JPH11151639A - インプロセス計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価で寸法の大きい特殊な計測装置を不要に
する。 【解決手段】 被加工物２の形状を計測するとき、摺動
台座６はビデオ顕微鏡４を所定位置に移動させる。マイ
クロゲージ９は絶対座標系におけるビデオ顕微鏡４の位
置姿勢を計測し、ビデオ顕微鏡４は被加工物２の形状を
計測する。ビデオ顕微鏡４の位置姿勢と被加工物２の形
状に基づき、絶対座標系における被加工物２の形状を算
出する。被加工物２を加工するとき、摺動台座６はビデ
オ顕微鏡４を退避位置に移動させる。エンドミル３は、
加工部位に移動し、被加工物２を加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物の形状をオ
ンライン計測するインプロセス計測装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、被加工物の形状を計測しながら加
工具の位置を制御する方式の加工システムでは、図５に
示すように、形状計測のための計測装置（センサヘッ
ド）２４と加工具２３の干渉を避けるため、計測装置２
４を加工部位、すなわち被計測部位から十分に離れた位
置に据えて、被加工物２２の形状計測を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インプロセス計測装置では、ワーキングディスタンスを
大きくするために、高価で寸法の大きい特殊な計測装置
２４が必要となり、計測装置２４を支える支持アーム２
５も大きなものにしなければならないという問題点があ
った。本発明は、上記課題を解決するためになされたも
のであり、高価で寸法の大きい特殊な計測装置を必要と
しないインプロセス計測装置を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載のように、対象物の位置姿勢を計測する計測装置と、
計測装置を移動させる計測装置移動手段と、計測装置の
停止位置姿勢を計測する計測装置停止位置姿勢計測手段
とを備え、計測時には、計測装置移動手段により計測装
置を所定位置に移動停止させ、計測装置により対象物の
位置姿勢を計測すると共に計測装置停止位置姿勢計測手
段により計測装置の停止位置姿勢を計測し、上記対象物
位置姿勢と計測装置の停止位置姿勢に基づいて真の対象
物位置姿勢を算出し、加工時には、計測装置移動手段に
より計測装置を退避位置に移動させるようにしたもので
ある。このように、計測時には、計測装置移動手段によ
り計測装置を所定位置に移動停止させ、加工時には、計
測装置を退避位置に移動させることにより、特殊な計測
装置を使用することなく、通常の計測装置を使用するこ
とが可能となる。また、請求項２に記載のように、上記
計測装置移動手段を移動させる第２の移動手段を備え、
広域の計測を必要とするとき、第２の移動手段により計
測装置移動手段を移動させ、計測装置移動手段により計
測装置を所定位置に移動停止させるようにしたものであ
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】実施の形態の１．次に、本発明の
実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図
１は本発明の第１の実施の形態となるインプロセス計測
装置を備えた加工システムの外観図である。加工システ
ムのベース１上には、被加工物２が載置されている。加
工具となる加工用エンドミル３は、駆動装置によりベー
ス１上を移動することができる。

【０００６】計測装置となるビデオ顕微鏡（センサヘッ
ド）４は、被加工物２の位置姿勢を計測する。このビデ
オ顕微鏡４は、支持アーム５によって支えられ、支持ア
ーム５は、計測装置移動手段となる摺動台座６に固定さ
れる。この摺動台座６は、ガイドレール７に沿って直線
運動を行う。そして、ガイドレール７は、支柱８によっ
て支えられ、支柱８は、ベース１に固定される。

【０００７】計測装置停止位置姿勢計測手段となるマイ
クロゲージ９は、所定位置近傍に停止したビデオ顕微鏡
４の絶対座標系（ベース座標系）における位置姿勢を計
測する。以上の加工システムにおいては、ビデオ顕微鏡
４、支持アーム５、摺動台座６、ガイドレール７、支柱
８及びマイクロゲージ９及び図示しない制御手段がイン
プロセス計測装置を構成している。

【０００８】次に、この加工システムの動作を説明す
る。被加工物２の形状を計測するとき、摺動台座６は、
図示しない制御手段の制御に従って、ガイドレール７に
沿って直線移動し、ビデオ顕微鏡４を所定位置（加工部
位）に移動させる。ビデオ顕微鏡４が所定位置に移動し
た後、マイクロゲージ９は、絶対座標系におけるビデオ
顕微鏡４の位置姿勢ＰA を計測する。続いて、ビデオ顕
微鏡４は、被加工物２の形状ＦR を計測する。なお、被
加工物２の形状とは、被加工物を示す点の軌跡である。

【０００９】制御手段が最終的に必要とするのは、絶対
座標系における被加工物２の形状である。これに対し
て、ビデオ顕微鏡４により得られる被加工物２の形状Ｆ
R は、ビデオ顕微鏡４の座標系における形状である。絶
対座標系におけるビデオ顕微鏡４の位置姿勢（より正確
には、ビデオ顕微鏡４の基準点の位置姿勢）ＰA がマイ
クロゲージ９によって得られているので、制御手段は、
この位置姿勢ＰA と被加工物２の形状ＦR に基づき、絶
対座標系における被加工物２の形状Ｐ（Ｐ＝ＦR ＋ＰA
）を算出することができる。

【００１０】次に、被加工物２を加工するとき、摺動台
座６は、制御手段の制御に従って、ガイドレール７に沿
って直線移動し、図２に示すようにビデオ顕微鏡４を退
避位置に移動させる。続いて、制御手段は、算出した被
加工物２の形状Ｐに基づいてエンドミル３を加工部位に
移動させる。エンドミル３は、制御手段の制御に従って
被加工物２を加工する。制御手段は、以上のような被加
工物２の形状計測と被加工物２の加工とを交互に実施す
る。

【００１１】こうして、エンドミル３とビデオ顕微鏡４
の干渉を避けることができる。本実施の形態のように、
摺動台座６によってビデオ顕微鏡４を所定位置に移動さ
せる場合、摺動台座６の機械的な誤差のために、ビデオ
顕微鏡４は、厳密な所定位置ではなく、その近傍に停止
する。したがって、摺動台座６を移動させただけでは、
ビデオ顕微鏡４の正確な位置姿勢を求めることはできな
い。

【００１２】そこで、本発明では、摺動台座６の機械的
誤差を考慮して、マイクロゲージ９により絶対座標系に
おけるビデオ顕微鏡４の位置姿勢を計測している。これ
により、摺動台座６の位置制御を厳密に行う必要がない
ので、簡単な構成で計測装置移動手段を構成することが
できる。

【００１３】実施の形態の２．図３は本発明の他の実施
の形態となるインプロセス計測装置を備えた加工システ
ムの外観図であり、図１と同一の構成には同一の符号を
付してある。Ｘ方向テーブル１０ａは、ガイドレール７
をＸ方向（例えば、図３左右方向）に移動させ、Ｙ方向
テーブル１０ｂは、ガイドレール７をＹ方向（紙面に垂
直な方向）に移動させる。

【００１４】実施の形態の１では、摺動台座によってビ
デオ顕微鏡を所定位置と退避位置との間で直線移動させ
ていた。しかし、被加工物をより広い領域にわたって形
状計測する必要がある場合、被加工物上の１所定位置に
ビデオ顕微鏡を停止させるだけでは対応できないことが
考えられる。そこで、本実施の形態では、ベース１とガ
イドレール７の間に、第２の移動手段となるＸ方向テー
ブル１０ａ及びＹ方向テーブル１０ｂを設けている。

【００１５】こうして、Ｘ方向テーブル１０ａ及びＹ方
向テーブル１０ｂによってガイドレール７を移動させた
後に、摺動台座６によってビデオ顕微鏡４を移動させる
ことにより、被加工物２上の広い領域にわたって形状計
測を行うことができる。なお、テーブル１０ａ，１０ｂ
の移動量は、周知の技術により正確に制御することが可
能である。したがって、制御手段は、テーブル１０ａ，
１０ｂの移動量を考慮した上で、実施の形態の１で説明
した算出を行えば、絶対座標系における被加工物２の形
状Ｐを求めることができる。

【００１６】実施の形態の３．実施の形態の１，２で
は、計測装置移動手段として、ビデオ顕微鏡を所定位置
と退避位置との間で直線移動させる１自由度の摺動台座
を用いたが、これに限るものではなく、多自由度の計測
装置移動手段を用いてもよい。ただし、この場合には、
計測装置停止位置姿勢計測手段として、例えばマイクロ
ゲージを複数用いるか、あるいは図４に示す構成を用い
て多自由度の計測装置移動手段に対応することが必要と
なる。

【００１７】図４では、一端が絶対座標系（ベース）に
固定され他端に台座１１が取り付けられた６自由度のロ
ボットアーム１２を計測装置移動手段としている。この
台座１１には、ビデオ顕微鏡（不図示）が取り付けられ
ている。また、台座１１には２台のレーザ発振器１３
ａ，１３ｂが備え付けられている。

【００１８】ロボットアーム１２によって台座１１を所
定の停止位置に移動させたとき、レーザ発振器１３ａ，
１３ｂからのレーザービームは、絶対座標系に固定され
た３台のＰＳＤ（Position Sensitive Device ：位置セ
ンサ）１４ａ，１４ｂ，１４ｃに照射される。よって、
各々のＰＳＤ受光面上の照射位置から絶対座標系におけ
る台座１１の位置姿勢を求めることができる。台座１１
とビデオ顕微鏡との位置関係は予め分かっているので、
これにより制御手段は、絶対座標系におけるビデオ顕微
鏡の位置姿勢を求めることができる。こうして、多自由
度の計測装置移動手段に対応することができる。なお、
１５はレーザビームを分割して２つのＰＳＤ１４ｂ，１
４ｃに照射させるためのビームスプリッターであり、絶
対座標系に固定されている。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、請求項１に記載のよう
に、計測装置を移動させる計測装置移動手段を設けるこ
とにより、高価で寸法の大きい特殊な計測装置を使用す
ることなく、通常の計測装置を使用することが可能とな
り、寸法の大きい支持アームも不要となるので、インプ
ロセス計測装置を安価に実現することができる。また、
計測装置により対象物の位置姿勢を計測すると共に計測
装置停止位置姿勢計測手段により計測装置の停止位置姿
勢を計測し、対象物位置姿勢と計測装置の停止位置姿勢
に基づいて真の対象物位置姿勢を算出するので、計測装
置移動手段の位置制御を厳密に行う必要がなく、計測装
置移動手段の構成を簡略化することができる。

【００２０】また、請求項２に記載のように、計測装置
移動手段を移動させる第２の移動手段を設けることによ
り、広い領域にわたって対象物の形状計測を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態となるインプロセ
ス計測装置を備えた加工システムの外観図である。

【図２】 被加工物の加工時にビデオ顕微鏡を退避位置
に移動させる様子を示す図である。

【図３】 本発明の他の実施の形態となるインプロセス
計測装置を備えた加工システムの外観図である。

【図４】 本発明の他の実施の形態となる計測装置停止
位置姿勢計測手段の構成を示す図である。

【図５】 従来のインプロセス計測装置を備えた加工シ
ステムの外観図である。

【符号の説明】

１…ベース、２…被加工物、３…加工用エンドミル、４
…ビデオ顕微鏡、５…支持アーム、６…摺動台座、７…
ガイドレール、９…マイクロゲージ、１０ａ…Ｘ方向テ
ーブル、１０ｂ…Ｙ方向テーブル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物の位置姿勢を計測する計測装置
   と、 計測装置を移動させる計測装置移動手段と、 計測装置の停止位置姿勢を計測する計測装置停止位置姿
   勢計測手段とを備え、 計測時には、計測装置移動手段により計測装置を所定位
   置に移動停止させ、計測装置により対象物の位置姿勢を
   計測すると共に計測装置停止位置姿勢計測手段により計
   測装置の停止位置姿勢を計測し、前記対象物位置姿勢と
   計測装置の停止位置姿勢に基づいて真の対象物位置姿勢
   を算出し、加工時には、計測装置移動手段により計測装
   置を退避位置に移動させることを特徴とするインプロセ
   ス計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインプロセス計測装置に
   おいて、 前記計測装置移動手段を移動させる第２の移動手段を備
   え、 広域の計測を必要とするとき、第２の移動手段により計
   測装置移動手段を移動させ、計測装置移動手段により計
   測装置を所定位置に移動停止させることを特徴とするイ
   ンプロセス計測装置。