JPH08210837A - 三次元座標測定機の回転角度誤差補正におけるプローブ位置ベクトル算出装置 - Google Patents
三次元座標測定機の回転角度誤差補正におけるプローブ位置ベクトル算出装置Info
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- JPH08210837A JPH08210837A JP4236395A JP4236395A JPH08210837A JP H08210837 A JPH08210837 A JP H08210837A JP 4236395 A JP4236395 A JP 4236395A JP 4236395 A JP4236395 A JP 4236395A JP H08210837 A JPH08210837 A JP H08210837A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 三次元座標測定機の回転角度誤差補正におい
て、プローブ位置ベクトルを容易に短時間で求めること
ができるプローブ位置ベクトル算出装置を提供する。 【構成】 ３軸方向の回転角度誤差補正機能を有すると
ともに座標値の絶対原点１９を備えた三次元座標測定機
のテーブル１２に、絶対原点１９からの座標値が既知の
メネジ１２ａを設け、基準球中心高さＨが既知で基準球
２２のほぼ真下に取り付けネジ２３が設けられた基準ゲ
ージ２０をメネジ１２ａに固定する。これによって、絶
対原点１９からの基準球２２の中心２２ａの座標値が特
定されるので、基準球２２を、先端が球形の測定子を有
するプローブ１８で４点以上測定すると、プローブ取付
部１７の補正基準点１７ａに対するプローブ１８の測定
子先端球の中心１８ａの位置ベクトル（プローブ位置ベ
クトル）が算出される。
て、プローブ位置ベクトルを容易に短時間で求めること
ができるプローブ位置ベクトル算出装置を提供する。 【構成】 ３軸方向の回転角度誤差補正機能を有すると
ともに座標値の絶対原点１９を備えた三次元座標測定機
のテーブル１２に、絶対原点１９からの座標値が既知の
メネジ１２ａを設け、基準球中心高さＨが既知で基準球
２２のほぼ真下に取り付けネジ２３が設けられた基準ゲ
ージ２０をメネジ１２ａに固定する。これによって、絶
対原点１９からの基準球２２の中心２２ａの座標値が特
定されるので、基準球２２を、先端が球形の測定子を有
するプローブ１８で４点以上測定すると、プローブ取付
部１７の補正基準点１７ａに対するプローブ１８の測定
子先端球の中心１８ａの位置ベクトル（プローブ位置ベ
クトル）が算出される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は互いに直交する３軸方向
にプローブを移動自在に支持し、ワークの形状寸法を測
定する三次元座標測定機に係わり、特に、その運動精度
の回転角度誤差を補正する場合において、プローブ取付
部に設定された補正基準点に対するプローブの測定子先
端球の中心の位置ベクトル（距離及び方向で、本明細書
ではこれを「プローブ位置ベクトル」と称す）算出装置
に関する。
にプローブを移動自在に支持し、ワークの形状寸法を測
定する三次元座標測定機に係わり、特に、その運動精度
の回転角度誤差を補正する場合において、プローブ取付
部に設定された補正基準点に対するプローブの測定子先
端球の中心の位置ベクトル（距離及び方向で、本明細書
ではこれを「プローブ位置ベクトル」と称す）算出装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】三次元座標測定機はプローブを互いに直
交する３軸方向に移動自在に支持するとともに、プロー
ブの座標位置を検出する位置検出手段を各軸に備え、ワ
ークの測定位置にプローブを当接したときのプローブの
座標位置のデータを演算することによって、ワークの形
状寸法を測定する。
交する３軸方向に移動自在に支持するとともに、プロー
ブの座標位置を検出する位置検出手段を各軸に備え、ワ
ークの測定位置にプローブを当接したときのプローブの
座標位置のデータを演算することによって、ワークの形
状寸法を測定する。
【０００３】図３に三次元座標測定機の一例の斜視図を
示す。図３に示す三次元座標測定機１０はブリッジ移動
形でモータ駆動の三次元座標測定機である。三次元座標
測定機１０には、架台１１の上にテーブル１２が載置さ
れるとともに、テーブル１２の両側に右Ｙキャリッジ１
４ａと左Ｙキャリッジ１４ｂが立設され、右Ｙキャリッ
ジ１４ａと左Ｙキャリッジ１４ｂの上部がＸガイド１４
ｃで連結されてブリッジ１４が構成されている。テーブ
ル１２の両側の上面には上下方向（以下、「Ｚ軸方向」
という）の摺動面が、Ｙ軸案内駆動部１３にはＸ軸方向
（水平方向）の摺動面が各々Ｙ軸方向（Ｘ軸方向と直角
な水平方向）に形成され、右Ｙキャリッジ１４ａと左Ｙ
キャリッジ１４ｂの下部にはこれに対抗するエアベアリ
ングが設けられている。ブリッジ１４はＺ軸方向とＸ軸
方向を拘束されながらＹ軸方向に移動自在となってい
る。
示す。図３に示す三次元座標測定機１０はブリッジ移動
形でモータ駆動の三次元座標測定機である。三次元座標
測定機１０には、架台１１の上にテーブル１２が載置さ
れるとともに、テーブル１２の両側に右Ｙキャリッジ１
４ａと左Ｙキャリッジ１４ｂが立設され、右Ｙキャリッ
ジ１４ａと左Ｙキャリッジ１４ｂの上部がＸガイド１４
ｃで連結されてブリッジ１４が構成されている。テーブ
ル１２の両側の上面には上下方向（以下、「Ｚ軸方向」
という）の摺動面が、Ｙ軸案内駆動部１３にはＸ軸方向
（水平方向）の摺動面が各々Ｙ軸方向（Ｘ軸方向と直角
な水平方向）に形成され、右Ｙキャリッジ１４ａと左Ｙ
キャリッジ１４ｂの下部にはこれに対抗するエアベアリ
ングが設けられている。ブリッジ１４はＺ軸方向とＸ軸
方向を拘束されながらＹ軸方向に移動自在となってい
る。
【０００４】また、Ｘガイド１４ｃにはＹ軸方向とＺ軸
方向の摺動面が各々Ｘ軸方向に形成され、エアベアリン
グが内蔵されたＸキャリッジ１５がＹ軸方向とＺ軸方向
を拘束されながらＸ軸方向に移動自在に設けられてい
る。さらに、Ｘキャリッジ１５にはＺ軸方向案内用のエ
アベアリングも内蔵されており、これに沿ってＺスピン
ドル１６がＺ軸方向に移動自在に設けられている。Ｚス
ピンドル１６の下端にはプローブ取付部１７が固着さ
れ、プローブ取付部１７にプローブ１８が取り付けられ
ている。
方向の摺動面が各々Ｘ軸方向に形成され、エアベアリン
グが内蔵されたＸキャリッジ１５がＹ軸方向とＺ軸方向
を拘束されながらＸ軸方向に移動自在に設けられてい
る。さらに、Ｘキャリッジ１５にはＺ軸方向案内用のエ
アベアリングも内蔵されており、これに沿ってＺスピン
ドル１６がＺ軸方向に移動自在に設けられている。Ｚス
ピンドル１６の下端にはプローブ取付部１７が固着さ
れ、プローブ取付部１７にプローブ１８が取り付けられ
ている。
【０００５】これによって、プローブ１８はＸＹＺの３
軸方向に移動自在となり、各軸に設けられた駆動機構に
よってモータ駆動（コンピュータによる自動制御駆動や
ジョイスティック操作による駆動）がされる。さらに、
テーブル１２の右側にはＹ軸方向、Ｘガイド１４ｃには
Ｘ軸方向、Ｚスピンドル１６にはＺ軸方向スケールが各
々設けられ、右Ｙキャリッジ１４ａにはＹ軸方向の検出
ヘッド、Ｘキャリッジ１５にはＸ軸方向およびＺ軸方向
の検出ヘッドが取り付けられていて、プローブ１８の三
次元座標位置を検出する（いずれも図示省略）。なお、
本明細書でいう「プローブ」はワークの測定位置にプロ
ーブを当接したときに電気信号が発生する電子プローブ
である。
軸方向に移動自在となり、各軸に設けられた駆動機構に
よってモータ駆動（コンピュータによる自動制御駆動や
ジョイスティック操作による駆動）がされる。さらに、
テーブル１２の右側にはＹ軸方向、Ｘガイド１４ｃには
Ｘ軸方向、Ｚスピンドル１６にはＺ軸方向スケールが各
々設けられ、右Ｙキャリッジ１４ａにはＹ軸方向の検出
ヘッド、Ｘキャリッジ１５にはＸ軸方向およびＺ軸方向
の検出ヘッドが取り付けられていて、プローブ１８の三
次元座標位置を検出する（いずれも図示省略）。なお、
本明細書でいう「プローブ」はワークの測定位置にプロ
ーブを当接したときに電気信号が発生する電子プローブ
である。
【０００６】三次元座標測定機はこのように構成されて
いるが、三次元座標測定機の測定精度に影響を与える要
素の１つとして各軸の案内機構の運動精度（指示精度・
真直度・直角度・ピッチング・ヨーイング・ローリン
グ）がある。そこで、測定精度を向上するために、スケ
ール精度の向上や案内構造材・案内機構の改良等、物理
的な対策が行われているが、物理的な対策では高価にな
りがちであるため、あるいは、さらに運動精度を向上さ
せるために、近年、ソフトウェアで運動精度を補正する
方法が増加している。本発明は、このうちピッチング・
ヨーイング・ローリング（以下まとめて「回転角度誤
差」という）についてソフトウェアで補正する装置に関
するものである。
いるが、三次元座標測定機の測定精度に影響を与える要
素の１つとして各軸の案内機構の運動精度（指示精度・
真直度・直角度・ピッチング・ヨーイング・ローリン
グ）がある。そこで、測定精度を向上するために、スケ
ール精度の向上や案内構造材・案内機構の改良等、物理
的な対策が行われているが、物理的な対策では高価にな
りがちであるため、あるいは、さらに運動精度を向上さ
せるために、近年、ソフトウェアで運動精度を補正する
方法が増加している。本発明は、このうちピッチング・
ヨーイング・ローリング（以下まとめて「回転角度誤
差」という）についてソフトウェアで補正する装置に関
するものである。
【０００７】回転角度誤差をソフトウェアで補正するに
は、まず、各種の測定器を用いて、Ｚスピンドル１６下
端のプローブ取付部１７の特定の点（補正基準点１７
ａ）におけるＸＹＺ３軸方向各々の回転角度誤差を、測
定空間全体にわたって所定の測定間隔ごとに求め記憶す
る。この場合、回転角度誤差は角度であり、必要なのは
プローブ１８の測定子先端球の位置における補正である
ので、あらかじめ補正基準点１７ａに対するプローブ１
８の測定子先端球の中心１８ａの位置ベクトルを求めて
おく必要がある。
は、まず、各種の測定器を用いて、Ｚスピンドル１６下
端のプローブ取付部１７の特定の点（補正基準点１７
ａ）におけるＸＹＺ３軸方向各々の回転角度誤差を、測
定空間全体にわたって所定の測定間隔ごとに求め記憶す
る。この場合、回転角度誤差は角度であり、必要なのは
プローブ１８の測定子先端球の位置における補正である
ので、あらかじめ補正基準点１７ａに対するプローブ１
８の測定子先端球の中心１８ａの位置ベクトルを求めて
おく必要がある。
【０００８】そこで、ワーク測定に使用するプローブ１
８ごとに、プローブ位置ベクトルを次に述べる方法で算
出して記憶した後、ワークを測定する。これによって、
補正基準点１７ａにおける回転角度誤差とプローブ位置
ベクトルから補正値が計算され、補正値が測定データに
加算または測定データから減算されて測定値が算出され
る。図４はこれを説明するために簡易的にＸＺ２次元に
ついての補正例を示したもので、補正基準点１７ａにお
ける回転角度誤差をα、プローブ長さがＳ、ＳのＸ軸方
向成分がＢｘ、Ｚ軸方向成分がＢｚ、補正後の補正基準
点１７ａからのＸ軸方向距離がＣｘ、Ｚ軸方向距離がＣ
ｚである。
８ごとに、プローブ位置ベクトルを次に述べる方法で算
出して記憶した後、ワークを測定する。これによって、
補正基準点１７ａにおける回転角度誤差とプローブ位置
ベクトルから補正値が計算され、補正値が測定データに
加算または測定データから減算されて測定値が算出され
る。図４はこれを説明するために簡易的にＸＺ２次元に
ついての補正例を示したもので、補正基準点１７ａにお
ける回転角度誤差をα、プローブ長さがＳ、ＳのＸ軸方
向成分がＢｘ、Ｚ軸方向成分がＢｚ、補正後の補正基準
点１７ａからのＸ軸方向距離がＣｘ、Ｚ軸方向距離がＣ
ｚである。
【０００９】次に、従来のプローブ位置ベクトル算出方
法の２つの例を説明する。図５に示す第１の方法では、
Ｚスピンドル１６下端のプローブ取付部１７の下面の中
央が補正基準点１７ａになっている。また、取付台２１
に基準球２２が固着されて構成された基準ゲージ２０が
テーブル１２に固定されている。ただし、図５は簡易的
にＸＺ２次元で表しており、紙面と直角方向がＹ軸方向
となる。したがって、以下に記述するＹ軸方向の値につ
いても図示を省略している。
法の２つの例を説明する。図５に示す第１の方法では、
Ｚスピンドル１６下端のプローブ取付部１７の下面の中
央が補正基準点１７ａになっている。また、取付台２１
に基準球２２が固着されて構成された基準ゲージ２０が
テーブル１２に固定されている。ただし、図５は簡易的
にＸＺ２次元で表しており、紙面と直角方向がＹ軸方向
となる。したがって、以下に記述するＹ軸方向の値につ
いても図示を省略している。
【００１０】この状態から、まず、プローブ取付部１７
に取付面から測定子先端球の中心４１ａまでの長さＰ
（この場合は、プローブ取付部１７と測定子先端球の中
心４１ａのＸＹ軸方向座標値がほぼ一致しているので、
プローブ位置ベクトルの値はＺ軸方向のみでよい）が既
知のプローブ４１を取り付け、プローブ４１で基準球２
２を４点以上を測定する。
に取付面から測定子先端球の中心４１ａまでの長さＰ
（この場合は、プローブ取付部１７と測定子先端球の中
心４１ａのＸＹ軸方向座標値がほぼ一致しているので、
プローブ位置ベクトルの値はＺ軸方向のみでよい）が既
知のプローブ４１を取り付け、プローブ４１で基準球２
２を４点以上を測定する。
【００１１】基準球２２を４点以上を測定すると、三次
元座標測定機の座標値の絶対原点１９からの補正基準点
１７ａのＸ軸座標値、Ｙ軸座標値及びＺ軸座標値（以
下、単にそれぞれ「補正基準点Ｘ軸座標値」、「補正基
準点Ｙ軸座標値」、「補正基準点Ｚ軸座標値」という）
が各々４点以上得られるので、これから測定子先端球の
中心４１ａが基準球２２の中心２２ａに一致した位置
（計算上の位置で、以下、「プローブ原点位置」とい
う）における補正基準点Ｘ軸座標値Ｘｃ、補正基準点Ｙ
軸座標値Ｙｃ及び補正基準点Ｚ軸座標値Ｚｃが次のよう
にして算出される（図５の左側）。
元座標測定機の座標値の絶対原点１９からの補正基準点
１７ａのＸ軸座標値、Ｙ軸座標値及びＺ軸座標値（以
下、単にそれぞれ「補正基準点Ｘ軸座標値」、「補正基
準点Ｙ軸座標値」、「補正基準点Ｚ軸座標値」という）
が各々４点以上得られるので、これから測定子先端球の
中心４１ａが基準球２２の中心２２ａに一致した位置
（計算上の位置で、以下、「プローブ原点位置」とい
う）における補正基準点Ｘ軸座標値Ｘｃ、補正基準点Ｙ
軸座標値Ｙｃ及び補正基準点Ｚ軸座標値Ｚｃが次のよう
にして算出される（図５の左側）。
【００１２】すなわち、基準球２２を４点測定した場
合、得られた補正基準点Ｘ軸座標値をＸc1・Ｘc2・Ｘc3
・Ｘc4、補正基準点Ｙ軸座標値ＹｃをＹc1・Ｙc2・Ｙc3
・Ｙc4、補正基準点Ｚ軸座標値をＺc1・Ｚc2・Ｚc3・Ｚ
c4とし、基準球２２の中心２２ａと測定子先端球の中心
４１ａの距離をＲとすると、次の式が得られる。 (Ｘｃ−Ｘc1)2＋(Ｙｃ−Ｙc1)2＋(Ｚｃ−Ｚc1)2＝Ｒ2 ……（１） (Ｘｃ−Ｘc2)2＋(Ｙｃ−Ｙc2)2＋(Ｚｃ−Ｚc2)2＝Ｒ2 ……（２） (Ｘｃ−Ｘc3)2＋(Ｙｃ−Ｙc3)2＋(Ｚｃ−Ｚc3)2＝Ｒ2 ……（３） (Ｘｃ−Ｘc4)2＋(Ｙｃ−Ｙc4)2＋(Ｚｃ−Ｚc4)2＝Ｒ2 ……（４） これから、Ｒに関係なくＸｃ・Ｙｃ・Ｚｃが算出され
る。
合、得られた補正基準点Ｘ軸座標値をＸc1・Ｘc2・Ｘc3
・Ｘc4、補正基準点Ｙ軸座標値ＹｃをＹc1・Ｙc2・Ｙc3
・Ｙc4、補正基準点Ｚ軸座標値をＺc1・Ｚc2・Ｚc3・Ｚ
c4とし、基準球２２の中心２２ａと測定子先端球の中心
４１ａの距離をＲとすると、次の式が得られる。 (Ｘｃ−Ｘc1)2＋(Ｙｃ−Ｙc1)2＋(Ｚｃ−Ｚc1)2＝Ｒ2 ……（１） (Ｘｃ−Ｘc2)2＋(Ｙｃ−Ｙc2)2＋(Ｚｃ−Ｚc2)2＝Ｒ2 ……（２） (Ｘｃ−Ｘc3)2＋(Ｙｃ−Ｙc3)2＋(Ｚｃ−Ｚc3)2＝Ｒ2 ……（３） (Ｘｃ−Ｘc4)2＋(Ｙｃ−Ｙc4)2＋(Ｚｃ−Ｚc4)2＝Ｒ2 ……（４） これから、Ｒに関係なくＸｃ・Ｙｃ・Ｚｃが算出され
る。
【００１３】したがって、絶対原点１９からの基準球２
２の中心２２ａのＸ軸座標値（以下、単に「基準球Ｘ軸
座標値」」という）Ｍｘ、Ｙ軸座標値（以下、単に「基
準球Ｙ軸座標値」という）Ｍｙ及びＺ軸座標値（以下、
単に「基準球Ｚ軸座標値」という）Ｍｚは、 Ｍｘ＝Ｘｃ ……（５） Ｍｙ＝Ｙｃ ……（６） Ｍｚ＝Ｚｃ＋Ｐ ……（７） となる。
２の中心２２ａのＸ軸座標値（以下、単に「基準球Ｘ軸
座標値」」という）Ｍｘ、Ｙ軸座標値（以下、単に「基
準球Ｙ軸座標値」という）Ｍｙ及びＺ軸座標値（以下、
単に「基準球Ｚ軸座標値」という）Ｍｚは、 Ｍｘ＝Ｘｃ ……（５） Ｍｙ＝Ｙｃ ……（６） Ｍｚ＝Ｚｃ＋Ｐ ……（７） となる。
【００１４】この後、ワーク測定に使用するプローブ１
８に取り替え、基準球２２を４点以上測定し、同様に、
プローブ原点位置における補正基準点Ｘ軸座標値Ｘｄ、
補正基準点Ｙ軸座標値Ｙｄ及び補正基準点Ｚ軸座標値Ｚ
ｄを求める（図５の右側）。
８に取り替え、基準球２２を４点以上測定し、同様に、
プローブ原点位置における補正基準点Ｘ軸座標値Ｘｄ、
補正基準点Ｙ軸座標値Ｙｄ及び補正基準点Ｚ軸座標値Ｚ
ｄを求める（図５の右側）。
【００１５】この結果、補正基準点１７ａに対するプロ
ーブ１８の測定子先端球の中心１８ａの位置ベクトルの
Ｘ軸方向成分Ｄｘ、Ｙ軸方向成分Ｄｙ及びＺ軸方向成分
Ｄｚは、プローブ４１によって算出した基準球Ｘ軸座標
値Ｍｘ、基準球Ｙ軸座標値Ｍｙ及び基準球Ｚ軸座標値Ｍ
ｚを用いて次の式から算出される。 Ｄｘ＝Ｍｘ−Ｘｄ ……（８） Ｄｙ＝Ｍｙ−Ｙｄ ……（９） Ｄｚ＝Ｍｚ−Ｚｄ ……（１０）
ーブ１８の測定子先端球の中心１８ａの位置ベクトルの
Ｘ軸方向成分Ｄｘ、Ｙ軸方向成分Ｄｙ及びＺ軸方向成分
Ｄｚは、プローブ４１によって算出した基準球Ｘ軸座標
値Ｍｘ、基準球Ｙ軸座標値Ｍｙ及び基準球Ｚ軸座標値Ｍ
ｚを用いて次の式から算出される。 Ｄｘ＝Ｍｘ−Ｘｄ ……（８） Ｄｙ＝Ｍｙ−Ｙｄ ……（９） Ｄｚ＝Ｍｚ−Ｚｄ ……（１０）
【００１６】図６に示す第２の方法では、Ｚスピンドル
１６下端にプローブ取付部４５が固着されている。プロ
ーブ取付部４５は先端に基準穴４５ａが形成されている
ところが前述した第１の方法のプローブ取付部１７と異
なるが、第１の方法と同様に、プローブ取付部４５の下
面の中央が補正基準点４５ｂになっている。基準ゲージ
２０は第１の方法と同じである。ただし、図６は図５と
同様に簡易的にＸＺ２次元で表しており、紙面と直角方
向がＹ軸方向となる。したがって、以下に記述するＹ軸
方向の値についても図示を省略している。
１６下端にプローブ取付部４５が固着されている。プロ
ーブ取付部４５は先端に基準穴４５ａが形成されている
ところが前述した第１の方法のプローブ取付部１７と異
なるが、第１の方法と同様に、プローブ取付部４５の下
面の中央が補正基準点４５ｂになっている。基準ゲージ
２０は第１の方法と同じである。ただし、図６は図５と
同様に簡易的にＸＺ２次元で表しており、紙面と直角方
向がＹ軸方向となる。したがって、以下に記述するＹ軸
方向の値についても図示を省略している。
【００１７】この状態から、まず、プローブ取付部４５
の基準穴４５ａを基準球２２に当接し、そのときの補正
基準点Ｘ軸座標値Ｘｅ、補正基準点Ｙ軸座標値Ｙｅ及び
補正基準点Ｚ軸座標値Ｚｅを求める（図６の左側）。基
準穴４５ａを基準球２２に当接したときプローブ取付部
４５の下面と基準球２２の中心２２ａとの距離Ｑは既知
であるので、この結果、基準球Ｘ軸座標値Ｎｘ、基準球
Ｙ軸座標値Ｎｙ及び基準球Ｚ軸座標値Ｎｚは次の式から
算出される。 Ｎｘ＝Ｘｅ ……（１１） Ｎｙ＝Ｙｅ ……（１２） Ｎｚ＝Ｚｅ＋Ｑ ……（１３）
の基準穴４５ａを基準球２２に当接し、そのときの補正
基準点Ｘ軸座標値Ｘｅ、補正基準点Ｙ軸座標値Ｙｅ及び
補正基準点Ｚ軸座標値Ｚｅを求める（図６の左側）。基
準穴４５ａを基準球２２に当接したときプローブ取付部
４５の下面と基準球２２の中心２２ａとの距離Ｑは既知
であるので、この結果、基準球Ｘ軸座標値Ｎｘ、基準球
Ｙ軸座標値Ｎｙ及び基準球Ｚ軸座標値Ｎｚは次の式から
算出される。 Ｎｘ＝Ｘｅ ……（１１） Ｎｙ＝Ｙｅ ……（１２） Ｎｚ＝Ｚｅ＋Ｑ ……（１３）
【００１８】この後、ワーク測定に使用するプローブ１
８を取り付けて基準球２２を４点以上測定し、プローブ
原点位置における補正基準点Ｘ軸座標値Ｘｆ、補正基準
点Ｙ軸座標値Ｙｆ及び補正基準点Ｚ軸座標値Ｚｆを求め
る（図６の右側）。
８を取り付けて基準球２２を４点以上測定し、プローブ
原点位置における補正基準点Ｘ軸座標値Ｘｆ、補正基準
点Ｙ軸座標値Ｙｆ及び補正基準点Ｚ軸座標値Ｚｆを求め
る（図６の右側）。
【００１９】この結果、補正基準点４５ｂに対するプロ
ーブ１８の測定子先端球の中心１８ａの位置ベクトルの
Ｘ軸方向成分Ｅｘ、Ｙ軸方向成分Ｅｙ及びＺ軸方向成分
Ｅｚは、先ほど算出した基準球Ｘ軸座標値Ｎｘ、基準球
Ｙ軸座標値Ｎｙ及び基準球Ｚ軸座標値Ｎｚを用いて次の
式から算出される。 Ｅｘ＝Ｎｘ−Ｘｆ ……（１４） Ｅｙ＝Ｎｙ−Ｙｆ ……（１５） Ｅｚ＝Ｎｚ−Ｚｆ ……（１６）
ーブ１８の測定子先端球の中心１８ａの位置ベクトルの
Ｘ軸方向成分Ｅｘ、Ｙ軸方向成分Ｅｙ及びＺ軸方向成分
Ｅｚは、先ほど算出した基準球Ｘ軸座標値Ｎｘ、基準球
Ｙ軸座標値Ｎｙ及び基準球Ｚ軸座標値Ｎｚを用いて次の
式から算出される。 Ｅｘ＝Ｎｘ−Ｘｆ ……（１４） Ｅｙ＝Ｎｙ−Ｙｆ ……（１５） Ｅｚ＝Ｎｚ−Ｚｆ ……（１６）
【００２０】また、これらの方法の他に、作業者がプロ
ーブ位置ベクトルを個別に測定して外部入力部から入力
する方法もある。
ーブ位置ベクトルを個別に測定して外部入力部から入力
する方法もある。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１及
び第２の方法では、絶対原点１９から基準球２２の中心
２２ａまでの距離（基準球座標値）を算出する必要があ
り、これを記憶するデータ処理装置の電源を入れ直すた
びに設定しなければならない。この場合、第１の方法で
は、取付面から測定子先端球の中心４１ａまでの長さＰ
が既知のプローブ４１をこの目的のために用意する必要
がある。
び第２の方法では、絶対原点１９から基準球２２の中心
２２ａまでの距離（基準球座標値）を算出する必要があ
り、これを記憶するデータ処理装置の電源を入れ直すた
びに設定しなければならない。この場合、第１の方法で
は、取付面から測定子先端球の中心４１ａまでの長さＰ
が既知のプローブ４１をこの目的のために用意する必要
がある。
【００２２】また、第２の方法では、プローブ１８を取
り外す必要があるため、データ処理装置の電源を入れ直
すたびにプローブ取付姿勢が変化するおそれがある。
り外す必要があるため、データ処理装置の電源を入れ直
すたびにプローブ取付姿勢が変化するおそれがある。
【００２３】さらに、作業者が外部入力部から入力する
方法では、プローブ位置ベクトルを測定することが容易
でないとともに、入力ミスを起こしやすいという問題が
ある。特に、３軸方向やその＋−符号を間違えると、補
正することによってワークの測定値がかえって悪化して
しまうことになる。いずれの方法でも、プローブ交換や
数値入力等の手動作業が必要であり、作業者の介在を要
するため、時間がかかるという問題がある。
方法では、プローブ位置ベクトルを測定することが容易
でないとともに、入力ミスを起こしやすいという問題が
ある。特に、３軸方向やその＋−符号を間違えると、補
正することによってワークの測定値がかえって悪化して
しまうことになる。いずれの方法でも、プローブ交換や
数値入力等の手動作業が必要であり、作業者の介在を要
するため、時間がかかるという問題がある。
【００２４】本発明はこのような事情を鑑みてなされた
もので、三次元座標測定機の運動精度の回転角度誤差補
正において、プローブ交換等が不要で、プローブ位置ベ
クトルを容易に短時間で求めることができるプローブ位
置ベクトル算出装置を提供することを目的とする。
もので、三次元座標測定機の運動精度の回転角度誤差補
正において、プローブ交換等が不要で、プローブ位置ベ
クトルを容易に短時間で求めることができるプローブ位
置ベクトル算出装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、三次元座標測定機の回転角度誤差補正に
おけるプローブ位置ベクトル算出装置を次のように構成
する。 （イ）互いに直交する３軸方向にプローブ１８を移動自
在に支持してワークの形状寸法を測定するとともに、３
軸方向の回転角度誤差補正機能を有し、さらに、座標値
の絶対原点１９を備えた三次元座標測定機１０のテーブ
ル１２に、絶対原点１９からの座標値が既知のメネジ１
２ａを設ける。 （ロ）取付台２１に基準球２２を固着するとともに、基
準球２２のほぼ真下にテーブル１２への取付ネジを設け
た基準ゲージ２０を、テーブル１２上面でメネジ１２ａ
に固定する。取付台２１のテーブル取付面から基準球２
２の中心２２ａの高さ（以下、単に「基準球中心高さ」
という）Ｈは既知である。 （ハ）三次元座標測定機１０のプローブ取付部１７にワ
ーク測定に使用するプローブ１８を取り付ける。プロー
ブ１８の測定子の先端は球形である。 （ニ）データ処理装置で、 絶対原点１９からのメネジ１２ａの座標値 絶対原点１９からのテーブル１２上面の座標値 基準球中心高さＨ を記憶するとともに、これらの値とプローブ１８で基準
球２２を４点以上測定したときの測定値から、プローブ
取付部１７の補正基準点１７ａに対するプローブ１８の
測定子先端球の中心の位置ベクトルを算出する。
成するために、三次元座標測定機の回転角度誤差補正に
おけるプローブ位置ベクトル算出装置を次のように構成
する。 （イ）互いに直交する３軸方向にプローブ１８を移動自
在に支持してワークの形状寸法を測定するとともに、３
軸方向の回転角度誤差補正機能を有し、さらに、座標値
の絶対原点１９を備えた三次元座標測定機１０のテーブ
ル１２に、絶対原点１９からの座標値が既知のメネジ１
２ａを設ける。 （ロ）取付台２１に基準球２２を固着するとともに、基
準球２２のほぼ真下にテーブル１２への取付ネジを設け
た基準ゲージ２０を、テーブル１２上面でメネジ１２ａ
に固定する。取付台２１のテーブル取付面から基準球２
２の中心２２ａの高さ（以下、単に「基準球中心高さ」
という）Ｈは既知である。 （ハ）三次元座標測定機１０のプローブ取付部１７にワ
ーク測定に使用するプローブ１８を取り付ける。プロー
ブ１８の測定子の先端は球形である。 （ニ）データ処理装置で、 絶対原点１９からのメネジ１２ａの座標値 絶対原点１９からのテーブル１２上面の座標値 基準球中心高さＨ を記憶するとともに、これらの値とプローブ１８で基準
球２２を４点以上測定したときの測定値から、プローブ
取付部１７の補正基準点１７ａに対するプローブ１８の
測定子先端球の中心の位置ベクトルを算出する。
【００２６】
【作用】本発明によれば、基準ゲージ２０を取り付ける
テーブル１２上面とメネジ１２ａの位置が特定され、基
準球２２のほぼ真下にテーブル１２への取付ネジが設け
られているとともに、基準球中心高さＨが既知であるの
で、基準ゲージ２０をテーブル１２上面でメネジ１２ａ
の位置に取り付けると、基準球２２の中心２２ａの絶対
原点１９からの座標値が特定される。したがって、これ
らの値をデータ処理装置に記憶しておけば、ワーク測定
に使用するプローブ１８で基準球２２を４点以上測定す
るだけで、プローブ１８のプローブ位置ベクトルを算出
することができる。
テーブル１２上面とメネジ１２ａの位置が特定され、基
準球２２のほぼ真下にテーブル１２への取付ネジが設け
られているとともに、基準球中心高さＨが既知であるの
で、基準ゲージ２０をテーブル１２上面でメネジ１２ａ
の位置に取り付けると、基準球２２の中心２２ａの絶対
原点１９からの座標値が特定される。したがって、これ
らの値をデータ処理装置に記憶しておけば、ワーク測定
に使用するプローブ１８で基準球２２を４点以上測定す
るだけで、プローブ１８のプローブ位置ベクトルを算出
することができる。
【００２７】
【実施例】図１に本発明に係るプローブ位置ベクトル算
出方法の実施例の説明図を示す。図１は従来の技術で説
明した例と同様に簡易的にＸＺ２次元で表しており、紙
面と直角方向がＹ軸方向となる。したがって、以下に記
述するＹ軸方向の値についても図示を省略している。図
１において、従来の技術で説明した第１の方法と同様
に、Ｚスピンドル１６下端にプローブ取付部１７が固着
され、プローブ取付部１７の下面の中央が補正基準点１
７ａになっている。
出方法の実施例の説明図を示す。図１は従来の技術で説
明した例と同様に簡易的にＸＺ２次元で表しており、紙
面と直角方向がＹ軸方向となる。したがって、以下に記
述するＹ軸方向の値についても図示を省略している。図
１において、従来の技術で説明した第１の方法と同様
に、Ｚスピンドル１６下端にプローブ取付部１７が固着
され、プローブ取付部１７の下面の中央が補正基準点１
７ａになっている。
【００２８】また、略コの字形の取付台２１の上部に基
準球２２が固着されて構成された基準ゲージ２０が、ボ
ルト２３でテーブル１２に固定されているが、ボルト２
３を通す取付台２１の下面の取付穴２１ａは、基準球２
２のほぼ真下に位置している。基準球中心高さＨは既知
である。
準球２２が固着されて構成された基準ゲージ２０が、ボ
ルト２３でテーブル１２に固定されているが、ボルト２
３を通す取付台２１の下面の取付穴２１ａは、基準球２
２のほぼ真下に位置している。基準球中心高さＨは既知
である。
【００２９】さらに、基準ゲージ２０を固定するテーブ
ル１２のメネジ１２ａはワークを固定する他のメネジの
中から特定してあり、三次元座標測定機１０の絶対原点
１９からのメネジ１２ａの座標値（ＸＹ軸方向）及びテ
ーブル１２の上面の座標値（Ｚ軸方向）があらかじめデ
ータ処理装置（図示省略）に記憶されている。したがっ
て、この状態から、すぐにワーク測定に使用するプロー
ブを取り付け基準球２２を４点以上測定することによっ
て、プローブ位置ベクトルが算出できる。
ル１２のメネジ１２ａはワークを固定する他のメネジの
中から特定してあり、三次元座標測定機１０の絶対原点
１９からのメネジ１２ａの座標値（ＸＹ軸方向）及びテ
ーブル１２の上面の座標値（Ｚ軸方向）があらかじめデ
ータ処理装置（図示省略）に記憶されている。したがっ
て、この状態から、すぐにワーク測定に使用するプロー
ブを取り付け基準球２２を４点以上測定することによっ
て、プローブ位置ベクトルが算出できる。
【００３０】すなわち、図１において、絶対原点１９か
らのメネジ１２ａのＸ軸座標値（以下、単に「メネジＸ
軸座標値」という）をＬｘ、Ｙ軸座標値（以下、単に
「メネジＹ軸座標値」という）をＬｙ、Ｚ軸座標値（以
下、単に「テーブルＺ軸座標値」という）をＬｚ、プロ
ーブ原点位置における補正基準点Ｘ軸座標値をＸａ、補
正基準点Ｙ軸座標値をＹａ及び補正基準点Ｚ軸座標値を
Ｚａとすると、補正基準点１７ａに対するプローブ１８
の測定子先端球の中心１８ａの位置ベクトルのＸ軸方向
成分Ａｘ、Ｙ軸方向成分Ａｙ及びＺ軸方向成分Ａｚは、
次の式から算出される。 Ａｘ＝Ｌｘ−Ｘａ ……（１７） Ａｙ＝Ｌｙ−Ｙａ ……（１８） Ａｚ＝Ｌｚ−Ｚａ−Ｈ……（１９）
らのメネジ１２ａのＸ軸座標値（以下、単に「メネジＸ
軸座標値」という）をＬｘ、Ｙ軸座標値（以下、単に
「メネジＹ軸座標値」という）をＬｙ、Ｚ軸座標値（以
下、単に「テーブルＺ軸座標値」という）をＬｚ、プロ
ーブ原点位置における補正基準点Ｘ軸座標値をＸａ、補
正基準点Ｙ軸座標値をＹａ及び補正基準点Ｚ軸座標値を
Ｚａとすると、補正基準点１７ａに対するプローブ１８
の測定子先端球の中心１８ａの位置ベクトルのＸ軸方向
成分Ａｘ、Ｙ軸方向成分Ａｙ及びＺ軸方向成分Ａｚは、
次の式から算出される。 Ａｘ＝Ｌｘ−Ｘａ ……（１７） Ａｙ＝Ｌｙ−Ｙａ ……（１８） Ａｚ＝Ｌｚ−Ｚａ−Ｈ……（１９）
【００３１】この場合、基準ゲージ２０の取付穴２１ａ
が基準球２２のほぼ真下にあるので、基準ゲージ２０を
どのような方向に向けてもテーブル１２の特定のメネジ
１２ａに対して、基準球２２の位置が特定される。
が基準球２２のほぼ真下にあるので、基準ゲージ２０を
どのような方向に向けてもテーブル１２の特定のメネジ
１２ａに対して、基準球２２の位置が特定される。
【００３２】したがって、基準ゲージ２０の代わりに、
図２に示すように軸状の取付台２６に基準球２２が固着
され、取付台２６に形成されたネジ２６ａでテーブル１
２に固定する基準ゲージ２５としてもよい。また、テー
ブル１２の特定のメネジ１２ａに対して、基準球２２の
位置が特定される形状であれば他の基準ゲージでもよい
し、別に位置決め治具を併用して特定する形式の基準ゲ
ージでも、本発明は適用できる。
図２に示すように軸状の取付台２６に基準球２２が固着
され、取付台２６に形成されたネジ２６ａでテーブル１
２に固定する基準ゲージ２５としてもよい。また、テー
ブル１２の特定のメネジ１２ａに対して、基準球２２の
位置が特定される形状であれば他の基準ゲージでもよい
し、別に位置決め治具を併用して特定する形式の基準ゲ
ージでも、本発明は適用できる。
【００３３】なお、一般的に回転角度誤差は微小である
から基準球２２の中心２２ａの座標値の精度は数ｍｍ程
度で充分であるので、取付穴２１ａとメネジ１２ａの隙
間は普通許容差でよい。同様に、メネジＸ軸座標値Ｌ
ｘ、メネジＹ軸座標値Ｌｙ及びテーブルＺ軸座標値Ｌｚ
をデータ処理装置に入力する場合は、正確に測定する必
要がなく、三次元座標測定機１０の設計値で十分であ
る。
から基準球２２の中心２２ａの座標値の精度は数ｍｍ程
度で充分であるので、取付穴２１ａとメネジ１２ａの隙
間は普通許容差でよい。同様に、メネジＸ軸座標値Ｌ
ｘ、メネジＹ軸座標値Ｌｙ及びテーブルＺ軸座標値Ｌｚ
をデータ処理装置に入力する場合は、正確に測定する必
要がなく、三次元座標測定機１０の設計値で十分であ
る。
【００３４】なお、実施例ではブリッジ移動形でモータ
駆動の三次元座標測定機１０について説明したが、絶対
原点１９を備えていれば、他の構造形式の三次元座標測
定機でも、手動駆動式の三次元座標測定機についても本
発明は適用できる。
駆動の三次元座標測定機１０について説明したが、絶対
原点１９を備えていれば、他の構造形式の三次元座標測
定機でも、手動駆動式の三次元座標測定機についても本
発明は適用できる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る三次元
座標測定機の回転角度誤差補正におけるプローブ位置ベ
クトル算出装置によれば、基準ゲージ２０を取り付ける
テーブル１２上面とメネジ１２ａの位置が特定され、基
準球２２のほぼ真下にテーブル１２への取付ネジが設け
られているとともに、基準球中心高さＨが既知であるの
で、基準ゲージ２０をテーブル１２上面でメネジ１２ａ
の位置に取り付けると、絶対原点１９からの基準球２２
の中心２２ａの座標値が特定される。これによって、こ
れらの値をデータ処理装置に記憶しておくことによっ
て、ワーク測定に使用するプローブ１８で基準球２２を
４点以上測定するだけで、プローブ１８のプローブ位置
ベクトルを算出することができる。
座標測定機の回転角度誤差補正におけるプローブ位置ベ
クトル算出装置によれば、基準ゲージ２０を取り付ける
テーブル１２上面とメネジ１２ａの位置が特定され、基
準球２２のほぼ真下にテーブル１２への取付ネジが設け
られているとともに、基準球中心高さＨが既知であるの
で、基準ゲージ２０をテーブル１２上面でメネジ１２ａ
の位置に取り付けると、絶対原点１９からの基準球２２
の中心２２ａの座標値が特定される。これによって、こ
れらの値をデータ処理装置に記憶しておくことによっ
て、ワーク測定に使用するプローブ１８で基準球２２を
４点以上測定するだけで、プローブ１８のプローブ位置
ベクトルを算出することができる。
【００３６】したがって、プローブ位置ベクトルが既知
のプローブで基準球２２を測定したり、プローブを取り
外してプローブ取付部４５を基準球２２に当接して、絶
対原点１９からの基準球２２の中心２２ａの座標値を求
める必要がなく、プローブ位置ベクトルを容易に短時間
で求めることができるプローブ位置ベクトル算出装置を
提供することができる。
のプローブで基準球２２を測定したり、プローブを取り
外してプローブ取付部４５を基準球２２に当接して、絶
対原点１９からの基準球２２の中心２２ａの座標値を求
める必要がなく、プローブ位置ベクトルを容易に短時間
で求めることができるプローブ位置ベクトル算出装置を
提供することができる。
【図１】本発明に係るプローブ位置ベクトル算出方法の
実施例の説明図
実施例の説明図
【図２】本発明に係る別の基準ゲージの図
【図３】三次元座標測定機の一例の斜視図
【図４】回転角度誤差補正を説明する図
【図５】従来のプローブ位置ベクトル算出の第１の方法
の説明図
の説明図
【図６】従来のプローブ位置ベクトル算出の第２の方法
の説明図
の説明図
１２……テーブル １２ａ…メネジ １６……Ｚスピンドル １７……プローブ取付部 １７ａ…補正基準点 １８……プローブ １８ａ…測定子先端球の中心 １９……絶対原点 ２０……基準ゲージ ２１……取付台 ２１ａ…取付穴 ２２……基準球 ２２ａ…基準球の中心 ２３……ボルト Ｌｘ……メネジＸ軸座標値 Ｌｚ……テーブルＺ軸座標値 Ｈ………基準球中心高さ
Claims (1)
- 【請求項１】互いに直交する３軸方向にプローブを移動
自在に支持してワークの形状寸法を測定するとともに、
３軸方向の回転角度誤差補正機能を有し、さらに、座標
値の絶対原点を備えた三次元座標測定機と、 前記三次元座標測定機のテーブルに設けられ、前記絶対
原点からの座標値が既知のメネジと、 取付台に基準球が固着されて構成され、該取付台の前記
テーブル取付面からの該基準球の中心高さが既知である
とともに、該取付台の前記テーブルへの取付ネジが該基
準球のほぼ真下に設けられ、前記テーブル上面で前記メ
ネジに固定された基準ゲージと、 前記三次元座標測定機のプローブ取付部に取り付けら
れ、先端が球形の測定子を有し、ワーク測定に使用する
前記プローブと、 前記絶対原点からの前記メネジの座標値及び前記絶対原
点からの前記テーブル上面の座標値並びに前記テーブル
上面からの前記基準球の中心高さを記憶するとととも
に、これらの値と前記プローブで前記基準球を少なくと
も４点測定したときの測定値から、前記プローブ取付部
の補正基準点に対する前記測定子の先端球の中心の位置
ベクトルを算出するデータ処理装置と、 から構成されたことを特徴とする三次元座標測定機の回
転角度誤差補正におけるプローブ位置ベクトル算出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4236395A JPH08210837A (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 三次元座標測定機の回転角度誤差補正におけるプローブ位置ベクトル算出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4236395A JPH08210837A (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 三次元座標測定機の回転角度誤差補正におけるプローブ位置ベクトル算出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08210837A true JPH08210837A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=12633962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4236395A Pending JPH08210837A (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 三次元座標測定機の回転角度誤差補正におけるプローブ位置ベクトル算出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08210837A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100451847B1 (ko) * | 2002-07-13 | 2004-10-08 | 현대모비스 주식회사 | 3차원 측정기용 위치보정장치 |
| CN100453970C (zh) * | 2003-11-13 | 2009-01-21 | 瑞尼斯豪公司 | 对具有铰接探头的坐标测量仪进行误差补偿的方法 |
| JP2013221820A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 三次元座標測定機 |
| JP2015092172A (ja) * | 2014-12-16 | 2015-05-14 | 株式会社東京精密 | 三次元座標測定機 |
| JP2015163886A (ja) * | 2015-04-06 | 2015-09-10 | 株式会社東京精密 | 三次元座標測定機 |
| CN110530314A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-03 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种坐标测量机测量精度快速检测方法 |
| CN112025412A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-12-04 | 格致汽车科技股份有限公司 | 一种大型龙门3+2轴数控机床快速确定和校正方法 |
| CN114136212A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 问好 | 三坐标测量机的点激光测头出光方向标定方法 |
-
1995
- 1995-02-07 JP JP4236395A patent/JPH08210837A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100451847B1 (ko) * | 2002-07-13 | 2004-10-08 | 현대모비스 주식회사 | 3차원 측정기용 위치보정장치 |
| CN100453970C (zh) * | 2003-11-13 | 2009-01-21 | 瑞尼斯豪公司 | 对具有铰接探头的坐标测量仪进行误差补偿的方法 |
| JP2013221820A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 三次元座標測定機 |
| JP2015092172A (ja) * | 2014-12-16 | 2015-05-14 | 株式会社東京精密 | 三次元座標測定機 |
| JP2015163886A (ja) * | 2015-04-06 | 2015-09-10 | 株式会社東京精密 | 三次元座標測定機 |
| CN110530314A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-03 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种坐标测量机测量精度快速检测方法 |
| CN112025412A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-12-04 | 格致汽车科技股份有限公司 | 一种大型龙门3+2轴数控机床快速确定和校正方法 |
| CN112025412B (zh) * | 2020-07-31 | 2021-07-13 | 格致汽车科技股份有限公司 | 一种大型龙门3+2轴数控机床快速确定和校正方法 |
| CN114136212A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 问好 | 三坐标测量机的点激光测头出光方向标定方法 |
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