(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】2024-03-15
(45)【発行日】2024-03-26
(54)【発明の名称】基準器の校正値の診断方法及び診断装置
(51)【国際特許分類】
G01B 5/00 20060101AFI20240318BHJP
【ＦＩ】
G01B5/00 P
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2021024543
(22)【出願日】2021-02-18
(65)【公開番号】P2022126458
(43)【公開日】2022-08-30
【審査請求日】2023-08-31
(73)【特許権者】
【識別番号】000149066
【氏名又は名称】オークマ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100078721
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 喜樹
(74)【代理人】
【識別番号】100121142
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 恭一
(72)【発明者】
【氏名】小島 拓也
【審査官】櫻井 仁
(56)【参考文献】
【文献】特開平０６－１３８９２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１６９６３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１８７８６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１０１２７９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ ５／００ー ５／３０
Ｇ０１Ｂ ２１／００－２１／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
２軸以上の並進軸と、複数の測定ポイントを有する基準器を設置可能なテーブルと、センサを取付可能な先端機器とを有し、前記先端機器に保持された前記センサが、前記並進軸により、前記基準器に対して並進２自由度以上の相対運動が可能である機械を用いて、前記基準器の校正値の誤差を診断する方法であって、前記基準器を前記テーブルの所定の設置位置に設置する基準器設置ステップと、
前記センサを用いて、前記基準器の各前記測定ポイントを検出することで、各前記測定ポイントの相対的な位置に関する計測値を取得する計測ステップと、
予め取得した各前記測定ポイントの相対的な位置に関する校正値と、前記計測値とに基づいて誤差値を算出する誤差値算出ステップと、
を前記設置位置を変えて複数回実行した後、
各前記設置位置でのそれぞれの前記誤差値同士の類似度を計算する類似度算出ステップと、
前記類似度に基づいて前記校正値の誤差の有無を診断する診断ステップと、
を実行することを特徴とする基準器の校正値の診断方法。
【請求項2】
前記診断ステップでは、前記類似度算出ステップで算出された全ての前記類似度が、予め設定された閾値を超えるか否かを判別し、少なくとも１つの前記類似度が前記閾値を超えている場合に前記校正値に誤差が発生していると診断することを特徴とする請求項１に記載の基準器の校正値の診断方法。
【請求項3】
前記診断ステップで前記校正値の誤差が発生していると診断した場合、当該誤差の発生を報知する報知ステップをさらに実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の基準器の校正値の診断方法。
【請求項4】
前記類似度算出ステップでは、複数の前記設置位置のうちの１つの前記設置位置で取得する前記誤差値と、他の前記設置位置で取得する前記誤差値とのユークリッド距離に基づいて前記類似度を計算することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の基準器の校正値の診断方法。
【請求項5】
前記類似度算出ステップでは、複数の前記設置位置のうちの１つの前記設置位置で取得する前記誤差値と、他の前記設置位置で取得する前記誤差値とをそれぞれ鮮鋭化フィルタ処理を行ってから前記類似度を計算することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の基準器の校正値の診断方法。
【請求項6】
前記類似度算出ステップを実行する前に、各前記設置位置でそれぞれ算出した各前記誤差値の最大値と最小値との差分を計算し、前記差分が予め設定した差分閾値以上の場合に前記類似度算出ステップを実行することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の基準器の校正値の診断方法。
【請求項7】
２軸以上の並進軸と、複数の測定ポイントを有する基準器を設置可能なテーブルと、センサを保持可能な先端機器とを有し、前記先端機器に保持された前記センサが、前記並進軸により、前記基準器に対して並進２自由度以上の相対運動が可能である機械を用いて、前記基準器の校正値の誤差を診断する装置であって、前記センサを用いて、前記テーブルの所定の設置位置に設置された前記基準器の各前記測定ポイントを検出することで、各前記測定ポイントの相対的な位置に関する計測値を取得する計測手段と、
予め取得した各前記測定ポイントの相対的な位置に関する校正値と、前記計測値とに基づいて誤差値を算出する誤差値算出手段と、
を前記設置位置を変えて複数回実行可能であると共に、
各前記設置位置でのそれぞれの前記誤差値同士の類似度を計算する類似度算出手段と、
前記類似度に基づいて前記校正値の誤差の有無を診断する診断手段と、
を備えることを特徴とする基準器の校正値の診断装置。
【請求項8】
前記診断手段は、前記類似度算出手段で算出された全ての前記類似度が、予め設定された閾値を超えるか否かを判別し、少なくとも１つの前記類似度が前記閾値を超えている場合に前記校正値に誤差が発生していると診断することを特徴とする請求項７に記載の基準器の校正値の診断装置。
【請求項9】
前記診断手段で前記校正値の誤差が発生していると診断した場合、当該誤差の発生を報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の基準器の校正値の診断装置。
【請求項10】
前記類似度算出手段は、複数の前記設置位置のうちの１つの前記設置位置で取得する前記誤差値と、他の前記設置位置で取得する前記誤差値とのユークリッド距離に基づいて前記類似度を計算することを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の基準器の校正値の診断装置。
【請求項11】
前記類似度算出手段は、複数の前記設置位置のうちの１つの前記設置位置で取得する前記誤差値と、他の前記設置位置で取得する前記誤差値とをそれぞれ鮮鋭化フィルタ処理を行ってから前記類似度を計算することを特徴とする請求項７乃至１０の何れかに記載の基準器の校正値の診断装置。
【請求項12】
前記類似度算出手段を実行する前に、各前記設置位置でそれぞれ算出した各前記誤差値の最大値と最小値との差分を計算し、前記差分が予め設定した差分閾値以上の場合に前記類似度算出手段による前記類似度の算出を行うことを特徴とする請求項７乃至１１の何れかに記載の基準器の校正値の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工作機械等の機械の運動誤差の補正制御に用いる基準器の校正値を診断する方法及び診断する装置に関する。
【背景技術】
【0002】
図１は、３つの並進軸を有するマシニングセンタ１の模式図である。
主軸頭２は、並進軸であり互いに直交するＹ・Ｚ軸によって並進２自由度の運動が可能である。テーブル３は、並進軸でありＹ・Ｚ軸に直交するＸ軸により並進１自由度の運動が可能である。したがって、主軸頭２は、テーブル３に対して並進３自由度を有する。各軸は、数値制御装置により制御されるサーボモータにより駆動され、被加工物をテーブル３に固定し、主軸頭２に工具を装着して回転させ、被加工物を任意の形状に加工する。
主軸頭２は、並進軸であり互いに直交するＹ・Ｚ軸によって並進２自由度の運動が可能である。テーブル３は、並進軸でありＹ・Ｚ軸に直交するＸ軸により並進１自由度の運動が可能である。したがって、主軸頭２は、テーブル３に対して並進３自由度を有する。各軸は、数値制御装置により制御されるサーボモータにより駆動され、被加工物をテーブル３に固定し、主軸頭２に工具を装着して回転させ、被加工物を任意の形状に加工する。
【0003】
このような工作機械の運動誤差として、位置決め誤差や真直度といったものがある。これらの運動誤差は、被加工物の形状に転写され、被加工物の形状・寸法誤差の要因となる。運動誤差は、予めターゲットの相対位置が校正された基準器を用いて測定することができる。例えば、特許文献１には、プローブで基準器となるマスタブロックの直線部を直線補間送りによって測定し、マスタブロックの直線部形状に関する校正値と測定結果との偏差を元に、直線補間送りの誤差に対する補正パラメータを計算し、計算した補正パラメータを元に補正制御を行う方法が開示されている。
しかし、基準器の校正値に誤差がある場合、それが測定誤差となる。
これに対して、特許文献２には、チェックゲージの一側面の直動測定を行って第１のデータを取得した後、チェックゲージを軸心を中心に１８０°回転させて同一面の直動測定を行って第２のデータを取得し、両データの差を真直度誤差補正量とする発明が開示されている。このような反転法を用いることで、基準器の校正値と機械の運動誤差とを分離して測定することができる。
しかし、基準器の校正値に誤差がある場合、それが測定誤差となる。
これに対して、特許文献２には、チェックゲージの一側面の直動測定を行って第１のデータを取得した後、チェックゲージを軸心を中心に１８０°回転させて同一面の直動測定を行って第２のデータを取得し、両データの差を真直度誤差補正量とする発明が開示されている。このような反転法を用いることで、基準器の校正値と機械の運動誤差とを分離して測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平６－１３８９２１号公報
【文献】特開平５－１８７８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献２に記載されている反転法では、基準器をテーブル上の同一位置に設置して複数回計測を行う必要があるため、その分計測に時間を要する。また、１つの設置位置あたり一度しか計測しない場合には、校正値に誤差があっても気づくことができない。さらに、基準器のターゲットの間隔に関する校正値を診断することができない。
【0006】
そこで、本発明は、基準器の校正値の誤差の有無を診断することができる基準器の校正値の診断方法及び診断装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明のうち、第１の発明は、２軸以上の並進軸と、複数の測定ポイントを有する基準器を設置可能なテーブルと、センサを取付可能な先端機器とを有し、前記先端機器に保持された前記センサが、前記並進軸により、前記基準器に対して並進２自由度以上の相対運動が可能である機械を用いて、前記基準器の校正値の誤差を診断する方法であって、
前記基準器を前記テーブルの所定の設置位置に設置する基準器設置ステップと、
前記センサを用いて、前記基準器の各前記測定ポイントを検出することで、各前記測定ポイントの相対的な位置に関する計測値を取得する計測ステップと、
予め取得した各前記測定ポイントの相対的な位置に関する校正値と、前記計測値とに基づいて誤差値を算出する誤差値算出ステップと、
を前記設置位置を変えて複数回実行した後、
各前記設置位置でのそれぞれの前記誤差値同士の類似度を計算する類似度算出ステップと、
前記類似度に基づいて前記校正値の誤差の有無を診断する診断ステップと、
を実行することを特徴とする。
第１の発明の別の態様は、上記構成において、前記診断ステップでは、前記類似度算出ステップで算出された全ての前記類似度が、予め設定された閾値を超えるか否かを判別し、少なくとも１つの前記類似度が前記閾値を超えている場合に前記校正値に誤差が発生していると診断することを特徴とする。
第１の発明の別の態様は、上記構成において、前記診断ステップで前記校正値の誤差が発生していると診断した場合、当該誤差の発生を報知する報知ステップをさらに実行することを特徴とする。
第１の発明の別の態様は、上記構成において、前記類似度算出ステップでは、複数の前記設置位置のうちの１つの前記設置位置で取得する前記誤差値と、他の前記設置位置で取得する前記誤差値とのユークリッド距離に基づいて前記類似度を計算することを特徴とする。
第１の発明の別の態様は、上記構成において、前記類似度算出ステップでは、複数の前記設置位置のうちの１つの前記設置位置で取得する前記誤差値と、他の前記設置位置で取得する前記誤差値とをそれぞれ鮮鋭化フィルタ処理を行ってから前記類似度を計算することを特徴とする。
第１の発明の別の態様は、上記構成において、前記類似度算出ステップを実行する前に、各前記設置位置でそれぞれ算出した各前記誤差値の最大値と最小値との差分を計算し、前記差分が予め設定した差分閾値以上の場合に前記類似度算出ステップを実行することを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明のうち、第２の発明は、２軸以上の並進軸と、複数の測定ポイントを有する基準器を設置可能なテーブルと、センサを保持可能な先端機器とを有し、前記先端機器に保持された前記センサが、前記並進軸により、前記基準器に対して並進２自由度以上の相対運動が可能である機械を用いて、前記基準器の校正値の誤差を診断する装置であって、
前記センサを用いて、前記テーブルの所定の設置位置に設置された前記基準器の各前記測定ポイントを検出することで、各前記測定ポイントの相対的な位置に関する計測値を取得する計測手段と、
予め取得した各前記測定ポイントの相対的な位置に関する校正値と、前記計測値とに基づいて誤差値を算出する誤差値算出手段と、
を前記設置位置を変えて複数回実行可能であると共に、
各前記設置位置でのそれぞれの前記誤差値同士の類似度を計算する類似度算出手段と、
前記類似度に基づいて前記校正値の誤差の有無を診断する診断手段と、
を備えることを特徴とする。
第２の発明の別の態様は、上記構成において、前記診断手段は、前記類似度算出手段で算出された全ての前記類似度が、予め設定された閾値を超えるか否かを判別し、少なくとも１つの前記類似度が前記閾値を超えている場合に前記校正値に誤差が発生していると診断することを特徴とする。
第２の発明の別の態様は、上記構成において、前記診断手段で前記校正値の誤差が発生していると診断した場合、当該誤差の発生を報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする。
第２の発明の別の態様は、上記構成において、前記類似度算出手段は、複数の前記設置位置のうちの１つの前記設置位置で取得する前記誤差値と、他の前記設置位置で取得する前記誤差値とのユークリッド距離に基づいて前記類似度を計算することを特徴とする。
第２の発明の別の態様は、上記構成において、前記類似度算出手段は、複数の前記設置位置のうちの１つの前記設置位置で取得する前記誤差値と、他の前記設置位置で取得する前記誤差値とをそれぞれ鮮鋭化フィルタ処理を行ってから前記類似度を計算することを特徴とする。
第２の発明の別の態様は、上記構成において、前記類似度算出手段を実行する前に、各前記設置位置でそれぞれ算出した各前記誤差値の最大値と最小値との差分を計算し、前記差分が予め設定した差分閾値以上の場合に前記類似度算出手段による前記類似度の算出を行うことを特徴とする。
前記基準器を前記テーブルの所定の設置位置に設置する基準器設置ステップと、
前記センサを用いて、前記基準器の各前記測定ポイントを検出することで、各前記測定ポイントの相対的な位置に関する計測値を取得する計測ステップと、
予め取得した各前記測定ポイントの相対的な位置に関する校正値と、前記計測値とに基づいて誤差値を算出する誤差値算出ステップと、
を前記設置位置を変えて複数回実行した後、
各前記設置位置でのそれぞれの前記誤差値同士の類似度を計算する類似度算出ステップと、
前記類似度に基づいて前記校正値の誤差の有無を診断する診断ステップと、
を実行することを特徴とする。
第１の発明の別の態様は、上記構成において、前記診断ステップでは、前記類似度算出ステップで算出された全ての前記類似度が、予め設定された閾値を超えるか否かを判別し、少なくとも１つの前記類似度が前記閾値を超えている場合に前記校正値に誤差が発生していると診断することを特徴とする。
第１の発明の別の態様は、上記構成において、前記診断ステップで前記校正値の誤差が発生していると診断した場合、当該誤差の発生を報知する報知ステップをさらに実行することを特徴とする。
第１の発明の別の態様は、上記構成において、前記類似度算出ステップでは、複数の前記設置位置のうちの１つの前記設置位置で取得する前記誤差値と、他の前記設置位置で取得する前記誤差値とのユークリッド距離に基づいて前記類似度を計算することを特徴とする。
第１の発明の別の態様は、上記構成において、前記類似度算出ステップでは、複数の前記設置位置のうちの１つの前記設置位置で取得する前記誤差値と、他の前記設置位置で取得する前記誤差値とをそれぞれ鮮鋭化フィルタ処理を行ってから前記類似度を計算することを特徴とする。
第１の発明の別の態様は、上記構成において、前記類似度算出ステップを実行する前に、各前記設置位置でそれぞれ算出した各前記誤差値の最大値と最小値との差分を計算し、前記差分が予め設定した差分閾値以上の場合に前記類似度算出ステップを実行することを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明のうち、第２の発明は、２軸以上の並進軸と、複数の測定ポイントを有する基準器を設置可能なテーブルと、センサを保持可能な先端機器とを有し、前記先端機器に保持された前記センサが、前記並進軸により、前記基準器に対して並進２自由度以上の相対運動が可能である機械を用いて、前記基準器の校正値の誤差を診断する装置であって、
前記センサを用いて、前記テーブルの所定の設置位置に設置された前記基準器の各前記測定ポイントを検出することで、各前記測定ポイントの相対的な位置に関する計測値を取得する計測手段と、
予め取得した各前記測定ポイントの相対的な位置に関する校正値と、前記計測値とに基づいて誤差値を算出する誤差値算出手段と、
を前記設置位置を変えて複数回実行可能であると共に、
各前記設置位置でのそれぞれの前記誤差値同士の類似度を計算する類似度算出手段と、
前記類似度に基づいて前記校正値の誤差の有無を診断する診断手段と、
を備えることを特徴とする。
第２の発明の別の態様は、上記構成において、前記診断手段は、前記類似度算出手段で算出された全ての前記類似度が、予め設定された閾値を超えるか否かを判別し、少なくとも１つの前記類似度が前記閾値を超えている場合に前記校正値に誤差が発生していると診断することを特徴とする。
第２の発明の別の態様は、上記構成において、前記診断手段で前記校正値の誤差が発生していると診断した場合、当該誤差の発生を報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする。
第２の発明の別の態様は、上記構成において、前記類似度算出手段は、複数の前記設置位置のうちの１つの前記設置位置で取得する前記誤差値と、他の前記設置位置で取得する前記誤差値とのユークリッド距離に基づいて前記類似度を計算することを特徴とする。
第２の発明の別の態様は、上記構成において、前記類似度算出手段は、複数の前記設置位置のうちの１つの前記設置位置で取得する前記誤差値と、他の前記設置位置で取得する前記誤差値とをそれぞれ鮮鋭化フィルタ処理を行ってから前記類似度を計算することを特徴とする。
第２の発明の別の態様は、上記構成において、前記類似度算出手段を実行する前に、各前記設置位置でそれぞれ算出した各前記誤差値の最大値と最小値との差分を計算し、前記差分が予め設定した差分閾値以上の場合に前記類似度算出手段による前記類似度の算出を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、テーブル上で基準器の位置もしくは方向を変えて測定を行い、複数の計測結果の類似度を計算することで、基準器の校正値の誤差の有無を診断することができる。これにより、反転法のように同一位置で複数回計測を行う必要が無くなるため、計測に要する時間を削減することができる。また、１つの設置位置あたり一度しか計測しない場合においても、校正値の誤差が大きいまま測定を継続することが無くなるため、測定の信頼性を高めることができる。さらに、基準器のターゲットの間隔に関する校正値の誤差も診断することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の並進軸を有するマシニングセンタの模式図である。
【図2】形態１における基準器の校正値の診断方法のフローチャートである。
【図3】形態１における類似度を計算する方法のフローチャートである。
【図4】形態１におけるマシニングセンタの制御機構を示すブロック図である。
【図5】形態１におけるタッチプローブとテーブル上に設置された基準器との模式図である。
【図6】形態１におけるタッチプローブと移動後の基準器との模式図である。
【図7】形態１における基準器全体が変形している場合の誤差値の例である。
【図8】形態１における７番目のターゲットに校正値の誤差がある誤差値の例である。
【図9】形態１における計測再現のばらつきによるランダムな誤差値の例である。
【図10】形態１における７番目のターゲットに校正値の誤差がある誤差値をフィルタ処理した例である。
【図11】形態１におけるランダムな誤差値をフィルタ処理した例である。
【図12】形態１における計算した類似度の説明図である。
【図13】形態２におけるタッチプローブとテーブル上に設置された基準器との模式図である。
【図14】形態２における基準器の校正値の診断方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［形態１］
本発明の一実施形態を、図２、図３のフローチャートにもとづいて説明する。適用する機械としては、図１のマシニングセンタ１を例に説明する。
マシニングセンタ１は、図４の制御装置（ＮＣ装置）２１により制御される。制御装置２１は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸の並進用サーボモータの制御の他、本発明の基準器の校正値の診断装置として後述する校正値の診断方法を実行する。すなわち、計測手段２６によりターゲットの位置を計測し、記憶手段２３において計測結果などを記憶し、演算手段２２において後述する誤差値及び類似度の算出といった各種演算処理を行う。よって、演算手段２２は、本発明の誤差値算出手段、類似度算出手段、診断手段として機能する。
また、制御装置２１は、基準器の校正値の入力などを行う入力手段２４や、オペレータに情報を伝達する報知手段としての出力手段２５を備える。
［形態１］
本発明の一実施形態を、図２、図３のフローチャートにもとづいて説明する。適用する機械としては、図１のマシニングセンタ１を例に説明する。
マシニングセンタ１は、図４の制御装置（ＮＣ装置）２１により制御される。制御装置２１は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸の並進用サーボモータの制御の他、本発明の基準器の校正値の診断装置として後述する校正値の診断方法を実行する。すなわち、計測手段２６によりターゲットの位置を計測し、記憶手段２３において計測結果などを記憶し、演算手段２２において後述する誤差値及び類似度の算出といった各種演算処理を行う。よって、演算手段２２は、本発明の誤差値算出手段、類似度算出手段、診断手段として機能する。
また、制御装置２１は、基準器の校正値の入力などを行う入力手段２４や、オペレータに情報を伝達する報知手段としての出力手段２５を備える。
【0011】
本発明では、図５に示すように、センサとしてのタッチプローブ１１を、先端機器としての主軸頭２に装着させ、測定対象となる基準器１２をテーブル３の第１設置位置に設置し（Ｓ１：基準器設置ステップ）、基準器１２上の複数個（ここでは１０個）のターゲット球のＺ方向の位置をタッチプローブ１１で測定する（Ｓ２：計測ステップ）。各ターゲット球の相対的な位置関係は、高精度な測定器で予め測定され、測定結果が校正値として記録されている。
校正値から求められるターゲット球Ｐ１とＰi（ｉ＝１～１０）の間隔をｃ(i)、間隔の計測結果をｍ１(i)とすると、第１誤差値δ１(i)は、下式で求められる（Ｓ３：誤差値算出ステップ）。
校正値から求められるターゲット球Ｐ１とＰi（ｉ＝１～１０）の間隔をｃ(i)、間隔の計測結果をｍ１(i)とすると、第１誤差値δ１(i)は、下式で求められる（Ｓ３：誤差値算出ステップ）。
【0012】
【数1】
【0013】
次に、図６に示すように基準器１２を第２設置位置に移動させ（Ｓ４：基準器移動（設置）ステップ）、移動前と同様の計測を行う（Ｓ５：計測ステップ）。なお、第２設置位置は、第１設置位置と同じ方向でなくてもよい。校正値から求められるターゲット球Ｐ１とＰj（ｊ＝１～１０）の間隔をｃ(j)、間隔の計測結果をｍ２(j)とすると、第２誤差値δ２(j)は、下式で求められる（Ｓ６：誤差値算出ステップ）。
【0014】
【数2】
【0015】
続けて得られた第１誤差値と第２誤差値との類似度を計算する（Ｓ７：類似度算出ステップ）。本例では、図７の基準器全体の変形による凹形状の誤差値例１と、図８の７点目に校正値の誤差がある誤差値例２と、図９の計測の再現性による誤差が生じている誤差値例３とを例にして説明する。
得られた第１誤差値、第２誤差値について、図８のような特定のターゲットに生じている校正値の誤差を診断対象とする場合には、鮮鋭化フィルタによるフィルタ処理を行う（Ｓ７－１）。これにより、精度の高い診断を行うことができる。
例えば、下式のようにSavitzky-Golayフィルタを利用して誤差値のゆるやかな変化成分を抽出し、それを誤差値δ１, δ２から差し引くことで、誤差値の急な変化成分δ１’, δ２’を算出することができる。
得られた第１誤差値、第２誤差値について、図８のような特定のターゲットに生じている校正値の誤差を診断対象とする場合には、鮮鋭化フィルタによるフィルタ処理を行う（Ｓ７－１）。これにより、精度の高い診断を行うことができる。
例えば、下式のようにSavitzky-Golayフィルタを利用して誤差値のゆるやかな変化成分を抽出し、それを誤差値δ１, δ２から差し引くことで、誤差値の急な変化成分δ１’, δ２’を算出することができる。
【0016】
【数3】
【0017】
図８の誤差値例２と、図９の誤差値例３に対してフィルタ処理を行うと、図１０、図１１のようになる。一方、図７のような緩やかに変化する誤差を診断対象とする場合、フィルタ処理は不要であり、δ１’(i)＝δ１(i)、δ２’(i)=δ２(i)（ｉ＝１～１０）とする。
続けて、基準長さを用いて誤差値を正規化する（Ｓ７－２）。本例では、第１誤差値と第２誤差値との各１０個の誤差値を要素とした第１ベクトルと第２ベクトルとの２つの１０次元ベクトルの長さＬ１，Ｌ２のうち、長いほうを基準長さＬとする。ベクトルの長さは下式で計算する。
続けて、基準長さを用いて誤差値を正規化する（Ｓ７－２）。本例では、第１誤差値と第２誤差値との各１０個の誤差値を要素とした第１ベクトルと第２ベクトルとの２つの１０次元ベクトルの長さＬ１，Ｌ２のうち、長いほうを基準長さＬとする。ベクトルの長さは下式で計算する。
【0018】
【数4】
【0019】
基準長さＬを用いて各ベクトルを下式のように正規化することで、長さ１以下の第１正規化ベクトルｅ１(i)と第２正規化ベクトルｅ２(i)とが得られる。
【0020】
【数5】
【0021】
次に、第１正規化ベクトルと第２正規化ベクトルとをもとに、下式のようにユークリッド距離|ｄ|を計算する（Ｓ７－３）。
【0022】
【数6】
【0023】
第１正規化ベクトルと第２正規化ベクトルとは長さ１以下のベクトルであるため、ユークリッド距離|ｄ|の取りうる範囲は０≦|ｄ|≦２である。より扱いやすい数値とするため、ユークリッド距離|ｄ|を用いて下式のように類似度Ｄを計算する（Ｓ７－４）。
【0024】
【数7】
【0025】
類似度Ｄは、－１≦Ｄ≦１となり、１に近いほど２つの誤差値の類似度が高くなる。
各誤差値例に対して類似度を計算すると、図１２のような類似度となり、校正値に誤差がある誤差値例１と誤差値例２とにおいて、類似度が高くなる。一方、計測の再現性による誤差値である誤差値例３では類似度は低くなる。
各誤差値例に対して類似度を計算すると、図１２のような類似度となり、校正値に誤差がある誤差値例１と誤差値例２とにおいて、類似度が高くなる。一方、計測の再現性による誤差値である誤差値例３では類似度は低くなる。
【0026】
そして、Ｓ７で計算された全ての類似度が、予め設定された閾値以内か否かを判別する（Ｓ８：診断ステップ）。ここで少なくとも１つの類似度が閾値を超える場合は、出力手段２５を用いて、基準器の校正値の誤差が発生している旨の警告メッセージを出力する（Ｓ９：報知ステップ）。よって、オペレータは、基準器を再校正する等の対策を講じることができる。
【0027】
上記形態１の基準器１２の校正値の診断方法及び診断装置によれば、テーブル３上で基準器１２の位置もしくは方向を変えて測定を行い、複数の計測結果の類似度を計算することで、基準器１２の校正値の誤差の有無を診断することができる。これにより、反転法のように同一位置で複数回計測を行う必要が無くなるため、計測に要する時間を削減することができる。また、１つの設置位置あたり一度しか計測しない場合においても、校正値の誤差が大きいまま測定を継続することが無くなるため、測定の信頼性を高めることができる。さらに、基準器１２のターゲット球の間隔に関する校正値の誤差も診断することが可能である。
【0028】
［形態２］
次に、本発明の他の形態を説明する。
マシニングセンタ１及び制御装置２１の構成は先の形態１と同じであるが、ここでは図１３に示すように、ターゲット球を備えない基準器１２をテーブル３に設置し、基準器１２の測定面となる上面に設定された複数の測定ポイントの位置をタッチプローブ１１で測定する。基準器１２の測定面は高い平面度で加工されており、測定面上の複数の測定ポイントの相対的な位置関係は、高精度な測定器で予め測定され、測定結果が校正値として記録されている。
次に、本発明の他の形態を説明する。
マシニングセンタ１及び制御装置２１の構成は先の形態１と同じであるが、ここでは図１３に示すように、ターゲット球を備えない基準器１２をテーブル３に設置し、基準器１２の測定面となる上面に設定された複数の測定ポイントの位置をタッチプローブ１１で測定する。基準器１２の測定面は高い平面度で加工されており、測定面上の複数の測定ポイントの相対的な位置関係は、高精度な測定器で予め測定され、測定結果が校正値として記録されている。
【0029】
次に、形態２における基準器１２の校正値の診断方法について、図１４のフローチャートに基づいて説明する。
まず、Ｓ１１から、基準器の設置位置ループを実行する。すなわち、設置位置ｓを変更して、Ｓ１１～Ｓ１７の処理を所定の回数繰り返す。設置位置については同一軸に平行な方向の別の位置でもよいし、別の軸に平行な方向に設置してもよい。本例ではＸ軸に平行な方向の別の位置に設置する例について説明する。
Ｓ１２で、基準器１２を設置位置ｓに設置する（基準器設置ステップ）。
Ｓ１３で、基準器１２のｊ番目の測定ポイントＰjのＺ方向の位置をタッチプローブ１１で測定し、Ｘ軸の指令値Ｘｃs,jにおける計測値Ｚms,jを得る（計測ステップ）。
Ｓ１４で、計測値Ｚｍs,jと、基準器１２の校正値Ｚｃjとで差分をとって、誤差値ｄＺｍs,jを算出する（ｄＺｍs,j＝Ｚｍs,j－Ｚｃj）。特にここでは、基準器１２の設置誤差による計測値の誤差を除去した誤差値ｄＺs,jを計算する（誤差値算出ステップ）。この計算については後述する。
まず、Ｓ１１から、基準器の設置位置ループを実行する。すなわち、設置位置ｓを変更して、Ｓ１１～Ｓ１７の処理を所定の回数繰り返す。設置位置については同一軸に平行な方向の別の位置でもよいし、別の軸に平行な方向に設置してもよい。本例ではＸ軸に平行な方向の別の位置に設置する例について説明する。
Ｓ１２で、基準器１２を設置位置ｓに設置する（基準器設置ステップ）。
Ｓ１３で、基準器１２のｊ番目の測定ポイントＰjのＺ方向の位置をタッチプローブ１１で測定し、Ｘ軸の指令値Ｘｃs,jにおける計測値Ｚms,jを得る（計測ステップ）。
Ｓ１４で、計測値Ｚｍs,jと、基準器１２の校正値Ｚｃjとで差分をとって、誤差値ｄＺｍs,jを算出する（ｄＺｍs,j＝Ｚｍs,j－Ｚｃj）。特にここでは、基準器１２の設置誤差による計測値の誤差を除去した誤差値ｄＺs,jを計算する（誤差値算出ステップ）。この計算については後述する。
【0030】
Ｓ１５で、設置位置ループが２回目以降かどうか判定する。２回目以降の場合のみＳ１６～Ｓ１７を行う。
Ｓ１６で、類似度算出時に基準とする設置位置と設置位置ｓとにおいて、それぞれの設置位置における誤差値ｄＺs,jの最大値と最小値との差（誤差幅）が、予め設定した差分閾値以上かどうか判定する。誤差幅が差分閾値を下回る場合は類似度を計算しない。
Ｓ１６の判定で、誤差幅が差分閾値以上の場合は、Ｓ１７で、ある設置位置の測定結果に対する設置位置ｓの測定結果の類似度を計算する（類似度算出ステップ）。詳細は後述する。
Ｓ１８で、Ｓ１７にて計算された全ての類似度が予め設定された閾値以内かどうか判定する（診断ステップ）。少なくとも１つの類似度が閾値を超える場合、Ｓ１９で、出力手段２５を用いて警告メッセージを出力する（報知ステップ）。
Ｓ１６で、類似度算出時に基準とする設置位置と設置位置ｓとにおいて、それぞれの設置位置における誤差値ｄＺs,jの最大値と最小値との差（誤差幅）が、予め設定した差分閾値以上かどうか判定する。誤差幅が差分閾値を下回る場合は類似度を計算しない。
Ｓ１６の判定で、誤差幅が差分閾値以上の場合は、Ｓ１７で、ある設置位置の測定結果に対する設置位置ｓの測定結果の類似度を計算する（類似度算出ステップ）。詳細は後述する。
Ｓ１８で、Ｓ１７にて計算された全ての類似度が予め設定された閾値以内かどうか判定する（診断ステップ）。少なくとも１つの類似度が閾値を超える場合、Ｓ１９で、出力手段２５を用いて警告メッセージを出力する（報知ステップ）。
【0031】
次に、Ｓ１４での誤差値ｄＺs,jの計算方法について説明する。ここではＸ軸のＺ方向成分真直度を測定する例をもとに説明する。
Ｘ軸の真直度の測定において、基準器１２の測定面がＸ軸に対して傾いている場合、設置位置ｓにおける測定ポイントＰjの測定において、基準器１２の設置誤差による下式のＺ方向誤差ｄＺｗs,jが発生する。
Ｘ軸の真直度の測定において、基準器１２の測定面がＸ軸に対して傾いている場合、設置位置ｓにおける測定ポイントＰjの測定において、基準器１２の設置誤差による下式のＺ方向誤差ｄＺｗs,jが発生する。
【0032】
【数8】
【0033】
ここで、Ｘｃs,jは、設置位置ｓにおいて、測定ポイントＰjを測定する際のＸ軸指令値である。
数８のａｗsとｂｗsとは、最小二乗法などを用いて下式を解くことで求める。
なお、位置決め精度測定の場合には、ａｗs＝０となる。
数８のａｗsとｂｗsとは、最小二乗法などを用いて下式を解くことで求める。
なお、位置決め精度測定の場合には、ａｗs＝０となる。
【0034】
【数9】
【0035】
全測定ポイントに対して下式のように誤差値ｄＺｍs,jからＺ方向誤差ｄＺｗs,jを差し引くことで、基準器１２の設置誤差の影響を取り除いたＺ方向成分の誤差値ｄＺs,jを求めることができる。
【0036】
【数10】
【0037】
誤差値ｄＺs,jには、Ｘ軸位置に依存する誤差ｄＺａ（Ｘｃs,j）と、測定ポイントＰｊの校正値の誤差ｄＺｐsとが含まれる。このため、基準器１２を設置位置ｓに設置して測定ポイントＰjを測定したときの誤差値ｄＺs,jを下式のように表すことができる。
【0038】
【数11】
【0039】
次に、Ｓ１７の類似度の計算方法について説明する。ここでは設置位置１の測定結果に対する設置位置２の類似度を計算する例を説明する。
設置位置１で得られた誤差値ｄＺ１,jと設置位置２で得られた誤差値ｄＺ２,jとの差は、下式のように各誤差値のユークリッド距離||ｄ||として表すことができる。
設置位置１で得られた誤差値ｄＺ１,jと設置位置２で得られた誤差値ｄＺ２,jとの差は、下式のように各誤差値のユークリッド距離||ｄ||として表すことができる。
【0040】
【数12】
【0041】
数１２に示すように、ユークリッド距離||ｄ||は、Ｘ軸位置に依存する誤差ｄＺａ（Ｘｃs,j）にのみ依存する。
一方、設置位置１と設置位置２との各Ｎ個の誤差値を要素としたＮ次元ベクトルの長さＬ１，Ｌ２を、下式のようにして計算し、長い方を基準長さＬとする。
一方、設置位置１と設置位置２との各Ｎ個の誤差値を要素としたＮ次元ベクトルの長さＬ１，Ｌ２を、下式のようにして計算し、長い方を基準長さＬとする。
【0042】
【数13】
【0043】
ユークリッド距離||ｄ||と基準長さＬとを用いて、類似度Ｄを下式のように定義する。
【0044】
【数14】
【0045】
設置位置１で得られた誤差値ｄＺ１,jと、設置位置２で得られた誤差値ｄＺ２,jとが同じである場合は、Ｄ＝１、正反対（ｄＺ２,j＝－ｄＺ１,j）の場合は、Ｄ＝－１、半分（ｄＺ２,j＝－ｄＺ１,j／２）の場合は、Ｄ＝１／２となる。
特に、Ｘ軸位置に依存する誤差ｄＺａ（Ｘｃi,j）と比較して、測定ポイントＰjの校正値の誤差ｄＺｐsが大きいほど、類似度Ｄは１に近くなる。
特に、Ｘ軸位置に依存する誤差ｄＺａ（Ｘｃi,j）と比較して、測定ポイントＰjの校正値の誤差ｄＺｐsが大きいほど、類似度Ｄは１に近くなる。
【0046】
上記形態２の基準器１２の校正値の診断方法及び診断装置においても、テーブル３上で基準器１２の位置もしくは方向を変えて測定を行い、複数の計測結果の類似度を計算することで、基準器１２の校正値の誤差の有無を診断することができる。これにより、反転法のように同一位置で複数回計測を行う必要が無くなるため、計測に要する時間を削減することができる。また、１つの設置位置あたり一度しか計測しない場合においても、校正値の誤差が大きいまま測定を継続することが無くなるため、測定の信頼性を高めることができる。
【0047】
以下、本発明の変更例について説明する。
上記形態１，２は、Ｘ軸のＺ方向成分真直度を測定する例で説明しているが、その他の軸、その他の成分の真直度や位置決め精度を測定する場合に対しても、本発明を実施することができる。
基準器の形状も上記形態１，２に限らず、適宜変更可能である。位置決め精度を測定する場合には、測定面間の距離を校正値として持つ基準器でもよい。
上記形態１，２では、マシニングセンタを例示して説明しているが、適用する機械としては、複合加工機や旋盤、研削盤等の他の工作機械でもよい。また、工作機械に限らず、産業機械やロボットでもよい。
上記形態１，２は、Ｘ軸のＺ方向成分真直度を測定する例で説明しているが、その他の軸、その他の成分の真直度や位置決め精度を測定する場合に対しても、本発明を実施することができる。
基準器の形状も上記形態１，２に限らず、適宜変更可能である。位置決め精度を測定する場合には、測定面間の距離を校正値として持つ基準器でもよい。
上記形態１，２では、マシニングセンタを例示して説明しているが、適用する機械としては、複合加工機や旋盤、研削盤等の他の工作機械でもよい。また、工作機械に限らず、産業機械やロボットでもよい。
【符号の説明】
【0048】
１・・マシニングセンタ、２・・主軸頭、３・・テーブル、１１・・タッチプローブ、１２・・基準器、２１・・制御装置、２２・・演算手段、２３・・記憶手段、２４・・入力手段、２５・・出力手段。
【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】