(57)【要約】【課題】形状測定装置で形状測定を行う際に測定子の押し込み量が許容範囲を超える測定エラーが生じた場合でも形状測定を継続すること。【解決手段】  測定子移動部２６は測定子２１１Ａを第１の測定経路で移動させる。経路設定部５２は第１の測定経路を設定する。移動制御部３３は第１の測定経路に沿って測定子２１１Ａが移動するように測定子移動部２６を制御する。位置検出部３１は測定子２１１Ａの位置を検出する。押し込み量検出部３２は測定子２１１Ａの押し込み量を検出する。測定結果記憶部３４は測定子の位置及び押し込み量を記憶する。押し込み量検出部２３は測定エラーを検出した場合にエラー信号を出力する。移動制御部３３は、エラー信号に応じて測定子２１１Ａの移動を停止し、第１の測定経路の始点に移動させる。そして、測定子２１１Ａが第１の測定経路の始点から終点へ押し込み量が一定で移動するように、測定子移動部２６を制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に測定子が設けられたプローブと、
前記測定子を被測定物の表面に倣う第１の測定経路で移動させる測定子移動部と、
前記被測定物の設計情報に基づいて前記第１の測定経路を設定する経路設定部と、
前記経路設定部から前記第１の測定経路を取得し、前記第１の測定経路に沿って前記測定子が移動するように前記測定子移動部を制御する移動制御部と、
前記第１の測定経路上における前記測定子の位置を検出する位置検出部と、
前記第１の測定経路上における前記測定子の前記被測定物への押し込み量を検出する押し込み量検出部と、
検出された前記測定子の位置及び押し込み量を測定結果として記憶する測定結果記憶部と、を備え、
前記押し込み量検出部は、
前記測定子の押し込み量が許容範囲を超える測定エラーが生じた場合に、エラー信号を出力し、
前記移動制御部は、
前記エラー信号に応じて前記測定子の移動を停止し、
前記測定子を、前記第１の測定経路の始点に移動させ、
前記測定子が、前記第１の測定経路の前記始点から終点へ、前記測定子の前記被測定物への押し込み量が一定で前記被測定物の表面に倣って移動するように、前記測定子移動部を制御する、
形状測定装置。
【請求項２】
前記経路設定部は、
前記第１の測定経路の前記始点から前記終点へ、前記測定子の前記被測定物への押し込み量が一定で前記被測定物の表面に倣って移動したことで記憶された測定結果を、前記測定結果記憶部から取得し、
取得した測定結果に基づいて、第２の測定経路を生成し、
前記第１の測定経路を、前記第２の測定経路に更新する、
請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記第１の測定経路が連続して複数存在する場合、
前記移動制御部は、
前記連続する複数の第１の測定経路ごとに、前記測定エラーを検出する、
請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項４】
前記連続する複数の第１の測定経路のうち、前記測定エラーが検出されたものを示すエラーフラグを記憶するエラーフラグ記憶部を更に備え、
前記押し込み量検出部は、
前記連続する複数の第１の測定経路のそれぞれについて、前記測定エラーが検出された場合に、前記エラーフラグを前記エラーフラグ記憶部に書き込み、
前記経路設定部は、
前記エラーフラグを参照して、前記連続する複数の第１の測定経路のうちで前記測定エラーが検出されたものを検出し、
前記測定エラーが検出された前記第１の測定経路の全てについて、
前記始点から前記終点へ、前記測定子の前記被測定物への押し込み量が一定で前記被測定物の表面に倣って移動したことで記憶された測定結果を、前記測定結果記憶部から取得し、
取得した前記測定結果に基づいて、第２の測定経路を生成し、
前記第１の測定経路を、前記第２の測定経路に更新する、
請求項３に記載の形状測定装置。
【請求項５】
前記移動制御部は、
前記押し込み量検出部から前記エラー信号が出力された場合、前記第１の測定経路の前記始点と前記終点との間の前記第１の測定経路上で任意の点を設定し、
前記第１の測定経路の前記始点、前記終点及び前記任意の点が属する平面内で、前記測定子を移動させる、
請求項２又は４に記載の形状測定装置。
【請求項６】
前記移動制御部は、
前記第１の測定経路の前記始点、前記終点及び前記任意の点が直線上に並ぶ場合、
前記第１の測定経路の前記始点と前記終点とを結ぶ直線の中点に直交する線と、前記第１の測定経路と、の交点を設定し、
前記第１の測定経路の前記始点、前記終点及び前記交点が属する平面内で、前記測定子を移動させる、
請求項５に記載の形状測定装置。
【請求項７】
前記移動制御部は、
前記第１の測定経路の前記始点、前記終点及び前記任意の点が直線上に並ぶ場合、
前記第１の測定経路の前記始点と前記終点とを結ぶ直線の四分割点に直交する３本の線と、前記第１の測定経路と、の３つの交点を設定し、
前記第１の測定経路の前記始点及び前記終点と、前記３つの交点のいずれかと、が属する平面内で、前記測定子を移動させる、
請求項６に記載の形状測定装置。
【請求項８】
被測定物の設計情報に基づいて設定された、プローブの先端に設けられた測定子が移動する被測定物の表面に倣った測定経路を取得し、
前記測定経路に沿って前記測定子を移動させ、
前記測定経路上における前記測定子の位置を検出し、
前記測定経路上における前記測定子の前記被測定物への押し込み量を検出し、
検出された前記測定子の位置及び押し込み量を測定結果として取得し、
前記測定子の押し込み量が許容範囲を超えた場合には、前記測定子の移動を停止し、
前記測定子を前記測定経路の始点に移動させ、
前記測定子を、前記測定経路の前記始点から終点へ、前記測定子の前記被測定物への押し込み量が一定で前記被測定物の表面に倣って移動させる、
形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状測定装置及び形状測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、物体の表面形状を測定する形状測定装置が広く使用されている。形状測定装置の一例として、プローブに設けられた測定子を被測定物の表面に倣って移動させ、被測定物の形状を測定する形状測定装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
この形状測定装置は、ＣＡＤデータ等に基づいた設計値（例えば、非一様有理Ｂスプライン（Non-Uniform Rational B-Spline）データ：以下、ＮＵＲＢＳデータと表記する）を、パラメトリック３次曲線群（Parametric Cubic Curves：以下、ＰＣＣ曲線群）と表記する）に変換する。形状測定装置は、ＰＣＣ曲線群を分割した分割ＰＣＣ曲線群から速度曲線を算出し、算出結果に基づいてプローブの移動速度を算出する。そして、形状測定装置は、算出した移動速度に基づいてプローブを移動させることで、測定子を被測定物の表面に倣って移動させる。この測定方法は、設計値倣い測定と称される（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、形状測定装置において、設計データを用いずにプローブ移動を制御する他の測定方法が知られている。この測定方法では、被測定物へのプローブの押込み量を検出する。そして、押込み量が所定の基準押込み量となるように、被測定物の表面に倣ってプローブを移動させる。この測定方法は、自律倣い測定（特許文献２）と称される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４１４２０号公報
【特許文献２】特開２００５−３４５１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、発明者らは、上述の手法には、以下の問題点が有ることを見出した。設計値倣い測定（特許文献１）では、設計値に基づいて事前に設定された測定経路に沿って、測定子を移動させる。そのため、高速な形状測定を実施することができる。しかし、被測定物へのプローブの押込み量の変化は考慮されない。そのため、設計上存在しない凹部が被測定物の表面に存在する場合、予期しない凹部の上に測定子が移動すると、測定子の押込み量が低下する。また、設計上存在しない凸部が被測定物の表面に存在する場合、予期しない凸部の上に測定子が移動すると、測定子の押込み量が増大する。その結果、測定子の押し込み量が許容範囲を超えてしまうと、測定データが取得できず、形状測定が中断してしまう。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、形状測定装置で形状測定を行う際に、測定子の押し込み量が許容範囲を超える測定エラーが生じた場合でも形状測定を継続することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様である形状測定装置は、先端に測定子が設けられたプローブと、前記測定子を被測定物の表面に倣う第１の測定経路で移動させる測定子移動部と、前記被測定物の設計情報に基づいて前記第１の測定経路を設定する経路設定部と、前記経路設定部から前記第１の測定経路を取得し、前記第１の測定経路に沿って前記測定子が移動するように前記測定子移動部を制御する移動制御部と、前記第１の測定経路上における前記測定子の位置を検出する位置検出部と、前記第１の測定経路上における前記測定子の前記被測定物への押し込み量を検出する押し込み量検出部と、検出された前記測定子の位置及び押し込み量を測定結果として記憶する測定結果記憶部と、を備え、前記押し込み量検出部は、前記測定子の押し込み量が許容範囲を超える測定エラーが生じた場合に、エラー信号を出力し、前記移動制御部は、前記エラー信号に応じて前記測定子の移動を停止し、前記測定子を、前記第１の測定経路の始点に移動させ、前記測定子が、前記第１の測定経路の前記始点から終点へ、前記測定子の前記被測定物への押し込み量が一定で前記被測定物の表面に倣って移動するように、前記測定子移動部を制御するものである。
【０００９】
本発明の第２の態様である形状測定装置は、上記の形状測定装置であって、前記経路設定部は、前記第１の測定経路の前記始点から前記終点へ、前記測定子の前記被測定物への押し込み量が一定で前記被測定物の表面に倣って移動したことで記憶された測定結果を、前記測定結果記憶部から取得し、取得した測定結果に基づいて、第２の測定経路を生成し、前記第１の測定経路を、前記第２の測定経路に更新するものである。
【００１０】
本発明の第３の態様である形状測定装置は、上記の形状測定装置であって、前記第１の測定経路が連続して複数存在する場合、前記移動制御部は、前記連続する複数の第１の測定経路ごとに、前記測定エラーを検出するものである。
【００１１】
本発明の第４の態様である形状測定装置は、上記の形状測定装置であって、前記連続する複数の第１の測定経路のうち、前記測定エラーが検出されたものを示すエラーフラグを記憶するエラーフラグ記憶部を更に備え、前記押し込み量検出部は、前記連続する複数の第１の測定経路のそれぞれについて、前記測定エラーが検出された場合に、前記エラーフラグを前記エラーフラグ記憶部に書き込み、前記経路設定部は、前記エラーフラグを参照して、前記連続する複数の第１の測定経路のうちで前記測定エラーが検出されたものを検出し、前記測定エラーが検出された前記第１の測定経路の全てについて、前記始点から前記終点へ、前記測定子の前記被測定物への押し込み量が一定で前記被測定物の表面に倣って移動したことで記憶された測定結果を、前記測定結果記憶部から取得し、取得した前記測定結果に基づいて、第２の測定経路を生成し、前記第１の測定経路を、前記第２の測定経路に更新するものである。
【００１２】
本発明の第５の態様である形状測定装置は、上記の形状測定装置であって、前記移動制御部は、前記押し込み量検出部から前記エラー信号が出力された場合、前記第１の測定経路の前記始点と前記終点との間の前記第１の測定経路上で任意の点を設定し、前記第１の測定経路の前記始点、前記終点及び前記任意の点が属する平面内で、前記測定子を移動させるものである。
【００１３】
本発明の第６の態様である形状測定装置は、上記の形状測定装置であって、前記移動制御部は、前記第１の測定経路の前記始点、前記終点及び前記任意の点が直線上に並ぶ場合、前記第１の測定経路の前記始点と前記終点とを結ぶ直線の中点に直交する線と、前記第１の測定経路と、の交点を設定し、前記第１の測定経路の前記始点、前記終点及び前記交点が属する平面内で、前記測定子を移動させるものである。
【００１４】
本発明の第７の態様である形状測定装置は、上記の形状測定装置であって、前記移動制御部は、前記第１の測定経路の前記始点、前記終点及び前記任意の点が直線上に並ぶ場合、前記第１の測定経路の前記始点と前記終点とを結ぶ直線の四分割点に直交する３本の線と、前記第１の測定経路と、の３つの交点を設定し、前記第１の測定経路の前記始点及び前記終点と、前記３つの交点のいずれかと、が属する平面内で、前記測定子を移動させるものである。
【００１５】
本発明の第８の態様である形状測定方法は、上記の形状測定装置であって、被測定物の設計情報に基づいて設定された、プローブの先端に設けられた測定子が移動する被測定物の表面に倣った測定経路を取得し、前記測定経路に沿って前記測定子を移動させ、前記測定経路上における前記測定子の位置を検出し、前記測定経路上における前記測定子の前記被測定物への押し込み量を検出し、検出された前記測定子の位置及び押し込み量を測定結果として取得し、前記測定子の押し込み量が許容範囲を超えた場合には、前記測定子の移動を停止し、前記測定子を前記測定経路の始点に移動させ、前記測定子を、前記測定経路の前記始点から終点へ、前記測定子の前記被測定物への押し込み量が一定で前記被測定物の表面に倣って移動させるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、形状測定装置で形状測定を行う際に、測定子の押し込み量が許容範囲を超える測定エラーが生じた場合でも形状測定を継続することができる。
【００１７】
本発明の上述及び他の目的、特徴、及び長所は以下の詳細な説明及び付随する図面からより完全に理解されるだろう。付随する図面は図解のためだけに示されたものであり、本発明を制限するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１にかかる三次元測定機１の構成を模式的に示す全体図である。
【図２】実施の形態１にかかる三次元測定機１の概略構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１にかかる三次元測定機１の基本的構成を示すブロック図である。
【図４】ＮＵＲＢＳ曲線とＰＣＣ曲線との関係を示す図である。
【図５】ＰＣＣ曲線の構成を模式的に示す図である。
【図６】三次元測定機１で設計値倣い測定の経路を示す１つのＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣを示す図である。
【図７】実施の形態１にかかる三次元測定機１の形状測定方法を示すフローチャートである。
【図８】ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳ及び終点ＰＦとエラー発生点ＰＥが直線上に並んでいる場合を示す図である。
【図９】ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳと終点ＰＦとの間の直線の中間点に対応するＰＣＣ曲線上の点を点ＰＡとして設定する場合を示す図である。
【図１０】ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳと終点ＰＦとの間の直線の四分割点に対応するＰＣＣ曲線上の点を点ＰＡとして設定する場合を示す図である。
【図１１】実施の形態２にかかる三次元測定機６の形状測定方法を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態３にかかる三次元測定機７の基本的構成を示すブロック図である。
【図１３】三次元測定機７での設計値倣い測定の経路の例を示すＰＣＣ曲線のセグメント構成を模式的に示す図である。
【図１４】実施の形態３にかかる三次元測定機７の形状測定方法を示すフローチャートである。
【図１５】実施の形態４にかかる三次元測定機９の基本的構成を示すブロック図である。
【図１６】実施の形態４にかかる三次元測定機９の形状測定方法を示すフローチャートである。
【図１７】実施の形態５にかかる三次元測定機１１とその周辺装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【００２０】
実施の形態１
以下では、形状測定装置の一例である、三次元測定機について説明する。図１は、実施の形態１にかかる三次元測定機１の構成を模式的に示す全体図である。図２は、実施の形態１にかかる三次元測定機１の概略構成を示すブロック図である。図３は、実施の形態１にかかる三次元測定機１の基本的構成を示すブロック図である。図１では、上方向を＋Ｚ軸方向とし、このＺ軸に直交する２軸をそれぞれＸ軸及びＹ軸として説明する。なお、当該Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向により、マシン座標系が規定される。以下の図面においても同様である。
【００２１】
図１及び２に示すように、三次元測定機１は、三次元測定機本体２、モーションコントローラ３、操作手段４及びホストコンピュータ５を有する。
【００２２】
三次元測定機本体２の構成
図１に示すように、三次元測定機本体２は、プローブ２１、測定子移動部２２及び定盤２３を有する。プローブ２１は、測定子２１１Ａ、スタイラス２１１及び支持機構２１２を有する。測定子２１１Ａは、スタイラス２１１の先端側（−Ｚ軸方向側）に設けられる。
【００２３】
支持機構２１２は、スタイラス２１１の基端側（＋Ｚ軸方向側）を支持する。支持機構２１２は、スタイラス２１１をＸ、Ｙ及びＺ軸の各軸方向に付勢することで所定位置に位置決めするように支持する。そして、支持機構２１２は、外力が加わった場合、すなわち測定子２１１Ａが被測定物ＯＢＪに当接した場合には、スタイラス２１１を一定の範囲内でＸ，Ｙ及びＺ軸の各軸方向に移動可能としている。この支持機構２１２は、具体的な図示は省略したが、スタイラス２１１の各軸方向の位置をそれぞれ検出するためのプローブセンサを有する。なお、各プローブセンサは、スタイラス２１１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。
【００２４】
測定子移動部２２は、プローブ２１を保持するとともに、プローブ２１を移動させる。測定子移動部２２は、定盤２３に立設される。図１及び図２に示すように、測定子移動部２２は、スライド機構２４及び駆動機構２５を有する。
【００２５】
スライド機構２４は、プローブ２１を保持するとともに、プローブ２１のスライド移動を可能にする機構である。スライド機構２４は、２つのコラム２４１、ビーム２４２、スライダ２４３及びラム２４４で構成される。２つのコラム２４１は、定盤２３におけるＸ軸方向の両端から＋Ｚ軸方向に延出し、Ｙ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる。ビーム２４２は、２つのコラム２４１にて支持され、Ｘ軸方向に沿って延出する。スライダ２４３は、Ｚ軸方向に沿って延出する筒状に形成され、ビーム２４２上をＸ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる。ラム２４４は、スライダ２４３の内部に挿入されるとともに、スライダ２４３の内部をＺ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる。
【００２６】
駆動機構２５は、スライド機構２４を駆動することで、プローブ２１を移動させる。駆動機構２５は、Ｘ軸駆動部２５１Ｘ、Ｙ軸駆動部２５１Ｙ及びＺ軸駆動部２５１Ｚを有する。Ｘ軸駆動部２５１Ｘは、ビーム２４２上をスライドさせて、スライダ２４３をＸ軸方向に沿って移動させる。Ｙ軸駆動部２５１Ｙは、＋Ｘ軸方向側のコラム２４１を支持するとともに、Ｙ軸方向に沿ってスライド移動させる。Ｚ軸駆動部２５１Ｚは、スライダ２４３の内部をスライドさせて、ラム２４４をＺ軸方向に沿って移動させる。具体的な図示は省略するが、Ｘ軸駆動部２５１Ｘ、Ｙ軸駆動部２５１Ｙ及びＺ軸駆動部２５１Ｚには、コラム２４１、スライダ２４３及びラム２４４の各軸方向の位置を検出するためのスケールセンサがそれぞれ設けられている。なお、スケールセンサは、コラム２４１、スライダ２４３及びラム２４４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。
【００２７】
モーションコントローラ３の構成
図２に示すように、モーションコントローラ３は、位置検出部３１、押し込み量検出部３２、移動制御部３３及び測定結果記憶部３４を有する。
【００２８】
位置検出部３１は、上述したスケールセンサから出力されるパルス信号をカウントしてスライド機構２４の移動量を計測するとともに、上述したプローブセンサから出力されるパルス信号をカウントしてスタイラス２１１の移動量を計測する。位置検出部３１は、計測したスライド機構２４及びスタイラス２１１の各移動量に基づいて、測定子２１１Ａの位置ＰＰ（以下、プローブ位置ＰＰ）を算出する。
【００２９】
押し込み量検出部３２は、位置検出部３１にて計測されたスタイラス２１１の移動量（各プローブセンサの検出値（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ））に基づいて、以下の式（１）に示すように、測定子２１１Ａの押込み量Ｅｐの絶対値を算出することができる。
【数１】
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【００３０】
移動制御部３３は、ホストコンピュータ５から、プローブ２１を駆動させるための測定経路（第１の測定経路とも称する）を取得する。取得する測定経路は、ＰＣＣコマンド（ＰＣＣデータ）にて記述される。移動制御部３３は、位置検出部３１にて算出されたプローブ位置ＰＰ及び押込み量と、取得したＰＣＣデータとに基づいて、測定子２１１Ａを被測定物ＯＢＪに押し込んだ状態で、被測定物ＯＢＪの表面に倣って測定子２１１Ａを移動させるためのプローブ指令値（速度ベクトル）を算出する。移動制御部３３は、プローブ指令値を駆動機構２５へ出力することで、プローブ２１の動作を制御する。
【００３１】
移動制御部３３は、設計値倣い測定を行う場合には、測定経路を示すＰＣＣコマンド（ＰＣＣデータ）に基づいて、プローブ２１の経路に沿った速度成分ベクトル（速度ベクトル）を算出し、算出結果をプローブ指令値として駆動機構２５へ出力する。換言すれば、移動制御部３３は、プローブ指令値により測定子移動部２６を制御することで、プローブ２１を移動させる。
【００３２】
移動制御部３３は、自律倣い測定を行う場合には、例えば既述した特許文献２に記載されるように、押し込み量検出部３２で算出される押込み量が一定となるように、プローブ２１を移動させる。
【００３３】
測定結果記憶部３４は、位置検出部３１が検出した測定子２１１Ａの位置と、押し込み量検出部３２が検出した押し込み量と、で表現される形状測定結果を記憶する。
【００３４】
操作手段４の構成
操作手段４は、例えばジョイスティックや各種のスイッチにより構成される。操作手段４は、三次元測定機１を操作するユーザと三次元測定機１との間のマン−マシンインターフェースとして設けられる。三次元測定機１を操作するユーザは、操作手段４を介して、三次元測定機１、三次元測定機本体２、モーションコントローラ３及びホストコンピュータ５に指令を与えることができる。
【００３５】
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、メモリ等を備えて構成され、モーションコントローラ３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。ホストコンピュータ５は、図２に示すように、情報取得部５１、経路設定部５２、形状解析部５３及び記憶部５４を有する。情報取得部５１は、ＣＡＤシステム（図示略）から被測定物ＯＢＪの設計情報（ＣＡＤデータや、ＮＵＲＢＳデータ等）を取得する。経路設定部５２は、情報取得部５１により取得した設計情報に基づいて、プローブ２１を移動させる経路（ＰＣＣデータ）を設定する。形状解析部５３は、モーションコントローラ３から出力された測定データに基づいて被測定物の表面形状データを算出し、算出した被測定物の表面形状データの誤差や歪み等を求める形状解析を行う。記憶部５４は、ホストコンピュータ５で用いられるデータ、被測定物ＯＢＪの形状に関する設計情報等が記憶されている。ホストコンピュータ５には、周辺機器として、キーボード６１及びマウス６３などの入力装置や、プリンタ６２などの出力装置が接続される。
【００３６】
次いで、ＰＣＣ曲線について説明する。図４は、ＮＵＲＢＳ曲線とＰＣＣ曲線との関係を示す図である。図４に示すように制御点の座標値とパラメータを有するＮＵＲＢＳデータにより、被測定物ＯＢＪの形状をＮＵＲＢＳ曲線、ＮＵＲＢＳ曲面で表現可能である。さらに、直線や平面であってもＮＵＲＢＳデータで表現可能であるので、被測定物ＯＢＪの全体形状をＮＵＲＢＳデータで一括表現可能である。従って、曲線、円弧、直線を含んだ測定子２１１Ａの移動の経路情報をＮＵＲＢＳデータで一括表現して、このＮＵＲＢＳデータに基づいてＰＣＣ曲線を生成可能である。経路情報となるＰＣＣ曲線Ｌ＿ＰＣＣは、ＮＵＲＢＳ曲線Ｌ＿ＮＵＲＢＳを、その法線方向（法線ベクトルの方向）にオフセットさせたものとなる。ここで、オフセット量ＯＦＦＳＥＴは、測定子２１１Ａの半径から基準となる押し込み量を減じた値である。このＰＣＣ曲線上を測定子２１１Ａの球の中心が通過するようにＣＰＵ４１により制御が行われる。
【００３７】
図５は、ＰＣＣ曲線の構成を模式的に示す図である。図５に示すように、ＰＣＣ曲線Ｌ＿ＰＣＣは、点Ｐにより複数のセグメントに分割される。よって、各セグメントもＰＣＣ曲線で構成される。各セグメントの終了点は、次のセグメント（ＰＣＣ曲線）の開始点となる。ここで、任意のＰＣＣ曲線の開始点の座標を（ＫＸ０、ＫＹ０、ＫＺ０）とし、そのＰＣＣ曲線における始点と終点との間の直線の長さをＤとする。このように定義すると、ＰＣＣ曲線上の任意の位置における座標｛Ｘ（Ｓ）、Ｙ（Ｓ）、Ｚ（Ｓ）｝は、以下に示す式（２）で表される。
【数２】
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【００３８】
次いで、三次元測定機１の形状測定動作について説明する。図６は、三次元測定機１で設計値倣い測定の経路を示す１つのＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣを示す図である。図６では、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点をＰＳ、終点をＰＦとしている。
【００３９】
図６では、設計値倣い測定の被測定物ＯＢＪは、紙面上方向に配置されている。三次元測定機１は、ＰＣＣ曲線で規定される測定経路ＭＰ上にプローブの測定子２１１Ａの中心が位置するようにプローブ２１を駆動する。この際、被測定物ＯＢＪの製造誤差などにより、凹部７００が存在する場合がある。凹部７００のへこみ量が大きい場合には、測定子２１１Ａが凹部７００に差し掛かったときに、測定子２１１Ａの押し込み量が許容範囲を超えてしまい、測定子２１１Ａが被測定物ＯＢＪの表面の変位に追随しきれず、測定子２１１Ａが被測定物ＯＢＪの表面から離れてしまう事態が生じる。同様に、被測定物ＯＢＪの製造誤差などにより凸部が存在する場合もある。凸部の突出量が大きい場合には、測定子２１１Ａが凸部に差し掛かったときに、測定子２１１Ａの押し込み量が許容範囲を超えてしまい、測定子２１１Ａが被測定物ＯＢＪの表面の変位に追随しきれない事態が生じる。以下では、測定子２１１Ａが被測定物ＯＢＪの表面の変位に追随しきれない事態を測定エラーと称する。測定子２１１Ａが被測定物ＯＢＪの表面の変位に追随しきれない事態が生じたことを検出したＰＣＣ曲線上の点を、エラー発生点ＰＥと称する。測定エラーが生じると、被測定物ＯＢＪの表面形状を示すデータを取得することができないため、測定が中断してしまう。なお、測定子の押し込み量の許容範囲は、例えば押し込み量を検出するセンサの検出範囲や、プローブの物理的な可動範囲により制約される。
【００４０】
本実施の形態にかかる三次元測定機１は、測定エラーが生じた際でも、測定を継続する測定方法が実行可能である。以下、三次元測定機１の形状測定方法を説明する。図７は、実施の形態１にかかる三次元測定機１の形状測定方法を示すフローチャートである。
【００４１】
ステップＳ１１
移動制御部３３は、設計値倣い測定を行うために、経路設定部５２からＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの設計値倣い測定経路ＭＰ（第１の測定経路）を読み込む。
【００４２】
ステップＳ１２
ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳから終点ＰＦへの設計値倣い測定を開始させる。移動制御部３３は、測定子２１１Ａを、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳから終点ＰＦへ、測定経路ＭＰに沿って移動させる。設計値倣い測定中、位置検出部３１は測定子２１１Ａの位置を検出し、押し込み量検出部３２は、測定子２１１Ａの被測定物ＯＢＪへの押し込み量を検出する。
【００４３】
ステップＳ１３
押し込み量検出部３２は、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳから終点ＰＦへの設計値倣い測定中、測定子２１１Ａの被測定物ＯＢＪへの押し込み量を監視する。この際、測定子２１１Ａの被測定物ＯＢＪへの押し込み量が許容範囲を超えた場合、許容範囲を超えて測定子２１１Ａを被測定物ＯＢＪへ押し込むことができない。そのため、測定子２１１Ａが被測定物ＯＢＪの表面の変位に追随しきれない。そのため、押し込み量検出部３２は、測定子２１１Ａの被測定物ＯＢＪへの押し込み量が許容範囲を超えたものとして、測定エラーとして検出する。なお、測定エラーが検出されない場合は、形状測定を終了する。測定結果は、測定結果記憶部３４に記憶される。
【００４４】
ステップＳ１４
ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳから終点ＰＦへの設計値倣い測定中、押し込み量検出部３２が測定エラーを検出した場合、移動制御部３３は、エラー発生点ＰＥで測定子２１１Ａの移動を停止させる。位置検出部３１は、エラー発生点ＰＥを記憶する。
【００４５】
ステップＳ１５
移動制御部３３は、プローブ２１を駆動し、測定子２１１Ａをエラー発生点ＰＥからＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳへ移動させる。この際、移動制御部３３は、測定子２１１Ａを設計値倣い測定の測定経路に沿って移動させる。
【００４６】
ステップＳ１６
ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳから終点ＰＦへの自律倣い測定を開始する。移動制御部３３は、測定子２１１Ａを、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳから終点ＰＦへ、測定子２１１Ａの被測定物ＯＢＪへの押し込み量が一定になるように移動させる。自律倣い測定中、位置検出部３１は測定子２１１Ａの位置を検出し、押し込み量検出部３２は、測定子２１１Ａの被測定物ＯＢＪへの押し込み量を検出する。
【００４７】
自律倣い測定を行う際、プローブ２１は、測定子２１１Ａが拘束面内で被測定物ＯＢＪの表面からの変位が一定となるように移動する必要が有る。本実施の形態では、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳ及び終点ＰＦとエラー発生点ＰＥとが属する平面を、拘束面とする。
【００４８】
なお、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳ及び終点ＰＦとエラー発生点ＰＥとがある直線上に並んでいる場合、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳ及び終点ＰＦとエラー発生点ＰＥとが属する平面は一意に定まらない。図８は、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳ及び終点ＰＦとエラー発生点ＰＥが直線上に並んでいる場合を示す図である。
【００４９】
この場合には、エラー発生点ＰＥに代えて、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳと終点ＰＦと間の、かつ、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳ及び終点ＰＦに対して直線上に並んでいない任意の点ＰＡを設定する。そして、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳ及び終点ＰＦと設定した点ＰＡとが属する平面を、拘束面とする。移動制御部３３は、以上説明した要領にて、プローブ２１の拘束面を算出する。
【００５０】
例えば、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳと終点ＰＦとの間の直線の長さをＤとして、直線の中間点に対応する点を点ＰＡとして設定する。図９は、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳと終点ＰＦとの間の直線の中間点に対応するＰＣＣ曲線上の点を点ＰＡとして設定する場合を示す図である。点ＰＡは、中間点で始点ＰＳと終点ＰＦとの間の直線に直交する線と、測定経路ＭＰと、の交点である。
【００５１】
また、例えば、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳと終点ＰＦとの間の直線の長さをＤとして、直線の四分割点に対応する点ＰＡ１〜ＰＡ３のいずれかを点ＰＡとして設定する。図１０は、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの始点ＰＳと終点ＰＦとの間の直線の四分割点に対応するＰＣＣ曲線上の点を点ＰＡとして設定する場合を示す図である。点ＰＡ１〜３は、四分割点で始点ＰＳと終点ＰＦとの間の直線に直交する３本線と、測定経路ＭＰと、の３つの交点である。
【００５２】
ステップＳ１６で自律倣い測定が終了したならば、形状測定を終了する。測定結果は、測定結果記憶部３４に記憶される。
【００５３】
以上説明したように、三次元測定機１は、まず、高速で形状測定を行うため設計値倣い測定を開始する。そして、設計値倣い測定中に、被測定物の凹部などにより、測定経路に沿って移動する測定子が被測定物の表面の変位に追随しきれない場合、測定エラーを検出する。そして、測定エラーを検出すると、測定方法を自律倣い測定に切り替え、測定エラーが起きた区間の形状測定を再実行する。これにより、三次元測定機１は、測定エラーが発生した場合でも、中断することなく形状測定を継続することができる。
【００５４】
なお、自律倣い測定においては上述のように拘束面を算出するため、自律倣い測定の測定経路は設計値倣い測定の測定経路と異なるが、おおむね設計値倣い測定での測定結果に近似する測定結果を得ることができる。
【００５５】
実施の形態２
次いで、実施の形態２にかかる三次元測定機６について説明する。三次元測定機６は、実施の形態１にかかる三次元測定機１の変形例である。三次元測定機６は、測定エラーが検出されて自律倣い測定が行われた場合、自律倣い測定の結果に基づいて設計値倣いの測定経路を再設定する機能を有する。三次元測定機６の構成は、三次元測定機１と同様であるので、説明を省略する。
【００５６】
三次元測定機６の形状測定動作について説明する。図１１は、実施の形態２にかかる三次元測定機６の形状測定方法を示すフローチャートである。図１１では、図７に示すステップＳ１６の後に、ステップＳ２１及びＳ２２を追加した手順を有する。ステップＳ１１〜Ｓ１６は、三次元測定機１（図７を参照）と同様であるので、説明を省略する。以下、ステップＳ２１及びＳ２２について説明する。
【００５７】
ステップＳ２１
経路設定部５２は、自律倣い測定の結果を、モーションコントローラ３から取得する。経路設定部５２は、取得した自律倣い測定の結果に基づいて、新規にＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの新規の設計値倣い測定経路ＭＰＣ（第２の測定経路）を生成する。
【００５８】
ステップＳ２２
経路設定部５２は、生成した新規のＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの設計値倣い測定経路ＭＰＣで、既存のＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣの設計値倣い測定経路ＭＰを更新する（ＭＰ＝ＭＰＣ）。その後、ステップＳ１１に戻る。
【００５９】
以上、本実施の形態にかかる三次元測定機６では、測定エラーが検出されて自律倣い測定が行われた場合、自律倣い測定の結果に基づいて設計値倣いの測定経路を更新することができる。その結果、更新された測定経路に沿って設計値倣い測定を行うことで、被測定物のエラー発生点ＰＥ付近で表面の変位に追随しきれない事態が生じても、設計値倣い測定のエラー発生による測定の中断を抑制することができる。
【００６０】
実施の形態３
次いで、実施の形態３にかかる三次元測定機７について説明する。三次元測定機７は、実施の形態１にかかる三次元測定機１の変形例である。三次元測定機７は、実施の形態１で説明した形状測定を、連続する複数のＰＣＣ曲線のセグメントで行うことができる。
【００６１】
図１２は、実施の形態３にかかる三次元測定機７の基本的構成を示すブロック図である。三次元測定機７は、三次元測定機１のモーションコントローラ３を、モーションコントローラ８に置換したものである。モーションコントローラ８は、三次元測定機１のモーションコントローラ３に、パラメータ設定部３５を追加した構成を有する。三次元測定機７のその他の構成は、三次元測定機１と同様であるので、説明を省略する。
【００６２】
パラメータ設定部３５は、測定経路を構成する複数のＰＣＣ曲線のセグメントの番号を示すパラメータｉを設定し、かつ確認することができる。ｉは、２以上の整数である。
【００６３】
まず、三次元測定機７の設計値倣い測定について説明する。図１３は、三次元測定機７での設計値倣い測定の経路の例を示すＰＣＣ曲線のセグメント構成を模式的に示す図である。図１３に示す例では、測定経路は、点Ｐ１と点Ｐ７との間で、６つのＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ１〜ＰＣＣ６に分けられている。ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ１〜ＰＣＣ６に対応する測定経路を、それぞれＭＰ１〜ＭＰ６とする。測定経路ＭＰ１〜ＭＰ６は、連続した複数の測定経路として理解することができる。ＰＣＣ曲線のセグメントの総数をｎ（ｎは、２以上の整数）とし、ＰＣＣ曲線のセグメントの番号を示すパラメータｉは１≦ｉ≦ｎである。この場合、ｉ番目のＰＣＣ曲線のセグメントの始点はＰｉ、終点はＰ（ｉ＋１）である。
【００６４】
図１３では、ｎ＝６である。よって、この例では、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ１の始点は、点Ｐ１となる。ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ１の終点とＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ２の始点とは同一の点Ｐ２である。ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ２の終点とＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ３の始点とは、同一の点Ｐ３である。ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ３の終点とＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ４の始点とは、同一の点Ｐ４である。ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ４の終点とＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ５の始点とは、同一の点Ｐ５である。ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ５の終点とＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ６の始点とは、同一の点Ｐ６である。ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ６の終点は、点Ｐ７である。
【００６５】
図１３では、設計値倣い測定の被測定物ＯＢＪは、紙面上方向に配置されている。三次元測定機７は、それぞれのＰＣＣ曲線のセグメントで、実施の形態１で説明した形状測定を行う。図１３には、３番目のセグメントに凹部７０１が存在する。
【００６６】
次いで、三次元測定機７の形状測定動作について説明する。図１４は、実施の形態３にかかる三次元測定機７の形状測定方法を示すフローチャートである。
【００６７】
ステップＳ３１
パラメータ設定部３５は、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｉの番号を示すパラメータｉを「１」に設定する。
【００６８】
ステップＳ３２
パラメータ設定部３５は、パラメータｉがＰＣＣ曲線のセグメントの総数ｎよりも大きいかを判定する。ここでは、パラメータｉが（ｎ＋１）と等しい（ｉ＝ｎ＋１）かを判定する。パラメータｉが（ｎ＋１）と等しい（ｉ＝ｎ＋１）場合、形状測定を終了する。形状測定の結果は、測定結果記憶部３４に記憶される。
【００６９】
ステップＳ３３
パラメータｉが（ｎ＋１）と異なる（ｉ≠ｎ＋１）場合、移動制御部３３は、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｉの設計値倣い測定を行うために、経路設定部５２からＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｉの設計値倣い測定経路ＭＰｉ（第１の測定経路）を読み込む。
【００７０】
ステップＳ３４
ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｉの始点Ｐｉから終点Ｐ（ｉ＋１）への設計値倣い測定を開始させる。移動制御部３３は、測定子２１１Ａを、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｉの始点Ｐｉから終点Ｐ（ｉ＋１）へ、測定経路ＭＰｉに沿って移動させる。設計値倣い測定中、位置検出部３１は測定子２１１Ａの位置を検出し、押し込み量検出部３２は、測定子２１１Ａの被測定物ＯＢＪへの押し込み量を検出する。
【００７１】
ステップＳ３５
押し込み量検出部３２は、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｉの始点Ｐｉから終点Ｐ（ｉ＋１）への設計値倣い測定中、測定子２１１Ａの被測定物ＯＢＪへの押し込み量を監視する。そして、図７のステップＳ１３と同様に、押し込み量検出部３２は、測定子２１１Ａの被測定物ＯＢＪへの押し込み量が許容範囲外となった場合を測定エラーとして検出する。図１３の例では、３番目のＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ３でエラーが検出される。被測定物ＯＢＪへの押し込み量の許容範囲は、上述の式（１）に示す押し込み量の絶対値を用いて、例えば以下の式（３）に示す範囲とすることができる。なお、式（３）において、単位はｍｍである。
【数３】
2015102502.tif 000005
【００７２】
ステップＳ３６
ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｉの始点Ｐｉから終点Ｐ（ｉ＋１）への設計値倣い測定中、押し込み量検出部３２が測定エラーを検出した場合、移動制御部３３は、エラー発生点ＰＥで測定を停止する。位置検出部３１は、エラー発生点ＰＥを記憶する。
【００７３】
ステップＳ３７
移動制御部３３は、プローブ２１を駆動し、測定子２１１Ａをエラー発生点ＰＥからＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｉの始点Ｐｉへ移動させる。この際、移動制御部３３は、測定子２１１Ａを設計値倣い測定の測定経路ＭＰｉに沿って移動させる。
【００７４】
ステップＳ３８
ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｉの始点Ｐｉから終点Ｐ（ｉ＋１）への自律倣い測定を開始する。移動制御部３３は、測定子２１１Ａを、ＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｉの始点Ｐｉから終点Ｐ（ｉ＋１）へ、測定子２１１Ａの被測定物ＯＢＪへの押し込み量が一定になるように移動させる。自律倣い測定中、位置検出部３１は測定子２１１Ａの位置を検出し、押し込み量検出部３２は、測定子２１１Ａの被測定物ＯＢＪへの押し込み量を検出する。
【００７５】
ステップＳ３９
ステップＳ３５で測定エラーが検出されない場合、又は、ステップＳ３８での自律倣い測定の終了後、パラメータ設定部３５はパラメータｉに「１」を加算（ｉ＝ｉ＋１）する。その後、ステップＳ３２に戻る。
【００７６】
なお、上述では、３番目のＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣ３で測定エラーが発生する例について説明したが、２以上のＰＣＣ曲線のセグメントで測定エラーが発生する場合が有ることは、いうまでもない。
【００７７】
以上説明したように、三次元測定機７は、連続する複数のＰＣＣ曲線のセグメントについて高速で形状測定を行うため、設計値倣い測定を開始する。そして、設計値倣い測定中に、例えば被測定物の凹部などにより、測定経路に沿って移動する測定子が被測定物の表面の変位に追随しきれない場合、測定エラーを検出する。そして、測定エラーを検出すると、測定方法を自律倣い測定に切り替え、測定エラーが起きたセグメントの形状測定を再実行する。つまり、三次元測定機７は、測定エラーが発生したセグメントについては、設計値倣い測定に代えて、自律倣い測定を行う。その結果、測定エラーが発生したセグメントが存在しても、中断することなく、連続する複数のＰＣＣ曲線のセグメントについて形状測定を行うことができる。
【００７８】
実施の形態４
次いで、実施の形態４にかかる三次元測定機９について説明する。三次元測定機９は、実施の形態３にかかる三次元測定機７の変形例である。三次元測定機９は、三次元測定機９における連続する複数のＰＣＣ曲線のセグメントでの形状測定の後、測定エラーが検出されたＰＣＣ曲線のセグメントの設計値倣いの測定経路を自律倣い測定の結果に基づいて再設定する機能を有する。
【００７９】
図１５は、実施の形態４にかかる三次元測定機９の基本的構成を示すブロック図である。三次元測定機９は、三次元測定機７のモーションコントローラ８を、モーションコントローラ１０に置換したものである。モーションコントローラ１０は、三次元測定機７のモーションコントローラ８に、エラーフラグ記憶部３６を追加したものである。三次元測定機９のその他の構成は、三次元測定機７と同様であるので、説明を省略する。
【００８０】
エラーフラグ記憶部３６は、複数のＰＣＣ曲線のセグメントの形状測定中に測定エラーが検出された場合、押し込み量検出部３２が出力するエラーフラグを記憶する。
【００８１】
次いで、三次元測定機９の形状測定動作について説明する。図１６は、実施の形態４にかかる三次元測定機９の形状測定方法を示すフローチャートである。図１６では、図１４のステップＳ３１とステップＳ３２との間にステップＳ４１を挿入し、図１４のステップＳ３８とステップＳ３９との間にステップＳ４２を挿入し、かつ、ステップＳ４３〜Ｓ４５を追加した構成を有する。図１６では、ステップＳ３６〜Ｓ３８は図１４と同様であるので、図面の簡略化のため、簡略表示している。以下、ステップＳ４１〜Ｓ４５について説明する。
【００８２】
ステップＳ４１
ステップＳ３１の後、押し込み量検出部３２は、エラーフラグＥＦｉを「０」に設定する。押し込み量検出部３２は、エラーフラグＥＦｉとして「０」をエラーフラグ記憶部３６に書き込む。
【００８３】
ステップＳ４２
ステップＳ３８の後、押し込み量検出部３２は、エラーフラグＥＦｉを「１」に設定する。押し込み量検出部３２は、エラーフラグＥＦｉとして「１」をエラーフラグ記憶部３６に書き込む。なお、エラーフラグＥＦｉとして「１」をエラーフラグ記憶部３６に書き込むことを、単にエラーフラグをエラーフラグ記憶部３６に書き込むとも称する。
【００８４】
ステップＳ４３
ステップＳ３２でパラメータｉが（ｎ＋１）と等しい（ｉ＝ｎ＋１）場合、経路設定部５２は、エラーフラグ記憶部３６に書き込まれたエラーフラグＥＦ１〜ＥＦｎを参照する。経路設定部５２は、エラーフラグＥＦ１〜ＥＦｎが全て「０」であるかを確認する。
【００８５】
ステップＳ４４
経路設定部５２は、エラーフラグＥＦ１〜ＥＦｎのうち、「１」のものが有る場合には、エラーフラグが「１」であるＰＣＣ曲線のセグメントの自律倣い測定の結果を、モーションコントローラ１０から取得する。ここでは、エラーフラグが「１」であるＰＣＣ曲線のセグメントの番号をｋ（ｋは、１≦ｋ≦ｎの整数）とする。経路設定部５２は、取得した自律倣い測定の結果に基づいて、エラーフラグが「１」であるＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｋの設計値倣い測定経路ＭＰＣｋ（第２の測定経路）を生成する。
【００８６】
ステップＳ４５
経路設定部５２は、エラーフラグが「１」であるＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｋについて生成した新規に設計値倣い測定経路で、既存のＰＣＣ曲線のセグメントＰＣＣｋの設計値倣い測定経路ＭＰｋを更新する（ＭＰｋ＝ＭＰＣｋ）。その後、ステップＳ３１に戻る。
【００８７】
以上、本実施の形態にかかる三次元測定機９では、測定エラーが検出されて自律倣い測定が行われた場合、自律倣い測定の結果に基づいて、測定エラーが発生したＰＣＣ曲線のセグメントの設計値倣いの測定経路を更新することができる。その結果、更新された測定経路に沿って設計値倣い測定を行うことで、連続する複数のＰＣＣ曲線での設計値倣い測定において測定エラーが発生したＰＣＣ曲線のセグメントが存在する場合でも、形状測定を継続することができる。
【００８８】
実施の形態５
次いで、実施の形態５にかかる三次元測定機１１について説明する。図１７は、実施の形態５にかかる三次元測定機１１とその周辺装置を示すブロック図である。三次元測定機１１は、上述の実施の形態にかかる三次元測定機１、６、７及び９のいずれかを適用することができる。以下、図１７を参照して、設計データから精度よく測定経路を算出する方法の一例を説明する。なお、図１７では、図面の簡略化のため、本実施の形態にかかる簡易的に設計値倣いの測定の測定経路を得る手法の理解に必要な構成のみを表示している。
【００８９】
ＮＵＲＢＳ曲線は、ＣＡＤ１０１などの設計支援手段において、被測定物の形状を表現する自由曲線データとして用いられる。データ変換装置１０２は、ＣＡＤ１０１からＮＵＲＢＳ曲線を取得する。そして、データ変換装置１０２は、ＮＵＲＢＳ曲線上の点を抽出し、点群データＧＷＳへ変換する。なお、ＮＵＲＢＳ曲線上の点を抽出し、点群データＧＷＳへ変換する変換動作は、ホストコンピュータ５が行ってもよい。この場合、ホストコンピュータ５はデータ変換装置１０２と同等の装置である、又は、ホストコンピュータ５がデータ変換装置１０２を含むものとして理解することができる。
【００９０】
しかし、データ変換装置１０２で、ＮＵＲＢＳ曲線を点群データＧＷＳへ変換するには、膨大な計算所要が必要である。そのため、データ変換装置１０２は、大規模かつ高価な装置になる傾向が有る。三次元測定機のユーザの資力等を勘案した場合、ＣＡＤやデータ変換装置１０２を用いずに、設計値倣いの測定の測定経路を得ることができることが望ましい。
【００９１】
そのため、本実施の形態では、簡易的に設計値倣いの測定の測定経路を得る手法について説明する。
【００９２】
三次元測定機１１は、ＣＡＤの３次元モデルなどが利用できない場合に、被測定物を形状測定した測定結果１０３又は被測定物の形状を示す理論計算点データ１０４を用いて、三次元測定機１１で使用するＰＣＣ曲線を生成する。
【００９３】
以下、測定結果１０３を用いる場合について説明する。三次元測定機１１で被測定物を形状測定した測定結果１０３は、例えば、ホストコンピュータ５の記憶部５４に記憶されている。測定結果１０３は、例えばマスターワークを測定した場合の測定結果を用いる
【００９４】
測定結果１０３は、三次元測定機１１で被測定物を形状測定して得られた複数の測定点の  集合で構成されたデータである。１つの測定点ＰＭのデータは、それぞれのＸ、Ｙ、Ｚ座標を用い、（ＸＭ、ＹＭ、ＺＭ）で記述することができる。測定点ＰＭのデータは、被測定物の表面の位置を示すデータである。また、測定点に対応する法線方向は、測定子２１１Ａの中心座標の基準位置と、スタイラス２１１の移動量を示す各プローブセンサの検出値（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）と、を結ぶ方向と一致する。これにより、単位法線ベクトルを求めることができる。その結果、測定点ＰＭと単位法線ベクトルとから、点群データＧＷＳを得ることができる。
【００９５】
次いで、理論計算点データ１０４を用いる場合について説明する。被測定物の形状を示す理論計算点は、例えば被測定物のＣＡＤ１０１や設計図面などからの設計情報より得ることができる。理論計算点データ１０４は、例えば、ＣＡＤ１０１又はホストコンピュータ５で算出され、ホストコンピュータ５の記憶部５４に記憶される。理論計算点データ１０４は、非測定物の形状が球、円筒、平面などの簡単な図形要素で表現又は近似できる場合、非測定物の表面にスパイラル状や正弦波状の測定経路を設定し、設定した測定経路上の点群を求める。例えば、非測定物の表面を球とした場合、測定経路上のある点の座標とし、球の中心からその点に向かう方向の単位ベクトルを法線ベクトルとすることで、点群データＧＷＳを得ることができる。非測定物の表面を円筒とした場合には、円筒の断面内で円筒の中心軸から円筒の表面に向かう方向が法線ベクトル方向とすればよい。非測定物の表面を平面とした場合には、平面の法線に沿って、かつ、非測定物の内部から外部に向かう方向を法線ベクトル方向とすればよい。
【００９６】
上記いずれの場合でも、複数の測定点ＰＭと、これに対応する法線ベクトルとを組み合わせることで、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の座標及び法線ベクトルを包含するデータに統合できる。また、理論計算点の場合も同様に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の座標及び法線ベクトルを包含するデータに統合できる。
【００９７】
統合したデータに基づいて各点のオフセット処理を行うことで、ＰＣＣ曲線群を得ることができる。
【００９８】
以上のように、本実施の形態によれば、既存の形状測定結果と被測定物の理論計算点とから、簡易にＰＣＣ曲線群を得ることができる。これにより、ＮＵＲＢＳデータから点群データＧＷＳを得るための専用設備を必要としないため、三次元測定機を安価に運用することが可能となる。
【００９９】
なお、上述の法線ベクトルを求める方法は例示に過ぎず、他の方法を用いて法線ベクトルを求めることを妨げない。
【０１００】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、三次元測定機について説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、上述の実施の形態にかかる形状測定は、三次元測定機以外の任意の形状測定装置に適用することができる。
【０１０１】
上述の実施の形態では、プローブの移動経路としてＰＣＣ曲線を用いたが、これは例示に過ぎない。よって、ＰＣＣ以外の３次曲線や４次以上の曲線をプローブの移動経路として用いることが可能であることは言うまでもない。ＰＣＣ以外の３次曲線や４次以上の曲線を適用して、上述の実施の形態にかかる形状測定装置及び形状測定方法を実行することが可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１、６、７、９、１１  三次元測定機
２  三次元測定機本体
３  モーションコントローラ
３、８、１０  モーションコントローラ
４  操作手段
５  ホストコンピュータ
２１  プローブ
２２  測定子移動部
２３  定盤
２４  スライド機構
２５  駆動機構
３１  位置検出部
３２  押し込み量検出部
３３  移動制御部
３４  測定結果記憶部
３５  パラメータ設定部
３６  エラーフラグ記憶部
５１  情報取得部
５２  経路設定部
５３  形状解析部
５４  記憶部
１００  ＣＡＤ
１０２  データ変換装置
１０３  測定結果
１０４  理論計算点データ
２１１  スタイラス
２１１Ａ  測定子
２１２  支持機構
２４１  コラム
２４２  ビーム
２４３  スライダ
２４４  ラム
２５１Ｘ  Ｘ軸駆動部
２５１Ｙ  Ｙ軸駆動部
２５１Ｚ  Ｚ軸駆動部
７００、７０１  凹部
ＥＦ１〜ＥＦ６  エラーフラグ
ＧＷＳ  点群データ
Ｌ＿ＮＵＲＢＳ  ＮＵＲＢＳ曲線
Ｌ＿ＰＣＣ  ＰＣＣ曲線
ＭＰ、ＭＰＣ、ＭＰ１〜ＭＰ６、ＭＰＣ１〜ＭＰＣ６  測定経路
ＯＢＪ  被測定物
ＰＣＣ、ＰＣＣ１〜ＰＣＣ６  ＰＣＣ曲線のセグメント
ＰＡ、ＰＡ１〜ＰＡ３、Ｐ１〜Ｐ７  点
ＰＥ  エラー発生点
ＰＦ  終点
ＰＳ  始点
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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