JP6484108B2 - 形状測定装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、形状測定装置の制御方法に関する。

被測定物の表面に沿って測定子を倣い移動させることで被測定物の形状を測定する形状測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置では、まず、ＣＡＤデータ等に基づいた設計値（例えばＮＵＲＢＳ（Ｎｏｎ−ＵｎｉｆｏｒｍＲａｔｉｏｎａｌＢ−Ｓｐｌｉｎｅ：非一様有理Ｂスプライン）データ）を所定次数の多項式曲線群に変換する。ここでは、多項式として三次関数を用い、ＰＣＣ曲線群（ＰａｒａｍｅｔｒｉｃＣｕｂｉｃＣｕｒｖｅｓ）とする。

ＰＣＣ曲線を分割して分割ＰＣＣ曲線群とする。分割ＰＣＣ曲線群から速度曲線を算出してプローブの移動速度（移動ベクトル）を算出する。（例えば分割ＰＣＣ曲線群の各セグメントの曲率などに基づいてプローブの移動速度（移動ベクトル）を設定する。）このように算出された移動速度に基づいてプローブを移動させ、被測定物の表面に倣って測定子を移動させる（パッシブ設計値倣い測定）。

さらに、プローブの押し込み量を一定にするように押込み修正ベクトルを時々刻々算出して、軌道修正しながら倣い測定する方法も知られている（特許文献２）。ここでは、このような設計値倣いを「アクティブ設計値倣い測定」と称することにする。

また、設計値データを用いないで、軌道を随時生成しながら倣い測定する方法も知られている（自律倣い測定、例えば特許文献３）。

特開２００８−２４１４２０号公報 特開２０１３−２３８５７３号公報 特許５０８９４２８

上記のように、パッシブ設計値倣い測定、アクティブ設計値倣い測定、および、自律倣い測定、と測定方法は３つあるが、三者三様のメリット／デメリットがある。例えば、すべてのワークを自律倣い測定で測定すればいいようにも思われるが、自律倣い測定は時間が掛かる。
例えば、自律倣い測定ではプローブの移動速度が１０ｍｍ／ｓｅｃ〜１５ｍｍ／ｓｅｃであり、設計値倣い測定ではプローブの移動速度が５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１００ｍｍ／ｓｅｃ程度であったりする。このような場合、自律倣い測定は、設計値倣い測定の約１０倍の時間を要することが予想される。

一方、設計値倣い測定の場合、設計値と実際のワークとのずれが大きすぎると、エラーで終了してしまうということがある。プローブ（測定子）がワーク表面から離れてしまったり、プローブをワーク表面に押し込み過ぎたりするとエラーとなり、測定はその時点で終了してしまう。
アクティブ設計値倣い測定であれば、ある程度のずれは修正できるのであるが、それでも許容範囲を超えると修正不能となってエラーが発生する。アクティブ設計値倣い測定の場合、ずれの許容範囲はプラスマイナス１．５ｍｍ程度である。

長さが５００ｍｍぐらいのワークの場合、設計値と実際のワークとの差は１ｍｍ以内であることが多いのでアクティブ設計値倣い測定で対応できることがほとんどである。が、それでも工作機械や工具の変化によって設計値から１．５ｍｍ以上のずれが生じることもある。
このような場合、アクティブ設計値倣い測定でも対応できないということがしばしば生じる。この場合、設定を自律倣い測定に変えて測定をやり直すか、倣い軌道を微調整して設計値倣い測定を再度行うかしなければならないが、いずれにしてもユーザは不便さを感じていた。

本発明の目的は、設計値からのずれがやや大きいワークに対しても設計値倣い測定を継続する形状測定装置の制御方法を提供することにある。

本発明の形状測定装置の制御方法は、
先端に測定子を有するプローブと、前記測定子をワークの表面に倣って移動させる移動機構と、前記測定子と前記ワークの表面との接触を検知して前記ワークの形状を測定する形状測定装置の制御方法であって、
前記ワークの設計データに基づいて前記測定子を移動させる倣い経路を求め、
この倣い経路に沿って前記測定子を移動させ、
この倣い経路と実際のワークとの距離が過大であるかを監視し、
前記倣い経路と実際のワークとの距離が過大である場合には軌道誤差エラーとし、
前記軌道誤差エラーが発生した場合には、前記設計データが実際のワークに近付くように、前記設計データに幾何学補正を加え、
この幾何学補正後の前記設計データに基づいて倣い測定を行う
ことを特徴とする。

本発明では、
前記幾何学補正は、縮小、拡大、回転移動および平行移動のうちから選択される１以上の補正演算である
ことが好ましい。

本発明では、
前記軌道誤差エラーが発生した場合には、
前記ワークの複数の点をポイント測定し、
前記ポイント測定で得た測定点の座標値に基づいて前記幾何学補正の方法を決定する
ことが好ましい。

本発明では、
前記幾何学補正後の前記設計データに基づいて倣い測定を行った結果、前記軌道誤差エラーが再度発生した場合には、前記ワークを自律倣い測定し、
前記自律倣い測定で得た測定結果に基づいて前記設計データを修正し、
修正後の前記設計データに基づいて倣い測定を行う
ことが好ましい。

本発明では、
前記軌道誤差エラーが発生した場合には、測定対象が二次元的か判定し、
測定対象が二次元的である場合に、前記幾何学補正を実行する
ことが好ましい。

本発明の形状測定装置の制御プログラムは、
前記形状測定装置の制御方法をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする。

形状測定システムの全体構成を示す図である。 モーションコントローラおよびホストコンピュータの機能ブロック図である。 エラー修正付き設計値倣い測定の動作を説明するための全体フローチャートである。 軌道誤差を説明するための図である。 軌道誤差が大きい場合を例示する図である。 二次元の倣い断面を例示する図である。 幾何学補正工程の手順を説明するためのフローチャートである。 タッチ測定を説明するための図である。 幾何学補正を説明するための図である。 幾何学補正を説明するための図である。 自律修正工程の手順を示すフローチャートである。

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、形状測定システム１００の全体構成を示す図である。
形状測定システム１００の基本的な構成は既に知られたものであるが、簡単に説明しておく。
形状測定システム１００は、三次元測定機２００と、三次元測定機２００の駆動を制御するモーションコントローラ３００と、モーションコントローラ３００を制御すると共に必要なデータ処理を実行するホストコンピュータ５００と、を備える。

三次元測定機２００は、定盤２１０と、移動機構２２０と、プローブ２３０と、を備える。

移動機構２２０は、定盤２１０上をＹ方向にスライド可能に設けられた門型のＹスライダ２２１と、Ｙスライダ２２１のＸ方向のビームに沿ってスライドするＸスライダ２２２と、Ｘスライダ２２２に固定されたＺ軸コラム２２３と、Ｚ軸コラム２２３内をＺ方向に昇降するＺスピンドル２２４と、を備える。

Ｙスライダ２２１、Ｘスライダ２２２およびＺスピンドル２２４には、それぞれ駆動モータ（不図示）とエンコーダ（不図示）とが付設されている。
モーションコントローラ３００からの駆動制御信号によって各駆動モータが駆動制御される。エンコーダは、Ｙスライダ２２１、Ｘスライダ２２２およびＺスピンドル２２４それぞれの移動量を検出し、検出値をモーションコントローラ３００に出力する。Ｚスピンドル２２４の下端にプローブ２３０が取り付けられている。

プローブ２３０は、測定子２３２を先端側（−Ｚ軸方向側）に有するスタイラス２３１と、スタイラス２３１の基端側（＋Ｚ軸方向側）を支持する支持部２３３と、を備える。
測定子２３２は、球状であって、被測定物Ｗに接触する。

支持部２３３は、スタイラス２３１に外力が加わった場合、すなわち測定子２３２が被測定物に当接した場合にはスタイラス２３１が一定の範囲内でＸ、Ｙ、Ｚ軸の各軸方向に移動可能となるようにスタイラス２３１を支持している。さらに、支持部２３３は、スタイラス２３１の各軸方向の位置をそれぞれ検出するためのプローブセンサー（不図示）を備える。プローブセンサは検出値をモーションコントローラ３００に出力する。

（モーションコントローラ３００の構成）
図２は、モーションコントローラ３００およびホストコンピュータ５００の機能ブロック図である。モーションコントローラ３００は、ＰＣＣ取得部３１０と、カウンタ部３２０と、経路算出部３３０と、駆動制御部３４０と、を備える。

ＰＣＣ取得部３１０は、ホストコンピュータ５００からＰＣＣ曲線データを取得する。
カウンタ部３２０は、エンコーダから出力される検出信号をカウントして各スライダの変位量を計測するとともに、各プローブ２３０センサから出力される検出信号をカウントしてプローブ２３０（スタイラス２３１）の変位量を計測する。計測されたスライダおよびプローブ２３０の変位から測定子２３２の座標位置ＰＰ（以下、プローブ位置ＰＰ）が得られる。また、カウンタ部３２０にて計測されたスタイラス２３１の変位（プローブセンサの検出値（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ））から、測定子２３２の押込み量（ベクトルＥｐの絶対値）が得られる。

経路算出部３３０は、プローブ２３０（測定子２３２）で被測定物表面を測定するためのプローブ２３０（測定子２３２）の移動経路を算出し、その移動経路に沿った速度成分ベクトル（経路速度ベクトル）を算出する。
経路算出部３３０は、各測定方式（測定モード）に応じた経路を算出する機能部をそれぞれ具備している。具体的には、パッシブ設計値倣い測定、アクティブ設計値倣い測定、自律倣い測定、ポイント測定、の４つがある。各測定方式については、必要に応じて後述する。

駆動制御部３４０は、経路算出部３３０にて算出された移動ベクトルに基づいて、各スライダを駆動制御する。

なお、モーションコントローラ３００には、手動コントローラ４００が接続されている。
手動コントローラ４００は、ジョイスティックおよび各種ボタンを有し、ユーザからの手動入力操作を受け付け、ユーザの操作指令をモーションコントローラ３００に送る。
この場合、モーションコントローラ３００（駆動制御部３４０）は、ユーザの操作指令に応じて各スライダを駆動制御する。

（ホストコンピュータ５００の構成）
ホストコンピュータ５００は、ＣＰＵ５１１（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やメモリ等を備えて構成され、モーションコントローラ３００を介して三次元測定機２００を制御する。
ホストコンピュータ５００は、さらに、記憶部５２０と、形状解析部５３０と、を備える。
記憶部５２０は、被測定物（ワーク）Ｗの形状に関する設計データ（ＣＡＤデータや、ＮＵＲＢＳデータ等）、測定で得られた測定データ、および、測定動作全体を制御する測定制御プログラムを格納する。

形状解析部５３０は、モーションコントローラ３００から出力された測定データに基づいて被測定物の表面形状データを算出し、算出した被測定物の表面形状データの誤差や歪み等を求める形状解析を行う。また、形状解析部５３０は、設計データ（ＣＡＤデータや、ＮＵＲＢＳデータ等）からＰＣＣ曲線への変換等の演算処理も担う。

ＣＰＵ５１１（中央処理装置）で測定制御プログラムを実行することにより本実施形態の測定動作が実現される。

ホストコンピュータ５００には、必要に応じて、出力装置（ディスプレイやプリンタ）および入力装置（キーボードやマウス）が接続されている。

（測定動作の説明）
順を追って測定動作を説明する。
本実施形態は、エラーを自動修正する機能が付いた設計値倣い測定であり、「エラー修正付き設計値倣い測定」と称することにする。本実施形態の手順を図３に示し、順を追って説明する。
図３は、エラー修正付き設計値倣い測定の動作を説明するための全体フローチャートである。

ユーザは、測定対象となるワークを定盤２１０上に設置し、このワークの設計データを記憶部５２０に格納しておく。ワークの設計データは"オリジナルデータ"として記憶部５２０に格納される（ＳＴ１０９）。

エラー修正付き設計値倣い測定にあたって、制御ループを適切に処理する為のフラグが用意されており、ホストコンピュータ５００は、最初は、このフラグを"０"に設定しておく（ＳＴ１１０）。
このフラグの意味は後の説明のなかで明らかになるが、簡単に述べておくと、設計値倣いの経路を幾何学補正した場合にはフラグを１に設定し、それ以外の場合（幾何学補正が行われていない場合）にはフラグを"０"にしておく。

次に、ホストコンピュータ５００は、モーションコントローラ３００に対して設計値倣い測定を指令する（ＳＴ１２０）。ここでは、アクティブ設計値倣い測定を指令することとする。

すると、モーションコントローラ３００は、ワークを倣い測定する経路を算出し、プローブ２３０をその経路に沿って移動させる。設計値倣い測定そのものは知られたものであり、アクティブ設計値倣い測定も例えば特開２０１３−２３８５７３号公報に詳しく開示されている。

詳細は割愛するが、アクティブ設計値倣い測定を簡単に説明しておく。
オリジナルデータは例えばＣＡＤデータ（例えばＮＵＲＢＳデータ）である。まず、ＣＡＤデータ（例えばＮＵＲＢＳデータ）を点群のデータに変換する。各点のデータは、座標値（ｘ、ｙ、ｚ）と法線方向（Ｐ、Ｑ、Ｒ）とを組み合わせたデータである。（つまり、（ｘ、ｙ、ｚ、Ｐ、Ｑ、Ｒ）である。）各点の座標値を法線方向に所定量だけオフセットする。（所定量とは、具体的には、測定子半径ｒ―押込み量Ｅｐである。）

このようにして求めた点群データをＰＣＣ曲線群に変換する。ＰＣＣ曲線群をさらに複数の点でセグメント（分割ＰＣＣ曲線）に分割する。ここまでの処理はホストコンピュータ５００内で演算処理できる。このようにして生成されたＰＣＣ曲線はモーションコントローラ３００に送られ、ＰＣＣ取得部３１０に一旦格納される。

経路算出部３３０は、取得されたＰＣＣ曲線を元に、ワークを測定するための経路を生成する。経路算出部３３０は、測定方式に応じた経路を生成する。ここでは、（アクティブ）設計値倣い測定が選択されているので、（アクティブ）設計値倣い測定のための経路を生成する。（ちなみに、パッシブ設計値倣い測定とアクティブ設計値倣い測定とで生成される経路は同じである。）
そして、経路算出部３３０は、分割ＰＣＣ曲線の曲率等に応じてプローブ２３０の移動速度を設定し、ＰＣＣ曲線上の各点における移動方向および移動速さ（速度ベクトル）を決定する。この移動ベクトルに従ってプローブ２３０を移動させれば設計値倣い測定が実現される。

さらに、アクティブ設計値倣い測定の場合、押込み量Ｅｐが一定になるように法線方向のベクトル（押込み修正ベクトル）を生成するとともに、現在の測定子２３２の中心座標と経路とのずれを修正する軌道修正方向（軌道修正ベクトル）を生成する。そして、速度ベクトルと押込み修正ベクトルと軌道修正ベクトルとを合成した合成速度ベクトルを生成する。
駆動制御部３４０は、合成速度ベクトルに従って三次元測定機２００に駆動信号を与える。これにより、三次元測定機２００は、ワークをアクティブ設計値倣い測定で測定する。

モーションコントローラ３００からの駆動信号によって三次元測定機２００が駆動され、アクティブ設計値倣い測定が実行される。三次元測定機２００から検出値（プローブセンサ検出値およびエンコーダ検出値）がモーションコントローラ３００を介してホストコンピュータ５００にフィードバックされる。そして、ホストコンピュータ５００は、軌道誤差ΔＬを算出する（ＳＴ１３０）。
すなわち、ホストコンピュータ５００は、設計値倣いの軌道として求めた経路（例えばＰＣＣ曲線）と現在の測定子２３２の位置とを対比して軌道誤差ΔＬを算出する。

例えば図４に一例を示す。
図４において、設計データに従ってワークが加工されたものとする。工作機械の精度の高低により、実際に出来上がったワークは設計データから多少ずれるのはやむ得ないことである。設計値倣い測定の経路（ＰＣＣ曲線）は、設計データを元にして、設計データに所定のオフセットを加味したものになる。設計値倣い測定を行うと、経路（ＰＣＣ曲線）の補間点（ｉ）から次の補間点（ｉ＋１）へ測定子２３２が移動するように三次元測定機２００が駆動制御される。

このとき、アクティブ設計値倣い測定を行うので、押込み量が一定になるように法線方向に修正ベクトルが加算され、測定子２３２はワーク表面を一定の押込み強さで倣い移動することなる。
（補間点をどの程度細かく取るかはＰＣＣ曲線のセグメント毎に曲率等に基づいて決定され、直線補間でも測定子２３２がワークから離れすぎないように調整される。それでも、制御応答遅れや機械自体の振動や歪みにより実際の測定子２３２の軌道は出入りの激しい線を繋ぎ合わせたようなものになるが、本発明ではそこまで細かい議論は必要無く、図４は簡略化して描いていることを了解されたい。）
実際の測定子２３２の位置は、モーションコントローラ３００を介して三次元測定機２００からホストコンピュータ５００にフィードバックされる。ホストコンピュータ５００は、設計値倣いの経路と実際の測定子２３２の位置（測定子２３２の中心座標値）とを対比し、両者のギャップをワークの法線方向に沿った方向で算出する。このギャップを軌道誤差ΔＬとする。

続いて、軌道誤差ΔＬが所定の許容範囲に収まっているか判定する（ＳＴ１４０）。所定の許容範囲は予め設定されており、例えば、１．５ｍｍ程度に設定される。軌道誤差ΔＬが許容範囲（１．５ｍｍ）を超えていたら、軌道誤差エラーとする（ＳＴ１４０：ＹＥＳ）。

軌道誤差エラーがなければ（ＳＴ１４０：ＮＯ）、測定対象（例えばワーク全体）を全て測定するまでＳＴ１３０、ＳＴ１４０をループし、測定対象（例えばワーク全体）を全て測定できたら（ＳＴ１５０：ＹＥＳ）終了である。

軌道誤差エラーが発生した場合を考える（ＳＴ１４０：ＹＥＳ）。例えば、図５の例のように、設計データに比べて実際のワークが一回り小さく加工されていたとする。これは、工作機械の精度や工具の劣化や取付け誤差等によって起こり得ることである。
このような場合、押込み量Ｅｐを一定に保つべくワーク表面に沿ってプローブ２３０（測定子２３２）が移動していくと、（当初の）設計値倣いの経路と実際の測定子２３２の位置（測定子２３２の中心座標値）とのズレが大きくなる。軌道誤差ΔＬが許容範囲（１．５ｍｍ）を超える箇所が発生したとする。

軌道誤差ΔＬが許容範囲（１．５ｍｍ）を超えたら（ＳＴ１４０：ＹＥＳ）、ホストコンピュータ５００は、フラグを確認する。
フラグが"０"であれば（ＳＴ１６０：ＹＥＳ）、次に、設計値倣い測定の経路が二次元的であるか否かを確認する。

ここで、設計値倣いの経路が二次元的であるとは、一例としては、ワーク自体が二次元的である場合が挙げられる。ワーク自体が薄い平板であったり、平座金（ワッシャー）の様な形状であったりする場合である。さらには、ワーク自体は三次元的な立体であるが、ワークをいくつかの平面で切って測定する場合もある。
すなわち、倣い断面が２次元という場合である。ワークを平面で切る場合には例えばＸＹ平面に平行な面やＸＺ平面に平行な面など座標軸に垂直な面で切るのが分かりやすいが、図６のように、斜めの平面で切ってもよいことはもちろんである。

倣い経路が２次元的でない場合には（ＳＴ１７０：ＮＯ）、後述する幾何学補正も自律修正も難しいので、エラー処理（ＳＴ１７１）をしたのち、測定動作は終了となる。
（倣い経路が２次元的でない場合とは、例えば、倣い経路が三次元的であるような場合である。例えば、球面をスパイラル状に倣い測定するような場合は倣い経路が３次元である。）

倣い経路が２次元的である場合には（ＳＴ１７０）、幾何学補正（ＳＴ２００）を行う。
幾何学補正工程（ＳＴ２００）の手順を図７のフローチャートを参照して説明する。

幾何学補正工程（ＳＴ２００）にあたって、ホストコンピュータ５００は、まず、モーションコントローラ３００に対しポイント測定を指示する。ポイント測定（あるいはタッチ測定ともいう）は、よく知られたものであるが簡単に説明しておく（図８参照）。
一旦、プローブ２３０をワークから離間させる。そして、プローブ２３０（測定子２３２）をワークに接近させ、押し込み量が所定値（例えば０．３ｍｍ）になったところで座標値を取り込む、といった測定方式である。
設計データを元にすればワークの法線方向はわかるので、ワークに突き当たるまでプローブ２３０（測定子２３２）を法線方向に移動させる。これを数カ所において実行する。

ポイント測定の結果はホストコンピュータ５００に送られる。ホストコンピュータ５００は、ポイント測定の結果からワークの（断面の）形状を大まかに求め、さらに形状解析を行う（ＳＴ２２０）。形状解析にあたっては、ポイント測定で得られた座標値と設計データ（あるいはＰＣＣ曲線）の対応する点とを対比し、各点同士のズレを求めておく、といった演算を行う。

この形状解析工程（ＳＴ２２０）は次工程（ＳＴ２３０）の前準備なのであって、次工程（ＳＴ２３０）が実行できるのであれば形状解析の方法は限定されない。用意している幾何学補正の種類に応じて必要な形状解析も異なってくるため、事細かに説明することはしないが、いずれにしても幾何学的に簡易な演算で十分である。

次に、ホストコンピュータ５００は、前記形状解析の結果に基づいて幾何学補正が可能か否か判定する（ＳＴ２３０）。幾何学補正というのは、縮小、拡大、回転移動あるいは平行移動といった単純な幾何学的演算を意図している。すなわち、設計データに縮小、拡大、回転移動あるいは平行移動といった単純な幾何学的補正を施すことで設計データを実際のワークに近づけることができるか否かを判定する。

縮小、拡大としては、（適切な点を中心にして）一律に（適切な倍率で）縮小または拡大することの他、ある一方向にだけ伸縮するような場合も有り得る。幾何学補正としては、縮小、拡大、回転移動および平行移動をそれぞれ単独で行うことはもちろん、これらのうちのいくつかを組み合わせてもよい。

例えば、ポイント測定で得た（複数の）点に対し、（適切な点を中心にして）一律に（適切な拡大率で）拡大を掛けたときにこれらポイント測定の点が設計データに近付くとする。例えば図９（Ａ）上のポイント測定の点に対して拡大を掛けると、図９（Ｂ）のように設計データとのギャップが小さくなる。このとき、設計データに対して拡大操作の逆、すなわち、縮小補正を掛ければ補正後の設計データと実際のワークとのギャップが小さくなることになる。（つまり、ワークは、設計データに対して一律に削り過ぎということである。）

例えば図１０（Ａ）の設計データに対して縮小を掛けると、図１０（Ｂ）のように補正後の設計データは実際のワークに近付くはずである。そして、幾何学補正後の設計データを元にして改めて設計値倣いの経路を設定すれば、この経路に従って設計値倣い測定ができるはずである。

幾何学補正のメニューを予めいくつか用意しておき、設計データに対して幾何学補正を掛けてみる。
補正後の設計データとポイント測定の点とを対比して、ＳＴ２２０で求めたギャップが一律に小さくなる幾何学補正メニューがあれば、幾何学補正可能と判断できる（ＳＴ２３０：ＹＥＳ）。

なお、幾何学補正ができない（ＳＴ２３０：ＮＯ）と判断される場合については後述する。

幾何学補正可能であれば（ＳＴ２３０：ＹＥＳ）、補正方法を選択し（ＳＴ２４０）、設計データ（あるいはＰＣＣ曲線）中の測定対象部分に幾何学補正を掛ける。
補正後の設計データは記憶部５２０に記憶しておく。

ワークが立体的である場合にワーク全体について設計データを修正する必要はない。現在測定対象としている倣い断面についてのみ補正を掛ければよい。例えば、図６においてワークをＳ１、Ｓ２、Ｓ３の三つの倣い断面で測定するとして、現在の倣い測定の対象が真ん中の倣い断面Ｓ２であれば、この倣い断面Ｓ２についてのみ補正を掛ければ十分である。

さらに、念のため補足しておく。
設計データを縮小補正するといってもオリジナルの設計データよりも小さいワークを作りたいわけではない。実際に出来たワークを設計値倣い測定で測定するにあたって好適な倣い経路を生成するのが主眼であることはいうまでもない。

補正後の設計データに基づいて設計値倣い測定の経路を修正する（ＳＴ２５０）。
これで幾何学補正工程（ＳＴ２００）は終了である。

幾何学補正を行った場合には、フラグに"１"を設定しておく（ＳＴ１９１）。

そして、改めてＳＴ１２０に戻り、アクティブ設計値倣い測定を実行させる。幾何学補正（ＳＴ２００）が成功していれば、軌道誤差ΔＬが許容範囲を超えることなしに（ＳＴ１４０：ＮＯ）設計値倣い測定でワークの測定が完了すると期待できる（ＳＴ１５０：ＹＥＳ）。

予定した経路を全て設計値倣い測定できたら終了である。
（倣い断面Ｓ２の測定が終了ということで、必要であれば、例えば、引き続き倣い断面Ｓ３の測定に移行することになる。）

さて、幾何学補正を行ったにもかかわらず、それでも軌道誤差ΔＬが許容範囲（プラスマイナス１．５ｍｍ）を超える場合も有り得る。
例えば、一律に削り過ぎではなく、場所によって削り過ぎだったり削り残しがあったりするような場合もある。
このような場合、縮小、拡大、回転、平行移動等の一律な幾何学補正だけでは対応できない。

幾何学補正を行った後（つまりフラグ＝１）の（アクティブ）設計値倣い測定において軌道誤差エラーが発生した場合について説明する。幾何学補正を行った後（つまりフラグ＝１）の（アクティブ）設計値倣い測定において軌道誤差エラーが発生した場合（ＳＴ１４０：ＹＥＳ）、ホストコンピュータ５００は前回と同様にフラグを確認する（ＳＴ１６０）。
今回はフラグが"１"である（ＳＴ１６０：ＮＯ）。この場合、自律修正工程（ＳＴ３００）を行う。自律修正工程（ＳＴ３００）の手順を図１１のフローチャートを参照して説明する。

自律修正工程（ＳＴ３００）にあたって、ホストコンピュータ５００は、モーションコントローラ３００に対し自律倣い測定を指示する（ＳＴ３１０）。自律倣い測定自体は、よく知られたものである（特許文献３）。

自律倣い測定で得た測定結果はホストコンピュータ５００に送られる。ホストコンピュータ５００は、自律倣い測定で得た測定結果からワークの（断面の）形状を求め、形状解析を行う（ＳＴ３２０）。
すなわち、測定子２３２の中心座標に測定子２３２の半径ｒおよび押込み量Ｅｐの分を加味し、ワークの（断面）形状を得る。このようにして得たデータは、補正済みデータとして上書き保存しておく。

そして、自律倣い測定で得たワークの形状データを元に、改めて設計値倣いの経路を設定する（ＳＴ３３０）。
これで自律修正工程（ＳＴ３００）は終了である。

自律修正工程（ＳＴ３００）を行った場合には、フラグを"０"に戻す。

再度、改めてＳＴ１２０に戻り、アクティブ設計値倣い測定を実行させる。自律修正が成功していれば、軌道誤差ΔＬが許容範囲を超えることなしに（ＳＴ１４０：ＮＯ）設計値倣い測定でワークの測定が完了すると期待できる（ＳＴ１５０：ＹＥＳ）。予定した経路を全て設計値倣い測定できたら終了である。

ここで、先ほど図７（幾何学補正工程ＳＴ２００）の説明で、幾何学補正ができない場合（ＳＴ２３０：ＮＯ）の説明をスキップした。
ここで補足しておくと、適用できる幾何学補正が無い場合には（ＳＴ２３０：ＮＯ）、自律修正工程（ＳＴ３００）に移行するようにする。

同じ設計データを元にして同じ工作機械で加工したワーク（製品）であれば、二個目以降は設計値倣い測定でエラー無く測定できると期待できる。

このような本実施形態−「エラー修正付き設計値倣い測定」−によれば次の効果をする。
（１）主として（アクティブ）設計値倣い測定を実行するので、すべてを自律倣い測定する場合に比べて５倍〜１０倍程度の高い測定効率が期待できる。また、（アクティブ）設計値倣い測定の実行中に軌道誤差エラーが発生した場合であっても、幾何学補正あるいは自律補正によって自動的にエラーを修復して倣い測定を継続する。
従来であれば、軌道誤差エラーが発生した場合には測定が強制終了してしまったので、エラーを解除してから設定を変えて測定をやり直すという作業が必要であった。この場合、ワーク全体を自律倣い測定するか、倣い経路を微調整してから測定をやり直すことになる。（倣い経路をマニュアルで微修正するのはかなりの専門技術を要する。）
この点、本実施形態によれば、設計データから多少ずれたワークであっても簡単に、効率良く、短い時間で測定できる。

（２）仮に軌道誤差エラーが発生した場合でも、まずは、簡単なポイント測定を元にして簡単な幾何学補正で倣い経路を補正する。そして、補正された倣い経路で（アクティブ）設計値倣い測定を継続するようにしている。自律倣い測定を行うことに比べれば、格段に測定時間を短縮できると期待できる。

（３）仮に幾何学補正で対応できないような加工誤差があったとしても、自動的に必要な箇所だけ自律倣い測定して倣い経路を修正することができる。これによりユーザの手間が格段に削減される。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記実施形態では、アクティブ設計値倣い測定を行うとしたが、パッシブ設計値倣い測定に置き換えてもよい。
この場合、軌道誤差エラーというのは、押込み量が過大であるか、あるいは、測定子がワーク表面から離間したことを意味する。

上記実施形態では、幾何学補正が成功しなかった場合には自律修正工程（ＳＴ３００）を実行するとした。
もちろん、自律倣い測定の機能を持たないような三次元測定機２００やプローブ２３０であれば、自律修正工程（ＳＴ３００）は無しにして、幾何学補正が成功しなかった場合は「エラーにより終了」ということにしてもよい。

測定対象が二次元の場合に自律修正工程（ＳＴ３００）を行えばワークの（断面）形状をほぼ正確に取得でき、これを元に適切な倣い経路を設定できると考えられる。
しかしながら、まれに自律修正工程（ＳＴ３００）でも倣い経路を適切に修正できないおそれもある。
そこで、自律修正工程（ＳＴ３００）を行った場合にはその回数をカウントしておき、制御ループ（ＳＴ１２０−ＳＴ３００）が所定回数以上繰り返されないようにしてもよい。

１００…形状測定システム、
２００…三次元測定機、２１０…定盤、
２２０…移動機構、２２１…Ｙスライダ、２２２…Ｘスライダ、２２３…Ｚ軸コラム、２２４…Ｚスピンドル、
２３０…プローブ、２３１…スタイラス、２３２…測定子、２３３…支持部、
３００…モーションコントローラ、３１０…ＰＣＣ取得部、３２０…カウンタ部、３３０…経路算出部、３４０…駆動制御部、
４００…手動コントローラ、
５００…ホストコンピュータ、５２０…記憶部、５３０…形状解析部。

Claims (6)

1. 先端に測定子を有するプローブと、前記測定子をワークの表面に倣って移動させる移動機構と、を備え、前記測定子と前記ワークの表面との接触を検知して前記ワークの形状を測定する形状測定装置の制御方法であって、
   前記ワークの設計データに基づいて前記測定子を移動させる倣い経路を求め、
   この倣い経路に沿って前記測定子を移動させ、
   この倣い経路と実際のワークとの距離が過大であるかを監視し、
   前記倣い経路と実際のワークとの距離が過大である場合には軌道誤差エラーとし、
   前記軌道誤差エラーが発生した場合には、前記設計データが実際のワークに近付くように、前記設計データに幾何学補正を加え、
   この幾何学補正後の前記設計データに基づいて倣い測定を行う
   ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。
2. 請求項１に記載の形状測定装置の制御方法において、
   前記幾何学補正は、縮小、拡大、回転移動および平行移動のうちから選択される１以上の補正演算である
   ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。
3. 請求項２に記載の形状測定装置の制御方法において、
   前記軌道誤差エラーが発生した場合には、
   前記ワークの複数の点をポイント測定し、
   前記ポイント測定で得た測定点の座標値に基づいて前記幾何学補正の方法を決定する
   ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の形状測定装置の制御方法において、
   前記幾何学補正後の前記設計データに基づいて倣い測定を行った結果、前記軌道誤差エラーが再度発生した場合には、前記ワークを自律倣い測定し、
   前記自律倣い測定で得た測定結果に基づいて前記設計データを修正し、
   修正後の前記設計データに基づいて倣い測定を行う
   ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の形状測定装置の制御方法において、
   前記軌道誤差エラーが発生した場合には、測定対象が二次元的か判定し、
   測定対象が二次元的である場合に、前記幾何学補正を実行する
   ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の形状測定装置の制御方法をコンピュータに実行させる形状測定装置の制御プログラム。