JPS625110A - 座標測定機の制御方法および制御装置 - Google Patents

座標測定機の制御方法および制御装置

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JPS625110A
JPS625110A JP61149889A JP14988986A JPS625110A JP S625110 A JPS625110 A JP S625110A JP 61149889 A JP61149889 A JP 61149889A JP 14988986 A JP14988986 A JP 14988986A JP S625110 A JPS625110 A JP S625110A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の関連する技術分野 本発明は、座標測定機上で工作物を自動的に測定する方
法および装置に関しており、その際、測定機の探触子が
工作物表面に涜って案内され、探触子が変位すると走査
ヘッド中の測定値変換器から送出される信号が、測定値
の形成のためならびに機械駆動部の制御のために用いら
れる。
従来技術 この形一式の、工作物を連続的に探触走査する測定方法
は「スキャン法」または「スキャニング」と称されてい
る。公知のスキャン法では、走査ヘッドの探触子は２つ
の座標方向に関してクランプされており、クランプされ
た軸の一方の方向に走査させられ、他方第３座標におい
て探触子は、工作物表面に対しほぼ垂直に変位可能であ
り、工作物表面に接触して案内される。
工作物と探触子との間の接触を保つために、かつ接触力
を一定に保つために、この第３座標における探触子変位
の測定に用いられる測定変換器が該当の機械軸に対する
位置調整回路に接続されている。
この方法では、走査方向が常に機械軸に拘束されるので
、走査方向と工作物表面との間の角度が急峻になったと
き、例えば６０°を超えたとき「クランプ方向を替える
」即ち、走査方向と測定方向を入れ替えなければならな
い。これによって先ず１度測定過程が中断される。さら
に走査方向と工作物表面との間の角度に依存する探触子
と工作物との間の無視できない摩擦により走査時の測定
力が変化する。
走査方向と測定方向の間の切換えを、駆動軸の調整回路
における制御電圧が測定方向および走査方向に対し℃同
じになると自動的に行うことは、ドイツ連邦共和国特許
出願公開第２９２１１６６号公報から公知である。
この方法でも、走査方向が機械の各々１つの所定の駆動
座標に結び付いているので、ここでも工作物に加わる測
定力が変化し、それが測定結果に影響する。つまり、一
定に保持されるのは、合成された全測定力ではなく、走
査ヘッドにより調整される各軸における測定力成分でし
かない。さらにこのスキャニング過程は、駆動方向の速
度だけが一定に保たれ、本来の、工作物幾何構造に依存
する通路ないし経路に沿っての速度が一定に保たれない
。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、可及的均一なスキャン過程を一定の全
測定力で確実に行うスキャニング方法およびこの方法を
実施するのに適した装置を提供することにある。
問題点を解決するための手段 この目的は、本発明によれば次のようなステップから成
る方法によって解決される。即ちａ）各座標方向（Ｘｔ
ｙｌＺ）における個々の速度（Ｖｉ）からベクトル和と
して合成された経路速度の値１ｖ　　１　を設定値とし
て予めｏｌｌ 与えて一定に保ち、 ｂ）探触子変位ないしその値＋　Ｍ、。、　、　、もや
はり予め与えておいて測定された探触子変位ないしその
値”　ｉｓｔ　’と比較し ｃ）測定された探触子変位と予め与えられた探触子変位
との間の偏差ΔＡに相応する信号な用いる。
この方法を実施するための有利な装置は本発明によれば
次のように構成される。即ち、走査ヘッドと、該走査ヘ
ッド中に設けられていて探触子の個々の座標方向ｘ、ｙ
、ｚにおける変位に比例する信号を送出する測定変換器
とを備えており、前記信号は機械軸の駆動部に帰還接続
される複数座標測定機のメ＼象へ御可能な軸の制御装置
において、 ａ）少なくとも２つの機械軸を同時に制御する計算機が
設けられており、 ｂ）計算機に、該計算機により制御される少なくとも２
つの機械軸に対応して設けられた、走査ヘッドの測定変
換器の出力信号が供給され、 ｃ）計算機が探触子変位ないしその絶体値”’５ｏｌｌ
’と走査運動の経路速度の絶体値ｄ）計算機が、経路速
度の方向を、測定された探触子変位の予め与えられた設
定値からの偏差に応じて新たに計算し、かつ新たに計算
した経路速度の値を一定に保ち、 整回路に案内量として供給される構成とする。
実施例 第１図において１ｏは工作物を示して〜・る。
この工作物を、座標測定機がその輪郭１１に油って走査
する。工作物１０に常に接触して〜・る探触子の球１は
従って輪郭１１に平行な走査経路１４Ｖｃ沿って動く。
走査過程を均−且つ可及的に誤差なく行うために１走査
速度の絶体値１ｖ１を一定に保つ制御が行われる。この
走査速度で、探触球１が湾曲した経路１４上を移動する
。換言すれ＆ｆ探触球の図示の位置に対する走査速度は
次式が成り立つ、 ＩＶ　１＝ＩＶ　１＝１−、１＝ＩＶ、１同時に輪郭線
１１に対してほぼ垂直な方向に加わる測定力Ｆの値も一
定に保たれる、即ち、次式が当てはまる。
１−Ｆ　ｌ　−１−Ｆ　ｌ　＝　１７３１−１−Ｆ、　
１このような制御を行う装置のブロック回路図を第２図
に示す。
ここには詳細には示されていない測定機の駆動部を成″
１３つのモータ６ａ、８ｂ、８ｃの軸に速度計用発電機
７ａ、７ｂ、７ｃが設けられている。モータ８によって
、測定機の走査ヘッド１５が３つの座標Ｘ、ｙ、Ｚ＆ｃ
おいて移動させられる。測定値形成のため、３つの機械
軸に対応して設けられた測長器１３ａ　、　ｂ　、　ｃ
の位置信号Ｐｘ、　Ｐｙ、Ｐ２および、走査ヘラ）１１
５の、探触子２の変位を測定する信号発生器１２ａ　、
　１２ｂ、１２Ｃの信号Ａｘ、Ａｙ、Ａ２が測定機の制
御計算機６によって公知の方法で相互に結合される。
測定値形成および測定結果指示についてはとこでは詳し
くは言及しない。
３つの機械軸ｘ、ｙ、ｚの駆動を制御するために、１つ
の基板５上に１つのマイクロプロセッサ養が設けられて
いる。このマイクロプロセッサは殊に駆動モータ８ａ〜
８Ｃに対する速度調整回路９ａ、９ｂ、９ｃＫ調整量ｖ
ｘ、　ｖ、　。
■２を供給する。調整回路９ａ、９ｂ、９Ｃの電子的部
分はやはり基板５上に設けられている。
第１図に示された走査過程を実施するために、マイクロ
プロセッサ４が制御計算機６から経路の設定値”５ｏｌ
ｌ’とを予め与えられる。ここで前提されて〜）ること
は、探触子２の戻し設定（リセット）ははね装置により
行われるので、工作物１０と探触子球ｌとの間の力Ｆは
探触子変位Ａに比例しているということである。同時に
マイクロプロセッサ４が測定値発生器１２ａ　、　１２
ｂ、１２Ｃの信号Ａｘ　＊　Ａｙ　ｔ　Ａｚを受は取り
、これらの信号から、探触子変位量の実際値１＾、　１
と＋ｓｔ 探触子変位の方向Ａｅとを算定する。
マイクロプロセッサ番は予め与えられた探触子変位の設
定値ＩＸ５゜ＩＩ’と実際値ｌｘ、　ｓｔ　ｌとを比較
し、これらの両値の間に偏差ΔＡがあると走行速度の方
向■を、以下に簡単なベクトル表示方法で示した計算式
に従って変化させる。
この記述法において、Ａｅは探触子変位の”　方向にお
ける単位ベクトルであり から得られる。
新たに算定された経路ないし走査速度のベクトルｖ２は
、先行する速度のベクトル■□に比べて一定の値に保た
れている場合、探触子変位の方向Ａｅ、に回転する２、 マイクロプロセッサにより算定された新たな経路速度ｖ
２は次に成分Ｖ、　、　Ｖｙ、　Ｖ２に分割されて調整
量として機械駆動部の速度調整回路９ａ、ｂ、ｃに供給
される。
走査方向の探触子変位への適合がマイクロプロセッサの
タイムペースから導出されたクロックで連麺的に行われ
るので、走査ヘッド１５の動きは、許容調整備差ΔＡを
度外視すると、自動的に工作物１０の輪郭に適合される
。探触子変位ｌＸ１ｓｔ１が制御計算機６により予め与
えられた設定値”’５ｏｉｌ’を上回ると直ちに、経路
速度Ｖの方向が、偏差ΔＡが取り除かれるように変化す
る。経路速度Ｖに比べて十分速い計算クロックの場合、
走査ヘッド１５が工作物輪郭に沿ってほぼ連続的に動く
。
上記の実施例においては、探触子２の戻し設定なばね装
置により行うことが出発点となっている。このような走
査ヘッドの場合、探触子変位が自動的に工作物表面に対
してほぼ垂直に調整され、さらに、その値（変位値）が
一定なので、工作物１０と探触子球１との間の測定力Ｆ
も一定に保たれる。
第２図に示された装置は、例えばドイツ連邦共和国特許
第２２４２３３５号明細書に記載のタイプの走査ヘッド
でも用いることができる。
このタイプのヘッドは戻しばねを備えておらず、変位に
依存しない測定力を探触子に加えるための可動コイル装
置を備えている。ここではばね特性曲線を次のようにし
て電気的にシミュレートすることができる。即ち、測定
力コイルに、各座標における変位に比例する信号を供給
する。
とはいえこの形式の走査ヘッドでは測定力を変位に依存
せずに加える方が有利であり、しかも実際の走査経路か
ら導出された方向において経路速度の方向に対して垂直
に加えるとよい。
探触子変位に対する設定値”’５ｏｌｌ’はこのときＯ
Ｆｃセットするかあるいは非常に小さく保つことができ
るので、探触子２のすべての変位範囲を調整偏差として
使用することができる。これにより探触走査動作の際に
経路速度をより高くすることができる。
発明の効果 本発明により、可及的均一なスキャン過程を一定の合成
測定力で確実に行うスキャニング方法およびこの方法を
実施するのに適した装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
第１図は工作物と工作物に沿って案内される探触子の走
査線とを略示する部分図、ｔＩＮ２図は本発明による測
定機の制御装置の実施例のブロック回路図である。 １・・・探触子球、４−・・マイクロプロセッサ、６ａ
、　６　ｂ　、　６　ｃ−・・駆動モータ、Ｑａ、９ｂ
、ＱＣ・・・速度調整回路、１０・・・工作物、１２ａ
　＊　１２ｂ＋１２ｃ・・・測定変換器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、座標測定機で工作物の自動測定を行なう方法であつ
    て、該座標測定機の探触子（１、２）が連続的に工作物
    表面（１０）に沿つて案内され、探触子の変位■の際に
    走査ヘッドの測定変換器から送出される信号が測定値の
    形成ならびに機械駆動部（６ａ、８ｂ、８ｃ）の制御に
    用いられる、座標測定機の制御方法において、 ａ）各座標方向（ｘ、ｙ、ｚ）における個々の速度（Ｖ
    ｉ）の合成からベクトル和とし て生成される経路速度の絶対値｜■＿ｓ＿ｏ＿ｌ＿ｌ｜
    を設定値として予め与えて一定に保ち、 ｂ）探触子変位ないしその絶対値｜■＿ｓ＿ｏ＿ｌ＿ｌ
    ｜もやはり予め与えておいて測定された探触 子変位ないしその絶対値｜■＿ｉ＿ｓ＿ｔ｜と比較し、
    ｃ）測定された探触子変位と予め与えられた探触子変位
    との間の偏差Δ■に相応する信 号ならびに探触子変位の方向■＿ｅに相応する信号を形
    成して、経路速度■＿ｉ＿ｓ＿ｔの方向■＿ｅの修正に
    用いる ことを特徴とする座標測定機の制御方法。 ２、探触子（１、２）に、変位の値に依存しない一定の
    測定力を、経路速度の方向■＿ｅに対しほぼ垂直に、走
    査ヘッドに設けられたアクチュエータ（可動コイル装置
    ）によつて加える特許請求の範囲第１項記載の座標測定
    機の制御方法。 ３、経路速度の方向を次の計算式に従つて変化させる、
    即ち： ■＿２＝（■＿０／｜■＿０｜）・｜■＿ｓ＿ｏ＿ｌ＿
    ｌ｜■＿０＝■＿１＋［■＿ｉ＿ｓ＿ｔ／｜■＿ｉ＿ｓ
    ＿ｔ｜］・（｜■＿ｓ＿ｏ＿ｌ＿ｌ｜−｜■＿ｉ＿ｓ＿
    ｔ｜）なお ■＿１は方向変化の前の速度ベクトル ■＿２は方向変化後の速度ベクトル ■＿ｉ＿ｓ＿ｔは測定された探触子変位 ■＿ｓ＿ｏ＿ｌ＿ｌは予め与えられた探触子変位｜■＿
    ｓ＿ｏ＿ｌ＿ｌ｜は予め与えられた経路速度である特許
    請求の範囲第１項記載の座標測定機の制御方法。 ４、走査ヘッド（３）と、該走査ヘッド中に設けられて
    いて探触子（１、２）の個々の座標方向（ｘ、ｙ、ｚ）
    における変位に比例する信号を送出する測定変換器（１
    ２ａ、１２ｂ、１２ｃ）とを備えており、前記信号は機
    械軸の駆動部（８ａ、８ｂ、８ｃ）に帰還接続される複
    数座標測定機の移動可能な軸の制御装置において、 ａ）少なくとも２つの機械軸を同時に制御する計算機（
    ４）が設けられており、 ｂ）計算機（４）に、該計算機により制御される少なく
    とも２つの機械軸に対応して設 けられた、走査ヘッド（３）の測定変換器 （１２）の出力信号が供給され、 ｃ）計算機（４）が探触子変位ないしその絶体値｜■＿
    ｓ＿ｏ＿ｌ＿ｌ｜と走査運動の経路速度の絶体値｜■＿
    ｓ＿ｏ＿ｌ＿ｌ｜とを設定値として送出可能であり、 ｄ）計算機（４）が、経路速度の方向を、予め与えられ
    た設定値からの測定された探触 子変位の偏差に応じて新たに計算し、かつ 新たに計算した経路速度の値を一定に保ち、ｅ）新たに
    計算した経路速度の成分（Ｖ＿ｘ、Ｖ＿ｙ、Ｖ＿ｚ）に
    相応する信号がプログラム制御可能な機械軸の速度調整
    回路（９）に案内量 として供給される ことを特徴とする、座標測定機の制御装置。 ５、３つの空間座標方向（ｘ、ｙ、ｚ）に対応して走査
    ヘッド中に設けられたすべての測定変換器（１２ａ、１
    ２ｂ、１２ｃ）の信号が計算機に供給され、計算機は３
    つのすべての機械軸の速度調整回路（９ａ、９ｂ、９ｃ
    ）に作用する特許請求の範囲第４項記載の座標測定機の
    制御装置。 ６、探触子変位の方向（ｘ、ｙ、ｚ）の各々に対応して
    、探触子の変位（■）に比例する戻し力（■）を発生す
    る調整回路が設けられている特許請求の範囲第４項記載
    の座標測定機の制御装置。 ７、経路速度の方向（■）に対してほぼ垂直に作用する
    、変位に依存しない一定値の測定力が走査ヘッドの探触
    子（１、２）に加えられる特許請求の範囲第４項記載の
    座標測定機の制御装置。 ８、計算機が、すべての機械機能の制御に用いられるプ
    ロセス計算機である特許請求の範囲第４項記載の座標測
    定機の制御装置。 ９、計算ユニット（４）が機械の位置・速度調整回路に
    接続されたマイクロプロセッサ（５）である特許請求の
    範囲第４項記載の座標測定機の制御装置。
JP61149889A 1985-06-28 1986-06-27 座標測定機の制御方法および制御装置 Expired - Lifetime JPH0792382B2 (ja)

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DE19853523188 DE3523188A1 (de) 1985-06-28 1985-06-28 Steuerung fuer koordinatenmessgeraete
DE3523188.2 1985-06-28

Publications (2)

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JPS625110A true JPS625110A (ja) 1987-01-12
JPH0792382B2 JPH0792382B2 (ja) 1995-10-09

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