(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標測定装置の走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）が目標データ（Ｐｉ）に従って制御されつつ走行し、且つ工作物（１５）を測定するために、走査ピン（１９）は測定すべき工作物表面に当接されるか又は測定すべき工作物表面から離間されるような座標測定装置を制御する方法において、走査ピンを当接又は離間するときの走査ヘッド（２）の移動方向（↑Ｖ↑ｖｅｓ）と、当接点又は離間点（Ｐａｕｆ，Ｐａｂ）における工作物表面の接線平面への移動方向の投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度は３０°より小さい方法。
【請求項２】
座標測定装置の走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）が目標データ（Ｐｉ）に従って制御されつつ走行し且つ工作物（１５）を測定するために、走査ピン（１９）は測定すべき工作物表面に当接されるか又は測定すべき工作物表面から離間されるような座標測定装置を制御する方法において、走査ピンを当接又は離間するときの走査ヘッド（２）の移動方向（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接点又は離間点（Ｐａｕｆ，Ｐａｂ）における工作物表面の接線平面への移動方向の投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度は３０°より小さく、且つ走査ヘッド（２）は、走査ピン（１９）を当接する直前又は走査ピン（１９）を工作物表面に対して接離するときに弓形の軌道（Ｓｉ）に沿って走行される方法。
【請求項３】
座標測定装置の走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）が目標データ（Ｐｉ）に従って制御されつつ走行し且つ工作物（１５）を測定するために、走査ピン（１９）は測定すべき工作物表面に当接されるか又は測定すべき工作物表面から離間されるような座標測定装置を制御する方法において、走査ピンを当接又は離間するときの走査ヘッド（２）の移動方向（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接点又は離間点（Ｐａｕｆ，Ｐａｂ）における工作物表面の接線平面への移動方向の投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度は３０°より小さく、走査ヘッド（２）は走査ピン（１９）を当接する直前又は走査ピン（１９）を工作物表面に対して接離するときに弓形の軌道（Ｓｉ）に沿って走行され、且つ弓形の軌道（Ｓｉ）は概して円弧状の軌道である方法。
【請求項４】
座標測定装置の走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）が目標データ（Ｐｉ）に従って制御されつつ走行し且つ工作物（１５）を測定するために、走査ピン（１９）は測定すべき工作物表面に当接されるか又は測定すべき工作物表面から離間されるような座標測定装置を制御する方法において、走査ピンを当接又は離間するときの走査ヘッド（２）の移動方向（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接点又は離間点（Ｐａｕｆ，Ｐａｂ）における工作物表面の接線平面への移動方向の投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度は３０°より小さく、且つ測定すべき第１の点として早くとも当接後に第２の位置目標値（Ｌｉ）が選択される方法。
【請求項５】
座標測定装置の走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）が目標データ（Ｐｉ）に従って制御されつつ走行し且つ工作物（１５）を測定するために、走査ピン（１９）は測定すべき工作物表面に当接されるか又は測定すべき工作物表面から離間されるような座標測定装置を制御する方法において、走査ピンを当接又は離間するときの走査ヘッド（２）の移動方向（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接又は離間点（Ｐａｕｆ，Ｐａｂ）における工作物表面の接線平面への移動方向への投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度は３０°より小さく、且つ走査ピンの当接時に走査ヘッドが走行する軌道は、当接時、走査ピンが走行ヘッドに対して工作物表面に垂直な方向へ休止位置から偏向されるように設計されている方法。
【請求項６】
座標測定装置の走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）が目標データ（Ｐｉ）に従って制御されつつ走行し且つ工作物（１５）を測定するために、走査ピン（１９）は測定すべき工作物表面に当接されるか又は測定すべき工作物表面から離間されるような座標制御装置を制御する方法において、最初に当接する前に、又は工作物表面から離間させてから改めて当接するまでの間に、又は工作物表面から最後に離間させた後に、方向を変更するために弓形の軌道に沿って走査ヘッド（２）が案内される方法。
【請求項７】
走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）を目標データ（Ｐｉ）に従って制御しつつ走行させる制御装置（１）を有する座標測定装置において、制御装置は、とりわけ、与えられた目標データ（Ｐｉ）から、走査ピン（１９）が工作物表面に当接するとき又は工作物表面から離間されるときの走査ヘッド（２）の移動方向（↑ Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接点又は離間点における工作物表面の接線平面への移動方向の投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度（αａｕｆ，αａｂ）が３０°より小さくなるように、測定プロセスの間に走査ヘッド（２）がたどるべき軌道（Ｓｉ）を計算する機能ユニット（１１）を有する座標測定装置。
【請求項８】
走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）を目標データ（Ｐｉ）に従って制御しつつ走行させる制御装置（１）を有する座標測定装置において、制御装置は、とりわけ、与えられた目標データ（Ｐｉ）から、走査ピン（１９）が工作物表面に当接するとき又は工作物表面から離間されるときの走査ヘッド（２）の移動方向（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接点又は離間点における工作物表面の接線平面への移動方向の投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度（αａｕｆ，αａｂ）が３０°より小さくなるように、測定プロセスの間に走査ヘッド（２）がたどるべき軌道（Ｓｉ）を計算する機能ユニット（１１）を有し、且つ軌道（Ｓｉ）は、走査ピン（１９）を当接する直前、又は走査ピン（１９）を工作物表面に当接するとき又は工作物表面から離間させるときに走査ヘッド（２）が弓形の軌道（Ｓｉ）に沿って走行されるように、機能ユニット（１１）により計算可能である座標測定装置。
【請求項９】
走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）を目標データ（Ｐｉ）に従って制御しつつ走行させる制御装置（１）を有する座標測定装置において、制御装置は、とりわけ、与えられた目標データ（Ｐｉ）から、走査ピン（１９）が工作物表面に当接するとき又は工作物表面から離間されるときの走査ヘッド（２）の移動方向（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接点又は離間点における工作物表面の接線平面への移動方向の投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度（αａｕｆ，αａｂ）が３０°より小さくなるように、測定プロセスの間に走査ヘッド（２）がたどるべき軌道（Ｓｉ）を計算する機能ユニット（１１）を有し、軌道（Ｓｉ）は、走査ピン（１９）を当接する直前、又は走査ピン（（１９）を工作物表面に当接するとき又は工作物表面から離間させるときに走査ヘッド（２）が弓形の軌道（Ｓｉ）に沿って走行されるように、機能ユニット（１１）により計算可能であり、且つ弓形の軌道（Ｓｉ）はほぼ円弧状の軌道である座標測定装置。
【請求項１０】
走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）を目標データ（Ｐｉ）に従って制御しつつ走行させる制御装置（１）を有する座標測定装置において、制御装置は、とりわけ、与えられた目標データ（Ｐｉ）から、走査ピン（１９）が工作物表面に当接するとき又は工作物表面から離間されるときの走査ヘッド（２）の移動方向（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接点又は離間点における工作物表面の接線平面への移動方向の投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度（αａｕｆ，αａｂ）が３０°より小さくなるように、測定プロセスの間に走査ヘッド（２）がたどるべき軌道（Ｓｉ）を計算する機能ユニット（１１）を有し、且つ軌道（Ｓｉ）は、測定すべき第１の点（Ｐｉ）として早くとも当接後に第２の位置目標値（Ｌｉ）が選択されるように機能ユニット（１１）により計算可能である座標測定装置。
【請求項１１】
走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に固定される走査ピン（１９）を目標データ（Ｐｉ）に従って制御しつつ走行させる制御装置（１）を有する座標測定装置において、制御装置は、とりわけ、与えられた目標データ（Ｐｉ）から、走査ピン（１９）が工作物表面に当接するとき又は工作物表面から離間されるときの走査ヘッド（２）の移動方向（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接点又は離間点における工作物表面の接線平面への移動方向の投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度（αａｕｆ，αａｂ）が３０°より小さくなるように、測定プロセスの間に走査ヘッド（２）がたどるべき軌道（Ｓｉ）を計算する機能ユニット（１１）を有し、且つ軌道（Ｓｉ）は、走査ピン（１９）が当接時に走査ヘッドに対して工作物に対し垂直な方向へ休止位置から偏向されるように機能ユニット（１１）により計算可能である座標測定装置。
【請求項１２】
走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）を目標データ（Ｐｉ）に従って制御しつつ走行させる制御装置（１）を有する座標測定装置において、制御装置は、とりわけ、与えられた目標データ（Ｐｉ）から、最初に当接する前、又は離間させた後に改めて当接させるまでの間、又は最後に工作物表面から離間させた後に走査ヘッド（２）が方向の変更を行うために弓形の軌道に沿って案内されるように、測定プロセスの間に走査ヘッド（２）がたどるべき軌道（Ｓｉ）を計算する機能ユニット（１１）を有する座標測定装置。
【請求項１３】
座標測定装置の走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）が目標データ（Ｐｉ）に従って制御されつつ走行され且つ工作物（１５）を測定するために、走査ピン（１９）が測定すべき工作物表面に当接されるか又は測定すべき工作物表面から離間されるような座標測定装置を制御する方法において、走査ピンを当接又は離間するときの走査ヘッド（２）の移動方向（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接点又は離間点（Ｐａｕｆ，Ｐａｂ）における工作物表面の接線平面への移動方向への投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度は３０°より小さく、且つ当接時又は離間時に走査ヘッドは当接点又は離間点で工作物表面の接線平面と平行に移動され、当接又は離間のために走査ピンは走査ヘッドに対して偏向される方法。
【請求項１４】
走査ヘッド（２）及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピン（１９）を目標データ（Ｐｉ）に従って制御しつつ走行させる制御装置（１）を有する座標測定装置において、制御装置は、とりわけ、与えられた目標データ（Ｐｉ）から、走査ピン（１９）が工作物表面に当接するとき又は工作物表面から離間されるときの走査ヘッド（２）の移動方向（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接点又は離間点における工作物表面の接線平面への移動方向の投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度（αａｕｆ，αａｂ）が３０°より小さくなるように、測定プロセスの間に走査ヘッド（２）がたどるべき（Ｓｉ）を計算する機能ユニット（１１）を有し、且つ軌道は、当接時又は離間時に走査ヘッド（２）が当接点又は離間点で工作物表面の接線平面と平行に移動され且つ当接又は離間のために走査ピンが走査ヘッドに対して偏向されるように機能ユニット（１１）により計算可能である座標測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標測定装置の走査ヘッド及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピンが目標データに従って制御されつつ走行され且つ工作物を測定するために、走査ピンは測定すべき工作物表面に当接されるか又は測定すべき工作物表面から離間されるような座標測定装置を制御する方法に関する。
なお、本明細書において、アルファベットの文字にその前後を↑で囲ったものがあるが、これは、本来その文字の上に寝かせてその矢印を表示すべきものである。すなわち、ベクトルの通常の表示の代わりに↑を使用したものである。
【０００２】
【従来の技術】
冒頭に挙げた種類の方法は、たとえば、ドイツ特許第４２１２４５５Ｃ２号から知られている。この公知の方法においては、工作物の形状要素の形状データをコンピュータから座標測定装置の制御装置へ伝送し、そこで機械座標系に変換し、その座標を制御装置内のインタポレータ（補間器）に伝送し、インタポレータは、座標測定装置の走査ヘッドの走行を制御する位置目標値を発生する。この場合、位置目標値は、座標測定装置の走査ヘッド及びその走査ヘッドに移動自在に取り付けられた走査ピンが工作物表面の外側に位置する現在位置から直線に沿って第１の走査点へ移動されるように発生され、この第１の走査点において走査ピン又はその走査ピンに取り付けられた走査ボールが工作物表面に当接し、走査ピンの偏向は、あらかじめ選択された走査ピン偏向と一致するように調整される。その後、次の工程で、測定すべき工作物の測定を実行する。
【０００３】
以上示した方法の特質は、第１の走査点、すなわち、測定の出発点を測定するために、初めて規定された走査ピン偏向を調整しなければならないために、本来の測定プロセスを開始できるようにする前に、走査ヘッドをまず完全に静止状態にさせなければならないことである。同様に、従来の方法においては、走査プロセスの終了時に、走査ヘッドを完全な静止状態になるまで制動し、その後、別の直線軌道を経て次の走査点へ移動させていた。この場合にも、走査ヘッドは、直線状軌道からその軌道に対し傾斜して位置する新たな直線状軌道への移行時に完全に制動されることによって拘束される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、この周知の方法を測定速度の向上を実現するように発展させることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の基礎を成す１つの理念は、走査ヘッド又はその走査ヘッドで移動自在に案内される走査ピンが１本の軌道に沿って、停止する必要なく工作物全体を１回のストロークで走査できるようにすることである。
【０００６】
これは、特に、測定時間を大きく短縮できるという点で有利である。
この統一基礎理念は、一方では、走査ピンが工作物表面に当接するとき又は工作物表面から離間されるときの走査ヘッドの移動方向と、当接点又は離間点における工作物表面の接線平面への移動方向の投影とが成す角度が３０°より小さいことを規定する特許請求の範囲第１項及び第８項の特徴の中に顕著に見られる。この特徴により、走査ピン１９又はその走査ピンに取り付けられたボールを停止させる必要なく工作物表面に対して直接に接離することができる。
【０００７】
さらに、統一基礎理念は、
−最初に当接させる前、又は
−工作物表面から離間させ、改めて当接させるとき、又は
−工作物表面から最後に離間させるときに、方向の変更を行うために走査ヘッド２が弓形の軌道に沿って案内されることを規定する特許請求の範囲第７項及び第１３項の特徴によっても実現される。この特徴により、方向の変更を行うために、その都度、走査ヘッド２を停止させたり、少なくとも強力に制動する必要をなくすことができる。
【０００８】
特許請求の範囲第１項及び第８項に記載の本発明による解決方法を次のように発展させることができる。
走査ヘッドは、走査ピンを
−当接させる直前、又は
−工作物表面に当接させるとき、又は
−工作物表面から離間させるときに、弓形の軌道に沿って走行されると特に有利である。これは、特に当接時に、走査ヘッドがさらに離れた領域で測定すべき工作物表面に対してほぼ垂直に接近することができ、走査ピン又はその走査ピンに取り付けられた走査ボールが工作物表面に当接する直前には、走査ヘッドは工作物表面に対して垂直な方向に強力に制動され、また、走査ヘッドは工作物表面に対して接線方向に加速することができるという点でとりわけ有利である。この場合、走査ボールは飛行機と同じように工作物表面にゆっくりと「着陸」することができる。
円弧状の軌道は数値制御される座標測定装置で特に容易に実現できるので、弓形の軌道は、通常、円弧状の軌道であるのが好ましい。
ただし、当接又は離間のための軌道として直線状の軌道も考えうることは言うまでもないが、一般に、直線状軌道には、走査ボールから測定すべき工作物の表面までの垂直方向距離に従って、当接角度が非常に小さいために必然的に走行距離が長くなってしまうという欠点が付随している。
【０００９】
走査ピンを当接させるときに走査ヘッドがたどる軌道は、いずれの場合にも、当接時に走査ピンが走査ヘッドに対して工作物表面に対し垂直な方向へ休止位置から偏向され、この走査ピンの偏向により、当接を制御装置によって検出することが可能になるように設計されるべきであろう。所期の走査を行うときに走査ピンが休止位置から偏向される量の値は、正確な位置には置かれていない工作物でも当接が可能になり、その結果、遠く離れた工作物でも走査できるように設定されるべきであろう。
【００１０】
特許請求の範囲第１項及び第８項に記載の本発明による方法の別の実施態様においては、先に既に詳細に述べた当接点又は離間点における角度を０°に設定することができる。この場合には、走査ヘッドは工作物表面と平行に走行され、工作物表面に対する走査ピンの接離は、走査ヘッドに対して走査ピンを偏向させることによってのみ実行される。この偏向は、たとえば、測定力発生器により発生できるが、工作物表面に当接するとき、走査ピンは工作物表面に対し垂直の方向に向かう測定力を受け、工作物表面から離間するときには、走査ピンは工作物表面から垂直の方向に離れるように作用する測定力を受ける。
添付の図面は本発明のその利点及び発展形態を示す。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による座標測定装置の制御装置１の主要な機能ユニットを示す。この制御装置１は入力インタフェース１０及び送信インタフェース１７を介して座標測定装置（詳細には図示せず）の評価用コンピュータ２０と接続している。コンピュータからは入力インタフェース１０を介して制御装置１へ特に次のようなデータが伝送される。
ａ）座標測定装置の機械座標系（ＭＫＳ）における工作物座標系（ＷＫＳ）の位置を表わす変換マトリクス（Ｔ）。
ｂ）機械座標系において使用される走査ボールの中心点の座標測定装置の走査ヘッド２にある基準点からのずれを表わすベクトル（↑ｍ↑）。
ｃ）走査部が工作物に加えるべき測定力（Ｆｓｏｌｌ）の量。
【００１２】
さらに、走査ボール７により取り出すべき目標輪郭を表わすために必要である情報も入力インタフェース１０を介して伝送される。これは、たとえば、点の列（Ｐｉ（ｘ，ｙ，ｚ））である。同時に、個々の点（Ｐｉ（ｘ，ｙ，ｚ））に対応する、測定すべき工作物１５の表面への垂線ベクトル（↑Ｎ↑ｉ）をこのインタフェースで伝送することもできる。
【００１３】
図１の制御装置１で最も重要な構成要素は１つ又は複数のマイクロプロセッサである。従って、図１に示す機能ユニットのいくつかは、ハードウェアで実現されるのではなく、それらのマイクロプロセッサのファームウェアの一部である。このことは、たとえば、入力インタフェース１０に続く「変換制御データ」と記入された機能ユニット１１にも当てはまる。機能ユニット１１は、得られた情報から、走査ボール７を工作物１５に対して走行させるための軌道データを計算する。それらの軌道データは、座標変換により制御座標系、すなわち、機械座標系（ＭＫＳ）に変換される。本発明による方法を実現する上で最も重要である機能ユニット１１の「変換制御データ」の詳細については、以下に図２を参照してさらに説明する。
【００１４】
インタポレータ１２では、制御に固有のシステムクロックに合わせて、作成された個別のたどるべき軌道のデータ（Ｓｉ）を所定のアルゴリズムに従って、たとえば、線形補間するか又はスプラインアルゴリズムに従って補間し、座標測定装置の３本の測定軸を駆動するための後続の位置調整装置３へ目標位置値（Ｌｉ）を伝送する。
【００１５】
位置調整装置３で発生された目標位置値は続いてアナログ変換され、座標測定装置のｘ軸，ｙ軸及びｚ軸に対応する３つの駆動装置４にアナログ量として伝送される。位置調整装置３には、図中符号５で示される座標測定装置の経路測定系も機能ユニット「測定値検出」６を介して接続している。この「測定値検出」ユニットは機械位置（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ）、すなわち、機械座標系（ＭＫＳ）における走査ヘッド２の位置を定期的に検出する働きをし、座標測定装置の３本の軸に対する位置制御回路を完成する。
【００１６】
図１に示す制御装置１は、走査ヘッド２の測定値発生器により発生される、走査ボール７が工作物１５と接触したときの走査ピン１９の３つの空間方向への偏向を表わす信号をさらに処理するための電子回路８をさらに含む。この測定値発生器から入力され、電子回路８で作成される位置信号は機能ユニット９においてデジタル値に変換される。それらのデジタル出力値、以下では走査ピン偏向値（ｘＴ，ｙＴ，ｚＴ）は機械位置（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ）と共に送信インタフェース１７に与えられ、コンピュータ２０が測定結果を計算するために利用される。
【００１７】
制御装置は、走査ヘッド２の走査ピンを偏向させるための駆動装置をさらに含む。この駆動装置は、たとえば、複数のリニアモータ又は可動コイル磁石から構成されている。駆動装置は、所定の信号に応答して、走査ピン１９を３つの空間方向（ｘ，ｙ，ｚ）へ偏向させる。対応する機能ユニット１３「駆動装置タコ」は同様に機能ユニット１１から調整すべき測定力（↑Ｆ↑ｓｏｌｌ）の量と方向に関する情報を獲得する。機能ユニット１１は伝送された測定力の量に関する情報（Ｆｓｏｌｌ）と、垂線ベクトル（↑Ｎ↑ｉ）とからこれらの情報を生成する。ここで説明するケースでは、測定力（↑Ｆ↑ｓｏｌｌ）の方向は常に面垂線（↑Ｎ↑ｉ）の方向に定められる。
【００１８】
制御装置には、さらに、機能ユニット９「Ａ／Ｄ変換器」の出力端子と接続するコントローラ１６が設けられている。この場合コントローラ１６は走査ピンの偏向（ｘＴ，ｙＴ，ｚＴ）を監視する。走査ピンの偏向（ｘＴ，ｙＴ，ｚＴ）が規定の限界値を越えると、コントローラ１６は走査ピンの偏向（ｘＴ．ｙＴ，ｚＴ）に比例する位置目標値（Ｌｉ）をずらせる妨害量をインタポレータ１２に渡すので、それに相応して走査ヘッド２は工作物表面から離間され、これにより、走査ピンの偏向（ｘＴ，ｙＴ，ｚＴ）は再びゼロになる。ここで、加えられる測定力（↑Ｆ↑ｓｏｌｌ）は常に工作物と接触させるためのものである。
【００１９】
以上説明した制御装置の詳細については、冒頭に挙げた出願人のドイツ特許第４２１２４５５Ｃ２号並びに対応する米国特許第５，４７１，４０６号を参照のこと。これらの関連特許をここで明示しておく。
【００２０】
以下、本発明による方法に関連させて、図２を参照しながら機能ユニット１１「変換制御データ」を詳細に説明する。
先に述べた通り、機能ユニット１１「変換制御データ」は、評価用コンピュータ２０から、走査ボール７がたどるべき目標輪郭を計算するために必要である目標データを獲得する。このデータは、たとえば、測定すべき工作物１５で測定しなければならない複数の点を確定する点の列（Ｐｉ（ｘ，ｙ，ｚ））であっても良い。機能ユニット１１はそれらの点の列（Ｐｉ（ｘ，ｙ，ｚ））から、走査ボール７が工作物１５に対してたどるべき軌道のデータ（Ｓｉ）を計算する。このために、機能ユニット１１は、規定の出発位置（Ｓｏ）から始めて、走査すべき工作物の走査すべき全ての点（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３．．Ｐｎ）にわたって前記軌道データ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３．．Ｓｎ）を生成する。この場合、軌道データ（Ｓ１．．Ｓｎ）は、
ａ）当接時、走査ピン１９が走査ヘッド２に対して工作物表面に対し垂直な方向へ休止位置から偏向され、そのため、工作物１５がその目標位置から位置ずれを生じた場合であっても、制御装置１により、走査ピン１９の偏向ヘッド２に対する偏向（ｘＴ，ｙＴ，ｚＴ）に基づいて、工作物表面における当接を検出
でき、
ｂ）測定すべき工作物１５が正確な位置にあるとき、走査ボール７は規定の点（Ｐａｕｆ）で工作物１５の表面に当接し且つ同様に規定の点（Ｐａｂ）で工作物１５の表面から離間し（この場合、点（Ｐａｕｆ）は、工作物１５がその目標位置から位置ずれを生じている場合であっても、制御装置１は測定すべき第１の点（Ｐ１）に到達するまでに、走査ヘッド２に対する走査ピン１９の目標偏向（Ａｓｏｌｌ）を調整するのに十分な時間を有するように、測定すべき第
１の点（Ｐ１）から遠く離れている）、且つ
ｃ）走査ピン１９が工作物表面に当接するとき又は工作物表面から離間されるときの走査ヘッド２の移動方向（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接点又は離間点における工作物表面の接線平面への移動方向の投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度（αａｕｆ，αａｂ）は３０°より小さい（この場合、移動方向は結果として得られる走査ヘッド２の軌道速度の方向（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と同一視されるべきであり、様々に異なる測定方向（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）における個別の軌道速度か
ら得られる）
ように、機能ユニット１１「変換制御データ」により生成される。このようにして生成された軌道データ（Ｓｉ）は、先に説明したように、インタポレータ１２にさらに伝送され、そこでスプラインを経て補間されて、走査ボール７がたどるべき位置目標値（Ｌ１，Ｌ２，．．．，Ｌｎ）が生成される。インタポレータ１２が位置コントローラ３に位置目標値（Ｌｉ）を伝送した後、走査ボール７は位置目標値（Ｌ１，Ｌ２，．．．，Ｌｎ）に対応して走行する。ここで、位置目標値（Ｌ１，Ｌ２，．．．，Ｌｎ）は、機械ストロークが固定されているとき、走査ヘッド２が位置目標値（Ｌｉ）から次の位置目標値（Ｌｉ＋１）へと走行できるように生成されており、それらの位置目標値の配列により、その結果としての軌道速度（↑Ｖ↑ｒｅｓ）並びに軌道加速度が規定される。図２からわかるように、位置目標値（Ｌ１，Ｌ２，．．．，Ｌｎ）は始動時には互いに相対的に密に設定されており、１つの位置目標値から次の位置目標値までの距離は所定の最大値に至るまで減少して行く。これにより、走査ヘッドは最終目標速度（↑Ｖ↑ｓｏｌｌ）に向かってゆっくりと加速される。
【００２１】
次に、そのように規定された位置目標値（Ｌｉ）に沿った走査ボール（７）の移動プロセスを説明する。第１のステップでは、走査ヘッド２は現在位置（Ｓｏ）から加速運動しながら測定すべき工作物１５の表面に向かって垂直に進む。当接の直前、支点（Ｌ６）から走査ヘッド２は、ここでは円弧状の軌道として構成されている弓形の軌道を描いて移行する。ここで、図２は、いうまでもなくごく概略的な表示であり、位置目標値（Ｌｉ）の相互間隔は実際には著しく狭く、従って、図２とは異なり、位置目標値（Ｌｉ）を直線で結ぶことによってほぼ円弧状の軌道が得られることに注意すべきである。
【００２２】
このため、測定すべき工作物１５の表面に対し垂直の方向である走査ヘッド２、従って、走査ボール７の軌道速度（↑Ｖ↑ｚ）は位置目標値（Ｌｉ）から位置目標値（Ｌｉ＋１）に向かって減少するが、工作物１５の表面に対し接線方向の速度（↑Ｖ↑ｘ）は目標速度に至るまで増加し続ける。
【００２３】
位置目標値（Ｌ１０）において、初めてボール７は当接点（Ｐａｕｆ）で測定すべき工作物１５の表面に当接するが、このときにも、走査ヘッド２は依然として、ここでは円弧状軌道として構成されている前述の弓形軌道に沿って走行しつつ当接している。走査ヘッド２、従って、走査ボール７の移動方向は、この当接点（Ｐａｕｆ）において、測定すべき工作物の表面に対し垂直の方向の速度成分（↑Ｖ↑ｚ）と、測定すべき工作物の表面に対し垂直の方向の速度成分（↑Ｖ↑ｚ）と、測定すべき工作物の表面に対し接線方向の速度成分（↑Ｖ↑ｘ）とから合成されている。これにより得られる軌道速度（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、当接点（Ｐａｕｆ）における工作物表面の接線平面への軌道速度の投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度（αａｕｆ）は図２からわかるように相対的に小さく、３０°に満たない。ここで、図２は単に概略的に本発明の方法を明示したものであり、従って、図示した角度も見やすくするために３０°に近く設定したにすぎないということを再度指摘しておく。この角度を約５°に設定すると特に有利である。
【００２４】
当接後、走査ヘッド２は今度は位置目標値（Ｌ１１）へと移動するが、このとき、走査ピン１９又はそれに取り付けられた走査ボール７は工作物表面に当接することによって走査ヘッド２に対して持ち上げられ、それにより、偏向される。走査ヘッド２に対する走査ピン１９のこの偏向は、走査ピン１９又は走査ボール７が走査ヘッド２に対して規定の目標偏向（Ａｓｏｌｌ）を示すように制御装置１により調整される。そこで、支点（Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４）では、走査ピン１９があらかじめ定められた目標偏向（Ａｓｏｌｌ）に達した後、それらの点（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）に関して必要な測定値を取り出す。このような目標偏向（Ａｓｏｌｌ）の調整が行われるために、第１の測定すべき点としては、早くとも、この実施形態では位置目標値（Ｌ１１）に対応するであろう第２の位置目標値（Ｌｉ）が当接後に選択可能になる。
【００２５】
走査ヘッド２又はそれに取り付けられた走査ポール７は、位置目標値（Ｌ１４）からは再び弓形の軌道に沿って移動するので、走査ピン１９が工作物表面から離間するとき、走査ヘッド２は、ここでも同様に円弧状の軌道として構成されている弓形の軌道に沿って走行することになる。
【００２６】
離間点（Ｐａｂ）においても、走査ヘッド２で得られる軌道速度（↑Ｖ↑ｒｅｓ）と、離間点における工作物表面の接線平面への投影（↑Ｖ↑ｐｒｏｊ）とが成す角度（αａｂ）は同様に３０°より小さい。走査ヘッド２及びそれに取り付けられた走査ピン１９は位置目標値（Ｌ１６）から（Ｌ１９）を経て次の当接点（Ｐａｕｆ）へ移動し、そこから、測定すべき点の測定が新たに始まる。離間から工作物表面に新たに当接するまでの走査ヘッド２の案内も、基本的には、方向の変更が従来のように走査ヘッドを完全に停止させた後に改めて別の方向へ走行させるという方法ではなく、少なくとも弓形の軌道、好ましくは円弧軌道を経て実現されるように形成されるべきであろう。同様のことは、
−初めて当接させる前、又は
−最後に工作物表面から離間させた後の走査ヘッドの案内にも当てはまる。
この方法が平坦な面の走査にのみ限定されないことは自明である。言うまでもなく、湾曲した面にも同じように適用できる。
【００２７】
穴ぐりの場合、当接及び離間を特に有利な走査プロセスと組合わされる。この場合には、穴の内壁に当接させた後、走査ピン１９を螺旋軌道に沿って穴の内部へと案内する。走査ピン１９又は走査ボール７が穴の所定の深さまで到達した後、一定の深さの穴の中で走査ボール７を１８０°移動させ、そこから同じ回転方向に再び螺旋状に上方へ案内する。これにより、２本の１８０°ずれた螺旋軌道に沿って走査を行ったことになる。ここで、走査ピン１９又はそれに取り付けられた走査ボール７は穴の内壁の表面から持ち上がり、次の測定すべきマークまでさらに走行する。このようにすることにより、非常に短い時間の中で穴を測定でき、さらに、測定値抽出の際には、穴の軸の長手方向における穴の形状誤差と、穴の軸の横方向における穴の形状誤差の双方を比較的容易に検出することができる。穴の内壁を測定するときの、互いに位置がずれた螺旋の数を増すことにより、この方法を任意に精密化できることは自明である。
【００２８】
図３は、本発明による方法の第２の実施形態に従った当接と離間を表わす原理図である。ここでは、測定すべき工作物２１は断面図で示されており、工作物２１は走査ピン１９又は走査ボール７が渡らなければならない穴を有する。
【００２９】
図２の場合と同様に、ここでも、走査ヘッド２は工作物２１の表面を経て位置目標値（Ｌ１１からＬ１３）に沿って走行する。この場合、位置目標値（Ｌ１１からＬ１３）は一部のみ示されていることは自明である。
【００３０】
位置目標値（Ｌ１１）にある走査ヘッド２は、離間点（Ｐａｂ）における走査ヘッド２を単に概略的に表わしているにすぎない。ここで、走査ボール７を工作物表面から離間させ、それにより、穴をまたいで越えるために、走査ピン１９を走査ヘッド２に対して持ち上げる。これは、先に述べた機能ユニット１３「駆動装置タコ」の線形駆動により、離間点では工作物表面から垂直方向から離れて行く測定力（↑Ｆ↑ｍｅβ）を走査ピン１９に加え、その結果として、走査ピン１９を工作物表面から離間させることによって行われる。この場合、測定力、測定力（↑Ｆ↑ｍｅβ）は、先に説明した通り、調整すべき測定力（↑Ｆ↑ｓｏｌｌ）に基づいて機能ユニット１３「補間」により相応してあらかじめ与えられる。位置目標値（Ｌ１１からＬ１３）が工作物表面と平行であることは明白にわかる。このようにすることにより、当接時の走査ヘッド２の移動方向と、当接点における接線平面への移動方向の投影とが成す角度は厳密に０°であり、従って、同様に３０°より小さい。図３では、見やすくするために、当接点又は離間点における速度ベクトルと角度は記入されていないが、図２と同様である。
【００３１】
位置目標値（Ｌ１３）における走査ピン１９の当接も、同じように、調整すべき測定力（Ｆｓｏｌｌ）に基づいて機能ユニット１３「駆動装置タコ」を介して走査ピン１９が工作物表面に対し垂直の向きの測定力（↑Ｆ↑ｍｅβ）を受けることによって起こり、その結果、走査ピン１９は走査ヘッド２に対して工作物表面に向かって移動する。当接点（Ｐａｕｆ）においても位置目標値（Ｌ１１からＬ１３）は工作物表面と並行に並んでいるので、この場合にも、当接時の走査ヘッド２の移動方向と、当接点における接線平面への移動方向の投影とが成す角度は厳密に０°であり、従って、３０°より小さい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  不可欠なユニットのみを含む本発明実施形態による座標測定装置の制御装置の原理図。
【図２】  本発明実施形態による方法に従った当接及び離間を例示する原理図。
【図３】  本発明による方法の第２の実施形態に従った当接及び離間を例示する原理図。
【符号の説明】
１…制御装置、２…走査ヘッド、７…走査ボール、１１…機能ユニット「変換制御データ」、１５，２１…工作物、１９…走査ピン、Ｐｉ…測定すべき点、Ｐａｕｆ…当接点、Ｐａｂ…離間点、Ｓｉ…軌道データ、Ｌｉ…位置目標値。
【図１】
0003948804.tif 000002
【図２】
0003948804.tif 000003
【図３】
0003948804.tif 000004