(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御及び評価ユニット（２８）と、該制御及び評価ユニット（２８）に依存することなく動作する少なくとも１つの測定センサ（６）を備えた座標測定装置または工作機械であって、
前記測定センサ（６）は、当該座標測定装置または工作機械の機構部（２７）によって、測定すべき被工作物（７）に対し３つの座標方向（ｘ，ｙ，ｚ）に変位可能である形式の座標測定装置または工作機械において、
前記測定センサ（６）と前記制御及び評価ユニット（２８）の同期化のために、前記測定センサ（６）の中にタイマー（１５）を設けると共に前記制御及び評価ユニット（２８）の中にもタイマ（２１）を設け、これらのタイマーは、相互に独立して動作し、さらに調整ユニット（２９）によって共通のスタート時点に調整されるように構成されていることを特徴とする座標測定装置または工作機械。
【請求項２】
少なくとも１つの標準化ユニット（１１，３０）が設けられており、該標準化ユニットは、付加的に前記タイマーを共通の時間単位に標準化させる、請求項１記載の座標測定装置または工作機械。
【請求項３】
前記測定センサ（６）は後続処理のために、検出したセンサ測定値（ｘ′i）に自身のタイマー（１５）のタイムスタンプ（ｔｔi）を添付させ、前記制御及び評価ユニット（２８）に転送する、請求項１または２記載の座標測定装置または工作機械。
【請求項４】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、センサ測定値（ｘ′i）を測定経過の軌道データにフィードバック結合させる、請求項３記載の座標測定装置または工作機械。
【請求項５】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、フィードバック結合のために、無駄時間（Δｔｔi）を算出しており、該無駄時間（Δｔｔi）は、タイムスタンプ（ｔｔi）と前記制御及び評価ユニット（２８）内のタイマー（２１）の目下の時間値の時間的差分から得られるものであり、この場合無駄時間（Δｔｔi）が多くなればなるほど、フィードバック結合の効果が薄れるか、および/または測定経過の測定速度（Ｖs）が低減する、請求項４記載の座標測定装置または工作機械。
【請求項６】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、センサ測定値（ｘ′i）と、自身によって供給される機械測定値（ｘi,ｙi,ｚi）とを時間的および空間的（三次元的）に関連付ける、請求項３から５いずれか１項記載の座標測定装置または工作機械。
【請求項７】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、センサ測定値（ｘ′i）と機械測定値（ｘi,ｙi,ｚi）とを時間的に関連付け、その際機械測定値（ｘi,ｙi,ｚi）にも当該制御及び評価ユニットのタイマー（２１）によってタイムスタンプ（ｔｓi）を添付させ、センサ測定値（ｘ′i）のタイムスタンプ（ｔｔi）と機械測定値のタイムスタンプ（ｔｓi）を比較させる、請求項６記載の座標測定装置または工作機械。
【請求項８】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、時間的に関連付けられたセンサ測定値（ｘ′i）と機械測定値から補間を介してセンサ測定値と機械測定値の値対（ｘinter,ｘ′i）を算出し、これを時間的にかつ空間的（三次元的）に関連付ける、請求項７記載の座標測定装置または工作機械。
【請求項９】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、測定点（ｘges）を求めるために、空間的に関連付けられたセンサ測定値と機械測定値を要素毎に総計する、請求項７または８記載の座標測定装置または工作機械。
【請求項１０】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、タイムスタンプによって確定されたセンサ測定値のシーケンスから測定値の補正のための振動分析を実施する、請求項３から９いずれか１項記載の座標測定装置または工作機械。
【請求項１１】
座標測定装置または工作機械の制御及び評価ユニット（２８）を、これに依存せずに動作する測定センサ（６）と同期化させるための方法であって、前記測定センサ（６）は、当該座標測定装置または工作機械の機構部（２７）によって被工作物に対し３つの座標方向（ｘ，ｙ，ｚ）に変位可能である形式の方法において、
測定センサ内に設けられたタイマー（１５）と、同じように制御及び評価ユニット（２８）内に設けられたタイマ（２１）を、共通のスタート時点に調整し、その際これらのタイマーを相互に依存することなく動作させるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記タイマーを、１つの共通の時間単位に標準化させる、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記測定センサ（６）は後続処理のために、検出したセンサ測定値（ｘ′i）に自身のタイマー（１５）のタイムスタンプ（ｔｔi）を添付させ、前記制御及び評価ユニット（２８）に転送するようにした、請求項１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
センサ測定値（ｘ′i）を測定経過の軌道データにフィードバック結合させるようにした、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、フィードバック結合のために、無駄時間（Δｔｔi）を算出し、該無駄時間（Δｔｔi）は、タイムスタンプ（ｔｔi）と前記制御及び評価ユニット（２８）内のタイマー（２１）の目下の時間値の時間的差分から得られ、この場合無駄時間（Δｔｔi）が多くなればなるほど、フィードバック結合の効果が薄れるか、および/または測定経過の測定速度（Ｖs）が低減する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、センサ測定値（ｘ′i）と、自身によって供給される機械測定値（ｘi,ｙi,ｚi）とを時間的および空間的（三次元的）に関連付ける、請求項１３から１５いずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、センサ測定値（ｘ′i）と機械測定値（ｘi,ｙi,ｚi）とを時間的に関連付け、その際機械測定値（ｘi,ｙi,ｚi）にも当該制御及び評価ユニット（２８）のタイマー（２１）によってタイムスタンプ（ｔｓi）を添付させ、センサ測定値（ｘ′i）のタイムスタンプ（ｔｔi）と機械測定値のタイムスタンプ（ｔｓi）を比較させる、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、時間的に関連付けられたセンサ測定値（ｘ′i）と機械測定値から補間を介してセンサ測定値と機械測定値の値対（ｘinter,ｘ′i）を算出し、これを時間的にかつ空間的（三次元的）に関連付ける、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、測定点を求めるために、空間的に関連付けられたセンサ測定値と機械測定値を要素毎に総計する、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記制御及び評価ユニット（２８）は、タイムスタンプによって確定されたセンサ測定値のシーケンスから測定値の補正のための振動分析を実施する、請求項１３から１９いずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、制御及び評価ユニットと該制御及び評価ユニットに依存せずに動作する少なくとも１つの測定センサを備え、該測定センサは、座標測定装置または工作機械の機構部によって測定すべき工作物に対し３つの座標方向に変位可能である、座標測定装置または工作機械に関している。
【０００２】
この種の座標測定装置や工作機械は既に以前から公知である。この場合のセンサとは大抵は光学的な走査部、例えば三角測量走査部やビデオカメラなであり、これらは固有の電子評価回路を有している。この電子評価回路のシステムクロックは、例えばビデオカメラの場合では、測定センサとしてカメラのビデオ周波数によって決定され、それに伴って、駆動制御部に対して最適化されている座標測定装置または工作機械の制御部のシステムクロックよりも著しく高い。制御/評価ユニットを有している測定センサの同期化は、特別な追加手段を伴わないので、それ故に評価が当該座標測定装置または工作機械の静止状態のもとで行われた場合にしか不可能である。なぜならそのような場合にだけ測定センサのセンサ測定値と当該座標測定装置の機械測定値が時間的に変化しないからである。しかしながらこれによって、比較的大きな測定対象での実施に対しては常に時間がかかるものとなる。なぜなら各測定点での検出のために当該座標測定装置をまず初めに完全に静止状態にもたらさなければならないからである。
【０００３】
この問題を取除くために、過去においては一部において、座標測定装置または工作機械の制御/評価ユニットと、これに依存せずに動作する測定センサとの間に非常に高価なインターフェースが展開されていた。
【０００４】
この種の座標測定装置は、例えば米国特許出願 US 5,982,491明細書に記載されている。ここでは、座標測定装置に依存せずに動作するレーザー式三角測量走査部が開示されており、この走査部が座標測定装置の機構部を介して３つの座標方向ｘ，ｙ，ｚで移動し、被工作物の縁部検出のために用いられている。この測定センサでは、走査ビームが常に円形の経路上で案内され、その際座標測定装置の機構部は、測定センサを縁部に対して垂直に移動させる。測定センサの評価されたセンサ測定値と座標測定装置の測定ロッドの機械測定値を同期化できるようにするために、座標測定装置内にも測定センサ内にも測定センサ用に開発された専用インターフェースが設けられ、このインターフェースを介して測定センサは、座標測定装置の制御部に、固定的に定められた位置の確保に対して通過した縁部に対し、測定センサを後からどの程度のクロック分だけ戻せばよいかを伝達する。
【０００５】
このような技術を出発点として本発明の課題が基礎とするところは、制御及び評価ユニットと、これに依存せずに動作する測定センサとを備えている、座標測定装置または工作機械において、同期化が簡単にできるように改善を行うことである。またさらに本発明の課題は、それに応じた方法を提供することである。
【０００６】
前記課題は、請求項１ないし請求項１１の特徴部分に記載された本発明によって解決される。
【０００７】
この場合の本発明の根底にある考察は、測定センサの中にも制御及び評価ユニットの中にも、相互に独立して動作するタイマを設けることである。この場合前記タイマは、交通のスタート時点に調整される。
【０００８】
本発明による座標測定装置または工作機械は、これまでの公知の従来技法に比べて次のような著しい利点を有している。すなわちこれによって、比較的簡単な手法で、当該座標測定装置に依存せずに動作する測定センサが当該座標測定装置または工作機械の制御及び評価ユニットと同期化可能な点である。これによって得られる特に大きな利点は、測定センサのメーカが多大なコストをかけずに依拠することのできる標準（スタンダード）が非常に簡単に得られることである。その他にも、まだこの標準を有していない古い測定センサを、この標準に対する小さなプログラムブロックの追加によって非常に簡単に当該スタンダードに適合させることが可能である。もちろんこの標準（スタンダード）は、座標測定装置および工作機械のメーカに対しても多大な利点をもたらす。一方ではこれによって、しばしば時間とコストのかかる、座標測定装置/工作機械と所定のセンサタイプとの間の適合化が省略でき、他方では、これによって当該座標測定装置または工作機械に使用可能なセンサの帯域幅が将来的に大きく拡張できる。
【０００９】
前記タイマーとして測定センサにおいても、制御及び評価ユニットにおいても、システム内で最大分解能を有する既存のタイマー、例えばパーソナルコンピュータのもとでのシステムクロック割込ソース用クロックカウンター・レジスタや、マイクロプロセッサのもとでのタイムスタンプ・カウンター・レジスタなどが利用される。このことは、小さな時間増分が必要となるため重要である。例えばパーソナルコンピュータのシステムクロックは、秒毎に１８の時間増分しか供給できないので、これについては精度が不十分である。
【００１０】
共通のスタート時点へのタイマーの調整は、この場合様々な実施が可能である。最も簡単なケースでは、ある時点でタイマーのそのつどの時間値が読出されスタート時点として記憶される。しかしながら別の有利な実施形態では、タイマーが、１つの共通の時刻を表わす値に調整される。特に有利には、例えば電波時計などでも設定されているように、タイマーが世界時に設定される。
【００１１】
タイマー間の作動偏差をできるだけ少なく抑えるために、これらのタイマーは、測定経過期間中は、比較的短い時間間隔で共通のスタート時点に多重的に調整される。
【００１２】
タイマーによって出力される時間値相互の時間的な関係は、特に簡単な変化例では次のように求められる。すなわちスタート時点後のある時点でタイマーの時間値を共に新たに読出し、それらの時間値と、スタート時点の対応する時間値との差分をそれぞれ形成するようにして求めることができる。これらの差分の商は、タイマー相互の経過時間比を表わす。
【００１３】
特に有利には、タイマーが共通の時間単位に、例えば１秒に標準化される。これにより測定センサのタイマーから発せられる時間値を、制御及び評価ユニットのタイマーから発せられる時間値と直接比較することができる。この標準化に対しては、多数の種々異なる変化例が考えられる。最も簡単な変化例は、制御及び評価ユニットも、測定センサもそれぞれのタイマー自体を標準化する。このことは、所属のシステム時計が所定の期間の間、例えば１秒進むまでの間にそれぞれのタイマーでクロックの数をカウントするだけで簡単にできる。タイマーのクロック毎の時間増分は、カウントされたクロックの期間ないし数として生じる。
【００１４】
同じように有利には、制御及び評価ユニットが標準化を実施する。このことは例えば、制御及び評価ユニットがトリガ線路を介して信号を送出し、この信号に基づいて測定センサ内のタイマーと、制御及び評価ユニット内のタイマーの読出しが行なわれることによって実施される。ここにおいて、制御及び評価ユニットのシステム時計が１つの時間量だけ進んだ後では、新たに信号がトリガ線路を介して送出され、それに基づいて新たに測定センサ内のタイマーと制御及び評価ユニット内のタイマーが読出される。これによりそれぞれのタイマーのクロック毎の時間増分は、カウントされたクロックの時間量ないし数として得られる。
【００１５】
制御及び評価ユニットと測定センサを合目的に協働させ得るために、検出された測定センサのセンサ測定値にそのタイマーのタイムスタンプが付され、制御及び評価ユニットに転送される。制御及び評価ユニットは、測定センサとタイマーを介して同期化されているので、センサ測定値はいつでも時間的に、制御及び評価ユニット内で経過する測定経過特性に整合できる。
【００１６】
センサ測定値を測定経過に整合させることの必要性は、例えばセンサ測定値を測定経過の軌道データへフィードバックさせるべき場合に生じる。このことは例えば次のようなケースである。すなわち工作物の表面を三角測量式レーザー走査部によって走査すべき場合である。これに対して測定センサは、座標測定装置の制御部によって前記表面上で当該表面に対して平行に案内される。この場合測定センサの表面からの間隔は、機構部が相応の方向で測定センサを追従制御しセンサ測定値が軌道データにフィードバックされるように一定に保たれる。
【００１７】
帰還結合（フィードバック）のためには、この場合各センサ測定値毎に１つの無駄時間が算出され、この無駄時間は、センサ測定値のタイムスタンプと制御部内のタイマーの目下の時間値との間の時間的な差分から生じる。前述した無駄時間は、２つの観点で意味がある。
【００１８】
一方の側では大きな無駄時間が示され、測定センサと制御及び評価ユニットの間のデータ伝送区間または測定センサ自体は比較的緩慢にしか動作しないことである。それ故に制御及び評価ユニットは次のように構成される。すなわち制御及び評価ユニットは、無駄時間の増加と共に測定経過の測定速度が低下するように構成されてもよい。
【００１９】
既に前述したように、フィードバック結合は、測定センサと被工作物表面との間隔距離を一定に保つために使用されている。この場合センサ測定値が古ければ古いほど、追従制御への影響も少なくなる。
【００２０】
それ故に制御量が次のように算出される。すなわち増大する無駄時間のもとでフィードバック結合の有効性が低減するように算出される。
【００２１】
その上さらにセンサ測定値は、それが制御及び評価ユニットの機械測定値、つまり機構部のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のゲージ値で換算される場合にも整合されなければならない。それに対しては、センサ測定値が機械測定値と時間的にかつ空間的（三次元的）に関連付けられなければならない。
【００２２】
このことを達成するためには、付加的に、機械測定値にも制御及び評価ユニットのタイマーから送出されたタイムスタンプを添付しなければならない。それによりセンサ測定値のタイムスタンプと機械測定値のタイムスタンプを比較することが可能となる。
【００２３】
センサ測定値または機械測定値の間の補間を介してそれぞれ時間的かつ空間的に相互に整合されたセンサ測定値対と機械測定値対が得られる。これらはそれぞれ測定点の算出のためにコンポーネント毎に合計され得る。
【００２４】
その上さらに、タイムスタンプを備えたセンサ測定値は測定結果の補正にも用いることが可能である。このタイムスタンプによれば詳細には後からセンサ測定値の正確な時間シーケンスが確定できる。そのため、このセンサ測定値の時間シーケンスからは、分析、特に振動分析などが実施できる。例えばセンサ測定値には、それによって当該座標測定装置の特徴的振動を確定するために、フーリエ変換を施してもよい。
【００２５】
この場合座標測定装置として基本的には、測定センサが３つの座標方向に変位可能な目下の全ての公知座標測定装置が上げられる。例えばいわゆるスタンド形測定装置、門形測定装置、ブリッジ形測定装置、回転軸を備えた座標測定装置などである。この場合座標測定装置は、ＮＣ制御された駆動部を備えていてもよいし、手動操作形であってもよい。
【００２６】
同様に、工作機械の拡幅パレットも考えられる。例えばこの種の工作機械は、フライスツールの代わりに測定センサが収容されているフライス機械であり得る。
【００２７】
測定センサの場合も種々異なるタイプが当て嵌まる。例えば三角測量式レーザー走査部や、ビデオカメラ、赤外線センサなどである。
【００２８】
本発明のさらに別の利点や改善例は図面からも得られる。ここで、
図１は、本発明による座標測定装置の概略的なブロック回路図であり、
図２は、図１の測定センサ（６）の構成要素を概略的に示した図であり、
図３は、図１による制御部（２）の主要な構成要素を概略的に示した図であり、
図４は、図１による計算機（１）の全ての主要な構成要素を概略的に示した図であり、
図５は、無駄時間に依存して測定速度（Ｖｓ）がどのように変化するかを概略的に示した図であり、
図６は、センサ測定値と制御測定値がどのように空間的（三次元的）な関係にもたらされるかを概略的に示した図である。
【００２９】
実施例
図１には、本発明による座標測定装置の概略的基本図が示されている。この座標測定装置は、計算機１を有しており、この計算機は接続線路８、例えばＬＡＮまたはＲＳ２３２を介して座標測定装置の制御部２並びに当該座標測定装置とは依存していない測定センサ６と通信可能である。この場合測定センサ（６）は、三角測量式レーザー走査部として構成されており、これは符号（ｘ′）で示した測定方向で被工作物７の表面と測定センサ６との間の間隔を測定可能である。この測定センサ６は、ここでは単に概略的にしか示して以内機構部２７に固定されており、この機構部２７は、駆動部３を介して３つの座標方向（ｘ，ｙ，ｚ）に走行可能である。測定センサ６のこの３つの座標方向（ｘ，ｙ，ｚ）でのそのつどの位置（これらは以下ではそれぞれ機械測定値ｘｉ,ｙｉ,ｚｉで表わす）は、これらの座標方向に相応に存在する距離測定系４を介して走査され、制御部２に転送される。ここで距離測定系４とは、通常は光学的な走査ヘッドによって走査される増分ゲージである。
【００３０】
ここに示されている実施例では、測定経過が次のように経過する。すなわち測定センサ６が機構部２７を介して座標方向ｚで被加工物７の表面に対して平行に走行する経過する。それに対して座標方向ｘでは（これはここでは簡略化の理由から測定センサ６の測定方向ｘ′と一致する）、センサ測定値ｘ′ｉが制御部２の軌道データにフィードバックされ、それによってセンサ測定値ｘ′ｉ並びに測定センサ６と被加工物７表面との間の間隔が十分一定に保たれる。
【００３１】
座標測定装置は、制御及び評価ユニット２８を有しており、この評価ユニット２８には、計算機１と、駆動部３及び距離測定ユニット４を備えた制御部２と、前記制御及び評価ユニット２８に依存せずに動作する測定センサ６が含まれている。この測定センサ６は、座標測定装置の機構部２７によって３つの座標方向（ｘ，ｙ，ｚ）で走行可能である。
【００３２】
既に前述したように、制御部２は、ここでは比較的低いシステムクロックで動作し（これは駆動部３の制御に適合化されている）、それに対して測定センサ６はこれには依存しない固有の比較的高いクロックで動作する。制御及び評価ユニット２８は、これとは依存せずに動作する測定センサ６と有利に協働し得るために、測定センサ６並びに制御及び評価ユニット２８は本発明による手法で同期化される。これは図２及び図３に基づいて以下でさらに詳細に述べる。
【００３３】
図２には、図１で示された測定センサ６の概略図が本発明に係わる主要部と共に示されている。測定センサ６は、実質的に測定値検出ユニット１８とマイクロプロセッサ１９を含んでおり、前記測定値検出ユニットは、レーザー三角測量部を介してセンサ測定値ｘ′ｉつまり測定センサ６と被工作物７表面との間の間隔を検出し、前記マイクロプロセッサ１９では、センサ測定値ｘ′ｉが、相応に拡張される。マイクロプロセッサ１９内で示されている機能構成グループは、この場合実質的にソフトウエアモジュールとして実現されている。
【００３４】
図３には、図１で示した制御部２が本発明に係わる詳細部と共に概略的に示されている。この制御部２は、ここでは唯一のマイクロプロセッサとして実施されている。ここで示されている機能構成グループもソフトウエアモジュールとして実現されている。
【００３５】
測定センサ６と、制御及び評価ユニット２８を同期化させている、主要な機能構成グループは、ここでは測定センサ６内に設けられているタイマー（１５）と、制御部２内に設けられているタイマー（２１）である。これらのタイマーは、それぞれ最大分解能を有するタイマーであり、詳細には測定センサ６のマイクロプロセッサ１９のタイムスタンプ・カウンタ・レジスタと、制御部２のマイクロプロセッサのタイムスタンプ・カウンタ・レジスタである。これらのレジスタ内には、スタート値からカウントアップされる、該当するマイクロプロセッサのそのつどのクロック（１４又は２２）のクロック信号エッジが存在する。この場合の内容は、該当するマイクロプロセッサのそのつどのシステム時計（１０又は３１）に対する高分解能なベースとして用いられる。
【００３６】
付加的に制御部２は、さらにもう１つの調整ユニット２９を有しており、これは２つのタイマー（１５および２１）を共通のスタート時点に調整する。
【００３７】
ここに示されている実施例では、調整が次のように行われている。すなわち制御部２内のシステム時計３１とタイマー２１、並びに測定センサのマイクロプロセッサ１９内のシステム時計１０とタイマー１５が、共通の時刻に設定されるように行われる。この調整は、制御部２と測定センサ６の間の正規の接続線路８を介して行われる。またトリガ線路９を介してスタートパルスがタイマ（１５，２１）に送出され、その時点で２つのタイマー（１５，２１）は、事前に設定された時間で稼働させられる。ここにおいてシステム時計（１０，３１）は十分に同期化され、従ってこれにより正確な時点がいつでも所属のタイマー（１５ないし２１）の値を介して求められる。このことは、タイマー１５ないし２１の各々毎に、タイマーの値が所定の時間変化するそれぞれのクロック信号エッジの数をカウントすることによって簡単に可能である。
【００３８】
それと共にタイマーの時間値を相互に直接比較できるようにするために、さらに付加的に測定センサ６内においても制御部２内においてもそれぞれ１つの標準化ユニット１１ないし３０が設けられる。これはそれぞれのタイマー（１５ないし２１）から送出された時間を共通の時間ベースに、有利には秒に標準化するものである。この場合それぞれの標準化ユニット（１１ないし３０）によってクロックの数が、制御部２のシステム時計３１または測定センサ６の類似のシステム時計１０が１秒進むまで、連続的にカウントされる。それぞれのタイマー（１５ないし２１）のクロック毎の時間増分は、１秒/カウントされたクロックの数で得られる。それによりそれぞれのタイマー（１５ないし２１）の時間値が標準化される。
【００３９】
以下では測定センサ６と制御及び評価ユニット２８（これらはタイマー１５，２１を介して同期化される）が、ここにおいて１つの測定経過の中でどのように協働するかを図２〜図６に基づいて詳細に説明する。
【００４０】
それに対しては、まず初めに図２からも明らかなように、測定値検出ユニット１８によって検出されマイクロプロセッサ１９に転送されたセンサ測定値ｘ′ｉが“タイムスタンプ”ユニット１２に伝送される。タイムスタンプユニット１２は、センサ測定値ｘ′ｉに対しタイマー１５の目下の標準化された時間値を、デジタルタイムスタンプｔｔｉとして付け、このセンサ測定値ｘ′ｉをタイムスタンプｔｔｉと共に測定値メモリ１７にファイルする。制御部２の要求に対して所定の時間間隔の中で記憶されているセンサ測定値ｘ′ｉは、対応する時間スタンプｔｔｉと共に機能構成グループ“入/出力側１３”と接続線路８を介して制御部２にも制御及び評価ユニット２８の計算機１にも転送される。なおここで使用されているインデックスｉは、当該明細書においては自然数に相応するものである。
【００４１】
制御部２における測定経過の木津データに対するセンサ測定値ｘ′ｉのフィードバックは、図３に基づいて詳細に説明する。これに対しては、まず最初に測定経過の実施のための制御部２の機能方式がフィードバックなしで説明される。測定経過を定めるデータＤｉは、計算機１から接続線路８を介して機能ユニット“入/出力側”へ伝送される。この機能ユニット“入/出力側”は、データＤｉをさらに機能ユニット“駆動制御”３２に転送する。ここではデータＤｉから軌道データが位置目標値Ｌｉの形態で形成され、それが固定のクロックで当該座標測定装置の駆動部３に転送され、走行すべきｘ，ｙ，ｚ方向の位置が与えられる。機構部２７の距離測定系４によって機械測定値ｘｉ,ｙｉ,ｚｉがフィードバックされる。この測定値は３つの座標方向（ｘ，ｙ，ｚ）における測定センサ６の目下の位置を表わしている。これらの機械測定値ｘｉ,ｙｉ,ｚｉは、とりわけ駆動制御回路３２に転送される。そこでは位置目標値Ｌｉとの目標−実際値比較が実施され、その偏差が駆動部３に追従制御のために戻される。
【００４２】
前述した測定経過の軌道データに対してはここにおいて付加的にセンサ測定値ｘ′ｉがフィードバックされる。そのためにこれは接続線路８を介して伝送され、制御部２の機能ユニット“入/出力側”３３によって受信されたセンサ測定値ｘ′ｉが対応するタイムスタンプｔｔｉと共にまず無駄時間計算ユニット２０に伝送される。そこではフィードバックのために、無駄時間Δｔｔｉ、つまりタイムスタンプｔｔｉとタイマー２１のそのつどの目下の時間値との間の時間的な差分値（これは標準化ユニット３０によって標準化されて提供される）が算出される。この無駄時間Δｔｔｉは、該当するセンサ測定値が現下の時点に対してどの位“古い”かを表わしている。
【００４３】
その後でセンサ測定値ｘ′ｉは、位置目標値Ｌｉに関して二通りの方法でフィードバックされる。すなわち、
一方では、当該無駄時間Δｔｔｉが、測定速度Ｖｓに対し、無駄時間Δｔｔｉの増加と共に測定速度Ｖｓが低減するようにフィードバックされる。既に前述したように、大きな無駄時間は、測定センサ６と制御部２の間のデータ伝送区間が比較的緩慢であるか、測定センサ６が比較的緩慢にセンサ測定値しか供給しないことに対する指標である。この測定速度Ｖｓが無駄時間に依存してどのように変化するかについての状況は図５に示されている。この図からわかるように、測定速度Ｖｓは無駄時間Δｔｔｉ、に依存して値Ｖｚ０と値０の間で変化している。
【００４４】
他方では、センサ測定値ｘ′iが測定経過の軌道データに対し、測定センサ６と被加工物７表面との間の間隔を常にほぼ一定に保つべく駆動部３が測定センサ６の位置を追従制御するようにフィードバックされる。この場合の閉ループ制御（フィードバック制御）は、無駄時間Δｔｔｉが多くなるほどフィードバックの効果が薄れるように構成される。つまり“古い”測定値ほどフィードバックの際の重要さが“新しい”測定値よりも薄れる。この関係は、求められた無駄時間Δｔｔｉ、に依存して重み付けを介して実現される。
【００４５】
センサ測定値ｘ′ｉの軌道データへのフィードバックの他に、測定センサ６は、制御及び評価ユニット２８と共に協働する限り、計算機１における測定データの評価のために、センサ測定値ｘ′ｉと機械測定値ｘｉ,ｙｉ,ｚｉが一緒に計算される。これにより被加工物７の表面上の個々の測定点が算出される。測定データの評価を行うことができるようにするために、まず機械測定値ｘｉ,ｙｉ,ｚｉが測定値検出部４から制御部２のタイムスタンプユニット２３に伝送される。タイムスタンプユニット２３はこれらの値にセンサ測定値と全く同じように、タイマー２１の目下の標準化された時間値をディジタルタイムスタンプｔｓｉの形態で添付させる。このタイムスタンプを備えた機械測定値ｘｉ,ｙｉ,ｚｉは、機能ユニット“入/出力側”から接続線路８を介してセンサ測定値ｘ′iと同じように計算機１に転送される。
【００４６】
計算機１における測定データ評価は、ここにおいて測定計算機の構成要素が概略的に示された図４と関連させて説明する。この図に示されている機能構成グループも実質的にはソフトウエアモジュールを表わしている。図に示されているように、機能構成グループ“入/出力側”２７によって、接続線路８を介して機械測定値ｘｉ,ｙｉ,ｚｉが対応するタイムスタンプｔｓｉと共に、相応するタイムスタンプｔｔｉを備えたセンサ測定値ｘ′ｉと同じように受信される。これらのデータは、まずメモリ２５に中間記憶され、その後で“測定データ評価”ユニット２６において図４に基づいて説明するように評価される。
【００４７】
被加工物７の表面上の個々の測定点を算出できるようにするために、ここではセンサ測定値ｘ′ｉと機械測定値ｘｉ,ｙｉ,ｚｉが成分毎に加算されなければならない。センサ測定値ｘ′ｉと機械測定値ｘｉ,ｙｉ,ｚｉは、同じ時点でピックアップされたものではないので、これらはまず時間的にかつ空間的（三次元的）に関連付けられなければならない。これに関して例えば座標方向ｘに対する例が図６に基づいて示されている。この図６に示されているように、２つの機械測定値ｘ１とｘ２が存在しており、これらにはそれぞれ１つのタイムスタンプｔｓ１とｔｓ２が対応付けられている。時間的にこれらの２つの機械測定値ｘ１とｘ２の間では、センサ測定値ｘ′１がピックアップされており、これはタイムスタンプｔｔ１を有している。機械測定値ｘ１、ｘ２のタイムスタンプｔｓ１、ｔｓ２と、センサ測定値ｘ′１のタイムスタンプｔｔ１の比較によって、機械測定値ｘ１、ｘ２とセンサ測定値ｘ′１が時間的に関連付けられる。機械測定値ｘ１とｘ２の間の補間を介して、補間された機械測定値ｘｉｎｔｅｒが求められる。これも時点ｔｔｉに存在すべきものである。これによってセンサ測定値と機械測定値の値対（ｘｉｎｔｅｒ,ｘ′１）が算出され、これは時間的にも空間的（三次元的）にも関連性がある。補間された機械測定値ｘｉｎｔｅｒとセンサ測定値ｘ′１は、ここにおいて加算でき、それによって該当する座標方向の総合測定値ｘｇｅｓが加算により算出される。他の座標方向についてもこの方法は同じように行うことができる。
【００４８】
機能構成グループ“測定データ評価”ユニット２６は、さらにタイムスタンプによって確定されるセンサ測定値のシーケンスから種々の分析、例えば測定値の補正のための振動分析などが実施できる。
【００４９】
これまでに述べたことからもわかるように、前記明細書では本発明の基本原理が非常に簡単な例で説明されてきており、これは多種多様な変更が可能なものである。例えば必ずしも機械測定値のみの間で補間がなされなければならないものでもない。センサ測定値の間でも同じように有利には補間がなされる。もちろん測定センサも１つの座標方向にだけ配向されなければならないものでもない。例えばこのセンサが、相互に垂直な２つの回転軸を有するいわゆる回動−旋回ユニットに固定されていてもよい。それによってこの測定センサは三次元空間において任意の方向に旋回可能となる。さらにまた三角測量形レーザー走査部の代わりに、他の任意の種々異なるセンサが用いられてもよい。例えば被工作物の表面に対して平行な二次元的測定に利用できるビデオカメラが用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による座標測定装置の概略的なブロック回路図である。
【図２】  図１の測定センサ（６）の構成要素を概略的に示した図である。
【図３】  図１による制御部（２）の主要な構成要素を概略的に示した図である。
【図４】  図１による計算機（１）の全ての主要な構成要素を概略的に示した図である。
【図５】  無駄時間に依存して測定速度（Ｖｓ）がどのように変化するかを概略的に示した図である。
【図６】  センサ測定値と制御測定値がどのように空間的（三次元的）な関係にもたらされるかを概略的に示した図である。
【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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