WO2024089854A1 - 形状測定装置、及びコンピュータが読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

形状測定装置、及びコンピュータが読み取り可能な記憶媒体 Download PDF

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shape measuring
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拓磨 大倉
徹 久保田
英樹 黒木
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ファナック株式会社
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
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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
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—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 contours or curvatures, e.g. determining profile

Definitions

  • the present disclosure relates to a shape measuring device and a computer-readable storage medium.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Document 1
  • Some shape measurement devices store reference values for the rising and falling edges of a signal, and compare the measurement results with these reference values to determine the accuracy of the shape of the object being measured. False positives can occur during shape measurement.
  • a shape measuring device includes a coordinate value calculation unit that acquires the height of the surface of the object to be measured from a distance sensor that moves relative to the surface of the object to be measured, and calculates the coordinate value of a rising or falling edge on the surface of the object to be measured based on the height; a reference value storage unit that stores a reference value for the coordinate value of the rising or falling edge; a data comparison unit that compares the reference value with the coordinate value calculated by the coordinate value calculation unit; and a factor determination unit that determines that coordinate values different from the reference value are invalid data, changes the speed conditions of the relative speed between the object to be measured and the distance sensor, compares the coordinate values calculated under the different speed conditions, and determines the cause of the invalid data.
  • FIG. 2 is a block diagram of a shape measuring device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a shape measuring device for measuring a linear measurement target.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a shape measuring device for measuring a circular measurement target.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of linear coordinate values.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of circular coordinate values.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing changes in coordinate values.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of coordinate values when chattering occurs.
  • FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the shape measuring device.
  • the profile measuring device 100 of the first embodiment will be described below.
  • the profile measuring device 100 is applied to a machine that measures unevenness of a measurement target, such as a gear measuring instrument.
  • the profile measuring device 100 may also be applied to a control device of another device, such as a numerical control device, or an information processing device, such as a PC (personal computer).
  • the configuration requirements of the profile measuring device 100 vary depending on the device to which it is applied.
  • the components of the shape measuring device are classified by their functions, and do not necessarily have to be clearly distinguished in terms of physical configuration and program configuration.
  • FIG. 1 is a block diagram of a shape measuring device 100.
  • the shape measuring device 100 includes a motor drive unit 11, a motor control unit 12, a distance sensor 13, a coordinate value calculation unit 14, a reference value storage unit 15, a data comparison unit 16, a factor determination unit 17, and a factor notification unit 18.
  • the motor drive unit 11 drives the motor according to commands from the motor control unit 12.
  • the motor is provided with an encoder (not shown). The encoder outputs the rotation angle of the motor.
  • the motor control unit 12 acquires the rotation angle of the motor and controls the rotation speed (rotation angle) of the motor.
  • the method of controlling the motor differs depending on whether the measurement target (workpiece) is linear or circular.
  • the rotational motion of the motor is converted into linear motion by a ball screw as shown in Fig. 2.
  • the motor control unit 12 controls the relative position between the distance sensor 13 and the measurement target (a table on which the measurement target is placed).
  • the motor rotates the circular measurement target as shown in Fig. 3.
  • the motor control unit 12 controls the rotation speed (rotation angle) of the motor obtained from the encoder.
  • the distance sensor 13 irradiates the measurement object with sound waves, light, etc., and detects the surface height of the measurement object from the reflection from the measurement object.
  • the coordinate value calculation unit 14 calculates the coordinate values of the rising and falling edges of the unevenness on the surface of the object to be measured based on the height of the surface of the object to be measured detected by the distance sensor 13.
  • the coordinate value calculation method uses existing technology.
  • the units of coordinate values differ between linear and circular measurement objects.
  • the position of the distance sensor relative to the measurement target is taken as the coordinate value.
  • the motor angle is used as the coordinate value.
  • the reference value memory unit 15 stores reference coordinate values.
  • the reference coordinate values indicate the positions where rising and falling edges exist on the surface of the measurement object.
  • the cross section of the linear measurement object in this embodiment is rectangular, but it may be trapezoidal or another shape.
  • the reference value may be the machine coordinate of the machine that measures the measurement target, a relative coordinate with respect to an origin set on the machine coordinate system, or the distance (or angle difference) between the coordinates.
  • Machine coordinates are unique coordinates that the machine itself possesses.
  • Relative coordinates are coordinates that start from any point on the machine coordinate system.
  • Inter-coordinate distance is the distance between two or more reference values on the machine coordinate system.
  • the measurement target is circular, a point on the axis of rotation is set as the origin.
  • Relative coordinates are relative coordinates that start from any point on the axis of rotation.
  • Inter-coordinate distance is the distance between two or more reference values on the axis of rotation.
  • the reference value can be calculated from the ideal original form of the measurement target, a design drawing of the measurement target, etc. For example, the ideal original form of the measurement target is measured, and the coordinate values of the rise and fall are set as the reference values. The reference values of the rise and fall can also be calculated from the design drawing. An allowable error may be set for the reference value. If an allowable error is set, the factor determination unit 17 determines that coordinate values that exceed the allowable error are invalid data.
  • the data comparison unit 16 compares the rising and falling coordinate values calculated by the coordinate value calculation unit 14 with the reference value stored in the reference value storage unit 15. If the comparison shows that the rising and falling coordinate values differ from the reference value, the data is determined to be invalid.
  • the cause determiner 17 sends a command to the motor controller 12 to change the motor speed conditions and remeasure the coordinate values. If the same coordinate values as the previous coordinate values are detected as a result of changing the motor speed conditions, the factor determination unit 17 determines that the cause of the invalid data is a defective shape of the measurement object. If the same coordinate values as the previous coordinate values are detected as a result of changing the motor speed conditions, the factor determination unit 17 determines that the cause of the invalid data is chattering. If the same coordinate values as the previous coordinate values are detected as a result of changing the motor speed conditions, the factor determination unit 17 determines that the cause of the invalid data is noise, speed conditions, or the like.
  • the cause notification unit 18 notifies the user of the result of the determination by the cause determination unit 17.
  • the notification method is an existing method.
  • Fig. 4 is a schematic diagram of the shape measuring device 100 that measures a linear measurement target.
  • the distance sensor 13 measures the height of the surface of the measurement target while moving in a parallel manner above the measurement target.
  • the shape measuring device 100 detects the coordinate values of the positions where the rising and falling edges of the surface of the measurement object exist, based on the height of the surface of the measurement object detected by the distance sensor 13.
  • the reference value storage unit 15 stores the reference values of the coordinate values of the rising and falling edges.
  • the reference coordinate values the coordinate value with the measurement start position of the distance sensor 13 as the origin and the reference value as the distance between the coordinates of two points are depicted.
  • the reference values are the rising edges "3, 6, 9, ! and the falling edges "4, 7, 10, .
  • the reference value of the distance between coordinates is the distance between the rising edge and the falling edge "1, 2, 1, 2, 1, 3, .
  • the reference value of the distance between coordinates may be "all 1" for the slots.
  • the data comparison unit 16 compares the reference value with the coordinate value (actual measurement value) detected by the distance sensor. Suppose the actual measurement values are "3, 4, 6, 7, 9, 10.1, ". The data comparison unit 16 determines that the third falling coordinate value "10.1", which is different from the reference value, is invalid data.
  • the factor determination unit 17 changes the motor speed conditions and starts measurement again.
  • the factor determination unit 17 sends a command to the motor control unit 12.
  • the distance sensor 13 calculates the coordinate values where the rising and falling edges occur under the new speed conditions.
  • the cause determining unit 17 compares the coordinate values of the rising and falling edges detected under the new speed conditions with the coordinate values of the rising and falling edges detected under the previous speed conditions. If the coordinate values of the invalid data detected under the new speed conditions are different from the coordinate value "10.1" of the invalid data detected beforehand, the cause determining unit 17 determines that the cause of the invalid data is chattering. If the coordinate value of the invalid data detected under the new speed conditions is the same as the coordinate value "10.1" of the invalid data detected previously, the cause determination unit 17 determines that a shape defect exists at the coordinate value "10.1". If the previously detected invalid data is not detected under the new speed condition, the cause determining unit 17 determines that the cause of the invalid data is noise, the speed condition, or the like.
  • Figure 5 is a schematic diagram of a shape measuring device 100 for measuring a circular object.
  • the distance sensor 13 irradiates the surface of the object with a laser or the like.
  • the object rotates, and the laser measures the height of the surface of the object. It is assumed that the object in Figure 5 has a defect at the "95 degrees" position.
  • the reference value memory unit 15 stores reference values for the rising and falling coordinate values.
  • reference values with a point on the rotation axis as the origin and the distance between the coordinates of two points on the rotation axis are depicted as the reference values for the coordinate values.
  • the reference values with a point on the rotation axis as the origin are the rising coordinate values "0, 45, 90, 135, " and the falling coordinate values "15, 60, 105, 150, ".
  • the reference values for the distance between coordinates can be expressed, for example, as "tooth tip: 15, tooth interval: 30" and the angle between the rising and falling edges "15, 30, 15, 30, 15, ##
  • the distance sensor 13 detects rising coordinate values "0, 45, 90, 100, 135, . . . " and falling coordinate values "15, 60, 95, 105, 150, . . . ".
  • the coordinate values detected by the distance sensor 13 may be expressed as the angle difference between two points (tooth tip: 15, 5; tooth interval: 30, 5).
  • the factor determination unit 17 compares the reference value with the coordinate value detected by the distance sensor 13. The coordinate value "100” of the fourth rising edge and the coordinate value “95” of the third falling edge differ from the reference value. The factor determination unit 17 determines that the coordinate values "100" and "95" that differ from the reference value are invalid data.
  • the cause determination unit 17 detects invalid data, it changes the motor speed conditions.
  • the measurement object rotates at a new speed, and measurement can be performed again under the new speed conditions.
  • the distance sensor 13 irradiates the surface of the measurement object with a laser or the like.
  • the measurement object rotates, and the laser measures the height of the surface of the measurement object. It is assumed that the measurement object in FIG. 5 has a defect at the "95 degree" position.
  • the shape measuring device 100 rotates the object to be measured at a normal speed.
  • the data comparison unit 16 compares the reference value with the coordinate value detected by the distance sensor 13, and determines that the coordinate value of the third falling edge, "95", is invalid data. If the cause determination unit 17 detects invalid data, it changes the motor speed conditions.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing changes in coordinate values when the speed condition of the measurement target is changed.
  • the motor speed is slowed down. If the coordinate value of the invalid data does not change even when the motor speed condition is changed, the cause determination unit 17 determines that a defect exists at the position of the coordinate value where the invalid data occurs.
  • chattering occurs in the distance sensor 13 .
  • the distance sensor 13 irradiates the surface of the measurement object with a laser or the like.
  • the measurement object rotates, and the laser measures the height of the surface of the measurement object.
  • the distance sensor 13 detects rising coordinate values "0, 0.4, 45, 45.4, 90, 90.4, . . . " and falling coordinate values "0.2, 15, 45.2, 60, 90.2, 105, . . . ".
  • the distance sensor 13 may detect the angle difference between two points (tooth tip: 15, 0.2; tooth gap: 30, 0.2) as a coordinate value.
  • the factor determination unit 17 compares the coordinate values detected by the distance sensor with the reference values. In the example of Fig. 7, the coordinate value "0.4" of the second rising edge, the coordinate value “45.4" of the fourth rising edge, the coordinate value "90.4" of the sixth rising edge, the coordinate value "0.2” of the first falling edge, the coordinate value “45.2” of the third falling edge, and the coordinate value "90.2” of the fifth falling edge are different from the reference values. The factor determining unit 17 determines that these coordinate values "0.2", “0.4”, “45.2”, “45.4", "90.2", and "90.4" are invalid data.
  • the cause determination unit 17 detects invalid data, it changes the motor speed conditions. If the measurement object is circular, changing the speed conditions will allow remeasurement.
  • FIG. 8 shows the change in coordinate values when the speed condition of the measurement target is changed. Assume that when the measurement target is rotated at a certain speed, invalid data is detected at the first falling edge "0.2" and the second rising edge "0.4".
  • the cause determination unit 17 detects invalid data, it changes the motor speed conditions. In this example, the motor speed is slowed down. If the motor speed is 0.2 degrees/ms when the chattering signal is 1 ms, invalid data will be generated at the coordinate values "0.2" and "0.4". If the motor speed is changed to 0.1 degrees/ms, invalid data will be generated at the coordinate values "0.1" and "0.2".
  • the cause determining unit 17 changes the motor speed conditions, and if the coordinate values of the invalid data change, determines that the cause of the invalid data is chattering.
  • the cause determination unit 17 determines that the cause of the invalid data is noise, the speed conditions, or the like.
  • the profile measuring device 100 rotates the motor at a certain speed (step S1).
  • the rotation of the motor causes the surface of the measurement object and the distance sensor 13 to move relatively.
  • the distance sensor 13 measures the height of the surface of the measurement object (step S2).
  • the profile measuring device 100 calculates the coordinate values of the rising and falling edges of the surface of the measurement object (step S3).
  • the profile measuring device 100 compares the calculated coordinate values with reference values (step S4).
  • step S5 If the detected coordinate values are the same as the reference values (step S5; Same), it is determined that the measurement was successful (step S6) and the cause determination process is terminated. If the coordinate values are different from the reference values (step S5; Different), the shape measuring device 100 determines that the coordinate values detected in step S3 are invalid data (step S7).
  • the shape measuring device 100 changes the motor speed conditions (step S8).
  • the shape measuring device 100 changes the motor speed and calculates coordinate values (step S9).
  • the shape measuring device 100 compares the coordinate values of the invalid data calculated under the new speed conditions with the coordinate values of the invalid data detected beforehand (step S10). If the coordinate values of the invalid data detected under the new speed conditions are the same as the coordinate values of the invalid data detected beforehand (step S11; same), the shape measuring device 100 determines that the cause of the invalid data is the shape of the measurement object (step S12) and ends the cause determination process.
  • step S11 Different If the coordinate values of the invalid data detected under the new speed conditions are different from the coordinate values of the invalid data detected previously (step S11: Different), the shape measuring device 100 determines that the cause of the invalid data is chattering (step S13).
  • step S11 If no invalid data is detected by changing to new speed conditions (step S11; not detected), the shape measuring device 100 determines that the cause of the invalid data is noise or other factors such as the speed conditions (step S14).
  • the shape measuring device 100 of this embodiment detects invalid data that differs from the reference value, it changes the motor speed and performs a remeasurement. If the coordinate value of the position where the invalid data occurred does not change as a result of changing the motor speed, it is determined that a shape defect (such as a defect) exists at the position where the invalid data occurred.
  • the shape measuring device 100 determines that chattering has occurred. Chattering changes depending on the motor speed.
  • the shape measuring device 100 determines that the invalid data was generated due to other factors, such as noise or speed conditions.
  • the shape measuring device 100 disclosed herein can evaluate the cause of invalid data, improving measurement accuracy. In addition, because the cause of invalid data is automatically identified, the number of measurements and the measurement time can be reduced.
  • Fig. 10 is a hardware configuration diagram of the shape measuring device 100.
  • the shape measuring device 100 comprises a CPU 111 that controls the shape measuring device 100 as a whole, a ROM 112 that records programs and data, and a RAM 113 for temporarily expanding data, and the CPU 111 reads out a system program recorded in the ROM 112 via a bus and executes shape measurement processing according to the system program.
  • the non-volatile memory 114 retains its stored state even when the power to the shape measuring device 100 is turned off, for example by being backed up by a battery (not shown).
  • the non-volatile memory 114 stores various data such as programs read from the external device 120 via the interfaces 115, 118, 119 and user operations input via the input unit 30.
  • the non-volatile memory 114 may also store programs and data for executing the shape measuring device 100 of this embodiment.
  • the display unit 70 displays various data, measurement results, causes of invalid data, etc.
  • the interface 115 is an interface for connecting the shape measuring device 100 to an external device 120 such as an adapter. Programs, various parameters, and the like are read from the external device 120.
  • the interface 118 is an interface for connecting the shape measuring device 100 to a display unit 70 such as a liquid crystal display. The display unit 70 displays various data loaded onto the memory, data obtained as a result of executing a program, and the like.
  • the interface 119 is an interface for connecting the shape measuring device 100 to an input unit 30 such as a keyboard, a pointing device, etc. The input unit 30 passes instructions, data, etc. based on operations by an operator to the CPU 111 via the interface 119.
  • the shape measuring device (100) comprises a coordinate value calculation unit (14) that acquires the height of the surface of the object to be measured from a distance sensor (13) that moves relatively to the surface of the object to be measured, and calculates the coordinate value of a rising or falling edge present on the surface of the object to be measured based on the height, a reference value memory unit (15) that stores a reference value of the coordinate value of the rising or falling edge, a data comparison unit (16) that compares the reference value with the coordinate value calculated by the coordinate value calculation unit, and a factor determination unit (17) that determines that coordinate values different from the reference value are invalid data, changes the speed conditions of the relative speed between the object to be measured and the distance sensor, compares the coordinate values calculated under the different speed conditions, and determines the cause of the invalid data.
  • a coordinate value calculation unit (14) that acquires the height of the surface of the object to be measured from a distance sensor (13) that moves relatively to the surface of the object to be measured, and calculates the coordinate value of a rising or falling edge present on the surface
  • the coordinate values in the shape measuring device (100) are at least one of a machine coordinate, a relative coordinate with respect to an arbitrary reference point, and a distance between the coordinates of at least two or more points.
  • the reference values of the coordinate values in the shape measuring device (100) are calculated from at least one of an ideal original shape of the measurement object and a design drawing of the measurement object.
  • the shape measuring device (100) includes a notification unit that notifies the user of the cause of the incorrect data.
  • a storage medium (112, 113, 114) stores instructions readable by one or more processors (111) that, when executed by the one or more processors (111), obtain the height of the surface of the object to be measured from a distance sensor (13) that moves relative to the surface of the object to be measured, calculate the coordinate value of a rising or falling edge on the surface of the object to be measured based on the height, compare a reference value of the coordinate value of the rising or falling edge with the coordinate value of the rising or falling edge on the surface of the object to be measured, determine that a coordinate value different from the reference value is invalid data, change the speed conditions of the relative speed between the object to be measured and the distance sensor, compare the coordinate values calculated under the different speed conditions, and determine the cause of the invalid data.

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Abstract

形状測定装置は、測定対象の表面に対し相対的に移動する距離センサから、測定対象の表面の高さを取得し、高さに基づき、測定対象の表面に存在する立ち上がり又は立ち下がりの座標値を算出し、立ち上がり又は立ち下がりの座標値の基準値を記憶し、基準値と、座標値算出部が算出した座標値とを比較し、基準値と異なる座標値を不正なデータと判定し、測定対象と距離センサとの相対速度の速度条件を変更し、異なる速度条件で算出した座標値を比較し、不正なデータの要因を判定する。

Description

形状測定装置、及びコンピュータが読み取り可能な記憶媒体
　本開示は、形状測定装置、及びコンピュータが読み取り可能な記憶媒体に関する。
　従来、測定対象を測定光で照射し、測定対象の各部位の位置を測定する形状測定装置が存在する。例えば、特許文献１。
特開２０１４－１３７２６５号公報
　形状測定装置には、信号の立ち上がり、立ち下がりの基準値を記憶し、基準値と測定結果とを比較して、測定対象の形状の正確性を判断するものがある。形状測定では、誤検出が発生することがある。
　形状測定の分野では、誤検出の要因を判定する技術が望まれている。
　本開示の一態様である形状測定装置は、測定対象の表面に対し相対的に移動する距離センサから、測定対象の表面の高さを取得し、高さに基づき、測定対象の表面に存在する立ち上がり又は立ち下がりの座標値を算出する座標値算出部と、立ち上がり又は立ち下がりの座標値の基準値を記憶する基準値記憶部と、基準値と、座標値算出部が算出した座標値とを比較するデータ比較部と、基準値と異なる座標値を不正なデータと判定し、測定対象と距離センサとの相対速度の速度条件を変更し、異なる速度条件で算出した座標値を比較し、不正なデータの要因を判定する要因判定部と、を備える。
形状測定装置のブロック図である。 直線状の測定対象を測定する形状測定装置の模式図である。 円状の測定対象を測定する形状測定装置の模式図である。 直線状の座標値の概略図である。 円状の座標値の概略図である。 座標値の変化を示す模式図である。 チャタリングが発生したときの座標値の概略図である。 座標値の変化を示す模式図である。 形状測定装置の動作を説明するフローチャートである。 形状測定装置のハードウェア構成図である。
（第１の実施形態）
　以下、第１の実施形態の形状測定装置１００について説明する。形状測定装置１００は、歯車測定器などの測定対象の凹凸を測定する機械に適用される。形状測定装置１００は、数値制御装置などの他の装置の制御装置、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの情報処理装置に適用してもよい。形状測定装置１００の構成要件は、適用する装置によって異なる。
　形状測定装置の構成要素は、その機能を類別したものであって、物理構成及びプログラム構成において明確に区分できなくてもよい。
　図１は、形状測定装置１００のブロック図である。形状測定装置１００は、モータ駆動部１１、モータ制御部１２、距離センサ１３、座標値算出部１４、基準値記憶部１５、データ比較部１６、要因判定部１７、要因通知部１８を備える。
　モータ駆動部１１は、モータ制御部１２の指令に従い、モータを駆動する。モータには、エンコーダ（図示省略）が設けられている。エンコーダは、モータの回転角度を出力する。
　モータ制御部１２は、モータの回転角度を取得し、モータの回転速度（回転角度）を制御する。モータの制御方法は、直線状の測定対象（ワーク）と、円状の測定対象で異なる。
　直線状の測定対象の場合、図２に示すように、モータの回転運動は、ボールねじで直線運動に変換される。モータ制御部１２は、距離センサ１３と測定対象（測定対象を載置するテーブル）の相対位置を制御する。
　円状の測定対象の場合、図３に示すように、モータは円状の測定対象を回転させる。モータ制御部１２は、エンコーダから取得したモータの回転速度（回転角度）を制御する。
　距離センサ１３は、音波、光などを測定対象に照射し、測定対象からの反射から測定対象の表面の高さを検出する。
　座標値算出部１４は、距離センサ１３が検出した測定対象の表面の高さを基に、測定対象の表面に存在する凹凸の立ち上がり及び立ち下がりの座標値を算出する。座標値の算出方法は、既存の技術を用いる。
　座標値の単位は、直線状の測定対象と円状の測定対象で異なる。
　直線状の測定対象の場合、測定対象に対する距離センサの位置を座標値とする。
　円状の測定対象の場合、モータの角度を座標値とする。
　基準値記憶部１５は、基準となる座標値を記憶する。基準となる座標値は、測定対象の表面において立ち上がり及び立ち下がりが存在する位置を示す。本実施形態における直線状の測定対象の断面は、説明のため、矩形形状とするが、台形形状などその他の形状でもよい。
　基準値には、測定対象を測定する機械の機械座標、機械座標上に設定した原点に対する相対座標、座標間距離（又は角度差）などがある。
　機械座標とは、機械自体が持っている固有の座標である。相対座標は、機械座標上の任意の点を始点とした座標である。座標間距離は、機械座標上の２つ以上の基準値の間の距離である。
　測定対象が円状の場合には、回転軸の一点を原点に設定する。相対座標は、回転軸の任意の点を始点とした相対座標である。座標間距離は、回転軸上の２つ以上の基準値の間の距離である。
　基準値は、測定対象の理想的な原形、測定対象の設計図などから算出することができる。例えば、測定対象の理想的な原形を測定し、その立ち上がり及び立ち下がりの座標値を基準値とする。また、設計図から立ち上がり及び立ち下がりの基準値を算出することができる。基準値には、許容誤差を設定してもよい。許容誤差を設定した場合、要因判定部１７は、許容誤差を超えた座標値を、不正なデータと判定する。
　データ比較部１６は、座標値算出部１４が算出した立ち上がり及び立ち下がりの座標値と、基準値記憶部１５に記憶する基準値とを比較する。比較の結果、立ち上がり及び立ち下がりの座標値と基準値とが異なる場合、そのデータを不正なデータと判定する。
　データ比較部１６が不正なデータを検出すると、要因判定部１７は、モータ制御部１２に指令を送り、モータの速度条件を変更し、座標値の再測定を実行する。
　モータの速度条件を変更した結果、事前の座標値と同じ座標値が検出された場合、要因判定部１７は、不正なデータの要因は測定対象の形状不良であると判定する。モータの速度条件を変更した結果、事前の座標値と異なる座標値が検出された場合、要因判定部１７は、不正なデータの要因をチャタリングと判定する。モータの速度条件を変更した結果、不正なデータが検出されなかった場合、要因判定部１７は、不正なデータの要因はノイズ、又は速度条件などであると判定する。
　要因通知部１８は、要因判定部１７の判定結果を、ユーザに通知する。通知方法は、既存の方法を用いる。
　次いで、直線状の測定対象を例に形状測定装置１００の動作を説明する。図４は、直線状の測定対象を測定する形状測定装置１００の概略図である。距離センサ１３は、測定対象の上を平行移動しながら、測定対象の表面の高さを測定する。
　形状測定装置１００は、距離センサ１３が検出した測定対象の表面の高さを基に、測定対象の表面の立ち上がり及び立ち下がりが存在する位置の座標値を検出する。基準値記憶部１５は、立ち上がり及び立ち下がりの座標値の基準値を記憶する。図４には、座標値の基準値として、距離センサ１３の測定開始位置を原点とした座標値と、２つの点の座標間距離で基準値とが描画されている。
　距離センサ１３の測定開始位置を原点とした基準値は、立ち上がり「３、６、９、…」、及び立ち下がり「４、７、１０、…」である。座標間距離の基準値は、立ち上がりと立ち下がりの間の距離「１、２、１、２、１、３、…」である。座標間距離の基準値は、溝穴「全て１」でもよい。
　データ比較部１６は、基準値と距離センサが検出した座標値（実測値）とを比較する。実測値が「３、４、６、７、９、１０．１、…」とする。データ比較部１６は、基準値と異なる３番目の立ち下がりの座標値「１０．１」を不正なデータと判定する。
　要因判定部１７は、不正なデータが検出されると、モータの速度条件を変更して再測定を開始する。要因判定部１７は、モータ制御部１２に指令を送る。距離センサ１３は、新たな速度条件の下、立ち上がり及び立ち下がりが発生する座標値を算出する。
　要因判定部１７は、新たな速度条件で検出した立ち上がり及び立ち下がりの座標値と、事前の速度条件で検出した立ち上がり及び立ち下がりの座標値とを比較する。新たな速度条件で検出した不正なデータの座標値が、事前に検出した不正なデータの座標値「１０．１」と異なる場合、要因判定部１７は、不正なデータの要因を、チャタリングと判定する。
　新たな速度条件で検出した不正なデータの座標値が、事前に検出した不正なデータの座標値「１０．１」と同じである場合、要因判定部１７は、座標値「１０．１」の位置に形状不良が存在すると判定する。
　事前に検出した不正なデータが、新たな速度条件で検出されない場合、要因判定部１７は、不正なデータの要因はノイズ、又は速度条件などであると判定する。
　次いで、円状の測定対象を測定する例を説明する。図５は、円状の測定対象を測定する形状測定装置１００の概略図である。距離センサ１３は、測定対象の表面をレーザなどで照射する。測定対象は回転し、レーザは測定対象の表面の高さを測定する。なお、図５の測定対象では、「９５度」の位置に欠損が存在するものとする。
　基準値記憶部１５は、立ち上がり及び立ち下がりの座標値の基準値を記憶する。図５の概略図には、座標値の基準値として、回転軸の一点を原点とした基準値と、回転軸上の２点の座標間距離が描画されている。回転軸の一点を原点とした基準値は、立ち上がりの座標値「０、４５、９０、１３５、…」及び立ち下がりの座標値「１５、６０、１０５、１５０、…」である。座標間距離の基準値は、例えば、「歯先：１５、歯間：３０」、立ち上がりと立ち下がりの間の角度「１５、３０、１５、３０、１５、…」などと表現できる。
　ある速度で測定対象を回転したときに、距離センサ１３が、立ち上がりの座標値「０、４５、９０、１００、１３５、…」、立ち下がりの座標値「１５、６０、９５、１０５、１５０、…」を検出したとする。
　なお、距離センサ１３が検出する座標値は、２点間の角度差（歯先：１５、５、歯間：３０、５）で表現してもよい。
　要因判定部１７は、基準値と距離センサ１３が検出した座標値とを比較する。４番目の立ち上がりの座標値「１００」と、３番目の立ち下がりの座標値「９５」とが基準値と異なる。要因判定部１７は、基準値と異なる座標値「１００」、「９５」を不正なデータと判定する。
　要因判定部１７は、不正なデータを検出すると、モータの速度条件を変更する。測定対象は新たな速度で回転し、新たな速度条件の下、再測定ができる。
　図５及び図６を参照して、不正データの要因が、欠損であると判定する処理を説明する。
　距離センサ１３は、測定対象の表面をレーザなどで照射する。測定対象は回転し、レーザは測定対象の表面の高さを測定する。なお、図５の測定対象では、「９５度」の位置に欠損が存在するものとする。
　形状測定装置１００は、測定対象を通常の速度で回転させる。このとき、データ比較部１６は、基準値と距離センサ１３の検出した座標値とを比較し、３番目の立ち下がりの座標値「９５」を不正なデータと判定する。要因判定部１７は、不正なデータを検出すると、モータの速度条件を変更する。
　図６は、測定対象の速度条件を変化させたときの座標値の変化を示す模式図である。
　この例では、モータの速度を遅くする。モータの速度条件を変更しても、不正なデータの座標値が変化しない場合、要因判定部１７は、不正なデータの発生する座標値の位置に欠損が存在すると判定する。
　図７及び図８を参照して、不正データの要因が、チャタリングであると判定する処理を説明する。
　図７の形状測定装置１００では、距離センサ１３でチャタリングが発生する。
　距離センサ１３は、測定対象の表面をレーザなどで照射する。測定対象は回転し、レーザは測定対象の表面の高さを測定する。
　ある速度で測定対象を回転したときに、距離センサ１３は、立ち上がりの座標値「０、０．４、４５、４５．４、９０、９０．４、…」、立ち下がりの座標値「０．２、１５、４５．２、６０、９０．２、１０５、…」を検出する。
　なお、距離センサ１３は、２点間の角度差（歯先：１５、０．２、歯間：３０、０．２）を座標値として検出してもよい。
　要因判定部１７は、基準値と距離センサが検出した座標値とを比較する。図７の例では、２番目の立ち上がりの座標値「０．４」、４番目の立ち上がりの座標値「４５．４」、６番目の立ち上がりの座標値「９０．４」、１番目の立ち下がりの座標値「０．２」、３番目の立ち下がりの座標値「４５．２」、５番目の立ち下がりの座標値「９０．２」が基準値と異なる。
　要因判定部１７は、これらの座標値「０．２」、「０．４」、「４５．２」、「４５．４」、「９０．２」、「９０．４」を不正なデータと判定する。
　要因判定部１７は、不正なデータを検出すると、モータの速度条件を変更する。測定対象が円状の場合、速度条件を変更すると、再測定ができる。
　図８は、測定対象の速度条件を変化させたときの座標値の変化を示す。
　ある速度で測定対象を回転したときに、１番目の立ち下がり「０．２」と、２番目の立ち上がり「０．４」で不正なデータを検出したとする。要因判定部１７は、不正なデータを検出すると、モータの速度条件を変更する。この例ではモータの速度を遅くする。チャタリング信号が１ｍｓのときモータの速度が０．２度／ｍｓであれば、座標値「０．２」「０．４」で不正なデータが発生する。モータの速度を０．１度／ｍｓに変更すると、座標値「０．１」「０．２」で不正なデータが発生する。
　要因判定部１７は、モータの速度条件を変更し、不正なデータの座標値が変化した場合、不正なデータの要因を、チャタリングと判定する。
　速度条件を変化した結果、座標値「０．２」「０．４」の不正データが検出されなくなった場合、要因判定部１７は、不正なデータの要因を、ノイズ又は速度条件などであると判定する。
　次いで、図９のフローチャートに従い、形状測定装置１００の動作を説明する。形状測定装置１００は、ある速度でモータを回転させる（ステップＳ１）。モータの回転により、測定対象の表面と距離センサ１３が相対的に移動する。測定対象の表面と距離センサ１３とを相対的に移動させることにより、距離センサ１３が検出する位置の座標値が変化する。距離センサ１３は、測定対象の表面の高さを測定する（ステップＳ２）。
　形状測定装置１００は、測定対象の表面の立ち上がり及び立ち下がりの座標値を算出する（ステップＳ３）。形状測定装置１００は、算出した座標値と、基準値とを比較する（ステップＳ４）。
　検出した座標値が基準値と同じである場合（ステップＳ５；同じ）、正常に測定されたと判定し（ステップＳ６）、要因判定処理を終了する。形状測定装置１００は、基準値と座標値が異なる場合（ステップＳ５；異なる）、ステップＳ３で検出された座標値を、不正なデータと判定する（ステップＳ７）。
　ステップＳ７において不正なデータを検出すると、形状測定装置１００は、モータの速度条件を変更する（ステップＳ８）。形状測定装置１００は、モータの速度を変更して、座標値を算出する（ステップＳ９）。形状測定装置１００は、新たな速度条件で算出した不正なデータの座標値と、事前に検出した不正なデータの座標値とを比較する（ステップＳ１０）。新たな速度条件で検出した不正なデータの座標値と、事前に検出した不正なデータの座標値が同じの場合（ステップＳ１１；同じ）、形状測定装置１００は、不正なデータの要因は、測定対象の形状であると判定する（ステップＳ１２）、要因の判定処理を終了する。
　新たな速度条件で検出した不正なデータの座標値と、事前に検出した不正なデータの座標値が異なる場合（ステップＳ１１；異なる）、形状測定装置１００は、不正なデータの要因は、チャタリングであると判定する（ステップＳ１３）。
　新たな速度条件に変更することにより、不正なデータが検出されない場合（ステップＳ１１；不検出）、形状測定装置１００は、不正なデータの要因は、ノイズまたは速度条件などの他の要因であると判定する（ステップＳ１４）。
　以上説明したように、本実施形態の形状測定装置１００は、基準値と異なる不正なデータを検出すると、モータの速度を変更し、再測定を行う。モータの速度を変更した結果、不正なデータが発生した位置の座標値が変化しなかった場合、不正なデータが発生した位置に形状的な不良（欠損など）が存在すると判定する。
　不正なデータが発生した位置の座標値が変化した場合、形状測定装置１００は、チャタリングが発生したと判定する。チャタリングは、モータの速度に応じて変化する。
　再測定の結果、不正なデータが発生しない場合、形状測定装置１００は、ノイズ又は速度条件などの他の要因により不正なデータが発生したと判定する。
　本開示の形状測定装置１００によれば、不正なデータの要因を評価できるため、測定の精度が向上する。また、不正なデータの要因が自動的に特定されるため、測定回数や測定時間を短縮することができる。
　以下、本開示を適用し形状測定装置１００のハードウェア構成について説明する。図１０は、形状測定装置１００のハードウェア構成図である。形状測定装置１００は、図１０に示すように、形状測定装置１００を全体的に制御するＣＰＵ１１１、プログラムやデータを記録するＲＯＭ１１２、一時的にデータを展開するためのＲＡＭ１１３を備え、ＣＰＵ１１１はバスを介してＲＯＭ１１２に記録されたシステムプログラムを読み出し、システムプログラムに従って形状測定処理を実行する。
　不揮発性メモリ１１４は、例えば、図示しないバッテリでバックアップされるなどして、形状測定装置１００の電源がオフされても記憶状態が保持される。不揮発性メモリ１１４には、インタフェース１１５、１１８、１１９を介して外部装置１２０から読み込まれたプログラムや入力部３０を介して入力されたユーザ操作などの各種データが記憶される。不揮発性メモリ１１４に、本実施形態の形状測定装置１００を実行するためのプログラムおよびデータを記憶してもよい。また、表示部７０には各種データ、測定結果、不正なデータの要因などが表示される。
　インタフェース１１５は、形状測定装置１００とアダプタ等の外部装置１２０と接続するためのインタフェースである。外部装置１２０側からはプログラムや各種パラメータ等が読み込まれる。
　インタフェース１１８は、形状測定装置１００と液晶ディスプレイ等の表示部７０とを接続するためのインタフェースである。表示部７０には、メモリ上に読み込まれた各データ、プログラム等が実行された結果として得られたデータ等が表示される。
　インタフェース１１９は、形状測定装置１００とキーボード、ポインティングデバイス等の入力部３０とを接続するためのインタフェースである。入力部３０は、オペレータによる操作に基づく指令、データ等をインタフェース１１９を介してＣＰＵ１１１に渡す。
　本開示について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、又は、請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。また、これらの実施形態は、組合せて実施することもできる。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。
　上記実施形態及び変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
　形状測定装置（１００）は、測定対象の表面に対し、相対的に移動する距離センサ（１３）から、前記測定対象の表面の高さを取得し、前記高さに基づき、前記測定対象の表面に存在する立ち上がり又は立ち下がりの座標値を算出する座標値算出部（１４）と、前記立ち上がり又は立ち下がりの座標値の基準値を記憶する基準値記憶部（１５）と、前記基準値と、前記座標値算出部が算出した座標値とを比較するデータ比較部（１６）と、前記基準値と異なる座標値を不正なデータと判定し、前記測定対象と前記距離センサとの相対速度の速度条件を変更し、異なる速度条件で算出した座標値を比較し、前記不正なデータの要因を判定する要因判定部（１７）と、を備える。
（付記２）
　前記要因判定部（１７）は、前記異なる速度条件で算出した座標値が同じであれば、前記不正なデータの要因を、前記測定対象の形状と判定する。
（付記３）
　前記要因判定部（１７）は、前記異なる速度条件で算出した座標値が異なれば、前記不正なデータの要因を、前記距離センサのチャタリングであると判定する。
（付記４）
　前記要因判定部（１７）は、前記速度条件を変更した結果、前記不正なデータが検出されない場合、前記不正なデータの要因を、ノイズ又は速度条件であると判定する。
（付記５）
　形状測定装置（１００）における前記座標値は、機械座標、任意の基準点に対する相対座標、少なくとも２点以上の座標間距離の少なくとも１つである。
（付記６）
　形状測定装置（１００）における前記座標値の基準値は、測定対象の理想的な原形、測定対象の設計図の少なくとも１つから算出する。
（付記７）
　形状測定装置（１００）は、前記不正なデータの要因をユーザに通知する通知部を備える。
（付記８）
　記憶媒体（１１２、１１３、１１４）であって、１つ又は複数のプロセッサ（１１１）が実行することにより、測定対象の表面に対し相対的に移動する距離センサ（１３）から、前記測定対象の表面の高さを取得し、前記高さに基づき、前記測定対象の表面に存在する立ち上がり又は立ち下がりの座標値を算出し、前記立ち上がり又は立ち下がりの座標値の基準値と、前記測定対象の表面に存在する立ち上がり又は立ち下がりの座標値とを比較し、前記基準値と異なる座標値を不正なデータと判定し、前記測定対象と前記距離センサとの相対速度の速度条件を変更し、異なる速度条件で算出した座標値を比較し、前記不正なデータの要因を判定する、前記プロセッサ（１１１）が読み取り可能な命令を記憶する。
　　１００　形状測定装置
　　１３　　距離センサ
　　１４　　座標値算出部
　　１５　　基準値記憶部
　　１６　　データ比較部
　　１７　　要因判定部
　　１８　　要因通知部
　　１１１　ＣＰＵ
　　１１２　ＲＯＭ
　　１１３　ＲＡＭ
　　１１４　不揮発性メモリ

Claims (8)

  1. 　測定対象の表面に対し、相対的に移動する距離センサから、前記測定対象の表面の高さを取得し、前記高さに基づき、前記測定対象の表面に存在する立ち上がり又は立ち下がりの座標値を算出する座標値算出部と、
    　前記立ち上がり又は立ち下がりの座標値の基準値を記憶する基準値記憶部と、
    　前記基準値と、前記座標値算出部が算出した座標値とを比較するデータ比較部と、
    　前記基準値と異なる座標値を不正なデータと判定し、前記測定対象と前記距離センサとの相対速度の速度条件を変更し、異なる速度条件で算出した座標値を比較し、前記不正なデータの要因を判定する要因判定部と、
    　を備える形状測定装置。
  2. 　前記異なる速度条件で算出した座標値が同じであれば、前記要因判定部は、前記不正なデータの要因を、前記測定対象の形状と判定する、請求項１記載の形状測定装置。
  3. 　前記異なる速度条件で算出した座標値が異なれば、前記要因判定部は、前記不正なデータの要因を、前記距離センサのチャタリングであると判定する、請求項１記載の形状測定装置。
  4. 　前記速度条件を変更した結果、前記不正なデータが検出されない場合、前記要因判定部は、前記不正なデータの要因を、ノイズ又は速度条件であると判定する、請求項１記載の形状測定装置。
  5. 　前記座標値は、機械座標、任意の基準点に対する相対座標、少なくとも２点以上の座標間距離の少なくとも１つである、請求項１記載の形状測定装置。
  6. 　前記座標値の基準値は、測定対象の理想的な原形、測定対象の設計図の少なくとも１つから算出する、請求項１記載の形状測定装置。
  7. 　前記不正なデータの要因をユーザに通知する通知部を備える、請求項１記載の形状測定装置。
  8. 　１つ又は複数のプロセッサが実行することにより、
    　測定対象の表面に対し相対的に移動する距離センサから、前記測定対象の表面の高さを取得し、前記高さに基づき、前記測定対象の表面に存在する立ち上がり又は立ち下がりの座標値を算出し、
    　前記立ち上がり又は立ち下がりの座標値の基準値と、前記測定対象の表面に存在する立ち上がり又は立ち下がりの座標値とを比較し、
    　前記基準値と異なる座標値を不正なデータと判定し、前記測定対象と前記距離センサとの相対速度の速度条件を変更し、異なる速度条件で算出した座標値を比較し、前記不正なデータの要因を判定する、
    　前記プロセッサが読み取り可能な命令を記憶する記憶媒体。
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