(57)【要約】一連の公称上同一の製造ワークピースが測定装置で測定される。温度変化を補正するために、ワークピースの１つがマスター加工品を形成し、例えば外部較正によって、その寸法が既知である。マスター加工品は２つ以上の温度で測定装置で測定され、各温度におけるマスター加工品の測定された寸法値の２つ以上の対応するセットを生成する。１つまたは複数のエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数が作成され、マスター加工品の測定された寸法値をマスター加工品の既知の寸法に関連付ける。１つまたは複数のエラーマップ、ルックアップテーブルまたは関数が、マスター加工品が測定されたそれぞれの温度に依存している。１つまたは複数のエラーマップ、ルックアップテーブルまたは関数から導出された補正値を使用して、連続する製造ワークピースの測定値を補正する。これらの補正値は、ワークピース測定値が得られた温度に基づいて判断される。
2014527170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定装置での測定方法であって、
測定しようとする一連の公称上同一のワークピースのうちの１つである基準ワークピースの形態であるマスター加工品を提供するステップであって、前記マスター加工品が前記測定装置の外部のソースから既知である寸法を有するステップと、
前記マスター加工品を２つ以上の温度で前記装置で測定し、各温度における前記マスター加工品の２つ以上の対応する測定された寸法値のセットを生成するステップと、
前記マスター加工品が測定された前記温度を測定するステップと、
前記マスター加工品の測定された寸法値を前記マスター加工品の既知の寸法に関連付ける１つまたは複数のエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数を生成するステップであって、前記エラーマップ、ルックアップテーブルまたは関数は、またはそのそれぞれは、前記マスター加工品が測定された前記各温度に依存するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
１つのエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数が、前記マスター加工品の測定された寸法値を複数の前記各温度における前記マスター加工品の既知の寸法に関連付けることを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
各エラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数が、前記マスター加工品の測定された寸法値を前記各温度における前記マスター加工品の既知の寸法に関連付けることを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
【請求項４】
測定されたワークピース寸法値を得るために製造ワークピースを前記装置で測定し、前記ワークピース寸法値が得られた前記温度を測定するステップと、
前記ワークピース寸法値を、前記エラーマップ、ルックアップテーブルまたは関数から導出された補正値で補正するステップと
をさらに含み、
前記補正値は前記ワークピース寸法値が得られた温度に基づいて判断されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の測定方法。
【請求項５】
測定装置での測定方法であって、
前記測定装置の外部のソースから既知である寸法を有する基準ワークピースの形態であるマスター加工品を提供するステップと、
前記基準ワークピースを第１の温度で前記装置で測定し、前記第１の温度における前記基準ワークピースの結果的に得られた測定された寸法値の第１のセットを生成するステップと、
前記第１の温度における前記基準ワークピースの測定された寸法値を前記基準ワークピースの前記既知の寸法に関連付ける少なくとも１つのエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数を生成するステップと、
測定されたワークピース寸法値を得るために製造ワークピースを前記装置で測定し、前記ワークピース寸法値が得られた前記温度を測定するステップと、
前記ワークピース寸法値を、前記エラーマップ、ルックアップテーブルまたは関数から導出された補正値で補正するステップと
を含み、
前記補正値は前記ワークピース寸法値が得られた温度に基づいて判断されることを特徴とする方法。
【請求項６】
製造ワークピースが測定された温度または製造ワークピースを測定しようとする温度が、所定の公差範囲内で前記エラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数の温度に対応するかどうかを調べるステップを含み、対応する場合、ワークピース寸法値を対応するエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数から導出された補正値で補正するステップを含むことを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
製造ワークピースが測定された温度または製造ワークピースを測定しようとする温度が、所定の公差範囲内で前記エラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数の温度に対応するかどうかを調べるステップを含み、対応しない場合、前記マスター加工品を再測定し、前記各温度における前記マスター加工品の測定された寸法値のさらなるセットを生成するステップを含むことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記製造ワークピースが一連の公称上同一のワークピースの１つであることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記測定装置が絶対測定システムとして認証されていないことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記測定装置が絶対測定システムとして認証されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記既知のマスター加工品寸法が前記マスター加工品を較正することによって取得されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記マスター加工品が、絶対測定システムとして認証されている別個の測定システムで較正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】
前記マスター加工品を形成する前記ワークピースの前記既知の寸法が前記ワークピースの設計データから取得されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記補正値が、前記ワークピース寸法値が取得された温度に基づいて、前記１つまたは複数のエラーマップ、ルックアップテーブルまたは関数からの外挿または内挿によって導出されることを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記補正値が、２つ以上のエラーマップまたはルックアップテーブルから導出された関数を使用して内挿によって導出されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記測定された寸法値が、前記加工品またはワークピースの表面上の個々の点の座標測定値であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記測定された寸法値が、前記加工品またはワークピースの特徴の測定された寸法であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記測定された寸法値が、前記加工品またはワークピースの特徴間の寸法上の関係であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記測定装置が座標測定装置であることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記座標測定装置が１つまたは２つの軸の周りで回転するように取り付けられたプローブを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記測定装置が接触プローブを含むことを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記測定装置が非接触プローブを含むことを特徴とする請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成された測定装置。
【請求項２４】
前記装置に請求項１から２３のいずれか一項に記載の方法を実施させるように構成された測定装置用のソフトウェアプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークピースの寸法を検査するための測定装置に関し、より詳細には座標測定装置に関する。座標測定装置は、例えば、座標測定機（ＣＭＭ）、工作機械、手動座標測定アームおよび検査ロボットを含む。
【背景技術】
【０００２】
ワークピースが製造された後、機械の３次元作動領域内で駆動することができるプローブを支持する可動部材を有する座標測定機械（ＣＭＭ）でワークピースを検査することは一般的に行われている。
【０００３】
ＣＭＭ（または他の座標測定装置）は、プローブを支持する可動部材が、直交する３方向Χ、Ｙ、Ζにそれぞれが可動である直列連結された３つのキャリッジを介して取り付けられている、いわゆる直交座標機械とすることができる。あるいは、例えば可動部材と相対的に固定された基部部材またはフレームとの間でそれぞれが平行に連結された３つまたは６つの伸張可能なストラットを含む非直交座標機械とすることができる。次いで、３つまたは６つのストラットの伸張をそれぞれ調整することによって、Χ、Ｙ、Ζ作動領域内における可動部材（したがって、プローブ）の動作が制御される。非直交座標機械の例が、特許文献１および特許文献２に示されている。
【０００４】
熱膨張および収縮がワークピースの測定に影響を及ぼす。変化する熱環境においてワークピースを正確に測定するために、ワークピースと同様のサイズおよび形状の特徴を有する基準ワークピースまたはマスター加工品の測定を行うことが、特許文献３（ＭｃＭｕｒｔｒｙ）および特許文献４（Ｓｈｅｌｔｏｎ）から知られている。これらは、次いで、同じ熱環境において、検査中に製造ワークピースの測定値と比較される。例えば、マスター加工品／基準ワークピースが、一連の公称上同一のワークピースのうちの既知の良好なワークピースである場合、これは他のすべてのワークピースを比較する基準として働く。絶対測定が必要である場合は、次いでマスター加工品／基準ワークピースを、より正確な測定機械で較正することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第０３／００６８３７号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００４／０６３５７９号パンフレット
【特許文献３】米国特許第５，２５７，４６０号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４２６，８６１号明細書
【特許文献５】米国特許第６，３３６，３７５号明細書
【特許文献６】米国特許第５，０１１，２９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の技法では、一連の公称上同一なワークピースの測定中に熱環境が変化した場合、問題が生じる。精度を維持するために、それ以降の比較測定のための新しい基準を提供するためにリマスター（すなわち、マスター加工品の再測定）を行う必要がある。これは時間を要する。さらに、変化する環境においては、そのようなリマスタリングが必要となる頻度は変動的であり、不明または確定困難であることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様は、測定装置での測定方法であって、既知の寸法を有するマスター加工品を提供するステップと、マスター加工品を２つ以上の温度で装置で測定し、各温度におけるマスター加工品の２つ以上の対応する測定された寸法値のセットを生成するステップと、マスター加工品が測定された温度を測定するステップと、マスター加工品の測定された寸法値をマスター加工品の既知の寸法に関連付ける１つまたは複数のエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数を作成するステップであって、エラーマップ、ルックアップテーブルまたは関数は、またはそのそれぞれは、マスター加工品が測定された各温度に依存するステップとを含むことを特徴とする方法を提供する。
【０００８】
１つまたは複数のエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数は、各温度で測定された値とともに保存することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、測定装置での測定方法であって、既知の寸法を有するマスター加工品を提供するステップと、マスター加工品を第１の温度で装置で測定し、第１の温度において結果として得られたマスター加工品の測定された寸法値の第１のセットを生成するステップと、マスター加工品を少なくとも第２の温度で装置で測定し、１つまたは複数の各温度におけるマスター加工品の測定された寸法値の少なくとも第２のセットを生成するステップと、少なくとも第１および第２の温度におけるマスター加工品の測定された寸法値を、寸法値が測定された温度およびマスター加工品の既知の寸法に関連付ける、１つまたは複数のエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数を作成するステップと
を含む方法を提供する。
【００１０】
上記の態様のいずれかにおいて、１つのエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数は、マスター加工品の測定された寸法値を、複数の各温度におけるマスター加工品の既知の寸法に関連付けることができる。あるいは、各エラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数は、マスター加工品の測定された寸法値を、各温度におけるマスター加工品の既知の寸法に関連付けることができる。
【００１１】
マスター加工品は、測定しようとするワークピースの特徴と同様の寸法を有する特徴を有することができる。例えば、同様の形状、サイズまたは位置の特徴を有することができる。測定しようとする一連の公称上同一のワークピースのうちの１つを形成するワークピースとすることができる。
【００１２】
作成された１つまたは複数のエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数を使用して、製造ワークピースのそれ以降の測定値を補正することができる。そのような方法は、測定されたワークピース寸法値を得るために、製造ワークピースを装置で測定するステップと、測定されたワークピース寸法値が得られた温度を測定するステップとを含むことができる。測定されたワークピース寸法値は、次いでエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数から導出された補正値で補正し、ワークピース寸法値が得られた温度に基づいて判断することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、ワークピースを測定装置で測定する方法であって、既知の寸法を有する基準ワークピースの形態であるマスター加工品を提供するステップと、基準ワークピースを第１の温度で装置で測定し、第１の温度において結果として得られた基準ワークピースの測定された寸法値の第１のセットを生成するステップと、第１の温度における基準ワークピースの測定された寸法値を基準ワークピースの既知の寸法に関連付ける少なくとも１つのエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数を作成するステップと、測定されたワークピース寸法値を得るために、製造ワークピースを装置で測定し、ワークピース寸法値が得られた温度を測定するステップと、ワークピース寸法値をエラーマップ、ルックアップテーブルまたは関数から導出された補正値で補正するステップとを含み、補正値はワークピース寸法値が得られた温度に基づいて判断される方法を提供する。
【００１４】
１つの有利な形態では、上記の方法は、基準ワークピースを少なくとも１つの他の温度で測定し、１つまたは複数の温度における基準ワークピースの測定された寸法値の少なくとも１つの他のセットを生成するステップとをさらに含むことができ、エラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数はまた、他の１つまたは複数の温度における基準ワークピースの測定された寸法値を基準ワークピースの既知の寸法に関連付ける。
【００１５】
別の有利な形態では、方法は、基準ワークピースを少なくとも１つのさらなる温度で測定し、１つまたは複数のそれぞれの温度における基準ワークピースの測定された寸法値の少なくとも１つのさらなるセットを生成するステップと、さらなる１つまたは複数の温度における基準ワークピースの測定された寸法値を基準ワークピースの既知の寸法に関連付ける少なくとも１つの他のエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数を作成するステップと、ワークピース寸法値を、ワークピース寸法値が得られた温度に基づいて、少なくとも１つの他のエラーマップ、ルックアップテーブルまたは関数から導出された補正値で補正するステップとをさらに含むことができる。
【００１６】
したがって、これらの代替例では、複数の温度に対応する補正値を提供する１つの複合マップ、ルックアップテーブルまたは関数を設けることができ、または異なる温度についての別個のエラーマップ、ルックアップテーブルまたは関数を設けることができる。
【００１７】
本発明の上記の態様のいずれかにおいて、方法は、製造ワークピースが測定された温度または製造ワークピースを測定しようとする温度が、所定の公差範囲内にエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数の温度の１つに対応するかどうかを調べるステップを含み、対応する場合、ワークピース寸法値を対応するエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数から導出された補正値で補正するステップを含むことができる。
【００１８】
本発明の上記の態様のいずれかにおいて、方法は、製造ワークピースが測定された温度または製造ワークピースを測定しようとする温度が、所定の公差範囲内にエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数の温度に対応するかどうかを調べるステップを含み、対応しない場合、マスター加工品を再測定し、各温度におけるマスター加工品のさらなる測定された寸法値のセットを生成するステップを含むことができる。
【００１９】
あるいは、ワークピース測定値が得られた温度とエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数の温度との間に差異がある場合、例えば内挿または外挿によって、１つまたは複数のエラーマップまたはルックアップテーブルから補正値を判断することができる。例えば、異なる温度で得られた測定値を関連付ける関数を適用することによって、または温度差およびワークピースの材料の熱膨張係数を使用した計算によって、行うことができる。あるいは、温度差が望ましい公差より大きい場合、ワークピース測定値を拒絶することができる。
【００２０】
本発明の上記の態様のいずれかにおいて、マスター加工品は特徴を有することができ、その寸法（例えば、形状、サイズおよび／または位置）は測定しようとする製造ワークピースの特徴に対応する。または、マスター加工品は、一連の公称上同一の製造ワークピースのうちの１つとすることができる。製造ワークピースについて述べられる場合、一連の公称上同一のワークピースのうちの１つとすることができる。
【００２１】
既知のマスター加工品の寸法は、測定装置の外部のソースから得ることができる。これはマスター加工品を較正することによって行うことができる。マスター加工品は、場合によっては別個の温度制御環境で、より正確な測定システムで較正することができる。これは絶対測定システムとして認証することができる。あるいは、基準ワークピースの場合は、その寸法を基準ワークピースの設計データから得ることができる。
【００２２】
測定装置は、座標測定機械などの座標測定装置とすることができる。
【００２３】
基準または製造ワークピースの測定された寸法値は、単にワークピースの表面上の個々の点の座標測定値とすることができる。あるいは、測定された寸法値は、基準または製造ワークピースの特徴の測定された寸法値とすることができる。それらはそのような点の座標測定から導出することができる。
【００２４】
本発明のさらなる態様は、上記の方法を実施するように構成された測定装置、および測定装置に方法を実施させるように構成されたソフトウェアを提供する。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照しながら、例を使用して以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】非直交座標測定装置または非直交座標測定機械（ＣＭＭ）を示す図である。
【図２】機械のコンピュータ制御システムの一部を示す図である。
【図３】１日またはそれ以上の作業期間にわたる一般的な工場内の環境温度の変化を示すグラフである。
【図４】好ましい実施形態で行われるプロセスを示す概略図である。
【図５】コンピュータ制御システムで実行するとき、ＣＭＭに本発明による好ましい方法を実施させるソフトウェアプログラムのフローチャートである。
【図６】コンピュータ制御システムで実行するとき、ＣＭＭに本発明による好ましい方法を実施させるソフトウェアプログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１に示す座標測定機械では、測定しようとするワークピース１０が（機械の固定構造の一部を形成する）テーブル１２上に置かれている。プローブ１４の本体を有するプローブが、可動部材のプラットホーム１６に取り付けられている。プローブは、寸法測定を行うために使用時にワークピース１０と接触する変位可能な細長いスタイラス１８を有する。
【００２８】
可動部材のプラットホーム１６は、一部分のみが図示されている支持機構２０によって、機械の固定構造に取り付けられている。本実施例では、支持機構２０は、特許文献１および特許文献２に記載されている通りである。支持機構２０は、プラットホーム１６と機械の固定構造との間で平行に延びる３つの伸縮式の伸張可能ストラット２２を備える。それぞれのストラット２２のそれぞれの端部は、プラットホーム１６または固定構造に全方位枢動可能にそれぞれ連結され、各モータによって伸張され、収縮される。伸張量は各エンコーダによって測定される。それぞれのストラット２２用のモータおよびエンコーダは、ストラットの伸張および収縮を制御するサーボループの一部を形成する。図１では、３つの各サーボループの３つのモータおよびエンコーダを全体的にサーボループ２４として示す。
【００２９】
支持機構２０はまた、３つの受動的回転防止デバイス３２も含む（そのうち１つのみを図１に示す）。回転防止デバイスは、プラットホーム１６と機械の固定構造との間を平行に延びる。それぞれの回転防止デバイスは、プラットホーム１６を１回転自由度に抑制する。結果として、プラットホーム１６は３並進自由度のみで可動であるが、傾斜または回転はできない。そのような回転防止デバイスのより詳細な説明については、特許文献５を参照されたい。
【００３０】
図１を図２とともに参照すると、コンピュータ制御装置２６が、ワークピース１０を測定するために書かれた部品プログラム３４の制御下で可動プラットホーム１６を位置決めする。これを達成するために、コンピュータ制御装置２６は３つのストラット２２のそれぞれの伸張を調整する。プログラムルーチン３６が、部品プログラムからのΧ、Ｙ、Ζ直交座標のコマンドを、対応するストラットの非直交座標の必要な長さへと変換する。プログラムルーチン３６は、サーボループ２４のそれぞれに対して要求信号２８を生成し、その結果、それにしたがってプラットホーム１６を位置決めするように３つのストラット２２が伸張し、または収縮する。それぞれのサーボループは、エンコーダ出力が要求信号２８に従うように、既知の方法で作動して各モータを駆動し、これらを均等化しやすい。
【００３１】
コンピュータ制御装置２６はまた、サーボループの一部を形成するエンコーダから、測定信号３０を受け取る。これらはストラット２２のそれぞれの非直交座標の瞬間的長さを示す。これらは部品プログラム３４によって使用されるように、プログラムルーチン３８によってΧ、Ｙ、Ζ直交座標へと再び変換される。
【００３２】
プローブ１４は、スタイラス１８がワークピース１０に接触するとトリガー信号をコンピュータ制御装置２６へと発行するタッチトリガープローブとすることができる。プローブ１４はあるいは、いわゆる測定またはアナログプローブとすることができ、アナログまたはデジタル出力を、３つの直交方向Ｘ、Ｙ、Ｚにおけるプローブ１４の本体に対するスタイラス１８の変位を測定するコンピュータ制御装置２６へと提供する。そのような接触プローブの代わりに、光学プローブなどの非接触プローブとすることもできる。
【００３３】
使用の際は、プラットホーム１６が、部品プログラムの制御下で、２点間測定パターンまたはワークピース表面のスキャンで、プローブ１４をワークピース１０に対して位置決めするように動かされる。タッチトリガー測定では、コンピュータ制御装置２６は、タッチトリガー信号を受け取ると、ストラット２２のエンコーダから非直交の測定信号３０の瞬間的測定値を測定し、変換ルーチンのプログラムルーチン３８がこれらを処理して、ワークピース表面に接触した点のΧ、Ｙ、Ζ直交座標位置を判断する。測定またはアナログプローブの場合は、制御装置がプローブの瞬間的出力をストラットの測定信号３０から直交座標へと変換される瞬間値と組み合わせる。スキャンの場合は、これが多数の点で行われて、ワークピース表面の形を判断する。必要であれば、測定またはアナログプローブからのフィードバックを使用して要求信号２８を変更し、ワークピース表面の所望の測定範囲内にプローブを維持するように、機械がプローブを動かす。
【００３４】
図３は、１日またはそれ以上の作業期間にわたる一般的な工場内の環境温度の変化を示すグラフである。グラフは、環境温度が１つの作業シフトから次の作業シフトへとどのように変化するかを示している。例えば、温度は夜間シフト４２中に最低点４０へと低下する。温度は午前シフト４４中に再び上昇し、午後／夕方シフト４８中に最高温度４６になる。同様のサイクルがそれ以降の日にも繰り返される。
【００３５】
もちろん、測定しようとするワークピースおよびそれらを測定する機械は、これらの温度変動を受け、補正をしなければ測定は不正確になる。加工品との比較測定を行う上記の先行技術の方法では、精度を得るために、図３の温度５０Ａ〜５０Ｄ、５２、５２Ａ〜Ｃで示されている点など、温度が変化するときは常に、一日のうちの複数の時点でリマスター（すなわち、加工品の再測定）の必要があった。
【００３６】
図１に示す本発明の実施形態は、ワークピース１０の測定に対処し、その温度を測定するように、可動部材のプラットホーム１６に簡便に取り付けることができる赤外線温度センサ５４を含む。あるいは、赤外線温度センサ５４Ａは、ワークピースの温度を測定するように、例えば任意選択のブラケットまたはスタンド５６など、ＣＭＭの固定構造に取り付けることもできる。そのような赤外線センサはワークピース表面の領域の温度の平均的測定値を単純に測定することができ、または特定のワークピース特徴の温度を認識し測定するように構成された熱画像センサとすることもできる。
【００３７】
別の代替例では、ＣＭＭがプローブ１４の自動的な交換を容易にした場合、次いでプローブ１４をワークピース１０の表面と接触し、その温度を測定するためにしばらくそこに留まる接触温度センサ（図示せず）に交換することができる。そのような交換可能な接触温度センサは特許文献６に記載されている。または温度センサ（熱電対など）を赤外線温度５４Ｄで示すように、ワークピースの表面に、手動で置くことができる。
【００３８】
さらなる代替例では、ワークピースの温度を特定して測定するのではなく、環境温度を測定するために、任意の適切なタイプ（例えば、熱電対）の単純な環境温度センサを設けることができる。
【００３９】
図１は、プラットホーム１６またはプローブ１４に取り付けられたそのような代替の温度センサ５４Ｂを示す。代替の温度センサ５４Ｂはこの位置で、モータによって発生した熱による過度の影響を受けることなく、ワークピース１０の近傍の環境温度を測定することができる。別の選択肢は、機械の固定構造に取り付けられ、または背景環境温度を測定するためにそこから取り外される、環境温度センサ５４Ｃである。
【００４０】
２つ以上の温度センサ、例えばセンサ５４または５４Ｂまたは５４Ｄなどワークピースの付近の１つのセンサ、および背景環境温度を測定する温度センサ５４Ｃなどの別のセンサを使用することが可能である。次いで、例えば背景センサから９０％およびワークピース付近のセンサから１０％など、２つ以上の温度センサから重み付けされた測定値平均を使用するように、コンピュータ制御装置２６をプログラムすることができる。相対的重み付けは、良好な結果を得るために試行錯誤によって調整することができる。
【００４１】
使用の際は、上記の装置を使用して、例えば製造ラインで生産され、または工作機械で製造されるなど、公称上または実質的に同一である一連の製造ワークピース１０を検査することができる。これを行うために、コンピュータ制御装置２６は、図４から図６に示すように、プログラムを動作させることができる。これらのプロセスのいくつかのステップは、手動で実施することができ、または人手の介入を含むことができる。例えば、ＣＭＭのテーブル１２上に品物を置く必要がある場合、これを手動でまたはロボットによって行うことができる。
【００４２】
この方法の開始時には（図４および図５のステップ６０）、マスター加工品−基準ワークピース−をＣＭＭのテーブル１２上に置く。マスター加工品／基準ワークピースは一連の公称上または実質的に同一の製造ワークピースにおける第１のワークピースとすることができ、それによってそれ以降の測定しようとするワークピースと同様の寸法を含む特徴を有する。あるいは一連の製造ワークピースにおけるワークピースの特徴と同様の寸法を有する１つまたは多数の特徴を有する特別製作された加工品とすることができる。（本明細書における基準ワークピースへの参照は、そのような特別製作された加工品にも等しく適用され、その逆も同じである。）
例えば、特徴は同様の形状を有することができ、および／またはそれらのサイズおよび／または位置は対応することができる。および／または特徴間の寸法関係は対応することができる。例えば、マスター加工品／基準ワークピースは、製造ワークピースの対応する特徴と同様の距離だけ離間した孔などの特徴を有することができる。あるいは、マスター加工品／基準ワークピースは、製造ワークピースの平行な面と対応する平行な面を有することができる。マスター加工品または基準ワークピースは完全に製造する必要はない。その寸法は公称設計値から離れていてもよい。
【００４３】
好適にはマスター加工品／基準ワークピースの寸法は較正され、寸法が既知である（ステップ６２、図４）。好ましい実施形態では、これらは図１の測定装置の外部のソースから既知である。これは、より正確な座標測定機械など（ステップ６４、図５）の別個の測定装置でマスター加工品／基準ワークピースの寸法を測定することによって、行うことができる。この機械は、それ自体が較正され、絶対測定システムとして追跡可能な標準器に認証されたものとすることができ、温度制御された環境で使用することができる。
【００４４】
あるいは、図１の座標測定装置自体が較正されている場合、次いで２５°Ｃなどの標準温度で、加工品寸法をその装置で測定することができる−ステップ６６、図４。（ただし、以下で示唆するように、図１の座標測定装置が較正されていない場合は、不可能である。）
さらなる可能性は、加工品の寸法が、外部ソースから、例えば図面またはＣＡＤファイルなど、加工品の設計データから単純に取得することによって、既知となり得ることである。これは加工品が設計データに正確に製造されていることを想定し、加工品が測定しようとする一連のワークピースの１つではない場合に特に適切である。
【００４５】
ステップ６８（図４）では、既知のマスター加工品／基準ワークピースの寸法が第１の温度で測定される。１日のうちの時間によって、この第１の温度は、例えば温度５０Ａなど、図３に示す温度のいずれかとすることができる。図５に示すように、基準ワークピースを測定するステップ６８は、ステップ７０および７２を（いずれの順序でも）含む。
【００４６】
ステップ７０では、ワークピースの表面の所望の点でそれぞれ座標測定を行うように、部品プログラム３４のコマンドによって、プローブ１４をマスター加工品または基準ワークピースに対して動かすことによって、マスター加工品または基準ワークピースの寸法測定を行う。個々の点の座標測定はそれぞれ、それ自体を測定された寸法値とみなすことができる。あるいは、これらの座標測定から、円形特徴の直径、スロットの幅、フランジの厚さなど、特徴の測定された寸法値を導出することができる。あるいは、導出された測定された寸法値は特徴間の関係であり得る。その寸法は例えば、孔などの特徴の間隔とすることができ、または互いに公称上平行な面の平行性を示すことができる。いずれの場合においても、これらの測定された寸法値は、コンピュータ制御装置２６の記憶媒体６２に比較値として保存される。
【００４７】
ステップ７２では、マスター加工品または基準ワークピースの第１の温度測定値が温度センサ５４（または、温度センサ５４Ａ、５４Ｂまたは５４Ｃなどの前述の１つまたは複数の他のタイプのセンサ）によって測定される。対応する第１の温度値が、寸法測定値とともに保存される。
【００４８】
ステップ７４では、第１のエラーマップまたはルックアップテーブルまたはエラー関数が計算される。これは、第１の温度で、基準ワークピースの測定された寸法をその既知の寸法と比較し、関連付ける。第１のエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数も、対応する第１の温度の値とともに、コンピュータ制御装置２６の記憶媒体６２に保存される。これらは記憶媒体のハードディスクのファイルまたはフォルダ、または揮発性または不揮発性メモリに保存することができる。
【００４９】
図４の輪郭線Ａおよび図６にも示すように、本発明の第１の実施形態では、方法を次の通り行う。マスター加工品／基準ワークピースが一連の製造ワークピース１０に置き換えられ、次いでそれぞれがテーブル１２上に置かれる。それぞれのワークピースには、ステップ７６で、部品プログラム３４の制御下で寸法測定が行われる。これにより、マスター加工品または基準ワークピースについて上述したものと同じタイプの測定された寸法値が得られる。この前または後に、ステップ７８で、温度センサ５４（または温度センサ５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ）から温度測定値が得られる。ステップ８０では、プログラムが、ステップ７８における温度測定値がステップ６８でエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数とともに記録された温度と等しい（または十分に近く、所定の公差範囲内である）かどうか判断する。答えが「はい」の場合、測定値を補正するために、エラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数がステップ８２で適用される。結果は記憶媒体６２に保存される。
【００５０】
次いでワークピースが置き換えられ、ステップ７６、７８、８０および８２がそれぞれの製造ワークピースについて連続して繰り返される。これは、ステップ８０の結果が「いいえ」となるまで−言い換えると、温度がエラーマップ、テーブルまたは関数が記録された温度とは十分に離れた程度に変化するまで継続する。
【００５１】
測定されるワークピースの１つずつについて（ステップ７６）温度を調べる（ステップ７８）必要はない。多くの場合、温度がエラーマップ、テーブルまたは関数が記録された温度にまだ十分に近いかどうかを定期的な間隔で調べるだけで十分である。例えば、一定の時間間隔で、または所定の数のワークピースが測定された後に、調べることができる。あるいは、それぞれのワークピースが測定される前または後に、温度が所定の量より多く変化したかどうかを調べるように、温度を監視することができる。温度が変化していない場合、または前の値の所定の公差の範囲内である場合、次いでステップ７６、８０および８２が次のワークピースに連続して繰り返される。
【００５２】
図３に示すように、温度は日内周期にわたって変化することが予想される。ステップ８０で、温度が所定の公差より大きく変化したと判断された（すなわち、答えが「いいえ」である）場合、次いで、測定プロセスを停止することができ、例えば警告信号によって、オペレータに警告する。しかし、いくつかの代替選択肢がある。
【００５３】
１つの選択肢では（ステップ８８）、マスター加工品／基準ワークピースをテーブル１２上に再度載せ、（再測定することによって）リマスターすることができる。システムは、例えば警告信号によって、オペレータにこれをするように警告することができる。このステップ８８は新しい温度で新しいエラーマップ、ルックアップテーブルまたは関数を作成し、図４および図５にさらに示す。基本的に、ステップ９０、９２および９４ではステップ７０、７２および７４が繰り返される。これらの測定の結果はステップ９２で測定された対応する温度変化の値とともにやはり記憶媒体６２に保存される。もちろん、ステップ９２における別個の温度測定値ではなく、ステップ７８で測定された最新の温度の値を代わりに使用することができる。さらに、以下で述べるように、別個の新しいエラーマップまたはテーブルを作成するのではなく、ステップ８８の結果を１つの複合的な上位セットのエラーマップまたはテーブルに組み込むことができる。
【００５４】
図４の輪郭線Ｂは、この２つ以上の異なる温度（ステップ６８および８８）におけるエラーマップまたはルックアップテーブルまたは関数の作成が本発明の別の好ましい実施形態を形成することを示す。
【００５５】
上記のように連続するさらなるワークピースがここで測定され補正されるが（ステップ７６、７８、８０、８２）、マスター加工品／基準ワークピースのリマスターされた測定から新しいエラーマップ、テーブルまたは関数を使用する。したがって、これらのさらなるワークピースの連続した測定の補正は、温度の変化を考慮に入れている。
【００５６】
図３を考慮すると、このリマスタリング（基準ワークピースの再測定）は、作業シフトパターン中の異なる環境温度の、日内周期における異なる点の温度５０Ａ〜５０Ｄ、５２、５２Ａ〜Ｃで行われることが理解されよう。図５のステップ８８で示すループによって示されるように、日内周期中に必要な回数だけ繰り返すことができる。その結果、時間の経過とともに、コンピュータ制御装置２６は多くの異なるエラーマップ、テーブルまたは関数を蓄積し、作業日に経験される温度の全範囲をカバーする。または、以下で述べるように、増加する複合的な上位セットのエラーマップ、テーブルまたは関数を蓄積する。基本的に、コンピュータは、異なる温度で必要な補正を「学習する」。
【００５７】
したがって、ステップ８０で、温度が変化したと判断された後、マスター加工品／基準ワークピースでリマスタリングのステップ８８に進む前に、ステップ８０はまず、リマスタリングの代わりに、記憶媒体６２にすでに保存されているマスター加工品／基準ワークピースの既存の補正値または測定値を再利用することができるかどうかを調べる。既存の値は直接、または外挿または内挿によって使用することができる。
【００５８】
単純な実施形態では、ステップ７８で判断された新しい温度値を、エラーマップまたはルックアップテーブルとともに、以前保存された温度値と比較して、望ましい公差範囲内で一致が見られるかどうか確認することができる。肯定の場合、次いでステップ８２は、リマスタリングの代わりに、記憶媒体６２内の対応するエラーマップまたはテーブルから測定値または補正値を再利用することができる。図６のプログラムは引き続きワークピースを連続して測定し比較するが（ステップ７６）、記憶媒体６２から検索された以前保存された補正値または比較値を使用する。したがって、マスター加工品をテーブル１２上で置き換え、測定するという時間のかかるステップが不要になる。リマスタリングが完全に不要な場合（図３の右側部分に示す）、これは、同じ日のその後だけでなく、その後の日においてもかなりの時間の節約になる。
【００５９】
他方、ステップ８０で、現在の温度の十分に近くで対応する既存のデータの対応するセットがないと明らかになった場合、または既存のデータが内挿または外挿には不十分である場合（以下参照）、次いでリマスタリングのステップ８８を上記のように行う。
【００６０】
上記のように、それぞれの温度についてルックアップテーブルの別個のエラーマップが作成され、保存される。しかし、図４および図５のステップ９６で示すように、すべてのデータを各温度値とともに１つのマップまたはルックアップテーブルまたは関数にまとめることが可能である。例えば、それぞれの新しいエラーマップまたはテーブルまたは関数は、マスター加工品／基準ワークピースの既知の寸法に直接戻るのではなく、測定値を１つまたは複数の以前のテーブルに関連付けることができる。したがって、それ以降のこれらのエラーマップまたはテーブルまたは関数は、間接的にのみ基準ワークピースにもどって関連付けられる。そのようなエラーマップまたはテーブルまたは関数はすべて、１つのエラーマップまたはテーブルに組み込むことができ、異なる温度に対応する上位セットのエラーマップまたはテーブルを形成する。この上位セットは、異なる温度のデータが加えられていくので、時間の経過とともに増加する。
【００６１】
温度センサが温度を完全な精度で測定することが可能であるべきであることは、不可欠ではない。上記の方法は、測定された温度を以前保存された温度測定値と比較するので、温度測定値は、完全に正確であることよりも、再現可能であるべきということのほうが重要である。
【００６２】
方法の上記の単純な実施形態は、日内周期または図３に示す作業シフトパターンの一部における点の温度５２Ａ〜５２Ｃが周期の前の部分における対応する点の温度５０Ａ〜Ｃと同じ温度である場合に有用である。対応する温度での測定が（望ましい公差範囲内で）以前行われている場合は常に、リマスタリングの代わりに、記憶媒体６２に以前保存された既存の比較または補正値を再利用することができる。これを容易にするために、例えば５°Ｃなど所定の温度変化だけ離れるなどの特定の所定の温度について調べるように、ステップ７８をプログラムすることができる。
【００６３】
リマスタリングのステップ８８の代わりに、別の選択肢は、外挿によって既存のエラーマップまたはルックアップテーブルから適切な補正値を導出することである（任意ステップ８４）。例えば、ワークピースの材料が線形熱膨張係数を有すると仮定した場合、テーブル内の既存の値を、係数に基づいて、または同様のワークピースでの実際の経験に基づいて、乗数で単純に乗算することができる。
【００６４】
あるいは、より高度な実施形態では、ステップ７８で、現在の温度が２つ以上の以前保存された温度値の間にあることが明らかな場合、対応する保存されたマップまたはテーブルの対応する値の間に内挿することによって、必要な比較または補正値を作成することができる。例えば図３では、温度５３は、２つの以前保存された点の温度５０Ａ、温度５０Ｂの間の温度で起こる。この状況において、温度５０Ａ、温度５０Ｂで測定された２つの隣接する測定データのセットの間の対応する値に線形内挿することによって、必要な比較または補正値を判断することができる。より正確な結果のために、温度５３における温度にまたがる温度５０Ａ〜５０Ｄに対応して、４つ以上の保存されたデータのセットが存在する場合、ステップ７０で二次補間を実施することができる。もちろん、内挿は、温度５０Ａ〜５０Ｄにおける保存されたデータセットの保存された温度値と比較して、温度５３で実際に測定された温度を考慮する。また、温度が変化する方向（上昇または低下）、および可能な場合は、変化の速度も考慮する。
【００６５】
線形または二次関数の代わりに、例えば、３次または２次スプラインまたは対数関数など、他の多項式または非多項式関数を、内挿に使用して、関数をいくつかの異なる温度で測定された対応する比較または補正値に適用することもできる。
【００６６】
さらなる代替的な選択肢では、特定の測定値を補正するために新しい比較または補正値のセットを作成するのではなく、ステップ９６で内挿を使用してエラーまたは補正関数または係数、すなわち式または係数を確定する。次いでステップ８６で、これらをそれぞれの測定値に適用してこれを補正する。そのようなエラーまたは補正関数または係数は、比較測定値または補正値のルックアップテーブルまたはマップを保存する代わりに、マスター加工品が測定され、または再測定されたとき（ステップ８８）、および関連する温度値とともに記憶媒体６２に保存されたとき、判断することができる。この１つの実施形態では、補正関数または係数は、エンコーダからの非直交測定値を直交測定値へと変換するプログラムルーチン３８へと供給される。あるいは、補正関数または係数を、部品プログラム３４によるワークピース測定に適用することもできる。
【００６７】
上記の好ましい方法は、既知の寸法の加工品に対する比較測定を含むことが理解されよう。これは、装置の再現性（その測定の再現可能性）を利用することによって、正確な結果を得ることができるので、図１の座標測定装置はそれ自体が較正されていなくてもよいことを意味する。このような状況において、装置は比較計器として作用し、完全な精度を提供するために、装置は必ずしも較正されていなくてもよく、または絶対測定システムとして認証されていなくてもよい。しかし、所望であればそのように認証することもできる。
【００６８】
もちろん、上記の実施形態には、例えば以下のように多くの修正を行うことができることが理解されよう。
【００６９】
図１に示すように３つの伸張可能なストラットを備えた支持機構２０の代わりに、プローブ１４を動かすための他の支持機構を使用することもできる。例えば、６つの伸張可能なストラットが可動部材のプラットホーム１６と機械の固定構造との間で平行に枢動可能に取り付けられた、６本脚の支持機構を使用することが可能である。そのような各ストラットは、上記のように、サーボループを形成するモータおよびエンコーダによって伸張され、後退される。それぞれのストラットの伸張および後退は、可動部材の動きを５または６自由度に制御するように、コンピュータ制御によって調整される（したがってプローブ１４をＸおよびＹ軸の周りで傾斜することによって方向付けることができ、Ｘ、ＹおよびＺ方向に並進させることもできる）。エンコーダの出力はコンピュータ制御によって読み取られ、測定が行われるとき直交座標へと変換される。
【００７０】
あるいは、可動部材のプラットホーム１６およびプローブ１４の支持機構は、Ｘ、ＹおよびＺ方向にそれぞれ移動することができる３つの直列配置されたキャリッジを有する、従来の直交ＣＭＭとすることができる。
【００７１】
所望であれば、上記の構成のいずれかにおいて、プローブ１４を、プローブを方向付けるために１つまたは２つの軸で回転可能であるプローブヘッドを介して可動部材のプラットホーム１６に取り付けることができる。いくつかの適切なプローブヘッドが、本出願人／譲受人Ｒｅｎｉｓｈａｗ  ｐｌｃから販売されている。プローブヘッドは、複数の向きのいずれかに固定することができる、Ｒｅｎｉｓｈａｗ  ＰＨ１０モデルなどのインデックスタイプとすることができる。または、Ｒｅｎｉｓｈａｗ  ＰＨ２０モデルなどの連続的に回転可能なプローブヘッドとすることができる。または、Ｒｅｎｉｓｈａｗ  ＲＥＶＯ（登録商標）またはＧＹＲＯ（登録商標）プローブなど、プローブ自体が連続回転の１つまたは２つの軸を有することができる。
【００７２】
本発明は上記のように自動化されたＣＭＭでの使用に制限されるものではない。既知の加工品に対する比較測定を使用する任意の形態のワークピース検査で使用することができる。例えば、既知の寸法を有する加工品と併せて標準的固定具ゲージを使用することが既知である。固定具ゲージは、加工品をワークピースの１つまたは複数の特徴と比較するように使用する１つまたは複数の測定振動子を有する。これらの測定振動子はＬＶＤＴなどの接触プローブ、または光線および対応する光検出器を使用する非接触プローブの形態をとることができる。本発明によると、固定具ゲージで使用される補正値は様々な異なる温度で判断し、対応する温度値とともに保存することができる。使用の際は、ワークピースまたは環境の温度が測定され、保存された温度値と比較され、対応する補正値のセットが選択され、行われた測定に適用される。あるいは、上記の自動化の方法と同様に、２つ以上の保存された値のセットの間に外挿または内挿することによって、必要な補正値を判断することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０  ワークピース
１２  テーブル
１４  プローブ
１６  プラットホーム
１８  スタイラス
２０  支持機構
２２  ストラット
２４  サーボループ
２６  コンピュータ制御装置
２８  要求信号
３０  測定信号
３２  受動的回転防止デバイス
３４  部品プログラム
３６、３８  プログラムルーチン
４０  最低点
４２  夜間シフト
４４  午前シフト
４６  最高温度
４８  午後／夕方シフト
５０Ａ〜５０Ｄ、５２、５２Ａ〜５２Ｃ、５３  温度
５４、５４Ａ〜５４Ｄ  温度センサ
５６  スタンド
６２  記憶媒体
【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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【国際調査報告】
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