(57)【要約】      （修正有）【課題】産業機械及び形状測定装置における移動制御の精度を向上させる方法を提供する。【解決手段】プローブの移動経路を示す曲線が始点側から分割されたセグメントのうち１つのセグメントを選択する。選択されたセグメントの速度パターンの加速部の加速状態が、選択されたセグメントの１つ後のセグメントの速度パターンの加速部の加速状態と同じであるかを判定する。２つの加速部の加速状態が同じであれば、２つの加速部を１つのＳ字加速部ＳＰ１１とする。そして、Ｓ字加速部ＳＰ１１の始期から第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させる。第１の時期からＳ字加速部ＳＰ１１の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させる。【選択図】図９Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の移動経路を示す曲線が始点側から分割された複数の区間のそれぞれについて前記移動体を移動させる速度パターンを決定する速度パターン選択部と、
前記複数の区間のそれぞれの前記速度パターンに基づいて、前記移動体の移動速度を制御する速度制御部と、を備え、
前記速度制御部は、
前記複数の区間から１つの区間を選択し、
前記１つの区間に設定された速度パターンの終期に至る第１の期間の加速状態が、前記１つの区間の１つ後の区間の始期から始まる第２の期間の加速状態と同じであるかを判定し、
前記第１及び第２の期間の加速状態が同じであれば、前記第１及び第２の期間を第３の期間として連結し、
前記第３の期間の始期から前記第３の期間の始期と終期との間の第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させ、
前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させる、
産業機械。
【請求項２】
前記第１及び第２の期間では、前記移動体が加速され、
前記速度制御部は、
前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の正の値に増大させ、
前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の正の値から０に減少させる、
請求項１に記載の産業機械。
【請求項３】
前記複数の区間のそれぞれについて前記移動体の最大速度を算出する移動速度算出部を更に備える、
請求項２に記載の産業機械。
【請求項４】
前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の前記最大速度を超えない、
請求項３に記載の産業機械。
【請求項５】
前記第１及び第２の期間では、前記移動体が減速され、
前記速度制御部は、
前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の負の値に減少させ、
前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の負の値から０に増大させる、
請求項１に記載の産業機械。
【請求項６】
前記複数の区間のそれぞれについて前記移動体の最大速度を算出する移動速度算出部を更に備える、
請求項５に記載の産業機械。
【請求項７】
前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の１つ後の区間の最大速度を超えない、
請求項６に記載の産業機械。
【請求項８】
前記速度制御部は、前記加速度の絶対値を連続的に変化させる、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の産業機械。
【請求項９】
前記速度制御部は、前記加速度の絶対値を時間の二乗に比例して変化させる、
請求項８に記載の産業機械。
【請求項１０】
前記第１の時期は、前記第３の期間の始期と終期の中間である、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の産業機械。
【請求項１１】
移動体の移動経路を示す曲線が始点側から分割された複数の区間のうち、１つの区間を選択し、
前記１つの区間に設定された前記移動体の移動速度を示す速度パターンの終期に至る第１の期間の加速状態が、前記１つの区間の１つ後の区間の速度パターンの始期から始まる第２の期間の加速状態と同じであるかを判定し、
前記第１及び第２の期間の加速状態が同じであれば、前記第１及び第２の期間を第３の期間として連結し、
前記第３の期間の始期から前記第３の期間の始期と終期との間の第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させ、
前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させる、
産業機械の制御方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２の期間では、前記移動体が加速され、
前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の正の値に増大させ、
前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の正の値から０に減少させる、
請求項１１に記載の産業機械の制御方法。
【請求項１３】
前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の最大速度を超えない、
請求項１２に記載の産業機械の制御方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２の期間では、前記移動体が減速され、
前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の負の値に減少させ、
前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の負の値から０に増大させる、
請求項１１に記載の産業機械の制御方法。
【請求項１５】
前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の１つ後の区間の最大速度を超えない、
請求項１４に記載の産業機械の制御方法。
【請求項１６】
前記加速度の絶対値は連続的に変化する、
請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の産業機械の制御方法。
【請求項１７】
前記加速度の絶対値は時間の二乗に比例して変化する、
請求項１６に記載の産業機械の制御方法。
【請求項１８】
前記第１の時期は、前記第３の期間の始期と終期の中間である、
請求項１１乃至１７のいずれか一項に記載の産業機械の制御方法。
【請求項１９】
プローブの移動経路を示す曲線が始点側から分割された複数の区間のそれぞれの前記プローブ移動の速度パターンを決定する速度パターン選択部と、
前記複数の区間のそれぞれの前記速度パターンに基づいて、プローブ移動の速度を制御する速度制御部と、を備え、
前記速度制御部は、
前記複数の区間から１つの区間を選択し、
前記１つの区間に設定された速度パターンの終期に至る第１の期間の加速状態が、前記１つの区間の１つ後の区間の始期から始まる第２の期間の加速状態と同じであるかを判定し、
前記第１及び第２の期間の加速状態が同じであれば、前記第１及び第２の期間を第３の期間として連結し、
前記第３の期間の始期から前記第３の期間の始期と終期との間の第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させ、
前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させる、
形状測定装置。
【請求項２０】
プローブの移動経路を示す曲線が始点側から分割された複数の区間のうち、１つの区間を選択し、
前記１つの区間に設定された前記プローブの移動速度を示す速度パターンの終期に至る第１の期間の加速状態が、前記１つの区間の１つ後の区間の速度パターンの始期から始まる第２の期間の加速状態と同じであるかを判定し、
前記第１及び第２の期間の加速状態が同じであれば、前記第１及び第２の期間を第３の期間として連結し、
前記第３の期間の始期から前記第３の期間の始期と終期との間の第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させ、
前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させる、
形状測定装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業機械、産業機械の制御方法、形状測定装置及び形状測定装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、機械工作における加工精度の確認などを目的に、産業機械の一種である形状測定装置が用いられる。なかでも、測定対象物の立体的形状の測定には、三次元測定機が用いられる。三次元測定機による倣い測定は、倣い移動経路が未知である自律倣い測定と既知の設計値倣い測定とに分けられる。このうち、設計値倣い測定は、既知の倣い移動経路として、直線、円、直線と円の組み合わせ、円と円筒の軸方向の直線との組み合わせである円筒スパイラルなどを用いることが可能である。設計値倣い測定では、これらの移動経路を移動中に、倣いプローブの中心座標を測定ピッチごとに取り込むことにより、測定データを取得する（特許文献１）。
【０００３】
設計値倣い測定においては、移動経路の終点から遡って、移動経路の始点から終点までの各区間での移動速度などの測定パラメータを算出している（特許文献２）。
【０００４】
三次元測定機では、形状測定を行う際にプローブを移動させるため、プローブの移動速度パターンを算出する。この際、高い測定精度を実現するには、衝撃が加わらぬよう、プローブを滑らかに移動させる必要がある。そのため、一定の測定区間でプローブを加速させるには、小さな加速度にて加速を開始してから徐々に加速度を大きくして最大加速度に到達し、その後加速度を徐々に小さくして目標速度に到達する。これにより、加速度の急峻な変化に起因してプローブに衝撃が加わることを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０２２１９号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、発明者らは、上述の手法には、以下の問題点が有ることを見出した。被測定物の形状測定を行う際にプローブが辿る測定経路は、一般に複数の測定区間により構成される。それぞれの測定区間により上述の加速度制御を行うことにより、プローブに衝撃が加わることを防止することが可能である。ところが、上述の加速度制御は、１つの測定区間内のみに限定される。このため、測定区間のそれぞれにおいて加速度の変化が繰り返されることとなる。その結果、加速度の細かな変化に起因してプローブに振動が生じる恐れがある。プローブに振動が生じると測定精度が低下してしまうので、上述のような細かな加速度変化を抑制することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様である産業機械は、移動体の移動経路を示す曲線が始点側から分割された複数の区間のそれぞれについて前記移動体を移動させる速度パターンを決定する速度パターン選択部と、前記複数の区間のそれぞれの前記速度パターンに基づいて、前記移動体の移動速度を制御する速度制御部と、を備え、前記速度制御部は、前記複数の区間から１つの区間を選択し、前記１つの区間に設定された速度パターンの終期に至る第１の期間の加速状態が、前記１つの区間の１つ後の区間の始期から始まる第２の期間の加速状態と同じであるかを判定し、前記第１及び第２の期間の加速状態が同じであれば、前記第１及び第２の期間を第３の期間として連結し、前記第３の期間の始期から前記第３の期間の始期と終期との間の第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させるものである。
【０００８】
本発明の第２の態様である産業機械は、上記の産業機械であって、前記第１及び第２の期間では、前記移動体が加速され、前記速度制御部は、前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の正の値に増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の正の値から０に減少させるものである。
【０００９】
本発明の第３の態様である産業機械は、上記の産業機械であって、前記複数の区間のそれぞれについて前記移動体の最大速度を算出する移動速度算出部を更に備えるものである。
【００１０】
本発明の第４の態様である産業機械は、上記の産業機械であって、前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の前記最大速度を超えないものである。
【００１１】
本発明の第５の態様である産業機械は、上記の産業機械であって、前記第１及び第２の期間では、前記移動体が減速され、前記速度制御部は、前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の負の値に減少させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の負の値から０に増大させるものである。
【００１２】
本発明の第６の態様である産業機械は、上記の産業機械であって、前記複数の区間のそれぞれについて前記移動体の最大速度を算出する移動速度算出部を更に備えるものである。
【００１３】
本発明の第７の態様である産業機械は、上記の産業機械であって、前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の１つ後の区間の最大速度を超えないものである。
【００１４】
本発明の第８の態様である産業機械は、上記の産業機械であって、前記速度制御部は、前記加速度の絶対値を連続的に変化させるものである。
【００１５】
本発明の第９の態様である産業機械は、上記の産業機械であって、前記速度制御部は、前記加速度の絶対値を時間の二乗に比例して変化させるものである。
【００１６】
本発明の第１０の態様である産業機械は、上記の産業機械であって、前記第１の時期は、前記第３の期間の始期と終期の中間であるものである。
【００１７】
本発明の第１１の態様である産業機械の制御方法は、移動体の移動経路を示す曲線が始点側から分割された複数の区間のうち、１つの区間を選択し、前記１つの区間に設定された前記移動体の移動速度を示す速度パターンの終期に至る第１の期間の加速状態が、前記１つの区間の１つ後の区間の速度パターンの始期から始まる第２の期間の加速状態と同じであるかを判定し、前記第１及び第２の期間の加速状態が同じであれば、前記第１及び第２の期間を第３の期間として連結し、前記第３の期間の始期から前記第３の期間の始期と終期との間の第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させるものである。
【００１８】
本発明の第１２の態様である産業機械の制御方法は、上記の産業機械の制御方法であって、  前記第１及び第２の期間では、前記移動体が加速され、前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の正の値に増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の正の値から０に減少させるものである。
【００１９】
本発明の第１３の態様である産業機械の制御方法は、上記の産業機械の制御方法であって、前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の最大速度を超えないものである。
【００２０】
本発明の第１４の態様である産業機械の制御方法は、上記の産業機械の制御方法であって、前記第１及び第２の期間では、前記移動体が減速され、前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の負の値に減少させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の負の値から０に増大させるものである。
【００２１】
本発明の第１５の態様である産業機械の制御方法は、上記の産業機械の制御方法であって、前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の１つ後の区間の最大速度を超えないものである。
【００２２】
本発明の第１６の態様である産業機械の制御方法は、上記の産業機械の制御方法であって、前記加速度の絶対値は連続的に変化するものである。
【００２３】
本発明の第１７の態様である産業機械の制御方法は、上記の産業機械の制御方法であって、前記加速度の絶対値は時間の二乗に比例して変化するものである。
【００２４】
本発明の第１８の態様である産業機械の制御方法は、上記の産業機械の制御方法であって、前記第１の時期は、前記第３の期間の始期と終期の中間であるものである。
【００２５】
本発明の第１９の態様である形状測定装置は、プローブの移動経路を示す曲線が始点側から分割された複数の区間のそれぞれの前記プローブ移動の速度パターンを決定する速度パターン選択部と、前記複数の区間のそれぞれの前記速度パターンに基づいて、プローブ移動の速度を制御する速度制御部と、を備え、前記速度制御部は、前記複数の区間から１つの区間を選択し、前記１つの区間に設定された速度パターンの終期に至る第１の期間の加速状態が、前記１つの区間の１つ後の区間の始期から始まる第２の期間の加速状態と同じであるかを判定し、前記第１及び第２の期間の加速状態が同じであれば、前記第１及び第２の期間を第３の期間として連結し、前記第３の期間の始期から前記第３の期間の始期と終期との間の第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させるものである。
【００２６】
本発明の第２０の態様である形状測定装置の制御方法は、プローブの移動経路を示す曲線が始点側から分割された複数の区間のうち、１つの区間を選択し、前記１つの区間に設定された前記プローブの移動速度を示す速度パターンの終期に至る第１の期間の加速状態が、前記１つの区間の１つ後の区間の速度パターンの始期から始まる第２の期間の加速状態と同じであるかを判定し、前記第１及び第２の期間の加速状態が同じであれば、前記第１及び第２の期間を第３の期間として連結し、前記第３の期間の始期から前記第３の期間の始期と終期との間の第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させるものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、産業機械及び形状測定装置における移動制御の精度を向上させることができる。
【００２８】
本発明の上述及び他の目的、特徴、及び長所は以下の詳細な説明及び付随する図面からより完全に理解されるだろう。付随する図面は図解のためだけに示されたものであり、本発明を制限するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態１にかかる形状測定装置１００の外観の概要を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１にかかる形状測定装置１００の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】ＮＵＲＢＳ曲線とＰＣＣ曲線との関係を示す図である。
【図４】ＰＣＣ曲線の構成を模式的に示す図である。
【図５】速度パターン選択部４１１ｃにより決定される１つのセグメントにおける速度パターンを示す図である。
【図６】移動経路と速度パターンの例を示す図である。
【図７】加速部及び減速部を有する速度パターンでの速度及び加速度の変化を示すグラフである。
【図８】速度パターンＰＡＴ１に速度パターンＰＡＴ２が続く場合のＳ字処理の態様を示すグラフである。
【図９Ａ】速度パターンＰＡＴ１及びＰＡＴ２を加速連結してＳ字処理を行う場合の態様を示すグラフである。
【図９Ｂ】速度パターンＰＡＴ７及びＰＡＴ６を減速連結してＳ字処理を行う場合の態様を示すグラフである。
【図１０】加速連結が可能な速度パターンの組み合わせを示す図である。
【図１１】減速連結が可能な速度パターンの組み合わせを示す図である。
【図１２】加速連結及び減速連結を行う場合のＳ字処理方法を示すフローチャートである。
【図１３】加速連結時の加速時間前段での速度算出方法を示すグラフである。
【図１４】加速連結時の加速時間後段での速度算出方法を示すグラフである。
【図１５】減速連結時の減速時間前段での速度算出方法を示すグラフである。
【図１６】減速連結時の減速時間後段での速度算出方法を示すグラフである。
【図１７】移動経路を示すＰＣＣ曲線を構成するセグメントＳＥＧ１〜ＳＥＧ１５をブロック化した場合のセグメント配置を模式的に示す図である。
【図１８】ブロック間に有効半径Ｒが同一又は近似していないセグメントが存在する場合のセグメント配置を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【００３１】
実施の形態１
図１は、実施の形態１にかかる形状測定装置１００の外観の概要を示す斜視図である。形状測定装置１００は産業機械の一例であり、以降の実施の形態においても、形状測定装置は産業機械であるもものとする。形状測定装置１００は、三次元測定機１及びコンピュータ２を有する。コンピュータ２は、ケーブル３を介して、三次元測定機１を駆動制御して必要な測定値を取り込むと共に、測定処理に必要な演算処理を実行する。コンピュータ２は、例えばパーソナルコンピュータにより構成される。
【００３２】
三次元測定機１は、例えば図１に示すように構成されており、除震台１０の上には、定盤１１が、その上面（ベース面）が水平面（図１のＸＹ平面）と一致するように設置される。定盤１１のＸ方向の一端の上には、Ｙ方向に延びる駆動機構１４が設置されている。駆動機構１４上には、ビーム支持体１２ａが立設されている。これにより、駆動機構１４は、ビーム支持体１２ａをＹ方向に駆動する。定盤１１のＸ方向の他端の上には、ビーム支持体１２ｂが立設されている。ビーム支持体１２ｂの下端は、エアーベアリングによってＹ軸方向に移動可能に支持されている。ビーム１３は、垂直方向（Ｚ軸方向）に延びるコラム１５を支持する。コラム１５は、ビーム１３に沿ってＸ軸方向に駆動される。コラム１５には、スピンドル１６がコラム１５に沿ってＺ軸方向に駆動されるように設けられている。スピンドル１６の下端には、接触式のプローブ１７が装着されている。また、プローブ１７の先端には、任意形状（例えば楕円球形状）の接触子１７ａが形成されている。この接触子１７ａにてワーク３１に対して倣い測定が行われ、測定結果であるＸＹＺ座標値がコンピュータ２に取り込まれる。
【００３３】
プローブ１７は、産業機械においては、モータ等により駆動される移動体として理解することができる。産業機械においては、移動体は、例えば被加工対象物を加工する加工部、測定手段を有する測定部などとして理解することが可能である。
【００３４】
コンピュータ２は、図１に示すように、コンピュータ本体２１、キーボード２２、マウス２３、モニタ２４及びプリンタ２５を有する。キーボード２２、マウス２３、モニタ２４及びプリンタ２５については、それぞれ一般的なものを用いることが可能であるので、詳細については説明を省略する。コンピュータ本体２１の詳細については、後述する。
【００３５】
図２は、実施の形態１にかかる形状測定装置１００の構成を模式的に示すブロック図である。図２に示すように、三次元測定機１は、コントローラ４１、ＸＹＺ軸駆動部４２、プローブ１７、ＸＹＺ軸エンコーダ４３、Ａ／Ｄ変換器４４を有する。ＸＹＺ軸駆動部４２は、コントローラ４１からの制御により、プローブ１７を駆動する。ＸＹＺ軸エンコーダ４３は、プローブ１７先端の接触子１７ａの接触に基づく信号を検出する。接触子１７ａのワーク３１との接触による接触信号は、Ａ／Ｄ変換器４４を介して、コンピュータ本体２１に供給され、メモリ５２に一時的に格納される。
【００３６】
コントローラ４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１１、プログラム記憶部４１２を有する。プログラム記憶部４１２は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等であり、三次元測定に用いられるプログラムを記憶する機能を有している。ＣＰＵ４１１は、プログラム記憶部４１２からプログラムを読み出し、ＸＹＺ軸駆動部４２を制御する。なお、ＣＰＵ４１１は、第１の演算器とも称する。ＣＰＵ４１１は、読み出したプログラムを実行し、移動速度算出部４１１ａ、接触子移動制御部４１１ｂ、速度パターン選択部４１１ｃ及び速度制御部４１１ｄとして機能する。
【００３７】
移動速度算出部４１１ａは、コンピュータ２から受け取った経路情報（後述するＰＣＣ曲線群等）に基づき、複数の区間毎に始点側から順に接触子１７ａの移動速度を算出する機能を有している。具体的には、外部からコンピュータ２に予め入力されている測定の指定速度と、各セグメントのＰＣＣ曲線の曲率から求められる制限速度とから小さい方の速度を、各セグメントの最大速度として算出する。これにより、プローブ１７を、形状測定装置１００の設計制限及び所望の測定精度が実現可能な範囲内の速度で移動させることができる。
【００３８】
そして、接触子移動制御部４１１ｂは、移動速度算出部４１１ａにて移動速度を算出済みの区間において、算出された移動速度で接触子１７ａを移動させる機能を有している。なお、接触子移動制御部４１１ｂは、接触子１７ａを移動させる速度については、後述する速度制御部４１１ｄの制御を受ける。
【００３９】
速度パターン選択部４１１ｃは、各セグメントでプローブ１７（接触子１７ａ）を移動させる際の速度パターンを決定する。速度パターンの詳細については、後述する。
【００４０】
速度制御部４１１ｄは、決定された速度パターンに基づいて、プローブ１７（接触子１７ａ）を実際に移動させるための速度を算出する。
【００４１】
コンピュータ本体２１は、ＣＰＵ５１、メモリ５２、プログラム記憶部５３、ワークメモリ５４、表示制御部５５及びインタフェース（Ｉ／Ｆ）５６〜５８を有する。
【００４２】
ＣＰＵ５１は、キーボード２２及びマウス２３から入力されるオペレータの指示情報（入力情報）を、インタフェース５６を介して受け付ける。また、ＣＰＵ５１は、ＸＹＺ軸エンコーダ４３で検出され、Ａ／Ｄ変換器４４でデジタル変換されたＸＹＺ座標（入力情報）を、メモリ５２を介して受け付ける。ＣＰＵ５１は、これらの入力情報、オペレータの指示及びプログラム記憶部５３に格納されたプログラムに基づいて、ＸＹＺ軸駆動部４２によるステージ移動及びワーク３１の測定値の解析処理などを実行する。なお、ＣＰＵ５１は、第２の演算器とも称する。
【００４３】
また、ＣＰＵ５１は、読み出したプログラムにより、経路情報変換部（ＲＩ変換部）５１ａ、経路情報分割部（ＲＩ分割部）５１ｂ、経路情報出力部（ＲＩ出力部）５１ｃとして機能する。
【００４４】
経路情報変換部（ＲＩ変換部）５１ａは、外部のＣＡＤシステム（図示せず）よりインタフェース５８を介して受け付けたワーク３１の設計値（ＮＵＲＢＳ（Non-Uniform Rational B-Spline：非一様有理Ｂスプライン）データ）をＰＣＣ（Parametric Cubic Curves：パラメトリック３次曲線）曲線等の経路情報に変換する機能を有する。経路情報分割部（ＲＩ分割部）５１ｂは、ＰＣＣ曲線を複数のセグメント（以下、区間とも称する）に分割する機能を有する。経路情報出力部（ＲＩ出力部）５１ｃは、複数のセグメントに分割されたＰＣＣ曲線にかかる経路情報を、コントローラ４１へ出力する機能を有する。
【００４５】
プログラム記憶部５３に記憶されたプログラムとは、ワーク３１の形状測定の移動経路となる経路情報がプログラムされたパートプログラム、その他、経路情報変換部（ＲＩ変換部）５１ａ、経路情報分割部（ＲＩ分割部）５１ｂ、経路情報出力部（ＲＩ出力部）５１ｃを実現させるプログラム等である。
【００４６】
上述したＣＰＵ５１及びプログラム記憶部５３は、設計値データに基づく経路情報を複数区間に分割して生成した分割経路情報を、コントローラ４１へ出力するデータ制御部５９として機能する。
【００４７】
ワークメモリ５４は、ＣＰＵ５１の各種処理のための作業領域を提供する。プリンタ２５は、三次元測定機１の測定結果等を、インタフェース５７を介して印刷する。表示制御部５５は、測定データ及びパートプログラムの実行画面等をモニタ２４に表示させる。
【００４８】
ここで、ＰＣＣ曲線について説明する。図３は、ＮＵＲＢＳ曲線とＰＣＣ曲線との関係を示す図である。図３に示すように制御点の座標値とパラメータを有するＮＵＲＢＳデータにより、ワーク３１の形状をＮＵＲＢＳ曲線、ＮＵＲＢＳ曲面で表現可能である。さらに、直線や平面であってもＮＵＲＢＳデータで表現可能であるので、ワーク３１の全体形状をＮＵＲＢＳデータで一括表現可能である。従って、曲線、円弧、直線を含んだ接触子１７ａの移動の経路情報をＮＵＲＢＳデータで一括表現して、このＮＵＲＢＳデータに基づいてＰＣＣ曲線を生成可能である。経路情報となるＰＣＣ曲線Ｌ＿ＰＣＣは、ＮＵＲＢＳ曲線Ｌ＿ＮＵＲＢＳを、その法線方向にオフセットさせたものとなる。ここで、オフセット量ＯＦＦＳＥＴは、接触子１７ａの半径から基準となる押し込み量を減じた値である。このＰＣＣ曲線上を接触子１７ａの球の中心が通過するようにＣＰＵ４１により制御が行われる。
【００４９】
図４は、ＰＣＣ曲線の構成を模式的に示す図である。図４に示すように、ＰＣＣ曲線Ｌ＿ＰＣＣは、点Ｐにより複数のセグメントに分割される。よって、各セグメントもＰＣＣ曲線で構成される。各セグメントの終了点は、次のセグメント（ＰＣＣ曲線）の開始点となる。ここで、任意のＰＣＣ曲線の開始点の座標を（ＫＸ０、ＫＹ０、ＫＺ０）とし、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、以下に示す式（１）で表される。
【数１】
2014048095.tif 000003
【００５０】
次に、速度パターン選択部４１１ｃにより決定される速度パターンについて説明する。以下では、セグメントの数をＮ（Ｎは、２以上の整数）とし、セグメントの順番をｉ（ｉは、１≦ｉ≦Ｎの整数）とする。速度パターン選択部４１１ｃは、移動速度算出部４１１ａが算出した最大速度ＶＢｉを基に、ＰＣＣ曲線に即した速度パターンを決定する機能を有する。なお、ｉ番目のセグメントにおいては、プローブ１７は最大速度ＶＢｉを超えて移動することはできない。
【００５１】
一般に、速度を制御する場合には、加速（正の加速度）、減速（負の加速度）、一定速度（加速度が０）の３つの状態が存在する。本実施の形態では、この３つの状態を用いて、１つのセグメントにおける速度変化を９通りのパターンで表現する。図５は、速度パターン選択部４１１ｃにより決定される１つのセグメントにおける速度パターンを示す図である。図５では、プローブ１７の初速度をＶＳｉ、終端速度をＶＦｉとして表示した。また、最大到達速度をＶＵｉとした。なお、セグメントにおける最高速度をＶｍａｘと表示している。
【００５２】
速度パターンＰＡＴ１〜ＰＡＴ９について説明する。速度パターンＰＡＴ１では、初速度ＶＳｉから終端速度ＶＦｉまで線形に加速する。よって、速度パターンＰＡＴ１での最高速度Ｖｍａｘは終端速度ＶＦｉとなる。
【００５３】
速度パターンＰＡＴ２では、初速度ＶＳｉから終端速度ＶＦｉまで線形に加速し、終端速度ＶＦｉに到達後は等速運動を行う。よって、速度パターンＰＡＴ２での最高速度Ｖｍａｘは終端速度ＶＦｉとなる。
【００５４】
速度パターンＰＡＴ３では、初速度ＶＳｉから最大到達速度ＶＵｉ（但し、ＶＵｉ＜ＶＢｉ）まで線形に加速し、最大到達速度ＶＵｉに到達後は終端速度ＶＦｉまで線形に減速する。なお、速度パターンＰＡＴ３では、加速時間は減速時間よりも長い。よって、速度パターンＰＡＴ３での最高速度Ｖｍａｘは最大到達速度ＶＵｉとなる。
【００５５】
速度パターンＰＡＴ４では、初速度ＶＳｉから最大速度ＶＢｉ（但し、ＶＵｉ＜ＶＢｉ）まで線形に加速し、最大速度ＶＢｉに到達後は等速運動を行う。そして、等速運動を行った後に、終端速度ＶＦｉまで線形に減速する。なお、速度パターンＰＡＴ４では、加速時間は減速時間よりも長い。よって、速度パターンＰＡＴ４での最高速度Ｖｍａｘは最大速度ＶＢｉとなる。
【００５６】
速度パターンＰＡＴ５では、初速度ＶＳｉから等速運動を行う。つまり、初速度ＶＳｉは、終端速度ＶＦｉと等しい。よって、速度パターンＰＡＴ５での最高速度Ｖｍａｘは初速度ＶＳｉ（終端速度ＶＦｉ）となる。
【００５７】
速度パターンＰＡＴ６では、初速度ＶＳｉから終端速度ＶＦｉまで線形に減速する。よって、速度パターンＰＡＴ６での最高速度Ｖｍａｘは初速度ＶＳｉとなる。
【００５８】
速度パターンＰＡＴ７では、初速度ＶＳｉにて等速運動を行い、その後、終端速度ＶＦｉまで線形に減速する。よって、速度パターンＰＡＴ７での最高速度Ｖｍａｘは初速度ＶＳｉとなる。
【００５９】
速度パターンＰＡＴ８では、初速度ＶＳｉから最大到達速度ＶＵｉ（但し、ＶＵｉ＜ＶＢｉ）まで線形に加速し、最大到達速度ＶＵｉに到達後は終端速度ＶＦｉまで線形に減速する。なお、速度パターンＰＡＴ８では、加速時間は減速時間よりも短い。よって、速度パターンＰＡＴ８での最高速度Ｖｍａｘは最大到達速度ＶＵｉとなる。
【００６０】
速度パターンＰＡＴ９では、初速度ＶＳｉから最大速度ＶＢｉ（但し、ＶＵｉ＜ＶＢｉ）まで線形に加速し、最大速度ＶＢｉに到達後は等速運動を行う。そして、等速運動を行った後に、終端速度ＶＦｉまで線形に減速する。なお、速度パターンＰＡＴ９では、加速時間は減速時間よりも短い。よって、速度パターンＰＡＴ９での最高速度Ｖｍａｘは最大速度ＶＢｉとなる。
【００６１】
図６は、移動経路と速度パターンの例を示す図である。図６に示すように、セグメントＳＥＧ１〜ＳＥＧ１３に対して、ＰＣＣ曲線Ｌ＿ＰＣＣに対応して速度パターンを割り当てることができる。
【００６２】
上述の各速度パターンは、線形の加速部及び減速部の一方又は両方を有する。図７は、加速部及び減速部を有する速度パターンでの速度及び加速度の変化を示すグラフである。図７では、線形加速部をＬ１、線形減速部をＬ２、等速運動部をＵＭ、線形加速及び線形減速を行う場合の加速度をαＬ、線形加速及び線形減速を行う場合の加速度の最大値をαｍａｘ、最小値を−αｍａｘと表示している。また、図面の簡略化のため、初速度ＶＳｉと終端速度ＶＦｉとを等しくした。
【００６３】
図７に示すように、線形加速及び線形減速を行うと、線形加速部Ｌ１と等速運動部ＵＭとの連結点（タイミングＴ１１）及び等速運動部ＵＭと線形減速部Ｌ２との連結点（タイミングＴ１２）において、加速度αＬが大きく変化する。なお、加速度αＬが成す面積ＳＬ１及びＳＬ２は、それぞれ最高速度Ｖｍａｘを示す。
【００６４】
しかしながら、形状測定装置１００の測定誤差をなるべく抑制するためには、急激な加速度の変化は避ける必要がある。加速度の急激な変化が有るとプローブに衝撃が加わり、プローブに振動等が生じる恐れがあるからである。
【００６５】
そのため、本実施の形態においては急激な加速度の変化を避けるため、プローブの速度ＶをＳ字状に変化させるＳ字処理を行う。図７では、Ｓ字加速部をＳ１１、Ｓ字減速部をＳ１２、Ｓ字加速及びＳ字減速を行う場合の加速度をαＳ、Ｓ字加速及びＳ字減速を行う場合の加速度の最大値を２αｍａｘ、最小値を−２αｍａｘと表示している。
【００６６】
図７に示すように、Ｓ字加速部Ｓ１１では、初速度ＶＳｉから緩やかに加速を始め、徐々に加速度が増加し、Ｓ字加速部Ｓ１１の中央で最大加速度２αｍａｘに到達する。その後、徐々に加速度が減少し、最高速度Ｖｍａｘに到達する。この際、加速度αＳが成す面積ＳＳ１が、線形加速部Ｌ１における面積ＳＬ１と等しくなるように制御することで、線形加速での最高速度ＶｍａｘとＳ字処理での最高速度Ｖｍａｘとを等しくすることができる。
【００６７】
Ｓ字減速部Ｓ１２では、最高速度Ｖｍａｘから緩やかに減速を始め、徐々に加速度が減少し、Ｓ字減速部Ｓ１２の中央で最小加速度−２αｍａｘに到達する。その後、徐々に加速度が増加し、終端速度ＶＦｉに到達する。この際、加速度αＳが成す面積ＳＳ２が、線形減速部Ｌ２における面積ＳＬ２と等しくなるように制御することで、終端速度ＶＦｉを等しくすることができる。
【００６８】
線形加減及び線形減速を行うと加速度αＬの変化が不連続となるが、Ｓ字処理を行うと加速度αＳの変化を連続にすることができる。よって、Ｓ字処理を行うことにより、プローブへ衝撃が加わることを抑制し、形状測定装置１００の測定誤差をより小さくすることが可能である。
【００６９】
ところが、移動経路に基づいて各セグメントに速度パターンを割り当てると、隣接するセグメントの間では、加速部又は減速部がセグメントを跨いで継続する場合が有り得る。この場合、各セグメントについてＳ字処理を行うと、Ｓ字処理が連続することとなる。図８は、速度パターンＰＡＴ１に速度パターンＰＡＴ２が続く場合のＳ字処理の態様を示すグラフである。図８では、速度パターンＰＡＴ１のＳ字加速部をＳＰ１、速度パターンＰＡＴ２のＳ字加速部をＳＰ２、等速運動部をＵＭと表示している。なお、比較例として、線形加速を行う場合の速度パターンＰＡＴ１の線形加速部ＬＰ１、速度パターンＰＡＴ２の線形加速部ＬＰ２を表示している。なお、線形加速部ＬＰ１が存在する期間を第１の期間、線形加速部ＬＰ２が存在する期間を第２の期間とも称する。
【００７０】
図８に示すように、加速部が連なる場合には、速度パターンＰＡＴ１及びＰＡＴ２のそれぞれについてＳ字処理が行われる。そのため、Ｓ字加速部ＳＰ１及びＳＰ２が生じ、高周波数の加速度変動が生じることとなる。その結果、周波数がプローブなどの形状測定装置を構成する部材などの固有振動数に一致する又は近い場合には、形状測定装置１００の全体又は一部が振動してしまい、測定誤差が大きくなる恐れがある。
【００７１】
この場合、本実施の形態では、加速部が継続する複数のセグメントを連結（加速連結）し、又は減速部が継続する複数のセグメントを連結（減速連結）する。そして、複数のセグメントに跨る加速部又は減速部を、１つの加速部又は減速部としてＳ字処理を行う。
【００７２】
図９Ａは、速度パターンＰＡＴ１及びＰＡＴ２を加速連結してＳ字処理を行う場合の態様を示すグラフである。速度パターンＰＡＴ１の加速部（第１の期間）及び速度パターンＰＡＴ２の加速部（第２の期間）を１つの加速部としてＳ字処理を行うと、１つのＳ字加速部ＳＰ１１が生成される。なお、Ｓ字加速部ＳＰ１１が存在する期間を第３の期間とも称する。Ｓ字加速部ＳＰ１１は、図８のＳ字加速部ＳＰ１及びＳＰ２と比べて、より加速度の変化を緩やかにすることができる。従って、加速度変動も低周波数となり、形状測定装置１００の測定誤差を好適に抑制することができる。但し、セグメントの連結点における終端速度ＶＦｉが、前のセグメント（図９Ａでは速度パターンＰＡＴ１）での最大速度ＶＢｉよりも大きい場合には、前のセグメントでは最大速度ＶＢｉを超えた加速はできないので、その場合は、加速連結は行わない。
【００７３】
図９Ｂは、速度パターンＰＡＴ７及びＰＡＴ６を減速連結してＳ字処理を行う場合の態様を示すグラフである。なお、図９Ｂでは、比較例として、線形減速を行う場合の速度パターンＰＡＴ７の線形減速部ＬＭ１、速度パターンＰＡＴ６の線形減速部ＬＭ２を表示している。速度パターンＰＡＴ７の減速部（第１の期間）及び速度パターンＰＡＴ６の減速部（第２の期間）を１つの減速部としてＳ字処理を行うと、１つのＳ字減速部ＳＰ１２が生成される。なお、Ｓ字減速部ＳＰ１２が存在する期間を第３の期間とも称する。Ｓ字減速部ＳＰ１２は、図９ＡのＳ字加速部ＳＰ１１と同様に、より加速度の変化を緩やかにすることができる。従って、加速度変動も低周波数となり、形状測定装置１００の測定誤差を好適に抑制することができる。但し、セグメントの連結点における初速度ＶＳ（ｉ＋１）を、後ろのセグメント（図９Ｂでは速度パターンＰＡＴ６）での最大速度ＶＢ（ｉ＋１）よりも大きくすることはできないので、加速連結は行わない。
【００７４】
図１０は、加速連結が可能な速度パターンの組み合わせを示す図である。図１１は、減速連結が可能な速度パターンの組み合わせを示す図である。図１０に示すように、加速連結は、速度パターンＰＡＴ１の後に、加速部で始まる速度パターンＰＡＴ１〜ＰＡＴ４、ＰＡＴ８及びＰＡＴ９のいずれかが続く場合に可能である。図１１に示すように、減速連結は、減速部で終わる速度パターンＰＡＴ３、ＰＡＴ４及びＰＡＴ６〜ＰＡＴ９のいずれか後に、速度パターンＰＡＴ６が続く場合に可能である。
【００７５】
続いて、加速連結及び減速連結を行う場合のＳ字処理方法について説明する。図１２は、加速連結及び減速連結を行う場合のＳ字処理方法を示すフローチャートである。図１２に示すＳ字処理は、速度制御部４１１ｄにて実施される。まず、セグメントの順番を示すパラメータｉを「１」に設定する（ステップＳ１０１）。次いで、セグメントの連結数を示す連結数Ｍを「１」に設定する（ステップＳ１０２）。
【００７６】
ｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ１であるかを判定する（ステップＳ１０３）。加速連結を行うには、はじめの速度パターンが速度パターンＰＡＴ１である必要がある。よって、ステップＳ１０３では、加速連結を行える可能性があるかを判別している。
【００７７】
ステップＳ１０３でｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ１である場合には、連結数Ｍ及びセグメントの順番を示すパラメータｉに「１」を加算する（ステップＳ１０４）。
【００７８】
再度、ｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ１であるかを判定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５においてｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ１である場合には、ステップＳ１０４に戻る。つまり、速度パターンＰＡＴ１については、３個以上連結することが可能である。
【００７９】
ステップＳ１０５でｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ１でない場合には、ｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ２〜ＰＡＴ４、ＰＡＴ８及びＰＡＴ９のいずれかであるかを判定する（ステップＳ１０６）。
【００８０】
ステップＳ１０６でｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ２〜ＰＡＴ４、ＰＡＴ８及びＰＡＴ９のいずれかである場合には、Ｍ個の加速連結が可能なセグメントを連結してＳ字処理を行う（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７のＳ字処理の詳細については、後述する。
【００８１】
ステップＳ１０６でｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ２〜ＰＡＴ４、ＰＡＴ８及びＰＡＴ９のいずれかではない場合には、連結不可と判断する（ステップＳ１０９）。
【００８２】
ステップＳ１０７でのＳ字処理後、各セグメントにおける速度が、各セグメントの最大速度以内であるかを判定する（ステップＳ１０８）。なお、ステップＳ１０８の速度判定処理の詳細については、後述する。判定結果がＯＫであれば、連結可能と判定する。判定結果がＮＧであればＳ字処理を取り消し、連結不可と判定する（ステップＳ１０９）。
【００８３】
一方、ステップＳ１０３でｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ１ではない場合には、ｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ３、ＰＡＴ４、ＰＡＴ６〜ＰＡＴ９でのいずれかであるかを判定する（ステップＳ１１０）。減速連結を行うには、はじめの速度パターンが速度パターンＰＡＴ３、ＰＡＴ４、ＰＡＴ６〜ＰＡＴ９のいずれかである必要がある。よって、ステップＳ１１０では、減速連結を行える可能性があるかを判別している。
【００８４】
ステップＳ１１０でｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ３、ＰＡＴ４、ＰＡＴ６〜ＰＡＴ９のいずれかである場合には、連結数Ｍ及びセグメントの順番を示すパラメータｉに「１」を加算する（ステップＳ１１１）する。
【００８５】
ステップＳ１１０でｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ３、ＰＡＴ４、ＰＡＴ６〜ＰＡＴ９ではない場合には、連結不可と判断する（ステップＳ１１７）。
【００８６】
ステップＳ１１１の後、ｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ６であるかを判定する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２でｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ６である場合には、連結数Ｍ及びセグメントの順番を示すパラメータｉに「１」を加算する（ステップＳ１１３）。
【００８７】
ステップＳ１１２でｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ６で  ない場合には、連結不可と判断する（ステップＳ１１７）。
【００８８】
ステップＳ１１３の後、再度、ｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ６であるかを判定する（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４でｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ６である場合には、ステップＳ１１３に戻る。つまり、速度パターンＰＡＴ６が続く場合には、連続する速度パターンＰＡＴ６を連結することが可能である。
【００８９】
ステップＳ１１４でｉ番目のセグメントの速度パターンＰｉが速度パターンＰＡＴ６でない場合には、Ｍ個の加速連結が可能なセグメントを連結してＳ字処理を行う（ステップＳ１１５）。ステップＳ１１５のＳ字処理の詳細については、後述する。
【００９０】
ステップＳ１１５でのＳ字処理後、各セグメントにおける速度が、次のセグメントの最大速度以内であるかを判定する（ステップＳ１１６）。なお、ステップＳ１１６の速度判定処理の詳細については、後述する。判定結果がＯＫであれば、連結可能と判定する。判定結果がＮＧであれば、Ｓ字処理を取り消し、連結不可と判定する（ステップＳ１１７）。
【００９１】
ステップＳ１０８、Ｓ１０９、Ｓ１１６、Ｓ１１７の後、セグメントの順番を示すパラメータｉがセグメントの個数ｎと等しいか判定する（ステップＳ１１８）。ｉ≠ｎであれば、ステップＳ１０２に戻る。ｉ＝ｎであれば、処理を終了する。
【００９２】
続いて、ステップＳ１０７の加速連結時のＳ字処理について説明する。ここでは、Ｓ字処理を行うにあたり、加速時間を２等分して、前段では初速度ＶＳから徐々に加速度が０から大きくなり、加速時間の中央点で加速度が最大になる。後段では、中間点から最高速度Ｖｍａｘに向けて徐々に加速度が小さくなる。図１３は、加速連結時の加速時間前段での速度算出方法を示すグラフである。図１３は、全加速時間ｔ１のうち、前段の０≦ｔ≦ｔ１／２の間の加速の様子を示している。図１３より、加速時間前段での初速度ＶＳからの速度の増分Ｓ１は、時間をｔとして、以下の式（２）で表される。
【数２】
2014048095.tif 000004
【００９３】
式（２）より、加速時間前段での速度Ｖ１は、以下の式（３）で表される。
【数３】
2014048095.tif 000005
【００９４】
図１４は、加速連結時の加速時間後段での速度算出方法を示すグラフである。図１４は、全加速時間ｔ１のうち、後段のｔ１／２＜ｔ≦ｔ１の間の加速の様子を示している。図１４より、加速時間前段での初速度ＶＳからの速度の増分Ｓ２は、時間をｔとして、以下の式（４）で表される。
【数４】
2014048095.tif 000006
【００９５】
式（４）より、加速時間後段での速度Ｖ１は、以下の式（５）で表される。
【数５】
2014048095.tif 000007
【００９６】
続いて、ステップＳ１１５の減速連結時のＳ字処理について説明する。ここでは、Ｓ字処理を行うにあたり、減速時間を２等分して、前段では最高速度Ｖｍａｘから徐々に加速度が０から小さくなり、減速時間の中央点で加速度が最小になる。後段では、中間点から終端速度ＶＦに向けて徐々に加速度が大きくなる。図１５は、減速連結時の減速時間前段での速度算出方法を示すグラフである。図１５は、全減速時間ｔ２のうち、前段の０≦ｔ≦ｔ２／２の間の減速の様子を示している。図１５より、減速時間前段での最高速度Ｖｍａｘからの速度の増分Ｓ３は、時間をｔとして、以下の式（６）で表される。
【数６】
2014048095.tif 000008
【００９７】
式（６）より、加速時間前段での速度Ｖ２は、以下の式（７）で表される。
【数７】
2014048095.tif 000009
【００９８】
図１６は、減速連結時の減速時間後段での速度算出方法を示すグラフである。図１６は、全減速時間ｔ２のうち、後段のｔ２／２＜ｔ≦ｔ２の間の加速の様子を示している。図１６より、減速時間前段での最高速度Ｖｍａｘからの速度の増分Ｓ４は、時間をｔとして、以下の式（８）で表される。
【数８】
2014048095.tif 000010
【００９９】
式（８）より、加速時間後段での速度Ｖ２は、以下の式（９）で表される。
【数９】
2014048095.tif 000011
【０１００】
次に、ステップＳ１０８の加速連結時の速度判定処理について説明する。加速連結処理では、２以上のセグメントの加速部が連結される。連結数Ｍの場合の加速連結時のそれぞれのセグメントにおける加速時間をｔａｊ（ｊは、２≦ｊ≦Ｍの整数）とする。このとき、Ｓ字処理後の各セグメントの終期における速度Ｖａｊは、最大速度ＶＢｊを超えることはできない。よって、各セグメントの終期における速度Ｖａｊは、以下の式（１０）を満たさなければならない。
【数１０】
2014048095.tif 000012
【０１０１】
式（１０）が２≦ｊ≦Ｍの範囲で成立するならば、Ｓ字処理後の速度曲線は各セグメントにおいて最大速度を超えることはなく、正常に加速連結が可能である。式（１０）を満たさない場合には、加速連結ができないので連結不可と判定する。
【０１０２】
次に、ステップＳ１１６の減速連結時の速度判定処理について説明する。連結数Ｍの場合の減速連結時のそれぞれのセグメントにおける減速時間をｔｄｊ（ｊは、２≦ｊ≦Ｍの整数）とする。このとき、Ｓ字処理後の各セグメントの終期における速度Ｖｄｊは、次のセグメントの最大速度ＶＢ（ｊ＋１）を超えることはできない。よって、各セグメントの終期における速度Ｖｄｊは、以下の式（１１）を満たさなければならない。
【数１１】
2014048095.tif 000013
【０１０３】
式（１１）が２≦ｊ≦Ｍの範囲で成立するならば、Ｓ字処理後の速度曲線は各セグメントにおいて次のセグメントの最大速度を超えることはなく、正常に減速連結が可能である。式（１１）を満たさない場合には、減速連結ができないので連結不可と判定する。
【０１０４】
以上の連結処理を行うことで、１番目のセグメントからｎ番目のセグメントへ向けて、順に加速連結又は減速連結を行うことが可能となる。これにより、加速度の変化を緩やかにし、測定誤差を好適に抑制することができる。
【０１０５】
実施の形態２
次に、実施の形態２にかかる形状測定装置２００について説明する。形状測定装置２００は、実施の形態１にかかる形状測定装置１００の変形例であり、形状測定動作をより高速化することができる。なお、形状測定装置２００の構成は、形状測定装置１００と同様であるので、説明を省略する。
【０１０６】
実施の形態１で説明したように、移動経路を示すＰＣＣ曲線は、複数のセグメントに分割される。ところが、最大速度ＶＢｉが同一又は近似したセグメントが連続して並んでいる場合がある。この場合、最大速度ＶＢｉが同一又は近似したセグメントについては、１つのブロックとして取り扱えばよい。
【０１０７】
図１７は、移動経路を示すＰＣＣ曲線を構成するセグメントＳＥＧ１〜ＳＥＧ１５をブロック化した場合のセグメント配置を模式的に示す図である。図１７に示すように、移動速度算出部４１１ａは、最大速度ＶＢｉが同一又は近似するセグメントをブロックＢＬＯＣＫ１〜ＢＬＯＣＫ４にまとめる。そして、移動速度算出部４１１ａは、ブロックＢＬＯＣＫ１〜ＢＬＯＣＫ４について、最大速度ＶＢｉを算出する。三次元測定機１は、ブロックごとに設定された最大速度ＶＢｉに基づき、プローブ１７の移動速度を制御すればよい。
【０１０８】
なお、図１７では、全てのセグメントがブロック化されている例について示したが、ブロック間に最大速度ＶＢｉが同一又は近似していないセグメントが存在する場合がある。図１８は、ブロック間に最大速度ＶＢｉが同一又は近似していないセグメントが存在する場合のセグメント配置を模式的に示す図である。この場合も同様に、三次元測定機１は、ブロック及びブロック化されていないセグメントごとに設定された最大速度に基づき、移動速度を制御すればよい。なお、この際、ブロック化されていないセグメント（つまり単一のセグメント）を１つのブロックとして取り扱うことができる。従って、図１８では、ブロック及びブロック化されていないセグメントを含め、ブロックＢＬＯＣＫ１〜ＢＬＯＣＫ６として表示している。
【０１０９】
なお、セグメントをブロック化するには、例えば最大速度ＶＢｉのばらつきに許容範囲を設けるとよい。例えば、連続する複数のセグメントを選択し、選択した複数のセグメントの最大速度ＶＢｉの平均値を求め、求めた平均値を中心値として許容範囲を設定する。そして、選択した複数のセグメントの最大速度ＶＢｉが許容範囲に収まる場合には、選択した複数のセグメントをブロック化すればよい。
【０１１０】
また、この際、セグメントごとではなく、ブロックごとに速度パターンを割り当てることも可能である。
【０１１１】
これにより、ブロック化によりセグメント間にわずかな最大速度の違いによる速度変動を防止できる。その結果、三次元測定機１に生じる振動などを防止し、形状測定精度を高精度化することが可能となる。
【０１１２】
本実施の形態によれば、ブロック化を導入することにより、速度パターンの決定に要するアルゴリズムの実行回数を大幅に削減することが可能となる。その結果、形状測定の高速化を実現することができる。更に、ブロック化により、加速・減速の回数を抑制することができるので、三次元測定機１に生じる振動などを更に防止し、形状測定精度をより高精度化することが可能となる。
【０１１３】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の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。上述の実施の形態では、三次元測定機を有する形状測定装置について説明した。しかし、上述の実施の形態にかかる形状測定装置の制御方法は、プローブが曲線経路を移動する任意の測定装置、切削工具などの加工部が曲線経路を移動する工作機械などに適用することが可能である。
【０１１４】
上述の実施の形態では、プローブの移動経路としてＰＣＣ曲線を用いたが、これは例示に過ぎない。よって、ＰＣＣ以外の３次曲線や４次以上の曲線をプローブの移動経路として用いることが可能であることは言うまでもない。ＰＣＣ以外の３次曲線や４次以上の曲線を、複数のセグメントに分割することで、上述の実施の形態にかかる形状測定装置の制御方法を適用することが可能である。
【０１１５】
上述の実施の形態では、Ｓ字処理において、加速度が増加する期間と加速度が減少する期間とを等しいものとして説明したが、これは例示に過ぎない。よって、加速度が増加する期間と加速度が減少する期間とは、任意の比率で設定することができる。また、Ｓ字処理における最大加速度を２αｍａｘ、最小加速度を−２αｍａｘとしたが、これは例示に過ぎない。つまり、Ｓ字処理における最大加速度及び最小加速度は任意の値とすることができる。
【０１１６】
上述の実施の形態では、Ｓ字処理において、速度は２次曲線に沿って変化するものとして説明したが、これは例示に過ぎない。すなわち、速度は他の次数の曲線に沿って変化させてもよい。
【０１１７】
上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【０１１８】
（付記１）移動体の移動経路を示す曲線が始点側から分割された複数の区間のそれぞれについて前記移動体を移動させる速度パターンを決定する速度パターン選択部と、前記複数の区間のそれぞれの前記速度パターンに基づいて、前記移動体の移動速度を制御する速度制御部と、を備え、前記速度制御部は、前記複数の区間から１つの区間を選択し、前記１つの区間に設定された速度パターンの終期に至る第１の期間の加速状態が、前記１つの区間の１つ後の区間の始期から始まる第２の期間の加速状態と同じであるかを判定し、前記第１及び第２の期間の加速状態が同じであれば、前記第１及び第２の期間を第３の期間として連結し、前記第３の期間の始期から前記第３の期間の始期と終期との間の第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させる、産業機械。
【０１１９】
（付記２）前記第１及び第２の期間では、前記移動体が加速され、前記速度制御部は、前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の正の値に増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の正の値から０に減少させる、付記１に記載の産業機械。
【０１２０】
（付記３）前記複数の区間のそれぞれについて前記移動体の最大速度を算出する移動速度算出部を更に備える、付記２に記載の産業機械。
【０１２１】
（付記４）前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の前記最大速度を超えない、付記３に記載の産業機械。
【０１２２】
（付記５）前記第１及び第２の期間では、前記移動体が減速され、前記速度制御部は、前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の負の値に減少させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の負の値から０に増大させる、付記１に記載の産業機械。
【０１２３】
（付記６）前記複数の区間のそれぞれについて前記移動体の最大速度を算出する移動速度算出部を更に備える、付記５に記載の産業機械。
【０１２４】
（付記７）前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間１つ後の区間の最大速度を超えない、付記６に記載の産業機械。
【０１２５】
（付記８）前記速度制御部は、前記加速度の絶対値を連続的に変化させる、付記１乃至７のいずれか一に記載の産業機械。
【０１２６】
（付記９）前記速度制御部は、前記加速度の絶対値を時間の二乗に比例して変化させる、付記８に記載の産業機械。
【０１２７】
（付記１０）前記第１の時期は、前記第３の期間の始期と終期の中間である、付記１乃至９のいずれか一に記載の産業機械。
【０１２８】
（付記１１）移動体の移動経路を示す曲線が始点側から分割された複数の区間のうち、１つの区間を選択し、前記１つの区間に設定された前記移動体の移動速度を示す速度パターンの終期に至る第１の期間の加速状態が、前記１つの区間の１つ後の区間の速度パターンの始期から始まる第２の期間の加速状態と同じであるかを判定し、前記第１及び第２の期間の加速状態が同じであれば、前記第１及び第２の期間を第３の期間として連結し、前記第３の期間の始期から前記第３の期間の始期と終期との間の第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させる、産業機械の制御方法。
【０１２９】
（付記１２）前記第１及び第２の期間では、前記移動体が加速され、前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の正の値に増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の正の値から０に減少させる、付記１１に記載の産業機械の制御方法。
【０１３０】
（付記１３）前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の最大速度を超えない、付記１２に記載の産業機械の制御方法。
【０１３１】
（付記１４）前記第１及び第２の期間では、前記移動体が減速され、前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の負の値に減少させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の負の値から０に増大させる、付記１１に記載の産業機械の制御方法。
【０１３２】
（付記１５）前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の１つ後の区間の最大速度を超えない、付記１４に記載の産業機械の制御方法。
【０１３３】
（付記１６）前記加速度の絶対値は連続的に変化する、付記１１乃至１５のいずれか一に記載の産業機械の制御方法。
【０１３４】
（付記１７）前記加速度の絶対値は時間の二乗に比例して変化する、付記１６に記載の産業機械の制御方法。
【０１３５】
（付記１８）前記第１の時期は、前記第３の期間の始期と終期の中間である、付記１１乃至１７のいずれか一に記載の産業機械の制御方法。
【０１３６】
（付記１９）プローブの移動経路を示す曲線が始点側から分割された複数の区間のそれぞれの前記プローブ移動の速度パターンを決定する速度パターン選択部と、前記複数の区間のそれぞれの前記速度パターンに基づいて、プローブ移動の速度を制御する速度制御部と、を備え、前記速度制御部は、前記複数の区間から１つの区間を選択し、前記１つの区間に設定された速度パターンの終期に至る第１の期間の加速状態が、前記１つの区間の１つ後の区間の始期から始まる第２の期間の加速状態と同じであるかを判定し、前記第１及び第２の期間の加速状態が同じであれば、前記第１及び第２の期間を第３の期間として連結し、前記第３の期間の始期から前記第３の期間の始期と終期との間の第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させる、形状測定装置。
【０１３７】
（付記２０）前記第１及び第２の期間では、前記プローブが加速され、前記速度制御部は、前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の正の値に増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の正の値から０に減少させる、付記１９に記載の形状測定装置。
【０１３８】
（付記２１）前記複数の区間のそれぞれについて前記プローブの最大速度を算出する移動速度算出部を更に備える、付記２０に記載の形状測定装置。
【０１３９】
（付記２２）前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の前記最大速度を超えない、付記２１に記載の形状測定装置。
【０１４０】
（付記２３）前記第１及び第２の期間では、前記プローブが減速され、前記速度制御部は、前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の負の値に減少させ、前記第１の時期から前記第３の期間の前記終期へ向けて加速度を前記所定の負の値から０に増大させる、付記１９に記載の形状測定装置。
【０１４１】
（付記２４）前記複数の区間のそれぞれについて前記プローブの最大速度を算出する移動速度算出部を更に備える、付記２３に記載の形状測定装置。
【０１４２】
（付記２５）前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間１つ後の区間の最大速度を超えない、付記２４に記載の形状測定装置。
【０１４３】
（付記２６）前記速度制御部は、前記加速度の絶対値を連続的に変化させる、付記１９乃至２５のいずれか一に記載の形状測定装置。
【０１４４】
（付記２７）前記速度制御部は、前記加速度の絶対値を時間の二乗に比例して変化させる、付記２６に記載の形状測定装置。
【０１４５】
（付記２８）前記第１の時期は、前記第３の期間の始期と終期の中間である、付記１９乃至２７のいずれか一に記載の形状測定装置。
【０１４６】
（付記２９）プローブの移動経路を示す曲線が始点側から分割された複数の区間のうち、１つの区間を選択し、前記１つの区間に設定された前記プローブの移動速度を示す速度パターンの終期に至る第１の期間の加速状態が、前記１つの区間の１つ後の区間の速度パターンの始期から始まる第２の期間の加速状態と同じであるかを判定し、前記第１及び第２の期間の加速状態が同じであれば、前記第１及び第２の期間を第３の期間として連結し、前記第３の期間の始期から前記第３の期間の始期と終期との間の第１の時期へ向けて加速度の絶対値を増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度の絶対値を減少させる、形状測定装置の制御方法。
【０１４７】
（付記３０）前記第１及び第２の期間では、前記プローブが加速され、前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の正の値に増大させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の正の値から０に減少させる、付記２９に記載の形状測定装置の制御方法。
【０１４８】
（付記３１）前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の最大速度を超えない、付記３０に記載の形状測定装置の制御方法。
【０１４９】
（付記３２）前記第１及び第２の期間では、前記プローブが減速され、前記第３の期間の始期から前記第１の時期へ向けて加速度を０から所定の負の値に減少させ、前記第１の時期から前記第３の期間の終期へ向けて加速度を前記所定の負の値から０に増大させる、付記２９に記載の形状測定装置の制御方法。
【０１５０】
（付記３３）前記第１の期間の終期での速度は、予め定められた前記１つの区間の１つ後の区間の最大速度を超えない、付記３２に記載の形状測定装置の制御方法。
【０１５１】
（付記３４）前記加速度の絶対値は連続的に変化する、付記２９乃至３３のいずれか一に記載の形状測定装置の制御方法。
【０１５２】
（付記３５）前記加速度の絶対値は時間の二乗に比例して変化する、付記３４に記載の形状測定装置の制御方法。
【０１５３】
（付記３６）前記第１の時期は、前記第３の期間の始期と終期の中間である、付記２９乃至３５のいずれか一に記載の形状測定装置の制御方法。
【符号の説明】
【０１５４】
１  三次元測定機
２  コンピュータ
３  ケーブル
１０  除震台
１１  定盤
１２ａ、１２ｂ  ビーム支持体
１３  ビーム
１４  駆動機構
１５  コラム
１６  スピンドル
１７  プローブ
１７ａ  接触子（移動体）
２１  コンピュータ本体
２２  キーボード
２３  マウス
２４  モニタ
２５  プリンタ
３１  ワーク
４１  コントローラ
４２  ＸＹＺ軸駆動部
４３  ＸＹＺ軸エンコーダ
４４  Ａ／Ｄ変換器
５２  メモリ
５３  プログラム記憶部
５４  ワークメモリ
５５  表示制御部
５６〜５８  インタフェース（Ｉ／Ｆ）
５９  データ制御部
１００、２００、３００  形状測定装置
４１１ａ  移動速度算出部
４１１ｂ  接触子移動制御部
４１１ｃ  速度パターン選択部
４１１ｄ  速度制御部
４１２  プログラム記憶部
ＢＬＯＣＫ１〜ＢＬＯＣＫ６    ブロック
Ｌ＿ＮＵＲＢＳ  ＮＵＲＢＳ曲線
Ｌ＿ＰＣＣ  ＰＣＣ曲線
Ｌ１  線形加速部
Ｌ２  線形減速部
ＯＦＦＳＥＴ  オフセット量
ＰＡＴ１〜ＰＡＴ９  速度パターン
Ｓ１１  Ｓ字加速部
Ｓ１２  Ｓ字減速部
ＳＥＧ１〜ＳＥＧ１５  セグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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