(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024125918
(43)【公開日】2024-09-19
(54)【発明の名称】プローブ校正方法、プログラム、制御装置及び測定装置
(51)【国際特許分類】
G01B 5/00 20060101AFI20240911BHJP
【ＦＩ】
G01B5/00 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023034051
(22)【出願日】2023-03-06
(71)【出願人】
【識別番号】000151494
【氏名又は名称】株式会社東京精密
(74)【代理人】
【識別番号】100083116
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三
(74)【代理人】
【識別番号】100170069
【弁理士】
【氏名又は名称】大原 一樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128635
【弁理士】
【氏名又は名称】松村 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100140992
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲政
(72)【発明者】
【氏名】池田 圭佑
【テーマコード（参考）】
2F062
【Ｆターム（参考）】
2F062AA04
2F062BB09
2F062CC23
2F062DD23
2F062EE01
2F062EE62
2F062FF26
2F062HH13
2F062MM01
(57)【要約】
【課題】プローブの自動校正における安全性及び操作性が確保される、プローブ校正方法、プログラム及び測定装置を提供する。
【解決手段】プローブ校正方法は、校正球構造体に関する校正球情報を取得し（Ｓ１０）、プローブに関するプローブ情報を取得し（Ｓ１０）、プローブを用いて校正球を測定する際にプローブが移動する校正経路を生成し（Ｓ１２）、校正経路を移動するプローブが校正球構造体と衝突するか否かを判定し（Ｓ１４）、プローブが前記校正球構造体と衝突しないと判定された校正経路を適用してプローブを移動させ、プローブを用いて校正球を測定する（Ｓ２４）。
【選択図】図３
【解決手段】プローブ校正方法は、校正球構造体に関する校正球情報を取得し（Ｓ１０）、プローブに関するプローブ情報を取得し（Ｓ１０）、プローブを用いて校正球を測定する際にプローブが移動する校正経路を生成し（Ｓ１２）、校正経路を移動するプローブが校正球構造体と衝突するか否かを判定し（Ｓ１４）、プローブが前記校正球構造体と衝突しないと判定された校正経路を適用してプローブを移動させ、プローブを用いて校正球を測定する（Ｓ２４）。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プローブを用いて校正球を測定し、前記校正球の測定結果に基づき前記プローブを校正するプローブ校正方法であって、
コンピュータが、
前記校正球が具備される校正球構造体に関する校正球情報を取得する校正球情報取得工程と、
前記プローブに関するプローブ情報を取得するプローブ情報取得工程と、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記プローブを用いて前記校正球を測定する際に前記プローブが移動する校正経路を生成する校正経路生成工程と、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記校正経路を移動する前記プローブが前記校正球構造体と衝突するか否かを判定する衝突検知判定工程と、
前記衝突検知判定工程において、前記プローブが前記校正球構造体と衝突しないと判定された前記校正経路を適用して前記プローブを移動させ、前記プローブを用いて前記校正球を測定する校正球測定工程と、
を実行するプローブ校正方法。
コンピュータが、
前記校正球が具備される校正球構造体に関する校正球情報を取得する校正球情報取得工程と、
前記プローブに関するプローブ情報を取得するプローブ情報取得工程と、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記プローブを用いて前記校正球を測定する際に前記プローブが移動する校正経路を生成する校正経路生成工程と、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記校正経路を移動する前記プローブが前記校正球構造体と衝突するか否かを判定する衝突検知判定工程と、
前記衝突検知判定工程において、前記プローブが前記校正球構造体と衝突しないと判定された前記校正経路を適用して前記プローブを移動させ、前記プローブを用いて前記校正球を測定する校正球測定工程と、
を実行するプローブ校正方法。
【請求項2】
前記コンピュータが、
前記衝突検知判定工程において、前記プローブが前記校正球構造体と衝突すると判定された場合に、前記校正経路を構成するプロービング目標点を規定するパラメータを調整するパラメータ調整工程を実行し、
前記衝突検知判定工程は、前記パラメータ調整工程において調整されたパラメータに基づき生成された前記校正経路について、前記プローブが前記校正球構造体と衝突するか否かを判定する請求項１に記載のプローブ校正方法。
前記衝突検知判定工程において、前記プローブが前記校正球構造体と衝突すると判定された場合に、前記校正経路を構成するプロービング目標点を規定するパラメータを調整するパラメータ調整工程を実行し、
前記衝突検知判定工程は、前記パラメータ調整工程において調整されたパラメータに基づき生成された前記校正経路について、前記プローブが前記校正球構造体と衝突するか否かを判定する請求項１に記載のプローブ校正方法。
【請求項3】
前記コンピュータが、
前記パラメータ調整工程の実施回数が規定の回数を超えるか否かを判定する調整回数判定工程と、
前記調整回数判定工程において、前記パラメータ調整工程の実施回数が規定回数を超えると判定された場合に、前記パラメータ調整工程の実施回数が規定回数を超えることを表す情報を報知する報知工程と、
を実行する請求項２に記載のプローブ校正方法。
前記パラメータ調整工程の実施回数が規定の回数を超えるか否かを判定する調整回数判定工程と、
前記調整回数判定工程において、前記パラメータ調整工程の実施回数が規定回数を超えると判定された場合に、前記パラメータ調整工程の実施回数が規定回数を超えることを表す情報を報知する報知工程と、
を実行する請求項２に記載のプローブ校正方法。
【請求項4】
前記校正球構造体は、
前記校正球を先端に支持する校正球支持シャフトと、
前記校正球構造体が載置される載置面に対して立設させる校正球支持台であり、前記校正球支持シャフトの基端を支持する校正球支持台と、
を備え、
前記校正球情報取得工程は、前記校正球の半径、前記載置面に対して平行となる面における基準方向に対する前記校正球支持シャフトの回転角、前記載置面と直交する方向に対する前記校正球支持シャフトの倒れ角及び前記校正球支持シャフトの軸と直交する断面における最大長さを前記校正球情報として取得する請求項１に記載のプローブ校正方法。
前記校正球を先端に支持する校正球支持シャフトと、
前記校正球構造体が載置される載置面に対して立設させる校正球支持台であり、前記校正球支持シャフトの基端を支持する校正球支持台と、
を備え、
前記校正球情報取得工程は、前記校正球の半径、前記載置面に対して平行となる面における基準方向に対する前記校正球支持シャフトの回転角、前記載置面と直交する方向に対する前記校正球支持シャフトの倒れ角及び前記校正球支持シャフトの軸と直交する断面における最大長さを前記校正球情報として取得する請求項１に記載のプローブ校正方法。
【請求項5】
前記プローブは、前記校正球へ接触させる球形状の接触子を先端に支持するスタイラスを備え、
前記プローブ情報取得工程は、前記プローブに適用される基準面と直交する方向に対する前記スタイラスの倒れ角、前記基準面に対して平行となる面における基準方向に対する前記スタイラスの回転角及び前記接触子の半径を前記プローブ情報として取得する請求項１に記載のプローブ校正方法。
前記プローブ情報取得工程は、前記プローブに適用される基準面と直交する方向に対する前記スタイラスの倒れ角、前記基準面に対して平行となる面における基準方向に対する前記スタイラスの回転角及び前記接触子の半径を前記プローブ情報として取得する請求項１に記載のプローブ校正方法。
【請求項6】
前記プローブは、前記校正球へ接触させる球形状の接触子を先端に支持するスタイラスを備え、
前記校正経路生成工程は、前記スタイラスの延びる方向を基準とするスタイラス基準座標系における前記校正経路を、前記プローブが具備される装置に適用されるマシン座標系へ変換する座標系変換工程を含む請求項１に記載のプローブ校正方法。
前記校正経路生成工程は、前記スタイラスの延びる方向を基準とするスタイラス基準座標系における前記校正経路を、前記プローブが具備される装置に適用されるマシン座標系へ変換する座標系変換工程を含む請求項１に記載のプローブ校正方法。
【請求項7】
前記衝突検知判定工程は、前記校正経路が前記校正球構造体と交差するか否かを判定し、前記校正経路が前記校正球構造体と交差すると判定される場合は、前記プローブが前記校正球構造体と衝突すると判定する請求項１に記載のプローブ校正方法。
【請求項8】
前記プローブは、前記校正球へ接触させる球形状の接触子を先端に支持するスタイラスを備え、
前記校正経路生成工程は、
前記校正経路において、前記接触子を前記校正球へ接触させて前記プローブが前記校正球を測定する第１プロービング目標点として、前記スタイラスが延びるスタイラス方向へ前記プローブを移動させて前記校正球と接触した位置を設定し、
前記校正経路において、前記接触子を前記校正球へ接触させて前記プローブが前記校正球を測定する第２プロービング目標点として、前記第１プロービング目標点と前記校正球の中心とを通る方向に対して直交する平面のうち、外周の長さが最大となる最大周長平面の前記外周における位置を設定する請求項１に記載のプローブ校正方法。
前記校正経路生成工程は、
前記校正経路において、前記接触子を前記校正球へ接触させて前記プローブが前記校正球を測定する第１プロービング目標点として、前記スタイラスが延びるスタイラス方向へ前記プローブを移動させて前記校正球と接触した位置を設定し、
前記校正経路において、前記接触子を前記校正球へ接触させて前記プローブが前記校正球を測定する第２プロービング目標点として、前記第１プロービング目標点と前記校正球の中心とを通る方向に対して直交する平面のうち、外周の長さが最大となる最大周長平面の前記外周における位置を設定する請求項１に記載のプローブ校正方法。
【請求項9】
前記校正経路生成工程は、
前記校正経路において前記接触子が通過する第１経路点として、前記第１プロービング目標点から延びる前記校正球の法線の方向に、前記校正球の中心から規定の第１距離を有する位置を設定し、
前記校正経路において前記接触子が通過する第２経路点として、前記第２プロービング目標点から延びる前記校正球の法線の方向に、前記校正球の中心から規定の第２距離を有する位置を設定する請求項８に記載のプローブ校正方法。
前記校正経路において前記接触子が通過する第１経路点として、前記第１プロービング目標点から延びる前記校正球の法線の方向に、前記校正球の中心から規定の第１距離を有する位置を設定し、
前記校正経路において前記接触子が通過する第２経路点として、前記第２プロービング目標点から延びる前記校正球の法線の方向に、前記校正球の中心から規定の第２距離を有する位置を設定する請求項８に記載のプローブ校正方法。
【請求項10】
前記第１距離をＬｓ１とし、前記第２距離をＬｓ２とし、前記校正球の半径をＲｃとし、前記接触子の半径をＲｓとし、前記校正球の半径Ｒｃ及び前記接触子の半径Ｒｓに基づき規定される第１安全距離をＣ１とする場合に、
前記第１距離Ｌｓ１は、Ｌｓ１＝（Ｒｃ＋Ｒｓ＋Ｃ１）×２1/2
と表され、
前記第２距離Ｌｓ２は、Ｌ２＝（Ｒｃ＋Ｒｓ＋Ｃ１）×２1/2
と表される請求項９に記載のプローブ校正方法。
前記第１距離Ｌｓ１は、Ｌｓ１＝（Ｒｃ＋Ｒｓ＋Ｃ１）×２1/2
と表され、
前記第２距離Ｌｓ２は、Ｌ２＝（Ｒｃ＋Ｒｓ＋Ｃ１）×２1/2
と表される請求項９に記載のプローブ校正方法。
【請求項11】
前記校正経路生成工程は、
前記校正経路において、前記接触子を前記校正球へ接触させて前記プローブが前記校正球を測定する第３プロービング目標点として、前記最大周長平面の前記外周における位置を設定し、
前記校正経路において前記接触子が通過する第３経路点として、前記第３プロービング目標点から延びる前記校正球の法線の方向に、前記校正球の中心から規定の第３距離を有する位置を設定し、
前記第２プロービング目標点から前記第３プロービング目標点へ前記接触子を移動させる際に、第２経路点から前記第１経路点へ前記接触子を移動させ、前記第１経路点から前記第３経路点へ前記接触子を移動させ、前記第３経路点から前記第３プロービング目標点へ前記接触子を移動させる前記校正経路を生成する請求項９に記載のプローブ校正方法。
前記校正経路において、前記接触子を前記校正球へ接触させて前記プローブが前記校正球を測定する第３プロービング目標点として、前記最大周長平面の前記外周における位置を設定し、
前記校正経路において前記接触子が通過する第３経路点として、前記第３プロービング目標点から延びる前記校正球の法線の方向に、前記校正球の中心から規定の第３距離を有する位置を設定し、
前記第２プロービング目標点から前記第３プロービング目標点へ前記接触子を移動させる際に、第２経路点から前記第１経路点へ前記接触子を移動させ、前記第１経路点から前記第３経路点へ前記接触子を移動させ、前記第３経路点から前記第３プロービング目標点へ前記接触子を移動させる前記校正経路を生成する請求項９に記載のプローブ校正方法。
【請求項12】
前記第３距離をＬｓ３とし、前記校正球の半径をＲｃとし、前記接触子の半径をＲｓとし、第１安全距離をＣ１とする場合に、前記第３距離Ｌｓ３は、Ｌｓ３＝（Ｒｃ＋Ｒｓ＋Ｃ１）×２1/2と表される請求項１１に記載のプローブ校正方法。
【請求項13】
前記校正球構造体は、
前記校正球を先端に支持する校正球支持シャフトと、
前記校正球構造体が載置される載置面に対して立設させる校正球支持台であり、前記校正球支持シャフトの基端を支持する校正球支持台と、
を備え、
前記衝突検知判定工程は、前記第２プロービング目標点及び前記校正球の外周面に沿う前記第１プロービング目標点から前記第２プロービング目標点までの経路に位置する第２中間点が、前記校正球支持シャフトと接触するか否かを判定する請求項８に記載のプローブ校正方法。
前記校正球を先端に支持する校正球支持シャフトと、
前記校正球構造体が載置される載置面に対して立設させる校正球支持台であり、前記校正球支持シャフトの基端を支持する校正球支持台と、
を備え、
前記衝突検知判定工程は、前記第２プロービング目標点及び前記校正球の外周面に沿う前記第１プロービング目標点から前記第２プロービング目標点までの経路に位置する第２中間点が、前記校正球支持シャフトと接触するか否かを判定する請求項８に記載のプローブ校正方法。
【請求項14】
前記衝突検知判定工程は、前記校正球支持シャフトの重心を通り、前記校正球支持シャフトが延在する方向へ延びる前記校正球支持シャフトの軸と前記校正球とが接触する校正球支持点と、前記第２プロービング目標点及び前記第２中間点のそれぞれとの前記校正球の外周面に沿う評価距離をＬｅとし、前記校正球の直径をＤｓｃとし、前記校正球の半径Ｒｃ及び接触子の半径Ｒｓに基づき規定される第２安全距離をＣ２とする場合に、
前記評価距離Ｌｅが、Ｌｅ＞（Ｄｓｃ／２）＋Ｃ２
を満たす場合に、前記プローブと前記校正球構造体が衝突しないと判定する請求項１３に記載のプローブ校正方法。
前記評価距離Ｌｅが、Ｌｅ＞（Ｄｓｃ／２）＋Ｃ２
を満たす場合に、前記プローブと前記校正球構造体が衝突しないと判定する請求項１３に記載のプローブ校正方法。
【請求項15】
プローブを用いて校正球を測定し、前記校正球の測定結果に基づき前記プローブを校正するプログラムであって、
コンピュータに、
前記校正球が具備される校正球構造体に関する校正球情報を取得する校正球情報取得機能、
前記プローブに関するプローブ情報を取得するプローブ情報取得機能、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記プローブを用いて前記校正球を測定する際に前記プローブが移動する校正経路を生成する校正経路生成機能、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記校正経路を移動する前記プローブが前記校正球構造体と衝突するか否かを判定する衝突検知判定機能、及び
前記衝突検知判定機能を用いて、前記プローブが前記校正球構造体と衝突しないと判定された前記校正経路を適用して前記プローブを移動させて、前記プローブを用いて前記校正球を測定する測定機能を実現させるプログラム。
コンピュータに、
前記校正球が具備される校正球構造体に関する校正球情報を取得する校正球情報取得機能、
前記プローブに関するプローブ情報を取得するプローブ情報取得機能、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記プローブを用いて前記校正球を測定する際に前記プローブが移動する校正経路を生成する校正経路生成機能、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記校正経路を移動する前記プローブが前記校正球構造体と衝突するか否かを判定する衝突検知判定機能、及び
前記衝突検知判定機能を用いて、前記プローブが前記校正球構造体と衝突しないと判定された前記校正経路を適用して前記プローブを移動させて、前記プローブを用いて前記校正球を測定する測定機能を実現させるプログラム。
【請求項16】
プローブを用いて校正球を測定し、前記校正球の測定結果に基づき前記プローブの校正を制御する制御装置であって、
前記校正球が具備される校正球構造体に関する校正球情報を取得する校正球情報取得部と、
前記プローブに関するプローブ情報を取得するプローブ情報取得部と、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記プローブを用いて前記校正球を測定する際に前記プローブが移動する校正経路を生成する校正経路生成部と、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記校正経路を移動する前記プローブが前記校正球構造体と衝突するか否かを判定する衝突検知判定部と、
前記衝突検知判定部において、前記プローブが前記校正球構造体と衝突しないと判定された前記校正経路を適用して前記プローブを移動させて、前記プローブを用いて前記校正球を測定する校正球測定部と、
を備えた制御装置。
前記校正球が具備される校正球構造体に関する校正球情報を取得する校正球情報取得部と、
前記プローブに関するプローブ情報を取得するプローブ情報取得部と、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記プローブを用いて前記校正球を測定する際に前記プローブが移動する校正経路を生成する校正経路生成部と、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記校正経路を移動する前記プローブが前記校正球構造体と衝突するか否かを判定する衝突検知判定部と、
前記衝突検知判定部において、前記プローブが前記校正球構造体と衝突しないと判定された前記校正経路を適用して前記プローブを移動させて、前記プローブを用いて前記校正球を測定する校正球測定部と、
を備えた制御装置。
【請求項17】
前記校正球情報を表す第１表示信号を表示装置へ送信する表示制御部を備えた請求項１６に記載の制御装置。
【請求項18】
前記衝突検知判定部の判定結果を表す第２表示信号を表示装置へ送信する表示制御部を備えた請求項１６に記載の制御装置。
【請求項19】
測定対象物の測定点へ接触させて、前記測定対象物を測定するプローブと、
前記プローブを用いて校正球を測定し、前記校正球の測定結果に基づき前記プローブの校正を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記校正球が具備される校正球構造体に関する校正球情報を取得する校正球情報取得部と、
前記プローブに関するプローブ情報を取得するプローブ情報取得部と、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記プローブを用いて前記校正球を測定する際に前記プローブが移動する校正経路を生成する校正経路生成部と、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記校正経路を移動する前記プローブが前記校正球構造体と衝突するか否かを判定する衝突検知判定部と、
前記衝突検知判定部において、前記プローブが前記校正球構造体と衝突しないと判定された前記校正経路を適用して前記プローブを移動させ、前記プローブを用いて前記校正球を測定する校正球測定部と、
を備えた測定装置。
前記プローブを用いて校正球を測定し、前記校正球の測定結果に基づき前記プローブの校正を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記校正球が具備される校正球構造体に関する校正球情報を取得する校正球情報取得部と、
前記プローブに関するプローブ情報を取得するプローブ情報取得部と、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記プローブを用いて前記校正球を測定する際に前記プローブが移動する校正経路を生成する校正経路生成部と、
前記校正球情報及び前記プローブ情報を参照して、前記校正経路を移動する前記プローブが前記校正球構造体と衝突するか否かを判定する衝突検知判定部と、
前記衝突検知判定部において、前記プローブが前記校正球構造体と衝突しないと判定された前記校正経路を適用して前記プローブを移動させ、前記プローブを用いて前記校正球を測定する校正球測定部と、
を備えた測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プローブ校正方法、プログラム、制御装置及び測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ＣＭＭの利用において、校正球が使用されるプローブの校正は、日常的に繰り返される基本的な操作の一つである。なお、ＣＭＭは、三次元測定機の英語表記Coordinate Measuring Machineの省略語である。
【0003】
一方、プローブの先端球であるチップの直径、及び先端球を支持するスタイラスの長さなどのプローブの仕様が変更される度に、校正球を測定する際の校正経路を、都度、ユーザが作成することは困難である。そのために、校正経路を自動で生成し、校正球が使用される校正が実施される機能を有するＣＭＭが一般に普及している。
【0004】
特許文献１は、基準球を用いて接触式のプローブの校正を実施する三次元測定機が記載される。同文献に記載の装置は、主軸２の軸線に対してスタイラス軸線が平行であるストレート形のタッチプローブに対して、基準球が用いられる自動校正を実施する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２２－０１７０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来技術において、プローブの校正に適用される校正経路を作成する際に、プローブと校正球との衝突が発生すると判定された場合に、校正経路のパラメータを手動で調整する必要がある。また、プローブと校正球との衝突が懸念される場合には、プローブの実際の動作を操作者が確認して衝突の可能性を判定し、衝突が発生すると判定された場合に稼働中の装置を手動で停止させる必要がある。
【0007】
すなわち、従来技術におけるプローブの自動校正では、安全性及び操作性について課題が存在する。安全性に関する課題として、プローブと校正球との衝突が起こり得る校正経路を適用して、装置を動作させてしまうことが挙げられる。また、操作性に関する課題として、校正経路を調整する際に、測定範囲等の校正経路のパラメータを操作者が調整しなければならないことが挙げられる。
【0008】
特許文献１には、上記した安全性に関する課題及び操作性に関する課題は記載及び示唆されていない。また、同文献には、上記した課題を解決する具体的な手法についての開示はない。
【0009】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、プローブの自動校正における安全性及び操作性が確保される、プローブ校正方法、プログラム及び測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、次の発明態様を提供する。
【0011】
本開示の第１態様に係るプローブ校正方法は、プローブを用いて校正球を測定し、校正球の測定結果に基づきプローブを校正するプローブ校正方法であって、コンピュータが、校正球が具備される校正球構造体に関する校正球情報を取得する校正球情報取得工程と、プローブに関するプローブ情報を取得するプローブ情報取得工程と、校正球情報及びプローブ情報を参照して、プローブを用いて校正球を測定する際にプローブが移動する校正経路を生成する校正経路生成工程と、校正球情報及びプローブ情報を参照して、校正経路を移動するプローブが校正球構造体と衝突するか否かを判定する衝突検知判定工程と、衝突検知判定工程において、プローブが校正球構造体と衝突しないと判定された校正経路を適用してプローブを移動させ、プローブを用いて校正球を測定する校正球測定工程と、を実行するプローブ校正方法である。
【0012】
本開示の第１態様に係るプローブ校正方法によれば、校正経路を自動生成する際に、校正球構造体に関する校正球情報及びプローブに関するプローブ情報が取得され、校正球情報及びプローブ情報に基づく校正経路が自動生成される。これにより、操作者が校正経路のパラメータ入力等の手動操作をせずに校正経路が自動生成される。
【0013】
また。自動生成された校正経路について、プローブと校正球構造体との衝突検知判定が実施され、衝突しないと判定された場合に自動生成された校正経路を適用して校正球の測定が実施される。これにより、プローブの自動校正における安全性が確保される。
【0014】
プローブは、校正球に接触させる接触子及び接触子を先端に支持し、プローブ支持シャフトに基端が支持されるスタイラスを備える態様を適用し得る。
【0015】
プローブは、プローブの姿勢を変更する構造を有するヘッドを用いて支持される態様を適用し得る。
【0016】
第２態様に係るプローブ校正方法は、第１態様のプローブ校正方法において、コンピュータが、衝突検知判定工程において、プローブが校正球構造体と衝突すると判定された場合に、校正経路を構成するプロービング目標点を規定するパラメータを調整するパラメータ調整工程を実行し、衝突検知判定工程は、パラメータ調整工程において調整されたパラメータに基づき生成された校正経路について、プローブが校正球構造体と衝突するか否かを判定してもよい。
【0017】
かかる態様によれば、プローブと校正球構造体との衝突が発生すると判定される場合に、プロービング目標点を規定するパラメータが調整される。これにより、パラメータ調整における操作者の手動操作が回避される。
【0018】
パラメータ調整の例として、プローブ情報の調整を適用してもよい。
【0019】
第３態様に係るプローブ校正方法は、第１態様又は第２態様のプローブ校正方法において、コンピュータが、パラメータ調整工程の実施回数が規定の回数を超えるか否かを判定する調整回数判定工程と、調整回数判定工程において、パラメータ調整工程の実施回数が規定回数を超えると判定された場合に、パラメータ調整工程の実施回数が規定回数を超えることを表す情報を報知する報知工程と、を実行してもよい。
【0020】
かかる態様によれば、パラメータ調整の回数が制限され、かつ、自動校正が困難な場合に手動校正への変更が促進される。これにより、自動校正の長期間化が抑制される。
【0021】
第４態様に係るプローブ校正方法は、第１態様から第３態様のいずれか一態様のプローブ校正方法において、校正球構造体は、校正球を先端に支持する校正球支持シャフトと、校正球構造体が載置される載置面に対して立設させる校正球支持台であり、校正球支持シャフトの基端を支持する校正球支持台と、を備え、校正球情報取得工程は、校正球の半径、載置面に対して平行となる面における基準方向に対する校正球支持シャフトの回転角、載置面と直交する方向に対する校正球支持シャフトの倒れ角及び校正球支持シャフトの軸と直交する断面における最大長さを校正球情報として取得してもよい。
【0022】
かかる態様において、校正球支持シャフトが円筒形状の場合、校正球支持シャフトの軸と直交する断面における最大長さとして、校正球支持シャフトの直径を取得してもよい。
【0023】
第５態様に係るプローブ校正方法は、第１態様から第４態様のいずれか一態様のプローブ校正方法において、プローブは、校正球へ接触させる球形状の接触子を先端に支持するスタイラスを備え、プローブ情報取得工程は、プローブに適用される基準面と直交する方向に対するスタイラスの倒れ角、基準面に対して平行となる面における基準方向に対するスタイラスの回転角及び接触子の半径をプローブ情報として取得してもよい。
【0024】
かかる態様において、プローブに適用される基準面として、校正球構造体の載置面を適用してもよい。
【0025】
第６態様に係るプローブ校正方法は、第１態様から第５態様のいずれか一態様のプローブ校正方法において、プローブは、校正球へ接触させる球形状の接触子を先端に支持するスタイラスを備え、校正経路生成工程は、スタイラスの延びる方向を基準とするスタイラス基準座標系における校正経路を、プローブが具備される装置に適用されるマシン座標系へ変換する座標系変換工程が含まれてもよい。
【0026】
かかる態様において、校正経路を構成する点を表す位置ベクトルをスタイラス基準座標系からマシン座標系へ変換してもよい。
【0027】
第７態様に係るプローブ校正方法は、第１態様から第６態様のいずれか一態様のプローブ校正方法において、衝突検知判定工程は、校正経路が校正球構造体と交差するか否かを判定し、校正経路が校正球構造体と交差すると判定される場合は、プローブが校正球構造体と衝突すると判定してもよい。
【0028】
かかる態様において、プロービング目標点と校正球構造体における校正球を支持する部分との間の距離に基づき、プローブと校正球構造体が衝突検知判定を実施してもよい。
【0029】
第８態様に係るプローブ校正方法は、第１態様から第７態様のいずれか一態様のプローブ校正方法において、プローブは、校正球へ接触させる球形状の接触子を先端に支持するスタイラスを備え、校正経路生成工程は、校正経路において、接触子を校正球へ接触させてプローブが校正球を測定する第１プロービング目標点として、スタイラスが延びるスタイラス方向へプローブを移動させて校正球と接触した位置を設定し、校正経路において、接触子を校正球へ接触させてプローブが校正球を測定する第２プロービング目標点として、第１プロービング目標点と校正球の中心とを通る方向に対して直交する平面のうち、外周の長さが最大となる最大周長平面の外周における位置を設定してもよい。
【0030】
かかる態様によれば、校正球の極に対して第１プロービング目標点が設定され、校正球の赤道に対して第２プロービング目標点が設定される。これにより、校正球の極の側の半分に対して測定が実施され、一定の測定精度が維持される校正球の測定が可能である。また、校正経路が校正球の極の側の半分に限定されるので、校正球の全体に対して校正経路が設定される場合と比較してプローブの移動範囲が限定され、プローブと校正球構造体との衝突回避が促進される。
【0031】
第９態様に係るプローブ校正方法は、第８態様のプローブ校正方法において、校正経路生成工程は、校正経路において接触子が通過する第１経路点として、第１プロービング目標点から延びる校正球の法線の方向に、校正球の中心から規定の第１距離を有する位置を設定し、校正経路において接触子が通過する第２経路点として、第２プロービング目標点から延びる校正球の法線の方向に、校正球の中心から規定の第２距離を有する位置を設定してもよい。
【0032】
かかる態様によれば、第１プロービング目標点から第２プロービング目標点へプローブを移動させる際に、プローブを校正球から規定の距離が離された経路点を通過させる。これにより、第１プロービング目標点から第２プロービング目標点へプローブを移動させる際におけるプローブと校正球との衝突が回避される。
【0033】
第１０態様に係るプローブ校正方法は、第９態様のプローブ校正方法において、第１距離をＬｓ１とし、第２距離をＬｓ２とし、校正球の半径をＲｃとし、接触子の半径をＲｓとし、校正球の半径Ｒｃ及び接触子の半径Ｒｓに基づき規定される第１安全距離をＣ１とする場合に、第１距離Ｌｓ１は、Ｌｓ１＝（Ｒｃ＋Ｒｓ＋Ｃ１）×２1/2と表され、第２距離Ｌｓ２は、Ｌ２＝（Ｒｃ＋Ｒｓ＋Ｃ１）×２1/2と表されてもよい。
【0034】
かかる態様において、第１安全距離Ｃ１は、接触子の半径Ｒｓ以上、校正球の半径Ｒｃ以下としてもよい。
【0035】
第１１態様に係るプローブ校正方法は、第９態様又は第１０態様のプローブ校正方法において、校正経路生成工程は、校正経路において、接触子を校正球へ接触させてプローブが校正球を測定する第３プロービング目標点として、最大周長平面の外周における位置を設定し、校正経路において接触子が通過する第３経路点として、第３プロービング目標点から延びる校正球の法線の方向に、校正球の中心から規定の第３距離を有する位置を設定し、第２プロービング目標点から第３プロービング目標点へ接触子を移動させる際に、第２経路点から第１経路点へ接触子を移動させ、第１経路点から第３経路点へ接触子を移動させ、第３経路点から第３プロービング目標点へ接触子を移動させる校正経路を生成してもよい。
【0036】
かかる態様によれば、第２プロービング目標点から第３プロービング目標点までのプローブの移動において、校正球から規定の距離が離された第１経路点、第２経路及び点第３経路点を通過する。これにより、プローブと校正球との衝突が回避される。
【0037】
また、第２プロービング目標点から第３プロービング目標点までのプローブの移動において、校正球における支持される側と反対側の第１経路点を通過する。これにより、校正球における支持される側へのプローブの移動が抑制される。
【0038】
第１２態様に係るプローブ校正方法は、第１１態様のプローブ校正方法において、第３距離をＬｓ３とし、校正球の半径をＲｃとし、接触子の半径をＲｓとし、第１安全距離をＣ１とする場合に、第３距離Ｌｓ３は、Ｌｓ３＝（Ｒｃ＋Ｒｓ＋Ｃ１）×２1/2と表されてもよい。
【0039】
かかる態様において、第１安全距離Ｃ１は、接触子の半径Ｒｓ以上、校正球の半径Ｒｃ以下としてもよい。
【0040】
第１３態様に係るプローブ校正方法は、第８態様から第１２態様のいずれか一態様のプローブ校正方法において、校正球構造体は、校正球を先端に支持する校正球支持シャフトと、校正球構造体が載置される載置面に対して立設させる校正球支持台であり、校正球支持シャフトの基端を支持する校正球支持台と、を備え、衝突検知判定工程は、第２プロービング目標点及び校正球の外周面に沿う第１プロービング目標点から第２プロービング目標点までの経路に位置する第２中間点が、校正球支持シャフトと接触するか否かを判定してもよい。
【0041】
かかる態様によれば、第２プロービング目標点が、校正球支持シャフトの側へ規定される場合であっても、第２プロービング目標点を測定する際のプローブと校正球支持シャフトとの衝突が回避される。
【0042】
第１４態様に係るプローブ校正方法は、第１３態様のプローブ校正方法において、衝突検知判定工程は、校正球支持シャフトの重心を通り、校正球支持シャフトが延在する方向へ延びる校正球支持シャフトの軸と校正球とが接触する校正球支持点と、第２プロービング目標点及び第２中間点のそれぞれとの校正球の外周面に沿う評価距離をＬｅとし、校正球の直径をＤｓｃとし、校正球の半径Ｒｃ及び接触子の半径Ｒｓに基づき規定される第２安全距離をＣ２とする場合に、評価距離Ｌｅが、Ｌｅ＞（Ｄｓｃ／２）＋Ｃ２を満たす場合に、プローブと校正球構造体が衝突しないと判定してもよい。
【0043】
かかる態様において、第２安全距離Ｃ２は、接触子の半径Ｒｓ以上、校正球の半径Ｒｃ以下としてもよい。
【0044】
本開示の第１５態様に係るプログラムは、プローブを用いて校正球を測定し、校正球の測定結果に基づきプローブを校正するプログラムであって、コンピュータに、校正球が具備される校正球構造体に関する校正球情報を取得する校正球情報取得機能、プローブに関するプローブ情報を取得するプローブ情報取得機能、校正球情報及びプローブ情報を参照して、プローブを用いて校正球を測定する際にプローブが移動する校正経路を生成する校正経路生成機能、校正球情報及びプローブ情報を参照して、校正経路を移動するプローブが校正球構造体と衝突するか否かを判定する衝突検知判定機能、及び衝突検知判定機能を用いて、プローブが校正球構造体と衝突しないと判定された校正経路を適用してプローブを移動させて、プローブを用いて校正球を測定する測定機能を実現させるプログラムである。
【0045】
本開示の第１５態様に係るプログラムによれば、本開示の第１態様に係るプローブ校正方法と同様の作用効果を得ることが可能である。第１態様から第１４態様に係るプローブ校正方法の構成要件は、他の態様に係るプログラムの構成要件へ適用し得る。
【0046】
本開示の第１６態様に係る制御装置は、プローブを用いて校正球を測定し、校正球の測定結果に基づきプローブの校正を制御する制御装置であって、校正球が具備される校正球構造体に関する校正球情報を取得する校正球情報取得部と、プローブに関するプローブ情報を取得するプローブ情報取得部と、校正球情報及びプローブ情報を参照して、プローブを用いて校正球を測定する際にプローブが移動する校正経路を生成する校正経路生成部と、校正球情報及びプローブ情報を参照して、校正経路を移動するプローブが校正球構造体と衝突するか否かを判定する衝突検知判定部と、衝突検知判定部において、プローブが校正球構造体と衝突しないと判定された校正経路を適用してプローブを移動させて、プローブを用いて校正球を測定する校正球測定部と、を備えた制御装置である。
【0047】
本開示の第１６態様に係る制御装置によれば、本開示の第１態様に係るプローブ校正方法と同様の作用効果を得ることが可能である。第１態様から第１４態様に係るプローブ校正方法の構成要件は、他の態様に係る制御装置の構成要件へ適用し得る。
【0048】
第１７態様に係る制御装置は、第１６態様の制御装置において、校正球情報を表す第１表示信号を表示装置へ送信する表示制御部を備えてもよい。
【0049】
かかる態様によれば、取得される校正球情報を操作者が視認し得る。
【0050】
第１８態様に係る制御装置は、第１６態様又は第１７態様の制御装置において、衝突検知判定部の判定結果を表す第２表示信号を表示装置へ送信する表示制御部を備えてもよい。
【0051】
かかる態様によれば、衝突検知判定の判定結果を操作者が視認し得る。
【0052】
本開示の第１９態様に係る測定装置は、測定対象物の測定点へ接触させて、測定対象物を測定するプローブと、プローブを用いて校正球を測定し、校正球の測定結果に基づきプローブの校正を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、校正球が具備される校正球構造体に関する校正球情報を取得する校正球情報取得部と、プローブに関するプローブ情報を取得するプローブ情報取得部と、校正球情報及びプローブ情報を参照して、プローブを用いて校正球を測定する際にプローブが移動する校正経路を生成する校正経路生成部と、校正球情報及びプローブ情報を参照して、校正経路を移動するプローブが校正球構造体と衝突するか否かを判定する衝突検知判定部と、衝突検知判定部において、プローブが校正球構造体と衝突しないと判定された校正経路を適用してプローブを移動させ、プローブを用いて校正球を測定する校正球測定部と、を備えた測定装置である。
【0053】
本開示の第１９態様に係る測定装置によれば、本開示の第１態様に係るプローブ校正方法と同様の作用効果を得ることが可能である。第１態様から第１４態様に係るプローブ校正方法の構成要件は、他の態様に係る測定装置の構成要件へ適用し得る。
【0054】
第１９態様に係る測定装置の例として、三次元の測定対象物を測定する三次元測定機が挙げられる。測定装置の例として、輪郭形状測定機、円心度測定機及び円筒形状測定機等が挙げられる
【発明の効果】
【0055】
本発明によれば、校正経路を自動生成する際に、校正球構造体に関する校正球情報及びプローブに関するプローブ情報が取得され、校正球情報及びプローブ情報に基づく校正経路が自動生成される。これにより、操作者が校正経路のパラメータ入力等の手動操作をせずに校正経路が自動生成される。
【0056】
また。自動生成された校正経路について、プローブと校正球構造体との衝突検知判定が実施され、衝突しないと判定された場合に自動生成された校正経路を適用して校正球の測定が実施される。これにより、プローブの自動校正における安全性が確保される。
【0057】
プローブは、校正球に接触させる接触子及び接触子を先端に支持し、プローブ本体に基端が支持されるスタイラスを備える態様を適用し得る。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】実施形態に係る三次元測定機の全体構成図である。
【図3】実施形態に係るプローブ校正方法の手順を示すフローチャートである。
【図4】実施形態に係るプローブ校正方法に適用される校正球の例及びスタイラスの例を示す模式図である。
【図5】校正球情報に含まれるシャフト回転角の説明図である。
【図6】校正球情報に含まれるシャフト倒れ角の説明図である。
【図7】校正球情報に含まれるシャフト直径の説明図である。
【図8】スタイラス角度情報に含まれるスタイラス倒れ角の説明図である。
【図9】スタイラス角度情報に含まれるスタイラス回転角の説明図である。
【図10】自動経路生成におけるプロービング目標点の模式図である。
【図11】プロービング目標点の具体例を示す表である。
【図12】座用変換の模式図である。
【図13】自動経路生成における経路点の模式図である。
【図14】第１退避距離の模式図である。
【図15】校正経路情報の一例を示す表である。
【図16】衝突検知判定の模式図である。
【図17】衝突検知判定における評価点の模式図である。
【図18】衝突判定式の説明図である。
【図19】パラメータ調整の模式図である。
【図20】パラメータ調整データの具体例を示す表である。
【図21】校正球情報入力画面の具体例を示す説明図である。
【図22】衝突検知判定結果表示画面の具体例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0059】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。本明細書では、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明は適宜省略する。
【0060】
［実施形態に係る三次元測定機の全体構成］
図１は実施形態に係る三次元測定機の全体構成図である。三次元測定機１０は、測定対象物であるワークの測定点の座標値を取得し、ワークの三次元形状の測定及びワークに含まれる幾何要素の解析を実施する。なお、三次元測定機は、英語表記Coordinate Measuring Machineの省略語を用いてＣＭＭと称されることがある。また、実施形態に記載の三次元測定機は測定装置の一例である。
図１は実施形態に係る三次元測定機の全体構成図である。三次元測定機１０は、測定対象物であるワークの測定点の座標値を取得し、ワークの三次元形状の測定及びワークに含まれる幾何要素の解析を実施する。なお、三次元測定機は、英語表記Coordinate Measuring Machineの省略語を用いてＣＭＭと称されることがある。また、実施形態に記載の三次元測定機は測定装置の一例である。
【0061】
同図に示す三次元測定機１０は、架台１２、テーブル１４、右Ｙキャリッジ１６Ｒ、左Ｙキャリッジ１６Ｌ、Ｘガイド１８、Ｘキャリッジ２０、Ｚキャリッジ２２及びヘッド２４を備える。
【0062】
架台１２はテーブル１４の下面を支持する支持台である。テーブル１４は定盤が適用される。テーブル１４は、上面のＸ軸方向における一方の端部に右Ｙキャリッジ１６Ｒが立設され、他方の端部に左Ｙキャリッジ１６Ｌが立設される。
【0063】
テーブル１４のＸ軸方向における両端部の上面及び側面は、Ｙ軸方向に沿って右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌが摺動する摺動面が形成される。また、右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌは、テーブル１４の摺動面に対向する位置にエアベアリングが具備される。すなわち、右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌは、テーブル１４を用いて、Ｙ軸方向について移動自在に支持される。なお、右Ｙキャリッジ１６Ｒ及び左Ｙキャリッジ１６Ｌに具備されるエアベアリングの図示を省略する。
【0064】
Ｘガイド１８は、右Ｙキャリッジ１６Ｒを用いてＸ軸方向の一方の端部が支持され、左Ｙキャリッジ１６Ｌを用いてＸ軸方向の他方の端部が支持される。右Ｙキャリッジ１６Ｒ、左Ｙキャリッジ１６Ｌ及びＸガイド１８は門型フレーム２６を構成する。門型フレーム２６は、Ｙ軸方向について移動自在に構成される。
【0065】
Ｘガイド１８は、Ｘキャリッジ２０が摺動する摺動面がＸ軸方向に沿って形成される。Ｘキャリッジ２０は、Ｘガイド１８の摺動面に対向する位置にエアベアリングが具備される。Ｘキャリッジ２０は、Ｘガイド１８を用いてＸ軸方向について移動自在に支持される。なお、Ｘガイド１８の摺動面に対向する位置に具備されるエアベアリングの図示を省略する。
【0066】
Ｚキャリッジ２２は、Ｘキャリッジ２０を用いて、Ｚ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｘキャリッジ２０は、Ｚ軸方向についてＺキャリッジ２２を案内するエアベアリングが具備される。なお、Ｚ軸方向についてＺキャリッジ２２を案内するエアベアリングの図示を省略する。
【0067】
ヘッド２４は、Ｚキャリッジ２２の下端に取り付けられる。ヘッド２４は、プローブヘッド２４Ａ、プローブモジュール２４Ｂ及びスタイラス２４Ｃを含むプローブ２４Ｆが取り付けられる。スタイラス２４Ｃは、スタイラスシャフト２４Ｄ及びチップ２４Ｅを含んで構成される。また、スタイラス２４Ｃは、スタイラスシャフト２４Ｄをプローブモジュール２４Ｂへ取り付ける取付部を含む。なお、取付部の図示を省略する。図１には、１つのスタイラス２４Ｃを備えるシングルスタイラスタイプのプローブ２４Ｆが図示される。
【0068】
ヘッド２４は、チップ２４Ｅを無段階に位置決めし得る無段階位置決め機構を備える５軸同時制御プローブヘッドを適用し得る。５軸には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を含み、更に、回転方向を示すＡ軸及びＢ軸が含まれる。なお、実施形態に記載のチップ２４Ｅは、校正球へ接触させる接触子であり、球形状を有する接触子の一例である。
【0069】
三次元測定機１０は、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部及びＺ駆動部を備える。Ｘ駆動部はＸ軸方向に沿ってＸキャリッジ２０を移動させる。Ｙ駆動部はＹ軸方向に沿って門型フレーム２６を移動させる。Ｚ駆動部はＺ軸方向に沿ってＺキャリッジ２２を移動させる。
【0070】
三次元測定機１０は、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部及びＺ駆動部を適宜動作させて、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向について、任意の位置へヘッド２４を移動させ得る。なお、図１ではＸ駆動部、Ｙ駆動部及びＺ駆動部の図示を省略する。Ｘ駆動部、Ｙ駆動部及びＺ駆動部は、駆動部２８として図２に図示する。
【0071】
三次元測定機１０は、プローブヘッド２４Ａに対して、プローブモジュール２４Ｂ及びスタイラス２４Ｃを、Ｚ軸方向に直交する回転軸ＲＳAの回りに一体に回転させるＡ軸駆動部を備える。
【0072】
また、三次元測定機１０は、Ｚ軸方向に平行となる回転軸ＲＳBの回りにプローブヘッド２４Ａを回転させるＢ軸駆動部を備える。Ａ軸駆動部及びＢ軸駆動部は、スタイラス２４Ｃを任意の姿勢に設定し得る。なお、図１ではＡ軸駆動部及びＢ軸駆動部の図示を省略する。Ａ軸駆動部及びＢ軸駆動部は、駆動部２８として図２に図示する。
【0073】
Ｘガイド１８は、Ｘ軸方向位置検出用リニアスケールが具備される。また、Ｘキャリッジ２０はＸ軸方向位置検出ヘッドが具備される。Ｘ軸方向位置検出ヘッドは、Ｘ軸方向位置検出用リニアスケールの値を読み取り、Ｘ軸方向位置検出信号を出力する。
【0074】
テーブル１４は、Ｘ軸方向における一方の端の側面にＹ軸方向位置検出用リニアスケールが具備される。また、右Ｙキャリッジ１６ＲはＹ軸方向位置検出ヘッドが具備される。Ｙ軸方向位置検出ヘッドは、Ｙ軸方向位置検出用リニアスケールの値を読み取り、Ｙ軸方向位置検出信号を出力する。
【0075】
Ｚキャリッジ２２は、Ｚ軸方向位置検出用リニアスケールが具備される。また、Ｘキャリッジ２０はＺ軸方向位置検出ヘッドが具備される。Ｚ軸方向位置検出ヘッドは、Ｚ軸方向位置検出用リニアスケールの値を読み取り、Ｚ軸方向位置検出信号を出力する。
【0076】
ヘッド２４は、スタイラス２４Ｃの回転角度を検出するエンコーダが具備される。スタイラス２４Ｃの回転角度は、回転軸ＲＳAの回りを回転する際のＡ軸方向における回転角度θA及び回転軸ＲＳBの回りを回転する際のＢ軸方向における回転角度θBが適用される。
【0077】
ヘッド２４は、チップ２４Ｅのワークへの接触を検出する接触センサを備える。接触センサは接触検出信号を出力する。すなわち、三次元測定機１０は、ワークにおける任意の測定点へのチップ２４Ｅの接触を検出した際に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置検出信号を取得し、かつ、Ａ軸方向及びＢ軸方向の回転角度検出信号を取得し、チップ２４Ｅの座標値を導出し得る。ここで、測定点へのチップ２４Ｅの接触とは、規定の測定点に対してチップ２４Ｅを位置決めし、チップ２４Ｅを停止させて、測定点に対してチップ２４Ｅが振れる状態である。チップ２４Ｅの接触の検出とは、測定点に対してチップ２４Ｅを停止させた際に、測定点とチップ２４Ｅとが接触しているか、又は非接触であるかを検出する。
【0078】
三次元測定機１０は、コントローラ３０及びコンピュータ４０を備える。コントローラ３０及びコンピュータ４０は、三次元測定機１０の測定制御部として機能する。コントローラ３０は、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、Ａ軸駆動部及びＢ軸駆動部へ制御信号を送信し、チップ２４Ｅの位置及びスタイラス２４Ｃの姿勢を制御する。
【0079】
コントローラ３０は、ジョイスティック及び操作ボタン等を備えるコントローラ操作部３２を備える。コントローラ操作部３２は、ヘッド２４を手動操作する際に操作される。
【0080】
コントローラ３０は、通信インターフェースを備える。コントローラ３０は、通信インターフェースを介して、各種の位置検出ヘッド及び接触センサ等と電気接続される。コントローラ３０は、各種の位置検出ヘッド及び接触センサ等が出力する各種の検出信号を取得する。
【0081】
コントローラ３０は、通信インターフェースを介して、コンピュータ４０と通信可能に接続される。コントローラ３０とコンピュータ４０との通信プロトコルは、ＴＣＰ／ＩＰを適用し得る。なお、ＴＣＰはTransmission Control Protocolの省略語である。また、ＩＰはInternet Protocolの省略語である。
【0082】
コンピュータ４０は、三次元測定機１０の各種の機能に対応する命令が含まれるソフトウェア８１が記憶されるコンピュータ可読媒体８２を備える。また、コンピュータ４０は、ソフトウェア８１の各種の命令を実行するプロセッサ８３を備える。プロセッサ８３は、非一時的な有体物であるコンピュータ可読媒体８２へ記憶されるソフトウェア８１の各種の命令を実行して、三次元測定機１０の各種の機能を実現する。なお、ソフトウェアはプログラムと同義である。以下、ソフトウェアはプログラムと称する場合がある。
【0083】
コンピュータ４０は、測定データを取得し、取得した測定データを解析し、解析結果を出力する。解析結果は、ディスプレイ５０へ表示させてもよいし、印刷装置を用いて印刷用紙へ印刷させてもよい。
【0084】
三次元測定機１０は、ディスプレイ５０及び入力装置５２を備える。ディスプレイ５０は、コンピュータ４０から送信される表示信号に基づき、三次元測定機１０における各種の情報を表示する。
【0085】
入力装置５２は、キーボート及びマウス等が含まれる。入力装置５２はユーザが入力する各種の情報を表す信号をコンピュータ４０へ送信する。コンピュータ４０は、入力装置５２から送信される信号に基づき、各種の処理を実施する。ディスプレイ５０はタッチパネル方式を適用して、入力装置５２と一体に構成してもよい。
【0086】
［三次元測定機の電気的構成］
図２は図１に示す三次元測定機に適用される電気的構成を示す機能ブロック図である。コンピュータ４０は、駆動制御部６０を備える。ワークの自動測定が実施される場合に、駆動制御部６０はコントローラ３０へ指令信号を送信する。
図２は図１に示す三次元測定機に適用される電気的構成を示す機能ブロック図である。コンピュータ４０は、駆動制御部６０を備える。ワークの自動測定が実施される場合に、駆動制御部６０はコントローラ３０へ指令信号を送信する。
【0087】
コントローラ３０は、コンピュータ４０から送信される指令信号に基づき駆動部２８を制御して、キャリッジ２９を動作させ、かつ、ヘッド２４を回転させ、自動測定を実施する。
【0088】
ワークの手動測定が実施される場合に、コントローラ３０はコントローラ操作部３２の操作に応じて駆動部２８を制御して、キャリッジ２９を動作させ、かつ、ヘッド２４を回転させる。
【0089】
なお、図２に示す駆動部２８は、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、Ａ軸回転駆動部及びＢ軸回転駆動部が含まれる。また、キャリッジ２９は、図１に示すＸキャリッジ２０、右Ｙキャリッジ１６Ｒ、左Ｙキャリッジ１６Ｌ及びＺキャリッジ２２が含まれる。
【0090】
コンピュータ４０は、モード設定部６２を備える。モード設定部６２は、三次元測定機１０の動作モードを設定する。三次元測定機１０の動作モードは、自動測定モード、手動測定モード及び校正モードが含まれる。
【0091】
自動測定モードは、測定プログラムを実行してワークの自動測定を実施する場合に設定される動作モードである。手動測定モードは、オペレータがコントローラ操作部３２を操作してヘッド２４を移動させて、ワークを測定する場合に設定される動作モードである。
【0092】
校正モードは、プローブ２４Ｆの校正を実施するモードである。三次元測定機１０は、プローブ２４Ｆを用いて校正球を測定し、測定結果に基づきプローブ２４Ｆの校正情報を生成する。三次元測定機１０は、プローブ２４Ｆの校正情報を用いてワークの測定データを補正する。プローブ２４Ｆの校正は、自動校正と手動校正との切り替えが可能である。
【0093】
モード設定部６２は、モード設定情報を取得し、モード設定情報に応じて、三次元測定機１０の動作モードを設定する。コンピュータ４０は、設定された動作モードをディスプレイ５０へ表示させてもよい。
【0094】
コンピュータ４０は、測定データ取得部６４を備える。測定データ取得部６４は、ワークの測定データとして、ワークの測定点へ接触させたチップ２４Ｅの座標値を表すプロービング信号をヘッド２４から取得する。
【0095】
測定データ取得部６４は、三次元測定機１０が自動測定モードに設定されている場合に、ワークに対して予め規定される測定点に接触させたチップ２４Ｅの座標値を表すプロービング信号を取得する。
【0096】
測定データ取得部６４は、三次元測定機１０が手動測定モードに設定されている場合に、ユーザが定義した測定点の座標値を表すプロービング信号を取得する。ユーザは、コントローラ操作部３２を操作して測定点を定義し得る。
【0097】
測定データ取得部６４を介して取得された測定点におけるチップ２４Ｅの座標値は、測定点の識別情報と関連付けされ、記憶される。測定点の識別情報は、複数の測定点に対して付与される連続番号、測定対象における測定点の部位名等を適用し得る。測定点の識別情報は、複数の情報の組み合わせを適用し得る。測定データ取得部６４を用いて取得される測定データ８４は、メモリ８２Ａへ記憶される。
【0098】
コンピュータ４０は、校正球情報取得部６５を備える。校正球情報取得部６５はプローブ２４Ｆの校正を実施する際に、プローブ２４Ｆを用いて測定される校正球に関する校正球情報８５を校正の事前に取得する。校正球情報取得部６５を用いて取得される校正球情報８５は、メモリ８２Ａへ記憶される。
【0099】
校正球情報８５は、校正球の半径、校正球を支持する校正球支持シャフトの回転角、校正球支持シャフトの倒れ角及び校正球支持シャフトの直径が含まれる。校正球情報８５の詳細は後述する。校正球情報８５の取得は、入力装置５２を用いて操作者が入力してもよいし、センサ等を用いて校正球構造体が自動計測され取得されてもよい。
【0100】
コンピュータ４０は、スタイラス角度情報取得部６６を備える。スタイラス角度情報取得部６６は、プローブヘッド２４Ａに対するスタイラス２４Ｃの角度に関するスタイラス角度情報８６を取得する。スタイラス角度情報取得部６６を用いて取得されるスタイラス角度情報８６は、メモリ８２Ａへ記憶される。
【0101】
スタイラス角度情報８６は、スタイラス２４Ｃの倒れ角、スタイラス２４Ｃの回転角及びチップ２４Ｅの半径が含まれる。スタイラス角度情報８６の詳細は後述する。スタイラス角度情報８６の取得は、入力装置５２を用いて操作者が入力してもよいし、センサ等を用いてスタイラス２４Ｃが自動計測され取得されてもよい。なお、実施形態に記載のスタイラス角度情報８６は、プローブ情報の一例である。
【0102】
コンピュータ４０は、自動経路生成部６８を備える。自動経路生成部６８は、プローブ２４Ｆの自動校正に適用される校正経路であり、プローブ２４Ｆに具備されるチップ２４Ｅが通過するルートである校正経路を生成する。校正経路は、校正経路情報８７としてメモリ８２Ａへ記憶される。
【0103】
コンピュータ４０は、衝突検知判定部７４を備える。衝突検知判定部７４は、自動校正が実施される際に校正経路を移動するプローブ２４Ｆにおいて、校正球を含む校正球構造体へチップ２４Ｅが衝突するか否かを判定する。
【0104】
コンピュータ４０は、パラメータ調整部７８える。パラメータ調整部７８は、衝突検知判定部７４が校正球を含む校正球構造体へチップ２４Ｅが衝突すると判定する場合に、プローブ２４Ｆの校正経路のパラメータを調整する。パラメータ調整部７８は、パラメータが調整されたプローブ２４Ｆの校正経路を、校正経路情報８７としてメモリ８２Ａへ記憶する。パラメータ調整部７８は、パラメータが調整された後の校正経路を、パラメータが調整される前の校正経路とは別に記憶してもよいし、パラメータが調整される前の校正経路を上書きして更新してもよい。
【0105】
ここで、チップ２４Ｅの校正球構造体への衝突とは、チップ２４Ｅが移動する期間において、校正球構造体へチップ２４Ｅの一部が触れる状態である。換言すると、チップ２４Ｅの校正球構造体への衝突とは、一定以上の速さを有するチップ２４Ｅが校正球構造体と触れる状態を意味する。
【0106】
コンピュータ４０は、校正処理部７９備える。校正処理部７９は、校正経路情報８７に基づき、プローブ２４Ｆの校正処理を実施する。プローブ２４Ｆの校正処理の詳細は後述する。
【0107】
コンピュータ４０は、入力信号取得部７０を備える。入力信号取得部７０は、入力装置５２から送信される入力情報を表す信号を取得する。コンピュータ４０は、入力情報に基づき各種の制御を実施する。
【0108】
コンピュータ４０は、表示制御部７２を備える。表示制御部７２は、ディスプレイ５０へ表示信号を送信する。ディスプレイ５０は、表示制御部７２から送信される表示信号に基づき、三次元測定機１０における各種の情報を表示する。
【0109】
コンピュータ４０は、コンピュータ可読媒体８２を備える。コンピュータ可読媒体８２は、主記憶装置であるメモリ８２Ａ及び補助記憶装置であるストレージ８２Ｂを含み得る。コンピュータ可読媒体８２は、半導体メモリ、ハードディスク装置及びソリッドステートドライブ等を適用し得る。コンピュータ可読媒体８２は、複数のデバイスの組み合わせを適用し得る。
【0110】
コンピュータ可読媒体８２は、各種のソフトウェア８１、測定データ８４、校正球情報８５、スタイラス角度情報８６及び校正経路情報８７等が記憶される。すなわち、コンピュータ可読媒体８２は、各種のソフトウェア８１が記憶される領域、測定データ８４が記憶される領域、校正球情報８５が記憶される領域、スタイラス角度情報８６が記憶される領域及び校正経路情報８７が記憶される領域が含まれる。コンピュータ可読媒体８２は、各種のソフトウェア８１を実行する際に使用される各種のパラメータが記憶される領域が含まれていてもよい。
【0111】
コンピュータ４０に具備される各種の処理部は、図１に示すプロセッサ８３を用いて実現される。プロセッサは、汎用的なデバイスであるＣＰＵを適用してもよいし、専用のデバイスを適用してもよい。なお、ＣＰＵはCentral Processing Unitの省略語である。１つの処理部は１つのプロセッサを用いて構成されてもよいし、複数のプロセッサを用いて構成されてもよい。複数の処理部が１つのプロセッサを用いて構成されてもよい。複数のプロセッサは、同じ種類のデバイスが用いられてもよいし、互いに異なる種類のデバイスが用いられてもよい。
【0112】
コンピュータ４０は、パーソナルコンピュータであってもよいし、ワークステーションであってもよい。コンピュータ４０は仮想マシンであってもよい。コンピュータ４０は、三次元測定機１０の外部装置として構成され、ネットワークを介して三次元測定機１０と通信自在に接続されてもよい。
【0113】
なお、実施形態に記載のコンピュータ４０は、制御装置の一例である。実施形態に記載のスタイラス角度情報取得部６６は、プローブ情報取得部の一例である。実施形態に記載の自動経路生成部６８は、校正経路生成部の一例である。実施形態に記載の校正処理部７９は、校正球測定部の一例である。
【0114】
［実施形態に係るプローブ校正方法の手順］
図３は実施形態に係るプローブ校正方法の手順を示すフローチャートである。情報取得工程Ｓ１０では、図２に示す校正球情報取得部６５は、校正球情報８５を取得する。また、情報取得工程Ｓ１０では、スタイラス角度情報取得部６６は、スタイラス角度情報８６を取得する。情報取得工程Ｓ１０は、校正球情報８５を取得する校正球情報取得工程及びスタイラス角度情報８６を取得するスタイラス角度情報取得工程が含まれる。情報取得工程Ｓ１０の後に自動経路生成工程Ｓ１２へ進む。なお、実施形態に記載の情報取得工程Ｓ１０は、プローブ情報取得工程の一例である。
図３は実施形態に係るプローブ校正方法の手順を示すフローチャートである。情報取得工程Ｓ１０では、図２に示す校正球情報取得部６５は、校正球情報８５を取得する。また、情報取得工程Ｓ１０では、スタイラス角度情報取得部６６は、スタイラス角度情報８６を取得する。情報取得工程Ｓ１０は、校正球情報８５を取得する校正球情報取得工程及びスタイラス角度情報８６を取得するスタイラス角度情報取得工程が含まれる。情報取得工程Ｓ１０の後に自動経路生成工程Ｓ１２へ進む。なお、実施形態に記載の情報取得工程Ｓ１０は、プローブ情報取得工程の一例である。
【0115】
自動経路生成工程Ｓ１２では、自動経路生成部６８はプローブ２４Ｆの自動校正に適用される校正経路を生成し、校正経路情報８７として記憶する。自動経路生成工程Ｓ１２の後に、衝突検知判定工程Ｓ１４へ進む。なお、実施形態に記載の自動経路生成工程Ｓ１２は、校正経路生成工程の一例である。
【0116】
衝突検知判定工程Ｓ１４では、衝突検知判定部７４は自動経路生成工程Ｓ１２において生成される校正経路に沿って移動するチップ２４Ｅが、校正球構造体と衝突するか否かを判定する。衝突検知判定工程Ｓ１４において、チップ２４Ｅが校正球構造体と衝突すると判定される場合はＹｅｓ判定となる。Ｙｅｓ判定の場合は、調整回数判定工程Ｓ１６へ進む。
【0117】
調整回数判定工程Ｓ１６では、パラメータ調整部７８は、パラメータ調整工程Ｓ１８の実施回数が規定回数以下であるか否かを判定する。調整回数判定工程Ｓ１６において、パラメータ調整工程Ｓ１８の実施回数が規定回数以下と判定される場合はＹｅｓ判定となる。Ｙｅｓ判定の場合は、パラメータ調整工程Ｓ１８へ進む。
【0118】
パラメータ調整工程Ｓ１８では、パラメータ調整部７８は、校正経路のパラメータの調整を実施する。パラメータ調整工程Ｓ１８の後に自動経路生成工程Ｓ１２へ進む。自動経路生成工程Ｓ１２では、自動経路生成部６８は調整されたパラメータを適用して、新たな校正経路を生成する。
【0119】
一方、調整回数判定工程Ｓ１６において、パラメータ調整工程Ｓ１８の実施回数が規定回数を超えると判断される場合はＮｏ判定となる。Ｎｏ判定の場合は、報知工程Ｓ２０へ進む。報知工程Ｓ２０では、校正処理部７９は、プローブ２４Ｆの自動校正を中止する旨を報知する。校正処理部７９は、ディスプレイ５０へプローブ２４Ｆの自動校正を中止する旨を表す文字情報を表示させてもよい。校正処理部７９は、音声及び警告音などの音情報を適用して、プローブ２４Ｆの自動校正を中止する旨を報知してもよい。
【0120】
衝突検知判定工程Ｓ１４において、チップ２４Ｅが校正球構造体と衝突しないと判定される場合はＮｏ判定となる。Ｎｏ判定の場合は、自動校正開始処理工程Ｓ２２へ進む。自動校正開始処理工程Ｓ２２では、校正処理部７９はプローブ２４Ｆの自動校正の開始処理を実行する。自動校正の開始処理は、校正経路の読み出し処理等が含まれる。自動校正開始処理工程Ｓ２２の後に、自動校正工程Ｓ２４へ進む。
【0121】
自動校正工程Ｓ２４では、校正処理部７９はプローブ２４Ｆの自動校正を実施する。プローブ２４Ｆの自動校正が開始されると、継続判定工程Ｓ２６へ進む。自動校正工程Ｓ２４では、プローブ２４Ｆを用いて１つの測定点に対して複数回の測定を行い、複数回の測定結果の代表値を当該測定点の測定結果としてもよい。なお、実施形態に記載の自動校正工程Ｓ２４は、校正球測定工程の一例である。
【0122】
継続判定工程Ｓ２６では、校正処理部７９はプローブ２４Ｆの自動校正を継続するか否かを判定する。継続判定工程Ｓ２６では、規定の終了条件を満たしていないと判定される場合は、Ｙｅｓ判定となる。Ｙｅｓ判定の場合は、自動校正工程Ｓ２４が継続される。規定の終了条件の例として、プローブ２４Ｆの自動校正の完了及び強制停止指令の取得などが挙げられる。
【0123】
一方、継続判定工程Ｓ２６において、規定の終了条件を満たすと判定される場合は、Ｎｏ判定となる。Ｎｏ判定の場合は、規定の終了処理が実行され、プローブ校正方法の手順は終了される。
【0124】
［プローブ自動校正の詳細］
〔自動校正が適用される校正球の条件〕
図４は実施形態に係るプローブ校正方法に適用される校正球の例及びスタイラスの例を示す模式図である。実施形態に係るプローブ校正方法は、単一のシャフトが１つの校正球を支える構造を有する校正球構造体を用いて実施される。図４に示す校正球構造体１００及び校正球構造体１１０は、いずれも、上記の構造を有している。
〔自動校正が適用される校正球の条件〕
図４は実施形態に係るプローブ校正方法に適用される校正球の例及びスタイラスの例を示す模式図である。実施形態に係るプローブ校正方法は、単一のシャフトが１つの校正球を支える構造を有する校正球構造体を用いて実施される。図４に示す校正球構造体１００及び校正球構造体１１０は、いずれも、上記の構造を有している。
【0125】
すなわち、校正球構造体１００は先端に校正球１０２を支持する校正球支持シャフト１０４を備える。校正球支持シャフト１０４の基端は校正球支持台１０６に支持される。校正球支持シャフト１０４が延びる方向は、校正球支持台１０６が延びる方向に対して交差する。
【0126】
校正球構造体１１０は、先端に校正球１０２を支持する校正球支持シャフト１０４Ａを備える。校正球支持シャフト１０４Ａの基端は校正球支持台１０６に支持される。校正球支持シャフト１０４Ａが延びる方向は、校正球支持台１０６が延びる方向に対して平行となる。
【0127】
一方、校正球構造体１２０は、２つの校正球支持シャフトのそれぞれが、第１校正球１２２Ａ又は第２校正球１２２Ｂを支持する構造を有する。校正球構造体１２０は、実施形態に係るプローブ校正方法に適用されない。
【0128】
すなわち、校正球構造体１２０は、第１校正球支持シャフト１２４Ａの先端に第１校正球１２２Ａが支持され、かつ、第２校正球支持シャフト１２４Ｂの先端に第２校正球１２２Ｂが支持される第１校正球支持シャフト１２４Ａの基端及び第２校正球支持シャフト１２４Ｂの基端は、校正球支持台１２６に支持される。
【0129】
〔自動校正が適用されるスタイラスの条件〕
実施形態に係るプローブ校正方法は、プロービング方向とスタイラスシャフト２４Ｄの延びる方向が一致するスタイラス２４Ｃであり、かつ、１つのプローブに対して１つのスタイラス２４Ｃが具備される。プロービング方向とは、プロービング実施する際に、チップ２４Ｅが移動する方向である。実施形態に係るプローブ校正方法は、図４に示すスタイラス２４Ｃを用いて実施される。
実施形態に係るプローブ校正方法は、プロービング方向とスタイラスシャフト２４Ｄの延びる方向が一致するスタイラス２４Ｃであり、かつ、１つのプローブに対して１つのスタイラス２４Ｃが具備される。プロービング方向とは、プロービング実施する際に、チップ２４Ｅが移動する方向である。実施形態に係るプローブ校正方法は、図４に示すスタイラス２４Ｃを用いて実施される。
【0130】
一方、図４に示すスタイラス１４０は、プロービング方向と第２スタイラスシャフト２４Ｄ２の延びる方向が一致しているが、第１スタイラスシャフト２４Ｄ１の延びる方向が一致せず、交差している。また、図４に示すスタイラス１５０は、複数のチップ２４Ｅを備えている。したがって、実施形態に係るプローブ校正方法には、スタイラス１４０及びスタイラス１５０は用いられない。
【0131】
［校正球情報の具体例］
〔シャフト回転角〕
図５は校正球情報に含まれるシャフト回転角の説明図である。同図に示すＸは、校正球構造体１００が載置される面に設定される直交座標系の一方の軸であり、Ｙは他方の座標軸を表す。図６に示すＸ及びＹについても同様である。校正球構造体１００が載置される面は、図１に示すテーブル１４の上面を適用し得る。
〔シャフト回転角〕
図５は校正球情報に含まれるシャフト回転角の説明図である。同図に示すＸは、校正球構造体１００が載置される面に設定される直交座標系の一方の軸であり、Ｙは他方の座標軸を表す。図６に示すＸ及びＹについても同様である。校正球構造体１００が載置される面は、図１に示すテーブル１４の上面を適用し得る。
【0132】
図５に示す校正球構造体１００は、校正球１０２、校正球支持シャフト１０４及び校正球支持台１０６を備える。校正球構造体１００におけるシャフト回転角Ｒｏｔは、校正球構造体１００の載置面であるＸＹ平面に対して平行となる面において、基準方向であるＸ軸方向に対して校正球支持シャフト１０４が延在する方向がなす角度である。シャフト回転角Ｒｏｔは、０度以上、３６０度未満の範囲で規定される。なお、図５では基準方向となるＸ方向、及び校正球支持シャフト１０４が延在する方向は、一点鎖線を用いて図示される。
【0133】
〔シャフト倒れ角〕
図６は校正球情報に含まれるシャフト倒れ角の説明図である。図６に示すＺはＸＹ平面と直交する方向であり、校正球支持台１０６が延びる方向がＺ軸方向の正方向である。シャフト倒れ角Ｔｉｌｔは、ＸＹ平面と直交する面における、校正球支持台１０６が延びる方向に対して校正球支持シャフト１０４が延びる方向がなす角度である。シャフト倒れ角Ｔｉｌｔは、０度以上、１８０度以下の範囲で規定される。なお、図６には、校正球１０２の半径Ｒｃ及び校正球１０２の中心Ｏｃを図示する。また、同図ではＺ軸方向である校正球支持台１０６が延びる方向、及び校正球支持シャフト１０４が延びる方向は、一点鎖線を用いて図示される。
図６は校正球情報に含まれるシャフト倒れ角の説明図である。図６に示すＺはＸＹ平面と直交する方向であり、校正球支持台１０６が延びる方向がＺ軸方向の正方向である。シャフト倒れ角Ｔｉｌｔは、ＸＹ平面と直交する面における、校正球支持台１０６が延びる方向に対して校正球支持シャフト１０４が延びる方向がなす角度である。シャフト倒れ角Ｔｉｌｔは、０度以上、１８０度以下の範囲で規定される。なお、図６には、校正球１０２の半径Ｒｃ及び校正球１０２の中心Ｏｃを図示する。また、同図ではＺ軸方向である校正球支持台１０６が延びる方向、及び校正球支持シャフト１０４が延びる方向は、一点鎖線を用いて図示される。
【0134】
〔シャフト直径〕
図７は校正球情報に含まれるシャフト直径の説明図である。シャフト直径Ｄｓｃは、円筒形状を有する校正球支持シャフト１０４の直径である。校正球支持シャフト１０４が四角柱形状の場合、シャフト直径Ｄｓｃは、校正球支持シャフト１０４の延在方向と直交する断面における対角線の長さとして把握される。
図７は校正球情報に含まれるシャフト直径の説明図である。シャフト直径Ｄｓｃは、円筒形状を有する校正球支持シャフト１０４の直径である。校正球支持シャフト１０４が四角柱形状の場合、シャフト直径Ｄｓｃは、校正球支持シャフト１０４の延在方向と直交する断面における対角線の長さとして把握される。
【0135】
また、校正球支持シャフト１０４が多角形柱形状の場合、シャフト直径Ｄｓｃは、校正球支持シャフト１０４の延在方向と直交する断面における最長の対角線の長さとして把握される。なお、図５から図７までのそれぞれに示す校正球１０２の半径Ｒｃは校正球情報に含まれる。
【0136】
実施形態に記載のシャフト直径Ｄｓｃ及び校正球支持シャフト１０４の延在方向と直交する断面における最長の対角線の長さは、校正球支持シャフトの軸と直交する断面における最大長さの一例である。
【0137】
［スタイラス角度情報の具体例］
〔スタイラス倒れ角〕
図８はスタイラス角度情報に含まれるスタイラス倒れ角の説明図である。同図には、図１等に示すヘッド２４の構造を簡略化して図示する。例えば、図８では、図１に示すプローブモジュール２４Ｂ及びスタイラス２４Ｃがスタイラス２４Ｃとして図示される。
〔スタイラス倒れ角〕
図８はスタイラス角度情報に含まれるスタイラス倒れ角の説明図である。同図には、図１等に示すヘッド２４の構造を簡略化して図示する。例えば、図８では、図１に示すプローブモジュール２４Ｂ及びスタイラス２４Ｃがスタイラス２４Ｃとして図示される。
【0138】
図８に示すＸは、チップ２４Ｅに適用される座標系の基準面に設定される直交座標系の一方の軸である。同図に示すＹは、上記の基準面に設定される直交座標系の他方の軸である。同図に示すＺはチップ２４Ｅに適用される座標系の基準面であるＸＹ平面に対して直交する方向であり、プローブヘッド２４Ａからプローブ２４Ｆが延びる方向がＺ軸方向の負方向である。図９に示すＸ及びＹも同様である。
【0139】
図８に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、図６に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を適用し得る。以下の説明では、図８に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向が、図６に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向と一致していることとする。
【0140】
スタイラス倒れ角Ａは、Ｚ軸方向に対してプローブヘッド２４Ａからプローブ２４Ｆが延びる方向がなす角であり、０度以上、１８０度以下の範囲で規定される。スタイラス倒れ角Ａは、Ａ軸駆動部を用いてプローブモジュール２４Ｂ及びスタイラス２４Ｃを回転させて調整し得る。なお、図８には、チップ２４Ｅの半径Ｒｓ及びチップ２４Ｅの中心Ｏｓを図示する。なお、スタイラス倒れ角Ａは、図１に示す回転軸ＲＳAの回りを回転する際のＡ軸方向における回転角度である。また、図８ではＺ軸方向及びプローブヘッド２４Ａからプローブ２４Ｆが延びる方向は、一点鎖線を用いて図示される。
【0141】
〔スタイラス回転角〕
図９はスタイラス角度情報に含まれるスタイラス回転角の説明図である。スタイラス回転角Ｂは、ＸＹ平面において、Ｙ軸方向に対してプローブモジュール２４Ｂ及びスタイラス２４Ｃが延びる方向がなす角であり、－１８０度以上、１８０度以下の範囲で規定される。スタイラス回転角Ｂは、Ｂ軸駆動部を用いてプローブモジュール２４Ｂ及びスタイラス２４Ｃを回転させて調整し得る。なお、スタイラス回転角Ｂは、図１に示す回転軸ＲＳBの回りを回転する際のＢ軸方向における回転角度である。また、図９ではＹ軸方向及びプローブモジュール２４Ｂ及びスタイラス２４Ｃが延びる方向は、一点鎖線を用いて図示される。
図９はスタイラス角度情報に含まれるスタイラス回転角の説明図である。スタイラス回転角Ｂは、ＸＹ平面において、Ｙ軸方向に対してプローブモジュール２４Ｂ及びスタイラス２４Ｃが延びる方向がなす角であり、－１８０度以上、１８０度以下の範囲で規定される。スタイラス回転角Ｂは、Ｂ軸駆動部を用いてプローブモジュール２４Ｂ及びスタイラス２４Ｃを回転させて調整し得る。なお、スタイラス回転角Ｂは、図１に示す回転軸ＲＳBの回りを回転する際のＢ軸方向における回転角度である。また、図９ではＹ軸方向及びプローブモジュール２４Ｂ及びスタイラス２４Ｃが延びる方向は、一点鎖線を用いて図示される。
【0142】
［自動経路生成の具体例］
〔プロービング目標点の設定〕
図１０は自動経路生成におけるプロービング目標点の模式図である。自動経路生成では、スタイラス角度情報を用いて、プロービング目標点及び経路点の算出が行われる。プロービング目標点は、スタイラス自動校正の際にプローブ２４Ｆを用いて測定される点であり、校正球１０２の外周面に設定される。
〔プロービング目標点の設定〕
図１０は自動経路生成におけるプロービング目標点の模式図である。自動経路生成では、スタイラス角度情報を用いて、プロービング目標点及び経路点の算出が行われる。プロービング目標点は、スタイラス自動校正の際にプローブ２４Ｆを用いて測定される点であり、校正球１０２の外周面に設定される。
【0143】
プロービング目標点の設定では、スタイラス角度に合わせた座標系が適用される。スタイラス角度とは、スタイラス倒れ角Ａ及びスタイラス回転角Ｂの総称である。図１０には、スタイラス角度に合わせた座標系として、スタイラス２４Ｃが延びる方向をＺｃ方向とし、Ｚｃ方向に対して直交する面に設定される、互いに異なる２方向をそれぞれＸｃ方向及びＹｃ方向とする３次元直交座標系を図示する。
【0144】
最初に設定される第１プロービング目標点Ｐｏ１は、校正球１０２の極１０１に設定される。ここで、校正球１０２の極１０１は、プローブ２４Ｆが延びるＺｃ方向について、校正球１０２へ向けてプローブ２４Ｆを移動させ、チップ２４Ｅが接触した校正球１０２の外周面における位置として規定される。なお、プローブ２４Ｆが延びるＺｃ方向は、一点鎖線を用いて図示される。図１２及び図１３についても同様である。
【0145】
校正球１０２の赤道１０３には、第２プロービング目標点Ｐｏ２、第３プロービング目標点Ｐｏ３、第４プロービング目標点Ｐｏ４及び第５プロービング目標点Ｐｏ５が設定される。ここで、校正球１０２の赤道１０３は、校正球１０２の極１０１及び校正球１０２の中心Ｏｃを通る直線と直交する円形状の断面のうち、外周の長さが最大となる最大周長平面の外縁を表す閉曲線として規定される。図１０には、第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までの各プロービング目標点が、校正球１０２の赤道１０３に沿って、等間隔に配置される場合が図示される。なお、実施形態に記載のスタイラス２４Ｃが延びるＺｃ方向は、スタイラス方向の一例である。
【0146】
図１１はプロービング目標点の具体例を示す表である。同図には、校正球１０２の中心Ｏｃを原点（０，０，０）とする位置ベクトル（ｉｃ，ｊｃ，ｋｃ）として、第１プロービング目標点Ｐｏ１から第５プロービング目標点Ｐｏ５までの各プロービング目標点を表す。
【0147】
第１プロービング目標点Ｐｏ１は、位置ベクトル（０，０，１）と表される。第２プロービング目標点Ｐｏ２は、位置ベクトル（１，０，０）と表される。第３プロービング目標点Ｐｏ３は、位置ベクトル（０，１，０）と表される。第４プロービング目標点Ｐｏ４は、位置ベクトル（－１，０，０）と表される。第５プロービング目標点Ｐｏ５は、位置ベクトル（０，－１，０）と表される。なお、第６プロービング目標点Ｐｏ６は、第１プロービング目標点Ｐｏ１と一致し、位置ベクトル（０，０，１）と表される。
【0148】
〔座標変換〕
図１２は座用変換の模式図である。同図に示す座標変換では、第１プロービング目標点Ｐｏ１から第５プロービング目標点Ｐｏ５までの各プロービング目標点の位置ベクトルが、三次元測定機１０のマシン座標系へ変換される。同図には、三次元測定機１０のマシン座標系として、ＸＹＺ座標系を図示する。
図１２は座用変換の模式図である。同図に示す座標変換では、第１プロービング目標点Ｐｏ１から第５プロービング目標点Ｐｏ５までの各プロービング目標点の位置ベクトルが、三次元測定機１０のマシン座標系へ変換される。同図には、三次元測定機１０のマシン座標系として、ＸＹＺ座標系を図示する。
【0149】
すなわち、座標変換では、スタイラス角度に合わせたスタイラス基準座標系であるＸｃＹｃＺｃ座標系における位置ベクトル（ｉｃ，ｊｃ，ｋｃ）が、マシン座標系であるＸＹＺ座標系に一致するように変換される。
【0150】
座標変換には、スタイラス角度情報を用いて、オイラー角の変換が適用される。すなわち、ＸｃＹｃＺｃ座標系における位置ベクトル（ｉｃ，ｊｃ，ｋｃ）は、下記の式１を用いて、マシン座標系であるＸＹＺ座標系の位置ベクトル（ｉ，ｊ，ｋ）へ変換される。
【0151】
【数1】
【0152】
上記の式１におけるＡは、スタイラス倒れ角Ａであり、Ｂはスタイラス回転角Ｂである。
【0153】
各プロービング目標点のマシン座標系における座標値（Ｘｏｂ，Ｙｏｂ，Ｚｏｂ）は、位置ベクトル（ｉ，ｊ，ｋ）に対して校正球１０２の半径Ｒｃを乗じて算出される。各プロービング目標点のマシン座標系における座標値（Ｘｏｂ，Ｙｏｂ，Ｚｏｂ）は、以下の式２を用いて表される。
【0154】
【数2】
【0155】
なお、上記した座標変換は、図３に示す自動経路生成工程Ｓ１２における座標系変換工程として実行され得る。
【0156】
〔経路点の設定〕
図１３は自動経路生成における経路点の模式図である。経路点の設定では、第１プロービング目標点Ｐｏ１から第５プロービング目標点Ｐｏ５のそれぞれに対して、第１経路点Ｐｒ１、第２経路点Ｐｒ２、第３経路点Ｐｒ３、第４経路点Ｐｒ４及び第５経路点Ｐｒ５が設定される。
図１３は自動経路生成における経路点の模式図である。経路点の設定では、第１プロービング目標点Ｐｏ１から第５プロービング目標点Ｐｏ５のそれぞれに対して、第１経路点Ｐｒ１、第２経路点Ｐｒ２、第３経路点Ｐｒ３、第４経路点Ｐｒ４及び第５経路点Ｐｒ５が設定される。
【0157】
第１経路点Ｐｒ１、第２経路点Ｐｒ２、第３経路点Ｐｒ３、第４経路点Ｐｒ４及び第５経路点Ｐｒ５は、それぞれに対応するプロービング目標点と同心球上に、各プロービング目標点から離れる方向に配置される。
【0158】
すなわち、第１経路点Ｐｒ１は、第１プロービング目標点Ｐｏ１における校正球１０２の法線の方向へ、第１プロービング目標点Ｐｏ１から規定の距離だけ離れた位置に設定される。第２経路点Ｐｒ２は、第２プロービング目標点Ｐｏ２における校正球１０２の法線の方向へ、第２プロービング目標点Ｐｏ２から規定の距離だけ離れた位置に設定される。第３経路点Ｐｒ３、第４経路点Ｐｒ４及び第５経路点Ｐｒ５についても、各プロービング目標点における法線の方向へ、各プロービング目標点から距離だけ離れた位置に設定される。図１３には、第１経路点Ｐｒ１等の座標値がチップ２４Ｅの中心Ｏｓの位置として決められる態様が図示される。
【0159】
校正経路は、任意のプロービング目標点から次のプロービング目標点へチップ２４Ｅが移動する際に、必ず第１経路点Ｐｒ１へ戻るように設定される。すなわち、第１プロービング目標点Ｐｏ１から第２プロービング目標点Ｐｏ２へチップ２４Ｅを移動させる場合、第１プロービング目標点Ｐｏ１、第１経路点Ｐｒ１、第２経路点Ｐｒ２及び第２プロービング目標点Ｐｏ２の順にチップ２４Ｅを移動させる。
【0160】
同様に、第２プロービング目標点Ｐｏ２から第３プロービング目標点Ｐｏ３へチップ２４Ｅを移動させる場合、第２プロービング目標点Ｐｏ２、第２経路点Ｐｒ２、第１経路点Ｐｒ１、第３経路点Ｐｒ３及び第３プロービング目標点Ｐｏ３の順にチップ２４Ｅを移動させる。
【0161】
各経路点の座標値（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）は、それぞれに対応するプロービング目標点（Ｘｏｂ，Ｙｏｂ，Ｚｏｂ）を表す位置ベクトル（ｉ，ｊ，ｋ）に対して、退避距離ＳａｆｅＬｅｎｇｔｈを乗じて算出される。すなわち、各経路点の座標値（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）は、以下の式３を用いて表される。
【0162】
【数3】
【0163】
図１４は退避距離の模式図である。同図に示す符号Ｐｒｎは、ｎ番目の経路点であり、符号Ｐｒｎ＋１は、ｎ＋１番目の経路点である。なお、ｎは１以上の整数である。同図に示す退避距離ＳａｆｅＬｅｎｇｔｈは、以下の式４を用いて表される。
【0164】
【数4】
【0165】
上記の式４のクリアランスを表す定数である第１安全距離Ｃ１は、ｎ番目の経路点Ｐｒｎからｎ＋１番目の経路点Ｐｒｎ＋１までの経路について、チップ２４Ｅが校正球１０２と衝突しない条件から規定される。第１安全距離Ｃ１は、０を超える距離として規定される。第１安全距離Ｃ１の例として、チップ２４Ｅの半径Ｒｓ以上、校正球１０２の半径Ｒｃ以下の範囲が挙げられる。なお、実施形態に記載の退避距離ＳａｆｅＬｅｎｇｔｈは、第１距離Ｌｓ１の一例であり、第２距離Ｌｓ２の一例であり、第３距離Ｌｓ３の一例である。
【0166】
【0167】
図１５には、第１プロービング目標点Ｐｏ１から第６プロービング目標点Ｐｏ６までを順に測定する際のプロービング目標点及び経路点と座標値との関係が図示される。なお、第６プロービング目標点Ｐｏ６は、第１プロービング目標点Ｐｏ１と同一である。
【0168】
図１５に示すプロービング目標点ごとの位置ベクトルの各成分の添え字は、プロービング目標点を意味する。すなわち、位置ベクトル（ｉＰｏ１，ｊＰｏ１，ｋＰｏ１）は、第１プロービング目標点Ｐｏ１の位置ベクトルを表す。なお、図１５に示す表では、第３プロービング目標点Ｐｏ３から第５プロービング目標点Ｐｏ５までの校正経路情報が省略される。
【0169】
［衝突検知判定の具体例］
図１６は衝突検知判定の模式図である。同図には、第２プロービング目標点Ｐｏ２が校正球支持シャフト１０４の根本位置と被る場合が図示される。校正球支持シャフト１０４の根本位置とは、校正球支持シャフト１０４が校正球１０２を支持する位置である。
図１６は衝突検知判定の模式図である。同図には、第２プロービング目標点Ｐｏ２が校正球支持シャフト１０４の根本位置と被る場合が図示される。校正球支持シャフト１０４の根本位置とは、校正球支持シャフト１０４が校正球１０２を支持する位置である。
【0170】
すなわち、図３に示す衝突検知判定工程Ｓ１４では、自動経路生成工程Ｓ１２において生成される校正経路に含まれる複数のプロービング目標点いずれかの座標値が、校正球支持シャフト１０４の範囲に含まれる複数の座標値のいずれかと一致するか否かを判定してもよい。
【0171】
衝突検知判定工程Ｓ１４において、校正経路を構成するいずれかのプロービング目標点と、校正球支持シャフト１０４の範囲に含まれる複数の座標値のいずれかが一致する場合に、校正球構造体１００とチップ２４Ｅとの衝突が発生すると判定される。
【0172】
図１７は衝突検知判定における評価点の模式図である。同図には、第２プロービング目標点Ｐｏ２が校正球支持シャフト１０４の根本位置と被らない場合が図示される。図３に示す衝突検知判定工程Ｓ１４において実行される衝突検知判定では、例えば、第２プロービング目標点Ｐｏ２について、第２プロービング目標点Ｐｏ２及び第２中間点Ｐｍ１２を衝突検知判定における評価点としてもよい。第２中間点Ｐｍ１２は、校正球１０２の外周面における、第１プロービング目標点Ｐｏ１と第２プロービング目標点Ｐｏ２とを結ぶ曲線の中間点である。
【0173】
すなわち、衝突検知判定において、１つのプロービング目標点に対して２つの評価点が存在する。衝突検知判定では、全ての評価点について、各評価点と校正球支持シャフト１０４の軸中心点Ｐｓｃとの距離を、校正球１０２の外周面において評価する。
【0174】
校正球支持シャフト１０４の軸中心点Ｐｓｃとは、校正球支持シャフト１０４の中心軸１０５と校正球１０２の外周面との交点である。すなわち、校正球支持シャフト１０４の軸中心点Ｐｓｃは、校正球支持シャフト１０４の重心を通り、校正球支持シャフト１０４が延在する方向へ延びる校正球支持シャフト１０４の中心軸１０５と、校正球１０２とが接触する校正球支持点として把握される。
【0175】
任意の中間点Ｐｍの位置ベクトル（ｉｍｉｄ，ｊｍｉｄ，ｋｍｉｄ）は、以下の式５を用いて表される。なお、式５におけるｎはプロービング目標点を区別する整数であり、２以上の整数が適用される。例えば、第１プロービング目標点Ｐｏ１と第２プロービング目標点Ｐｏ２との中間点である第２中間点Ｐｍ１２を表す位置ベクトルの場合は、ｎ＝２である。
【0176】
【数5】
【0177】
また、校正球支持シャフト１０４の方向ベクトル（ｉｓｈａｆｔ，ｊｓｈａｆｔ，ｋｓｈａｆｔ）は、以下の式６を用いて表される。
【0178】
【数6】
【0179】
上記の式６における校正球支持シャフト１０４の方向ベクトル（１，Ｒｏｔ，Ｔｉｌｔ）は、極座標を適用して表される方向ベクトル（ｉｓｈａｆｔ，ｊｓｈａｆｔ，ｋｓｈａｆｔ）である。また、校正球支持シャフト１０４の方向ベクトル（ｓｉｎ（Ｔｉｌｔ）×ｃｏｓ（Ｒｏｔ），ｓｉｎ（Ｔｉｌｔ）×ｓｉｎ（Ｒｏｔ），ｃｏｓ（Ｔｉｌｔ））は、直交座標系を適用して表される方向ベクトル（ｉｓｈａｆｔ，ｊｓｈａｆｔ，ｋｓｈａｆｔ）である。
【0180】
図１８は衝突判定式の説明図である。図１８には、任意の評価点Ｑと校正球支持シャフト１０４の軸中心点Ｐｓｃとの校正球１０２の外周面における距離である評価距離Ｌｅを図示する。評価距離Ｌｅは、校正球１０２の半径Ｒｃに対して、評価点Ｑと校正球１０２の中心Ｏｃとを結ぶ線分と、校正球支持シャフト１０４の軸中心点Ｐｓｃと校正球１０２の中心Ｏｃとを結ぶ線分とのなす角度θを乗算して算出される。すなわち、任意の評価点Ｑと校正球支持シャフト１０４の軸中心点Ｐｓｃとの校正球１０２の外周面における距離Ｌは、Ｌｅ＝Ｒｃ×θと表される。
【0181】
角度θは、上記の式６に示す校正球支持シャフト１０４の位置ベクトル（ｉｓｈａｆｔ，ｊｓｈａｆｔ，ｋｓｈａｆｔ）、評価点Ｑの位置ベクトル（ｉｑ，ｊｑ，ｋｑ）を用いて、以下の式７を用いて表される。
【0182】
【数7】
【0183】
評価距離Ｌｅが、校正球支持シャフト１０４の半径Ｒｓｈａｆｔに対して第２安全距離Ｃ２を加算した値以下の場合に、校正球支持シャフト１０４とチップ２４Ｅとの衝突が発生すると判定される。一方、評価距離Ｌｅが、校正球支持シャフト１０４の半径に対して第２安全距離Ｃ２を加算した値を超える場合は、校正球支持シャフト１０４とチップ２４Ｅとの衝突が発生しないと判定される。校正球支持シャフト１０４とチップ２４Ｅとの衝突が発生しない条件は、以下の式８を用いて表される。なお、校正球支持シャフト１０４の半径は、図７に示す校正球支持シャフト１０４のシャフト直径Ｄｓｃの２分の１である。
【0184】
【数8】
【0185】
複数の評価点のうち、上記の式８の条件を満たさない評価点が１つ以上存在する場合は、校正球支持シャフト１０４とチップ２４Ｅとの衝突が発生すると判定される。なお、第２安全距離Ｃ２は、第１安全距離Ｃ１と同様に、０を超える距離であればよく、チップ２４Ｅの半径Ｒｓ上、校正球１０２の半径Ｒｃ以下の範囲と規定し得る。
【0186】
［パラメータ調整の具体例］
図１９はパラメータ調整の模式図である。図３に示すパラメータ調整工程Ｓ１８では、校正経路の自動生成に対して適用されるパラメータが調整される。図１９には、校正経路の自動生成に対して適用されるパラメータの例として、測定範囲が例示される。測定範囲の調整は、校正球１０２の中心Ｏｃとプロービング目標点とを結ぶ線分と、校正球１０２の極１０１と校正球１０２の中心Ｏｃとを通る校正球１０２の軸とのなす角度の調整を適用し得る。
図１９はパラメータ調整の模式図である。図３に示すパラメータ調整工程Ｓ１８では、校正経路の自動生成に対して適用されるパラメータが調整される。図１９には、校正経路の自動生成に対して適用されるパラメータの例として、測定範囲が例示される。測定範囲の調整は、校正球１０２の中心Ｏｃとプロービング目標点とを結ぶ線分と、校正球１０２の極１０１と校正球１０２の中心Ｏｃとを通る校正球１０２の軸とのなす角度の調整を適用し得る。
【0187】
例えば、第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までのそれぞれが、測定範囲を狭めるに従い、校正球１０２の極１０１の側へ近づくように測定範囲パラメータが定義される。
【0188】
測定範囲パラメータは、自動経路生成工程Ｓ１２において設定される位置ベクトル（ｉｃ，ｊｃ，ｋｃ）を変化させる。例えば、第２プロービング目標点Ｐｏ２は、第２１プロービング目標点Ｐｏ２１へ変化させ、更に、第２１プロービング目標点Ｐｏ２１は、第３１プロービング目標点Ｐｏ３１へ変化させる。
【0189】
同様に、第３プロービング目標点Ｐｏ３は、第３１プロービング目標点Ｐｏ３１へ変化させ、更に、第３２プロービング目標点Ｐｏ３２へ変化させる。第４プロービング目標点Ｐｏ４は、第４１プロービング目標点Ｐｏ４１へ変化させ、更に、第４２プロービング目標点Ｐｏ４２へ変化させる。第５プロービング目標点Ｐｏ５は、第５１プロービング目標点Ｐｏ５１へ変化させ、更に、第５２プロービング目標点Ｐｏ５２へ変化させる。
【0190】
自動経路生成工程Ｓ１２におけるその後の処理は、パラメータ調整前と同様であり、パラメータ調整は、全体として衝突検知判定の際の測定範囲を狭めるという処理が実現される。
【0191】
図２０はパラメータ調整の具体例を示す表である。同図には、プロービング目標点ごとの測定範囲の調整に起因する位置ベクトルの変化を示す。測定範囲の調整として、測定範囲９０度に対応する第１プロービング目標点Ｐｏ１等から、測定範囲６７．５度に対応する第２１プロービング目標点Ｐｏ２１への調整、及び測定範囲６７．５度に対応する第２１プロービング目標点Ｐｏ２１から、測定範囲４５度に対応する第２２プロービング目標点Ｐｏ２２等への調整を示す。
【0192】
例えば、第２プロービング目標点Ｐｏ２について、測定範囲が９０度から６７．５度へ調整され、第２１プロービング目標点Ｐｏ２１へ変化すると、位置ベクトル（１，０，０）が位置ベクトル（０．９２，０，０．３８）へ変化する。更に、測定範囲が６７．５度から４５度へ調整され、第２１プロービング目標点Ｐｏ２１が第２２プロービング目標点Ｐｏ２２へ変化すると、位置ベクトル（０．９２，０，０．３８）が位置ベクトル（０．７１，０，０．７１）へ変化する。
【0193】
第３プロービング目標点Ｐｏ３から第５プロービング目標点Ｐｏ５までのそれぞれについても、第２プロービング目標点Ｐｏ２と同様に、測定範囲の調整に起因して、位置ベクトルが変化する。
【0194】
［ユーザインターフェースの具体例］
〔校正球情報入力画面の具体例〕
図２１は校正球情報入力画面の具体例を示す説明図である。同図に示す校正球情報入力画面２００は、図３に示す情報取得工程Ｓ１０において、図１に示すディスプレイ５０へ表示される。
〔校正球情報入力画面の具体例〕
図２１は校正球情報入力画面の具体例を示す説明図である。同図に示す校正球情報入力画面２００は、図３に示す情報取得工程Ｓ１０において、図１に示すディスプレイ５０へ表示される。
【0195】
校正球情報入力画面２００は、タイトル表示部２０２、依頼情報表示部２０４、入力情報表示部２０６、ボタン表示部２０８及び入力キー表示部２１０が含まれる。タイトル表示部２０２は、校正球情報入力画面２００のタイトルを表す文字情報が表示される。
【0196】
依頼情報表示部２０４は、操作者への依頼を表す文字情報が表示される。入力情報表示部２０６は、入力情報である校正球１０２の半径Ｒｃ、シャフト回転角Ｒｏｔ、シャフト倒れ角Ｔｉｌｔ及びシャフト直径Ｄｓｃのそれぞれの入力値が表示される。
【0197】
ボタン表示部２０８は、操作者が操作する操作ボタン２２０が表示される。図２１には操作ボタン２２０として、１つ前の画面へ戻る際に操作される戻るボタン２２２、入力された情報を確定させるオーケーボタン２２４及び入力された情報をキャンセルするキャンセルボタン２２６が例示される。
【0198】
入力キー表示部２１０は、操作者が数値等を入力する際に操作するテンキー２３０、入力値が表示される入力値表示部２３２及び入力可能な数値範囲を示す入力範囲表示部２３４が表示される。
【0199】
情報取得工程Ｓ１０において、スタイラス角度情報が取得される際に、スタイラス倒れ角Ａ、スタイラス回転角Ｂ及びチップ２４Ｅの半径Ｒｓの値が表示されるスタイラス角度情報入力画面が、ディスプレイ５０へ表示されてもよい。
【0200】
また、パラメータ調整工程Ｓ１８において、調整されるパラメータ及びパラメータの値が表示されるパラメータ入力画面が、ディスプレイ５０へ表示されてもよい。スタイラス角度情報入力画面及びパラメータ入力画面は、図２１に示す校正球情報入力画面２００と同様の構成を適用し得る。なお、実施形態に記載の表示制御部７２は、校正球情報を表す第１表示信号を表示装置へ送信する表示制御部の一例である。
【0201】
〔衝突検知判定結果表示画面の具体例〕
図２２は衝突検知判定結果表示画面の具体例を示す説明図である。同図に示す衝突検知判定結果表示画面２４０は、衝突検知判定結果が含まれるポップアップ２４２が表示される。ポップアップ２４２は、衝突検知判定結果を示すコード及び文字情報が含まれる衝突検知判定結果情報２４４、衝突検知判定結果の詳細を表す文字情報及びメッセージコードが含まれる詳細情報２４６が含まれる。
図２２は衝突検知判定結果表示画面の具体例を示す説明図である。同図に示す衝突検知判定結果表示画面２４０は、衝突検知判定結果が含まれるポップアップ２４２が表示される。ポップアップ２４２は、衝突検知判定結果を示すコード及び文字情報が含まれる衝突検知判定結果情報２４４、衝突検知判定結果の詳細を表す文字情報及びメッセージコードが含まれる詳細情報２４６が含まれる。
【0202】
ポップアップ２４２は、ポップアップ２４２を閉じる際に操作者が操作するオーケーボタン２４８が含まれる。衝突検知判定結果表示画面２４０を視認した操作者は、衝突検知判定結果情報２４４の内容に従い、プローブ２４Ｆの校正を自動校正から手動校正への切り替えを実施し得る。なお、実施形態に記載の表示制御部７２は、衝突検知判定部の判定結果を表す第２表示信号を表示装置へ送信する表示制御部の一例である。
【0203】
［プローブ校正プログラムの構成例］
図３に示すプローブ校正方法の各工程は、コンピュータ４０がプローブ校正プログラムを実行して、各工程に対応する機能を実現してもよい。各工程に対応する機能として、情報取得機能、自動経路生成機能、衝突検知判定機能、調整回数判定機能、パラメータ調整機能、校正処理機能及び報知機能が挙げられる。なお、実施形態に記載の情報取得機能校正球情報取得機能及びプローブ情報取得機能の一例である。実施形態に記載の自動経路生成機能は、校正経路生成機能の一例である。実施形態に記載の校正処理機能は、測定機能の一例である。
図３に示すプローブ校正方法の各工程は、コンピュータ４０がプローブ校正プログラムを実行して、各工程に対応する機能を実現してもよい。各工程に対応する機能として、情報取得機能、自動経路生成機能、衝突検知判定機能、調整回数判定機能、パラメータ調整機能、校正処理機能及び報知機能が挙げられる。なお、実施形態に記載の情報取得機能校正球情報取得機能及びプローブ情報取得機能の一例である。実施形態に記載の自動経路生成機能は、校正経路生成機能の一例である。実施形態に記載の校正処理機能は、測定機能の一例である。
【0204】
［実施形態の作用効果］
実施形態に係るプローブ校正方法は、以下の作用効果を得ることが可能である。
実施形態に係るプローブ校正方法は、以下の作用効果を得ることが可能である。
【0205】
〔１〕
プローブ２４Ｆを用いて校正球１０２を測定し、測定結果に基づきプローブ２４Ｆの校正情報を生成するプローブ２４Ｆの校正において、自動生成された校正経路について、プローブ２４Ｆに具備されるスタイラスの先端のチップ２４Ｅと校正球構造体１００との衝突が発生するか否かを判定する衝突検知判定が実施される。チップ２４Ｅと校正球構造体１００との衝突が発生しないと判定される校正経路を適用して、プローブ２４Ｆを用いて校正球１０２の自動測定が実施され、測定結果に基づきプローブ２４Ｆの校正情報が生成される。これにより、プローブ２４Ｆの自動校正における安全性が確保される。
プローブ２４Ｆを用いて校正球１０２を測定し、測定結果に基づきプローブ２４Ｆの校正情報を生成するプローブ２４Ｆの校正において、自動生成された校正経路について、プローブ２４Ｆに具備されるスタイラスの先端のチップ２４Ｅと校正球構造体１００との衝突が発生するか否かを判定する衝突検知判定が実施される。チップ２４Ｅと校正球構造体１００との衝突が発生しないと判定される校正経路を適用して、プローブ２４Ｆを用いて校正球１０２の自動測定が実施され、測定結果に基づきプローブ２４Ｆの校正情報が生成される。これにより、プローブ２４Ｆの自動校正における安全性が確保される。
【0206】
また、校正球１０２の半径Ｒｃ等が含まれる校正球情報８５及びスタイラス倒れ角Ａ等が含まれるスタイラス角度情報８６を用いて、プローブ２４Ｆの校正経路が自動生成される。これにより、操作者が校正経路のパラメータ等を入力せずに、プローブ２４Ｆの自動校正に適用される校正経路が自動生成され、プローブ２４Ｆの自動校正における操作性が確保される。
【0207】
〔２〕
チップ２４Ｅと校正球構造体１００との衝突が発生すると判定される場合は、校正経路のパラメータが調整され、調整後のパラメータを用いて校正経路が生成される。これにより、パラメータ調整における操作者の手動操作が回避される。
チップ２４Ｅと校正球構造体１００との衝突が発生すると判定される場合は、校正経路のパラメータが調整され、調整後のパラメータを用いて校正経路が生成される。これにより、パラメータ調整における操作者の手動操作が回避される。
【0208】
〔３〕
パラメータの調整の回数が規定の回数に達した場合は、プローブ２４Ｆの自動調整が中止される旨が報知される。これにより、パラメータ調整の回数が制限され、パラメータ調整の長期間化が抑制される。また、手動校正への変更が促進され得る。
パラメータの調整の回数が規定の回数に達した場合は、プローブ２４Ｆの自動調整が中止される旨が報知される。これにより、パラメータ調整の回数が制限され、パラメータ調整の長期間化が抑制される。また、手動校正への変更が促進され得る。
【0209】
〔４〕
校正球情報８５は、校正球１０２の半径Ｒｃ、校正球支持シャフト１０４の回転角であるシャフト回転角Ｒｏｔ、校正球支持シャフト１０４の倒れ角であるシャフト倒れ角Ｔｉｌｔ及び校正球支持シャフト１０４の直径Ｄｓｃが含まれる。これにより、校正球１０２の構造及び校正球支持シャフトの形状等に応じた校正経路が生成される。
校正球情報８５は、校正球１０２の半径Ｒｃ、校正球支持シャフト１０４の回転角であるシャフト回転角Ｒｏｔ、校正球支持シャフト１０４の倒れ角であるシャフト倒れ角Ｔｉｌｔ及び校正球支持シャフト１０４の直径Ｄｓｃが含まれる。これにより、校正球１０２の構造及び校正球支持シャフトの形状等に応じた校正経路が生成される。
【0210】
〔５〕
スタイラス角度情報８６は、スタイラス倒れ角Ａ、スタイラス回転角Ｂ及びチップ２４Ｅの半径Ｒｓが含まれる。これにより、スタイラス２４Ｃの形状及び姿勢に応じた校正経路が生成される。
スタイラス角度情報８６は、スタイラス倒れ角Ａ、スタイラス回転角Ｂ及びチップ２４Ｅの半径Ｒｓが含まれる。これにより、スタイラス２４Ｃの形状及び姿勢に応じた校正経路が生成される。
【0211】
〔６〕
校正球１０２の極１０１に対して第１プロービング目標点Ｐｏ１が設定される。第１プロービング目標点Ｐｏ１に対して、第１経路点Ｐｒ１が設定される。第１経路点Ｐｒ１は、第１プロービング目標点Ｐｏ１から延びる校正球１０２の法線の方向について、第１プロービング目標点Ｐｏ１から規定の距離が離された位置に設定される。
校正球１０２の極１０１に対して第１プロービング目標点Ｐｏ１が設定される。第１プロービング目標点Ｐｏ１に対して、第１経路点Ｐｒ１が設定される。第１経路点Ｐｒ１は、第１プロービング目標点Ｐｏ１から延びる校正球１０２の法線の方向について、第１プロービング目標点Ｐｏ１から規定の距離が離された位置に設定される。
【0212】
校正球１０２の赤道に対して第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までが設定される。第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までのそれぞれに対して、第２経路点Ｐｒ２から第５経路点Ｐｒ５までのそれぞれが設定される。各経路点は各プロービング目標点に対して、第１経路点Ｐｒ１と同様に設定される。
【0213】
これにより、校正球１０２の極１０１の側の半分に対して測定が実施され、一定の測定精度が維持される校正球１０２の測定が可能である。また、校正経路が校正球１０２の極１０１の側の半分に限定されるので、校正球１０２の全体に対して校正経路が設定される場合と比較してチップ２４Ｅの移動範囲が限定され、チップ２４Ｅと校正球構造体１００との衝突回避が促進される。
【0214】
〔７〕
例えば、第２プロービング目標点Ｐｏ２から第３プロービング目標点Ｐｏ３へチップ２４Ｅを移動させる場合、第２経路点Ｐｒ２、第１経路点Ｐｒ１、第３経路点Ｐｒ３をこの順で経由する。校正球１０２の中心Ｏｃから各経路点の距離ＳａｆｅＬｅｎｇｔｈは、校正球の半径Ｒｃ、チップの半径Ｒｓ及び第１安全距離Ｃ１を用いて、ＳａｆｅＬｅｎｇｔｈ＝（Ｒｃ＋Ｒｓ＋Ｃ１）×２1/2と表される。
例えば、第２プロービング目標点Ｐｏ２から第３プロービング目標点Ｐｏ３へチップ２４Ｅを移動させる場合、第２経路点Ｐｒ２、第１経路点Ｐｒ１、第３経路点Ｐｒ３をこの順で経由する。校正球１０２の中心Ｏｃから各経路点の距離ＳａｆｅＬｅｎｇｔｈは、校正球の半径Ｒｃ、チップの半径Ｒｓ及び第１安全距離Ｃ１を用いて、ＳａｆｅＬｅｎｇｔｈ＝（Ｒｃ＋Ｒｓ＋Ｃ１）×２1/2と表される。
【0215】
これにより、チップ２４Ｅが各プロービング目標点から各経路点へ移動する際、及び各経路点から第１経路点へ移動する際における、チップ２４Ｅと校正球１０２との衝突が回避される。
【0216】
〔８〕
第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までのそれぞれは、衝突検知判定の評価点として設定される。第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までのそれぞれについて、第１プロービング目標点Ｐｏ１との間の中間点が設定される。各中間点は、校正球１０２の外周面において、第１プロービング目標点Ｐｏ１と第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までのそれぞれとを結ぶ線分の中点として規定される。各中間点は、衝突検知判定の評価点として設定される。
第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までのそれぞれは、衝突検知判定の評価点として設定される。第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までのそれぞれについて、第１プロービング目標点Ｐｏ１との間の中間点が設定される。各中間点は、校正球１０２の外周面において、第１プロービング目標点Ｐｏ１と第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までのそれぞれとを結ぶ線分の中点として規定される。各中間点は、衝突検知判定の評価点として設定される。
【0217】
衝突検知判定では、全ての評価点が、校正球支持シャフト１０４に被るか否かが判定される１つ以上の評価点が校正球支持シャフト１０４に被る場合は、校正球支持シャフト１０４とチップ２４Ｅとの衝突が発生すると判定される。
【0218】
これにより、各プロービング目標点が校正球支持シャフト１０４の軸中心点Ｐｓｃの側へ設定される場合であっても、各プロービング目標点をチップ２４Ｅが測定する際のチップ２４Ｅと校正球支持シャフト１０４との衝突検知判定が実現される。
【0219】
〔９〕
校正球支持シャフト１０４の中心軸１０５と校正球１０２の外周面との交点である、校正球支持シャフト１０４の軸中心点Ｐｓｃと、各評価点の評価距離Ｌｅが、校正球支持シャフト１０４の直径Ｄｓｃの２分の１に第２安全距離Ｃ２を加算した値以下の場合は、該当の評価点が校正球支持シャフト１０４に被り、チップ２４Ｅと校正球支持シャフト１０４との衝突が発生すると判定される。
校正球支持シャフト１０４の中心軸１０５と校正球１０２の外周面との交点である、校正球支持シャフト１０４の軸中心点Ｐｓｃと、各評価点の評価距離Ｌｅが、校正球支持シャフト１０４の直径Ｄｓｃの２分の１に第２安全距離Ｃ２を加算した値以下の場合は、該当の評価点が校正球支持シャフト１０４に被り、チップ２４Ｅと校正球支持シャフト１０４との衝突が発生すると判定される。
【0220】
これにより、チップ２４Ｅが経路点からプロービング目標点へ移動する際のチップ２４Ｅと校正球支持シャフト１０４との衝突検知判定が実現される。
【0221】
〔１０〕
パラメータ調整では、第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までの測定範囲を狭めるように調整される。測定範囲を狭めるように調整されると、第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までが校正球１０２の赤道から極１０１へ近づく。
パラメータ調整では、第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までの測定範囲を狭めるように調整される。測定範囲を狭めるように調整されると、第２プロービング目標点Ｐｏ２から第５プロービング目標点Ｐｏ５までが校正球１０２の赤道から極１０１へ近づく。
【0222】
これにより、赤道１０３を挟んで極１０１と反対側の校正球支持シャフト１０４の軸中心点Ｐｓｃと、各評価点との評価距離Ｌｅが相対的に長くされ、チップ２４Ｅと校正球支持シャフト１０４との衝突が回避される。
【0223】
本実施形態に係るプローブ校正方法は、輪郭形状測定機、円心度測定機及び円筒形形状測定機など、ワークに対してプローブを接触させてワークを測定する測定装置への適用が可能である。
【0224】
以上説明した本発明の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜構成要件を変更、追加、削除することが可能である。本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有する者により、多くの変形が可能である。
【符号の説明】
【0225】
１０…三次元測定機、１２…架台、１４…テーブル、１６Ｌ…左Ｙキャリッジ、１６Ｒ…右Ｙキャリッジ、１８…Ｘガイド、２０…Ｘキャリッジ、２２…Ｚキャリッジ、２４…ヘッド、２４Ａ…プローブヘッド、２４Ｂ…プローブモジュール、２４Ｃスタイラス、２４Ｄ…スタイラスシャフト、２４Ｄ１…第１スタイラスシャフト、２４Ｄ２…第２スタイラスシャフト、２４Ｅ…チップ、２４Ｆ…プローブ、２６…門型フレーム、２８…駆動部、２９…キャリッジ、３０…コントローラ、３２…コントローラ操作部、４０…コンピュータ、５０…ディスプレイ、５２…入力装置、６０…駆動制御部、６２…モード設定部、６４…測定データ取得部、６５…校正球情報取得部、６６…スタイラス角度情報取得部、６８…自動経路生成部、７０…表示制御部、７２…入力信号取得部、７４…衝突検知反転部、７８…パラメータ調整部、７９…校正処理部、８１…ソフトウェア、８２…コンピュータ可読媒体、８２Ａ…メモリ、８２Ｂ…ストレージ、８３…プロセッサ、８４…測定データ、８５…校正球情報、８６…スタイラス角度情報、８７…校正経路情報、１００…校正球構造体、１０１…極、１０２…校正球、１０３…赤道、１０４…校正球支持シャフト、１０４Ａ…校正球支持シャフト、１０５…中心軸、１０６…校正球支持台、１２０…校正球構造体、１２２Ａ…第１校正球、１２２Ｂ…第２校正球、１２４Ａ…第１校正球支持シャフト、１２４Ｂ…第２校正球支持シャフト、１２６…校正球支持台、１４０…スタイラス、１５０…スタイラス、２００…校正球情報入力画面、２０２…タイトル表示部、２０４…依頼情報表示部、２０６…入力情報表示部、２０８…ボタン表示部、２１０…入力キー表示部、２２０…操作ボタン、２２２…戻るボタン、２２４…オーケーボタン、２２６…キャンセルボタン、２３０…テンキー、２３２…入力値表示部、２４０衝突検知判定結果表示画面、２４２…ポップアップ、２４４…衝突検知判定結果情報、２４６…詳細情報、２４８…オーケーボタン、Ａ…スタイラス倒れ角、Ｂ…スタイラス回転角、Ｃ１…第１安全距離、Ｃ２…第２安全距離、Ｄｓｃ…シャフト直径、Ｌｅ…評価距離、Ｏｃ…校正球の中心、Ｏｓ…チップの中心、Ｐｏ１…第１プロービング目標点、Ｐｏ２…第２プロービング目標点、Ｐｏ３…第３プロービング目標点、Ｐｏ４…第４プロービング目標点、Ｐｏ５…第５プロービング目標点、Ｐｏ６…第６プロービング目標点、Ｐｍ…任意の中間点、Ｐｍ１２…第２中間点、Ｐｒ１…第１経路点、Ｐｒ２…第２経路点、Ｐｒ３…第３経路点、Ｐｒ４…第４経路点、Ｐｒ５…第５経路点、Ｐｒ６…第６経路点、Ｐｒｎ…ｎ番目の経路点、Ｐｒｎ＋１…ｎ＋１番目の経路点、Ｐｓｃ…軸中心点、Ｑ…評価点、Ｒｃ…校正球の半径、Ｒｏｔ…シャフト回転角、Ｒｓ…チップの半径、ＲＳA…回転軸、ＲＳB…回転軸、ＳａｆｅＬｅｎｇｔｈ…退避距離、Ｔｉｌｔ…シャフト倒れ角、θA…回転角、θB…回転角、Ｓ１０…情報取得工程、Ｓ１２…自動経路生成工程、Ｓ１４…衝突検知判定工程、Ｓ１６…調整回数判定工程、Ｓ１８…パラメータ調整工程、Ｓ２０…報知工程、Ｓ２２…自動校正開始工程、Ｓ２４…自動校正工程、Ｓ２６…継続判定工程
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】