査法は、加工物の形状を記述
する多数の測定値を迅速に検出させる。この目的でいわ
ゆる測定用の走査ヘッドが当然必要とされる。即ち測定
値発信器が、座標方向における走査器変位の大きさに比
例する信号を送出する有する走査ヘッドを有する。
する多数の測定値を迅速に検出させる。この目的でいわ
ゆる測定用の走査ヘッドが当然必要とされる。即ち測定
値発信器が、座標方向における走査器変位の大きさに比
例する信号を送出する有する走査ヘッドを有する。
【０００３】測定用の走査ヘッドを用いた走査法そのも
のは既に公知であり、例えばドイツ連邦共和国特許公報
第２９２１１６６号および米国特許公報第４７６９７６
３号に示されている。
のは既に公知であり、例えばドイツ連邦共和国特許公報
第２９２１１６６号および米国特許公報第４７６９７６
３号に示されている。
【０００４】ドイツ連邦共和国特許公報第２９２１１６
６号に示されている公知の方法の場合は、座標測定装置
の走査ヘッドが、一定測度での加工物の走査のために第
１のいわゆる１次座標に沿って走行されるないし制御さ
れる。同時に走査ヘッドは、走査ヘッド中の測定値発信
器の信号により、一次軸に垂直な第２の方向における走
査器変位に応じて加工物と常に接触するように、調整さ
れる。追従調整運動の速度が１次座標における被制御の
送りよりも大きくなると、直ちに両方の軸が互いに交換
される。このようにして走査ヘッドが加工物における、
前もって既知である必要のない輪郭に自動的に追従す
る。
６号に示されている公知の方法の場合は、座標測定装置
の走査ヘッドが、一定測度での加工物の走査のために第
１のいわゆる１次座標に沿って走行されるないし制御さ
れる。同時に走査ヘッドは、走査ヘッド中の測定値発信
器の信号により、一次軸に垂直な第２の方向における走
査器変位に応じて加工物と常に接触するように、調整さ
れる。追従調整運動の速度が１次座標における被制御の
送りよりも大きくなると、直ちに両方の軸が互いに交換
される。このようにして走査ヘッドが加工物における、
前もって既知である必要のない輪郭に自動的に追従す
る。
【０００５】米国特許公報第４７６９７６３号に示され
ている方法も、未知の加工物輪郭の自動的な走行を次の
ように作動させる。即ちここでは走査速度の絶対値と所
望の走査器変位を前もって与え、さらに測定された走査
器変位から持続的に、加工物表面に接線方向に走査す
る、走査器運動の方向を後から算出する。
ている方法も、未知の加工物輪郭の自動的な走行を次の
ように作動させる。即ちここでは走査速度の絶対値と所
望の走査器変位を前もって与え、さらに測定された走査
器変位から持続的に、加工物表面に接線方向に走査す
る、走査器運動の方向を後から算出する。
【０００６】両方の公知の方法の特徴は、走査ヘッドの
測定値発信器が調整回路の中へ接続されており、さらに
送り方向がこの信号に応じて常に追従制御されることで
ある。この理由により両方の方法は著しく緩慢である。
測定値発信器が調整回路の中へ接続されており、さらに
送り方向がこの信号に応じて常に追従制御されることで
ある。この理由により両方の方法は著しく緩慢である。
【０００７】国際特許出願ＷＯ９０／０７０９７号に、
平らな加工物幾何学的形状における多数の測定点を迅速
に検出すべき“走査法”が示されている。この目的で座
標測定装置の走査ぴんが、いわゆる“測定用の回転−旋
回軸受け”に取り付けられている。座標測定装置は、
“回転−旋回軸受けを一定測度で、簡単な幾何学的形状
を例えば直線または円を有する走行路を走行させる。同
時に走査ぴんが回転−旋回軸受けの駆動装置を用いて、
走行方向と実質的に垂直に一定の力で加工物へ接触され
て、らせん状の運動をまたは振動運動をされる。この方
法では、所定の幾何学的形状の著しくわずかな形状エレ
メントしか測定できない。形状エレメントを任意の空間
方向で走査検出することもできない。何故ならば回転−
旋回軸受けは既に、形状エレメントの所定の前もっての
方向づけを必要とするからである”。
平らな加工物幾何学的形状における多数の測定点を迅速
に検出すべき“走査法”が示されている。この目的で座
標測定装置の走査ぴんが、いわゆる“測定用の回転−旋
回軸受け”に取り付けられている。座標測定装置は、
“回転−旋回軸受けを一定測度で、簡単な幾何学的形状
を例えば直線または円を有する走行路を走行させる。同
時に走査ぴんが回転−旋回軸受けの駆動装置を用いて、
走行方向と実質的に垂直に一定の力で加工物へ接触され
て、らせん状の運動をまたは振動運動をされる。この方
法では、所定の幾何学的形状の著しくわずかな形状エレ
メントしか測定できない。形状エレメントを任意の空間
方向で走査検出することもできない。何故ならば回転−
旋回軸受けは既に、形状エレメントの所定の前もっての
方向づけを必要とするからである”。
【０００８】
【発明が解決すべき問題点】本発明の課題は、多数の測
定点を、できるだけ短い測定時間で、任意の空間方向の
形状エレメントの連続的な測定法を提供することであ
る。
定点を、できるだけ短い測定時間で、任意の空間方向の
形状エレメントの連続的な測定法を提供することであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は請求項１およ
び請求項８に示された特徴部分の構成により、解決され
ている。
び請求項８に示された特徴部分の構成により、解決され
ている。
【００１０】本発明は次の認識を前提とする。即ち加工
物の幾何学的形状とその位置が少なくとも大体わかって
いる時は、従来よりも著しく迅速に、加工物における形
状エレメントを例えばシリンダ孔，取り付け面を測定で
きることである。しかも座標測定技術においては測定目
的な大部分は、所定の許容範囲内での部材の寸法安定性
を検査することである。
物の幾何学的形状とその位置が少なくとも大体わかって
いる時は、従来よりも著しく迅速に、加工物における形
状エレメントを例えばシリンダ孔，取り付け面を測定で
きることである。しかも座標測定技術においては測定目
的な大部分は、所定の許容範囲内での部材の寸法安定性
を検査することである。
【００１１】
【発明の利点】そのため、測定されるべき形状エレメン
トの位置および幾何学的形状（輪郭）に対する目標値
は、大抵は既知である。そのため本発明により、実際に
生ずる測定目的の大部分は、従来よりも著しく迅速に解
決できる。
トの位置および幾何学的形状（輪郭）に対する目標値
は、大抵は既知である。そのため本発明により、実際に
生ずる測定目的の大部分は、従来よりも著しく迅速に解
決できる。
【００１２】達成される高い測定速度のためこの方法
は、従来は個々の点測定しか行われなかった場所でも使
用できる。この場合、この新規な方法は、測定時間が同
じ場合は著しく高い点密度にもとづき、測定結果の著し
く良好な再現性を達成する。何故ならば“逃走点”が重
要でなくなり、さらに“偶然”設定される走査検出点の
選択への依存性が除去されているからである。同じくこ
の方法は高い点密度のため、円形，円筒形，平坦性，直
線性のような形状測定の場合に、ならびに形状エレメン
トの位置および対称性の様な位置測定の場合に、改善さ
れた結果を供給する。そのため座標測定装置の計算器に
より適合化算出（カバー−および囲いエレメント評価）
が実施される。これらは鋳物部材および鍛治部材のよう
な“粗い”表面を有する原料部材の判定の際に、はじめ
て機能に合った測定結果を供給する。
は、従来は個々の点測定しか行われなかった場所でも使
用できる。この場合、この新規な方法は、測定時間が同
じ場合は著しく高い点密度にもとづき、測定結果の著し
く良好な再現性を達成する。何故ならば“逃走点”が重
要でなくなり、さらに“偶然”設定される走査検出点の
選択への依存性が除去されているからである。同じくこ
の方法は高い点密度のため、円形，円筒形，平坦性，直
線性のような形状測定の場合に、ならびに形状エレメン
トの位置および対称性の様な位置測定の場合に、改善さ
れた結果を供給する。そのため座標測定装置の計算器に
より適合化算出（カバー−および囲いエレメント評価）
が実施される。これらは鋳物部材および鍛治部材のよう
な“粗い”表面を有する原料部材の判定の際に、はじめ
て機能に合った測定結果を供給する。
【００１３】この方法に対して重要なことは当然、走行
路−これを用いて走査球が目標値に応じて制御される−
が、走査ヘッドの測定領域により前もって与えられる約
２ｍｍの幅以内で、測定されるべき物体の実際の幾何学
的形状と一致することである、即ちより大きい差が生じ
ないことである。そのため、測定されるべき形状エレメ
ントの目標位置を、その輪郭の走査検出による接触走査
の前に、輪郭のいくつかの点を確認して、走行路データ
を相応に、この確認の結果により必要に応じて適合化す
ると好適である。これにもとづいて、加工物の輪郭の走
査中に走査ヘッドの測定領域における走査器の位置が監
視され、測定領域の周辺方向への走査器の連続的な逸脱
が、走行路への逆方向の一定のずれに相応する障害量の
加算により補償される。
路−これを用いて走査球が目標値に応じて制御される−
が、走査ヘッドの測定領域により前もって与えられる約
２ｍｍの幅以内で、測定されるべき物体の実際の幾何学
的形状と一致することである、即ちより大きい差が生じ
ないことである。そのため、測定されるべき形状エレメ
ントの目標位置を、その輪郭の走査検出による接触走査
の前に、輪郭のいくつかの点を確認して、走行路データ
を相応に、この確認の結果により必要に応じて適合化す
ると好適である。これにもとづいて、加工物の輪郭の走
査中に走査ヘッドの測定領域における走査器の位置が監
視され、測定領域の周辺方向への走査器の連続的な逸脱
が、走行路への逆方向の一定のずれに相応する障害量の
加算により補償される。
【００１４】測定過程中の、異なる測定力に起因する走
査ぴんのたわみによるエラーの影響を除去する目的で、
合成測定力の大きさを測定過程中は一定に維持するか、
または測定点の検出される個所で求めると好適である。
後者の場合、全体の測定力の大きさと方向から補正値が
算出される。この補正値は、走査子たわみの大きさと方
向を記述し、この補正値は、形状エレメントの実際の輪
郭の算出の際に共に考慮できる。
査ぴんのたわみによるエラーの影響を除去する目的で、
合成測定力の大きさを測定過程中は一定に維持するか、
または測定点の検出される個所で求めると好適である。
後者の場合、全体の測定力の大きさと方向から補正値が
算出される。この補正値は、走査子たわみの大きさと方
向を記述し、この補正値は、形状エレメントの実際の輪
郭の算出の際に共に考慮できる。
【００１５】本発明の方法により著しく一層迅速に測定
され、これにより、運動される機械部分も著しく一層迅
速に測定される。そのため場合により、機械の架全体へ
作用するダイナミックな加速力に起因するエラーが生ず
ることがある。そのためこの加速力と、前もって例えば
実験的に測定された、またはモデルを用いて算出され
た、座標測定装置の走行部のたわみ特性を、形状エレメ
ントの実際の輪郭の算出の中へ共に算入すると有利であ
る。
され、これにより、運動される機械部分も著しく一層迅
速に測定される。そのため場合により、機械の架全体へ
作用するダイナミックな加速力に起因するエラーが生ず
ることがある。そのためこの加速力と、前もって例えば
実験的に測定された、またはモデルを用いて算出され
た、座標測定装置の走行部のたわみ特性を、形状エレメ
ントの実際の輪郭の算出の中へ共に算入すると有利であ
る。
【００１６】この方法は、能動的な測定力発生器−これ
を介して、走査器が加工物へ作用する測定力が座標方向
に対して設定調整される走査ヘッドだけと実施できるだ
けでない。この方法は、“受動的な”ばね−これは走査
器の変位に比例する、座標方向における測定力を発生す
る−を含む測定用走査ヘッドと共にも実施できる。後者
の場合、加工物へ作用する測定力は、走査器のないし走
査ぴんの変位の大きさと方向を用いて算出され、さらに
走査器のたわみの測定の際に考慮される。
を介して、走査器が加工物へ作用する測定力が座標方向
に対して設定調整される走査ヘッドだけと実施できるだ
けでない。この方法は、“受動的な”ばね−これは走査
器の変位に比例する、座標方向における測定力を発生す
る−を含む測定用走査ヘッドと共にも実施できる。後者
の場合、加工物へ作用する測定力は、走査器のないし走
査ぴんの変位の大きさと方向を用いて算出され、さらに
走査器のたわみの測定の際に考慮される。
【００１７】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
る。
【００１８】図１においてその実質的な機能アセンブリ
で示されている座標測定装置の制御装置は、受信インタ
ーフェース１０と送信インターフェース２５を介して、
ここには全部の詳細は図示していない座標測定装置の評
価計算器４と接続されている。入力インターフェース１
０を介して計算器から次のデータが制御装置へ転送され
る： ａ） 変換マトリクスＴ。これは座標測定装置ＫＭＧの
機械座標系ＭＫＳにおける加工物座標系ＷＫＳの位置を
記述する。
で示されている座標測定装置の制御装置は、受信インタ
ーフェース１０と送信インターフェース２５を介して、
ここには全部の詳細は図示していない座標測定装置の評
価計算器４と接続されている。入力インターフェース１
０を介して計算器から次のデータが制御装置へ転送され
る： ａ） 変換マトリクスＴ。これは座標測定装置ＫＭＧの
機械座標系ＭＫＳにおける加工物座標系ＷＫＳの位置を
記述する。
【００１９】ｂ） ｍベクトル。これは、座標機械座標
系において使用されている走査検出球の中点の、座標測
定装置の走査検出ヘッド２における基準点からの位置を
記述する。
系において使用されている走査検出球の中点の、座標測
定装置の走査検出ヘッド２における基準点からの位置を
記述する。
【００２０】ｃ） 加工物を走査検出すべき、所望の送
り速度Ｖｓｏｌｌの値。
り速度Ｖｓｏｌｌの値。
【００２１】ｄ） 複数個の作動モードが可能である場
合の、所望の作動モードに関する情報。
合の、所望の作動モードに関する情報。
【００２２】ｅ） いわゆる“侵入の深さ”の大きさお
よび方向の値、即ち、測定されるべき加工物を接触走行
すべき、検出器変位の目標値Ａｓｏｌｌベクトル。
よび方向の値、即ち、測定されるべき加工物を接触走行
すべき、検出器変位の目標値Ａｓｏｌｌベクトル。
【００２３】さらに入力インターフェース１０を介し
て、走査検出球により接触走行されるべき目標輪郭の記
述のために必要とされる情報が供給される。これは例え
ば点の列Ｐｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である。設けられている場
合は同時にこれらの点Ｐｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に所属する、
測定されるべき加工物１７の表面へのこの個所における
法線ベクトルＮｉが転送される。
て、走査検出球により接触走行されるべき目標輪郭の記
述のために必要とされる情報が供給される。これは例え
ば点の列Ｐｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である。設けられている場
合は同時にこれらの点Ｐｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に所属する、
測定されるべき加工物１７の表面へのこの個所における
法線ベクトルＮｉが転送される。
【００２４】図１における制御装置の最も重要な構成エ
レメントは、１つまたは複数個のマイクロプロセッサで
ある。そのため図１に示された機能アセンブリのいくつ
かは、ハードウエアで実現されておらず、これらのマイ
クロプロセッサのファームウエアの一部である。そのた
めこれは、例えば入力インターフェース１０に後続す
る、“目標値準備処理，変換”を有する機能アセンブリ
１１によっても動作する。機能アセンブリ１１は、制御
データから例えば走査過程に対する走査検出球７の目標
位置Ｌｓｏｌｌベクトル，所望の“侵入深さ”Ａｓｏｌ
ｌベクトル，および目標輪郭の点Ｐｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）か
ら、走行路データを算出する。この走行路データにより
走査検出球が加工物１７が走行される。これらの走行路
データＳｉが座標変換により制御系へ即ち機械座標系Ｍ
ＫＳへ伝送される。
レメントは、１つまたは複数個のマイクロプロセッサで
ある。そのため図１に示された機能アセンブリのいくつ
かは、ハードウエアで実現されておらず、これらのマイ
クロプロセッサのファームウエアの一部である。そのた
めこれは、例えば入力インターフェース１０に後続す
る、“目標値準備処理，変換”を有する機能アセンブリ
１１によっても動作する。機能アセンブリ１１は、制御
データから例えば走査過程に対する走査検出球７の目標
位置Ｌｓｏｌｌベクトル，所望の“侵入深さ”Ａｓｏｌ
ｌベクトル，および目標輪郭の点Ｐｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）か
ら、走行路データを算出する。この走行路データにより
走査検出球が加工物１７が走行される。これらの走行路
データＳｉが座標変換により制御系へ即ち機械座標系Ｍ
ＫＳへ伝送される。
【００２５】機能アセンブリ“目標値準備処理，変換”
に機能アセンブリ１２“支持点発生器／補間”が後置接
続されている。これらの機能アセンブリの中で制御固有
のシステムクロックパルスで、準備される離散的な、走
行されるべき走行路点が所定のアルゴリズムにより、例
えば線形にまたはスプラインアルゴリズムにより補間さ
れ、さらに位置目標値Ｌｉとして、後置接続されてい
る、座標測定装置の３つの測定軸の駆動用の位置調整器
１３へ転送される。
に機能アセンブリ１２“支持点発生器／補間”が後置接
続されている。これらの機能アセンブリの中で制御固有
のシステムクロックパルスで、準備される離散的な、走
行されるべき走行路点が所定のアルゴリズムにより、例
えば線形にまたはスプラインアルゴリズムにより補間さ
れ、さらに位置目標値Ｌｉとして、後置接続されてい
る、座標測定装置の３つの測定軸の駆動用の位置調整器
１３へ転送される。
【００２６】支持点発生器１２はさらに直接、入力イン
ターフェース１０から、所望の送り速度Ｖｓｏｌｌベク
トルの値を受信する。この値により、測定されるべき加
工物接触走行される。位置調整器１３において発生され
た位置目標値は続いてアナログ形へ変換され、さらにア
ナログ操作量（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｘｓ）として、座標測定装
置のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のための３つの駆動装置へ転送さ
れる。図１を一層簡単にするために図１に、これらの３
つの駆動装置を１つの駆動アセンブリ１４にまとめて示
す。座標測定装置の３つの駆動装置の各々は、通常の様
に、サーボ増幅器，サーボモータおよび機械的な駆動素
子から構成されている。これらの部材を用いて走査検出
ヘッド２が加工物１７に対して相対的に走行検出され
る。
ターフェース１０から、所望の送り速度Ｖｓｏｌｌベク
トルの値を受信する。この値により、測定されるべき加
工物接触走行される。位置調整器１３において発生され
た位置目標値は続いてアナログ形へ変換され、さらにア
ナログ操作量（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｘｓ）として、座標測定装
置のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のための３つの駆動装置へ転送さ
れる。図１を一層簡単にするために図１に、これらの３
つの駆動装置を１つの駆動アセンブリ１４にまとめて示
す。座標測定装置の３つの駆動装置の各々は、通常の様
に、サーボ増幅器，サーボモータおよび機械的な駆動素
子から構成されている。これらの部材を用いて走査検出
ヘッド２が加工物１７に対して相対的に走行検出され
る。
【００２７】同じく位置調整器１３に、１５で示されて
いる、３つの測定軸Ｘ，Ｙ，Ｚに所属する、座標測定装
置の変位測定装置が、機能アセンブリ“測定値検出装置
１６”を介して接続されている。座標測定装置のこの測
定装置は通常の様に例えば、格子区分を有する測定スケ
ールと、この測定スケールの読み出し用の走査検出ヘッ
ドと、走査検出ヘッドから供給された信号の信号準備処
理，補間，順方向−逆方向計数のための後続の電子装置
から構成されている。アセンブリ１６“測定値検出，座
標測定装置”は、機械座標系における走査検出ヘッドの
位置Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍの周期的な検出を受け持ち、さら
に位置調整器１３への結合に、座標測定装置の３つの測
定軸に対する位置調整回路が接続されている。
いる、３つの測定軸Ｘ，Ｙ，Ｚに所属する、座標測定装
置の変位測定装置が、機能アセンブリ“測定値検出装置
１６”を介して接続されている。座標測定装置のこの測
定装置は通常の様に例えば、格子区分を有する測定スケ
ールと、この測定スケールの読み出し用の走査検出ヘッ
ドと、走査検出ヘッドから供給された信号の信号準備処
理，補間，順方向−逆方向計数のための後続の電子装置
から構成されている。アセンブリ１６“測定値検出，座
標測定装置”は、機械座標系における走査検出ヘッドの
位置Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍの周期的な検出を受け持ち、さら
に位置調整器１３への結合に、座標測定装置の３つの測
定軸に対する位置調整回路が接続されている。
【００２８】機能アセンブリ１６から供給される位置測
定値Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍは、さらに制御装置の出力−ない
し送信インターフェース２５へ加えられ、さらに計算器
４へ応答される。
定値Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍは、さらに制御装置の出力−ない
し送信インターフェース２５へ加えられ、さらに計算器
４へ応答される。
【００２９】図１に示された制御装置は、走査検出ヘッ
ド２における測定値発信器から送出される信号の後続処
理用の電子装置も含む。この信号は、３つの空間方向に
おける走査検出球７と加工物１７との接触の際の接触走
査ぴんの変位を記述する。相応の機能アセンブリは１８
で示されている。これらの測定値発信器から到来して準
備処理されるアナログの位置信号は、機能アセンブリ１
９においてデイジタル値へ変換される。これらのデイジ
タル出力側ＸT，ＹT，ＺTは同じく送信インターフェー
ス２５へ加えられ、計算器４により測定結果の算出のた
めに必要とされる。同時に接触走査器変位に関するデイ
ジタル信号が、機能アセンブリ“監視およびエラー処
理”２０へ導かれる。この機能アセンブリ２０は実際の
走査検出変位ＸT，ＹT，ＺTを、前もって選定された侵
入深さＡｓｏｌｌベクトルと比較し、走査検出器変位の
許容範囲を越えた際に、通報を評価計算器４へ送出す
る。同時に機能ユニット２０が測定範囲を越えたことを
支持点発生器１２へ通報する。その目的は支持点発生器
が走査検出過程を中断して機械の駆動装置を停止させる
ためである。
ド２における測定値発信器から送出される信号の後続処
理用の電子装置も含む。この信号は、３つの空間方向に
おける走査検出球７と加工物１７との接触の際の接触走
査ぴんの変位を記述する。相応の機能アセンブリは１８
で示されている。これらの測定値発信器から到来して準
備処理されるアナログの位置信号は、機能アセンブリ１
９においてデイジタル値へ変換される。これらのデイジ
タル出力側ＸT，ＹT，ＺTは同じく送信インターフェー
ス２５へ加えられ、計算器４により測定結果の算出のた
めに必要とされる。同時に接触走査器変位に関するデイ
ジタル信号が、機能アセンブリ“監視およびエラー処
理”２０へ導かれる。この機能アセンブリ２０は実際の
走査検出変位ＸT，ＹT，ＺTを、前もって選定された侵
入深さＡｓｏｌｌベクトルと比較し、走査検出器変位の
許容範囲を越えた際に、通報を評価計算器４へ送出す
る。同時に機能ユニット２０が測定範囲を越えたことを
支持点発生器１２へ通報する。その目的は支持点発生器
が走査検出過程を中断して機械の駆動装置を停止させる
ためである。
【００３０】図１の制御装置はさらに、走査ヘッドにお
ける走査ぴんの変位に対する駆動装置を含む。走査ヘッ
ドにおける走査ぴんに対する駆動装置は、力発生器たと
えばリニヤモータまたはプランジャコイル磁石から構成
されている。これらの力発生器は走査ぴんを所定の信号
にもとづいて３つの空間方向Ｘ，Ｙ，Ｚへ変位させる。
相応の機能アセンブリ“駆動走査ヘッド”はその操作量
Ｆベクトルを機能アセンブリ“力調整器”から受信す
る。ここに選定されている作動モードにおいて力調整器
２２は、走査ぴんの変位に比例する抵抗力を設定調整す
る。力調整器の中へ与えられている力−変位特性曲線は
装置定数であるため、アセンブリ１９の出力信号を介し
て、工作物へ作用される瞬時の測定力も既知であり、計
算器４により補正値の算出のために用いられる。この補
正値は、設定調整された測定力の下での走査ぴんのたわ
みを補償する。
ける走査ぴんの変位に対する駆動装置を含む。走査ヘッ
ドにおける走査ぴんに対する駆動装置は、力発生器たと
えばリニヤモータまたはプランジャコイル磁石から構成
されている。これらの力発生器は走査ぴんを所定の信号
にもとづいて３つの空間方向Ｘ，Ｙ，Ｚへ変位させる。
相応の機能アセンブリ“駆動走査ヘッド”はその操作量
Ｆベクトルを機能アセンブリ“力調整器”から受信す
る。ここに選定されている作動モードにおいて力調整器
２２は、走査ぴんの変位に比例する抵抗力を設定調整す
る。力調整器の中へ与えられている力−変位特性曲線は
装置定数であるため、アセンブリ１９の出力信号を介し
て、工作物へ作用される瞬時の測定力も既知であり、計
算器４により補正値の算出のために用いられる。この補
正値は、設定調整された測定力の下での走査ぴんのたわ
みを補償する。
【００３１】しかし前記の機能は制御装置そのものの中
へ組み込むこともできる。この場合はこの制御装置のブ
ロック図が、図２に示されたコンポーネントだけ補完さ
れる。次に受信インターフェース１０から制御装置の機
能アセンブリ“たわみ補正”へ付加的に、選定された走
査ぴん構成のたわみ特性を記述するパラメータｂｉが転
送される。
へ組み込むこともできる。この場合はこの制御装置のブ
ロック図が、図２に示されたコンポーネントだけ補完さ
れる。次に受信インターフェース１０から制御装置の機
能アセンブリ“たわみ補正”へ付加的に、選定された走
査ぴん構成のたわみ特性を記述するパラメータｂｉが転
送される。
【００３２】図２に示されている変形実施例において図
１の変形実施例に比較して、送信インターフェース２５
へ、走査ぴん変位の、たわみだけ補正されたデータが、
別個に転送されるのではなく、２８で示された個所にお
いて走査ヘッドの位置実施値Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍへ付加算
出される。これらの実際値はアセンブリ“測定値検出，
座標測定装置”から送出される。補正された走査器デー
タと位置実際値との加算後に、機械座標系における走査
球中心点の位置が形成される。そのためこの変形実施例
における制御装置は別の機能アセンブリ“変換”２７を
含む。この機能アセンブリから機械座標系ＭＫＳのデー
タが加工物座標系ＷＫＳへ変換される。次に機能アセン
ブリ２７から走査球の中心点座標が送信インターフェー
ス２５へ転送される。この送信インターフェース２５は
制御装置の測定値メモリを含み、この測定値メモリは検
出されたデータを、これが評価計算器（４）により取り
出されてここで後続処理されるまで、記憶する。ここで
例えば１秒当り２５０の測定値が記憶される。
１の変形実施例に比較して、送信インターフェース２５
へ、走査ぴん変位の、たわみだけ補正されたデータが、
別個に転送されるのではなく、２８で示された個所にお
いて走査ヘッドの位置実施値Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍへ付加算
出される。これらの実際値はアセンブリ“測定値検出，
座標測定装置”から送出される。補正された走査器デー
タと位置実際値との加算後に、機械座標系における走査
球中心点の位置が形成される。そのためこの変形実施例
における制御装置は別の機能アセンブリ“変換”２７を
含む。この機能アセンブリから機械座標系ＭＫＳのデー
タが加工物座標系ＷＫＳへ変換される。次に機能アセン
ブリ２７から走査球の中心点座標が送信インターフェー
ス２５へ転送される。この送信インターフェース２５は
制御装置の測定値メモリを含み、この測定値メモリは検
出されたデータを、これが評価計算器（４）により取り
出されてここで後続処理されるまで、記憶する。ここで
例えば１秒当り２５０の測定値が記憶される。
【００３３】図１と図２で説明された制御装置の動作
を、次に図３を用いて説明する：入力インターフェース
１０に関連づけて説明された、計算器４からのデータの
制御装置への転送後に、機能アセンブリ１１により複数
個の準備処理用の算出が実施される。例えば機能アセン
ブリ１１は最初に次の検査を行う。即ち所定の侵入深さ
が、即ち所定の侵入方向（走査検出器変位）への目標曲
線の並進による走査検出器変位の目標値Ａｓｏｌｌベク
トルが、走査検出器の変位に対する許容範囲（ＭＲ）内
に維持できるか否かが検査される。加工物の輪郭がゆる
やかにわん曲された場合は、このことが可能である。こ
の場合は加工物座標系ＷＫＳの目標輪郭の点Ｐｉ（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）が機械座標系ＭＫＳへ変換され、続いて支持点
発生器１２へ転送される。
を、次に図３を用いて説明する：入力インターフェース
１０に関連づけて説明された、計算器４からのデータの
制御装置への転送後に、機能アセンブリ１１により複数
個の準備処理用の算出が実施される。例えば機能アセン
ブリ１１は最初に次の検査を行う。即ち所定の侵入深さ
が、即ち所定の侵入方向（走査検出器変位）への目標曲
線の並進による走査検出器変位の目標値Ａｓｏｌｌベク
トルが、走査検出器の変位に対する許容範囲（ＭＲ）内
に維持できるか否かが検査される。加工物の輪郭がゆる
やかにわん曲された場合は、このことが可能である。こ
の場合は加工物座標系ＷＫＳの目標輪郭の点Ｐｉ（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）が機械座標系ＭＫＳへ変換され、続いて支持点
発生器１２へ転送される。
【００３４】走行路の並進による侵入深さが許容範囲Ｍ
Ｒの中に依存しない時は、等距離の走行路を発生する必
要がある。この目的で加工物の面の各点において法線ベ
クトルＮｉが必要とされる。このベクトルを機能アセン
ブリ１１が同じく入力インターフェース１０を介して計
算器４から入力される。代替的に機能アセンブリ１１を
次のようにプログラミングすることも可能である。即ち
機能アセンブリそのものがそれぞれ３つの隣り合う点Ｐ
ｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から次のようなベクトルを算出する。
即ちこのベクトルは、この３つの隣り合う点から形成さ
れる三角形の角度の二等分線を形成し、この中で３点か
ら形成される平面の中に存在する。３つの相続く点Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３が既知の時は、第１の方向ベクトルＮ２
が、算出できる。さらに機械座標系における第１の支持
点Ｓ１が侵入深さ用の目標値Ａｓｏｌｌベクトルを用い
て算出できる。この数学的，論理的演算を、全部の転送
された点Ｐｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対して機能アセンブリ
“目標値準備処理，変換”が実施し、このようにして得
られた走行路データＳｉを支持点発生器１２へ転送す
る。
Ｒの中に依存しない時は、等距離の走行路を発生する必
要がある。この目的で加工物の面の各点において法線ベ
クトルＮｉが必要とされる。このベクトルを機能アセン
ブリ１１が同じく入力インターフェース１０を介して計
算器４から入力される。代替的に機能アセンブリ１１を
次のようにプログラミングすることも可能である。即ち
機能アセンブリそのものがそれぞれ３つの隣り合う点Ｐ
ｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から次のようなベクトルを算出する。
即ちこのベクトルは、この３つの隣り合う点から形成さ
れる三角形の角度の二等分線を形成し、この中で３点か
ら形成される平面の中に存在する。３つの相続く点Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３が既知の時は、第１の方向ベクトルＮ２
が、算出できる。さらに機械座標系における第１の支持
点Ｓ１が侵入深さ用の目標値Ａｓｏｌｌベクトルを用い
て算出できる。この数学的，論理的演算を、全部の転送
された点Ｐｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対して機能アセンブリ
“目標値準備処理，変換”が実施し、このようにして得
られた走行路データＳｉを支持点発生器１２へ転送す
る。
【００３５】前述の作動モードにおいて、走査ヘッド２
の力調整回路が機能アセンブリ１８，１９，２２，２３
を介して接続されている。次に支持点発生器１２が支持
点Ｌｉを、走査ヘッドの瞬時の実際位置Ｓ０を、加工物
１７のどこか外側で、加工物１７の上に走行されるべき
走行路の第１の目標位置Ｓｉに至るまで、補間的に算出
することを始める。このことは次のように行われる： ａ）直線による、両方の点Ｓ０，Ｓ１の、即ち実際位置
の、最初の目標位置への接続、 ｂ）支持点Ｌ1〜Ｌ9の順序は、機械クロックの各１サイ
クルに対して１つの点が設けられるように、選定され
る。
の力調整回路が機能アセンブリ１８，１９，２２，２３
を介して接続されている。次に支持点発生器１２が支持
点Ｌｉを、走査ヘッドの瞬時の実際位置Ｓ０を、加工物
１７のどこか外側で、加工物１７の上に走行されるべき
走行路の第１の目標位置Ｓｉに至るまで、補間的に算出
することを始める。このことは次のように行われる： ａ）直線による、両方の点Ｓ０，Ｓ１の、即ち実際位置
の、最初の目標位置への接続、 ｂ）支持点Ｌ1〜Ｌ9の順序は、機械クロックの各１サイ
クルに対して１つの点が設けられるように、選定され
る。
【００３６】ｃ）点Ｌｉの間の距離は常に増加し、しか
も制御装置により“加速関数”として前もって与えられ
ている関数に従って増加する。
も制御装置により“加速関数”として前もって与えられ
ている関数に従って増加する。
【００３７】続いて支持点発生器１２が位置目標値Ｌｉ
として支持点を位置調整器１３へ転送する。位置調整器
は、駆動装置１４、座標測定装置の測定軸の測定部１
５、および機能アセンブリ測定値検出１６と共に、座標
測定装置の位置調整回路を構成する。これにより走査球
７が、測定されるべき加工物１７における点Ｓ１へ走行
され、ここから走査過程がスタートされる。この場合、
走査ヘッドの変位可能な走査ぴんにおける走査球７が加
工物１７へ、走査器変位が前もって選定された“侵入深
さ”Ａｓｏｌｌベクトルに相応するように、当接され
る。
として支持点を位置調整器１３へ転送する。位置調整器
は、駆動装置１４、座標測定装置の測定軸の測定部１
５、および機能アセンブリ測定値検出１６と共に、座標
測定装置の位置調整回路を構成する。これにより走査球
７が、測定されるべき加工物１７における点Ｓ１へ走行
され、ここから走査過程がスタートされる。この場合、
走査ヘッドの変位可能な走査ぴんにおける走査球７が加
工物１７へ、走査器変位が前もって選定された“侵入深
さ”Ａｓｏｌｌベクトルに相応するように、当接され
る。
【００３８】後続の本来の測定過程の間中に走査球７
が、加工物表面上の前もって算出された走行路を走行す
る。この場合、走査球は加工物表面と持続的な接触が維
持される。走査球７の位置は、走査ヘッド２の位置と、
走査球７の固定されている走査ぴんの変位から合成され
る。この走査球位置は、測定装置１５と１８により連続
的に検出されて送信インターフェース２５を介して座標
測定装置の計算器４へ転送される。これらの値から次に
計算器が加工物１７における走行された形状エレメント
の実際の輪郭を、即ち中心点位置、孔の場合は直径等の
形状エレメントの特性量を算出する。
が、加工物表面上の前もって算出された走行路を走行す
る。この場合、走査球は加工物表面と持続的な接触が維
持される。走査球７の位置は、走査ヘッド２の位置と、
走査球７の固定されている走査ぴんの変位から合成され
る。この走査球位置は、測定装置１５と１８により連続
的に検出されて送信インターフェース２５を介して座標
測定装置の計算器４へ転送される。これらの値から次に
計算器が加工物１７における走行された形状エレメント
の実際の輪郭を、即ち中心点位置、孔の場合は直径等の
形状エレメントの特性量を算出する。
【００３９】著しく大きい領域にわたる加工物表面の走
査の際に次の事例が生ずることがある。即ち加工物の目
標幾何学的形状からの実際の幾何学的形状の偏差に基因
して、走査器変位Ａｉｓｔベクトルが走査器変位に対す
る所定の最大限界値ＭＲに達してこれを上回る事例が生
じ得る。このことは図７に示されている。ここには加工
物表面に接触する走査球が７で示されており、さらに走
査球に対して前もって与えられている目標走行路が、破
線の間を走行する領域ＭＲにより表わされている。この
領域は同時に、許容される走査器変位の所定の限界を識
別させる。しかし走行路Ｋを、加工物１７の実際の幾何
学的形状にもとづいて、走査球７の中心点が走行する。
この走行路は、最初は走査器変位の所定の限界内で、次
第に最大許容走査器変位の限界へ接近し、さらにこの限
界へ、矢印Ａで示されている個所において達する。この
状態が機能アセンブリ２０（図１）により検出される。
図１による実施例において機能アセンブリ２０がこの状
態においてエラー通報を送信インターフェース２５と機
能アセンブリ１２へ送出する。これにもとづいて機能ア
センブリは座標測定装置を停止させる。他方、図４に示
された変形実施例においては機能アセンブリ２０ではな
く、機能アセンブリ“走行路輪郭”が設けられており、
これにより被制御の目標走行路が補正される。この場
合、機能アセンブリ１２０は支持点発生器１２を作動す
る。算出された目標走行路−この上で走査球が制御され
る−は、障害量の介入により一定量ΔＳだけ加工物表面
から離れる。続いて走査器変位が再び許容領域の中に設
けられ、走査過程が続行する。
査の際に次の事例が生ずることがある。即ち加工物の目
標幾何学的形状からの実際の幾何学的形状の偏差に基因
して、走査器変位Ａｉｓｔベクトルが走査器変位に対す
る所定の最大限界値ＭＲに達してこれを上回る事例が生
じ得る。このことは図７に示されている。ここには加工
物表面に接触する走査球が７で示されており、さらに走
査球に対して前もって与えられている目標走行路が、破
線の間を走行する領域ＭＲにより表わされている。この
領域は同時に、許容される走査器変位の所定の限界を識
別させる。しかし走行路Ｋを、加工物１７の実際の幾何
学的形状にもとづいて、走査球７の中心点が走行する。
この走行路は、最初は走査器変位の所定の限界内で、次
第に最大許容走査器変位の限界へ接近し、さらにこの限
界へ、矢印Ａで示されている個所において達する。この
状態が機能アセンブリ２０（図１）により検出される。
図１による実施例において機能アセンブリ２０がこの状
態においてエラー通報を送信インターフェース２５と機
能アセンブリ１２へ送出する。これにもとづいて機能ア
センブリは座標測定装置を停止させる。他方、図４に示
された変形実施例においては機能アセンブリ２０ではな
く、機能アセンブリ“走行路輪郭”が設けられており、
これにより被制御の目標走行路が補正される。この場
合、機能アセンブリ１２０は支持点発生器１２を作動す
る。算出された目標走行路−この上で走査球が制御され
る−は、障害量の介入により一定量ΔＳだけ加工物表面
から離れる。続いて走査器変位が再び許容領域の中に設
けられ、走査過程が続行する。
【００４０】図４による実施例におけるその他のアセン
ブリは、図１のそれと同様であるため、力調整器２２を
除いてはここでは説明しない。
ブリは、図１のそれと同様であるため、力調整器２２を
除いてはここでは説明しない。
【００４１】力調整器２２は、走査器変位に対する３つ
の駆動方法の各々に対して、閉じられた調整ループを含
む。この調整ループにより、駆動装置２３により設定調
整された力Ｆと走査器変位Ａｉｓｔベクトルとの間の比
例関係が形成される。特性曲線は全部で３つの空間方向
に対して、走査器ゼロ位置を中心として同じ力の球表面
が形成されるように、設定調整される。そのため走査器
変位Ａｉｓｔベクトルが既知の場合は、この特性曲線か
ら得られるばね定数Ｆ／Ａ（＝機器定数）を用いて、走
査器たわみ補正に対して適用される力Ｆｉｓｔベクトル
も直接算出できる。３つの軸における特性曲線の対称性
が、円形性基準の例えばリングゲージの走査により円形
テストの目的で検査できる。機器定数Ｆ／Ａの入力は、
例えばプログラミング可能なディジタル・アナログ変換
器１２４を用いて行われる。
の駆動方法の各々に対して、閉じられた調整ループを含
む。この調整ループにより、駆動装置２３により設定調
整された力Ｆと走査器変位Ａｉｓｔベクトルとの間の比
例関係が形成される。特性曲線は全部で３つの空間方向
に対して、走査器ゼロ位置を中心として同じ力の球表面
が形成されるように、設定調整される。そのため走査器
変位Ａｉｓｔベクトルが既知の場合は、この特性曲線か
ら得られるばね定数Ｆ／Ａ（＝機器定数）を用いて、走
査器たわみ補正に対して適用される力Ｆｉｓｔベクトル
も直接算出できる。３つの軸における特性曲線の対称性
が、円形性基準の例えばリングゲージの走査により円形
テストの目的で検査できる。機器定数Ｆ／Ａの入力は、
例えばプログラミング可能なディジタル・アナログ変換
器１２４を用いて行われる。
【００４２】測定力介入接続の前述の変形実施例の場
合、走査器変位に対して走行中に所定の目標輪郭がすべ
ての場合に、走査器ヘッド２の半分の測定領域として用
いられる。何故ならば走査器ぴんは加工物の方向へ前も
って変位できないからである。このことはもちろん、図
５を用いて後述の実施例に対して当てはまる。
合、走査器変位に対して走行中に所定の目標輪郭がすべ
ての場合に、走査器ヘッド２の半分の測定領域として用
いられる。何故ならば走査器ぴんは加工物の方向へ前も
って変位できないからである。このことはもちろん、図
５を用いて後述の実施例に対して当てはまる。
【００４３】ここで付言することは、能動駆動装置２３
ではなく、走査器ヘッド２の中に受動ばねを用いること
もできる、ないし相応に構成された走査ヘッドを前記の
制御装置と共働して作動することのできる。この場合、
所望の測定力Ｆベクトルが実際の走査ぴん変位Ａｉｓｔ
ベクトルの結果、自動的に設定され、力調整器２２も省
略できる。
ではなく、走査器ヘッド２の中に受動ばねを用いること
もできる、ないし相応に構成された走査ヘッドを前記の
制御装置と共働して作動することのできる。この場合、
所望の測定力Ｆベクトルが実際の走査ぴん変位Ａｉｓｔ
ベクトルの結果、自動的に設定され、力調整器２２も省
略できる。
【００４４】図１に比較して多少変形された、制御装置
に対する別の実施例が図５に示されている。この実施例
において前提とされていることは、加工物幾何学的形状
が点の列Ｐｉと切断面Ｅにより記述できることである。
この場合、測定方向を即ち、加工物と接触する際に走査
ぴんが変位される方向を、ベクトルＶEにより記述でき
る。このベクトルは切断面に存在しかつ送り方向に対し
て垂直に加工物表面へ配向されている。この場合、図５
に示されている実施例は機能アセンブリ１２１を有す
る。これは、受信インターフェース１０から受信された
データ−これらにより測定方向の位置が即ち切断面Ｅが
記述される−から目標力ベクトルＦｓｏｌｌを算出す
る。機能アセンブリ１２１もアセンブリ１９へ接続され
ており、ここから走査器変位の実際位置ＸT，ＹT，ＺT
が応答される。
に対する別の実施例が図５に示されている。この実施例
において前提とされていることは、加工物幾何学的形状
が点の列Ｐｉと切断面Ｅにより記述できることである。
この場合、測定方向を即ち、加工物と接触する際に走査
ぴんが変位される方向を、ベクトルＶEにより記述でき
る。このベクトルは切断面に存在しかつ送り方向に対し
て垂直に加工物表面へ配向されている。この場合、図５
に示されている実施例は機能アセンブリ１２１を有す
る。これは、受信インターフェース１０から受信された
データ−これらにより測定方向の位置が即ち切断面Ｅが
記述される−から目標力ベクトルＦｓｏｌｌを算出す
る。機能アセンブリ１２１もアセンブリ１９へ接続され
ており、ここから走査器変位の実際位置ＸT，ＹT，ＺT
が応答される。
【００４５】図１の実施例における力調整器２２−これ
は走査ヘッド２の中の走査ぴんに対する駆動装置２３へ
加えられるべき測定力を、一定の力／変位特性曲線から
算出する−に代えて、図５による実施例においては、機
能アセンブリ１２２が設けられている。この機能アセン
ブリにより、走査ヘッドにおける駆動装置２３が、機能
アセンブリにより算出された測定力ベクトルＦｓｏｌｌ
に応じて、即ち受信インターフェース１０により受信さ
れる前もって選定された測定力Ｆｓｏｌｌベクトルによ
り、切断面Ｅから算出された方向へ制御される。
は走査ヘッド２の中の走査ぴんに対する駆動装置２３へ
加えられるべき測定力を、一定の力／変位特性曲線から
算出する−に代えて、図５による実施例においては、機
能アセンブリ１２２が設けられている。この機能アセン
ブリにより、走査ヘッドにおける駆動装置２３が、機能
アセンブリにより算出された測定力ベクトルＦｓｏｌｌ
に応じて、即ち受信インターフェース１０により受信さ
れる前もって選定された測定力Ｆｓｏｌｌベクトルによ
り、切断面Ｅから算出された方向へ制御される。
【００４６】走査器変位Ａｉｓｔベクトルが切断面Ｅの
中に即ち所定の測定方向の中に維持されることを保証す
る目的で、機能アセンブリ１２１が走査ぴんの変位を、
目標力ベクトルＦｓｏｌｌに対して算出された方向とは
異なる方向へ電子的にクランプされる、即ちこの方向へ
の走査器変位の場合に、走査ヘッド２における駆動装置
２３に高い復帰力が作用される。これにより“ハング位
置（Hanglade)”を有する加工物輪郭の場合に、即ち測
定方向の切断面Ｅが加工物表面で垂直には位置しない個
所で、加工物表面の走査検出球７の所望の走行路が良好
に維持される。しかもこの場合、走査ぴんが所定の方向
Ｘ，Ｙ，Ｚへ機械的にクランプされる場合のような許容
できない大きい力が現れることがない。
中に即ち所定の測定方向の中に維持されることを保証す
る目的で、機能アセンブリ１２１が走査ぴんの変位を、
目標力ベクトルＦｓｏｌｌに対して算出された方向とは
異なる方向へ電子的にクランプされる、即ちこの方向へ
の走査器変位の場合に、走査ヘッド２における駆動装置
２３に高い復帰力が作用される。これにより“ハング位
置（Hanglade)”を有する加工物輪郭の場合に、即ち測
定方向の切断面Ｅが加工物表面で垂直には位置しない個
所で、加工物表面の走査検出球７の所望の走行路が良好
に維持される。しかもこの場合、走査ぴんが所定の方向
Ｘ，Ｙ，Ｚへ機械的にクランプされる場合のような許容
できない大きい力が現れることがない。
【００４７】図５による実施例の場合、測定力Ｆベクト
ルが測定方向への走査ぴんの変位領域全部にわたり一定
に維持され、それにより走査器変位に対する許容測定領
域が完全に利用される。そのため、図１に示された実施
例の場合と比較して、走査ヘッド２が一層高い送り速度
で加工物輪郭に沿って走行できる。
ルが測定方向への走査ぴんの変位領域全部にわたり一定
に維持され、それにより走査器変位に対する許容測定領
域が完全に利用される。そのため、図１に示された実施
例の場合と比較して、走査ヘッド２が一層高い送り速度
で加工物輪郭に沿って走行できる。
【００４８】図６に示されている加工物の表面の詳細な
幾何学的形状を走査することもできる。この場合この詳
細な幾何学的形状そのものを目標走行路−これに沿って
走査ヘッドが座標測定装置の３つの機械軸において走行
される−として前もって与える必要がない。それどころ
か目標走行路Ｋに対して、調整エレメントが例えば直線
Ｇが、この調整エレメントに対する実際の幾何学的形状
の偏差が、走査ぴん変位に対する許容動作−ないし測定
領域ＭＲ以内に存在する時は、前もって与えられる。そ
のため細かい運動が走査ぴんだけにより実施され、その
ダイナミック特性は通常は座標測定装置の可動の質量体
のそれよりも良好であるため、著しく高い送り速度が得
られる。
幾何学的形状を走査することもできる。この場合この詳
細な幾何学的形状そのものを目標走行路−これに沿って
走査ヘッドが座標測定装置の３つの機械軸において走行
される−として前もって与える必要がない。それどころ
か目標走行路Ｋに対して、調整エレメントが例えば直線
Ｇが、この調整エレメントに対する実際の幾何学的形状
の偏差が、走査ぴん変位に対する許容動作−ないし測定
領域ＭＲ以内に存在する時は、前もって与えられる。そ
のため細かい運動が走査ぴんだけにより実施され、その
ダイナミック特性は通常は座標測定装置の可動の質量体
のそれよりも良好であるため、著しく高い送り速度が得
られる。
【図１】本発明の第１の方法により動作する座標測定装
置の制御装置の実質的な部分のブロック図である。
置の制御装置の実質的な部分のブロック図である。
【図２】図１の制御装置に対する付加的な機能アセンブ
リのブロック図である。
リのブロック図である。
【図３】本発明の方法により加工物表面に沿って走行す
る走査ヘッドの走査球に対する走行経過の簡単な図であ
る。
る走査ヘッドの走査球に対する走行経過の簡単な図であ
る。
【図４】本発明の第２の方法により動作する、座標測定
装置の制御装置の実質的な部分のブロック図である。
装置の制御装置の実質的な部分のブロック図である。
【図５】本発明の第３の方法により動作する、座標測定
装置の制御装置の重要な部分のブロック図である。
装置の制御装置の重要な部分のブロック図である。
【図６】細かい構造の表面の場合の加工物表面に沿って
本発明の方法により走査する走査ヘッドの走査球に対す
る走行路経過を示す簡略図である。
本発明の方法により走査する走査ヘッドの走査球に対す
る走行路経過を示す簡略図である。
【図７】加工物の目標幾何学的形状と実際の幾何学的寸
法との偏差が著しく大きい場合の、加工物表面に沿って
本発明の方法により走査する走査ヘッドの走査球に対す
る走行路経過を示す簡略図である。
法との偏差が著しく大きい場合の、加工物表面に沿って
本発明の方法により走査する走査ヘッドの走査球に対す
る走行路経過を示す簡略図である。
２ 走査ヘッド、 ４ 計算器、 ７ 走査球、 １３
位置調整器、 １４駆動装置、 １５ 変位測定装
置、 １６ 測定値検出装置、 １７ 加工物、 １８
測定値発信器、 １９ 測定値検出装置、 ２０ 力
調整器、 ２２機能アセンブリ“力調整器”、 ２５
送信インターフェース、 ２６ 機能ユニット“たわみ
補正”、 ２７ 機能アセンブリ“変換”
位置調整器、 １４駆動装置、 １５ 変位測定装
置、 １６ 測定値検出装置、 １７ 加工物、 １８
測定値発信器、 １９ 測定値検出装置、 ２０ 力
調整器、 ２２機能アセンブリ“力調整器”、 ２５
送信インターフェース、 ２６ 機能ユニット“たわみ
補正”、 ２７ 機能アセンブリ“変換”
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オットー ルック ドイツ連邦共和国 プファールハイム ネ ルケンシュトラーセ ９
Claims (11)
- 【請求項１】 加工物（１７）における任意の空間方向
の形状エレメントを、測定用走査ヘッド（２）を有する
座標測定装置で測定する方法であって、該座標測定装置
は、 測定装置（１８）を有し、該測定装置は座標方向
（Ｘ′，Ｙ′，Ｚ′）における走査器変位Ａｉｓｔベク
トルの大きさを与え、 測定力発生器（２３）を含み、該測定力発生器を介し
て、走査器が加工物（１７）へ作用する測定力Ｆベクト
ルが座標方向（Ｘ′，Ｙ′，Ｚ′）に対して設定調整さ
れ、またはばねを含み、該ばねは走査器の変位の１つに
比例する、座標方向における測定力を発生する形式の、
測定法において、次の方法ステップを設けたことを、即
ち座標測定装置の計算器（４）により該座標測定装置の
制御装置へ、測定されるべき形状エレメントの目標位置
と目標輪郭を既述するデータＰｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を転送
し、 該データから前記制御装置が走行路データ（Ｌｉ）を送
出し、該走行路データに沿って制御装置が座標測定装置
の走査ヘッド（２）を目標輪郭から次のようにずらして
走行させ、即ち走査器における走査球（７）を加工物
（１７）と接触状態に維持しかつ走査器変位Ａｉｓｔベ
クトルを走査ヘッド（２）の許容測定範囲（ＭＲ）内に
維持するように、走行し、 制御装置が個々の測定力発生器（２３）の力をないし所
定の検出器変位Ａｓｏｌｌベクトルを目標輪郭に応じて
次の様に設定調整し、即ち合成された全体の測定力Ｆｓ
ｏｌｌベクトルが各々の個所において輪郭へ配方されて
いる様に、設定調整し、 測定値発信器（１８）の信号から形状エレメントの実際
の輪郭の、目標輪郭からの偏差をないし形状エレメント
の中心点位置，直径等のような特性量からの偏差を算出
するステップを設けたことを特徴とする、座標測定装置
における形状エレメントの測定法。 - 【請求項２】 全体の測定力Ｆｉｓｔベクトルないし走
査器変位Ａｉｓｔベクトルの大きさと方向に対して、各
々の測定点に対して既知の値から、走査器のたわみの大
きさと方向を記述する補正値を算出し、さらにこれらの
補正値（ＸC，ＹC，ＺC）を形状エレメントの実際輪郭
（ＸG，ＹG，ＺG）の算出の際に考慮する、請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】 走査器を、前もって選定可能な座標方向
における変位に関して、電子的にクランプさせる装置
（１２１）を設けた、請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 合成された測定力（Ｆ）の大きさを、測
定過程の間中は一定に維持する、請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 測定過程中に現われるダイナミックな加
速力と、座標測定装置の走行部のたわみ特性を、走査ヘ
ッド（２）の測定値発信器（１８）の信号から形状エレ
メントの実際輪郭の算出の際に、共に考慮する、請求項
１記載の方法。 - 【請求項６】 測定されるべき形状エレメントの目標値
を、輪郭の少数の点の走査により、形状エレメントの輪
郭の走査前に検査し、さらに走行路データをこの検査の
結果に応じて必要に応じて適合化する、請求項１記載の
方法。 - 【請求項７】 測定過程中に走査ヘッド（２）の測定領
域（ＭＲ）における走査器の位置を監視し、さらに測定
領域（ＭＲ）の周辺方向への走査器の連続的な逸脱を走
行路データへ、逆方向の一定の偏差ΔＳに相応する障害
量を作用させることにより補償する、請求項１記載の方
法。 - 【請求項８】 制御装置を有する座標測定装置が次の機
能アセンブリを含むことを、即ち測定軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
における座標測定装置の駆動装置（１４）に対する位置
調整器（１３）と、 測定軸における変位測定装置（１５）から供給される信
号に対する測定値検出装置（１６）と、 走査ヘッド（２）における走査ぴんの変位に応じて、測
定値発信器（１８）から走査ヘッドの中に到来する信号
に対する測定値検出装置を含み、さらに機能アセンブリ
（１１）が設けられており、該機能アセンブリは、計算
器（４）から転送される、測定されるべき加工物（１
７）の目標形状を記述するデータＰｉ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）か
ら、測定過程中に走行されるべき走行路（Ｓｉ）を算出
し、この場合、この走行路は加工物の目標形状からずら
されており、 走行路点（Ｓｉ）から位置調整器に対する位置目標値
（Ｌｉ）を算出する補間装置が設けられていることを特
徴とする、制御装置を有する座標測定装置。 - 【請求項９】 制御装置がさらに測定力Ｆｉｓｔベクト
ルからないしこれに比例する走査ぴん変位Ａｉｓｔベク
トルから走査ぴんたわみを算出する機能アセンブリを含
む、請求項８記載の座標測定装置。 - 【請求項１０】 走査ヘッドにおける走査器の変位の実
際値Ａｉｓｔベクトルを監視する装置が設けられてお
り、該監視装置は所定の限界値（ＭＲ）を上回るとない
しこれに近づくと、相応の信号を送出する、請求項８記
載の座標測定装置。 - 【請求項１１】 制御装置がさらに、 座標測定装置の走査ヘッド（２）における力発生器によ
り加工物（１７）へ作用する測定力を設定調整する力調
整器を含む、請求項８記載の座標測定装置。
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