JPH08304065A - 回転ヘッドを用いた三次元座標測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出子の角度位置を測定中に変更するための
手間を省き、検出子を測定中に最適な角度位置へ自動的
に変更可能な三次元座標測定装置を提供する。 【構成】 互いに直交する２つの回転軸と両回転軸の回
転によって２方向に回転可能な検出子とを有する回転ヘ
ッド１０と、回転ヘッド駆動部２３とを備えた三次元座
標測定装置において、倣い測定中に検出子による被検物
の位置検出が不能になった状態を検出する形状測定部２
６と、その状態が測定部２６により検出されたとき、そ
の検出前までに得られている測定データに基づき、検出
子が最適姿勢をとるように回転ヘッドの最適な角度位置
を設定し、その設定した角度位置へ回転ヘッドを回転さ
せるための駆動指令を回転ヘッド駆動部へ出力する最適
角度設定部２８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転ヘッドを用いた
三次元座標測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような三次元座標測定装置と
しては、互いに直交する２つの回転軸と両回転軸の回転
によって２方向に回転可能な検出子とを有する回転ヘッ
ドと、両回転軸を回転させる回転ヘッド駆動部とを備
え、検出子を被検物の形状に沿って移動させて被検物の
位置を検出子により検出しながら、各検出位置の測定デ
ータを順次取り込んで被検物の形状を測定するものが知
られている。前記検出子として非接触式プローブが用い
られている。この非接触式プローブは、光源からの光を
被検物の表面へ照射し、その表面からの反射光を光電変
換素子（例えば２分割された受光素子）で受光し、光電
変換素子の出力信号に基づいて照射光の焦点を被検物の
表面に合致させ、その合致した際の測定データにより被
検物の位置を検出するものである。

【０００３】このような三次元座標測定装置では、測定
中に被検物（例えば筒状の被検物）の表面からの反射光
が検出子（非接触式プローブ）内の光電変換素子に入射
しなくなると、被検物の位置を検出子により検出するこ
とができない。そこで、測定中に検出子の角度位置を被
検物の表面形状に応じて変更するために、検出子の角度
を変更する位置（測定経路上の角度変更位置）や検出子
の変更角度等のデータを測定前に手動操作で入力するよ
うにしている。

【０００４】また、検出子として先端にスタイラス球の
付いた接触式プローブを使用する従来の三次元座標測定
装置として、（１）回転ヘッドに取り付けられ１つの検
出子（接触式プローブ）を有し、測定中に予め設定され
た５つの角度位置のうちから被検物の位置検出に適した
１つの角度位置を選択し、その選択した角度位置に検出
子が位置するように、回転ヘッドを自動的に回転させる
方法、及び（２）回転ヘッドに互いに異なる角度位置で
取り付けられた５つの検出子（接触式プローブ）を有
し、測定中に被検物の位置検出に適した１つの検出子を
選択し、その選択した検出子が被検物の表面に接触する
ように、回転ヘッドを自動的に回転させる方法が知られ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検出子
として非接触式プローブを用いる上記前者の従来技術で
は、測定中に検出子の角度位置を変更するために、検出
子の角度変更位置や検出子の変更角度等のデータを測定
前に手動操作で入力しておく必要があり、その入力操作
に大変な手間がかかってしまうという問題があった。

【０００６】また、上記前者の従来技術に、検出子とし
て接触式プローブを用いる上記後者の従来技術における
方法（１）又は（２）を適用することも考えられる。し
かし、この場合には、非接触式プローブは接触式プロー
ブに比べて測定可能な角度範囲が狭いので、検出子（非
接触式プローブ）を５つの方向に変更するだけでは不十
分であり、検出子を最適な角度位置に位置させることが
できず、被検物の形状を測定することができない。

【０００７】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は検出子の角度位置を測定中に変更
するための手間を省き、検出子を測定中に最適な角度位
置へ自動的に変更可能な三次元座標測定装置を提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明に係る三次元座標測定装置は、互
いに直交する２つの回転軸と両回転軸の回転によって２
方向に回転可能な検出子とを有する回転ヘッドと、前記
両回転軸を回転させる回転ヘッド駆動手段とを備え、前
記検出子を被検物の形状に沿って移動させ、前記検出子
により、前記被検物の各検出位置の測定データを順次取
り込んで被検物の形状を測定する三次元座標測定装置に
おいて、前記測定中に前記検出子による前記被検物の位
置検出が不能になった状態又はその位置検出が不能にな
る前の状態を検出する測定状態検出手段と、前記検出手
段により前記状態が検出されたとき、その検出前までに
得られている前記測定データに基づき、前記検出子が前
記位置検出の可能な最適姿勢をとるように前記回転ヘッ
ドの最適な角度位置を設定し、その設定した角度位置へ
前記回転ヘッドを回転させるための駆動指令を前記回転
ヘッド駆動手段へ出力する最適角度設定手段とを備えて
いる。

【０００９】請求項２記載の発明に係る三次元座標測定
装置は、前記最適角度設定手段は、前記駆動指令を出力
する前に、前記検出子が前記被検物に接触しないで回転
できる位置へ前記回転ヘッドを移動させる。

【００１０】請求項３記載の発明に係る三次元座標測定
装置は、前記最適角度設定手段は、前記最適な角度位置
を前記回転ヘッドの固有パラメータを用いて設定する。

【００１１】請求項４記載の発明に係る回転ヘッドを用
いた三次元座標測定装置は、前記検出子は、前記被検物
の表面へ光を照射し、その照射光の焦点を前記表面に合
致させることにより前記被検物の位置を検出する非接触
式プローブである。

【００１２】

【作用】請求項１記載の三次元座標測定装置では、測定
中に検出子による被検物の位置検出が不能になった状態
又はその位置検出が不能になる前の状態が測定状態検出
手段により検出されると、最適角度設定手段は、その検
出前までに得られている測定データに基づき、検出子が
前記位置検出の可能な最適姿勢をとるように回転ヘッド
の最適な角度位置を設定し、その設定した角度位置へ回
転ヘッドを回転させるための駆動指令を回転ヘッド駆動
手段へ出力する。これによって、回転ヘッド駆動手段が
回転ヘッドを最適な角度位置へ回転させるので、検出子
が前記位置検出の可能な最適姿勢をとり、検出子による
被検物の位置検出が可能になる。

【００１３】請求項２記載の回転ヘッドを用いた三次元
座標測定装置では、最適角度設定手段は、回転ヘッドを
回転させるための駆動指令を回転ヘッド駆動手段へ出力
する前に、検出子が接触子に接触しないで回転できる位
置へ回転ヘッドを移動させるので、検出子の回転時に検
出子や回転ヘッドが被検物に衝突するのを回避できる。

【００１４】

【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１５】図１はこの発明の一実施例に係る回転ヘッ
ドを用いた三次元座標測定装置を示すブロック図、図２
は図１に示す三次元座標測定装置の一部を構成する三次
元座標測定機を示す概略構成図である。

【００１６】一実施例に係る三次元座標測定装置は、筒
状あるいは丸みを持った被検物Ｓの形状を測定するもの
で、図１及び図２に示す三次元座標測定機１を備えてい
る。この三次元座標測定機１は、図２に示すように、被
検物Ｓを載せるベース２と、ベース２上に配置されたブ
リッジ３とを備えている。ブリッジ３は、左右の支柱３
ａ、３ｂと両支柱の上部に架け渡されたＸ軸ガイド３ｃ
とからなり、ベース２上に設けられたＹ軸ガイド（図示
略）により案内されてＹ軸方向に移動可能である。Ｘ軸
ガイド３ｃにはキャリッジ（図示略）がＸ軸方向に移動
可能に支持され、キャリッジにはスピンドル４がＺ軸方
向（鉛直方向）に移動可能に支持されている。この三次
元座標測定機は、キャリッジのＸ軸方向の移動量、ブリ
ッジ３のＹ軸方向の移動量及びスピンドル４のＺ軸方向
の移動量をそれぞれ検出するＸ軸用、Ｙ軸用及びＺ軸用
エンコーダ（図示略）を有し、各エンコーダの検出値に
基づき被検物Ｓの形状を測定する。

【００１７】三次元座標測定機１のスピンドル４に、位
置検出装置５が取り付けられている。この位置検出装置
５は、互いに直交する２つの回転軸（垂直方向の回転軸
６及び水平方向の回転軸７）、垂直方向の回転軸（以
下、Ｂ軸という）６の回転によって回転する第１回転部
８及び水平方向の回転軸（以下、Ａ軸という）７の回転
によって回転する第２回転部９からなる回転ヘッド１０
と、第２回転部９の側部に固定された検出子１１とを有
する。第２回転部９は、Ｂ軸６の回転によって第１回転
部８と一緒にＢ軸６を中心に回転すると共にＡ軸７の回
転によってＡ軸７を中心に回転するように、第１回転部
８の下端部に結合されている。これによって、検出子１
１は、Ｂ軸６を中心とする回転（図３の回転軌跡１２で
示す回転）とＡ軸７を中心とする回転（図３の回転軌跡
１３で示す回転）の２方向に回転可能である。なお、第
１回転部８及び第２回転部９は、それぞれ−１８０度〜
１８０度の範囲内で回転可能であり、第１回転部８及び
第２回転部９は、回転角度を検出する不図示のＡ軸用及
びＢ軸用のロータリエンコーダをそれぞれ備えている。

【００１８】検出子１１は、被検物Ｓの表面へ半導体レ
ーザ光源等からの光を照射し、被検物Ｓの表面からの反
射光を光電変換素子（例えば、２分割された受光素子）
で受光し、光電変換素子の出力信号に基づいて照射光の
焦点１４（図３参照）を被検物Ｓの表面に合致させるこ
とにより被検物Ｓの位置を検出する非接触式プローブで
ある。図３において、符号１５は、検出子１１の焦点方
向（検出子１１の姿勢）を示している。なお、この一実
施例では、検出子１１に、先端にスタイラス球の付いた
接触式プローブ１６が装着されており、この接触式プロ
ーブ１６による測定も可能になっている。

【００１９】図１に示す三次元座標測定装置は、検出子
（非接触式プローブ）１１により被検物Ｓの表面と前記
焦点１４の合致が検出された時に、Ｘ、Ｙ、Ｚ各軸のエ
ンコーダの検出値を測定値として読み込んで回転ヘッド
１０の基準点１Ａ（図２参照）の三次元座標値を得る座
標値取り込み部２０と、Ａ軸用及びＢ軸用のロータリー
エンコーダの検出値を測定値として読み込んで回転ヘッ
ド１０の角度位置を検出する回転ヘッド位置検出部２１
と、測定データ設定部２２とを備える。測定データ設定
部２２は、座標値取り込み部２０で読み込んだ三次元座
標値Ｐｍと、回転ヘッド位置検出部２１で検出した回転
ヘッド１０の角度位置と、後述する回転ヘッド１０の固
有パラメータとから、被検物Ｓの表面の測定座標値（検
出子１１により検出される被検物Ｓの各位置の測定デー
タ）Ｐｔを算出する。

【００２０】三次元座標測定装置は、さらに、回転ヘッ
ド１０の回転軸６、７を回転させる回転ヘッド駆動部２
３と、三次元座標測定機１を駆動する測定機駆動部２４
と、回転ヘッド１０の固有パラメータを記憶する固有パ
ラメータテーブル２５と、被検物Ｓの表面形状を測定す
る形状測定部２６と、測定データテーブル２７と、最適
角度設定部２８とを備えている。

【００２１】形状測定部２６は、図８に示すような被検
物Ｓの表面形状を測定する（倣い測定する）ための測定
条件として、予め設定された開始点４１及び終了点４２
のデータを有している。開始点４１及び終了点４２は、
測定キー入力等の手操作で設定される。この形状測定部
２６は、被検物Ｓの表面形状を測定する際に、検出子１
１を被検物Ｓの表面形状に沿って移動させるように、三
次元座標測定機１を駆動させる駆動指令を測定機駆動部
２４へ与えると共に、検出子１１により検出される被検
物Ｓの表面の各位置（図８の黒丸で示した各測定点４
３）の測定座標値（以下、測定データという）Ｐｔを一
定のピッチで測定データ設定部２２から順次読み込み、
その測定データを測定データテーブル２７へ出力するよ
うに構成されている。測定データテーブル２７は、形状
測定部２６から出力される測定データを保存する。

【００２２】また、この形状測定部２６は、測定中に前
記測定データＰｔを測定データ設定部２２から読み込む
ことができなくなったこと（検出子１１による被検物Ｓ
の位置検出が不能になった状態）を検出するように構成
している。

【００２３】検出子として非接触式プローブを用いて測
定する場合、検出子１１の焦点方向（姿勢）１５が被検
物Ｓの表面形状に対して最適な角度になっていないと、
検出子１１により焦点１４を検出することができず、検
出子１１による被検物Ｓの位置検出ができない。そのた
め、前記最適角度設定部２８は、検出子１１による被検
物Ｓの位置検出が不能になった時、すなわち検出子１１
による被検物Ｓの位置検出が不能になった状態が形状測
定部２６によって検出された時、その直前までに得られ
ている測定データに基づき、検出子１１が被検物Ｓの位
置を検出することができる最適な姿勢となるように、回
転ヘッド１０の角度位置を設定する。そして、最適角度
設定部２８は、回転ヘッド１０を現在の角度位置から設
定した角度位置へ回転させるための駆動指令を回転ヘッ
ド駆動部２３へ出力するように構成されている。

【００２４】さらに、最適角度設定部２８は、回転ヘッ
ド１０及び検出子１１が被検物Ｓと接触しないように回
転ヘッド１０の角度位置を変更するために、前記駆動指
令を回転ヘッド駆動部２３へ出力する前に、検出子１１
が被検物Ｓに接触しないで回転できる位置へ回転ヘッド
１０を退避移動させるための駆動指令を測定機駆動部２
３へ出力する。

【００２５】回転ヘッド１０の第１回転部８の角度位置
と第２回転部９の角度位置が（Ａ、Ｂ）の関係にあると
きの測定座標値（測定データ）Ｐｔは、座標値取り込み
部２０で得られる三次元座標値Ｐｍと、回転ヘッド１０
の固有パラメータとを使用して次の式により算出され
る。

【００２６】

【数１】 ここで、Ｒ１は垂直方向の回転軸（Ｂ軸）６の回転半
径、Ｒ２は水平方向の回転軸（Ａ軸）７の回転半径、Ａ
０はＡ軸７による回転の原点角度、Ｂ０はＢ軸６による
回転の原点角度、Ｖ１は原点角度Ａ０の時の第２回転部
９の回転軸ベクトル、Ｕ１は原点角度Ｂ０で原点角度Ａ
０の時の第２回転部９の基準軸ベクトル、Ｖ２は第１回
転部８の回転軸ベクトル、Ｕ２は原点角度Ｂ０の時の第
１回転部８の基準軸ベクトルである。

【００２７】回転ヘッド１０の角度位置（Ａ、Ｂ）がど
のような値であっても、被検物Ｓを測定したときの測定
座標値Ｐｔを常に上記式１により求めることができる。
上記Ｒ１、Ｒ２、Ａ０、Ｂ０、Ｖ１、Ｕ１、Ｖ２及びＵ
２が回転ヘッド１０の固有パラメータである。

【００２８】次に、上記一実施例に係る三次元座標測定
装置の動作を図４〜図８に基づいて説明する。

【００２９】図４のフローチャートは、図８に示すよう
な被検物Ｓの形状を測定していく際に実行される形状測
定部２６の処理を示している。

【００３０】ステップ５１では、検出子１１の焦点１４
が倣い測定の開始点４１に合うように、測定機１を駆動
させて検出子１１を移動させる。このとき、測定機１を
駆動させるための駆動指令を測定機駆動部２４に与え
る。

【００３１】ステップ５２では、被検物Ｓの表面形状を
終了点４２まで倣い測定するための駆動指令を測定機駆
動部２４へ与える。

【００３２】ステップ５３では、倣い測定時に検出子１
１により得られる被検物Ｓの各位置の測定データＰｔ
を、測定データ設定部２２から読み込む。

【００３３】ステップ５４では、測定データＰｔを読み
込めたか否かを判定する。検出子１１が被検物Ｓの位置
を検出できない位置すなわち、被検物Ｓからの反射光を
受光できない位置に来ているために、測定データを読み
込めなければステップ５６へ進む。検出子１１が被検物
Ｓの位置を検出できる位置にあり、測定データを読み込
めればステップ５５へ進む。なお、このステップ５４で
検出子１１による被検物Ｓの位置検出が不能になった状
態が検出される。

【００３４】ステップ５６では、最適角度設定部２８に
より図５に示す処理を行うことにより、回転ヘッド１０
を測定データの読み込みができない現在の角度位置か
ら、その読み込みが可能な角度位置（検出子１１による
被検物Ｓの位置検出が可能な位置）への変更を行う。そ
の変更のための処理（図５に示す処理）が終了した後、
ステップ５２に戻り、処理を続ける。

【００３５】ステップ５５では、読み込んだ測定データ
を測定データテーブル２７に保存する。

【００３６】ステップ５７では、終了点４２までの全て
の測定データが読み込みまれたか否かを判定する。その
読み込みが終了していなければステップ５３に戻って処
理を続ける。その読み込みが終了していれば形状測定部
３３の処理を終了する。

【００３７】図５は図４のステップ５６で実行される最
適角度設定部２８の処理を示している。

【００３８】ステップ６１では、形状測定部２６が前記
ステップ５４で測定データの読み込みが不能になった状
態を検出する直前までに得られている測定データを用い
ることにより、測定データの読み込みが不能な位置（検
出子１１による被検物Ｓの位置検出が不能な位置）にお
ける形状の法線方向を算出する。

【００３９】ステップ６２では、ステップ６１で得られ
た形状の法線方向に対して最適な回転ヘッド１０の角度
位置を算出する。

【００４０】ステップ６３では、測定データの読み込み
が不能な位置から、検出子１１が安全に回転できる位置
へ回転ヘッド１０を位置１００（図８参照）に、退避移
動させる。

【００４１】ステップ６４では、位置１００でステップ
６２で算出した最適な角度位置へ回転ヘッド１０を回転
させる。このとき、最適角度設定部２８は、その回転の
ための駆動指令を回転ヘッド駆動部２３へ与える。

【００４２】ステップ６５では、検出子１１を図８に示
す直前の測定点の位置１０１（最新の測定データが得ら
れている位置）に、検出子１１が前記安全に回転できる
位置１００から回転ヘッド１０を移動させる。

【００４３】この移動後、図４に示す形状測定部２６の
処理に戻り、終了点までの倣い測定を繰り返し行う。

【００４４】図５に示す前記ステップ６１における前記
形状の法線方向（以下、形状法線ベクトルＶｎという）
の算出処理は、例えば図６に示す手順で実行される。

【００４５】この手順を、図９，図１０を参照して以下
に説明する。

【００４６】ステップ７１では、測定データの読み込み
が不能になった状態を検出する直前の３つの測定点（直
前測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を読み込む。尚、図９にお
いて、Ｐ３が最後に読み込まれた測定位置であり、Ｐ４
が読み込み不能位置である。

【００４７】ステップ７２では、点Ｐ１から点Ｐ２へ向
かう方向ベクトルＬ１と、点Ｐ２から点Ｐ３へ向かう方
向ベクトルＬ２とを求める。

【００４８】ステップ７３では、方向ベクトルＬ１とＬ
２の交角ａを求める。

【００４９】ステップ７４では、交角ａが１８０度に近
いか否かを判定する。１８０度に近ければステップ７５
へ進み、そうでなければステップ７７へ進む。

【００５０】ステップ７５では、方向ベクトルＬ１とＬ
２の中線の方向ベクトルＬ３を求める。

【００５１】ステップ７６では、図９に示すように、中
線の方向ベクトルＬ３に直交するベクトルを求め、これ
を形状法線ベクトルＶｎとする。すなわち、ステップ７
５及び７６において、直線補間により形状法線ベクトル
Ｖｎを求めている。

【００５２】ステップ７７では、点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ
３）から作られる円弧を求める。

【００５３】ステップ７８では、図１０に示すように、
ステップ７７で求めた円弧の中心Ｏ′から点Ｐ３へ向か
う方向ベクトルを形状法線ベクトルＶｎとする。ステッ
プ７７及び７８において、円弧補間により形状法線ベク
トルＶｎを求めている。

【００５４】ステップ７９では、被検物Ｓの表面へ向か
っていく方向に形状法線ベクトルＶｎを合わせるよう
に、形状法線ベクトルＶｎに正負をつける。例えば、被
検物Ｓの表面へ向かっていく方向を負とし、その逆の方
向を正とする。

【００５５】なお、前記形状の法線方向を算出する方法
としては、図６に示す方法以外に、前記直前測定点を３
点以上使用してスプライン補間近似近似を行い、これに
よって得られたスプライン曲線に対して形状法線ベクト
ルＶｎを求めるという方法がある。

【００５６】図５に示す前記ステップ６２において、前
記形状の法線方向に対して最適な回転ヘッド１０の角度
位置（φ、θ）は、回転ヘッド１０の前記固有パラメー
タを使用して以下のように算出される。

【００５７】前記形状法線ベクトルＶｎに対して検出子
１１の焦点１４に向かう方向となる光軸ベクトルＬがＬ
＝ーＶｎの関係になる回転ヘッド１０の角度位置（φ、
θ）が求める最適角度位置となる。その角度位置（φ、
θ）を前記固有パラメータを使用して求める数式は次の
ようになる。

【００５８】

【数２】 このようにして被検物Ｓの形状に対して最適な回転ヘッ
ド１０の角度位置を設定することができる。

【００５９】上記一実施例によれば、倣い測定中に検出
子１１が被検物Ｓの位置を検出できない位置に来たため
に、測定データを読み込めなくなると、被検物Ｓの形状
に対して最適な回転ヘッド１０の角度位置が設定され、
回転ヘッド１０を、検出子１１により被検物Ｓの位置を
検出できない現在の角度位置から、その検出が可能な最
適な角度位置へ回転させるので、回転ヘッド１０の角度
位置を測定中に変更するための指示データを測定前に入
力する手間が不要となり、かつ回転ヘッド１０を測定中
に最適な角度位置へ自動的に変更することができる。な
お、図８に示す倣い測定例では、回転ヘッド１０の角度
位置を２回変更している。

【００６０】また、上記一実施例によれば、回転ヘッド
１０を、検出子１１が被検物Ｓに接触しないで回転でき
る位置まで退避移動させてから最適な角度位置へ回転さ
せているので、その回転時に検出子１１や回転ヘッド１
０が被検物Ｓに衝突するのを回避できる。

【００６１】また、上記一実施例によれば、回転ヘッド
１０を最適な角度位置へ回転させた後、検出子１１を直
前の測定点（最新の測定データが得られている位置）
に、回転ヘッド１０を前記安全に回転できる位置から移
動させるので、検出子１１による被検物の位置検出が不
能になった測定点の測定データＰｔを飛ばすことなく確
実に読み込むことができる。

【００６２】図７のフローチャートは、この発明に係る
三次元座標測定装置の他の実施例を示している。上記一
実施例では、検出子１１による被検物Ｓの位置検出が可
能か否かの判定を、測定データが読み込めたか否かによ
り行っている。これに対して、図７に示す他の実施例で
は、検出子１１による被検物Ｓの位置検出が可能か否か
の判定を、検出子１１の測定可能範囲角ψを使用して行
っている。その他の構成は上記一実施例と同じである。

【００６３】図７は、図８に示すような被検物Ｓの形状
を測定していく際に実行される前記形状測定部２６の処
理を示している。

【００６４】ステップ８１では、検出子１１の焦点１４
が倣い測定の開始点４１に合うように、測定機１を駆動
させて回転ヘッド１０を移動させる。このとき、測定機
１を駆動させるための駆動指令を測定機駆動部２４に与
える。

【００６５】ステップ８２では、被検物Ｓの表面形状を
終了点４２まで倣い測定するための駆動指令を測定機駆
動部２４へ与える。

【００６６】ステップ８３では、倣い測定時に検出子１
１により得られる被検物Ｓの各位置の測定データＰｔ
を、測定データ設定部２２から読み込む。

【００６７】ステップ８４では、直前までに得られてい
る３点以上の測定データを使用して前記形状の法線方向
を求める。

【００６８】ステップ８５では、ステップ８４で求めら
れた形状の法線方向が検出子１１の測定可能範囲角ψ内
にあるか否かを判定する。形状の法線方向が測定可能範
囲角ψ内にあれば、ステップ８６へ進む。形状の法線方
向が測定可能範囲角ψから外れていれば、ステップ８８
へ進む。なお、このステップ８５で、検出子１１による
被検物Ｓの位置検出が不能になる直前の状態が検出され
る。

【００６９】ステップ８８では、倣い測定の中止の指令
を出す。これによって、検出子１１による被検物Ｓの位
置検出が不能になる前に、倣い測定が一旦中止される。

【００７０】ステップ８９では、前記最適角度設定部２
８により図５に示す処理を行うことにより回転ヘッド１
０を測定データの読み込みができない現在の角度位置か
ら、その読み込みが可能な角度位置への変更を行う。そ
の変更のための処理（図５に示す処理）が終了した後、
ステップ８２に戻り、処理を続ける。

【００７１】ステップ８６では、読み込んだ測定データ
を測定データテーブル２７に保存する。

【００７２】ステップ８７では、終了点４２までの全て
の測定データが読み込みまれたか否かを判定する。その
読み込みが終了していなければステップ５３に戻って処
理を続ける。その読み込みが終了していれば形状測定部
３３の処理を終了する。

【００７３】なお、上記各実施例では検出子１１を非接
触式プローブで構成したが、検出子としてカメラプロー
ブを回転ヘッド１０に取り付け、被検物Ｓの画像を取り
込むように構成した場合でも、カメラプローブを、前記
検出子１１と同様に、常に被検物３の形状に対して垂直
な姿勢に向けることができる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明に係る三次元座標測定装置によれば、測定中に検出子
による被検物の位置検出が不能になった状態又はその位
置検出が不能になる前の状態が測定状態検出手段により
検出されると、最適角度設定手段は、その検出前までに
得られている測定データに基づき、検出子が前記位置検
出の可能な最適姿勢をとるように回転ヘッドの最適な角
度位置を設定し、その設定した角度位置へ回転ヘッドを
回転させるための駆動指令を回転ヘッド駆動手段へ出力
する。これによって、回転ヘッド駆動手段が回転ヘッド
を最適な角度位置へ回転させるので、検出子が前記位置
検出の可能な最適姿勢をとり、検出子による被検物の位
置検出が可能になる。したがって、検出子の角度位置を
測定中に変更するための手間を省くことができ、かつ検
出子を測定中に最適な角度位置へ自動的に変更すること
ができる。

【００７５】請求項２記載の回転ヘッドを用いた三次元
座標測定装置によれば、最適角度設定手段は、検出子を
回転させるための駆動指令を回転ヘッド駆動手段へ出力
する前に、検出子を被検物に接触しないで回転できる位
置へ移動させるので、検出子の回転時に検出子や回転ヘ
ッドが被検物に衝突するのを回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例に係る回転ヘッドを
用いた三次元座標測定装置を示すブロック図である。

【図２】図２は図１に示す装置が使用される三次元座標
測定機を示す概略構成図である。

【図３】図３は図２に示す回転ヘッドの固有パラメータ
説明するための図である。

【図４】図４は図１に示す形状測定部の処理を示すフロ
ーチャートである。

【図５】図５は図４のサブルーチンを示すフローチャー
トである。

【図６】図６は図５のサブルーチンを示すフローチャー
トである。

【図７】図７はこの発明の他の実施例における形状測定
部の処理を示すフローチャートである。

【図８】図８は図１に示す装置による測定動作を説明す
るための説明図である。

【図９】図９は図６のステップ７５，７６を説明するた
めの説明図である。

【図１０】図１０は図６のステップ７７，７８を説明す
るための説明図である。

【符号の説明】

６ 垂直方向の回転軸 ７ 水平方向の回転軸 １０ 回転ヘッド １１ 検出子 ２３ 回転ヘッド駆動手段（回転ヘッド駆動） ２６ 形状測定部（測定状態検出手段） ２８ 最適角度設定（最適角度設定手段） Ｓ 被検物

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに直交する２つの回転軸と両回転軸
   の回転によって２方向に回転可能な検出子とを有する回
   転ヘッドと、前記両回転軸を回転させる回転ヘッド駆動
   手段とを備え、前記検出子を被検物の形状に沿って移動
   させ、前記検出子により、前記被検物の各検出位置の測
   定データを順次取り込んで被検物の形状を測定する三次
   元座標測定装置において、 前記測定中に前記検出子による前記被検物の位置検出が
   不能になった状態又はその位置検出が不能になる前の状
   態を検出する測定状態検出手段と、 前記検出手段により前記状態が検出されたとき、その検
   出前までに得られている前記測定データに基づき、前記
   検出子が前記位置検出の可能な最適姿勢をとるように前
   記回転ヘッドの最適な角度位置を設定し、その設定した
   角度位置へ前記回転ヘッドを回転させるための駆動指令
   を前記回転ヘッド駆動手段へ出力する最適角度設定手段
   とを備えていることを特徴とする回転ヘッドを用いた三
   次元座標測定装置。
2. 【請求項２】 前記最適角度設定手段は、前記駆動指令
   を出力する前に、前記検出子が前記被検物に接触しない
   で回転できる位置へ前記回転ヘッドを移動させることを
   特徴とする請求項１記載の三次元座標測定装置。
3. 【請求項３】 前記最適角度設定手段は、前記最適な角
   度位置を前記回転ヘッドの固有パラメータを用いて設定
   することを特徴とする請求項１又は２記載の三次元座標
   測定装置。
4. 【請求項４】 前記検出子は、前記被検物の表面へ光を
   照射し、その照射光の焦点を前記表面に合致させること
   により前記被検物の位置を検出する非接触式プローブで
   あることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
   三次元座標測定装置。