(57)【要約】【課題】  工作機械上に取り付けられたアナログプローブを使用して対象を走査することにより、対象の表面上の基準測定ラインに沿って走査測定データを収集する方法。【解決手段】  アナログプローブは、好ましい測定範囲を有する。本方法は、相対動作経路にしたがって走査オペレーションを実施するためにアナログプローブおよび／または対象を制御するステップを含み、相対動作経路は、対象の表面の仮定的特性に基づき、アナログプローブが、対象の表面上の基準測定ラインに沿って、その好ましい測定範囲内のデータを取得させられ、その好ましい測定範囲外に進められるように、設定される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクトアナログプローブを使用して対象を走査する方法であって、前記コンタクトアナログプローブは、工作機械上に取り付けられた前記対象に接触することにより前記対象の表面上の基準測定ラインに沿って走査測定データを収集するための偏向可能スタイラスを備え、前記コンタクトアナログプローブは、好ましい測定範囲を有する、方法において、
所定の相対動作経路にしたがって走査オペレーションを実施するために前記コンタクトアナログプローブおよび／または前記対象を制御するステップであって、前記コンタクトアナログプローブの好ましい測定範囲が、前記基準測定ラインに沿って前記対象を複数回にわたりトラバースするようにし、前記対象の前記表面に対する前記コンタクトアナログプローブの好ましい測定範囲の位置は個々のトラバースに関して異なるように、前記所定の相対動作経路が設定された、該ステップと、
前記コンタクトアナログプローブの好ましい測定範囲の内外のいずれかから主に取得された走査測定データに関連する、選択走査測定データを取得するように、前記コンタクトアナログプローブによって取得された前記データをフィルタリングするステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記コンタクトアナログプローブは、前記対象の前記表面上の前記基準測定ラインに沿って、その好ましい測定範囲外に進み、かつ、その好ましい測定範囲内のデータを取得することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コンタクトアナログプローブの好ましい測定範囲内において取得された走査測定データを前記対象の測定値として収集および出力するステップを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
収集および出力する前記ステップは、前記コンタクトアナログプローブから取得された前記データをフィルタリングすることにより、前記コンタクトアナログプローブの好ましい測定範囲内から取得された選択対象測定データを取得し、前記対象の前記測定値として供給するステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記コンタクトアナログプローブは、それが、前記基準測定ラインに沿って移動する際に、前記対象の前記表面の仮定的特性に基づき、前記コンタクトアナログプローブの好ましい測定範囲の位置を前記対象の前記表面に対して反復的に上昇および下降させるように進行することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記対象の前記表面に対する前記コンタクトアナログプローブの好ましい測定範囲の高さは、個々のトラバースに関して異なることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
個々のトラバースに関して、前記コンタクトアナログプローブは、前記基準測定ラインに沿って前記対象の種々の部分についてその好ましい測定範囲内の測定データを取得することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記好ましい測定範囲が前記表面に対して辿るルートの形状は、引き続くトラバースに関して実質的に同一であるが、前記基準測定ラインに沿った、および任意で実質的に前記基準測定ラインの全長に沿った、少なくとも１つの点における前記表面からの前記ルートの高さが、個々のトラバースに関して異なることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
個々のトラバースから前記好ましい測定範囲内において取得された表面測定データが、照合されることにより、前記基準測定ラインに沿った前記対象の前記表面を表す測定データセットを形成することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記動作経路は、前記好ましい測定範囲内において測定データが取得される前記表面の部分同士が、引き続く経路間で重畳するように設定されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記測定データセットは、前記基準測定ラインに沿って前記表面の連続長さを表わし、および任意で前記基準測定ラインの全長に沿った前記表面を表わすことを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記アナログプローブおよび前記対象の新規の相対移動経路を、第２の走査オペレーションの一部として生成および実行するステップを含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記新規の相対移動経路は、前記コンタクトアナログプローブが、前記対象の前記表面中において実質的に同一の測定ラインをトラバースすることを含み、しかし、前記相対移動は、前記コンタクトアナログプローブが前記走査オペレーションよりも高い割合の移動経路に関してその好ましい測定範囲内の測定値を取得するように制御されたことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンタクトアナログプローブの好ましい測定範囲は、前記コンタクトアナログプローブの好ましい偏向範囲であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記好ましい測定範囲は、前記アナログプローブの全測定範囲の下位セットであることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
前記走査測定データは、プローブ偏向データをマシン位置データに組み合わせることによって形成されたことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記対象の表面に対する前記アナログプローブの好ましい測定範囲の前記位置は、引き続くトラバースにわたり下降することを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記対象の表面の形状の測定値を取得することを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１９】
工作機械装置により実行される場合に、請求項１ないし１８のいずれかに記載の方法を前記工作機械装置に実施させる命令を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項２０】
工作機械装置により実行される場合に、請求項１ないし１８のいずれかに記載の方法を前記工作機械装置に実施させる命令を含むことを特徴とするコンピュータ可読媒体。
【請求項２１】
工作機械と、前記工作機械上に取り付けられた偏向可能スタイラスを有するコンタクトアナログプローブと、制御装置とを備える、工作機械装置であって、前記制御装置は、前記コンタクトアナログプローブおよび測定すべき対象の相対移動を制御することにより、前記対象の表面上の基準測定ラインに沿って走査測定データを収集し、特に所定の相対動作経路にしたがって前記コンタクトアナログプローブおよび／または前記対象を制御することによって、前記コンタクトアナログプローブの好ましい測定範囲が、前記基準測定ラインに沿って前記対象を複数回にわたりトラバースするようにし、前記対象の前記表面に対する前記コンタクトアナログプローブの好ましい測定範囲の位置は個々のトラバースに関して異なるようにし、さらに当該工作機械装置は、  前記コンタクトアナログプローブの好ましい測定範囲の内外のいずれかから主に取得された走査測定データに関連するデータを取得するように、前記コンタクトアナログプローブによって取得された前記データをフィルタリングするように構成されたことを特徴とする工作機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーチファクトを測定する方法に関し、特に工作機械上に取り付けられたアナログ測定ツールを使用してアーチファクトを走査する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作物に対して移動させるために工作機械スピンドルに測定プローブを取り付けることにより、工作物を測定することが知られている。特に、典型的には、このプローブは、例えば特許文献１に記載されるような、プローブのスタイラスが工作物表面に接触するときにトリガ信号を生成するタッチトリガプローブであった。このトリガ信号は、工作機械の数値制御装置（ＮＣ）のいわゆる「スキップ」入力に送られる。これに応答して、対象および工作物の相対移動が、停止され、制御装置は、マシンの位置（すなわち、マシンに対するスピンドルおよびプローブの位置）を即座に読み取る。これは、マシンの移動用のサーボ制御ループに位置フィードバック情報を提供するエンコーダなどのマシンの測定デバイスから得られる。かかるシステムを使用する欠点は、測定プロセスが比較的遅く、その結果として、多数の測定点が必要とされる場合に測定時間が長くなる点である。
【０００３】
また、アナログ測定プローブ（走査プローブとしても一般的に知られる）が、知られている。典型的には、コンタクトアナログプローブは、工作物表面に接触するためのスタイラスと、プローブ本体に対するスタイラスの偏向を測定するプローブ内のトランスデューサとを備える。一例が、特許文献２に示されている。使用時に、アナログプローブは、工作物の表面に対して移動され、それにより、スタイラスは、この表面を走査し、プローブトランスデューサの出力の継続的な読取りが行われる。プローブ検出出力とマシン位置出力とを組み合わせることにより、座標データを取得することが可能となり、これにより、この走査全体にわたる非常に多数の点において工作物表面の位置を判明させることが可能となる。したがって、アナログプローブは、タッチトリガプローブを使用して実際に可能となるものよりも、工作物表面の形状のより詳細な測定値の取得を可能にする。
【０００４】
理解されるように（および図２との関連において以下でさらに詳細に説明されるように）、アナログプローブは、測定範囲が限定される。さらに、アナログプローブは、好ましい測定範囲を有する場合がある。アナログプローブは、その好ましい測定範囲外のデータを取得することが可能である場合があるが、この範囲外から取得されたデータは、例えば好ましい測定範囲内で取得されたデータよりも精度が低いことが考えられ得ることなどにより、あまり好ましいものではない可能性がある。好ましい測定範囲の境界は、プローブのタイプ、利用される較正ルーチン、およびさらには例えば測定される対象を含む、多数の異なる要素に応じて変化し得る。多くの状況においては、アナログプローブが、工作物の表面に沿って走査する際に、その好ましい測定範囲内に維持されるように確保することが好ましいこととなり得る。コンタクトアナログプローブの好ましい測定範囲は、例えば任意の所与の次元において＋／−０．８ｍｍ以下であり、例えばいくつかの状況においては任意の所与の次元において＋／−０．３ｍｍの小ささであり得る。（これらの値は、スタイラスの休止位置から測定され得る）。さらに、実際の好ましい測定範囲は、最小量の偏向が、好ましい測定範囲に到達するために必要とされ得る場合があり得るため、上記に示した数字よりもさらに小さいものとなる恐れがある。したがって、好ましい測定範囲が、休止位置から＋／−０．５ｍｍであり得る場合でも、少なくとも第１の＋／−０．０５ｍｍの偏向または例えば第１の＋／−０．１ｍｍの偏向が、好ましい測定範囲内に含まれない場合がある（これもまた、図２に関連して以下でさらに詳細に説明される）。したがって、理解されるように、プローブ／工作物位置関係のリアルタイム管理が、アナログプローブがその好ましい測定範囲外に陥る状況を回避するために、必要とされる。
【０００５】
これが理由となり、アナログプローブは、アナログプローブ自体が長年にわたり知られているにもかかわらず、典型的には専用座標測定機（ＣＭＭ）と共にのみ使用されてきた。これはＣＭＭが、かかるプローブ偏向の管理の実施を可能にするための専用のリアルタイム制御ループを有するからである。特に、ＣＭＭにおいては、工作物に対して測定プローブを移動させるための予め定められた動作経路を規定するプログラムがロードされた、制御装置が用意される。制御装置は、測定プローブの移動を誘発するためにモータを作動させるために使用されるプログラムからモータ制御信号を発生させる。また、制御装置は、マシンのエンコーダからリアルタイム位置データを、またアナログプローブから偏向データ（コンタクトプローブの場合）を受信する。工作物の材料条件の変化に対応するために、専用制御ループ構成が存在する。これは、上述のモータ制御信号および偏向データが送られるフィードバックモジュールを備える。フィードバックモジュールは、論理回路を使用してオフセット制御ベクトルを継続的に更新し（偏向データに基づき）、さらにこのオフセット制御ベクトルは、プログラムから生成された上述のモータ制御信号を調節するために使用され、その後、アナログプローブが工作物を走査する際に好ましい測定範囲内にプローブ偏向を維持しようと試みるためにＣＭＭのモータへと送信される。これは、いずれも１から２ｍｓ未満の応答時間で閉ループ制御ループ内において生じる。これは、例えば特許文献３に記載されている。
【０００６】
プローブ位置決めに対するかかる厳格な制御と、リアルタイムスタイラス偏向データを処理することが可能であることとにより、かかる専用ＣＭＭは、それらの予期される形状から逸脱した複雑な物品を走査することが可能となり、さらには未知の形状の物品を走査することが可能となる。
【０００７】
今日まで、アナログプローブは、工作機械走査用途に広く使用されてこなかった。これは、ＣＭＭにより実現されるアナログプローブのリアルタイム制御を容易化しない、多数の市販の工作機械に固有の特性による。これは、工作機械が、主に工作物を機械加工するために展開され、工作物の測定のためにそれにおいて測定プローブを使用することが、基本的に補足的なものであるからである。したがって、工作機械は、典型的にはアナログ測定プローブからのデータを使用してリアルタイム制御するようには構成されない。実際に、多くの場合には、工作機械は、測定プローブから偏向データを直接的に受信するために組み込まれた装備を有さない。むしろ、例えば特許文献４に記載されているように、プローブは、インターフェースと通信する必要があり（例えば無線により）、このインターフェースは、プローブ偏向データを受信し、別個のシステムにこのデータを送り、この別個のシステムが、その後にマシン位置データに偏向データを組み合わせることによって、後に完全な対象測定データを形成する。
【０００８】
これにより、既知の対象に関する走査測定データを取得するために工作機械においてアナログプローブを使用することが困難になる。なぜならば、対象の予期される形状からの任意のばらつきが、プローブを過剰偏向させる恐れがあり、したがって測定プロセスを失敗させる恐れがあるからである（一方で、ＣＭＭにおいては、プローブの動作経路は、プローブが過剰偏向せぬように確保するのに十分な迅速さで更新され得る）。また、これにより、未知の対象に関する走査測定データを取得するために工作機械においてアナログプローブを使用することが困難になる。なぜならば、これは、プローブの動作経路が、過剰偏向を回避するのに十分な迅速さで更新されることを本質的に必要とするからである。
【０００９】
工作機械においてアナログ走査プローブを使用する問題点を解消するための技術が、展開されてきた。例えば、プログラム命令がドリップフィード式に工作機械の制御装置にロードされる、ドリップフィード技術が知られている。特に、各命令により、プローブは、わずかな距離（すなわちプローブの好ましい偏向範囲未満）だけ移動され、プローブの出力が、偏向度を判定するために解析され、次いで、これは、制御装置に送るべき次の命令を生成するために使用される。しかし、かかる技術は、ＣＭＭにおいてアナログ走査プローブを使用して実施され得る走査技術よりも依然としてはるかに制限される。特に、かかる方法は、非常に低速で非効率である。
【００１０】
特許文献５は、第１の測定オペレーションが結果として過剰偏向または過小偏向をもたらす場合に、調節された経路にしたがって測定オペレーションを繰り返すことを伴う、既知の対象を測定するためのプロセスを説明している。
【００１１】
また、この問題は、工作機械においてアナログプローブを使用する場合には、さらに悪化し得る。なぜならば、それらの構成（工作機械により提供されるより過酷な環境と、それらが工作機械のスピンドルに／から自動交換される場合などにさらされるより大きな加速および力との中において、それらを使用することを可能にし得る構成）により、それらが、ＣＭＭと共に使用するためのアナログプローブよりもはるかに小さな測定範囲をしばしば有するからである。したがって、これは、ＣＭＭにおいて使用されるアナログプローブに比べて誤差に対するさらに小さな余地を与えるものとなり得る。例えば、工作機械アナログプローブは、任意の所与の次元において＋／−０．８ｍｍ以下（スタイラスの休止位置から測定される）の、例えばいくつかの状況においては任意の所与の次元において＋／−０．５ｍｍ以下の、および例えばいくつかの状況においては任意の所与の次元において＋／０．３ｍｍ未満の、測定範囲を有し得る。したがって、これは、ＣＭＭにおいて使用されるアナログプローブに比べて誤差に対するより小さな余地を与えるものとなり得る。また、上述のように、最小偏向が、好ましい測定範囲に到達するために必要とされる場合がある。
【００１２】
具体的な一例として、測定範囲は、最大偏向０．７２５ｍｍおよび０．１２５ｍｍの最小偏向（スタイラスの休止位置から測定される）により規定され得る。したがって、この場合には、これは、表面が、基準値から＋／−０．３ｍｍであると共に、正確な測定が維持され得ることを意味し得る。しかし、この数字は、より小さくなる恐れがあり、例えば、表面不確実性が、＋／−０．１ｍｍであることが知られており、これは、約＋／−０．３２５ｍｍの最大プローブ偏向および＋／−０．１２５ｍｍの最小プローブ偏向に相当する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第４，１５３，９９８号明細書（ＭｃＭｕｒｔｒｙ）
【特許文献２】米国特許第４，０８４，３２３号明細書（ＭｃＭｕｒｔｒｙ）
【特許文献３】国際公開第２００６／１１５９２３号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００５／０６５８８４号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００８／０７４９８９号パンフレット
【発明の概要】
【００１４】
本発明の第１の態様によれば、工作機械上に取り付けられたアナログプローブを使用して対象を走査することにより、前記対象の表面上の基準測定ラインに沿って走査測定データを収集する方法が提供される。前記アナログプローブは、好ましい測定範囲を有する。前記方法は、相対動作経路にしたがって走査オペレーションを実施するために前記アナログプローブおよび／または前記対象を制御することを含み、前記相対動作経路は、前記対象の前記表面の仮定的特性に基づき、前記アナログプローブが、前記対象の前記表面上の前記基準測定ラインに沿って、その好ましい測定範囲内のデータを取得させられ、その好ましい測定範囲外に進められるように、前記対象の前記表面に対する前記好ましい測定範囲の位置が制御されるように設定される。
【００１５】
したがって、前記アナログプローブをその好ましい測定範囲内に常に維持するように試みる代わりに、本発明はよって、前記アナログプローブが、前記対象の前記表面上において前記基準測定ラインに沿ってその好ましい測定範囲の内外に移動することを予期するという基礎に基づき実施される。これは、前記アナログプローブが、前記対象の前記表面上において前記基準測定ラインに沿ってその好ましい測定範囲の内外の両方の測定値を取得することを予期するようなものとなり得る。実際に、前記方法は、前記アナログプローブが前記対象の前記表面上において前記基準測定ラインに沿ってその好ましい測定範囲の内外の両方の測定値を故意に取得させられるように、前記対象の前記表面に対する前記アナログプローブの好ましい測定範囲の前記位置が制御されるように、構成され得る。これは、対象測定データが工作機械上のアナログプローブを使用して取得される効率を向上させる。
【００１６】
前記相対移動経路は、前記対象の前記表面の仮定的特性に基づき、前記アナログプローブが、前記対象の前記表面上の前記基準測定ラインに沿って、その好ましい測定範囲内のデータを取得させられ、その好ましい測定範囲を越えさせられるように、前記対象の前記表面に対する前記好ましい測定範囲の前記位置が制御されるように設定され得る。前記相対動作経路は、前記対象の前記表面の仮定的特性に基づき、前記アナログプローブが、前記対象の前記表面上の前記基準測定ラインに沿って、その好ましい測定範囲内のデータを取得させられ、その好ましい測定範囲を越えさせられるおよび／またはその好ましい測定範囲に到達させられないように、前記対象の前記表面に対する前記好ましい測定範囲の前記位置が制御されるように設定される。
【００１７】
前記方法は、前記走査オペレーション時に、前記対象の前記表面の仮定的特性に基づき、前記対象の前記表面に対して法線方向における前記対象の前記表面に対する前記好ましい測定範囲の前記位置（例えば高さ）が、前記基準測定ラインに沿って変化するように、前記相対動作経路が設定されるように構成される。
【００１８】
前記方法は、前記アナログプローブから取得された前記データをフィルタリングすることにより、選択走査測定データを取得することをさらに含むことが可能である。前記方法は、前記アナログプローブから取得された前記データをフィルタリングすることにより、前記アナログプローブの好ましい測定範囲の内外のいずれかから主に取得された走査測定データに関連するデータを取得することを含むことが可能である。前記方法は、前記アナログプローブから取得された前記データをフィルタリングすることにより、前記アナログプローブの好ましい測定範囲内から取得された走査測定データに主に関連する選択走査測定データを取得することを含むことが可能である。前記方法は、前記アナログプローブから取得された前記データをフィルタリングすることにより、前記アナログプローブの好ましい測定範囲内から取得された走査測定データのみに実質的に関連する選択走査測定データを取得することを含むことが可能である。
【００１９】
前記方法は、前記フィルタリングされたデータを照合することによりさらなるデータセットを形成することを含むことが可能である。したがって、例えば、前記さらなるデータセットは、前記アナログプローブの好ましい測定範囲内において取得された前記対象の前記表面に関する走査測定データを含むことが可能である。前記さらなるデータセットは、前記対象の測定データとして出力され得る。
【００２０】
したがって、前記方法は、前記アナログプローブの好ましい測定範囲内において取得された走査測定データを前記対象の測定値として収集および出力することを含むことが可能である。上述にしたがって、かかる収集および出力は、前記アナログプローブから取得された前記データをフィルタリングすることにより、前記アナログプローブの好ましい測定範囲内から取得された選択対象測定データを取得し、前記対象の前記測定値として供給することを含むことが可能である。
【００２１】
前記好ましい測定範囲は、前記アナログプローブの全測定範囲未満であり得る。コンタクトプローブの場合には、前記好ましい測定範囲は、前記アナログプローブの全偏向範囲未満であり得る。したがって、前記好ましい測定範囲は、前記アナログプローブの全測定範囲の下位セットであり得る。上述のように、前記好ましい測定範囲の厳密な境界は、プローブごとに、およびさらには任意の所与のプローブの測定オペレーションごとに異なる。それは、前記アナログプローブが、例えば所望の精度レベルを与えるためなどに、任意の所与の測定オペレーションに関して較正された範囲である。
【００２２】
前記方法は、以前の走査オペレーション時に取得された前記測定データに基づき、前記アナログプローブおよび前記対象の新規の相対移動経路を生成および実行（例えば第２の走査オペレーションの一部として）することを含むことが可能である。前記新規の相対移動経路は、前記アナログプローブが、前記対象の前記表面中において実質的に同一の測定ラインをトラバースすることを含むことが可能である。しかし、この場合には、前記相対移動は、前記アナログプローブが前記対象の前記以前の測定の場合よりも高い割合の前記測定経路に関してその好ましい測定範囲内の測定値を取得するような、前記アナログプローブおよび前記対象の相対位置となるように、制御され得る。特に、前記アナログプローブおよび前記対象が辿る前記新規の相対移動経路は、前記アナログプローブが、前記同一の基準ラインの実質的に全長に沿ってその好ましい測定範囲内の測定データを取得するように設定される。
【００２３】
前記対象および前記アナログプローブは、前記アナログプローブが、前記対象の前記表面上において前記基準測定ラインに沿って走査測定データを取得するように、予め定められた相対動作経路に沿って互いに対して移動するように構成される。
【００２４】
前記予め定められた相対動作経路は、それが、前記基準測定ラインに沿って移動する際に、前記対象の前記表面の仮定的特性に基づき、前記アナログプローブの好ましい測定範囲の前記位置が、前記対象の前記表面に対して反復的に上昇および下降させられるように、前記アナログプローブが進行するように設定され得る。したがって、これは、前記対象の前記表面の仮定的特性に基づき、前記アナログプローブを、前記基準測定ラインに沿ってその好ましい測定範囲内のデータの取得とその好ましい測定範囲外のデータの取得との間で（例えば、好ましい測定範囲未満と好ましい測定範囲内との間、または好ましい測定範囲内と好ましい測定範囲超との間、または好ましい測定範囲未満と好ましい測定範囲内と好ましい測定範囲超との間など）搖動させるためのものであり得る。例えば、前記予め定められた相対動作経路は、前記アナログプローブが、前記基準測定ラインに沿って移動する際に、波動的に、正弦曲線状に、または波状に移動するように設定される。
【００２５】
前記予め定められた相対動作経路は、前記対象の前記表面の仮定的特性に基づき、前記アナログプローブが、前記基準測定ラインに沿って移動される際に、前記対象の前記表面との間において位置感知関係に維持されるように設定され得る。これは、特に、前記アナログプローブが、前記基準測定ラインに沿って移動する際に、前記対象の前記表面の仮説的特性に基づき、前記アナログプローブの好ましい測定範囲の前記位置を前記対象の前記表面に対して反復的に上昇および下降させるように、進行するように、予め定められた相対動作経路が設定される、上述の前記実施形態の場合に当てはまる。
【００２６】
前記相対動作経路は、前記走査オペレーション時に、前記アナログプローブの好ましい測定範囲が、前記基準測定ラインに沿って前記対象を複数回にわたりトラバースするように、設定され得る。前記アナログプローブおよび前記対象の位置関係は、個々のトラバースごとに異なる。前記アナログプローブは、個々のトラバースに関してその全測定範囲のそれぞれ異なる領域内の測定データを取得することが可能である。前記アナログプローブおよび前記対象が互いに対して辿るルートの形状は、前記対象が、前記対象の前記表面上において前記基準測定ラインに沿って複数回にわたり測定されるように、各トラバースに関して実質的に同一であってよい。しかし、前記アナログプローブおよび前記対象の前記位置は、個々のトラバースに関して互いに対してオフセットされる。
【００２７】
したがって、前記動作経路は、個々のトラバースに関して、前記アナログプローブが、前記対象の前記表面上において前記同一の基準測定ラインに沿って前記対象の種々の部分についてその好ましい測定範囲内の測定データを取得するように、設定される。前記好ましい測定範囲が前記表面に対して辿る前記ルートの前記形状は、引き続くトラバースに関して実質的に同一であり得る。したがって、前記基準測定ラインに沿った（および好ましくは前記基準測定ラインの前記全長に沿った）少なくとも１つの点における前記表面からの前記ルートの高さは、個々のトラバースに関して異なる。特に、前記トラバースは、個々のトラバースに関して、前記アナログプローブが、前記対象の前記表面上において前記同一の基準測定ラインに沿って前記対象の種々の部分についてその好ましい測定範囲内の測定データを取得するように、相互からオフセットされ得る。換言すれば、前記動作経路は、前記好ましい測定範囲が、前記基準測定ラインに沿って前記対象を少なくとも２回トラバースし、各トラバースが、互いに対して実質的に平行となり、しかし前記対象の前記表面に対してそれぞれ異なる基準高さに位置するように、設定される。前記基準高さは、引き続くトラバースにわたって増加する。好ましくは、前記基準高さは、引き続くトラバースにわたって減少する。
【００２８】
したがって、前記動作経路は、少なくとも第１のトラバースおよび第２のトラバースが実施され、前記第２のトラバース時に、前記アナログプローブが、前記第１のトラバース時に前記プローブの好ましい測定範囲外にてデータが取得された前記対象の少なくとも一部について、その好ましい測定範囲内の測定データを取得するように設定される。
【００２９】
上述のように、前記対象の前記表面の上方における前記アナログプローブの好ましい測定範囲の前記位置は、個々のトラバースに関して異なる。前記対象の前記表面に対する前記アナログプローブの好ましい測定範囲の前記位置は、引き続くトラバースにわたって上昇する。好ましくは、前記対象の前記表面に対する前記アナログプローブの好ましい測定範囲の前記位置は、引き続くトラバースにわたって下降する。前記位置は、前記好ましい測定範囲に対する基準点（例えば前記好ましい測定範囲の中間点などの、前記好ましい測定範囲内の点など）と、前記対象の前記表面（例えば、前記対象の基準表面など）との間で測定される。したがって、例えば、好ましくは、前記好ましい測定範囲の中心が各経路に関して辿るラインは、概して、引き続くトラバースにわたり前記対象の前記表面に対して漸進的に下降する（例えばより接近し得る／より深く貫入し得る）。これは、例えば各トラバースの終了時などに、段階的に起こり得る。
【００３０】
前記相対動作経路は、以前のトラバースに沿って表面測定データが全く得られなかった場合に、後のトラバースにより前記アナログプローブがその全測定範囲を超過する対象表面測定データを取得させられず、例えば前記アナログプローブがその好ましい測定範囲を超えるデータを取得しないように、前記以前のトラバースと前記後のトラバースとの差異が十分に小さなものになるように設定され得る。任意には、トラバースは、前記プローブの前記全測定範囲よりも大きくない、例えば前記プローブの前記全測定範囲未満である間隔にて、相互からオフセットされる。例えば、トラバースは、前記プローブの前記好ましい測定範囲よりも大きくない、例えば前記プローブの前記好ましい測定範囲未満である間隔にて、相互からオフセットされる。
【００３１】
個々のトラバースから前記好ましい測定範囲内において取得された表面測定データは、照合されることにより、前記基準測定ラインに沿って前記対象の前記表面を表す測定データセットを形成することが可能である。上述のように、前記動作経路は、個々のトラバースに関して、前記アナログプローブが、前記対象の前記表面上において前記同一の基準測定ラインに沿って、前記対象の種々の部分についてその好ましい測定範囲内の測定データを取得するように、設定され得る。好ましくは、前記動作経路は、前記好ましい測定範囲内において測定データが取得される前記表面の部分同士が、引き続く経路間で重畳するように、設定される。この場合には、前記測定データセットは、前記基準測定ラインに沿って前記表面の連続長さを表すことが可能であり、好ましくは前記基準測定ラインの全長に沿った前記表面を表し得る。しかし、前記部分同士は、重畳しなくてもよく、したがってこれは、前記測定データセット中のギャップが存在し得ることを意味する。
【００３２】
前記対象の前記基準表面形状は、既知でなくてもよい。前記対象の前記基準表面形状は、既知であることが可能である。この場合には、前記対象中の前記測定経路の形状は、基準表面形状に対して実質的に平行になるように構成され得る。すなわち、前記好ましい測定範囲が辿るように設定された前記対象中の前記経路は、前記基準表面形状に対して実質的に平行になるように設定され得る。
【００３３】
前記アナログプローブは、例えば光プローブ、静電容量プローブ、またはインダクタンスプローブなどの、非コンタクトアナログプローブであることが可能である。この場合には、前記好ましい測定範囲は、前記アナログプローブの一部（例えば工作物感知部分）と前記工作物表面との間の距離または離間範囲となり得る。したがって、前記好ましい測定範囲は、最大プローブ−対象離間および最小プローブ−対象離間に関する、上限境界または上限しきい値および下限境界または下限しきい値を含むことが可能である。前記アナログプローブは、コンタクトアナログプローブであることが可能である。例えば、前記アナログプローブは、前記対象に接触するための偏向可能スタイラスを有するコンタクトアナログプローブであることが可能である。この場合に、前記好ましい測定範囲は、好ましいスタイラス偏向範囲であることが可能である。したがって、前記好ましい測定範囲は、最大スタイラス偏向および最小スタイラス偏向に関する、上限境界または上限しきい値および下限境界または下限しきい値を含むことが可能である。
【００３４】
前記対象は、前記アナログプローブが取り付けられるマシンにおいて機械加工された（および／または機械加工されることとなる）対象であり得る。したがって、前記方法は、同一の工作機械が、例えば上述の前記測定ステップの前などに前記対象を機械加工することを含む。任意には、機械加工は、上述の前記測定ステップの後に実施される。かかる測定後機械加工は、前記測定が実施された同一の工作機械において実施される。かかる測定後機械加工は、上述の前記測定ステップ時に取得された測定データに基づく。前記工作機械は、金属切削機などの切削機であることが可能である。
【００３５】
前記アナログプローブは、シールアナログプローブであることが可能である。すなわち、前記アナログプローブは、外部汚染物質から内部センサ構成要素を保護するためにシールされ得る。例えば、前記プローブは、対象の表面を直接的または間接的のいずれかにより測定するためのセンサを収容するプローブ本体を備えることが可能であり、前記センサは、外部汚染物質からシールされる。例えば、コンタクトプローブの場合には、前記プローブは、プローブ本体と、スタイラス部材と、ハウジングに対する前記スタイラス部材の変位を測定するためのセンサとを備えることが可能であり、前記プローブ本体と前記相対的に可動なスタイラス部材との間に延在する少なくとも第１の従順シール部材が、用意され、それにより、前記センサは、シールチャンバ内に収容されて、外部汚染物質からシールされる。
【００３６】
前記対象は、ブレードであることが可能である。例えば、前記ブレードは、タービンエンジンのブレードであることが可能である。
【００３７】
したがって、本出願は、工作機械上に取り付けられたアナログプローブを使用して対象を走査する方法を説明する。前記アナログプローブは、好ましい測定範囲を有する。前記方法は、前記アナログプローブが、前記対象の表面上において基準測定ラインに沿って走査測定データを取得するように、前記対象および前記アナログプローブを互いに対して移動させることを含む走査測定オペレーションを実施することを含み、前記基準測定ラインに沿った前記走査測定オペレーション時に取得された前記データの一部は、前記アナログプローブの好ましい測定範囲内に含まれ、一部は、前記プローブの好ましい測定範囲外となる。
【００３８】
本発明の第２の態様によれば、工作機械装置により実行される場合に、上述の前記方法を前記工作機械装置に実施させる命令を含むコンピュータプログラムが提供される。
【００３９】
本発明の第３の態様によれば、工作機械装置により実行される場合に、上述の前記方法を前記工作機械装置に実施させる命令を含むコンピュータ可読媒体が提供される。
【００４０】
本発明の第４の態様によれば、工作機械と、前記工作機械上に取り付けられたアナログプローブと、制御装置とを備える、工作機械装置であって、前記制御装置が、前記アナログプローブおよび測定すべき対象の相対移動を制御することにより、前記対象の表面上の基準測定ラインに沿って走査測定データを収集し、特に相対動作経路にしたがって前記アナログプローブおよび／または前記対象を制御することによって、前記対象の前記表面の仮定的特性に基づき、前記アナログプローブに、前記対象の前記表面上の前記基準測定ラインに沿って、その好ましい測定範囲内のデータを取得させ、その好ましい測定範囲を越えさせるように、前記対象の前記表面に対する前記好ましい測定範囲の位置が制御されるように構成された、工作機械装置が提供される。
【００４１】
以下、添付の図面を参照として、本発明の実施形態を専ら例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】工作機械用のシステム構成を示す概略図である。
【図２（ａ）】アナログ測定プローブの測定範囲を示す概略図である。
【図２（ｂ）】アナログ測定プローブの測定範囲を示す概略図である。
【図２（ｃ）】アナログ測定プローブの測定範囲を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による測定オペレーション時の制御フローを示すシステム流れ図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるスタイラス先端部の基準経路の概略図である。
【図５（ａ）】本発明の第２の実施形態によるスタイラス先端部の基準経路の概略側面図である。
【図５（ｂ）】本発明の第２の実施形態によるスタイラス先端部の基準経路の概略等角図である。
【図６（ａ）】本発明の第３の実施形態によるスタイラス先端部の基準経路を示す図である。
【図６（ｂ）】本発明の第４の実施形態によるスタイラス先端部の基準経路を示す図である。
【図７】本発明のさらなる実施形態による、予備走査と、予備走査時に取得されたデータに基づき生じる後の走査とによる、スタイラス先端部の基準経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１を参照すると、工作機械４、制御装置６、ＰＣ８、および送受信機インターフェース１０を備える、工作機械装置２が図示される。工作機械４は、台１５上に配置された工作物１６に対してアナログプローブ１４を保持するスピンドル１２を移動させるためのモータ（図示せず）を備える。スピンドル１２（およびしたがってアナログプローブ１４）の位置は、エンコーダ等を使用して既知の方法で正確に測定される。かかる測定により、機械座標系（ｘ、ｙ、ｚ）において規定されるスピンドル位置データが生成される。数値制御装置（ＮＣ）１８（これは制御装置６の一部である）が、工作機械のオペレーション領域内においてスピンドル１２のｘ、ｙ、ｚ移動を制御し、スピンドル位置に関するデータを受信する。
【００４４】
理解されるように、代替的実施形態においては、ｘ次元、ｙ次元、およびｚ次元の中の任意または全てにおける相対移動は、スピンドルに対する台１５の移動により実現される。さらに、アナログプローブ１４および工作物１６の相対回転移動は、スピンドル１２の一部（例えばスピンドル上に取り付けられた回転／関節ヘッド）および／または台１５の一部（例えば回転台）により実現され得る。さらに、移動は、例えばｘのみおよび／またはｙのみなど、より低い次元に制約され得る。さらに、説明される実施形態は、デカルト座標系工作機械を備えるが、理解されるように、必ずしもそうである必要はなく、例えば非デカルト座標系工作機械であることが可能である。さらに、多数の他の異なるタイプの工作機械（旋盤を含む）、ならびにパラレルキネマティックマシンおよびロボットアームが、知られており、本発明と共に使用される。
【００４５】
説明される実施形態においては、アナログプローブ１４は、プローブ本体２０と、プローブ本体２０から延在する工作物接触スタイラス２２とを備え、スタイラス２２の遠位端部に工作物接触先端部２４（この場合、これは球状スタイラスボールの形態である）の形態の表面検出領域を有する、コンタクトアナログプローブである。アナログプローブ１４は、プローブ幾何学系（ａ、ｂ、ｃ）においてスタイラス２２の偏向を測定する。（しかし、理解されるように、必ずしもそうである必要はなく、例えば、アナログプローブは、１次元もしくは２次元のみにおける偏向を測定することが可能であり、またはさらには偏移方向を示さずに偏向度を示す出力を生成することも可能である）。また、プローブ１４は、送受信機インターフェース１０との間で無線通信する（例えば、電波送信機、光送信機、または他の無線送信機を経由して）送受信機（図示せず）を備える。
【００４６】
上述のように、アナログ測定プローブは、測定範囲が制限される。例えば、コンタクトアナログプローブに関しては、それらは、ｘ次元、ｙ次元、およびｚ次元においてそれらを偏向し得る物理的最大量を有することが可能である。これだけではなく、プローブは、最大物理的範囲のある下位範囲内において最適に機能するように構成されることもまた可能である。例えば、図２（ａ）は、図１のアナログプローブを示し、実線は、休止（例えば非偏向）位置におけるスタイラス２２の位置を表す。破線で示される最外スタイラス位置は、ｘ次元におけるスタイラスの最大物理的偏向を表す。しかし、プローブは、スタイラスが最大物理的偏向未満の量だけ偏向された場合に、最も正確になるように構成されることが可能である。また、プローブは、スタイラスが最小下限しきい値だけ偏向された場合に、最も正確になるようにも構成され得ることもまた可能である。例えば、アナログプローブ１４は、好ましい測定範囲を有することが可能であり、その上限境界および下限境界が、図２（ａ）において点線として示されるスタイラス位置によって図示される。したがって、示すように、好ましい測定範囲外である、スタイラスの休止位置に近い中間部に、デッドスペース「ｄ」（ｘ次元における）が存在する。
【００４７】
理解されるように、これと同じことが、ｙ次元における偏向においても当てはまる。さらに、説明される実施形態においては、ｚ軸における最大物理的偏向範囲と、プローブが最も正確な結果を提供するように設定された範囲であるｚ軸偏向の下位範囲（好ましい測定範囲）とがさらに存在する。
【００４８】
図２（ｂ）に示す点線２８は、ｘ次元およびｚ次元において得られるアナログプローブ１４の好ましい測定範囲の領域を概略的に示す。理解されるように、かかる範囲は、実際には３次元方向に広がり、したがって実際には中央に小さな穴が切り抜かれた押しつぶされた半球の形状にほぼなる。
【００４９】
また、図２（ｃ）の点線は、インダクタンスプローブなどの非コンタクトプローブに関する好ましい測定範囲を概略的に示す。内方点線および外方点線は、最適測定性能のための最小プローブ／工作物離間境界および最大プローブ／工作物離間境界を表す。理解されるように、非コンタクトプローブに関して示されるこの好ましい測定範囲は、プローブの全測定範囲または単に全測定範囲の下位セットであることが可能である。理解されるように、全測定範囲は、非コンタクトプローブの表面検出領域と呼ばれ得るものとして見なすことが可能である。
【００５０】
理解されるように、好ましい測定範囲のサイズは、プローブごとに異なる。コンタクトアナログプローブの場合には、それは、例えば任意の所与の次元において＋／０．８ｍｍ以下であり、例えば任意の所与の次元において＋／０．７２５ｍｍ以下であり、例えば任意の所与の次元において＋／０．５ｍｍ以下であり、例えばいくつかの状況においては任意の所与の次元において＋／０．３ｍｍ以下である（スタイラス休止位置から測定される）ことが可能である。また、当然ながら、スタイラスが、好ましい測定範囲に到達する前に偏向して越えなければならないデッドゾーンが、スタイラス位置の直ぐ周囲に存在してもよく、これは、例えば任意の所与の次元においてスタイラス休止位置から＋／−０．２ｍｍ以上である、例えば任意の所与の次元においてスタイラス休止位置から＋／−０．１ｍｍ以上である、例えば任意の所与の次元において＋／−０．１２５ｍｍ以上である（やはりスタイラス休止位置から測定される）ことが可能である。
【００５１】
上述のように、本発明は、プローブが、対象の表面上の基準測定ラインに沿って、その好ましい測定範囲内のデータを常に収集するように維持されなければならないという、従来の観点から外れる。さらに言えば、以下において説明される実施形態から明らかなように、本発明は、プローブの好ましい測定範囲の内外の両方において基準測定ラインに沿った測定値の取得と、その後の必要に応じたフィルタリングとを可能にする。
【００５２】
図３は、本発明の一実施形態にしたがって組み込まれる一般的な手順１００を示す。本方法は、測定すべき部分のモデルがＰＣ８にロードされる時点であるステップ１０２にて開始する。以下においてさらに詳細に説明されるように、このステップは、測定すべき工作物が未知である実施形態においては必ずしも実施される必要はない。ステップ１０４において、工作物１６の走査測定データを取得するためのアナログプローブ１４の動作経路を規定するプログラムが、生成される。説明される実施形態においては、動作経路は、アナログプローブが、対象の表面上の基準測定ラインに沿ってその好ましい測定範囲の内外の両方の測定データを取得するように、設定される。理解されるように、工作物１６がアナログプローブ１４と共にまたはアナログプローブ１４の代わりに移動され得る（例えば可動台１５により）実施形態においては、次いで、このプログラムは、工作物１６の動作経路をさらに規定し得る。換言すれば、ステップ１０４は、アナログプローブ１４が工作物１６に関する走査測定データを収集し得るように、アナログプローブ１４と工作物１６との間の相対動作経路を計画することを含む。ステップ１０６において、プログラムは、ＡＰＩ２６を経由してＮＣ１８にロードされる。ステップ１０８は、測定オペレーションの実施および測定データの記録を伴う。特に、測定オペレーションの実施は、ＮＣ１８が、プログラムの命令を解釈し、モータ制御信号を生成することを含み、これらのモータ制御信号は、予め定められた動作経路にしたがってアナログプローブ１４を移動させるように工作機械４のモータ（図示せず）に命じるために使用される。測定データの記録は、複数の手順を含む。特に、スピンドル位置データ（ｘ、ｙ、ｚ）（上述のように工作機械４においてエンコーダにより生成される）が、ＮＣ１８を経由してＰＣ８に送られる。さらに、プローブ偏向データ（ａ、ｂ、ｃ）（上述のようにアナログプローブにより取得される）が、プローブ送受信機インターフェース１０を経由してＰＣ８にやはり送られる。ＰＣ８は、スピンドル位置データ（ｘ、ｙ、ｚ）およびプローブ偏向データ（ａ、ｂ、ｃ）を組み合わせることにより、機械座標ジオメトリ内で表面の位置を規定する測定値セットを生成する。
【００５３】
ステップ１１０は、ＰＣ８が記録された測定データをフィルタリングすることを含む。説明される特定の実施形態においては、これは、ＰＣ８が、アナログプローブの好ましい測定範囲内において取得された測定データのために記録された測定データをフィルタリングすることを含む。理解されるように、このデータは、例えばアナログプローブの好ましい測定範囲外で取得された測定データのためになど、他の方法でもフィルタリングされる。上述の種々の実施形態からも明らかなように、どのようにフィルタリングを実施するかと、取得される最終結果とは、実施形態ごとに異なる。
【００５４】
例えば（および以下においてさらに詳細に説明されるように）図４は、スタイラス先端部が、波動的に工作物１６中を移動されることにより、その好ましい測定範囲の内外においてデータを収集する、既知の部分を測定するための本発明による技術を示す。図５は、種々の基準スタイラス先端部位置において未知の部分の表面上の同一の基準測定ラインを前後にトラバースすることにより、その部分を測定するための技術を示し、図６は、同様の、しかし既知の部分を測定するために使用される技術を示す。
【００５５】
初めに図４を参照すると、これは、スタイラス先端部２４が、その概略的な移動（薄い点線３０による図示される）が工作物１６の表面１７に対してほぼ平行になるように設定され得るのを示す。しかし、濃い点線３２により示されるように、アナログプローブおよび工作物１６の相対動作経路は、基準スタイラス先端部中心点２３が、対象１６の表面１７上を基準測定ライン１９に沿って移動する際に、表面に向かう方向および表面から離れる方向に波動されるように設定される。点線円２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、対象１６の表面上の基準測定ラインに沿った３つの異なる点における、スタイラス先端部の基準位置を表す。理解されるように、これらのスタイラス先端部位置２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、これが、対象がそこにない場合に先端部が基準測定ラインに沿ったそれらの点に位置するであろう位置である点において、基準となる。基準測定ライン１９（本発明の異なる実施形態を示す図５（ｂ）においてより容易に理解される）は、測定データが収集されることとなる対象の表面１７上のラインである。このラインは、これが対象上の予期される測定ラインであるという点で、基準となる。理解されるように、実際の測定ラインは、対象１６の位置条件および／または材料条件が予期されるものと異なる場合には、異なる。
【００５６】
基準スタイラス先端部中心点２３のかかる波動は、例えば、それが工作物１６中をトラバースする際に、工作物１６の表面１７に対してプローブのスタンドオフ距離を変更することなどによって、達成され得る。任意には、プローブが、関節ヘッド上に取り付けられる場合には、これは、ヘッドの回転軸の中の少なくとも１つを中心とするプローブの角度位置を変更することにより、達成される。
【００５７】
説明される実施形態においては、動作経路は、完全な工作物１６に関して（すなわち実際の工作物がモデル工作物と厳密に一致する場合）、プローブ１４のスタイラス２２が、工作物１６の表面１７に沿って移動する際に過剰偏向と過小偏向との間で搖動するように構成され、これらの間において、アナログプローブ１４が、その好ましい測定範囲内の測定データを収集するように、基準波動動作３２が構成されるように設定される。例えば、図４において基準スタイラス先端部位置２４Ａにて示されるように、スタイラス偏向は、プローブ１４がその好ましい測定範囲内の測定データを取得するようなものとなるのに対し、基準スタイラス先端部位置２４Ｂおよび２４Ｃにおいては、スタイラスは、それぞれ過小偏向および過剰偏向される。したがって、図４の実施形態から分かるように、スタイラス先端部２４が、表面中を移動する際には、スタイラス偏向がその好ましい偏向範囲内に含まれる選択部分のみ（点鎖線セグメント３４により図示される）、およびしたがって測定プローブから取得されるデータの選択部分のみが、その好ましい測定範囲内において取得されることになる。
【００５８】
理解されるように、スタイラス中心先端部の波動位置の振幅Ａは、図示を補助するために、図４においては大幅に誇張される。理解されるように、振幅Ａの度合いは、好ましい測定範囲の度合い、偏向可能なスタイラスの実際の物理的範囲の度合い、基準工作物寸法、および表面位置の予期される変動レベルを含む、多数の要因により変化する。しかし、専ら例としては、振幅Ａは、例えば２ｍｍ未満など５ｍｍ未満であることが可能であり、および例えば１ｍｍであるなど例えば０．５ｍｍ超であることが可能である。さらに、波動動作のピッチＰは、上述のものおよび例えば必要な測定密度などの多数の要因により変化し、例えば１００ｍｍ未満および例えば１０ｍｍ超など、例えば５０ｍｍであることが可能である。
【００５９】
図４の方法は、結果として、測定データの一部のみがプローブの好ましい測定範囲内にて取得されるが、この測定方法は、工作物１６の材料条件が予期されたものと異なる場合であっても、少なくとも一部の測定データが好ましい測定範囲内において確実に取得されるのを補助し得る。例えば、図４を参照すると、工作物１６の実際の位置が、若干オフセットされ、そのためその表面１７が、基準プローブ先端部中心ライン３２に少々より近くに配置される場合に、測定データは、依然として取得されるが、好ましい測定データは、点鎖線３４により図示される点にて取得されるのではなく、基準プローブ先端部中心ライン３２のピークにて取得される。
【００６０】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、測定されることとなる部分が未知である代替的実施形態を示す。この場合には、ステップ１０２にて、この部分のモデルがＰＣにロードされず、ステップ１０４は、未知の部分に関する測定データを収集するために使用され得る標準動作経路を生成することを含む。この部分は、少なくとも１つのフィーチャのその形状および寸法が、未知であり、判定されることとなる点において、未知となり得る。説明される実施形態においては、予め定められた動作経路は、基準プローブ先端部中心２３が、点線４０により示されるように、対象１６の表面１７上において同一の基準測定ライン１９に沿って、しかし表面１７からそれぞれ異なる基準距離をおいて、前後に移動するように設定される。図示する実施形態においては、対象の表面中の各トラバースは、ほぼ直線状であり、また１つの平面内に制約されるが、理解されるように、これは、必ずしもそうである必要はない。実際に、例えば、各トラバースは、基準スタイラス先端部中心点を、むしろ図４に示すように波動させることを含み得る。さらに、各トラバースの経路は、例えば左右方向動作においてなど、側方に曲折することが可能である。さらに、予め定められた動作経路は、必ずしも前後方向に基準プローブ先端部中心を移動させる必要はない。例えば、各トラバースが、同一方向に行われ得る。さらに、各トラバースは、例えば、対象の表面中において屈曲（例えば蛇行）方向に基準プローブ先端部中心を移動させることを含むことが可能である。
【００６１】
図示するように、アナログプローブの好ましい測定範囲の位置は、引き続くトラバースにわたり対象１６の表面１７に対して下降する。特に、表面上方の基準測定ラインに沿ったその平均位置は、引き続くトラバースにわたって下降する。説明される実施形態においては、第１のトラバースにおいて、スタイラス先端部２４は、その好ましい偏向範囲に到達するのに十分なだけ偏向せず、したがって、データは、好ましい測定範囲内において取得されない。第２のトラバースにおいては、表面１７の頂部により、スタイラス先端部２４は、その好ましい偏向範囲内において偏向し、それにより、測定データが、点鎖線４２により図示される経路の一部分に関してプローブの好ましい測定範囲内において取得される。示されるように、第３のトラバースおよび第４のトラバースに関しては、スタイラスは、その好ましい測定範囲内において再び偏向されて、それらの経路の部分４２に関してプローブの好ましい測定範囲内の測定データを取得する。ステップ１１０時には、好ましい測定範囲内において取得された測定データの中のこれらの部分４２が、全測定データセットからフィルタリングされ、照合されることにより、いずれもアナログプローブ１４の好ましい測定範囲内において取得された対象に関する新規の測定データセットを生成し得る。図示する実施形態においては、プローブ先端部中心２３の基準動作経路は、好ましい測定範囲内において取得されたデータの部分４２同士が、引き続く経路間で重畳するようなものである。しかし、これは、必ずしもそうである必要はなく、したがって、アナログプローブ１４の好ましい測定範囲内において取得されたデータから生成される任意の最終データセット中にギャップが存在することが可能であることを意味することになる。さらに、図４と同様に、各経路間の工作物に向かうステップ動作が、図示を補助するために誇張される。実際のステップ動作サイズは、プローブの測定範囲を含む多数の要因により変化するが、典型的には例えば０．２ｍｍの小ささおよび０．８ｍｍの大きさであることが可能である。さらに、基準スタイラス先端部中心点が、各トラバース後に対象に向かってステップ動作するのが図示されるが、これは、必ずしもそうである必要はない。例えば、基準スタイラス先端部中心点は、各トラバースに沿って対象に徐々に接近するように、経路の長さ方向に沿って名目上漸進的に近づいてゆくことが可能である。
【００６２】
図５に関連して説明される実施形態においては、アナログプローブのスタイラスは、その好ましい測定範囲を越えて偏向するが、その最大偏向しきい値を越えては偏向しない。しかし、他の実施形態においては、対象の形状および寸法、および／または予め定められた相対移動経路は、アナログプローブが、そのスタイラスがその最大偏向しきい値を越えて偏向するリスクを負うようなものである。この場合には、走査オペレーション時に、アナログプローブの出力は、かかる状況を確認し補正動作を行うために、モニタリングされる。かかる補正動作は、走査オペレーションを中止および中断させることであり得る。任意には、かかる補正動作は、その最大偏向しきい値を越えるスタイラスの偏向が回避されるように、予め定められた相対移動経路を調節することであり得る。例えば、各トラバースの終了時に、次のまたは後々のトラバースにおいて、スタイラスがその最大偏向しきい値を越えて偏向される可能性があるか否かが、判定され得ると共に、仮にその可能性がある場合には、予め定められた相対移動経路を調節する。
【００６３】
また、図５に関連して未知の部分に関して説明された、採用されるかかるラスタアプローチは、工作物の基準形状が既知である場合でも有用であり得る。例えば、図６（ａ）を参照すると、工作物１６の実際の表面形状１７が、予期しないくぼみ２７を有するという点においてその基準表面形状１７’から逸脱する状況が図示される。したがって、スタイラス先端部２４が、予期される基準表面形状１７に対して実質的に平行である経路５０を辿ることとなった場合には、結果として、測定データは、表面のくぼみ部に関してアナログプローブの好ましい測定範囲内において取得されないことになる。しかし、図６（ｂ）に示すように、ラスタアプローチを採用する経路５２を使用することにより、アナログプローブの好ましい測定範囲内において取得された経路５２に沿って取得される測定データ（かかるデータは点鎖部分５４により図示される）は、フィルタリングおよび照合され、それにより、実際の表面形状１７に関して全基準測定ライン１９にわたりアナログプローブの好ましい測定範囲内において取得された測定データを生成し得る。
【００６４】
理解されるように、フィルタリングは、多数の異なる方法において達成される。例えば、それは、プローブの好ましい測定範囲内において取得されたデータのみが、アナログプローブおよび／または送受信機インターフェース１０により通知されるように、供給源にて実施され得る。任意には、アナログプローブの好ましい測定範囲内において取得された測定値のみが、スピンドル（すなわちアナログプローブ）位置データと組み合わされることによって、アナログプローブからの全てのデータが、通知される。代替的実施形態においては、全てのアナログプローブデータが、スピンドル位置データと組み合わされ、次いで、組み合わされたデータは、好ましい測定範囲外のアナログプローブデータを含む組み合わされたデータを除去するために、後にフィルタリングされる。
【００６５】
上述の実施形態は、アナログプローブの好ましい測定範囲内において取得されたデータのためにフィルタリングし、そのデータを照合する。理解されるように、これは、必ずしもそうである必要はなく、代わりに、例えば、本発明による方法は、好ましい測定範囲外のデータのためにフィルタリングしそのデータを照合するか、または好ましい測定範囲外のデータのみを実際に通知することが可能である。これは、例えば、部分が許容範囲外である場合を（および場合によっては例えばどの程度だけ許容範囲外であるかを）知ることのみが重要である場合なには、有用となる。
【００６６】
上述の実施形態においては、アナログプローブおよび対象が互いに対して移動される経路が、予め定められる。特に、全経路が、走査オペレーションが開始される前に決定される。しかし、これは、必ずしもそうである必要はない。例えば、図５および図６に関連して説明される実施形態に関しては、相対移動経路は、トラバースごとに生成され得る。例えば、基準測定ラインに沿った第１のトラバースが、完了され、基準測定ラインに沿って取得された測定データの全てが、アナログプローブの好ましい測定範囲内に含まれるわけではなかった場合には、次いで、プローブの好ましい測定範囲の位置が基準測定ラインに沿ったトラバースに沿って対象に対して異なる位置に位置する、後のトラバースが実施され得る。このプロセスは、アナログプローブの好ましい測定範囲内の測定データが、基準測定ラインの全長に沿って取得されるまで、継続的に繰り返され得る。
【００６７】
他の実施形態においては、本発明の方法は、以前の走査オペレーション時に（例えば、図４、図５、および図６の実施形態による走査オペレーション時に）取得された測定データに基づきアナログプローブおよび対象の新規の相対移動経路を生成および実行する（例えば第２の走査オペレーションの一部として）ことを含み得る。この新規の相対移動経路は、アナログプローブが、対象の表面にわたり実質的に同一の測定ラインをトラバースすることを含み得る。しかし、この場合には、相対移動は、アナログプローブおよび対象の相対位置が、アナログプローブが対象の以前の測定の場合よりも高い割合の測定経路に関してその好ましい測定範囲内の測定値を取得するようなものになるように、制御される。特に、アナログプローブおよび対象が辿る新規の相対移動経路は、アナログプローブが、同一の基準ラインの全長に実質的に沿ってその好ましい測定範囲内の測定データを取得するように、設定される。これは、実線５６が、点線５２により図示される走査の際に取得されたデータから生成されたプローブ先端部中心の経路を図示する点を除いては、図６（ｂ）の再現である、図７に示す例である。
【００６８】
上述の走査オペレーションは、高速で実施され得る（例えば、工作物感知部（例えばスタイラス先端部２４）および対象が、互いに対して少なくとも１６ｍｍ／ｓにて、好ましくは少なくとも２５ｍｍ／ｓにて、より好ましくは少なくとも５０ｍｍ／ｓにて、特に好ましくは少なくとも１００ｍｍ／ｓにて、例えば少なくとも２５０ｍｍ／ｓにて移動する）。なぜならば、プローブ１４が、その好ましい測定範囲外のデータを取得するか否かが、重要ではないからである。
【図１】
2018124295.tif 000003
【図２（ａ）】
2018124295.tif 000004
【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図３】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７】
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