JP6583730B2 - CMM measuring method, measuring control device, and measuring program - Google Patents

CMM measuring method, measuring control device, and measuring program Download PDF

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Description

本発明は、被測定物に形成された複数の測定要素を測定する三次元測定機の測定方法及び測定制御装置、並びに測定プログラムに関する。   The present invention relates to a measurement method, a measurement control device, and a measurement program of a coordinate measuring machine that measures a plurality of measurement elements formed on a measurement object.

従来、プローブの位置や姿勢を変位させる駆動部を有し、このプローブを被測定物に形成されている複数の測定要素(例えば円穴)にそれぞれ接触させることにより、測定要素の寸法及び形状等の様々な測定を行う三次元測定機が知られている。   Conventionally, it has a drive unit that displaces the position and orientation of the probe, and by contacting the probe with a plurality of measurement elements (for example, circular holes) formed on the object to be measured, the dimensions and shape of the measurement elements, etc. A three-dimensional measuring machine that performs various measurements is known.

このような三次元測定機においては、複数の測定要素の測定位置及び測定順番に従って予め作成された測定経路(パートプログラム)に基づき、プローブの位置及び姿勢を変位させながら被測定物の各測定要素の測定を行う(例えば特許文献1参照)。この測定順番は、測定経路が最短となるようにソートされているのが通常である。   In such a three-dimensional measuring machine, each measurement element of the object to be measured is displaced while displacing the position and orientation of the probe based on the measurement path (part program) created in advance according to the measurement position and measurement order of the plurality of measurement elements. Is measured (see, for example, Patent Document 1). The measurement order is usually sorted so that the measurement path is the shortest.

また、特許文献1に記載の三次元測定機は、テーブルにセットされた被測定物の位置及び姿勢を検出することにより、テーブル上での被測定物の位置及び姿勢に関係なく、既に作成された測定経路を使用して被測定物の各測定要素を測定することができる。   Further, the coordinate measuring machine described in Patent Document 1 is already created regardless of the position and orientation of the measurement object on the table by detecting the position and orientation of the measurement object set on the table. Each measurement element of the object to be measured can be measured using the measured path.

特開2015−222196号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-222196

ところで、被測定物が例えば多面体であり、その個々の面に形成されている測定要素をプローブで測定する場合には、個々の面に形成されている測定要素の法線ベクトルの方向に合わせてプローブの姿勢を回転させる必要がある。このため、法線ベクトルの方向が異なる複数の測定要素の測定を行う場合、測定要素ごとの法線ベクトルの方向に合わせてプローブの姿勢を回転させる必要がある。   By the way, when the object to be measured is, for example, a polyhedron and the measurement elements formed on the individual surfaces are measured with a probe, it is matched with the direction of the normal vector of the measurement elements formed on the individual surfaces. It is necessary to rotate the posture of the probe. Therefore, when measuring a plurality of measurement elements having different normal vector directions, it is necessary to rotate the posture of the probe in accordance with the direction of the normal vector for each measurement element.

図13は、最短の測定経路で被測定物9の複数の測定要素E(1)〜E(10)を測定する場合の課題を説明するための説明図である。ここで複数の測定要素E(1)〜E(10)は円穴である。   FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a problem when measuring a plurality of measurement elements E (1) to E (10) of the DUT 9 with the shortest measurement path. Here, the plurality of measurement elements E (1) to E (10) are circular holes.

図13に示すように、最短の測定経路で各測定要素E(1)〜E(10)を測定する場合の測定順番は、図中矢印で示したように、測定要素E(10)→測定要素E(7)→測定要素E(2)→測定要素E(6)→測定要素E(5)→測定要素E(1)→測定要素E(3)→測定要素E(4)→測定要素E(8)→測定要素E(9)である。この場合は、測定要素E(7)及び測定要素E(2)の間と、測定要素E(2)及び測定要素E(6)の間と、測定要素E(5)及び測定要素E(1)の間と、測定要素E(4)及び測定要素E(8)の間と、においてプローブの姿勢を回転させる必要がある。   As shown in FIG. 13, the measurement order when measuring each of the measurement elements E (1) to E (10) with the shortest measurement path is as shown by the arrow in the figure, the measurement element E (10) → measurement. Element E (7) → Measurement element E (2) → Measurement element E (6) → Measurement element E (5) → Measurement element E (1) → Measurement element E (3) → Measurement element E (4) → Measurement element E (8) → Measurement element E (9). In this case, between the measurement element E (7) and the measurement element E (2), between the measurement element E (2) and the measurement element E (6), and between the measurement element E (5) and the measurement element E (1). ) And between the measurement element E (4) and the measurement element E (8), it is necessary to rotate the posture of the probe.

ここで、プローブの姿勢の回転にはプローブの移動よりも時間が掛かるが(例えば10秒以上)、従来の測定要素の測定順番のソートでは、プローブの姿勢の回転回数までは考慮されてない。このため、特許文献1に記載の三次元測定機では、測定中にプローブの姿勢が何度も回転するため、測定効率(測定時間)の観点において改善の余地がある。   Here, although the rotation of the probe posture takes more time than the movement of the probe (for example, 10 seconds or more), the number of rotations of the probe posture is not considered in the conventional sorting of the measurement order of the measurement elements. For this reason, the coordinate measuring machine described in Patent Document 1 has room for improvement in terms of measurement efficiency (measurement time) because the posture of the probe rotates many times during measurement.

また、プローブの姿勢を回転させた場合には、プローブの回転誤差が測定要素の測定精度に影響を及ぼすおそれがある。このため、測定中にプローブの姿勢を何度も回転させる特許文献1に記載の三次元測定機では、測定精度の観点においても改善の余地がある。   Further, when the posture of the probe is rotated, the probe rotation error may affect the measurement accuracy of the measurement element. For this reason, the coordinate measuring machine described in Patent Document 1 in which the posture of the probe is rotated many times during the measurement has room for improvement in terms of measurement accuracy.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被測定物に形成された複数の測定要素を測定する際の測定効率と測定精度とを向上可能な三次元測定機の測定方法及び測定制御装置、並びに測定プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a measuring method of a three-dimensional measuring machine capable of improving the measurement efficiency and measurement accuracy when measuring a plurality of measurement elements formed on a measurement object, and An object is to provide a measurement control device and a measurement program.

本発明の目的を達成するための三次元測定機の測定方法は、位置及び姿勢を変位自在なプローブにより被測定物に形成された複数の測定要素を測定する三次元測定機の測定方法において、測定要素の法線ベクトルを検出する法線ベクトル検出ステップと、法線ベクトル検出ステップの検出結果に基づき、測定要素を法線ベクトルの方向ごとにグループ化するグループ化ステップと、測定要素の測定順番を、グループ化ステップでグループ化したグループごとに測定する順番に決定する測定順番決定ステップと、三次元測定機内での被測定物の位置及び姿勢を測定する位置姿勢測定ステップと、位置姿勢測定ステップの測定結果に基づき、プローブにより測定要素を、測定順番決定ステップで決定した測定順番に従ってグループごとに測定する測定要素測定ステップと、を有する。   A measuring method of a coordinate measuring machine for achieving the object of the present invention is a measuring method of a coordinate measuring machine for measuring a plurality of measuring elements formed on an object to be measured with a probe whose position and posture are freely movable. A normal vector detection step for detecting the normal vector of the measurement element, a grouping step for grouping the measurement elements in each direction of the normal vector based on the detection result of the normal vector detection step, and a measurement order of the measurement elements Measurement order determining step for determining the order of measurement for each group grouped in the grouping step, position and orientation measurement step for measuring the position and orientation of the object to be measured in the coordinate measuring machine, and position and orientation measurement step Based on the measurement results, the measurement elements are measured by the probe according to the measurement order determined in the measurement order determination step. And a constant component measuring step.

この方法によれば、被測定物に形成された複数の測定要素を測定する際に、プローブの回転回数を最小限に抑えることができ、さらに回転回数を減らすことによりプローブの回転誤差の発生も減らすことができる。   According to this method, when measuring a plurality of measurement elements formed on an object to be measured, the number of rotations of the probe can be minimized, and further, the rotation number of the probe can be reduced by reducing the number of rotations. Can be reduced.

本発明の他の態様に係る三次元測定機の測定方法において、測定要素測定ステップは、プローブの姿勢を、測定対象のグループの法線ベクトルの方向に合わせて回転させる回転処理と、回転処理されたプローブの姿勢を校正する校正処理と、校正処理されたプローブにより測定対象のグループ内の測定要素を測定するグループ内測定処理と、をグループごとに繰り返し行う。ここで、プローブの姿勢を測定対象のグループの法線ベクトルの方向に合わせて回転させるとは、プローブを、プローブの先端が測定対象のグループに対向し且つ法線ベクトルに平行となる姿勢に回転させることである。この他の態様によれば、プローブの姿勢を回転させた際の回転誤差を校正することができるので、被測定物に形成された複数の測定要素を測定する場合の測定精度を向上させることができる。   In the measurement method of the coordinate measuring machine according to another aspect of the present invention, the measurement element measurement step includes a rotation process for rotating the posture of the probe in accordance with the direction of the normal vector of the group to be measured, and the rotation process. The calibration processing for calibrating the posture of the probe and the intra-group measurement processing for measuring the measurement element in the measurement target group by the calibrated probe are repeated for each group. Here, rotating the probe's posture in accordance with the direction of the normal vector of the group to be measured means that the probe is rotated to a posture in which the tip of the probe faces the group to be measured and is parallel to the normal vector. It is to let you. According to this other aspect, since the rotation error when the posture of the probe is rotated can be calibrated, it is possible to improve the measurement accuracy when measuring a plurality of measurement elements formed on the object to be measured. it can.

本発明の他の態様に係る三次元測定機の測定方法において、測定順番決定ステップは、グループ内の測定要素をプローブの移動距離が最短となる順番にソートする第1ソート処理を、グループごとに行って測定順番を決定し、グループ内測定処理は、第1ソート処理でソートされた測定要素の順番に従って、グループ内の測定要素の測定を行う。これより、グループごとの測定要素の測定時間を短くすることができるので、より測定効率を向上させることができる。   In the measurement method of the coordinate measuring machine according to another aspect of the present invention, the measurement order determining step includes performing a first sort process for sorting the measurement elements in the group in the order in which the probe moving distance is the shortest for each group. The measurement order is determined, and the in-group measurement process measures the measurement elements in the group according to the order of the measurement elements sorted in the first sort process. Thereby, since the measurement time of the measurement element for every group can be shortened, measurement efficiency can be improved more.

本発明の他の態様に係る三次元測定機の測定方法において、測定順番決定ステップは、グループ化ステップで生成された個々のグループを、最初に測定するグループに対して法線ベクトルの方向が近い順にソートする第2ソート処理を行って測定順番を決定し、測定要素測定ステップは、第2ソート処理でソートされたグループの順番に従って、グループごとの測定を行う。これにより、次のグループの測定を行う前に回転させるプローブの回転角を最小にすることができるので、測定時間を短くすることができ、より測定効率を向上させることができる。   In the measurement method of the coordinate measuring machine according to another aspect of the present invention, the measurement order determination step has the direction of the normal vector closer to the group to be measured first for each group generated in the grouping step. A measurement order is determined by performing a second sort process for sorting in order, and the measurement element measurement step performs measurement for each group according to the order of the groups sorted in the second sort process. Thereby, since the rotation angle of the probe rotated before performing the measurement of the next group can be minimized, the measurement time can be shortened and the measurement efficiency can be further improved.

本発明の他の態様に係る三次元測定機の測定方法において、被測定物を基準としたワーク座標系を設定するワーク座標系設定ステップと、ワーク座標系設定ステップで設定したワーク座標系と、測定順番決定ステップで決定した測定順番とに基づき、被測定物を基準としたプローブの測定経路を設定する測定経路設定ステップと、を有し、測定要素測定ステップでは、測定経路設定ステップで設定された測定経路と、位置姿勢測定ステップの測定結果とに基づき、プローブにより測定要素をグループごとに測定する。これにより、三次元測定機内での被測定物の位置及び姿勢に関係なく、共通の測定経路を使用して測定要素の測定を行うことができる。   In the measuring method of the coordinate measuring machine according to another aspect of the present invention, a workpiece coordinate system setting step for setting a workpiece coordinate system based on the object to be measured, a workpiece coordinate system set in the workpiece coordinate system setting step, A measurement path setting step for setting the measurement path of the probe based on the measurement object based on the measurement order determined in the measurement order determination step. In the measurement element measurement step, the measurement path setting step is set. Based on the measured path and the measurement result of the position and orientation measurement step, the measurement element is measured for each group by the probe. As a result, regardless of the position and orientation of the object to be measured in the coordinate measuring machine, measurement elements can be measured using a common measurement path.

本発明の他の態様に係る三次元測定機の測定方法において、ワーク座標系設定ステップでは、被測定物の設計図面を基にワーク座標系を設定する。これにより、三次元測定機で被測定物を測定することなくワーク座標系の設定を行うことができ、オペレータの作業を減らすことができる。   In the measuring method of the coordinate measuring machine according to another aspect of the present invention, in the workpiece coordinate system setting step, the workpiece coordinate system is set based on the design drawing of the object to be measured. Accordingly, the work coordinate system can be set without measuring the object to be measured with the coordinate measuring machine, and the operator's work can be reduced.

本発明の他の態様に係る三次元測定機の測定方法において、法線ベクトル検出ステップでは、被測定物の設計図面を基に法線ベクトルを検出する。これにより、三次元測定機で被測定物を測定することなく法線ベクトルを検出することができ、オペレータの作業を減らすことができる。   In the measuring method of the CMM according to another aspect of the present invention, the normal vector detecting step detects the normal vector based on the design drawing of the object to be measured. As a result, the normal vector can be detected without measuring the object to be measured with the coordinate measuring machine, and the operator's work can be reduced.

本発明の目的を達成するための三次元測定機の測定制御装置は、位置及び姿勢を変位自在なプローブにより被測定物に形成された複数の測定要素を測定する三次元測定機の測定制御装置において、測定要素の法線ベクトルを検出する法線ベクトル検出部と、法線ベクトル検出部の検出結果に基づき、測定要素を法線ベクトルの方向ごとにグループ化するグループ化部と、測定要素の測定順番を、グループ化部がグループ化したグループごとに測定する順番に決定する測定順番決定部と、三次元測定機内での被測定物の位置及び姿勢を測定する位置姿勢測定部と、位置姿勢測定部の測定結果に基づき、プローブにより測定要素を、測定順番決定部が決定した測定順番に従ってグループごとに測定する測定要素測定部と、を備える。   A measurement control apparatus for a coordinate measuring machine for achieving the object of the present invention is a measurement control apparatus for a coordinate measuring machine that measures a plurality of measurement elements formed on an object to be measured by a probe whose position and orientation are freely displaceable. , A normal vector detection unit for detecting a normal vector of the measurement element, a grouping unit for grouping the measurement elements for each direction of the normal vector based on a detection result of the normal vector detection unit, and a measurement element A measurement order determining unit that determines the measurement order for each group that the grouping unit groups, a position / orientation measuring unit that measures the position and orientation of the object to be measured in the coordinate measuring machine, and a position / orientation A measurement element measurement unit that measures the measurement elements for each group according to the measurement order determined by the measurement order determination unit based on the measurement result of the measurement unit.

本発明の他の態様に係る三次元測定機の測定制御装置において、測定要素測定部は、プローブの姿勢を、測定対象のグループ内の測定要素の法線ベクトルの方向に合わせて回転させる回転処理と、回転処理されたプローブの姿勢を校正する校正処理と、校正処理されたプローブにより測定対象のグループ内の測定要素を測定するグループ内測定処理と、をグループごとに繰り返し行う。   In the measurement control apparatus of the coordinate measuring machine according to another aspect of the present invention, the measurement element measurement unit rotates the probe posture in accordance with the direction of the normal vector of the measurement element in the measurement target group. Then, a calibration process for calibrating the orientation of the probe subjected to the rotation process and an intra-group measurement process for measuring the measurement element in the measurement target group by the probe subjected to the calibration process are repeated for each group.

本発明の目的を達成するための測定プログラムは、位置及び姿勢を変位自在なプローブにより被測定物に形成された複数の測定要素を測定する三次元測定機における測定プログラムにおいて、測定要素の法線ベクトルを検出する法線ベクトル検出ステップと、法線ベクトル検出ステップの検出結果に基づき、測定要素を法線ベクトルの方向ごとにグループ化するグループ化ステップと、測定要素の測定順番を、グループ化ステップでグループ化したグループごとに測定する順番に決定する測定順番決定ステップと、三次元測定機内での被測定物の位置及び姿勢を測定する位置姿勢測定ステップと、位置姿勢測定ステップの測定結果に基づき、プローブにより測定要素を、測定順番決定ステップで決定した測定順番に従ってグループごとに測定する測定要素測定ステップと、をコンピュータに実行させる。   A measurement program for achieving the object of the present invention is a measurement program in a three-dimensional measuring machine for measuring a plurality of measurement elements formed on an object to be measured by a probe whose position and orientation are freely displaceable. A normal vector detection step for detecting a vector, a grouping step for grouping measurement elements for each direction of the normal vector based on the detection result of the normal vector detection step, and a grouping step for the measurement order of the measurement elements Based on the measurement results of the measurement order determination step for determining the order of measurement for each group grouped in step 3, the position and orientation measurement step for measuring the position and orientation of the object to be measured in the coordinate measuring machine, and the position and orientation measurement step Measure the measurement elements by group according to the measurement order determined in the measurement order determination step. A measuring element measuring step that causes the computer to execute.

本発明の他の態様に係る測定プログラムにおいて、測定要素測定ステップは、プローブの姿勢を、測定対象のグループの法線ベクトルの方向に合わせて回転させる回転処理と、回転処理されたプローブの姿勢を校正する校正処理と、校正処理されたプローブにより測定対象のグループ内の測定要素を測定するグループ内測定処理と、をグループごとに繰り返し行う。   In the measurement program according to another aspect of the present invention, the measurement element measurement step includes a rotation process for rotating the probe attitude in accordance with the direction of the normal vector of the measurement target group, and the attitude of the probe subjected to the rotation process. The calibration process for calibration and the intra-group measurement process for measuring the measurement elements in the measurement target group by the calibrated probe are repeated for each group.

本発明の三次元測定機の測定方法及び測定制御装置、並びに測定プログラムによれば、被測定物に形成された複数の測定要素を測定する場合の測定効率と測定精度とを向上可能である。   According to the measurement method, the measurement control device, and the measurement program of the coordinate measuring machine of the present invention, it is possible to improve the measurement efficiency and measurement accuracy when measuring a plurality of measurement elements formed on the object to be measured.

三次元測定機外観斜視図である。It is an external perspective view of a three-dimensional measuring machine. プローブヘッドの外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of a probe head. コンピュータの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a computer. ワーク座標系設定部による空間補正の説明図である。It is explanatory drawing of the space correction by a workpiece | work coordinate system setting part. ワーク座標系設定部による原点設定の説明図である。It is explanatory drawing of the origin setting by a workpiece | work coordinate system setting part. ワーク座標系設定部による基準軸設定の説明図である。It is explanatory drawing of the reference axis setting by a workpiece coordinate system setting part. 法線ベクトル検出部による法線ベクトル検出処理、グループ化部によるグループ化処理、及びソート部による第1ソート処理をそれぞれ説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the normal vector detection process by a normal vector detection part, the grouping process by a grouping part, and the 1st sort process by a sort part, respectively. ソート部による第2ソート処理の他の実施例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the other Example of the 2nd sort process by a sort part. テーブル上にセットされた被測定物の位置及び姿勢の測定を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the measurement of the position and attitude | position of the to-be-measured object set on the table. 測定要素測定部による測定要素測定を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the measurement element measurement by a measurement element measurement part. 被測定物の測定要素の測定処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the measurement process of the measurement element of a to-be-measured object. 図11中のステップS4のソート処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the sort process of step S4 in FIG. 最短の測定経路で被測定物の複数の測定要素を測定する場合の課題を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the subject in the case of measuring the several measurement element of a to-be-measured object by the shortest measurement path | route.

[三次元測定機の全体構成]
図1は、三次元測定機(CMM:Coordinate Measuring Machine)10の外観斜視図である。三次元測定機10は、プローブ24aの位置及び姿勢を変位させながら被測定物9(ワークともいう、既述の図13参照)の測定位置における座標値(X軸方向の座標値、Y軸方向の座標値、及びZ軸方向の座標値)を測定する測定機であり、座標測定機又は三次元座標測定機とも称される。なお、図1中のX軸、Y軸、及びZ軸は、三次元測定機10に固有の機械座標原点に基づいて定められる座標系である機械座標系である。また、本例では既述の図13に示した被測定物9を測定するが、測定対象の被測定物9の種類は特に限定はされない。
[Overall configuration of CMM]
FIG. 1 is an external perspective view of a coordinate measuring machine (CMM: Coordinate Measuring Machine) 10. The coordinate measuring machine 10 displaces the position and orientation of the probe 24a while measuring the coordinate value (the coordinate value in the X-axis direction, the Y-axis direction) of the measurement object 9 (also referred to as a workpiece, see FIG. 13 described above). And a coordinate value in the Z-axis direction), which is also referred to as a coordinate measuring machine or a three-dimensional coordinate measuring machine. Note that the X axis, the Y axis, and the Z axis in FIG. 1 are a machine coordinate system that is a coordinate system determined based on a machine coordinate origin unique to the coordinate measuring machine 10. Moreover, in this example, although the to-be-measured object 9 shown in above-mentioned FIG. 13 is measured, the kind of to-be-measured object 9 to be measured is not specifically limited.

被測定物9は、既述の図13に示したように多面体であり、被測定物9の各面には複数の測定要素E(1)〜E(10)が形成されている。以下、測定要素E(1)〜E(10)を適宜「測定要素E」と略す。ここで、測定要素Eとは被測定物9に形成される穴(円穴)、凸部、又は溝などであり、被測定物9には複数の測定要素Eが含まれている。本例では測定要素Eとして円穴を測定する。なお、測定要素Eには被測定物9の外形が含まれていてもよい。   The device under test 9 is a polyhedron as shown in FIG. 13 described above, and a plurality of measurement elements E (1) to E (10) are formed on each surface of the device under test 9. Hereinafter, the measurement elements E (1) to E (10) are appropriately abbreviated as “measurement element E”. Here, the measurement element E is a hole (circular hole), a convex portion, a groove, or the like formed in the object 9 to be measured, and the object 9 to be measured includes a plurality of measurement elements E. In this example, a circular hole is measured as the measurement element E. Note that the measurement element E may include the outer shape of the DUT 9.

図1に示すように、三次元測定機10は、架台12と、架台12上に設けられたテーブル14(定盤)と、テーブル14の両端部に立設された右Yキャリッジ16R及び左Yキャリッジ16Lと、右Yキャリッジ16R及び左Yキャリッジ16Lの上部を連結するXガイド18と、を備える。右Yキャリッジ16Rと左Yキャリッジ16LとXガイド18とにより門型フレーム26が構成される。   As shown in FIG. 1, the coordinate measuring machine 10 includes a gantry 12, a table 14 (surface plate) provided on the gantry 12, and a right Y carriage 16 </ b> R and a left Y that are erected on both ends of the table 14. A carriage 16L and an X guide 18 for connecting the upper portions of the right Y carriage 16R and the left Y carriage 16L are provided. The portal frame 26 is configured by the right Y carriage 16R, the left Y carriage 16L, and the X guide 18.

テーブル14の両端部の上面と側面には、Y軸方向に沿って右Yキャリッジ16R及び左Yキャリッジ16Lが摺動する摺動面が形成されている。また、右Yキャリッジ16R及び左Yキャリッジ16Lには、テーブル14の摺動面に対向する位置にエアベアリング(図示は省略)が設けられている。これにより、右Yキャリッジ16R及び左Yキャリッジ16Lは、Xガイド18と共にY軸方向に移動自在になっている。   Sliding surfaces on which the right Y carriage 16R and the left Y carriage 16L slide along the Y-axis direction are formed on the upper surface and side surfaces of both ends of the table 14. The right Y carriage 16R and the left Y carriage 16L are provided with air bearings (not shown) at positions facing the sliding surface of the table 14. As a result, the right Y carriage 16R and the left Y carriage 16L are movable together with the X guide 18 in the Y-axis direction.

Xガイド18には、Xキャリッジ20が取り付けられている。このXガイド18には、Xキャリッジ20が摺動する摺動面がX軸方向に沿って形成されている。また、Xキャリッジ20には、Xガイド18の摺動面に対向する位置にエアベアリング(図示は省略)が設けられている。これにより、Xキャリッジ20はX軸方向に移動自在になっている。   An X carriage 20 is attached to the X guide 18. A sliding surface on which the X carriage 20 slides is formed in the X guide 18 along the X-axis direction. The X carriage 20 is provided with an air bearing (not shown) at a position facing the sliding surface of the X guide 18. Thereby, the X carriage 20 is movable in the X-axis direction.

Xキャリッジ20には、Zキャリッジ(Zスピンドルともいう)22が取り付けられている。また、Xキャリッジ20には、Zキャリッジ22をZ軸方向に案内するZ軸方向案内用のエアベアリング(図示せず)が設けられている。これにより、Zキャリッジ22は、Xキャリッジ20によってZ軸方向に移動可能に保持されている。   A Z carriage (also referred to as a Z spindle) 22 is attached to the X carriage 20. The X carriage 20 is provided with an air bearing (not shown) for guiding the Z carriage 22 in the Z axis direction. Thus, the Z carriage 22 is held by the X carriage 20 so as to be movable in the Z-axis direction.

Zキャリッジ22の下端には、プローブヘッド24が取り付けられている。   A probe head 24 is attached to the lower end of the Z carriage 22.

図2は、プローブヘッド24の外観斜視図である。図2に示すように、プローブヘッド24は、例えば無段階位置決め機構を備えた5軸同時制御プローブヘッドであり、接触式タッチトリガのプローブ24aの基端を保持している。プローブ24aの先端には、スタイラス24bの基端が取り付けられている。このスタイラス24bの先端には、接触子24cが取り付けられている。スタイラス24b及び接触子24cは、プローブ24aの測定子を構成する。なお、プローブ24aの種類は特に限定されるものではない。   FIG. 2 is an external perspective view of the probe head 24. As shown in FIG. 2, the probe head 24 is, for example, a 5-axis simultaneous control probe head having a stepless positioning mechanism, and holds the base end of the probe 24a of the contact touch trigger. The proximal end of the stylus 24b is attached to the distal end of the probe 24a. A contact 24c is attached to the tip of the stylus 24b. The stylus 24b and the contact 24c constitute a probe for the probe 24a. The type of the probe 24a is not particularly limited.

プローブヘッド24には、プローブ24aを互いに直交する2つの回転軸A及び回転軸B(図1参照)の軸周りに回転させるモータなどの第1駆動部35(図3参照)が設けられている。これにより、プローブ24aの回転軸Aの軸周りの回転角φと、プローブ24aの回転軸Bの軸周りの回転角θとをそれぞれ無段階に調整することができ、その結果、プローブ24a(スタイラス24b)の姿勢を任意に変位(回転)させることができる。   The probe head 24 is provided with a first drive unit 35 (see FIG. 3) such as a motor that rotates the probe 24a around two rotation axes A and B (see FIG. 1) orthogonal to each other. . Thereby, the rotation angle φ around the rotation axis A of the probe 24a and the rotation angle θ around the rotation axis B of the probe 24a can be adjusted steplessly. As a result, the probe 24a (stylus) 24b) can be arbitrarily displaced (rotated).

図1に戻って、三次元測定機10には、図示は省略するが門型フレーム26をY軸方向に移動させるY軸駆動部と、Xキャリッジ20をX軸方向に移動させるX軸駆動部と、Zキャリッジ22をZ軸方向に移動させるZ軸駆動部と、を含む第2駆動部36(図3参照)が設けられている。これにより、プローブヘッド24及びプローブ24aを、互いに直交する3軸方向(XYZ方向)に移動させることができる。これら第1駆動部35及び第2駆動部36によりプローブ24aの位置及び姿勢が変位自在となり、プローブ24aを任意に変位(移動及び回転)させることができる。   Returning to FIG. 1, although not shown, the coordinate measuring machine 10 includes a Y-axis drive unit that moves the portal frame 26 in the Y-axis direction and an X-axis drive unit that moves the X carriage 20 in the X-axis direction. And a second drive unit 36 (see FIG. 3) including a Z-axis drive unit that moves the Z carriage 22 in the Z-axis direction. Thereby, the probe head 24 and the probe 24a can be moved in the triaxial directions (XYZ directions) orthogonal to each other. The position and posture of the probe 24a can be freely displaced by the first drive unit 35 and the second drive unit 36, and the probe 24a can be arbitrarily displaced (moved and rotated).

テーブル14の右Yキャリッジ16R側の端部には、Y軸方向位置検出用リニアスケール(図示せず)が設けられている。また、Xガイド18にはX軸方向位置検出用リニアスケール(図示せず)が設けられ、Zキャリッジ22にはZ軸方向位置検出用リニアスケール(図示せず)が設けられている。   A Y-axis direction position detection linear scale (not shown) is provided at the end of the table 14 on the right Y carriage 16R side. The X guide 18 is provided with an X-axis direction position detecting linear scale (not shown), and the Z carriage 22 is provided with a Z-axis direction position detecting linear scale (not shown).

一方、右Yキャリッジ16Rには、Y軸方向位置検出用リニアスケールを読み取るY軸方向位置検出ヘッド(図示せず)が設けられている。また、Xキャリッジ20には、X軸方向位置検出用リニアスケール及びZ軸方向位置検出用リニアスケールをそれぞれ読み取るX軸方向位置検出ヘッド(図示せず)とZ軸方向位置検出ヘッド(図示せず)とが設けられている。さらに、プローブヘッド24には、プローブ24aの回転角θ,φをそれぞれ検出するロータリエンコーダ等の回転角検出部(図示せず)が設けられている。XYZ軸方向検出ヘッドの検出結果と、回転角検出部の検出結果とに基づき、プローブ24a(スタイラス24b)の先端の接触子24cが被測定物9の測定位置に接触したときの測定位置のXYZ軸方向の座標値を検出することができる。   On the other hand, the right Y carriage 16R is provided with a Y-axis direction position detection head (not shown) that reads the Y-axis direction position detection linear scale. Further, the X carriage 20 has an X-axis direction position detection head (not shown) and a Z-axis direction position detection head (not shown) for reading the X-axis direction position detection linear scale and the Z-axis direction position detection linear scale, respectively. ) And are provided. Further, the probe head 24 is provided with a rotation angle detector (not shown) such as a rotary encoder that detects the rotation angles θ and φ of the probe 24a. Based on the detection result of the XYZ axial direction detection head and the detection result of the rotation angle detection unit, the measurement position XYZ when the contact 24c at the tip of the probe 24a (stylus 24b) contacts the measurement position of the object 9 to be measured. Axial coordinate values can be detected.

三次元測定機10は、第1駆動部35及び第2駆動部36を制御して、プローブヘッド24の動き、すなわち、プローブ24a(スタイラス24b)の位置及び姿勢の変位を制御する駆動コントローラ28を備えている。ここで三次元測定機10は、測定を自動で行う自動測定モードと、測定を手動で行う手動測定モードとを有している。従って、駆動コントローラ28は、自動測定モード時には後述のコンピュータ32の制御の下、第1駆動部35及び第2駆動部36を制御して、プローブ24aの位置及び姿勢を変位させる。   The coordinate measuring machine 10 controls the first drive unit 35 and the second drive unit 36 to control the movement of the probe head 24, that is, the displacement of the position and posture of the probe 24 a (stylus 24 b). I have. Here, the coordinate measuring machine 10 has an automatic measurement mode in which measurement is performed automatically and a manual measurement mode in which measurement is performed manually. Accordingly, in the automatic measurement mode, the drive controller 28 controls the first drive unit 35 and the second drive unit 36 under the control of the computer 32 described later to displace the position and posture of the probe 24a.

また、駆動コントローラ28には、プローブ24a(スタイラス24b)の位置及び姿勢の変位を手動操作するためのジョイスティック等のプローブ操作部28aが設けられている。従って、駆動コントローラ28は、手動測定モード時にはプローブ操作部28aに対する操作入力に応じて、第1駆動部35及び第2駆動部36を制御することにより、プローブ24aの位置及び姿勢を変位させる。   The drive controller 28 is provided with a probe operation unit 28a such as a joystick for manually operating the displacement of the position and posture of the probe 24a (stylus 24b). Accordingly, in the manual measurement mode, the drive controller 28 controls the first drive unit 35 and the second drive unit 36 according to the operation input to the probe operation unit 28a, thereby displacing the position and posture of the probe 24a.

駆動コントローラ28には、前述の接触タッチトリガのプローブ24aの接触検知センサ(図示せず)と、前述のXYZ軸方向検出ヘッド及び回転角検出部とが接続されている。そして、駆動コントローラ28は、接触検知センサによりプローブ24a(接触子24c)が被測定物9の測定位置に接触したことを検知した瞬間に、XYZ軸方向検出ヘッド及び回転角検出部の各々の検出結果を取得して、測定位置のXYZ軸方向の座標値を検出する。この測定位置のXYZ軸方向の座標値は、駆動コントローラ28からコンピュータ32へ出力される。   The drive controller 28 is connected to the contact detection sensor (not shown) of the probe 24a of the contact touch trigger described above, the XYZ axial direction detection head, and the rotation angle detection unit. The drive controller 28 detects each of the XYZ axial direction detection head and the rotation angle detection unit at the moment when the contact detection sensor detects that the probe 24a (contact 24c) has contacted the measurement position of the object 9 to be measured. A result is acquired and the coordinate value of the measurement position of the XYZ-axis direction is detected. The coordinate values of the measurement position in the XYZ axis directions are output from the drive controller 28 to the computer 32.

コンピュータ32は、LAN(Local Area Network)等の各種の通信インタフェース30により駆動コントローラ28に対してデータ通信可能に接続されている。このコンピュータ32は、前述の駆動コントローラ28と共に本発明の三次元測定機の測定制御装置として機能する。   The computer 32 is connected to the drive controller 28 via a various communication interface 30 such as a LAN (Local Area Network) so as to allow data communication. The computer 32 functions as a measurement control device of the coordinate measuring machine of the present invention together with the drive controller 28 described above.

コンピュータ32には、本発明の測定プログラムに相当するソフトウエアプログラム32aがインストールされている。コンピュータ32は、ソフトウエアプログラム32aを実行することにより、プローブ24aの測定経路[例えば測定要素Eの測定位置を示す座標値、測定位置の測定順番、及び測定位置の中間点の座標値]を表すパートプログラム37(図3参照)を作成する。そして、コンピュータ32は、三次元測定機10の自動測定モード時においては、パートプログラム37に基づき、駆動コントローラ28を介して第1駆動部35及び第2駆動部36を駆動(制御)して、プローブ24aにより被測定物9を自動測定する。   The computer 32 is installed with a software program 32a corresponding to the measurement program of the present invention. The computer 32 executes the software program 32a to represent the measurement path of the probe 24a [for example, the coordinate value indicating the measurement position of the measurement element E, the measurement order of the measurement position, and the coordinate value of the intermediate point of the measurement position]. A part program 37 (see FIG. 3) is created. The computer 32 drives (controls) the first drive unit 35 and the second drive unit 36 via the drive controller 28 based on the part program 37 when the coordinate measuring machine 10 is in the automatic measurement mode. The object to be measured 9 is automatically measured by the probe 24a.

一方、コンピュータ32は、三次元測定機10の手動測定モード時においては、パートプログラム37に基づき、測定要素Eの測定位置を表示部38に表示する。これにより、オペレータは、プローブ操作部28aにより駆動コントローラ28を介して第1駆動部35及び第2駆動部36を駆動して、プローブ24aにより被測定物9を手動測定することができる。   On the other hand, the computer 32 displays the measurement position of the measurement element E on the display unit 38 based on the part program 37 when the coordinate measuring machine 10 is in the manual measurement mode. Thereby, the operator can drive the first drive unit 35 and the second drive unit 36 via the drive controller 28 by the probe operation unit 28a and manually measure the object 9 to be measured using the probe 24a.

表示部38は、コンピュータ32に接続されている。コンピュータ32は、三次元測定機10における諸情報、例えば、手動測定モード時(自動測定モード時にも可)にプローブ24aによる測定位置、及び操作指示等を表示部38に表示させる。   The display unit 38 is connected to the computer 32. The computer 32 causes the display unit 38 to display various information in the coordinate measuring machine 10, for example, a measurement position by the probe 24a and an operation instruction in the manual measurement mode (or in the automatic measurement mode).

[コンピュータの機能]
図3は、コンピュータ32の機能ブロック図である。図3に示すように、コンピュータ32のCPU(Central Processing Unit)及びメモリ等により構成される制御部40は、ソフトウエアプログラム32aを実行する。これにより、制御部40は、表示制御部42と、記憶部43と、CAD(computer aided design)データ取得部44と、ワーク座標系設定部45と、要素及び課題作成部46と、法線ベクトル検出部47と、グループ化部48と、ソート部49と、パートプログラム作成部50と、ワーク座標系測定部51と、測定要素測定部52として機能する。
[Computer functions]
FIG. 3 is a functional block diagram of the computer 32. As shown in FIG. 3, the control unit 40 including a CPU (Central Processing Unit) and a memory of the computer 32 executes a software program 32a. Thus, the control unit 40 includes a display control unit 42, a storage unit 43, a CAD (computer aided design) data acquisition unit 44, a work coordinate system setting unit 45, an element and task creation unit 46, and a normal vector. It functions as a detection unit 47, a grouping unit 48, a sorting unit 49, a part program creation unit 50, a workpiece coordinate system measurement unit 51, and a measurement element measurement unit 52.

表示制御部42は、表示部38の表示を制御する。記憶部43には、前述のソフトウエアプログラム32a及びパートプログラム37の他に、詳しくは後述するワーク座標系57などの三次元測定機10による被測定物9の測定に係る各種情報が記憶されている。   The display control unit 42 controls the display on the display unit 38. In addition to the software program 32a and the part program 37 described above, the storage unit 43 stores various types of information related to the measurement of the object 9 to be measured by the coordinate measuring machine 10 such as a work coordinate system 57 described later in detail. Yes.

CADデータ取得部44は、図示しない各種インターフェース(通信インタフェース)を介して、外部から本発明の被測定物9の設計図面に相当するCADデータ55を取得する。CADデータ55には、被測定物9の形状、寸法、及び測定要素Eの配置等を示す被測定物9の設計情報が記録されている。CADデータ取得部44は、被測定物9のCADデータ55が存在している場合、外部からCADデータ55を取得してワーク座標系設定部45と法線ベクトル検出部47とにそれぞれ出力する。   The CAD data acquisition unit 44 acquires CAD data 55 corresponding to the design drawing of the DUT 9 of the present invention from outside via various interfaces (communication interfaces) not shown. In the CAD data 55, design information of the device under test 9 indicating the shape and dimensions of the device under test 9 and the arrangement of the measurement elements E is recorded. When the CAD data 55 of the DUT 9 exists, the CAD data acquisition unit 44 acquires the CAD data 55 from the outside and outputs the CAD data 55 to the workpiece coordinate system setting unit 45 and the normal vector detection unit 47, respectively.

ワーク座標系設定部45と、要素及び課題作成部46と、法線ベクトル検出部47と、グループ化部48と、ソート部49と、パートプログラム作成部50とは、被測定物9を基準とした測定経路を示すパートプログラム37を作成する。ここでいう被測定物9を基準とした測定経路とは、被測定物9の原点及び基準軸(XYZ軸:図13参照)を基準とした測定経路、すなわち、後述の被測定物9のワーク座標系57を基準とした測定経路である。従って、テーブル14上での被測定物9の位置及び姿勢が検出されていれば、パートプログラム37(被測定物9を基準とした測定経路)に従って、被測定物9の測定を行うことができる。   The workpiece coordinate system setting unit 45, the element and task creation unit 46, the normal vector detection unit 47, the grouping unit 48, the sort unit 49, and the part program creation unit 50 are based on the object 9 to be measured. A part program 37 indicating the measured path is created. The measurement path based on the object to be measured here is a measurement path based on the origin of the object to be measured 9 and the reference axis (XYZ axis: see FIG. 13), that is, a workpiece of the object to be measured 9 described later. This is a measurement path based on the coordinate system 57. Therefore, if the position and orientation of the measurement object 9 on the table 14 are detected, the measurement of the measurement object 9 can be performed according to the part program 37 (measurement path based on the measurement object 9). .

パートプログラム37は、CADデータ取得部44が被測定物9のCADデータ55を取得できなかった場合には、三次元測定機10で被測定物9を実測した結果に基づき作成する。また、CADデータ取得部44が被測定物9のCADデータ55を取得した場合には、このCADデータ55を用いてコンピュータ32上で作成する。   When the CAD data acquisition unit 44 cannot acquire the CAD data 55 of the object 9 to be measured, the part program 37 is created based on the result of actual measurement of the object 9 to be measured by the coordinate measuring machine 10. Further, when the CAD data acquisition unit 44 acquires the CAD data 55 of the device under test 9, the CAD data 55 is created on the computer 32 using the CAD data 55.

<パートプログラムの作成:CADデータ無し>
ワーク座標系設定部45は、CADデータ取得部44が被測定物9のCADデータ55を取得できなかった場合、三次元測定機10で被測定物9を実測した結果に基づき、被測定物9を基準とするワーク座標系57を設定する。ワーク座標系57は、被測定物9の原点及び基準軸(XYZ軸)を設定したものである。
<Part program creation: No CAD data>
When the CAD data acquisition unit 44 cannot acquire the CAD data 55 of the device under test 9, the work coordinate system setting unit 45 is based on the result of actual measurement of the device under test 9 with the coordinate measuring machine 10. A workpiece coordinate system 57 with reference to is set. The workpiece coordinate system 57 sets the origin of the object 9 and the reference axis (XYZ axis).

ワーク座標系57の設定は、空間補正、原点設定、及び基準軸設定に大別される。以下に、空間補正、原点設定、及び基準軸設定の順に説明をする。なお、図面の煩雑化を防止するために、被測定物9とは異なる被測定物9A(図4参照)のワーク座標系57の設定を例に挙げて説明を行う。   The setting of the work coordinate system 57 is roughly divided into spatial correction, origin setting, and reference axis setting. Hereinafter, description will be made in the order of spatial correction, origin setting, and reference axis setting. In order to prevent complication of the drawing, the setting of the workpiece coordinate system 57 of the measured object 9A (see FIG. 4) different from the measured object 9 will be described as an example.

空間補正の開始前に、三次元測定機10のプローブヘッド24に取り付けるプローブ24a(スタイラス24b)の作成又は選択と、プローブ24a(スタイラス24b)の校正と、が行われる。なお、プローブ24aの校正は、詳しくは後述する測定要素測定部52の制御の下で実施されるものであり、ここでは具体的な説明は省略する。   Before starting the spatial correction, the probe 24a (stylus 24b) attached to the probe head 24 of the coordinate measuring machine 10 is created or selected, and the probe 24a (stylus 24b) is calibrated. Note that the calibration of the probe 24a is performed in detail under the control of the measurement element measurement unit 52 described later, and a specific description thereof is omitted here.

図4は、ワーク座標系設定部45による空間補正の説明図である。なお、図中のX軸は三次元測定機10の機械座標系の基準軸であり、符号406は機械座標系の原点である。図4に示すように空間補正では、最初に被測定物9Aにおける任意の平面400が測定される。具体的には、オペレータがプローブ操作部28aを操作して、プローブ24aで平面400の3点以上を測定(プロービング)する。プローブ24aによる平面400の測定結果(座標値)は、駆動コントローラ28を介してワーク座標系設定部45に入力される。ワーク座標系設定部45は、平面400の測定結果に基づき、平面400とZ軸との交点402、及び平面400の法線ベクトル404を決定する。 FIG. 4 is an explanatory diagram of space correction by the work coordinate system setting unit 45. In the figure, the X 0 Y 0 Z 0 axis is the reference axis of the machine coordinate system of the coordinate measuring machine 10, and the reference numeral 406 is the origin of the machine coordinate system. As shown in FIG. 4, in the spatial correction, an arbitrary plane 400 in the measurement object 9A is first measured. Specifically, the operator operates (probes) three or more points on the plane 400 with the probe 24a by operating the probe operation unit 28a. The measurement result (coordinate value) of the plane 400 by the probe 24 a is input to the work coordinate system setting unit 45 via the drive controller 28. The work coordinate system setting unit 45 determines the intersection 402 between the plane 400 and the Z 0 axis and the normal vector 404 of the plane 400 based on the measurement result of the plane 400.

次いで、ワーク座標系設定部45は、平面400の法線ベクトル404とZ軸とを平行にする。これにより、図中の実線で表されたX座標系は、図中の破線で表されたX座標系に空間補正処理される。 Then, the workpiece coordinate system setting unit 45 in parallel to the normal vector 404 of the plane 400 and the Z 0 axis. As a result, the X 0 Y 0 Z 0 coordinate system represented by the solid line in the drawing is subjected to spatial correction processing to the X 1 Y 1 Z 1 coordinate system represented by the broken line in the drawing.

そして、ワーク座標系設定部45は、交点402に原点406を平行移動させる。そうすると、X座標系は、図中の長破線で表されたX座標系とされる。以上の処理を経て、ワーク座標系設定部45は、ワーク座標系57のZ軸の方向、及びワーク座標系57の原点を決定する。 Then, the work coordinate system setting unit 45 translates the origin 406 to the intersection point 402. Then, the X 1 Y 1 Z 1 coordinate system is an X 2 Y 2 Z 2 coordinate system represented by a long broken line in the drawing. Through the above processing, the workpiece coordinate system setting unit 45 determines the Z-axis direction of the workpiece coordinate system 57 and the origin of the workpiece coordinate system 57.

図5は、ワーク座標系設定部45による原点設定の説明図である。図5に示すように原点設定では、オペレータがプローブ操作部28aを操作して、プローブ24aで平面400に形成されている円穴410を測定(円穴410の中心測定に必要な箇所を測定)する。この測定結果は、駆動コントローラ28を介してワーク座標系設定部45に入力される。ワーク座標系設定部45は、駆動コントローラ28から入力された円穴410の測定結果に基づき、円穴410の中心412を求める。   FIG. 5 is an explanatory diagram of the origin setting by the workpiece coordinate system setting unit 45. As shown in FIG. 5, when the origin is set, the operator operates the probe operation unit 28a to measure the circular hole 410 formed in the plane 400 with the probe 24a (measures a portion necessary for measuring the center of the circular hole 410). To do. This measurement result is input to the work coordinate system setting unit 45 via the drive controller 28. The work coordinate system setting unit 45 obtains the center 412 of the circular hole 410 based on the measurement result of the circular hole 410 input from the drive controller 28.

次いで、ワーク座標系設定部45は、円穴410の中心に原点406を平行移動させる。これにより、図中の実線で表されたX座標系は、図中の破線で表されたX座標系に補正される。以上の処理を経て、ワーク座標系57のXY軸の原点がX座標系の原点として設定される。 Next, the workpiece coordinate system setting unit 45 translates the origin 406 to the center of the circular hole 410. As a result, the X 2 Y 2 Z 2 coordinate system represented by the solid line in the figure is corrected to the X 3 Y 3 Z 3 coordinate system represented by the broken line in the figure. Through the above processing, the origin of the XY axes of the workpiece coordinate system 57 is set as the origin of the X 3 Y 3 Z 3 coordinate system.

図6は、ワーク座標系設定部45による基準軸設定の説明図である。図6に示すように基準軸設定では、オペレータがプローブ操作部28aを操作して、プローブ24aで平面400に形成されている円穴420を測定(円穴420の中心測定に必要な箇所を測定)する。この測定結果は、駆動コントローラ28を介してワーク座標系設定部45に入力される。ワーク座標系設定部45は、駆動コントローラ28から入力された円穴420の測定結果に基づき、円穴420の中心422を求める。   FIG. 6 is an explanatory diagram of the reference axis setting by the work coordinate system setting unit 45. As shown in FIG. 6, in setting the reference axis, the operator operates the probe operation unit 28a and measures the circular hole 420 formed in the plane 400 with the probe 24a (measures the portion necessary for measuring the center of the circular hole 420). ) This measurement result is input to the work coordinate system setting unit 45 via the drive controller 28. The work coordinate system setting unit 45 obtains the center 422 of the circular hole 420 based on the measurement result of the circular hole 420 input from the drive controller 28.

次いで、ワーク座標系設定部45は、X軸を円穴420の中心422を通る位置まで回転させる。ここで図中の符号αはX軸を回転させる角度を表している。これにより、図中の実線で表されたX座標系は、図中の破線で表されたX座標系に補正される。以上の処理を経て、ワーク座標系57のXY軸の方向として、図中のX座標系が決定される。 Then, the workpiece coordinate system setting unit 45 rotates the X 3 axis to a position passing through the center 422 of the circular hole 420. Here sign α in the figure represents the angle of rotating the X 3 axis. As a result, the X 3 Y 3 coordinate system represented by the solid line in the drawing is corrected to the X 4 Y 4 coordinate system represented by the broken line in the drawing. Through the above processing, the X 4 Y 4 coordinate system in the figure is determined as the direction of the XY axes of the work coordinate system 57.

このように、空間補正、原点設定、及び基準軸設定を経て、図中のX軸はワーク座標系57のX軸とされる。また、図中のY軸はワーク座標系57のY軸とされる。また、既述の図4に示されたZ軸はワーク座標系57のZ軸とされる。以上でワーク座標系57の設定が完了する。 Thus, through the space correction, the origin setting, and the reference axis setting, X 4 axis in the figure is the X-axis in the workpiece coordinate system 57. Further, Y 4 axes in the drawing is the Y-axis workpiece coordinate system 57. Further, the Z 3 axis shown in FIG. 4 is the Z axis of the workpiece coordinate system 57. Thus, the setting of the work coordinate system 57 is completed.

ワーク座標系設定部45は、上述の空間補正、原点設定、及び基準軸設定を経て、被測定物9のワーク座標系57を設定し、このワーク座標系57の情報を記憶部43に記憶させる。なお、ここで説明したワーク座標系57の設定方法は一例であり、ワーク座標系57の設定方法として、三次元測定機10に適用可能な他の公知の方法を採用してもよい。   The workpiece coordinate system setting unit 45 sets the workpiece coordinate system 57 of the workpiece 9 through the above-described spatial correction, origin setting, and reference axis setting, and stores information on the workpiece coordinate system 57 in the storage unit 43. . Note that the setting method of the workpiece coordinate system 57 described here is an example, and other known methods applicable to the coordinate measuring machine 10 may be adopted as the setting method of the workpiece coordinate system 57.

また、ワーク座標系設定部45は、他の装置で既に被測定物9のワーク座標系57が設定されている場合、図示しないインタフェースを介してワーク座標系57の情報を記憶している装置(インターネット上のサーバを含む)又は記憶媒体から、ワーク座標系57の情報を取得し、取得した情報に基づきワーク座標系57を設定してもよい。   In addition, when the workpiece coordinate system 57 of the workpiece 9 has already been set by another device, the workpiece coordinate system setting unit 45 stores information on the workpiece coordinate system 57 via an interface (not shown) ( Information on the work coordinate system 57 may be acquired from a storage medium (including a server on the Internet) or a storage medium, and the work coordinate system 57 may be set based on the acquired information.

図3に戻って、要素及び課題作成部46は、被測定物9に形成されている複数の測定要素Eの中で、測定対象とする測定要素Eの情報を作成(すなわち、測定対象の測定要素E選択)すると共に、測定の課題(測定内容)を作成する。   Returning to FIG. 3, the element and task creation unit 46 creates information on the measurement element E to be measured among the plurality of measurement elements E formed on the DUT 9 (that is, measurement of the measurement object). Element E is selected) and a measurement task (measurement content) is created.

具体的にオペレータは、プローブ操作部28aを操作して、プローブ24aで被測定物9の各面に形成されている複数の測定要素Eの中で測定対象とする測定要素E(ここでは測定要素E(1)〜E(10))をプロービングする。このプロービングは、測定要素Eの位置座標、及び法線ベクトル60(図7参照)を測定可能な箇所に対して行われる。測定要素Eのプロービング測定の結果は、駆動コントローラ28を介して要素及び課題作成部46及び後述の法線ベクトル検出部47にそれぞれ入力される。   Specifically, the operator operates the probe operation unit 28a to measure the measurement element E (here, the measurement element) to be measured among the plurality of measurement elements E formed on each surface of the object 9 to be measured by the probe 24a. Probing E (1) -E (10)). This probing is performed on the position where the position coordinates of the measurement element E and the normal vector 60 (see FIG. 7) can be measured. The result of the probing measurement of the measurement element E is input to the element and task creation unit 46 and the normal vector detection unit 47 described later via the drive controller 28.

要素及び課題作成部46は、測定要素Eのプロービング測定の結果に基づき、測定要素Eの位置座標を検出して、測定対象の測定要素E(測定要素E(1)〜E(10))の位置座標等を示す測定要素情報を作成し、この測定要素情報を後述の法線ベクトル検出部47及びソート部49及びパートプログラム作成部50へ出力する。   The element and task creation unit 46 detects the position coordinates of the measurement element E based on the result of probing measurement of the measurement element E, and determines the measurement element E (measurement elements E (1) to E (10)) to be measured. Measurement element information indicating position coordinates and the like is created, and this measurement element information is output to a normal vector detection unit 47, a sort unit 49, and a part program creation unit 50 described later.

また、要素及び課題作成部46は、オペレータからの測定要素Eを測定する際の課題(測定内容)の入力を受けて、測定対象の測定要素E(測定要素E(1)〜E(10))の課題を作成する。例えば測定要素Eが円穴である場合の課題は、円穴の中心の位置座標測定、及び円穴の真円度測定などである。そして、要素及び課題作成部46は、測定対象の測定要素Eの課題を示す課題情報をパートプログラム作成部50へ出力する。   In addition, the element and task creation unit 46 receives the task (measurement content) when measuring the measurement element E from the operator, and receives the measurement element E (measurement elements E (1) to E (10)) to be measured. ) Create an assignment. For example, problems when the measurement element E is a circular hole include measurement of the position coordinates of the center of the circular hole and measurement of the roundness of the circular hole. Then, the element and task creation unit 46 outputs task information indicating the task of the measurement element E to be measured to the part program creation unit 50.

図7は、図3に示した法線ベクトル検出部47による法線ベクトル検出処理、グループ化部48によるグループ化処理、及びソート部49による第1ソート処理をそれぞれ説明するための説明図である。なお、図中のXYZ軸はワーク座標系57の基準軸である。   FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the normal vector detection processing by the normal vector detection unit 47, the grouping processing by the grouping unit 48, and the first sort processing by the sorting unit 49 shown in FIG. . Note that the XYZ axes in the figure are reference axes of the workpiece coordinate system 57.

図7に示すように、法線ベクトル検出部47は、要素及び課題作成部46から入力された測定要素情報と、駆動コントローラ28を介して入力された測定要素Eのプロービング測定の結果とに基づき、測定対象の測定要素E(測定要素E(1)〜E(10))の法線ベクトル60をそれぞれ検出する。既述の通り、測定要素Eのプロービングは、測定要素Eの法線ベクトル60を測定可能な箇所に対して行われているので、法線ベクトル検出部47は、測定対象の測定要素Eの法線ベクトル60を検出することができる。そして、法線ベクトル検出部47は、測定対象の測定要素Eの法線ベクトル60の検出結果を、グループ化部48へ出力する。   As shown in FIG. 7, the normal vector detection unit 47 is based on the measurement element information input from the element and task generation unit 46 and the probing measurement result of the measurement element E input via the drive controller 28. The normal vectors 60 of the measurement elements E (measurement elements E (1) to E (10)) to be measured are detected. As described above, since the probing of the measurement element E is performed on a portion where the normal vector 60 of the measurement element E can be measured, the normal vector detection unit 47 calculates the method of the measurement element E to be measured. Line vector 60 can be detected. Then, the normal vector detection unit 47 outputs the detection result of the normal vector 60 of the measurement element E to be measured to the grouping unit 48.

グループ化部48は、法線ベクトル検出部47から入力された法線ベクトル60の検出結果に基づき、測定対象の測定要素E(測定要素E(1)〜E(10))を、法線ベクトル60の方向ごとにグループ化する。すなわち、グループ化部48は、法線ベクトル60の方向が同一(略同一を含む)となる測定要素Eにより構成されるグループ(本例ではグループG1〜G3)をそれぞれ生成する。なお、被測定物9内での測定対象の測定要素Eの数及び配置に応じてグループの数は増減する。   Based on the detection result of the normal vector 60 input from the normal vector detection unit 47, the grouping unit 48 converts the measurement element E (measurement elements E (1) to E (10)) to be measured into the normal vector. Group by 60 directions. That is, the grouping unit 48 generates groups (groups G1 to G3 in this example) configured by measurement elements E in which the normal vectors 60 have the same direction (including substantially the same direction). Note that the number of groups increases or decreases according to the number and arrangement of measurement elements E to be measured in the DUT 9.

グループG1は、被測定物9のZ面62に形成されている測定要素E(1)〜E(4)により構成される。グループG2は、被測定物9のY面63に形成されている測定要素E(5),E(6)により構成される。グループG3は、被測定物9のX面64に形成されている測定要素E(7)〜E(10)により構成される。そして、グループ化部48は、グループ化の結果を示すグループ情報(例えば、グループの数と各グループを構成する測定要素Eを示す情報)を、ソート部49へ出力する。   The group G1 is composed of measurement elements E (1) to E (4) formed on the Z surface 62 of the DUT 9. The group G2 includes measurement elements E (5) and E (6) formed on the Y surface 63 of the object 9 to be measured. The group G3 includes measurement elements E (7) to E (10) formed on the X surface 64 of the DUT 9. Then, the grouping unit 48 outputs group information indicating the result of grouping (for example, information indicating the number of groups and measurement elements E constituting each group) to the sorting unit 49.

ソート部49は、本発明の測定順番決定部に相当するものであり、測定対象の測定要素Eの測定順番を決定する。ソート部49は、グループ化部48から入力されたグループ情報に基づき、測定対象の測定要素Eの測定順番を、グループG1〜G3ごとにそれぞれ測定する順番に決定する。すなわち、ソート部49は、グループG1〜G3の中のいずれかのグループに含まれる測定要素Eの測定を最初に行い、次に残りの2つのグループの一方に含まれる測定要素Eの測定を行い、最後に残りの1つのグループに含まれる測定要素Eの測定が行われるように、測定対象の測定要素Eの測定順番を決定する。   The sort unit 49 corresponds to the measurement order determination unit of the present invention, and determines the measurement order of the measurement element E to be measured. The sorting unit 49 determines the measurement order of the measurement elements E to be measured based on the group information input from the grouping unit 48 in the order of measurement for each of the groups G1 to G3. That is, the sorting unit 49 first measures the measurement element E included in any one of the groups G1 to G3, and then measures the measurement element E included in one of the remaining two groups. Finally, the measurement order of the measurement elements E to be measured is determined so that the measurement elements E included in the remaining one group are measured.

次いで、ソート部49は、グループG1〜G3ごとにそれぞれグループ内の測定要素Eの測定順番を、プローブ24aの移動距離が最短となる順番にソートする第1ソート処理を行う。グループG1〜G3内における測定要素Eの位置座標は、既述の要素及び課題作成部46から入力される測定要素情報に基づき判別可能である。従って、本例のソート部49は測定要素情報に基づきプローブ24aの移動距離が最短となる順番を決定する。これにより、ソート部49は、グループG1〜G3ごとに第1ソート処理を行って、図中の矢印で示すようにグループG1〜G3内での測定要素Eの測定順番を決定する。   Next, the sorting unit 49 performs a first sort process for sorting the measurement order of the measurement elements E in each group in the order in which the moving distance of the probe 24a is the shortest for each of the groups G1 to G3. The position coordinates of the measurement element E in the groups G1 to G3 can be determined based on the elements described above and the measurement element information input from the task creation unit 46. Therefore, the sorting unit 49 of this example determines the order in which the moving distance of the probe 24a is the shortest based on the measurement element information. Thereby, the sort part 49 performs a 1st sort process for every group G1-G3, and determines the measurement order of the measurement element E in the groups G1-G3 as shown by the arrow in a figure.

また、ソート部49は、グループG1〜G3間の測定順番を決定する。具体的に、ソート部49は、グループG1〜G3を、最初に測定するグループに対して法線ベクトル60の方向が近い順にソートする第2ソート処理を行う。ここで、本例のグループG1〜G3の法線ベクトル60は互いに直交しているので、グループG1〜G3間の測定順番は特に限定されず、例えば最初に測定するグループG3である場合、ソート部49はグループG3→グループG2→グループG1の順番又はグループG3→グループG1→グループG2の順番に第2ソート処理を行って、グループG1〜G3間の測定順番を決定する。   The sorting unit 49 determines the measurement order between the groups G1 to G3. Specifically, the sorting unit 49 performs a second sort process for sorting the groups G1 to G3 in the order in which the direction of the normal vector 60 is closer to the first group to be measured. Here, since the normal vectors 60 of the groups G1 to G3 in this example are orthogonal to each other, the measurement order between the groups G1 to G3 is not particularly limited. For example, in the case of the group G3 to be measured first, the sorting unit 49 performs the 2nd sort process in the order of group G3-> group G2-> group G1 or the order of group G3-> group G1-> group G2, and determines the measurement order between the groups G1-G3.

図8は、ソート部49による第2ソート処理の他の実施例を説明するための説明図である。ここでは、被測定物9のカット面65及びX面66にも測定対象の測定要素E(グループ)があり、且つ最初に測定するグループがZ面62のグループG1である場合を例に挙げて説明する。この場合、図8に示すようにソート部49は、図中の括弧付き数字(1)〜(5)に示すように、グループG1に対して法線ベクトル60の方向が近い順に各グループを第2ソート処理して、各グループ間の測定順番を決定する。   FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining another example of the second sort process by the sort unit 49. Here, as an example, there is a measurement element E (group) to be measured on the cut surface 65 and the X surface 66 of the DUT 9 and the first group to be measured is the group G1 of the Z surface 62. explain. In this case, as shown in FIG. 8, the sorting unit 49 assigns each group to the group G1 in the descending order of the direction of the normal vector 60 with respect to the group G1, as indicated by parenthesized numbers (1) to (5) in the figure. 2 sort processing is performed, and the measurement order between each group is determined.

なお、第2ソート処理において最初に測定するグループは特に限定されないが、プローブ24aの測定開始時姿勢が回転角φ=0°の姿勢(Z軸に平行な姿勢)である場合は、グループG1を最初に測定するグループに決定することが好ましい。これにより、プローブ24aを回転させることなくグループG1の測定要素Eの測定を開始できる。また、Z面62のグループG1が存在しない場合には、プローブ24aの回転を最小の回転角で測定可能なグループを最初に測定するグループに決定する。すなわち、測定開始時(初期状態)のプローブ24aの姿勢に応じて、最初に測定するグループを決定する。これにより、測定時間を短縮することができる。   Note that the group to be measured first in the second sort process is not particularly limited. However, when the measurement start posture of the probe 24a is a posture having a rotation angle φ = 0 ° (a posture parallel to the Z axis), the group G1 is selected. It is preferable to determine the group to be measured first. Thereby, the measurement of the measurement element E of the group G1 can be started without rotating the probe 24a. When the group G1 of the Z plane 62 does not exist, the group that can measure the rotation of the probe 24a with the minimum rotation angle is determined as the group to be measured first. That is, the group to be measured first is determined according to the posture of the probe 24a at the start of measurement (initial state). Thereby, measurement time can be shortened.

ソート部49による第1ソート処理及び第2ソート処理を経て、測定対象の測定要素E(測定要素E(1)〜E(10))の測定順番が決定する。そして、ソート部49は、測定要素Eの測定順番を示す測定順番情報を、パートプログラム作成部50へ出力する。   Through the first sort process and the second sort process by the sort unit 49, the measurement order of the measurement elements E (measurement elements E (1) to E (10)) to be measured is determined. Then, the sort unit 49 outputs measurement order information indicating the measurement order of the measurement element E to the part program creation unit 50.

図3に戻って、パートプログラム作成部50は、オペレータからのプログラミング操作の入力を受けて或いは自動作成プログラムを実行することにより、パートプログラム37を作成する。具体的にパートプログラム作成部50は、要素及び課題作成部46から入力された測定要素情報及び課題情報と、ソート部49から入力された測定順番情報とに基づき、被測定物9を基準としたプローブ24aの測定経路を設定して、この測定経路を示すパートプログラム37を作成する。なお、プローブ24aの測定経路は、プローブ24aを被測定物9に衝突させない経路、すなわち、プローブ24aを被測定物9から退避させた経路に設定されるため、プローブ24aの測定経路の設定は退避面の設定ともいう。   Returning to FIG. 3, the part program creation unit 50 creates the part program 37 by receiving an input of a programming operation from an operator or by executing an automatic creation program. Specifically, the part program creation unit 50 uses the device under test 9 as a reference based on the measurement element information and task information input from the element and task creation unit 46 and the measurement order information input from the sort unit 49. The measurement path of the probe 24a is set, and a part program 37 indicating this measurement path is created. The measurement path of the probe 24a is set to a path that does not cause the probe 24a to collide with the object 9 to be measured, that is, a path in which the probe 24a is retracted from the object 9 to be measured. It is also referred to as surface setting.

パートプログラム作成部50は、作成したパートプログラム37を記憶部43に記憶させる。以上でCADデータ取得部44が被測定物9のCADデータ55を取得できなかった場合のパートプログラム37の作成が完了する。   The part program creation unit 50 stores the created part program 37 in the storage unit 43. Thus, the creation of the part program 37 when the CAD data acquisition unit 44 cannot acquire the CAD data 55 of the device under test 9 is completed.

なお、パートプログラム作成部50は、既に他の装置で被測定物9に対応したパートプログラム37が作成されている場合、図示しないインタフェースを介してパートプログラム37の情報を記憶している装置又は記憶媒体から、パートプログラム37を取得して記憶部43に記憶させてもよい。   When the part program 37 corresponding to the device under test 9 has already been created by another device, the part program creation unit 50 stores the information of the part program 37 via an interface (not shown) or storage. The part program 37 may be acquired from the medium and stored in the storage unit 43.

<パートプログラムの作成:CADデータ有り>
一方、CADデータ取得部44が被測定物9のCADデータ55を取得した場合、このCADデータ55から測定対象の測定要素Eの位置座標、形状、法線ベクトル60等を取得することができる。このため、前述のワーク座標系設定部45によるワーク座標系57の設定と、要素及び課題作成部46による測定要素情報及び課題情報の作成と、法線ベクトル検出部47による法線ベクトル60の検出と、をコンピュータ32上で行うことができる。すなわち、三次元測定機10で被測定物9の測定(プローブ24aの選択及び校正を含む)を行うことなく、オフライン状態のコンピュータ32によりワーク座標系57の設定から法線ベクトル60の検出までを行うことができる。
<Part program creation: CAD data available>
On the other hand, when the CAD data acquisition unit 44 acquires the CAD data 55 of the object 9 to be measured, the position coordinates, shape, normal vector 60 and the like of the measurement element E to be measured can be acquired from the CAD data 55. Therefore, the work coordinate system 57 is set by the work coordinate system setting unit 45 described above, the measurement element information and task information are created by the element and task creation unit 46, and the normal vector 60 is detected by the normal vector detection unit 47. Can be performed on the computer 32. That is, from the setting of the work coordinate system 57 to the detection of the normal vector 60 by the computer 32 in the off-line state without measuring the object 9 to be measured (including selection and calibration of the probe 24a) by the coordinate measuring machine 10. It can be carried out.

なお、グループ化部48によるグループ情報の生成と、ソート部49による測定順番情報の生成と、パートプログラム作成部50によるパートプログラム37の作成及び記憶とについては、前述のCADデータ55を取得できなかった場合と同様である。   The above-mentioned CAD data 55 cannot be acquired for the generation of group information by the grouping unit 48, the generation of measurement order information by the sorting unit 49, and the creation and storage of the part program 37 by the part program creation unit 50. This is the same as the case.

[被測定物の測定に係る構成]
ワーク座標系測定部51は、本発明の位置姿勢測定部を構成するものであり、三次元測定機10のテーブル14上にセットされた被測定物9の測定要素Eの測定開始前に、テーブル14上にセットされた被測定物9の位置及び姿勢を測定する。このワーク座標系測定部51は、最初に表示制御部42を制御して、被測定物9のZ面62とY面63とX面64(他の3面でも可)に対するプロービングを促す表示を表示部38に表示させる。
[Configuration for measuring the object to be measured]
The workpiece coordinate system measurement unit 51 constitutes the position / orientation measurement unit of the present invention, and before the measurement of the measurement element E of the measurement object 9 set on the table 14 of the coordinate measuring machine 10 is started, 14, the position and orientation of the object 9 to be measured set on 14 are measured. The work coordinate system measurement unit 51 first controls the display control unit 42 to display a display that prompts probing for the Z plane 62, the Y plane 63, and the X plane 64 (or any other three planes) of the object 9 to be measured. It is displayed on the display unit 38.

図9は、テーブル14上にセットされた被測定物9の位置及び姿勢の測定を説明するための説明図である。オペレータは、プローブ操作部28aを操作して、プローブ24aで被測定物9のZ面62上の任意の3点以上をプロービングする。この際のプローブ24aの姿勢は、測定開始時(初期状態)におけるZ軸に平行な姿勢である。そして、Z面62のプロービング測定の結果は、駆動コントローラ28を介してワーク座標系測定部51に入力される。   FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the measurement of the position and posture of the DUT 9 set on the table 14. The operator operates the probe operation unit 28a to probe any three or more points on the Z plane 62 of the object 9 to be measured with the probe 24a. The posture of the probe 24a at this time is a posture parallel to the Z-axis at the start of measurement (initial state). Then, the result of the probing measurement of the Z plane 62 is input to the work coordinate system measurement unit 51 via the drive controller 28.

次いで、オペレータは、プローブ操作部28aを操作して、プローブ24aの姿勢を回転させることなく、プローブ24aで被測定物9のY面63上の任意の2点以上をプロービングする。このY面63のプロービング測定の結果は、駆動コントローラ28を介してワーク座標系測定部51に入力される。ワーク座標系測定部51は、Z面62及びY面63のプロービング測定の結果に基づき、テーブル14上の被測定物9のY原点及びX軸の向きを判別する。   Next, the operator operates the probe operation unit 28a to probe any two or more points on the Y plane 63 of the object to be measured 9 with the probe 24a without rotating the posture of the probe 24a. The result of the probing measurement of the Y plane 63 is input to the work coordinate system measurement unit 51 via the drive controller 28. The work coordinate system measurement unit 51 determines the Y origin and the X-axis direction of the object 9 to be measured on the table 14 based on the probing measurement results of the Z plane 62 and the Y plane 63.

そして、オペレータは、プローブ操作部28aを操作して、プローブ24aの姿勢を回転させることなく、プローブ24aで被測定物9のX面64上の任意の1点以上をプロービングする。このX面64のプロービング測定の結果は、駆動コントローラ28を介してワーク座標系測定部51に入力される。ワーク座標系測定部51は、Z面62、Y面63、及びX面64のプロービング測定の結果に基づき、テーブル14上の被測定物9のX原点と、Y軸及びZ軸の向きを判別する。これにより、ワーク座標系測定部51は、テーブル14上の被測定物9の位置及び姿勢を測定することができ、被測定物9の位置及び姿勢の測定結果を測定要素測定部52へ出力する。   Then, the operator operates the probe operation unit 28a to probe one or more arbitrary points on the X plane 64 of the measurement object 9 with the probe 24a without rotating the posture of the probe 24a. The result of the probing measurement of the X plane 64 is input to the work coordinate system measurement unit 51 via the drive controller 28. The work coordinate system measurement unit 51 determines the X origin of the object 9 to be measured on the table 14 and the directions of the Y axis and the Z axis based on the results of the probing measurement on the Z plane 62, the Y plane 63, and the X plane 64. To do. Thereby, the workpiece coordinate system measurement unit 51 can measure the position and orientation of the object 9 on the table 14 and outputs the measurement result of the position and orientation of the object 9 to the measurement element measurement unit 52. .

なお、三次元測定機10のテーブル14上にセットされた被測定物9の位置及び姿勢を測定する方法は上述の方法に限定されるものではない。例えば、三次元測定機10に設けられたカメラでテーブル14上の被測定物9を撮像して得られた画像を解析する方法、及び被測定物9に設けられた位置センサ及び姿勢センサの検出結果を取得する方法などの各種方法を用いて、被測定物9の位置及び姿勢を測定してもよい。   Note that the method for measuring the position and orientation of the DUT 9 set on the table 14 of the coordinate measuring machine 10 is not limited to the method described above. For example, a method of analyzing an image obtained by imaging the measurement object 9 on the table 14 with a camera provided in the coordinate measuring machine 10, and detection of a position sensor and a posture sensor provided in the measurement object 9. You may measure the position and attitude | position of the to-be-measured object 9 using various methods, such as the method of acquiring a result.

図3に戻って、測定要素測定部52は、ワーク座標系測定部51から入力された被測定物9の位置及び姿勢の測定結果に基づき、記憶部43から読み出したパートプログラム37を実行する。これにより、被測定物9の測定対象の測定要素Eをソート部49が決定した測定順番でグループG1〜G3ごとに測定する測定要素測定が実行される。   Returning to FIG. 3, the measurement element measurement unit 52 executes the part program 37 read from the storage unit 43 based on the measurement result of the position and orientation of the DUT 9 input from the workpiece coordinate system measurement unit 51. Thereby, the measurement element measurement which measures the measurement element E of the measuring object 9 of the DUT 9 for each of the groups G1 to G3 in the measurement order determined by the sorting unit 49 is executed.

図10は、測定要素測定部52による測定要素測定を説明するための説明図である。この測定要素測定は、回転処理と、校正処理と、グループ内測定処理と、を含む。   FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining measurement element measurement by the measurement element measurement unit 52. This measurement element measurement includes rotation processing, calibration processing, and in-group measurement processing.

<回転処理>
図10に示すように、回転処理は、プローブ24a(スタイラス24b)の姿勢を、グループG1〜G3の中で測定対象のグループ(以下、測定対象グループという)の測定要素Eの法線ベクトル60(図7参照)の方向に合わせて回転させる処理である。すなわち、プローブ24aの姿勢(向き)を、プローブ24aの先端の接触子24cが測定対象グループの測定要素Eに対向し且つ測定要素Eの法線ベクトル60に平行となる姿勢(以下、平行姿勢という)に回転させる。
<Rotation processing>
As shown in FIG. 10, the rotation processing is performed by changing the orientation of the probe 24 a (stylus 24 b) to the normal vector 60 (measurement element E) of the measurement target group (hereinafter referred to as measurement target group) among the groups G1 to G3. This is a process of rotating according to the direction of FIG. That is, the posture (orientation) of the probe 24a is a posture in which the contact 24c at the tip of the probe 24a faces the measurement element E of the measurement target group and is parallel to the normal vector 60 of the measurement element E (hereinafter referred to as a parallel posture). ) To rotate.

具体的に測定要素測定部52は、三次元測定機10が自動測定モードであれば、測定対象グループの測定要素Eの測定開始前に、パートプログラム37に基づき駆動コントローラ28を介して第1駆動部35を駆動して、プローブ24aを、測定対象グループの測定要素Eの法線ベクトル60の方向に対応した平行姿勢に回転させる。なお、プローブ24aの回転処理は、被測定物9から退避した位置で行われる。   Specifically, if the CMM 10 is in the automatic measurement mode, the measurement element measurement unit 52 performs the first drive via the drive controller 28 based on the part program 37 before starting measurement of the measurement element E of the measurement target group. The unit 35 is driven to rotate the probe 24a to a parallel posture corresponding to the direction of the normal vector 60 of the measurement element E of the measurement target group. The rotation process of the probe 24a is performed at a position retracted from the object 9 to be measured.

また、測定要素測定部52は、三次元測定機10が手動測定モードであれば、測定対象グループの測定要素Eの測定開始前に、パートプログラム37に基づき表示制御部42を制御して、測定対象グループの測定要素Eに対応した平行姿勢に関する情報を表示部38に表示させる。これにより、オペレータがプローブ操作部28aを操作して、被測定物9から退避した位置においてプローブ24aの姿勢を、測定対象グループの測定要素Eに対応した平行姿勢に回転させる。なお、自動測定モードにおいても手動測定モードと同様に、オペレータの手動操作によりプローブ24aの姿勢を回転させてもよい。   Further, when the coordinate measuring machine 10 is in the manual measurement mode, the measurement element measurement unit 52 controls the display control unit 42 based on the part program 37 to start measurement before starting measurement of the measurement element E of the measurement target group. Information on the parallel posture corresponding to the measurement element E of the target group is displayed on the display unit 38. As a result, the operator operates the probe operation unit 28a to rotate the posture of the probe 24a to a parallel posture corresponding to the measurement element E of the measurement target group at the position retracted from the object 9 to be measured. In the automatic measurement mode, as in the manual measurement mode, the posture of the probe 24a may be rotated by an operator's manual operation.

<校正処理>
校正処理は、プローブ24a(スタイラス24b)の姿勢を校正する処理であり、前述の回転処理後で且つ測定対象グループの測定要素Eの測定前に行われる。ここでいう姿勢の校正とは、プローブ24aの姿勢が、測定対象グループの測定要素Eに対応した平行姿勢からずれている場合に、このずれを補正することである。
<Calibration process>
The calibration process is a process of calibrating the attitude of the probe 24a (stylus 24b), and is performed after the rotation process and before the measurement of the measurement element E of the measurement target group. Here, the calibration of the posture is to correct this displacement when the posture of the probe 24a deviates from the parallel posture corresponding to the measurement element E of the measurement target group.

測定要素測定部52は、三次元測定機10の自動測定モード及び手動測定モードにおいて、回転処理後で且つ測定対象グループの測定要素Eの測定前に、表示制御部42を制御して、プローブ24aの校正を促す表示を表示部38に表示させる。オペレータは、プローブ24aの校正を促す表示が表示部38に表示された場合、テーブル14上に校正用の図示しない基準球(校正球ともいう)をセットした後、プローブ操作部28aを操作して、プローブ24aで基準球の所定の基準点をプロービングする。この基準球のプロービング測定の結果は、駆動コントローラ28を介して測定要素測定部52に入力される。   The measurement element measurement unit 52 controls the display control unit 42 after the rotation process and before the measurement of the measurement element E of the measurement target group in the automatic measurement mode and the manual measurement mode of the coordinate measuring machine 10, thereby A display for prompting calibration is displayed on the display unit 38. When the display prompting the calibration of the probe 24a is displayed on the display unit 38, the operator sets a reference sphere (not shown) for calibration on the table 14 and then operates the probe operation unit 28a. Then, a predetermined reference point of the reference sphere is probed with the probe 24a. The result of the probing measurement of the reference sphere is input to the measurement element measurement unit 52 via the drive controller 28.

測定要素測定部52は、基準球のプロービング測定の結果をプローブ校正用プログラムにインプットしてプローブ24aの姿勢を計算し、計算したプローブ24aの姿勢が前述の平行姿勢がずれていた場合には、駆動コントローラ28を介して第1駆動部35を駆動してプローブ24aの姿勢を平行姿勢に校正処理(ここでは回転)する。   The measurement element measurement unit 52 inputs the result of the probing measurement of the reference sphere to the probe calibration program and calculates the posture of the probe 24a. When the calculated posture of the probe 24a is deviated from the above-described parallel posture, The first drive unit 35 is driven via the drive controller 28 to calibrate (rotate) the probe 24a to a parallel posture.

なお、ここで説明したプローブ24aの校正方法は一例であり、プローブ24aの姿勢の校正方法として、三次元測定機10に適用可能な他の校正方法を採用してもよい。   The calibration method of the probe 24a described here is an example, and other calibration methods applicable to the coordinate measuring machine 10 may be adopted as a calibration method of the posture of the probe 24a.

<グループ内測定処理>
グループ内測定処理は、測定対象グループ内の測定要素Eを、ソート部49が第1ソート処理で定めた測定順番に従って測定する処理である。測定要素測定部52は、三次元測定機10が自動測定モードであれば、ワーク座標系測定部51からの位置及び姿勢の測定結果に基づきパートプログラム37を実行し、駆動コントローラ28を介して第1駆動部35及び第2駆動部36を駆動する。これにより、測定対象グループ内の測定要素Eをパートプログラム37で定められている測定順番及び課題に従ってプローブ24aで自動測定することができる。この自動測定の測定結果(座標値)は、駆動コントローラ28を介して測定要素測定部52に入力される。
<In-group measurement process>
The in-group measurement process is a process for measuring the measurement element E in the measurement target group according to the measurement order determined by the sort unit 49 in the first sort process. If the coordinate measuring machine 10 is in the automatic measurement mode, the measurement element measurement unit 52 executes the part program 37 based on the position and orientation measurement results from the workpiece coordinate system measurement unit 51, and performs the first through the drive controller 28. The first drive unit 35 and the second drive unit 36 are driven. As a result, the measurement element E in the measurement target group can be automatically measured by the probe 24a in accordance with the measurement order and the tasks defined in the part program 37. The measurement result (coordinate value) of this automatic measurement is input to the measurement element measurement unit 52 via the drive controller 28.

また、測定要素測定部52は、三次元測定機10が手動測定モードであれば、ワーク座標系測定部51からの位置及び姿勢の測定結果とパートプログラム37とに基づき表示制御部42を制御して、測定対象グループ内の測定要素Eの位置、測定順番、及び課題を示す情報を表示部38に表示させる。オペレータは、表示部38の表示内容に従ってプローブ操作部28aを操作して、測定対象グループ内の測定要素Eをプローブ24aで手動測定する。この手動測定の測定結果(座標値)は、駆動コントローラ28を介して測定要素測定部52に入力される。   Further, when the coordinate measuring machine 10 is in the manual measurement mode, the measurement element measurement unit 52 controls the display control unit 42 based on the position and orientation measurement results from the workpiece coordinate system measurement unit 51 and the part program 37. Then, information indicating the position of the measurement element E in the measurement target group, the measurement order, and the task is displayed on the display unit 38. The operator operates the probe operation unit 28a according to the display content of the display unit 38, and manually measures the measurement element E in the measurement target group with the probe 24a. The measurement result (coordinate value) of this manual measurement is input to the measurement element measurement unit 52 via the drive controller 28.

[三次元測定機の作用]
次に、図11及び図12を用いて上記構成の三次元測定機10、駆動コントローラ28、及びコンピュータ32による被測定物9の測定要素Eの測定処理(測定方法)について説明を行う。
[Operation of CMM]
Next, the measurement process (measurement method) of the measurement element E of the DUT 9 by the coordinate measuring machine 10, the drive controller 28, and the computer 32 having the above-described configuration will be described with reference to FIGS.

図11は、被測定物9の測定要素Eの測定処理の流れを示すフローチャートである。図12は、図11中のステップS4のソート処理の流れを示すフローチャートである。ここではワーク座標系57は事前に設定されておらず、且つパートプログラム37も事前に作成されていないものとして説明を行う。なお、ワーク座標系57が事前に設定及び記憶されている場合にはステップS3から開始し、パートプログラム37が事前に作成及び記憶されている場合にはステップS7から開始する。   FIG. 11 is a flowchart showing the flow of the measurement process of the measurement element E of the object 9 to be measured. FIG. 12 is a flowchart showing the flow of the sorting process in step S4 in FIG. Here, the description will be made assuming that the workpiece coordinate system 57 is not set in advance and the part program 37 is not created in advance. When the work coordinate system 57 is set and stored in advance, the process starts from step S3. When the part program 37 is created and stored in advance, the process starts from step S7.

<パートプログラムの作成>
図11に示すように、最初にオペレータはパートプログラム37の作成を開始する。オペレータは、被測定物9のCADデータ55が存在しない場合には、被測定物9の測定に用いるプローブ24a(スタイラス24b)の作成又は選択を行った後、このプローブ24aをプローブヘッド24に取り付ける(ステップS1)。
<Create part program>
As shown in FIG. 11, first, the operator starts creating the part program 37. If the CAD data 55 of the object 9 to be measured does not exist, the operator creates or selects the probe 24a (stylus 24b) used for measuring the object 9 and then attaches the probe 24a to the probe head 24. (Step S1).

次いで、オペレータは、テーブル14上に校正用の基準球をセットした後、プローブ操作部28aを操作して、プローブ24aで基準球の所定の基準点をプロービングする。この基準球のプロービング測定の結果は、駆動コントローラ28を介して測定要素測定部52に入力される。これにより、測定要素測定部52によるプローブ24aの校正が行われる(ステップS1)。なお、ここで行う校正は、プローブ24aの姿勢の校正に限らず、接触子24cの形状(直径)等の他の校正も行ってもよい。   Next, the operator sets a reference sphere for calibration on the table 14, and then operates the probe operation unit 28a to probe a predetermined reference point of the reference sphere with the probe 24a. The result of the probing measurement of the reference sphere is input to the measurement element measurement unit 52 via the drive controller 28. As a result, the probe 24a is calibrated by the measurement element measuring unit 52 (step S1). The calibration performed here is not limited to the calibration of the posture of the probe 24a, and other calibrations such as the shape (diameter) of the contact 24c may be performed.

プローブ24aの校正後、オペレータは、ワーク座標系57の設定のための被測定物9をテーブル14上にセットする。そして、オペレータは、プローブ操作部28aを操作して、既述の図4から図6で説明した空間補正、原点設定、及び基準軸設定を行う。これにより、ワーク座標系設定部45は、被測定物9のワーク座標系57を設定し、このワーク座標系57の情報を記憶部43に記憶させる(ステップS2、本発明のワーク座標系設定ステップに相当)。   After calibrating the probe 24 a, the operator sets the workpiece 9 for setting the workpiece coordinate system 57 on the table 14. Then, the operator operates the probe operation unit 28a to perform the spatial correction, the origin setting, and the reference axis setting described with reference to FIGS. Thereby, the workpiece coordinate system setting unit 45 sets the workpiece coordinate system 57 of the workpiece 9 and stores the information of the workpiece coordinate system 57 in the storage unit 43 (step S2, workpiece coordinate system setting step of the present invention). Equivalent).

ワーク座標系57の設定後、オペレータは、プローブ操作部28aを操作して、プローブ24aで被測定物9に形成されている複数の測定要素Eの中で測定対象とする測定要素E(本例では測定要素E(1)〜E(10))をプロービングする。これにより、測定要素Eのプロービング測定の結果が、駆動コントローラ28を介して要素及び課題作成部46及び法線ベクトル検出部47にそれぞれ入力される。   After setting the workpiece coordinate system 57, the operator operates the probe operation unit 28a to measure the measurement element E (this example) among the plurality of measurement elements E formed on the measurement target 9 with the probe 24a (this example). Then, the measurement elements E (1) to E (10)) are probed. As a result, the result of probing measurement of the measurement element E is input to the element and task creation unit 46 and the normal vector detection unit 47 via the drive controller 28, respectively.

プロービング測定の結果の入力を受けた要素及び課題作成部46は、測定対象の測定要素Eを示す測定要素情報を作成して、この測定要素情報を法線ベクトル検出部47及びソート部49及びパートプログラム作成部50へ出力する(ステップS3)。また、要素及び課題作成部46は、オペレータからの測定の課題(測定内容)の入力を受けて課題情報を作成し、この課題情報をパートプログラム作成部50へ出力する(ステップS3)。   The element and task creation unit 46 that has received the result of the probing measurement creates measurement element information indicating the measurement element E to be measured, and uses this measurement element information as a normal vector detection unit 47, a sort unit 49, and a part. It outputs to the program creation part 50 (step S3). In addition, the element and task creation unit 46 creates task information in response to an input of a measurement task (measurement content) from the operator, and outputs this task information to the part program creation unit 50 (step S3).

図12に示すように、測定要素情報及び課題情報の作成後、測定対象の測定要素Eの測定順番を決定する測定要素Eのソート処理が開始される(ステップS4)。   As shown in FIG. 12, after the measurement element information and the task information are created, the measurement element E sorting process for determining the measurement order of the measurement element E to be measured is started (step S4).

既述の図7で説明したように、法線ベクトル検出部47は、要素及び課題作成部46から入力された測定要素情報と、駆動コントローラ28から入力された測定要素Eのプロービング測定の結果とに基づき、測定対象の測定要素Eの法線ベクトル60を検出する(ステップS4A)。このステップS4Aは本発明の法線ベクトル検出ステップに相当する。そして、法線ベクトル検出部47は、法線ベクトル60の検出結果をグループ化部48へ出力する。   As described above with reference to FIG. 7, the normal vector detection unit 47 includes the measurement element information input from the element and task generation unit 46 and the probing measurement result of the measurement element E input from the drive controller 28. Based on the above, the normal vector 60 of the measurement element E to be measured is detected (step S4A). This step S4A corresponds to the normal vector detecting step of the present invention. Then, the normal vector detection unit 47 outputs the detection result of the normal vector 60 to the grouping unit 48.

法線ベクトル検出部47から法線ベクトル60の検出結果の入力を受けたグループ化部48は、既述の図7で説明したように、法線ベクトル60の方向が同一(略同一)となる測定要素Eにより構成されるグループ(本例ではグループG1〜G3)を生成する(ステップS4B)。このステップS4Bは本発明のグループ化ステップに相当する。そして、グループ化部48は、グループ化の結果を示すグループ情報をソート部49へ出力する。   The grouping unit 48 that has received the detection result of the normal vector 60 from the normal vector detection unit 47 has the same (substantially the same) direction of the normal vector 60 as described with reference to FIG. Groups (groups G1 to G3 in this example) configured by the measurement element E are generated (step S4B). This step S4B corresponds to the grouping step of the present invention. Then, the grouping unit 48 outputs group information indicating the grouping result to the sorting unit 49.

グループ化部48からグループ情報の入力を受けたソート部49は、要素及び課題作成部46から入力される測定要素情報を参照して、グループG1〜G3ごとに第1ソート処理を行う(ステップS4C)。これにより、既述の図7で説明したように、グループG1〜G3の個々のグループ内の測定要素Eの測定順番がプローブ24aの移動距離が最短となる順番にソートされる。その結果、グループG1〜G3ごとの測定時間を短縮することができる。   The sort unit 49 that has received the group information input from the grouping unit 48 refers to the measurement element information input from the element and task creation unit 46, and performs the first sort process for each of the groups G1 to G3 (step S4C). ). As a result, as described with reference to FIG. 7 described above, the measurement order of the measurement elements E in the individual groups G1 to G3 is sorted in the order in which the moving distance of the probe 24a is the shortest. As a result, the measurement time for each of the groups G1 to G3 can be shortened.

次いで、ソート部49は、既述の図8で説明したように、グループG1〜G3を最初に測定するグループに対して法線ベクトル60の方向が近い順にソートする第2ソート処理を行って、グループG1〜G3間の測定順番を決定する(ステップS4D)。なお、既述の通り、測定開始時(初期状態)のプローブ24aの姿勢に応じて、最初に測定するグループを決定することにより、測定時間を短縮することができる。   Next, as described with reference to FIG. 8, the sorting unit 49 performs the second sorting process for sorting the groups G1 to G3 in the order in which the direction of the normal vector 60 is closer to the first group to be measured, The measurement order between the groups G1 to G3 is determined (step S4D). As described above, the measurement time can be shortened by determining the first group to be measured according to the posture of the probe 24a at the start of measurement (initial state).

以上のステップS4AからステップS4Dの処理により、被測定物9の測定対象の測定要素Eの測定順番、すなわち、測定要素Eをグループごとに測定する測定順番(グループ内の測定順番、及びグループ間の測定順番を含む)が決定される。すなわち、ステップS4AからステップS4Dの処理は本発明の測定順番決定ステップに相当する。そして、ソート部49は、測定対象の測定要素Eの測定順番を示す測定順番情報を、パートプログラム作成部50へ出力する。   Through the processing from step S4A to step S4D described above, the measurement order of the measurement element E to be measured of the object 9 to be measured, that is, the measurement order in which the measurement element E is measured for each group (measurement order within the group and between the groups). Including measurement order). That is, the processing from step S4A to step S4D corresponds to the measurement order determination step of the present invention. Then, the sort unit 49 outputs measurement order information indicating the measurement order of the measurement element E to be measured to the part program creation unit 50.

従来、オペレータが手動操作で行っていた測定要素Eのソート(並べ替え)を自動で行うことができるので、プローブ24aの回転回数を考慮した測定効率の高いパートプログラム37(測定プラン)の作成を自動で行うことができる。その結果、オペレータの作業を減らすことができる。   Since it is possible to automatically sort measurement elements E that have been performed manually by an operator in the past, it is possible to create a part program 37 (measurement plan) with high measurement efficiency in consideration of the number of rotations of the probe 24a. It can be done automatically. As a result, the operator's work can be reduced.

なお、被測定物9のCADデータ55が存在している場合、オペレータの操作の下、CADデータ取得部44が被測定物9のCADデータ55を取得する。これにより、オペレータは、ステップS1からS4Aまでの処理についても、三次元測定機10で被測定物9の測定を行うことなく、オフライン状態のコンピュータ32で行うことができる。その結果、パートプログラム37の作成をより効率良く行うことでき、オペレータの作業をより減らすことができる。   When the CAD data 55 of the device under test 9 exists, the CAD data acquisition unit 44 acquires the CAD data 55 of the device under test 9 under the operation of the operator. As a result, the operator can also perform the processing from step S1 to S4A on the computer 32 in the off-line state without measuring the object 9 to be measured by the coordinate measuring machine 10. As a result, the part program 37 can be created more efficiently, and the operator's work can be further reduced.

図11に戻って、パートプログラム作成部50は、要素及び課題作成部46から入力された測定要素情報及び課題情報と、ソート部49から入力された測定順番情報とに基づき、被測定物9を基準としたプローブ24aの測定経路(退避面)を設定する(ステップS5、本発明の測定経路設定ステップに相当)。次いで、パートプログラム作成部50は、プローブ24aの測定経路を示すパートプログラム37を作成して記憶部43に記憶させる(ステップS6)。以上でパートプログラム37の作成が完了する。   Returning to FIG. 11, the part program creation unit 50 sets the device under test 9 based on the measurement element information and task information input from the element and task creation unit 46 and the measurement order information input from the sort unit 49. The reference measurement path (retraction surface) of the probe 24a is set (step S5, corresponding to the measurement path setting step of the present invention). Next, the part program creation unit 50 creates a part program 37 indicating the measurement path of the probe 24a and stores it in the storage unit 43 (step S6). Thus, creation of the part program 37 is completed.

<被測定物の測定>
パートプログラム37の作成及び記憶後、被測定物9の測定対象の測定要素Eの測定が開始される。最初にオペレータは、三次元測定機10のテーブル14上に測定を行う被測定物9をセットする(ステップS7)。
<Measurement of measured object>
After creating and storing the part program 37, measurement of the measurement element E to be measured of the DUT 9 is started. First, the operator sets an object 9 to be measured on the table 14 of the coordinate measuring machine 10 (step S7).

次いで、オペレータは、プローブ操作部28aを操作して、既述の図9で説明したように、プローブ24aで被測定物9のZ面62上の任意の3点以上をプロービングする。そして、オペレータは、プローブ24aの姿勢を回転させることなく、プローブ24aでY面63上の任意の2点以上と、X面64上の任意の1点以上とをそれぞれプロービングする。これにより、Z面62、Y面63、及びX面のプロービング測定の結果が、駆動コントローラ28を介してワーク座標系測定部51に入力される。   Next, the operator operates the probe operation unit 28a to probe any three or more points on the Z plane 62 of the DUT 9 with the probe 24a as described with reference to FIG. Then, the operator probes two or more arbitrary points on the Y plane 63 and one or more arbitrary points on the X plane 64 with the probe 24a without rotating the posture of the probe 24a. As a result, the results of the probing measurement on the Z plane 62, the Y plane 63, and the X plane are input to the workpiece coordinate system measurement unit 51 via the drive controller 28.

ワーク座標系測定部51は、Z面62、Y面63、及びX面のプロービング測定の結果に基づき、テーブル14上の被測定物9の位置及び姿勢(すなわち、ワーク座標系57)を測定することができる(ステップS8)。このステップS8は本発明の位置姿勢測定ステップに相当する。これにより、テーブル14上での被測定物9の位置及び姿勢に関係なく、共通のパートプログラム37を使用して常に同じ条件で測定を行うことができる。ワーク座標系測定部51による被測定物9の位置及び姿勢の測定結果は、測定要素測定部52に入力される。   The workpiece coordinate system measurement unit 51 measures the position and orientation of the measurement object 9 on the table 14 (that is, the workpiece coordinate system 57) based on the results of the probing measurement on the Z plane 62, the Y plane 63, and the X plane. (Step S8). This step S8 corresponds to the position and orientation measurement step of the present invention. As a result, regardless of the position and orientation of the DUT 9 on the table 14, it is possible to always perform measurement under the same conditions using the common part program 37. The measurement result of the position and orientation of the object 9 to be measured by the work coordinate system measurement unit 51 is input to the measurement element measurement unit 52.

ワーク座標系測定部51からの位置及び姿勢の測定結果の入力を受けた測定要素測定部52は、この測定結果に基づき、記憶部43から読み出したパートプログラム37を実行して、既述の図10で説明したように被測定物9の測定対象の測定要素Eの測定を開始する(ステップS9)。   The measurement element measurement unit 52 that has received the measurement result of the position and orientation from the workpiece coordinate system measurement unit 51 executes the part program 37 read from the storage unit 43 based on the measurement result, and the previously described diagram. As described in FIG. 10, measurement of the measurement element E to be measured of the DUT 9 is started (step S9).

測定要素測定部52は、三次元測定機10が自動測定モードであれば、パートプログラム37に基づき駆動コントローラ28を介して第1駆動部35を駆動して、プローブ24aを、最初の測定対象グループの測定要素Eの法線ベクトル60の方向に対応した平行姿勢に回転させる回転処理を行う(ステップS10)。   When the coordinate measuring machine 10 is in the automatic measurement mode, the measurement element measurement unit 52 drives the first drive unit 35 via the drive controller 28 based on the part program 37, and the probe 24a is moved to the first measurement target group. Rotation processing is performed to rotate the measurement element E to a parallel posture corresponding to the direction of the normal vector 60 (step S10).

一方、測定要素測定部52は、三次元測定機10が手動測定モードであれば、パートプログラム37に基づき表示制御部42を制御して、最初の測定対象グループの測定要素Eの法線ベクトル60の方向に対応した平行姿勢に関する情報を表示部38に表示させる。これにより、オペレータがプローブ操作部28aを操作して、被測定物9から退避した位置においてプローブ24aの姿勢を、平行姿勢に回転させる回転処理を行う(ステップS10)。   On the other hand, if the coordinate measuring machine 10 is in the manual measurement mode, the measurement element measurement unit 52 controls the display control unit 42 based on the part program 37, and the normal vector 60 of the measurement element E of the first measurement target group. Information on the parallel posture corresponding to the direction is displayed on the display unit 38. Thereby, the operator operates the probe operation unit 28a to perform a rotation process for rotating the posture of the probe 24a to a parallel posture at the position retracted from the object 9 to be measured (step S10).

なお、プローブ24aの測定開始時(初期状態)の姿勢がZ軸に平行な姿勢であり、且つ最初の測定対象グループがZ面62上のグループG1である場合、前述の回転処理によるプローブ24aの回転角は0°である。すなわち、本発明の回転処理には、プローブ24aの姿勢が測定対象グループの測定要素Eの法線ベクトル60の方向に平行であった場合に、プローブ24aの姿勢を回転させないことも含まれる。   In the case where the posture of the probe 24a at the start of measurement (initial state) is a posture parallel to the Z axis, and the first group to be measured is the group G1 on the Z plane 62, the probe 24a of the rotation processing described above is performed. The rotation angle is 0 °. That is, the rotation processing of the present invention includes not rotating the posture of the probe 24a when the posture of the probe 24a is parallel to the direction of the normal vector 60 of the measurement element E of the measurement target group.

次いで、測定要素測定部52は、三次元測定機10の自動測定モード及び手動測定モードのいずれにおいても、表示制御部42を制御して、プローブ24aの校正を促す表示を表示部38に表示させる。この表示を受けて、オペレータがテーブル14上に基準球をセットした後、プローブ操作部28aを操作して、プローブ24aで基準球の所定の基準点をプロービングする。この基準球のプロービング測定の結果は、駆動コントローラ28を介して測定要素測定部52に入力される。   Next, the measurement element measurement unit 52 controls the display control unit 42 in both the automatic measurement mode and the manual measurement mode of the coordinate measuring machine 10 to display a display prompting the calibration of the probe 24a on the display unit 38. . In response to this display, the operator sets a reference sphere on the table 14, and then operates the probe operation unit 28a to probe a predetermined reference point of the reference sphere with the probe 24a. The result of the probing measurement of the reference sphere is input to the measurement element measurement unit 52 via the drive controller 28.

プロービング測定の結果の入力を受けた測定要素測定部52は、プローブ24aの姿勢を計算し、計算したプローブ24aの姿勢が前述の平行姿勢がずれていた場合には、駆動コントローラ28を介して第1駆動部35を駆動してプローブ24aの姿勢を平行姿勢に校正処理する(ステップS11)。これにより、プローブ24aの姿勢を回転させた際に回転誤差が発生したとしても、この回転誤差を校正することができるので、より測定精度を向上することができる。なお、校正処理として、プローブ24aの姿勢の校正に限らず、接触子24cの形状(直径)等の他の校正も行ってもよい。   The measurement element measurement unit 52 that has received the result of the probing measurement calculates the posture of the probe 24a. If the calculated posture of the probe 24a is deviated from the above-described parallel posture, the measurement element measurement unit 52 receives the input through the drive controller 28. 1 The drive unit 35 is driven to calibrate the posture of the probe 24a to a parallel posture (step S11). Thereby, even if a rotation error occurs when the posture of the probe 24a is rotated, the rotation error can be calibrated, so that the measurement accuracy can be further improved. The calibration process is not limited to the calibration of the posture of the probe 24a, and other calibrations such as the shape (diameter) of the contact 24c may be performed.

校正処理後、測定要素測定部52は、最初の測定対象グループ内の測定要素Eを測定するグループ内測定処理を開始する。測定要素測定部52は、三次元測定機10が自動測定モードであれば、ワーク座標系測定部51からの位置及び姿勢の測定結果に基づきパートプログラム37を実行して、駆動コントローラ28を介して第1駆動部35及び第2駆動部36を駆動する。これにより、最初の測定対象グループ内の測定要素Eが、パートプログラム37で定められている測定順番及び課題に従ってプローブ24aにより自動測定される(ステップS12)。この自動測定の測定結果は、駆動コントローラ28を介して測定要素測定部52に入力される。   After the calibration process, the measurement element measurement unit 52 starts an in-group measurement process for measuring the measurement element E in the first measurement target group. If the coordinate measuring machine 10 is in the automatic measurement mode, the measurement element measurement unit 52 executes the part program 37 based on the position and orientation measurement results from the workpiece coordinate system measurement unit 51, and via the drive controller 28. The first drive unit 35 and the second drive unit 36 are driven. As a result, the measurement element E in the first measurement target group is automatically measured by the probe 24a according to the measurement order and tasks defined in the part program 37 (step S12). The measurement result of this automatic measurement is input to the measurement element measurement unit 52 via the drive controller 28.

一方、測定要素測定部52は、三次元測定機10が手動測定モードであれば、ワーク座標系測定部51からの位置及び姿勢の測定結果とパートプログラム37とに基づき表示制御部42を制御して、最初の測定対象グループ内の測定要素Eの位置、測定順番、及び課題を示す情報を表示部38に表示させる。これにより、オペレータは、表示部38の表示内容に従ってプローブ操作部28aを操作して、プローブ24aで測定対象グループ内の測定要素Eを手動測定する(ステップS12)。この手動測定の測定結果は、駆動コントローラ28を介して測定要素測定部52に入力される。   On the other hand, if the coordinate measuring machine 10 is in the manual measurement mode, the measurement element measurement unit 52 controls the display control unit 42 based on the position and orientation measurement results from the workpiece coordinate system measurement unit 51 and the part program 37. Then, the information indicating the position of the measurement element E in the first measurement target group, the measurement order, and the task is displayed on the display unit 38. As a result, the operator operates the probe operation unit 28a according to the display content of the display unit 38, and manually measures the measurement element E in the measurement target group with the probe 24a (step S12). The measurement result of this manual measurement is input to the measurement element measurement unit 52 via the drive controller 28.

自動測定モード及び手動測定モードのいずれにおいても、前述の第1ソート処理で定めた測定順番に従って測定対象グループ内の測定要素Eの測定を行うため、プローブ24aの移動距離を最短に抑えることができ、測定時間を短縮することができる。   In both the automatic measurement mode and the manual measurement mode, the measurement element E in the measurement target group is measured according to the measurement order determined in the first sort process, so that the moving distance of the probe 24a can be minimized. Measurement time can be shortened.

以上で測定要素測定部52による最初の測定対象グループ内の測定要素Eの測定が完了する。そして、測定要素測定部52は、グループG1〜G3のうちの残りのグループについても、前述のステップS10からステップS12までの処理を繰り返し実行する(ステップS13でNO)。グループG1〜G3ごとに測定要素Eを測定する際に、前述の第2ソート処理で定めたグループの測定順番に従って測定を行うので、次のグループの測定を行う前に回転させるプローブの回転角を最小にすることができ、測定時間を短縮することができる。   Thus, the measurement of the measurement element E in the first measurement target group by the measurement element measurement unit 52 is completed. And the measurement element measurement part 52 repeatedly performs the process from the above-mentioned step S10 to step S12 also about the remaining groups of the groups G1-G3 (it is NO at step S13). When measuring the measurement element E for each of the groups G1 to G3, the measurement is performed according to the measurement order of the group determined in the second sort process described above, so the rotation angle of the probe to be rotated before the next group measurement is performed. It can be minimized and the measurement time can be shortened.

ステップS13でYESの場合、被測定物9の測定対象の測定要素Eの全てが、プローブ24aによりステップS4で決定した測定順番に従ってグループG1〜G3ごとに測定される。すなわち、ステップS10からステップS12は本発明の測定要素測定ステップに相当する。以上で被測定物9の測定対象の測定要素Eの測定が完了する。   If YES in step S13, all the measurement elements E to be measured of the DUT 9 are measured for each of the groups G1 to G3 according to the measurement order determined in step S4 by the probe 24a. That is, step S10 to step S12 correspond to the measurement element measurement step of the present invention. Thus, the measurement of the measurement element E that is the measurement target of the DUT 9 is completed.

[本実施形態の効果]
以上のように本実施形態では、被測定物9の測定対象の測定要素Eを法線ベクトル60の方向ごとにグループ化して、測定要素Eの測定順番をグループごとに測定する順番に決定し、決定した測定順番に従って測定対象の測定要素Eをグループごとに測定するので、プローブ24aの回転回数を最小限に抑えることができる。
[Effect of this embodiment]
As described above, in the present embodiment, the measurement elements E to be measured of the DUT 9 are grouped for each direction of the normal vector 60, and the measurement order of the measurement elements E is determined in the order of measurement for each group. Since the measurement element E to be measured is measured for each group in accordance with the determined measurement order, the number of rotations of the probe 24a can be minimized.

例えば、既述の図13で説明したように、プローブ24aの測定経路が最短となるように測定要素Eのソートを行った場合には、プローブ24aを4回回転させる必要があるが、既述の図10で説明したように本実施形態ではプローブ24aの回転回数を2回に減らすことができる。すなわち、プローブ24aの移動よりも時間がかかるプローブ24aの回転回数を減らすことができるため、測定効率(測定時間)を従来よりも向上させることができる。さらに、プローブ24aの回転回数を減らすことで、プローブ24aの姿勢を回転させた際の回転誤差の発生を減らすことができるので、測定精度を向上することができる。その結果、測定要素Eを測定する際の測定効率と測定精度とを向上させることができる。   For example, as described with reference to FIG. 13, when the measurement elements E are sorted so that the measurement path of the probe 24a is the shortest, it is necessary to rotate the probe 24a four times. As described with reference to FIG. 10, in this embodiment, the number of rotations of the probe 24a can be reduced to two. That is, since the number of rotations of the probe 24a that takes longer than the movement of the probe 24a can be reduced, the measurement efficiency (measurement time) can be improved as compared with the conventional case. Furthermore, by reducing the number of rotations of the probe 24a, it is possible to reduce the occurrence of a rotation error when the posture of the probe 24a is rotated, so that the measurement accuracy can be improved. As a result, it is possible to improve the measurement efficiency and measurement accuracy when measuring the measurement element E.

また、プローブ24aの回転後(測定要素Eの測定前)にプローブ24aの校正を行うため、プローブ24aの姿勢を回転させた際の回転誤差を校正することができ、三次元測定機10の測定精度をさらに向上させることができる。   Further, since the probe 24a is calibrated after the probe 24a is rotated (before the measurement element E is measured), the rotation error when the posture of the probe 24a is rotated can be calibrated, and the measurement of the three-dimensional measuring machine 10 can be performed. The accuracy can be further improved.

[その他]
上記実施形態では、門移動型の三次元測定機10を例に挙げて説明を行ったが、各種タイプの三次元測定機に本発明を適用可能であり、三次元測定機10で使用するプローブの種類も特に限定はされない。また、上記実施形態では、三次元測定機10と駆動コントローラ28とコンピュータ32とがそれぞれ別体であるが、三次元測定機10と、駆動コントローラ28及びコンピュータ32の少なくとも一方とが一体化されていてもよい。
[Others]
In the above embodiment, the portal moving type three-dimensional measuring machine 10 has been described as an example. However, the present invention can be applied to various types of three-dimensional measuring machines, and probes used in the three-dimensional measuring machine 10. There is no particular limitation on the type of the. In the above embodiment, the coordinate measuring machine 10, the drive controller 28, and the computer 32 are separate, but the coordinate measuring machine 10, and at least one of the drive controller 28 and the computer 32 are integrated. May be.

上記実施形態では、ワーク座標系57の設定(パートプログラム37の作成)と、テーブル14上の被測定物9の位置及び姿勢の測定及び測定要素Eの測定と、を別々のタイミングで行っているが、テーブル14上に被測定物9をセットした際にこれらを連続して行ってもよい。   In the above embodiment, the setting of the workpiece coordinate system 57 (creation of the part program 37), the measurement of the position and orientation of the workpiece 9 on the table 14 and the measurement of the measurement element E are performed at different timings. However, when the object 9 to be measured is set on the table 14, these may be performed continuously.

上述実施形態で説明したコンピュータ32として機能させるための測定プログラム(ソフトウエアプログラム32a)を光ディスク、磁気ディスク、又はその他のコンピュータ可読媒体(有体物たる非一時的な情報記憶媒体)に記録し、これらを通じて測定プログラムを提供することが可能である。このような情報記憶媒体に測定プログラムを記憶させて提供する態様に代えて、インターネットなどの通信ネットワークを利用して測定プログラム信号をダウンロードサービスとして提供することも可能である。   A measurement program (software program 32a) for functioning as the computer 32 described in the above embodiment is recorded on an optical disk, a magnetic disk, or other computer-readable medium (a tangible non-transitory information storage medium), and through these programs It is possible to provide a measurement program. Instead of providing the measurement program stored in such an information storage medium, the measurement program signal may be provided as a download service using a communication network such as the Internet.

9 被測定物,10 三次元測定機,24 プローブヘッド,24a プローブ,24b スタイラス,24c 接触子,28 駆動コントローラ,32 コンピュータ,32a ソフトウエアプログラム,37 パートプログラム,45 ワーク座標系設定部,47 法線ベクトル検出部,48 グループ化部,49 ソート部,50 パートプログラム作成部,51 ワーク座標系測定部,52 測定要素測定部,57 ワーク座標系,60 法線ベクトル   9 DUT, 10 CMM, 24 probe head, 24a probe, 24b stylus, 24c contactor, 28 drive controller, 32 computer, 32a software program, 37 part program, 45 work coordinate system setting unit, 47 method Line vector detection unit, 48 Grouping unit, 49 Sort unit, 50 Part program creation unit, 51 Work coordinate system measurement unit, 52 Measurement element measurement unit, 57 Work coordinate system, 60 Normal vector

Claims (11)

位置及び姿勢を変位自在なプローブにより被測定物に形成された複数の測定要素を測定する三次元測定機の測定方法において、
前記測定要素の法線ベクトルを検出する法線ベクトル検出ステップと、
前記法線ベクトル検出ステップの検出結果に基づき、前記測定要素を前記法線ベクトルの方向ごとにグループ化するグループ化ステップと、
前記測定要素の測定順番を、前記グループ化ステップでグループ化したグループごとに測定する順番に決定する測定順番決定ステップと、
前記三次元測定機内での前記被測定物の位置及び姿勢を測定する位置姿勢測定ステップと、
前記位置姿勢測定ステップの測定結果に基づき、前記プローブにより前記測定要素を、前記測定順番決定ステップで決定した前記測定順番に従って前記グループごとに測定する測定要素測定ステップと、
を有する三次元測定機の測定方法。
In a measuring method of a three-dimensional measuring machine that measures a plurality of measuring elements formed on an object to be measured with a probe whose position and posture are freely movable,
A normal vector detection step of detecting a normal vector of the measurement element;
A grouping step for grouping the measurement elements for each direction of the normal vector based on a detection result of the normal vector detection step;
A measurement order determination step for determining the measurement order of the measurement elements in the order of measurement for each group grouped in the grouping step;
A position and orientation measurement step for measuring the position and orientation of the object to be measured in the coordinate measuring machine;
Based on the measurement result of the position and orientation measurement step, the measurement element measurement step of measuring the measurement element by the probe according to the measurement order determined in the measurement order determination step for each group,
A measuring method for a three-dimensional measuring machine.
前記測定要素測定ステップは、
前記プローブの姿勢を、測定対象の前記グループの前記法線ベクトルの方向に合わせて回転させる回転処理と、
前記回転処理された前記プローブの姿勢を校正する校正処理と、
前記校正処理された前記プローブにより測定対象の前記グループ内の前記測定要素を測定するグループ内測定処理と、を前記グループごとに繰り返し行う請求項1に記載の三次元測定機の測定方法。
The measuring element measuring step includes
A rotation process for rotating the posture of the probe in accordance with the direction of the normal vector of the group to be measured;
Calibration processing for calibrating the posture of the probe subjected to the rotation processing;
The measuring method of the coordinate measuring machine according to claim 1, wherein an in-group measurement process for measuring the measurement element in the group to be measured by the probe subjected to the calibration process is repeatedly performed for each group.
前記測定順番決定ステップは、前記グループ内の前記測定要素を前記プローブの移動距離が最短となる順番にソートする第1ソート処理を、前記グループごとに行って前記測定順番を決定し、
前記グループ内測定処理は、前記第1ソート処理でソートされた前記測定要素の順番に従って、前記グループ内の前記測定要素の測定を行う請求項2に記載の三次元測定機の測定方法。
The measurement order determination step performs the first sort process for sorting the measurement elements in the group in the order in which the movement distance of the probe is the shortest, and determines the measurement order by performing the measurement for each group.
The measurement method of the coordinate measuring machine according to claim 2, wherein the in-group measurement process measures the measurement elements in the group according to the order of the measurement elements sorted in the first sort process.
前記測定順番決定ステップは、前記グループ化ステップで生成された個々の前記グループを、最初に測定する前記グループに対して前記法線ベクトルの方向が近い順にソートする第2ソート処理を行って前記測定順番を決定し、
前記測定要素測定ステップは、前記第2ソート処理でソートされた前記グループの順番に従って、前記グループごとの測定を行う請求項1から3のいずれか1項に記載の三次元測定機の測定方法。
The measurement order determining step performs a second sort process in which the individual groups generated in the grouping step are sorted in the order in which the direction of the normal vector is closer to the first group to be measured. Determine the order,
The measurement method of the coordinate measuring machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the measurement element measurement step performs measurement for each group according to the order of the groups sorted in the second sort process.
前記被測定物を基準としたワーク座標系を設定するワーク座標系設定ステップと、
前記ワーク座標系設定ステップで設定した前記ワーク座標系と、前記測定順番決定ステップで決定した前記測定順番とに基づき、前記被測定物を基準とした前記プローブの測定経路を設定する測定経路設定ステップと、を有し、
前記測定要素測定ステップでは、前記測定経路設定ステップで設定された前記測定経路と、前記位置姿勢測定ステップの測定結果とに基づき、前記プローブにより前記測定要素を前記グループごとに測定する請求項1から4のいずれか1項に記載の三次元測定機の測定方法。
A workpiece coordinate system setting step for setting a workpiece coordinate system based on the object to be measured;
Measurement path setting step for setting the measurement path of the probe based on the object to be measured based on the work coordinate system set in the work coordinate system setting step and the measurement order determined in the measurement order determination step And having
The measurement element measurement step measures the measurement element for each group by the probe based on the measurement path set in the measurement path setting step and the measurement result of the position and orientation measurement step. 5. The measuring method of the coordinate measuring machine according to any one of 4 above.
前記ワーク座標系設定ステップでは、前記被測定物の設計図面を基に前記ワーク座標系を設定する請求項5に記載の三次元測定機の測定方法。   6. The measuring method for a coordinate measuring machine according to claim 5, wherein in the workpiece coordinate system setting step, the workpiece coordinate system is set based on a design drawing of the object to be measured. 前記法線ベクトル検出ステップでは、前記被測定物の設計図面を基に前記法線ベクトルを検出する請求項1から6のいずれか1項に記載の三次元測定機の測定方法。 The measuring method of the coordinate measuring machine according to claim 1, wherein in the normal vector detecting step, the normal vector is detected based on a design drawing of the object to be measured. 位置及び姿勢を変位自在なプローブにより被測定物に形成された複数の測定要素を測定する三次元測定機の測定制御装置において、
前記測定要素の法線ベクトルを検出する法線ベクトル検出部と、
前記法線ベクトル検出部の検出結果に基づき、前記測定要素を前記法線ベクトルの方向ごとにグループ化するグループ化部と、
前記測定要素の測定順番を、前記グループ化部がグループ化したグループごとに測定する順番に決定する測定順番決定部と、
前記三次元測定機内での前記被測定物の位置及び姿勢を測定する位置姿勢測定部と、
前記位置姿勢測定部の測定結果に基づき、前記プローブにより前記測定要素を、前記測定順番決定部が決定した前記測定順番に従って前記グループごとに測定する測定要素測定部と、
を備える三次元測定機の測定制御装置。
In a measurement control device of a three-dimensional measuring machine that measures a plurality of measurement elements formed on an object to be measured with a probe whose position and orientation are freely movable,
A normal vector detection unit for detecting a normal vector of the measurement element;
A grouping unit for grouping the measurement elements for each direction of the normal vector based on a detection result of the normal vector detection unit;
A measurement order determination unit that determines the measurement order of the measurement elements in the order of measurement for each group grouped by the grouping unit;
A position and orientation measurement unit for measuring the position and orientation of the object to be measured in the coordinate measuring machine;
Based on the measurement result of the position and orientation measurement unit, the measurement element measurement unit that measures the measurement element by the probe according to the measurement order determined by the measurement order determination unit;
A measurement control device for a coordinate measuring machine.
前記測定要素測定部は、
前記プローブの姿勢を、測定対象の前記グループ内の前記測定要素の前記法線ベクトルの方向に合わせて回転させる回転処理と、
前記回転処理された前記プローブの姿勢を校正する校正処理と、
前記校正処理された前記プローブにより測定対象の前記グループ内の前記測定要素を測定するグループ内測定処理と、を前記グループごとに繰り返し行う請求項8に記載の三次元測定機の測定制御装置。
The measurement element measurement unit includes:
A rotation process for rotating the posture of the probe in accordance with the direction of the normal vector of the measurement element in the group to be measured;
Calibration processing for calibrating the posture of the probe subjected to the rotation processing;
The measurement control apparatus for a coordinate measuring machine according to claim 8, wherein an in-group measurement process for measuring the measurement element in the group to be measured by the probe subjected to the calibration process is repeatedly performed for each group.
位置及び姿勢を変位自在なプローブにより被測定物に形成された複数の測定要素を測定する三次元測定機における測定プログラムにおいて、
前記測定要素の法線ベクトルを検出する法線ベクトル検出ステップと、
前記法線ベクトル検出ステップの検出結果に基づき、前記測定要素を前記法線ベクトルの方向ごとにグループ化するグループ化ステップと、
前記測定要素の測定順番を、前記グループ化ステップでグループ化したグループごとに測定する順番に決定する測定順番決定ステップと、
前記三次元測定機内での前記被測定物の位置及び姿勢を測定する位置姿勢測定ステップと、
前記位置姿勢測定ステップの測定結果に基づき、前記プローブにより前記測定要素を、前記測定順番決定ステップで決定した前記測定順番に従って前記グループごとに測定する測定要素測定ステップと、をコンピュータに実行させる測定プログラム。
In a measurement program in a three-dimensional measuring machine that measures a plurality of measurement elements formed on an object to be measured with a probe whose position and orientation are freely movable,
A normal vector detection step of detecting a normal vector of the measurement element;
A grouping step for grouping the measurement elements for each direction of the normal vector based on a detection result of the normal vector detection step;
A measurement order determination step for determining the measurement order of the measurement elements in the order of measurement for each group grouped in the grouping step;
A position and orientation measurement step for measuring the position and orientation of the object to be measured in the coordinate measuring machine;
A measurement program for causing a computer to execute a measurement element measurement step for measuring each measurement element for each group according to the measurement order determined in the measurement order determination step by the probe based on the measurement result of the position and orientation measurement step. .
前記測定要素測定ステップは、
前記プローブの姿勢を、測定対象の前記グループの前記法線ベクトルの方向に合わせて回転させる回転処理と、
前記回転処理された前記プローブの姿勢を校正する校正処理と、
前記校正処理された前記プローブにより測定対象の前記グループ内の前記測定要素を測定するグループ内測定処理と、を前記グループごとに繰り返し行う請求項10に記載の測定プログラム。
The measuring element measuring step includes
A rotation process for rotating the posture of the probe in accordance with the direction of the normal vector of the group to be measured;
Calibration processing for calibrating the posture of the probe subjected to the rotation processing;
The measurement program according to claim 10, wherein an in-group measurement process for measuring the measurement element in the group to be measured by the probe subjected to the calibration process is repeatedly performed for each group.
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