(57)【要約】  加工システムは、加工対象物の測定時における測定部の位置に関する位置情報を生成し、生成した位置情報と、当該位置情報が生成された時期を示す生成時期信号とを出力する制御部と、出力された位置情報と生成時期信号とを取得する取得部と、取得部が取得した複数の生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出する取得間隔算出部と、取得間隔算出部が算出する統計値に基づいて、位置情報が生成された時期を推定する推定部と、測定情報と位置情報と推定部が推定した時期とに基づいて、加工対象物の形状を算出する形状算出部とを備える。
2019130381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物の形状を算出するための測定情報を出力する測定部を含む工作機械と、
前記加工対象物の測定時における前記測定部の位置に関する位置情報を生成し、生成した前記位置情報と、当該位置情報が生成された時期を示す生成時期信号とを出力する制御部と、
出力された前記位置情報と前記生成時期信号とを取得する取得部と、
前記取得部が取得した複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出する取得間隔算出部と、
前記取得間隔算出部が算出する前記統計値に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定する推定部と、
前記測定情報と前記位置情報と前記推定部が推定した時期とに基づいて、前記加工対象物の形状を算出する形状算出部と
を備える加工システム。
【請求項２】
前記推定部は、前記位置情報が生成された時期と前記取得部が前記生成時期信号を取得した時期との時間差に含まれる系統誤差に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定する
請求項１に記載の加工システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記位置情報を生成する第１の周期よりも長い第２の周期によって前記生成時期信号を出力し、
前記取得間隔算出部は、前記第２の周期によって出力される前記生成時期信号の取得間隔を示す値を前記統計値として算出し、
前記推定部は、前記統計値に基づいて前記第１の周期を推定することにより、前記位置情報が生成された時期を推定する
請求項１又は請求項２に記載の加工システム。
【請求項４】
工作機械に取り付け可能であって、前記工作機械の加工対象物の形状を算出するための測定情報を生成する測定部と、
前記加工対象物の測定時における前記測定部の位置に関する情報として、前記工作機械が生成する位置情報と、当該位置情報が生成された時期を示す生成時期信号とを取得する取得部と、
前記取得部が取得した複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出する取得間隔算出部と、
前記取得間隔算出部が算出する前記統計値に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定する推定部と、
前記測定情報と前記位置情報と前記推定部が推定した時期とに基づいて、前記加工対象物の形状を算出する形状算出部と
を備える形状算出システム。
【請求項５】
工作機械に取り付け可能な形状測定プローブであって、
前記工作機械の加工対象物を撮像することにより前記加工対象物の測定情報を生成する測定部と、
前記加工対象物の測定時における前記形状測定プローブの位置に関する情報として、前記工作機械が生成する位置情報が生成された時期を示す生成時期信号とを取得する取得部と、
前記取得部が取得した複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出する取得間隔算出部と、
前記取得間隔算出部が算出する前記統計値に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定する推定部と、
前記測定情報と前記位置情報と前記推定部が推定した時期に関する情報と前記測定情報とを出力する出力部と、
を備える形状測定プローブ。
【請求項６】
工作機械に取り付け可能な測定部が生成する前記工作機械の加工対象物の形状を算出するための測定情報を取得する測定情報取得部と、
前記加工対象物の測定時における前記測定部の位置に関する情報として、前記工作機械が生成する位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記工作機械から前記位置情報が生成された時期を示す生成時期信号を取得する信号取得部と、
前記取得部が取得した複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出する取得間隔算出部と、
前記取得間隔算出部が算出する前記統計値に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定する推定部と、
前記測定情報と前記位置情報と前記推定部が推定した時期とに基づいて、前記加工対象物の形状を算出する形状算出部と
を備える形状算出装置。
【請求項７】
工作機械に取り付け可能な測定部が出力する前記工作機械の加工対象物の形状を算出するための測定情報を取得することと、
前記加工対象物の測定時における前記測定部の位置に関する情報として前記工作機械が生成する位置情報を取得することと、
前記位置情報が生成された時期を示す信号として前記工作機械が生成する生成時期信号を取得することと、
取得された複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出することと、
算出された前記統計値に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定することと、
取得された前記測定情報と、取得された前記位置情報と、推定された前記時期とに基づいて、前記加工対象物の形状を算出することと
を有する形状測定方法。
【請求項８】
コンピュータに、
工作機械に取り付け可能な測定部が出力する前記工作機械の加工対象物の形状を算出するための測定情報を前記測定部から取得することと、
前記加工対象物の測定時における前記測定部の位置に関する情報として前記工作機械が生成する位置情報を取得することと、
前記位置情報が生成された時期を示す信号として前記工作機械が生成する生成時期信号を取得することと、
取得された複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出することと、
算出された前記統計値に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定することと、
取得された前記測定情報と、取得された前記位置情報と、推定された前記時期とに基づいて、前記加工対象物の形状を算出することと
を実行させるためのプログラム。
【請求項９】
工作機械に取り付け可能な測定部で加工対象物の形状を算出するための測定情報を生成することと、
前記加工対象物の測定時における前記測定部の位置に関する位置情報を生成することと、
前記位置情報が生成された時期を示す生成時期信号を取得することと、
取得された複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出することと、
取得された前記測定情報と、取得された前記位置情報と、推定された前記時期とに基づいて、前記加工対象物の形状を算出することと
を有する加工対象物の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工システム、測定プローブ、形状測定装置、及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物の表面を非接触に走査して当該測定対象物の表面形状を測定する非接触形状測定装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２５７０１号公報
【０００４】
このような非接触形状測定装置は、ＮＣ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ）工作機の加工対象物の表面形状の測定に用いられる場合がある。この場合、例えば、ＮＣ工作機の工具主軸に取り付けられた測定プローブを、ＮＣ工作機による座標制御によって加工対象物に対して相対的に移動させることにより加工対象物の表面形状を算出するための画像を取得する。このような非接触形状測定装置においては、測定プローブが取得した加工対象物の画像に対して、加工対象物に対する測定プローブの相対位置に基づく座標変換演算を施すことにより、加工対象物の形状データを算出する。【０００５】
このような非接触形状測定装置においては、測定プローブの座標はＮＣ工作機によって制御され、加工対象物の形状を算出するための加工対象物の画像は測定プローブによって取得される場合がある。この場合、非接触形状測定装置は、加工対象物の形状データを算出するためには、加工対象物の画像を測定プローブから、測定プローブの座標をＮＣ工作機からそれぞれ取得する。【０００６】
しかしながら、測定プローブから画像が取得されるタイミングと、ＮＣ工作機から測定プローブの座標が取得されるタイミングとの間には時間的な誤差が生じ、さらにこの時間的な誤差には誤差間のばらつきが生じる。このため、従来の非接触形状測定装置においては、算出される加工対象物の形状データの精度が低下してしまうという問題があった。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の一態様は、加工対象物の形状を算出するための測定情報を出力する測定部を含む工作機械と、前記加工対象物の測定時における前記測定部の位置に関する位置情報を生成し、生成した前記位置情報と、当該位置情報が生成された時期を示す生成時期信号とを出力する制御部と、出力された前記位置情報と前記生成時期信号とを取得する取得部と、前記取得部が取得した複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出する取得間隔算出部と、前記取得間隔算出部が算出する前記統計値に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定する推定部と、前記測定情報と前記位置情報と前記推定部が推定した時期とに基づいて、前記加工対象物の形状を算出する形状算出部とを備える加工システムである。
【０００８】
本発明の一態様は、工作機械に取り付け可能であって、前記工作機械の加工対象物の形状を算出するための測定情報を生成する測定部と、前記加工対象物の測定時における前記測定部の位置に関する情報として、前記工作機械が生成する位置情報と、当該位置情報が生成された時期を示す生成時期信号とを取得する取得部と、前記取得部が取得した複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出する取得間隔算出部と、前記取得間隔算出部が算出する前記統計値に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定する推定部と、前記測定情報と前記位置情報と前記推定部が推定した時期とに基づいて、前記加工対象物の形状を算出する形状算出部とを備える形状算出システムである。
【０００９】
本発明の一態様は、工作機械に取り付け可能な形状測定プローブであって、前記工作機械の加工対象物を撮像することにより前記加工対象物の測定情報を生成する測定部と、前記加工対象物の測定時における前記形状測定プローブの位置に関する情報として、前記工作機械が生成する位置情報が生成された時期を示す生成時期信号とを取得する取得部と、前記取得部が取得した複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出する取得間隔算出部と、前記取得間隔算出部が算出する前記統計値に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定する推定部と、前記測定情報と前記位置情報と前記推定部が推定した時期に関する情報と前記測定情報とを出力する出力部と、を備える形状測定プローブである。
【００１０】
本発明の一態様は、工作機械に取り付け可能な測定部が生成する前記工作機械の加工対象物の形状を算出するための測定情報を取得する測定情報取得部と、前記加工対象物の測定時における前記測定部の位置に関する情報として、前記工作機械が生成する位置情報を取得する位置情報取得部と、前記工作機械から前記位置情報が生成された時期を示す生成時期信号を取得する信号取得部と、前記取得部が取得した複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出する取得間隔算出部と、前記取得間隔算出部が算出する前記統計値に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定する推定部と、前記測定情報と前記位置情報と前記推定部が推定した時期とに基づいて、前記加工対象物の形状を算出する形状算出部とを備える形状算出装置である。
【００１１】
本発明の一態様は、工作機械に取り付け可能な測定部が出力する前記工作機械の加工対象物の形状を算出するための測定情報を取得することと、前記加工対象物の測定時における前記測定部の位置に関する情報として前記工作機械が生成する位置情報を取得することと、前記位置情報が生成された時期を示す信号として前記工作機械が生成する生成時期信号を取得することと、取得された複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出することと、算出された前記統計値に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定することと、取得された前記測定情報と、取得された前記位置情報と、推定された時期とに基づいて、前記加工対象物の形状を算出することとを有する形状測定方法である。
【００１２】
本発明の一態様は、コンピュータに、工作機械に取り付け可能な測定部が出力する前記工作機械の加工対象物の形状を算出するための測定情報を前記測定部から取得することと、前記加工対象物の測定時における前記測定部の位置に関する情報として前記工作機械が生成する位置情報を取得することと、前記位置情報が生成された時期を示す信号として前記工作機械が生成する生成時期信号を取得することと、取得された複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出することと、算出された前記統計値に基づいて、前記位置情報が生成された時期を推定することと、取得された前記測定情報と、取得された前記位置情報と、推定された前記時期とに基づいて、前記加工対象物の形状を算出することとを実行させるためのプログラムである。
【００１３】
本発明の一態様は、工作機械に取り付け可能な測定部で加工対象物の形状を算出するための測定情報を生成することと、前記加工対象物の測定時における前記測定部の位置に関する位置情報を生成することと、前記位置情報が生成された時期を示す生成時期信号を取得することと、取得された複数の前記生成時期信号についての取得時期の間隔を示す統計値を算出することと、取得された前記測定情報と、取得された前記位置情報と、推定された前記時期とに基づいて、前記加工対象物の形状を算出することとを有する加工対象物の生産方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態による加工システムの機能構成の一例を示す図である。
【図２】本実施形態の加工システムの動作のタイミングを示す図である。
【図３】本実施形態の加工システムの動作フローの一例を示す図である。
【図４】本実施形態の機械座標推定部による推定機械座標の算出手順の一例を示す図である。
【図５】本実施形態における系統誤差の取得手順の一例を示す図である。
【図６】本実施形態の推定トリガパルス取得タイミングの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態による加工システム１の機能構成の一例を示す図である。
【００１６】
［加工システム１の機能構成］
加工システム１は、加工機１００と、形状算出装置２００と、測定プローブＰＢとを備える。加工機１００は、例えば工作機械（例えば、ＮＣ工作機）であって、工具主軸ＭＳの位置座標を制御することにより、加工対象物ＯＢＪを加工する。この工具主軸ＭＳには、測定プローブＰＢが取り付けられている。
なお、測定プローブＰＢは測定部と言い換えることもできる。また、測定プローブＰＢは、工具主軸ＭＳに取り外し可能に構成されており、工具主軸ＭＳには、測定プローブＰＢの他、加工対象物ＯＢＪを加工する工具（例えば、バイトやフライス）が測定プローブＰＢと交換可能に取り付けられる。
【００１７】
測定プローブＰＢ（測定部）は、光投影部ＰＲＪと撮像部ＣＡＭとを備えている。光投影部ＰＲＪは、加工対象物ＯＢＪの表面にライン状の強度分布を有するライン光を投影する。また、撮像部ＣＡＭは、光投影部ＰＲＪによりライン光が投影された加工対象物ＯＢＪの表面を撮像して画像データＩＭを生成する。この画像データＩＭは、撮像部ＣＡＭから出力される情報である。光投影部ＰＲＪと撮像部ＣＡＭは共通の筐体で固定されている。したがって、光投影部ＰＲＪからのライン光の投影方向と撮像部ＣＡＭによる撮像方向とのそれぞれの位置関係は固定された状態に保たれている。したがって、ライン光の投影方向と撮像部ＣＡＭの撮像方向の関係を基に、画像データＩＭにおいて検出されたライン光の像の位置から三角測量法に基づき、加工対象物ＯＢＪの三次元空間における位置（すなわち、加工対象物ＯＢＪの形状）を求めることができる。ここで、画像データＩＭは、加工対象物ＯＢＪの形状を算出するための測定情報である。光投影部ＰＲＪは、不図示の光源と、光源から照射された光の空間的な光強度分布をライン状に変調して加工対象物ＯＢＪに投影する投影光学系を備える。一例として、光源はレーザーダイオードを含み、投影光学系はシリンドリカルレンズを含む複数の光学素子から成る。レーザーダイオードから照射された光は、シリンドリカルレンズが正のパワーを有する方向に広げられて、投影方向に沿って出射する。撮像部ＣＡＭは、不図示の撮像素子と光投影部ＰＲＪからライン光が投影された加工対象物ＯＢＪの像を撮像素子へ結像させる結像光学系を備える。撮像素子は、撮像した加工対象物ＯＢＪの像に基づき、画素毎に所定の強度の信号を出力する。一例として、撮像素子は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子であり、結像光学系はレンズなどの複数の光学素子から成る。撮像部ＣＡＭは、撮像素子から出力された信号に基づき、各画素の座標に紐付けられた一連の信号を生成し、撮像部ＣＡＭはその信号に基づいたデータを画像データＩＭとして生成する。
ここで、画像データＩＭとは、撮像素子の各画素から出力される所定の強度の信号の値（例えば、画素値）が、画素の座標に対応付けられて構成されている情報（例えば、２次元画像を生成するための情報）であるとして説明するが、これに限られず、画像データＩＭは、撮像素子から出力された信号に基づいて既存の処理で加工されたデータであってもし、撮像素子から出力された未処理の信号であってもよい。
【００１８】
本実施形態の一例では、生成された画像データＩＭは、光切断法による加工対象物ＯＢＪの三次元形状測定に用いられる。ここで、光切断法とは、加工対象物ＯＢＪの表面に測定プローブＰＢからライン光（平面に投影した形状がライン状の光）を投影することにより、ライン光が投影された加工対象物ＯＢＪの表面におけるライン光の像（すなわち、加工対象物ＯＢＪの表面におけるライン光の像を含む画像データＩＭを利用して、三角測量により加工対象物ＯＢＪの表面の位置座標を幾何学的に求める非接触三次元形状測定法である。本実施形態の一例では、測定プローブＰＢと加工対象物ＯＢＪとを相対的に移動させることにより、加工対象物ＯＢＪの表面全体の位置座標を求める。上述したように本実施形態の一例において測定プローブＰＢは工具主軸ＭＳに取り付けられているため、工具主軸ＭＳの位置座標（以下の説明において、機械座標ＭＣとも記載する。）を求めれば、測定プローブＰＢの位置座標を求めることができる。この機械座標ＭＣとは、加工対象物ＯＢＪの測定時における測定プローブＰＢの位置に関する位置情報の一例である。本実施形態の一例に示す加工システム１は、機械座標ＭＣと、この機械座標ＭＣにおいて測定プローブＰＢが生成する画像データＩＭとに基づいて、加工対象物ＯＢＪの三次元形状を測定する。
【００１９】
ここで、機械座標ＭＣは工具主軸ＭＳの位置制御を行う加工機１００が生成し、画像データＩＭは測定プローブＰＢが生成する。すなわち、機械座標ＭＣを生成する装置と、画像データＩＭを生成する装置とが互いに別の装置である。このため、機械座標ＭＣを生成するタイミングと、画像データＩＭを生成するタイミングとを厳密に同期させつづけることが困難であり、これら２つのタイミング間にはゆらぎ（言い換えると偶発的な誤差であり、いわゆるジッタδ）が生じる。このジッタδが生じると、測定プローブＰＢが生成した画像データＩＭに基づいて算出される三次元形状の測定結果に誤差が生じる。以下、本実施形態の加工システム１が、三次元形状の測定結果に生じるジッタδによる誤差を低減する仕組みについて説明する。
【００２０】
なお、本実施形態では、加工システム１が三次元形状の測定を光切断法によって行う場合を一例にして説明するがこれに限られない。光切断法以外の形状測定方法であったとしても、加工対象物ＯＢＪの形状を示す情報（例えば画像データＩＭ）を生成する装置と、この情報が生成された位置を示す情報（例えば機械座標ＭＣ）を生成する装置とが互いに別装置の場合には、上述したジッタδによる課題が生じる。すなわち、加工システム１が、光切断法以外の周知の非接触式の形状測定方法や周知の接触式の形状測定方法によって加工対象物ＯＢＪの形状を測定するものであってもよい。
なお、加工システム１は、加工対象物ＯＢＪの形状を示す情報を生成する形状測定システムとしても機能する。
【００２１】
［加工機１００の機能構成］
加工機１００は、加工機制御部１１０と、プローブ制御部１２０とを備える。加工機制御部１１０は、機械座標生成部１１１と、トリガパルス出力部１１２とをその機能部として備える。ここで、加工機制御部１１０は、機械座標生成部１１１及びトリガパルス出力部１１２の機能をハードウエアによって実現していてもよいし、これらの機能をソフトウエアによって実現していてもよい。また、加工機制御部１１０は、機械座標生成部１１１及びトリガパルス出力部１１２の機能の一部をハードウエアによって、これらの機能の他の一部をソフトウエアによって実現していてもよい。加工機制御部１１０は、機械座標生成部１１１及びトリガパルス出力部１１２の機能の一部又は全部をハードウエアによって実現する場合には、ＡＳＩＣやプログラマブルロジックデバイスによって実現していてもよい。また、加工機制御部１１０は、機械座標生成部１１１及びトリガパルス出力部１１２の機能のすべてを統合して実現してもよいし、これらの機能の一部を統合せずに実現してもよい。
この一例において、加工機制御部１１０は、マイクロプロセッサなどの演算部を備えており、機械座標生成部１１１及びトリガパルス出力部１１２の機能の一部をソフトウエアによって実現する。
【００２２】
加工機制御部１１０は、駆動装置（不図示）を制御することにより工具主軸ＭＳを加工対象物ＯＢＪに対して相対的に移動させる。機械座標生成部１１１は、所定の周期Ｔｇｅｎによって工具主軸ＭＳの現在の位置座標を示す機械座標ＭＣを生成する。なお、この機械座標ＭＣは、工具主軸ＭＳ上のゲージラインの座標であってもよいし、測定プローブＰＢのいずれかの位置を示す座標であってもよい。この所定の周期Ｔｇｅｎは、一例として、４［ｍｓｅｃ］である。この一例において、機械座標生成部１１１は、４［ｍｓｅｃ］毎に工具主軸ＭＳの現在の位置座標を検出し、この位置座標を示す機械座標ＭＣを生成する。
機械座標生成部１１１は、生成した機械座標ＭＣを、形状算出装置２００に対して出力する。
【００２３】
また、機械座標生成部１１１は、機械座標ＭＣを生成すると、トリガパルス出力部１１２に対してトリガパルス出力指示ＴＰＣを出力する。このトリガパルス出力指示ＴＰＣとは、機械座標生成部１１１がトリガパルス出力部１１２に対してトリガパルス信号ＴＰＳの出力を指示する信号である。なお、機械座標生成部１１１が機械座標ＭＣを生成するタイミングは、機械座標ＭＣを生成した時刻、加工機１００の稼働開始からの経過時間、測定プローブＰＢの稼働開始からの経過時間、形状算出装置２００の稼働開始からの経過時間などの他、基準となる時刻からの経過時間などに基づく。
【００２４】
また、タイミングとは、時期とも称される。すなわち、機械座標生成部１１１が機械座標ＭＣを生成するタイミングとは、機械座標生成部１１１が機械座標ＭＣを生成する時期と称してもよい。
例えば、機械座標ＭＣを生成するタイミングと画像データＩＭを生成するタイミングとの同期の一例として、時刻どうしを同期させる場合について説明する。この場合、加工機１００と測定プローブＰＢとがそれぞれ独立した時計を備えており、機械座標ＭＣを生成する時刻と、画像データＩＭを生成する時刻とを同期させる。
【００２５】
トリガパルス出力部１１２は、機械座標生成部１１１が出力するトリガパルス出力指示ＴＰＣに応じて、形状算出装置２００に対してトリガパルス信号ＴＰＳを出力する。具体的には、トリガパルス出力部１１２は、機械座標生成部１１１からトリガパルス出力指示ＴＰＣが出力されると、そのトリガパルス出力指示ＴＰＣを検出する。トリガパルス出力部１１２は、トリガパルス出力指示ＴＰＣを検出すると、形状算出装置２００に対してトリガパルス信号ＴＰＳを出力する。このトリガパルス信号ＴＰＳとは、機械座標生成部１１１によって機械座標ＭＣが生成されたタイミング（時期）を示す信号である。このトリガパルス信号ＴＰＳのことを生成時期信号とも称する。また、トリガパルス信号ＴＰＳは、機械座標ＭＣが生成されたことを示す信号と言い換えることもできるし、トリガ出力指示ＴＰＣが受信されたタイミング（時期）を示す信号と言い換えることもできる。
なお、本実施形態の一例では、機械座標ＭＣが生成されたタイミングは、トリガパルス信号ＴＰＳの立ち上がりエッジに対応する。具体的には、機械座標生成部１１１は、機械座標ＭＣを生成するタイミングでトリガパルス出力指示ＴＰＣを立ち上げる。つまりこの場合、トリガパルス出力指示ＴＰＣの立ち上がりエッジは、機械座標ＭＣが生成されたタイミングを示す。また、本実施形態の一例では、トリガパルス出力部１１２は、トリガパルス出力指示ＴＰＣの立ち上がりエッジを検出すると、トリガパルス信号ＴＰＳを立ち上げる。つまりこの場合、トリガパルス信号ＴＰＳの立ち上がりエッジは、トリガパルス出力部１１２によるトリガパルス出力指示ＴＰＣの立ち上がりエッジ検出タイミングを示す。
図２を参照して、機械座標生成部１１１が機械座標ＭＣを生成するタイミングと、トリガパルス出力部１１２がトリガパルス信号ＴＰＳを出力するタイミングとについて説明する。
【００２６】
図２は、本実施形態の加工システム１の動作のタイミングを示す図である。機械座標生成部１１１が生成する機械座標ＭＣを一例として座標Ｃｎと表し、図２（Ａ）に示す。機械座標生成部１１１は、上述したように、周期Ｔｇｅｎによって工具主軸ＭＳの現在の位置座標を示す機械座標ＭＣを生成する。機械座標生成部１１１は、時刻ｔ１１において座標Ｃ１を機械座標ＭＣとして生成する。この場合、時刻ｔ１１は座標Ｃ１の生成タイミングである。機械座標生成部１１１は、座標Ｃ１を生成すると、トリガパルス出力部１１２に対してトリガパルス出力指示ＴＰＣを出力する。トリガパルス出力部１１２は、この信号を取得すると、時刻ｔ１２においてトリガパルス信号ＴＰＳを出力する。この場合、座標Ｃ１のトリガパルス出力タイミングＴ１ｃとは、時刻ｔ１２である。つまりこの場合、座標Ｃ１の生成タイミングとトリガパルス出力タイミングＴ１ｃとの間には、（時刻ｔ１２−時刻ｔ１１）の遅れ誤差が生じる。
【００２７】
図１に戻り加工システム１の機能構成の説明を続ける。プローブ制御部１２０は、測定プローブＰＢの光投影部ＰＲＪによるライン光の投影動作と、撮像部ＣＡＭによる撮像動作とを同期させつつ制御する。プローブ制御部１２０による光投影部ＰＲＪの投影動作と撮像部ＣＡＭの撮像動作の同期制御によって、光投影部ＰＲＪから加工対象物ＯＢＪへライン光を投影させつつ、その像を撮像部ＣＡＭで撮像することができる。この一例では、測定プローブＰＢは、プローブ制御部１２０の制御により３０［ｍｓｅｃ］毎に加工対象物ＯＢＪを撮像する。つまり、測定プローブＰＢの撮像周期は、この一例の場合、３０［ｍｓｅｃ］である。
一例として、プローブ制御部１２０は、撮像部ＣＡＭに対して撮像指示信号を出力する。撮像部ＣＡＭは、プローブ制御部１２０から撮像指示信号が出力されると加工対象物ＯＢＪを撮像し、撮像素子の各画素から出力される信号の強度に基づく画像データＩＭを生成する。測定プローブＰＢ（撮像部ＣＡＭ）は、生成した画像データＩＭをプローブ制御部１２０に出力する。なお、以下の説明においてプローブ制御部１２０から出力される撮像指示信号に基づいて、撮像部ＣＡＭが加工対象物ＯＢＪを撮像するタイミングを、撮像部ＣＡＭの露光タイミングとも称する。なお、撮像部ＣＡＭのなお、撮像部ＣＡＭの露光タイミングは、撮像部ＣＡＭで加工対象物ＯＢＪが撮像部ＣＡＭで撮像されるタイミングとも言い換えることができるし、撮像部ＣＡＭで画像データＩＭが生成されるタイミングとも言い換えることもできる。
プローブ制御部１２０は、撮像部ＣＡＭが生成した画像データＩＭを取得する。プローブ制御部１２０は、取得した画像データＩＭと、取得した画像データＩＭについての撮像部ＣＡＭの露光タイミングＴＥｍとを対応付けて、形状算出装置２００に出力する。
なお、本実施形態の一例では、プローブ制御部１２０は、加工機１００に備えられているとして説明するがこれに限られない。プローブ制御部１２０は、測定プローブＰＢに内蔵されていてもよいし、加工機１００以外の装置（例えば、形状算出装置２００）に備えられていてもよい。
【００２８】
［形状算出装置２００の機能構成］
形状算出装置２００は、機械座標取得部２１０と、トリガパルス取得部２２０と、画像情報取得部２３０と、タイミング情報付加部２４０と、機械座標推定部２５０と、点群情報生成部２６０とをその機能部として備える。ここで、形状算出装置２００は、機械座標取得部２１０、トリガパルス取得部２２０、画像情報取得部２３０、タイミング情報付加部２４０、機械座標推定部２５０、及び点群情報生成部２６０の機能をハードウエアによって実現していてもよいし、これらの機能をソフトウエアによって実現していてもよい。また、加工機制御部１１０は、これらの機能の一部をハードウエアによって、これらの機能の他の一部をソフトウエアによって実現していてもよい。加工機制御部１１０は、これらの機能の一部又は全部をハードウエアによって実現する場合には、ＡＳＩＣやプログラマブルロジックデバイスによって実現していてもよい。また、加工機制御部１１０は、これらの機能のすべてを統合して実現してもよいし、これらの機能の一部を統合せずに実現してもよい。
この一例において、形状算出装置２００は、例えばパーソナルコンピュータであって、機械座標取得部２１０、トリガパルス取得部２２０、画像情報取得部２３０、タイミング情報付加部２４０、機械座標推定部２５０、及び点群情報生成部２６０の機能の一部をソフトウエアによって実現する。
【００２９】
機械座標取得部２１０は、機械座標生成部１１１が出力する機械座標ＭＣを取得する。機械座標取得部２１０は、取得した機械座標ＭＣを機械座標推定部２５０に出力する。
【００３０】
トリガパルス取得部２２０は、トリガパルス出力部１１２が出力するトリガパルス信号ＴＰＳを取得する。トリガパルス取得部２２０は、トリガパルス信号ＴＰＳの立ち上がりエッジを機械座標ＭＣが生成されたタイミングであるとして、トリガパルス信号ＴＰＳを取得する。換言すれば、トリガパルス取得部２２０は、トリガパルス信号ＴＰＳの立ち上がりエッジを機械座標ＭＣが生成された時期であるとして、トリガパルス信号ＴＰＳを取得する。
なお、トリガパルス信号ＴＰＳの立ち上がりエッジを機械座標ＭＣが生成されたタイミングであるとするのは一例であって、トリガパルス取得部２２０は、トリガパルス信号ＴＰＳの立ち下りエッジを機械座標ＭＣが生成されたタイミングであるとしてもよく、トリガパルス信号ＴＰＳの立ち上がりエッジと立ち下りエッジとの中間を機械座標ＭＣが生成されたタイミングであるとしてもよい。
また、トリガパルス取得部２２０は、トリガパルス取得タイミングＴｎを生成する。このトリガパルス取得タイミングＴｎとは、トリガパルス取得部２２０がトリガパルス信号ＴＰＳを取得したタイミングを示すタイムスタンプである。この場合、トリガパルス取得タイミングＴｎは、トリガパルス取得部２２０がトリガパルス信号ＴＰＳを取得した時刻又は時間によって表現される。
具体的には、トリガパルス取得タイミングＴｎは、トリガパルス取得部２２０がトリガパルス信号ＴＰＳを取得した時刻や形状算出装置２００の稼働開始からの経過時間などによって示される。
トリガパルス取得部２２０は、トリガパルス取得タイミングＴｎをタイミング情報付加部２４０に出力する。
【００３１】
ここで、図２を参照して、トリガパルス取得タイミングＴｎについて説明する。まず、系統誤差εとジッタδとについて説明する。
【００３２】
［系統誤差εとジッタδ］
加工機制御部１１０と形状算出装置２００とは互いに別々のコンピュータ装置である。したがって、加工機制御部１１０と形状算出装置２００との間の信号や情報のやり取りには時間的な遅れ、すなわち誤差が生じる。この誤差には、加工システム１の構成に依存し長期にわたって変化しない系統誤差εと、短期間で変化してしまうジッタδとが含まれる。このジッタδを偶然誤差ともいう。ここで、系統誤差とは、機械座標生成部１１１による機械座標ＭＣの生成及びトリガパルス出力指示ＴＰＣの出力、トリガパルス出力部１１２によるトリガパルス信号ＴＰＳの出力、及びトリガパルス取得部２２０によるトリガパルス信号ＴＰＳの取得までの一連の過程の繰り返しにおいて生じる誤差が変化せずに一定（ほぼ一定）である誤差であり、偶然誤差とは、上述した機械座標ＭＣの生成からトリガパルス信号ＴＰＳの取得までの一連の過程の繰り返しにおいて生じる誤差が変化する（ばらつく）誤差である。すなわち、ジッタδは、系統誤差ではなく偶然誤差であるから、上述した機械座標ＭＣの生成からトリガパルス信号ＴＰＳの取得までの一連の過程の繰り返しにおいて生じる誤差が変化する（ばらつく）誤差である。ジッタδを含まない場合、すなわち系統誤差εのみを含む場合のトリガパルス取得タイミングＴｎｏを、図２（Ｃ）に示す。系統誤差εに加えジッタδを含む場合のトリガパルス取得タイミングＴｎを、図２（Ｄ）に示す。
【００３３】
図１に戻り、トリガパルス取得部２２０は、トリガパルス取得タイミングＴｎをタイミング情報付加部２４０及び取得間隔算出部２７０に出力する。
【００３４】
画像情報取得部２３０は、プローブ制御部１２０が出力する画像データＩＭと露光タイミングＴＥｍとを取得する。画像情報取得部２３０は、取得した画像データＩＭと露光タイミングＴＥｍとをタイミング情報付加部２４０に出力する。
【００３５】
タイミング情報付加部２４０は、画像情報取得部２３０から画像データＩＭと露光タイミングＴＥｍとを取得する。また、タイミング情報付加部２４０は、トリガパルス取得部２２０からトリガパルス取得タイミングＴｎを取得する。タイミング情報付加部２４０は、画像データＩＭと、露光タイミングＴＥｍと、トリガパルス取得タイミングＴｎとを対応付けて機械座標推定部２５０に出力する。
【００３６】
取得間隔算出部２７０は、トリガパルス取得部２２０がトリガパルス信号ＴＰＳを取得したタイミングの時間間隔の平均値、すなわち平均取得間隔ＩＴＶを算出する。具体的には、取得間隔算出部２７０は、トリガパルス取得部２２０がトリガパルス信号ＴＰＳを取得する毎に、トリガパルス取得部２２０からトリガパルス取得タイミングＴｎを取得する。取得間隔算出部２７０は、タイミングが隣接する２つのトリガパルス信号ＴＰＳの取得タイミングの時間差を算出する。例えば、タイミングが隣接する２つのトリガパルス信号ＴＰＳの取得タイミングがトリガパルス取得タイミングＴｎ及びトリガパルス取得タイミングＴｎ＋１である場合、取得間隔算出部２７０は、トリガパルス取得タイミングＴｎとトリガパルス取得タイミングＴｎ＋１との時間差を算出する。取得間隔算出部２７０は、算出した時間差に対して統計演算を行い、トリガパルス信号ＴＰＳの取得間隔を算出する。この一例では、取得間隔算出部２７０は、時間差の平均値をトリガパルス信号ＴＰＳの平均取得間隔ＩＴＶとして算出する。
【００３７】
取得間隔算出部２７０は、算出した平均取得間隔ＩＴＶと、加工機制御部１１０においてトリガパルス信号ＴＰＳの出力周期として予め定められている周期との差分を、平均ジッタδＡＶＥとして算出する。本実施形態の具体例においては、加工機制御部１１０においてトリガパルス信号ＴＰＳの出力周期として予め定められている周期は、４［ｍｓｅｃ］である。この具体例の場合、取得間隔算出部２７０は、算出した平均取得間隔ＩＴＶから４［ｍｓｅｃ］を差し引くことにより平均ジッタδＡＶＥを算出する。
【００３８】
なお、取得間隔算出部２７０は、トリガパルス取得タイミングの時間差についての統計演算を行えばよく、上述した平均取得間隔ＩＴＶのほか、各トリガパルス取得タイミングの時間差における中央値や最頻値などの値を、トリガパルス信号ＴＰＳの取得間隔として算出してもよい。
【００３９】
また、取得間隔算出部２７０は、各トリガパルス取得タイミングの時間差の度数分布の分散や標準偏差などに基づいてトリガパルス信号ＴＰＳの取得間隔の精度を評価してもよい。例えば、取得間隔算出部２７０は、時間差の度数分布を複数回に分けて求め、求めた複数の度数分布のうち、分散がより小さい度数分布に基づいて取得間隔を算出してもよい。また例えば、取得間隔算出部２７０は、度数分布の分散の大きさや標準偏差の大きさに応じて、生成された機械座標ＭＣの信頼性を変化させてもよい。
【００４０】
取得間隔算出部２７０は、算出した平均ジッタδＡＶＥを機械座標推定部２５０に出力する。
【００４１】
機械座標推定部２５０は、平均ジッタδＡＶＥと、系統誤差εとに基づいてトリガパルス出力タイミングＴｎｃ、すなわち、機械座標ＭＣ（座標Ｃｎ）が生成されたタイミングを推定する。機械座標推定部２５０は、トリガパルス出力タイミングＴｎｃの推定結果に基づいて、画像データＩＭの露光タイミングＴＥｍにおける測定プローブＰＢの座標を推定する。具体的には、機械座標推定部２５０は、機械座標取得部２１０が出力した機械座標ＭＣと、タイミング情報付加部２４０が出力したトリガパルス取得タイミングＴｎ及び露光タイミングＴＥｍと、取得間隔算出部２７０が出力した平均ジッタδＡＶＥとをそれぞれ取得する。また、機械座標推定部２５０は、タイミング情報付加部２４０が出力した画像データＩＭを取得してもよい。
機械座標推定部２５０は、取得した各情報のうち、平均ジッタδＡＶＥと、予め求められている系統誤差εとに基づいて、画像データＩＭに対応付けられているトリガパルス取得タイミングＴｎを補正する。本実施形態における一例として、機械座標推定部２５０は、トリガパルス取得タイミングＴｎから平均ジッタδＡＶＥ分の時間を差し引くことにより、ジッタδを含まず系統誤差εを含むトリガパルス取得タイミングＴｎｏを推定する。このトリガパルス取得タイミングＴｎｏの推定値を推定トリガパルス取得タイミングＡＴｎとも称する。すなわち、機械座標推定部２５０は、トリガパルス取得タイミングＴｎから平均ジッタδＡＶＥ分の時間を差し引くことにより、推定トリガパルス取得タイミングＡＴｎを算出する。さらに、機械座標推定部２５０は、算出した推定トリガパルス取得タイミングＡＴｎから系統誤差εを差し引くことによりトリガパルス出力タイミングＴｎｃ、すなわち、機械座標ＭＣ（座標Ｃｎ）が生成されたタイミングを推定する。機械座標推定部２５０は、推定されたトリガパルス出力タイミングＴｎｃを補正後のトリガパルス取得タイミングＴｎとする。
機械座標推定部２５０は、補正後のトリガパルス取得タイミングＴｎ及び露光タイミングＴＥｍに基づいて露光タイミングＴＥｍにおける測定プローブＰＢの座標を推定する。機械座標推定部２５０は、推定した座標を推定機械座標ＥＭＣとして、画像データＩＭとともに点群情報生成部２６０に出力する。
【００４２】
点群情報生成部２６０は、機械座標推定部２５０が出力する画像データＩＭと、推定機械座標ＥＭＣとを取得する。点群情報生成部２６０は、取得した画像データＩＭと、測定プローブＰＢの推定機械座標ＥＭＣとに基づいて、既知の三角測量手法によって加工対象物ＯＢＪの形状を算出（すなわち、点群の座標を算出する）。
次に、図３を参照して加工システム１の動作フローの一例について説明する。
【００４３】
［加工システム１の動作フロー］
図３は、本実施形態の加工システム１の動作フローの一例を示す図である。
（ステップＳ２１０）形状算出装置２００は、加工機１００に対して測定プローブＰＢのスキャンパスの指示を行う。
（ステップＳ１１０）加工機１００の加工機制御部１１０は、ステップＳ２１０において指示されたスキャンパスに基づく測定プローブＰＢの移動を開始する。プローブ制御部１２０は、撮像部ＣＡＭによる撮像を開始する。プローブ制御部１２０は、撮像部ＣＡＭに所定の周期によって撮像させる。この一例において、所定の周期とは、３０［ｍｓｅｃ］である。プローブ制御部１２０は、生成された画像データＩＭと、この撮像部ＣＡＭの露光タイミングＴＥｍとを対応付けて、形状算出装置２００に対して順次出力する。
（ステップＳ２２０）形状算出装置２００の画像情報取得部２３０は、プローブ制御部１２０から出力される画像データＩＭと露光タイミングＴＥｍとを取得する。画像情報取得部２３０は、取得した画像データＩＭと露光タイミングＴＥｍとを対応付けて、形状算出装置２００の記憶部（不図示）に順次記憶させる。
【００４４】
（ステップＳ１２０）加工機制御部１１０の機械座標生成部１１１は、所定の周期Ｔｇｅｎによって測定プローブＰＢの位置を取得し、この測定プローブＰＢの位置を示す機械座標ＭＣを生成する。この一例において、所定の周期Ｔｇｅｎとは、４［ｍｓｅｃ］である。また、機械座標生成部１１１は、機械座標ＭＣを生成する毎に、トリガパルス出力指示ＴＰＣをトリガパルス出力部１１２に出力する。トリガパルス出力部１１２は、機械座標生成部１１１からトリガパルス出力指示ＴＰＣが出力されると、トリガパルス信号ＴＰＳを形状算出装置２００に対して出力する。
（ステップＳ１３０）機械座標生成部１１１は、生成した機械座標ＭＣを加工機制御部１１０の記憶部（不図示）に記憶させる。
（ステップＳ１４０）加工機制御部１１０は、ステップＳ２１０において指示されたスキャンパスに沿って測定プローブＰＢを移動させる。加工機制御部１１０は、ステップＳ２１０において指示されたスキャンパスに基づいて測定プローブＰＢを移動させている間、ステップＳ１２０及びステップＳ１３０を繰り返し実行する。具体的には、加工機制御部１１０は、測定プローブＰＢの位置がスキャンパスの終点に到達したか否かを判定する。加工機制御部１１０は、スキャンパスの終点に到達していないと判定した場合（ステップＳ１４０；ＮＯ）には、処理をステップＳ１２０に戻す。加工機制御部１１０は、スキャンパスの終点に到達したと判定した場合（ステップＳ１４０；ＹＥＳ）には、測定プローブＰＢの移動を終了させ、処理をステップＳ１５０に進める。
この結果、加工機制御部１１０の記憶部（不図示）には、スキャンパスに沿った測定プローブＰＢの機械座標ＭＣが順次蓄積される。
【００４５】
（ステップＳ２３０）形状算出装置２００のトリガパルス取得部２２０は、ステップＳ１２０において出力されたトリガパルス信号ＴＰＳを取得する。
（ステップＳ２４０）タイミング情報付加部２４０は、トリガパルス取得部２２０が生成したトリガパルス取得タイミングＴｎと、画像情報取得部２３０が取得した画像データＩＭ及び露光タイミングＴＥｍとを対応づけて、形状算出装置２００の記憶部（不図示）に順次記憶させる。
【００４６】
（ステップＳ２５０）形状算出装置２００は、スキャンパスに従った測定プローブＰＢの移動が終了し、加工機１００からのトリガパルス信号ＴＰＳの出力が止まると、画像データＩＭの取得を終了する。
（ステップＳ２６０）形状算出装置２００は、加工機１００に対して加工機制御部１１０の記憶部（不図示）に蓄積されている機械座標ＭＣの出力を要求する。
（ステップＳ１５０）機械座標生成部１１１は、ステップＳ２６０における機械座標ＭＣの出力を要求に応じて、加工機制御部１１０の記憶部（不図示）に蓄積されている機械座標ＭＣをまとめて出力する。
【００４７】
（ステップＳ２７０）形状算出装置２００の取得間隔算出部２７０は、トリガパルス信号ＴＰＳの平均取得間隔ＩＴＶを算出する。さらに、取得間隔算出部２７０は、算出した平均取得間隔ＩＴＶと、予め定められているトリガパルス信号ＴＰＳの出力周期とに基づいて、平均ジッタδＡＶＥを算出する。
【００４８】
（ステップＳ２８０）形状算出装置２００の機械座標推定部２５０は、ステップＳ２７０において算出された平均ジッタδＡＶＥに基づいて、露光タイミングＴＥｍにおける測定プローブＰＢの座標を推定する。機械座標推定部２５０は、推定した座標を推定機械座標ＥＭＣとして、画像データＩＭとともに点群情報生成部２６０に出力する。
【００４９】
（ステップＳ２９０）点群情報生成部２６０は、画像データＩＭと、機械座標推定部２５０が推定した推定機械座標ＥＭＣとに基づいて、既知の三角測量手法によって加工対象物ＯＢＪの形状を求める（すなわち、点群の座標を算出する）。
【００５０】
なお、上述の一例では、加工機１００は、生成した機械座標ＭＣを記憶部（不図示）に蓄積し、蓄積した機械座標ＭＣを形状算出装置２００の要求に基づいてまとめて形状算出装置２００に出力するとしたが、これに限られない。加工機１００は、機械座標ＭＣを生成する毎に（すなわち、記憶部に蓄積することなく）、生成した機械座標ＭＣを形状算出装置２００に対して出力してもよい。
次に、ステップＳ２８０における機械座標推定部２５０による推定機械座標ＥＭＣの算出手順について、より詳しく説明する。
【００５１】
［点群情報の精度低下の要因について］
上述したように、点群情報生成部２６０は、撮像部ＣＡＭの露光タイミングにおける測定プローブＰＢの位置座標に基づいて、加工対象物ＯＢＪの点群情報を生成する。以下の説明において、撮像部ＣＡＭの露光タイミングと、そのタイミングにおける測定プローブＰＢの位置座標とを対応付けることを「紐づけ」又は「マッチング」と記載する。
【００５２】
この画像データＩＭと測定プローブＰＢの位置座標との紐づけは、撮像部ＣＡＭの露光タイミングＴＥｍと、測定プローブＰＢの位置座標が生成されたタイミングとに基づいて行われる。上述したように、測定プローブＰＢの位置座標（すなわち、機械座標ＭＣ）が生成された後、トリガパルス信号ＴＰＳが出力される。このトリガパルス信号ＴＰＳは、機械座標生成部１１１が機械座標ＭＣを生成したタイミングにおいて出力されるトリガパルス出力指示ＴＰＣをトリガパルス出力部１１２が検出したことにより、トリガパルス出力部１１２から出力される。加工システム１の系統誤差ε及びジッタδが、仮にいずれも０（ゼロ）であれば、トリガパルス取得タイミングＴｎは、機械座標ＭＣが生成された真のタイミングを示す。このように系統誤差ε及びジッタδがいずれも０（ゼロ）であると仮定した場合には、機械座標ＭＣと、撮像部ＣＡＭの露光タイミングＴＥｍとをそのまま紐づけすることができる。
【００５３】
しかしながら、実際には加工システム１の系統誤差ε及びジッタδはいずれも０（ゼロ）ではない。
ここで、図２に示すように、本実施形態における一例として、時刻ｔ１２がジッタδ１を含まない場合のトリガパルス取得タイミングＴ１ｏであり、時刻ｔ１３がジッタδ１を含む場合のトリガパルス取得タイミングＴ１である。すなわち、時刻ｔ１２と時刻ｔ１３との時間差がジッタδ１である。
具体的には、機械座標ＭＣ１の生成タイミングと、トリガパルス取得タイミングＴ１ｏとの間には、（時刻ｔ１２−時刻ｔ１１）の遅れ誤差が生じる。この遅れ誤差（時刻ｔ１２−時刻ｔ１１）には、系統誤差ε１が含まれ、ジッタδ１が含まれない。また、座標Ｃ１の生成タイミングと、トリガパルス取得タイミングＴ１との間には、（時刻ｔ１３−時刻ｔ１１）の遅れ誤差が生じる。この遅れ誤差（時刻ｔ１３−時刻ｔ１１）には、系統誤差ε１とジッタδ１とが含まれる。
【００５４】
上述したように、生成された座標Ｃ１に対応するトリガパルス信号ＴＰＳは、トリガパルス出力タイミングＴ１ｃ（時刻ｔ１１）においてトリガパルス出力部１１２から出力される。この一例では、トリガパルス取得部２２０は、トリガパルス出力タイミングＴ１ｃ（時刻ｔ１１）において出力されたトリガパルス信号ＴＰＳを、トリガパルス取得タイミングＴ１（時刻ｔ１３）において取得する。この場合、トリガパルス出力タイミングＴ１ｃと、トリガパルス取得タイミングＴ１との間には、（時刻ｔ１３−時刻ｔ１１）の遅れ誤差が生じる。つまりこの場合、座標Ｃ１が生成されたタイミングと、トリガパルス取得タイミングＴ１との間には、（時刻ｔ１３−時刻ｔ１１）の遅れ誤差が生じる。
【００５５】
このため、機械座標生成部１１１において機械座標ＭＣが生成された真のタイミングと、トリガパルス取得部２２０がトリガパルス信号ＴＰＳを取得したタイミングとの間には時間差が生じる。したがって、トリガパルス取得部２２０がトリガパルス信号ＴＰＳを取得したタイミングに基づいて画像データＩＭと測定プローブＰＢの位置座標との紐づけを行うと、点群情報の位置精度に系統誤差ε及びジッタδに由来する誤差が含まれてしまう。例えば、図２に示すように、機械座標生成部１１１において座標Ｃｎが生成された真のタイミングであるトリガパルス出力タイミングＴｎｃと、トリガパルス取得部２２０がトリガパルス信号ＴＰＳを取得したタイミングであるトリガパルス取得タイミングＴｎとの間には、系統誤差εｎ及びジッタδｎ分の時間差が生じる。仮に、座標Ｃｎがトリガパルス取得タイミングＴｎにおいて生成されたものとして画像データＩＭと測定プローブＰＢの位置座標との紐づけを行った場合には、画像データＩＭに紐づけられた測定プローブＰＢの位置座標が、真の位置座標に対して、系統誤差εｎ及びジッタδｎの時間差の分ずれた位置を示すことになる。つまりこの場合、画像データＩＭに紐づけられた測定プローブＰＢの位置座標が真の位置座標からずれているため、この画像データＩＭに基づいて算出される加工対象物の形状データの精度が低下してしまう。
本実施形態の機械座標推定部２５０は、上述の系統誤差ε及びジッタδに由来する誤差の影響を次のようにして低減する。
【００５６】
［機械座標推定部２５０による推定機械座標ＥＭＣの算出］
以下、図４を参照して、上述した図３に示すステップＳ２８０における動作の詳細について説明する。
図４は、本実施形態の機械座標推定部２５０による推定機械座標ＥＭＣの算出手順の一例を示す図である。
（ステップＳ２８１０）機械座標推定部２５０は、取得間隔算出部２７０が算出した平均ジッタδＡＶＥと、記憶部（不図示）に記憶されている系統誤差εとを取得する。
【００５７】
［系統誤差εの取得］
ここで、図５を参照して系統誤差εの取得手順について説明する。
図５は、本実施形態における系統誤差εの取得手順の一例を示す図である。系統誤差εは、既知の形状の物体を測定プローブＰＢで観測した際の位置座標の差から求めることができる。一例として、半球体ＢＬを測定プローブＰＢによって走査する場合について説明する。具体的には、同図に示すｘｙｚ直交座標系においてｘｙ平面に半球体ＢＬが載置されており、測定プローブＰＢがｘ軸方向に走査されて半球体ＢＬのｚ軸方向の高さを測定する場合を一例にして説明する。
【００５８】
この半球体ＢＬを測定プローブＰＢによって走査した場合、測定プローブＰＢの観測位置の半球体ＢＬの真の座標と、観測された半球体ＢＬの座標との間には、座標生成の遅延時間に応じた座標差ξが生じる。ここで、測定プローブＰＢの走査方向をｘ軸の正方向にした測定と、走査方向をｘ軸の負方向にした測定との２回の測定を行う。具体的には、測定プローブＰＢを座標ｘ１から座標ｘ２を経由して座標ｘ３に移動させる第１回目の測定と、測定プローブＰＢを座標ｘ３から座標ｘ２を経由して座標ｘ１に移動させる第２回目の測定とを行う。これら２回の測定結果に基づいて、半球体ＢＬの球芯の真の座標（図の座標ｘ２における座標ｚ２）を算出すると、走査方向がｘ軸の正方向である場合には座標（ｚ２＋ξ）が、走査方向がｘ軸の負方向である場合には座標（ｚ２−ξ）がそれぞれ得られる。ここで、座標差ξとは、半球体ＢＬの球芯の真の座標に対する測定誤差である。この座標差ξの値は、座標（ｚ２＋ξ）と座標（ｚ２−ξ）との差（すなわち、２ξ）を半分にすることで求められる。ここで、ｘ軸の正方向に走査する場合の測定プローブＰＢの移動速度（＋ｖ）と、ｘ軸の負方向に走査する場合の測定プローブＰＢの移動速度（−ｖ）との絶対値が互いに等しい（すなわち、移動の速さｖが移動方向によらず等しい）とすれば、その速さｖと座標差ξとに基づいて、遅延時間、すなわち系統誤差εを求めることができる。
機械座標推定部２５０は、上述のようにして予め求められている系統誤差εに基づいて、トリガパルス出力タイミングＴｎｃを算出する。
【００５９】
本実施形態の形状算出装置２００は、上述のようにして求められた系統誤差εを不図示の記憶部に記憶している。なお、本実施形態の一例においては、図２に示す系統誤差ε１〜系統誤差εｎが一定値であり、その値が上述の手順によって求められた系統誤差εにいずれも一致しているものとして説明する。
【００６０】
なお、この一例では、系統誤差εが予め求められているものとして説明するがこれに限られない。例えば、機械座標推定部２５０（又は他の機能部）が系統誤差εを算出する機能を有していてもよい。一例として、加工機１００や形状算出装置２００号機毎、又は測定される時刻毎に、系統誤差εが互いに異なる値になる場合がある。この場合には、加工対象物ＯＢＪの形状測定の前に、いわゆるボールバーを上述の半球体ＢＬとしてステージに載置して、上述した手順によって機械座標推定部２５０（又は他の機能部）が系統誤差εを算出する。
【００６１】
（ステップＳ２８２０）図４に戻り、機械座標推定部２５０は、画像データＩＭ毎に、露光タイミングＴＥｍに対応するトリガパルス取得タイミングＴｎを取得する。具体的には、機械座標推定部２５０は、タイミング情報付加部２４０が記憶させたトリガパルス取得タイミングＴｎと、画像データＩＭと、露光タイミングＴＥｍとを記憶部（不図示）から取得する。
【００６２】
（ステップＳ２８３０）機械座標推定部２５０は、ステップＳ２８２０において取得したトリガパルス取得タイミングＴｎと、平均ジッタδＡＶＥとに基づいて、推定トリガパルス取得タイミングＡＴｎを算出する。
ここで、推定トリガパルス取得タイミングＡＴｎについて図６を参照して説明する。
【００６３】
図６は、本実施形態の推定トリガパルス取得タイミングＡＴｎの一例を示す図である。ステップＳ２８２０において取得されたトリガパルス取得タイミングＴｎには、系統誤差εとジッタδとが、座標Ｃｎが生成されたタイミング（すなわち、トリガパルス出力タイミングＴｎｃ）からのタイミングの誤差として含まれる（図６（Ａ）及び図６（Ｂ））。この誤差のうちジッタδは、上述したように、トリガパルス信号ＴＰＳが出力される度にその大きさが変化しうる。本実施形態の取得間隔算出部２７０は、このジッタδの平均値を平均ジッタδＡＶＥとして算出する。同図に示すように、平均ジッタδＡＶＥは、例えば（時刻ｔｎ３−時刻ｔｎ２ａ）である。機械座標推定部２５０は、この平均ジッタδＡＶＥをトリガパルス取得タイミングＴｎ（時刻ｔｎ３）から差し引くことにより、推定トリガパルス取得タイミングＡＴｎ（時刻ｔｎ２ａ）を算出する（図６（Ｃ））。機械座標推定部２５０は、推定トリガパルス取得タイミングＡＴｎと同様にして、推定トリガパルス取得タイミングＡＴ２〜推定トリガパルス取得タイミングＡＴｎ＋１を算出する。
【００６４】
なお、推定トリガパルス取得タイミングＡＴ１については、機械座標推定部２５０は、ジッタδが０（ゼロ）であると仮定して算出する。すなわち、機械座標推定部２５０は、トリガパルス取得タイミングＴ１を推定トリガパルス取得タイミングＡＴ１として算出する。
【００６５】
（ステップＳ２８４０）機械座標推定部２５０は、推定トリガパルス取得タイミングＡＴｎから系統誤差εを差し引いて、推定トリガパルス取得タイミングＡＴｎを算出する。
【００６６】
座標Ｃｎ−１の生成タイミングと、座標Ｃｎの生成タイミングとの間において測定プローブＰＢの移動速度が既知（例えば、一定速度）であるとすれば、内挿によりこれらのタイミング間の測定プローブＰＢの位置座標を求めることができる。
ここで、図６（Ｄ）に示すように、露光タイミングＴＥｍが、座標Ｃｎ−１の生成タイミングと、座標Ｃｎの生成タイミングとの間にある場合について説明する。座標Ｃｎ−１の生成タイミングから露光タイミングＴＥｍの中央までの時間を時間Ｆｍとし、露光タイミングＴＥｍの中央から座標Ｃｎの生成タイミングまでの時間を時間Ｂｍとする。この場合、露光タイミングＴＥｍの中央の座標Ｃｍｃｅｎｔは、式（１）のように示される。
【００６７】
【数１】
2019130381.tif 000003
【００６８】
（ステップＳ２８５０）図４に戻り、機械座標推定部２５０は、上述した式（１）によって座標Ｃｎ−１と座標Ｃｎとを内挿することにより、座標Ｃｍｃｅｎｔを推定機械座標ＥＭＣとして算出する。
【００６９】
（ステップＳ２８６０）機械座標推定部２５０は、算出した推定機械座標ＥＭＣと、画像データＩＭとを紐づける。
（ステップＳ２８７０）機械座標推定部２５０は、すべてのトリガパルス信号ＴＰＳに対応する画像データＩＭについて紐づけが終了したか否かを判定する。機械座標推定部２５０は、すべてのトリガパルス信号ＴＰＳに対応する画像データＩＭについて紐づけが終了していないと判定した場合（ステップＳ２８７０；ＮＯ）には、処理をステップＳ２８２０に戻す。機械座標推定部２５０は、すべてのトリガパルス信号ＴＰＳに対応する画像データＩＭについて紐づけが終了したと判定した場合（ステップＳ２８７０；ＹＥＳ）には、推定機械座標ＥＭＣの算出処理を終了する。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態の加工システム１は、機械座標推定部２５０を備えている。この機械座標推定部２５０は、トリガパルス取得部２２０がトリガパルス信号ＴＰＳを取得したタイミングに基づいて、機械座標ＭＣが生成されたタイミングを推定する。
上述したように、トリガパルス取得部２２０が取得したトリガパルス信号ＴＰＳの取得タイミングには、真の機械座標ＭＣの生成タイミングに対する系統誤差εとジッタδとが含まれている。ここで、機械座標ＭＣが生成されたタイミングを推定することなく、トリガパルス信号ＴＰＳの取得タイミングをそのまま機械座標ＭＣが生成されたタイミングであるとして点群情報を生成してしまうと、系統誤差εとジッタδとに起因する位置精度の低下が生じてしまう。
一方、本実施形態の加工システム１は、推定機械座標ＥＭＣに基づいて点群情報を生成する。この推定機械座標ＥＭＣは、トリガパルス信号ＴＰＳの取得タイミングに基づいて推定された測定プローブＰＢの機械座標である。したがって、トリガパルス信号ＴＰＳの取得タイミングを、そのまま機械座標ＭＣが生成されたタイミングであるとして点群情報を生成する場合に比べて、点群情報の位置精度を向上させることができる。換言すれば、本実施形態の加工システム１によれば、点群情報の位置精度の低下を抑止することができる。
【００７１】
また、本実施形態の加工システム１は、推定機械座標ＥＭＣを平均ジッタδＡＶＥに基づいて生成する。この平均ジッタδＡＶＥは、形状算出装置２００によって観測可能なトリガパルス信号ＴＰＳの取得タイミングに基づいて算出される。つまり、加工システム１は、機械座標生成部１１１が機械座標ＭＣを生成する所定の周期Ｔｇｅｎを、形状算出装置２００が推定する。したがって、本実施形態の加工システム１によれば、機械座標ＭＣの生成周期である周期Ｔｇｅｎを予め形状算出装置２００が把握していなくても推定機械座標ＥＭＣを生成することができる。また、本実施形態の加工システム１によれば、機械座標ＭＣの生成周期である周期Ｔｇｅｎが変化した場合であっても、形状算出装置２００は、その変化に追従して平均ジッタδＡＶＥを変化させて推定機械座標ＥＭＣを生成することができる。
また、本実施形態の加工システム１によれば、形状算出装置２００は、トリガパルス信号ＴＰＳの取得タイミングを順次記憶しておき、そのタイミングの間隔の統計値（例えば、平均値）を求めればよく、複雑な演算を必要としない。つまり、本実施形態の加工システム１によれば、簡易な構成により推定機械座標ＥＭＣを生成することができる。
【００７２】
また、本実施形態の加工システム１は、系統誤差εに基づいて推定機械座標ＥＭＣを生成する。系統誤差εに基づくことにより、加工システム１は、系統誤差εの影響を低減することができるため、点群情報の位置精度の低下を抑止することができる。
【００７３】
また、上述したように、本実施形態の加工システム１において、機械座標ＭＣは、第１の周期（例えば、４［ｍｓｅｃ］）によって生成され、トリガパルス信号ＴＰＳは、第１の周期よりも長い第２の周期（例えば、４０［ｍｓｅｃ］）によって出力されてもよい。ここで、トリガパルス出力部１１２によるトリガパルス信号ＴＰＳの出力周期が短い場合には、加工機制御部１１０の演算負荷が高くなる場合がある。加工機制御部１１０の演算負荷が高くなると、トリガパルス信号ＴＰＳの生成タイミングの精度が低下し、ジッタδがより大きくなる場合がある。本実施形態の加工システム１は、機械座標ＭＣの生成周期に比べてトリガパルス信号ＴＰＳの出力周期を長くすることにより、加工機制御部１１０の演算負荷を低減する。したがって、本実施形態の加工システム１は、トリガパルス信号ＴＰＳの生成タイミングの精度の低下を抑制して、ジッタδをより低減することができる。
【００７４】
［変形例］
上述した第１の実施形態においては、撮像部ＣＡＭの露光中央のタイミング（露光タイミングＴＥｍ）に基づいて機械座標を推定する場合について説明したが、これに限られない。機械座標推定部２５０は、撮像部ＣＡＭの露光タイミングの前縁や及び露光タイミングの後縁に基づいて機械座標を推定してもよい。
この場合、機械座標推定部２５０は、取得したトリガパルス取得タイミングＴ１、…、トリガパルス取得タイミングＴｎに基づいて、トリガ間隔の平均値である平均トリガ前縁周期Ｔａｆ及び平均トリガ後縁周期Ｔａｂをそれぞれ算出する。
【００７５】
これらトリガパルス信号ＴＰＳの前縁の立上り時間及び後縁の立下り時間に差があった場合であっても、平均トリガ前縁周期Ｔａｆと、平均トリガ後縁周期Ｔａｂとは等しくなる。そこで、平均トリガ周期Ｔａａｖｅを平均トリガ前縁周期Ｔａｆ及び平均トリガ後縁周期Ｔａｂの代わりに用いて演算を行うことができる。
【００７６】
ここで、座標Ｃｎ−１の生成タイミングから露光タイミングの前縁までの時間を時間Ｆｍｆとし、露光タイミングの前縁から座標Ｃｎの生成タイミングまでの時間を時間Ｂｍｆとする。この場合、露光タイミングの前縁のタイミングＣｍｆは、式（２）のように示される。
【００７７】
【数２】
2019130381.tif 000004
【００７８】
また、座標Ｃｎ−１の生成タイミングから露光タイミングの後縁までの時間を時間Ｆｍｂとし、露光タイミングの後縁から座標Ｃｎの生成タイミングまでの時間を時間Ｂｍｂとする。この場合、露光タイミングの後縁のタイミングＣｍｂは、式（３）のように示される。
【００７９】
【数３】
2019130381.tif 000005
【００８０】
ここで、座標Ｃｎ−１の生成タイミングと、座標Ｃｎの生成タイミングとの間において測定プローブＰＢの移動速度が既知（例えば、一定速度）であるとすれば、タイミングＣｍｃｅｎｔは、式（４）によって求めることができる。
【００８１】
【数４】
2019130381.tif 000006
【００８２】
機械座標推定部２５０は、座標Ｃｎ−１と座標Ｃｎとの内挿により、式（４）によって求められた座標Ｃｍｃｅｎｔを、推定機械座標ＥＭＣとして算出する。
【００８３】
なお、座標Ｃｎ−１の生成タイミングと、座標Ｃｎの生成タイミングとの間において測定プローブＰＢの移動速度が加速している場合には、式（５）に示すような加重平均演算を行うこともできる。
【００８４】
【数５】
2019130381.tif 000007
【００８５】
以上説明したように、本実施形態の機械座標推定部２５０は、第１の実施形態において説明した露光タイミングの中央の時刻に基づく場合に限らず、露光タイミングの前縁の時刻や露光タイミングの後縁の時刻に基づいて推定機械座標ＥＭＣを算出することができる。
【００８６】
なお、上述した各実施形態及びその変形例においては、トリガパルス出力部１１２がトリガパルス信号ＴＰＳを出力するタイミングと、トリガパルス取得部２２０がトリガパルス信号ＴＰＳを取得するタイミングとの間にジッタδｎを含む場合について述べたが、この場合に限られず、機械座標生成部１１１が機械座標ＭＣを生成してからトリガパルス取得部２２０がトリガパルス信号ＴＰＳを取得するまでの間のどの期間にジッタが発生したとしても上述の形状測定方法を使用することができる。一例として、機械座標生成部１１１が機械座標ＭＣを生成するタイミングと、トリガパルス出力部１１２がトリガパルス信号ＴＰＳを出力するタイミングまでの間にジッタが発生したとしても、上述の形状測定方法により、点群情報生成部２６０は、機械座標推定部２５０で推定された機械座標（すなわち、推定機械座標ＥＭＣ）と画像データＩＭに基づいて加工対象部ＯＢＪの形状を高精度に算出することができる。
【００８７】
なお、上述した各実施形態及びその変形例においては、測定プローブＰＢは工具主軸ＭＳに取り外し可能に構成されており、工具主軸ＭＳに測定プローブＰＢを取りつけた状態（つまり、工具主軸ＭＳからバイトやフライスなどの加工工具は取り外した状態）で加工対象物ＯＢＪの形状を測定したが、この構成に限られない。例えば、工具主軸ＭＳにはバイトやフライスなどの加工工具が取り付けられ、工具主軸ＭＳの近傍に測定プローブＰＢを設置させるようにしてもよい。一例として、工具主軸ＭＳにおいて、加工工具を取り付ける部分とは別の部分に測定プローブＰＢを取り付けるような構成にしてもよい。この場合、工具主軸ＭＳに加工工具を取り付けた状態で加工対象物ＯＢＪを加工しつつ、測定プローブＰＢにて加工対象物ＯＢＪの形状を測定することができる。
【００８８】
なお、上述した各実施形態及びその変形例においては、光投影部ＰＲＪから加工対象物ＯＢＪに投影する光の強度分布はライン状に限らず、既存の所定の強度分布でもよい。また、光投影部ＰＲＪと撮像部ＣＡＭのそれぞれの構成については上述の構成に限らず、他の既存の構成を適用することもできる。また、測定プローブＰＢは、三角測量法を利用した位相シフト法やステレオ法などの他の既存のプローブを適用することもできるし、レンズ焦点法などの三角測量法以外の既存の形状測定方法のプローブを適用することもできる。また、例えば、ステレオ法やレンズ焦点法などを採用する場合は、光投影部ＰＲＪは無くてもよく、加工対象物ＯＢＪの像を撮像する撮像部ＣＡＭがあればよい。この場合、プローブ制御部１２０は、撮像部ＣＡＭの撮像動作を制御すればよい。
【００８９】
なお、上述した実施形態における加工システム１の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、上述した種々の処理を行ってもよい。
【００９０】
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウエアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００９１】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００９３】
１…加工システム、１００…加工機、１１０…加工機制御部、１１１…機械座標生成部、１１２…トリガパルス出力部、１２０…プローブ制御部、２００…形状算出装置、２１０…機械座標取得部、２２０…トリガパルス取得部、２３０…画像情報取得部、２４０…タイミング情報付加部、２５０…機械座標推定部、２６０…点群情報生成部、２７０…取得間隔算出部、ＰＢ…測定プローブ、ＯＢＪ…加工対象物
【図１】
2019130381.tif 000008
【図２】
2019130381.tif 000009
【図３】
2019130381.tif 000010
【図４】
2019130381.tif 000011
【図５】
2019130381.tif 000012
【図６】
2019130381.tif 000013
【国際調査報告】
2019130381.tif 000014
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