JP6199870B2 - 測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、物体の特徴を測定する方法に関し、詳細には、物体の細長い縁部を測定する方法に関する。

物体の特徴の測定中、最初に特徴の位置を識別してから物体の正確な測定を実行することが有利である場合がある。たとえば、これは、ジェットエンジン内で使用されるタービンブリスク（ｂｌｉｓｋ）上の羽根の縁部など、物体の縁部を測定する場合に当てはまる場合がある。そのような羽根は、たとえば、たとえば図１に示すようにＣＭＭ上に取り付けられたアナログプローブを使用して測定することができる。アナログプローブは、そのスタイラス先端部を羽根の縁部に接触させ、それに沿って走査させて測定データを取得するように、（予期されるブリスク形状のデータモデルを有する）ＣＭＭの制御を受けて駆動することができる。しかし、そのような羽根の縁部は、厚さ数ミリメートルと小さい可能性があり、それがわずか１または２ミリメートルだけ定位置から外れている場合でも、スタイラス先端部は羽根縁部に衝突しかつ／または羽根縁部から落下し、誤った測定を引き起こす可能性がある。具体的には、羽根縁部の走査中、スタイラス先端部は、表面の法線方向に、または少なくとも可能な限り表面の法線方向に、羽根表面内へ駆動されることが重要である。そうでない場合、スタイラス先端部は、表面に沿って滑る可能性があり、それによって羽根の測定に支障が出る可能性がある。

現在、羽根の縁部は、縁部のうち測定すべき区間の周りの複数の点にスタイラス先端部を接触させることによって発見される。たとえば、スタイラス先端部を使用して３つの点測定を行うことができ、縁部の各側面の１点、次いで縁部の上部の１点を測定することができる。これが実行された後、先端部が縁部の頂端を横断する、すなわち一方の側面から他方の側面へ進むことによって、縁部を走査することができる。その後、３つの点測定を行って、次いで頂端を横断して走査することによって縁部を発見するステップは、縁部の長さに沿って異なる場所で複数回繰り返される。

スタイラス先端部の細長い側面を使用して孔の内側縁部に接触することによって、薄板金の孔の直径を測定することが知られている。次いで、スタイラス先端部の端部を使用して、シートのうち孔が位置する面の点測定を行うことによって、孔に対して垂直の寸法における孔／薄板の位置が発見される。

また、少なくとも２つの点測定を行うことによって、物体のまっすぐな側面、たとえば面の場所を測定することも知られている。スタイラス先端部の中心点は、２つの接触点で記録される。オフセットを適用して先端部の半径を補償する前に、接触点の相対的な位置が判定されるため、測定された表面の法線方向にオフセットを適用することが可能になり、それによって表面の場所のより正確な判定が可能になる。

本発明は、接触プローブを使用して物体の場所を迅速に特定する方法を提供し、この方法では、可能な接触点範囲を含む（したがって本質的に、可能な接触点範囲の前記長さに沿って物体の場所の不確実性を含む）少なくとも第１の測定が行われ、前記不確実性の程度を低減させる（たとえば、少なくとも部分的に解決する）ために、同じく可能な接触点範囲を含む異なる第２の測定が使用される。

たとえば、本発明は、接触プローブを使用して縁部の場所を迅速に特定する方法を提供し、この方法は、縁部の少なくとも一部に沿って異なる一連の測定を行い、次いで２つの一連の測定を使用して物体の縁部の場所を特定することによって行われる。

本発明の第１の態様によれば、物体の特徴の場所を特定する方法が提供され、この方法は、位置決め装置上に取り付けられた接触プローブのスタイラスの長さを物体に接触させて物体の少なくとも第１の測定および第２の測定を取得するステップであって、各測定が、物体の長さに沿った物体とスタイラスの一部との間の可能な接触点範囲をもたらし、したがって本質的に、前記長さに沿った物体とスタイラスとの間の実際の接触点の場所に不確実性を含む、取得するステップと、少なくとも第１の測定および第２の測定に関連付けられた（たとえば、一部として記録された）スタイラスの向きに関連する情報を使用することを含めて、少なくとも第１の測定および第２の測定を使用して、前記不確実性の程度を少なくとも低減させる（たとえば、部分的に解決する）ステップとを含む。

前述の知られている技法と比較すると、本発明の方法を使用することによって、物体の特徴（たとえば縁部）の概略的な場所をより迅速に判定することができる。たとえば、縁部の長さに沿った縁部とスタイラスとの間の正確な接触点が重要でないという意味でそれらの２つの測定をより大まかに行うことができる。たとえば、測定が可能な接触点範囲をもたらすことは、これは知られている関連付けられたスタイラスの向きに関連する情報を使用して後に解決されるために重要でない。これは、少なくとも１つの測定に対してスタイラス先端部が物体に接触するようにプローブを注意深く正確に制御することが重要であった従来の知られている方法とは異なる。具体的には、スタイラスの向きに関連する情報が知られており、使用することができるため、それは、不確実性を解決するときにスタイラスの向き、形状、および／または寸法を考慮に入れることができることを意味する。これは、接触点におけるスタイラス先端部の位置だけでなくそれ以上のものを使用して縁部の場所を識別できることを意味することができる。たとえば、シャフト自体を考慮に入れることができる。実際には、可能な接触点範囲は、スタイラスシャフトの長さに沿って少なくとも途中まで延びることができる。任意選択で、非球面のスタイラス先端部を使用することができ、測定点におけるその向きに関連する知識を使用することができる。さらに、プローブのうち部分的にしか較正されていない部分またはまったく較正されていない部分を使用して、第１の測定および第２の測定を取得することができる。

具体的には、本発明の方法は、物体の特徴の位置の不確実性より大きいスタイラスの長さを使用することによって、少なくとも１つの寸法ではその位置がある程度知られていない特徴の場所を、迅速かつ効率的に発見することを可能にする。第１の測定と第２の測定のそれぞれにおいてスタイラスの長さに沿ってどこで接触するかは問題ではなく、実際、個々に見ると、どこで接触するかは知られていない。しかし、第１の測定および第２の測定に関連付けられた、知られている向きに関連する情報を使用すると、少なくとも第１の測定および第２の測定を使用して物体の場所を判定することができる。

不確実性の程度を低減させる（たとえば、前記不確実性を解決する）ことは、第１の測定および第２の測定の少なくとも１つに対して、スタイラスと物体との間の実際の接触点を判定することを含むことができる。しかし、これは必ずしも当てはまる必要はなく、たとえば、不確実性の程度を低減させることは、位置決め機械の測定体積内で特徴の位置を判定することを含むことができる。

特徴のより精密な測定が必要とされる場合、少なくとも第１の測定および第２の測定から判定される特徴の場所を使用して、特徴をより精密に測定するように測定プローブを案内することができる。実際には、より詳細に以下で説明するように、次いで、判定された場所を使用して、後の測定中に特徴に衝突しまたは特徴から落下することなく特徴を正確に測定するように、（たとえば、較正された）プローブを案内することができる。具体的には、それを使用して、後の測定中にプローブが物体の表面に対して実質上法線方向に物体内へ駆動されることを確実にすることができる。

理解されるように、知られているスタイラスの向きに関連する情報は、多くの異なる形態をとることができる。たとえば、それは、測定点における位置決め機械の測定体積内で、少なくとも１つの軸の周り、好ましくは少なくとも２つの軸の周りのスタイラスの角度に関連するデータを含むことができる。スタイラスの向きに関連する情報は、スタイラス先端部点データと、測定点におけるスタイラスの方向を示すベクトルデータとを含むことができる。スタイラスの向きに関連する情報は、測定点におけるスタイラス中心線の位置および向きを示すデータを含むことができる。理解されるように、それは必ずしも角度データ／純粋な向き情報である必要はなく、単に、スタイラスの向きに関係する情報とすることもできる。たとえば、データは、スタイラスの少なくとも一部の外側体積またはさらにはスタイラスの中心線を示す点群データセット、関数などを含むことができる。したがって、スタイラスの向きに関連する情報は、物体に接触した場合のスタイラスの体積または外形および位置の少なくとも一部を示すデータを含むことができる。理解されるように、この場合、可能な接触点範囲の長さに沿ってスタイラスの形状を知ることが重要になる可能性がある。

少なくとも第１の測定および第２の測定が取得されたときの向きに関連する情報が知られており、かつ／または推定できるという点で、スタイラスの向きに関連する情報は、少なくとも第１の測定および第２の測定に関連付けることができる。スタイラスの向きに関連する情報は、少なくとも第１の測定および第２の測定の一部として記録することができる。理解されるように、この情報は、少なくとも第１の測定および第２の測定が取得される前、後、間／場合に記録することができる。たとえば、プローブが固定のプローブヘッド上に取り付けられる場合（たとえば、それが座標位置決め装置のクイル上へ直接取り付けられているときなど、その向きを変化させることができない）、向きに関連する情報は、プローブが座標位置決め装置上へ取り付けられる向きに関する知識から知ることができる。プローブが割出しプローブヘッド上へ取り付けられている場合（すなわち、測定が取得されている間にプローブの向きを個別の固定量だけ変えることができ、かつ／または定位置へロックすることができる）、向きに関連する情報はまた、少なくとも第１の測定および第２の測定が行われる瞬間に必ずしも記録される必要はなく、代わりに、測定が行われたときにヘッドがロックされた位置を知ることから知ることができる。少なくとも第１の測定および第２の測定の取得中にヘッドの角度、したがってスタイラスの向きを変化させることができるアナログヘッドの場合、スタイラスの向きに関連する情報は、第１の測定および第２の測定が取得される間にヘッド角度を測定し、それらまたは関連するスタイラスの向き情報を記録することによって知ることができる。

第１の測定および第２の測定を取得するために、異なるプローブを使用することができる。好ましくは、第２の測定を行うために使用される接触プローブは、第１の測定を取得するために使用されるものと同じである。

スタイラスと物体との間の相対的な角度方向は、第１の測定および第２の測定に対して同じにすることができる。この場合、スタイラスと物体は、第１の測定と第２の測定との間で互いに対して平行移動することができる。たとえば、これは、物体に接触する表面が平行でない側面を有するとき、たとえば円錐形の形状であるときに実現することができる。任意選択で、スタイラスと物体との間の相対的な角度方向は、第１の測定および第２の測定に対して異なる。

理解されるように、接触プローブおよび／または物体は、座標位置決め装置などの位置決め装置上に取り付けることができる。たとえば、接触プローブおよび／または物体は、座標測定機械（ＣＭＭ）、工作機械、ロボットアームなどの上に取り付けることができる。理解されるように、接触プローブは、物体に対して動くように構成することができ、逆も同様であり、または両方が互いに対して動かされるように構成することができる。たとえば、接触プローブは、少なくとも１つの自由度（たとえば、線形の自由度）、任意選択で少なくとも２つの自由度（たとえば、２つの直交する線形の自由度）、さらに任意選択で少なくとも３つの自由度（たとえば、３つの直交する線形の自由度）で動くことができる座標位置決め機械のクイル上に取り付けることができる。接触プローブは、クイル上に直接取り付けることができ、または一例として、たとえば後述する関節ヘッドを介して取り付けることができる。

接触プローブ（および／または物体）は、少なくとも１つの軸、任意選択で少なくとも２つの軸、たとえば少なくとも３つの軸の周りの接触プローブの回転を容易にするアーム（たとえば、関節ヘッド）上に取り付けることができる。したがって、スタイラスの向きに関連する情報は、少なくとも１つの軸、任意選択で少なくとも２つの軸、たとえば少なくとも３つの軸の周りのスタイラスの角度を含むことができる。第１の軸および少なくとも第２の軸（ならびに任意選択で少なくとも第３の軸）は、互いに実質上直交することができる。理解されるように、アームは、少なくとも１つの回転軸の周りで接触プローブ（および／または物体）を位置決めするための少なくとも１つの駆動装置を含むことができる。アームは、「割出し」することができ（複数の所定の向きもしくは「割出し」向き間で検査デバイスを動かすためにヘッドのモータ（複数可）が使用される）、または「能動」もしくは「サーボ制御」することができる（たとえば測定が行われる間に、接触プローブの向きを制御するために、たとえば接触プローブの向きを維持するために、もしくは接触プローブの向きを変化させるために、アームのモータ（複数可）が常にサーボ制御される）。

スタイラスは、スタイラスシャフトおよびスタイラス先端部を備えることができる。スタイラスシャフトは、スタイラス先端部を接触プローブの本体から隔置する。本体は、それをＣＭＭ（たとえば、ＣＭＭのヘッドまたはクイル）に接続することを可能にする特徴を有することができる。通常、スタイラスシャフトは、スタイラス先端部をプローブの本体から隔置するように細長い。通常、スタイラスシャフトは、スタイラス先端部の長さ（共通の寸法で得られる）の少なくとも２倍の長さである。たとえば、スタイラス先端部が球面である場合、スタイラスシャフトの長さは、スタイラス先端部の直径の少なくとも２倍の大きさとすることができる。通常、スタイラス先端部は、実質上球面の形状であるが、理解されるように、これが当てはまる必要はない。たとえば、細長いスタイラス先端部を有するスタイラス、たとえば実質上円筒形のスタイラスが知られている。本発明は、スタイラス先端部を使用して第１の測定および／または第２の測定を行うことによって実施することができる。これは特に、スタイラス先端部が細長い場合に当てはまる。通常、スタイラス先端部は、それらの寸法および位置を判定するように較正されるが、スタイラスシャフトはそうではない。

好ましくは、方法は、スタイラスシャフトを使用して第１の測定および／または第２の測定（複数可）を行うステップを含む。言い換えれば、第１の測定および／または第２の測定（複数可）は、物体とスタイラスシャフトとの間の接触によって取得することができる。

スタイラスの少なくとも一部を円筒形とすることができる。たとえば、スタイラスシャフトの少なくとも一部は円筒形である。任意選択で、スタイラス先端部を円筒形とすることもできる。この場合、第１の測定および第２の測定の少なくとも１つを行うことは、スタイラスの円筒形の部分を物体に接触させることを含むことができる。たとえば、それは、スタイラスシャフトの円筒形の部分を物体に接触させることを含むことができる。

接触プローブは、タッチトリガプローブとすることができる。理解されるように、そのようなプローブは、プローブ（たとえば、そのスタイラス）と物体との間の接触が検出されたときに信号を発行する。任意選択で、接触プローブは、アナログ走査プローブとすることができる。理解されるように、そのようなプローブは、たとえばプローブ本体に対するプローブのスタイラスの偏向の程度の測定値を提供する。

第１の測定および第２の測定の少なくとも１つを取得することは、物体の長さに沿って複数の個別の点で接触プローブを物体に接触させることを含むことができる。たとえば、これは具体的には、接触プローブがタッチトリガプローブであるときに当てはまる可能性があるが、理解されるように、この技法は、接触プローブがアナログ走査プローブであるときに使用することもできる。

任意選択で、前記第１の測定および第２の測定の少なくとも１つは、物体の長さに沿って接触プローブを走査させることによって取得することができる。

方法は、続いて物体の特徴の前記識別された場所を使用して、測定プローブによる特徴の少なくとも一部の後の測定を案内するステップを含むことができる。特徴が物体の縁部である場合、特徴の少なくとも一部の後の測定は、縁部の長さに沿って少なくとも１つの点において、任意選択で複数の点において、縁部の頂端の両側面上で測定を行うステップを含むことができる。後の測定は、縁部の長さに沿って少なくとも１つの点において、任意選択で物体の長さに沿って複数の異なる点において、縁部の頂端全体にわたって掃引するステップを含むことができる。後の測定は、縁部の長さに沿って進みながら縁部の頂端全体にわたって前後に掃引するステップを含むことができる。

接触プローブのスタイラス先端部は、特徴の少なくとも一部の後の測定で物体に接触するために使用することができる。

特徴の少なくとも一部を後に測定するために使用されるプローブは、第１の測定および第２の測定の少なくとも１つを取得するために使用されるものと同じ接触プローブとすることができる。

任意選択で、少なくとも第１の測定および第２の測定は、特徴の同じ側面上（たとえば、縁部の頂端の同じ側面上）で取得される。好ましくは、特徴の第１の側面上で少なくとも１つの測定（たとえば、第１の測定）が行われ、特徴の第２の側面上で少なくとも１つの他の測定（たとえば、第２の測定）が行われる。

方法は、特徴の第１の側面上で第１の一連の測定を取得するステップを含むことができる。方法は、特徴の第２の側面上で第２の一連の測定を取得するステップを含むことができる。第１の一連の測定および第２の一連の測定は、特徴の長さに沿って少なくとも部分的に重複することができる。

少なくとも第１の測定および第２の測定を使用して、不確実性の程度を低減させることができ、それは、少なくとも第１の測定および第２の測定に関連付けられた（たとえば一部として記録された）スタイラスの向きに関連する情報を使用することを含むことができる。

前記不確実性を少なくとも部分的に解決することは、公称モデルデータを、前記第１の測定および第２の測定から取得したデータに適合させることを含むことができる。たとえば、第１の測定と第２の測定は交差することができる。第１の一連の測定と第２の一連の測定は、それらが特徴の長さに沿って重複する点で互いに交差することができる。前記不確実性を少なくとも部分的に解決するステップは、任意のそのような交差を使用して、たとえば特徴の少なくとも一部の場所を識別するステップを含むことができる。たとえば、第１の一連の測定と第２の一連の測定との間の交差線を判定することができる。この交差線を使用して、特徴の少なくとも一部の場所を識別することができる。たとえば、これは、交差線にオフセットを適用して、特徴の少なくとも一部の近似位置の場所を特定するステップを含むことができる。オフセットは、事前に決定することができ、たとえば、理論上の物体ならびに接触プローブの形状および寸法の知識に基づいて事前に決定することができる。

不確実性の程度を低減させるステップ／前記不確実性を少なくとも部分的に解決するステップはまた、物体の形状および／または寸法に関する公称モデルデータを使用するステップを含むことができる。たとえば、これは、物体の形状および／または寸法に関する公称モデルデータを、少なくとも第１の測定および第２の測定から取得されたデータに適合させるステップ、たとえば最良適合させるステップを含むことができる。

不確実性の程度を低減させるステップ／前記不確実性を少なくとも部分的に解決するステップは、第１の測定および第２の測定を使用して、少なくとも第１の測定および第２の測定に対する可能な接触点範囲を有効な接触点範囲まで縮小するステップを含むことができる。理解されるように、少なくとも第１の測定および第２の測定がともに／組合せで考慮されるとき、第１の測定の可能な接触点のいくつかは、普通なら第２の測定を取得することが可能でなかったはずであるため、スタイラスがそれらの点で特徴に接触しなかったはずであるということから、実際には有効ではなく、また逆も同様であることが容易に見て取れる。これは特に、少なくとも第１の測定と第２の測定が交差する場合、さらに特に、測定が同じ平面内で行われた場合に当てはまる。したがって、有効な接触点範囲の判定は、少なくとも第１の測定と第２の測定が交差する場所（複数可）、ならびに任意選択で測定が行われた方向に基づいて行うことができる。方法は、判定された有効な接触点範囲に基づいて、特徴の少なくとも一区間（たとえば、横断面）の場所を特定し、かつ／またはその形状および／もしくは寸法を判定するステップを含むことができる。たとえば、情報の場所、形状、および／または寸法は、有効な接触点範囲によって描かれる境界または輪郭に基づくことができる。したがって、前記有効な接触点範囲に基づいて、特徴のコンピュータモデルを生成することができ、たとえば有効な接触点によって描かれる境界または輪郭の形状／寸法に共形とすることができる。

第１の一連の測定および／または第２の一連の測定はそれぞれ、領域を画定することができ、それらの交差を使用して、特徴の前記少なくとも一部の場所を識別する。たとえば、縁部がまっすぐである場合、第１の一連の測定および第２の一連の測定はそれぞれ、平面を画定することができ、それらの交差を使用して、特徴の前記少なくとも一部の場所を識別する。第１の一連の測定および／または第２の一連の測定はそれぞれ、体積を画定することができ、それらの交差を使用して、特徴の前記少なくとも一部の場所を識別する。具体的には、縁部に最も近い交差線を使用して、特徴の少なくとも一部の場所を識別することができる。任意選択で、理解されるように、領域を画定する第１の一連の測定と、体積を画定する第２の一連の測定との間の交差を使用して、特徴の場所を特定することができる。

物体は、羽根とすることができる。任意選択で、羽根は、たとえば航空機用のタービンエンジン内で使用されるものなど、ブリスクの羽根である。

もちろん、３つ以上の測定を行うこともできる。たとえば、方法は、同じく物体の長さに沿った物体とスタイラスの一部との間の可能な接触点範囲をもたらす少なくとも第３の測定を取得するステップを含むことができる。この場合、第１の測定、第２の測定、および少なくとも第３の測定の任意の組合せを使用して、不確実性の程度を低減させることができる。

同様に、３つ以上の一連の測定を行うこともできる。たとえば、方法は、第１の一連の測定および／または第２の一連の測定とは異なる少なくとも第３の一連の測定を取得するステップを含むことができる。特徴が縁部である場合、第３の一連の測定は、縁部の頂端に沿って複数の位置に対して、物体と接触プローブとの間の可能な接触点範囲を含むことができる。この場合、第１の一連の測定、第２の一連の測定、および少なくとも第３の一連の測定の任意の組合せを使用して、縁部の前記少なくとも一部の場所を識別することができる。

したがって、本明細書は、スタイラスシャフトおよびスタイラス先端部を有する接触プローブを使用して物体の特徴の場所を特定する方法について記載し、この方法は、スタイラスシャフトを物体に接触させて少なくとも１つの測定を取得するステップを含む。これは次いで、接触プローブのスタイラス先端部を使用して物体の特徴をさらに測定するステップを含むことができる。スタイラス先端部を使用して取得した測定は、スタイラスシャフトを使用することによって取得したものより正確な測定になることができる。スタイラスシャフトを使用して特徴の場所を特定するステップは、スタイラスシャフトを使用して一連の測定を取得するために特徴に沿ってスタイラスシャフトを走査させるステップを含むことができる。

具体的には、本明細書は、接触プローブを使用して物体の場所を特定する方法について記載し、この方法は、可能な接触点範囲を含み、したがって本質的に、可能な接触点範囲の前記長さに沿って物体の場所の不確実性を含む少なくとも第１の測定を行うステップを含み、この方法は、同じく可能な接触点範囲を含む異なる第２の測定を使用して、前記不確実性の程度を低減させる（たとえば、少なくとも部分的に解決する）ステップをさらに含む。

また、物体の縁部を測定する方法が記載され、この方法は、接触プローブを用いて第１の一連の測定を行うステップを含み、前記第１の一連の測定は、縁部の頂端に沿って複数の位置に対して、物体と接触プローブとの間の可能な接触点範囲を含む。方法はまた、接触プローブを用いて、縁部の長さに沿って第１の一連の測定とは異なるが第１の一連の測定に少なくとも部分的に重複する第２の一連の測定を行うステップを含み、前記第２の一連の測定もまた、縁部の頂端に沿って複数の位置に対して、物体と接触プローブとの間の可能な接触点範囲を含む。次いで、第１の一連の測定および第２の一連の測定を使用して、縁部の少なくとも一部の場所を識別することができる。

また明らかになるように、同じく記載されているものは、物体の縁部を測定する方法であり、この方法は、接触プローブを用いて、縁部の頂端に沿って複数の位置に対して、物体と接触プローブとの間の可能な接触点範囲を含む第１の一連の測定を行うステップと、接触プローブを用いて、縁部の頂端に沿って複数の位置に対して、物体と接触プローブとの間の可能な接触点範囲を含む、第１の一連の測定とは異なるが第１の一連の測定に交差する第２の一連の測定を行うステップと、第１の一連の測定および第２の一連の測定を使用して、縁部の少なくとも一部の場所を識別するステップとを含む。

本発明の第２の態様によれば、座標位置決め装置のコンピュータによって実行されるときに座標位置決め装置に前述の方法のいずれかを実行させる命令を含むコンピュータプログラムコードが提供される。

本発明の第３の態様によれば、上記のコンピュータプログラムコードを含むコンピュータ可読媒体が提供される。

本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら例示のみを目的として次に説明する。
本発明の方法によって動作するように構成された座標位置決め装置を示す図である。 本発明の方法によって測定できるブリスクを示す図である。 本発明の一実施形態によって縁部を測定することに伴うステップを示す流れ図である。 円筒形のシャフトを有するスタイラスを使用して本発明の方法により取得した羽根の第１の一連の測定および第２の一連の測定の概略図である。 羽根の縁部を走査中のスタイラス先端部の経路を概略的に示す図である。 トランペット形状のシャフトを有するスタイラスを使用して本発明の方法により取得した第１の一連の測定および第２の一連の測定の概略図である。 円錐形状のシャフトを有するスタイラスを使用して本発明の方法により取得した第１の一連の測定および第２の一連の測定の概略図である。 第１の一連の測定の取得と第２の一連の測定の取得との間で、スタイラスと測定される物体との同じ相対的な向きが維持される、本発明のさらなる実施形態の概略図である。 第１の測定と第２の測定の交差から羽根の縁部をどのように発見するかを示す図である。 第１の測定と第２の測定の交差から羽根の縁部をどのように発見するかを示す図である。 第１の測定と第２の測定の交差から羽根の縁部をどのように発見するかを示す図である。 第１の測定と第２の測定の交差から羽根の縁部をどのように発見するかを示す図である。 縁部の頂端の同じ側面内で第１の一連の測定および第２の一連の測定が取得される本発明の一実施形態の概略等角図である。 縁部の頂端の同じ側面内で第１の一連の測定および第２の一連の測定が取得される本発明の一実施形態の概略端面図である。 一連の測定が測定点の「リボン」または「バンド」を含む本発明の一実施形態の概略図である。 交差する第１の一連の測定と第２の一連の測定が縁部の長さに沿って個別の測定を含む一実施形態の概略図である。 最良適合技法によって羽根の縁部の場所をどのように判定できるかを示す図である。 最良適合技法によって羽根の縁部の場所をどのように判定できるかを示す図である。 プローブを異なる角度方向で複数回その長さに沿って走査することによって羽根を測定する方法を示す図である。

図１を参照すると、座標測定機械（「ＣＭＭ」）１００、デスクトップコンピュータ２００、およびコントローラ１０２の形態で座標位置決め機械を構成する本発明の一実施形態による座標位置決め装置１０が示されている。ＣＭＭ１００は、検査すべき物体、この場合ブリスク４００を上に配置できるプラットホーム１０４と、ガントリとを備え、ガントリは、２つの直立部材１０８と、２つの直立部材１０８間に延びる横断部材１１０とを備える。ガントリは、コントローラ１０２の制御を受けてモータ（図示せず）によって１つの線形寸法（この場合、「ｙ」軸と示す）でプラットホームに沿って動かすことができる。横断部材１１０はクイル１１２を保持し、クイル１１２は、コントローラ１０２の制御を受けてモータ（図示せず）によって、横断部材の長さ（この場合、「ｘ」軸で示す）に沿って動かすことができ、また、ｙ軸およびｘ軸に対して垂直に（すなわち、図示の「ｚ」軸に沿って）動かすことができる。クイル１１２はヘッド１１４を保持し、ヘッド１１４は、次いでスタイラス１１８を有するプローブ１１６を保持し、スタイラス１１８は、細長いスタイラスシャフト１２０およびスタイラス先端部１２２を備える。記載の実施形態では、通常の場合と同様に、スタイラス先端部１２２は、ＣＭＭ上の画定された点（たとえば、ヘッド１１４）に対するその寸法および場所が正確に知られるように較正されている（たとえば、較正アーティファクトを使用する）。シャフト１２０は較正されていないが、より詳細に以下で説明するように、その近似寸法が知られている。ヘッド１１４は、コントローラ１０２の制御を受けて第１の直交軸および第２の直交軸（図１の「Ａ１」および「Ａ２」）の周りのプローブ１１６、したがってスタイラス１１８の回転を容易にする軸受およびモータ（図示せず）を有することから、関節式に連結される。ＣＭＭは、コントローラ１０２に対する３つの線形自由度および２つの回転自由度のそれぞれにおけるガントリ、クイル１１２、およびプローブ１１６の位置を報告する位置エンコーダ（図示せず）を備え、それによってプローブの先端部１２２の位置を判定することを可能にする。

記載の実施形態では、プローブ１１６は、その静止位置からのスタイラスの偏向の程度を検出および報告する接触アナログプローブである（走査プローブとしても知られている）。理解されるように、プローブ１１６は、必ずしもアナログプローブである必要はない。たとえば、それは、プローブ１１６（具体的には、スタイラス１１８（より具体的には、スタイラス先端部））と物体１０６との間で接触が検出されたときに信号を発行するタッチトリガプローブとすることもできる。しかし、理解されるように、記載の実施形態では、アナログプローブは、単に縁部に沿ってアナログプローブスタイラスを走査させることによって、縁部の長さに沿った一連の測定を迅速に取得することを可能にするため、有利である。

図２は、ブリスク４００をより詳細に示す。理解されるように、そのようなブリスクは、タービンエンジン内で一般に使用される。見て取れるように、ブリスクは中心ハブ４０２を備え、中心ハブ４０２から複数の羽根４０４が放射状に延びる。通常、これらの羽根４０４は、製造中に中心ハブ４０２に溶接される。安全かつ効率的な動作を確実にするには、羽根４０４が正確に位置決めされることが最も重要である。具体的には、羽根４０４の前縁部４０６の位置、向き、寸法、および／または形状が重要であることが見出された。したがって、羽根４０４の前縁部の正確な測定が実行されることが重要である。もちろん、方法は、羽根上の後縁部、または実際には任意の他のタイプの物体の縁部（複数可）の測定にも等しく適用可能である。現在の技法は、アナログプローブを用いて羽根４０４の縁部を走査することを伴い、これは、スタイラス先端部１２２が縁部４０６の長さに沿って動かされるときに縁部の頂端４０８全体にわたってスタイラス先端部１２２を前後に掃引することを伴う可能性がある（図５にスタイラス先端部経路１３０で示す）。あるいは、縁部は、羽根の縁部の長さに沿って個別の場所で、縁部の複数の測定を行うことによって（羽根全体にわたってプローブを掃引することによって）測定される可能性もある。これらのタイプの測定を行うには、縁部全体にわたって（任意選択で、縁部に沿って）スタイラス先端部１２２の動きを制御するために、縁部の近似的な場所を知ることが必要である。しかし、羽根のそのような縁部を正確に測定することは特に困難であることも見出された。これは、中心ハブ４０２から離れて進むにつれて、製造公差によって、羽根の縁部の場所がその予期される場所から逸脱することが多いためである。これにより、スタイラス先端部１２２は羽根縁部から滑落し、および／または羽根縁部に衝突する。

本発明は、たとえば縁部４０６の後の走査を支援するために羽根縁部４０６の場所を特定する素早く効率的な方法を提供する。図３に示すように、これは通常、ステップ３０２で、羽根縁部４０６の長さに沿って第１の一連の測定を取得することと、ステップ３０４で、羽根縁部４０６の長さに沿って第２の一連の測定を取得することと、ステップ３０６で、第１の一連の測定および第２の一連の測定を使用して縁部４０６の場所を識別することとを伴う。本発明の方法を使用して縁部の場所が特定された後、上述のように、また図５に示すように、ステップ３０８で、縁部４０６を測定することができる。

これらのステップのそれぞれについて、図４を参照してより詳細に説明する。図４は、前縁部４０６を有する単一の羽根４０４の部分図を示す（簡単にするために分離して示す）。ステップ３０２で第１の一連の測定を取得することは、スタイラス１１８のシャフト１２０を使用して縁部４０６の頂端に沿って一連の測定を行うことを含む。理解されるように、記載の実施形態では、これは、プローブヘッド１１４からの向き情報およびプローブ１１６自体からのスタイラス偏向データを含むプローブの位置に関する測定情報を、ＣＭＭ１００から（たとえば、ガントリの様々な部分の位置を監視するエンコーダによって）取得することを伴う。具体的には、スタイラス１１８のシャフト１２０は、縁部の頂端４０８の一方の側面上で羽根４０４の長さに沿って走査される（走査経路を破線４１０で示す）。理解されるように、シャフト１２０の長さに沿ってどの点で接触が生じたかは知られておらず、羽根４０４とシャフト１２０との間の接触が何らかの点で生じたことのみが知られている。したがって、縁部の長さに沿って各測定点で特有の点が記録されるのではなく、羽根４０４とシャフト１２０との間の可能な接触点範囲が記録され、それによって第１の測定体積を提供する。第１の測定体積の一部が、第１の測定体積５００として図４に示されている。次いで、羽根４０４に対するスタイラス１１８の角度が変化され、縁部の頂端４０８の反対側の第２の側面上でこのプロセスが繰り返されて（ステップ３０４）、第２の測定体積を取得する。この場合も、第２の測定体積の一部が、測定体積５０２として図４に示されている。これらの第１の測定体積および第２の測定体積は、シャフト１２０の形状および寸法の知識から（たとえば、ＣＡＤモデルデータから）、またＣＭＭおよびヘッド１１４の様々な軸上に提供される様々な位置エンコーダから判定される場所情報から判定される。

図４に示すように、第１の測定体積５００と第２の測定体積５０２は、他方の測定体積と重複および交差し、それによって交差体積５０４（第１の測定体積と第２の測定体積の重複領域に沿って全体に延び、図４では、視覚化を容易にするために、重複領域から延びる交差体積５０４が示されている）を画定する。記載の実施形態では、第１の測定体積と第２の測定体積は、縁部４０６の長さに沿って全体的に重複する。すなわち、第１の測定体積および第２の測定体積のそれぞれにおける第１の可能な接触点範囲および最後の可能な接触点範囲は、羽根の長さに沿って同じ長手方向の点で得られる。しかし、これは必ずしも当てはまる必要はなく、第１の測定と第２の測定は部分的にのみ重複することができる。たとえば、第１の体積および第２の体積における第１（および／または実際には、最後）の可能な接触点範囲は、羽根の長さに沿って異なる長手方向の点で得ることもできる。これは、たとえば図１４に関連して以下で図示および説明する場合である。その場合、第１の測定体積と第２の測定体積は、それらが物体の長さに沿って重複するその領域に対してのみ交差するはずである。

ステップ３０６で、交差体積５０４は次いで、縁部４０８の場所を判定するために使用される。特定の実施形態では、羽根の縁部の長さに沿って第１の測定体積５００と第２の測定体積５０２との間の交差線が発見される。理解されるように、そのような交差線は、羽根の実際の縁部からずれる。羽根の実際の精密な寸法、場所、および向きがまだわからないため、本当の、実際のオフセットはわからない。実際、これが、これから測定すべきものである。この理由のため、理論上のオフセットが使用されるが、これは本当のオフセットの近似値である。この理論上のオフセットは、羽根が所定のコンピュータモデルによる理論上の羽根である場合に存在するはずのオフセットとすることができ、したがって、理論上のオフセットは、理論上の羽根、また羽根を測定するために使用されるスタイラスを示すデータから発見することができる。

理論上のオフセットと本当のオフセットとの間の差は、羽根が理論から異なる形態に依存する。これを例示するために、４つの場合について以下に説明する。

図８は、羽根がその理論上の場所に対して平行移動される状況を示す。理論上の羽根の場所を、この理論上の羽根上で行われると仮定した場合の試験走査で得られるスタイラスの場所とともに、破線の輪郭で示す。また、羽根の本当の場所を、実際の第１の測定および第２の測定で得られる本当のスタイラスの場所とともに、実線の輪郭で示す。実際の羽根と理論上の羽根の間の唯一の違いはその場所であるため、本当のオフセットと理論上のオフセットは同じである。したがって、第１の測定および第２の測定から導出された交差線に理論上のオフセットを適用することで、羽根の本当の縁部の場所を正確に特定する。

図９は、測定すべき縁部に対して垂直な軸の周りでその理論上の場所に対して羽根が回転される状況を示す。縁部に沿って選択されたあらゆる交差区間で、この場合は、図８に関連して上記で説明および図示した状況に同一であると見なすことができる。したがって、縁部の本当の場所を、その長さに沿って特定することができる。

図１０は、測定すべき縁部に対して平行な軸の周りでその理論上の場所に対して羽根が回転される状況を示す。前述のように、理論上の羽根の場所および実際の羽根の場所が、理論上のスタイラスの場所および実際のスタイラスの場所とともに示されている。この場合、理論上のオフセットを適用する結果、ワークピースの本当の縁部の場所にわずかな誤差が生じることがある。

図１１は、羽根の材料条件が乏しく、たとえばワークピースの寸法が理論上の寸法とは異なる状況を示す。この場合、理論上のオフセットを適用する結果、ワークピースの本当の縁部の場所にわずかな誤差が生じることがある。

図１０および図１１から理解されるように、前述の方法の結果、ワークピースの本当の縁部の場所を判定する際にわずかな誤差が生じることがある。しかし、この段階で判定すべきもののすべてが縁部の近似的な場所であり、その結果、後のステップでこれを使用して縁部の実際の測定を案内することができるため、これは許容可能である。図１０および図１１に示す場合でも、本発明の方法を使用すると、それはそのような縁部場所特定ステップを行わなかった場合より縁部の場所に関して多くの情報を提供するため、より良好な位置が得られる。具体的には、それは、任意の後の走査ステップがうまく実行されることを確実にするように、後の走査ステップでスタイラスが駆動される表面法線に関する情報を判定することを可能にする。

縁部４０６の近似的な場所が判定された後、ステップ３０８で、縁部特徴の正確な測定を実行することが可能である。たとえば、これは、図５に示すようにそれが縁部の頂端４０８全体にわたって前後に掃引するときに縁部４０６の長さに沿ってスタイラス先端部１２２を走査させるようにスタイラス１１８を制御することを伴うことができる。次いで、後のプロセスで、たとえばその精密な場所および／または形状などの羽根４０４の縁部４０６の特定の特性を分析するために、この走査データを記憶および／または使用することができる。理解されるように、縁部の後の測定中に他の技法を使用することもできる。たとえば、縁部の長さに沿って異なる点で、縁部の頂端に関する複数の個別の走査を実行することができる。

理解されるように、コンピュータ２００は、そのような方法に対する命令を記憶し、コントローラ１０２にコマンドを発行することができ、コントローラ１０２は、次いでＣＭＭ１００の様々な適当な部分上のモータを制御してプローブ１１６を動かす。さらに、コントローラ１０２は、ＣＭＭ１００上の様々なエンコーダからの位置データ、またプローブ１１６からのスタイラス偏向データを受け取る。コントローラ１０２は、このデータをコンピュータ２００に渡し、コンピュータ２００は、データを使用して、第１の測定体積５００および第２の測定体積５０２を形成し（ステップ３０２および３０４で）、その後それらを処理して（ステップ３０６）、縁部の場所を特定する。次いで、コンピュータ２００はまた、ステップ３０８で、場所が特定された縁部を使用して適した測定経路を生成し、この場合も、コントローラ１０２に命令を発行して、ステップ３０８で縁部の測定を行う。この場合も、コントローラ１０２は、コンピュータ２００から受け取った命令に従って、ＣＭＭ１００の様々な適当な部分上のモータを適切に制御してプローブ１１６を動かし、縁部を測定する。さらに、コントローラ１０２は、この場合も、ＣＭＭ１００上の様々なエンコーダからの位置データ、またプローブ１１６からのスタイラス偏向データを受け取り、これらのデータをコンピュータ２００に渡す。上記のように、コンピュータ２００は、たとえばその場所および／または形状などの羽根４０４の縁部４０６の特定の特性を分析するために、後のプロセスでその測定データを記憶し、かつ／またはそれを使用することができる。

記載の実施形態では、ステップ３０８の縁部のより正確な測定は、ステップ３０２および３０４で第１の測定体積５００および第２の測定体積５０２を取得したものと同じプローブ１１６およびスタイラス１１８によって実行される。具体的には、これは、較正されたスタイラス先端部１２２を使用して縁部を走査することを伴う。これは、たとえば（図５にスタイラス先端部経路１３０で示すように）スタイラス先端部１２２が縁部４０６の長さに沿って動かされるときに縁部の頂端４０８全体にわたってスタイラス先端部２２を前後に走査させることによって行うことができる。あるいは、たとえば、上記のように、これは、羽根の縁部の長さに沿って個別の場所で、縁部の複数の測定を行うことによって（羽根の頂端４０８全体にわたってプローブを掃引することによって）行うことができる。

理解されるように、ステップ３０８で縁部の正確な測定に使用されるプローブは、ステップ３０２および３０４中に第１の測定および／または第２の測定を取得するために使用されるものと必ずしも同じである必要はない。実際には、完全に異なるタイプのプローブおよび／またはスタイラスを使用することもできる。たとえば、ステップ３０８で、タッチトリガプローブを使用して、縁部の頂端のいずれかの側面上で、縁部に沿って測定体積を取得することもできる。別の実施形態では、非接触プローブを使用して、ステップ３０８で測定を実行することもできる。

上記の実施形態では、スタイラス１１８は、円筒形のシャフト１２０を有する。しかし、理解されるように、これは必ずしも当てはまる必要はなく、本発明は、他の形状のシャフトを用いて実施することもできる。たとえば、図６ａおよび図６ｂはそれぞれ、トランペット状のシャフト１５０および円錐形のシャフト１５２（スタイラス先端部は省略されているが、理解されるように、スタイラスはスタイラス先端部を適切に含むことができる）を使用して取得した第１の一連の測定５１０、５２０および第２の一連の測定５１２、５２２と、そのような形状のシャフトを使用して取得した交差体積５１４、５２４とを示す。理解されるように、交差体積５１４、５２４は、羽根の縁部４０６を発見するために上述したものと同じ方法で使用することができる。

さらに、前述の実施形態では、第１の測定体積および第２の測定体積は、同じプローブおよびスタイラスを使用して取得される。しかし、これは必ずしも当てはまる必要はない。たとえば、プローブヘッド１１４上へ装填されたプローブ１１６および／またはスタイラス１１８は、第１の測定体積を取得することと第２の測定体積とを取得することとの間で変化させることができ、実際には、第１の測定体積を取得するために使用されるスタイラスシャフトの長さおよび／または形状は、第２の測定体積を取得するために使用されるものとは異なることができる。

前述の実施形態では、スタイラス１１８および羽根４０４の相対的な向きは、第１の測定体積５００を取得することと第２の測定体積５０２を取得することとの間で変化される。しかし、これは必ずしも当てはまる必要はなく、たとえば、図７に示すように、スタイラスシャフト１５２の形状（この実施形態では、円錐形）は、スタイラス１１８の向きを変えることなく、第１の測定体積および第２の測定体積（図７には図示せず）を取得することを可能にする。

前述の実施形態では、第１の測定体積５００は、縁部の頂端４０８の第１の側面上で取得され、第２の測定体積５０２は、縁部の頂端４０８の第２の側面上で取得される。しかし、これは必ずしも当てはまる必要はない。たとえば、図１２ａおよび図１２ｂに示すように、縁部の頂端４０８の同じ側面上で、第１の測定体積５３０および第２の測定体積５３２を取得することができる。これはやはり、交差体積５３４を提供する。この実施形態は、羽根の回転方向が知られているときに縁部の平行移動位置の場所を特定するのに特に有用になる可能性がある。

前述の実施形態では、第１の一連の測定および第２の一連の測定は、第１の測定体積５００および第２の測定体積５０２を含む。しかし、これは必ずしも当てはまる必要はない。たとえば、図１３を参照すると、第１の一連の測定および第２の一連の測定は、第１の測定「バンド」または「リボン」６００および第２の測定「バンド」または「リボン」６０２を含むことができる。この実施形態では、一連の測定における測定データを生成するために、その外形ではなくシャフト１２０の軸の場所に関する知識が使用される。したがって、この実施形態では、第１の測定バンド６００と第２の測定バンド６０２は、線６０４に沿って交差する。この交差線は、縁部の場所を識別するために上記のものと同じ方法で使用することができる。

理解されるように、第１の一連の測定と第２の一連の測定が交差するが、これは必ずしも、第１の一連の測定内の個々の可能な接触点範囲が第２の一連の測定内の個々の可能な接触点範囲と交差することを意味する必要はない。たとえば、図１４に示すように、縁部の第１の側面上で、縁部の長さに沿って個別の場所で３つの別個の可能な接触点範囲が取得され（たとえば、タッチトリガプローブによって、またはアナログ走査プローブを使用する縁部の走査の出力から取得される）、第１の一連の測定を形成する（枠６００で示す）。図示を助けるために、図１４には、羽根の長さに沿って横断面位置（ｂ）、（ｄ）、および（ｆ）でこれらの３つの測定範囲が得られたことを示すように印が付けられている。これらの３つの個別の可能な接触点範囲は、細かい破線６０６によって示されている。さらに、縁部の第２の側面上で、縁部の長さに沿って個別の点で３つの可能な接触点範囲が取得され（たとえば、タッチトリガプローブによって取得される）、第２の一連の測定を形成する（枠６０２で示す）。これらの３つの個別の可能な接触点範囲は、粗い破線６０８によって示されている。図示を助けるために、図１４には、羽根の長さに沿って横断面位置（ａ）、（ｃ）、および（ｅ）でこれらの３つの測定範囲が得られたことを示すように印が付けられている。見て取ることができるように、第１の一連の測定で取得したどの個々の測定範囲も、第２の一連の測定で取得した個々の測定範囲と交差しない。それにもかかわらず、第１の一連の測定と第２の一連の測定（これらの個別の可能な接触点測定範囲によって画定される）は、羽根の長さに沿って点（ｂ）と点（ｅ）との間で重複および交差する（第１の一連の測定と第２の一連の測定が交差する線は、線６０４によって示されている）。したがって、この場合、第１の一連の測定と第２の一連の測定との間のそれらの交差点を発見するように、羽根の長さに沿って共通の長手方向の位置に対して、それぞれの一連の測定内の測定範囲を外挿することができる。

さらに、前述の実施形態では、縁部は、２つの測定（または、一連の測定）間の交差点（または、線）からの「理論上のオフセット」を適用することによって発見される。しかし、測定データを使用して縁部の場所を特定する他の方法もある。たとえば、最良適合方法を使用して、縁部の場所を特定することができる。たとえば、図１５（ａ）を参照すると、モデルが体積に接触しなければならないという制約に基づいて、羽根のコンピュータモデルに対する最良適合を実行するアルゴリズムに、シャフトによって描かれる体積（またはたとえば、中心線）を入力することができる。最良適合アルゴリズムは、その６つの自由度のいずれかまたはすべてにおいて、モデルの位置および向きを最適化することができる。それはまた、コンピュータモデルの理論上の材料条件からの材料条件の可能な変動を考慮に入れることができる。そのような最良適合アルゴリズムは当業者には知られており、最適化として知られている数学の部門が確立されている。理解されるように、アルゴリズムに提供できるデータが多ければ多いほど、適合がより良好になる可能性が高い。したがって、様々な向きでスタイラスを用いて羽根縁部を走査することが望ましいことがあり、たとえば図１５（ｂ）は、３つの走査が行われた場合に描かれる体積を示す。

前述の実施形態では、第１の一連の測定と第２の一連の測定は互いに交差する。しかし、これは必ずしも当てはまる必要はなく、たとえば第１の一連の測定および第２の一連の測定を使用して縁部の場所を判定するために最良適合方法が使用される場合である。たとえば、図１４を参照すると、最良適合アルゴリズムを使用して、互いに個々に交差しない２つの点、たとえば点（ａ）および（ｆ）で取得した測定のみからまっすぐな縁部の場所を判定することができる。

記載の実施形態では、第１の一連の測定および第２の一連の測定について、２つの個別の測定手順、たとえば羽根の２つの個別の走査を実行することによって取得されたものとして説明されている。しかし、これは必ずしも当てはまる必要はない。たとえば、第１の一連の測定および第２の一連の測定は、羽根の１つの連続する走査を実行することによって取得することができ、これは、一方の方向に羽根の長さに沿ってプローブを走査し、次いで他方の方向に羽根の長さに沿って戻るという少なくとも１つのサイクルを含む。理解されるように、プローブおよび羽根の位置／向きは、個別のステップで、かつ／または連続して変化させることができる。

前述の実施形態では、場所を特定すべき特徴の近似的な形状および／または寸法が仮定された。しかし、これは必ずしも当てはまる必要はない。たとえば、測定を使用して、実質上知られていない形状および／または寸法の一部の形状および／または寸法を発見することができる（一般に、「知られていない部分の走査」と呼ばれる）。部分の各測定は、可能な接触点範囲を有するが、複数の測定を使用して、どれが場合によっては有効であるか、およびどれが明確に無効な接触点であるかを識別することができ、したがって、複数の測定から特徴の画像またはモデルを構築することが可能になる。異なる測定が交わりまたは交差する点は、有効な接触点と無効な接触点との間の境界を画定することができる。したがって、有効な接触点は、それぞれの異なる測定の可能な接触点の部分集合を含むことができる。たとえば、図１５（ａ）を参照すると、それらの２つの測定のみから、物体の横断面形状および寸法は、２つの測定間の三角形の領域、すなわち有効な接触点によって画定される境界内に含むことができる形状になるはずであると判定することができる。図１５（ｂ）を参照すると、別の測定を追加することで、物体の実際の形状を判定するために使用できるより多くの情報が加えられることを見て取ることができる。理解されるように、取得される測定が多ければ多いほど、取得できる物体に関する形状および寸法情報の分解能がより高くなる。そのような方法は、たとえばタッチトリガプローブを使用して、特徴に関する複数の個別の点を得ることによって実施することができる。理解されるように、そのような方法は、アナログ走査プローブを使用して実行することができる。たとえば、アナログ走査プローブは、特徴の長さに沿って１つの点で、特徴全体にわたって引き回すことができる。任意選択で、方法は、スタイラスシャフトと特徴との間の異なる角度で（たとえば、特徴の長さに沿って延びる軸の周りで）特徴に沿って複数回（たとえば、前後に）スタイラスシャフトを走査させることを含むことができる。

図１５（ｃ）は、アナログ走査プローブが５つの異なる角度方向で羽根の長さに沿って掃引されたそのような方法を示し、図１５（ｃ）は、羽根に沿った異なる掃引に対する羽根の長さに沿った１つの点における羽根の位置を示す。これは、たとえば異なる角度方向で複数の個別の掃引を実行することによって、またはたとえば、羽根に連続して接触したまま本質的に羽根の長さに沿ってシャフトを前後に擦ることによって実現することもできるはずである（角度方向は、各通過終了時に変化させることができ、またはたとえば、連続して変化させることができる）。見て取れるように、これは、羽根の長さに沿って各点に対してはるかに多数の測定を提供し、それによって、特徴の実際の形状により正確に類似するまで有効な接触点範囲を低減させることを可能にする。すなわち、５つの異なる測定に対する有効な接触点によって画定される境界または輪郭は、羽根の縁部のものに密接に類似する形状を有する。

複数の異なる走査から有効な接触点を使用できると判定することに基づいて、アーティファクトの場所を特定し、その形状および寸法を判定する前述の技法について、知られていない部分を走査することに関して説明されているが、理解されるように、そのような技法は、測定すべきアーティファクトの公称の形状が知られているときでも使用することができる。この場合、アーティファクトの公称モデルを使用して、アナログ走査プローブおよびアーティファクトの動きの相対的な進路を判定することができる。有効な走査点に基づいて（たとえば、対応して）測定された寸法／形状データと予期される公称モデルとを比較して、公称モデルからのあらゆる逸脱を判定することができる。

本発明を実施するためにプローブから取得した測定データを記録するには、様々な適当な方法がある。たとえば、前述の実施形態の多くでは、走査に沿って一連の位置に対してスタイラス体積データが記録されることが示唆されている。実際の体積データを記録することができ、あるいは、体積データをそこから判定できるプローブに関するデータを記録することができる。たとえば、スタイラス位置およびスタイラス向き情報を記録することができる。具体的には、たとえば、スタイラス向き情報は、プローブがその上に取り付けられる関節ヘッドの回転可能部分（複数可）の角度（複数可）の形態で記録することができる。スタイラス向き情報は、ベクトルとして記録することができる。スタイラス位置は、記録されたスタイラス先端部位置から判定することができる。任意選択で、クイル位置およびスタイラス先端部オフセット位置情報を記録することができる。

記載の実施形態では、座標位置決め機械は、直列ＣＭＭである（すなわち、３つの独立した直交運動軸によって３つの線形自由度が提供される）。しかし、理解されるように、本発明はまた、並列ＣＭＭ、ロボットアームなど、他のタイプの座標位置決め機械の動きを制御するために使用することもできる。本発明はまた、専用のＣＭＭだけではなく、工作機械などの座標位置決め機械とともに使用することができる。さらに、理解されるように、本発明はまた、デカルト座標位置決め機械および、極座標および球面座標位置決め機械などの非デカルト座標位置決め機械とともに使用するのに適している。

前述の実施形態では、プローブは、固定の位置で保持される部分に対して動かされ、かつ／または向きが変えられる。しかし、理解されるように、これは必ずしも当てはまる必要はなく、たとえばその部分は、ヘッドと同様に、またはヘッドの代わりに、動かし／向きを変えることができる。たとえば、部分は、摺動台および／または回転台上に取り付けることができる。

前述の実施形態は、ブリスクの羽根に関する。しかし、理解されるように、これは必ずしも当てはまる必要はなく、理解されるように、本発明は、他のタイプの特徴およびアーティファクトにも等しく適用可能である。

Claims (19)

1. 物体の特徴の場所を特定する方法であって、
   位置決め装置上に取り付けられた接触プローブのスタイラスを前記物体に接触させて前記物体の少なくとも第１の測定および第２の測定を取得するステップであって、各測定は、前記スタイラスの長さに沿った前記物体と前記スタイラスの一部との間の可能な接触点範囲をもたらし、したがって本質的に、前記長さに沿って前記物体の場所に不確実性を含む、取得するステップと、
   前記少なくとも第１の測定および第２の測定に関連付けられた、知られているスタイラスの向きに関連する情報を使用することを含めて、前記少なくとも第１の測定および第２の測定を使用して、前記不確実性の程度を少なくとも低減させるステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 前記第２の測定を取得するために使用される前記接触プローブは、前記第１の測定を取得するために使用されるものと同じであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記接触プローブと前記物体との間の相対的な角度方向は、前記第１の測定および第２の測定で異なることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記スタイラスはスタイラスシャフトおよびスタイラス先端部を備え、前記第１の測定および第２の測定の少なくとも１つは、前記スタイラスシャフトを前記物体に接触させることによって取得されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 少なくとも前記スタイラスシャフトのうち前記物体に接触する部分の横断面は、実質上円形であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 続いて前記特徴の識別された場所を使用して、測定プローブを用いて前記特徴の少なくとも一部の前記測定を案内するステップを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記スタイラス先端部は、前記特徴の前記少なくとも一部を測定するために使用されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. 続いて前記特徴の前記少なくとも一部を測定するために使用される前記測定プローブは、前記第１の測定および第２の測定の少なくとも１つを取得するために使用されたものと同じプローブであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記第１の測定は前記特徴の第１の側面上で行われ、前記第２の測定は前記特徴の第２の側面上で行われることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記特徴の前記第１の側面上の第１の一連の測定および前記特徴の前記第２の側面上の第２の一連の測定を取得するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記第１の一連の測定および第２の一連の測定の少なくとも１つは、前記特徴の前記長さに沿って前記接触プローブを走査させることによって取得されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１の一連の測定と第２の一連の測定は交差し、前記第１の一連の測定と第２の一連の測定の前記交差は、前記特徴の少なくとも一部の場所を識別するために使用されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記特徴の場所は、前記物体の少なくとも一部のモデルを前記第１の測定および第２の測定に適合させることによって識別されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記特徴は、物体の縁部、特に羽根の縁部を含むことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記少なくとも第１の測定と第２の測定は交差し、前記不確実性の程度を低減させるステップは、前記交差における点に基づいて、前記少なくとも第１の測定および第２の測定について前記可能な接触点範囲を有効な接触点範囲まで縮小するステップと、前記有効な接触点範囲に基づいて、前記特徴の少なくとも区間の形状および／または寸法を判定するステップとを含むことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 物体の特徴の場所を特定する装置であって、座標位置決め装置上に取り付けられた、スタイラスを有する接触プローブを備え、
    前記装置は、位置決め装置上に取り付けられた前記接触プローブの前記スタイラスを物体に接触させて、前記物体の少なくとも第１の測定および第２の測定を取得するように構成され、
    各測定は、前記スタイラスの長さに沿った前記物体と前記スタイラスの一部との間の可能な接触点範囲をもたらし、したがって本質的に、前記長さに沿って前記物体の場所に不確実性を含み、
    前記装置は、前記少なくとも第１の測定および第２の測定に関連付けられた、スタイラスの向きに関連する情報を使用することによって、前記少なくとも第１の測定および第２の測定を使用して、前記不確実性の程度を少なくとも低減させるように構成されることを特徴とする装置。
17. 物体の場所を特定する方法であって、
    接触プローブのスタイラスと前記物体との間の可能な接触点範囲をもたらす少なくとも第１の測定を行い、従って本質的に、前記スタイラスの長さに沿って前記物体の場所に不確実性を含む、測定を行うステップと、
    前記接触プローブのスタイラスと前記物体との間の可能な接触点範囲をもたらす異なる第２の測定もまた、前記少なくとも第１の測定および第２の測定に関連付けられた、知られているスタイラスの向きに関連する情報と使用して、前記不確実性の程度を減少させるステップと
    を含むことを特徴とする方法。
18. プロセッサに実行されるときに前記請求項１乃至１５あるいは１７のいずれかに記載の方法をプロセッサに実行させる命令を含むコンピュータプログラムコード。
19. 請求項１８に記載のコンピュータプラグラムコードを含むコンピュータ可読記録媒体。

Images