一种表面形状测定装置，具备：动作推定部（３００），其根据仿形矢量指令部（２２０）发出的仿形矢量指令来推定驱动机构的动作状态并计算推定动作状态量；校正运算部（４００），其根据动作推定部（３００）计算的推定动作状态量来校正运算驱动传感器的检测值。动作推定部（３００）具有标称模型设定部（３１１），其设定从仿形矢量指令被发出到反映仿形探测器的移动位置之前的信号传递特性即标称模型，校正运算部（４００）包括：校正量计算部（４２０），其根据推定动作状态量来计算对由驱动中驱动机构变形产生的测定误差进行校正的校正量；测定数据合成部（４３０），其把驱动传感器和检测传感器的检测值与由校正量计算部（４２０）计算的校正量进行合成并作为测定数据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面形状测定装置。例如涉及仿形扫描被测定物表面来测定被测定物的轮廓、表面粗糙度、 波紋度等的表面仿形测定装置。
技术介绍
已'经知道有仿形扫描被测定物表面来测定被测定物立体形状的表面仿 形测定装置。图20表示作为利用仿形探测器130的表面仿形测定装置的测定系统 100的结构。该测定系统100包括使仿形探测器130移动的三维测定机110、手动 操作的操作部150、控制三维测定机IIO动作的运动控制器160、经由运动 控制器160使三维测定机110动作并处理三维测定机110取得的测定数据来 求被测定物W尺寸和形状等的主计算机200。三维测定机110包括平台111、竖立设置在平台lll上并使仿形探测 器130三维移动的驱动机构120、检测驱动机构120驱动量的驱动传感器(未 图示)。驱动机构120包括两个横梁支承体121，其从平台111的两侧端在平 台111的大致垂直方向即Zm轴方向上具有高度，且向沿平台111侧端的 Ym轴方向设置成能滑动；横梁122,其被支承在横梁支承体121的上端且 在Xm轴方向上具有长度；立柱123,其在Xm轴方向上能滑动地设置在横 梁122上且在Zm轴方向具有导向器；测量轴124，其在Zm轴方向能滑动 地设置在立柱123内，且在下端保持仿形探测器130。驱动传感器具备；险测纟黄梁支承体121向Ym轴方向移动的Ym轴传 感器、检测立柱123向Xm轴方向移动的Xm轴传感器、斥全测测量轴124 向Zm轴方向移动的Zm轴传感器。如图21所示，仿形探测器130具备前端具有接触部(测头)132的触针131和-使触针131的基端在一定的范围内能向Xp方向、Yp方向、Zp方向滑动地支承的支承部133。支承部133具备滑动机构(未图示)，其具有能向相互正交的方向移动的xp滑块、yp滑块、zp滑块；探测器传感器(未图示)，其检测滑动机构在各轴方向的变位量并输出检测到的变位量。触针131利用滑动机构相对支承部133在一定范围内能滑动地被支承。 这种仿形探测器130的结构例如在文献1 (特开平05-256640号)中有记载。在这种结构中，在4巴接触部132以基准按压量厶r与被测定物表面S4氐 触的状态下使仿形探测器130沿被测定物表面S进行仿形移动。这时，根据驱动机构120的驱动量能得到仿形探测器130的移动轨迹。成为仿形纟罙测器130的移动轨迹即接触部132的移动轨迹时，相对接 触部132中心点的移动轨迹来说仅在偏置了规定量(Q)的位置存在有被测 定物表面S与接触部132的接触点。于是，在把由驱动传感器检测的仿形探测器130的位置与由探测器传 感器检测的触针131的变位相加来求接触部132的位置的基础上，从接触 部132的位置仅校正规定的偏置值部分(Q)就能计算出被测定物表面S的 位置。在此，在由表面仿形测定装置仿形扫描被测定物表面S时，具有加速 度驱动的部分被作用有惯性力。例如，在被测定物W是圓或圆弧的情况下，由圓运动而产生离心力， 如图22所示，产生驱动机构120 (测量轴124)变形的问题。当由该加速度而产生变形时，仅产生变形的部分就使驱动传感器的检 测值含有误差。例如当产生离心力时，仅测量轴124向外侧变形的部分就使驱动传感 器的检测值向圆的内侧进入，例如，如图23所示那样出现径向的差。 图23中，L,是环规的径，L2是测定数据。这种课题例如在测定汽车主体的大型三维测定机110需要进行高速仿 形测定时就成为非常大的问题而明显化。这点例如在文献2 (特开平7-324928号)中作为校正由加速度产生的 测定误差的方法而公开了下面的结构。即上述文献2作为测定滑块的位置与测定滑块的加速度的函数而预先 求出表示挠曲特性的校正值。例如，通过在测定区域的各个位置以各加速度来测定已知半径的环规， 就能预先求出加速度与挠曲特性的函数。测定被测定物时，在由各传感器得到检测数据的基础上由测定时的加 速度来特定校正值，利用校正值来校正所述检测数据。这样对由加速度产生的测定误差进行校正而能得到正确的测定值。作为求测定时的加速度的方法，上述文献2公开了通过把测定滑块 位置的测定值进行二阶微分来得到的方法(段落0037,权利要求12)和设 置加速度传感器来检测测定滑块加速度的方法(段落0047,权利要求13)。上述文献2的方法中，通过把测定滑块的位置进行二阶微分来特定测 定时的加速度，但在位置检测值的二阶微分中，存在加速度的分辨率与取 样频率的平方成反比并且恶化的问题。例如，当把检测位置的取样频率提高到IO倍，则所求的加速度的分辨 率就恶化到1 / 100,其结果是校正量的分辨率也恶化到1 / 100。这样，由位置的二阶微分来求加速度的方法并不实用，不能适应高速 高精度测定的要求。而且，把测定滑块的位置进行二阶微分来求测定滑块的加速度，但在 实际的测定中，产生加速度和变形问题的是测量轴124的前端部或探测器 部，作为议论测定滑块的加速度的对象，对于校正精度在原理上有界限。上述文献2还记载了通过设置加速度传感器来求测定滑块的加速度， 但关于加速度传感器的性能和设置方法却没有记载，现实中有困难。例如，在用加速度传感器进行实测时，例如仿形直径100mm的圆，以 速度1 Omm / sec进行仿形测定时有中心方向的约50 |u G的加速度产生，但 把能检测50wG加速度的加速度传感器按每移动轴各一个合计设置三个是 困难的。更何况在探测器部近旁不可能设置这样的加速度传感器。 这样，由于仿形测定时产生的变形部分不能被正确求出，所以不能校 正该变形部分。因此，在高速测定时不能正确求出被测定物的形状，存在为了正确测 定而限制不产生变形程度的仿形速度的问题。特别是，由为了高速测定汽车等大的被测定物而需要大型的三维测定 机，所以迫切希望有解决上述课题的方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于解决现有问题而提供一种能高速且高精度进行 仿形测定的表面形状测定装置。本专利技术的表面形状测定装置包括仿形探测器，其具有与被测定物表 面接近或抵接的测头和检测所述测头与所述被测定物表面的相对位置的检 测传感器，且把所述测头与所述被测定物表面的相对位置保持在预先设定 的基准位置进行仿形扫描；仿形矢量指令部，其发出仿形矢量的指令，该 仿形矢量指示出沿所述被测定物表面的所述仿形探测器下一个移动位置； 驱动机构，其保持所述仿形探测器并具有使三维移动的驱动轴，且根据所 述仿形矢量指令使所述仿形探测器移动；驱动传感器，其检测所述驱动机 构的驱动量；动作推定部，其根据所述仿形矢量指令部发出的所述仿形矢 量指令来推定所述驱动机构的动作状态并计算推定动作状态量；校正运算 部，其根据所述动作推定部计算的所述推定动作状态量来校正运算所述驱 动传感器的检测值，其中，所述动作推定部具有标称模型设定部，其设定 从所述仿形矢量指令部发出所述仿形矢量指令到反映所述仿形探测器的移 动位置之间的信号传递特性即标称模型，所述校正运算部包括校正量计 算部，其根据所述推定动作状态量来计算对由驱动中所述驱动机构变形而 产生的测定误差进行校正的校正量；测定数据合成部，其把所述驱动传感 器和所述检测传感器的检测值与由所述校正量计算部计算的校正量进行合 成并作为测定数据。该结构中，从仿形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种表面形状测定装置，其特征在于，包括：仿形探测器，其具有与被测定物表面接近或抵接的测头和检测所述测头与所述被测定物表面的相对位置的检测传感器，且把所述测头与所述被测定物表面的相对位置保持在预先设定的基准位置进行仿形扫描； 仿形矢量指令部，其发出仿形矢量的指令，该仿形矢量指示出沿所述被测定物表面的所述仿形探测器下一个移动位置； 驱动机构，其保持所述仿形探测器并具有使所述仿形探测器三维移动的驱动轴，且根据所述仿形矢量指令使所述仿形探测器移动； 驱动传感器，其检测所述驱动机构的驱动量； 动作推定部，其根据所述仿形矢量指令部发出的所述仿形矢量指令来推定所述驱动机构的动作状态并计算推定动作状态量； 校正运算部，其根据所述动作推定部计算的所述推定动作状态量来校正运算所述驱动传感器的检测值，其中， 所述动作推定部具有标称模型设定部，该标称模型设定部设定从所述仿形矢量指令部发出所述仿形矢量指令到反映所述仿形探测器的移动位置之间的信号传递特性即标称模型， 所述校正运算部包括： 校正量计算部，其根据所述推定动作状态量来计算对由驱动中的所述驱动机构变形而产生的测定误差进行校正的校正量； 测定数据合成部，其把由所述驱动传感器和所述检测传感器检测的检测值与由所述校正量计算部计算的校正量进行合成并作为测定数据。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：清谷进吾，
申请(专利权)人：三丰株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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