JP7050247B2 - 異常検出方法及び三次元測定器 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る三次元測定器を示す図(斜視図及びブロック図)である。なお、以下の説明では、3次元直交座標系を用いて説明する。
まず、測定器本体10について説明する。測定器本体10は、プローブ22(スタイラス24を含む。)の先端に形成された測定子26を、被測定物に接触させて走査させることにより、非接触物の形状(輪郭)及び寸法等を測定する装置である。
次に、制御装置100について説明する。制御装置100は、操作部104からの操作入力に応じて測定器本体10に指令を送信して、測定器本体10による被測定物の測定及び測定子26の校正を行う。制御装置100は、パーソナルコンピュータにより構成されていてもよい。
次に、本実施形態に係る三次元測定器1における異常検出方法について説明する。
測定子26の摩耗と測定子26への異物の付着が同時に発生した場合、固定の許容値を用いた異常の有無の判定では、測定子26の異常が発生したことを検出することができない場合が生じ得る。このため、本実施形態に係る異常検出方法では、測定子26の摩耗状況を考慮して、測定子26に異常があるか否かを判定するための異常判定しきい値を算出して更新する(以下、処理Aという。)。これにより、測定子26の摩耗と測定子26への異物の付着が同時に発生した場合であっても、測定子26の異常を検出することが可能になる。
また、一般に、測定子26の摩耗に起因する測定子26の直径(スタイラス径)の変化(減少)は徐々に進行する。これに対して、異物の付着に起因するスタイラス径の測定値の変化(増加)の割合の絶対値は、測定子26の継続使用による摩耗に起因するスタイラス径の測定値の変化(減少)の割合の絶対値と比較して大きくなる。
以下、本実施形態に係る異常検出方法について、図2及び図3を参照して具体的に説明する。図2及び図3は、本発明の一実施形態に係る三次元測定器における異常検出方法を示すフローチャートである。
まず、測定子26の摩耗を考慮した異常判定しきい値の算出(処理A)について説明する。
・スタイラス径:StyDia'(i)
・校正を行った時の総プロービング回数:PrbCnt'(i)
・校正を行った回数:n’
次に、スタイラス径の判定上限値PreHiStyDia及び判定下限値PreLoStyDiaを算出する(ステップS16)。まず、プロービングが繰り返されて測定子26の表面が摩耗することに起因するスタイラス径の変化の予測線を算出する(予測工程)。
PreLoStyDia=PreStyDia-ΔLoStyDiaLimit …(2)
なお、1回目の校正(n’=1)の場合又は継続使用に起因する摩耗を無視することができる場合(プロービング回数が比較的少ない場合)には、式(3)及び式(4)に示すように、スタイラス径の測定値に対してΔHiStyDiaLimit及びΔLoStyDiaLimitをそれぞれ加算及び減算した値を判定上限値PreHiStyDia及び判定下限値PreLoStyDiaとして用いることができる。
PreLoStyDia=PrbCnt(1)-ΔLoStyDiaLimit …(4)
図4では、各校正時点における判定上限値PreHiStyDia及び判定下限値PreLoStyDiaを結んだ線をそれぞれLU及びLLとして示している。
次に、測定子26の直径の測定値の変化の割合に基づく異常の検出(処理B)について説明する。処理Bでは、処理装置102は、測定子26の異常が、異物の付着に起因するものであるのか、又は測定子26の破損に起因するものであるのかを判定して、表示装置108を用いてユーザーに通知する。
・スタイラス径:StyDia'(i)
・校正を行った時の総プロービング回数:PrbCnt'(i)
・校正を行った回数:n’(n’>2)
・スタイラス径の判定上限値:PreHiStyDia
・スタイラス径の判定下限値:PreLoStyDia
・回帰直線L1の傾き:a
・回帰直線L1の切片(初期値):b
本実施形態では、処理装置102は、この測定子26の直径の測定値の変化の割合に着目して、測定子26の異常が異物の付着に起因するものであるのか、又は測定子26の破損に起因するものであるのかを判定する。処理装置102は、ステップS12において記憶装置106から取得したしきい値情報から下記の情報を取得する。
・異物判定しきい角度:HiRadLimit(第1のしきい角度)
・スタイラス破損判定しきい角度:LoRadLimit(第2のしきい角度)
異物判定しきい角度HiRadLimitは、スタイラス径の変化が異物の付着に起因するものであるか否かを判定に用いられるしきい値であり、スタイラス破損判定しきい角度LoRadLimitは、スタイラス径の変化が測定子26の破損に起因するものであるか否かを判定するために用いられるしきい値である。
・しきい角度算出基準:RefPosDis
しきい角度算出基準:RefPosDisは、回帰直線L1からの点γの乖離の度合の判定の基準となる点βを決定するときに用いられる値である(式(6)参照)。
(xβ,yβ)=(PrbCnt'(n')-RefPosDis, a*{PrbCnt'(n')-RefPosDis}+b) …(6)
(xγ,yγ)=(PrbCnt'(n'), StyDia'(n')) …(7)
次に、点βを始点とし、点αを終点とするベクトル、及び点βを始点とし、点γを終点とするベクトルを、それぞれ数3及び数4により求める。
Claims (7)
- 被測定物に接触させて前記被測定物の測定を行うための測定子の異常を検出する異常検出方法であって、
前記測定子を用いて、前記測定子の校正用のゲージの測定の結果を取得する校正工程と、
前記校正用のゲージの測定の結果に基づいて前記測定子の摩耗状況を予測する予測工程と、
前記測定子の摩耗状況の予測の結果に基づいて、前記測定子の異常の有無を判定するためのしきい値を算出する算出工程と、
前記校正用のゲージの測定の結果と前記算出したしきい値に基づいて、前記測定子の異常の有無の判定を行う第1の判定工程と、
を備える異常検出方法。 - 前記予測工程では、前記測定子の直径の予測値を算出し、
前記算出工程では、前記測定子の直径の予測値に、あらかじめ定められたしきい値を加算及び減算することにより、前記測定子の異常の有無を判定するための判定上限値及び判定下限値をそれぞれ算出する、請求項1記載の異常検出方法。 - 前記第1の判定工程では、前記校正用のゲージの測定の結果から求められた前記測定子の直径の測定値が前記判定上限値以上の場合に、前記測定子に異物が付着したと判定し、前記測定値が前記判定下限値以下の場合に、前記測定子が摩耗又は破損したと判定する、請求項2記載の異常検出方法。
- 前記校正用のゲージの測定の結果から求められた前記測定子の直径の測定値の、前記測定子の摩耗状況の予測からの乖離の度合を示すパラメータを算出し、前記パラメータを用いて、前記測定子の異常の有無の判定を行う第2の判定工程を更に備える請求項1から3のいずれか1項記載の異常検出方法。
- 前記第2の判定工程は、
第1の時点における前記測定子の直径の測定値を示す点と、前記第1の時点よりも前の第2の時点における前記測定子の直径の値を示す点とを結ぶ線分と、前記第1の時点における前記測定子の直径の予測値を示す点と、前記第2の時点における前記測定子の直径の値を示す点とを結ぶ線分とがなす乖離角を、前記パラメータとして算出し、
前記測定値が前記予測値以上の場合であって、かつ、前記乖離角が第1のしきい角度以上の場合に、前記測定子に異物が付着したと判定し、前記測定値が前記予測値よりも小さい場合であって、かつ、前記乖離角が第2のしきい角度以上の場合に、前記測定子が摩耗又は破損したと判定する、請求項4記載の異常検出方法。 - 被測定物に接触させて前記被測定物の測定を行うための測定子と、
前記測定子を用いて行った校正用のゲージの測定の結果に基づいて前記測定子の摩耗状況を予測し、前記測定子の摩耗状況の予測の結果に基づいて、前記測定子の異常の有無を判定するためのしきい値を算出し、前記校正用のゲージの測定の結果と前記算出したしきい値に基づいて、前記測定子の異常の有無の判定を行う処理装置と、
を備える三次元測定器。 - 前記処理装置は、前記校正用のゲージの測定の結果から求められた前記測定子の直径の測定値の、前記測定子の摩耗状況の予測からの乖離の度合を示すパラメータを算出し、前記パラメータを用いて、前記測定子の異常の有無の判定を行う、請求項6記載の三次元測定器。
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