(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-06
(45)【発行日】2023-09-14
(54)【発明の名称】形状測定装置の制御方法
(51)【国際特許分類】
G01B 5/20 20060101AFI20230907BHJP
【ＦＩ】
G01B5/20 C
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019188283
(22)【出願日】2019-10-14
(65)【公開番号】P2021063710
(43)【公開日】2021-04-22
【審査請求日】2022-09-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000137694
【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ
(74)【代理人】
【識別番号】100143720
【弁理士】
【氏名又は名称】米田 耕一郎
(72)【発明者】
【氏名】榊原 昇太
【審査官】眞岩 久恵
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－２２８３２６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ ５／００－５／３０
Ｇ０１Ｂ ２１／００－２１／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
並進移動機構と回転駆動機構とによってプローブとワークとを相対移動させ、前記プローブが予め設定された倣い経路に沿って前記ワークを倣い測定する形状測定装置の制御方法であって、オペレータが倣い経路とともに前記回転駆動機構の回転角指令を設定しておき、
前記倣い経路データを複数のセグメントに分割するとともに各前記セグメントの曲率に基づいて各前記セグメントに対して前記並進移動機構の並進速度パターンを設定し、
前記回転角指令に基づいて、前記セグメントごとにセグメント開始時の回転角度値とセグメント終了時の回転角度値を求め、さらに、前記セグメントごとに角速度パターンを生成し、
前記角速度パターンで与えられる回転指令の分を減じるように前記並進速度パターンを補正して補正後並進速度パターンを生成し、
前記補正後並進速度パターンに基づく合成速度ベクトルに基づいて前記並進移動機構を駆動制御すると同時に、前記角速度パターンに基づく角速度指令に基づいて前記回転駆動機構を駆動制御する
ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。
【請求項2】
並進移動機構と回転駆動機構とによってプローブとワークとを相対移動させ、前記プローブが予め設定された倣い経路に沿って前記ワークを倣い測定する形状測定装置の制御方法であって、オペレータが倣い経路とともに前記回転駆動機構の回転角指令を設定しておき、
前記回転角指令の分を減じるように前記倣い経路のデータを補正して補正後倣い経路データを生成し、
前記補正後倣い経路データを複数のセグメントに分割するとともに各前記セグメントの曲率に基づいて各前記セグメントに対して前記並進移動機構の並進速度パターンを設定し、
前記回転角指令と前記セグメントごとの前記並進速度パターンに基づいて、前記セグメントごとにセグメント開始時の回転角度値とセグメント終了時の回転角度値を求め、
さらに、前記セグメントごとに角速度パターンを生成し、
前記並進速度パターンに基づく合成速度ベクトルに基づいて前記並進移動機構を駆動制御すると同時に、前記角速度パターンに基づく角速度指令に基づいて前記回転駆動機構を駆動制御する
ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。
【請求項3】
並進移動機構と回転駆動機構とによってプローブとワークとを相対移動させ、前記プローブが予め設定された倣い経路に沿って前記ワークを倣い測定する形状測定装置の制御方法であって、オペレータが倣い経路を設定し、
前記倣い経路データを複数のセグメントに分割するとともに各前記セグメントの曲率に基づいて各前記セグメントに対して前記並進移動機構の並進速度パターンを設定し、
前記倣い経路のデータに基づいて、前記プローブが前記倣い経路に沿って移動するように前記並進移動機構を駆動制御する並進速度ベクトル指令を生成し、
前記並進速度ベクトル指令に基づいて前記回転駆動機構への回転角指令を生成し、
前記回転角指令に基づいて、前記セグメントごとにセグメント開始時の回転角度値とセグメント終了時の回転角度値を求め、さらに、前記セグメントごとに角速度パターンを生成し、
前記角速度パターンで与えられる回転指令の分を減じるように前記並進速度パターンを補正して補正後並進速度パターンを生成し、
前記補正後並進速度パターンに基づく合成速度ベクトルに基づいて前記並進移動機構を
駆動制御すると同時に、前記角速度パターンに基づく角速度指令に基づいて前記回転駆動機構を駆動制御する
ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の形状測定装置の制御方法において、前記セグメントごとに角速度パターンを生成する工程において、角加速度の大きさは所定の固定値とし、
先頭の前記セグメントから計算を開始して、角速度が一定であるパターンか、最初に加速してその後一定の角速度になるパターンか、最初に一定の角速度でその後減速するパターンか、のいずれかのパターンを各セグメントに当てはめて角速度パターンを生成する
ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。
【請求項5】
請求項４に記載の形状測定装置の制御方法において、最後の前記セグメントの前記角速度パターンを生成した後、
前記倣い経路の終点で前記角速度がゼロにならない場合、
前記回転駆動機構を前記倣い経路の終点で停止させるまでに必要な減速距離を計算して、前記終点から前記必要な減速距離だけ手前から減速するように前記角速度パターンを修正する
ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の形状測定装置の制御方法において、前記セグメントごとに生成された前記角速度パターンをブロック化し、
前記ブロック化された前記角速度パターンの加減速領域に対してＳ字曲線化を適用する
ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、形状測定装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
測定対象物の表面に沿って測定子を倣い移動させることで測定対象物の形状を測定する形状測定装置が知られている（例えば、特許文献１、２、３参照）。倣い測定にあたっては、倣い測定の経路を設定しておく必要がある。
【0003】
特許文献１に記載の装置では、ＣＡＤデータ等に基づいた倣い経路の設計値（例えばＮＵＲＢＳ（Ｎｏｎ－ＵｎｉｆｏｒｍＲａｔｉｏｎａｌＢ－Ｓｐｌｉｎｅ：非一様有理Ｂスプライン）データ）を所定次数の多項式曲線群に変換する。
この手順を簡単に説明する。
まず、外部のＣＡＤシステム等から経路情報を含んだＣＡＤデータ（例えばＮＵＲＢＳデータ）を受け取り、このＣＡＤデータを点群のデータに変換する。
各点のデータは、座標値（ｘ、ｙ、ｚ）と法線方向（Ｐ、Ｑ、Ｒ）とを組み合わせたデータである（つまり（ｘ、ｙ、ｚ、Ｐ、Ｑ、Ｒ）である）。本明細書では、（ｘ、ｙ、ｚ、Ｐ、Ｑ、Ｒ）の情報をもつ点群のデータを輪郭点データと称することにする。
この手順を簡単に説明する。
まず、外部のＣＡＤシステム等から経路情報を含んだＣＡＤデータ（例えばＮＵＲＢＳデータ）を受け取り、このＣＡＤデータを点群のデータに変換する。
各点のデータは、座標値（ｘ、ｙ、ｚ）と法線方向（Ｐ、Ｑ、Ｒ）とを組み合わせたデータである（つまり（ｘ、ｙ、ｚ、Ｐ、Ｑ、Ｒ）である）。本明細書では、（ｘ、ｙ、ｚ、Ｐ、Ｑ、Ｒ）の情報をもつ点群のデータを輪郭点データと称することにする。
【0004】
次に、各点の座標値を法線方向に所定量だけオフセットする。（所定量とは、具体的には、測定子半径ｒ―基準押込み量Ｅ０である。）このようにして求めた点群データをオフセット済み輪郭点データと称することにする。
【0005】
そして、オフセット済み輪郭点データを所定次数の多項式曲線群に変換する。ここでは、多項式として三次関数を用い、ＰＣＣ曲線群（Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｃｕｂｉｃ Ｃｕｒｖｅｓ）とする。このＰＣＣ曲線を元にワークを測定する経路を生成する。さらに、ＰＣＣ曲線を分割して分割ＰＣＣ曲線群とする。
【0006】
分割ＰＣＣ曲線群から速度曲線を算出してプローブの移動速度（移動ベクトル）を算出する。（例えば分割ＰＣＣ曲線群の各セグメントの曲率などに基づいてプローブの移動速度（移動ベクトル）を設定する。）このように算出された移動速度に基づいてプローブを移動させ、測定対象物の表面に倣って測定子を移動させる（パッシブ設計値倣い測定）。
【0007】
さらに、プローブの押し込み量を一定にするように押込み修正ベクトルを時々刻々算出して、軌道修正しながら倣い測定する方法も知られている（特許文献２）。ここでは、このような設計値倣いを「アクティブ設計値倣い測定」と称することにする。
【0008】
特許文献２に開示された「アクティブ設計値倣い測定」を簡単に紹介しておく。
「アクティブ設計値倣い測定」では、次の（式１）で表わされる合成速度ベクトルＶをプローブの移動指令とする。プローブが合成速度ベクトルＶに基づく移動を行うと、プローブ（測定子）はＰＣＣ曲線に沿うように移動しつつ、押込み量を一定としたワーク表面倣い測定、つまり、「アクティブ設計値倣い測定」が実現される。
「アクティブ設計値倣い測定」では、次の（式１）で表わされる合成速度ベクトルＶをプローブの移動指令とする。プローブが合成速度ベクトルＶに基づく移動を行うと、プローブ（測定子）はＰＣＣ曲線に沿うように移動しつつ、押込み量を一定としたワーク表面倣い測定、つまり、「アクティブ設計値倣い測定」が実現される。
【0009】
Ｖ＝Ｇｆ×Ｖｆ＋Ｇｅ×Ｖｅ＋Ｇｃ×Ｖｃ ・・・（式１）
【0010】
図１を参照しながら式の意味を簡単に説明する。図１において、設計データ（輪郭点データ）から所定量（測定子半径ｒ―基準押込み量Ｅ０）オフセットしたところにＰＣＣ曲線（つまり、倣い経路）がある。（なお、図１においては、加工誤差等により、実際のワークが設計データから少しずれたように描いている。）
【0011】
ベクトルＶｆは経路速度ベクトルである。経路速度ベクトルＶｆは、ＰＣＣ曲線上の補間点（ｉ）から次の補間点（ｉ＋１）に向かう方向をもつ。
なお、経路速度ベクトルＶｆの大きさは、例えば、補間点（ｉ）におけるＰＣＣ曲線の曲率に基づいて決定される（例えば特許文献３）。
なお、経路速度ベクトルＶｆの大きさは、例えば、補間点（ｉ）におけるＰＣＣ曲線の曲率に基づいて決定される（例えば特許文献３）。
【0012】
ベクトルＶｅは、押込み量修正ベクトルであり、プローブの押込み量Ｅｐが所定の基準押込み量Ｅ０（例えば０．３ｍｍ）になるようにするためのベクトルである。（押込み量修正ベクトルＶｅは、必然的に、ワーク表面の法線に平行となる。）
【0013】
ベクトルＶｃは、軌道修正ベクトルである。軌道修正ベクトルは、プローブ位置からＰＣＣ曲線に下ろした垂線に平行である。Ｇｆ、Ｇｅ、Ｇｃはそれぞれ倣い駆動ゲイン、押込み方向修正ゲイン、軌道修正ゲインである。
【0014】
ＰＣＣ曲線を図２に例示する。
点Ｐ１から点Ｐ７まで一続きのＰＣＣ曲線Ｌ＿ＰＣＣがあり、ＰＣＣ曲線Ｌ＿ＰＣＣは、点Ｐにより複数のセグメントに分割されている。（各セグメントもＰＣＣ曲線である。）
各セグメントの終了点は、次のセグメント（ＰＣＣ曲線）の開始点となっている。セグメントの開始点の座標を（ＫＸ０、ＫＹ０、ＫＺ０）と表わし、そのＰＣＣ曲線における始点と終点との間の直線の長さをＤとする。このように定義すると、ＰＣＣ曲線上の任意の位置における座標｛Ｘ（Ｓ）、Ｙ（Ｓ）、Ｚ（Ｓ）｝は、３次曲線を表わすための係数（ＫＸ３、ＫＸ２・・・・ＫＺ１、ＫＺ０）を用い、次の式（２）で表される。
点Ｐ１から点Ｐ７まで一続きのＰＣＣ曲線Ｌ＿ＰＣＣがあり、ＰＣＣ曲線Ｌ＿ＰＣＣは、点Ｐにより複数のセグメントに分割されている。（各セグメントもＰＣＣ曲線である。）
各セグメントの終了点は、次のセグメント（ＰＣＣ曲線）の開始点となっている。セグメントの開始点の座標を（ＫＸ０、ＫＹ０、ＫＺ０）と表わし、そのＰＣＣ曲線における始点と終点との間の直線の長さをＤとする。このように定義すると、ＰＣＣ曲線上の任意の位置における座標｛Ｘ（Ｓ）、Ｙ（Ｓ）、Ｚ（Ｓ）｝は、３次曲線を表わすための係数（ＫＸ３、ＫＸ２・・・・ＫＺ１、ＫＺ０）を用い、次の式（２）で表される。
【0015】
Ｘ（Ｓ）＝ＫＸ３Ｓ３＋ＫＸ２Ｓ２＋ＫＸ１Ｓ＋ＫＸ０
Ｙ（Ｓ）＝ＫＹ３Ｓ３＋ＫＹ２Ｓ２＋ＫＹ１Ｓ＋ＫＹ０
Ｚ（Ｓ）＝ＫＺ３Ｓ３＋ＫＺ２Ｓ２＋ＫＺ１Ｓ＋ＫＺ０ ・・・（式２）
Ｙ（Ｓ）＝ＫＹ３Ｓ３＋ＫＹ２Ｓ２＋ＫＹ１Ｓ＋ＫＹ０
Ｚ（Ｓ）＝ＫＺ３Ｓ３＋ＫＺ２Ｓ２＋ＫＺ１Ｓ＋ＫＺ０ ・・・（式２）
【0016】
測定対象物を倣い測定する経路を上記式（２）のように生成し、このＰＣＣ曲線に沿って合成速度ベクトルＶ（上記式（１））でプローブが倣い移動するように制御する。すると、測定対象物を倣い測定した測定結果が得られるわけである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0017】
【文献】特許５２７４７８２
【文献】特許６０３０３３９
【文献】特許６０６３１６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
近年、測定対象物の形状がかなり複雑になってきていると当時に、複雑な形状のワークに対しても高速かつ高精度に倣い測定を適用したいというニーズが高まっている。例えば、図３に例示するようなタービンのブレードを高速かつ高精度に倣い測定したいというニーズがある。現行の三次元測定機（特許文献１、２、３）は、Ｘ駆動軸、Ｙ駆動軸およびＺ駆動軸の互いに直交する３つの駆動軸を有し、直交する３つの駆動軸でプローブと測定対象物との相対移動を実現している。
しかし、現行の三次元測定機では、測定対象物が複雑になってくると、それだけプローブの動きが複雑になるため、プローブの移動速度が遅くなり、測定時間が非常に長く掛かってしまっていた。あるいは、ワークの形状によってはプローブのスタイラスがワークと干渉してしまって、測定できない場合も有り得る。
しかし、現行の三次元測定機では、測定対象物が複雑になってくると、それだけプローブの動きが複雑になるため、プローブの移動速度が遅くなり、測定時間が非常に長く掛かってしまっていた。あるいは、ワークの形状によってはプローブのスタイラスがワークと干渉してしまって、測定できない場合も有り得る。
【0019】
本発明の目的は、複雑な形状の測定対象物であっても測定時間を短縮して測定効率の向上を図ることができる形状測定装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0020】
本発明の形状測定装置の制御方法は、
並進移動機構と回転駆動機構とによってプローブとワークとを相対移動させ、前記プローブが予め設定された倣い経路に沿って前記ワークを倣い測定する形状測定装置の制御方法であって、
オペレータが倣い経路とともに前記回転駆動機構の回転角指令を設定しておき、
前記倣い経路データを複数のセグメントに分割するとともに各前記セグメントの曲率に基づいて各前記セグメントに対して前記並進移動機構の並進速度パターンを設定し、
前記回転角指令に基づいて、前記セグメントごとにセグメント開始時の回転角度値とセグメント終了時の回転角度値を求め、さらに、前記セグメントごとに角速度パターンを生成し、
前記角速度パターンで与えられる回転指令の分を減じるように前記並進速度パターンを補正して補正後並進速度パターンを生成し、
前記補正後並進速度パターンに基づく合成速度ベクトルに基づいて前記並進移動機構を駆動制御すると同時に、前記角速度パターンに基づく角速度指令に基づいて前記回転駆動機構を駆動制御する
ことを特徴とする。
並進移動機構と回転駆動機構とによってプローブとワークとを相対移動させ、前記プローブが予め設定された倣い経路に沿って前記ワークを倣い測定する形状測定装置の制御方法であって、
オペレータが倣い経路とともに前記回転駆動機構の回転角指令を設定しておき、
前記倣い経路データを複数のセグメントに分割するとともに各前記セグメントの曲率に基づいて各前記セグメントに対して前記並進移動機構の並進速度パターンを設定し、
前記回転角指令に基づいて、前記セグメントごとにセグメント開始時の回転角度値とセグメント終了時の回転角度値を求め、さらに、前記セグメントごとに角速度パターンを生成し、
前記角速度パターンで与えられる回転指令の分を減じるように前記並進速度パターンを補正して補正後並進速度パターンを生成し、
前記補正後並進速度パターンに基づく合成速度ベクトルに基づいて前記並進移動機構を駆動制御すると同時に、前記角速度パターンに基づく角速度指令に基づいて前記回転駆動機構を駆動制御する
ことを特徴とする。
【0021】
本発明の形状測定装置の制御方法は、
並進移動機構と回転駆動機構とによってプローブとワークとを相対移動させ、前記プローブが予め設定された倣い経路に沿って前記ワークを倣い測定する形状測定装置の制御方法であって、
オペレータが倣い経路とともに前記回転駆動機構の回転角指令を設定しておき、
前記回転角指令の分を減じるように前記倣い経路のデータを補正して補正後倣い経路データを生成し、
前記補正後倣い経路データを複数のセグメントに分割するとともに各前記セグメントの曲率に基づいて各前記セグメントに対して前記並進移動機構の並進速度パターンを設定し、
前記回転角指令と前記セグメントごとの前記並進速度パターンに基づいて、前記セグメントごとにセグメント開始時の回転角度値とセグメント終了時の回転角度値を求め、
さらに、前記セグメントごとに角速度パターンを生成し、
前記並進速度パターンに基づく合成速度ベクトルに基づいて前記並進移動機構を駆動制御すると同時に、前記角速度パターンに基づく角速度指令に基づいて前記回転駆動機構を駆動制御する
ことを特徴とする。
並進移動機構と回転駆動機構とによってプローブとワークとを相対移動させ、前記プローブが予め設定された倣い経路に沿って前記ワークを倣い測定する形状測定装置の制御方法であって、
オペレータが倣い経路とともに前記回転駆動機構の回転角指令を設定しておき、
前記回転角指令の分を減じるように前記倣い経路のデータを補正して補正後倣い経路データを生成し、
前記補正後倣い経路データを複数のセグメントに分割するとともに各前記セグメントの曲率に基づいて各前記セグメントに対して前記並進移動機構の並進速度パターンを設定し、
前記回転角指令と前記セグメントごとの前記並進速度パターンに基づいて、前記セグメントごとにセグメント開始時の回転角度値とセグメント終了時の回転角度値を求め、
さらに、前記セグメントごとに角速度パターンを生成し、
前記並進速度パターンに基づく合成速度ベクトルに基づいて前記並進移動機構を駆動制御すると同時に、前記角速度パターンに基づく角速度指令に基づいて前記回転駆動機構を駆動制御する
ことを特徴とする。
【0022】
本発明の形状測定装置の制御方法は、
並進移動機構と回転駆動機構とによってプローブとワークとを相対移動させ、前記プローブが予め設定された倣い経路に沿って前記ワークを倣い測定する形状測定装置の制御方法であって、
オペレータが倣い経路を設定し、
前記倣い経路データを複数のセグメントに分割するとともに各前記セグメントの曲率に基づいて各前記セグメントに対して前記並進移動機構の並進速度パターンを設定し、
前記倣い経路のデータに基づいて、前記プローブが前記倣い経路に沿って移動するように前記並進移動機構を駆動制御する並進速度ベクトル指令を生成し、
前記並進速度ベクトル指令に基づいて前記回転テーブル機構への回転指令を生成し、
前記回転角指令に基づいて、前記セグメントごとにセグメント開始時の回転角度値とセグメント終了時の回転角度値を求め、さらに、前記セグメントごとに角速度パターンを生成し、
前記角速度パターンで与えられる回転指令の分を減じるように前記並進速度パターンを補正して補正後並進速度パターンを生成し、
前記補正後並進速度パターンに基づく合成速度ベクトルに基づいて前記並進移動機構を駆動制御すると同時に、前記角速度パターンに基づく角速度指令に基づいて前記回転駆動機構を駆動制御する
ことを特徴とする。
並進移動機構と回転駆動機構とによってプローブとワークとを相対移動させ、前記プローブが予め設定された倣い経路に沿って前記ワークを倣い測定する形状測定装置の制御方法であって、
オペレータが倣い経路を設定し、
前記倣い経路データを複数のセグメントに分割するとともに各前記セグメントの曲率に基づいて各前記セグメントに対して前記並進移動機構の並進速度パターンを設定し、
前記倣い経路のデータに基づいて、前記プローブが前記倣い経路に沿って移動するように前記並進移動機構を駆動制御する並進速度ベクトル指令を生成し、
前記並進速度ベクトル指令に基づいて前記回転テーブル機構への回転指令を生成し、
前記回転角指令に基づいて、前記セグメントごとにセグメント開始時の回転角度値とセグメント終了時の回転角度値を求め、さらに、前記セグメントごとに角速度パターンを生成し、
前記角速度パターンで与えられる回転指令の分を減じるように前記並進速度パターンを補正して補正後並進速度パターンを生成し、
前記補正後並進速度パターンに基づく合成速度ベクトルに基づいて前記並進移動機構を駆動制御すると同時に、前記角速度パターンに基づく角速度指令に基づいて前記回転駆動機構を駆動制御する
ことを特徴とする。
【0023】
本発明の一実施形態では、
前記セグメントごとに角速度パターンを生成する工程において、角加速度の大きさは所定の固定値とし、
先頭の前記セグメントから計算を開始して、角速度が一定であるパターンか、最初に加速してその後一定の角速度になるパターンか、最初に一定の角速度でその後減速するパターンか、のいずれかのパターンを各セグメントに当てはめて角速度パターンを生成する
ことが好ましい。
前記セグメントごとに角速度パターンを生成する工程において、角加速度の大きさは所定の固定値とし、
先頭の前記セグメントから計算を開始して、角速度が一定であるパターンか、最初に加速してその後一定の角速度になるパターンか、最初に一定の角速度でその後減速するパターンか、のいずれかのパターンを各セグメントに当てはめて角速度パターンを生成する
ことが好ましい。
【0024】
本発明の一実施形態では、
最後の前記セグメントの前記角速度パターンを生成した後、
前記倣い経路の終点で前記角速度がゼロにならない場合、
前記回転駆動機構を前記倣い経路の終点で停止させるまでに必要な減速距離を計算して、前記終点から前記必要な減速距離だけ手前から減速するように前記角速度パターンを修正する
ことが好ましい。
最後の前記セグメントの前記角速度パターンを生成した後、
前記倣い経路の終点で前記角速度がゼロにならない場合、
前記回転駆動機構を前記倣い経路の終点で停止させるまでに必要な減速距離を計算して、前記終点から前記必要な減速距離だけ手前から減速するように前記角速度パターンを修正する
ことが好ましい。
【0025】
本発明の一実施形態では、
前記セグメントごとに生成された前記角速度パターンをブロック化し、
前記ブロック化された前記角速度パターンの加減速領域に対してＳ字曲線化を適用する
ことが好ましい。
前記セグメントごとに生成された前記角速度パターンをブロック化し、
前記ブロック化された前記角速度パターンの加減速領域に対してＳ字曲線化を適用する
ことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】設計データと、ＰＣＣ曲線と、合成ベクトルＶと、の関係を模式的に示す図である。
【図2】ＰＣＣ曲線を例示する図である。
【図3】測定対象物を例示する図である。
【図4】形状測定システムの全体構成を示す図である。
【図5】ホストコンピュータおよびモーションコントローラの機能ブロック図である。
【図6】円柱状のワーク（測定対象物）Ｗの側面を蛇行しながら倣い測定する経路を例示した図である。
【図7】倣い経路の区間に回転角（回転角指令）を設定した状態を模式的に例示する図である。
【図8】モーションコントローラの機能ブロック図である。
【図9】並進速度パターンを例示する図である。
【図10】並進速度パターンに角度の情報を加えたパターンを例示する図である。
【図11】並進速度パターンにおいて、各セグメントの移動距離Ｌｉ、開始速度Ｖｓｉ、加減速時間ｔａ、定速時間ｔｃ、終速度ＶＦｉ、開始時刻ｔｓおよび終了時刻ｔｆを加えた図である。
【図12】各セグメントに当てはめる角速度パターンを例示した図である。
【図13】並進移動機構によるプローブの移動に同期した回転テーブルの角速度パターンを例示する図である。
【図14】倣い測定動作を例示する図である。
【図15】倣い測定動作を例示する図である。
【図16】修正が必要な角速度パターンを例示する図である。
【図17】一次関数で与えられた速度パターンにＳ字加減速処理する様子を例示する図である。
【図18】一次関数で与えられた速度パターンにＳ字加減速処理した様子を例示する図である。
【図19】傾斜回転テーブル機構を例示する図である。
【図20】回転軸を持ったプローブを例示する図である。
【図21】第４実施形態において、測定指令データと補正後測定指令データとの関係を例示する図である。
【図22】補正後ＰＣＣ曲線を例示する図である。
【図23】モーションコントローラの機能ブロック図である。
【図24】速度パターンを例示する図である。
【図25】第５実施形態のモーションコントローラの構成を示す図である。
【図26】倣い測定の経路を例示する図である。
【図28】第６実施形態を説明する図である。
【図29】合成ベクトルＶから回転角指令を求める様子を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
図４は、形状測定システム１００の全体構成を示す図である。
形状測定システム１００は、三次元測定機２００と、三次元測定機２００の駆動を制御するモーションコントローラ３００と、モーションコントローラ３００を制御すると共に必要なデータ処理を実行するホストコンピュータ５００と、を備える。
（第１実施形態）
図４は、形状測定システム１００の全体構成を示す図である。
形状測定システム１００は、三次元測定機２００と、三次元測定機２００の駆動を制御するモーションコントローラ３００と、モーションコントローラ３００を制御すると共に必要なデータ処理を実行するホストコンピュータ５００と、を備える。
【0028】
三次元測定機２００は、定盤２１０と、並進移動機構２２０と、プローブ２３０と、回転テーブル機構２５０と、を備える。
【0029】
並進移動機構２２０は、定盤２１０上をＹ方向にスライド可能に設けられた門型のＹスライダ２２１と、Ｙスライダ２２１のＸ方向のビームに沿ってスライドするＸスライダ２２２と、Ｘスライダ２２２に固定されたＺ軸コラム２２３と、Ｚ軸コラム２２３内をＺ方向に昇降するＺスピンドル２２４と、を備える。
【0030】
Ｙスライダ２２１、Ｘスライダ２２２およびＺスピンドル２２４には、それぞれ駆動モータ（不図示）とエンコーダ（不図示）とが付設されている。
モーションコントローラ３００からの駆動制御信号によって各駆動モータが駆動制御される。エンコーダは、Ｙスライダ２２１、Ｘスライダ２２２およびＺスピンドル２２４それぞれの移動量を検出し、検出値をモーションコントローラ３００に出力する。Ｚスピンドル２２４の下端にプローブ２３０が取り付けられている。
モーションコントローラ３００からの駆動制御信号によって各駆動モータが駆動制御される。エンコーダは、Ｙスライダ２２１、Ｘスライダ２２２およびＺスピンドル２２４それぞれの移動量を検出し、検出値をモーションコントローラ３００に出力する。Ｚスピンドル２２４の下端にプローブ２３０が取り付けられている。
【0031】
プローブ２３０は、測定子２３２を先端側（－Ｚ軸方向側）に有するスタイラス２３１と、スタイラス２３１の基端側（＋Ｚ軸方向側）を支持する支持部２３３と、を備える。測定子２３２は、球状であって、測定対象物に接触する。
【0032】
支持部２３３は、スタイラス２３１に外力が加わった場合、すなわち測定子２３２が測定対象物に当接した場合にはスタイラス２３１が一定の範囲内でＸ、Ｙ、Ｚ軸の各軸方向に移動可能となるようにスタイラス２３１を支持している。さらに、支持部２３３は、スタイラス２３１の各軸方向の位置をそれぞれ検出するためのプローブセンサー（不図示）を備える。プローブセンサは検出値をモーションコントローラ３００に出力する。
【0033】
回転テーブル機構２５０は定盤上に設置されており、内蔵のモータ（不図示）で回転テーブル２５１を回転させる。なお、ここでは、回転テーブル２５１の回転軸はＺ軸に平行である。回転テーブル機構２５０にはロータリーエンコーダ（不図示）が内蔵されており、検出値をモーションコントローラ３００に出力する。
【0034】
（ホストコンピュータ５００の構成）
次にホストコンピュータ５００について説明する。
図５は、ホストコンピュータ５００およびモーションコントローラ３００の機能ブロック図である。
ホストコンピュータ５００は、ＣＰＵ５１１（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリ等を備えて構成され、モーションコントローラ３００を介して三次元測定機２００を制御する。ＣＰＵ５１１（中央処理装置）で測定制御プログラムを実行することにより本実施形態の測定動作が実現される。ホストコンピュータ５００には、必要に応じて、出力装置（ディスプレイやプリンタ）および入力装置（キーボードやマウス）が接続されている。
次にホストコンピュータ５００について説明する。
図５は、ホストコンピュータ５００およびモーションコントローラ３００の機能ブロック図である。
ホストコンピュータ５００は、ＣＰＵ５１１（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリ等を備えて構成され、モーションコントローラ３００を介して三次元測定機２００を制御する。ＣＰＵ５１１（中央処理装置）で測定制御プログラムを実行することにより本実施形態の測定動作が実現される。ホストコンピュータ５００には、必要に応じて、出力装置（ディスプレイやプリンタ）および入力装置（キーボードやマウス）が接続されている。
【0035】
ホストコンピュータ５００は、さらに、記憶部５２０と、形状解析部５３０と、を備える。記憶部５２０は、測定対象物（ワーク）Ｗの形状に関する設計データ（ＣＡＤデータや、ＮＵＲＢＳデータ等）、測定で得られた測定データ、および、測定動作全体を制御する測定制御プログラムを格納する。
【0036】
形状解析部５３０は、モーションコントローラ３００から出力された測定データに基づいて測定対象物の表面形状データを算出し、算出した測定対象物の表面形状データの誤差や歪み等を求める形状解析を行う。
【0037】
また、形状解析部５３０は、倣い経路情報を含んだ設計データ（ＣＡＤデータや、ＮＵＲＢＳデータ等）からＰＣＣ曲線への変換等を行って測定指令データの生成を行う。ここで、測定指令データの生成について説明する。
【0038】
いま、例えば、図６に例示するような円柱状のワーク（測定対象物）Ｗの側面を蛇行しながら倣い測定したいとする。この場合、従来技術では、オペレータは、単に図６に示すような倣い経路（蛇行する経路）を設定するだけであり、倣い経路を例えばＣＡＤデータとして設定していた。本実施形態では、オペレータは、倣い経路の情報だけでなく、そのときの回転テーブル２５１の回転角度の値についても指令値として設定入力する。
【0039】
例えば、図７に例示するように、倣い経路をいくつかの区間（セクション）で区切っておく。
そして、区間ごとに、区間の始点を測定するときの回転テーブルの回転角度θＳ、区間の終点を測定するときの回転テーブル２５１の回転角度θＦ、を設定しておく。（区間の終点は、次の区間の始点でもある。）この回転角度指令は、ＣＡＤデータとリンクするようにして倣い経路情報に埋め込まれるとする。図７の例では、最初の区間（セクション１）の始点ＰＳでは"０度"、区間の終点ＰＦでは"＋１０度"、というように回転テーブル２５１の回転角度を設定しておく。（実際の倣い測定動作では、測定子２３２が最初の区間を倣い移動する間に、回転テーブルが１０度回転するということになる。）
そして、区間ごとに、区間の始点を測定するときの回転テーブルの回転角度θＳ、区間の終点を測定するときの回転テーブル２５１の回転角度θＦ、を設定しておく。（区間の終点は、次の区間の始点でもある。）この回転角度指令は、ＣＡＤデータとリンクするようにして倣い経路情報に埋め込まれるとする。図７の例では、最初の区間（セクション１）の始点ＰＳでは"０度"、区間の終点ＰＦでは"＋１０度"、というように回転テーブル２５１の回転角度を設定しておく。（実際の倣い測定動作では、測定子２３２が最初の区間を倣い移動する間に、回転テーブルが１０度回転するということになる。）
【0040】
形状解析部５３０は、背景技術で説明した通りの方法で、ＣＡＤデータを点群のデータ（輪郭点データ）→オフセット済み輪郭点データ→ＰＣＣ曲線、とする。
ただし、回転角度の指令については、倣い経路情報から抜き出し、ＰＣＣ曲線の生成後に、ＰＣＣ曲線の対応する区間に前記回転角度指令を付け加えておく。
ＰＣＣ曲線に回転角指令を加えたものを本実施形態の"測定指令データ"とする（図８参照）。
ただし、回転角度の指令については、倣い経路情報から抜き出し、ＰＣＣ曲線の生成後に、ＰＣＣ曲線の対応する区間に前記回転角度指令を付け加えておく。
ＰＣＣ曲線に回転角指令を加えたものを本実施形態の"測定指令データ"とする（図８参照）。
【0041】
（モーションコントローラ３００の構成）
図８は、モーションコントローラ３００の機能ブロック図である。モーションコントローラ３００について説明する。モーションコントローラ３００は、測定指令取得部３１０と、カウンタ部３３０と、駆動指令生成部３４０と、駆動制御部３５０と、を備える。
図８は、モーションコントローラ３００の機能ブロック図である。モーションコントローラ３００について説明する。モーションコントローラ３００は、測定指令取得部３１０と、カウンタ部３３０と、駆動指令生成部３４０と、駆動制御部３５０と、を備える。
【0042】
測定指令取得部３１０は、ホストコンピュータ５００から測定指令データを取得する。
（本実施形態では、測定指令データは、ＰＣＣ曲線データに回転角指令が加わったものである。）
（本実施形態では、測定指令データは、ＰＣＣ曲線データに回転角指令が加わったものである。）
【0043】
カウンタ部３３０は、エンコーダから出力される検出信号をカウントして各スライダの変位量を計測するとともに、プローブセンサから出力される検出信号をカウントしてプローブ２３０（スタイラス２３１）の変位量を計測する。
計測されたスライダおよびプローブ２３０の変位から測定子２３２の座標位置ＰＰ（以下、プローブ位置ＰＰ）が得られる。
また、カウンタ部３３０にて計測されたスタイラス２３１の変位（プローブセンサの検出値（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ））から、測定子２３２の押込み量（ベクトルＥｐの絶対値）が得られる。
同じく、カウンタ部３３０は、ロータリーエンコーダから検出される検出信号をカウントとして、回転テーブル機構２５０の回転角を得る。
計測されたスライダおよびプローブ２３０の変位から測定子２３２の座標位置ＰＰ（以下、プローブ位置ＰＰ）が得られる。
また、カウンタ部３３０にて計測されたスタイラス２３１の変位（プローブセンサの検出値（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ））から、測定子２３２の押込み量（ベクトルＥｐの絶対値）が得られる。
同じく、カウンタ部３３０は、ロータリーエンコーダから検出される検出信号をカウントとして、回転テーブル機構２５０の回転角を得る。
【0044】
駆動指令生成部３４０は、並進速度パターン計画部３４１と、並進ベクトル指令生成部３４２と、回転指令生成部３４４と、並進ベクトル指令補正部と、を備える。
【0045】
測定指令データは、ＰＣＣ曲線データに回転角度指令が加わったものであった。
まず、並進速度パターン計画部３４１および並進ベクトル指令生成部３４２は、従来通り、ＰＣＣ曲線から合成速度ベクトルＶを生成するものである。すなわち、本実施形態では、並進速度パターン計画部３４１および並進ベクトル指令生成部３４２は、ＰＣＣ曲線から合成速度ベクトルＶを生成するものである。並進速度パターン計画部３４１は、ＰＣＣ曲線を分割して分割ＰＣＣ曲線群とし、さらに、分割ＰＣＣ曲線群から速度曲線を算出して並進移動機構２２０によるプローブ２３０の移動速度（移動ベクトル）を算出する（図９参照）。すなわち、分割ＰＣＣ曲線群の各セグメントの曲率などに基づいて並進移動機構２２０によるプローブ２３０の移動速度（移動ベクトル）が設定され、これにより図９に例示する並進速度パターンが生成される。ＰＣＣ曲線を分割したＰＣＣ曲線群の各セグメントに対し、速度パターンをどのように当てはめて図９のような一連の速度パターン（速度計画）を生成するかについては本出願人が例えば特許６０６３１６１などに詳しく開示している。
まず、並進速度パターン計画部３４１および並進ベクトル指令生成部３４２は、従来通り、ＰＣＣ曲線から合成速度ベクトルＶを生成するものである。すなわち、本実施形態では、並進速度パターン計画部３４１および並進ベクトル指令生成部３４２は、ＰＣＣ曲線から合成速度ベクトルＶを生成するものである。並進速度パターン計画部３４１は、ＰＣＣ曲線を分割して分割ＰＣＣ曲線群とし、さらに、分割ＰＣＣ曲線群から速度曲線を算出して並進移動機構２２０によるプローブ２３０の移動速度（移動ベクトル）を算出する（図９参照）。すなわち、分割ＰＣＣ曲線群の各セグメントの曲率などに基づいて並進移動機構２２０によるプローブ２３０の移動速度（移動ベクトル）が設定され、これにより図９に例示する並進速度パターンが生成される。ＰＣＣ曲線を分割したＰＣＣ曲線群の各セグメントに対し、速度パターンをどのように当てはめて図９のような一連の速度パターン（速度計画）を生成するかについては本出願人が例えば特許６０６３１６１などに詳しく開示している。
【0046】
回転指令生成部３４４は、回転テーブル機構２５０に対する回転駆動指令を生成する。
ここで、回転テーブル機構２５０に対する回転駆動指令というのは、座標値（角度値）でなく、時々刻々の"角速度"で与えられる必要がある。
回転指令生成部３４４は、測定指令データに含まれる"回転角指令"を角速度指令に変換しなければならない。
さらに、回転指令生成部３４４は、オペレータが設定した倣い経路に沿ってプローブ２３０がワーク上を倣い測定するように、並進移動機構２２０によるプローブ２３０の移動に対して回転テーブル２５１の回転を同期させるように回転角指令を生成する必要がある。
ここで、回転テーブル機構２５０に対する回転駆動指令というのは、座標値（角度値）でなく、時々刻々の"角速度"で与えられる必要がある。
回転指令生成部３４４は、測定指令データに含まれる"回転角指令"を角速度指令に変換しなければならない。
さらに、回転指令生成部３４４は、オペレータが設定した倣い経路に沿ってプローブ２３０がワーク上を倣い測定するように、並進移動機構２２０によるプローブ２３０の移動に対して回転テーブル２５１の回転を同期させるように回転角指令を生成する必要がある。
【0047】
回転指令生成部３４４は、測定指令取得部３１０から回転角指令を含む測定指令データを取得するとともに、並進速度パターン計画部３４１から並進速度パターン（図９）を取得する。回転指令生成部３４４が取得した並進速度パターンを図１０に示す。これは、並進速度パターン計画部３４１で生成された図９の並進速度パターンを再掲するものであるが、さらに、角度の情報が加わっている。測定指令データにおいて、セクション１の始点における回転テーブルの角度は－１０°で、セクション１の終点（セクション２の始点）における回転テーブル２５１の角度は＋１０°と設定されていた。ここで、並進速度パターン計画部３４１により、倣い経路（補正後ＰＣＣ曲線）は複数のセグメントに分割され、セグメントごとに並進速度パターンの当てはめが行なわれていた。回転指令生成部３４４は、並進移動機構２２０によるプローブ２３０の並進移動と回転テーブル２５１の回転移動とを同期させるため、並進速度パターンのセグメントごとに角速度パターンを設定する。
【0048】
並進速度パターン計画部３４１で並進速度パターンが生成されるときに、セグメントＳｅｇ（ｉ）ごとに、移動距離Ｌｉ、開始速度Ｖｓｉ、加減速時間ｔａ、定速時間ｔｃ、および、終速度ＶＦｉが求められている（図１１参照）。
セグメントＳｅｇ（ｉ）ごとに加減速時間ｔａ、定速時間ｔｓ、が求められているので、各セグメントの開始時刻ｔｓと終了時刻ｔｆが分かるし、各セグメントＳｅｇ（ｉ）に要する時間Ｔ（セグメント移動時間Ｔｓｅｇ）も分かっている。
回転指令生成部３４４は、これらの情報をもとに、セグメントＳｅｇ（ｉ）ごとに角度情報を割り振っていく。
回転指令生成部３４４は、セグメントごとに、セグメント開始時の回転角度値θｓとセグメント終了時の回転角度値θｆとを求める。
セクション１の始点における回転テーブル２５１の角度は０°で、セクション１の終点における回転テーブル２５１の角度は＋１０°と設定されていた。
ここで、セクション１は、並進速度パターン計画部３４１によりセグメント１からセグメント４に分割されている。そこで、回転指令生成部３４４は、セクション１の間の総回転量（ここでは１０°）をセグメントごとに要する時間（セグメント移動時間Ｔ）に応じて比例配分していく。
これにより、図１０に例示するように、各セグメントの開始時点と終了時点とにおける回転テーブルの回転角度θ１、θ２、θ３、・・・が得られる。すると、セグメントごとの回転テーブルの回転量Θ（セグメント回転量Θ）も得られる。
セグメントＳｅｇ（ｉ）ごとに加減速時間ｔａ、定速時間ｔｓ、が求められているので、各セグメントの開始時刻ｔｓと終了時刻ｔｆが分かるし、各セグメントＳｅｇ（ｉ）に要する時間Ｔ（セグメント移動時間Ｔｓｅｇ）も分かっている。
回転指令生成部３４４は、これらの情報をもとに、セグメントＳｅｇ（ｉ）ごとに角度情報を割り振っていく。
回転指令生成部３４４は、セグメントごとに、セグメント開始時の回転角度値θｓとセグメント終了時の回転角度値θｆとを求める。
セクション１の始点における回転テーブル２５１の角度は０°で、セクション１の終点における回転テーブル２５１の角度は＋１０°と設定されていた。
ここで、セクション１は、並進速度パターン計画部３４１によりセグメント１からセグメント４に分割されている。そこで、回転指令生成部３４４は、セクション１の間の総回転量（ここでは１０°）をセグメントごとに要する時間（セグメント移動時間Ｔ）に応じて比例配分していく。
これにより、図１０に例示するように、各セグメントの開始時点と終了時点とにおける回転テーブルの回転角度θ１、θ２、θ３、・・・が得られる。すると、セグメントごとの回転テーブルの回転量Θ（セグメント回転量Θ）も得られる。
【0049】
回転指令生成部３４４は、各セグメントに対して角速度指令パターンを当てはめていく。
このとき、回転指令生成部３４４は、先頭のセグメントＳｅｇ１から順に角速度指令パターンを当てはめていく。これは、一つ前のセグメントＳｅｇ（ｉ－１）の終角速度ωＦが次のセグメントＳｅｇ（ｉ）の開始角速度ωｓになるためである。
このとき、回転指令生成部３４４は、先頭のセグメントＳｅｇ１から順に角速度指令パターンを当てはめていく。これは、一つ前のセグメントＳｅｇ（ｉ－１）の終角速度ωＦが次のセグメントＳｅｇ（ｉ）の開始角速度ωｓになるためである。
【0050】
いま、各セグメントに当てはめる角速度パターンとして、図１２の五つのパターンが用意されている。
第１角速度パターンは、ずっと一定の角速度ωで回転テーブルを回転させる角速度パターンである。
セグメントの開始角速度ωｓは、一つ前のセグメントＳｅｇ（ｉ－１）の角速度パターンにより決まってしまう。つまり、一つ前のセグメントＳｅｇ（ｉ－１）の終角速度ωＦが次のセグメントＳｅｇ（ｉ）の開始角速度であり、第１角速度パターンを適用する場合は開始角速度ωｓが一定で続くことになる。もし、ωｓ×Ｔ＝Θが成立する場合には第１角速度パターンを適用できる。
第１角速度パターンは、ずっと一定の角速度ωで回転テーブルを回転させる角速度パターンである。
セグメントの開始角速度ωｓは、一つ前のセグメントＳｅｇ（ｉ－１）の角速度パターンにより決まってしまう。つまり、一つ前のセグメントＳｅｇ（ｉ－１）の終角速度ωＦが次のセグメントＳｅｇ（ｉ）の開始角速度であり、第１角速度パターンを適用する場合は開始角速度ωｓが一定で続くことになる。もし、ωｓ×Ｔ＝Θが成立する場合には第１角速度パターンを適用できる。
【0051】
第２、第３角速度パターンは、最初に加速して、そのあと角速度ωを一定にする角速度パターンである。
ここで、「加速」とは、角速度の絶対値を大きくすることを意味するとする。
仮に左回転方向を正方向の回転とすると、右回転方向に加速するのは"減速"ということになるが、ここでは、負の方向に"加速"と考えて頂きたい。そして、例えば角速度ωの大きさ（回転速さ）を考えると、第２、第３角速度パターンは、いずれも最初に回転速さを大きくする調整期間ｔａがあって、その後一定の回転速さになるということで同じと考えて頂いてもよい（回転方向が反対になるだけである）。
ここで、「加速」とは、角速度の絶対値を大きくすることを意味するとする。
仮に左回転方向を正方向の回転とすると、右回転方向に加速するのは"減速"ということになるが、ここでは、負の方向に"加速"と考えて頂きたい。そして、例えば角速度ωの大きさ（回転速さ）を考えると、第２、第３角速度パターンは、いずれも最初に回転速さを大きくする調整期間ｔａがあって、その後一定の回転速さになるということで同じと考えて頂いてもよい（回転方向が反対になるだけである）。
【0052】
いま、あるセグメントＳｅｇ（ｉ）に第１角速度パターンを適用したときにセグメント回転量Θに足りなかったとする。
このとき、加速時間をｔａ、等速時間をｔｃ、として次の連立方程式を解く。
このとき、加速時間をｔａ、等速時間をｔｃ、として次の連立方程式を解く。
【0053】
ｔａ＋ｔｃ＝Ｔ
ωｓ・ｔａ＋（α・ｔａ２／２）＋ωＦ・ｔｃ＝Θ
ωＦ＝ωｓ＋α・ｔａ
ωｓ・ｔａ＋（α・ｔａ２／２）＋ωＦ・ｔｃ＝Θ
ωＦ＝ωｓ＋α・ｔａ
【0054】
いま、αは回転テーブル２５１の加速度（の大きさ）であって、回転テーブル２５１の加速度の大きさは所定の値に固定されているとする。つまり、回転テーブル２５１はできる限り速く加減速して目標の角速度に達し、角速度が一定の時間をできる限り長くする。（加速度の大きさを調整することはしない。）ちなみに、ここでいう加速度の大きさαは、回転テーブル２５１の耐加速度の約半分に設定しておくとよい。これは、角速度パターン（速度パターン）の生成時には直線的に加速することを前提として計算するのが便利であるが、実際の動作制御では滑らかな加減速制御のために加減速カーブをＳ字曲線に変換するためである。
【0055】
上記の式を解くことにより、加速時間ｔａ、定速時間ｔｃ、終角速度ωＦが得られる。
なお、第２、第３パターンにおいては、ずっと加速である場合を許容する。
これは、すなわち、ｔａ＝Ｔ（ｔｃ＝０）の場合のことである。
なお、第２、第３パターンにおいては、ずっと加速である場合を許容する。
これは、すなわち、ｔａ＝Ｔ（ｔｃ＝０）の場合のことである。
【0056】
第４、第５角速度パターンは、最初は角速度ωｓで等速回転し、そのあと減速する角速度パターンである。
いま、あるセグメントＳｅｇ（ｉ）に第１角速度パターンを適用したときにセグメント回転量Θが超過していたとする。
このとき、等速時間をｔｃ、減速時間をｔａ、として次の連立方程式を解く。
いま、あるセグメントＳｅｇ（ｉ）に第１角速度パターンを適用したときにセグメント回転量Θが超過していたとする。
このとき、等速時間をｔｃ、減速時間をｔａ、として次の連立方程式を解く。
【0057】
ｔａ＋ｔｃ＝Ｔ
ωｓ・ｔｃ＋ωｓ・ｔａ－（α・ｔａ２／２）＝Θ
ωＦ＝ωｓ－α・ｔａ
ωｓ・ｔｃ＋ωｓ・ｔａ－（α・ｔａ２／２）＝Θ
ωＦ＝ωｓ－α・ｔａ
【0058】
上記の式を解くことにより、定速時間ｔｃ、減速時間ｔａ、終角速度ωＦが得られる。
なお、第４、第５パターンにおいては、ずっと減速である場合を許容する。
これは、すなわち、ｔａ＝Ｔ（ｔｃ＝０）の場合のことである。
なお、第４、第５パターンにおいては、ずっと減速である場合を許容する。
これは、すなわち、ｔａ＝Ｔ（ｔｃ＝０）の場合のことである。
【0059】
このようにして先頭のセグメントから順に角速度パターンを求めていくと、例えば図１３に例示するように、並進移動機構２２０によるプローブ２３０の移動に同期した回転テーブル２５１の角速度パターンが得られる。
【0060】
ここで、並進速度パターン計画部３４１は、並進速度パターンを生成したあと、隣り合うセグメントを結合してブロック化する処理を行なうが（特許６０６３１６１）、回転指令生成部３４４は、ブロック化処理される前の並進速度パターンに基づいてセグメントごとに角速度パターンを当てはめることが好ましい。
ブロック化処理後の並進速度パターンのブロック単位で角速度パターンを当てはめる考え方も有り得るが、ブロックが大きくなると回転テーブル２５１の角速度パターンが適切に求められない可能性が出てくる。角加速度αを可変にしたり、もっと多くの種類の角速度パターンを用意したりしておいてもいいかもしれないが（例えば特許６０６３１６１）、計算がとても複雑になる。
本実施形態では、ブロック化処理される前の並進速度パターンに基づいてセグメントごとに角速度パターンを当てはめることとし、角速度パターンの種類を少なく、かつ、加速度の大きさを一定として、簡単な計算で角速度パターンを割り当てるようにした。
また、セグメントごとに角速度パターンを割り当てた方が区切りが多くなるので、同期を合わせやすくなる。なお、回転テーブル２５１によってワークを回転させることの主目的としては、プローブ２３０とワークＷとの干渉を回避することにあり、基本的には一定時間、一定の方向に一定の角速度で回転してくれれば十分であると考えられる。複雑で繊細な動きは、主として並進移動機構２２０により、補正後ＰＣＣ曲線に沿ったプローブ移動およびアクティブ倣い測定による押込み制御で実現される。
ブロック化処理後の並進速度パターンのブロック単位で角速度パターンを当てはめる考え方も有り得るが、ブロックが大きくなると回転テーブル２５１の角速度パターンが適切に求められない可能性が出てくる。角加速度αを可変にしたり、もっと多くの種類の角速度パターンを用意したりしておいてもいいかもしれないが（例えば特許６０６３１６１）、計算がとても複雑になる。
本実施形態では、ブロック化処理される前の並進速度パターンに基づいてセグメントごとに角速度パターンを当てはめることとし、角速度パターンの種類を少なく、かつ、加速度の大きさを一定として、簡単な計算で角速度パターンを割り当てるようにした。
また、セグメントごとに角速度パターンを割り当てた方が区切りが多くなるので、同期を合わせやすくなる。なお、回転テーブル２５１によってワークを回転させることの主目的としては、プローブ２３０とワークＷとの干渉を回避することにあり、基本的には一定時間、一定の方向に一定の角速度で回転してくれれば十分であると考えられる。複雑で繊細な動きは、主として並進移動機構２２０により、補正後ＰＣＣ曲線に沿ったプローブ移動およびアクティブ倣い測定による押込み制御で実現される。
【0061】
なお、回転テーブル２５１の駆動制御にあたっては、角速度パターンをブロック化した方がよい。
例えば、図１３に表れているセグメントＳｅｇ１からセグメントＳｅｇ６のすべてをブロック化してしまってもよい。例えば、セグメントＳｅｇ４の後半の減速とセグメントＳｅｇ５の前半の加速は同じ加速度であるから一連の加速時間として扱った方がよい。
例えば、図１３に表れているセグメントＳｅｇ１からセグメントＳｅｇ６のすべてをブロック化してしまってもよい。例えば、セグメントＳｅｇ４の後半の減速とセグメントＳｅｇ５の前半の加速は同じ加速度であるから一連の加速時間として扱った方がよい。
【0062】
並進ベクトル指令生成部３４２は、背景技術で説明したように、設定された倣い経路情報（ここでは補正後ＰＣＣ曲線）と図１１の並進速度パターン（並進速度計画）に基づいて合成速度ベクトルＶを生成する。
【0063】
Ｖ＝Ｇｆ×Ｖｆ＋Ｇｅ×Ｖｅ＋Ｇｃ×Ｖｃ ・・・（式１）
【0064】
並進ベクトル指令補正部３４３は、並進ベクトル指令生成部３４２が生成した合成ベクトルＶに対し、回転テーブル２５１の回転分を減じるように補正処理を行って、回転補正後合成ベクトルＶＡＭＤを生成する。いま、図１４において、移動機構２２０によってプローブ２３０が右方向に移動（矢印Ａ）する代わりに、回転テーブル２５１が左に回転（矢印Ｂ）する場合を考えるとする。
このとき、合成ベクトルＶに対して、回転テーブル２５１の回転分を減じるように補正を行えばよい。
このとき、合成ベクトルＶに対して、回転テーブル２５１の回転分を減じるように補正を行えばよい。
【0065】
そこで、図１４の状態で、回転テーブル２５１の回転軸からプローブ２３０（測定子２３２）に向かうベクトルを半径ベクトルＲとする。
また、回転テーブル２５１の角速度ベクトルをωとする。
プローブ２３０（測定子２３２）の位置における回転テーブル２５１の速度（ベクトル）は、Ｖθ＝ω×Ｒ、で表わされるので、合成ベクトルＶからこのＶθを減じることで回転補正後合成ベクトルＶＡＭＤは次のようになる。
また、回転テーブル２５１の角速度ベクトルをωとする。
プローブ２３０（測定子２３２）の位置における回転テーブル２５１の速度（ベクトル）は、Ｖθ＝ω×Ｒ、で表わされるので、合成ベクトルＶからこのＶθを減じることで回転補正後合成ベクトルＶＡＭＤは次のようになる。
【0066】
回転補正後合成ベクトルＶＡＭＤ＝Ｇｆ×Ｖｆ＋Ｇｅ×Ｖｅ＋Ｇｃ×Ｖｃ－Ｇθ×Ｖθ
【0067】
駆動制御部３５０は、並進移動機構２２０を駆動制御する並進移動機構制御部３５１と、回転テーブル機構２５０を駆動制御する回転駆動制御部３５２と、を備える（図８参照）。
並進移動機構制御部３５１には、並進ベクトル指令補正部３４３から回転補正後合成速度ベクトルＶＡＭＤが与えられる。
回転駆動制御部３５２には、回転指令生成部３４４から回転駆動指令として角速度指令が与えられる。
並進速度パターンに基づく合成速度ベクトルと角速度パターンに基づく回転駆動指令（角速度指令）との対応（リンク）は維持されているので、回転補正後合成速度ベクトルＶＡＭＤと回転駆動指令とは同期した状態を保ってそれぞれ並進移動機構制御部３５１と回転駆動制御部３５２とに与えられる。そして、並進移動機構制御部３５１からは並進移動機構２２０に対して回転補正後合成速度ベクトルＶＡＭＤに基づく並進移動信号が与えられ、回転駆動制御部３５２からは回転テーブル機構２５０に対して回転駆動指令に基づく回転駆動信号が与えられ、両者は同期している。
並進移動機構制御部３５１には、並進ベクトル指令補正部３４３から回転補正後合成速度ベクトルＶＡＭＤが与えられる。
回転駆動制御部３５２には、回転指令生成部３４４から回転駆動指令として角速度指令が与えられる。
並進速度パターンに基づく合成速度ベクトルと角速度パターンに基づく回転駆動指令（角速度指令）との対応（リンク）は維持されているので、回転補正後合成速度ベクトルＶＡＭＤと回転駆動指令とは同期した状態を保ってそれぞれ並進移動機構制御部３５１と回転駆動制御部３５２とに与えられる。そして、並進移動機構制御部３５１からは並進移動機構２２０に対して回転補正後合成速度ベクトルＶＡＭＤに基づく並進移動信号が与えられ、回転駆動制御部３５２からは回転テーブル機構２５０に対して回転駆動指令に基づく回転駆動信号が与えられ、両者は同期している。
【0068】
このようにして生成された移動信号と回転駆動信号とで移動機構２２０と回転テーブル機構２５０とが駆動される結果として、例えば、図１５のような倣い測定動作が得られる。すなわち、一例として、並進移動機構２２０によるプローブ２３０の移動は、ぼほまっすぐＺ軸方向に降りていくだけになる。これに合わせて回転テーブル２５１が左右に回転する。その結果、円柱状のワークＷの側面を蛇行するような経路で倣い測定が実行される。
【0069】
測定データとしては、プローブ２３０のエンコーダおよび並進移動機構２２０のエンコーダによって測定子２３２の三次元座標が得られるのであるが、さらに、回転テーブル機構２５０の回転量がロータリーエンコーダで取得される。
ワーク（測定対象物）の形状解析にあたっては、回転テーブル機構２５０の回転量を加味しなければならないのはもちろんである。
ワーク（測定対象物）の形状解析にあたっては、回転テーブル機構２５０の回転量を加味しなければならないのはもちろんである。
【0070】
このような構成を備える本実施形態によれば、回転テーブル機構２５０の回転も利用しながら倣い測定を行うことができる。
従来の三次元測定機では、互いに直交する３つの駆動軸でプローブ２３０とワークＷとを相対移動させていたが、本実施形態では、さらに、回転テーブル機構２５０の回転軸を加えて、４軸でプローブ２３０とワークＷとを相対移動させることができる。このように直交３軸の移動機構２２０と回転駆動の回転テーブル機構２５０とを協働させることにより、プローブ２３０の動きを少なくし、プローブ２３０の動きを単純化することができる。このことは、複雑な形状のワークを複雑な倣い経路で倣い測定しようとする場合に測定時間を短縮して測定効率を向上させるという効果を奏する。
従来の三次元測定機では、互いに直交する３つの駆動軸でプローブ２３０とワークＷとを相対移動させていたが、本実施形態では、さらに、回転テーブル機構２５０の回転軸を加えて、４軸でプローブ２３０とワークＷとを相対移動させることができる。このように直交３軸の移動機構２２０と回転駆動の回転テーブル機構２５０とを協働させることにより、プローブ２３０の動きを少なくし、プローブ２３０の動きを単純化することができる。このことは、複雑な形状のワークを複雑な倣い経路で倣い測定しようとする場合に測定時間を短縮して測定効率を向上させるという効果を奏する。
【0071】
従来でも並進移動機構と回転機構とを併せ持つ三次元測定機はあった。
回転機構としては本実施形態のように回転テーブルの場合もあれば、回転駆動軸を持った多軸プローブも知られている。しかしながら、オペレータが回転動作を含めた倣い測定指令をパートプログラムとして組み上げるのは難しく、かなりの制約があった。そのなかで難しかったのが回転指令を角速度で与える点にあった。並進移動機構と回転機構とを組み合わせてワークを倣い測定する場合、並進移動機構でプローブを所望の位置まで移動させて並進移動を停止状態にし、それから回転機構でプローブまたは回転テーブルを所定の角速度で回転させるという測定パートプログラムを組むのが通常であった。並進移動と回転移動とを同期させながらやや複雑な経路に沿って三次元測定機に倣い測定動作を行なわせるにあたっては、倣い経路情報に埋め込む角度の情報が三次元測定機の座標指令と同じように角度値であることが望ましい。ただし、回転テーブル機構２５０に与える回転指令は角速度であるから、回転指令生成部３４４で角速度指令を生成する必要がある。
この点、本実施形態によれば、オペレータが倣い経路に角度の情報を設定しておけば、回転指令生成部３４４が並進速度パターンに同期した角速度パターンを生成して、自動的に並進駆動と回転駆動とが同期した倣い測定が実行される。
回転機構としては本実施形態のように回転テーブルの場合もあれば、回転駆動軸を持った多軸プローブも知られている。しかしながら、オペレータが回転動作を含めた倣い測定指令をパートプログラムとして組み上げるのは難しく、かなりの制約があった。そのなかで難しかったのが回転指令を角速度で与える点にあった。並進移動機構と回転機構とを組み合わせてワークを倣い測定する場合、並進移動機構でプローブを所望の位置まで移動させて並進移動を停止状態にし、それから回転機構でプローブまたは回転テーブルを所定の角速度で回転させるという測定パートプログラムを組むのが通常であった。並進移動と回転移動とを同期させながらやや複雑な経路に沿って三次元測定機に倣い測定動作を行なわせるにあたっては、倣い経路情報に埋め込む角度の情報が三次元測定機の座標指令と同じように角度値であることが望ましい。ただし、回転テーブル機構２５０に与える回転指令は角速度であるから、回転指令生成部３４４で角速度指令を生成する必要がある。
この点、本実施形態によれば、オペレータが倣い経路に角度の情報を設定しておけば、回転指令生成部３４４が並進速度パターンに同期した角速度パターンを生成して、自動的に並進駆動と回転駆動とが同期した倣い測定が実行される。
【0072】
（第２実施形態）
第１実施形態において回転指令生成部３４４が角速度パターンを生成する工程を説明した。
ここで、倣い測定の終了点について考えてみる。
プローブ２３０の先端（測定子２３２）が設定された倣い経路の終点に達したときに、並進移動機構２２０によるプローブ２３０の移動も回転テーブル２５１の回転駆動もピタッと停止するのが望ましいことはもちろんである。
倣い経路の終点で並進移動機構２２０も回転テーブル２５１も停止するように最終のセグメントで減速する速度パターンを生成するのであるが、倣い経路の終了点で角速度がゼロになるように最後のセグメントで角速度を減速し切れるとは限らない。そこで、回転指令生成部３４４は、最後のセグメントまで角速度パターンを一旦生成したあと、もし終了点で角速度ゼロまで減速し切れないときは、停止に必要な減速時間（減速距離）を計算し、角速度パターンを修正する。例えば、図１６において、最初に生成された角速度パターンが実線だとして、終了点で速度超過になっているとする。この場合、終了点で角速度がゼロになるようにもう一つ前、さらに必要であれば、二つ前のセグメントから減速を開始するように角速度パターンを修正するようにする。この角速度パターンの修正工程により、プローブ２３０が倣い経路の終点に達したときに、並進移動機構２２０によるプローブ２３０の移動も回転テーブル２５１の回転駆動もオペレータが意図した通りに停止する。
第１実施形態において回転指令生成部３４４が角速度パターンを生成する工程を説明した。
ここで、倣い測定の終了点について考えてみる。
プローブ２３０の先端（測定子２３２）が設定された倣い経路の終点に達したときに、並進移動機構２２０によるプローブ２３０の移動も回転テーブル２５１の回転駆動もピタッと停止するのが望ましいことはもちろんである。
倣い経路の終点で並進移動機構２２０も回転テーブル２５１も停止するように最終のセグメントで減速する速度パターンを生成するのであるが、倣い経路の終了点で角速度がゼロになるように最後のセグメントで角速度を減速し切れるとは限らない。そこで、回転指令生成部３４４は、最後のセグメントまで角速度パターンを一旦生成したあと、もし終了点で角速度ゼロまで減速し切れないときは、停止に必要な減速時間（減速距離）を計算し、角速度パターンを修正する。例えば、図１６において、最初に生成された角速度パターンが実線だとして、終了点で速度超過になっているとする。この場合、終了点で角速度がゼロになるようにもう一つ前、さらに必要であれば、二つ前のセグメントから減速を開始するように角速度パターンを修正するようにする。この角速度パターンの修正工程により、プローブ２３０が倣い経路の終点に達したときに、並進移動機構２２０によるプローブ２３０の移動も回転テーブル２５１の回転駆動もオペレータが意図した通りに停止する。
【0073】
（第３実施形態）
第３実施形態ではＳ字加減速処理を説明する。
第１実施形態では角加速度αを所定の一定値とし、加減速時の角速度は時間に関して一次関数となっていた。しかしながら、実施の回転テーブルの制御では徐々に加速し、徐々に減速するのが好ましい。一次関数で与えられた速度パターンに対してＳ字加減速処理することは本出願人により特許６０５０６３６にも開示されている（例えば図１７参照）。Ｓ字加減速処理によって回転テーブルを滑らかに回転させることができ、さらに、例えば図１３の角速度パターンにおいてセグメントＳｅｇ４とセグメントＳｅｇ５とをブロック化で連結してからＳ字加減速処理することで図１８に例示するように滑らかに回転方向を変えられる角速度パターンが得られる。
第３実施形態ではＳ字加減速処理を説明する。
第１実施形態では角加速度αを所定の一定値とし、加減速時の角速度は時間に関して一次関数となっていた。しかしながら、実施の回転テーブルの制御では徐々に加速し、徐々に減速するのが好ましい。一次関数で与えられた速度パターンに対してＳ字加減速処理することは本出願人により特許６０５０６３６にも開示されている（例えば図１７参照）。Ｓ字加減速処理によって回転テーブルを滑らかに回転させることができ、さらに、例えば図１３の角速度パターンにおいてセグメントＳｅｇ４とセグメントＳｅｇ５とをブロック化で連結してからＳ字加減速処理することで図１８に例示するように滑らかに回転方向を変えられる角速度パターンが得られる。
【0074】
（変形例１）
上記実施形態の説明では、回転軸は、回転テーブル機構の一つの回転軸だけであったが、回転軸が二つ以上あってもよい。
例えば、図１９に例示するように、回転テーブルをさらに傾斜させることができる傾斜回転テーブル機構を採用してもよい。この場合、回転軸は二つになる。あるいは、図２０に例示するように、回転軸を二つ持ったプローブが知られており、回転軸が一つの一軸プローブを採用してもよいし、回転軸が二つの二軸プローブを採用してもよい。あとは、組み合わせのバリエーションとして、回転軸が一つの一軸プローブと回転テーブル機構とを組み合わせて採用してもよい。もちろん、回転軸が二つの二軸プローブと傾斜回転テーブル機構とを組み合わせてもよい。
上記実施形態の説明では、回転軸は、回転テーブル機構の一つの回転軸だけであったが、回転軸が二つ以上あってもよい。
例えば、図１９に例示するように、回転テーブルをさらに傾斜させることができる傾斜回転テーブル機構を採用してもよい。この場合、回転軸は二つになる。あるいは、図２０に例示するように、回転軸を二つ持ったプローブが知られており、回転軸が一つの一軸プローブを採用してもよいし、回転軸が二つの二軸プローブを採用してもよい。あとは、組み合わせのバリエーションとして、回転軸が一つの一軸プローブと回転テーブル機構とを組み合わせて採用してもよい。もちろん、回転軸が二つの二軸プローブと傾斜回転テーブル機構とを組み合わせてもよい。
【0075】
測定指令となる倣い経路をオペレータが設定する際にオペレータが回転軸ごとの回転角指令を設定しておけばよい。回転軸ごとの角速度パターンは上記で説明したように回転指令生成部３４４で角速度パターンを求めればよい。回転軸が複数になっても、その回転分を並進ベクトル指令から減じる補正自体は可能である。
【0076】
（第４実施形態）
次に本発明の第４実施形態を説明する。
第４実施形態の基本的な構成は第１実施形態と同じであるが、第４実施形態では、ホストコンピュータ５００の形状解析部５３０でＰＣＣ曲線を補正しておく点に特徴がある。
次に本発明の第４実施形態を説明する。
第４実施形態の基本的な構成は第１実施形態と同じであるが、第４実施形態では、ホストコンピュータ５００の形状解析部５３０でＰＣＣ曲線を補正しておく点に特徴がある。
【0077】
図２１を参照いただきたい。
形状解析部５３０において、ＰＣＣ曲線の生成後に、ＰＣＣ曲線の対応する区間に回転角指令を付け加えて"測定指令データ"を生成するところまでは第１実施形態と同じである。第４実施形態においては、形状解析部５３０において、ＰＣＣ曲線を回転角指令の分だけ回転移動させ、回転テーブル機構２５０の回転分を減じた補正後ＰＣＣ曲線を求めてしまっておく。（このような座標変換処理はモーションコントローラ３００よりもホストコンピュータ５００で行った方が処理が速い。）
形状解析部５３０において、ＰＣＣ曲線の生成後に、ＰＣＣ曲線の対応する区間に回転角指令を付け加えて"測定指令データ"を生成するところまでは第１実施形態と同じである。第４実施形態においては、形状解析部５３０において、ＰＣＣ曲線を回転角指令の分だけ回転移動させ、回転テーブル機構２５０の回転分を減じた補正後ＰＣＣ曲線を求めてしまっておく。（このような座標変換処理はモーションコントローラ３００よりもホストコンピュータ５００で行った方が処理が速い。）
【0078】
ＰＣＣ曲線から回転角指令の回転分を減じると、図２２に例示するように、補正後ＰＣＣ曲線はより滑らかな曲線になる。（つまり、カーブが少ない、全体的に曲率が小さい、あるいは、曲率の変化が少ないような曲線が得られると期待できる。うまく回転角指令を与えておけば、極端な場合、補正後ＰＣＣ曲線を直線にすることもできるだろう。）補正後ＰＣＣ曲線に区間ごとの回転角指令を加えたものを"補正後測定指令データ"とする。"補正後測定指令データ"は、ホストコンピュータ５００（形状解析部）からモーションコントローラ３００に送られる。
【0079】
次にモーションコントローラ３００での処理を説明する。
図２３を参照いただきたい。
第１実施形態（図８）との違いは、第４実施形態のモーションコントローラ３００には並進ベクトル指令補正部３４３が無い、ということである。並進速度パターン計画部３４１および並進ベクトル指令生成部３４２は、補正後ＰＣＣ曲線から従来通りの方法で合成ベクトルＶを生成する。つまり、並進速度パターン計画部３４１は、補正後ＰＣＣ曲線を分割して分割ＰＣＣ曲線群とし、さらに、分割ＰＣＣ曲線群から速度曲線を算出してプローブ２３０の移動速度（移動ベクトル）を算出する（図２４参照）。並進ベクトル指令生成部３４２は、背景技術で説明したように、合成ベクトルＶを生成する。
図２３を参照いただきたい。
第１実施形態（図８）との違いは、第４実施形態のモーションコントローラ３００には並進ベクトル指令補正部３４３が無い、ということである。並進速度パターン計画部３４１および並進ベクトル指令生成部３４２は、補正後ＰＣＣ曲線から従来通りの方法で合成ベクトルＶを生成する。つまり、並進速度パターン計画部３４１は、補正後ＰＣＣ曲線を分割して分割ＰＣＣ曲線群とし、さらに、分割ＰＣＣ曲線群から速度曲線を算出してプローブ２３０の移動速度（移動ベクトル）を算出する（図２４参照）。並進ベクトル指令生成部３４２は、背景技術で説明したように、合成ベクトルＶを生成する。
【0080】
これらの処理自体は従来通りであり、第１実施形態とも同じであるが、第４実施形態ではＰＣＣ曲線が既に補正されて滑らかになっている。そのため、同じ処理で速度パターンを生成したとしても、図２４に例示するように、速度パターンの速度が全体的に大きくなる。このあとの処理は第１実施形態で説明した通りであるから冗長な説明は割愛する。
【0081】
この第４実施形態によれば、測定時間をさらに短縮できると期待できる。
【0082】
（第５実施形態）
次に本発明の第５実施形態を説明する。
第５実施形態が特徴とする点は、オペレータが回転角指令を設定するのではなく、モーションコントローラ３００（あるいはホストコンピュータ５００）が倣い経路のＰＣＣ曲線から自動的に回転角指令を生成する点にある。
第５実施形態において、オペレータは従来通り倣い経路を設定するだけである。
ホストコンピュータ５００の形状解析部５３０は、その倣い経路をＰＣＣ曲線に変換して、測定指令データとし、モーションコントローラ３００に与える。
ここまでは従来通りである。
次に本発明の第５実施形態を説明する。
第５実施形態が特徴とする点は、オペレータが回転角指令を設定するのではなく、モーションコントローラ３００（あるいはホストコンピュータ５００）が倣い経路のＰＣＣ曲線から自動的に回転角指令を生成する点にある。
第５実施形態において、オペレータは従来通り倣い経路を設定するだけである。
ホストコンピュータ５００の形状解析部５３０は、その倣い経路をＰＣＣ曲線に変換して、測定指令データとし、モーションコントローラ３００に与える。
ここまでは従来通りである。
【0083】
さて、図２５に第５実施形態のモーションコントローラ３００の構成を示す。
第１実施形態との違いは、回転指令生成部３４４が回転テーブル機構２５０に対する回転角指令を演算で求める点である。
第１実施形態との違いは、回転指令生成部３４４が回転テーブル機構２５０に対する回転角指令を演算で求める点である。
【0084】
いま、図２６に例示するような倣い測定の経路をオペレータが設定したとする。ＰＣＣ曲線上の補間点として、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・が設定されたとする。このとき、補間点Ｐ１から補間点Ｐ２に向かう経路速度ベクトルをＶｆ１とする。ここまでは、並進ベクトル指令生成部３４２で求められる。（並進ベクトル指令生成部３４２は、このあと合成ベクトルＶを生成する。これも従来通りである。）
【0085】
回転指令生成部３４４は、並進ベクトル指令生成部３４２で生成される経路速度ベクトルＶｆ１、Ｖｆ２・・・を用いて、回転テーブル機構２５０に対する回転角指令を生成する。経路速度ベクトルＶｆ１、Ｖｆ２・・・は、設計値に基づいたプローブ２３０の進行方向である。例えば、経路速度ベクトルＶｆ１と経路速度ベクトルＶｆ２とを対比すれば、進行方向の変化量が分かる。この進行方向の変化分の全部または一部を回転テーブル機構２５０の回転で補ってやれば、移動機構２２０の駆動量はそれだけ少なくなる。
【0086】
経路速度ベクトルＶｆ１、Ｖｆ２・・から回転テーブル機構２５０に対する回転角指令を生成する方法の例を紹介する。図２６をＺ軸に沿ってみた図が図２７である。（つまりＸＹ平面上に投影して考える。）いま、Ｚ軸に平行なベクトルをベクトルＺとする。そして、ベクトルＺと経路速度ベクトルＶｆ１との外積ベクトルをＶＲ１で表わすとする。ＸＹ平面上において、ベクトルＶＲ１と経路速度ベクトルＶｆ２とのなす角をθ１とする。このθ１から９０°を減じ、"θ１－９０°"を求めると、経路速度ベクトルＶｆ１からＶｆ２の進行方向の変化に対応している。（ＸＹ平面上でみたときの経路速度ベクトルの向きの変化ということ。）
【0087】
そこで、回転テーブル機構２５０に対する回転角指令は、θ１の関数としてｆ（θｉ）とする。（ここで、添え字をｉとした。ｉ＝１，２、３、・・・。関数ｆの係数等は適宜決めればよい。）回転角指令が決まれば、その分をベクトル指令補正部３４３が合成ベクトルＶから減じて回転補正後合成ベクトルＶＡＭＤを生成する。このあとの処理は第１実施形態で説明済みであるから割愛する。
【0088】
（第６実施形態）
第５実施形態では、経路速度ベクトルＶｆを用いたが、第６実施形態では、押込み修正ベクトルＶｅを用いて回転テーブル機構２５０に対する回転角指令を求める。
図２８を参照しながら第６実施形態を説明する。
第５実施形態では、経路速度ベクトルＶｆを用いたが、第６実施形態では、押込み修正ベクトルＶｅを用いて回転テーブル機構２５０に対する回転角指令を求める。
図２８を参照しながら第６実施形態を説明する。
【0089】
この例では、右から左の方向（つまり、"－Ｘ方向"）を所定のアプローチ方向ＡＰと称することにする。
ＸＹ面上でみたときに、プローブ２３０（測定子２３２）とワークＷとの接触点において、ワークＷの法線方向が前記アプローチ方向ＡＰと平行となる状態を維持すれば、プローブ２３０（測定子２３２）でワークＷを測定することができる。
ＸＹ面上でみたときに、プローブ２３０（測定子２３２）とワークＷとの接触点において、ワークＷの法線方向が前記アプローチ方向ＡＰと平行となる状態を維持すれば、プローブ２３０（測定子２３２）でワークＷを測定することができる。
【0090】
さて、押込み量修正ベクトルＶｅは、プローブ２３０の押込み量Ｅｐが所定の基準押込み量Ｅ０（例えば０．３ｍｍ）になるようにするためのベクトルであり、プローブ２３０（測定子２３２）の変位方向から求められる。押込み量修正ベクトルＶｅは、必然的に、ワーク表面の法線に平行なベクトルとなる。そこで、回転指令生成部３４４は、アプローチ方向のベクトルＡＰ（アプローチベクトルＡＰ）と押込み量修正ベクトルＶｅとがなす角を求め、両者が平行になるように回転テーブル２５１を回転させる回転角指令を生成する。回転角指令が決まれば、その分をベクトル指令補正部３４３が合成ベクトルＶから減じて回転補正後合成ベクトルＶＡＭＤを生成する。このあとの処理は第１実施形態で説明済みであるから割愛する。
【0091】
（第７実施形態）
第５実施形態では経路速度ベクトルＶｆを用い、第６実施形態では押込み修正ベクトルＶｅを用いて回転テーブル機構２５０に対する回転角指令を求めたが、第７実施形態としては、合成ベクトルＶから回転テーブル機構２５０に対する回転角指令を求める。
ＸＹ投影面で考える。
図２９において、ＰＣＣ曲線上の補間点としてＰ１、Ｐ２、Ｐ３・・・が設定されており、ベクトル指令生成部３４２は、合成ベクトルＶ１、Ｖ２・・・を生成するとする。
ここで、合成ベクトルＶ１の成分のうち、回転テーブル機構２５０の回転方向の成分については回転テーブル機構２５０で行えばよいわけである。
第５実施形態では経路速度ベクトルＶｆを用い、第６実施形態では押込み修正ベクトルＶｅを用いて回転テーブル機構２５０に対する回転角指令を求めたが、第７実施形態としては、合成ベクトルＶから回転テーブル機構２５０に対する回転角指令を求める。
ＸＹ投影面で考える。
図２９において、ＰＣＣ曲線上の補間点としてＰ１、Ｐ２、Ｐ３・・・が設定されており、ベクトル指令生成部３４２は、合成ベクトルＶ１、Ｖ２・・・を生成するとする。
ここで、合成ベクトルＶ１の成分のうち、回転テーブル機構２５０の回転方向の成分については回転テーブル機構２５０で行えばよいわけである。
【0092】
回転指令生成部３４４は例えば次のようにして回転角指令を生成する。回転テーブル機構２５０の回転中心をＯＣとし、点Ｐ１と中心Ｏｃとの距離を半径ｒ１とする仮想円Ｃ１を考える。点Ｐ１における仮想円Ｃ１の接線Ｌ１を引き、合成ベクトルＶ１の成分のうち接線Ｌ１に沿う方向の成分を求める。（正確には、合成ベクトルＶ１をＸＹ面に投影し、さらに、接線Ｌ１に射影したベクトルを求める。）このようにして求まるベクトルを回転方向ベクトルＶＬ１とする。
【0093】
この回転方向ベクトルＶＬ１の分だけ回転テーブル機構２５０を逆向きに回転させれば、移動機構２２０としては回転テーブルの回転方向の成分はゼロになる。つまり、回転指令生成部３４４は、向きが回転方向ベクトルＶＬ１と反対で、かつ、大きさが回転方向ベクトルＶＬ１と同じだけ回転テーブル２５１を回すように回転角指令を生成する。回転角指令が決まれば、その分をベクトル指令補正部３４３が合成ベクトルＶから減じて回転補正後合成ベクトルＶＡＭＤを生成する。このあとの処理は第１実施形態で説明済みであるから割愛する。
【0094】
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【0095】
１００…形状測定システム、
２００…三次元測定機、
２１０…定盤、
２２０…移動機構、２２１…Ｙスライダ、２２２…Ｘスライダ、２２３…Ｚ軸コラム、２２４…Ｚスピンドル、
２３０…プローブ、
２３１…スタイラス、２３２…測定子、２３３…支持部、
２５０…回転テーブル機構、２５１…回転テーブル、
３００…モーションコントローラ、
３１０…測定指令取得部、３３０…カウンタ部、
３４０…駆動指令生成部、３４１…並進速度パターン計画部、３４２…並進ベクトル指令生成部、３４３…並進ベクトル指令補正部、３４４…回転指令生成部、
３５０…駆動制御部、３５１…並進移動機構制御部、３５２…回転駆動制御部、５００…ホストコンピュータ、５２０…記憶部、５３０…形状解析部。
２００…三次元測定機、
２１０…定盤、
２２０…移動機構、２２１…Ｙスライダ、２２２…Ｘスライダ、２２３…Ｚ軸コラム、２２４…Ｚスピンドル、
２３０…プローブ、
２３１…スタイラス、２３２…測定子、２３３…支持部、
２５０…回転テーブル機構、２５１…回転テーブル、
３００…モーションコントローラ、
３１０…測定指令取得部、３３０…カウンタ部、
３４０…駆動指令生成部、３４１…並進速度パターン計画部、３４２…並進ベクトル指令生成部、３４３…並進ベクトル指令補正部、３４４…回転指令生成部、
３５０…駆動制御部、３５１…並進移動機構制御部、３５２…回転駆動制御部、５００…ホストコンピュータ、５２０…記憶部、５３０…形状解析部。
【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】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】