(57)【要約】      （修正有）【課題】表面走査プローブの表面測定値と表面走査プローブの位置及び向きを追跡するＣＭＭスケールの測定値座標の同期化の改良及び代替方法を提供する。【解決手段】表面走査プローブに２つの異なる測定サンプリング期間を提供し、第１のより短いサンプリング期間は第１の精度を有する、より速い測定を提供し、第２のより長いサンプリング期間は第２の（より優れた）精度を有する、より遅い測定を提供する。より短いサンプリング期間は、ＣＭＭの動作中に動作制御目的のために十分な精度と応答時間を提供するように、より長いサンプリング期間で繰り返しインターリーブされるか交替されてもよい。より長いサンプリング期間は、所望の周波数で、又は要求に応じて高精度のプローブワークピース測定値を提供するように、ＣＭＭの運動軸上にあるエンコーダからの位置座標値と結びついて高精度のプローブワークピース測定値を提供することができる。【選択図】図６
2018173406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＭＭ制御システムと、プローブワークピース測定値を出力することによってワークピース表面を測定する表面走査プローブと、プローブ測定タイミングサブシステムと、を備える座標測定装置（ＣＭＭ）を動作させる方法であって、
予測可能な時間に測定同期トリガー信号を出力するように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、
前記予測可能な時間を決定するように前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップと、
第２のサンプリング期間よりも相対的に短い第１のサンプリング期間を有し、且つ第１の精度レベルを有する、より速いタイプのプローブワークピース測定値を提供する第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間を定義するように前記ＣＭＭを動作させるステップと、
前記第１のサンプリング期間よりも相対的に長い第２のサンプリング期間を有し、且つ前記第１の精度レベルよりも優れた第２の精度レベルを有する、より遅いタイプのプローブワークピース測定値を提供する第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間を定義するように前記ＣＭＭを動作させるステップと、そして、
前記第１及び前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間を含む一連の測定動作を実行するように前記ＣＭＭを動作させるステップと、を含み、前記一連の測定動作は、
ａ）第１の測定同期トリガー信号の前の第１の測定リード時間に、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に近接した低レイテンシー時間ウィンドウ内に、前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するステップであって、前記第１の測定同期トリガー信号が前記測定同期トリガー信号の次の前記予測可能な時間に発生し、
ｂ）前記次の予測可能な時間に前記第１の測定同期トリガー信号を出力し、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の第１のセットをラッチするように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、
ｃ）前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けられ、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に近接した前記低レイテンシー時間ウィンドウ内で終了する第１の出力時間において、前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスに対応付けられた、前記より速いタイプのプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように前記表面走査プローブを動作させるステップと、
ｄ）それに対応する動作可能な測定同期トリガー信号に対して定義された第２の測定リード時間に前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するステップであって、対応する前記動作可能な測定同期トリガー信号は、前記第１の測定同期トリガー信号の１つ、又は前記第１の測定同期トリガー信号の後に発生する第２の測定同期トリガー信号であり、
ｅ）対応する前記動作可能な測定同期トリガー信号に対応付けられた第２の出力時間において、前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスに対応付けられた、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように前記表面走査プローブを動作させるステップと、そして、
ｆ）対応する前記動作可能な測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値のセットの少なくとも一部に基づき決定されるＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットを、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスに対応付けるように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、を含むことを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記表面走査プローブによって出力される、前記より速いタイプ及び前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値は、前記表面走査プローブのベースに対する前記表面走査プローブのスタイラスの偏向の特徴を示すようにされていることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項３】
請求項２において、更に、
ｇ）対応して高精度にワークピース表面位置の測定値を決定するために、ＣＭＭ位置座標値の前記適切に組合せ可能なセットに、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスを組み合わせるように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップを含むことを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間は、少なくとも１つの個別の測定サンプルを含む第１のサンプルセットを含む持続時間を有し、
前記第１の出力時間は、前記表面走査プローブが前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスを前記ＣＭＭ制御システムに送信する期間であるデジタルデータ送信時間を含み、そして、
前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間を完了するのに十分な長さとなるように前記第１の測定リード時間を決定し、続いて前記デジタルデータ送信時間を完了し、そして、前記第１の測定同期トリガー信号に近接した前記低レイテンシー時間ウィンドウ内で前記第１の出力時間を終了するように前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップを含むことを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間と前記デジタルデータ送信時間の合計と少なくとも同じ長さとなるように前記第１の測定リード時間を決定するように前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップを含み、前記第１の出力時間が前記第１の測定同期トリガー信号に先立って終了することを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項６】
請求項４において、
ステップｄ）では、対応する前記動作可能な測定同期トリガー信号は前記第１の測定同期トリガー信号であり、
ステップｅ）では、前記表面走査プローブは、前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けられる第２の出力時間において、前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスに対応付けられた、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスを出力するように動作され、前記第２の出力時間は前記第１の出力時間の後に発生し、そして、
ステップｆ）では、前記ＣＭＭ制御システムは、前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の前記第１のセットの少なくとも一部に基づいて決定されるＣＭＭ位置座標値の前記適切に組合せ可能なセットに、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスを対応付けるように動作されることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間は、前記第１のサンプルセットよりも多く個別の測定サンプル含む第２のサンプルセットを含む持続時間と、個別の測定サンプルの前記第２のサンプルセットのほぼ中央に有効サンプル時間を有し、そして、
ステップｆ）で、ＣＭＭ位置座標値の前記適切に組合せ可能なセットは、前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスの前記有効サンプル時間とほぼ同じ時間に対応して決定されることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１の測定リード時間の後、前記第１の出力時間の後、及び前記第１の測定同期トリガー信号の後に生じるように、前記第２の測定リード時間を決定するように前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップを含み、
ステップｆ）で、ＣＭＭ位置座標値の前記適切に組合せ可能なセットは、前記第１の測定同期トリガー信号と前記第２のプローブワークピースの測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスの前記有効サンプル時間との間の時間差と、前記第１の測定同期トリガー信号の前の時間期間にわたるＣＭＭ位置座標値の変化率の特徴と、に基づいてＣＭＭ位置座標値の前記第１のセットを超えて外挿されたＣＭＭ位置座標値のセットとされていることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項９】
請求項７において、
前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間は、前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の持続時間よりも短く、且つその持続時間に含まれ、前記第１のサンプルセットは、前記第２のサンプルセットと共有され、前記第１の測定同期トリガー信号に近接した前記低レイテンシー時間ウィンドウ内で生じている少なくとも1つの個別の測定サンプルを含み、
前記第１の測定同期トリガー信号の前且つ前記第１の測定リード時間の前の第２の測定リード時間で生じるように前記第２の測定リード時間を決定するように前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップを含み、前記第２の測定リード時間は、前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスの前記有効サンプル時間が前記第１の測定同期トリガー信号とほぼ一致するように決定され、そして、
ステップｆ）で、ＣＭＭ位置座標値の前記適切に組合せ可能なセットは、前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けされたＣＭＭ位置座標値の前記第１のセットとされていることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項１０】
請求項４において、
ステップｄ）で、対応する前記動作可能な測定同期トリガー信号は、前記第１の測定同期トリガー信号の後に生じ、且つ前記第２の測定同期トリガー信号に対して定義される第２の測定リード時間で開始される前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスの後に生じる第２の測定同期トリガー信号であり、
前記第２の測定同期トリガー信号を出力し、前記第２の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の第２のセットをラッチするように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップを含み、
ステップｅ）で、前記表面走査プローブは、前記第２の測定同期トリガー信号に対応付けられる第２の出力時間において、前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスに対応付けられた、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように動作可能とされ、前記第２の出力時間は前記第２の測定同期トリガー信号の後に生じ、そして、
前記ステップｆ）で、前記ＣＭＭ制御システムは、前記第２の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の前記第２のセットの少なくとも一部に基づいて決定されるＣＭＭ位置座標値の前記適切に組合せ可能なセットに、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスを対応付けるように動作可能とされていることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第２の測定リード時間が前記第２の測定同期トリガー信号の前の第２の測定リード時間で生じるように、前記第２の測定同期トリガー信号及び前記第２の測定リード時間の少なくとも１つを決定するように前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップをさらに含み、前記第２の測定リード時間は、前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスの前記有効サンプル時間が前記第２の測定同期トリガー信号とほぼ一致するように決定され、そして、
ステップｆ）で、ＣＭＭ位置座標値の前記適切に組合せ可能なセットは、前記第２の測定同期トリガー信号に対応付けされたＣＭＭ位置座標値の前記第２のセットとされていることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項１２】
請求項１において、
前記ＣＭＭは、前記第１及び前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間を含む前記一連の測定動作を一定の時間にわたって一定の繰り返し率で繰り返し実行するように動作され、前記一連の測定動作は、ステップａ）からステップｆ）を含むことを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項１３】
請求項１において、
前記第１の測定同期トリガー信号の前の前記第１の測定リード期間で、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に近接した低レイテンシー時間ウィンドウ内で、前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間を開始するのに使用可能な第１のプローブサンプル期間のトリガー信号のタイミングを決定するように前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップを更に含み、それぞれの第１のプローブサンプル期間のトリガー信号は第１のプローブサンプル期間のトリガー幅又は期間を有し、
その対応する動作可能な測定同期トリガー信号に対して定義される前記第２の測定リード時間で、前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間を開始するのに使用可能な第２のプローブサンプル期間のトリガー信号の前記タイミングを決定するように前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップを更に含み、それぞれの第２のプローブサンプル期間のトリガー信号は前記第１のトリガー幅又は期間とは異なる第２のトリガー幅又は期間を有し、
ステップａ）で、前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスは、第１のプローブサンプル期間のトリガー信号として認識される前記第１のトリガー幅又は期間を有する前記プローブ測定タイミングサブシステムから測定トリガー信号を受信することに応答して、前記表面走査プローブで開始され、そして、
ステップｄ）で、前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスは、第２のプローブサンプル期間のトリガー信号として認識される前記第２のトリガー幅又は期間を有する前記プローブ測定タイミングサブシステムから測定トリガー信号を受信することに応答して、前記表面走査プローブで開始されることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項１４】
請求項１において、
前記プローブ測定タイミングサブシステムは、前記表面走査プローブ内に配置されることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項１５】
請求項１において、
前記プローブ測定タイミングサブシステムは、前記ＣＭＭ制御システム内に配置されることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記プローブ測定タイミングサブシステムは、前記ＣＭＭ制御システム内の交換可能なカード内に配置され、前記交換可能なカードは、個別の表面走査プローブ、モデル、又は前記表面走査プローブのタイプの少なくとも１つに具体的に対応付けられていることを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項１７】
ＣＭＭ制御システムと、プローブワークピース測定値を出力することによってワークピース表面を測定する表面走査プローブと、プローブ測定タイミングサブシステムと、を備える座標測定装置（ＣＭＭ）を動作させる方法であって、
予測可能な時間に測定同期トリガー信号を出力するように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、
前記予測可能な時間を決定するように前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップと、
第２のサンプリング期間よりも相対的に短い第１のサンプリング期間を有し、且つ第１の精度レベルを有する、より速いタイプのプローブワークピース測定値を提供する第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間を定義するように前記ＣＭＭを動作させるステップと、
前記第１のサンプリング期間よりも相対的に長い第２のサンプリング期間を有し、且つ前記第１の精度レベルよりも優れた第２の精度レベルを有する、より遅いタイプのプローブワークピース測定値を提供する第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間を定義するように前記ＣＭＭを動作させるステップと、そして、
前記第１及び前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間を含む一連の測定動作を実行するように前記ＣＭＭを動作させるステップと、を含み、前記一連の測定動作は、
第１の測定同期トリガー信号の前の第１の測定リード時間に、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に近接した低レイテンシー時間ウィンドウ内に、前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するステップであって、前記第１の測定同期トリガー信号が前記測定同期トリガー信号の次の前記予測可能な時間に発生し、
前記次の予測可能な時間に前記第１の測定同期トリガー信号を出力し、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の第１のセットをラッチするように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、
前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けられ、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に近接した前記低レイテンシー時間ウィンドウ内で終了する第１の出力時間において、前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスに対応づけられた、前記より速いタイプのプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように前記表面走査プローブを動作させるステップと、
前記第１の測定リード時間とは異なり、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に対して定義された第２の測定リード時間に前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するステップと、
前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けられた第２の出力時間において、前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスに対応付けられた、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように前記表面走査プローブを動作させるステップであって、前記第２の出力時間は、前記第１の出力時間後に生じ、そして、
前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の前記第１のセットの少なくとも一部に基づき決定されるＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットを、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスに対応付けるように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、を含むことを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項１８】
ＣＭＭ制御システムと、プローブワークピース測定値を出力することによってワークピース表面を測定する表面走査プローブと、プローブ測定タイミングサブシステムと、を備える座標測定装置（ＣＭＭ）を動作させる方法であって、
予測可能な時間に測定同期トリガー信号を出力するように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、
前記予測可能な時間を決定するように前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップと、
第２のサンプリング期間よりも相対的に短い第１のサンプリング期間を有し、且つ第１の精度レベルを有する、より速いタイプのプローブワークピース測定値を提供するように前記ＣＭＭを動作させるステップと、
前記第１のサンプリング期間よりも相対的に長い前記第２のサンプリング期間を有し、且つ前記第１の精度レベルよりも優れた第２の精度レベルを有する、より遅いタイプのプローブワークピース測定値を提供する第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間を定義するようにＣＭＭを動作させるステップと、そして、
前記第１及び前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間を含む一連の測定動作を実行するように前記ＣＭＭを動作させるステップと、を含み、前記一連の測定動作は、
第１の測定同期トリガー信号の前の第１の測定リード時間に、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に近接した低レイテンシー時間ウィンドウ内に、前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するステップであって、前記第１の測定同期トリガー信号が前記測定同期トリガー信号の次の前記予測可能な時間に発生し、
前記次の予測可能な時間に前記第１の測定同期トリガー信号を出力し、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の第１のセットをラッチするように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、
前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けられ、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に近接した前記低レイテンシー時間ウィンドウ内で終了する第１の出力時間において、前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスに対応付けられた、前記より速いタイプのプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように前記表面走査プローブを動作させるステップと、
それに対応する動作可能な測定同期トリガー信号に対して定義された第２の測定リード時間に前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するステップであって、対応する前記動作可能な測定同期トリガー信号は、前記第１の測定同期トリガー信号の後に発生する第２の測定同期トリガー信号であり、
前記第２の測定同期トリガー信号を出力し、前記第２の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の第２のセットをラッチするように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、
前記第２の測定同期トリガー信号に対応付けられる第２の出力時間において、前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスに対応付けられた、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように前記表面走査プローブを動作させるステップと、そして、
前記第２の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の前記第２のセットの少なくとも一部に基づき決定されるＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットを、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスに対応付けるように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、を含むことを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【請求項１９】
請求項１において、
前記ＣＭＭ制御システムは、繰り返された前記測定同期トリガー信号の間の一定のトリガー期間ｔsyncで、繰り返された前記測定同期トリガー信号を出力するように動作し、そして、
前記予測可能な時間を決定するための前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップは、前記一定のトリガー期間ｔsyncで繰り返され前記測定同期トリガー信号を前記プローブ測定タイミングサブシステムに入力するステップと、前記一定のトリガー期間ｔsyncに基づいて繰り返された前記測定同期トリガー信号の予測可能なタイミングを決定するステップと、を含むことを特徴とする座標測定装置を動作させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、精密計量に関し、より詳細には、座標測定装置で使用されるプローブ内の信号に関する。
【背景技術】
【０００２】
座標測定装置（ＣＭＭ）は、検査されるワークピースの測定値を取得することができる。参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第８，４３８，７４６号（'７４６特許）に記載されている１つの例示的な従来技術のＣＭＭは、ワークピースを測定するためのプローブ、プローブを移動させるための移動機構、及びその移動を制御する制御装置を備えている。機械的接触プローブを使用するＣＭＭは、また、米国特許第６，９７１，１８３号及び第６，４８７，７８５号にも記載されている。なお、これらの全体も、参照により本明細書に組み込まれる。表面走査プローブを含むＣＭＭは、米国特許第７，６５２，２７５号に記載されている。これも、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。ここで開示されているように、機械的接触プローブ又は非接触光学プローブのような表面走査プローブは、ワークピース表面を走査することができる。
【０００３】
表面走査プローブを使用する様々なＣＭＭにおいて、測定同期トリガー信号は、表面走査プローブからのローカルな表面測定値をトリガーするのと同様に、装置座標系内の表面走査プローブの全体的な位置及び向き（例えば、表面走査プローブのベース位置）を追跡するＣＭＭスケール又はエンコーダ（例えば、リニア及びロータリースケール又はエンコーダ）からの測定値をトリガーする。表面走査プローブの測定は、表面走査プローブのベースを基準とする（又はそれに対して測定される）ローカルな座標系で行われる。測定同期トリガー信号がＣＭＭスケールをラッチする時間と、表面走査プローブの信号サンプル期間又はタイミングに関連する時間との間に遅延又は偏差が存在することが知られている。この偏差は、信号取得の遅延、信号処理の遅延（アナログからデジタルへの変換を含む）、及び信号送信の遅延などから生じる可能性がある。このようなタイミングのずれが存在する場合、ＣＭＭスケールの測定データと表面走査プローブの測定データとを組み合わせて正確な測定とすることはできない。上述したように本明細書に組み込まれる'７４６特許は、この問題及び様々な従来技術の解決法を詳細に説明する１つの先行技術文献である。'７４６特許に記載されているように、先行技術の解決策は、ＣＭＭのすべてのサブシステムにグローバルトリガー信号を送信すること、及び／又は様々なサブシステムにおける様々な遅延を正確に検出及び較正すること、及び／又は様々なサブシステムからの測定データを「時間スタンピング」及び／又は調整すること、を含んでいる。'７４６特許はまた、様々なサブシステムがローカルなデジタル電子機器及び処理を含む場合、典型的なＣＭＭシステムで利用可能な配線の数が限られているため、それぞれの所望のタイミング信号に対して専用のライン又はチャネルを提供できない可能性があることを記載している。したがって、信号送信及び／又は復号の複雑さ及び／又はコストは、増加する可能性がある。'７４６特許は、前述の問題のすべてが解決された後でさえも、様々なデジタルサブシステムにおけるローカルなクロックの位相が、クロック周期内で一致しない可能性を記載している。'７４６特許は、測定トリガー信号に加えて同期信号を提供することを開示している。その同期信号は、様々なローカルなクロックを位相同期させるために使用される。トリガー信号は、様々なサブシステムによる測定値取得をトリガーする瞬間を定義し、サブシステムでは時間定量化された方法で測定値を取得する。しかしながら、（例えば、新しいプローブのための）システムの改造互換性、（例えば、関節プローブ接続ジョイントでの）表面走査プローブの限定された電気的接続、及び「スマートプローブ」の処理オプションに関する欠点は、ＣＭＭにおける測定同期の他の従来技術の方法と同様に、'７４６特許で開示された方法でも未解決の状態である。ＣＭＭ表面走査プローブの測定データの同期化のためのさらなる改良及び代替が望まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ＣＭＭ制御システム（ＣＭＭ control system）と、プローブワークピース測定値（probe workpiece measurements）を出力することによってワークピース表面を測定する表面走査プローブ（surface scanning probe）と、プローブ測定タイミングサブシステム（probe measurement timing subsystem）と、を備える座標測定装置（ＣＭＭ）を動作させる方法が開示される。この方法は、予測可能な時間（predictable times）に測定同期トリガー信号（measurement synchronization trigger signals）を出力するように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、前記予測可能な時間を決定するように前記プローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップと、第２のサンプリング期間（sampling duration）よりも相対的に短い第１のサンプリング期間を有し、且つ第１の精度レベル（level of accuracy）を有する、より速いタイプ(faster type)のプローブワークピース測定値を提供する第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間（probe workpiece measurement sample period）を定義するように前記ＣＭＭを動作させるステップと、前記第１のサンプリング期間よりも相対的に長い第２のサンプリング期間を有し、且つ前記第１の精度レベルよりも優れた第２の精度レベルを有する、より遅いタイプ（slower type）のプローブワークピース測定値を提供する第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間を定義するように前記ＣＭＭを動作させるステップと、前記第１及び前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間を含む一連の測定操作を実行するように前記ＣＭＭを動作させるステップと、を含み、前記一連の測定動作は、
ａ）第１の測定同期トリガー信号の前の第１の測定リード時間（measurement lead time）に、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に近接した低レイテンシー時間ウィンドウ（low-latency time window）内に、前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンス（current instance）を開始するステップであって、前記第１の測定同期トリガー信号が前記測定同期トリガー信号の次の前記予測可能な時間に発生し、
ｂ）前記次の予測可能な時間に前記第１の測定同期トリガー信号を出力し、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値（ＣＭＭposition coordinate value）の第１のセットをラッチするように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、
ｃ）前記第１の測定同期トリガー信号に対応付けられ、且つ前記第１の測定同期トリガー信号に近接した前記低レイテンシー時間ウィンドウ内で終了する第１の出力時間（output time）において、前記第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスに対応付けられた、前記より速いタイプのプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように前記表面走査プローブを動作させるステップと、
ｄ）それに対応する動作可能な測定同期トリガー信号に対して定義された第２の測定リード時間に前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するステップであって、対応する前記動作可能な測定同期トリガー信号は、前記第１の測定同期トリガー信号の１つ、又は前記第１の測定同期トリガー信号の後に発生する第２の測定同期トリガー信号であり、
ｅ）対応する前記動作可能な測定同期トリガー信号に対応付けられた第２の出力時間において、前記第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の前記現在のインスタンスに対応付けられた、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように前記表面走査プローブを動作させるステップと、そして、
ｆ）対応する前記動作可能な測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値のセットの少なくとも一部に基づき決定されるＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセット（properly combinable set）を、前記より遅いタイプのプローブワークピース測定値の前記現在のインスタンスに対応付けるように前記ＣＭＭ制御システムを動作させるステップと、を含む。
【０００５】
様々な実施形態では、ＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットは、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間のその組み合わされたインスタンス（例えば、現在のインスタンス）の有効サンプル時間（effective sample time）とほぼ一致する時点でラッチされる。いくつかの実施形態では、有効サンプル時間は、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスに含まれる複数の測定サンプルの平均時間、又はそのサンプル期間の測定期間のほぼ平均又は中心であってもよい。いくつかの実施形態では、ＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットが、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間のその組み合わされたインスタンスの有効サンプル時間と正確に一致する時点でラッチされる。他の実施形態では、適切に組合せ可能なセットのＣＭＭ位置座標値は、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の組み合わされたインスタンスの有効サンプル時間と（例えば、許可された差異（allowed difference）内で）ほぼ一致する時点でラッチされる。一般に、許可された差異が存在するにもかかわらず、ＣＭＭがその望ましい又は特定の性能及び／又は精度を提供するのにその許可された差異は十分に小さい。
【０００６】
上記の概要と一致する様々な詳細及び代替の実施形態が、特に図６〜図９の説明を参照して、より詳細に後述される。
【０００７】
この概要は、以下の［発明を実施するための形態］でさらに説明するいくつかの概念の抜粋を簡略化した形で紹介するように提供される。この概要は、特許請求される主題の重要な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する際の助けとして使用されることも意図していない。
【０００８】
ローカルな信号処理を備える表面走査プローブ（「スマートプローブ」として特徴付けることができる）は、プローブ内に設けられた調整可能なノイズフィルタ及び／又は測定平均化機能などを備えることができる。関連するパラメータは、ＣＭＭ及び／又はプローブを制御するように使用されるプログラム命令によって調整することができる。それらのパラメータは、例えば、特定の機能を測定するように要求される精度に応じて、ワークピースの検査手順の実行中の任意の時点で変更する（例えば、プローブにダウンロードする）ことができる。これらのパラメータが変更されると、先に概説した遅延又はタイミング偏差は本質的に影響を受ける。一般に、スマートプローブの特徴を予期せず、それゆえに、使用する上で柔軟かつ容易に、そのようなパラメータを調整する及び／又はそのように頻繁に変化するタイミング偏差を補償する能力を欠く、より古いホストシステムは、このようなスマートプローブで改良されることが望ましい場合がある。さらに、ホストシステムは、'７４６特許に開示されているタイプの同期信号などをサポートすることができる信号線及び／又はデータ送信プロトコルを欠くおそれもある。したがって、本明細書に開示される原理によれば、ホストであるＣＭＭに容易に追加されるプローブ測定タイミングサブシステムにおいて、意図的なパラメータ変更から生じるタイミング偏差を含むそのようなタイミング偏差を補償することが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステムの動作は、プローブの内部の回路とプローブに接続された外部の回路とに分けられてもよい。他の実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステムの動作は、プローブの内部の回路内で全て実現されてもよい。このようなシステム及び方法の簡単な概要は上述の通りである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＣＭＭの様々な典型的な構成要素を示す図である。
【図２】ＣＭＭに接続され、Ｘ、Ｙ及びＺ位置信号を提供する表面走査プローブの様々な要素を示すブロック図である。
【図３】ＣＭＭの様々な要素を示すブロック図である。
【図４】図３のＣＭＭの動作を示すタイミング図である。
【図５】ＣＭＭを動作させる方法を示すフロー図である。
【図６】ＣＭＭの様々な要素を示すブロック図である。
【図７】図６のＣＭＭの動作の第１実施形態を示すタイミング図である。
【図８】図６のＣＭＭの動作の第２実施形態を示すタイミング図である。
【図９Ａ】ＣＭＭを操作する方法を示すフロー図である。
【図９Ｂ】ＣＭＭを操作する方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、ＣＭＭ１００の様々な典型的な構成要素を示す図である。ＣＭＭ（座標測定装置）１００は、ＣＭＭ制御システム１１０と、表面走査プローブ１２０と、を備える。ＣＭＭ制御システム１１０は、操作ユニット１１１と、ＣＭＭ１００の動作を制御するモーションコントローラ１１２と、ホストコンピュータ１１３と、を備える。操作ユニット１１１は、モーションコントローラ１１２に接続され、ＣＭＭ１００を手動で操作するためのジョイスティック１１４を備えている。ホストコンピュータ１１３は、モーションコントローラ１１２に接続され、ＣＭＭ１００を動作させ、ワークピースＷの測定値（プローブワークピース測定値）を処理する。ホストコンピュータ１１３は、例えば測定条件を入力するための入力手段１１６（例えば、キーボード等）と、例えば測定結果を出力する出力手段１１７（例えば、ディスプレイ、プリンタ等）と、を備えている。
【００１１】
ＣＭＭ１００は、定盤１８０上に配置された駆動機構１７０と、駆動機構１７０に表面走査プローブ１２０を取り付けるための取り付け部１２４と、を備える。駆動機構１７０は、表面走査プローブ１２０を３次元的に移動させるための、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸スライド機構１７２、１７１、１７３をそれぞれ、備えている。表面走査プローブ１２０の端部に取り付けられるスタイラス１２５は、接触部１２６を有する。スタイラス１２５は、表面走査プローブ１２０のスタイラス懸架部に取り付けられている。ここで、接触部１２６がワークピースＷの表面の測定経路に沿って移動する際には、スタイラス懸架部により、接触部１２６が３方向でその位置を自在に変化可能となっている。
【００１２】
図２は、取り付け部２２４によってＣＭＭ２００に接続される表面走査プローブ２２０の様々な要素を示し、Ｘ、Ｙ及びＺ位置信号を提供するブロック図である。ＣＭＭ２００は、ＣＭＭ制御システム２１０を備える。表面走査プローブ２２０は、スタイラス懸架部２０７と、スタイラス位置検出部２１１と、プローブ信号処理及び制御部２７０と、を組み込むプローブ本体２０２を備える。スタイラス懸架部２０７は、スタイラス接続部２４２と、スタイラス移動機構２０９と、を備える。スタイラス接続部２４２は、スタイラス２２６に堅固に接続される。スタイラス移動機構２０９は、軸方向に沿ってスタイラス接続部２４２及び取り付けられたスタイラス２２６の軸方向への移動を可能とし、且つ回転中心に対するスタイラス接続部２４２及び取り付けられたスタイラス２２６の回転移動を可能とするように構成されている。図２に示す実施形態では、表面走査プローブ２２０は、スタイラス２２６の偏差の変化量を感知する接触型表面走査プローブである。
【００１３】
図２に示すように、スタイラス位置検出部２１１は、光源構成体２１７と、回転位置検出構成体２１３と、軸方向位置検出構成体２２５と、を備える。回転位置検出構成体２１３は、光源構成体２１７から光を受光し、Ｘ及びＹ位置信号を出力する。軸方向位置検出構成体２２５は、光源構成体２１７から光を受光し、Ｚ位置信号を出力する。プローブ信号処理及び制御部２７０は、Ｘ、Ｙ及びＺ位置信号を受信し、信号２２０ＳをＣＭＭ制御システム２１０に出力（提供あるいは伝送とも称する）するように構成されている。なお、ＣＭＭ制御システム２１０は、測定されるワークピースＷの表面に沿って接触部が移動すると、スタイラス接続部２４２及び／又は取り付けられたスタイラス２２６の接触部の３Ｄ位置を示すようにされている。いくつかの実施形態では、プローブワークピース測定値を含む信号２２０ＳをＣＭＭ制御システム２１０に提供するように、プローブ信号処理及び制御部２７０は、アナログＸ、Ｙ及びＺ位置信号をデジタル値に変換し、Ｘ、Ｙ及びＺ位置値の複数のサンプルを平均するように構成することができる。プローブ信号処理及び制御部２７０は、また、Ｘ、Ｙ及びＺ位置信号をどのように処理するかについてＣＭＭ制御システム２１０から指令を受け取るように構成されていてもよい。
【００１４】
いくつかの実施形態では、スタイラス位置検出部２１１は、米国特許出願第１４／９７３，４３１号に開示されているスタイラス位置検出部と同様であってもよい。なお、その出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。スタイラス位置検出部２１１が光検出構成体を備えることは高く評価されるべきである。しかしながら、代替のタイプの検出構成体を使用するスタイラス位置検出部が、本明細書で開示された原理に従って構成され動作するＣＭＭに適した表面走査プローブに組み込まれていてもよい。例えば、スタイラス位置検出部には、電磁偏向センサ（例えば、線形可変差動トランスセンサ）又は歪みゲージを使用することができる。
【００１５】
図３は、ＣＭＭ３００の様々な要素を示すブロック図である。ＣＭＭ３００は、ＣＭＭ制御システム３１０と、プローブワークピース測定値３２１を出力することによってワークピース表面を測定する表面走査プローブ３２０と、プローブ測定タイミングサブシステム３３０と、ＣＭＭスケール３４０と、回転型ジョイントエンコーダ３５０と、を備える。ＣＭＭ制御システムは、予測可能な時間に測定同期トリガー信号３１１を出力するように動作可能である。プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、その予測可能な時間を決定し、表面走査プローブ３２０がその出力されるプローブワークピース測定値３２１のうちの単一のインスタンスに対応付けられた測定データを取得する期間であるプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在の持続時間を決定するように動作可能である。プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、そのプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在の持続時間の一部であるプレトリガーリード時間を決定するように動作可能である。プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、測定同期トリガー信号３１１の次の予測可能な時間の前のプレトリガーリード時間にプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始し、そのプローブワークピース測定値３２１の対応付けられた現在のインスタンスを決定するように動作可能である。より具体的には、プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、プレトリガー信号３３１を表面走査プローブ３２０に出力することによって、プローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始する。ＣＭＭ制御システム３１０は、次の予測可能な時間に現在の測定同期トリガー信号３１１を出力し、その現在の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値３６０の現在のセットをラッチするように動作可能である。ＣＭＭ位置座標値３６０の各セットは、ＣＭＭスケール３４０からのＣＭＭスケール値３６１と、回転型ジョイントエンコーダ３５０からの回転型ジョイントエンコーダ値３６２と、を含む。ＣＭＭ制御システム３１０がプローブワークピース測定値３２１の現在のインスタンスをＣＭＭ位置座標値３６０の現在のセットと対応付けるように、表面走査プローブ３２０は、現在の測定同期トリガー信号に対応付けられた時間にプローブワークピース測定値３２１の現在のインスタンスを出力するように動作可能である。
【００１６】
サンプル期間が測定同期トリガー信号３１１のインスタンスと同時に開始される場合には、プローブワークピース測定値３２１の対応するインスタンスは、表面走査プローブ３２０がサンプル期間の最初から移動した距離に起因する誤差成分を含むこととなる。したがって、本明細書に記載のＣＭＭ３００の構成及び動作方法は、プレトリガーリード時間に従ってプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始することによってこの誤差成分を軽減するのに特に適している。
【００１７】
いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、表面走査プローブ３２０内に一部または全部が配置されてもよい。いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステム３３０の全部又は一部は、ＣＭＭ制御システム３１０に近接して配置されてもよい。いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、ＣＭＭ制御システム３１０に接続された交換可能なカード内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、その交換可能なカードは、特に個別の表面走査プローブ３２０、モデル、又は表面走査プローブ３２０のタイプの少なくとも１つに対応付けられていてもよい。
【００１８】
図４は、ＣＭＭ３００の動作を示すタイミング図４００である。図４に示すように、ＣＭＭ制御システム３１０は、トリガー期間ｔsyncで繰り返される測定同期トリガー信号３１１を含む信号３１０Ｓを出力する。いくつかの実施形態では、トリガー期間ｔsyncは２００μｓ〜１，０００μｓの範囲内にあり得る。図３に関して先に説明したように、プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、双方向信号通信３３０Ｓを介して表面走査プローブ３２０にプレトリガー信号３３１を出力することによって、プローブワークピース測定値のサンプル期間（例えば、サンプル期間３２２Ａ又はサンプル期間３２２Ｂ）の現在のインスタンスを開始する。表面走査プローブ３２０は、プレトリガー信号３３１に応答して開始されるプローブワークピース測定値のサンプル期間中に、アナログサンプルをデジタル変換（ＡＤＣ）するトリガー３２２を含む信号３２０Ｓ１を生成する。表面走査プローブ３２０は、プローブワークピース測定値のサンプル期間中にサンプリングされたデータに基づいて、ＣＭＭ制御システム３１０にプローブワークピース測定値３２１を含む信号３２０Ｓ２を出力する。プローブ測定タイミングサブシステム３３０はまた、双方向信号通信３３０Ｓを介してＣＭＭ制御システム３１０に、プローブワークピース測定値３２１に対応するデータクロック信号３３２を出力するように構成されている。先に概説したように、プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、表面走査プローブ３２０内に一部又は全部が配置されてもよい。様々な実施形態では、双方向信号通信３３０Ｓについて示されたタイミング信号又はクロック信号は、表面走査プローブ３２０の内側又は外側のいずれかに配置されたプローブ測定タイミングサブシステム３３０の一部に由来することができる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、予測可能な時間を決定するようにプローブ測定タイミングサブシステム３３０を動作させるステップは、トリガー期間ｔsyncで繰り返される測定同期トリガー信号３１１をプローブ測定タイミングサブシステム３３０に入力するステップと、測定同期トリガー信号３１１のタイミングを決定するステップと、を含んでもよい。いくつかの実施形態では、測定同期トリガー信号３１１の次の予測可能な時間の前のプレトリガーリード時間にプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するようにプローブ測定タイミングサブシステム３３０を動作させるステップは、測定同期トリガー信号３１１の次の予測可能な時間の前のプレトリガーリード時間に対応する以前の測定同期トリガー信号３１１の後の時間にプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するステップを含んでもよい。
【００２０】
図４に示すように、表面走査プローブ３２０は、プローブワークピース測定値のサンプル期間ｔsampの間に出力されるプローブワークピース測定値のうちの単一のインスタンスに対応付けられた測定データを取得する。いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステムは、プローブワークピース測定値のサンプル期間ｔsampの現在の持続時間の約半分であるプレトリガーリード時間ｔleadを決定するように動作されてもよい。これにより、サンプル期間（例えば、サンプル期間３２２Ａ又はサンプル期間３２２Ｂ）のほぼ中央にある測定同期トリガー信号３１１が得られる。
【００２１】
プレトリガーリード時間ｔleadは、以下のようにして決定することができる。プローブ測定タイミングサブシステム３３０は、測定同期トリガー信号３１１の次の予測可能な時間の前のプレトリガーリード時間ｔleadに表面走査プローブ３２０へプレトリガー信号３３１を出力することによって、プローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始することができる。単一のプローブワークピース測定値のサンプル期間（例えば、サンプル期間３２２Ａ又はサンプル期間３２２Ｂ）中に、表面走査プローブ３２０は、サンプルタイミング間隔ｔcycでｎ個のサンプルを取得することができる。図４に示す実施形態では、ｎは８である。表面走査プローブ３２０は、プレトリガー信号３３１のインスタンスの後の総システム待ち時間ｔlatでプローブワークピース測定値のサンプル期間のインスタンスを開始することができる。その際、プレトリガーリード時間ｔleadは、次の式によって決定される。
【００２２】
ｔlead ＝（（ｎ／２）−１）ｔcyc ＋ｔlat ＋（ｔcyc ／２）       式（１）
【００２３】
いくつかの実施形態では、サンプルタイミング間隔ｔcycは５μｓ〜７μｓの範囲内であり、総システム待ち時間ｔlatは１μｓ〜２μｓの範囲内であり得る。プレトリガーリード時間ｔleadは、１μｓ〜２００μｓの範囲であり得る。
【００２４】
図４に示されている実施形態では、制御システム３１０は、対応する測定同期トリガー信号３１１の後に、データ遅延ｔdatdelayを有するプローブワークピース測定値３２１を受信する。表面走査プローブ３２０は、プレトリガー信号３３１のインスタンスの後に、遅延ｔdelayに対応する時間にプローブワークピース測定値の出力を開始する。プレトリガー信号３３１の各インスタンスは、プレトリガー信号３３１のインスタンスの幅であるトリガー幅ｔtrigwidに対応している。表面走査プローブ３２０は、プローブワークピース測定値３２１を送信時間ｔidにわたってＣＭＭ制御システム３１０に出力する。その際に、データ遅延ｔdatdelayは、次の式によって決定される。
【００２５】
ｔdatdelay ＝ ttrigwid ＋ｔdelay ＋ｔid −ｔlead                    式（２）
【００２６】
いくつかの実施形態では、トリガー幅ｔtrigwidは２００ｎｓ〜３００ｎｓの範囲内であり、遅延ｔdelayは５μｓ〜３５０μｓの範囲内であり、送信時間ｔidは２５μｓ〜３５μｓの範囲内であり得る。
【００２７】
図５は、ＣＭＭを動作させる方法を示すフロー図５００である。ＣＭＭは、ＣＭＭ制御システムと、プローブワークピース測定値を出力することでワークピース表面を測定する表面走査プローブと、及びプローブ測定タイミングサブシステムと、を備える。
【００２８】
ブロック５１０において、ＣＭＭ制御システムは、予測可能な時間に測定同期トリガー信号を出力するように動作される。
【００２９】
ブロック５２０において、プローブ測定タイミングサブシステムは、予測可能な時間を決定し、表面走査プローブがその出力されるプローブワークピース測定値のうちのただ１つに対応付けられた測定データを取得する期間であるプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在の持続時間を決定するように動作される。
【００３０】
ブロック５３０において、プローブ測定タイミングサブシステムは、プローブワークピース測定値のサンプル期間の現在の持続時間のほんの一部であるプレトリガーリード時間を決定するように動作される。
【００３１】
ブロック５４０において、プローブ測定タイミングサブシステムは、測定同期トリガー信号の次の予測可能な時間の前のプレトリガーリード時間にプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始し、対応付けられたプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを決定するように動作される。
【００３２】
ブロック５５０において、ＣＭＭ制御システムは、次の予測可能な時間に現在の測定同期トリガー信号を出力し、現在の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の現在のセットをラッチするように動作される。
【００３３】
ブロック５６０において、表面走査プローブは、ＣＭＭ制御システムがプローブワークピース測定値の現在のインスタンスをＣＭＭ位置座標値の現在のセットに対応付けるように、現在の測定同期トリガー信号に対応付けられた時間にプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように動作される。
【００３４】
図６は、ＣＭＭ６００の様々な要素を示すブロック図である。ＣＭＭ６００は、ＣＭＭ制御システム６１０と、プローブワークピース測定値を出力することによってワークピース表面を測定する表面走査プローブ６２０と、プローブ測定タイミングサブシステム６３０と、（いくつかの実施形態ではオプションである）マッチタイミングサブシステム６１５と、ＣＭＭスケール６４０と、回転型ジョイントエンコーダ６５０と、を備える。ＣＭＭ制御システム６１０は、予測可能な時間に測定同期トリガー信号６１１を出力するように動作可能である。様々な実施形態では、現在の測定同期トリガー信号６１１を出力することと一致又はほぼ同時に、ＣＭＭ制御システム６１０は、現在の測定同期トリガー信号６１１に対応付けられた（例えば、ＣＭＭの様々な軸の動作制御位置を反映して）ＣＭＭ位置座標値６６０の現在のセットをラッチすることができる。例えば、ＣＭＭ位置座標値６６０の各セットは、ＣＭＭスケール６４０からのＣＭＭスケール値６６１と、回転型ジョイントエンコーダ６５０からの回転型ジョイントエンコーダ値６６２と、を含む。プローブワークピース測定値を決定するように、ＣＭＭ位置座標値６６０は、スタイラス１２５の接触部１２６の変位座標を特徴付ける変位データ又は偏向データと組み合わされる。このようなデータは、ここではプローブワークピース測定値６２１及び／又は６２１'として参照される。マッチタイミングサブシステム６１５は、以下でさらに説明するように、ＣＭＭ位置座標値６６０とプローブワークピース測定値６２１'とを組み合わせる役割を果たすことができる。
【００３５】
以下でより詳細に説明するように、様々な実施形態では、プローブワークピース測定値６２１は、第１のサンプル期間（第１のサンプリング期間）を使用することで、相対的に速く取得され（より速いタイプ）、低精度（第１の精度レベル）及び／又はより多いノイズでスタイラス偏向座標を示すことになり、プローブワークピース測定値６２１'は、第２のサンプル期間（第２のサンプリング期間）を使用することで、相対的に遅く取得され（より遅いタイプ）、高精度（第２の精度レベル）及び／又は少ないノイズでスタイラス偏向座標を示すことができる。
【００３６】
本明細書で使用される場合、用語「サンプル期間」は、サンプル期間の持続時間を指す場合があり、及び／又はサンプル期間の追加の特性、例えばサンプリング動作のセット、及び／又はサンプル期間中に実行される信号処理を含む、より広く指す場合もあることが理解されるべきである。
【００３７】
（例えば、相対的により速いプローブワークピース測定値６２１の使用による）速い取得及び応答時間が高速動作制御となるが、（スタイラス１２５がワークピースに接触するときに急な減速と「オーバートラベル」ダメージを避けるために）あまり精度の高くない位置又は偏差測定値がサーボ制御により十分あり得ることが理解されるであろう。反対に、（例えば、相対的により遅いプローブワークピース測定値６２１'を使用することで）相対的に正確な位置又は偏差測定値が、高い精度及び／又は低ノイズでワークピースの表面位置を決定するには望ましい。例えば、相対的により遅いプローブワークピース測定値６２１'を、測定精度及び／又は有意義な分解能を向上させるために、フィルタ又は平均化を使用して、検出されたスタイラスの偏向のより多くのサンプルを組み合わせることができる。
【００３８】
前述のように、ＣＭＭ制御システム６１０は、予測可能な時間に測定同期トリガー信号６１１を出力するように動作可能である。例えば、予測可能な時間は、動作制御サイクルの固定された動作周波数、及び／又は測定サイクル、及び／又は同様のものに関連付けることができる。プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、予測可能な時間を決定するように動作可能である。
【００３９】
図７に関してより詳細に後述するように、プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、表面走査プローブ６２０が、出力されるプローブワークピース測定値６２１の第１のインスタンスに対応付けられた測定データを取得する期間である第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の持続時間（期間）を決定するようにさらに動作可能とされている。同時に、プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、表面走査プローブ６２０が、出力されるプローブワークピース測定値６２１'の第２のインスタンスに対応付けられた測定データを取得する期間である第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の持続期間を決定するように動作可能とされている。なお、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間は、第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間よりも多くのサンプルを含んでいる。プローブ測定タイミングサブシステム６３０はまた、いくつかの実施形態では、出力されるプローブワークピース測定値６２１のための表面走査プローブ６２０とＣＭＭ制御システム６１０との間のデータ送信時間（デジタルデータ送信時間）よりも長いのが望ましい第１の測定リード時間ｔlead1を決定するように動作可能である。プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、測定同期トリガー信号６１１（第１の測定同期トリガー信号）の次の予測可能な時間の前に、第１の測定リード時間ｔlead1で第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するように動作可能である。
【００４０】
いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、表面走査プローブ６２０内に一部又は全部が配置されてもよい。いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステム６３０の全部又は一部は、ＣＭＭ制御システム６１０に近接して、又はＣＭＭ制御システム６１０内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、ＣＭＭ制御システム６１０に接続された交換可能カード内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、その交換可能なカードは、特に個別の表面走査プローブ６２０、モデル、又は表面走査プローブ６２０のタイプの少なくとも１つに対応付けられていてもよい。
【００４１】
ＣＭＭ制御システム６１０が第１のプローブワークピース測定値の現在のインスタンスをＣＭＭ位置座標値６６０の現在のセットに対応付けるように、表面走査プローブ６２０は、現在の測定同期トリガー信号６１１に対応付けられた第１の時間にプローブワークピース測定値６２１の第１のインスタンスを出力するように動作可能である。プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、第２の測定リード時間に第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するように動作可能である。ＣＭＭ制御システム６１０が第２のプローブワークピース測定値の現在のインスタンスをＣＭＭ位置座標値６６０の現在のセットに対応付けるように、表面走査プローブ６２０は、現在の測定同期トリガー信号６１１に対応付けられた第２の時間にプローブワークピース測定値６２１'の第２のインスタンスを出力するように動作可能である。前述したように、第２のプローブワークピース測定値６２１'の現在のインスタンス及び対応付けられたＣＭＭ位置座標値６６０の現在のセットは、高精度ワークピース表面の位置測定を決定するのに（例えば、ＣＭＭ制御システム６１０内で）組み合わせることができる。いくつかの実施形態では、第２のプローブワークピース測定値６２１'のタイミング及び対応付けられたＣＭＭ位置座標値６６０の現在のセットが異なる場合がある。そのような実施形態では、図７に関して以下でより詳細に説明するように、ＣＭＭ位置座標値６６０が同じ瞬間に対応して適切に組合せ可能となるように、マッチタイミングサブシステム６１５は、タイミング差を決定し、ＣＭＭ位置座標値６６０の調整値を提供することができる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、図８に示すように、第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間は、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間内に行われてもよく、第１のプローブワークピース測定値６２１の現在のインスタンスは、第２のプローブワークピース測定値６２１'の現在のインスタンスと少なくとも１つの共通のサンプルを共有してもよい。
【００４３】
様々な実施形態において、マッチタイミングサブシステム６１５は、表面走査プローブ６２０内に一部又は全部が配置される、あるいはＣＭＭ制御システム６１０に近接して配置される、あるいは内部に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、マッチタイミングサブシステム６１５は、ＣＭＭ制御システム６１０に接続された交換可能なカード内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、その交換可能なカードは、特に個別の表面走査プローブ６２０、モデル、又は表面走査プローブ６２０のタイプの少なくとも１つに対応付けられていてもよい。いくつかの実施形態では、第２のプローブワークピース測定値６２１'のタイミング及び対応付けられたＣＭＭ位置座標値６６０の現在のセットは、十分に近接していても、同じであってもよく、この場合、マッチタイミングサブシステム６１５は省略されてもよいし、オプションとされていてもよい。
【００４４】
図７は、ＣＭＭ６００の動作の第１の実施形態を示すタイミング図７００である。図７は、以下に別途記載又は暗示されていることを除いて、図６の番号付けされた信号６ＸＸの実施形態に類似して理解できる様々な番号付けされた信号７ＸＸを示す。
【００４５】
図７に示すように、（例えば、信号線上の）信号７１０Ｓは、（例えば、図６に関して先に説明したように、ＣＭＭ制御システム６１０による出力として、）トリガー期間ｔsyncにおいて繰り返される測定同期トリガー信号７１１を含む。いくつかの実施形態では、トリガー期間ｔsyncは、２００μｓ〜１，０００μｓの範囲内であり得るが、これらの値は例示的なものに過ぎず、限定的なものではない。
【００４６】
先に図６を参照して概説したように、プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、双方向信号通信７３０Ｓを介して表面走査プローブ６２０に第１のプローブサンプル期間のトリガー信号７３１を出力することによって、第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間（例えば、サンプル期間７２２Ａ又はサンプル期間７２２Ｂ）の現在のインスタンスを開始してもよい。様々な実施形態では、第１のプローブサンプル期間のトリガー信号７３１のタイミングは、対応付けられた（例えば、次の）測定同期トリガー信号の前であって、対応付けられた測定同期トリガー信号７１１に近接する低レイテンシー時間ウィンドウＬＬＷ内の第１の測定リード時間ｔlead1に第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するように決定される。一般に、第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間（例えば、７２２Ａ）の有効サンプル時間と、それに対応付けられた測定同期トリガー信号７１１の時間との間に許容される制限された差異にかかわらず、低レイテンシー時間ウィンドウＬＬＷは、ＣＭＭがその所望の又は特定の性能及び／又は精度を提供するように、その対応付けられた測定同期トリガー信号７１１に対して十分に小さく、十分に近接するように定義されている。
【００４７】
プローブ測定タイミングサブシステム６３０はまた、双方向信号通信７３０Ｓを介して第２のプローブサンプル期間のトリガー信号７３１'を出力することによって、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間（例えば、サンプル期間７２２Ａ'又はサンプル期間７２２Ｂ'）の現在のインスタンスを開始することができる。
【００４８】
表面走査プローブ６２０は、第１のプローブサンプル期間のトリガー信号７３１に応答して開始される第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間中にアナログサンプルをデジタル変換（ＡＤＣ）する（対応するＡＤＣ測定７２２を有する）トリガー７２２と、第２のプローブサンプル期間のトリガー信号７３１'に応答して開始される第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間中にアナログサンプルをデジタル変換（ＡＤＣ）する（対応するＡＤＣ測定７２２'を有する）トリガー７２２'とを含む信号７２０Ｓ１を生成する。表面走査プローブ６２０は、対応している（例えば、次の）測定同期トリガー信号７１１に対応付けられた第１の出力時間ＦＯＴに（第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間７２２Ａの間にサンプリングされたデータに基づいて）出力されたプローブワークピース測定値７２１の第１のインスタンスを含むＣＭＭ制御システム６１０に信号７２０Ｓ２を出力する。様々な実施形態では、第１の出力時間ＦＯＴは、対応する（例えば、次の）測定同期トリガー信号に近接した低レイテンシー時間ウィンドウＬＬＷ内で終了する。一般に、（例えば、ＣＭＭ制御システム６１０の位置レジスタ内で、第１の出力時間ＦＯＴの終わりに、）出力されるプローブワークピース測定値７２１の利用可能性と対応付けられた測定同期トリガー信号７１１との間に許容される制限された差異にかかわらず、低レイテンシー時間ウィンドウＬＬＷは、ＣＭＭがその所望の又は特定の性能（例えば、動作制御性能）及び／又は精度を提供するように、対応付けられた測定同期トリガー信号に対して十分に小さく、十分に近接するように定義されている。
【００４９】
表面走査プローブ６２０からＣＭＭ制御システム６１０に出力される信号７２０Ｓ２は、また、対応する動作可能な測定同期トリガー信号（例えば、７１１又は７１１'）に対応付けられた第２の出力時間ＳＯＴに、（第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間７２２Ａ'中にサンプリングされたデータに基づいて）出力されたプローブワークピース測定値７２１'の第２のインスタンスを含むことができる。
【００５０】
図７に示す１つの実施形態では、対応する動作可能な測定同期トリガー信号は測定同期トリガー信号７１１とされている。第２のプローブサンプル期間のトリガー信号７３１'のタイミングは、第１のプローブサンプル期間のトリガー信号７３１の後、第１の出力時間ＦＯＴの後、及び対応する動作可能な測定同期トリガー信号７１１の後に生じる第２の測定リード時間における第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するように決定される。第２の出力時間ＳＯＴは、第１の出力時間ＦＯＴの後に生じる。この実施形態では、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間７２２Ａ'は、個別の測定サンプルのセットのほぼ中央に有効サンプル時間ＥＳＴを有する。なお、個別の測定サンプルは、その対応する動作可能な測定同期トリガー信号７１１に対する時間差ｔmatchを有する。この時間差tmatchを克服し、且つ第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスに対応するその出力されたプローブワークピース測定値７２１'に対するＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットを提供するように、ＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットは、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間７２２Ａ'の現在のインスタンスの有効サンプル時間ＥＳＴとほぼ同じになる時間に対応して決定される。１つの実施形態では、ＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットは、対応する動作可能な測定同期トリガー信号７１１の時刻にラッチされたＣＭＭ位置座標値のセットから外挿されたＣＭＭ位置座標値のセットとされている。その外挿は、既知の原理に従って、第１の測定同期トリガー信号の前の時間間隔にわたる時間差ｔmatchとＣＭＭ位置座標値の変化率の特徴とに基づく。例えば、図６を参照すると、前に概説した原理に従って、時間差ｔmatchは、マッチタイミングサブシステム６１５で決定され記録されてもよい。マッチタイミングサブシステム６１５は、以前の測定同期トリガー信号７１１によって既知の時間にラッチされ、ＣＭＭ位置座標値６６０の以前のセットをさらに記録及び分析し、ＣＭＭ位置座標値６６０の現在の速度又は変化率を決定することができる。変化率及び時間差ｔmatchに基づいて、ＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットは、既知の外挿法に従い、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間７２２Ａ'の現在のインスタンスの有効サンプル時間ＥＳＴとほぼ同じ時間で、対応する動作可能な測定同期トリガー信号７１１の時点でラッチされたＣＭＭ位置座標値のセットの値を外挿することによって決定することができる。
【００５１】
あるいは、図７に示す別の実施形態では、（図７では、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスに対応する、出力されるプローブワークピース測定値７２１'に対するＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットを提供している）ＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットは、（点線で示されている）第２の測定同期トリガー信号７１１'である、対応する動作可能な測定同期トリガー信号を提供することによって決定される。１つの実施形態では、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間７２２Ａ'は、（例えば、第２のプローブサンプル期間のトリガー信号７３１'によって）第２の測定同期トリガー信号７１１'に対して定義される第２の測定リード時間で開始されてもよい。別の実施形態では、マッチタイミングサブシステム６１５は、第２の測定同期トリガー信号７１１'を生成するよう使用又は動作可能である。なお、第２の測定同期トリガー信号７１１'は、測定同期トリガー信号７１１に類似しているが、サンプル期間７２２Ａ'及び対応する第２のプローブワークピース測定値７２１'に対応付けられた有効サンプル時間ＥＳＴに一致する時点での適切に組合せ可能な現在のセットをラッチするように主に又はそれだけで使用される。どちらの実施形態においても、ＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットが得られ、そのセットは第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間７２２Ａ'の現在のインスタンスの有効サンプル時間ＥＳＴとほぼ同じ時間に一致している。
【００５２】
プローブ測定タイミングサブシステム６３０はまた、双方向信号通信７３０Ｓを介して、ＣＭＭ制御システム６１０に、出力されたプローブワークピース測定値７２１の第１のインスタンス及び出力されたプローブワークピース測定値７２１'の第２のインスタンスに対応するデータクロック信号７３２及び７３２'を出力するように構成されている。先に概説したように、プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、表面走査プローブ６２０内に一部又は全部が配置されてもよい。様々な実施形態では、双方向信号通信７３０Ｓのために示されたタイミング信号又はクロック信号は、表面走査プローブ６２０の内側又は外側のいずれかに配置されるプローブ測定タイミングサブシステム６３０の一部に由来してもよい。
【００５３】
図７に示す実施形態では、サンプル期間７２２Ａ及び７２２Ｂはちょうど１つのサンプルを含み、サンプル期間７２２Ａ'及び７２２Ｂ'は８つのサンプルを含む。各サンプル数は例示的なものにすぎず、限定的なものではないことを理解されたい。例えば、いくつかの実装では、第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間は、２つ以上のサンプルを含むことができる。いずれの場合でも、（例えば、相対的に少数のサンプルを含む相対的により速い又はより短いサンプル期間７２２Ａ及び７２２Ｂを使用することで、）相対的に低精度のスタイラス位置又は偏差の測定値は、サーボ制御には十分であり、速い取得及び応答時間は（スタイラス１２５がワークピースに接触するときに急な減速と「オーバートラベル」ダメージを避けるために、）高速動作制御に対して価値がある。対照的に、ＣＭＭ制御システムは、（例えば、相対的に多くのサンプルを含む、相対的により遅い又はより長いサンプル期間７２２Ａ'及び７２２Ｂ'を使用することで、）相対的に正確なスタイラス位置又は偏差の測定値に対しては第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間に結果的に又は付加的に依存する。第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間は、高精度及び／又は低ノイズでワークピースの表面位置を決定するのに望ましい。例えば、相対的により遅い又はより長いサンプル期間７２２Ａ'及び７２２Ｂ'は、検出されたスタイラスの偏差のより多くのサンプルを提供することができ、測定精度及び／又は有意義な分解能を向上させるために、フィルタリング又は平均化することができる。
【００５４】
予測可能な時間を決定するようにプローブ測定タイミングサブシステム６３０を動作させるステップに関して、関連する動作は、トリガー期間ｔsyncでプローブ測定タイミングサブシステム６３０にその繰り返された測定同期トリガー信号７１１を入力するステップと、測定同期トリガー信号７１１のタイミングを決定するステップとを含む。いくつかの実施形態では、測定同期トリガー信号７１１の次の予測可能な時間の前に、第１の測定リード時間ｔlead1でプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するようにプローブ測定タイミングサブシステム６３０を動作させるステップは、測定同期トリガー信号７１１の次の予測可能な時間の前に第１の測定リード時間ｔlead1に対応する前回の測定同期トリガー信号７１１の後の時刻におけるプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するステップを含む。
【００５５】
図６に関して概説したように、第１の測定リード時間ｔlead1は、表面走査プローブとＣＭＭ制御システムとの間の送信時間ｔidより長い。いくつかの実施形態では、もし第１の測定リード時間ｔlead1がレイテンシー誤差を回避するようにできるだけ小さくされているならば、データが対応付けられた測定同期トリガー信号７１１の時点で、（例えば、プローブ偏向データがレジスタに格納され）ＣＭＭ制御システムで使用する準備ができるように、ＣＭＭ制御システム６１０に第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間のデータを送信するのに十分な時間を確保するのに十分な長さであるべきという制約に従うことに利点がある。
【００５６】
第１のプローブサンプル期間のトリガー信号７３１の各インスタンスは、第１のプローブサンプル期間のトリガー信号７３１のインスタンスの幅であるトリガー幅ｔtrigwid1に対応する。第２のプローブサンプル期間のトリガー信号７３１'の各インスタンスは、第２のプローブサンプル期間のトリガー信号７３１'のインスタンスの幅であるトリガー幅ｔtrigwid2に対応する。いくつかの実施形態では、表面走査プローブ６２０がプローブワークピース測定値７２１の第１のインスタンスを出力するか、又はプローブワークピース測定値７２１'の第２のインスタンスを出力するかを認識できるように、トリガー幅ｔtrigwid1及びトリガー幅ｔtrigwid2が異なる値を有することが望ましい。
【００５７】
図４を参照して既に概説した教示によれば、測定同期トリガー信号３１１とサンプル期間３２２Ａ（及びそれと対応付けられたプローブワークピース測定値３２１）に対応する有効サンプル時間との間のタイミング差は、言うまでもなく無視できる。したがって、マッチタイミングサブシステム６１５に関して先に概説した動作は必要とされず、マッチタイミングサブシステム６１５は、その実施形態において高精度のワークピース位置測定を提供するように必要とされない。図８に示されている実施形態についても同様である。
【００５８】
図８は、ＣＭＭ６００の動作の第２実施形態を示すタイミング図８００である。図８は、図６の６ＸＸ及び／又は図７の７ＸＸと番号付けされた信号の実施形態に対応して理解できる様々な番号付けされた信号８ＸＸを示す。図８において第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ａが第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ｂの持続時間よりも短く、そして含まれている。そして、第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ａに含まれたアナログサンプルの第１のサンプルセットをデジタル変換（ＡＤＣ）するトリガー８２２は、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ｂに含まれるＡＤＣトリガー８２２'の第２のサンプルセットと共有される少なくとも１つの個別の測定サンプルを含んでおり、図８に示される実施形態は図７で示される実施形態とは異なっている。前に概説した原理に従って、（例えば、第１の測定リード時間ｔlead1に第１のプローブサンプル期間のトリガー信号８３１によって開始されるような）第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ａのタイミング及び持続時間は、ＡＤＣトリガー８２２の第１のサンプルセットに含まれるそれぞれのサンプルが対応付けられた又は対応する動作可能な測定同期トリガー信号８１１に近接した低レイテンシー時間ウィンドウＬＬＷ内で発生するようなものであることは言うまでもない。第２のプローブサンプル期間のトリガー信号８３１'のタイミングで、対応する動作可能な測定同期トリガー信号８１１の前の第２の測定リード時間ｔlead2で生じ、且つ第１の測定リード時間ｔlead1の前の第２の測定リード時間で第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ｂの現在のインスタンスを開始するのは言うまでもない。なお、第２の測定リード時間ｔlead2は、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ｂの現在のインスタンスの有効サンプル時間ＥＳＴが対応する動作可能な測定同期トリガー信号８１１とほぼ一致するように決定されている。したがって、対応する動作可能な測定同期トリガー信号８１１によってラッチされたＣＭＭ位置座標値のセットは、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ｂの現在のインスタンスに対応する出力されたプローブワークピース測定値８２１'のＣＭＭ位置座標値の適切な組合せ可能なセットとされている。
【００５９】
図８をさらに説明すると、図示された実施形態では、ＣＭＭ制御システム６１０は、トリガー期間ｔsyncで繰り返される測定同期トリガー信号８１１を含む信号８１０Ｓを出力する。プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、測定同期トリガー信号８１１の次の予測可能な時間の前の第２の測定リード時間ｔlead2で双方向信号通信８３０Ｓを介して第２のプローブサンプル期間のトリガー信号８３１'を出力することによって、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間（例えば、サンプル期間８２２Ｂ）の現在のインスタンスを開始する。プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、双方向信号通信８３０Ｓを介して第１のプローブサンプル期間のトリガー信号８３１を表面走査プローブ６２０に出力することによって、第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間（例えば、サンプル期間８２２Ａ）の現在のインスタンスを開始する。表面走査プローブ６２０は、トリガー信号８３１'に応答して開始される第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間中にアナログサンプルをデジタル変換（ＡＤＣ）するトリガー８２２（対応するＡＤＣ測定値８２２を有する）を含む信号８２０Ｓ１を生成する。第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ａ内に生じる少なくとも１つのアナログサンプルをデジタル変換（ＡＤＣ）するトリガー８２２ 'は、第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ａ及び第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ｂの両方に対応付けられたサンプルとして含まれるように、その対応するＡＤＣ測定値の少なくとも１つを指定することができる。
【００６０】
表面走査プローブ６２０は、第１及び第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間中にサンプリングされたデータに基づき、ＣＭＭ制御システム６１０に、出力されたプローブワークピース測定値８２１の第１のインスタンス及び出力されたプローブワークピース測定値８２１'の第２のインスタンスを含む信号８２０Ｓ２をそれぞれ出力する。プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、双方向信号通信８３０Ｓを介してプローブワークピース測定値８２１及び８２１'に対応するデータクロック信号８３２及び８３２'を、ＣＭＭ制御システム６１０に出力するようにも構成されている。先に概説したように、プローブ測定タイミングサブシステム６３０は、表面走査プローブ６２０内に一部又は全部が存在してもよい。様々な実施形態では、双方向信号通信８３０Ｓのために示されたタイミング信号又はクロック信号は、表面走査プローブ６２０の内側又は外側のいずれかに配置されたプローブ測定タイミングサブシステム６３０の一部に由来してもよい。
【００６１】
図８に示すものと同様のいくつかの実施形態では、第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間は、代替的に、２つ以上のサンプルを含み、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間と２つ以上の共通サンプルを共有することができる。
【００６２】
いくつかの実施形態では、第２の測定リード時間ｔlead2を決定するようにプローブ測定タイミングサブシステム６３０を動作させるステップは、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在の持続時間の約半分である第２の測定リード時間ｔlead2を決定するステップを含むことができる。
【００６３】
いくつかの実施形態では、ＣＭＭ制御システム６１０はトリガー期間ｔsyncにおいて繰り返される測定同期トリガー信号８１１を出力し、予測可能な時間を決定するようにプローブ測定タイミングサブシステムを動作させるステップは、トリガー期間ｔsyncでプローブ測定タイミングサブシステム６３０に繰り返される測定同期トリガー信号８１１を入力するステップと、繰り返される測定同期トリガー信号８１１のタイミングを決定するステップとを含む。
【００６４】
いくつかの実施形態では、測定同期トリガー信号８１１の次の予測可能な時間の前の第２の測定リード時間ｔlead2で第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ｂの現在のインスタンスを開始するようにプローブ測定タイミングサブシステム６３０を動作させるステップは、測定同期トリガー信号８１１の次の予測可能な時間の前の第２の測定リード時間ｔlead2に対応する前回の測定同期トリガー信号８１１の後の時刻に第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ｂの現在のインスタンスを開始するステップを含んでもよい。
【００６５】
第２の測定リード時間ｔlead2は、図４に関して説明したプレトリガーリード時間ｔleadと同様の方法で決定することができる。単一の第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間（例えば、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間８２２Ｂ）の間に、表面走査プローブ６２０は、サンプルタイミング間隔ｔcycでｎ個のサンプルを取得することができる。図８に示す実施形態では、ｎは１６である。表面走査プローブ６２０は、第２のプローブサンプル期間のトリガー信号８３１のインスタンスの後に総システム待ち時間ｔlatで第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間のインスタンスを開始することができる。そのとき、第２の測定リード時間ｔlead2は、次の式によって決定することができる。
【００６６】
ｔlead2 ＝（（ｎ／２）−１）ｔcyc＋ｔlat＋（ｔcyc／２）          式（３）
【００６７】
図９Ａ及び図９Ｂは、上記の様々な実施例を参照して概説された原理に従ってＣＭＭを動作させる方法の一般的に記載された動作を示すフロー図９００を示す。ＣＭＭには、ＣＭＭ制御システムと、プローブワークピース測定値を出力してワークピース表面を測定する表面走査プローブと、及びプローブ測定タイミングサブシステムとが含まれる。
【００６８】
図９Ａに示すように、ブロック９１０において、ＣＭＭ制御システムは、予測可能な時間に１つの測定同期トリガー信号を出力するように動作される。
【００６９】
ブロック９２０において、ＣＭＭ制御システムは、予測可能な時間に複数の測定同期トリガー信号を出力するように動作される。
【００７０】
ブロック９３０において、ＣＭＭは、第２のサンプリング期間よりも相対的に短い第１のサンプリング期間を有し、且つ第１の精度のレベルを有する、より速いタイプのプローブワークピース測定値を提供する第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間を定義するように動作される。
【００７１】
ブロック９４０において、ＣＭＭは、第１のサンプリング期間よりも相対的に長い第２のサンプリング期間を有し、且つ第１の精度のレベルよりも優れた第２の精度レベルを有する、より遅いタイプのプローブワークピース測定値を提供する第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間を定義するように動作される。
【００７２】
ブロック９４０は、図９Ｂに続くブロックＡに続く。
【００７３】
図９Ｂに示すように、ブロック９５０において、ＣＭＭは、第１及び第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間を含む一連の測定動作を実行させるように動作し、その一連の測定動作は以下のステップを含む。
【００７４】
ａ）第１の測定同期トリガー信号の前の第１の測定リード時間に、且つ第１の測定同期トリガー信号に近接した低レイテンシー時間ウィンドウ内に、第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するステップであって、第１の測定同期トリガー信号が測定同期トリガー信号の次の予測可能な時間に発生する。
【００７５】
ｂ）次の予測可能な時間に第１の測定同期トリガー信号を出力し、且つ第１の測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値の第１のセットをラッチするようにＣＭＭ制御システムを動作させるステップ。
【００７６】
ｃ）第１の測定同期トリガー信号に対応付けられ、且つ第１の測定同期トリガー信号に近接した低レイテンシー時間ウィンドウ内で終了する第１の出力時間において、第１のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスに対応付けられた、より速いタイプのプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように表面走査プローブを動作させるステップ。
【００７７】
ｄ）それに対応する動作可能な測定同期トリガー信号に対して定義された第２の測定リード時間に第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスを開始するステップであって、対応する動作可能な測定同期トリガー信号は、第１の測定同期トリガー信号の１つ、又は第１の測定同期トリガー信号の後に発生する第２の測定同期トリガー信号である。
【００７８】
ｅ）対応する動作可能な測定同期トリガー信号に対応付けられた第２の出力時間において、第２のプローブワークピース測定値のサンプル期間の現在のインスタンスに対応付けられた、より遅いタイプのプローブワークピース測定値の現在のインスタンスを出力するように表面走査プローブを動作させるステップ。
【００７９】
ｆ）対応する動作可能な測定同期トリガー信号に対応付けられたＣＭＭ位置座標値のセットの少なくとも一部に基づき決定されるＣＭＭ位置座標値の適切に組合せ可能なセットを、より遅いタイプのプローブワークピース測定値の現在のインスタンスに対応付けるようにＣＭＭ制御システムを動作させるステップ。
【００８０】
本明細書の開示では好ましい実施形態が図示され、説明されてきたが、本明細書の開示に基づいて、図示され説明された特徴及び動作シーケンスの多くの変形が当業者には明らかであろう。様々な代替形態が、本明細書に開示された原理を実施するように使用されてもよい。加えて、上記の様々な実施形態を組み合わせて、さらなる実施形態を提供することができる。本明細書で参照される全ての米国特許及び米国特許出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。必要に応じて、さらなる実施形態を提供するように様々な特許及び出願の概念を採用するように、実施形態の態様を変更することができる。
【００８１】
これら及び他の変更は、上記詳細な説明に照らして実施形態となされる。一般的には、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は、明細書及び特許請求の範囲に開示された特定の実施形態に特許請求の範囲を限定するように解釈されるべきではなく、このような特許請求の範囲が権利を与えるような均等物の全範囲と共にすべての可能な実施形態を含むように解釈されるべきである。
【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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【外国語明細書】
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