(57)【要約】      （修正有）【課題】プローブ検出値を補正するための補正行列の算出を容易にして、算出時間の短縮化を図る三次元測定機を提供する。【解決手段】三次元測定機の補正行列算出部は、校正基準体の表面における法線方向から、プローブの測定子を校正基準体の表面に１点で接触させるように校正基準体とプローブとを法線方向に相対的に移動させる測定によって取得された、プローブの測定値変位検出部による第１検出値と、スケール部による第２検出値とに基づいて、補正行列の対角成分を算出する第１補正成分算出処理部と、プローブの測定子の中心と校正基準体の基準点又は基準線との相対距離を一定にして、校正基準体の表面を測定子で倣い測定することによって取得された、プローブの測定値変位検出部による第３検出値とスケール部による第４検出値とに基づいて、補正行列の非対角成分を算出する第２の補正成分算出処理部とを有する。【選択図】図２
2015158387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に測定子が設けられたスタイラスを有すると共に、被測定物に前記測定子が接触して測定を行うプローブと、
前記プローブの前記スタイラスの基端側に設けられて前記測定子の変位を検出する測定値変位検出部と、
前記プローブを所定の方向に移動させるための駆動部と、
前記駆動部によって前記プローブを移動させた際の前記プローブの移動量を検出するスケール部と、
前記プローブの前記測定値変位検出部の検出値を補正するための補正行列を算出する補正行列算出部と、を備え、
前記補正行列算出部は、
校正基準体の表面における法線方向から、前記プローブの前記測定子を前記校正基準体の表面に１点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させる測定によって取得された、前記プローブの前記測定値変位検出部による第１の検出値と、前記スケール部による第２の検出値とに基づいて、前記補正行列の対角成分を算出する第１の補正成分算出処理部と、
前記プローブの前記測定子の中心と前記校正基準体の基準点又は基準線との相対距離を一定にして、前記校正基準体の表面を前記測定子で倣い測定することによって取得された、前記プローブの前記測定値変位検出部による第３の検出値と前記スケール部による第４の検出値とに基づいて、前記補正行列の非対角成分を算出する第２の補正成分算出処理部と、を有する、
三次元測定機。
【請求項２】
前記第１の補正成分算出処理部において、
前記プローブの前記測定子を、前記校正基準体の近接位置から前記法線方向に移動させた後、前記プローブの移動を反転させて前記測定子が前記校正基準体から離れるまで前記測定子を前記法線方向に移動させ、前記測定子が前記校正基準体に接触してから離れるまでの間において、前記プローブの前記測定値変位検出部による前記第１の検出値と前記スケール部による前記第２の検出値とを取得する、
請求項１記載の三次元測定機。
【請求項３】
前記測定子が、三軸座標のうち一軸方向にのみ変位可能なように制御された状態で、前記法線方向から前記測定子を前記校正基準体の表面に１点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させる、
請求項１又は２記載の三次元測定機。
【請求項４】
スタイラスに設けられた被測定物に接触する測定子の変位を検出する測定値変位検出部を有するプローブを所定の方向に移動させるための駆動部によって前記プローブを移動させた際の前記プローブの移動量を検出するスケール部を有し、前記プローブの前記測定値変位検出部の検出値を補正するための補正行列を算出する補正行列算出部を備えた三次元測定機であって、
校正基準体の表面に対する法線方向から、前記測定子を前記校正基準体の表面に１点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させて、前記プローブの前記測定値変位検出部による第１の検出値と前記スケール部による第２の検出値とを実測取得する一点接触測定工程と、
前記一点接触測定工程で採取された前記第１の検出値と前記第２の検出値とに基づいて、前記補正行列の対角成分を算出する第１の補正行列算出工程と、
前記プローブの前記測定子の中心と前記校正基準体の基準点又は基準線との相対距離を一定にして、前記校正基準体の表面を前記測定子で倣い測定し、前記プローブの前記測定値変位検出部における第３の検出値と前記スケール部における第４の検出値を実測取得する倣い測定工程と、
前記倣い測定工程で採取された前記第３の検出値と前記第４の検出値とに基づいて、前記補正行列の非対角成分を算出する第２の補正行列算出工程と、を有する、
三次元測定機による補正行列算出方法。
【請求項５】
一点接触測定工程において、
前記プローブの前記測定子を前記校正基準体の近接位置から前記法線方向に、前記プローブの前記測定値変位検出部の検出値が所定値に達するまで移動させた後、前記プローブの移動を反転させて前記測定子が前記校正基準体から離れるまで前記測定子を前記法線方向に移動させ、前記測定子が前記校正基準体に接触してから離れるまでの間において、前記プローブの前記測定値変位検出部における前記第１の検出値と前記スケール部における第２の検出値とを取得する、
請求項４記載の三次元測定機による補正行列算出方法。
【請求項６】
一点接触測定工程において、
前記測定子が、三軸座標のうち一軸方向にのみ変位可能なように制御された状態で、前記法線方向から前記測定子を前記校正基準体の表面に１点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させる、
請求項４又は５記載の三次元測定機による補正行列算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触タイプの測定子を有するプローブによって倣い測定を行う三次元測定機及び三次元測定機による補正行列算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、三次元測定機は、プローブと組み合わせて使用される。そして、三次元測定機の本体側の座標系とプローブの座標系が一致している場合、三次元測定機の本体側の座標系で表される三次元測定機の駆動検出値｛xｍ，yｍ，zｍ｝Ｔとプローブの座標系で表されるプローブ検出値｛xＰ，yＰ，zＰ｝Ｔを加算することにより、(1)式に示すように測定結果｛x，y，z｝Ｔを算出する。
【数１】
2015158387.tif 000003
これに対して、三次元測定機の本体側の座標系とプローブの座標系が一致していない場合、誤差が発生する。この様な座標系の不一致による誤差は、（２）式に示す補正行列を用いた座標変換により低減可能であり、補正行列の様々な算出方法が提案されている。
【数２】
2015158387.tif 000004
ただし、
【数３】
2015158387.tif 000005
｛xＰ＿ｍ，yＰ＿ｍ，zＰ＿ｍ｝Ｔ：プローブの座標系から三次元測定機の本体側の座標系に座標変換されたプローブ検出値
【０００３】
そして、誤差を考慮した測定結果｛x，y，z｝Ｔが(３)式で表される。
【数４】
2015158387.tif 000006
ここで、特表2009-534681号公報においては、まず、第１の押込み量で基準球を倣い測定し、次に第２の押込み量で基準球を倣い測定し、これらの検出値を用いて補正行列を算出する方法が提案されている。
また、特表2005-507495号公報では、基準球の弦に平行な移動経路又は正弦曲線経路で押込み量を連続的に変えながら基準球を倣い測定し、この時の検出値を用いて補正行列を算出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表2009-534681号公報
【特許文献２】特表2005-507495号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る従来の三次元測定機にあっては、倣い測定を二回行う必要があるため、測定の時間が長くなるという問題がある。
また、特許文献２に係る従来の三次元測定機にあっては、プローブの先端球が基準球の弦に平行な移動経路に沿って移動し、基準球による測定中にスタイラスの押込み量と測定方向の両方が同時に変化するため、それぞれの変化が測定誤差に及ぼす影響を分離し難い。つまり、この特許文献２に開示された発明は、高精度なプローブの補正行列の算出が複雑化するという問題がある。また、正弦曲線経路の場合、移動経路の長さが長くなり、測定の時間が長くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、プローブ検出値を補正するための補正行列の算出を容易にして、算出時間の短縮化を図るようにした三次元測定機及び三次元測定機による補正行列算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、先端側に測定子が設けられたスタイラスを有すると共に、被測定物に前記測定子が接触して測定を行うプローブと、
前記プローブにおいて、前記スタイラスの基端側に設けられて前記測定子の変位を検出する測定値変位検出部と、
前記プローブを所定の方向に移動させるための駆動部と、
前記駆動部によって前記プローブを移動させた際の前記プローブの移動量を検出するスケール部と、
前記プローブの前記測定値変位検出部の検出値を補正するための補正行列を算出する補正行列算出部と、を備え、
前記補正行列算出部は、
校正基準体の表面における法線方向から、前記プローブの前記測定子を前記校正基準体の表面に１点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させる測定によって取得された、前記プローブの前記測定値変位検出部による第１の検出値と、前記スケール部による第２の検出値とに基づいて、前記補正行列の対角成分を算出する第１の補正成分算出処理部と、
前記プローブの前記測定子の中心と前記校正基準体の基準点又は基準線との相対距離を一定にして、前記校正基準体の表面を前記測定子で倣い測定することによって取得された、前記プローブの前記測定値変位検出部による第３の検出値と前記スケール部による第４の検出値とに基づいて、前記補正行列の非対角成分を算出する第２の補正成分算出処理部と、を有する。
この三次元測定機によれば、補正行列の算出に必要な検出値を効率的に取得した上で、対角成分と非対角成分のそれぞれの算出に適した方法で個別に算出するため、補正行列の算出を容易にして、算出時間の短縮化を図り、高精度にプローブの補正行列を算出することができる。
【０００８】
また、前記第１の補正成分算出処理部において、
前記プローブの前記測定子を、前記校正基準体の近接位置から前記法線方向に移動させた後、前記プローブの移動を反転させて前記測定子が前記校正基準体から離れるまで前記測定子を前記法線方向に移動させ、前記測定子が前記校正基準体に接触してから離れるまでの間において、前記プローブの前記測定値変位検出部による前記第１の検出値と前記スケール部による前記第２の検出値とを取得する。
【０００９】
また、前記測定子が、三軸座標のうち一軸方向にのみ変位可能なように制御された状態で、前記法線方向から前記測定子を前記校正基準体の表面に１点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させる。
【００１０】
本発明は、スタイラスに設けられた被測定物に接触する測定子の変位を検出する測定値変位検出部を有するプローブを所定の方向に移動させるための駆動部によって前記プローブを移動させた際の前記プローブの移動量を検出するスケール部を有し、前記プローブの前記測定値変位検出部の検出値を補正するための補正行列を算出する補正行列算出部を備えた三次元測定機であって、
校正基準体の表面に対する法線方向から、前記測定子を前記校正基準体の表面に１点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させて、前記プローブの前記測定値変位検出部による第１の検出値と前記スケール部による第２の検出値とを実測取得する一点接触測定工程と、
前記一点接触測定工程で採取された前記第１の検出値と前記第２の検出値とに基づいて、前記補正行列の対角成分を算出する第１の補正行列算出工程と、
前記プローブの前記測定子の中心と前記校正基準体の基準点又は基準線との相対距離を一定にして、前記校正基準体の表面を前記測定子で倣い測定し、前記プローブの前記測定値変位検出部における第３の検出値と前記スケール部における第４の検出値を実測取得する倣い測定工程と、
前記倣い測定工程で採取された前記第３の検出値と前記第４の検出値とに基づいて、前記補正行列の非対角成分を算出する第２の補正行列算出工程と、を有する。
この三次元測定機による補正行列算出方法によれば、補正行列の算出に必要な検出値を効率的に取得した上で、対角成分と非対角成分のそれぞれの算出に適した方法で個別に算出するため、補正行列の算出を容易にして、算出時間の短縮化を図り、高精度にプローブの補正行列を算出することができる。
【００１１】
また、一点接触測定工程において、
前記プローブの前記測定子を前記校正基準体の近接位置から前記法線方向に、前記プローブの前記測定値変位検出部の検出値が所定値に達するまで移動させた後、前記プローブの移動を反転させて前記測定子が前記校正基準体から離れるまで前記測定子を前記法線方向に移動させ、前記測定子が前記校正基準体に接触してから離れるまでの間において、前記プローブの前記測定値変位検出部における前記第１の検出値と前記スケール部における第２の検出値とを取得する。
【００１２】
また、一点接触測定工程において、
前記測定子が、三軸座標のうち一軸方向にのみ変位可能なように制御された状態で、前記法線方向から前記測定子を前記校正基準体の表面に１点で接触させるように前記校正基準体と前記プローブとを前記法線方向に相対的に移動させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、プローブの測定値変位検出部における検出値を補正するための補正行列の算出を容易にして、算出時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る三次元測定機の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る三次元測定機の概略を示すブロック図である。
【図３】プローブの補正行列の算出を示すフローチャートである。
【図４】基準球の１点接触測定を示すフローチャートである。
【図５】Ｘ軸方向における１点接触測定を示すフローチャートである。
【図６】一点接触測定を実行している図である。
【図７】基準球に対して測定球がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上において一点で接触した状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る三次元測定機及び三次元測定機による補正行列算出方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
〔三次元測定機１の概略構成〕
図１及び図２に示されるように、三次元測定機１は、測定対象物を測定するための様々な駆動機構や駆動を制御するための駆動制御部３１などを備えた三次元測定機本体２と、操作レバーによって三次元測定機本体２を手動で操作するための操作手段４と、三次元測定機本体２に所定の指令を与えるとともに、演算処理を実行するホストコンピュータ５と、を備えている。
【００１７】
〔三次元測定機本体２の構成〕
図１に示されるように、三次元測定機本体２は、測定対象物を測定するためのプローブ１０を備えている。このプローブ１０は、先端に球状の測定子１０ａを有するスタイラス１０ｂと、スタイラス１０ｂの基端部で測定子１０ａの移動（変位）を検出する測定子変位検出部Ｐとで、構成されている。このプローブ１０の測定値変位検出部Ｐは、三次元測定機本体２の駆動部４０(図２参照)によって三次元方向に移動させることができる。
【００１８】
三次元測定機本体２は、床などに設置される定盤１１上でＹ軸方向に移動可能な門型の支持枠１２を具備している。この支持枠１２は、定盤１１上でＹ軸方向に移動可能な一対の支柱１２ａ，１２ｂと、支柱１２ａ，１２ｂ間を架け渡すように水平方向に延在するビーム１２ｃと、を有している。このビーム１２ｃに沿ってコラム１３がＸ軸方向に移動し、このコラム１３には鉛直方向(Ｚ軸方向)に上下動するスライダ１４が装着されている。そして、このスライダ１４の下端にプローブ１０の測定値変位検出部Ｐが固定されている。
【００１９】
図１及び図２に示されるように、三次元測定機本体２には、プローブ１０をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させるための駆動部４０が組み込まれている。この駆動部４０は、ビーム１２ｃに沿ってＸ軸方向に延在するＸ軸駆動機構を有するＸ軸駆動部４０１Ｘと、定盤１１の一辺に沿ってＹ軸方向に延在するＹ軸駆動機構を有するＹ軸駆動部４０１Ｙと、コラム１３の延在方向に沿ってＺ軸方向に延在するＺ軸駆動機構を有するＺ軸駆動部４０１Ｚと、を有している。
【００２０】
さらに、三次元測定機本体２において、コラム１３、支持枠１２及びスライダ１４の各軸方向の位置を検出するためのスケールセンサ２５２は、Ｘ軸スケールセンサ２５２Ｘ、Ｙ軸スケールセンサ２５２Ｙ及びＺ軸スケールセンサ２５２Ｚにそれぞれ分割されている。なお、スケールセンサ２５２は、コラム１３、支持枠１２及びスライダ１４の移動量に応じたパルス信号を出力する位置センサである。
【００２１】
プローブ１０のプローブセンサ２１３は、測定子１０ａの各軸方向の変位を検出するためのＸ軸プローブセンサ２１３Ｘ、Ｙ軸プローブセンサ２１３Ｙ及びＺ軸プローブセンサ２１３Ｚにそれぞれ分割されている。なお、各プローブセンサ２１３は、スケールセンサ２５２と同様にスタイラス１０ｂの各軸方向の移動量に応じたパルス信号を出力する位置センサである。
【００２２】
さらに、三次元測定機本体２は、操作手段４又はホストコンピュータ５からの指令に応じて駆動部４０を制御する駆動制御部３１と、スケールセンサ２５２及びプローブセンサ２１３から出力されるパルス信号を計数するカウンタ部３２と、を備えている。カウンタ部３２は、スケールセンサ２５２から出力されるパルス信号をカウントして移動量を計測するスケールカウンタ３２１と、各プローブセンサ２１３から出力されるパルス信号をカウントして測定子１０ａの移動量を計測するプローブカウンタ３２２とを備える。そして、スケールカウンタ３２１及びプローブカウンタ３２２に検出された値は、ホストコンピュータ５に出力される。
【００２３】
前述した構成に基づいて、スケール部Ｓは、スケールセンサ２５２とスケールカウンタ３２１とで構成され、測定子変位検出部Ｐは、プローブセンサ２１３とプローブカウンタ３２２とで構成されている。
【００２４】
〔ホストコンピュータ５の構成〕
ホストコンピュータ５は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)や、メモリ等を備えており、駆動制御部３１に所定の指令を与えることで三次元測定機本体２を制御するものである。このホストコンピュータ５は、指令部５１と、移動量取得部５２と、測定値算出部５３と、補正行列算出部５４と、ホストコンピュータ５で用いられるデータを記憶する記憶部５５とを備える。
【００２５】
指令部５１は、駆動制御部３１に所定の指令を与え、三次元測定機本体２の駆動部４０を作動させる。これによって、具体的に、指令部５１は、駆動部４０によって測定子１０ａを測定対象物の輪郭ＣＡＤデータに基づいて移動するための位置指令値を出力する。なお、測定対象物の輪郭ＣＡＤデータは、記憶部５５に記憶されている。
【００２６】
移動量取得部５２は、カウンタ部３２にて計測された測定子１０ａの移動量（xｐ，yｐ，zｐ）及び駆動部４０の移動量（xｍ，yｍ，zｍ）を取得する。ここで、移動量取得部５２は、プローブ１０で規定されている直交座標系に基づいて、測定子１０ａの移動量を取得し、駆動部４０で規定されている直交座標系に基づいて、駆動部４０の移動量を取得する。
【００２７】
測定値算出部５３は、移動量取得部５２にて取得された測定子１０ａの移動量と駆動部４０の移動量とにより測定子１０ａの位置を算出する。なお、駆動部４０の移動量は、測定子１０ａの移動が全く生じていない場合、すなわち測定子１０ａの移動量が０の場合における測定子１０ａの位置を示すように調整されている。
【００２８】
前述した三次元測定機１にあっては、駆動部４０側の移動測定に関する座標系と測定子１０ａ側の移動測定に関する座標系とが一致していない場合、測定誤差が発生するので、測定対象物を正規に測定する前に予め補正しておくことが必要になる。
【００２９】
測定を開始するにあたって、校正基準体としての基準球６０が定盤１１上の所定位置にセットされる。なお、測定子としてはルビーからなる測定球１０ａが利用される。
【００３０】
図３に示されるように、基準球６０に測定球１０ａが少し触るようなタッチ測定により、基準球６０の中心座標を求める（ステップ１）。測定球１０ａを基準球６０に１点で点接触させた状態で行う測定（以下「１点接触測定」という）を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向から実行する（ステップ２)。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上における一点接触測定の実行を、以下「ステップ２x」、「ステップ２y」、「ステップ２z」と呼ぶ。
【００３１】
ステップ２で取得された三次元測定機１における駆動部４０側の検出値つまりスケール部Ｓによる第２の検出値と、プローブ１０側の検出値つまり測定値変位検出部Ｐによる第１の検出値を基に、補正行列の対角成分A11、A22、A33(上記［式（２´）］参照)を算出する（ステップ３）。なお、補正行列の対角成分の具体的な算出方法に関しては、後述する。
【００３２】
次に、基準球６０に測定球１０ａを押し当て、測定球１０ａの一定の押込み量をもって、基準球６０の表面上で測定球１０ａによる倣い測定を行う（ステップ４）。ステップ４で取得された三次元測定機１における駆動部４０側の検出値つまりスケール部Ｓによる第４の検出値と、プローブ１０側の検出値つまり測定値変位検出部Ｐによる第３の検出値から、補正行列の非対角成分A12、A13、A21、A23、A31、A32を算出する（ステップ５）。なお、補正行列の非対角成分の具体的な算出方法に関しては、後述する。
【００３３】
補正行列の対角成分の具体的な算出方法、つまりステップ２の詳細を、X軸方向からの1点接触測定（ステップ２x）を例にとって説明する。
【００３４】
図５に示されるように、プローブ１０の測定球１０ａがＹ軸、Ｚ軸方向に変位しないように、プローブ１０の2軸を固定する（ステップ２１x）。なお、測定球１０ａが１軸方向しか移動しないように規制する構成については、公知であり、例えば、特許第2628523号がある。
【００３５】
図５〜図７に示されるように、基準球６０の表面における法線方向から、プローブ１０の測定球１０ａを基準球６０の表面に１点で接触させるように測定球１０ａを法線方向に移動させる（ステップ２２x）。この場合、プローブ１０の測定球１０ａを、基準球６０の近接位置から基準球６０に近づくように移動させる。このとき、基準球６０に測定球１０ａが接触した後において、測定値変位検出部Ｐの検出値が所定値に達するまで移動させ、測定値変位検出部Ｐとスケール部Ｓとから出力される検出値をそれぞれ取得し続ける（ステップ２３x）。
【００３６】
そして、測定値変位検出部Ｐの検出値が所定値に達した後、測定球１０ａの移動を反転させる。その後、測定球１０ａが基準球６０から離れるまで測定球１０ａを法線方向に移動させる（ステップ２４x）。この反転後も、測定値変位検出部Ｐとスケール部Ｓとから出力される検出値を取得し続ける（ステップ２５x）。つまり、測定球１０ａが基準球６０に接触してから離れるまで、測定値変位検出部Ｐとスケール部Ｓとから出力される検出値をそれぞれ取得し続ける。
【００３７】
図７の一点鎖線で示されるように、プローブ１０の測定球１０ａを基準球６０に対してＹ軸に沿って法線方向から押し当てることで、前述したステップ２xと同様の方法によりステップ２y(図４参照)を行う。同様に、図７の二点鎖線で示されるように、スタイラス１０ｂを立てた状態で、プローブ１０の測定球１０ａを基準球６０に対しＺ軸に沿って法線方向(矢印Ａ方向)から押し当てることで、前述したステップ２yと同様の方法によりステップ２z(図４参照)を実行する。
【００３８】
測定値変位検出部Ｐから出力される第１の検出値とスケール部Ｓとから出力される第２の検出値とに基づく補正行列の対角成分A11、A22、A33の算出処理を説明する。この算出処理は、第１の補正成分算出処理部５４Ａで実行される（図２参照）。
【００３９】
ステップ2x（ステップ21x〜25x）では、測定球１０ａがY軸、Z軸方向に変位しないようにプローブ１０の２軸を固定した状態で三次元測定機本体２をX軸方向に移動させているため、スケール部Ｓ及び測定値変位検出部ＰのＹ軸、Ｚ軸方向の変位は「零」になる。また、X軸方向の変位に関しては、基準球６０に測定球１０ａが1点で接触している状態で検出値の取得を行っているため、三次元測定機１におけるスケール部Ｓによる検出値と補正行列による座標変換後のプローブ１０の測定値変位検出部Ｐによる検出値は、絶対値が等しく、符号が反転するはずである。つまり、三次元測定機検出値とプローブ検出値は、（４）式を満たすと考えられる。
【数５】
2015158387.tif 000007
ただし、
【数６】
2015158387.tif 000008
そこで、（４）式に最小二乗法などを適用して直線近似を行うことにより、補正行列の対角成分A11が容易に算出される。
【００４０】
同様の方法で、ステップ2yで取得したスケール部Ｓの検出値と測定値変位検出部Ｐの検出値から補正行列の対角成分A22が容易に算出され、ステップ2zで取得したスケール部Ｓの検出値と測定値変位検出部Ｐの検出値から補正行列の対角成分A33が容易に算出される。
【００４１】
次に、測定値変位検出部Ｐから出力される第３の検出値とスケール部Ｓとから出力される第４の検出値とに基づく補正行列の非対角成分A12、A13、A21、A23、A31、A32の算出処理を説明する。この算出処理は、第２の補正成分算出処理部５４Ｂで実行される（図２参照）。
【００４２】
ステップ４において、基準球６０に対し測定球１０ａの一定の押込み量を維持しながら、プローブ１０の測定球１０ａの中心と基準球６０の基準点(中心)との相対距離を一定にして、基準球６０の表面を測定球１０ａで倣い測定する。
【００４３】
一定の押込み量で基準球６０の倣い測定を行うことで、N組の測定値変位検出部Ｐの検出値及びスケール部Ｓの検出値が得られたとすると、i番目の検出値における半径誤差は(５)式のようになる。
【数７】
2015158387.tif 000009
ただし、
【数８】
2015158387.tif 000010
なお、(５)式で記載されたベクトルＰｍ，ＰＣ，ＰＲは、図７に示されるような関係を有している。
【００４４】
ここで、評価関数を以下の(６)式のようにする。
【数９】
2015158387.tif 000011
（６）式の評価関数を最小にするXを非線形最小二乗法などにより算出することで、補正行列の非対角成分A12、A13、A21、A23、A31、A32を算出することができる。なお、この算出は、Levenberg-Marquardt法等の一般的な解法を用いることができる。
【００４５】
このように、第１の補正成分算出処理部５４Ａと第２の補正成分算出処理部５４Ｂとで補正行列の値を求め、そして、この補正行列の値を、測定球１０ａによる正規の倣い測定の補正値として利用する。
【００４６】
この三次元測定機１及び補正行列算出方法によれば、補正行列の算出に必要な検出値を効率的に取得した上で、対角成分と非対角成分のそれぞれの算出に適した方法で個別に算出するため、補正行列の算出を容易にして、算出時間の短縮化を図り、高精度にプローブの補正行列を算出することができる。
【００４７】
本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。
【００４８】
前述したステップ２では、プローブ１０の２軸を固定した状態で１点接触測定を行っているが、固定しないで1点接触測定を行ってもよい。この場合、各軸を固定する機構を持たないプローブ１０にも本発明を適用することができる。
【００４９】
また、三次元測定機１のX軸、Y軸、Z軸に対して斜め方向から基準球６０の中心に向かって測定子１０ａを移動させて１点接触測定を行ってもよい。また、４以上の多数の方向から1点接触測定を行ってもよい。
【００５０】
また、プローブ検出値すなわち測定値変位検出部Ｐの検出値に含まれるノイズの影響を考慮して、プローブ検出値がある閾値以上の時に測定値変位検出部Ｐの検出値とスケール部Ｓの検出値を取得するようにしてもよい。
【００５１】
プローブの２軸を固定しないで１点接触測定を行った場合の補正行列の対角成分の算出は、例えば特開2013-15464号公報に記載の(５)式により補正行列を算出し、その対角成分のみを用いてもよい。
【００５２】
測定球１０ａと基準球６０は、いずれが変位してもよく、両方同時に変位してもよい。測定子としては、球を例示したが、いずれの形状であってもよい。校正基準体として球を例示したが、円柱、角柱、多角柱、これら柱体の中央に凹みをもったものであってもよい。
【００５３】
また、球の場合は、中心が基準点になり、円筒、角柱などの場合は、中心を通る対称軸が基準軸線（基準線）になる。
【符号の説明】
【００５４】
１…三次元測定機
２…三次元測定機本体
１０…プローブ
１０ａ…測定球（測定子）
１０ｂ…スタイラス
１１            定盤
１４…スライダ
４０…駆動部
５４…補正行列算出部
５４Ａ…第１の補正成分算出処理部
５４Ｂ…第２の補正成分算出処理部
６０…基準球（校正基準体）
A11、A22、A33…補正行列の対角成分
A12、A13、A21、A23、A31、A32…補正行列の非対角成分
Ｐ…測定値変位検出部
Ｓ…スケール部
【図１】
2015158387.tif 000012
【図２】
2015158387.tif 000013
【図３】
2015158387.tif 000014
【図４】
2015158387.tif 000015
【図５】
2015158387.tif 000016
【図６】
2015158387.tif 000017
【図７】
2015158387.tif 000018