(57)【要約】【課題】  本発明の目的は被測定物座標系の設定が容易に及び正確に行える被測定物座標系決定方法を提供することにある。【解決手段】  被測定物24の特徴部位の二箇所以上をそれぞれ第一測定箇所として、また該測定箇所と同一直線上にない特徴部位の一箇所以上を第二測定箇所として、それぞれ座標測定機10の検出器28で位置座標情報を得る予備測定工程(S10)と、該測定結果に基づき該測定箇所毎に特徴点の位置を求める特徴点検出工程（S12）と、該第一測定箇所の各特徴点の位置に基づき第一基準線を求め、また該第一基準線と直交し該第二測定箇所の特徴点を通る第二基準線を求める基準線決定工程（S14）と、該第一基準線と第二基準線の交点の位置に基づき被測定物座標系の原点を位置決めする原点設定工程(S16)と、該基準線の方向に基づき該座標系の軸の方向決めを行う軸設定工程(S18)と、を備えたことを特徴とする被測定物座標系決定方法。【選択図】      図１
2005201864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の特徴部位を測定して得られた特徴点の位置に基づいて、予め選択しておいた各軸の関係が既知の被測定物座標系の方向決め及び位置決めを、該被測定物に対して行う被測定物座標系決定方法であって、
被測定物の特徴部位の二箇所以上をそれぞれ第一測定箇所として、また該第一測定箇所と同一直線上にない該被測定物の特徴部位の一箇所以上を第二測定箇所として、それぞれ座標測定機の検出器で走査を行い位置座標情報を得る予備測定工程と、
前記予備測定工程で得られた測定結果から、前記測定箇所毎に特徴点の位置を求める特徴点検出工程と、
前記特徴点検出工程で求められた第一測定箇所の各特徴点の位置に基づいて第一基準線を求め、また該第一基準線と直交し前記特徴点検出工程で求められた第二測定箇所の特徴点を通る第二基準線を求める基準線決定工程と、
前記基準線決定工程で求められた第一基準線と第二基準線の交点の位置に基づいて、前記被測定物座標系の原点を位置決めする原点設定工程と、
前記基準線決定工程で求められた基準線の方向に基づいて、前記被測定物座標系の軸の方向決めを行う軸設定工程と、
を備えたことを特徴とする被測定物座標系決定方法。
【請求項２】
請求項１記載の被測定物座標系決定方法において、前記被測定物が略四角柱であり、ないし前記被測定物が略四角柱状部分を含み、該被測定物に対して被測定物座標系の方向決め及び位置決めを行う際、
前記予備測定工程は、前記第一測定箇所として前記被測定物の一辺上を、互いに距離をおいて横切るように走査を行い、また前記第二測定箇所として該一辺と隣接する他辺上を横切るように走査を行い、
前記特徴点検出工程は、前記予備測定工程で得られた測定結果から、前記測定箇所毎にエッジの位置を求め、
前記基準線決定工程は、前記特徴点検出工程で求められた第一測定箇所の各エッジの位置に基づいて第一基準線を求め、また該第一基準線と直交し前記特徴点検出工程で求められた第二測定箇所のエッジを通る第二基準線を求め、
前記原点設定工程は、前記基準線決定工程で求められた第一基準線と第二基準線の交点の位置を、前記被測定物座標系の原点に設定し、
前記軸設定工程は、前記基準線決定工程で求められた各基準線をそれぞれ、前記被測定物座標系の軸に設定することを特徴とする被測定物座標系決定方法。
【請求項３】
請求項１記載の被測定物座標系決定方法において、被測定物が略円柱体であり、ないし被測定物が略円柱状部分を含み、該被測定物に対して被測定物座標系の方向決め及び位置決めを行う際、
前記予備測定工程は、前記第一測定箇所として前記被測定物の周壁部上を、互いに軸方向に距離をおいて走査し、また前記第二測定箇所として該被測定物の周縁部を横切るように走査し、
前記特徴点検出工程は、前記第一測定箇所の検出軸方向の各ピークの位置を求め、また前記第二測定箇所のエッジの位置を求め、
前記基準線決定工程は、前記特徴点検出工程で求められた第一測定箇所の各ピークの位置に基づいて第一基準線を求め、また該第一基準線と直交し前記特徴点検出工程で求められた第二測定箇所のエッジを通る第二基準線を求め、
前記原点設定工程は、前記基準線決定工程で求められた第一基準線と第二基準線の交点の位置に基づいて前記被測定物の周縁部の位置を求め、該周縁部の位置に基づいて前記被測定物座標系の原点を位置決めし、
前記軸設定工程は、前記基準線決定工程で求められた基準線の方向に基づいて、前記被測定物座標系の軸の方向決めを行うことを特徴とする被測定物座標系決定方法。
【請求項４】
パートプログラムに従って軸の移動及び測定の操作が行われる座標測定機において、
被測定物の特徴部位を測定して得られた特徴点の位置に基づいて、予め選択しておいた各軸の関係が既知の被測定物座標系の方向決め及び位置決めを、該被測定物に対して行う被測定物座標系決定機構を備え、
前記被測定物座標系決定機構は、被測定物の特徴部位の二箇所以上をそれぞれ第一測定箇所として、また該第一測定箇所と同一直線上にない被測定物の特徴部位の一箇所以上を第二測定箇所として、それぞれ前記座標測定機の検出器で走査を行い位置座標情報を得る予備測定手段と、
前記予備測定手段で得られた測定結果から、前記測定箇所毎に特徴点の位置を求める特徴点検出手段と、
前記特徴点検出手段で求められた第一測定箇所の各特徴点の位置に基づいて第一基準線を求め、また該第一基準線と直交し前記特徴点検出工程で求められた第二測定箇所の特徴点を通る第二基準線を求める基準線決定手段と、
前記基準線決定手段で求められた第一基準線と第二基準線の交点の位置に基づいて、前記被測定物座標系の原点を位置決めする原点設定手段と、
前記基準線決定手段で求められた基準線の方向に基づいて、前記被測定物座標系の軸の方向決めを行う軸設定手段と、
を備えたことを特徴とする座標測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被測定物座標系決定方法、及び座標測定機、特に被測定物座標系を設定する際に容易さと正確さを同時に満足することのできる手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被測定物の表面粗さや表面形状等の表面性状を測定するため、表面性状測定機等の座標測定機が用いられている。
座標測定機は、測定箇所や測定機の移動命令等の測定手順が指示されたパートプログラムを用いることにより、コンピュータによる数値制御で、各軸の移動及び測定の操作を自動に行うことができる。
パートプログラム中での命令は、測定機が持つ固有の原点により決定される機械座標系、又は被測定物毎に個別の原点により決定される被測定物座標系を基準に記録される。
【０００３】
ところで、パートプログラム中に被測定物座標系の設定命令を含ませると、被測定物座標系を変化させながら、自動測定が行えるので、被測定物座標系がよく用いられる。
従来、被測定物座標系を設定する際は、座標測定機の検出器とは別のハンディタイプの測定器を用いることが多い。このような測定器で、被測定物の外形や内形のほぼ全体の形状測定を行ってから、被測定物座標系を設定していた。
例えば、従来は、被測定物の外形のほぼ全体の形状を測定し、被測定物座標系の原点を設定していた（例えば特許文献１，２）。
また従来は、穴が複数設けられている被測定物を用いて、穴の内形のほぼ全体の形状を測定し、被測定物座標系を設定していた（例えば特許文献３、４）。
ここで、被測定物の形状情報は、形状測定の結果に対して画像処理を行うことで得ることができる（例えば特許文献５）。
【０００４】
【特許文献１】特願２００２−２７０３０７
【特許文献２】特願２００２−３４０９３０
【特許文献３】特開平７−２７０１５２
【特許文献４】特開平７−１２８０４４
【特許文献５】特開２０００−３３９４７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、被測定物座標系はパートプログラム中で被測定物毎に個別に設定するので、その作業回数も多くなる。このために被測定物座標系の設定を容易に行うことが求められるが、同時にできるだけ正確に行うことも望ましい。
しかしながら、従来は、被測定物座標系を設定するうえで、容易さと正確さを同時に満足することのできる適切な技術が存在しなかった。
すなわち、被測定物座標系の設定をより容易に行うために、被測定物の形状情報を得るための測定点数を減らすと、被測定物座標系の設定が正確に行えないことがあるので、従来は被測定物のほぼ全部の形状測定を行うのが一般的であった。
【０００６】
一方、被測定物座標系の設定をより正確に行うために、測定点数を増やすと、測定に時間がかかり、手間となる。これは設定回数の多くなる被測定物座標系では、より深刻な問題となる。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は被測定物座標系の設定を容易に及び正確に行うことのできる被測定物座標系決定方法、及び座標測定機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために本発明にかかる被測定物座標系決定方法は、被測定物の特徴部位を測定して得られた特徴点の位置に基づいて、予め選択しておいた各軸の関係が既知の被測定物座標系の方向決め及び位置決めを、該被測定物に対して行う被測定物座標系決定方法であって、
予備測定工程と、特徴点検出工程と、基準線決定工程と、原点設定工程と、軸設定工程と、を備えることを特徴とする。
ここで、前記予備測定工程は、被測定物の特徴部位の二箇所以上をそれぞれ第一測定箇所として、また該第一測定箇所と同一直線上にない被測定物の特徴部位の一箇所以上を第二測定箇所として、それぞれ座標測定機の検出器で走査を行い位置座標情報を得る。
また前記特徴点検出工程は、前記予備測定工程で得られた測定結果から、前記測定箇所毎に特徴点の位置を求める。
【０００８】
前記基準線決定工程は、前記特徴点検出工程で求められた第一測定箇所の各特徴点の位置に基づいて第一基準線を求め、また該第一基準線と直交し前記特徴点検出工程で求められた第二測定箇所の特徴点を通る第二基準線を求める。
前記原点設定工程は、前記基準線決定工程で求められた第一基準線と第二基準線の交点の位置に基づいて、前記被測定物座標系の原点を位置決めする。
前記軸設定工程は、前記基準線決定工程で求められた基準線の方向に基づいて、前記被測定物座標系の軸の方向決めを行う。
本発明の被測定物の特徴部位としては、例えば被測定物のエッジ付近や、凹部、凸部等の段差部や、円柱（筒）の周壁部等をいう。
【０００９】
本発明の特徴点としては、被測定物のエッジ、凹部の谷底、凸部の山頂、検出器の検出軸方向のピーク等をいう。
本発明の各軸の関係としては、例えば直交座標系や円柱座標系等の種類や、ＸＹＺ軸、ＸＹ軸等の軸の選択や、各軸の互いになす角度の関係等が一例として挙げられる。
本発明の座標系としては、直交座標系、円柱座標系等が一例として挙げられる。
本発明の座標測定機としては、表面性状測定機が一例として挙げられる。表面性状測定機としては、表面粗さを測定する表面粗さ測定機、表面形状を測定する表面形状測定機、真円度測定機等が一例として挙げられる。
本発明の被測定物座標系は、特徴点上にそのまま設定する場合や、例えば被測定物の寸法の設計値、特徴点の位置座標等に基づいて、他点上に設定する場合を含めていう。
【００１０】
断面四角形
なお、本発明においては、前記被測定物が略四角柱体であり、ないし前記被測定物が略四角柱状部分を含み、該被測定物に対して被測定物座標系の方向決め及び位置決めを行う際、
前記予備測定工程は、前記第一測定箇所として被測定物の一辺上を、互いに距離をおいて横切るように走査を行い、また前記第二測定箇所として該一辺と隣接する他辺上を横切るように走査を行い、
前記特徴点検出工程は、前記予備測定工程で得られた測定結果から、前記測定箇所毎にエッジの位置を求め、
前記基準線決定工程は、前記特徴点検出工程で求められた第一測定箇所の各エッジの位置に基づいて第一基準線を求め、また該第一基準線と直交し前記特徴点検出工程で求められた第二測定箇所のエッジを通る第二基準線を求め、
前記原点設定工程は、前記基準線決定工程で求められた第一基準線と第二基準線の交点の位置を、前記被測定物座標系の原点に設定し、
前記軸設定工程は、前記基準線決定工程で求められた各基準線をそれぞれ、前記被測定物座標系の軸に設定することが好適である。
【００１１】
断面円形
また本発明においては、被測定物が略円柱体であり、ないし被測定物が略円柱状部分を含み、該被測定物に対して被測定物座標系の方向決め及び位置決めを行う際、
前記予備測定工程は、前記第一測定箇所として被測定物の周壁部上を、軸方向に互いに距離をおいて走査し、また前記第二測定箇所として該被測定物の周縁部を横切るように走査し、
前記特徴点検出工程は、前記第一測定箇所の検出軸方向のピークの位置を求め、また前記第二測定箇所のエッジの位置を求め、
前記基準線決定工程は、前記特徴点検出工程で求められた第一測定箇所の各ピークの位置に基づいて第一基準線を求め、また該第一基準線と直交し前記特徴点検出工程で求められた第二測定箇所のエッジを通る第二基準線を求め、
前記原点設定工程は、前記基準線決定工程で求められた第一基準線と第二基準線の交点の位置に基づいて前記被測定物の周縁部の位置を求め、該周縁部の位置に基づいて前記被測定物座標系の原点を位置決めし、
前記軸設定工程は、前記基準線決定工程で求められた基準線の方向に基づいて、前記被測定物座標系の軸の方向決めを行うことが好適である。
【００１２】
座標測定機
また前記目的を達成するために本発明にかかる座標測定機は、パートプログラムに従って軸の移動及び測定の操作が行われる座標測定機において、被測定物座標系決定機構を備え、被測定物座標系決定機構は、予備測定手段と、特徴点検出手段と、基準線決定手段と、原点設定手段と、軸設定手段と、を備える。被測定物の特徴部位を測定して得られた特徴点の位置に基づいて、予め選択しておいた各軸の関係が既知の被測定物座標系の方向決め及び位置決めを、該被測定物に対して行うことを特徴とする。
ここで、前記予備測定手段は、被測定物の特徴部位の二箇所以上をそれぞれ第一測定箇所として、また該第一測定箇所と同一直線上にない被測定物の特徴部位の一箇所以上を第二測定箇所として、それぞれ座標測定機の検出器で走査を行い位置座標情報を得る。
また前記特徴点検出手段は、前記予備測定手段で得られた測定結果から、前記測定箇所毎に特徴点の位置を求める。
【００１３】
前記基準線決定手段は、前記特徴点検出手段で求められた第一測定箇所の各特徴点の位置に基づいて第一基準線を求め、また該第一基準線と直交し前記特徴点検出工程で求められた第二測定箇所の特徴点を通る第二基準線を求める。
前記原点設定手段は、前記基準線決定手段で求められた第一基準線と第二基準線の交点の位置に基づいて、前記被測定物座標系の原点を位置決めする。
前記軸設定手段は、前記基準線決定手段で求められた基準線の方向に基づいて、前記被測定物座標系の軸の方向決めを行う。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる被測定物座標系決定方法によれば、座標測定機の検出器で、被測定物の特徴部位の二箇所以上、及び同一直線上にない一箇所以上を測定する予備測定工程と、各測定箇所毎の各特徴点の位置に基づき基準線を求める基準線決定手段と、基準線に基づき、被測定物座標系の原点を位置決めする原点設定工程と、軸の方向決めを行う軸設定工程を備えることとした。この結果、本発明においては、被測定物座標系の決定の際に、容易さと正確さを同時に図ることができる。
また本発明にかかる座標測定機によれば、その検出器で、被測定物の特徴部位の二箇所以上、及び同一直線上にない一箇所以上を測定する予備測定手段と、各測定箇所毎の各特徴点の位置に基づいて基準線を求める基準線決定手段と、基準線に基づいて、被測定物座標系の原点を位置決めする原点設定手段と、軸の方向決めを行う軸設定手段を備えることとした。この結果、本発明においては、被測定物座標系の決定の際に、容易さと正確さを同時に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の好適な一実施例について説明する。
図１（Ａ）には本発明の一実施例にかかる被測定物座標決定方法を行うための座標測定機の概略構成が示されている。同図（Ｂ）は同図（Ａ）に示した被測定物に対する被測定物座標系の設定例である。
同図に示す表面性状測定機（座標測定機）１０は、パートプログラムに従って軸の移動及び測定の操作が行われる。また本発明の被測定物座標系決定方法を行うための被測定物座標系決定機構１２を備える。
被測定物座標系決定機構１２は、予備測定手段１４と、特徴点検出手段１６と、基準線決定手段１８と、原点設定手段２０と、軸設定手段２２を備える。被測定物座標系決定機構１２は、被測定物２４の特徴部位を測定して得られた特徴点の位置に基づいて、予め選択しておいた各軸の関係が既知の被測定物座標系の方向決め及び位置決めを、被測定物２４に対して行う。
【００１６】
ここで、予備測定手段１４は、例えば表面形状測定機１０の触針２６と、検出器２８と、コントローラ３０等を備え、本発明の予備測定工程（Ｓ１０）を行う。
すなわち、予備測定工程（Ｓ１０）では、被測定物２４の特徴部位の二箇所以上をそれぞれ第一測定箇所として、また該第一測定箇所と同一直線上にない被測定物２４の特徴部位の一箇所以上を第二測定箇所として、それぞれ表面形状測定機１０の検出器２８で走査を行い位置座標情報を得る。検出器２８からは、測定データが点列で出力され、コントローラ３０を介してコンピュータ３２に入力される。
本実施例では、検出器２８の駆動軸方向は機械座標系でのＸ軸（ＭＸ）方向、機械座標系でのＹ軸（ＭＹ）方向を想定し、また検出器２８の検出軸方向は機械座標系でのＺ軸（ＭＺ）方向を想定している。
【００１７】
また特徴点検出手段１６は、例えばコンピュータ３２のＣＰＵ３４等よりなり、本発明の特徴点検出工程（Ｓ１２）を行う。
すなわち、特徴点検出工程（Ｓ１２）では、予備測定工程（Ｓ１０）で得られた測定結果（走査軌跡）から、測定箇所毎に特徴点の位置を求める。
基準線決定手段１８は、例えばコンピュータ３２のＣＰＵ３４等よりなり、本発明の基準線決定工程（Ｓ１４）を行う。
すなわち、基準線決定工程（Ｓ１４）では、特徴点検出工程（Ｓ１２）で求められた第一測定箇所の各特徴点の位置に基づいて第一基準線を求める。また該第一基準線と直交し、特徴点検出工程（Ｓ１２）で求められた第二測定箇所の特徴点を通る第二基準線を求める。
【００１８】
原点設定手段２０は、例えばコンピュータ３２のＣＰＵ３４等よりなり、本発明の原点設定工程（Ｓ１６）を行う。
すなわち、原点設定工程（Ｓ１６）では、基準線決定工程（Ｓ１８）で求められた第一基準線と第二基準線の交点の位置に基づいて、被測定物座標系の原点（ＷＯ）を位置決めする。
軸設定手段２２は、例えばコンピュータ３２のＣＰＵ３４等よりなり、本発明の軸設定工程（Ｓ１８）を行う。
すなわち、軸設定工程（Ｓ１８）では、基準線決定工程（Ｓ１６）で求められた基準線の方向に基づいて、被測定物座標系の軸（ＭＸ，ＭＹ，ＭＺ）の方向決めを行う。
なお、本実施例においては、定盤３６と、移動テーブル３８と、移動テーブル用スケール４０を備える。定盤３６はＯＸ軸、ＯＹ軸、ＯＺ軸をもつ。移動テーブル３８はＭＸ軸、ＭＹ軸、ＭＺ軸をもち、被測定物２４が載置されており、定盤３６上でＭＸ軸、ＭＹ軸及びＭＺ軸方向に移動する。
【００１９】
また本実施例において、コンピュータ３２は、メモリ４２を備える。メモリ４２は測定データ記憶部４４と、座標系パターン記憶部４６を備える。
ここで、測定データ記憶部４４は、予備測定工程（Ｓ１０）で得られた測定結果を記憶
している。
また座標系パターン記憶部４６は、例えば直交座標系、円柱座標系等の複数の異なる被測定物座標系のパターンを記憶している。
また本実施例において、コンピュータ３２は、手動入力手段４８と、ディスプレイ５０を備える。
ここで、手動入力手段４８は、測定箇所の指定、被測定物座標系のパターンの選択、パートプログラムの入力を行う。
またディスプレイ５０は、パートプログラム等を表示する。
以下に、本発明の被測定物座標系決定方法について、より具体的に説明する。
【実施例１】
【００２０】
本実施例では、前記ＭＸ軸、ＭＹ軸及びＭＺ軸方向に移動する移動テーブル３８に載置された被測定物２４に対して、被測定物座標系（ＷＸ，ＷＹ，ＷＺ）の設定を行う例について説明する。
本実施例では、被測定物２４として四角柱体を用いる。被測定物座標系として直交座標系を予め選択しておく。
【００２１】
予備測定
予備測定工程は、表面性状測定機の検出器で、被測定物２４の上面の長辺５２上を横切るように走査を行い、また被測定物２４の上面の短辺６２上を横切るように走査を行う。
すなわち、本実施例では、図２（Ａ）に示されるように第一測定箇所として、被測定物２４の上面の四角形の長辺５２上に位置する第一エッジ（特徴点）５４を含む特徴部位５６を指定し、第一予備測定を行う。また第二エッジ（特徴点）５８を含む特徴部位６０を指定し、第二予備測定を行う。
また第二測定箇所として、被測定物２４の上面の四角形の短辺６２上に位置する第三エッジ（特徴点）６４を含む特徴部位６６を指定し、第三予備測定を行う。
【００２２】
すなわち、第一予備測定では、表面性状測定機の検出器で、第一測定箇所の第一特徴部位５６を機械座標系のＹ軸（ＭＹ）に沿って図中矢印方向に、つまり被測定物２４上の第一エッジ５４より少し手前から外側に向けて走査し、機械座標系での位置座標情報を得る。第二予備測定では、表面性状測定機の検出器で、第一測定箇所の第二特徴部位６０を第一予備測定と同様に走査し、機械座標系上での位置座標情報を得る。
第三予備測定では、表面性状測定機の検出器で、第二測定箇所の特徴部位６６を機械座標系のＸ軸（ＭＸ）に沿って図中矢印方向に、つまり被測定物２４上の第三エッジ６４より少し手前から外側に向けて走査し、機械座標系での位置座標情報を得る。
【００２３】
特徴点検出
特徴点検出工程（Ｓ１２）では、前記コンピュータによる形状解析等で、第一予備測定で得た位置座標情報（測定結果）に基づいて、第一測定箇所の第一特徴部位５６の第一エッジ５４の機械座標系での位置座標を求める。同様に第二予備測定で得た位置座標情報に基づいて、第一測定箇所の第二特徴部位６０の第二エッジ５８の機械座標系での位置座標を求める。また同様に、第三予備測定で得た位置座標情報に基づいて、第二測定箇所の特徴部位６６の第三エッジ６４の機械座標系での位置座標を求める。
【００２４】
基準線決定
基準線決定工程では、同図（Ｂ）に示すように特徴点検出工程で得られた第一測定箇所の第一エッジ５４と第二エッジ５８を通る直線を第一基準線６８とする。また第一基準線６８と直交し、特徴点検出工程で求められた第三エッジ６４を通る直線を第二基準線７０とする。
原点設定
原点設定工程は、基準線決定工程で求められた第一基準線６８と第二基準線７０の交点７２の位置座標を求める。交点７２の位置を被測定物座標系の原点（ＷＯ）に設定する。
【００２５】
軸設定
軸設定工程では、基準線決定工程で求められた第一基準線６８を被測定物座標系のＸ軸（ＷＸ）に設定する。基準線決定工程で求められた第二基準線７０を被測定物座標系のＹ軸（ＷＹ）に設定する。
この結果、本実施例は、従来方式に比較し、被測定物に対して被測定物座標系の軸の方向決めと原点の位置決めを容易に及び正確に行うことができる。
すなわち、従来方式、つまり被測定物のほぼ全体の形状データを得て、全体の形状データに対して幾何要素を当てはめる方法を被測定物座標系の決定毎に行っていたのでは、時間と手間がかかる。また表面性状測定機自身の検出器ではなく別の検出器や測定器を用いていたのでは、被測定物座標系の決定後のパートプログラム実行時での再現性に欠けることがある。
【００２６】
これに対して、本実施例は、検出器として座標測定機自身の検出器を用いる。また測定物座標系の決定毎に全ての作業を一から行うのではなく、被測定物の全部ではなく特定部位の予備測定を行う。また各特徴点の位置に基づいて求められた基準線に基づいて、予め種類を選んでおいた被測定物座標系の軸の方向決め及び原点の位置決めを行っている。
この結果、本実施例は、三の測定箇所であっても、被測定物座標系の決定が正確に行えるので、被測定物座標系を設定の際に、容易さと正確さを同時に図ることができる。これにより、本実施例は、パートプログラム中で被測定物座標系を正確に指定することができるので、パートプログラムの新規作成、編集等の作業においても、容易さと正確さを同時に満足することができる。
【実施例２】
【００２７】
前記構成では、ＭＸ軸、ＭＹ軸及びＭＺ軸方向に移動する移動テーブル上の被測定物に対し、被測定物座標系を設定した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図３に示すようにＭＸ軸方向のみに移動する移動テーブル上に載置された被測定物に対して被測定物座標系の設定を行う場合に適用することも好ましい。
なお、本実施例では、検出器の駆動軸方向は機械座標系でのＸ軸（ＭＸ）方向を想定し、検出器の検出軸方向は機械座標系でのＺ軸（ＭＺ）方向を想定している。本実施例では、前記実施例１と対応する部分には符号１００を加えて示し説明を省略する。
【００２８】
予備測定、特徴点検出
本実施例では、図３に示すように被測定物１２４の第二測定箇所の特徴部位１６６を機械座標系でのＸ軸（ＭＸ）の図中矢印方向に走査し（予備測定工程）、エッジ１６４の位置を検出する（特徴点検出工程）。
基準線決定
基準線決定工程では、エッジ１６４を通り、機械座標系でのＸ軸（ＭＸ）と平行な直線を第一基準線１６８とする。またエッジ１６４を通り、機械座標系でのＹ軸（ＭＹ）と平行な直線を第二基準線１７０とする。
原点設定
原点設定工程では、エッジ１６４を被測定物座標系の原点（ＷＯ）に設定する。
【００２９】
軸設定
軸設定工程では、第一基準線１６８を被測定物座標系のＸ軸（ＷＸ）に設定する。また第二基準線１７０を被測定物座標系のＹ軸（ＷＹ）に設定する。
このように本実施例では、ＭＸ軸方向のみに移動する移動テーブル上の被測定物１２４に対しては、前記一回の予備測定を行うだけで、被測定物座標系をより容易に及び正確に決定することができる。
なお、前記実施例１，２では、被測定物が四角柱体の場合について説明したが、被測定物が四角柱状部分を含む場合も、前記四角柱体の場合と同様の手法で、被測定物座標系を設定することも好ましい。
【実施例３】
【００３０】
本実施例では、図４（Ａ）に示されるように被測定物として円柱体を想定している。横向きの円柱体の周縁部に直交座標系を設定する例について説明する。
なお、本実施例では、検出器の駆動軸方向はＭＸ軸方向、ＭＹ軸方向を想定し、検出器の検出軸方向はＭＺ軸方向を想定している。前記実施例１と対応する部分には符号２００を加えて示し説明を省略する。
【００３１】
予備測定
予備測定工程は、第一測定箇所として被測定物２２４の周壁部２７４上を、軸方向に互いに距離をおいて走査する。また第二測定箇所として被測定物２２４の周壁部２７４と左端面２７６との境界の周縁部を横切るように走査する。
すなわち、本実施例では、同図（Ｂ）に示されるように、第一測定箇所として被測定物２２４の周壁部２７４上の中心軸方向に離れた位置で、第一特徴部位２５６、第二特徴部位２６０を選択する。また第二測定箇所として被測定物２２４の周縁部に位置する第三特徴部位２６６を選択する。
予備測定で、第一測定箇所の各特徴部位２５６，２６０を機械座標系でのＹ軸（ＭＹ）の図中矢印方向に走査する。また第二測定箇所の特徴部位２６６を機械座標系でのＸ軸（ＭＸ）の図中矢印方向に走査する。
【００３２】
特徴点検出
特徴点検出工程は、第一測定箇所の各ピーク２５４，２５８の機械座標系での位置を求める。また第二測定箇所のエッジ２６４の機械座標系での位置を求める。
すなわち、本実施例では、特徴点検出工程で、被測定物２２４の周壁部２７４上で、機械座標系のＭＺ軸方向の最も外側に位置する第一ピーク２５４の位置座標、第二ピーク２５８の位置座標を求める。また円柱の周縁部に位置するエッジ２６４の位置座標を求める。
基準線決定
同図（Ｃ）に示されるように基準線決定工程は、特徴点検出工程で求められた第一測定箇所の各ピーク２５４，２５８の位置に基づいて第一基準線２６８を求める。また第一基準線２６８と直交し、特徴点検出工程で求められた第二測定箇所のエッジ２６４を通る第二基準線２７０を求める。
本実施例では、第一ピーク２５４と第二ピーク２５８を通る直線を第一基準線２６８とする。第一基準線２６８と直交し、エッジ２６４を通る直線を第二基準線２７０とする。
【００３３】
原点設定
原点設定工程は、基準線決定工程で求められた第一基準線と第二基準線の交点の位置に基づいて、被測定物の周縁部の位置を求める。該被測定物の周縁部の位置に基づいて被測定物座標系の原点を位置決めする。
すなわち、本実施例では、第一基準線２６８と第二基準線２７０の交点２７２の位置を求める。交点２７２を被測定物座標系の原点（ＷＯ）に設定する。
【００３４】
軸設定
軸設定工程は、基準線決定工程で求められた基準線の方向に基づいて、被測定物座標系の軸の方向決めを行う。
本実施例では、第一基準線２６８を被測定物座標系のＸ軸（ＷＸ）に設定する。
ここで、第二基準線２７０は、同図（Ｄ）に示されるように機械座標系でのＸＹ平面に対して傾いている。
このため第一基準線２６８を中心に、第二基準線２７０を角度θだけ軸回転する。同図（Ｅ）に示されるように第二基準線２７０が機械座標系でのＸＹ平面に対して平行となるように軸回転し、これを被測定物座標系のＹ軸とする。
但し、軸回転する前の第二基準線２７０を被測定物座標系のＹ軸としても良い。
このように本実施例は、前記実施例１〜２と同様、座標測定機の検出器で、被測定物の特徴部位の二箇所以上、該測定箇所と同一直線上にない一箇所以上の位置座標を座標測定機の検出器で得る。測定箇所毎に求められた特徴点の位置座標に基づいて第一基準線、第二基準線を求める。これらの基準線に基づいて、被測定物座標系の原点の位置決めと軸の方向決めを行うので、横向きの円柱体に対しても被測定物座標系を容易に及び正確に設定することができる。
【実施例４】
【００３５】
本実施例では、図５（Ａ）に示されるように円柱体を縦向きに配置し、円柱体の上端面の周縁部に被測定物座標系を設定する例について説明する。
なお、本実施例では、前記実施例１と対応する部分には符号３００を加えて示し（前記実施例３と対応する部分には符号１００を加えて示し）、説明を省略する。
予備測定
本実施例では、同図（Ｂ）に示されるように、第一測定箇所として円柱体の被測定物３２４の周壁部３７４上の中心軸方向に離れた位置で、第一特徴部位３５６、第二特徴部位３６０を選択する。予備測定工程で、第一特徴部位３５６、第二特徴部位３６０を機械座標系でのＸ軸（ＭＸ）の図中矢印方向に走査する。
また第二測定箇所として円柱体の被測定物３２４の上端面３７６の第三エッジ３６４を含む第三特徴部位３６６を選択する。予備測定工程で、第三特徴部位３６６を機械座標系でのＺ軸（ＭＺ）の図中矢印方向に走査する。
【００３６】
特徴点検出
本実施例では、特徴点検出工程で、円柱体の被測定物３２４の周壁部３７４上で、ＭＹ軸データが最大値を示す測定点、つまり機械座標系のＹ軸（ＭＹ）方向の最も外側に位置する第一ピーク３５４、第二ピーク３５８の位置を求める。また被測定物３２４の周縁部に位置する第三エッジ３６４を求める。
尚、本実施例４では、検出器２８はＭＹ軸方向の変位を検出可能である。
基準線決定
同図（Ｃ）に示されるように基準線決定工程では、第一ピーク３５４と第二ピーク３５８を通る直線を第一基準線３６８とする。第一基準線３６８と直交し、エッジ３６４を通る直線を第二基準線３７０とする。
原点設定
原点設定工程では、第一基準線３６８と第二基準線３７０の交点３７２の位置を求める。交点３７２を被測定物座標系の原点に設定する。
【００３７】
軸設定
軸設定工程は、第一基準線３６８を被測定物座標系のＺ軸（ＷＺ）に設定する。
ここで、第二基準線３７０は、同図（Ｄ）に示されるように、機械座標系でのＸ軸（ＭＸ）に対して傾いている。
このため同図（Ｅ）に示されるように第一基準線３６８を中心に、第二基準線３７０を角度θだけ軸回転し、第二基準線３７０を機械座標系でのＸ軸（ＭＸ）に対して平行とする。これを被測定物座標系のＸ軸（ＷＸ）とする。
但し、軸回転する前の第二基準線３７０を被測定物座標系のＸ軸としても良い。
このように本実施例は、前記実施例１〜３と同様、座標測定機の検出器で、被測定物の特徴部位の二箇所以上、該測定箇所と同一直線上にない特徴部位の一箇所以上の位置座標を得る。測定箇所毎に求められた特徴点の位置座標に基づいて第一基準線、第二基準線を求める。この基準線に基づいて、被測定物座標系の原点の位置決めと軸の方向決めを行うので、縦向きの円柱体に対しても被測定物座標系を容易に及び正確に設定することができる。
【００３８】
変形例
なお、前記実施例３，４では、被測定物が円柱体の場合について説明したが、被測定物が円柱状部分を含む場合も、前記円柱体の場合と同様の手法で、被測定物の円柱状部分に被測定物座標系を設定することも好ましい。
また被測定物が円筒体、円筒体状部分を含む場合も、前記円柱の場合と同様の手法で、被測定物座標系を設定することも好ましい。
前記各構成では、被測定物の端縁部に原点を設定した例について説明したが、被測定物の半径、高さ等の寸法の設計値、特徴点の位置等に基づいて、円柱体の端面の中心や、円筒体の中心軸上に、被測定物座標系の原点を設定することも好ましい。
【実施例５】
【００３９】
被測定物は、前記四角柱体、円柱体に限定されるものではなく、三角柱体を用いることもできる。
本実施例では、図６（Ａ）に示されるように三角柱体の上端面の、三角形の頂点に被測定物座標系を設定する例について説明する。
なお、本実施例では、前記実施例１と対応する部分には符号４００を加えて示し説明を省略する。
座標系、測定箇所選択
本実施例では、被測定物座標系パターンとして直交座標系を選択する。
第一測定箇所として、三角形の一辺４８０上に第一特徴部位４５６、第二特徴部位４６
０を設定する。第二測定箇所として、三角形の他辺４８２上に、第三特徴部位４６６を設定する。
【００４０】
予備測定
予備測定工程では、同図（Ｂ）に示されるように第一測定箇所の第一特徴部位４５６、第二特徴部位４６０をそれぞれ、機械座標系でのＹ軸（ＭＹ）の図中矢印方向に走査を行う。また第三特徴部位４６６を、機械座標系でのＸ軸（ＭＸ）の図中矢印方向に走査を行う。
特徴点検出
特徴点検出工程では、三角形の一辺４８０上の第一エッジ４５４の位置座標、第二エッジ４５８の位置座標を求める。三角形の他辺４８２上の第三エッジ４６４の位置座標を求める。
基準線決定
同図（Ｃ）に示されるように基準線決定工程では、第一エッジ４５４と第二エッジ４５８を通る直線を第一基準線４６８とする。また第三エッジ４６４を通り、第一基準線４６８と直交する直線を第二基準線４７０とする。
【００４１】
原点設定
第三エッジ４６４の位置座標が求まると、第一基準線４６８と第三エッジ４６４との距離（Ｌ）が求まる。
ここで、三角形の各辺４８０，４８２，４８４の長さの比が予め分かっていれば、例えば第一基準線４６８と第三エッジ４６４の距離（Ｌ）、各辺の長さの比等に基づいて、三角形の一辺４８０と他辺４８２のなす角度θを求めることができるので、三角形の頂点４７８の位置座標を求めることができる。
原点設定工程では、三角形の頂点４７８を被測定物座標系の原点（ＷＯ）に設定する。
【００４２】
軸設定
軸設定工程では、第一基準線４６８を被測定物座標系のＸ軸（ＷＸ）に設定する。
また同図（Ｄ）に示されるように第一基準線４６８と第二基準線４７８の交点４７２が三角形の頂点４７２に一致するまで、第一基準線４６８と第二基準線４７０をそのまま第一基準線４６８の方向に平行移動する。第一基準線４６８と第二基準線４７０の交点４７２が三角形の頂点４７８に位置する時の第二基準線４７０を、被測定物座標系のＹ軸（ＷＹ）に設定する。
このように本実施例は、前記実施例１〜４と同様、座標測定機の検出器で、被測定物の特徴部位の二箇所以上、該測定箇所と同一直線上にない特徴部位の一箇所以上の位置座標を得る。測定箇所毎に求められた特徴点の位置座標に基づいて第一基準線、第二基準線を求める。これらの基準線に基づいて、被測定物座標系の原点の位置決めと軸の方向決めを行うので、三角柱体に対しても被測定物座標系を容易に及び正確に設定することができる。
【００４３】
変形例
なお、三角形の各辺の長さの比が分からなくても、三角形の他辺４８２上に第二測定箇所をそれぞれ二箇所以上設定する。第三エッジの位置座標、第四エッジの位置座標を求め、それぞれ第一基準線４６８との距離を求めると、同様に三角形の一辺４８０と他辺４８２のなす角度θを求めることができるので、三角形の頂点４７８の位置座標を求めることができる。この結果、前記三角形の各辺の長さの比が予め分かっている場合と同様、三角形の頂点４７８を被測定物座標系の原点に設定することができる。
また同図（Ｅ）に示されるように第二測定箇所を三角柱体の上端面ではなく、側壁４８６に設定することもできる。すなわち、第二測定箇所として三角形の他辺４８２に代えて、三角柱体の側壁４８６上に特徴部位４６６´を設定する。三角柱体の側壁４８６を機械座標系でのＸ軸（ＭＸ）の図中矢印方向に走査し、第三エッジ４６４´の位置を求める。第三エッジ４６４´を通り、第一基準線４６８と直交する直線を第二基準線とする。このようにしても三角形の頂点４７８に被測定物座標系の原点（ＷＯ）を位置決めし、第二基準線を被測定物座標系のＺ軸（ＷＺ）に設定することができる。
【実施例６】
【００４４】
前記各構成では、被測定物に対して被測定物座標系の設定を行った例について説明したが、被測定物の通り出し（直角出し）に適用することも好ましい。
すなわち、従来は、被測定物の通り出しを使用者の勘による調整で行っていたが、時間がかかる、熟練が必要となる等の問題があり、容易さと正確さは改善の余地が残されていた。
これに対し、被測定物の通り出しの際に、本実施例にかかる被測定物座標系決定方法を用いることにより、パートプログラムに従って、被測定物の通り出しを自動に行うことができる。これにより被測定物の通り出しを、使用者の勘等を用いた従来方式に比較し、容易に及び正確に行うことができる。
以下に、機械座標系でのＸＹ平面上に横向きに載置された円柱体の被測定物５２４の通り出しを行う例について、図７を参照しつつ説明する。
なお、前記実施例１と対応する部分には符号５００を加えて示し説明を省略する。
【００４５】
予備測定
予備測定工程では、同図（Ａ）に示されるように被測定物５２４の周壁部上の二箇所５５６，５６０を機械座標系でのＹ軸（ＭＹ）方向に走査する。また被測定物５２４の一箇所５６６を機械座標系でのＸ軸（ＭＸ）方向に走査する。
特徴点検出
特徴点検出工程では、被測定物５２４の周壁部上の箇所５５６を機械座標系でのＹ軸（ＭＹ）方向に走査して得られた測定結果の中から、検出器の検出軸方向となる機械座標系でのＺ軸（ＭＺ）方向のデータが最大となる周壁部上の第一ピーク５５４の位置座標を求める。
被測定物５２４の周壁部上の箇所５６０を機械座標系でのＹ軸（ＭＹ）方向に走査して得られた測定結果の中から、検出器の検出軸方向となる機械座標系でのＺ軸（ＭＺ）方向のデータが最大となる周壁部上の第二ピーク５５８の位置座標を求める。
また被測定物５２４の一箇所５６６を機械座標系でのＸ軸（ＭＸ）方向に走査して得られた測定結果の中から、エッジ５６４の位置座標を求める。
【００４６】
基準線決定
基準線決定工程では、被測定物５２４の周壁部上の第一ピーク５５４と第二ピーク５５８を通る直線を第一基準線５６８とする。第一基準線５６８の方向から、被測定物５２４の中心軸線の方向を知ることができる。
また基準線決定工程では、第一基準線５６８と直交し、エッジ５６４を通る直線を第二基準線５７０とする。第二基準線５７０の方向から被測定物５２４の端面の方向を知ることができる。
原点設定
原点設定工程では、第一基準線５６８と第二基準線５７０の交点５７２を求める。交点５７２を被測定物座標系の原点（ＷＯ）に設定する。
軸設定
軸設定工程では、前記実施例３と同様、第一基準線５６８を被測定物座標系のＸ軸（ＷＸ）に設定する。第二基準線５７０に基づいて被測定物座標系のＹ軸（ＷＹ）を設定する。
【００４７】
軸回転
このようにして得られた現在の被測定物座標系の軸の方向より、被測定物の回転角（向き）を容易に及び正確に特定することができる。
この結果、パートプログラム上で、回転角に応じた角度だけ、被測定物座標系の原点を中心に被測定物座標系のＸ軸（ＷＸ）、Ｙ軸（ＷＹ）を軸回転する指示を与えると、被測定物５２４の向きを、同図（Ａ）に示す状態から同図（Ｂ）に示す状態とする円柱体の被測定物５２４の通り出しが自動に行えるので、これを容易に及び正確に行うことができる。
尚、本実施例６においては、パートプログラム記載の座標値を軸回転によって修正する例を示したが、移動テーブル３８自体がＭＺ軸を中心にして、ＭＸ−ＭＹ平面内で回転可能、あるいは、移動テーブル３８上に回転テーブルが載置され、その上に被測定物を載置する構成では、この移動テーブル３８あるいは回転テーブルをＭＺ軸を中心にして回転させる。このようにすれば、パートプログラム記載の座標値を修正する必要がなく、計算誤差の発生を抑えられる。また更に、この後、再度本発明の被測定物座標系決定方法を繰返し実施しても良い。
【００４８】
変形例
なお、前記各構成では、座標測定機として表面性状測定機を用いた例について説明したが、他の座標測定機を用いることも好ましい。
また前記各構成では、触針による接触測定を行った例について説明したが、例えばレーザプローブを搭載の画像測定機等の非接触式プローブを用いることも、プローブで被測定物に傷を付けることがない点で、好ましい。
前記構成では、二箇所の測定を行い、二の特徴点を結んだ線を第一基準線とする例について説明したが、三箇所以上の測定を行い、三以上の特徴点から最小二乗法等で第一基準線を計算で求めることもできる。
【００４９】
前記構成では、被測定物の特徴部位として、端縁部を用いた例について説明したが、被測定物の段差部を用いることもできる。例えば被測定物の上面に溝等の凹部が形成されている場合は、その谷底を特徴点とすることができる。また被測定物の上面に凸部が形成されている場合は、その山頂を特徴点とすることができる。
さらに、移動テーブル３８あるいは、検出器２８が傾斜調整可能な構造を備える場合は、決定された被測定物座標系に応じて、これらを最適角度に傾斜調整をしても良い。
また、各実施例においては、検出器２８に対して移動テーブル３８が移動して走査する構成を示したが、移動テーブル３８に対して検出器２８が移動して走査する構成であっても良い。
【００５０】
さらに、例えば実施例１において、Ｘ軸とＹ軸のみを設置する例を示したが、これに加えて、Ｘ軸とＹ軸に直交し原点を通るＺ軸（ＷＺ）を設定しても良い。
また、各実施例において直交座標系を設定する例を示したが、これに限らず、極座標系を設定しても良い。例えば、実施例１において、原点ＷＯを中心とし、第一基準線６８あるいは第二基準線７０の方向を零度とする極座標系であっても良い。
更にまた、この極座標系において、Ｚ軸（ＷＺ）方向を定義して円柱座標系を設定しても良い。
さらに、被測定物座標系は、被測定物や検出器の回転あるいは傾斜毎に複数の座標系を設定しても良い。
また、被測定物座標系決定時と、実測定時の被測定物あるいは検出器の姿勢が異なる場合は、各々の姿勢において被測定物座標系を決定し、座標系の相互変換を可能としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例にかかる被測定物座標系決定方法を行うための座標測定機の概略構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１にかかる被測定物座標系決定方法の説明図である。
【図３】本発明の実施例２にかかる被測定物座標系決定方法の説明図である。
【図４】本発明の実施例３にかかる被測定物座標系決定方法の説明図である。
【図５】本発明の実施例４にかかる被測定物座標系決定方法の説明例である。
【図６】本発明の実施例５にかかる被測定物座標系決定方法の説明図である。
【図７】本発明にかかる被測定物座標系決定方法を円柱体の通り出しに用いた際の説明図である。（実施例６）
【符号の説明】
【００５２】
１０  表面性状測定機（座標測定機）
１２  被測定物座標系決定機構
１４  予備測定手段
１６  特徴点検出手段
１８  基準線決定手段
２０  原点設定手段
２２  軸設定手段
【図１】
2005201864.tif 000003
【図２】
2005201864.tif 000004
【図３】
2005201864.tif 000005
【図４】
2005201864.tif 000006
【図５】
2005201864.tif 000007
【図６】
2005201864.tif 000008
【図７】
2005201864.tif 000009