JP5201336B2

JP5201336B2 - 形状測定装置

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Publication number: JP5201336B2
Application number: JP2008112910A
Authority: JP
Inventors: 浩神谷; 信一郎青柳; 羊寺下
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2028-04-23
Also published as: EP2112459A1; EP2112459B1; JP2009264839A

Description

本発明は、形状測定装置に係り、特に、２台以上の駆動機構付き測定機が被測定物を挟んで対向配置される構成の形状測定装置に関するものである。

従来から、車両ボディーのような大きな被測定物の形状を高速に測定する三次元形状測定装置として、２台の三次元測定機が被測定物を挟んで対向配置され、これら２台の測定機を用いることによって被測定物の同時測定を行うことができるデュアル形式の形状測定装置が知られている。この様な形式の形状測定装置の場合、２台の測定機で被測定物の形状測定を行うことができるので、効率の良い形状測定が可能となっている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開平６−３４７２５６号公報

しかしながら、デュアル形式の形状測定装置の場合、一方の測定機が動作を行う際に振動が発生してしまい、この振動が他方の測定機に伝わることで測定精度に影響を与えてしまうという問題が存在していた。このような２台の測定機間での振動の影響を排除する従来の方策としては、オペレータによって測定機の動作管理を行うことが考えられるが、このような人的な管理手法を用いたのでは、形状測定装置の操作性が損なわれてしまうことになる。

本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、その目的は、複数台の測定機間での振動の影響を排除した上で高い操作性と測定精度を実現することのできる新たな形状測定装置を提供することにある。

本発明に係る形状測定装置は、被測定物を挟んで対向配置される少なくとも２台の駆動機構付き測定機と、これらの測定機ごとにそれぞれ対応して接続される少なくとも２台の制御装置と、を備える形状測定装置であって、前記制御装置は、前記測定機の動作状態を検出自在であるとともに、制御装置ごとで連携を取り合うことにより、一の測定機の動作状態の検出結果に応じて他の測定機に対する動作指令を発信自在であり、前記制御装置は、前記一の測定機が測定又は倣い動作をしているときには前記他の測定機を待機させるように動作指令を発信することを特徴とする。

また、本発明に係る形状測定装置において、前記制御装置は、前記一の測定機又は前記他の測定機のいずれか一方を優先的に操作可能なメイン測定機として制御し、いずれか他方を前記メイン測定機の動作状態に応じて動作が制約されるサブ測定機として制御するように構成されることができる。

さらに、本発明に係る形状測定装置において、前記制御装置が発信する動作指令には、前記測定機を移動させるための移動指令と、前記測定機に被測定物の測定又は倣い動作をさせるための測定・倣い指令と、前記測定機を待機させるための待機指令と、が含まれることとすることができる。

また、本発明に係る形状測定装置において、前記制御装置が前記一の測定機に対して移動指令を発信する際に、当該制御装置は、前記他の測定機が停止しているときには前記一の測定機に対して移動指令を発信し、前記他の測定機が測定又は倣い動作をしているときには前記一の測定機に対して待機指令を発信するとともに、当該他の測定機の測定又は倣い動作の終了を検出したときに前記一の測定機が移動動作を行うように移動指令を発信し、前記他の測定機が移動しているときには前記一の測定機に対して移動指令を発信するようにすることができる。

また、本発明に係る形状測定装置において、前記制御装置が前記一の測定機に対して測定・倣い指令を発信する際に、当該制御装置は、前記他の測定機が停止しているときには前記一の測定機に対して測定・倣い指令を発信し、前記他の測定機が測定動作、倣い動作、もしくは移動をしているときには前記一の測定機に対して待機指令を発信するとともに、当該他の測定機の測定動作、倣い動作、もしくは移動の終了を検出したときに前記一の測定機が測定・倣い動作を行うように測定・倣い指令を発信するようにすることができる。

本発明によれば、複数台の測定機間での振動の影響を排除した上で高い操作性と測定精度を実現した新たな形状測定装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る形状測定装置の概略構成を例示する外観斜視図であり、図２は、図１で示した本実施形態に係る形状測定装置のシステム構成を示したシステム概念図である。

図１および図２にて示されるように、本実施形態に係る形状測定装置は、２台の三次元測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２を有しており、これら２台の三次元測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２が被測定物５０を挟んで対向配置される構成を有している。一方の三次元測定機ＣＭＭ１には、スピンドル１１とその先端に取り付けられた測定子２１、これらを駆動する駆動装置３１、並びに測定のための移動制御を行う制御装置４１が設置されている。他方の三次元測定機ＣＭＭ２についても同様に、スピンドル１２とその先端に取り付けられた測定子２２、これらを駆動する駆動装置３２、並びに測定のための移動制御を行う制御装置４２が備わっている。

一方の三次元測定機ＣＭＭ１に接続する制御装置４１と、他方の三次元測定機ＣＭＭ２に接続する制御装置４２とは、互いの連携が可能となるように有線もしくは無線の連携手段によって接続されており、これら２台の制御装置４１，４２が連携して制御を行うことにより、本実施形態に係る形状測定装置における全体の動作制御が実現可能となっている。

また、これら２台の制御装置４１，４２は、２台の三次元測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２が互いに連携して効率良く形状測定動作を行えるようにするために、一方の三次元測定機ＣＭＭ１については優先的に操作可能なメイン測定機として制御し、他方の三次元測定機ＣＭＭ２についてはメイン測定機の動作状態に応じて動作が制約されるサブ測定機として制御するようにプログラムされている。２台の制御装置４１，４２による制御をこのような構成とすることによって、２台の三次元測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２の間での優先順位が規定され、効率良い測定動作が実現されることとなる。

なお、スピンドル１１，１２の先端に取り付けられた測定子２１，２２については、接触式や非接触式のものを設置することができ、具体的には、タッチプローブや倣いプローブ、レーザプローブ、画像プローブなどのあらゆる形式のものを採用することが可能となっている。

本実施形態に係る形状測定装置は、以上のような構成を有しているので、２台の三次元測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２が協働してＸ，Ｙ，Ｚ三軸方向の測定が可能となっている。なお、本実施形態に係る形状測定装置については、コンピュータ制御を利用した自動測定機能と、ジョイスティック操作による手動測定機能を有するように構成することが可能であるが、以下の説明では、自動測定機能を用いた場合を例示して説明を行うこととする。

次に、図３乃至図５を用いて、本実施形態に係る形状測定装置の具体的な測定制御動作を説明する。

まず、本実施形態に係る形状測定装置では、図３に示すように、動作コマンドの種類を判別し、例えばメイン測定機である一方の三次元測定機ＣＭＭ１がどのような種類の動作をこれから実行するかの選択を行う。図３で示すフローチャートの場合、動作コマンドの種類を判別した上で（ステップＳ１０）三次元測定機ＣＭＭ１に移動動作を行わせるか否かを判断し（ステップＳ１１）、移動動作を行う必要がある場合には移動指令（ステップＳ１２）を選択して図４に示す移動指令処理に移行し、移動動作を行う必要がない場合には測定指令（ステップＳ１３）を選択して図５に示す測定指令処理に移行することとなる。

なお、動作コマンドの種類の判別（ステップＳ１０）は、制御装置４１，４２にあらかじめ設定されたプログラムによって行っても良いし、操作オペレータが制御装置４１，４２の画面ボタンを介して選択することなどにより行うこともできる。また、動作指令の選択判断（ステップＳ１１）は、三次元測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２の動作状態を検出自在な制御装置４１，４２によって行うことができ、例えば、メイン測定機である三次元測定機ＣＭＭ１が被測定物５０から離れた位置にあるときには移動指令（ステップＳ１２）を選択し、三次元測定機ＣＭＭ１がそのまま被測定物５０の形状測定を実施できる位置にある場合には測定指令（ステップＳ１３）を選択することとなる。

また、三次元測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２に対する制御装置４１，４２からの動作指令には、三次元測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２を移動させるための移動指令や、三次元測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２に被測定物５０の測定動作をさせるための測定指令、三次元測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２に被測定物５０の倣い動作をさせるための倣い指令、三次元測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２を待機させるための待機指令などの指令を設定することが可能である。ただし、以下では、説明の明確化のために、主として移動指令、測定指令および待機指令を選択する場合を例示して説明を行うこととする。

続いて、図４を用いることにより、三次元測定機ＣＭＭ１を制御する制御装置４１が移動指令を選択した場合の処理について説明を行う。

制御装置４１が三次元測定機ＣＭＭ１に対する移動指令を発信すると（ステップＳ２０）、まず、サブ測定機である三次元測定機ＣＭＭ２の動作状態を制御装置４２に検出させ、三次元測定機ＣＭＭ２が測定動作、あるいは倣い動作を行っているか否かを判断する（ステップＳ２１）。三次元測定機ＣＭＭ２が測定動作・倣い動作を行っていない場合には、移動の際の振動が発生しても何ら問題ないので、そのまま三次元測定機ＣＭＭ１の移動コマンドを実施させることになる（ステップＳ２４）。しかし、三次元測定機ＣＭＭ２が測定動作・倣い動作を行っている場合には、制御装置４１が三次元測定機ＣＭＭ２に対して移動要求前待機状態ステータスを送信し、三次元測定機ＣＭＭ２に対して三次元測定機ＣＭＭ１の移動要求を通知しつつ、三次元測定機ＣＭＭ１に対して待機指令を与えることとなる（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２を実行した場合には、その後、ステップＳ２１と同じ判断処理、すなわち、サブ測定機である三次元測定機ＣＭＭ２の動作状態を制御装置４２に検出させ、三次元測定機ＣＭＭ２が測定動作、あるいは倣い動作を行っているか否かを判断する（ステップＳ２３）。このステップＳ２３の判断処理で三次元測定機ＣＭＭ２の動作状態が引き続き測定動作・倣い動作を行っている状態であると判断された場合には、ステップＳ２３の判断処理を繰り返し行う。そして、三次元測定機ＣＭＭ２の測定動作・倣い動作が停止すると、繰り返されていたステップＳ２３の判断処理はループ状態を解消され、三次元測定機ＣＭＭ１の移動コマンドが実施される（ステップＳ２４）。

以上説明した図４に示されるアルゴリズムにより、三次元測定機ＣＭＭ２が測定動作・倣い動作を行っているときの三次元測定機ＣＭＭ１の移動が禁止されるので、三次元測定機ＣＭＭ１の移動を発生原因とする振動が測定動作・倣い動作中の三次元測定機ＣＭＭ２に伝わることはない。これにより、複数台の測定機間での振動の影響を排除した上で高い操作性と測定精度を実現した、新たな形状測定装置が実現できる。

なお、三次元測定機ＣＭＭ１の移動が禁止されるのは、三次元測定機ＣＭＭ２が測定動作・倣い動作を行っている場合のみであり、三次元測定機ＣＭＭ２が停止中のとき、および三次元測定機ＣＭＭ２が移動中のときには三次元測定機ＣＭＭ１の移動動作は許可されることとなる。

つまり、制御装置４１が三次元測定機ＣＭＭ１に対して移動指令を発信する際に、制御装置４１は、三次元測定機ＣＭＭ２が停止しているときには三次元測定機ＣＭＭ１に対して移動指令を発信し、三次元測定機ＣＭＭ２が測定又は倣い動作をしているときには三次元測定機ＣＭＭ１に対して待機指令を発信するとともに、三次元測定機ＣＭＭ２の測定又は倣い動作の終了を検出したときに三次元測定機ＣＭＭ１が移動動作を行うように移動指令を発信し、三次元測定機ＣＭＭ２が移動しているときには三次元測定機ＣＭＭ１に対して移動指令を発信するように制御を行うこととなる。

次に、図５を用いることにより、三次元測定機ＣＭＭ１を制御する制御装置４１が図３のステップＳ１３により測定指令を選択した場合の処理について説明を行う。

制御装置４１が三次元測定機ＣＭＭ１に対する測定指令を発信すると（ステップＳ３０）、まず、サブ測定機である三次元測定機ＣＭＭ２でエラーが発生していないかどうかをチェックする（ステップＳ３１）。仮に、このステップＳ３１での判断処理にて三次元測定機ＣＭＭ２のエラー発生を確認した場合には、三次元測定機ＣＭＭ２のエラーが復帰するまで図５の処理はステップＳ３２の判断処理を繰り返し行うこととなり、それ以上処理を進めることができなくなる。そして、ステップＳ３２において三次元測定機ＣＭＭ２のエラー復帰が確認されると、繰り返されていたステップＳ３２の判断処理はループ状態を解消され、三次元測定機ＣＭＭ１の測定コマンドの実施が続行されることとなる。

続いて、三次元測定機ＣＭＭ２が停止状態であるか否かが確認される（ステップＳ３３）。このステップＳ３３において、三次元測定機ＣＭＭ２が停止状態であると判断された場合には、測定指令を行っている三次元測定機ＣＭＭ１がメイン測定機であるか、あるいはサブ測定機であるかが判断され（ステップＳ３４）、本実施形態の場合は三次元測定機ＣＭＭ１がメイン測定機であるので測定コマンドが実行されることとなる（ステップＳ３９）。

なお、仮に、三次元測定機ＣＭＭ１がサブ測定機である場合には、他の測定機である三次元測定機ＣＭＭ２が測定指令を受けているか否かが確認され（ステップＳ３５）、他の測定機である三次元測定機ＣＭＭ２が測定指令を受けていない場合のみ測定コマンドが実行される（ステップＳ３９）。

ステップＳ３３において他の測定機である三次元測定機ＣＭＭ２が停止中ではないと判断された場合、および、ステップＳ３５において他の測定機である三次元測定機ＣＭＭ２が測定指令を受けていると判断された場合には、本測定指令アルゴリズムはステップＳ３６へと処理が進行し、制御装置４１が三次元測定機ＣＭＭ２に対して測定要求前待機状態ステータスを送信し、三次元測定機ＣＭＭ２に対して三次元測定機ＣＭＭ１の測定要求を通知しつつ、三次元測定機ＣＭＭ１に対して待機指令を与えることとなる（ステップＳ３６）。

ステップＳ３６が実行された場合には、その後、先に行われたステップＳ３１〜ステップＳ３２と同じ判断処理、すなわち、三次元測定機ＣＭＭ２でエラーが発生していないかどうかが確認され、エラーが発生している場合にはステップＳ３２の前まで処理が戻され、ステップＳ３２以降の処理が再び実行されることとなる（ステップＳ３７）。また、ステップＳ３７において、三次元測定機ＣＭＭ２でエラーが発生していないことが確認された場合には、ステップＳ３８において三次元測定機ＣＭＭ２のエラー復帰の有無が確認され、三次元測定機ＣＭＭ２のエラー復帰が確認されると、三次元測定機ＣＭＭ１の測定コマンドが実施される（ステップＳ３９）。なお、ステップＳ３８において三次元測定機ＣＭＭ２のエラー復帰が確認されるまでは、ステップＳ３７〜ステップＳ３８の処理が繰り返し実行されることとなる。

以上説明した図５に示されるアルゴリズムにより、三次元測定機ＣＭＭ２が測定動作・倣い動作・移動を行っているときの三次元測定機ＣＭＭ１の測定動作が禁止されるので、三次元測定機ＣＭＭ２の動作を発生原因とする振動が三次元測定機ＣＭＭ１の測定動作に伝わることはない。これにより、複数台の測定機間での振動の影響を排除した上で高い操作性と測定精度を実現した、新たな形状測定装置が実現できる。

なお、三次元測定機ＣＭＭ１の測定が許可されるのは、三次元測定機ＣＭＭ２が停止している場合のみであり、三次元測定機ＣＭＭ２が動作中のときには三次元測定機ＣＭＭ１の測定動作は完全に禁止されることとなる。

つまり、制御装置４１が三次元測定機ＣＭＭ１に対して測定指令を発信する際に、制御装置４１は、三次元測定機ＣＭＭ２が停止しているときには三次元測定機ＣＭＭ１に対して測定指令を発信し、三次元測定機ＣＭＭ２が測定動作、倣い動作、もしくは移動をしているときには三次元測定機ＣＭＭ１に対して待機指令を発信するとともに、三次元測定機ＣＭＭ２の測定動作、倣い動作、もしくは移動の終了を検出したときに三次元測定機ＣＭＭ１が測定動作を行うように測定指令を発信するように制御を行うこととなる。

なお、ステップＳ３４において、制御装置４１が測定指令を発信している相手がメイン測定機とサブ測定機のいずれであるかを確認するのは、２台の三次元測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２が同時に動作を行う場合に２台の測定機ＣＭＭ１，ＣＭＭ２が競合動作を行うことを避ける意図であり、メイン測定機の動作を優先させ、サブ測定機の動作を制限することによって、結果として形状測定の効率が向上するのである。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。例えば、上述した本実施形態に係る形状測定装置の図４および図５を用いた処理説明では、一方の測定機を三次元測定機ＣＭＭ１とし、他方の測定機を三次元測定機ＣＭＭ２として説明した。しかしながら、図４および図５で説明したアルゴリズムは、本発明に係る形状測定機が備える全ての三次元測定機に対して実行されるものである。

また、上述した本実施形態に係る形状測定装置では、２台の三次元測定機を備えた形態を例示して説明を行ったが、三次元測定機の設置個数については３台以上であっても良い。

さらに、図５を用いて説明した測定指令のアルゴリズムについては、倣い動作の指令を行うための倣い指令のアルゴリズムとしてそのまま用いることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本実施形態に係る形状測定装置の概略構成を例示する外観斜視図である。図１で示した本実施形態に係る形状測定装置のシステム構成を示したシステム概念図である。本実施形態に係る形状測定装置の具体的な測定制御動作を説明するためのフローチャートである。本実施形態に係る形状測定装置の具体的な測定制御動作を説明するためのフローチャートである。本実施形態に係る形状測定装置の具体的な測定制御動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

ＣＭＭ１，ＣＭＭ２三次元測定機、１１，１２スピンドル、２１，２２測定子、３１，３２駆動装置、４１，４２制御装置、５０被測定物。

Claims

被測定物を挟んで対向配置される少なくとも２台の駆動機構付き測定機と、
これらの測定機ごとにそれぞれ対応して接続される少なくとも２台の制御装置と、
を備える形状測定装置であって、
前記制御装置は、前記測定機の動作状態を検出自在であるとともに、制御装置ごとで連携を取り合うことにより、一の測定機の動作状態の検出結果に応じて他の測定機に対する動作指令を発信自在であり、
前記制御装置は、前記一の測定機が測定又は倣い動作をしているときには前記他の測定機を待機させるように動作指令を発信する
ことを特徴とする形状測定装置。
前記制御装置は、前記一の測定機又は前記他の測定機のいずれか一方を優先的に操作可能なメイン測定機として制御し、いずれか他方を前記メイン測定機の動作状態に応じて動作が制約されるサブ測定機として制御するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
前記制御装置が発信する動作指令には、
前記測定機を移動させるための移動指令と、
前記測定機に被測定物の測定又は倣い動作をさせるための測定・倣い指令と、
前記測定機を待機させるための待機指令と、
が含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の形状測定装置。
前記制御装置が前記一の測定機に対して移動指令を発信する際に、
当該制御装置は、
前記他の測定機が停止しているときには前記一の測定機に対して移動指令を発信し、
前記他の測定機が測定又は倣い動作をしているときには前記一の測定機に対して待機指令を発信するとともに、当該他の測定機の測定又は倣い動作の終了を検出したときに前記一の測定機が移動動作を行うように移動指令を発信し、
前記他の測定機が移動しているときには前記一の測定機に対して移動指令を発信することを特徴とする請求項３に記載の形状測定装置。
前記制御装置が前記一の測定機に対して測定・倣い指令を発信する際に、
当該制御装置は、
前記他の測定機が停止しているときには前記一の測定機に対して測定・倣い指令を発信し、
前記他の測定機が測定動作、倣い動作、もしくは移動をしているときには前記一の測定機に対して待機指令を発信するとともに、当該他の測定機の測定動作、倣い動作、もしくは移動の終了を検出したときに前記一の測定機が測定・倣い動作を行うように測定・倣い指令を発信することを特徴とする請求項３に記載の形状測定装置。