形状测量设备的控制方法技术

提供一种形状测量设备的控制方法，其能够实现轨迹校正能力和控制稳定性这两者。在对触针针尖进行控制以使探测器相对于工件的偏转量保持为基准偏转量的同时，使触针针尖沿着扫描路径移动。根据通过以下表达式表示的合成速度矢量V来生成针对探测器的移动指示：合成速度矢量V＝Gf·Vf+Ge·Ve+Gc·Vc2，其中：Vf是用以使探测器沿着扫描路径移动的路径速度矢量，Ve是用以使探测器相对于工件的偏转量保持为基准偏转量的偏转校正矢量，Vc2是通过(Vc1·q)q表示的第二轨迹校正矢量，Vc1是用以对探测器的位置进行校正以使得触针针尖朝向扫描路径的第一轨迹校正矢量，以及q是利用工件的表面的法线与路径速度矢量Vf的矢积给出的轨迹校正方向矢量。

Method of controlling a shape measuring device

A method of controlling a shape measuring device that achieves track correction capability and control stability is provided. The stylus tip is moved along the scan path while controlling the stylus tip to keep the deflection of the detector relative to the workpiece as a reference deflection. According to the synthesis of V by velocity vector expressions to generate detectors for mobile instructions: synthesis speed vector V - Vf+Ge - Ve+Gc - Gf = Vc2, wherein Vf is used to make the path velocity vector detector moves along the scanning path, Ve is used to make the detector relative to the deflection of workpiece holding for deflection correction vector the amount of deflection is Vc2 standard, through (Vc1 q) second Q said the trajectory correction vector, Vc1 is used to correct the position of the first track detector so that the stylus tip toward the scanning path correction vector, and Q is used to give cross product workpiece surface normals and path velocity vector of the Vf trajectory correction vector.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种形状测量设备的控制方法。
技术介绍
已知有通过在扫描被测物的表面的同时使触针针尖沿着该表面移动来测量该被测物的形状的形状测量设备(例如，日本特开2008-241420、日本特开2013-238573和日本特开2014-21004)。为了进行扫描测量，需要准备扫描测量所用的路径。日本特开2008-241420所公开的设备将基于CAD数据的设计数据(例如，非均匀有理B样条(non-uniformrationalB-spline，NURBS)数据)转换成预定次数的多项式曲线群。以下简要说明该过程。首先，从外部CAD系统接收包括路径信息的CAD数据(例如，NURBS数据)，并且将该CAD数据转换成点群的数据。各点的数据是坐标(x,y,z)和法线方向(P,Q,R)的组合(即，(x,y,z,P,Q,R))。在下文，为了以下的说明，将包括信息(x,y,z,P,Q,R)的点群的数据称为“轮廓点数据”。接着，使各点的坐标在法线方向上偏移预定量。(该预定量具体是触针针尖半径r-基准偏转量E0)。将这样所获得的点群数据称为“偏移轮廓点数据”。然后，将偏移轮廓点数据转换成预定次数的多项式曲线群。这里，假定多项式是三次函数，并且曲线是参数三次曲线(parametriccubiccurve，PCC)。基于PCC曲线来生成用于测量工件的路径。此外，将PCC曲线分割成分割PCC曲线群。通过根据分割PCC曲线群计算速度曲线，来计算探测器的移动速度(移动矢量)。(例如，基于分割PCC曲线群的各区段的曲率等来设置探测器的移动速度(移动矢量)。)通过基于这样计算出的移动速度使探测器移动，触针针尖在扫描被测物的表面的同时进行移动(无源标称扫描测量：注意，本说明书中的词语“标称”是指沿着基于物体的设计数据预先计算出的预定轨迹的扫描)。此外，已知有在通过连续地计算偏转校正矢量来校正轨迹以保持探测器的偏转量恒定的同时进行扫描测量的方法(日本特开2013-238573)。以下将这种标称扫描称为有源标称扫描测量。简要说明日本特开2013-238573所公开的有源标称扫描测量。在有源标称扫描测量中，通过以下的表达式1所表示的合成速度矢量V是针对探测器的移动指示。探测器基于合成速度矢量V而移动，由此实现针对探测器(触针针尖)沿着PCC曲线移动并且偏转量恒定的工件表面的扫描测量、即有源标称扫描测量。V＝Gf×Vf+Ge×Ve+Gc×Vc…(表达式1)参考图1来简要说明表达式1。在图1中，在相对于设计数据(轮廓点数据)偏移了预定量(触针针尖半径r-基准偏转量E0)的位置处存在PCC曲线(即，扫描路径)。此外，在图1中，实际工件相对于设计数据略微偏移。矢量Vf是路径速度矢量。路径速度矢量Vf具有从PCC曲线上的插值点(i)向着下一插值点(i+1)的方向。注意，路径速度矢量Vf的大小例如是基于插值点(i)处的PCC曲线的曲率所确定的(例如，日本特开2014-21004)。矢量Ve是用以使探测器的偏转量Ep保持为预定的基准偏转量E0(例如，0.3mm)的偏转校正矢量。(偏转校正矢量Ve必然与工件表面的法线平行。)矢量Vc是轨迹校正矢量。轨迹校正矢量Vc与从探测器位置向着PCC曲线的垂线平行。在表达式1中，Gf、Ge和Gc分别是扫描驱动增益、偏转校正增益和轨迹校正增益。
技术实现思路
通过利用表达式1的合成速度矢量V控制探测器的移动，可以实现有源标称扫描测量，但该控制可能根据各矢量的方向而变得不稳定。例如，在图1中，轨迹校正矢量Vc的方向与偏转校正矢量Ve的方向相反。因而，可能会使探测器230发生振动。由于该原因，在日本特开2013-238573中，要分别通过函数f1(C,E)、f2(E)和f3(C)来调整Gf、Ge和Gc的值。然而，由于减小Ge或Gc的值以抑制振动，因此合成速度矢量V的大小当然减小。然后，轨迹校正能力或偏转校正能力也下降。因而，已难以实现轨迹校正能力和控制稳定性这两者。本专利技术的目的是提供一种能够实现轨迹校正能力和控制稳定性这两者的形状测量设备的控制方法。本专利技术的方面中的形状测量设备的控制方法是如下的形状测量设备的控制方法，所述形状测量设备包括：探测器，其前端具有触针针尖；以及移动机构，用于使所述探测器移动，并且所述形状测量设备被配置为通过检测所述触针针尖与工件的表面之间的接触来测量所述工件的形状，所述控制方法包括以下步骤：为了基于所述工件的设计数据来计算用以使所述触针针尖移动的扫描路径，并且为了在控制所述触针针尖以使所述探测器相对于所述工件的偏转量保持为基准偏转量的同时、使所述触针针尖沿着所述扫描路径移动，根据通过以下表达式所表示的合成速度矢量V来生成针对所述探测器的移动指示：合成速度矢量V＝Gf·Vf+Ge·Ve+Gc·Vc2，其中：Vf是用以使所述探测器沿着所述扫描路径移动的路径速度矢量，Ve是用以使所述探测器相对于所述工件的偏转量保持为所述基准偏转量的偏转校正矢量，Vc2是通过(Vc1·q)q所表示的第二轨迹校正矢量，Vc1是用以对所述探测器的位置进行校正以使得所述触针针尖朝向所述扫描路径的第一轨迹校正矢量，q是利用所述工件的表面的法线与路径速度矢量Vf的矢积所给出的轨迹校正方向矢量，以及Gf、Ge和Gc分别是扫描驱动增益、偏转校正增益和轨迹校正增益。在本专利技术的方面中，优选地，偏转校正矢量Ve是通过K(|Ep|-E0)eu所给出的，其中：Ep是所述探测器的传感器输出，E0是所述基准偏转量，以及eu是所述探测器的位移方向上的单位矢量。在本专利技术的方面中，优选地，轨迹校正方向矢量q是通过eu×Vf/|eu×Vf|或者Vf×eu/|Vf×eu|所表示的。本专利技术的方面中的记录介质是如下的非易失性记录介质，其中该非易失性记录介质用于记录控制程序，所述控制程序用于使计算机执行上述的形状测量设备的控制方法。附图说明图1是作为现有技术示出合成速度矢量V的各成分的示例的图；图2是示出形状测量系统整体的结构的图；图3是运动控制器和主机计算机的功能框图；图4是说明有源标称扫描测量的整体控制的流程图；图5是说明用以生成合成速度矢量V的过程的流程图；图6是说明用以生成合成速度矢量V的过程的图；图7是说明用以生成第二轨迹校正矢量Vc2的过程的流程图；图8是示出矢量之间的相对方向关系的图；以及图9是示出比较例的图。具体实施方式参考附加至附图中的各元素的附图标记来例示并说明本专利技术的实施例。第一典型实施例以下说明本专利技术的第一典型实施例。由于在其它文献(例如，日本特开2008-241420)中公开了有源标称扫描测量的基本操作过程，因此说明本实施例的主要特征、即合成速度矢量V的生成。首先，简要说明形状测量系统100的基本结构。图2是示出形状测量系统100的整体结构的图。形状测量系统100包括：坐标测量机200；运动控制器300，用于控制坐标测量机200的驱动；以及主机计算机500，用于控制运动控制器300并且进行所需的数据处理。坐标测量机200包括基座210、移动机构220和探测器230。移动机构220包括门型Y滑动件221、X滑动件222、Z轴柱223和Z主轴224。Y滑动件221在Y方向上可滑动地设置在基座210上。X滑动件222沿着Y滑动件221的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形状测量设备的控制方法，所述形状测量设备包括：探测器，其前端具有触针针尖；以及移动机构，用于使所述探测器移动，并且所述形状测量设备被配置为通过检测所述触针针尖与工件的表面之间的接触来测量所述工件的形状，所述控制方法包括以下步骤：为了基于所述工件的设计数据来计算用以使所述触针针尖移动的扫描路径，并且为了在控制所述触针针尖以使所述探测器相对于所述工件的偏转量保持为基准偏转量的同时、使所述触针针尖沿着所述扫描路径移动，根据通过以下表达式所表示的合成速度矢量V来生成针对所述探测器的移动指示：合成速度矢量V＝Gf·Vf+Ge·Ve+Gc·Vc2，其中：Vf是用以使所述探测器沿着所述扫描路径移动的路径速度矢量，Ve是用以使所述探测器相对于所述工件的偏转量保持为所述基准偏转量的偏转校正矢量，Vc2是通过(Vc1·q)q所表示的第二轨迹校正矢量，Vc1是用以对所述探测器的位置进行校正以使得所述触针针尖朝向所述扫描路径的第一轨迹校正矢量，q是利用所述工件的表面的法线与路径速度矢量Vf的矢积所给出的轨迹校正方向矢量，以及Gf、Ge和Gc分别是扫描驱动增益、偏转校正增益和轨迹校正增益。

【技术特征摘要】
2015.09.25 JP 2015-1881671.一种形状测量设备的控制方法，所述形状测量设备包括：探测器，其前端具有触针针尖；以及移动机构，用于使所述探测器移动，并且所述形状测量设备被配置为通过检测所述触针针尖与工件的表面之间的接触来测量所述工件的形状，所述控制方法包括以下步骤：为了基于所述工件的设计数据来计算用以使所述触针针尖移动的扫描路径，并且为了在控制所述触针针尖以使所述探测器相对于所述工件的偏转量保持为基准偏转量的同时、使所述触针针尖沿着所述扫描路径移动，根据通过以下表达式所表示的合成速度矢量V来生成针对所述探测器的移动指示：合成速度矢量V＝Gf·Vf+Ge·Ve+Gc·Vc2，其中：Vf是用以使所述探测器沿着所述扫描路径移动的路径速度矢量，Ve是用...

【专利技术属性】
技术研发人员：野田孝，出口博美，村田宪彦，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本;JP