(57)【要約】工作機械によって運ばれる走査プローブを使用して物体を測定し、工作機械は、走査プローブを保持するためのプローブホルダおよび測定される物体を運ぶための担体を有する、方法であって、（ｉ）工作機械を用いて、プローブホルダを担体に対し予めプログラムされた走査経路（１００）に沿って移動させるステップであって、予めプログラムされた走査経路は、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第１の送り速度である少なくとも１つの第１の領域と、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第２の送り速度である少なくとも１つの第２の領域（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ）と、少なくとも１つの第１の領域と少なくとも１つの第２の領域との間に位置する少なくとも１つの加速区間（１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、１０８ｅ、１０８ｆ、１０８ｇ、１０８ｈ、１０９ａ、１０９ｂ）を含む、ステップと、（ｉｉ）予めプログラムされた走査経路を通過する間（２０２）、加速度を測定するステップと、（ｉｉｉ）予めプログラムされた走査経路が通過される間にプローブデータを収集するステップと、（ｉｖ）測定された加速度を用いて予めプログラムされた走査経路の少なくとも１つの加速度ゾーンを識別し、該識別によって前記ステップ（ｉｉｉ）のプローブデータが収集された走査経路に沿った１つ以上の位置を決定するステップと、を含む。
2021528636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械によって運ばれる走査プローブを使用して物体を測定し、工作機械は、走査プローブを保持するためのプローブホルダおよび測定される物体を運ぶための担体を有する、方法であって、
（ｉ）工作機械を用いて、プローブホルダを担体に対し予めプログラムされた走査経路に沿って移動させるステップであって、予めプログラムされた走査経路は、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第１の送り速度である少なくとも１つの第１の領域と、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第２の送り速度である少なくとも１つの第２の領域と、少なくとも１つの第１の領域と少なくとも１つの第２の領域との間に位置する少なくとも１つの加速区間を含む、ステップと、
（ｉｉ）予めプログラムされた走査経路を通過する間、少なくとも１つの加速度計を用いてプローブホルダと担体の間の加速度を測定するステップと、
（ｉｉｉ）予めプログラムされた走査経路を、プローブホルダによって保持された走査プローブと担体によって運ばれる物体が通過する間にプローブデータを収集するステップであって、走査プローブは前記通過において物体の表面を走査する、ステップと、
（ｉｖ）前記ステップ（ｉｉ）で測定された加速度を用いて予めプログラムされた走査経路の少なくとも１つの加速度ゾーンを識別し、該識別によって前記ステップ（ｉｉｉ）のプローブデータが収集された走査経路に沿った１つ以上の位置を決定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｉｉ）は、プローブホルダ内の走査プローブを用いて実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｉｉ）は、担体によって運ばれる、測定される物体を用いて実行される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】
前記ステップ（ｉｖ）は、測定された加速度の時間基準とプローブデータの時間基準とを、測定される加速度のデータ収集レートおよびプローブデータのデータ収集レートに基づいて一致させるステップ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】
予めプログラムされた走査経路には、走査プローブが測定される物体と測定関係にある係合区域が含まれる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】
係合区域の後に休止区域があることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
測定される加速度の時間基準とプローブデータの時間基準は、係合区域に特徴的な、測定される加速度およびプローブデータに基づいて一致させることを特徴とする請求項４に係属する、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
補正は、少なくとも１つの加速区間の加速度データを適合させて、第１の送り速度、第２の送り速度および少なくとも１つの既知の基準位置の少なくとも１つに一致させるために、前記少なくとも１つの加速区間で測定される加速度または前記加速度から得られる情報に適用されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
（ｖ）少なくとも１つの加速区間で収集された測定または補正された加速度から送り速度データを導出するステップと、
（ｖｉ）送り速度データが少なくとも１つの基準位置と一致することを確実にするために、送り速度データに補正を適用するステップと、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップ（ｉｉ）は、予めプログラムされた走査経路の第１の通過中に実行され、前記ステップ（ｉｉｉ）は、予めプログラムされた走査経路の第２の通過中に実行されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ｉｉ）と前記ステップ（ｉｉｉ）は同時に実行されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
走査プローブは、ハウジング、測定される物体に接触するためのスタイラス、およびハウジングに対するスタイラスの変位を測定するための１つまたは複数の変換器を備えた接触プローブであることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記ステップ（ｉｉ）の加速度データおよび前記ステップ（ｉｉｉ）のプローブデータを、無線通信リンクを介して関連するプローブインターフェースに渡すステップを含む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。
【請求項１４】
前記第１の送り速度は前記第２の送り速度と異なることを特徴とする請求項１ないし１３いずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の送り速度または前記第２の送り速度はゼロであることを特徴とする請求項１ないし１４いずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の送り速度および/または前記第２の送り速度はゼロ以外であることを特徴とする請求項１ないし１４いずれかに記載の方法。
【請求項１７】
工作機械、プローブデータを取得するための走査プローブ、およびコントローラを備えた装置であって、
前記工作機械は、走査プローブを保持するためのプローブホルダ、測定される物体を運ぶための担体、および担体に対するプローブホルダの加速度を測定するための少なくとも１つの加速度計を有し、
前記コントローラは、
（ｉ）工作機械を用いて、プローブホルダを担体に対して予めプログラムされた走査経路に沿って移動させるステップであって、予めプログラムされた走査経路は、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第１の送り速度である少なくとも１つの第１の領域と、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第２の送り速度である少なくとも１つの第２の領域と、少なくとも１つの第１の領域と少なくとも１つの第２の領域との間に位置する少なくとも１つの加速区間を含む、ステップと、
（ｉｉ）予めプログラムされた走査経路を通過する間、前記少なくとも１つの加速度計を用いてプローブホルダと担体の間の加速度を測定するステップと、
（ｉｉｉ）予めプログラムされた走査経路を、プローブホルダによって保持された走査プローブと担体によって運ばれる物体が通過している間に、プローブデータを収集するステップであって、前記走査プローブは前記通過において物体の表面を走査する、ステップと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）で測定された加速度を用いて予めプログラムされた走査経路の少なくとも１つの加速区間を識別し、該識別によってステップ（ｉｉｉ）のプローブデータが収集された走査経路に沿った１つ以上の位置を決定するステップと、を実行する
ことを特徴とする装置。
【請求項１８】
走査プローブデータを予めプログラムされた走査経路に沿った位置に一致させるためのコンピュータ実行方法であって、
前記予めプログラムされた走査経路は、工作機械のプローブホルダが担体に対して移動した経路であり、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第１の送り速度である少なくとも１つの第１の領域と、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第２の送り速度である少なくとも１つの第２の領域と、少なくとも１つの第１の領域と少なくとも１つの第２の領域との間に位置する少なくとも１つの加速区間と、を含み、
前記方法は、
（ｉ）加速度データを受信するステップであって、加速度データは予めプログラムされた走査経路が通過されている間の、担体に対するプローブホルダの測定された加速度を示す、ステップと、
（ｉｉ）予めプログラムされた走査経路が通過されている間に、プローブホルダによって保持されたプローブを走査することによって収集されたプローブデータを受信するステップと、
（ｉｉｉ）ステップ（ｉ）で収集した加速度を用いて予めプログラムされた走査経路の少なくとも１つの加速区間を識別し、該識別によってステップ（ｉｉ）でのプローブデータが収集された走査経路に沿った１つ以上の位置を決定するステップと、を含む、
ことを特徴とするコンピュータ実行方法。
【請求項１９】
コンピュータによって実行されることによって、コンピュータに請求項１８に記載の方法を実行させる命令を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項２０】
コンピュータによって実行されることによって、コンピュータに請求項１８に記載の方法を実行させる命令を含むことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定された加速度を用いて、予めプログラムされた走査経路に沿った位置に走査プローブデータを並べるための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークピースを測定するため、加工対象物に対して移動するように、工作機械のスピンドルに測定プローブを取り付けることが知られている。実際には、プローブは通常、例えば特許文献１に記載されているように、タッチトリガープローブであり、このプローブのスタイラスがワークピース表面に接触するとトリガー信号を生成する。このトリガー信号は、工作機械の数値制御器のいわゆる「スキップ」入力に供給される。受信したトリガー信号に応答して、制御器は工作機械の位置（つまり、機械に対するスピンドルとプローブの位置）を瞬時に読み取る。これは、工作機械の動きのためのサーボ制御ループで位置フィードバック情報を与える、エンコーダやレゾルバなど工作機械の測定デバイスから取得される。
【０００３】
座標測定機械（ＣＭＭ）の分野では、上述のタッチトリガープローブまたは走査型プローブのいずれかを使用してワークピースを測定することが知られている。一つの公知の走査プローブ（アナログプローブと呼ばれることもある）は、ワークピース表面に接触するためのスタイラス、およびプローブ本体に対するスタイラスの変位を測定するプローブ内の変換器を有する。その例が、特許文献２に示されている。この走査プローブは、トリガープローブにおいて好都合に実行できるよりもはるかに詳細なワーク表面形状の測定を可能とする。使用中、プローブはワークピース表面に対して移動し、それによってスタイラスが表面を走査する。走査の間、プローブ変換器の出力およびエンコーダまたは工作機械の他の測定デバイスの出力の連続読み取りが行われる。瞬間的なプローブ出力と瞬間的な工作機械出力を組み合わせることにより、走査動作における非常に多くの点でのワーク表面の位置のデジタル化された座標データが取得される。
【０００４】
これまで、ＣＭＭについて説明したように、アナログまたは走査型プローブを工作機械で効果的に使用することは困難であった。その理由の１つは、市販の工作機械制御器に制限があるからである。上述のＣＭＭでの走査方法では、工作機化のエンコーダまたは他の測定デバイスからの位置データを、高いデータ転送速度で継続的に利用でき、それにより走査における各データ点のプローブ出力に追加できるようにする必要があることに留意されたい。この点について従来の工作機械制御器はその能力を持たない。従来制御器の「スキップ」入力は、必要な高いデータ転送速度で動作することができない。従って、妥当な速度で走査を実行するには、制御器を変更する必要がある。例えば、サーボフィードバックループにおけるデータを、工作機械のエンコーダまたは他の測定デバイスの出力から直接サンプリングできるようにする必要がある。しかし、このような制御器の変更は制御器ごとに異なり、簡単ではない場合や、不可能な場合もある。
【０００５】
工作機械の制御器を変更せずに工作機械に走査機能を備えさせる先の試みには、特許文献３に開示されたものが含まれる。この文献では、プローブシステムが予め規定された経路に沿って進められてプローブシステムをワークピースに対して移動し、ワークピースとの相互作用によって引き起こされるスタイラスの変位は、継続的に測定されてプローブシステムの予め規定された経路に沿った想定位置と組み合わされる。予め規定された経路に沿ったプローブシステムの想定位置を使用することによって、スタイラス変位データを想定プローブ位置に組み合わせる手段が提供される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４１５３９９８号明細書
【特許文献２】米国特許第４０８４３２３号明細書
【特許文献３】国際公開２００５／０３１２５４号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、工作機械によって運ばれる走査プローブを使用して物体を測定する方法が提供され、工作機械は、走査プローブを保持するためのプローブホルダおよび測定される物体を運ぶための担体を有し、方法は、以下のステップを含む。
【０００８】
（ｉ）工作機械を用いて、プローブホルダを担体に対し予めプログラムされた走査経路に沿って移動させるステップであって、予めプログラムされた走査経路は、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第１の送り速度である少なくとも１つの第１の領域と、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第２の送り速度である少なくとも１つの第２の領域と、少なくとも１つの第１の領域と少なくとも１つの第２の領域との間に位置する少なくとも１つの加速区間を含む、ステップと、
（ｉｉ）予めプログラムされた走査経路を通過する間、少なくとも１つの加速度計を用いてプローブホルダと担体の間の加速度を測定するステップと、
（ｉｉｉ）予めプログラムされた走査経路を、プローブホルダによって保持された走査プローブと担体によって運ばれる物体が通過する間にプローブデータを収集するステップであって、その通過において走査プローブは物体の表面を走査する、ステップと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）で測定された加速度を用いて予めプログラムされた走査経路の少なくとも１つの加速度ゾーンを識別し、該識別によってステップ（ｉｉｉ）のプローブデータが収集された走査経路に沿った１つ以上の位置を決定するステップ。
【０００９】
本発明は、工作機械に取り付けられた走査プローブを用いて、物体、例えばワークピースを測定するための方法に関する。工作機械は、物体を機械加工するための固定動力源の機械であり得る。例えば、工作機械は、マシニングセンタ、旋盤、フライス盤、またはグラインダであり得る。従って、工作機械は、物体を切断、成形、および／または仕上げるためのものであり得る。上で説明したように、工作機械はリアルタイムで機械位置データへのアクセスを提供しないことがある。
【００１０】
工作機械によって運ばれる走査プローブは、接触プローブであってもよい。例えば、接触プローブは、ハウジング、測定される物体に接触するためのスタイラス、およびハウジングに対するスタイラスの変位を測定するための１つまたは複数の変換器を備え得る。別構成として、走査プローブは、非接触プローブ、例えば、光学プローブまたは誘導プローブであり得る。走査プローブは、例えば、遠隔プローブインターフェースにプローブデータを出力またはストリーミングすることができる。プローブデータは、スタイラスの変位データであり得る。スタイラスの変位データは、変位の大きさを含み得、さらにスタイラスの変位の方向に関する情報を含み得る。走査プローブは、プローブデータを無線で、例えば、光学的に、または２．４〜２．４８５ＧＨｚの周波数を有する極超短波（ＵＨＦ）電波または５．８ＧＨｚの超高周波（ＳＨＦ）ＩＳＭ帯の周波数を有する超高周波（ＵＨＦ）電波などの電波を使用して、出力またはストリーミングすることができる。走査プローブは、有線接続を介してプローブデータを出力またはストリーミングしてもよい。無線通信を使用することにより、工作機械が有線接続を備えずに、またそのような有線接続を後付けする必要なしに、工作機械で測定プローブを使用することができる。本発明の方法は、ステップ（ｉｉ）の加速度データおよびステップ（ｉｉｉ）のプローブデータを、無線通信リンクを介して関連するプローブインターフェースに渡すことを含み得る。
【００１１】
本発明方法の予めプログラムされた走査経路は、ユーザによって設定された走査経路であってもよい。予めプログラムされた走査経路は、走査プローブがプローブホルダによって保持され、測定される物体が担体によって運ばれるとき、走査プローブと測定される物体とを測定関係とし、また走査プローブと物体を相互に動かして測定される物体の表面を測定することができる。予めプログラムされた走査経路を通過することは、工作機械の数値制御（ＮＣ）によって制御できる。
【００１２】
異なるタイプの工作機械は、担体とプローブホルダとの間の相対運動を異なる方法で行い得る。相対運動は、担体が静止したままでプローブホルダを動かすことを含み得る。あるいは、プローブホルダが静止したまま担体を移動することもあり得る。プローブホルダとキャリアの両方を移動することも可能である。相対運動の速度は一般に「送り速度」と呼ばれる。送り速度は、予めプログラムされた走査経路が通過されるときに測定される担体および／または測定される物体に対するプローブホルダおよび／または走査プローブの速度であり得る。
【００１３】
ステップ（ｉｉ）で測定された加速度は、正の場合もあれば、負の場合（つまり減速）の場合もある。加速区間は、送り速度の変更が命令される（例えば、現在の送り速度とは異なる送り速度が命令される）、予めプログラムされた工作機械経路に沿った位置と、命令された送り速度が達成される、予めプログラムされた工作機械経路に沿った位置との間の、予めプログラムされた工作機械経路の区域であり得る。プローブホルダは、予めプログラムされた工作機械経路の一部として加速区間を通過している間、担体に関して加速することがあり得る。第１の送り速度は、例えば、方向の変化がプローブホルダの加速によってもたらされる場合、第２の送り速度と同じであり得る。
【００１４】
ステップ（ｉｖ）では、ステップ（ｉｉ）で測定された加速度を用いて、走査経路における加速区間または複数の加速区間を識別する。これにより、走査経路に沿った１つ以上の部分を識別できる。次に、これらの識別された位置を対応するプローブデータとともに用いて、物体の表面におけるプローブデータの位置を決定できる。そのような識別された位置の使用は、特許文献３によって開示されたものなどの従来技術の方法と比較した場合、物体のより正確な測定をもたらす。特に、本発明は、工作機械から位置データを取得する必要なしに、走査プローブを工作機械上で使用することを可能にすることができる。これにより、より迅速な測定とセットアッププロセスが可能になり、また、以前は互換性がなかった工作機械で走査プローブを使用できるようになることもある。したがって、本発明は、測定された加速度を使用して、そのような加速度が予想される走査経路に沿った点または位置を識別する。例えば、異なる送り速度区域の間の加速区間の位置を識別することができる。プローブデータは、加速度計データから識別された位置を用いて走査経路に沿って整列させることができる（例えば、プローブデータは、プローブデータを取得する時間に基づいた、予めプログラムされた走査経路に沿った位置や加速度計を用いて測定された加速度データに基づく位置情報に割り当てることができる）。
【００１５】
プローブホルダを含む工作機械の第１の部分は、担体を含む工作機械の第２の部分に対して移動可能であり得る。第１の部分はまた、工具ホルダを含み得る。好ましい実施形態では、プローブホルダは、ツールホルダによって提供される（すなわち、プローブホルダは、切削工具と走査プローブの両方を保持することができる）。有利には、プローブホルダは、工具シャンク（例えば、ＨＳＫシャンクまたは同様のもの）を受け入れるための工作スピンドルであり得る。そして、プローブをそのような工具シャンクに取り付けて、スピンドルによって保持できるようにすることができる。担体は工作機械の一部を形成する場合もあれば、別のデバイスである場合もある。例えば、担体は、工作機械のベッドに配置された回転テーブルまたは固定具であり得る。
【００１６】
上で説明したように、ステップ（ｉｉｉ）は、必然的に、走査ローブがプローブホルダによって保持され、物体が担体によって運ばれて物体を走査できるようにした状態で実行される。選択的に、ステップ（ｉｉ）は、プローブホルダ内の走査プローブを用いて実行される。好都合なことには、ステップ（ｉｉ）は、担体によって運ばれる測定される物体を用いて実行することができる。ステップ（ｉｉ）において、プローブホルダ内に走査プローブがある場合とない場合、および／または測定される物体が担体によって運ばれている場合とない場合で、プローブホルダと担体との間の相対的な加速度を測定することも可能である。ステップ（ｉｉ）がプローブホルダ内に走査プローブなしで実行される場合、担体に対するプローブホルダの加速度が測定される。
【００１７】
任意選択で、ステップ（ｉｉ）でプローブホルダと担体の間の相対的な加速度を測定することは、走査プローブがプローブホルダによって保持されることなく実行される。任意選択で、ステップ（ｉｉ）でプローブホルダと担体との間の相対的な加速度を測定することは、測定される物体が担体によって運ばれることなく実行される。これにより、走査プローブがプローブホルダに取り付けられる前（またはその後）および／または測定される物体が担体に取り付けられる前に（またはその後に）、加速度パスを実行することができる。以上のように、一度測定され加速度は、測定される複数の物体についてプローブデータ（例えば、測定される物体の複数の例）が収集された走査経路に沿った１つまたは複数の位置を決定するために使用される。走査プローブがプローブホルダによって保持され、測定される物体が担体によって運ばれる状態でプローブホルダとキャリアとの間の相対的な加速度を測定することにより、加速度の測定と同様、予めプログラムされた走査経路に対する同じ通過によってプローブデータを取得することができる。従って、ステップ（ｉｉ）とステップ（ｉｉｉ）を同時に実行することがでる。
【００１８】
送り速度は、予めプログラムされた走査経路における指令速度であり得る。第１の送り速度は、第２の送り速度との間に加速区間が配置されるように、第２の送り速度とは異なり得る。任意選択で、第２の送り速度は第１の送り速度よりも速い。
【００１９】
ステップ（ｉｉ）で加速度を測定するため、走査プローブ、および／またはプローブホルダ、および／または物体担体に１つまたは複数の加速度計を用いることができる。１つまたは複数の加速度計は、少なくとも１つの直線加速度計および／または少なくとも１つの回転加速度計を含み得る。１つまたは複数の加速度計は、特注の加速度計であり得る。複数の加速度計を備えることができる。
【００２０】
加速度の測定には、予めに規定された間隔で加速度を測定することが含まれ得る。予め規定された間隔は、時間ベースの間隔であり得、例えば、加速度は、少なくとも２５ミリ秒（４０Ｈｚ）ごとに、任意選択で少なくとも１２．５ミリ秒（８０Ｈｚ）ごと、任意選択で少なくとも１０ミリ秒（１００Ｈｚ）ごと、任意選択で少なくとも１ミリ秒（１ｋＨｚ）ごと、任意選択で１ミリ秒から１０ミリ秒の範囲の間隔、任意選択で１．７ミリ秒ごとまたは１．７７ミリ秒ごと、で測定され得る。加速度は、１ミリ秒より短い時間間隔で測定され得る。プローブデータの測定には、予め規定された間隔でのプローブデータの測定が含まれ得る。予め規定された間隔は、時間ベースの間隔、例えば、少なくとも２５ミリ秒（４０Ｈｚ）ごと、任意選択で少なくとも１２．５ミリ秒（８０Ｈｚ）ごと、任意選択で少なくとも１０ミリ秒（１００Ｈｚ）ごと、任意選択で少なくとも１ミリ秒ごと、任意選択で１ミリ秒から１０ミリ秒の範囲の間隔、任意選択で少なくとも１．７ミリ秒ごとまたは１．７７ミリ秒ごと、であり得る。プローブデータは、１ミリ秒より短い時間間隔で取得され得る。プローブデータは連続的に読み取ってもよい。加速度は、プローブデータと同じサンプルレートで測定することができる。加速度は、プローブデータとは異なるサンプルレートで測定することもできる。タイムベースの測定加速度とタイムベースのプローブデータを知ることにより、測定された加速度が発生したときとプローブデータが発生したときとの関係を設定することができる。
【００２１】
任意選択で、予めプログラムされた走査経路には、走査プローブが測定される物体と測定関係にある係合区域が含まれる。接触走査プローブの場合、係合区域では、走査プローブのスタイラスを移動させて測定される物体と接触させることが含まれ得る。係合区域である間、そのような接触プローブのスタイラスは、初期位置から係合区域における最大変位まで変位され得、スタイラスのそのような変位は、接触プローブのハウジングと相対的であり得る。係合区域は、測定された加速度とプローブデータにおける共通の時点を識別するために使用される、測定プローブの測定される物体に対する相対的な動きを提供し得る。これにより、測定された加速度が発生した時点とプローブデータが発生した時点との関係を確立することができる。
【００２２】
任意選択で、係合区域の後に休止区域がある。休止区域は、プローブホルダと担体との相対的な動きが一時的に停止する区域とすることができる。休止区域は、１秒未満、より好ましくは０．５秒未満、より好ましくは０．１秒未満であり得る。休止区域は少なくとも約０．０５秒であり得る。休止区域は０．０５秒未満であり得る。係合区域の後に休止区域を設けることにより、プローブが係合区域の端で所望の場所に確実に配置されるようにすることができる。プローブ経路の方向が急激に変化するところでは、プローブデータの記録中断が発生する場合がある。このプローブデータの中断を用いることにより、データを処理するときに方向の急激な変化が考慮されるようにすることができる。
【００２３】
上述のように、プローブデータと測定された加速度は、異なる時間基準（たとえば、異なるクロック）を用いて収集できる。測定された加速度の時間基準およびプローブデータの時間基準は、係合区域に特徴的な、測定された加速度およびプローブデータに基づいて一致させることができる。換言すれば、これらの時間基準は、識別可能な特徴として係合区域を用いて互いに同期させることができる。
【００２４】
プローブデータのサンプリングレートおよび／または加速度を制御するためのクロックを提供することができる。走査プローブは、クロックを含み得る。クロックは、無線受信機または他の無線通信を介して提供され得る。クロックは、配線接続リンク、例えば工作機械コントローラを介して、またはプローブインターフェースユニットから提供され得る。クロックによって、プローブデータと加速度データの測定を共通の時間基準に適合させることができる。走査プローブが加速度計（または複数の加速度計）を含む場合、共通のクロックを用いて、ステップ（ｉｉｉ）でプローブデータを収集し、ステップ（ｉｉ）で加速度を収集することができる。
【００２５】
アンチエイリアシング手段を用いて、高周波ノイズ（工作機械が原因の１つとして考えられる）が低周波数へ入り込むエイリアシングを防ぐことができる。例えば、十分に高いレートで加速度をサンプリングするか、またはサンプリング周波数の半分（ナイキスト周波数）を超える周波数の信号を減衰させるアナログフィルタを組み込んだ加速度計によって可能となる。
【００２６】
補正は、加速度および／またはそれから得られる情報に適用することができる。補正では、命令された送り速度が既知であるとみなすことがある。補正はさらに、命令された送り速度が加速区間の終わりで達成されるとみなす場合がある。補正はまた、加速区間の前に命令された送り速度が既知であり、達成されているとみなす場合がある。補正は、少なくとも１つの既知の基準位置に基づくことができる。例えば、少なくとも１つの既知の基準位置は、係合区域の端および／または予めプログラムされた走査経路の端、および／または任意の非係合区域の前であり得る。換言すれば、加速区間の開始時と終了時のプローブホルダと担体の相対速度が、命令された送り速度値を採用するとみなすことができる。例えば、第１の送り速度および第２の送り速度は、加速度（および／またはその加速度から得られる情報）に対する補正が適用されるときに既知であるとみなし得る。
【００２７】
補正は、測定された加速度から導出された送り速度情報および／または位置情報に適用され得る。任意選択で、加速度情報および／または送り速度情報および／または位置情報に補正が適用される。適用される補正は、単一の補正であるか、または連続的に適用される一連の補正を含み得る。例えば、補正を、測定された加速度（または測定された加速度から導出された送り速度）に適用して、送り速度が物理的に実際的な送り速度（例えば、無限大の加速度の領域がない）を表すようにすることができる。
【００２８】
補正された送り速度から得られた位置情報は、関連する送り速度が物理的に非実際的な状況を表すことなく、位置情報が物理的に実際的な状況を表すことを保証するように補正され得る。このような補正は三次元であり、位置情報（または数学的に同等のもの）に適用することができる。測定された加速度またはそこから得られた情報に補正を適用することにより、測定データを操作して、プローブ経路全体の実際的な動きの情報を生成できる。例えば、加速区間の測定された加速度から得られた送り速度情報に補正を適用することは、加速区間の導出された送り速度情報と加速区間の後に発生する既知の送り速度との間の不連続性、および／または加速区間の導出された位置情報と加速区間の端に位置する想定または推定の位置との間の不連続性を取り除くことに用いることができる。
【００２９】
この方法は、（ｖ）少なくとも１つの加速区間で収集された測定または補正された加速度から送り速度データを導出するステップを含み得る。送り速度データが少なくとも１つの基準位置と一致することを確実にするために、送り速度データに補正を適用することを含むステップ（ｖｉ）も実行され得る。
【００３０】
任意選択で、ステップ（ｉｉ）は、予めプログラムされた走査経路の第１の通過中に実行され、ステップ（ｉｉｉ）は、予めプログラムされた走査経路の第２の通過中に実行される。すなわち、ステップ（ｉｉ）とステップ（ｉｉｉ）を共に実行することができる。あるいは、ステップ（ｉｉ）と（ｉｉｉ）を順次実行することができる。例えば、加速度パス（ステップ（ｉｉ））と変位パス（ステップ（ｉｉｉ））は別々の通過である場合がある。つまり、予めプログラムされた走査経路を２回通過する場合がある。加速度パスは、測定される物体が担体によって運ばれる前に生じる場合がある。加速度パスは、測定される物体が担体から取り外された後に生じる場合がある。加速度パスは、測定される物体が担体によって運ばれる間に生じる場合がある。走査プローブのみが加速度計（または複数の加速度計）を含み、したがって両方のパス中にプローブホルダによって運ばれなければならない場合であっても、別個の加速度パスおよび変位パスを提供することにより、走査プローブから１秒あたりに送信される情報の量を減らすことができる。これにより、所要電力を削減し、測定プローブのバッテリー寿命を延ばすことができる。別個の加速度パスおよび変位パスを提供することにより、ステップ（ｉｉ）は、平均加速度を計算することができる複数のパスを含むことができる。さらに、ステップ（ｉｉｉ）は、平均プローブ変位を得るために複数のパスを含み得る。１つまたは複数の加速度パスから測定された加速度は、１つまたは複数の変位パスのプローブデータと組み合わせることができる。
【００３１】
プローブデータも収集されるプローブ経路の通過で収集された測定された加速度は、後続の（または前の）変位パスからのプローブデータと組み合わせることができる。別々のパスの代わりに、プローブデータと加速度データを同時に収集することが可能であり、つまり、ステップ（ｉｉ）とステップ（ｉｉｉ）は、走査経路の１回の通過中に収集をすることができる。
【００３２】
任意選択で、加速区間の誤った識別を回避するしきい値が設定される。しきい値は、第１の送り速度と第２の送り速度との間の送り速度の差に基づいて設定することができる。予めプログラムされた走査経路は、第１の送り速度と第２の送り速度との差が少なくとも３００ｍｍ／分になるように任意選択で選択される。任意選択で、第１の送り速度と第２の送り速度との差は、３００ｍｍ  ／分未満である。予めプログラムされた走査経路は、測定される物体に対する測定プローブの最大加速度が少なくとも５ミリｇになるように選択することができる。任意選択で、測定される物体に対する測定プローブの最大加速度は５ミリｇ未満である。任意選択で、測定される物体に対する測定プローブの最大加速度は５ミリｇより大きい。加速区間が少なくとも最小値の加速値を有するように予めプログラムされた走査経路を選択することにより、加速区間の誤った識別を回避することができる閾値を設定することができる。任意選択で、第１の送り速度または第２の送り速度はゼロである。任意選択で、第２の送り速度は第１の送り速度よりも速い。好ましくは、第１の送り速度および第２の送り速度はゼロ以外である。
【００３３】
本発明はまた、実行されると、上述の方法を実施させるコンピュータプログラムにも及ぶ。そのようなコンピュータプログラムを格納するコンピュータプログラム製品も提供され得る。
【００３４】
本発明の第２の態様によれば、工作機械、プローブデータを取得するための走査プローブ、およびコントローラを備えた装置であって、
工作機械は、走査プローブを保持するためのプローブホルダ、測定される物体を運ぶための担体、および担体に対するプローブホルダの加速度を測定するための少なくとも１つの加速度計を有し、
コントローラは、
（ｉ）工作機械を用いて、プローブホルダを担体に対して予めプログラムされた走査経路に沿って移動させるステップであって、予めプログラムされた走査経路は、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第１の送り速度である少なくとも１つの第１の領域と、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第２の送り速度である少なくとも１つの第２の領域と、少なくとも１つの第１の領域と少なくとも１つの第２の領域との間に位置する少なくとも１つの加速区間を含む、ステップと、
（ｉｉ）予めプログラムされた走査経路を通過する間、少なくとも１つの加速度計を用いてプローブホルダと担体の間の加速度を測定するステップと、
（ｉｉｉ）予めプログラムされた走査経路を、プローブホルダによって保持された走査プローブおよび担体によって運ばれる物体が通過している間に、プローブデータを収集するステップであって、その際走査プローブが物体の表面を走査する、ステップと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）で測定された加速度を用いて予めプログラムされた走査経路の少なくとも１つの加速区間を識別し、該識別によってステップ（ｉｉｉ）のプローブデータが収集された走査経路に沿った１つ以上の位置を決定するステップと、を実行するように構成される、装置が提供される。
【００３５】
これによって、工作機械から位置データを取得する必要なしに、より正確な測定情報を収集することを可能にする走査プローブを有した工作機械が提供される。有利なことには、これによって、工作機械によって提供される位置データが十分に高い速度であることを確保する必要なしに、物体の測定が可能になる。これによって、より迅速な測定／セットアッププロセスが可能になり、以前は互換性がなかった工作機械での走査型プローブなどの測定プローブの使用も可能になり、特許文献３に記載されているような従来技術と比較してより正確な測定データを取得できるようになる。
【００３６】
任意選択で、少なくとも１つの加速度計は、走査プローブと、測定される物体が配置され得る工作機械の部分との間の加速度を測定するように構成される。任意選択で、少なくとも１つの加速度計は、測定プローブと測定される物体との間の加速度を測定するように構成される。プローブは、加速度計を含み得る。担体は、加速度計を含み得る。プローブは、加速度計を含み得る。コントローラは工作機械コントローラとすることができる。
【００３７】
本発明の第３の態様によれば、走査プローブデータを予めプログラムされた走査経路に沿った位置に一致させるためのコンピュータ実行方法であって、
予めプログラムされた走査経路は、工作機械のプローブホルダが担体に対して移動した経路であり、また、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第１の送り速度である少なくとも１つの第１の領域と、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第２の送り速度である少なくとも１つの第２の領域と、少なくとも１つの第１の領域と少なくとも１つの第２の領域との間に位置する少なくとも１つの加速区間と、を含み、
前記方法は、
（ｉ）加速度データを受信するステップであって、加速度データは予めプログラムされた走査経路が通過されている間の、担体に対するプローブホルダの測定された加速度を示す、ステップと、
（ｉｉ）予めプログラムされた走査経路が通過されている間に、プローブホルダによって保持されたプローブを走査することによって収集されたプローブデータを受信するステップと、
（ｉｉｉ）ステップ（ｉ）で収集した加速度を用いて予めプログラムされた走査経路の少なくとも１つの加速区間を識別し、該識別によってステップ（ｉｉ）でのプローブデータが収集された走査経路に沿った１つ以上の位置を決定するステップと、を含む、コンピュータの実行方法が提供される。
【００３８】
ステップ（ｉ）で予めプログラムされた走査経路が通過されている間にプローブホルダと担体との間で測定された加速度データを受信することは、加速度データの測定が完了した後に加速度を受信することを含み得る。あるいは、ステップ（ｉ）で予めプログラムされた走査経路が通過される間にプローブホルダと担体との間で測定された加速度データを受信することは、加速度データの測定が完了する前に加速度データの少なくとも一部を受信することを含み得る。
【００３９】
ステップ（ｉｉ）は、プローブデータの収集が完了した後にプローブデータを受信することを含み得る。あるいは、ステップ（ｉｉ）は、プローブデータの収集が完了する前に、プローブデータの少なくとも一部を受信することを含み得る。
【００４０】
コンピュータの実行方法を実施するためのデータ処理装置が提供され得る。コンピュータによって実行されることにより、その方法を実行するコンピュータプログラムが提供され得る。コンピュータによって実行されることによって、コンピュータに上述の方法を実行させる命令を含むコンピュータ可読記憶媒体も提供される。コンピュータで実行される方法は、コンピュータに工作機械を制御させて、上述の方法を実行させることができる。コンピュータは工作機械コントローラの一部を形成することができる。
【００４１】
加速度データは、加速度データの時間基準情報を含み得る。プローブデータは、プローブデータの時間基準情報を含み得る。加速度データは、少なくとも１つの加速度計から取得することができる。
【００４２】
方法の観点での上述の任意の特徴は、本発明の第２の態様の装置および／または本発明の第３の態様のコンピュータプログラム製品に含まれ得る。
【００４３】
また、本明細書では、プローブデータを使用して、プローブ経路上の点の加速度特性を識別する方法について説明する。任意選択で、プローブデータは変位データである。任意選択で、プローブ経路上の点は係合区域の一部である。この方法は、プローブデータを加速度データと合わせるために用いることができる。
【００４４】
工作機械によって運ばれる走査プローブを用いて物体を測定する方法も本明細書に記載され、工作機械は、走査プローブを保持するためのプローブホルダおよび測定される物体を運ぶための担体を有する。この方法は、以下のステップのうちの１つまたは複数を含み得る。
【００４５】
（ｉ）工作機械を用いて、プローブホルダを担体に対して予めプログラムされた走査経路に沿って移動させるステップであって、予めプログラムされた走査経路は、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第１の送り速度である少なくとも１つの第１の領域と、予めプログラムされた走査経路に沿った移動が第２の送り速度である少なくとも１つの第２の領域と、少なくとも１つの第１の領域と少なくとも１つの第２の領域との間に位置する少なくとも１つの加速区間を含む、ステップと、
（ｉｉ）予めプログラムされた走査経路を通過する間、少なくとも１つの加速度計を用いてプローブホルダと担体との間の加速度を測定するステップと、
（ｉｉｉ）予めプログラムされた走査経路を、プローブホルダによって保持された走査プローブと担体によって運ばれる物体が通過している間に、プローブデータを収集するステップであって、その際走査プローブが物体の表面を走査する、ステップと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）で測定された加速度を用いて予めプログラムされた走査経路の少なくとも１つの加速区間を識別し、該識別によってステップ（ｉｉｉ）のプローブデータが収集された走査経路に沿った１つ以上の位置を決定するステップ。
【００４６】
この方法は、他の態様の１つまたは複数のステップないし特徴を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
ここで、本発明は、例示のみを目的として、添付の図面を参照して説明される。
【図１】図１は工作機械の概略図を示す。
【図２】図２は、みなし位置を用いる従来技術の方法の例の位置誤差を示す。
【図３】図３はプローブ経路を示す。
【図４】図４は、図３のプローブ経路の区域で測定された加速度データを示す。
【図５】図５は、図３のプローブ経路の一部について、測定された加速度データと命令された送り速度データに基づいて計算された送り速度を示す。
【図６】図６は、図３のプローブ経路の一部について、調整された加速度データと命令された送り速度データに基づいて計算された送り速度を示す。
【図７】図７は、図６のデータの位置誤差を示す。
【図８】図８は、図６の送り速度データに基づいて計算された位置データを示す。
【図９】図９は、調整された送り速度データに基づく位置データを示す。
【図１０】図１０は、データ対ｄＮ、ｔＮの位置と時間の図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態による方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、モータ４４の作用下で、方向ｘ、ｙ、ｚにおいて互いに対して移動可能であるテーブル４２およびスピンドル４０を備えた工作機械を示している。スピンドル４０は、明瞭にするために不図示dえあるモータによって動かされる。
【００４９】
通常、切削工具はスピンドル４０に取り付けられるが、図１に示されるように、テーブル４２に装着されたワークピース５０の走査を実行するために、走査プローブがスピンドル４０に装着される。走査プローブは、ワークピース５０の表面に接触するための変位可能なスタイラスを有し、走査プローブ内の変換器（図示せず）は、例えば、特許文献２（その参照によって本明細書に組み込まれる）に記載されるように、方向ｘ、ｙ、ｚにおけるスタイラスの変位を測定する。走査プローブ内の変換器は、スタイラスの変位を連続的に測定するか、または所定の時間間隔で読み取りを行うことができる。走査型プローブ変換器の出力は、アナログまたはデジタルとすることができる。
【００５０】
走査中、走査プローブは、例えば、毎秒１０００サンプルの速度で、無線（例えば、光）リンクを介して、その変換器から受信機ＲＸにデータを継続的に送信する。信号伝送は、好ましくは無線、例えば光通信または無線通信であるが、代わりに有線伝送を用いることもできる。
【００５１】
工作機械は、ワークピース５０の表面を走査するように、ワークピース５０に対して予めプログラムされた経路に沿って走査プローブを移動させるようにプログラムされている。これは、コントローラ１０で実行されるワークピース５０のパートプログラム２０の制御下で行われる。パートプログラムは、要求信号をライン２２上でサーボフィードバックループ２４に送信させる。サーボフィードバックループ２４は、モータを駆動して、要求された経路に沿って所望の動きを達成する。
【００５２】
パートプログラム２０が実行されるコントローラ１０が、工作機械の従来の標準数値制御である場合、サーボフィードバックループ２４もコントローラ１０の一部を形成する。あるいは、コントローラ１０は、標準の数値制御におけるサーボフィードバックループに、要求された経路データを供給する別個のコンピュータであり得る。これによって、プローブと工作機械の標準制御との間のインターフェースの一部を形成することができる。
【００５３】
従来のように、サーボループ２４は、エンコーダあるいはレゾルバ（図示せず）などの工作機械の測定システムから位置フィードバック情報を受け取り、この情報はクロックによって制御される所定の周波数／速度で収集される。サーボループ２４は、パートプログラム２０からの要求された機械経路に従って、実際の経路を、工作機械の測定システムによって示されるよう維持するのに役立つようにモータを駆動する。
【００５４】
図２は、特許文献３のみなし位置法を使用して例示のワークピースを測定した場合の、Ｘ軸とＹ軸の実際の位置とみなし位置との差ないしは誤差を示している。上記差は、サーボフィードバックループのデータを、工作機械のエンコーダまたは他の測定デバイスの出力から直接サンプリングすれば、定量化することができる。しかし、上述のように、このようなサンプリングに必要な変更はコントローラごとに異なり、簡単ではない場合や、不可能な場合がある。図２に示されているように、Ｙ軸の誤差はいくつかの点で６０ｍｍを超えている。場合によっては、これは、この方法が加速度や補間パラメータなどの機械運動の未知の値を無視するためであることが判明している。
【００５５】
本発明による、図１は、加速度計３４を含む走査プローブ３０を示している。この特定の実施形態では、加速度計は、ＭＥＭＳ加速度計、具体的には、米国マサチューセッツ州ノーウッドのアナログデバイセズ社によって製造されたＡＤＸＬ  ３５５  ３軸ＭＥＭＳ加速度計である。加速度計３４の出力は、受信機ＲＸと光学的に通信される。ここで、加速度計は毎秒１０００サンプルを出力する。
【００５６】
走査プローブ３０は、クロック（図示せず）を備える。走査プローブ３０のクロックを用いて、変位可能なスタイラス３２の変位を測定するために使用される変換器のサンプリングレート／その周波数を制御することができる。本実施形態では、加速度計３４は、加速度データ収集を行うための内部クロックを備えている。ただし、共通のクロックを用いて、変換器と加速度計のサンプリングデータレート／その周波数を制御することができる。
【００５７】
加速度計３４および／または変換器からデータを収集するクロックと、コントローラ１０内の工作機械の位置を制御するクロックとの間のドリフトは理想的には低い。
【００５８】
この実施形態では、加速度計は、サンプリング周波数の半分（ナイキスト周波数）を超える周波数の信号を減衰させるアナログフィルタを組み込んでおり、これにより、高周波ノイズ（その原因の１つは工作機械である）がより低い周波数に入り込むエイリアシングを防止することができる。加速度計３４で測定された加速度データにはノイズが含まれているため、機械の振動などのノイズの一部は、ローパスフィルタを使用して除去することができる。
【００５９】
また、スピンドル４０の振動によるノイズ（スピンドル４０のロックが解除されて回転するときに発生する振動など）は、加速度計３４をその使用において可能な限りスピンドル軸に近く位置するようにすることによって減少させることができる。
【００６０】
図３は、走査プローブ３０のスタイラス３２でワークピース５０の表面を走査するように、走査プローブ３０がワークピース５０に対して移動する際に沿う、予め定義されたプローブ経路１００の実施形態を示している。パートプログラム２０によって命令されるプローブ経路１００は、概略長方形であり、直線区域１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ（集合的に直線区域１０４）および丸みを帯びた角１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ（集合的に丸みを帯びた角１０６）を含む。本実施形態では、直線区域１０４は、工作機械の移動方向ｘ、ｙ、ｚに揃ったとものとされ、この実施例では、工作機械の移動方向ｘ、ｙに揃ったものとされる。
【００６１】
測定サイクル時間が過度に長くならないようにするために、走査プローブ３０は、不必要にゆっくりと移動することなく、また精度を失うことなく、プローブ経路１００に沿って移動することが望ましい。丸みを帯びた角１０６の周りを走査プローブ３０が正確に前進するために、工作機械のスピンドル４０は、直線区域１０４に沿ってプローブを前進させるのに必要とされるよりも遅い送り速度で移動しなければならないことがよくある。したがって、パートプログラム２０は、丸みを帯びた角１０６の第１の送り速度と、直線区域１０４の第２の送り速度を命令することができる。
【００６２】
パートプログラム２０の制御下で、スタイラスは、ワークピース５０と接触させられ、ワークピース５０の表面上の連続経路に沿って走査するようにされる。パートプログラム２０は、走査プローブ３０（したがってスタイラス３２）が丸みを帯びた角１０６については減速され、直線区域１０４については速度が上がるように、プローブ経路１００に沿った移動の速度を制御する。
【００６３】
ユーザがパートプログラム２０などのパートプログラムを設定している場合、通常、従うべき経路の形状をプログラムすることができ、プローブ経路の区域に所望の送り速度を設定することができる。しかしながら、加速度値（したがって、プローブ経路１００の加速度が生ずる区域）をプログラムすることは、通常（または少なくとも一般的には）可能ではない。そのような値は、コントローラ１０によって指示されることができ、特定の命令された動作を実行することができる工作機械に依存し得る。そのため、値は工作機械ごとに異なる場合がある。同じ機械でも摩耗によって時間の経過とともにさらに変動する場合がある。これによって、プローブ経路１００は知られているが、プローブ経路１００に沿ってスタイラス変位データがどこで得られたかをパートプログラム２０だけから知ることが常に可能であるとは限らない状況が生じる。したがって、プローブがプローブ経路１００に沿って移動する「場所」を知ることは可能であるが、プローブ経路１００に沿った特定の点に到達した「時」を知ることはできない。
【００６４】
プローブ経路１００を設定するとき、ユーザは、以下の設計上の考慮事項の１つ、いくつか、多く、または総てを念頭に置くことが好ましい。（ｉ）プローブ経路１００は、固定の送り速度の区域で構成され、プローブ経路１００に沿って、送り速度が変化する場所が少数である必要がある。（ｉｉ）プローブ経路で方向の急激な変化があるところでは、休止区域（または記録の中断）が有る必要がある。（ｉｉｉ）送り速度の変化は、プローブ経路１００の合理的に直線の区域で生じる必要がある。（ｉｖ）工作機械は、角でプログラムされた送り速度を達成できる必要がある。（ｖ）プローブ経路１００の区域は、工作機械が所望の送り速度まで加速するのに十分な長さである。本実施形態では、プローブ経路１００に関する以下の設計上の考慮事項も含まれ得る。（ｖｉ）送り速度の変化は少なくとも３００  ｍｍ／分である必要があり、（ｖｉｉ）５ミリｇの加速度値が達成され、好ましくは少なくとも０．１秒間維持される必要がある。第１の送り速度と第２の送り速度との送り速度のこの差は、本実施形態のＡＤＸＬ  ３５５３−Ａｘｉｓ  ＭＥＭＳ加速度計の加速区間の誤った識別を回避することができる閾値を設定する。
【００６５】
図３には点１１０が示されている。この実施形態では、点１１０は、ワークピース５０の走査が開始される、プローブ経路１００に沿った位置である。パートプログラム２０は、スタイラス３２がワークピース５０と接触して走査プローブ３０のスタイラス３２の所定の変位が達成されるようにスピンドル４０を制御し、これはしばしばプローブ経路１００の「係合区域」と呼ばれる。明瞭化のため、プローブ経路１００の係合区域は図３には示されていない。本実施形態では、係合区域が生じた後、スピンドル４０（したがって、走査プローブ３０）は、直ちに静止状態に保たれ得る。一部の工作機械コントローラは、スピンドル４０の動きを制御して、プログラムされた急激な方向の変化の前後の動きを滑らかにする傾向がある（例えば、スピンドル４０を、鋭い角の動きを生成するのではなく、角の周りを丸く移動させるようにする）。係合区域の後にスピンドル４０を静止状態に保つことによって、この傾向が克服される。係合区域の端を識別できることにより、点１１０をプローブ経路１００に沿った既知の基準位置にすることができる。
【００６６】
パートプログラム２０は、プローブがプローブ経路１００に沿って進むよう命令する。この実施形態では、パートプログラム２０は、走査プローブ３０をプローブ経路１００に沿って時計回りに移動させるように工作機械に命令する。点１１０は、点１１４ｈで、走査プローブ３０がパートプログラム２０によって命令された第１の送り速度でプローブ経路１００に沿って移動されるように選択される。すなわち、点１１０は、点１１４ｈまでの距離が、工作機械が点１１４ｈで（またはその前に）第１の送り速度に到達するように、選択される。
【００６７】
本実施形態では、走査プローブ３０は、点１１０で静止状態から加速されて、第２の送り速度（第１の送り速度よりも速い）に達する。これは、概念上の点１１４ｉで発生し（ここでは、点１１４ｉは、パートプログラム２０に設定されていないが、工作機械の実際の加速度に依存するので、点１１４ｉの正確な位置は不知であり概念上で説明される）、点１１０および１１４ｉは、初期加速区間１９０ａを規定する。初期加速区間１０９ａを移動する間、走査プローブは静止状態から第２の送り速度まで加速される。そして、走査プローブは、概念上の点１１２ｈまで第２の送り速度で移動させられる。次に、走査プローブ３０は減速され（概念上の点１１２ｈで開始）、点１１４ｈで第１の送り速度となる。概念上の点１１２ｈと点１１４ｈとの間のプローブ経路１００の部分は、加速区間１０８ｈを形成する。走査プローブ３０は、パートプログラム２０によって命令された第１の送り速度で丸みを帯びた角１０６ａの周りを進む。図示されるように、丸みを帯びた角１０６ａは、プローブ経路１００における点１１４ｈと点１１２ａとの間の区域である。
【００６８】
プローブ経路１００の第１の直線区域１０４ａは、点１１２ａと点１１４ｂとの間に延在する。プローブが点１１２ａで直線区域１０４ａに到達すると、パートプログラム２０は第２の送り速度を命令する。点１１４ｂは、直線区域１０４ａと丸みを帯びた角１０６ｂとの間の境界を示す点である。パートプログラム２０は、点１１４ｂで、工作機械が第１の送り速度でプローブ経路１００に沿って走査プローブ３０を進ませるように構成されている。
【００６９】
点１１２ａで、工作機械は、第２の送り速度でプローブ経路１００に沿って走査プローブ３０を移動させるために、スピンドル４０を加速し始める。図３には、第２の送り速度が達成される概念上の点１１４ａが示されている。点１１２ａと概念上の点１１４ａとの間のプローブ経路１００の区域は、加速区間１０８ａとして定義される。加速区間の長さは、第１の送り速度と第２の送り速度１２２との差、ならびに工作機械のスピンドル４０が加速する速度に依存することが理解されよう。上述したように、工作機械がスピンドル４０を加速する速度は、異なる工作機械間で変化し得、および／または摩耗などのために長期間にわたって同じ工作機械で変動し得る、多くの要因に依存する。したがって、総ての工作機械について、プローブ経路１００に沿った概念上の点１１４ａの正確な位置を知ることはできない。
【００７０】
第２の送り速度１２２に達成すると、走査プローブ３０は、概念上の点１１２ｂに到達するまで、第２の送り速度１２２で直線区域１０４ａに沿って移動される。上述したように、パートプログラム２０は、走査プローブ３０が、点１１４ｂから第１の送り速度でプローブ経路１００に沿って進むことを要求する。点１１４ｂで第１の送り速度を達成するために、工作機械はスピンドル４０を減速させる。減速が始まる点は、概念上の点１１２ｂとして図３に示される。第２の加速区間１０８ｂは、点１１２ｂと点１１４ｂによって定義される。加速区間１０８ｂの長さは、加速区間１０８ａと同様に、工作機械固有の要因に依存し、摩耗などのために時間とともに変化し得るものである。したがって、総ての工作機械について、プローブ経路１００に沿った概念上の点１１２ｂの正確な位置を知ることはできない。
【００７１】
次に、パートプログラム２０は、工作機械を制御して、第１の送り速度で丸みを帯びた角１０６ｂの周りに沿って走査プローブ３０を進ませる。（点１１２ｃと点１１４ｄの間に延在する）直線区域１０４ｂに到達すると、パートプログラム２０は、第２の送り速度を命令する。走査プローブ３０は、（点１１２ｃと概念上の点１１４ｃとの間の）加速区間１０８ｃで加速される。そして、走査プローブ３０は、第２の送り速度で、概念上の点１１４ｃと概念上の点１１２ｄとの間の直線区域１０４ｂの一部に沿って進む。走査プローブ３０は、第２の送り速度から第１の送り速度へ走査プローブ３０の移動を遅くするために、（概念上の点１１２ｄと点１１４ｄの間の）加速区間１０８ｄに沿って減速される。
【００７２】
パートプログラム２０は、工作機械を制御して、第１の送り速度で丸みを帯びた角１０６ｃの周りに沿って走査プローブ３０を進ませる。（点１１２ｅと点１１４ｆの間に延在する）直線区域１０４ｃに到達すると、パートプログラム２０は、第２の送り速度を命令する。走査プローブ３０は、（点１１２ｅと概念上の点１１４ｅとの間の）加速区間１０８ｅで加速される。そして、走査プローブ３０は、第２の送り速度で、概念上の点１１４ｅと概念上の点１１２ｆとの間の直線区域１０４ｃの一部に沿って進む。走査プローブ３０は、第２の送り速度から第１の送り速度へ走査プローブ３０の移動を遅くするために、（概念上の点１１２ｆと点１１４ｆの間の）加速区間１０８ｆに沿って減速される。
【００７３】
次に、パートプログラム２０は、工作機械を制御して、第１の送り速度で丸みを帯びた角１０６ｄの周りに沿って走査プローブ３０を進ませる。（点１１２ｇで始まる）直線区域１０４ｄに到達すると、パートプログラム２０は、第２の送り速度を命令する。走査プローブ３０は、（点１１２ｇと概念上の点１１４ｇとの間の）加速区間１０８ｇで加速される。そして、走査プローブ３０は、第２の送り速度で、概念上の点１１４ｇと概念上の点１１２ｉとの間の直線区域１０４ｄの一部に沿って進む。走査プローブ３０は、第２の送り速度から静止状態へ走査プローブ３０の移動を遅くするために、（概念上の点１１２ｉと点１１０の間の）加速区間１０９ｂに沿って減速される。プローブを静止させることにより、点１１０をプローブ経路１００上の既知の基準位置として使用することが可能になる。
【００７４】
加速区間１０８ａ〜１０８ｈをまとめて加速区間１０８と称する。加速区間１０８ａ、１０８ｃ、１０８ｅ、１０８ｇは、走査プローブが第１の送り速度から第２の送り速度に加速される加速区間である。加速区間１０８ｂ、１０８ｄ、１０８ｆ、１０８ｈは、走査プローブが第２の送り速度から第１の送り速度に減速される加速区間である。本実施形態では、パートプログラム２０は、加速区間１０８がプローブ経路１００の直線区域に配置されるように構成されている。
【００７５】
最初の加速区間１０９ａは、走査プローブが、係合区域の後に静止状態から加速される加速区間である。最後の加速区間１０９ｂは、走査プローブが減速して静止する加速区間である。最後の加速区間１０９ｂの後、走査プローブのスタイラス３２は、ワークピース５０の表面との接触から外される。最初の加速区間１０９ａおよび最後の加速区間１０９ｂは、まとめて加速区間１０９として既知である。本実施形態では、パートプログラム２０は、加速区間１０９がプローブ経路１００の直線区域に配置されるように構成されている。
【００７６】
このようにして、走査プローブ３０は、プローブ経路１００に沿って運ばれ、測定される物体に関する測定情報は、点１１０で始まり、点１１０で終わるように収集される。点１１０は、ユーザが定めた点であり、プローブ経路１００に沿った他の場所にも配置され得、したがって、加速区間１０９は、プローブ経路１００に沿った他の場所にも配置され得る。
【００７７】
本実施形態では、走査プローブ３０は、変換器および加速度計からのデータを、無線リンクを介して同時に受信機ＲＸに継続的に送信する。このようにして、プローブ経路１００に沿った走査プローブのただ１回の通過で総てのデータを収集することが可能となる。
【００７８】
プローブが第２の送り速度で、プローブ経路１００の直線部分１０４ａの少なくとも一部に沿って前進するときなどのように、一定速度で移動するとき、命令された送り速度が維持される場合には実質的に加速がないことが理解されよう。さらに、プローブが第１の送り速度で丸みを帯びた角１０６の周りを進みながら一定速度で移動しているとき、プローブ経路１００の曲線部分の特質によってプローブ経路１００の法線方向の加速度が存在するが、指令された送り速度が維持されている場合、プローブ経路１００に沿った（すなわち、接線方向の）加速は実質的にないことが理解できる。
【００７９】
図４は、走査プローブ３０がプローブ経路１００の直線区域１０４ａに沿って進むときの、時間に対してプロットされた、プローブ経路１００に沿った加速度を示している。プローブが加速区間１０８ａ、１０８ｂにある時間は、そのようなデータから識別することができる。ここで、加速区間１０８ａは、第１の時間Ｔｉと第２の時間Ｔｉｉとの間で生じる第１のピーク１１６としてとらえることができる。加速区間１０８ｂは、第３の時間Ｔｉｉｉと第４の時間Ｔｉｖとの間で生じる第２のピーク１１８としてとらえることができる。時間Ｔｉで、プローブはプローブ経路１００に沿った位置１１２ａにあり、時間Ｔｉｉで、プローブ  はプローブ経路１００に沿った位置１１４ａにあり、時間Ｔｉｉで、プローブはプローブ経路１００に沿った位置１１２ｂにあり、時間Ｔｉｖでは、プローブはプローブ経路１００に沿った位置１１４ｂにある。加速区間１０８ａの加速が正であることから、第１のピーク１１６は正である。一方、加速区間１０８ｂの加速は負（すなわち減速）であることから、第２のピーク１１８は負である。
【００８０】
取得した加速度データを二重積分するだけで位置測定値を取得することは可能であるが、測定された加速度データに誤差があると、計算された位置データに大きな誤差が生じる可能性がある。例えば、速度（送り速度）データを生成するために積分されたときに測定された加速度データの一定値の誤差は、速度データの時間に対して線形に変化する誤差を導入し、位置データを取得するためにこの速度データをさらに積分すると、二次の位置データ誤差を生じる。このように、測定された加速度データの二重積分を用いて位置情報を提供する場合、誤差のサイズに特に注意を払う必要があり、加速度データの二重積分は短い積分区間にのみ適している場合がある。図４から分かるように、加速度誤差は一定値の誤差ではないが、ノイズが含まれており、そのような点で、典型的な誤差はノイズ密度に走査期間の３／２乗を乗じたものに比例する。
【００８１】
加速度データを二重積分する代わりに、以下に説明するように処理することにより、加速度データからより正確な位置情報を抽出することができる。一般に、工作機械は、一度送り速度が達成されると、指令された送り速度を保持することができ、このことによって、上述のように、プローブ経路１００に沿って加速度ゼロの区域が生成される。図４に示すデータは、プローブ経路１００の点１１２ａからプローブ経路１００の点１１４ｂまで得られた加速度データを含む。このデータでは、プローブが丸みを帯びた角１０６ａに適用されたプローブ経路１００の第１の送り速度から、直線区域１０４ａの第２の送り速度１２２が点１１４ａで達成されるまで、プローブが加速されるときに、プローブ経路１００に沿ってプローブが加速される。そして、走査プローブ３０は、第２の送り速度１２２（プローブ経路１００に沿った一定速度）でプローブ経路１００に沿って進み、第２の加速区間１０８ｂは、図４の加速度データ内（点１１２ｂと点１１４ｂの間）に見ることができる。図４に示される加速度データは、概して対称であり、記載された２つの加速区間１０８ａ、１０８ｂについて実質的に同様の加速度の大きさを有する。必ずしもこれが当てはまるわけではない。加速度プロファイルは工作機械によって決定されることから、点１１２ａと点１１４ａの間の加速度は、点１１２ｂと点１１４ｂの間の加速度と同じである必要はなく、データは対称ではない場合がある。
【００８２】
加速区間１０８および１０９は、加速度データから、ピーク１１６、１１８などの加速度データ内のピークとして識別される。加速区間１０８、１０９の識別によって、一定の送り速度の領域の識別が可能になる。
【００８３】
次に、一定送り速度部ごとに時間ｔ１、ｔ２…ｔＮが選択され、時間ｔ１、ｔ２…ｔＮのそれぞれに初期距離値ｄ１、ｄ２…ｄＮが割り当てられる。それぞれの時間ｔ１、ｔ２…ｔＮは、各一定送り速度区域に含まれる任意の時間とすることができる。
【００８４】
距離値ｄ１、ｄ２…ｄＮは、プローブ経路１００に沿った既知の位置に基づいて選択され得るか、または他の任意の方法によって選択され得る。
【００８５】
図１０も参照すると、データ対ｔＮ、ｄＮを用いた、時間に対してプロットされたプローブ経路１００の距離情報が、プローブ経路１００全体について示されている。この情報は、プローブ経路１００に沿った距離Ｄを定義するものである。ここで、距離Ｄは、図３に関して説明された点１１０からのプローブ経路に沿った（時計回りの方向の）距離である。点１１０は、プローブ経路１００に沿った既知の位置である。これは、本実施形態の加速区間１９０ａの始まりおよび加速区間１０９ｂの終わりが既知であることを意味する。
【００８６】
したがって、図１０に示されるデータ対ｔ１、ｄ１は、（図３に示される）概念上の点１１４ｉと概念上の点１１２ｈとの間のプローブ経路１００に沿った点に対応する。データ対ｔ２、ｄ２は、点１１４ｈと点１１２ａとの間のプローブ経路１００に沿った点に対応する。データ対ｔ３、ｄ３は、概念上の点１１４ａと概念上の点１１２ｂとの間のプローブ経路１００に沿った点に対応する（ｔ３は図４にも示されている）。データ対ｔ４、ｄ４は、点１１４ｂと点１１２ｃとの間のプローブ経路１００に沿った点に対応する。データ対ｔ５、ｄ５は、概念上の点１１４ｃと概念上の点１１２ｄとの間のプローブ経路１００に沿った点に対応する。データ対ｔ６、ｄ６は、点１１４ｄと点１１２ｅとの間のプローブ経路１００に沿った点に対応する。データ対ｔ７、ｄ７は、概念上の点１１４ｅと概念上の点１１２ｆとの間のプローブ経路１００に沿った点に対応する。データ対ｔ８、ｄ８は、点１１４ｆと点１１２ｇとの間のプローブ経路１００に沿った点に対応する。データ対ｔ９、ｄ９は、概念上の点１１４ｇと概念上の点１１２ｉとの間のプローブ経路１００に沿った点に対応する。これにより、例えば、工作機械が時間ＴｉｉとＴｉｉｉ（点ｔ３を含む）との間で、命令された第２の送り速度で移動するとみなすことにより、点１１４ａと点１１２ｂとの間の任意の時間ｔにおける工作機械経路１００に沿った距離を概算することができる。
【００８７】
距離情報Ｄの完全なセットを提供するには、一定送り速度区域の間の空白を埋める必要がある。これらの空白は加速区間に対応する。図５から図７を参照して説明されるように、適切な加速区域に対応する測定された加速度を用いて、一定送り速度区域の間の空白を埋める。
【００８８】
図５は、点１１２ａ（加速度データで識別された第１のピーク１１６の始まり）と図４の点１１４ａと点１１２ｂの間の点との間の送り速度に対応する。点１１２ａと点１１４ａとの間で測定された加速度データは、積分されて速度データ１２４を与える。点１１４ａの後は、指令された第２の送り速度１２２がプロットされる。図から分かるように、送り速度は、時間Ｔｉでｆ’の値を持ち、時間Ｔｉｉでｆ”（第１の送り速度に対応）の値を持つ。ｆ”が第２の送り速度１２２よりも大きいことが分かる。送り速度データ１２４と第２の送り速度１２２との間に不連続部１２６が存在する。これは、加速度データに存在する誤差（ノイズなど）、または一定送り速度データの位置（たとえば、（ｄ２、ｔ２）、（ｄ３、ｔ３）の値など）が原因であり得る。この誤差を補正するために、次の式の線形補正ｖc
ｖc＝ｍｔ＋ｋ      （１）
ここで、ｔは時間、ｍおよびｋは定数である、が、加速度データから導出される送り速度データに適用される。ｍおよびｋの値は、データから不連続部１２６を除去するように選択され、異なる状況および加速度計に応じて異なる。このプロセスは、加速区間の前後の送り速度が分かっていること、例えば、指令された送り速度が実現されていることを前提としている。この実施形態では、工作機械のプローブホルダは、時間Ｔｉの直前に第１の送り速度で移動しており、また、工作機械のプローブホルダは、時間Ｔｉｉで第２の送り速度１２２を達成すると想定されている。
【００８９】
図６は、不連続部１２６が無限の加速を表す場合に、走査プローブが時間Ｔｉの第１の送り速度から時間Ｔｉｉの第２の送り速度に加速されるときの不連続部１２６の除去することを示している。識別される加速度ピーク（上記の図４に示されている加速度データから識別されたピーク１１６、１１８など）の一部を形成していない場合は、適切な指令された送り速度が想定される。
【００９０】
図７は、この段階での送り速度データの精度を示すために、図６に示す送り速度と測定されたスピンドル４０の送り速度に対応する追加の位置誤差を示している。スピンドル４０の正確な送り速度データは、工作機械からの情報を直接サンプリングすることによって得ることができる。上述のように、総ての工作機械についてそのような情報を取得することは実用的ではないか、または不可能な場合がある。
【００９１】
図８は、図６に示した送り速度情報を積分して得られた位置情報を示している。図８に示されるように、不連続部１２８が存在する。不連続部１２８は、物理的に非現実的な状況を表している（このような位置の段階的な変化には、無限の加速が必要であり、従って生じることはない）。図８に示すデータは、次式の補正ＰCを用いて補正できる。
【００９２】
ｐc＝ａｔ3＋ｂｔ2＋ｃｔ＋ｄ      （２）
ここで、ｔは時間、ａ、ｂ、ｃ、ｄは定数であり、図６の位置データに適用される。ａ、ｂ、ｃ、およびｄの値は、ＴｉおよびＴｉｉでの送り速度が影響を受けないようにしながら、位置データから不連続部１２８を除くように選択される。ａ、ｂ、ｃ、およびｄの値は、状況によって異なる。補正された位置データは図９に示され、物理的に可能な経路を表している。
【００９３】
距離データＤの完全なセットは、二回微分によって適合加速度データを与えることにより、加速度データに変換される。適合加速度データと測定加速度データが比較される。パラメータｄＮが調整され、加速区間１０８、１０９に対応する位置情報の計算が、新しいパラメータｄＮに対して繰り返される。このプロセスは、適合加速度と測定加速度の差が最小化されるまで繰り返される。パラメータｄＮは、最小二乗法、例えば、Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔ非線形ソルバなどの非線形最小二乗法を用いて調整できる。
【００９４】
ＡＤＸＬ３５５  ３−ＡｘｉｓＭＥＭＳ加速度計を用いる場合、ノイズは高周波の機械振動に支配される。ソルバに渡す前に、好ましくはガウスフィルタを適用して残差をフィルタ処理することにより、適合の質を向上させることができる。
【００９５】
このプロセスは、プローブ経路１００に沿った距離を時間に関連付ける方法を提供する。走査プローブ３０によって収集された変位データは時間に対して記録されるので、上述の方法は、変位データをプローブ経路１００に沿った距離に関連付ける方法を提供する。
【００９６】
図１１は、変位データをプローブ経路１００に沿った位置に組み合わせる上記方法を示すフローチャートである。ステップ２００で、プローブ経路１００が得られ、これは、プローブ経路１００の各区域の指令された送り速度、ならびに開始位置および終了位置を含んでいる。次に、ステップ２０２で、加速度データおよび変位データが収集される。収集された加速度データは、加速区間１０８、１９０がいつ生じるかを識別するために、プローブ経路１００に沿って発生する加速度ピークがあるかどうかについて分析される。ステップ２０４で、加速区間１０８と加速区間１９０の間の区域に、適切な一定送り速度が割り当てられる。ステップ２０６で、一定送り速度区域の位置データが決定され、任意の時間ｔ１、ｔ２…ｔＮが各一定送り速度区域に対してそれぞれ選択され、初期距離値ｄ１、ｄ２…ｄＮが各時間ｔ１、ｔ２…ｔＮにそれぞれ割り当てられる。距離データＤの完全なセットを提供するため、ステップ２０８で、一定送り速度区域の間（すなわち、加速区間１０８、１９０）の距離Ｄ情報が、現実的な方法で加速度データから導出された位置情報を用いて満たされる。これは、この実施形態では、送り速度データが現実的な（すなわち、不連続部がなく物理的に可能である）状況と一致するように送り速度データに補正ｖｃを適用することによって達成され、第２の補正ｐｃは、位置データ（およびそこから導き出すことができる送り速度データ）が、現実的な（つまり、不連続部がなく物理的に可能な）状況と一致するように位置データに適用される。
【００９７】
ステップ２０８から距離データＤの完全なセットが取得されると、ステップ２１０で、距離データＤの完全なセットは、二回微分することによって加速度データに変換されて、適合された加速度データを与える。適合された加速度データと測定された加速度データが比較される。最初の比較の後、本方法はステップ２１２に進む。ステップ２１２で、パラメータｄＮが調整され、一定送り速度区域の位置データがｄＮの新しい値に基づいて再計算される。ステップ２１２において、パラメータｄＮは、最小二乗法、例えば、Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔ非線形ソルバなどの非線形最小二乗法を用いて調整することができる。ステップ２０８からステップ２１０が繰り返される。ステップ２１０の後、測定された加速度データと適合された加速度データとの間で比較が行われる。ステップ２１０後の比較が、適合された加速度と測定された加速度との間の差が最小化されることに至ると、本方法はステップ２１４に進む。測定された加速度データと適合された加速度データとの間の差が最小化されない場合、方法はステップ２１２に進む。ステップ２１４では、以上のようにして得られた距離−時間情報は、時間基準の変位情報をプローブ経路１００に沿った距離と関連付けるために用いられる。
【００９８】
上述の方法を実行する前に、加速度計３４の生の出力を較正する必要があってもよい。加速度計３４のヌル値を計算するために、工作機械が動いていない間に２秒間のデータを収集することができる。加速度計３４の各軸からの平均読み取り値は、その軸のその後の総ての読み取り値から差し引くことができる。これは、ヌル値を除き、また重力を除くために用いることができる。このような較正ステップを用いることにより、加速度計の読み取り値を加速度計の回転に対して感度をよくすることができる。このような較正は、移動が３軸測定に制限されている場合の使用に適している。回転が必要な場合、例えば５軸の移動が必要な場合は、加速度計のさまざまな方向のヌル値を見つけるための追加の較正手順を実行できる（このような追加の較正手順についてはここでは説明しない）。
【００９９】
各加速度計軸の感度、加速度計３４の向き、および工作機械軸構成を決定するために、第２の較正ステップを実行することができる。ここでは、Ｘ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面、およびＹ−Ｚ平面で半径がわかっている一連の円について実行される。各加速度計軸の出力は、ヌル値によってオフセットされ、加速度計３４が受ける遠心力に対応した振幅を有する正弦波および余弦波を含むと予想されるので、アルゴリズムを用いて、そのようにして得られた加速度計データに正弦波を適合させることができる。
【０１００】
本実施形態のＡＤＸＬ３５５  ３−ＡｘｉｓＭＥＭＳ加速度計は、線形の振る舞いを示すことが観察されている。他の適切な較正ルーチンは、加速度計の非線形性を補償するように構成することができる。
【０１０１】
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、上述した第１の実施形態と同様であるが、加速度データおよび変位データは同時に測定されない。これは、走査プローブ３０が電池式であり、加速度データおよび変位データを同時に出力することが、電池寿命を許容できないレベルまで低下させる可能性がある特定の用途を有し得るものである。
【０１０２】
この実施形態では、加速度データが測定され、光インターフェースを介して送信されている間に、走査プローブ３０をプローブ経路１００に沿って進ませることを含む加速度パスが実行される。変位データが測定され、光学的に送信されている間に、走査プローブ３０をプローブ経路１００に沿って進ませることを含む変位パスが実行される。この実施形態の場合のように、変位パスは、加速度パスの後に実行してもよい。
【０１０３】
この第２の実施形態では、（例えば、両方のデータセットの開始時間を調整するため）データの時間尺度を一致させる必要がある場合がある。プローブ経路１００の係合区域の間、スピンドル４０は、走査プローブ３０をプローブ経路１００に沿って移動させる前にスタイラス３２の所定の変位を達成するために、走査プローブ３０のスタイラス３２をワークピース５０と最初に接触させるように制御される。ここで、スピンドル４０は、プローブ経路１００に沿った走査が開始される点１１０にスピンドル４０が到達するように、プローブ経路１００に垂直な方向に動かされる。加速度データは加速度パスの係合区域で収集され、係合区域の直後に休止区域が設定される。そのような休止区域は約０．０５秒とすることができる。加速度パス中に測定される物体を工作機械に取り付ける必要はない。変位パスにおける係合区域中に、変位データが収集され、係合区域の直後に休止が設定される。そのような休止は、加速度パスの休止区域と一致させるよう約０．０５秒とすることができる。係合区域中のスタイラス３２の変位は工作機械の動きによるものであるため、係合区域中の変位データは工作機械の動きの特徴となる。変位パスにおける係合区域中に収集された変位データは、二回微分されてスタイラスの変位加速度データを提供する。スタイラス３２が、開始点１１０を含むプローブ経路１００の部分に垂直な方向に沿って移動することによって係合区域がワークピース５０の表面上の点に移動している間、スタイラスの変位加速度データを、加速度パスからのリードオン中に収集された加速度データに一致させることができる。これにより、変位パスにおける係合区域の計算されたスタイラス変位加速度データは、加速度パスにおける係合区域中に測定された加速度データと同様の特性を有するため、加速度パスおよび変位パスの間の対応する時間が識別される。
【０１０４】
第３の実施形態では、方法は、加速度パスおよび変位パスを含む。スピンドル位置データは、加速度パスにおける係合区域中に収集されるか、または上述の方法を用いるなどして加速度データから導出することができる。スピンドル位置データは、プローブ経路１００の点１１０からのスピンドル４０の距離、すなわち、プローブ経路１００の係合区域の端からの距離としてプロットすることができる。変位パスの係合区域中に、スタイラス３２の変位が測定される。これは、係合区域の最大変位からの変位としてプロットできる。時間の関数としてのスピンドル位置のプロファイルは、係合区域の少なくとも最後の部分の間の時間の関数としてのプローブ変位のプロファイルに対応するので、スピンドル位置のプロファイルおよびプローブ変位のプロファイルは一致させて、加速度パスと変位パスの間のデータを整列させることができる。
【０１０５】
第４の実施形態では、方法は、加速度パスおよび変位パスを含む。加速度データおよび変位データは、プローブ経路１００の非係合区域（図示せず）において得られた情報を用いて整列させることができる。非係合区域は、走査プローブがプローブ経路１００に沿って進んだ後に点１１０に到達したときの、測定サイクルの端で生じる。非係合区域は、点１１０を含むプローブ経路１００の区域に垂直な方向に沿って生じ得る。非係合区域の間、走査プローブ３０のスタイラス３２との間の接触が断たれ、工作機械のスピンドル４０がプローブをワークピース５０から遠ざける。これにより、ワークピース５０を工作機械から取り外すことができ、または走査プローブ３０を工作機械のスピンドル４０から取り外して、ワークピース５０のさらなる機械加工が可能になる。
【０１０６】
加速度パスおよび変位パスを含む第５の実施形態では、加速度データおよび変位データは、係合区域および非係合区域中に得られた情報を用いて整列させることができる。
【０１０７】
上述の第１の実施形態は、ＡＤＸＬ  ３５５  ３−ＡｘｉｓＭＥＭＳ加速度計と関連して説明したが、他の加速度計を使用することもできる。加速度計３４は、ＭＥＭＳ加速度計であってもよい。加速度計は、アナログ−デジタル変換器を有し得るか、または別個のアナログ−デジタル変換器が設けられてもよい。加速度計の加速度データはアナログ−デジタル変換器に渡され、この変換器は加速度計と共に集積回路基板に取り付けることができる。アナログ−デジタル変換器は、高周波ノイズ（機械の振動など）が低周波数に入り込むエイリアシングを防ぐように構成できる。加速度計のノイズ密度が、加速度計の分解能をサンプリング周波数の平方根で割った値よりも小さい場合には、アナログ−デジタル変換器を備えることができる。
【０１０８】
上述の第１の実施形態では、走査プローブ３０の一部を形成する単一の加速度計３４を備えるものであった。このことが該当する必要はなく、加速度計３４は、走査プローブ３０の一部として提供される必要はない。加速度計３４は、走査プローブとは別に工作機械に取り付けることもできる。加速度計３４または追加の加速度計は、工作機械のテーブル４２上に設けられる。測定される物体に加速度計を取り付けてもよい。これにより、テーブル４２の動きによってもたらされるワークピース５０とプローブ３０の相対的な動きを観察することができる。
【０１０９】
工作機械経路１００上の位置１１０の選択は、１１２ａ（この場合、所望の一定送り速度の区域は直線区域１０４ａである）、１１４ｂ（この場合、所望の一定送り速度の区域は丸みを帯びた角１０６である）などの所望の一定送り速度の区域の開始時であり得る。さらに別の実施形態では、プローブ経路１００上の位置１１０は、プローブ経路１００上の任意の位置であり得る。
【０１１０】
補正ｖｃおよび／または補正ｐｃは、第１の実施  形態に関連して開示されたものとは異なる形態を有し得るか、または同等の補正が本方法の異なる段階で適用され得る。例えば、補正ｖc（時間に対して線形に変化し、送り速度データに適用される）には、（時間に対して）一定の補正であって加速度データに適用される同等の補正ａcがある。
【０１１１】
（図１１のステップ２０４に関連して説明されるような）初期位置情報の形成は、完全に仮定された位置、またはプローブ経路に沿った既知の開始および終了位置ならびにそれらの間の仮定された位置を用いて実行され得る。
【０１１２】
走査プローブは、容量性プローブ、誘導性プローブ、またはビデオプローブなどの非接触プローブであり得る。本方法は、他のタイプの測定プローブでも使用できる。
【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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【国際調査報告】
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