(57)【要約】  プローブ（６２）を較正する方法であって、前記プローブが、機械（５０）上に取り付けられ、ワークピース接触先端（６６）を有するスタイラス（６４）を有し、プローブの第１の向きについて、プローブに関する較正情報を計算すること、およびプローブが第１の向きに対してある角度だけ配向されたときについてプローブ較正情報を得るために、較正情報をその角度だけ回転させることを含む方法が開示される。また、測定工程中にプローブを較正する方法が開示される。構成情報は、プローブヘッド軸を機械軸に関係付けるベクトル、較正マトリクス、基準データ、および慣性マトリクスを含む。スタイラス先端（６６）は、プローブの向きで基準設定することも、様々な向きで得られる基準情報から推論することもできる。回転させるステップは、機械用のコントローラ上で記憶することができるソフトウェア／コンピュータプログラムによって実施することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械に取り付けられたプローブであって、ワークピース測定先端を備えたスタイラスを有したプローブを較正する方法であって、
前記プローブの第１の向きについて、前記プローブに関する較正情報を計算し、
前記プローブが前記第１の向きに対してある角度だけ配向されたときについて前記プローブの較正情報を得るために、前記較正情報を前記角度だけ回転させる、
工程を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
機械上に取り付けられたプローブであって、ワークピース測定先端を備えたスタイラスを有し、前記機械に対して相対的に再配向可能なプローブを較正する方法であって、
機械軸に対する前記プローブのある向きで、前記プローブに関する較正情報を計算し、
測定中に、プローブ出力および機械軸出力と、機械軸に対する前記プローブの前記向きとを記録し、
機械軸に対する前記プローブの前記向きに基づいて、前記較正情報を回転させ、
前記回転された較正済み情報を前記プローブ出力に適用する、
工程を有することを特徴とする方法。
【請求項３】
前記構成情報は、プローブヘッド軸を機械軸に関係付けるベクトルを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記構成情報は、較正マトリクスを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記構成情報は、基準データを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記構成情報は、慣性マトリクスを含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記スタイラス先端が、前記プローブの前記向きで基準設定されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
スタイラス先端基準情報がルックアップテーブル内に格納されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記向きでの前記スタイラス先端の位置が、異なる向きで得られる基準情報から推論されることを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
ある向きについての前記基準情報が前記回転された較正マトリクスに適用され、決定されたデータを生成し、前記決定されたデータがルックアップテーブルに格納されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記回転させる工程がソフトウェアまたはコンピュータプログラムによって実施されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記ソフトウェアまたはコンピュータプログラムが、前記機械用のコントローラに記憶されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記スタイラスの撓みが、前記スタイラス先端部で変換されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標位置決め機械用のプローブを較正する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
座標測定機械、工作機械、多関節測定アーム（ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ａｒｍｓ）などの座標位置決め機械は、相互に移動可能なアームとテーブルを備える。そのような機械は、プローブを備え、ワークピースの検査を可能にするものである。プローブは、一般にデジタル式あるいはアナログ式に分類することができる。
【０００３】
プローブは、検査装置としての使用が可能となるためには、まず較正をしなければならない。プローブ較正の第１の態様は、プローブ接触先端を、取り付けられる機械に関連させて識別することである。これは、基準設定または認定と呼ばれることがある。検査工程中は、プローブが取り付けられている機械がワークピースに向かって駆動される。
【０００４】
デジタルプローブの場合、表面との接触によりプローブ信号の状態が（０から１に、またはその逆に）変化し、トリガ信号が発せられ、機械出力がラッチされる。機械のこのラッチされた位置を先端認定情報と共に使用し、ワークピースの位置を識別することができる。
【０００５】
アナログプロービングシステムでは、スタイラスの先端がワークピースに接触したときスタイラスが撓み、プローブにおける測定変換器が、プローブのａ軸、ｂ軸、ｃ軸と呼ぶことができる３つの直交軸に沿ったスタイラスの撓みを表す出力を生成する。先端認定情報に加えて、これらの出力を使用し、ワークピースの位置を識別することができる。表面との接触が発生したとき、プローブ信号は、例えばその値が徐々に増大するように変化する。信号が閾値を超えると、接触が発生したとみなされる。閾値は、機械振動による偽トリガの作用を最小限に抑えるように設定される。接触が発生した所を確定するために、信号強度の変化を機械軸の移動に関係付ける必要がある。これを行うための１つの方法は、プローブの電圧出力を監視し、較正マトリクスの使用によって電圧出力を３つの機械軸に沿った移動に関係付けることによってシステムを較正することである。
【０００６】
このように、デジタルプローブの場合には、必要とされることは、先端認定または基準設定工程だけである。しかし、アナログプローブについては、プローブの出力信号を機械軸の移動に関係付ける必要があり、これによってさらなる較正工程を必要とすることになる。この較正工程は、基準設定工程と、較正マトリクスを決定することが共に必要となる。これは、プローブ較正の第２の態様を形成するものである。
【０００７】
認定または基準設定の１つの方法は、機械に装着される球に、少なくとも４つの異なる円周方向の位置でスタイラスで接触することであり、これらの位置からスタイラス先端中心が確定される。
【０００８】
アナログプローブ較正を実行する１つの方法が特許文献１に記載されており、ここでは、較正用人工物が機械上に装着される。プローブは、例えば、プローブの測定装置の出力が増加して所定のレベル（閾値）を超えることにより人工物表面との接触が発生したことを示すまで、機械軸の１つに沿って人工物に向かって駆動される。スタイラスの接触が確認された後で、１組の機械のｘ、ｙ、ｚ座標およびプローブのａ、ｂ、ｃ座標データが取られる。機械の移動は、機械が、確認された接触点を越えて選択された距離を移動するまで継続し、他の１組のｘ、ｙ、ｚおよびａ、ｂ、ｃデータが取得される。
【０００９】
３軸におけるプローブの測定変換器のａ、ｂ、ｃ出力の変化は、記録され、機械軸のそれぞれに沿った機械の測定装置の変化に関係付けられる。このことは、他の２つの機械軸とすることができる２つの他の直交方向について繰り返される。これらのデータの組から、その特定のプローブの向きについてａ軸、ｂ軸、ｃ軸におけるプローブ出力を機械のｘ、ｙ、ｚ座標系に関係付けるプローブ変換マトリクスを確定することができる。プローブ撓みの、関連する機械軸成分は、関連するプローブ出力に関連するマトリクス項を乗算することによって得ることができる。
【００１０】
アナログプローブ較正を実行する他の方法が特許文献２に記載されている。
【００１１】
ワークピースの、異なる方向に向いた表面を検査することを可能とするために、プローブを機械に対して再配向することがしばしば望ましいことである。プローブは、いくつかの離散的な位置に再配向することができるインデックスタイプ、または任意の角度配向が可能な連続タイプとすることができるプローブヘッドに関して配向することができる。
【００１２】
再配向可能なプローブによって行われる測定の精度に影響を及ぼすいくつかの要因がある。それらには、軸の直角度誤差、曲がり誤差、線形誤差などの機械誤差、曲がりおよび位置決め誤差を含むプローブヘッド誤差、および曲がり誤差を含むプローブおよびスタイラス誤差がある。曲がり誤差は、一部は重力によって、また一部は加速度など動的な力によって引き起こされる。
【００１３】
【特許文献１】国際公開第００／２５０８７号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０２／０７３１２８号パンフレット
【特許文献３】欧州特許第７５９５３４号明細書
【特許文献４】米国特許第４３３３２３８号明細書
【特許文献５】米国特許第６４１２３２９号明細書
【特許文献６】欧州特許第３６０８５３号明細書
【特許文献７】国際公開第００／６０３１０号パンフレット
【特許文献８】英国特許出願第０５０８３８８．６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来、測定プローブは、その割出しを行うとき、スタイラス先端の真の場所を確定するために、プローブの各向きについて、機械軸に関して較正する必要がある。すなわち、再基準設定もしくは再認定工程が実施される。さらに、プローブがアナログの変換器である場合、基準設定ステップと共に、特定のプローブの向きについて較正マトリクスが確定される上述の較正処理を、各プローブヘッド位置（または向き）について実施しなければならない。１つのそのようなマトリクスを得るための工程を完了するためには数分かかるため、較正工程全体は、完了するのに数時間かかる可能性がある。
【００１５】
特許文献３では、現在の位置がそれらの間にある２つの位置の基準データを使用して現在の先端位置を推論することにより、再基準設定ステップが簡素化される。工程は簡素化されるものの、この方法を使用する場合、依然として複数の基準読取り値を取得する必要がある。
【００１６】
別の方法として、連続プローブヘッドについて、プローブの実際の角度位置を与えるエンコーダを用いることができる。しかし、プローブとスタイラスとの関係は、やはり確定しなければならない。したがって、プローブは、依然として各向き、または（推論が実施される場合）複数の向きで基準設定される。
【００１７】
上述の基準設定ステップは、たとえば歪みゲージまたは光学的手段によって、撓みが先端から離れた位置で検知されるタイプのスタイラスに適用される。しかし、先端位置が先端部で変換される接触プローブシステムについては、先端の位置が常に監視されるため、先端認定を１つの向きで実施することが必要なだけである。アナログプローブと共に使用されるこの第２のタイプのスタイラスについては、較正マトリクスを、やはり各向きについて確定しなければならない。
【００１８】
プローブ較正の第３の態様は、測定システムの運動に関連した内部誤差の検出および補正にかんするものである。動的たわみを決定することができる加速度計をプローブに設けることによって、そのような動的誤差を補償することが知られている。そのような補償方法の例が特許文献４および特許文献５に記載されている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、機械上に取り付けられたプローブであって、ワークピース測定先端を備えたスタイラスを有したプローブを較正する方法であって、
プローブの第１の向きについて、プローブに関する較正情報を計算し、
プローブが第１の向きに対してある角度だけ配向されたときについてプローブ較正情報を得るために、較正情報をその角度だけ回転させる、工程を有する方法を含む。
【００２０】
本発明の第２の態様は、機械上に取り付けられたプローブであって、ワークピース測定先端を備えたスタイラスを有し、機械に対して相対的に再配向可能なプローブを較正する方法であって、
機械軸に対するプローブのある向きで、プローブに関する較正情報を計算し、
測定中に、プローブ出力および機械軸出力と、機械軸に対するプローブの向きとを記録し、
機械軸に対するプローブの向きに基づいて、較正情報を回転させ、
回転された較正済み情報をプローブ出力に適用する、工程を有する方法を含む。
【００２１】
較正情報は、プローブおよび機械軸系を関係付ける較正マトリクス、プローブ軸および機械軸系と先端位置との関係を確定する基準データ、慣性マトリクス、プローブヘッド軸を機械軸に関係付けるベクトルのうちの１つまたは複数を含むことが好ましい。
【００２２】
したがって、本発明の新規の態様は、次の通りである。ヘッド／プローブ／スタイラスシステムでは、１つの向き、たとえば垂直の向きで完全に較正されることを必要とするだけである。これは、基準球など人工物上での測定を必要とすることがある。プローブのａ、ｂ、ｃ軸を機械のｘ、ｙ、ｚ軸に変換する較正マトリクスが、この向きで導出され、それによって、プローブ測定値と機械の測定値を加法的に組み合わせて、ワークピース表面で測定される点の座標を提供することが可能となる。また、このマトリクスは、その変換器の非線形性や直角度誤差などプローブの誤差を補正することができる。また、スタイラス先端は、必要に応じて、通常のように、この向きで認定（基準設定）することもできる。
【００２３】
次に、ワークピースの測定または走査動作にとって望ましい位置に、ヘッドが再配向される。この新しい向きで再配向するのではなく、ちょうど上述のように得られた較正マトリクスを、例えば機械のコントローラ内に記憶することができるプログラムによって、新たに推論された先端位置に合致するように、回転する。プログラムは、次に、この向きでのプローブの新しい軸ａ、ｂ、ｃを機械のｘ、ｙ、ｚ軸に変換する。
【００２４】
任意で、スタイラス先端は、新しい向き、例えば基準球に接して再認定することができる。これは、新しい向きでの較正マトリクスの完全な再決定より簡単な、時間のかからない作業であることに留意されたい。よくあるように、スタイラス先端が新しい向きで、たとえば重力による垂下によって引き起こされる撓みを受けている場合、この再認定によって、単に多関節ヘッドの変換器を使用することより正確に、正確な向きおよび／または先端位置を決定することができる。必要とされる較正マトリクスの回転量もまた、より正確に決定することができる。
【００２５】
各向きで再基準設定するのではなく、本発明は、特許文献３の推論態様と組み合わせ、異なる向きでの較正に必要とされる工程またはステップの数を削減することができる。
【００２６】
同じようにして、プローブの目的とする多くの向きで完全に再較正することなしに、単に新しい向きに合うようにプローブ較正マトリクスを再度回転させることによって、測定値を取得することができる。
【００２７】
いくつかのプローブシステムについては、それ以前に得られた較正マトリクスをコンピュータプログラムまたはソフトウェアによって単に回転させることが可能であり、例えば、特許文献６、特許文献７、および特許文献８に記載されているプローブについては、スタイラス先端の実際の位置が、プローブまたはヘッドに関して光学的に決定されるものである。
【００２８】
プローブと機械軸系を関係付けることに加えて、プローブヘッド軸が機械軸に沿って位置合わせされないときは、プローブヘッド軸を機械軸に関係付けることもまた必要となることがある。このように、好ましい実施形態では、プローブヘッド軸と機械軸との関係が確定され、プローブマトリクスが、得られたベクトルに沿って追加的に回転される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明について、例として、図面を参照して述べる。
【００３０】
図１は、測定機械、この例では座標測定機械すなわちＣＭＭ５０を示している。ＣＭＭ５０は、ベース５２と、ベース５２に対してｘ方向およびｙ方向に沿って移動可能なガントリ５４とを有する。ガントリ５４は、ガントリ５４に対してｚ方向に沿って移動可能であり、またそこから懸吊された測定装置５８を有した中空軸５６を含んでいる。この例における測定装置５８は、一端で中空軸５６に、またそれより遠い側の端部でプローブ６２に取り付けられるプローブヘッド６０を含む。プローブ６２は、ワークピース接触先端６６を有したスタイラス６４を有している。
【００３１】
図２ａおよび図２ｂは、一端で座標位置決め機械（図示せず）に、またその遠位端でプローブヘッド１２に取り付けられる中空軸１０を示している。プローブヘッド１２は、軸Ｄおよび軸Ｅの周りで回転する。プローブヘッド１２は、さらに先端１８を有したスタイラス１６を有するプローブ１４に接続される。スタイラス１６は、ワークピースと接触したとき撓み、この撓みはプローブによって検知される。この撓みに由来するプローブ出力ａ、ｂ、ｃは、機械出力ｘ、ｙ、ｚと組み合わされ、測定読取り値を生成する。測定システムは、スタイラス撓みの電気測定、誘導測定、磁気測定、光学測定、および容量測定を含むものである。この種のシステムの例が、特許文献６に示されている。
【００３２】
図３ａおよび図３ｂは、一端で座標位置決め機械（図示せず）に、またその遠位端でプローブヘッド１２０に取り付けられる中空軸１１０を示している。プローブヘッド１２０は、軸Ｄおよび軸Ｅの周りに回転することができる。また、プローブヘッド１２０は、先端１８０を有するスタイラス１６０を有したプローブ１４０に接続される。この例では、スタイラスの撓みはスタイラス先端部で検知される。スタイラス先端位置は光学的に測定されるものであり、ワークピースとの接触によってスタイラスが曲がり、スタイラス先端から受ける光が変化する。スタイラス先端１８０からの読取り値が所定のレベルを満たしたとき、この位置で生じるプローブ出力ａ、ｂ、ｃが機械出力ｘ、ｙ、ｚと組み合わされ、測定読取り値を生成する。このようなプロービングシステムが、特許文献７に記載されている。
【００３３】
取得されるどの測定値も正確であるように、プローブは、較正を受けることを必要とする。本発明では、これは、現在のスタイラス位置を既知の向きから推論することを可能にするいくつかのステップを必要とする。
【００３４】
本発明の範囲内に入るいくつかの実施形態がある。これらは下記で要約され、次いで順に、十分に検討される。
【００３５】
例えば、図３に関連して記載されているものなど、接触式光学システムにおいて、スタイラス先端位置を直接測定するプローブシステムについては、あるプローブ向きについて較正マトリクスを確定することを必要とし、そのプローブ向きは、次いである角度だけ回転され、その角度で配向されたときのそのプローブに関する較正マトリクスが決定される。
【００３６】
好ましい実施形態では、再配向工程は、稼働中に、すなわち測定工程中に行うことができる。これは、プローブヘッドの向きが機械軸に対して固定である状況よりも、プローブヘッドがピボットとして使用される、すなわち２つのプローブヘッド軸によってスタイラス先端が走査移動する状況にとって特に有用である。この実施形態では、較正マトリクスが確定され、たとえば機械コントローラ内に記憶される。測定工程が始まり、所定数クロックをカウントした後、コントローラは、出力読取り値、またプローブヘッドの場合には角度位置についてプローブおよび機械に問い合わせる。角度読取り値によって、コントローラがマトリクスを所与の角度位置に回転させ、回転されたマトリクスをプローブ出力に適用し、次いで、スタイラス先端、従ってワークピース表面について正確な位置を与えるように、得られた数値を機械出力に加算することが可能となる。
【００３７】
較正マトリクスを確定し、ある角度だけ回転し、その角度で配向されたときのそのプローブに関する較正マトリクスを決定することに加えて、図２に関して述べられているものなど、スタイラス先端から離れて撓みを検知することによって、スタイラス先端位置が示されるプローブシステムについては、スタイラス先端の実際の位置を確定することを必要とする。すなわち、プローブを、新しい位置で基準設定ないしは再認定する必要がある。これは、重力および／または他の動的な作用によるスタイラスの曲がりの効果が知られていないからである。
【００３８】
再基準設定工程は、プローブヘッドが再配向されるたびに基準設定ステップを実施することや、到来したそれぞれの新しい向きについて基準設定ステップを実施し、それぞれの向きが、所与のプロービングシステムについて１回だけ基準設定されるように、この情報をルックアップテーブル内に記録することや、いくつかの選択された向きで基準設定し、結果を記録し、測定されたデータ間で推論することを含めた、いくつかの方法で行うことができる。後者の方法については、基準データをルックアップテーブルに記録し、補間を実施し、この数値を較正マトリクスに適用することができ、あるいは、ルックアップテーブルで、決定されたデータ、すなわち回転された較正マトリクスに適用される基準データを格納することができ、次いで、この決定されたデータが補間工程で使用される。
【００３９】
次に、図２および図３を参照すると、ステップ（ａ）では、プローブヘッドの位置が機械座標系に関係付けられる。これを行うために、ヘッド軸ＤおよびＥの相対位置が確定され、プローブヘッドの位置および位置合わせが、中空軸に対して較正される。ステップ（ｂ）では、スタイラスの位置が機械座標系に関係付けられる。プローブは、通常、Ｄ０Ｅ０でスタイラス先端が垂直に、下向きに指している状態で、１つの位置において較正される。ステップ（ｃ）では、プローブの較正マトリクスが（ｂ）および（ａ）から推論される。ステップ（ｄ）では、推定された位置がプローブヘッド軸Ｄ、Ｅに対して回転され、現在のスタイラス位置を提供する。
【００４０】
ヘッド軸ＤおよびＥの相対位置を確定し、中空軸に対してプローブヘッドの位置および位置合わせを較正するステップにより、回転によるスタイラスの向きの変化による回転と共に較正マトリクスがそれに沿って回転されるベクトルが生成される。
【００４１】
したがって、本発明は、座標位置決め機械上でプローブを較正する方法であって、
（ａ）機械に対してプローブヘッドの位置を確定するステップと、
（ｂ）ある向きで、機械に対してスタイラス先端の位置を確定するステップと、
（ｃ）（ａ）および（ｂ）からスタイラス先端とプローブとの関係を推論することによって較正マトリクスを生成するステップと、
（ｄ）ある向きで、機械に対してスタイラス先端の位置を確定するために較正マトリクスを使用するステップとを含む方法をさらに提供する。
【００４２】
式１は、これを数学的に示すものである。
【００４３】
【数１】
2008539408.tif 000003
【００４４】
式１および図４を参照すると、
Ｈはプローブヘッドの中心を示し、ＴｉｐＤ０Ｅ０は、機械座標系に関した、スタイラス先端の較正済み位置である。
【００４５】
プローブベクトルは、ＡＤ０とスタイラス先端の間の距離に、走査プローブの場合には撓みベクトルを加えたものから確定される。
【００４６】
軸Ｅに関するプローブヘッドとスタイラス先端との関係ＡＤ０ＴｉｐＤ０Ｅを確定するために、プローブベクトルに、軸Ｅにおけるプローブの回転角であるＲｏｔＥが乗じられ、その結果が軸Ｄおよび軸Ｅについての回転の中心間の距離に加算される。軸Ｄの中心はＨであり、軸Ｅについて中心はＡＤ０であり、それらの距離はｄＤｅで示される。
【００４７】
現在のプローブ向きでのプローブヘッドとスタイラス先端との関係ＨＴｉｐＤＥを確定するために、ＨＴｉｐＤ０Ｅに、軸Ｄにおけるプローブの回転角であるＲｏｔＤが乗じられる。
【００４８】
中空軸の端部とスタイラス先端との関係を確定するために、ＨＴｉｐＤＥにヘッド位置合わせマトリクスが乗じられる。
【００４９】
プローブヘッドの中心Ｈを確定するための１つの方法は、ヘッドの向きの平面を確定する４つの測定点を取ることによるものである。第５の測定点は、Ｈが原点である球を画定する。
【００５０】
次に図５ａおよび図５ｂを参照すると、これらは、複数の指標マーク２２０を有するリング２１０と、読取りヘッド２３０とを備えたエンコーダ２００の斜視図を示している。リング２１０は、プローブヘッドの一部分に設けられ、読取りヘッド２３０は、相対的に移動可能な部分に設けられている。読取りヘッド２３０は、プローブヘッドが回転したとき、指標マークを計数する。エンコーダが予め較正済みであるとき、本例についてはＲｏｔＤおよびＲｏｔＥが既知となる。
【００５１】
図６ａおよび図６ｂは、インデックスヘッド機構３００の一部を示している。複数のボール３１０が、名目上離隔されて機構３００内に埋め込まれる。しかしながら、異なるボール３２０、３３０の中心間の距離は変わり、その結果、各インデックス位置を較正してインデックスの位置間の真の角度距離、従ってＲｏｔＤおよびＲｏｔＥを確定する必要がある。インデックスヘッドの協働部分は、ボール３１０の異なる対の間に位置する、半径方向に離隔された３つのボールまたはローラを備える。
【００５２】
接触するスタイラスの撓みは、スタイラスの先端部で、またはプローブ内で検知することができる。容量システムおよび誘導システムは、どちらの方法も使用することができ、磁気システムおよび電気システムは、プローブ内で撓みを検知し、２００５年４月２６日に出願された本発明者らの同時継続出願に係る特許文献８に記載されているような光学システムは、スタイラスの先端部で検知を行うものである。
【００５３】
撓みが先端から離れて検知される場合は、重力および／または他の動的な力によるスタイラスのたるみまたは垂下を考慮しなければならない。というのは、これがスタイラス先端の位置に影響を及ぼすからである。これを行うためには、プローブヘッドの関連した向きで、基準球の周りで少なくとも４つの測定点を取ることによって、スタイラスが認定される。
【００５４】
例として、較正は、特許文献６に示されているように、多関節プローブヘッドおよびスタイラスについて行うことができる。この明細書では、スタイラス上の歪みゲージによって、スタイラスの曲がりによる、プローブに対するスタイラス先端の撓みが検知される。あるいは、較正は、特許文献７または上述の特許文献８に記載されているように、多関節ヘッド、プローブ、およびスタイラスについて行うことができる。これらにおいては、光学センサがスタイラスに沿って光ビームを通して、スタイラスの曲がりによる、ワークピース接触（またはワークピース検知もしくは測定）スタイラス先端のプローブに対する撓みを決定する。それぞれの場合において、スタイラスの曲がりは、ワークピース表面との接触力、ワークピース走査動作中の加速による慣性力、および／または重力による垂下など、様々な力によって引き起こされるものである。
【００５５】
従来技術では、上記の段落で述べたものなど多関節ヘッドおよびスタイラスを用いて、使用しようとするヘッドの各向きで完全な較正が行われている。これは時間がかかるものであり、本発明者らは、今やそれが不要であると理解している。
【００５６】
プローブヘッドが取り付けられる機械の動きに付随した動的誤差であって、ヘッドの回転位置決めによって影響を受けない誤差は、加速度計を使用して、上述のように除くことができる。しかしながら、プローブに関連し、機械の運動によって引き起こされる、また、プローブヘッドの向きを介して機械に関係付けられる動的誤差は、特定の向きについて決定し、次いで新しい向きに回転しそれに適用することができる。このように、プローブが取り付けられる機械にそのプローブを関係付ける、測定システムのための慣性マトリクスを確定し、較正マトリクスと同じ方法で回転させることができる。
【００５７】
このように、較正情報には、較正マトリクスに関連して述べたものと同じ形で回転される慣性マトリクスを含むことができる。
【００５８】
述べられている較正方法は、プローブと物体の間の接触が、接触点で、または接触点から離れて検知される走査および接触トリガシステムを含む、多種多様なプローブシステムと共に使用するのに適している。そのようなプローブシステムは、それだけには限らないが、座標位置決め機械、工作機械、多関節測定アーム、非デカルト測定機械、およびロボットを含む、多数の測定機械上で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】測定機械を概略的に示す図である。
【図２ａ】本発明によるプローブヘッドの側立面図である。
【図２ｂ】本発明によるプローブヘッドの側立面図である。
【図３ａ】本発明による代替のプローブヘッドの側立面図である。
【図３ｂ】本発明による代替のプローブヘッドの側立面図である。
【図４】推論された位置の回転の図である。
【図５ａ】角度エンコーダの図である。
【図５ｂ】角度エンコーダの図である。
【図６ａ】インデックスプローブの一部の図である。
【図６ｂ】インデックスプローブの一部の図である。
【図１】
2008539408.tif 000004
【図２ａ】
2008539408.tif 000005
【図２ｂ】
2008539408.tif 000006
【図３ａ】
2008539408.tif 000007
【図３ｂ】
2008539408.tif 000008
【図４】
2008539408.tif 000009
【図５ａ】
2008539408.tif 000010
【図５ｂ】
2008539408.tif 000011
【図６ａ】
2008539408.tif 000012
【図６ｂ】
2008539408.tif 000013
【国際調査報告】
2008539408.tif 000014
2008539408.tif 000015