(57)【要約】【課題】座標測定装置ならびに座標測定装置を用いて測定する方法【解決手段】本発明は座標測定装置（１０）を用いて加工物の幾何形状を測定する方法およびこの装置自体に関する。本発明によれば、測定作業は異なる種類の装置を必要とすることなく最適に実行され、これにより関連作業に対して最適利用である１つまたは複数のセンサを使用できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動横軸を備え、および加工物の表面上の測定点を記録する１つまたは複数のセンサを有する座標測定装置を用いて加工物の幾何形状を測定する方法であって、
画像処理センサおよび／または切換走査システムおよび／または測定走査システムおよび／または前記画像処理センサに組み込まれたレーザ近接センサおよび／または別個のレーザ近接センサおよび／または白色光干渉計および／または触知／光センサデバイスを備え、
前記成形された走査要素の位置は、前記画像処理センサにより直接決定され、および／または点状の動作干渉計センサおよび／または一体の回転軸を有する点状の動作干渉計センサおよび／または湾曲した視野方向を有する点状の動作干渉計センサおよび／またはＸ線センサおよび／または色焦点センサおよび／または共焦点走査測定ヘッドが、前記センサとして設定され、
使用されるセンサの種類または数は、それぞれ個々の測定作業に対して設計される、方法。
【請求項２】
１つまたは複数のセンサが、交換インタフェースに装着され、手動または自動で交換される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記画像処理センサ用に選択されるカメラが、使用されるモニタまたは画像を表示するために使用されるモニタ断面部の解像度より高い解像度（ピクセル数）を有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
全体画像の特定断面部に場合によってアクセスできるカメラが使用される、少なくとも請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記表示ウィンドウの大きさにまで拡大される、前記全体画像の１つの断面部だけは、前記座標測定装置の生の画像または観測される画像内に表示される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記測定対象物と前記モニタ画像との間の倍率は、ソフトウェアにより前記カメラ画像の前記選択された断面部を変更することにより制御され、および／または前記生の画像も前記同様の方法で表示される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記測定対象物とモニタ画像との間の倍率は、ソフトウェアによりカメラ画像の前記選択された断面部を変更することにより制御され、および／または前記生の画像も前記同様の方法で表示され、および前記断面部振幅の操作は、好ましくは回転ノブまたはソフトウェアコントローラにより実行される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
高解像度カメラを使用する場合、前記画像または画像断面部はモニタの低い解像度においてのみ表示されるが、前記カメラの最高解像度は、前記デジタル画像処理のためにバックグラウンドで利用される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
画像処理の前記結像光学系の実際の光学的倍率は比較的低く（通常１倍、しかし最大でも５倍）、高解像度の光学的効果は、前記低解像度のモニタ上の前記高解像度カメラ画像の１つの断面部のみの表示により達成される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
複数の、ただし少なくとも２つのカメラは、光学ビーム経路内にミラー系を介して組み込まれ、前記同一の結像対物レンズを利用する、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
レーザ近接センサがさらに組み込まれ、前記同一の結像対物レンズを同様に利用する、少なくとも請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
異なるチップサイズおよび同一ピクセル数を備えるかまたは異なるピクセル数および同一チップサイズまたはこの両方を備える様々なカメラが使用される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
追加の拡大または追加の縮小要素が各カメラビーム経路内に組み込まれる、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記それぞれのカメラビームに分割するために使用される光学スプリッタは、すべてのカメラが前記同一の光強度を受けるように設計される、請求項１０ないし１３のいずれかいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
明視野ビーム経路が前記全体システムに追加して組み込まれる、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
評価または表示範囲の解像度に対応する画像点の必要な数は、高解像度カメラにより記録された画像から再サンプリングして計算される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記測定点またはビデオ画像またはＸ線画像および前記対応する位置、ならびに前記座標測定装置の他の技術的パラメータは、前記座標測定装置の１つまたは複数のセンサを用いて記録および記憶され、この後の評価に利用される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
測定対象物の複数の部分的画像が、
前記画像処理センサを用いて個々に測定され、結合されて、前記全体測定対象物の全体画像または前記全体対象物の部分を生成し、
記憶され、
後に個別の評価コンピュータでの評価に利用される、少なくとも請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記座標測定装置の移動位置および／または前記画像処理センサの画像および／または前記Ｘ線センサの画像および／または前記触知センサの走査点および／または前記レーザセンサの走査点および／または別の技術的パラメータを含む、全体的な測定シーケンスは、記憶およびこの後のコンピュータ操作において補正され、あるいは、前記測定装置自体の含まれる追加の評価によりおよび／または別個のコンピュータにおけるオフライン評価により補足される、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記カメラの視野は前記所望の評価範囲（画像処理ウィンドウ）を選択することにより、前記測定対象物の画定された領域を１回で記録するには不十分である場合に画像処理センサが使用されるときは、画像は複数の部分画像から生成され、この後測定画像としてユーザに示され、評価に利用される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記画像処理センサを用いて測定するとき、
１．前記測定目的物の存在が検出されるまで、センサ、特に画像処理センサを、直線、螺旋形、蛇行、円形、確率的または別の幾何形状の探索路全体にわたって、前記座標測定装置の前記測定範囲内で前記測定目的物を探索することと、
２．前記測定対象物の外側輪郭を走査する（前記測定対象物の外側輪郭の幾何形状および位置を記録するための輪郭追跡）ことと、
３．前記画像処理センサを用いるラスタリングまた他のセンサを用いる走査により、前記外側輪郭内に配置される前記測定点を場合によって記録することと、
の各ステップが順次実行される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記画像処理ビーム経路の前記照射デバイスの特性、すなわち、前記測定装置のオペレータインタフェースのデフォルト値における前記照射強度の依存性は、前記画像処理センサを用いて前記対応するデフォルト値で照射強度を測定することにより記録される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記特性は、様々な照射チャネルの光強度の制御を実行するライトボックスに記憶される、少なくとも請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記座標測定装置の前記照射システムの光特性は、標準対象物または反射挙動に関して校正されている対象物について測定することにより、複数の装置に対して標準化され、この結果、これら装置間のプログラムの移動性が保証される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記以前に測定された光特性は、前記座標測定装置の動作の間の補正計算に対して、線形特性がオペレータに対して利用可能である（前記デフォルト値および照射強度はこの後線形な相互関係に従う）ように考慮に入れられる、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記線形特性の向上は補正係数により複数の装置に対して平衡な状態をもたらす、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
画像処理センサを備える前記座標測定装置の動作に対するプログラムの処理の間に、個々の位置を測定するとき、
ａ．前記照射源または前記プログラムに記憶された照射源の所定の強度を調整することと。
ｂ．前記画像処理センサを用いて前記照射強度を測定し、この測定値が前記記憶された所望の値またはデフォルト値に一致するがどうかをチェックすることと、
ｃ．前記所望値と実際値とのずれが一定量を超える場合、照射強度の前記デフォルト値は、前記照射システムの前記記録された特性に従って線形補正または補正され、これにより前記プログラムに記憶される前記所望の強度値を得るようにすることと、
ｄ．前記所望の対象物特性を測定することと、
ｅ．このシーケンスを前記プログラムの仕様に従って繰り返すことと、
の各ステップを実行する、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
調整手順が実施された後に、前記光制御手順を実現する目的で、第１画像だけが前記強度を記録するために記録され、第２画像が測定を実行するために記録される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
複数の特性設定が前記座標測定装置内に記憶され、この特性設定は他の座標測定装置の１つ上の前記座標測定装置の測定プログラムの処理のための別の類似の座標測定装置の挙動に一致する、請求項２２ないし２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
加工物表面の前記輪郭は１つおよび／または複数のセンサを用いて記録される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
所定の所望の輪郭に対する直接比較が、前記座標測定装置の前記１つまたは複数のセンサにより測定された前記輪郭を用いて実行される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
所望の輪郭と実際の輪郭との間の自動的適合が、測定された実際の輪郭と所望の輪郭とのずれの評価の間になされる、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記所望の輪郭と実際の輪郭との間の相対位置の変化とは別に、
曲率が維持される間において、前記輪郭断面部の長さは所望の長さに対応して変化し、および／または前記輪郭の曲率は、前記実際の輪郭の前記輪郭長さが維持される間に変化し、これにより、前記所望の輪郭と実際の輪郭との間の前記最適の適合の間に、最適有効範囲が前記所望の輪郭を用いて達成されるようにする、請求項３１または３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記実際および所望の輪郭の間、または輪郭の交点または円形構造または他の反復構造といった個々に特徴付けられる、実際および所望の輪郭のグループの間の前記適合は実行され、これにより、前記所望の輪郭を備える最適な有効範囲を達成するために、前記実際の輪郭の変形が生成される、請求項３０ないし３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
円筒形外被表面に前記所望の輪郭を備える最適有効範囲を生成するために、前記実際の輪郭は部分的に回転されるかまたはねじでクランプされる、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記所望または実際の輪郭に割当てられる許容差ゾーンは、前記所望の輪郭と実際の輪郭の間のずれの前記評価の間において評価される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記許容差ゾーンは、測定値許容差、形状許容差および位置許容差に関して、ＣＡＤ図面などの図面の測定値データから自動的に計算される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
複数の許容差ゾーンは各所望または実際の輪郭セグメントに対して割り当てられる、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
前記許容差ゾーンシステムに従って、複数の異なる位置、測定および／または幾何形状の許容差の状態が、グループに結合される複数の所望または実際の輪郭領域、および／または所望の完全な加工物の所望および実際の輪郭に関して、自動的に連続して評価される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４０】
前記様々な所望／実際に輪郭の比較の最も不都合な結果は、各所望または実際の輪郭セグメントの前面にそれぞれの許容差ゾーンと共に表示される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
自動焦点測定点が、自動焦点モードにおいて画像処理センサにより複数の半透明層上の複数の評価範囲に対して同時に生成される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
１つまたは複数の輪郭線に沿った走査が、走査モードにおいてレーザ近接センサにより前記測定対象物上で実行される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
前記座標測定装置の位置制御回路が、
前記制御レーザ近接センサの偏向表示に依存して、前記レーザ近接センサの偏向が一定を維持し、および前記座標測定装置の軸は、この目的のために、前記レーザ近接センサの測定方向に垂直またはほぼ垂直に移動する、ように制御される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記座標測定装置を用いて、
ａ．前記測定対象物上またはこの対象物上に固定して割当てられた特定の球体における、１つまたは複数、好ましくは３つの参照マークの位置を測定することと、
ｂ．前記座標測定装置の前記コンピュータにこの位置を記憶することと、
ｃ．１つまたは複数のセンサによりアクセス可能である、前記測定対象物上の任意の所望の点を測定することと、
ｄ．前記座標測定装置の測定容積内での前記測定対象物の前記位置を、手動であるいは例えば組み込まれた回転軸または回転ピボット軸によって変更することと、
ｅ．前記参照マークを再度測定し、前記座標測定装置の前記測定容積内における前記参照マークの変更された位置を決定することと、
ｆ．最小のずれが前記ソフトウェア内の前記参照マーク間に存在するように、それぞれの参照マークを内部で平衡させることと、
ｇ．前記座標測定装置の１つまたは複数のセンサを用いて前記測定対象物上の別の点を測定することと、
ｈ．任意の回数で上述の手順を繰り返すことと、
ｉ．前記測定サイクルの間に記録される座標系内の前記測定対象物の前記すべての測定点を一緒にして評価することと、
の各ステップを実行する、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
球体などの前記参照マークは１つのセンサにより測定され、および前記加工物に関する前記測定はこの他のセンサの１つにより実行される、少なくとも請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
触知／光センサがセンサとして使用され、
前記触知／光センサでは、センサ走査球体などの成形された走査要素の前記位置決定は、前記画像処理センサを用いる測定によって直接実行され、
前記触知／光センサは、別のすでに存在する座標軸上の前記センサの調整軸（座標軸）を用いて位置決定され、
前記光ビーム経路に対する前記触知／光センサの相対移動は前記センサのそれぞれの位置において可能である、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
前記触知センサの前記成形された走査要素の前記所望の球体または所望の円筒形などの前記所望の幾何形状からの前記ずれは、外部測定中心において高精度で記録され、前記座標測定装置を使用する場合には、これらのずれを用いて補正される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
前記成形された走査要素の理想的な所望の幾何形状からの前記実際の幾何形状のずれは、前記座標測定装置内の高精度に校正された標準についての測定により記録され、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
様々なセンサまたは走査要素を交換するための交換用デバイスが設けられる、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
前記交換用デバイスは、別個の調整軸により前記座標測定装置の前記測定容積内に駆動される、少なくとも請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記調整軸はスピンドルドライブを用いて構成される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５２】
前記調整軸は２つのストップを備えるドライブを用いて実現される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５３】
前記座標測定装置の設置場所における温度変動に起因する不良動作を補償するために、１つまたは複数の位置に様々なセンサを取り付けるのに役立つ機械構成要素の温度が測定され、
前記対応する機械構成要素の膨張が、前記様々なセンサにより記録される前記測定点を計算するときに考慮に入れられる、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５４】
前記温度補償は線形乗算により実行される、少なくとも請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記測定対象物は、前記測定手順の間に回転軸にクランプされ、
前記回転軸またはクランピングにより生成される前記測定結果は、全体評価に含まれる、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５６】
前記測定対象物は回転軸内に配置される先端と反対側先端との間に収容される、少なくとも請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記測定対象物は前記先端と反対側先端との間にクランプされるとき、前記反対側先端は、前記測定対象物に接触する末端スイッチにより決定される偏向が生じるまで、自動的に駆動される、請求項５５または５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記反対側先端は引張りバネにより前記測定対象物に押し付けられる、請求項５５ないし５７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５９】
相互に近接して配置された前記同一種類の複数の触知センサは、前記座標測定装置の共通の機械軸上に適用される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６０】
前記複数の触知センサは、回転ピボットユニット上に配置される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６１】
前記走査動作において１つの軸上に配置された前記複数の触知センサにより、加工物の表面上の輪郭が同時に記録される、請求項５９または６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記座標測定装置の座標軸の移動が、前記走査モードにおいて少なくとも１つのセンサにより、好ましくは、１つのセンサにより排他的に制御される、請求項５９ないし６１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６３】
複数の測定トラックを生成する測定点が別のセンサにより同時に記録される、請求項５９ないし６２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６４】
前記マルチセンサ配置の前記回転ピボット結合の前記制御は、前記個々のセンサの平均偏向の差により制御される、請求項５９ないし６１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６５】
前記マルチセンサ配置は歯車の歯面またはカムシャフトのカムを測定するために使用され、前記複数の測定トラックは各測定手順に対して同時に生成される、請求項５９ないし６４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６６】
前記レーザ近接センサおよび前記画像処理センサは、加工物の測定の間に、外側輪郭が前記画像処理センサにより測定されるように、使用され、
前記座標測定装置の前記軸は、前記レーザ近接センサにより、前記画像処理センサは測定される前記加工物の輪郭の前記領域内に焦点を合わせるように、同時に追跡される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６７】
前記焦点合わせは、回転対称ツールが前記測定対象物として使用されるとき、この回転対称ツールを回転させることにより実現される、少なくとも請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記焦点合わせは、非回転対称ツールが前記測定対象物として使用されるとき、この非回転対称ツールの測定の間、前記座標測定装置のＺ軸を調整することにより実現される、少なくとも請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
前記画像処理センサの前記画像評価は、前記カメラの画像の繰返し頻度と同一頻度で実行される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７０】
リアルタイムビデオにおける真円度測定を実現するために、前記測定対象物は、測定の間において回転軸を用いて回転され、前記測定対象物の外側縁上の前記カメラ測定点の前記頻度を用いて記録および評価される、少なくとも請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記画像処理センサまたはＸ線センサの信号対雑音比を改善するために、前記積分時間は十分に低い信号対雑音比が生成されるまで延長される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７２】
前記積分時間は、十分に良好な画像が記憶され、およびさらに処理され、同時に画像の前記画像点の強度は所望の値まで上昇するまで、延長される、少なくとも請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
画像処理センサのズーム光学系を備えるレーザ近接光学系が共通ビーム経路を利用する、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７４】
前記使用されるズーム光学系の前記動作距離が調整可能である、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記レーザ近接センサの前記開口および／または動作距離および画像処理センサ光学系を修正する前置光学要素は、選択的に交換可能である、請求項７３または７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記光学系は、前記光学部品を交換することにより前記レーザ近接センサの動作に関して最適化される、請求項７３ないし７５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７７】
前記前置光学要素は磁気インタフェースを介して前記ズーム光学系に接続される、請求項７３ないし７６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７８】
前記前置光学要素は、前記触知センサにも使用されるセンサデバイス交換器により交換されることができる、請求項７３ないし７７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７９】
前記画像処理センサに対して最適なコントラストを生成するために、複数画像が様々な照射源を使用して連続して記録され、
最適なコントラストを備える領域が各画像から除去され、これら領域を結合して最適なコントラストを有する全体画像を生成する、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８０】
暗視野の照射の様々な照射方向および／または暗視野の照射の様々な照射角度を使用して、および／または明視野の照射を使用して、前記同一対象物または対象物断面部の様々な画像を記録し、最適なコントラストを有する個々の画像の前記領域を結合して全体画像を生成する、請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
同一位置において近接して最適なコントラストを有する前記ピクセルは、前記結果として得られる全体画像の各ピクセルに対し、または前記全体画像の各結果として得られる各位置に対して、様々な照射を有する前記個々の画像から選択される、請求項７９または８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記最適なコントラストの前記評価は、前記それぞれの観測ピクセルと隣接ピクセルとの間の前記振幅の差を決定することにより実行される、少なくとも請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】
走査手順が、
すでに測定された焦点からの外挿により次の測定点の予測位置を理論的に計算し、これを新しい自動焦点により正確に確認し、ユーザ仕様に従ってこの手順を複数回数繰り返すことによって、自動焦点式センサを用いて材料表面上で実行できる、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８４】
２つの最後に測定された測定点の線形外挿が、前記次の測定点の前記外挿において使用される、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８５】
前記最後に測定された２つまたはこれ以上の点の多項式補間が、測定される前記新しい点の外挿において使用される、請求項８３または８４に記載の方法。
【請求項８６】
各焦点合わせ手順の間に複数の焦点が同時に測定され、これにより一連の測定点が生成される、請求項８３ないし８５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８７】
これら一連の測定点の複数が間隔を空けずに配置され、この結果、完全な輪郭の走査が実現される、少なくとも請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
それぞれ異なる照射または放射強度を用いて対象物領域の複数画像が記録され、この後、これらを結合して全体画像を生成し、これにより、画像処理センサまたはＸ線断層撮影センサを用いて記録される画像の質を最適する、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８９】
各個別の画像の前記画像点の振幅（ピクセル）は、有効と定義される振幅範囲（通常０から２４５の間）内に配置される、少なくとも請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
特に強く光る（例えば、＞２４５）と見なすことができる振幅の値を備える前記画像点の振幅は評価において考慮に入れられない、請求項８８または８９に記載の方法。
【請求項９１】
前記標準化画像点振幅からの複数の有効画像点の存在するとき、平均値が生成される、少なくとも請求項８８または８９に記載の方法。
【請求項９２】
前記対応する計算は、前記使用された放射または照射強度に対して標準化される振幅値を生成する、請求項８８ないし９１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９３】
可動横軸を備え、および加工物の表面上の測定点を記録する１つまたは複数のセンサ（３０）を有する座標測定装置（１０）であって、
画像処理センサシステム（１６８、２６０、２７６）および／または切換走査システムおよび／または測定走査システム（３０）および／または前記画像処理センサに組み込まれたレーザ近接センサ（２６２、２７８）および／または別個のレーザ近接センサ（２９０）および／または白色光干渉計および／または触知／光センサデバイスを備え、
前記成形された走査要素の位置は前記画像処理センサ（２０８）により直接決定され、および／または点状の動作干渉計センサおよび／または一体の回転軸を有する点状の動作干渉計センサおよび／または湾曲した視野方向を有する点状の動作干渉計センサおよび／またはＸ線センサ（３０８，３１４）および／または色焦点センサおよび／または共焦点走査測定ヘッドが前記センサとして取り付けられている、座標測定装置。
【請求項９４】
１つまたは複数のセンサ（３４、３６、３８）が交換インタフェースに設けられ、手動または自動で交換できる、請求項９３に記載の座標測定装置。
【請求項９５】
前記画像処理センサの前記カメラ（４８）は、使用されるモニタ（５２）または画像表示に使用されるモニタ断面部の解像度より高い解像度（ピクセル数）を有する、請求項９３または９４に記載の座標測定装置。
【請求項９６】
前記全体画像の特定断面部に選択的にアクセスできるカメラ、例えばＣＭＯＳカメラが使用される、請求項９３ないし９５のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項９７】
前記全体画像の１つの断面部だけが、前記座標測定装置の生の画像または観測される画像内に表示できる、請求項９３ないし９６のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項９８】
前記測定対象物（１６）と前記モニタ画像との間の前記倍率は、ソフトウェアにより前記カメラ画像の前記選択された断面部を変更し、および／または前記生の画像を前記同様の方法で表示することにより制御される、請求項９３ないし９７のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項９９】
前記測定対象物（１６）と前記モニタ画像との間の前記倍率は、ソフトウェアにより前記カメラ画像の前記選択された断面部を変更することにより制御され、および／または前記生の画像は、前記同様の方法で表示でき、および前記断面部サイズを操作するために回転ノブ（５４）または存在するソフトウェアコントローラに接続される、請求項９３ないし９８のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１００】
前記標準ビデオ規格より高解像度、例えば１２００×６００ピクセルを有するカメラが前記画像処理センサ用に使用でき、
前記カメラ画像はグラフィックカードまたは低解像度を有するグラフィック設定を有するコンピュータモニタ（５２）に表示でき、
前記高解像度カメラのフルサイズに対応して割り当てられた画像メモリを有する画像処理コンピュータがデジタル画像処理のためにバックグラウンドで使用される、請求項９３ないし９９のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１０１】
前記画像処理センサ（４８）の画像光学系の前記実際の光学的倍率は比較的低く（通常１倍、しかし最大でも５倍）、高解像度の光学的効果は、前記低解像度のモニタ（５２）上の前記高解像度カメラ画像の１つの断面部のみの表示を備えている、請求項９３ないし１００のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１０２】
複数の、ただし少なくとも２つのカメラ（４８、５８）は、光学ビーム経路内にミラー系（５６）を介して組み込まれ、これらカメラのビーム経路は前記同一の結像対物レンズ（４６）を利用する、請求項９３ないし１０１のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１０３】
前記同一の結像対物レンズ（４６）を利用するレーザ近接センサ（６０）が、追加でまたは少なくとも別の1つのミラー（６４）を介して組み込まれている、請求項１０２に記載の座標測定装置。
【請求項１０４】
異なるチップサイズおよび同一ピクセル数を備えるかまたは異なるピクセル数および同一チップサイズまたはこの両方を備えるカメラ（４８、５８）を使用できる、請求項１００ないし１０３のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１０５】
後置拡大光学系（６２）または縮小光学系が各カメラビーム経路内に組み込まれている、請求項１００ないし１０４のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１０６】
前記それぞれのカメラビームに分割するために使用される光学スプリッタ（５６、６６）は、これらスプリッタの透過および反射に関して、すべてのカメラ（４８、５８）が前記同一の光強度を受けるように設計されている、請求項１００ないし１０５のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１０７】
明視野ビーム経路（６０、６４）が前記全体システムに追加して組み込まれている、請求項１００ないし１０６のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１０８】
前記座標測定装置は、測定対象物（９６）の複数の個々に測定された部分画像（１０２、１０４、１０６、１０８）を記憶するための画像メモリを備え、またこれら全てのメモリ領域に一緒にアクセスでき、この領域が単一の全体画像であるか否かを評価できる、画像処理評価コンピュータを備えている、請求項１００ないし１０７のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１０９】
前記座標測定装置は、
前記座標測定装置の駆動位置用のメモリ、および／または画像処理センサの画像用のメモリ、および／またはＸ線センサの画像用のメモリ、および／または前記レーザセンサの前記走査点用のメモリ、および／または前記座標測定装置の別の技術的パラメータ用のメモリを備え、
また、前記測定された値を接続された評価コンピュータにより記録した後に、全体評価を実行できる可能性を備えている、請求項１００ないし１０８のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１１０】
画像処理メモリが実装され、このメモリ内には画像処理センサの画像用の複数のサブメモリが正しい位置に結合され、
前記座標測定装置内に含まれる前記画像処理センサの前記位置は、オペレータの対する前記標準および対応する表示を読み取ることにより、単一の全体画像の表示が生成されるように構成されている、請求項１００ないし１０９のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１１１】
前記様々な照射源の前記特性用のメモリが前記座標測定装置内に存在し、
前記照射強度をリアルタイムで調整するための単一経路を有するこのメモリは、それぞれの照射源に割り当てされ、これにより、この特性メモリに依存して、前記デフォルト値を補正する、請求項１００ないし１０３のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１１２】
好ましくは３つの参照マークが、前記測定対象物（１９０）上に適用され、および／または球体の形状の複数の、好ましくは３つの参照マークを有する支持フレーム（１８４、１８６、１８８）が、前記測定対象物を収容するために存在し、または対応する参照マークまたは特徴は前記測定対象物上に取り付けるための設けられている、請求項１００ないし１１１のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１１３】
前記加工物フレームは回転または回転ピボット軸にクランプされている、請求項１１２に記載の座標測定装置。
【請求項１１４】
前記参照フレーム（１９１）の任意の所望数の位置の前記参照マーク（１８４、１８６、１８８）の前記測定された位置用のメモリが、前記座標測定装置内に備えられている、請求項１１２または１１３に記載の座標測定装置。
【請求項１１５】
前記触知／光センサ（２０６）では、前記成形された走査要素（２１２）の前記位置決定は、前記画像処理センサ（２０８）を用いる測定によって直接実行され、
前記触知／光センサは、別のすでに存在する座標軸（２１６）上のセンサの横軸（２１０）（座標軸）を用いて位置決定され、
前記光ビーム経路に対する前記触知／光センサの相対移動は前記センサのそれぞれの位置において可能である、請求項１１２ないし１１４のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１１６】
触知センサの前記成形された走査要素の幾何形状ずれ用のメモリが設けられ、このメモリは前記幾何形状の前記特徴を決定する前記評価コンピュータに接続されている、請求項１００ないし１１５のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１１７】
様々なセンサ（３４、３６、３８）または走査要素を交換するための交換用デバイス（４２）が設けられている、請求項１００ないし１１５のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１１８】
前記交換用デバイス（４２）は、別個の調整軸（４４）により前記座標測定装置の前記測定容積内に駆動される、請求項１００ないし１１７のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１１９】
前記調整軸（４４）はスピンドルドライブを用いて実現されている、請求項１００ないし１１８のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１２０】
前記調整軸（４４）は２つのストップを備えるドライブを用いて実現されている、請求項１００ないし１１９のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１２１】
様々なセンサ（２１８、２２０）を取り付けるのに役立つ機械構成要素（２４４）が、１つまたは複数の温度センサ（２２６）を備え、
前記センサは前記座標測定装置の前記評価コンピュータに接続されている、請求項１００ないし１２０のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１２２】
前記測定対象物は、前記測定手順の間、回転軸にクランプされ、
前記回転軸の前記測定結果は前記全体評価に含むことができる、請求項１００ないし１２１のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１２３】
前記測定対象物は回転軸内に配置される先端（２３２）と反対側先端（２３４）との間に収容されている、請求項１２２に記載の座標測定装置。
【請求項１２４】
前記測定対象物は前記先端（２３２）と反対側先端（２３４）との間にクランプされるとき、前記反対側先端は、前記測定対象物に接触する末端スイッチ（２３２）により決定される偏向が生じるまで、自動的に駆動されることができる、請求項１２３に記載の座標測定装置。
【請求項１２５】
前記反対側先端（２３４）は付勢されたバネ（２４０）により前記測定対象物に押し付けられる、請求項１２３または１２４に記載の座標測定装置。
【請求項１２６】
前記同一種類の複数の触知センサ（２４８、２５０、２５２）は、前記座標測定装置の機械軸上（２５４）上に相互に近接して配置されている、請求項１００ないし１２５のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１２７】
前記同一種類の複数の触知センサ（２４８、２５０、２５２）は、回転ピボットユニット上に配置されている、請求項９３ないし１２６のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１２８】
マルチセンサ配置の第１検知デバイスが前記制御部の前記位置制御回路に接続され、別のセンサは前記座標測定装置の位置測定電子回路に接続されている、請求項１２６または１２７に記載の座標測定装置。
【請求項１２９】
ズーム光学系（２８２）を備えるレーザ近接光学系（２７８）が画像処理（２７６）のための共通ビーム経路を形成している、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１３０】
前記使用されるズーム光学系（２８２）の前記動作距離は、調整レンズグループにより同様に調整可能である、前記全ての請求項のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１３１】
前置光学要素（２８６）は選択的に交換されることができる、請求項１２８ないし１３０のいずれか１項に記載の座標測定装置。
【請求項１３２】
前記光学系は、前置光学要素（２８６）を交換することにより前記レーザ近接センサ（２７８）の動作に関して最適化される、少なくとも請求項１３１に記載の座標測定装置。
【請求項１３３】
前記前置光学要素（２８６）は磁気インタフェースを介して前記ズーム光学系（２８２）に接続されている、請求項１３１に記載の座標測定装置。
【請求項１３４】
前記前置光学要素（２８６）は、前記触知センサに使用されるセンサデバイス交換器により交換されることができる、請求項１３１に記載の座標測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動横軸を備え、および加工物の表面上の測定点を記録するための１つまたは複数のセンサを有する加工物の幾何形状を測定する座標測定装置に関する。本発明はまた、可動横軸を備え、および加工物の表面上の測定点を記録するための１つまたは複数のセンサを有する座標測定装置を用いて加工物の幾何形状を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
座標測定装置は、加工物の幾何形状特性を測定または対象物を測定するための１つまたは複数の機械的可動軸を有する測定装置であると理解される。これらの座標測定装置は加工物の表面上の幾何形状測定点を記録するセンサを装備している。従来技術の大部分は、単なる触知センサを備える、すなわち、測定点が触知センサと加工物表面の接触により生成される、座標測定装置を含む。光センサを備える座標測定装置もまた公知であり、この装置では、測定点は光電子画像処理またはレーザ近接センサにより決定される。座標測定装置はまた、これらのセンサのいくつかを相互に組み合わせることにより、ユーザに各種のオプションを提供することは公知である。
【０００３】
座標測定技術の概要は発行物ＤＥ．Ｚ．：「技術ライブラリ、工業用途における座標測定技術、近代産業発行者((The Library of Technology, Coordinate Measuring Technology in Industrial Applicaion, Modern Industry Publishers)」２０３巻（ＩＳＢＮ３−４７８−９３２１２−２）：ＤＥ．Ｚ．「技術ライブラリ、工業用途におけるマルチセンサ座標測定技術、近代産業発行者((The Library of Technology, Multisensor Coordinate Measuring Technonogy, Modern Industry Publishers)」２４８巻（ＩＳＢＮ３−４７８−９３２９０−４）に記載されている。
【０００４】
通常使用される座標測定装置は個々の測定作業に対して最適に構成されておらず、この結果として、異なる設計の複数の装置が必要とされる状況がたびたび発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、座標測定装置と、基本的に異なる設計の複数の装置が必要とされるような個々の測定作業に対する最適設定が保証される方法で、座標測定装置を用いて加工物の幾何形状を測定する方法と、をさらに開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、本発明によれば、測定対象物に到達するために必要とされるセンサのすべてを備えた座標測定装置により達成される。これらセンサは、選択的に取り付けまたは取り外されるか、または対応するセンサ交換システムによって動作中に自動的に交換される。これにより、複雑な加工物の幾何形状の順応性のある測定が可能である。当然であるが、装置上の対応する数の選択されたセンサを取り付け、この構成を用いて加工物を測定することも同様に可能である。
【０００７】
可動横軸を備え、および加工物の表面上の測定点を記録する１つまたは複数のセンサを有する、加工物の幾何形状を測定する座標測定装置が提案される。この装置は、画像処理センサおよび／または切換走査システムおよび／または測定走査システムおよび／または画像処理センサに組み込まれたレーザ近接センサおよび／または個別のレーザ近接センサおよび／または白色光干渉計および／または触知／光センサデバイスを備え、成形された走査要素の位置は画像処理センサにより直接決定され、および／または点状の動作干渉計センサおよび／または一体の回転軸を有する点状の動作干渉計センサおよび／または湾曲した視野方向を有する点状の動作干渉計センサおよび／またはＸ線センサおよび／または色焦点センサおよび／または共焦点走査測定ヘッドがセンサとして取り付けられる。ここに、使用されるセンサの種類または数は、それぞれ個々の測定作業に対して設計される。
【０００８】
したがって、可動横軸を備え、および加工物の表面上の測定点を記録する１つまたは複数のセンサを有する、座標測定装置を用いて加工物の幾何形状を測定する方法は、画像処理センサおよび／または切換走査システムおよび／または測定走査システムおよび／または画像処理センサに組み込まれたレーザ近接センサおよび／または個別のレーザ近接センサおよび／または白色光干渉計および／または触知／光センサデバイスを備え、成形される走査要素の位置は画像処理センサにより直接決定され、および／または点状の動作干渉計センサおよび／または一体の回転軸を有する点状の動作干渉計センサおよび／または傾斜した視野方向を有する点状の動作干渉計センサおよび／またはＸ線センサおよび／または色焦点センサおよび／または共焦点走査測定ヘッドがセンサとして取り付けられ、使用されるセンサの種類または数は個々の測定作業に応じて選択できる、ことを特徴とする。
【０００９】
さらに、上述の基本的な目的の範囲を越える細部の問題が、このような座標測定装置の設計によって発生する。これらは以下に説明され、これらの問題を解決するための方法が説明される。
【００１０】
座標測定装置において画像処理センサを利用する場合、ユーザは様々な倍率を設定する必要がある。これは最適化コストならびに高画質を有する光学系を必要とし、このことは他の方法で必要とされるズーム光学系により達成されることは極めて困難であることにより否定される。しかし、これは、さらに独自に開発される本発明の概念に基づき、画像表示に使用されるモニタまたはモニタ断面部の解像度より高い解像度（ピクセル数）を有する画像処理センサを有するカメラを選択することにより解決できる。カメラはまた全体画像の特定断面部への最適アクセス機能を備えることができる。このとき、座標測定装置の生の画像または観測される画像における全体画像の一断面部のみを、個々の表示ウィンドウまたはモニタの大きさに拡大して表示することが可能である。結果として、ユーザは、彼等自身の考えによる画像の拡大断面部の選択が可能である。測定される対象物とモニタ画像との間の倍率は、ソフトウェアによりカメラ画像の選択された断面部を変更するかまたは同様に生の画像を表示することにより制御できる。これはまた、座標測定装置の制御システムに組み込まれた回転ノブによりまたはソフトウェアコントローラによって、必要に応じて操作できる。また、高解像度カメラが使用される場合に低解像度のみを備える画像または画像断面部の表示は可能であるが、正確度を増すためにバックグラウンドで処理するデジタル画像用のカメラの最大解像度を使用する。画像処理の画像光学系の実際の光学的倍率はここでは比較的低く（通常１倍、最大で５倍）、高解像度の光学的効果は、低解像度モニタ上の高解像度カメラの一断面部を単に表示することにより達成される。
【００１１】
上述の動作モードの強化は、光学ビーム経路内にミラー系を介する複数の（少なくとも２つの）カメラを組み込みおよび同一の結像対物レンズを利用することにある。加えて、レーザ近接センサを組み込み、同一結像対物レンズを利用できる。このようにして、ユーザは、異なるインタフェースあるいは異なるチップサイズおよび同一ピクセル数を備えるかまたは異なるピクセル数および同一チップサイズ、またはこの両方を備える様々なカメラを選択することにより、異なる倍率を実現できる。同様に、ビーム経路内に、ミラー系を介して同一の結像対物レンズを利用できる、レーザ近接センサをここでは追加して組み込むことができる。異なるカメラチップを選択することで達成される倍率の範囲がこれでも十分ではない場合、カメラビーム経路に光学構成部品として対応する追加の拡大または追加の縮小要素を各カメラに組み込むことがさらに可能である。
【００１２】
画質評価における困難性をもたらす、照射強度の差が測定目的物の均一な照射強度において異なるカメラで発生することを防止するために、異なるカメラに対するビーム経路を分割する光学スプリッタ（例えば鏡）が、すべてのカメラが同一の比例した光強度を受けるように構成される。これは、使用される光学スプリッタ、特にビームスプリッタに対する反射または透過の度合いを選択することにより達成される。加えて、このシステムは、合成した明視野入射光ビーム経路により拡張される。同様に、この明視野入射光ビーム経路は、ビームスプリッタなどの対応する寸法とされた光スピリッタによって実現される。
【００１３】
特定の問題は、選択される画像記録解像度が、選択される画像記録解像度の整数倍または整数分の１ではないことにある。１つの解像度から他の解像度への適用は、高解像度カメラを用いて撮影された画像からの再サンプリングにより実行される。評価または表示範囲の解像度に対応する必要な数の画像点が計算される。
【００１４】
公知の座標測定装置の使用における別の問題は、加工物の測定に対するプログラムが一度生成されると、プログラムはこの後修正されるか、またはすでに取得された測定結果からこの後の特徴が生成されるという事実にある。これに応じて対応する技術のデータはもはや利用できないため、これは当分野の現在の技術によると不可能である。この問題は、本発明によれば、座標測定装置の１つまたは複数のセンサにより測定される測定点またはビデオ画像またはＸ線画像を記録および記憶し、ならびにこれらの対応する位置と、測定シーケンスの間における、座標測定装置の利用される照射システム、光強度などのデフォルト値といった他の技術的パラメータとを記録および記憶し、この後の評価に対してこれらを利用可能にすることにより解決される。この上述の動作モードと同様に、画像処理センサを用いて測定対象物の複数の部分画像を個別に測定すること、およびこれらを結合して、全体の測定対象物の全体画像または全体の測定対象物の部分断面部からなる全体の画像を形成することもまた可能である。この画像を個別のワークステーションに記憶し、後で評価できる。この目的のために、画像の記録に使用された座標測定装置の校正パラメータは同様に記憶され、評価ソフトウェアにより新しく利用される。オフラインのラスタ走査が可能にされる。
【００１５】
上述の動作モードの修正形態では、座標測定装置の動作位置および／または画像処理センサの画像および／またはＸ線センサの画像および／または触知センサの走査点および／またはレーザセンサの走査点および／または別の技術的パラメータを含む、全体的な測定シーケンスの記憶が同様に可能であり、この結果、これらを次の評価に対して利用可能にする。この後の評価の間において、新しい測定結果は利用可能な測定点および技術的パラメータから生成され、これらはまた測定装置を含むことにより測定装置において直接確認でき、別の測定目的物に適用するための実際の測定プログラムもまた最適化および修正できる。
【００１６】
カメラの視野が所望の評価範囲（画像処理ウィンドウ）を選択することにより、測定対象物の画定された領域を１回で記録するには不十分である場合に画像処理センサを使用するときは、画像は複数の部分画像から形成でき、この後ユーザに対して、評価に利用可能とされる測定画像としてユーザに示される。
【００１７】
頻繁に発生する問題は、これらの装置は多くの場合未経験のオペレータにより操作されなければならないという事実にある。理想的な場合には、測定対象物は座標測定装置上に置かれ、開始ボタンが押されるだけである。問題は、座標測定装置の加工物の座標内のＣＮＣプログラムの実行を可能にするために、座標測定装置は実際の測定対象物が置かれる場所を最初に示さなければならないことにある。別個の発明として、以下の方法が提案される。すなわち、座標測定装置上に加工物を配置した後、座標測定装置の測定範囲内での測定目的物に対する探索は、測定対象物の存在が検出されるまで、直線、螺旋形、蛇行、円形、確率的または別の幾何形状の探索路全体にわたって、センサ、特に画像処理センサを駆動することで実行される。
【００１８】
外側輪郭の走査は第２処理ステップにおいて実行され、測定対象物の検出（測定対象物の外側の幾何形状および位置の検出のための輪郭の追跡）により生成される開始点において開始する。
【００１９】
第３処理ステップにおいて、この外側の輪郭内に配置される測定点の記録は、例えば、画像処理センサを用いるラスタリングまたは触知センサを用いる走査により、座標測定装置の選択的に利用可能なセンサの１つを使用して場合によって実行される。この方法で取得された測定点は、次に、試験計画にしたがって詳細な評価のために送り出される。また、加工物の既知の位置内で標準的な幾何形状要素をこの後に測定するか、または最初に測定される輪郭点を単に利用し、加工物の座標内に加工物を位置合わせし、この後、標準的な幾何形状の要素ならびに角度および距離といった特徴を測定することが可能である。
【００２０】
座標測定装置を使用、特に画像処理センサを備える座標測定装置を使用ときの別の問題は、それぞれの照射源が非線形特性を有すること、すなわちコンピュータソフトウェア上に示される照射強度のデフォルト値が照射システムの実際の照射強度と線形の相互関係で関係付けられていないという事実にある。これは中でも、様々な測定対象物を正確に測定できないまたはプログラムを１つの装置から他の装置に容易に転送できないという事実をもたらす。この問題を解決するために、本発明によれば、座標測定装置の画像処理センサシステムの照射デバイスの特性を記録すること、すなわち、画像処理センサを用いて対応するデフォルト値で照射強度を測定することにより、測定装置のオペレータインタフェースのデフォルト値における照射強度を記録することが提案される。対応する測定結果は、測定装置のコンピュータに特性結果として記憶される。代替的には、座標測定装置の動作中に照射強度の制御を実行する、いわゆるライトボックスにこれらの測定値を記憶することもまた可能である。この光特性の測定が、校正される参照対象物についてまたは少なくとも複数の装置に対して標準校正対象物について実行される場合、この方法で、外部に対する装置の挙動、すなわち、光のデフォルト値と物理的な照射値間の依存性に関連する装置の挙動を平衡させ、この結果、様々な装置間のプログラムの移動性を保証することができる。装置の動作を容易にするために、オペレータに対して線形特性が以前から存在するといった方法で特性を補正することが実際的であり、すなわち、以前に測定された特性は、座標測定装置の動作の間の計算の補正に対して、線形特性がオペレータに対して利用可能である、すなわち、デフォルト値および照射強度はこの後線形の相互関係に従うように考慮に入れられる。次に、この線形特性の向上を単純な補正係数により複数の装置に対して平衡させることができる
座標測定装置における上述の照射デバイス特性の線形化に基づいて、測定対象物の照射が正しく提供されないために、様々な輝度の測定対象物が同じ照射設定を用いて問題なく測定できないという問題を解決することが可能である。これは、本発明による以下の処理ステップを実行することにより達成される。
【００２１】
様々な反射強度を備える測定部分に対して自動プログラムを実行する間、プログラムにおける所定のデフォルト値は様々な照射源の照射強度に対して最初に調整される。第２ステップでは、加工物の反射挙動により影響される照射強度は、画像処理センサを使用して試験され、測定値が記憶された所望の値またはデフォルト値に一致するか否かを監視される。所望の値と実際の値の間の偏差が固定されたしきい値を超える場合、照射強度のデフォルト値は線形に訂正され、照射システムの以前に記録された光特性にしたがって新しく調整される。この結果は、所望の光強度は、プログラムに記憶されるとき、測定対象物により反射されることになる。所望の対象物の特徴はこの後測定される。この手順は、座標測定装置が測定作業を解決するために要求する画像断面部の数に応じて繰り返される。従来の光制御システムと比較したときのこの動作モードの利点は、この制御プロセスにおいては僅か２つの測定対象物の画像を記録する必要があるだけで、この結果極めて高速の光制御が実現できることである。
【００２２】
上述の動作モードによれば、座標測定装置に対して、異なる光特性を備えるが、さらに類似の座標測定装置の挙動に対応する複数の特性設定を記憶することが同様に可能である。より旧式のまたは海外の製造者の測定プログラムもまたこの結果利用できる。
【００２３】
座標測定装置を用いて、加工物の表面の輪郭の走査が可能である。これは、１つのセンサまたは複数のセンサの組み合わせた動作により実現できる。輪郭の評価は、例えばＣＡＤファイルといった所望の輪郭とのこれらを比較することにより実行される場合、図形の比較を実現するために、所望されるコンピュータと実際のコンピュータを内部で重ね合わせる必要がある。部品が弾性変形するため、これは、特に軟質または弾性部品では、相対位置の単純なずれまたは相対位置の回転によっては達成できない。この問題は、以下に説明される発明概念を有する方法に従って進行することにより解決される。所望の輪郭と実際の輪郭自体との間の最良の適合により、所望の輪郭と実際の輪郭自体との間の相対位置の変化とは別に、所望の長さに対応する輪郭断面部の長さもまた修正され、一方で曲率を維持し、または代替的に、最適の有効範囲が所望の輪郭を用いて達成されるように曲率は修正され、一方で実際の輪郭の輪郭長さを維持する。顕著な幾何形状の特徴を有する部分がこれらの弾性または変形のため試験が困難である場合、この手順は、輪郭の交点または円形構造または他の反復構造といった個々に記録される特徴に対して、所望の輪郭および実際の輪郭のグループにおける実際の輪郭と所望の輪郭と間の適合を実行することにより強化され、この結果、所望の輪郭を備える最適な有効範囲に対する実際の輪郭の変形を生成する。これはまた同様な方法で円筒形部品において可能であり、この場合、円筒表面上で測定される輪郭が円筒外被面上で部分的に回転されるまたはねじでクランプされることで、所望の輪郭と実際の輪郭との間の最適な有効範囲を生成する。この動作モードは特に、医療で使用される一般的なステントの測定に適している。上述の方法はまた、同様の逆動作モードにおいて可能であり、すなわち、実際の幾何形状に所望の幾何形状を適合する。
【００２４】
所望の輪郭と実際の輪郭との比較の適正な計測学的評価を達成するために、実際には、所望の輪郭と実際の輪郭とのずれの最小化の方向ではなく、許容差ゾーン利用率の最小化の方向に、適合を最適化する。しかし、実際には、部品の測定に対する許容差は一般に、印刷図面またはＣＡＤ図面の形式で、測定、幾何形状および／または位置の許容差として予め定められる。対応する許容差ゾーンへのこれらの許容差の変換は、座標測定装置により達成される。この目的は、本発明によれば、輪郭断面部に関係する許容差ゾーン内への測定、形状および／または位置の許容差の自動変換を実行するアルゴリズムを、座標測定装置内に記憶することにより達成される。最も簡単な場合では、輪郭断面部の１つの標準の全体許容差が複数の許容差に対して取得される。ただし、より複雑な許容差に対しては、これは実現できない場合もある。この場合には、複数の評価が座標測定装置における様々な許容差の状態に対して自動的に実行される。この目的のために、複数の許容差ゾーンが各所望のまたは実際の輪郭セグメントに対して割当てられる。自動的な連続評価はこの後グループに結合された複数の所望のまたは実際の輪郭領域および／または複数の異なる位置、測定および／または幾何形状の許容差の状態それぞれに対して、完全な加工物の所望のおよび実際の輪郭について実行される。場合によっては、様々な所望と実際との比較の好ましくない結果は、様々な許容差ゾーンの補助を備える各所望のまたは実際の輪郭に対する評価の終了時に表示できる。
【００２５】
自動焦点式センサを用いる画像処理が使用されるときに頻繁に発生する問題は、部分的に透明層の高さが測定されることである。この問題を解決するために、本発明によれば、自動焦点モードにおいて画像処理センサを用いる複数の評価範囲に対して複数の半透明層上で同時に自動焦点を生成することが提案される。これは、複数の画像を記録すると同時に、実現画像処理センサを測定方向に移動することにより実現される。焦点測定点はそれぞれに固定された評価範囲内のコントラスト基準に従って計算される。
【００２６】
レーザ近接センサと共に座標測定装置を使用する場合、一般に、センサ測定方向に加工物表面上の輪郭を走査する。すなわち、座標測定装置はセンサの測定方向とは異なる方向の所定経路上を移動する。センサの制御においては、座標測定装置は残りの軸内のセンサの測定方向に案内される。実際には、例えば、画定済みの輪郭線を有する球体を測定する作業も存在する。これは、上述の動作モードの使用が不可能である。この問題を解決するために、本発明では、センサの位置制御または座標測定装置の位置制御回路を制御することにより、制御レーザ近接センサの偏向表示に依存して、レーザ近接センサの偏向が一定を維持するようにする、ことを実現する。座標測定装置の軸は、ここでは、レーザ近接センサの測定方向に垂直またはほぼ垂直に移動する。限界条件にしたがって、レーザ近接センサの測定点は画定済み断面部平面内に置かれることが考慮される。この結果、測定対象物上の輪郭線の走査が可能になる。レーザ近接センサはセンサと測定対象物との距離が等しい経路上を移動する。
【００２７】
座標測定装置を使用するときの別の問題は、測定対象物は様々な側面から測定されなければならないという事実にある。しかし、測定対象物の位置が座標測定装置内で変更されると、それぞれの間の測定点の基準が失われ、測定点の相互評価はもはや不可能になる。この問題は、本発明によれば、測定対象物自体の参照特徴または測定対象物上または測定対象物の支持フレーム上に付加的に適用される参照特徴（好ましくは球体）のいずれかを直接適用することにより解決される。座標測定装置を用いる測定に対する動作モードは以下のとおりである。
【００２８】
１．測定対象物上またはこの対象物上に固定して割当てられた特定の球体における、１つまたは複数、好ましくは３つの参照マークの位置を測定する。
【００２９】
２．座標測定装置のコンピュータにこの位置を記憶する。
【００３０】
３．１つまたは複数のセンサによりアクセス可能である、測定対象物上の任意の所望の点を測定する。
【００３１】
４．座標測定装置の測定容積内での測定対象物の位置を、手動でまたは組み込まれた回転軸または回転ピボット軸によって変更する。
【００３２】
５．参照マークを再度測定する。
【００３３】
６．最小のずれがソフトウェア内の参照マーク間に存在するように、それぞれの参照マークを内部で平衡させる。
【００３４】
７．座標測定装置の１つまたは複数のセンサを用いて測定対象物上の別の点を測定する。
【００３５】
８．任意の回数で上述の手順を繰り返す。
【００３６】
９．上述の測定サイクルの間に記録される座標系内の測定対象物のすべての測定点を一緒にして評価する。
【００３７】
この動作モードの利点は、測定対象物の回転または回転ピボットに対して使用される回転ピボット軸の正確性が測定結果に表われないことである。回転軸または回転ピボット軸の測定された位置値は、評価に対して利用できることは明らかである。同様に、センサを用いる参照マーク（好ましくは球体）の測定、およびしたがって、対応する別のセンサを用いる加工物の測定の実行が可能である。
【００３８】
様々なセンサを備える座標測定装置はまた選択的に、中でも、光触知デバイスを備えるセンサを有する。この場合、成形された走査要素（球体、円柱）の位置の決定は、画像処理センサ（ＷＯ−Ａ−９８／１５７１２１）により実行される。１つの問題点は走査球体の位置にこのセンサを調整する必要性にある。これは本発明によれば、センサを移動する座標軸上で、成形された走査要素（走査ピンおよびホルダを含む走査球体）と画像処理センサとの間の相対的な調整を可能にする、調整ユニットを追加して配置することにより実現される。例えば、成形された走査要素の自動焦点合わせは自動焦点プロセスにより画像処理センサに関して可能である。
【００３９】
高精度の測定が触知センサを用いて実行される場合、成形された走査要素（球体、円筒形他）の幾何形状の質が必要とされる測定の不正確性より悪くなる問題が発生する。これは利用不可能な測定結果をもたらす。この問題を解決するために、本発明は、あらかじめ外部の測定位置で成形された走査要素（例えば、球体、円柱）の幾何形状を測定すること、および座標測定装置において成形された走査要素を使用するときに、補正値としてこれらの測定値を自動的に考慮に入れることを提案する。代替的には、高精度で校正された測定基準（校正球体などの）のついての使用された座標測定装置における測定により、成形された走査要素の理想的な所望の幾何形状から実際の幾何形状自体のずれを記録することが可能である。
【００４０】
座標測定装置における重要なオプションは、中でも、様々なセンサまたは走査ピンまたは光学付属品の交換の可能性である。交換用デバイスは本発明によりこの目的のため提供される。交換用デバイスの配置に起因する座標測定装置の測定容積の制限を防止するために、本発明によれば、分離した調整軸上にこの交換用デバイスを配置し、交換サイクルが予定されないときは、この交換用デバイスを測定容積の外に駆動し、交換サイクルが予定されると、この交換用デバイスを測定容積内に量に駆動する。この調整軸はスピンドルドライブを備えて構成できる。代替的には、単に２つのストップだけで作用し、このストップに接触してモータードライブにより調整軸（スピンドルドライブ）を位置決定できる。代替的には、線形経路測定システムまたはスピンドルドライブ上の速度センサにより２つの位置を決定することもできる。
【００４１】
座標測定装置は一般に、設置される箇所で様々な使用温度に曝される。複数のセンサが座標測定装置上に取り付けられる場合、これは様々なセンサ間の位置において熱的に生成される温度変化をもたらす。これにより測定誤差が生じる。この問題を解決するために、本発明によれば、１つまたは複数の位置に様々なセンサを取り付けるのに役立つ、機械的構成要素の温度を測定して、座標測定装置の設置位置における温度変動に起因する不良動作を補正し、および様々なセンサにより記録される測定点を計算するときに対応する機械的構成要素の膨張を考慮入れる、ことが提案される。これは、例えば、画像処理センサにおいて検知デバイスを使用するとき、この構成要素に利用される材料の線膨張係数に関連して、２つのセンサを接続する構成要素の温度が永続的に測定され、この結果、座標測定装置の座標系におけるセンサの補正された相対位置が計算されることを意味する。これらの補正された値は測定点の各測定値に含まれる。上述の温度補正は、測定値に温度により影響を受ける一定係数を線形乗算することにより、典型的な実施形態において実行される。
【００４２】
座標測定装置における測定手順の間に複数の側面から測定対象物を測定できるために、実際には、回転軸に測定対象物をクランプし、様々なセンサを用いる測定に最適の位置に回転する。回転軸で測定対象物を保持することに加えて、対応する反対側先端を使用することが可能である。測定対象物が先端の間でクランプされる場合、しかし、反対側先端の引張り力が測定対象物の変形をもたらすという問題が生じる。これにより生じる誤差を防ぐために、本発明によれば、所定の力に達するまで、測定対象物を常に変形させるかまたは測定対象物上の反対側先端を自動的に位置決定することが提案される。このように、反対側先端は弾性的に取り付けられ、これにより、対応して必要とされる力は偏向および対応する末端スイッチにより決定できる。
【００４３】
座標測定装置の使用に関する別の問題は、複数の輪郭が頻繁に、間隔を空けずに測定されることにある。必要とされる数により、これはかなり長い測定時間をもたらす。この問題は、本発明によれば、座標測定装置の共通の機械的軸上に、間隔を空けずに同じ種類のおよび異なる設計の複数の触知センサを配置することにより解決される。同様に、回転ピボットユニット上に上述のセンサのいくつかを配置することも可能である。このように配置された触知センサにより、加工物の表面の輪郭は走査動作中に同時に記録できる。広範囲の測定はこのように実行される。実施形態の１つの変形例は、本発明によれば、座標測定装置の走査動作（検知デバイスの歪みに基づいた座標測定装置の位置決定プロセスの制御）を実現するための複数の配置された検知デバイスの僅か１つを使用し、他の検知デバイスを作動させて測定された値を単に記録する（受動的に）、結果になる。これらは座標測定装置の制御に寄与しない。マルチセンサ配置に対する任意選択的な回転ピボットユニットの制御は、様々な個々の検知デバイスの平均偏向の間の差により自動的に実行できる。上述のマルチセンサの配置についての典型的な適用事例は、歯面、歯車の測定またはカム軸のカムの幾何形状測定である。複数の測定トラックは、本発明によれば、ある測定手順の間に同時に生成される。
【００４４】
測定が加工物の外側縁、特に、回転対称の切削ツールまたは切削板の外側縁上の画像処理センサを用いて実行されると、画像処理センサは測定される外側縁上に永続的に再度焦点を定める必要があるという問題が常に存在する。この問題は、本発明によれば、画像処理ビーム経路にレーザ近接センサを追加して組み込むことにより解決できる。レーザセンサは、画像処理センサから測定される外側縁の近傍における加工物の表面の距離を測定し、このような方法で自動追跡が行われる座標測定装置の位置制御回路に接続される。画像処理センサはこの結果永続的に焦点合わせされる。焦点合わせ動作における加工物の追跡は、代替的には、座標測定装置のデカルト軸または任意選択的な回転軸（測定される加工物の回転）により実現できる。
【００４５】
座標測定装置において画像処理センサを使用すると、評価される画像の数が必要とされる測定点の数に対して十分ではないかまたは全体的な測定時間が必要条件に対して十分に実現できないという問題がある。最新技術では、座標測定装置の画像処理システムのカメラはビデオ標準（５０から６０Ｈｚ）で作動され、オペレータまたは画像測定装置のプログラムシーケンスにより予め決められた自由な順番で、画像を記憶および評価する。このように、評価される画像の数はカメラにより記録される数より明らかに小さい。結果として、測定時間が最適ではないかまたは測定点の数が不十分となる。この問題を解決するために、本発明によれば、カメラにより撮影される各画像に対して画像評価を実行することが提案される。これは評価がリアルタイムビデオで実現されることを意味する。言い換えれば、画像が画像処理システムのカメラで撮影される時間中に、前の画像の画像評価の計算が、画像が画像処理システムのカメラにより撮影されるのと平行して同時に実行される。この手順は、全体の測定プロセスが終了するまで連続して繰り返される。画像処理センサの画像評価はリアルタイム映像、すなわち、カメラの画像の繰返し周波数と同一周波数で実行される。この動作モードに基づいて、測定中の回転軸を用いて測定対象物を回転し、リアルタイムビデオ内の真円度の測定を実現するために、測定対象物の外側縁上のカメラの測定点の頻度を用いて測定対象物を記録および評価することが可能である。
【００４６】
本発明によればさらに、十分に低い信号対雑音比が得られるまで、積分時間を延長して画像処理センサまたはＸ線センサの信号対雑音比を改善することが可能である。これは、複数の連続画像が加えられ、画像評価がこの加えられた画像上で実行されることを意味する。この手順は、十分に良質の画像が記憶されさらに処理されるまで、このようなカメラの積分時間の延長により自動的に制御できる。このとき画像点の強度は所望の値まで監視され、複数の画像を記憶することにより拡大される。
【００４７】
本発明による座標測定装置では、ビーム経路内に組み込まれたレーザセンサを備える画像処理センサを使用できる。これらのビーム経路はまたズーム光学系として構成できる。別の実施形態では、使用されるズーム光学系の作用距離もまた調整できる。実際に使用されるシステムでは、組み込まれるレーザ近接センサおよび画像処理センサの所望の光学特性は同じ調整パラメータ（作用距離／倍率）では利用できないと予測される。本発明によれば、使用されるズーム光学システムの口径および作用距離は代替的には、レーザセンサまたは画像処理センサに対して最適化できる。この追加の光学システムは、同じ調整パラメータ（作用距離／倍率）がレーザセンサおよび画像処理センサに対しては利用できないようにして構成できる。使用されるズーム光学システムの口径および作用距離は、追加のおよび交換可能な光学付属品によりレーザセンサまたは画像処理センサに対する代替的には最適化できる。この追加の光学システムは、レーザセンサに対する最適化された状態を生成するように構成できる。この付属品を磁気インタフェースを介してズーム光学系に接続し、および／またはこの付属品を触知センサに対して別に使用される検知デバイス交換ステーションにより交換することができる。
【００４８】
明視野、暗視野およびダークライト（dark light）といった様々な照射源は、測定が座標測定装置の画像処理センサを用いて実行され、測定される加工物の部分領域に対してそれぞれの最適なコントラストを達成するときに、使用される。これらの照射源は、最適条件を達成するために、照射強度、照射の立体角（照射角度または照射方向）または照射方向といった、これらの設定値に関して変更される。これらのパラメータは測定される対象物の部分領域について異なり、これが１つの照射設定値を用いて対象物全体を光学的に再生することが不可能である理由である。この不都合を排除するために、本発明によれば、様々な照射源を使用して複数の画像を連続して記録し、最適なコントラストの画像を生成して、最適なコントラストを備える領域を各画像から除去し、これら領域を結合して幾何形状的に正しい全体画像を形成することが提案される。詳細には、暗視野の照射の様々な照射方向および／または暗視野の照射の様々な照射角度を使用して、および／または明視野の照射を使用して、同じ対象物または対象物断面部の様々な画像を記録し、個々の画像の最適なコントラスト領域を結合して全体画像を生成することが可能である。これはこの後計測学的に評価できる。上述の動作モードは、画像処理センサの個々のピクセルそれぞれに対して同様に適用される、すなわち、最適なコントラストを備えるピクセルは結果として生じる全体画像の各ピクセルに対する個々の画像の数の間から選択される。単一ピクセルのコントラストは、画像内のこの隣接ピクセルに関するこのピクセルの振幅の差により決定される。
【００４９】
加工物の表面の輪郭が自動焦点式センサを用いて測定されると、測定点は通常ティーチインモード（teach-in mode）でオペレータにより予め決定される。未知の輪郭がこのプロセスで測定される場合、これは可能であるが困難性を伴う。これは、本発明によれば、次の測定点の予測位置が補間によりすでに測定された焦点から理論的に計算され、新しい自動焦点により正確に確認できるような方法で、自動焦点式センサを用いる対象物面上の走査手順の実行により改良される。この手順が連続的に数回繰り返されると、完全な自動走査が達成される。１本の線ならびに加工物または測定対象物上で走査される領域に沿って走査される点の数は、オペレータにより予め決定できる。２つまたはこれ以上の以前の測定点から次の測定点を外挿することは、線形外挿により実行できる。さらに、最後に測定された２つまたはこれ以上の点の多項式補間によりこの外挿を実行できる。
【００５０】
画像の複数の区切られた領域が各焦点合わせ手順中に焦点を決定するために利用される場合、一連の測定点は、この結果、１つの焦点合わせ手順中に生成される。これらの一連の測定点は間隔を空けずに配置されると、完全な輪郭の走査が同様に実現される。
【００５１】
画像処理センサまたはＸ線断層撮影センサが使用される場合、測定対象物の特性に依存して強い光強度および弱い光強度を備える領域が画像内に存在する問題が生じる。これは、対象物の様々な反射または透過特性により引き起こされる。結果的に、得られる劣った信号体雑音比を有する弱い信号のみが、「暗い」画像領域について生じる。しかし、対象物のより強い照射または放射はより明るい領域でより強く光り、この結果、排除されなければならない。
【００５２】
上述の問題は、本発明によれば、各画像断面部に対して様々な照射強度で複数の画像を記録することにより解決される。加えて、同一対象物領域のこれらの画像を結合して新しい全体画像を形成し、画像点の振幅がそれぞれ使用される照射または放射の強度に対して標準化されるようにすることができる。全体画像の結合において、許容されるダイナミックレンジ（例えば８ビットで０−２４５）の外側に置かれる、各画像のピクセルもまた使用される。各画像から特に強く光る振幅は考慮に入れられない。値の平均は複数の有効画像点の振幅を用いてピクセルに対して実行される。全体画像はこの後評価できる。
【００５３】
画像処理センサおよびＸ線断層撮影用途が使用される場合、測定対象物の放射強度またはＸ線写真強度は、最適な測定を可能にするには不十分なことが多い。これは本発明によれば、画像処理センサまたはＸ線断層撮影センサを用いて記録される画像の質の最適化のためにそれぞれ異なる照射または放射強度を用いて対象物範囲の複数の画像を記録し、この後これらを結合して全体画像を形成することにより改良される。例えば、それぞれ異なる照射または放射強度で記録される、個別の画像グループの各個別の画像の画定された有効な振幅範囲（通常０から２４５ＬＳＢの間）内に配置される、画像の振幅（ピクセル）が利用される。特に強く光る（例えば＞２４５ＬＳＢ）ことを示す振幅の値を備える画像点の振幅は依然として評価において考慮に入れられない。複数の画像からの有効な画像の振幅は１つの画像点に対して利用可能である場合、平均値は標準化された画像点の振幅から生成できる。使用される放射または照射強度に対して標準化された振幅の値について上述の計算のすべてを実行することが可能である。
【００５４】
さらに、本発明の詳細、利点および特徴は特許請求の範囲および開示される特徴および／またはこれらの組み合わせからだけではなく、図面に示される好ましい例示的な実施形態の以下の説明から得られる。
【００５５】
本発明または本発明の複合形態は、好ましい例示的な実施形態に関して以下にさらに詳細に説明される。
【００５６】
対応する説明は座標測定技術の想定される知識に基づいてここに提示される。加えて、発行物ＤＥ．Ｚ：「技術ライブラリ、工業用途における座標測定技術、近代産業発行者(The Library of Technology, Coordinate Measuring Technology in Industrial Application, Modern Industry Publishers)」２０３巻（ＩＳＢＮ３−４７８−９３２１２−２）およびＤＥ．Ｚ「技術ライブラリ、工業用途における座標測定技術、近代産業発行者(The library of Technology, Multisensor Coordinate Measuring Technology, Modern Industry Publishers)」２４８巻（ＩＳＢＮ３−４７８−９３２９０−４）が参照され、これらの内容は本明細書の一部として説明に組み込まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
図１では、座標測定装置１０は、測定作業のそれぞれの問題解決に対して必要とされる１つまたは複数のセンサを装備しており、概略図で表されている。センサは、動作中であっても、選択的に取り付けまたは取り外しあるいは対応するセンサ交換システムにより自動的に交換できる。このように、複雑な加工物の幾何形状の順応性の高い測定が可能である。本発明の範囲は、当然であるが、選択されたセンサの対応する数はこの構成において対象物を測定するために装置に固定して取り付けできる場合も含む。
【００５８】
広く知られており、図１に再度示されている座標測定装置１０の基本構成は、測定台１４を有する、例えば花崗岩から作られる基本フレーム１２を備え、測定台上に測定される対象物１６が置かれ、この対象物の表面特性を測定する。
【００５９】
基本フレーム１２に沿って、入口１８はＹ方向に移動できる。この目的のために、支柱、即ちベース２０、２２は基本フレーム１２上でスライド可能に支持される。トラバース２４が支柱２０、２２から外側に延びており、このトラバースに沿って可動台が移動できる。この可動台は、中央スリーブ、即ち支柱２６を収容しており、Ｚ方向に移動できる。例示的な実施形態においては触知センサとして構成されるセンサ３０が、中央スリーブ２６または必要な場合は交換インタフェース２８から突き出ており、中央スリーブ２６が画像処理センサを含む場合、触知／光学センサとして測定を実行する。すでに公知の技術ならびに、レーザ近接センサ、白色光干渉計、画像処理センサ、Ｘ線センサまたは色焦点センサ、または共焦点走査測定ヘッドといったこの目的に同様に使われるセンサがここでは参照され、いずれにせよ本発明の教示をこれにより制限することはない。１つまたは複数のセンサが測定作業に応じて選択および使用され、各測定作業に対して座標測定装置１０を最適に構成する。従来の座標測定装置で発生する問題は同時に解決される。
【００６０】
適切なセンサを備える座標測定装置１０を利用可能にするために、座標測定装置は、センサ交換器を有し、この基本構成は図２で見ることができる。このように、複数のセンサは選択的に、交換インタフェースを介して座標測定装置に提供され、手動でまたは待機台への座標測定装置の自動除去により交換できる。
【００６１】
図２は中央スリーブ３２を備える座標測定装置の１つの断面部の平面図を示している。中央スリーブに接続できるセンサは参照符号３４、３６、３８により示される。センサ３４、３６、３８は、例示的なセンサの種類を単に挙げると、光または触知センサとして作用できる。座標測定装置、すなわち、中央スリーブ３２は、センサ３４、３６、３８の交換を可能にするために、Ｙ−Ｘ−Ｚ方向に移動できる。例示的な実施形態では、中央スリーブ３２、したがって座標測定装置は、位置決定経路４０上に配置された待機台４２内にセンサ３４を位置決定し、これにより待機台４２内に置かれたセンサ３６、３８の１つをピックアップし、これを再度、中央スリーブ３２に取り付けることができる。待機台４２、即ち検知デバイス交換システムは、調整軸４４により移動され、検知デバイス交換器４２が動作中ではないときは、座標測定装置の測定容積の外側に配置されるようにすることができる。
【００６２】
座標測定装置において画像処理センサを利用するとき、ユーザは様々な倍率を設定する必要がある。これは、光学系のコスト最適化および高画質に対する必要条件と相反し、これらは別の方法の必要とされるズーム光学系では達成することが困難である。これらの必要条件を十分に満たすために、画像処理センサのためのカメラは、使用されるモニタまたは画像表示のために使用される画像断面部の解像度より、高い解像度（ピクセル数）を備えるように選択される。カメラはさらに、全体画像の特定断面部への任意選択的なアクセスを備えることができる。このとき、生の画像または座標測定装置の観測される画像内の全体画像の１つの断面部だけを表すことができ、それぞれの表示ウィンドウまたはモニタの大きさに拡大される。結果として、ユーザは、ユーザ自身の考えによる画像のズームされる断面部を選択することができる。測定対象物とモニタの画像との間の倍率は、ソフトウェアによりまたは同様に生の画像の表示により、カメラ画像の選択される断面部を変更することにより制御できる。これは、座標測定装置の制御システムに組み込まれている回転ノブにより、またはソフトウェアコントローラによって、必要に応じて作動できる。さらに、高解像度カメラを使用する場合、画像または画像断面部はモニタの低い解像度を用いてのみ表示されることが可能であるが、カメラの最高解像度は、正確性を向上するためにバックグラウンドで使用されて、デジタル画像を処理する。画像処理の結像光学系の実際の光学的倍率は、ここでは比較的低く（通常１倍、しかし最大でも５倍）、高い倍率の光学的効果は、低解像度のモニタ上の高解像度カメラ画像の１つの断面部のみの表示により達成される。
【００６３】
上述のプロセスは図３を参照して原理的に説明される。座標測定装置の断面部が図３に示されている。このように、測定対象物１６は測定台１４上に表されている。測定対象物１６の上方には、対物レンズ４６およびＣＣＤカメラ４８などのカメラが配置され、カメラはコンピュータ５０を介してモニタ５２に接続されている。１つまたは複数のコンピュータ５０のハードウェアにより、カメラ４８とモニタ５２間の解像度を数学的に適用して、例えば、モニタ５２により再生できるより優れたカメラ解像度を利用することができる。ここではまた、全体画像の特定断面部の任意選択的なアクセスにより介入し、または座標測定装置の生のまたは観測された画像を、表示ウィンドウの大きさに拡大された全体画像の１つの断面部としてのみ示すことができる。モニタ５２での表示のために記録されたカメラ画像の様々な断面部を選択することにより、観測者はビーム経路全体の様々な有効倍率を提供される。この倍率は、断面部を変更することにより適用の必要条件に適合できる。これは、例えば、コンピュータ５０に接続される電子速度センサ５４により、人間工学的に作動される。実際の画像評価はまた、カメラ４８により記録されるカメラ画像の最大解像度によりコンピュータ５０において実現できる。１倍の倍率および最大で５倍の倍率は、ここでは測定対象物に対する典型的な倍率と考えられる。より大きい光学的倍率は、前述の解像度の適用により実現される。ミラー５６および別のカメラ５８を追加することによりさらに解像度範囲を変化させることも可能である。切換えはコンピュータ５０により同様に実行される。異なるチップサイズおよび同じピクセル数、ならびに異なるピクセル数および等しいチップサイズまたは両方の組み合わせを備えるカメラがここでは使用される。加えて、レーザ近接センサ６０は同じ光ビーム経路を使用できる。
【００６４】
例示的な実施形態では、カメラ５８は、画像スケールを画定する目的のための追加の後拡大光学系６２を備えている。ビーム経路内に利用される光学スプリッタおよびミラーは、図３において参照符号５６および６４により示され、すべての影響を受けるカメラ４８、５８またはセンサ６０がスプリット後に同一の光強度を提供されるように構成される。明視野入射光は別の光学スプリッタ６６および照射アレイ６８により実現される。上述の動作モードに加えて、さらに高解像度を備えるカメラ画像は、高い倍率の目的で、それぞれ記録されたカメラ画像からの再サンプリングにより表示できる。追加の画像点は、実際の測定される画像点間の補間により数学的に決定される。
【００６５】
公知の座標測定装置の問題点の１つは、加工物を測定するために生成されたプログラムが後に修正されなければならないこと、または追加の特徴がすでに得られた測定結果から後に生成されなければならないという事実にある。これは、対応する関連技術データが利用できないため、当分野の現在の技術によると不可能である。この問題を解決するために、本発明では、測定点またはビデオ画像またはＸ線画像および対応する位置を記憶し、ならびに座標測定装置の１つまたは複数のセンサを用いて測定手順中に記録される、使用される照射システムのデフォルト値、光強度または座標測定装置の使用される対物レンズの倍率などの技術的パラメータを記憶し、これらパラメータをこの後の評価に利用する、ことを実現する。
【００６６】
上述の動作モードと同様に、画像処理センサを用いて測定対象物の複数の部分的画像を個々に測定すること、およびこれらを結合して全体の測定対象物の全体画像を生成すること、または全体の測定対象物の部分領域の全体画像を生成することもまた可能である。この画像は記憶され、後に個別のワークステーションで評価される。この目的のために、画像記録に使用される座標測定装置の校正パラメータは同様に、記憶されソフトウェアの評価に再度使用される。これは図４を参照して原理的に明らかにされる。
【００６７】
測定対象物６８は画像処理センサを用いて測定される。画像断面部は参照符号７０、７２、７６、７８により示され、これら断面部は、座標測定装置のＸ、Ｙ座標系８０のさまざまな位置において測定対象物６８上で記録される。実際のＸおよびＹ位置に加えて、それぞれの位置で記録される対象物断面部の画像内容が、それぞれ対応する画像処理値ウィンドウ８２、８４、８６、８８、ならびに、使用される対物レンズの倍率および使用される照射システムのデフォルト値といった、この目的のため座標測定装置に記憶されるパラメータと一緒に記憶される。これらの値すべてが記録された後、画像内容および関連項目の実際の測定、例えば、角度９０または距離９２の測定が、評価コンピュータにおいてオフラインで実行できる。
【００６８】
画像処理センサが使用されるとき、カメラの視野が、所望の評価範囲（画像処理ウィンドウ）を選択することにより１回で測定対象物の画定範囲を記録するのに不十分である場合については、複数の結合された部分からなる画像が自動的に生成され、この後測定された画像としてユーザに提示され、評価に対して利用可能にされる。これは図５を参照して原理的に明らかにされる。穴９６の形状の特徴は測定対象物９４上で測定される。画像処理センサの視野９８はこの特徴を完全に取得するには不十分である。オペレータは、視野９８より明らかに大きい、評価範囲１００を設定する。ソフトウェアはこれを自動的に検出し、例示的な実施形態において４つの位置１０２、１０４、１０６、１０８を画定し、これらの位置を順次測定することにより、全体画像を生成し、測定された特徴、すなわち、例示的な実施形態における穴９６を計測学的に記録する。
【００６９】
順次実行される、画像処理センサを用いる測定における以下のプロセスは、図６により明らかにされる。
【００７０】
−測定対象物の存在が検出されるまで、直線、螺旋形、蛇行、円形、確率的または別の幾何形状の探索路全体にわたって、センサを駆動することにより、座標測定装置の測定範囲内の測定対象物を探索する。
【００７１】
−測定対象物の外側の輪郭の走査を開始する（測定対象物の外側の輪郭の形状および位置を記録するために輪郭を追跡する）。
【００７２】
オプションとして、外側の輪郭内に置かれる測定点はまた、画像処理センサを用いるラスタリングおよび／または他のセンサを用いる走査により、測定対象物上で記録できる。
【００７３】
このように、測定対象物１１０は測定台１２上に置かれる。測定に使用される画像処理センサは評価範囲１１２を有する。測定台１２上の測定対象物１１０の基本位置は、例えば、画像内容を変更することにより、螺旋状経路１１４上を移動して検出できる。測定対象物１１０の外側輪郭の走査は、経路１１８に沿った外側輪郭の完全な記録（輪郭追跡）まで、画像処理センサの対象物輪郭（範囲１１６）との一致点で開始する。この後、対象物全体の完全な記録を達成するために、測定対象物１１０の内部範囲のラスタ形状の記録は以前に画定された外側境界１２０内で実行される。これにより、対象物全体１１８は評価に利用可能になる。
【００７４】
画像処理センサを備える座標測定装置の使用に伴う問題は、様々な照射システムが線形特性を有していないという事実にある。これは中でも、様々な測定対象物を正確に測定できないまたはプログラムを１つの装置から他の装置に容易に転送できないという事実をもたらす。この問題を解決するために、本発明によれば、座標測定装置の画像処理センサシステムの照射デバイスの特性を記録すること、すなわち、画像処理センサを用いて対応するデフォルト値に関して照射強度を測定することにより、測定装置のオペレータインタフェースの調整画像上の照射強度の依存性を検出することが提案される。対応する測定結果は、測定装置のコンピュータに特性として記憶される。さらに、座標測定装置の動作中に照射強度の制御を実行する、いわゆるライトボックスにこれらの測定値を記憶することもできる。この光特性の測定が、校正される参照対象物についてまたは少なくとも複数の装置に対して標準校正対象物について実行される場合、外部に対する装置の挙動、すなわち、光のデフォルト値と物理的な照射値間の依存性に関連する装置の挙動を平衡させることができ、この結果、様々な装置間のプログラムの移動性を保証することができる。
【００７５】
装置の動作を容易にするために、線形性がオペレータに対して事前設定されるような方法で特性を補正することが実際的であり、すなわち、以前に測定された特性は、座標測定装置の動作中に、線形特性がオペレータに対して明らかに利用可能であるような方法で、考慮される。この後デフォルト値および照射強度は相互に直線的な関係にある。次に、この線形特性の向上を単純な補正係数により複数の装置に対して平衡させることができる。
【００７６】
光学座標測定装置における照射システムの本来の光特性１２２は図７の左上に示されている。照射強度Ｅは照射源を流れる電流Ｉに直線的に依存しない。図７の右上に示されているグラフでは、第２の座標測定装置の同様の特性１２２が示されているが、細部では異なっている。特性１２０および１２２の支持点１２４および１２６での電流Ｉにおける照射強度Ｅの依存性をそれぞれ記録し、および照射調整のために制御コンピュータにこの支持点情報を記憶することにより、電流Ｉを調整するために標準値を分割して特性１２２を補正し、両方の測定装置に対して同一線形特性が得られるようにする。これらは図７の下の図に示されており、参照符号１２８、１３０で示される。結果的に、同一照射強度は基準値で達成される。
【００７７】
図８は光強度Ｅを制御する動作モードを示している。例えば、画像処理センサを用いる測定のためのＣＮＣプログラムが準備されている場合、座標測定装置が、例えば入射光内で、測定対象物と組み合わされる、光特性１３２はティーチインモードで有効になる。照射強度ＥＳの所望の値は、照射電流Ｉｌにより調節される。別の測定対象物または測定対象物上の別の点が測定される場合、光特性の増加変化をもたらす、材料の反射特性の変化を受け入れることができる。この第２の光特性１３３は同様に図８に示されている。照射強度が電流Ｉｌの調整後に測定されると、照射強度Ｅｌが結果として決定される。これは所望の値ＥＳに対応しない。現在の電流値の光特性における増加はＩｌおよびＥｌから得られ、必要な電流ＩＳは所望−実際の強度ＥＳを調整するために簡単に計算できる。
【００７８】
前述の手順の物理的構成は図３で見ることができ、この図には光源６８、ミラー６４および対物レンズ４６が照射デバイスを表す。計算はコンピュータ５０により実行される。測定対象物１６の反射挙動は測定対象物内で異なり、電流Ｉおよび照射強度Ｅに対して様々な反応を生成する。
【００７９】
座標測定装置を用いると、加工物の表面の輪郭の走査が可能である。これは、センサを用いてまたは複数のセンサを使用して組み合わされた動作により実現できる。輪郭の評価が、これらの輪郭データと、例えばＣＡＤファイルからの所望の輪郭との比較により実行される場合、図形の比較を実現するために、所望のおよび実際の輪郭をコンピュータ内部で重ね合わせることが必要である。部品が弾性的に変形するため、これは、特に、軟質または弾性部品では、相対位置の単純な異動または相対位置の回転によって重ね合わせることは不可能である。この問題は、以下に説明される、本発明の特徴を有する方法に従って進行することにより解決される。所望の輪郭と実際の輪郭の間の最良の適合では、所望の輪郭と実際の輪郭自体の間の相対位置の変化からとは別に、輪郭断面部の長さが所望の長さに応じて変更されると同時に、実際の輪郭における輪郭の長さを維持する間に曲率または代替的には輪郭の曲率を維持することにより、所望の輪郭の最適な有効範囲が達成されるようにする。記録された幾何形状の特徴を備える部品がこれらの弾性または変形のために試験が困難である場合、この手順は、
輪郭の交点または円形構造または他の反復構造といった個々に記録される特徴に対して、所望の輪郭および実際の輪郭のグループにおける実際の輪郭と所望の輪郭と間の適合を実行することにより強化され、この結果、所望の輪郭を備える最適な有効範囲に対する実際の輪郭の変形を生成する。これはまた同様な方法で円筒形部品において可能であり、この場合、円筒表面上で測定される輪郭が円筒外被面上で部分的に回転されるまたはねじでクランプされることで、所望の輪郭と実際の輪郭との間の最適な有効範囲を生成する。この動作モードは特に、医療分野で一般化しているステントの測定に使用される。上述の方法はまた、同様の逆動作モードにおいて可能であり、すなわち、実際の幾何形状に所望の幾何形状を適合する。
【００８０】
図９は、所望の輪郭を備える最適有効範囲に対する実際の輪郭が円柱外被面上で部分的に回転またはねじでクランプされることを、原理的に示している。点集合、円筒形状の外被面により基本的に表される、参照符号１３４により示される。測定対象物の変形のため、この円筒形状の外被面の構造体は円筒軸に沿って相互に回転またはねじられる。このねじれは本発明の教示に基づいて開始位置への構造体の逆回転により数学的に補正される。これは、対応する所望のデータに対する実際の比較に対する所望値により、円筒軸に対して横方向に測定する点集合のそれぞれの断面部を比較することにより、および、これからそれぞれの断面部に対する必要な回転位置を計算することにより、実現される。これはこの後、円筒軸を通る任意の所望の断面部に対して実行されるか、ねじれが個々の断面部間の補間により補正される。図９の下部では、断面部および所望と実際との比較および逆回転が表される。上述のとおり、参照符号１３４により示される測定する点集合は円筒形状を有する測定対象物である。測定する点集合１３４はねじれを備えて表され、それぞれに強いねじれが断面部１３６、１３８、１４０に存在する。これらの断面部平面では、所望の点の位置１４２は、図９の下部分の表示による実際の点の位置１４４と比較され、ねじれ角１４６はこれから計算される。この手順は、それぞれの断面部１３６、１３８、１４０に対して反復され、測定する点はこれらの間で補間される。この結果、断面部平面１３６、１３８、１４０においてねじれの補正を備える測定点集合が取得される。補正される断面部平面は、図９の右上の参照符号１４８、１５０、１５２により示される。これにより、例えば、所望のデータに従って構造体に割当てられた位置におけるこの後の画像処理センサに対する評価ウィンドウを確立することが可能である。点集合１３４に対して補正された点集合は参照符号１５４で示される。
【００８１】
図１０は、所望の輪郭１５８に関する好適な有効範囲が、長さを維持する一方で、曲率を変化させることにより実際の輪郭１５６からこの後の比較に対して生成される方法の例を示している。円１６０は、所望の輪郭１５８に対するより優れた適合は、一定の長さ（この場合は周辺部）での曲率変化により可能になることを示している。
【００８２】
図１０ｂは、所望の値と実際の値の間のより優れた有効範囲が次の比較のために可能にされると同時に、輪郭断面部の長さの変更により輪郭の曲率を維持する方法を示している。ここでは、実際の輪郭は参照符号１６２により示され、所望の輪郭は参照符号１６４で示される。輪郭１６６は、曲率が保持される一方、引き伸ばしにより所望の輪郭１６４に適合される実際の輪郭である。
【００８３】
本発明によれば、所望または実際の輪郭に割当てられる許容差ゾーンは所望の輪郭と実際の輪郭の間のずれの評価の間において評価できる。許容差ゾーンはＣＡＤ図面の測定値データから自動的に導かれるかまたは代替的にはオペレータデータにより画定される。このプロセスは図１１および１２に関する説明に基づいてより詳細に説明される。
【００８４】
対応する測定（測定１から測定４）を有する要素１ないし６と測定に対応する許容差ゾーンとから成る加工物１６７が、図１１に表されている。対応する測定および許容差ゾーンは、ＣＡＤ図面から得られるかまたは代替的にはオペレータデータにより画定される。第１ステップでは、２辺の対称の許容差ゾーンが、本発明による提示例における、各要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）について様々な幅を有する要素のすべてに割当てられる。図１１では、異なる幅の２つの許容差ゾーンが、要素３については測定２により、および要素５については測定４により、要素１に割当てなければならないことが見られる。それぞれの許容差ゾーンは同様に、要素４については測定３の規格により、および要素６については測定１の規格により、要素２に割当てられる。各要素に対するそれぞれの許容差ゾーンの計算および割当ては、本発明によれば、すべての参照寸法を分析することで実行され、これら寸法は、図面内の要素に対して画定され、および要素に対して利用可能な参照寸法による各図面要素に対する許容差ゾーンの自動再分割により画定される。
【００８５】
提示例では、これは、２つの許容差ゾーン（図１２参照）は自動的に要素１に対して画定されることを意味する。上部の許容差ゾーンは測定２に割当てられる許容差により生成され、下部の許容差ゾーンは測定４に割当てられる許容差により生成される。したがって、２つの許容差ゾーンは要素２に割当てられ、ここでは、図１２に示されている要素２に対する左の許容差ゾーンは測定１に割当てられる許容差ゾーンから生成され、要素２に対する右の許容差ゾーンは測定３に割当てられる許容差ゾーンから生成される。第１ステップでは、実際の加工物１６６上の記録される測定点は自動的に決定される許容差ゾーンの１つに対するこれら測定点の位置に応じて割当てられる。許容差ゾーンが維持されていることを試験するために、各許容差ゾーンに割り当てられる測定点は、自由度を固定することなく、加工物１６６内の所望の輪郭により画定される許容差ゾーンに対して最良の可能な方法で適用され、この適用条件は許容差ゾーンの種類に基づいて自動的に選択される。許容差ゾーン評価に関する対応する試験は、すべての許容差ゾーンおよびこれらの許容差ゾーンにそれぞれ割当てられるすべての測定点に対して連続的に実行される。
【００８６】
自動焦点式センサを用いる画像処理を実行する場合、部分的に透明な層の高さが測定されなければならないという問題が頻繁に発生する。この目的ために、本発明は、自動焦点合わせ動作において画像処理センサを用いて複数の半透明の層上に複数評価範囲に対する自動焦点測定点を同時に生成することが提示される。これは、測定方向における画像処理センサの移動および同時に複数の画像を記録することにより実現される。焦点測定点は、それぞれ確立される評価範囲内のコントラスト基準に従って計算される。これは図１３に示されている。画像処理センサ１６８の移動は、Ｚ軸に沿った自動焦点合わせプロセスを実現するために、センサ１６８の焦点１７０が半透明測定対象物１７２内の様々な位置内に配置されるようにしてなされる。このようにして、コントラスト特性１７４が取得される。最大コントラスト特性のそれぞれは、様々な材料層の種類の間のそれぞれの半透明層の位置を表しており、このコントラスト曲線１７４から、次に、対応して割当てられたＺ位置、Ｚ１、Ｚ２およびＺ３を計算できる。ここでは、コントラスト自動焦点式測定に対する通常のプロセス処理を使用できる。
【００８７】
座標測定装置におけるレーザ近接センサを用いて、加工物の表面上の輪郭はセンサ方向に走査される。すなわち、座標測定装置は、センサ測定方向とは異なる方向における所定の経路上を移動する。本発明によれば、このとき、センサの位置制御または座標測定装置の位置制御は、レーザ近接センサの偏差表示に基づいて、レーザ近接センサの偏差を一定に保持するような方法で制御される。このようにして、測定対象物上の輪郭線を走査することができる。対応する輪郭線の走査は図１４に示される。このように、測定対象物１７６は座標測定装置の測定台上に置かれ、座標測定装置のレーザ近接センサ１７８などの近接センサにより走査される。レーザ近接センサ１７８は基本的に、対象物表面への距離が一定であるようにして起動される。具体的な例では、センサ１７８のＺ位置は一定に保たれ、ＸおよびＹ位置の制御により、センサの測定点は常に、平面１８０内に留まり、この結果測定対象物１７６の輪郭線１８２の走査が達成される。
【００８８】
座標測定装置の使用に生じる別の問題は、測定対象物が様々な側面から測定されなければならないという事実にある。しかし、座標測定装置における測定対象物の位置が変更される場合、互いの測定点の基準は失われ、測定点の相互評価は不可能になる。この欠点を回避するために、以下のステップが実行される。
【００８９】
−例えば、測定対象物１９０または測定対象物１９０を収容するフレームといったホルダ１９１上の球体の形体の、１つまたは複数、好ましくは３つの参照マーク１８４、１８６、１８８の位置を測定するステップ。
【００９０】
−座標測定装置のコンピュータ内に上記位置を記憶するステップ。
【００９１】
−１つまたは複数のセンサ１９２によりアクセスできる、測定対象物１９０上の任意の所望の点１９４を測定するステップ。
【００９２】
−手動あるいは組み込まれた回転軸または回転ピボット軸（矢印１９６）による、座標測定装置の測定容積内で測定対象物１９０の位置を変更するステップ。
【００９３】
−参照マーク１８４、１８６、１８８を再度測定し、座標測定装置の測定容積内の変更された位置１９８、２００、２０２を決定するステップ。
【００９４】
−それぞれの参照マーク１８４、１８６、１８８またはこれらの位置１９８、２００、２０２を内部で適用して、ソフトウェア内のこれら参照マーク間に最小のずれが生じるようにするステップ。
【００９５】
−座標測定装置の１つまたは複数のセンサ１９２を用いて測定対象物１９０上の別の点２０４を測定するステップ。
【００９６】
−上述の手順を任意の回数繰り返すステップ。
【００９７】
−座標系内の上述の測定サイクル中に記録される測定対象物１９０の測定点１９４、２０４のすべてを一緒にして評価するステップ。
【００９８】
様々なセンサを備える座標測定装置はまた、中でも、光触知検知デバイスを備える選択センサを有する。ここでは、成形される走査要素（球体または円筒体）の位置の決定は画像処理センサにより実行される。問題は、このセンサを走査球体の位置に調整する必要性にある。これは、本発明によれば、調整ユニットを追加して配置することにより解決でき、この調整ユニットにより、センサを移送する座標軸上の、成形された走査要素（走査ピンまたはホルダを含む走査球体）と画像処理センサとの間の相対的な調整が可能になる。例えば、成形された走査要素の自動的焦点合わせは、自動焦点合わせプロセスにより画像処理センサに対して可能である。
【００９９】
これにより、触知／光学センサ２１０（光触知センサとも称される）は座標測定装置内の調整軸２０８に配置される。この調整軸２０８は、例示的な実施形態では光学センサ２１０の光学軸と一致する、座標測定装置の座標軸、好ましくはＺ軸２０８上に位置する。第２のＺ軸を別個に制御する（調整デバイス２１０）ことにより、適切な方法で光学センサ２１０の焦点面２１４に対して触知／光学センサ２０６の成形された走査要素２１２の相対位置を調整することが可能になる。
【０１００】
座標測定装置は一般に、設置される場所において様々な使用温度に曝される。複数のセンサが座標測定装置上に取り付けられる場合、これは様々なセンサ間の位置において熱的に生成される温度変化をもたらす。これにより測定誤差が生じる。これを補正するために、１つまたは複数の位置に様々なセンサを取り付けるのに役立つ機械構成要素の温度が１つまたは複数の位置で測定され、対応する機械構成要素の膨張は、様々なセンサにより記録される測定点を計算するときに考慮に入れられる。
【０１０１】
図１７は例えば、座標測定装置のＺ軸２２２上の２つのセンサ２１８、２２０を備える構成を示している。センサ２１８、２２０は、１つまたは複数の接続要素２２４と一緒におよびＺ軸２２２に相互に接続される。測定の間は１つまたは複数の接続要素２２４の温度は温度センサ２２６により常に測定され、対応する位置の変化は評価コンピュータ２２８を介して補正され、測定結果を考慮に入れる。
【０１０２】
座標測定装置における測定手順の間、複数の側面から測定対象物を測定可能にするために、実際には、回転軸に測定対象物をクランプし、これにより、様々なセンサを用いる測定に対して最適な位置に回転する。加えて、回転軸、また対応して配置される反対側先端とは別に、測定対象物を保持することが可能である。しかし、測定対象物が先端間でクランプされる場合、反対側先端の張力が測定対象物の変形をもたらす問題が生じる。これにより引き起こされる誤差を防止するために、本発明によれば、所定の力を達成するまで、測定対象物を常に変形するかまたは測定対象物上の反対側先端を自動的に配置することが提案される。このように、反対側先端は弾性的に取り付けられ、これにより、これに対応して要求される力は、たわみおよび対応する末端スイッチによって決定できる。
【０１０３】
図１８は、測定対象物２３０がクランプされるとき、先端２３２および反対側先端２３４は、反対側先端２３４が末端スイッチ２３８と相互に作用するまで、ガイド２３６により測定対象物２３０に接触する点まで押される方法を示している。前張力は、例えば、付勢されたばね２４０により生成され、ガイド２３６上の対応するデバイス２４４により達成される、反対側先端２３４の送り出し動作（矢印２４２）は、反対側先端２３４が末端スイッチ２３８上でまたは同様に作用要素上で作用する場合、遮断される。このように、クランプされる測定対象物２３０の前張力は明確に定義される。
【０１０４】
座標測定装置の使用における別の問題は、複数の輪郭が頻繁に、間隔を空けずに測定されることにある。必要とされる数により、これはかなり長い測定時間をもたらすことが多い。この問題は、本発明によれば、座標測定装置の共通の機械軸上に、間隔を空けずに同じ種類のおよび異なる設計の複数の触知センサを配置することにより解決される。図１９は１つの例を示している。このように、複数の触知センサ２４８、２５０、２５２は座標測定装置の共通のＺ軸２５４上に配置される。様々な位置に対する測定点２５８、２６０、２６２は、座標測定装置において一緒にして評価され、この結果、測定対象物２５６が走査されるときに同時に測定できる。
【０１０５】
切削ツールなどの、加工物の外側縁上の画像処理センサを用いる測定中に、座標処理センサは測定される外側縁上で永続的に再度焦点合わせされなければならないという問題が常に存在する。この問題は、本発明によれば、画像処理ビーム経路内にレーザ近接センサを追加して組み込みもことにより解決される。レーザセンサは、測定される外側縁の近傍において画像処理センサから加工物の表面の距離を測定し、座標測定装置の位置制御回路に接続されて、自動追跡を実行する。この結果、画像処理センサは永続的に焦点合わせされる。これは、図２０に原理的に示されている。座標測定装置のＺ軸２５８上では、画像処理およびレーザ近接測定に対して２つの相互に結合されたセンサ２６０、２６２が組み合わされ、共通光学系２６４によりツール２６６上の測定点を記録する。ツール２６６の回転軸２６８は、座標測定装置の利用可能なセンサの信号もまた有する、画像測定装置のコンピュータおよび制御システム２７０により、切断面がツールの切断面２７４内にこの配置を置くような方法で、レーザ近接センサ２６２を用いて測定されるツール２６６のクランプ面２７２上の測定点が回転軸２６８の設定に影響するような方法で、制御される。したがって、同じ座標測定装置の画像処理センサ２６０を用いて対応するツールの外側輪郭の測定が可能である。この手順は、座標測定装置のＸ、ＹおよびＺ軸の一定の回転および移動により連続的に繰り返され、３つの座標すべてにおける走査は同時に実行される。
【０１０６】
本発明による座標測定装置では、ビーム経路内に組み込まれるレーザセンサを備えた画像処理センサを使用できる。実際に使用されるシステムにより、組み込まれるレーザ近接センサおよび画像処理センサの所望の光学特性は同一調整パラメータ（動作距離／倍率）では利用できない。使用されるズーム光学系の開口および動作距離は追加の交換可能な光学付属品により、レーザセンサおよび画像処理センサを代替的に最適化できる。
【０１０７】
共通測定対物レンズ２８２を備えるビームスプリッタ２８０を介して座標測定装置において利用される、画像処理センサ２７６およびレーザ近接センサ２７８が、図２１に示されている。測定対象物２８４はここで走査されなければならない、言い換えると、この場合では、非接触で測定される。交換台２８８に置かれる、追加の前置光学要素２８６を交換することにより、全体のビーム経路の光学特性の変更が可能である。これは、ビーム経路内に配置されるまたは配置されない測定対物レンズ２８２および前置光学要素２８６により決定される。このように、レーザ近接センサ２７８に対する調整パラメータの最適化は、前部でまたは少し離れて前置光学要素２８６を備える画像処理センサ２７６に対してまたはこの逆に配置される、前置光学要素２８６を用いて実行される。
【０１０８】
加工物の表面の輪郭が自動焦点式センサを用いて測定される場合、測定点は通常ティーチインモードでオペレータにより予め決定される。これの防止は、未知の輪郭がこのプロセス処理を使用して測定される場合、かなりの困難を伴って可能になるだけである。これは、本発明によれば、次の測定点の予測位置がすでに測定された焦点から補間により理論的に計算され、新しい自動焦点により正確に確認されるような方法で、自動焦点式センサを用いて対象物表面上の走査手順を実行することでなされる。この手順が連続して数回繰返されると、完全自動走査が達成される。加工物または測定対象物上で走査される１つの線ならびに１つの領域に沿って走査される点の数はオペレータにより予め決定される。２つまたはこれ以上の所定の測定点から次の測定点への外挿は線形外挿により実行される。
【０１０９】
自動焦点式センサを用いて材料の表面を走査する対応するプロセスは、図２２に示されている。自動焦点式センサ２９０は、表面の点を測定するために、座標測定装置のＺ軸での移動により第１位置１９１に適用される。この目的のために、コントラスト挙動は焦点範囲２９２全体にわたり記録され、焦点位置２９４は測定点に応じてこれから計算される。同一手順が、対応する焦点測定範囲２９６および測定点２９８を用いて次の位置２９５で反復される。位置３０４における焦点測定範囲３０２したがってセンサ２９０の位置は、例えば、直線３００の補間により決定され、測定点３０６はここで測定される。この手順は、測定される対象物の輪郭３０８の全体長さまたはこの一部が測定されるまで、必要に応じて多数回数反復される。
【０１１０】
画像処理センサまたはＸ線断層撮影センサの使用により、測定対象物の特性に依存して、強いならびに弱い強度を備える領域が画像内に存在するという問題が頻繁に発生する。これは、対象物の様々な反射または透過特性によりもたらされる。結果的に、結果として生じる劣った信号体雑音比を有する弱い信号のみが、「暗い」画像領域について生じる。しかし、対象物のより強い照射または放射はより明るい領域でより強く光り、この結果排除される。
【０１１１】
これらの上述の問題は、本発明によれば、各画像断面部に対する様々な照射強度を用いて複数の画像を記録することにより解決される。同一対象物領域のこれらの画像はこの後、画像点の振幅がそれぞれ使用される照射強度または放射強度に対して標準化されるようにして、結合され新しい全体画像を形成する。全体画像の結合については、認められるダイナミックレンジ内に配置される、各画像のピクセルもまた使用される。各画像の特に強く光る振幅は考慮に入れられない。
【０１１２】
したがって、Ｘ線源３０８、測定センサ３１２を備える回転台３１０、およびＸ線センサ３１４もまた図２３に示されている。Ｘ線検出器３１４の画像点の振幅はコンピュータおよび評価システム３１６に記憶され、この後上述の処理ステップにより評価および結合される。ここでは、評価システム３１６によって上述の動作モードに従って、放射源３０８のＸ線周波数および検出器３１６の記録パラメータの制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】座標測定装置の概略図を示している。
【図２】座標測定装置の1つの断面部の概略図を示している。
【図３】画像処理およびレーザ近接センサを備える座標測定装置の概略図を示している。
【図４】測定プロセスの概略図を示す。
【図５】測定プロセスの別の概略図を示す。
【図６】輪郭追跡概略図を示す。
【図７】光強度曲線を示す。
【図８】所望のおよび実際の光強度曲線を示す。
【図９】所望のおよび実際の輪郭データの比較を示す。
【図１０ａ】所望のおよび実際の輪郭を示す。
【図１０ｂ】所望のおよび実際の輪郭を示す。
【図１１】許容差ゾーンを備える測定対象物を示す。
【図１２】許容差ゾーンを備える測定対象物を示す。
【図１３】部分的に透明な層を測定するための機構を示す。
【図１４】隆起プロファイルを測定するための測定機構を示す。
【図１５】様々な位置における測定対象物の測定に対する測定機構を示す。
【図１６】成形された走査要素の位置を決定するための機構を示す。
【図１７】２つの相互に接続されたセンサを備える機構を示す。
【図１８】測定対象物に対するクランプ機構を示す。
【図１９】複数の測定経路の測定に対するセンサの動作を示す。
【図２０】加工物を測定する機構を示す。
【図２１】画像処理センサおよびレーザ近接センサを備えた測定機構を示す。
【図２２】外挿により決定される測定点を測定する図を示す。
【図２３】Ｘ線断層撮影センサを備える機構の概略図を示す。
【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１０ａ】
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【図１０ｂ】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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