JPH11118472A - Method and system for measuring circular profile - Google Patents

Method and system for measuring circular profile

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JPH11118472A
JPH11118472A JP28396197A JP28396197A JPH11118472A JP H11118472 A JPH11118472 A JP H11118472A JP 28396197 A JP28396197 A JP 28396197A JP 28396197 A JP28396197 A JP 28396197A JP H11118472 A JPH11118472 A JP H11118472A
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contour
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Soichi Kadowaki
聰一 門脇
Tsukasa Kojima
司 小島
Kozo Umeda
幸蔵 梅田
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Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To cancel the alignment error of a work and the radius error in measurement by calculating an approximate curve from measurement data, and calculating a best fit parameter based on the parallel moving quantity, rotating moving quantity and designed reference radial error with the approximate curve which are calculated from design data. SOLUTION: In the setting of a work 14, the work 14 is regulated so that the alignment error of X, Y-directional parallel moving quantities ΔX, ΔY and rotating directional moving quantity Δθ to the reference coordinate of a design data appearing on the work 14 is minimized as much as possible. The profile for one rotation is measured in the state where a probe 19 is in contact with the work 14. At this time, a radial error ΔR is generated between the design data and the measurement data. The best fit parameter based on the errors ΔX, ΔY, Δθ, ΔR is calculated by a best fit processing means in a computer 2, and the profile collimating processing of the measurement data to the design data is executed on the basis of the calculated best fit parameter.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、真円度測定機等
を用いて測定された楕円、円等の円形状輪郭と設計デー
タで定義される円形状輪郭との間の輪郭形状の違いを定
量的に評価可能にする円形状輪郭測定方法及びシステム
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting a difference between a circular contour such as an ellipse and a circle measured using a roundness measuring device or the like and a circular contour defined by design data. The present invention relates to a method and a system for measuring a circular contour, which can be quantitatively evaluated.

【0002】[0002]

【従来の技術】ピストン等の円筒部品の輪郭形状評価に
は、従来から真円度測定機等が用いられている。真円度
測定機による測定では、回転テーブルの上に載置された
円筒形ワークの側面に測定機の触針を押し当てた状態
で、回転テーブルを一回転させたときの触針の先端の振
れ量を、図8に示すような測定データとして求める。こ
の種の表面形状測定では、測定表面の凹凸を高いレンジ
で検出するため、測定データとしてワークの動径自体を
求めることはできないが、ある適当に与えられた基準測
定半径Rからの偏差として測定データが求められる。一
方、設計データについても、楕円形状を考慮して図9の
ように、設計基準半径R(上に“^”付き;以下文中で
は「^R」と表記する)と、各角度における設計基準半
径^Rからの偏差データΔRj(jは測定点の番号)の
リストという形で与えられる。この場合、真円について
は、ΔRjは全て0となる。
2. Description of the Related Art A roundness measuring device or the like is conventionally used for evaluating the contour shape of a cylindrical part such as a piston. In the measurement by the roundness measuring machine, the tip of the stylus when the rotary table is rotated once while the stylus of the measuring machine is pressed against the side of the cylindrical work placed on the rotary table The shake amount is obtained as measurement data as shown in FIG. In this type of surface shape measurement, since the unevenness of the measurement surface is detected in a high range, the moving radius of the work itself cannot be obtained as measurement data, but the measurement is performed as a deviation from a given reference measurement radius R. Data is required. On the other hand, as shown in FIG. 9, the design reference radius R (with “^” at the top; hereinafter referred to as “ΔR”) in consideration of the elliptical shape and the design reference It is given in the form of a list of deviation data ΔRj (j is the number of the measurement point) from ^ R. In this case, ΔRj is all 0 for a perfect circle.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】真円度測定機で得られ
た偏差データに対して設計データとの輪郭照合を行う場
合、次のような問題がある。即ち、測定データには、ワ
ークがテーブルにセットされる際のアライメント誤差が
発生するので、設計値座標系X,Yと測定値座標系x,
yとの間には、図10(a),(b)に示すような設計
座標系X,Yの中心に対する測定座標系x,yの中心の
平行移動量ΔX,ΔY及び同図(c)に示すような設計
基準に対する測定基準の回転方向のずれ量Δθを含む。
また、測定データには真の動径情報が含まれておらず、
適当に定めた基準測定半径Rとの偏差量で表されている
ので、図10(d)に示すような設計データと測定デー
タとの動径方向の誤差ΔRも考慮する必要がある。ワー
クのアライメント誤差については、測定機側の微調整に
よってある程度キャンセルすることは可能であるが、微
調整では限界がある。また、動径方向の誤差ΔRについ
ては、測定の性質上避けることができない。このため、
従来は定量的な輪郭照合を行うことができないという問
題があった。
When the contour data is collated with the design data for the deviation data obtained by the roundness measuring machine, there are the following problems. That is, since an alignment error occurs when the work is set on the table in the measurement data, the design value coordinate system X, Y and the measurement value coordinate system x, Y
10 (a) and 10 (b), the translation amounts ΔX, ΔY of the center of the measurement coordinate system x, y with respect to the center of the design coordinate system X, Y as shown in FIGS. And the amount of deviation Δθ in the rotational direction of the measurement reference with respect to the design reference as shown in FIG.
Also, the measurement data does not include true radial information,
Since it is represented by an amount of deviation from an appropriately determined reference measurement radius R, it is necessary to consider a radial error ΔR between the design data and the measurement data as shown in FIG. Workpiece alignment errors can be canceled to some extent by fine adjustment on the measuring instrument side, but fine adjustment has its limitations. In addition, the error ΔR in the radial direction cannot be avoided due to the nature of the measurement. For this reason,
Conventionally, there has been a problem that quantitative contour matching cannot be performed.

【0004】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、ワークのアライメント誤差及び測定時の動径誤差
をキャンセルして定量的な輪郭照合が可能な円形状輪郭
測定方法及びシステムを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and provides a circular contour measuring method and system capable of performing quantitative contour matching by canceling a workpiece alignment error and a radial error during measurement. The purpose is to do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係る円形状輪郭
測定システムは、測定対象の円形状輪郭を測定する円形
状輪郭測定手段と、この測定手段によって測定基準半径
からの偏差として得られた測定データと、設計基準半径
からの偏差で与えられた設計データとに基づいて、測定
輪郭形状と設計輪郭形状との間の定量的な輪郭照合評価
のための処理を実行する演算処理手段とを備え、前記演
算処理手段が、前記測定データから当該測定データの近
似曲線を算出し、前記設計データに対して前記算出した
測定データの近似曲線との間の平行移動量、回転移動量
及び設計基準半径方向の誤差に基づくベストフィットパ
ラメータを算出するベストフィット処理手段と、このベ
ストフィット処理手段で算出されたベストフィットパラ
メータに基づいて設計データに対する測定データの輪郭
照合処理を実行する輪郭照合処理手段とを備えたことを
特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A circular contour measuring system according to the present invention has a circular contour measuring means for measuring a circular contour of an object to be measured, and a circular contour measuring means for measuring a circular contour measured by the measuring means. Calculation processing means for executing processing for quantitative contour matching evaluation between the measured contour shape and the design contour shape based on the measurement data and the design data given by the deviation from the design reference radius; The arithmetic processing means calculates an approximate curve of the measurement data from the measurement data, and calculates a translation amount, a rotation amount, and a design reference between the design data and the calculated approximate curve of the measurement data. A best-fit processing means for calculating a best-fit parameter based on a radial error, based on the best-fit parameter calculated by the best-fit processing means; Characterized by comprising a contour matching processing means for executing the contour matching processing of the measurement data to the meter data.

【0006】本発明の円形状輪郭測定方法は、測定対象
の円形状輪郭を測定する円形状輪郭測定手段によって測
定基準半径からの偏差として得られた測定データと、設
計基準半径からの偏差で与えられた設計データとに基づ
いて、円形状輪郭を測定する測定方法において、前記測
定データから当該測定データの近似曲線を算出し、前記
設計データに対して前記算出した測定データの近似曲線
との間の平行移動量、回転移動量及び設計基準半径方向
の誤差に基づくベストフィットパラメータを算出したの
ち、この算出されたベストフィットパラメータに基づい
て設計データに対する測定データの輪郭照合処理を実行
することを特徴とする
The circular contour measuring method of the present invention provides measurement data obtained as a deviation from a measurement reference radius by a circular contour measuring means for measuring a circular contour to be measured, and deviation from a design reference radius. In the measuring method for measuring a circular contour based on the obtained design data, an approximate curve of the measured data is calculated from the measured data, and an approximate curve of the calculated measured data is calculated with respect to the design data. Calculating a best-fit parameter based on the amount of translation, rotation, and error in the radial direction of the design reference, and then performing contour matching of measured data with respect to design data based on the calculated best-fit parameter. To be

【0007】本発明に係る媒体に記録された円形状輪郭
測定プログラムは、測定対象の円形状輪郭を測定する円
形状輪郭測定手段によって測定基準半径からの偏差とし
て得られた測定データから当該測定データの近似曲線を
算出し、設計基準半径からの偏差で与えられた設計デー
タに対して前記算出した測定データの近似曲線との間の
平行移動量、回転移動量及び設計基準半径方向の誤差に
基づくベストフィットパラメータを算出するステップ
と、この算出されたベストフィットパラメータに基づい
て設計データに対する測定データの輪郭照合処理を実行
するステップとを含むことを特徴とする。
[0007] The circular contour measuring program recorded on the medium according to the present invention comprises a circular contour measuring means for measuring a circular contour of an object to be measured, from the measured data obtained as a deviation from a measurement reference radius. Is calculated based on the translation amount, the rotational movement amount, and the error in the design reference radial direction between the design data given by the deviation from the design reference radius and the calculated measurement data approximate curve. The method includes a step of calculating a best fit parameter, and a step of executing contour matching processing of measured data with respect to design data based on the calculated best fit parameter.

【0008】本発明によれば、測定データからその近似
曲線を算出し、設計データに対して上記算出された近似
曲線との間の平行移動量、回転移動量及び設計基準半径
方向の誤差に基づくベストフィットパラメータを算出
し、このパラメータに基づいて誤差分をキャンセルして
設計データに対する測定データの輪郭照合処理を実行す
るようにしているので、測定データのアライメント誤差
のみならず、動径方向の誤差も除去した状態で輪郭照合
が行われ、輪郭形状の定量的な評価が可能になる。
According to the present invention, an approximate curve thereof is calculated from the measurement data, and a translation amount, a rotational movement amount, and an error in the radial direction of the design reference between the design data and the calculated approximate curve are calculated. Since the best fit parameter is calculated and the error is canceled based on this parameter to execute the contour matching process of the measured data with the design data, not only the alignment error of the measured data but also the radial error The contour matching is performed in a state in which the contour is also removed, and the quantitative evaluation of the contour shape becomes possible.

【0009】なお、ベストフィット処理手段において
は、測定データから線形最小二乗法により測定データの
フーリエ級数曲線を算出し、これを近似曲線として用い
ることができる。また、ベストフィットパラメータは、
各設計データと測定データから求められた近似曲線との
径差が最小となるようなものを非線形最小自乗法により
算出することができる。
In the best-fit processing means, a Fourier series curve of the measured data is calculated from the measured data by a linear least squares method, and can be used as an approximate curve. The best fit parameter is
The one that minimizes the diameter difference between each design data and the approximate curve obtained from the measurement data can be calculated by the nonlinear least squares method.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照してこの
発明の実施例に係る円形状輪郭測定システムについて説
明する。図1は、このシステムの概略構成を示すブロッ
ク図である。このシステムは、真円度・円筒形状測定機
1と、この真円度・円筒形状測定機1の動作を制御する
と共に測定データと設計データとを入力して、定量的な
輪郭照合評価を行って評価結果を出力するコンピュータ
2とを備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A circular contour measuring system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of this system. This system controls the operation of the circularity / cylindrical shape measuring device 1 and the circularity / cylindrical shape measuring device 1 and inputs measurement data and design data to perform quantitative contour matching evaluation. And a computer 2 for outputting the evaluation result.

【0011】真円度・円筒形状測定機1のベース11上
には回転テーブル保持台12が設けられ、この回転テー
ブル保持台12の上に回転テーブル13が回転自在に装
着されている。回転テーブル13の上には、測定対象で
ある円筒形ワーク14が載置されるようになっており、
図示しないモータ等の駆動手段によって回転駆動される
回転テーブル13と一緒にワーク14が回転駆動される
ようになっている。また、回転テーブル保持台12に
は、回転テーブル13の図中x,y方向の位置を微調整
するための微調整つまみ15が設けられている。
A rotary table holder 12 is provided on a base 11 of the roundness / cylindrical shape measuring device 1, and a rotary table 13 is rotatably mounted on the rotary table holder 12. On the turntable 13, a cylindrical work 14 to be measured is placed.
The work 14 is driven to rotate together with the turntable 13 that is driven to rotate by a driving means such as a motor (not shown). The rotary table holding table 12 is provided with a fine adjustment knob 15 for finely adjusting the position of the rotary table 13 in the x and y directions in the figure.

【0012】一方、ベース11には、コラム16が垂直
方向に立設されており、このコラム16に沿ってスライ
ダ17が上下方向に駆動可能に設けられている。スライ
ダ17には、アーム18が水平方向に駆動可能に設けら
れている。このアーム18の先端には触針19が装着さ
れ、この触針19の先端がワーク15の外周面に接触し
た状態で回転テーブル13が1回転することにより、触
針19の先端の基準半径からの偏差データが測定データ
として求められることになる。
On the other hand, a column 16 is provided upright on the base 11 and a slider 17 is provided along the column 16 so as to be vertically drivable. An arm 18 is provided on the slider 17 so as to be drivable in the horizontal direction. A stylus 19 is attached to the tip of the arm 18, and the rotary table 13 makes one rotation while the tip of the stylus 19 is in contact with the outer peripheral surface of the work 15. Is obtained as measurement data.

【0013】一方、コンピュータ2は、コンピュータ本
体21、キーボード22、マウス23及びディスプレイ
装置24からなり、真円度・円筒形状測定機1で得られ
た測定データと予めCADシステム等から与えられる設
計データとに基づいて、両者の間のアライメント誤差や
動径誤差をキャンセルするベストフィット処理を実行し
たのち、測定データと設計データとの輪郭照合を行う輪
郭照合処理を実行する。これらの処理はコンピュータ本
体21にインストールされた円形状輪郭測定プログラム
により実行され、そのプログラムはCD−ROM等の適
当な媒体や通信媒体を介して提供される。
On the other hand, the computer 2 comprises a computer main body 21, a keyboard 22, a mouse 23, and a display device 24. The computer 2 has measurement data obtained by the roundness / cylindrical shape measuring device 1 and design data previously given from a CAD system or the like. After performing a best fit process for canceling an alignment error or a radial error between the two, a contour matching process for matching the contour between the measured data and the design data is performed. These processes are executed by a circular contour measuring program installed in the computer main body 21, and the program is provided via an appropriate medium such as a CD-ROM or a communication medium.

【0014】次に、このように構成されたシステムを用
いた測定操作の手順について説明する。図2は、測定手
順を示すフローチャートである。まず、真円度・円筒形
状測定機1における測定作業として、ワーク14のセッ
ティングを行う(S1)。このとき、ワーク14には、
図10(a),(b),(c)に示すように、設計デー
タの基準座標に対してX,Y方向の平行移動量ΔX,Δ
Y及び回転方向の移動量Δθがアライメント誤差として
現れる。このため、セッティングにおいては、微調整つ
まみ15による回転テーブル14の調整作業や補助具を
用いた調整作業を行って、アライメント誤差を極力少な
くする。
Next, a procedure of a measuring operation using the system configured as described above will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the measurement procedure. First, the work 14 is set as a measuring operation in the roundness / cylindrical shape measuring machine 1 (S1). At this time, the work 14
As shown in FIGS. 10A, 10B, and 10C, the parallel movement amounts ΔX, ΔX in the X and Y directions with respect to the reference coordinates of the design data.
Y and the movement amount Δθ in the rotation direction appear as alignment errors. For this reason, in the setting, the adjustment work of the rotary table 14 by the fine adjustment knob 15 and the adjustment work using the auxiliary tool are performed to minimize the alignment error.

【0015】次に、測定処理を実行する(S2)。真円
度・円筒形状測定機1の触針19をワーク14に接触さ
せた状態でワーク14の1回転分の輪郭を測定する。測
定基準半径Rとしては、設計基準半径^Rか又はシステ
ムがおおよその半径を示す機能を有する場合にはその値
を用いれば良い。このとき前述したように、設計データ
と測定データとの間に、図10(d)に示すような動径
方向の誤差ΔRが発生する。
Next, a measurement process is executed (S2). While the stylus 19 of the roundness / cylindrical shape measuring device 1 is in contact with the work 14, the contour of the work 14 for one rotation is measured. As the measurement reference radius R, the design reference radius ^ R or its value when the system has a function of indicating an approximate radius may be used. At this time, as described above, a radial error ΔR occurs between the design data and the measurement data as shown in FIG. 10D.

【0016】続いて、コンピュータ2の内部においてベ
ストフィット処理が実行され、ここで誤差ΔX,ΔY,
Δθ,ΔRがキャンセルされる(S3)。この処理で
は、測定データと設計データとが従来の主観に基づく位
置合わせ作業と同様の効果をもたらすように、V(平行
移動量),Θ(回転移動量),ΔR(動径方向の誤差)
をベストフィットパラメータとし、ソフトウェアにより
実現する。
Subsequently, a best fit process is executed inside the computer 2, where the errors ΔX, ΔY,
Δθ and ΔR are canceled (S3). In this processing, V (parallel movement amount), Θ (rotational movement amount), ΔR (radial direction error) so that the measured data and the design data have the same effect as the conventional subjective alignment operation.
Is the best fit parameter, and is realized by software.

【0017】最後に、ベストフィット処理(S3)で得
られた測定データと設計データの最適アライメントに基
づいて、設計データに対する測定データの輪郭形状の違
いを定量的に評価する輪郭照合を実行する(S4)。
Finally, based on the optimal alignment between the measured data and the design data obtained in the best fit process (S3), contour matching for quantitatively evaluating the difference in the contour shape of the measured data with respect to the design data is executed ( S4).

【0018】図3は、ベストフィット処理(S3)の詳
細を示すフローチャートである。ベストフィット処理で
は、まず、測定データから線形最小自乗法を用いて測定
データのフーリエ級数近似曲線を求める(S11)。即
ち、真円度・円筒形状測定機1で得られる測定データ
は、図4に示すように、各角度θiにおける測定基準半
径からの偏差量Δriで求められ、次のように表され
る。
FIG. 3 is a flowchart showing details of the best fit process (S3). In the best fit process, first, a Fourier series approximation curve of the measured data is obtained from the measured data using the linear least squares method (S11). That is, as shown in FIG. 4, the measurement data obtained by the roundness / cylindrical shape measuring device 1 is obtained from the deviation Δri from the measurement reference radius at each angle θi, and is expressed as follows.

【0019】[0019]

【数1】 (Equation 1)

【0020】ここで、測定基準半径をRとすると、各測
定点pの二次元座標は、数2のように表される。
Here, assuming that the measurement reference radius is R, the two-dimensional coordinates of each measurement point p are represented by the following equation (2).

【0021】[0021]

【数2】 (Equation 2)

【0022】同様に設計データも、図5に示すように、
各角度Θjにおける設計基準半径からの偏差量ΔRjと
して求められるので、各設計点Pの二次元座標も数3の
ように求められる。
Similarly, the design data is, as shown in FIG.
Since it is obtained as the deviation amount ΔRj from the design reference radius at each angle 求 め j, the two-dimensional coordinates of each design point P are also obtained as shown in Expression 3.

【0023】[0023]

【数3】 (Equation 3)

【0024】ここで、jは設計点の番号(1〜N)であ
り、^Rは設計基準半径である。ベストフィット処理を
行うには、測定データと設計データの各二次元座標値を
用いるので、上記数2,数3が必要となる。しかし、真
円度・円筒形状測定機1では、精度の関係上、動径その
ものを測定することができないので、測定基準半径Rと
しては、ユーザが入力した適当な値を用いている。この
ため、測定基準半径Rと設計基準半径^Rとの間の誤差
分ΔRを考慮に入れることにより、適切な処理が可能に
なる。
Here, j is the design point number (1 to N) and ΔR is the design reference radius. Since the two-dimensional coordinate values of the measurement data and the design data are used to perform the best fit process, the above equations (2) and (3) are required. However, in the roundness / cylindrical shape measuring device 1, the radius of movement itself cannot be measured due to accuracy, so that an appropriate value input by the user is used as the measurement reference radius R. Therefore, appropriate processing can be performed by taking into account the error ΔR between the measurement reference radius R and the design reference radius 可能 R.

【0025】ベストフィット計算のため、測定データを
補間して何らかの曲線で近似することが必要であるが、
そのアルゴリズムは、適切な精度を有する、高速で
ある(水平出し等に用いるため瞬時に解が求められるこ
とが望ましい。)という条件を満たすことが必要であ
る。ここでは、それを満たす方法として、フーリエ近似
曲線を用いたアルゴリズムを例示するが、他の近似曲線
を用いるようにしても良い。なお、設計データ側を曲線
近似することも考えられるが、一般に測定点数(例えば
最大7200点)に比べ設計点数(例えば16点)の方
が少ないことが多いため、近似曲線の精度から見て測定
データを曲線近似することが望ましい。
For the best fit calculation, it is necessary to interpolate the measured data and approximate with some curve.
The algorithm needs to satisfy the conditions that it has appropriate accuracy and that it is fast (it is desirable to find a solution instantly for use in leveling, etc.). Here, an algorithm using a Fourier approximation curve is exemplified as a method for satisfying the above, but another approximation curve may be used. Although it is conceivable to approximate the design data with a curve, the number of design points (for example, 16 points) is generally smaller than the number of measurement points (for example, 7200 points at maximum). It is desirable to approximate the data with a curve.

【0026】フーリエ級数近似曲線としては、例えば次
の数4を用いる。
As the Fourier series approximation curve, for example, the following equation 4 is used.

【0027】[0027]

【数4】 (Equation 4)

【0028】ここでα,βは実数であり、これらの値と
してどのような値を用いるかは、データ形状によって決
定し、以後固定される。よって、f(θ)は測定データ
の角度範囲で周期関数となるとは限らない。
Here, α and β are real numbers, and what values are used as these values are determined by the data shape, and are fixed thereafter. Therefore, f (θ) is not always a periodic function in the angle range of the measurement data.

【0029】測定データ(θi,Δri)から線形最小
自乗法により数4のフーリエ級数近似曲線を求めるに
は、次のような処理を実行する。いま、
To obtain the Fourier series approximation curve of Equation 4 from the measured data (θi, Δri) by the linear least squares method, the following processing is executed. Now

【0030】[0030]

【数5】 (Equation 5)

【0031】とおくと、sは、ck(k=0〜m),sk
(k=1〜m)の合計2m+1個のck,skの二次式と
なる。従って、以下、ck,skを通し番号を用いてek
とする。即ち、
In other words, s is c k (k = 0 to m), s k
(K = 1 to m) Sum 2m + 1 pieces of c k of the quadratic equation s k. Therefore, hereinafter, c k, a s k by using a serial number e k
And That is,

【0032】[0032]

【数6】 (Equation 6)

【0033】このとき、数5は下記数7のように表せ
る。
At this time, Equation 5 can be expressed as Equation 7 below.

【数7】 (Equation 7)

【0034】ここで、Aは(2m+1,2m+1)対称
行列、Bは(1,2m+1)行列、Cは定数である。数
7の最小値を求めるには、
Here, A is a (2m + 1,2m + 1) symmetric matrix, B is a (1,2m + 1) matrix, and C is a constant. To find the minimum of Equation 7,

【0035】[0035]

【数8】 (Equation 8)

【0036】を解けばよい。数8から、Can be solved. From Equation 8,

【0037】[0037]

【数9】 (Equation 9)

【0038】が求められ、これを解いてe0〜e2mが求
められる。
Is obtained, and e 0 to e 2m are obtained by solving this.

【0039】次に、設計データに対して求めたフーリエ
級数近似曲線とのベストフィットパラメータΘ(回転
角),V(平行移動量),ΔR(基準半径調整量)を非
線形最小自乗法を用いて算出する(S12)。いま、図
6に示すように、P点をj番目の設計点、Q点をj番目
の設計点PをベストフィットパラメータΘ,V=
(v1,v2),ΔRで移動させた点とすると、P,Qの
座標は、次のようになる。
Next, the best fit parameters Θ (rotation angle), V (parallel movement amount), and ΔR (reference radius adjustment amount) with the Fourier series approximation curve obtained for the design data are calculated using the nonlinear least squares method. It is calculated (S12). Now, as shown in FIG. 6, the point P is the j-th design point, and the point Q is the j-th design point P is the best fit parameter Θ, V =
Assuming that the point is moved by (v 1 , v 2 ), ΔR, the coordinates of P and Q are as follows.

【0040】[0040]

【数10】 (Equation 10)

【0041】ここでQを極座標rQ,ΘQ,j(共に上に
“〜”付き;以下本文では「〜rQ」,「〜ΘQ,j」と表
記する)を用いて表現すると、
[0041] Here in polar coordinates the Q r Q, Θ Q, j ; and expressed using (with the "~" above both in the following text "~r Q", "~Θ Q, j" is referred to as),

【0042】[0042]

【数11】 [Equation 11]

【0043】となる。また、図6のsj’をQ点から対
応する角度におけるフーリエ級数近似曲線までの距離
(径差)、sjをそれを動径方向の調整量ΔRで調整し
た値とすると、sj’,sjはそれぞれ下記数12で表
される。
Is as follows. When sj ′ in FIG. 6 is a distance (radial difference) from the point Q to the Fourier series approximation curve at the corresponding angle, and sj is a value adjusted by the adjustment amount ΔR in the radial direction, sj ′ and sj are Each is represented by the following Equation 12.

【0044】[0044]

【数12】 (Equation 12)

【0045】ここでは、上記sjを評価関数としてベス
トフィットパラメータΘ,V,ΔRを図7に示すような
非線形最小自乗法によって算出する。まず、パラメータ
Θ,V,ΔRの初期値を適当な値に決める(S21)。
次に、評価関数sの一階偏微分Ds及びヘッシアン(He
ssian)の近似行列DDsを計算する(S22)。即
ち、〜rQ,〜ΘQ,jは、Θ,Vの関数であることに着目
して、数10のQをパラメータΘ,Vで偏微分すると、
数13のようになる。
Here, the best fit parameters Θ, V, ΔR are calculated by the nonlinear least squares method as shown in FIG. 7 using the above sj as an evaluation function. First, the initial values of the parameters Θ, V, ΔR are determined to be appropriate values (S21).
Next, the first-order partial differential Ds of the evaluation function s and Hessian (He
ssian) is calculated (S22). That is, focusing on the fact that ~ r Q and ~ Θ Q, j are functions of Θ and V, partial differentiation of Q in Equation 10 with parameters Θ and V gives
Equation 13 is obtained.

【0046】[0046]

【数13】 (Equation 13)

【0047】次に数11を偏微分すると、Next, the partial differentiation of Equation 11 gives

【0048】[0048]

【数14】 [Equation 14]

【0049】よって、Therefore,

【0050】[0050]

【数15】 (Equation 15)

【0051】なお、ここでtは、Θ,v1,v2のいずれ
かのパラメータを示している。数15の右辺の∂Q/∂
tに、数13を代入することにより、〜rQ,〜ΘQ,j
求められる。
Here, t indicates one of the parameters Θ, v 1 and v 2 . {Q / ∂ on the right side of Equation 15
the t, by substituting the number 13, ~r Q, ~Θ Q, j is determined.

【0052】次に、評価関数sjをΘ,v1,v2,Δ
Rで偏微分する。ΔRに関する偏微分は、数11から直
ちに、
Next, the evaluation function sj is defined as Θ, v1, v2, Δ
Partially differentiate with R. The partial derivative with respect to ΔR is immediately obtained from Expression 11,

【0053】[0053]

【数16】 (Equation 16)

【0054】のように求められる。また、上記のように
tをΘ,v1,v2のいずれかのパラメータであるとする
と、数12から、
Is obtained as follows. Assuming that t is one of the parameters Θ, v 1 , and v 2 as described above,

【0055】[0055]

【数17】 [Equation 17]

【0056】のようになる。数17の∂(〜ΘQ,j)/
∂t,∂(〜rQ)/∂tは、数15から計算できるの
で、これでsjの偏微分が求められる。最終的なDs,
DDsは、次のように計算される。tα(α=1,2,
3,4)を順にv1,v2,Θ,ΔRとすると、
Is as follows. ∂ (~ Θ Q, j ) of Equation 17 /
Since ∂t, ∂ (〜r Q ) / ∂t can be calculated from Equation 15, the partial differential of sj is obtained from this. The final Ds,
DDs is calculated as follows. tα (α = 1, 2,
Let 3, 4) be v 1 , v 2 , Θ, and ΔR, respectively.

【0057】[0057]

【数18】 (Equation 18)

【0058】ヘッシアンの近似行列DDsとしては、数
18の右辺第2項を除いた式を使用する。即ち、
As the Hessian approximate matrix DDs, an expression excluding the second term on the right side of Expression 18 is used. That is,

【0059】[0059]

【数19】 [Equation 19]

【0060】このようにしてDs,DDsが求められた
ら、次に、
When Ds and DDs are obtained in this way, next,

【0061】[0061]

【数20】DDs・dp=−Ds## EQU20 ## DDs.dp = -Ds

【0062】を解いて、ベストフィットパラメータの増
分dpを計算する(S23)。ベストフィットパラメー
タΘ,V,ΔRを更新し(S24)、パラメータの増分
dpが十分小さくなるまで以上の処理を繰り返す(S2
5)。パラメータの増分dpが十分に小さくなったら、
パラメータΘ,V,ΔRが求められる。そして、求めら
れたパラメータを使用して設計データと測定データとの
間の誤差分をキャンセルした後、輪郭照合処理(S5)
を実行することにより、定量的な輪郭形状評価が可能に
なる。
Is solved to calculate the best fit parameter increment dp (S23). The best fit parameters Θ, V, and ΔR are updated (S24), and the above processing is repeated until the parameter increment dp becomes sufficiently small (S2).
5). When the parameter increment dp is sufficiently small,
The parameters Θ, V, ΔR are determined. Then, after the error between the design data and the measurement data is canceled using the obtained parameters, the contour matching processing (S5)
Is executed, quantitative evaluation of the contour shape becomes possible.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、測
定データからその近似曲線を算出し、設計データに対し
て上記算出された近似曲線との間の平行移動量、回転移
動量及び設計基準半径方向の誤差に基づくベストフィッ
トパラメータを算出し、このパラメータに基づいて誤差
分をキャンセルして設計データに対する測定データの輪
郭照合処理を実行するようにしているので、測定データ
のアライメント誤差のみならず、動径方向の誤差も除去
した状態で輪郭照合が行われ、輪郭形状の定量的な評価
が可能になる。
As described above, according to the present invention, the approximate curve thereof is calculated from the measured data, and the amount of translation, rotation and rotation between the design data and the calculated approximate curve is calculated. The best fit parameter based on the error in the design reference radial direction is calculated, and based on this parameter, the error is canceled and the contour matching process of the measured data with the design data is executed. Instead, contour matching is performed in a state where errors in the radial direction have been removed, and quantitative evaluation of the contour shape becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施例に係る円形状輪郭測定システ
ムの外観図である。
FIG. 1 is an external view of a circular contour measuring system according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同システムにおける円形状輪郭の測定手順を
示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for measuring a circular contour in the system.

【図3】 同手順におけるベストフィット処理のフロー
チャートである。
FIG. 3 is a flowchart of a best fit process in the same procedure.

【図4】 同システムにおける測定データを説明するた
めの図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining measurement data in the system.

【図5】 同システムにおける設計データを説明するた
めの図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining design data in the system.

【図6】 同システムにおける設計データとアライメン
ト誤差をキャンセルした設計データとの関係を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between design data and design data in which alignment errors have been canceled in the same system.

【図7】 同ベストフィット処理におけるベストフィッ
トパラメータの算出手順を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for calculating a best fit parameter in the best fit process.

【図8】 測定データの内容を説明するための図であ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining the contents of measurement data.

【図9】 設計データの内容を説明するための図であ
る。
FIG. 9 is a diagram for explaining the contents of design data.

【図10】 測定データと設計データとの間のアライメ
ント誤差及び動径方向の誤差を説明するための図であ
る。
FIG. 10 is a diagram for explaining an alignment error and a radial error between measurement data and design data.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…真円度・円筒形状測定機、2…コンピュータ、11
…ベース、13…回転テーブル、14…ワーク、19…
触針。
1 ... roundness / cylindrical shape measuring machine, 2 ... computer, 11
... Base, 13 ... Rotary table, 14 ... Work, 19 ...
Stylus.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅田 幸蔵 神奈川県川崎市高津区坂戸1丁目20番1号 株式会社システムテクノロジーインステ ィテュート内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Kozo Umeda 1-20-1 Sakado, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture System Technology Institute Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定対象の円形状輪郭を測定する円形状
輪郭測定手段と、 この測定手段によって測定基準半径からの偏差として得
られた測定データと、設計基準半径からの偏差で与えら
れた設計データとに基づいて、測定輪郭形状と設計輪郭
形状との間の定量的な輪郭照合評価のための処理を実行
する演算処理手段とを備え、 前記演算処理手段は、 前記測定データから当該測定データの近似曲線を算出
し、前記設計データに対して前記算出した測定データの
近似曲線との間の平行移動量、回転移動量及び設計基準
半径方向の誤差に基づくベストフィットパラメータを算
出するベストフィット処理手段と、 このベストフィット処理手段で算出されたベストフィッ
トパラメータに基づいて設計データに対する測定データ
の輪郭照合処理を実行する輪郭照合処理手段とを備えた
ことを特徴とする円形状輪郭測定システム。
1. A circular contour measuring means for measuring a circular contour of an object to be measured, a measurement data obtained by the measuring means as a deviation from a measurement reference radius, and a design given by a deviation from a design reference radius. An arithmetic processing means for performing a process for quantitative contour matching evaluation between the measured contour shape and the design contour shape based on the data, the arithmetic processing means comprising: Best-fit processing for calculating an approximation curve, and calculating a best-fit parameter based on an error in the translational direction, the amount of rotational movement, and the error in the design reference radial direction between the design data and the approximation curve of the calculated measurement data. Means for executing contour matching processing of measured data with respect to design data based on the best fit parameter calculated by the best fit processing means. Circular profile measuring system characterized by comprising a contour matching process unit.
【請求項2】 前記ベストフィット処理手段は、 前記測定データから線形最小二乗法により当該測定デー
タのフーリエ級数曲線を近似曲線として算出するもので
あることを特徴とする請求項1記載の円形状輪郭測定シ
ステム。
2. The circular contour according to claim 1, wherein the best-fit processing means calculates a Fourier series curve of the measured data as an approximate curve from the measured data by a linear least squares method. Measurement system.
【請求項3】 前記ベストフィット処理手段は、 各設計データと前記測定データから求められた近似曲線
との径差が最小となる前記ベストフィットパラメータを
非線形最小自乗法により算出するものであることを特徴
とする請求項1又は2記載の円形状輪郭測定システム。
3. The method according to claim 1, wherein the best-fit processing means calculates the best-fit parameter that minimizes the difference in diameter between each design data and the approximate curve obtained from the measurement data by a nonlinear least squares method. The circular contour measuring system according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】 測定対象の円形状輪郭を測定する円形状
輪郭測定手段によって測定基準半径からの偏差として得
られた測定データと、設計基準半径からの偏差で与えら
れた設計データとに基づいて、円形状輪郭を測定する測
定方法において、 前記測定データから当該測定データの近似曲線を算出
し、前記設計データに対して前記算出した測定データの
近似曲線との間の平行移動量、回転移動量及び設計基準
半径方向の誤差に基づくベストフィットパラメータを算
出したのち、 この算出されたベストフィットパラメータに基づいて設
計データに対する測定データの輪郭照合処理を実行する
ことを特徴とする円形状輪郭測定方法。
4. Based on measurement data obtained as a deviation from a measurement reference radius by circular contour measurement means for measuring a circular contour of a measurement object, and design data given as a deviation from a design reference radius. In a measurement method for measuring a circular contour, an approximate curve of the measurement data is calculated from the measurement data, and a translation amount and a rotation amount between the design data and the approximation curve of the calculated measurement data are calculated. And calculating a best fit parameter based on an error in a design reference radial direction, and then performing contour matching processing of measured data with respect to the design data based on the calculated best fit parameter.
【請求項5】 測定対象の円形状輪郭を測定する円形状
輪郭測定手段によって測定基準半径からの偏差として得
られた測定データから当該測定データの近似曲線を算出
し、設計基準半径からの偏差で与えられた設計データに
対して前記算出した測定データの近似曲線との間の平行
移動量、回転移動量及び設計基準半径方向の誤差に基づ
くベストフィットパラメータを算出するステップと、 この算出されたベストフィットパラメータに基づいて設
計データに対する測定データの輪郭照合処理を実行する
ステップとを含む円形状輪郭測定プログラムを記録して
なる媒体。
5. An approximation curve of the measurement data is calculated from the measurement data obtained as a deviation from the measurement reference radius by a circular contour measurement means for measuring a circular contour of a measurement target, and the deviation from the design reference radius is calculated. Calculating a best-fit parameter based on a translation amount, a rotational movement amount, and an error in a design reference radial direction between the given design data and the approximate curve of the calculated measurement data; Executing a contour matching process of the measured data with the design data based on the fit parameters.
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