(57)【要約】工作機械に搭載の走査プローブ（４）によって収集されたプローブデータを解析する方法が記載されている。プローブデータは、工作機械が走査経路（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｑ１、Ｑ２）に沿って走査プローブ（４）をワークピース（６；４０；１４０；２４０）に対して移動する、すなわち走査するにつれて収集される。この方法は、収集されたプローブデータの特徴から工作機械によって使用される走査経路の特性を識別するステップを含む。このようにして、工作機械からどのような位置データも受信することなく、プローブデータのみから走査経路を識別することができる。
2018516763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械に搭載された走査プローブによって収集されたプローブデータであって、該工作機械が該走査プローブをワークピースに対して走査経路に沿って移動させるにつれて収集されたプローブデータを解析する方法において、前記収集されたプローブデータの特徴から前記工作機械によって使用される前記走査経路の特性を識別するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記走査経路の特性を識別するステップは、複数の異なるタイプの走査経路から走査経路のタイプを識別することを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記走査経路の特性を識別するステップは、複数の異なる走査経路から走査経路を識別するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記収集されたプローブデータの前記特徴が、前記プローブデータの固有の特徴であって、前記ワークピースの形体の測定に関連する固有の特徴を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記走査プローブは撓み可能なスタイラスを有する接触走査プローブを含み、および、前記固有の特徴は、スタイラスの撓みの方向および／またはスタイラスの撓みの大きさの変化を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記収集されたプローブデータの前記特徴は、前記走査経路を識別できるように前記走査経路に導入された１つまたはより多くの変化によって提供されるプローブデータの変化を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記工作機械によって使用される前記走査経路は、識別可能な特徴を有するプローブデータを生成する少なくとも１つのシグナリングセグメントを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記収集されたプローブデータは、前記工作機械が前記走査経路に発行する、プローブデータの収集を始めるための命令とプローブデータの収集を停止するための命令の間に収集されたデータ点の離散的なセットを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記収集されたプローブデータの前記特徴は、データ点の前記セットにおけるデータ点の数を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記工作機械が複数の走査経路に沿って前記ワークピースに対して前記走査プローブを移動させるにつれてプローブデータが収集され、各走査経路から収集された前記プローブデータの特徴から、前記複数の走査経路の各々の特性が識別される、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記プローブデータを解析して測定情報を抽出するさらなるステップを含み、前記プローブデータに対して実行される解析のタイプは、前記走査経路の識別された前記特性から判定される、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記収集されたプローブデータの特徴から前記工作機械によって使用される前記走査経路の特性を識別するステップは、前記工作機械の外部にあるプロセッサ上で実行される、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記走査プローブは、撓み可能なスタイラスを有する接触走査プローブ、および、前記スタイラスの撓み量を測定するための少なくとも１つのトランスデューサを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
適切なコンピュータ上で実行されたときに請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法を実施する命令を含むコンピュータプログラム。
【請求項１５】
工作機械に搭載された走査プローブによって収集されたプローブデータであって、該工作機械が該走査プローブをワークピースに対して走査経路に沿って移動させるにつれて収集されたプローブデータを解析する装置において、前記収集されたプローブデータの特徴から前記工作機械によって使用される前記走査経路の特性を識別するプロセッサを備えることを特徴とする装置。
【請求項１６】
工作機械に搭載された走査プローブによって収集されたプローブデータであって、該工作機械が該走査プローブをワークピースに対して走査経路に沿って移動させるにつれて収集されたプローブデータを解析する方法において、前記工作機械によって使用される前記走査経路の特性を識別するために前記収集されたプローブデータだけを使用するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
工作機械内に取り付けられたワークピースのための１つまたはより多くのワークオフセット補正を判定する工作機械のセットアップ方法において、
ａ）前記工作機械を使用して、前記工作機械内の名目上の位置に配置されたワークピースに対して走査プローブを所定の走査経路に沿って駆動するステップ、
ｂ）前記ワークピースの表面の前記走査プローブに対する位置を示すプローブデータを、前記走査プローブが前記走査経路に沿って駆動されている間に、前記走査プローブから収集するステップ、および、
ｃ）取得した前記プローブデータを、対称物が名目上の位置におよび前記工作機械に対してフィードするための１つまたより多くのワークオフセット補正を発生する向きに配置されている場合に期待されるプローブデータと比較するステップ
を含み、
ステップ（ｃ）は、前記工作機械によって使用される前記走査経路の特性を、取得された前記プローブデータの特徴から識別するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
先に明細書中で添付の図面を参照して実質的に説明したとおりにプローブデータを解析する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械に搭載された走査プローブを用いて対称物を測定することに関する。特に、本発明は、走査プローブによって収集されたプローブデータから工作機械によって使用される走査経路のタイプを識別する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークピースを製造するために多種多様な工作機械が使用されている。ワークピースの必要とされる様々な形体を切削するためにワークピースが一連の異なる工作機械に装填される複数処理の機械加工を使用して、ワークピースを製造することも一般的である。また、工作機械のスピンドルに測定プローブを取り付けて、工作機械を使用してワークピースの特定の形体を測定できるようにすることも知られている。このような測定値を用いて、加工前の切削工具の寸法および／または切削工具の寸法を確立して、機械加工がワークピースに対して正しい位置で切削工具を用いて行われることが確実になる。機械加工されたワークピースを工作機械から取り外す前に、ワークピースを検査するために測定を行うこともできる。このようなワークピースの検査は、切削作業が正しく行われたことを確認するために使用することができる。
【０００３】
撓み可能なスタイラスを含み、ローカル（プローブ）座標系におけるスタイラスの撓みを測定するための１つまたはより多くのトランスデューサを有するスピンドル搭載走査プローブを使用してワークピースの表面上の点を測定することが知られている。走査プローブによって取得されたスタイラス撓み測定値は、通常、プローブデータと呼ばれ、工作機械の座標系内の走査プローブの測定位置は、典型的にはマシンデータと呼ばれる。適切な較正係数が適用された後、マシンデータおよびプローブデータを組み合わせて、対称物の表面上の点の位置を確立することができる。このような測定処理の間に生成されるデータの量は、工作機械のプロセッサ自体によって処理するには大きすぎることが多く、したがって、データ解析は、一般に、工作機械とは別個の外部処理システム（例えばスタンドアロンパーソナルコンピュータ）を使用して実行される。特許文献２に記載されているように、工作機械および走査プローブシステムの両方によって受信されるタイミング同期信号は、結合される前にプローブデータおよびマシンデータが時間的に整列されることを保証することができる。
【０００４】
上述したプローブデータとマシンデータを組み合わせる処理は、典型的には、マシンデータおよびプローブデータの両方を外部処理システムに転送することを必要とする。受信されると、プローブデータおよびマシンデータが処理されて、ワークピースの表面上の点の位置が計算される。次いで、これらの表面位置測定値は、例えば名目上の値との比較によってさらに解析されてもよい。マシンデータを外部処理システムに転送するのに必要な時間は、特に大量のデータが収集された場合に、工作機械の種類によって大きく異なることが分かっている。プローブおよびマシンデータを受信した後でさえ、必要な解析が実行されている間、典型的にはさらなる遅延がある。これらの遅れは、工作機械が切削作業に使用できる時間を短縮する。すなわちサイクル時間が長くなる。サイクル時間の比較的短い増加でさえ、工作機械に基づく処理のスループットを低下させる可能性がある。
【０００５】
プローブデータをマシンデータと組み合わせて必要性を回避することが、以前から試みられてきた。例えば、特許文献１には、測定プローブ（例えば、走査プローブ）を、対象物の公差に基づき対象物に対する経路に沿って駆動することができる公差検査手順が記載されている。経路が横断されている間に生成されたプローブデータは、閾値が破られた場合に、適切な閾値および「許容範囲外」の警告と比較される。また、特許文献２では、工作機械によって収集されたマシンデータを使用する代わりに、プローブデータを想定されたマシンデータとどのように組み合わせることができるかについて記載されている。しかしながら、これらの技術は、プローブが駆動される経路に関する情報を外部処理システムに依然として必要とする。利用可能な場合、データリンク（例えば、必要な情報を外部の処理システムに転送するための一般的な工作機械に設けられているＲＳ−２３２、ファイルポーリングまたはソフトウェア接続）を構成することは困難である。そのようなデータリンクは比較的遅い可能性があり、それによってサイクル時間に悪影響を与える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，７６５，７０８号明細書
【特許文献２】米国特許第７，９７０，４８８号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、工作機械に搭載された走査プローブによって収集されたプローブデータであって、該工作機械が該走査プローブをワークピースに対して走査経路に沿って移動させるにつれて収集されたプローブデータを解析する方法において、前記収集されたプローブデータの特徴から前記工作機械によって使用される前記走査経路の特性を識別するステップを有することを特徴とする方法が提供される。
【０００８】
したがって、本発明の方法は、工作機械（例えば、工作機械のスピンドル内に搭載される）によって搬送される走査プローブから収集されたプローブデータを解析することを含む。走査プローブは、工作機械がワークピースに対して走査経路に沿って工作機械を移動させるときに、ワークピースの表面上の一連の点を測定するように構成される。以下でより詳細に説明するように、走査プローブは、非接触（例えば、光学式、誘導型、容量型）走査プローブまたはワークピース接触スタイラスを有する接触走査プローブであってもよい。接触走査プローブの場合、撓み可能なスタイラスと、スタイラスの撓みを測定するための１つまたはより多くの撓みセンサを備えることができる。プローブデータを収集するために、工作機械は接触走査プローブのスタイラスをワークピースに接触させ、ワークピースの表面上の経路に沿って移動させる。次いで、撓みセンサは、スタイラス先端部の位置をプローブハウジングに対して測定する一方、ワークピースの表面に沿った経路を横断することを可能にする。好ましい実施形態では、走査プローブは、本発明の方法を用いて解析された収集されたプローブデータがプローブ（ａ、ｂ、ｃ）におけるスタイラス先端部の撓みを記述するように、スタイラスの撓みの大きさと方向の両方を測定できる撓みセンサを含む）座標系である。
【０００９】
プローブデータは、ワークピースに対して複数の異なる走査経路に沿って走査プローブを駆動するようにプログラムされた工作機械を使用して収集されてもよい。例えば、工作機械は、そのような走査経路の既知の組で予めプログラムされてもよく、または任意の所望の走査経路でプログラム可能であってもよい。本発明は、工作機械からいかなるデータも受け取らずに、収集されたプローブデータから走査経路の特性を識別することを可能にする。特に、本発明の方法は、収集されたプローブデータの特徴を認識して、走査経路の特性を識別できるようにすることを含む。
【００１０】
走査経路の任意の適切な特性は、本発明の方法を使用して識別することができる。識別された走査経路の特性は、走査経路の一般的なカテゴリとすることができる。例えば、走査プローブが円形走査経路、線形走査経路などに沿って駆動されたかどうかを確認することができる。あるいは、走査経路のより特定の特性を識別することができる。例えば、円形経路のタイプ（ボアまたはボスの円形走査など）または線形経路の長さを識別することができる。さらに、識別された特性は、プローブデータを収集する際に工作機械によって使用された精密な走査経路プログラムであってもよい。方法はまた、プローブデータを収集するために工作機械によって使用される測定プローブの特性（例えば、接触測定プローブのスタイラスの長さ）を識別することを含むことができる。
【００１１】
さらに、本方法は、走査経路の特性を識別するためにプローブデータの任意の適切な特徴を使用することを含むことができる。この特徴は、例えば、接触走査プローブが走査経路を横切る際の接触走査プローブのスタイラスの撓みの方向の変化であってもよい。この特徴は、接触走査プローブが走査経路を横切る際の接触走査プローブのスタイラスの撓み量の変化であってもよい。特定の方向のスタイラスの撓みの量も、適切な特徴であり得る。プローブデータが離散データセットとして提供される場合、データセット内に含まれるデータ点の数も適切な特徴であり得る。以下で説明するように、工作機械は、プローブデータに認識可能な特徴を導入する走査プローブの動きの変動または偏りを含む走査経路に沿って走査プローブを駆動するようにプログラムされていてもよい。例えば、走査プローブは、識別可能なプローブデータに特徴を提供する特徴的な移動（例えば、揺れ、ステップ、ドウェル等）を含むシグナリングセグメントを含む走査経路に沿って駆動されてもよい。さらなる例では、測定プローブが移動する走査経路は、相対運動が一時的に停止される（すなわち、測定プローブがワークピースに対して特定の位置に一時的に滞留する）、１つまたはより多くの「ドウェル（dwell）」期間を含むことができる。
【００１２】
したがって、本発明の方法は、工作機械からの情報を必要とせずに走査経路の特性を識別することを可能にする。したがって、本方法は、工作機械とは別個であり、走査プローブからプローブデータのみを受け取るプロセッサ（例えば、コンピュータ）上で実行されてもよい。プローブデータのみから走査経路を識別する能力は、そのようなプローブデータが、工作機械からの情報を待つことなく、かつ、特定の走査経路からのプローブデータが受信されたと仮定する必要なしに解析され始めることができることを意味する。この処理により、ワークピースの検査またはワークピースの位置測定に関連するサイクル時間が短縮され、工作機械のスループットが向上する。これは、高スループット、シリアル機械加工、アプリケーションなどにおいて特に有利であり、サイクル時間のわずかな短縮でさえも大幅なコスト削減をもたらすことができる。
【００１３】
走査経路の特性を識別するステップは、プローブデータを生成するために走査プローブが移動された走査経路のタイプを識別することを含むことができる。有利には、走査経路の特性を識別するステップは、複数の異なるタイプの走査経路から、あるタイプの走査経路を識別するステップを含む。換言すると、工作機械は、複数の既知のタイプの走査経路（例えば、円形経路、線形経路など）のいずれか１つ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もよい。方法は、次に、工作機械によって使用され得る複数の潜在的なタイプの走査経路から走査経路のタイプが認識されることを可能にする特徴についてプローブデータを解析することを含む。したがって、工作機械によって使用され得る各タイプの走査経路は、好ましくは、他の走査経路タイプと区別され得る特徴を有するプローブデータを生成するように構成される。
【００１４】
したがって、収集されたプローブデータの特徴から、（使用される正確な走査経路ではなく）走査経路の一般的なクラスまたはタイプが識別され得る。各タイプの走査経路は、複数の異なる走査経路を含むことができることに留意されたい。例えば、工作機械は、円形走査経路タイプのカテゴリに属する複数の異なる円形走査経路（例えば、異なる半径、中心などの）の周りで走査プローブを駆動するようにプログラムされてもよい。そのような例では、プローブデータを解析して、そのような円形走査経路がプローブデータを生成するために使用されたかどうかを識別することができる。そのような円形走査経路が使用された場合、円形経路から取得されたプローブデータの解析に適した技術を用いてプローブデータをさらに解析することが実施され得る。
【００１５】
有利には、走査経路の特性を識別するステップは、走査経路を複数の異なる走査経路から識別することを含む。したがって、工作機械は、複数の異なる走査経路に沿って走査プローブを駆動するようにプログラムされてもよい。異なる走査経路の各々は、互いに区別可能な特徴を有するプローブデータを生成することができる。換言すると、工作機械によって使用され得る各走査経路は、その工作機械によって使用される他のすべての走査経路と区別可能なプローブデータを生成することができる。このようにして、工作機械によって使用される正確な走査経路は、収集されたプローブデータの特徴から識別された走査経路の特性である。これにより、特定の走査経路に合わせたデータ解析を実行できる。
【００１６】
収集されたプローブデータの特徴は、便利なことに、プローブデータの固有の特徴を含む。この固有の特徴は、ワークピースの形体の測定に関連する場合がある。異なる形体を測定するために工作機械によって使用される異なる走査経路は、本質的に、互いに識別可能な特徴を有するプローブデータを生成することができる。上記により詳細に概説したように、走査プローブは、撓み可能なスタイラスを有する接触走査プローブを含むことができる。固有の特徴は、以下で説明するように、ある方向のスタイラスの撓みの方向および／またはスタイラスの撓みの大きさの変化を含むことができる。
【００１７】
円形の、または実質的に円形の走査経路（例えば、ボアまたはボスを測定するため）は、典型的には、走査経路が横断されるときにスタイラスの撓み方向の回転を生成する。一実施形態では、工作機械は、ボアおよびボスを反対方向に走査するように構成されてもよい。例えば、ボアは時計回り方向に走査され、ボアは反時計回り方向に走査される（またはその逆）。時計回りまたは反時計回りの走査経路から生じるスタイラスの撓みの変化の違いを識別することができ、次に、ボアまたはボスが走査されているかどうかの確認を可能とすることができる。
【００１８】
別の実施形態では、対称物の向きの異なる表面からのプローブデータは、スタイラスの撓みの方向から識別することができる。例えば、対称物の実質的に平坦な表面に沿った線形走査は、その表面の向き、およびスタイラス先端部と対称物の間の摩擦または抗力に依存する特定の方向のスタイラスの撓みをもたらす。そのような線形走査に関連するスタイラスの撓み方向は、したがって、おおよその表面配向が確立されることを可能にする。例えば、走査される表面の向きは、プローブデータから約２０°以内に確立されてもよい。これにより、対称物の異なる表面を走査するときに収集されたプローブデータ（例えば、矩形の４つの異なる辺に沿った直線走査から収集されたプローブデータ）を区別することができる。同様に、対称物の上面に沿った走査は、対称物の側面に沿った直線走査とは異なる方向にスタイラスの撓みを生成することがある。したがって、収集されたプローブデータのこれら固有の特徴は、工作機械によって使用される走査経路の特性を識別するために使用され得る。
【００１９】
類似の走査経路から収集されたプローブデータを区別することは、必ずしも可能であるとは限らない。例えば、対称物の同一表面上の２つの平行な線に沿った走査から収集されたプローブデータの組を区別することは、典型的には不可能である。したがって、収集されたプローブデータの特徴は、走査経路を識別できるように、走査経路に１つまたはより多くの複数の変化を導入することによって提供されるプローブデータの変化を含むことができる。換言すると、工作機械の走査経路は、認識可能な結果的なプローブデータに特徴を導入し、それにより走査経路の特性を識別できるようにすることができる。したがって、特定のタイプの測定のために収集されたプローブデータの固有の形体ではなく、その特徴が人為的に導入されてもよい。もちろん、プローブデータの人工的に導入された固有の特性（feature）を一緒に使用して、走査経路の特性を識別できるようにすることもできる。
【００２０】
有利には、工作機械によって使用される走査経路は、識別可能な特徴を有するプローブデータを生成する少なくとも１つのシグナリングセグメントを含む。例えば、走査経路は、収集されたプローブデータに特徴的な特性を導入させる経路に沿ってプローブが駆動される初期のシグナリングセグメントを含むことができる。シグナリングセグメントは、走査経路上の情報を符号化する、測定されたスタイラス撓みのステップを都合よく導入することができる。例えば、２進コードワードは、シグナリングセグメントによって符号化されてもよい。異なる可能性のある複数の走査経路で工作機械がプログラムされた場合、各走査経路は、本方法によって走査経路を識別できるようにする異なるシグナリングセグメント（例えば異なる２進コードワード）を含むことができる。プローブデータ解析方法を実行するプロセッサは、発生する可能性があるシグナリングセグメントに関する情報も記憶することができる。例えば異なる走査経路に関連付けられたコードワードに関する情報をストアできる。
【００２１】
走査プローブは、プローブデータの連続的なストリームを出力するように構成することができる。このプローブデータのストリームは、プローブインタフェースを介して走査プローブから外部プロセッサ（例えば、コンピュータ）に渡すことができる。したがって、プローブデータがまだ収集されている間に、走査経路からのプローブデータの解析を開始することができる。収集されたプローブデータは、プローブデータの収集を開始し、プローブデータの収集を停止するための走査プローブへの命令を発行する工作機械間で収集された離散的なデータ点のセットを含むことができる。換言すると、プローブデータは、工作機械によって走査プローブに発行されるプローブイネーブルオン命令とプローブイネーブルオフ命令の間で収集された離散的なデータ点のセットを含むことができる。これらのイネーブルオンおよびイネーブルオフ命令は、各走査経路の開始および終了時に工作機械によって走査プローブに発行されてもよい。このようにして、プローブデータのセットは、各走査経路について収集された後、外部プロセッサに渡され得る。したがって、走査経路からのプローブデータの解析は、その走査経路に関するすべてのプローブデータが収集された後に開始することができる。好都合なことに、収集されたプローブデータの特徴は、データ点のセット内のデータ点の数を含むことがある。したがって、走査経路の特性は、収集されたプローブデータの量によって識別され得る。これは、例えば、より長いキャリブレーション走査経路を、単純なワークピースの位置または検査走査経路と区別することを可能にする。
【００２２】
収集されたプローブデータの特徴はまた、走査経路の「ドウェル」期間、すなわち、測定プローブによってプローブデータが収集されるが測定プローブの対象物に対する動きは一時的に停止されるすなわち、名目上のプローブの撓みが変化しない）走査経路の一部分、の間に収集されるデータ点のセット内のデータ点の数を含むことがある。走査経路のドウェル期間は、プローブが対称物の表面に沿って駆動される前に行われてもよい。一実施形態では、工作機械は、測定データ収集の前、間および／または後の期間にわたって滞留するようにプログラムされてもよい。したがって、滞留は、収集されたプローブデータに識別可能な特徴を導入することが分かる。一例では、工作機械は、異なる走査経路が異なる持続時間（例えば、１秒、１．５秒、２秒等の滞留）の滞留を含むようにプログラムされてもよい。ドウェル期間の持続時間は、工作機械によって使用される走査経路の特性を識別する、収集されたプローブデータの特徴として使用され得る。一実施形態では、プローブデータを収集するために使用される測定プローブのスタイラスの長さを識別するために、ドウェル期間の持続時間を使用することができる。
【００２３】
上述したように、ドウェル期間の持続時間は、測定プローブが静止している間に収集されるデータ点の数から識別することができる。滞留の持続時間がこのように使用される場合、工作機械が特定の持続時間の滞留（例えば、延長したドウェル期間）を実行するように命令されている間に、プローブデータが収集される初期構成処理も実行され得る。この既知の持続時間のドウェル期間中に収集されたデータ点の数は、工作機械が一定期間滞留するよう指示されたときに予想されるべきデータ点の数を計算することを可能にする。
【００２４】
本方法は、走査経路の１つの特性を識別することを含むことができる。例えば、本方法は、収集されたプローブデータの特徴を使用して、円形走査経路が使用されたかどうかを確認することを含むことができる。走査経路の特性は、単に円形または非円形として定義される。あるいは、本方法は、収集されたプローブデータの異なる特徴から複数の異なる走査経路の特性を識別することを含むことができる。換言すれば、収集されたプローブデータから複数の異なる特性（例えば、少なくとも３つの異なる特性、少なくとも５つの異なる特性など）を識別することができる。したがって、本方法は、部品の異なる形体を測定するために直列に使用される複数の走査経路のそれぞれの特性を識別するために使用することができる。有利には、工作機械がワークピースに対して複数の走査経路に沿って走査プローブを動かすにつれて、プローブデータが収集される。複数の走査経路の各々の特性は、各走査経路から収集されたプローブデータの特徴から識別することができる。これによって、収集されたプローブデータを解析するために使用されるプロセッサを再プログラムする必要なしに、（例えば、工作機械を再プログラミングすることによって）ワークピースの形体が検査される順序を変更することができる。
【００２５】
走査経路の特性が識別された後、プローブデータのその後の解析は、それに応じて調整され得る。したがって、プローブデータを解析して測定情報を抽出するさらなるステップが実行されてもよく、プローブデータに対して実行される解析のタイプは、走査経路の識別された特性から判定される。例えば、プローブデータが円形走査経路から生成されていると識別された場合、その後、円形走査経路に適した処理を用いて（例えば、円形形体がある公差帯域内の円形度を有することを確認するために）プローブデータを解析することができる。
【００２６】
プローブデータを適切に解析することによって得られた測定情報は、ワークピースの位置またはワークピースの検査情報を含むことができる。例えば、対象物が工作機械内の名目上の位置および向きに置かれた（例えば固定された）場合に期待されるプローブデータを取得されたプローブデータと比較することを含むワークピース位置付け手順を実行することができる。収集されたプローブデータと名目上の（予想される）プローブデータの間の差異は、その後、１つまたはより多くのワークオフセット補正を生成するために使用され得る。これらのワークオフセット補正は工作機械に供給することができる。ワークオフセット補正は、後続の機械加工作業の間にワークピースの名目上の位置および向きからの偏りが考慮される（すなわち修正される）ことを可能にすることができる。換言すると、工作機械のＮＣは、ワークオフセット補正を使用して、機械加工処理で使用されるワークオフセットを更新することができる。
【００２７】
本発明の方法は、任意の適切なプロセッサによって実行することができる。プロセッサは、走査プローブに接続されるかまたは工作機械内に設けられたインタフェース内で、走査プローブ内に設けられてもよい。有利には、収集されたプローブデータの特徴から工作機械によって使用される走査経路の特性を識別するステップは、工作機械の外部にあるプロセッサ上で実行される。プロセッサは、パーソナルコンピュータなどを含むことができる。外部プロセッサは、プローブインタフェースにリンクされていてもよい。走査プローブとプローブインタフェースの間に無線リンク（例えば、光学式または無線）を設けることができる。プロセッサと工作機械の間にリンクされたデータはない。あるいは、プロセッサと工作機械の間に低速データリンクを設けてもよい。プロセッサは、切削指示などを更新するために工作機械に情報を供給することができる。
【００２８】
本方法では任意の走査プローブを使用することができる。走査プローブは、非接触（例えば、光学式、容量型、誘導型）走査プローブであってもよい。走査プローブは接触走査プローブであってもよい。撓み可能なスタイラスを有する接触走査プローブを提供することができる。スタイラスは、２つの互いに垂直な方向のいずれか、または３つの相互に垂直な方向のいずれかにおいて、走査プローブのハウジングに対して撓み可能であってもよい。スタイラスの撓み量を測定するために、走査プローブ内に少なくとも１つのトランスデューサを設けることができる。走査プローブは、スタイラスの撓みの大きさ（方向ではない）のみを測定することができるセンサを含むことができる。すなわち、走査プローブは、多方向の単一出力走査プローブを含むことができる。例えば、走査プローブは、ドイツのＢｌｕｍ  Ｎｏｖｏｔｅｓｔ  ＧｍｂＨによって製造されたＴＣ７６−ＤｉｇｉｌｏｇまたはＴＣ６４−Ｄｉｇｉｌｏｇ走査プローブ、またはＭａｒｐｏｓｓ、Ｉｔａｌｙによって販売されているＧ２５型プローブを含むことができる。走査プローブは、任意のスタイラスの撓みの大きさおよび方向の両方を測定することができるセンサを備えることができる。例えば、アナログ測定プローブは、スタイラス先端部の３つの相互に直交する方向の撓みに関する３つの出力信号を生成することができる。このような走査プローブの一例は、英国のワットンアンダーエッジにあるＲｅｎｉｓｈａｗ  ｐｉｃ社製のＳＰＲＩＮＴ（ＯＳＰ−６０）プロービングシステムである。
【００２９】
本明細書で説明する走査プローブ（アナログプローブと呼ばれることもある）は、いわゆる接触トリガプローブとは異なることを完全に指摘しておく必要がある。接触プローブは、デジタルプローブと呼ばれることもあり、単にスイッチとして機能する。静止位置（例えば、スタイラス先端部が対称物の表面と接触するように移動されるとき）からのプローブスタイラスの撓みは、工作機械のスキップ入力に供給されるトリガ信号を発する。工作機械は、トリガ信号が発行された瞬間の機械座標系（ｘ、ｙ、ｚ）における接触トリガプローブの位置を測定し、それにより、（測定対象物の表面上の単一点の位置を適切な較正を用いて）測定することを可能にする。このように、接触トリガプローブは、対称物の表面に繰り返し接触したり接触したりして、対称物の点ごとの位置測定を行う。したがって、接触トリガプローブは、ワークピースの表面上の経路に沿って走査されながらプローブデータの収集を可能にしない点で、プローブを走査することとは異なる。本発明の方法は、走査（接触トリガではない）測定にのみ適用可能である。
【００３０】
本発明の第２の態様によれば、適切なコンピュータ上で実行されると、上記の方法を実施する命令を含むコンピュータプログラムが提供される。
【００３１】
本発明はまた、コンピュータによって実行されると、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プログラムプロダクトにも及ぶ。コンピュータプログラムプロダクトは、データキャリア、記憶媒体、コンピュータ可読媒体（例えば、非一時的コンピュータ可読媒体）または信号（例えば、一時媒体）などを含むことができる。
【００３２】
本方法は、走査経路に沿って走査プローブを駆動するように工作機械をプログラミングおよび／または指示することにも便利である。例えば、本方法は、走査経路の特性がそれから認識され得る特徴を有するプローブデータを生成する走査プローブのための走査経路を実現するために工作機械のコントローラをプログラミングする初期ステップを含むことができる。複数の異なる走査経路を実現するために工作機械をプログラミングするステップも実行されてもよい。工作機械はまた、プローブデータ解析に関連して上述した技術のいずれかに従ってプログラミングすることができる。
【００３３】
本発明の第２の態様によれば、工作機械に搭載された走査プローブによって収集されたプローブデータであって、工作機械が走査プローブを走査経路に沿ってワークピースに対して移動させるにつれて収集されたプローブデータを解析するための装置であって、収集されたプローブデータの特徴から工作機械によって使用される走査経路の特性を識別するプロセッサを含むことを特徴とする装置が提供される。この装置は、走査プローブをさらに備えていてもよい。この装置は、走査プローブのためのインタフェースをさらに含むことができる。この装置は工作機械をさらに備えていてもよい。工作機械は、走査経路の特性がそこから認識され得る特徴を有するプローブデータを生成する走査経路に沿って走査プローブを駆動するようにプログラムされてもよい。この装置は、上述の方法の任意の態様を実施することができる。
【００３４】
本発明のさらなる態様によれば、工作機械に搭載された走査プローブによって収集されたプローブデータであって、工作機械が走査プローブを走査経路に沿ってワークピースを移動させるにつれて収集されたプローブデータを解析する方法であって、収集されたプローブデータだけを使用して、工作機械によって使用される走査経路の特性を識別するステップを含む方法が提供される。方法は、上記した装置および方法の任意の態様を含むことができる。
【００３５】
本発明のさらなる態様によれば、工作機械内に取り付けられたワークピースに対する１つまたはより多くのワークオフセット補正を判定するための工作機械のセットアップ方法が提供される。方法は、ａ）工作機械を使用して、工作機械に対して所定の走査経路に沿って走査プローブを駆動し、工作機械内の名目上の位置にワークピースを配置するステップを含むことができる。ステップｂ）は、走査プローブが走査経路に沿って駆動されている間に、走査プローブに対する加工物の表面の位置を示す、走査プローブからのプローブデータを収集することによって実行することができる。ステップｃ）は、工作機械に供給するための１つまたはより多くの複数のワークオフセット補正を生成するために、対称物が名目上の位置および向きに置かれた場合に、得られるプローブデータを予想されるプローブデータと比較することを含むことができる。有利には、ステップ（ｃ）は、工作機械によって使用される走査経路の特性を取得されたプローブデータの特徴から識別するステップを含む。装置はまた、上記した装置および方法の任意の態様を含むことができる。
【００３６】
また、本明細書には、工作機械に搭載された走査プローブによって収集されたプローブデータを解析する方法が記載される。工作機械がワークピースに対する走査プローブの移動を制御するときに、プローブデータを収集することが好ましい。走査プローブは、走査経路に沿ってワークピースに対して移動される間にプローブデータを収集するように構成されることが好ましい。本方法は、好ましくは、収集されたプローブデータの特徴から特性を識別するステップを含む。例えば、測定プローブの特性（例えば、スタイラスの長さ、プローブのタイプなど）は、収集されたプローブデータから識別することができる。代替的または追加的に、工作機械の特性は、収集されたプローブデータから識別することができる。代替的または追加的に、収集されたプローブデータから走査経路の特性を識別することができる。好ましい実施形態では、本方法は、特性を識別するために認識され且つ使用され得るプローブデータに特徴または特質（例えば、シグナリングセグメント、ドウェル期間など）を導入するように工作機械をプログラミングするステップを含む。本明細書の他の箇所に記載されている、単独のまたは組み合わせられたどのような形態も、このような方法に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】スピンドルに取り付けられた走査プローブを保持する工作機械を示す図である。
【図２】ワークピースの位置決め技術を示す図である。
【図３】ワークピース検査技術を示す図である。
【図４】走査経路の識別を容易にするための走査経路へのシグナリングセグメントの導入を示す図である。
【図５】直線走査の表現を示す図である。
【図６】円走査の表現を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
添付の図面を参照して、本発明について単なる例示として、以下で説明する。
【００３９】
図１を参照すると、走査プローブ４を保持するスピンドル２を有する工作機械が概略的に示されている。
【００４０】
工作機械は、工作機械の作業領域内のワークピースホルダ７上に配置されたワークピース６に対してスピンドル２を移動させるためのモータ（図示せず）を含む。機械の作業領域内のスピンドルの位置は、エンコーダなどを使用して既知の方法で正確に測定される。そのような測定値は、機械座標系（ｘ、ｙ、ｚ）で定義されるスピンドル位置データ（本明細書では「マシンデータ」と呼ばれる）を提供する。工作機械のコンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）８は、工作機械の作業領域内のスピンドル２の移動を制御するとともに、スピンドル位置（ｘ、ｙ、ｚ）を記述するマシンデータを受け取る。
【００４１】
走査プローブ４は、標準の解放可能なツールシャンク接続を使用して工作機械のスピンドル２に取り付けられたプローブ本体またはハウジング１０を含む。走査プローブ４はまた、ハウジングから突出するワークピース接触スタイラス１２を含む。スタイラス１２の先端部には、関連するワークピース６に接触するためにルビーのスタイラスボール１４が設けられている。スタイラス先端部は、プローブハウジング１０に対して撓むことができ、プローブ本体１０内のトランスデューサシステムは、ローカルまたはプローブ座標系（ａ、ｂ、ｃ）におけるスタイラスの撓みを測定する。走査プローブによって取得されたスタイラス撓みデータは、ここでは「プローブデータ」と呼ばれる。走査プローブ４はまた、リモートプローブインタフェース１８の対応する受信機／送信機部分と通信する送信機／受信機部分１６を含む。このようにして、走査プローブ４からのプローブデータ（すなわち、ａ、ｂ、ｃデータ値）が、無線通信リンクを介してインタフェース１８に送信される。プローブインタフェース１８からプローブデータを受信する汎用コンピュータ２０も設けられている。本実施例の走査プローブ４およびインタフェース１８は、英国、グラスゴーのワットンアンダーエッジにあるＲｅｎｉｓｈａｗ  ｐｉｃによって製造されたＳＰＲＩＮＴ測定プローブシステムを含むことができる。
【００４２】
使用中、ＣＮＣ８は、走査プローブを特定の経路に沿って駆動する部分プログラムを実行する。この経路はしばしば工具経路と呼ばれるが、切削工具ではなく走査プローブが搬送されているので、これをより適切には走査経路と呼ぶ。走査経路に沿って駆動される走査プローブとして、プローブデータ（すなわち、スタイラスの撓みを記述するａ、ｂ、ｃデータ値）およびマシンデータ（すなわち、機械座標系における走査プローブの位置を表すｘ、ｙ、ｚ値）。
【００４３】
特定の工作機械では、コンピュータ２０は、プローブデータおよびマシンデータを解析のために受け取ることができる。適切な較正等の後に、プローブデータおよびマシンデータを組み合わせて、ワークピースの表面上の点の位置を規定する一連の測定値を準備することができる。特許文献２に記載されているように、このようなデータセットは、共通のタイミング信号を用いて都合よく整列させることができる。このような構成は、大量のデータを転送して処理するのに要する時間が許容できるので、高価な複雑な部品（例えば、タービンブレードなど）の高精度測定が必要な場合に適している。しかし、高速測定サイクル時間が重要な、様々なアプリケーションがある。例えば、高スループットの機械加工アプリケーションにおけるワークピースの位置および／またはワークピースの検査がある。そのようなワークピースの位置およびワークピース検査技術の例を、より詳細に説明する。
【００４４】
図２を参照して、図１を参照して説明した工作機械装置を使用するワークピース位置測定処理の簡単な例を説明する。ワークピースの位置決め手順は、機械ボリュームにワークピースを正確に配置するために、機械加工に先立って使用されることがよくある。この例に記載されているワークピースは、ワークピースに順次取り付ける一連の名目上同一のワークピースの１つである。固定具再現性と組み合わされたワークピースジオメトリの変化は、機械座標系の実際のワークピースの位置をわずかに変化させる。したがって、ワークピースは、ワークピースに対して正しい位置にある切削工具を用いて行われるように、機械加工に先立って配置される必要がある。
【００４５】
図２に示すワークピース４０は、工作機械のベッド上の固定具４２に配置された実質的に矩形の金属ブロックを含む。固定具４２の使用は、ブロックの位置がミリメートル精度で判っていることを意味するが、後続の機械加工（例えば、切削）作業は、ワークピース４０上で行われるため、その位置および角度の整列をより正確に見出す必要がある。
【００４６】
ワークピースの位置および角度のアライメントは、工作機械のＣＮＣ８によって検出され、これにより、走査プローブ４が第１、第２および第３の走査経路に沿って移動される。第１の走査経路は、走査プローブのスタイラス先端部を対称物の長い端部４４上の第１の経路（Ｐ１）に沿って移動させる。第２の走査経路は、走査プローブのスタイラス先端部を対称物の短い端部４６上の第２の経路（Ｐ２）に沿って移動させる。第３の走査経路は、走査プローブのスタイラス先端部を対称物の上面４８上の第３の経路（Ｐ３）に沿って移動させる。走査プローブは、各走査経路に沿って高速で（例えば、急速な移動を使用して）移動させることができる。したがって、第１、第２および第３の走査経路の各々をわずか１〜３秒間で横切ることが可能である。
【００４７】
走査プローブ４は、スタイラスが第１、第２および第３の走査経路に沿って移動されている間にプローブデータを収集することを可能にされる。具体的には、ＣＮＣ８は、走査プローブ４に（プローブインタフェース１８を介して）各走査経路の開始時に「イネーブルオン」信号を送り、「各走査経路の終了時にイネーブル信号を」送信するようにプログラムすることができる。したがって、走査プローブが第１、第２および第３の走査経路に沿って移動される際に、測定されたスタイラスの撓みに関連する第１、第２および第３のプローブデータのセットを生成することができる。これらの第１、第２および第３のプローブデータのセットは、関連する走査経路のためのイネーブルオフ命令が受信された直後に、プローブインタフェース１８を介して走査プローブ４からコンピュータ２０に別々に渡されてもよい。このようなプローブデータの生成および転送は、工作機械からのデータを相互作用または受信する必要なしに実行され、したがって、コンピュータ２０へのプローブデータの転送は、非常に迅速に実行され得る。これは、ＣＮＣ８によってプログラムが実行されている特定の期間中は（例えば、データリンクが遅いために）遅くてもよい、または単に不可能である、マシンデータまたは工作機械からの他の情報を受信することとは対照的でなければならない。
【００４８】
ワークピースの位置決め手順の目的は、ワークピースの位置に関する測定情報を可能な限り短時間で収集し、解析することである。測定手順の結果（例えば、任意の要求される方向または角度補正に関連するデータ）はＣＮＣ８に供給され、それに応じて切削手順が適合される。コンピュータ２０が工作機械から情報を受信するのを待つ遅延は、ほんの数秒または数秒の可能性があるが、短いサイクル時間が重要である場合には依然として有意であり得る。
【００４９】
上記で説明したように、プローブデータのみについての解析を実行することにより、マシンデータを工作機械から外部コンピュータに転送する必要性を回避することが、特許文献１において先に提案されている。しかしながら、これは、処理システムが依然として、プローブデータがそれに応じて処理されることを可能にするために受信されているプローブデータの知識を有することを必要とする。走査経路に関するＮＣからの情報を待つだけで、ワークピースの位置決めに重要な遅延が生じる可能性がある。さらに、特定の（例えば、古いまたはより低い仕様の）工作機械からそのような情報にアクセスすることは不可能な場合がある。
【００５０】
また、Ｒｅｎｉｓｈａｗ  ｐｉｃが製作したＰｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ＋ＣＮＣプラグインシステムには、ＣＮＣ工作機械と外部のプロービングおよび処理システムを、整合したプログラム対で前もってプログラムする機能があることに留意されたい。ＣＮＣには測定を行うプログラムが含まれ、外部プログラミングシステムには測定を解析するプログラムが含まれている。この場合、ユーザは、起こり得る設計変更の間、整合したプログラム対が整合したままであることを保証しなければならない。これは、物流上の課題を提示する可能性があり、望ましくない測定および解析プログラムの不整合を招く可能性がある。
【００５１】
また、ＣＮＣによって実行される「マスタ」ソースプログラムを使用して位置測定を行うことも知られている。このマスタープログラムは、ＣＮＣの動きを制御するために使用されるプログラムであるが、それはまた、データ、および、そのデータをどのように解析するかについての命令を、必要な解析を実行する外部の処理システム（それは、ＣＮＣと異なり、大量のデータの複雑な解析を実行する計算能力を備えている）へ伝送する。このシステムはうまくいくが、特に、ＲＳ−２３２、ファイルポーリング、または低速更新レートのソフトウェア接続などのテクノロジが使用されている場合は、データの転送に使用される工作機械のサイクル時間に関してかなりのオーバーヘッドを提供する可能性がある。
【００５２】
本発明の方法は、測定手順の間にＣＮＣ８から何らかの情報を受信する必要性を回避する（必要な場合には、まだいくつかのデータを供給することができるが）。代わりに、コンピュータ２０は、収集されたプローブデータの特徴を使用して、走査経路の特性を識別する。図２に示す例では、走査プローブの（ａ、ｂ、ｃ）軸は工作機械の（ｘ、ｙ、ｚ）軸と名目上位置合わせされている。したがって、走査経路Ｐ1、Ｐ２およびＰ３は、スタイラスが撓む方向によって互いに区別することができる。特に、プローブデータは、走査経路Ｐ1、Ｐ２およびＰ３のそれぞれに対して、主にｂ軸、ａ軸およびｃ軸に沿ってスタイラスの撓みを示す。この簡単な例では、走査経路の特性を識別できるプローブデータの特徴は、したがって、スタイラスの撓みの主な方向である。したがって、コンピュータ２０は、測定中の形体を判定するためにプローブデータのみを使用することができる意思決定アルゴリズムを用いてプログラムすることができる。処理を容易にするために、コンピュータ２０は、それが受信する任意のプローブデータが走査経路Ｐ1、Ｐ２およびＰ３のうちの１つに関係すると仮定してもよい。
【００５３】
したがって、本発明は、工作機械のＣＮＣによって実行される単一のマスタープログラムを使用して実施することができるが、解析意図を定義するために外部処理ユニット（すなわち、この例ではコンピュータ２０）との通信を必要としない。したがって、通信のためのサイクル時間のオーバーヘッドが低減される。このようにして、走査プローブの使用は、ワークピースを測定するために使用されるサイクル時間を実質的に減少させることができ、このことは、切削のための機械の利用可能性を増加させるために望ましく、したがって、多数のワークピースが所与の時間期間内に製作されることを可能にする。さらなる利点は、通信を確立するために必要な構成の数が少なくて済むため、システムの導入が容易になることである。
【００５４】
図３を参照して、本発明のワークピース検査処理を説明する。工作機械からワークピースを取り外す前に、ワークピースの状態を確認するためにワークピース検査が一般的に使用される。ワークピース検査すなわち「オンマシン検査」（ＯＭＶ）は、工作機械（すなわちワークピースを測定するため）に追加のサイクルタイムを要するが、スクラップになるワークピースが機械上で識別され修正されるときに、それは、すべての処理でサイクルタイムの全体的な正味の節約を表すことができる。
【００５５】
図３は、工作機械のベッド上の固定具４２に配置された実質的に矩形の金属ブロックを含むワークピース１４０を示す。ワークピース１４０の位置は、工作機械によって実行される特定の機械加工（すなわち、金属切削）作業の前に、図２を参照して上述した技術を使用して判定され得る。実行される機械加工動作は、ワークピース１４０に円形の穴１４２を穿孔し、ワークピース１４０の上面１４８から材料を除去することを含む。
【００５６】
加工後検査測定を行って、材料の正しい量が上面１４８から除去され、円形の穴１４２が正しい直径および円形度を有することを確認することができる。したがって、工作機械は、第４および第５の走査経路に沿って走査プローブを移動させて、機械加工動作を検証することができる。第４の走査経路は、走査プローブのスタイラス先端部をワークピース１４０の上面１４８上の第４の経路（Ｐ４）に沿って直線状に移動させる。第５の走査経路は、走査プローブのスタイラス先端部を、円形の穴１４２の内側表面の周りの経路をトレースする第５の経路（Ｐ５）に沿って円移動させる。したがって、走査プローブが第４および第５の走査経路に沿って移動される際に、測定されたスタイラスの撓みに関連する第４および第５の組のプローブデータを生成することができる。
【００５７】
第４および第５のプローブデータのセットはコンピュータ２０に渡される。コンピュータ２０は、プローブデータを解析して、データが直線走査（例えば、プローブデータがスタイラスの撓みが走査中にほぼ同一方向に大きさが変化する特徴を有する場合）またはボア走査（例えば、プローブデータが走査中にスタイラスの撓みが回転する特徴を有する）。これにより、走査経路の特性（すなわち、直線走査またはボア走査に関係するかどうか）を識別することが可能になる。
【００５８】
プローブデータの特徴が走査経路の特性（例えばこの例では直線走査またはボア走査）を識別するために使用された後、プローブデータはそれに応じて処理されてもよい。直線走査の場合、走査プローブは、名目上のワークピース表面に対して既知の所定の量だけスタイラスが撓んだワークピースの表面上の経路に沿って移動するように命令される。したがって、材料の条件（例えば、名目上の表面と比較した実際の表面の位置オフセット）は、表面上の直線に沿って計算することができる。角度特徴も計算することができる。表面に沿った送り速度は不明であるので、角度特徴は、例えば経過時間の秒当たりの角度として表すことができることに留意されたい。フォームエラーは、プローブデータを関数にフィッティングすることによっても計算できる。この解析の結果は、品質管理目的のために記録されてもよく（例えば、工作機械の外部のシステムに記憶されてもよい）、ＣＮＣに送り返されてオフセットとして適用される。
【００５９】
上記のワークピースの配置および検査技術の例は、単に本発明の理解を助けるためのものである。非常に高速の検査またはワークピースの配置を必要とするタイプの部品については、次の３つのタイプの形体：ｉ）直線（材料条件、角度オフセット、および形状を提供する）、ｉｉ）（材料条件、位置ずれおよび形状を提供する）円形の形体、および、ｉｉｉ）面（材料条件、角度オフセット、および形状を提供する面）を区別することが、通常は十分であることが見出されている。さらに、上記の形体のために生成されたプローブデータと区別される、他の理由で生成されたプローブデータが存在してもよい。（ｉｖ）プローブ較正ツール経路（既知の形体が測定され、プローブの出力を線形化するために使用される）、および（ｖ）自由曲面測定のための生データ。
【００６０】
識別を助けるために、ＣＮＣ８は、特定の形体を測定するためにツール経路（すなわち、走査経路）を駆動することができる所定のプログラムのセットを備えていてもよい。これらのプログラムは固定されている場合がある。つまり、ワークピースごとに変更されない。例えば、測定される形体は、工作機械が測定するように事前にプログラムされた形体の、予め定義されたセットから導き出すことができる。
【００６１】
図４中（ａ）〜（ｃ）を参照して、走査経路の適合によって特徴的な形体をどのようにプローブデータに導入することができるかについて説明する。特に、場合によっては、プローブデータのみの解析によって特定の形体のタイプを区別することが困難であることが判明している。例えば、歪んだ楕円が円として誤って解釈される可能性があるため、名目上の円と名目上の楕円を区別することが望ましい場合もあり、その逆もあり得る。また、ワークピースの２つの領域で直線走査を区別する必要がある場合もある。これらの場合、測定に使用されるＣＮＣ工作機械経路いくつかまたはすべてが、追加の「シグナリングパターン」を提供するように修正されてもよい。このシグナリングパターンは、関連する形体のみの測定によって引き起こされるスタイラスの撓みより上および下に提供される。
【００６２】
図４中（ａ）は、機械のベッドに固定された上面１４８を有するワークピース２４０を示す。ワークピースは、上述のように工作機械のスピンドルによって支持された走査プローブを使用して測定することができる。２つの線形経路が上面１４８上で走査される。第１の線形走査経路は、走査プローブのスタイラス先端部を第１の経路Ｑ１に沿って直線状に移動させ、第２の線形走査経路により、走査プローブのスタイラス先端部を第２の経路Ｑ２に沿って直線状に移動させる。
【００６３】
第１の経路Ｑ１は、初期シグナリングセグメントＳ１と、それに続く測定セグメントＭ１を含む。第２の経路Ｑ２は、初期シグナリングセグメントＳ２と、それに続く測定セグメントＭ２を含む。
【００６４】
図４中（ｂ）は、走査プローブが第１の線形走査経路に沿って駆動されるときの走査プローブの命令されたｚ高さを示す。見て分かるように、一定のｚ高さは、測定セグメントＭ１の間維持されるが、ｚ高さの２つのステップ（すなわち、表面に向かう走査プローブの動きの誘導）が第１のシグナリングセグメントＳ1に提供される。第１の線形走査経路に沿って駆動されるとき、第１のプローブデータのセットが走査プローブから収集される。
【００６５】
図４中（ｃ）は、走査プローブが第２の線形走査経路に沿って駆動されるときの走査プローブの命令ｚ高さを示す。見て分かるように、一定のｚ高さが測定セグメントＭ２の間維持されるが、より低いｚ高さ（すなわち、走査プローブを表面にさらに移動させる）が初期シグナリングセグメントＳ1に提供される。第２の線形走査経路に沿って駆動されるとき、第２のプローブデータのセットが走査プローブから収集される。
【００６６】
測定セグメントＭ１およびＭ２は、それらを互いに区別することができる固有の特徴を持たないプローブデータを生成するが、シグナリングセグメントＳ１およびＳ２は、異なる（識別可能な）特徴を有する。特に、走査プローブのｃ軸に沿ったスタイラスの撓みは、走査プローブがシグナリングセグメントＳ1またはＳ２に沿って駆動されているかどうかに応じて、二重ステップまたは単一ステップのいずれかを含む。したがって、走査の最初のシグナリングセグメントに関連するプローブデータのｃ軸の撓み特徴の解析により、走査経路の特性（すなわち、第１の経路Ｑ１または第２の経路Ｑ２のいずれがトラバースされているか）を識別することができる。
【００６７】
シグナリングセグメントからのプローブデータは、有用な測定データ（すなわち、何らかの種類の信号を提供するために使用されるデータワークピースの測定値）、または走査経路を識別するためだけに使用されるデータを含めることができることに留意されたい。初期シグナリングセグメントが示されているが、シグナリングセクションは、走査経路の端部または走査経路の中間部に設けられてもよい。
【００６８】
プローブデータのセットを解析して直線走査または円形走査の間にそのデータが収集されたかどうかを識別するアルゴリズムを図５および図６を参照して説明する。このアルゴリズムは、走査プローブによって収集された（スタイラスの撓み）データのみに基づいて走査のタイプ（すなわち、直線または円）を識別するように構成される。アルゴリズムへの入力は、ＣＮＣを実行する測定コードの単一セクション内のイネーブルオンおよびイネーブルオフ命令の間で収集されたすべてのプローブデータを含むＧＭＬ  ＰｏｉｎｔＳｅｔである。ステータスビットは、ブラックボックスによって生成されるエラーフラグを示す。
【００６９】
このアルゴリズムは、以下のステップを含む。
【００７０】
第１のステップは、入力プローブデータのセットをトリミングして、最初または最後から不良（例えば、スタイラスが表面に接触する前に収集された、撓んでいない点）を除去するステップを含む。実際の走査の開始点（および終了点）は、ＳＣＡＮ  ＳＴＡＲＴ  ＣＯＮＳＥＣＵＴＩＶＥ＿ＰＯＩＮＴＳ（＝２０）の最初の（または最後の）一連の連続した撓んだ、悪くない点によって示されると解釈される。
【００７１】
第２のステップは、トリミングされたプローブデータのセットに基本フィルタを適用するステップを含む。これは、（まだ知られていない）表面の名目上の方向を参照しない移動平均フィルタである。
【００７２】
第３のステップは、フィルタリングされたデータ点の優先方向を識別することを含む。これは、すべての撓みが同一のデカルト方向にあるフィルタリングされたデータの最大の連続したサブシーケンスを識別することによって行われる。このオーバーライド方向を識別する際に、不正なデータ点はスキップされる。オーバーライド方向が正のＺの場合、表面の上端に直線をスワイプする。
【００７３】
走査プローブが第３のステップにおいて正のＺで撓んでいないことが分かった場合、撓んでいない部分の点がｚ軸の周りに円を形成するかどうかを識別する第４のステップが実行される（これについては、以下で詳述する）。実行する場合、それは円のスワイプがあったと結論づけることができ、そうでなければ、それは直線スワイプである。円の場合、直線がｚ軸を中心とする方向は、それが内側か外側かを検出することができる。具体的には、反時計回りの円は外側の円を表し、時計回りの円は内側の円を表す。
【００７４】
第４のステップが直線を識別する場合、第５のステップは、名目上の撓みが第３のステップで見出された優先方向として識別されたと仮定する。それが内側または外側の円であった場合、開始位置は、走査の最初に撓んだ有効な点の最大デカルト成分に基づいて識別される。
【００７５】
次に、プローブデータが上記の第４のステップのように円の周りまたは直線に沿った走査経路から生じるかどうかを評価するために、プローブデータがどのように解析されるかについて説明する。特に、走査がｚで撓んでいない（すなわち、第３のステップではない）と識別した場合、走査が円か直線かを識別するために以下の条件が使用される。すべての走査点がＸ−Ｙ平面に投影される。次に、フィルタリングされたデータ内の撓んでいない各点から次の撓んだ悪くない点まで直線が引き出される。その結果得られた線分によって、原点についての角度が求められる。範囲内の角度は、走査中の最初の点と最後の点の間の角度を見つけることによって効率的に判定され（最後の点が最初の点から原点を中心に反時計回りである場合には角度が正である）、（ａ）負のｘ軸を正のｙから負のｙに横切る全直線と、（ｂ）負のｙから正のｙに交差するこのようなセグメントごとに２πを減算する。この角度が１８０度より大きいか、または１８０度よりも小さい場合、結果として得られる直線は、それぞれ外側または内側円のスワイプである。円の分類を図６に示す。それ以外の場合（例えば、撓みがｚ軸の周りに円を形成しない場合）、図５に示すように直線スワイプとして識別される。
【００７６】
上記の実施形態は本発明の例示であることを銘記すべきである。当業者は、本発明にしたがって可能な多くの変形および代替案を認識できよう。
【図１】
2018516763.tif 000003
【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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