JPH07167640A - 走査ヘッドと走査信号を処理するための電子装置を有する座標測定装置および方法 - Google Patents

走査ヘッドと走査信号を処理するための電子装置を有する座標測定装置および方法

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JPH07167640A
JPH07167640A JP6219196A JP21919694A JPH07167640A JP H07167640 A JPH07167640 A JP H07167640A JP 6219196 A JP6219196 A JP 6219196A JP 21919694 A JP21919694 A JP 21919694A JP H07167640 A JPH07167640 A JP H07167640A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 走査ヘッドが走査の過程で発生する信号を処
理するための電子装置を有する座標測定装置を提供す
る。 【構成】 電子装置２０が、走査ヘッド１０からの信号
ａ、ｂ、ｃ、ｋを処理するために設けられている。電子
装置２０は、信号処理の形式たとえばトリガ閾値、周波
数フィルタの特性、複数個の関連する走査信号パルスの
間の時間間隔を定めるパラメータをディジタル形式で設
定する。相異なるパラメータの組み合わせはまとめてデ
ータファイルの中に記憶されている。これらは、実施さ
れるべき測定目的、機能役割に応じて呼び出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は座標測定装置に関する。
この座標測定装置は、走査ヘッド１０を有し、この走査
ヘッドに、走査過程の際に発生される信号を処理するた
めの電子装置が配属されており、この電子装置は信号処
理の形式を定めるパラメータの設定を行なわせる。
【０００２】
【従来技術】この種の座標測定装置は本出願人により商
品名ＭＣの下で市販されている。この座標測定装置は、
接触走査過程の際に２つの信号を発生するいわゆるスイ
ッチング形走査ヘッドを有する。１つの信号はいわゆる
圧電信号であり、これは走査ピンの中に設けられている
センサが加工物と接触した際に発生される。接触走査過
程中の変位運動中にさらに第２の、いわゆる接触信号が
次の時に発生される。即ちフレキシブルに支承された走
査ピン支持体がその休止位置から変位されて、走査ピン
支持体の支承部の中へ一体化された電気的機械的スイッ
チの接点が開く時に、前記の第２の信号が発生される。
【０００３】このスイッチング形走査ヘッドの信号はこ
れまでは実質的に固定のパターンにより評価された。変
化される周囲条件への適合化により評価を可能にすると
いう、制限された使用法だけしかない。操作者は例えば
走査ヘッドのケーシングにおけるねじを旋回することに
より、圧電信号用の増幅器の感度を設定調整できる。し
かしこれにより、自動的なＣＡＮシーケンスの場合は、
測定シーケンス中に交換された全部の走査器構成体また
は測定目的に対してこの感度が必ずしも最適でないにも
かかわらず、評価の感度が固定されてしまう。座標測定
装置の相異なる適用領域への適合化の目的で、例えば製
造中の乱暴な周囲条件の下で使用するために特別なプリ
ント配線板が設けられている。このプリント配線板がこ
の使用形式に最適に整合された、走査信号用のフィルタ
を含んでいた。新たな装置が開発されると、評価電子装
置の装備も適合させる必要がある。そのため、新たな変
形機種毎に在庫管理費が増加する。
【０００４】さらにこの構成にもかかわらず、次のよう
な場合または測定目的がある。即ち走査ヘッド電子装置
が、例えば著しく低い接触走査速度でソフトな加工物を
接触走査すべき時に、一義的な即ち適切な走査信号を供
給しない場合がある。
【０００５】国際特許出願公開公報第ＷＯ８７／０１７
９８号に、交換可能な種々の機種の走査ヘッドを有する
座標測定装置が示されている。この場合、走査ヘッド
は、走査器機種の符号を検出する電子装置により、走査
ヘッドに所属するインターフェースへ接触される。即ち
複数個のインターフェースが設けられており、それらの
間で切り換えが行なわれる。インターフェースは、走査
ヘッド信号を後続処理するための電子装置を含む。しか
し配線された完全なインターフェース間で切り換えが行
なわれる際に、相異なる測定目的または周囲条件への、
その都度に交換された同じ走査ヘッドの走査信号処理の
適合化は、この公報には開示されていない。
【０００６】ヨーロッパ特許第０５０１６８０号に示さ
れている、走査ヘッドの信号を処理する電子装置は、機
械的接点−その開放が走査信号を発生する−の内部抵抗
を監視する回路を有する。この回路は、老化または消も
うにより増加する接触抵抗を自動的に、信号用の固定的
に設定されたトリガ閾値へ適合化する。しかし別のパラ
メータにより外部から制御されるトリガ閾値の設定は開
示されていない。
【０００７】ヨーロッパ特許第０３８８９９３号に、相
異なる機種の走査ヘッドの交換を自動的に検出する電子
装置が示されている。この回路は、高い操作速度の際に
走査信号のための窓比較器ないしそのトリガ閾値を上昇
させ、これによりこの回路の感度を低下させる。この刊
行物にも、別のパラメータにより外部から制御される設
定調整は開示されていない。
【０００８】
【発明の解決すべき課題】本発明の課題は、冒頭に述べ
た形式の座標測定装置において、走査ヘッド信号を処理
する電子装置を、これができるだけ簡単な手段で常に当
該の測定目的へ最適に適合化されるように、構成するこ
とである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は請求項１の構
成により解決されている。
【００１０】
【発明の効果】本発明による解決手段は多くの利点を有
する：所望の測定目的に最適なパラメータ組み合わせが
記憶され、パラメータないし構成素子がこの電子装置に
おいてディジタル形式で設定されるため、パラメータと
構成素子は簡単かつ迅速に設定できる。このことは自動
測定シーケンスにおいて著しく有利に作用する。例え
ば、選定された走査ピン、走査器構成体のための、また
は走査ヘッド全体が交換される場合のための、パラメー
タデータファイルがその都度の走査ヘッドに配属されて
いる時は、交換の際に座標測定装置の計算器により自動
的にこの測定手段に最適のパラメータ組が入力されて電
子装置の中で設定される。
【００１１】当該の例えば走査ピンへのデータファイル
の対応付け、割付けは例えば次のようにして行なわれ
る。即ち操作者は操作ピンの較正過程の際に計算器にお
いて当該のデータが選定され走査ピンアドレスと結合す
ることにより、行なわれる。
【００１２】この装置はさらに著しく使いやすい。何故
ならば操作者により多数の種々のパラメータを個別に設
定する必要がなく、操作者は例えば工場側で所定の測定
目的または走査器のために前もって定められた少数のデ
ータファイル−この中にパラメータの最適な値組み合わ
せが既に形成されている−を用いて動作できる。例えば
種々のデータファイルが、一方では、著しく低い操作−
および接触走査速度の際の著しく正確な測定のために、
他方では高い接触操作速度の際のそれほど正確でない測
定の際に設けることができる。両方の場合のために接触
走査信号の相異なる信号波形が形成され、その都度に別
のパラメータが信号評価に最適になる、ないし別の作動
形式の接触走査信号が評価される。
【００１３】例えば交換されるべき走査器構成体または
走査ヘッド（センサ）に識別可能な符号が配属されてい
る時は、全自動でパラメータの設定が、使用される走査
器構成体または使用される走査ヘッドの機種に関連づけ
て行なわれる。適切なパラメータデータファイルの選択
または予備選択および必要に応じて電子回路における記
憶されている値の後続の設定は、符号により制御でき
る。
【００１４】さらに適切なパラメータの選択と、必要に
応じて個々のパラメータの設定は、加工物に関連づけて
試験走査走行を介して次のようにして自動化できる。即
ち走査ヘッドの信号が試験走査過程中に記録され、当該
のプロセッサの適切なプログラムモジュールまたはファ
ームウエアモジュールにより評価されることにより、自
動化される。このことは例えば次のようにして行なわれ
る。即ちプログラムモジュールまたはファームウエアモ
ジュールが周波数，振幅，時間順序等により分析され、
さらに操作者に適切なパラメータ組み合わせを提示する
かまたは自動的に設定することにより、行なわれる。別
の構成はモジュールを次のように構成する点にある。即
ち種々のパラメータ設定の際に加工物表面を複数回、接
触操作し、次に最良の結果を供給する設定を選択する点
にある。両方の場合において自動的に、その都度の測定
目的に関連づけて最適のパラメータ組み合わせが選択さ
れる。所定の加工物の型式（タイプ）測定は測定目的の
一部である。
【００１５】さらに走査信号の設定の感度が例えばトリ
ガ回路の閾値を介してだけ変化されるのではなく、一連
の別のパラメータが、例えば周波数フィルタの特性また
は個々の走査信号パルスの許容の信号期間ないし時間間
隔を変化可能である。そのため不利な周囲条件の下で
も、および特殊な測定目的の場合に確実に走査信号を発
生される。
【００１６】本発明の別の利点を実施例の次の説明を図
面の１〜６を用いて説明する。
【００１７】
【実施例】図１に示されている基本図において、１０で
座標測定装置の走査ヘッドが示されている。走査ヘッド
はシリンダ状のケーシング１１を有し、このケーシング
の中で検出ピン１５のための可動の支持体１２ａ／１２
ｂが、３つの１２０°だけずらされたシリンダピン１３
ａ，１３ｂ，１３ｃを介して球の対１４ａ，１４ｂ，１
４ｃの上に載置されている。図には２つのシリンダピン
１３ａ，ｂと球の対１４ａ，ｂだけがそれぞれ示されて
いる。ばね９は可動の支持体１２ａ，ｂを、球の対１４
ａ，１４ｂ，１４ｃにより構成される３点支承体へ押圧
する。この支承体から支持体は接触走査過程中に、走査
ピン１５に取り付けられた走査球が、測定されるべき加
工物に接触する時に、少なくとも１つの個所において持
ち上げられる。球の対１４ａ−ｃは電流回路に接続され
ており、シリンダピン１３ａ−ｃと共に電気スイッチを
構成する。この電気スイッチは接触走査の際に開かれ
る。
【００１８】フレキシブルないし可動の走査ピン支持体
は２分割されており、２つの部材１２ａと１２ｂの間
に、同じく１２０°だけ互いにずらされて３つの圧電セ
ンサ１８ａ，ｂ，ｃが設けられている。これらのセンサ
は走査球１６の最小の接触の際も電気信号を発生する。
これまで説明した走査ヘッドはそれ自体は公知であり、
本出願人により、その座標測定装置における“スイッチ
ング形走査ヘッドＳＴ”という名称で市販されている。
【００１９】シリンダピン１３と球の対１４から構成さ
れる電磁スイッチの信号線路は、信号線路Ｋにより走査
ヘッド電子装置２０へ接続されている。この電子装置
は、ここには図示されていない座標測定装置の滑動式測
定台の上に設けられている。この走査ヘッド電子装置へ
さらに信号線路Ｓを介して符号読み取り器６２が接続さ
れている。この符号読み取り器は、座標測定装置に用い
られる走査ヘッドないしセンサの機種を、符号発信器６
１において走査ヘッド１０に配属されている符号を用い
て検出する。
【００２０】３つの感応形圧電センサ１８ａ−１８ｃの
信号は相応の線路を用いて３つのドライバ段１７ａ，１
７ｂ，１７ｃへ導びかれる。これらのドライバ段は、同
様に走査ヘッドケーシングの中に設けられている。ドラ
イバ段の出力側はアースされないプッシュプル信号を送
出する。この信号は差動測定値伝送用の信号線路対ａ，
ｂ，ｃを介して、同じく走査ヘッド電子装置２０へ接続
されている。
【００２１】走査ヘッド電子装置２０は、迅速な双方向
の直列の２線バスである例えばいわゆるＣＡＮバスを介
して、座標測定装置の制御装置２１と接続されている。
このバスを介して、走査ヘッド電子装置２０と制御装置
２１の中の両方のマイクロプロセッサは互いに両方の方
向へ通信できる。さらに制御装置２１は、座標測定装置
の測定台のリニヤ測定装置からの測定信号を入力され
て、その駆動装置を制御する。電子装置のこの部分へ
は、走査ヘッド電子装置２０により処理ないし供給され
る走査信号への接続が形成されることだけしか立ち入っ
て説明はしない。これらはＮＩＭとＭＥＣＨＫで示され
ている２つの信号線路である。後述の様にまず最初に圧
電センサ１４から導出され信号線路ＮＩＭにおいて制御
装置２１へ送出される信号は本来の接触走査信号を形成
し、リニヤ測定装置の計数状態を設定するために用いら
れる。他方、信号線路ＭＥＣＨＫにおいて制御装置２１
へ与えられる後述の様にスイッチング接点１３／１４の
開放から得られる信号は、接触走査過程の妥当性を確認
するために、ないし加工物または衝突における走査ピン
の変位を通報するために、および座標測定装置の駆動を
停止または逆転制御して走査ヘッドを再び自由に走行さ
せるために用いられる。
【００２２】制御装置２１は座標測定装置の計算器と、
例えば長い並列のいわゆるＩＥＥＥバスを介して接続さ
れている。このバスを介して制御装置は、測定シーケン
スのために必要とされるデータを計算器から入力されて
この計算器へ、例えば長さ測定装置から供給される測定
値を転送する。
【００２３】図２における走査ヘッド電子装置２０の詳
細な図に示されている様に、信号線路対ａ，ｂ，ｃは、
走査ヘッド電子装置２０のプリント配線板における３つ
の入力増幅器２７ａ，ｂ，ｃへ導びかれる。それらの出
力側はそれぞれ整流器２８ａ，２８ｂ，２８ｃと同時に
マルチプレクサ５８ならびに加算器３０へ接続されてい
る。加算器３０は、圧電センサ１８ａ−ｃから発生され
る３つの信号をまとめる。その結果、和信号が形成され
る。この和信号の振幅は接触走査方向に実質的に依存し
ない。この和信号はスイッチ３３を介して高域通過フィ
ルタ３１へ導びかれる。この高域通過フィルタは、マイ
クロプロセッサ端子を有するスイッチングされる容量式
フィルタである。その特性曲線は即ち第一にその下側遮
断周波数は、斜めの矢印で示されているようにディジタ
ル形式で同じくプリント配線板の上に設けられているマ
イクロプロセッサ２３により、制御される。この高域通
過フィルタはディジタル形式で、接触走査過程において
最初の接触の際に発生される音響信号の周波数へ同調さ
れる。この種のフィルタは例えば、Ｆａ．ＭＡＸＩＭ，
Ｉｎｃ．ｉｎ Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，１２０ Ｓｔ．Ｇ
ａｂｒｉｅｌ Ｄｒｉｖｅ，Ｋａｌｉｆｏｒｎｉｅｎ，
ＵＳＡによりＭＡＸ ２６１という名称で提供される。
【００２４】高域通過フィルタ３１に、この交流信号
（音響信号）を整流する整流器３２が後置接続されてい
る。整流された信号は２つの比較器３５と３８へ導びか
れる。これらの比較器のトリガ閾値はそれぞれのディジ
タル／アナログ変換器３４，３７により制御される。Ｄ
／Ａ変換器３４と３７における相応の矢印により示され
ている様に、比較器３５と３８もマイクロプロセッサ２
３を介してセットされる。
【００２５】接触走査過程をできるだけ一義的に検出可
能にする目的で、比較器３５のトリガ閾値は比較器３８
のそれよりも低い。それに応じて、比較器３５と３８の
出力側における走査信号の前縁は、時間的に相続く２つ
の方形波信号を信号線路ＮＩＭ１とＮＩＭ２に発生す
る。両方の信号はそれぞれ１つのフリップフロップユニ
ット３６，３９を介して、論理回路４０へ導びかれる。
その作用は図３を用いて後述する。
【００２６】比較器３５と３８のトリガ閾値は互いに独
立に設定できるため、走査信号識別の感度も、信号線路
ＮＩＭ１とＮＩＭ２における両方の方形波信号の間の時
間間隔も、マイクロプロセッサ２３を介して設定され
る。
【００２７】３つの整流器２８ａ，２８ｂ，２８ｃの出
力側はさらに加算器２９へ導びかれる。この加算器に帯
域通過フィルタ４１が後置接続されている。この帯域通
過フィルタは高域通過フィルタ３１と同様に構成されて
おり、そのフィルタ特性に関しては即ち両側の遮断周波
数に関しては、同じくディジタル形式でマイクロプロセ
ッサ２３により設定される。帯域通過フィルタ４１に、
可変の増幅度を有する増幅器ユニット４２が後置接続さ
れている。この増幅器は、別の遮断周波数の選択の際
の、帯域通過フィルタの調整中の信号強度の変化を、ま
たは別の遮断周波数の選択の際のそのＱを補償する。
【００２８】帯域通過フィルタ４１は著しく低い周波数
へ設定されている。そのため増幅器４２の出力側に、圧
電センサ１８ａ−ｃへ、したがって走査球１６へ作用す
る力の著しく緩慢な変化を特徴づける信号が送出され
る。この信号が、比較器４５において別のディジタル／
アナログ変換器４４の出力信号と比較される閾値を上回
わると、比較器４５はいわゆる“測定力信号”ＭＥＳＫ
を送出する。この信号は、走査球へ作用する力が次の値
に達したことを、例えば走査球１６が加工物に接触した
際に生ずる値に達したことを示す。この信号ＭＥＳＫは
同じくフリップフロップユニット４６を介して論理回路
４０へ導びかれる。
【００２９】電気機械的スイッチング接点１３ａ／１４
ａから導出されたスイッチング信号Ｋは、走査ヘッド電
子装置２０の案内カードにおいて、比較器４８へ直接案
内される。この比較器の閾値も再びディジタルアナログ
変換器４７を介して設定される。このトリガ閾値の設定
により、老化または焼損による接点個所の抵抗変化が自
動的に補正される。この抵抗変化は補正しないと、極端
な場合は、接点が持続的に開かれているものと誤まらせ
てしまう。この目的で信号線路Ｋは測定点Ａ３を介し
て、マイクロプロセッサのアナログ入力側と接続されて
いる。マイクロプロセッサは、信号線路Ｋにおける、残
留抵抗に依存するオフセット電圧を周期的に質問して、
ディジタルアナログ変換器４７を介して比較器４８のト
リガ閾値を相応に追従制御する。応答通報の目的で比較
器４８のトリガ入力側も、測定点Ａ７を介してマイクロ
プロセッサ２３のアナログ入力側と接続されている。
【００３０】比較器４８の出力側は信号ＭＥＣＨＫを供
給する。この信号は、３点支承体１３／１４からの走査
ピン１５ないしその支持体１２ａ／１２ｂの持ち上げの
時点を特徴づける。この信号は同じくフリップフロップ
ユニット４９を介して論理回路４０へ導びかれる。
【００３１】設定されるべきパラメータすなわち高域通
過フィルタ３１と帯域通過フィルタ４１の遮断周波数な
らびに比較器３５，３８，４５，４８のトリガ閾値に関
する情報をマイクロプロセッサ２３は、ＣＡＮバス２４
を介して座標測定装置の制御装置２１から、または直接
ＩＥＥＥバスを介して計算器２２から入力される。設定
されるべきパラメータをマイクロプロセッサはＥＥＰＲ
ＯＭ２５の中に記憶する。その結果、電流欠落ないし装
置の遮断の際も値が維持される。
【００３２】論理回路４０は例えばプログラミング可能
な論理配列体の形式で、または個別のＮＡＮＤゲートか
ら構成できるし、あるいはその機能はマイクロプロセッ
サ２３のファームウエアの中に記憶できる。この論理回
路４０において時間窓Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が設定される。
この時間窓の中に、その都度に最初の最小の接触の際に
発生される信号ＮＩＭＩに続いて後続の信号ＮＩＭ２，
ＭＥＳＫおよびＭＥＣＨＫが、接触走査が有効であると
検出されるべき時に、現れるようにする必要がある。こ
の目的で論理回路４０において信号ＮＩＭ１のパルス期
間が著しく短かい値にたとえば１００μ秒へセットされ
る。窓Ｆ２は、すなわち信号ＮＩＭ２のパルス期間は約
１５ｍ秒の中間値へ設定され、時間窓Ｆ３すなわち信号
ＭＥＳＫのパルス期間はさらに長い値たとえば２００ｍ
秒へセットされる。次に作動モードスイッチ５５を介し
て、同じくマイクロプロセッサ２３により制御されて種
々の作動モードが設定される。
【００３３】第１の作動モード：接触走査は次の時にだ
け有効とされる、即ち全部の４つの信号ＮＩＭ１，ＮＩ
Ｍ２，ＭＥＳＫとＭＥＣＨＫが送出され、かつ信号線路
ＮＩＭ２における方形波パルス５２がまだ信号ＮＩＭ１
の方形波パルス５１の間中に現われ、信号線路ＭＥＳＫ
の方形波パルス５３がまだ信号線路ＮＩＭ２のパルス５
２の間中に現われ、信号線路ＭＥＣＨＫの方形波パルス
５４がまだ信号線路ＭＥＳＫの方形波パルス５３の間中
に、即ちマイクロプロセッサにより設定された窓の列Ｆ
１，Ｆ２およびＦ３の中に現われている時に、有効とさ
れる。この作動モードにおいて接触走査時点は著しく高
い精度と信頼度で形成される。何故ならば多重評価が障
害を効果的に抑圧し、さらに既に著しく小さい音響出力
の際に発生される線路ＮＩＭ１におけるパルス５１への
設定が走査ボール１６と加工物との間の一番最初の接触
の時点を確実に表わすからである。
【００３４】第２の作動モード：評価のために３つの信
号ＮＩＭ２，ＭＥＳＫ，ＭＥＣＨＫだけが用いられ、信
号ＮＩＭ１は用いられない。走査は次の時に有効と検出
される、即ち信号線路ＭＥＳＫとＭＥＣＨＫの上の両方
の信号５３と５４が、作動モード１において説明した様
に、時間窓Ｆ２とＦ３以内に信号線路ＮＩＭ２における
パルス５２に後続する時に有効と判定される。低いトリ
ガ閾値において得られたいちばん最初の走査パルス５１
の省略により、接触走査時点はそれほど正確には得られ
ないが、しかしその代りこの回路は一層障害を受けない
ように動作する、何故ならば低い信号レベルを有する障
害パルスは前もって走査信号から除去されるからであ
る。
【００３５】第３の作動モード：両方の信号線路ＭＥＳ
ＫとＭＥＣＨＫにおけるパルス５３と５４だけが接触走
査信号のために評価される。パルス５４は窓Ｆ３の間中
にパルス５３に接続しなければならない。この作動モー
ドの場合、加工物における走査球の接触圧力が接触走査
信号を発生する。このことは著しく高い障害防止作用を
提供する。しかしこれにより求められた走査時点は作動
モード２の場合よりもさらに遅れる。もちろんこの場
合、所定の接触走査速度のために正確な接触走査時点を
補外により求めることができる。この作動モードを設定
することは特に次の時にすすめられる。即ち外乱が、例
えば圧電素子へ接続されている信号線路ａ，ｂ，ｃにお
ける高いノズルレベル，強い障害信号が生ずる時、ある
いは汚れたまたはソフトな加工物−これは十分に強い圧
電信号を供給しない−の場合に、即ち特にこれらの信号
線路におけるＳ／Ｎ比が低いすべての場合に、すすめら
れる。
【００３６】第４の作動モード：信号線路ＭＥＣＨＫＡ
における信号５４だけで測定がなされる。この信号５４
は作動モードスイッチ５５を介して信号線路ＮＩＭへ接
続される。そのため接触走査信号は走査ピン支持体１２
ａ／１２ｂを３点支承体１３／１４から持ち上げた場合
にだけ発生される。この走査モードは比較的に不正確な
測定結果を供給し通常は次の場合においてだけ必要とさ
れる：障害時の作動において即ち信号線路ａ，ｂ，ｃが
例えば故障のために使用可能な信号を供給しない時、調
整時の作動において即ちＣＮＣシーケンスのプログラミ
ングおよびテストの際に加工物における走査されるべき
点をできるだけ迅速に処理すべき時、またはいわゆるパ
ラメータ試行走行の場合−この場合、最適に設定される
べきパラメータは前述の様に加工物における１回または
複数回の試験走行を介してはじめて求められる−場合で
ある（請求項１８と１９）。
【００３７】論理ユニット４０において種々の作動モー
ドに付加的に、時間窓Ｆ１，Ｆ２とＦ３もマイクロプロ
セッサ２３により制御されてディジタル形式で設定でき
る。このことは簡単化されて信号信号ｄにより示されて
いる。別の値への時間窓の最後の設定は例えば次の時に
必要とされる。即ち測定時間を短縮するためにまたはソ
フトな加工物の場合に走査球と加工物との間の強力な
“衝突”にもとづく接触走査信号を維持するために、例
えば別の接触走査速度で動作させるべき時に必要とされ
る。この場合、有効な走査の際に信号パルス５１〜５４
が相続く時間が短縮される。接触走査速度のために最適
な時間窓は、例えば比較器３５，３８，４５，４８のト
リガ閾値、高域通過フィルタ３１および帯域通過フィル
タ４１の遮断周波数のような別のパラメータと共に、デ
ータファイルの中に格納できる。このデータファイルは
設定された接触走査速度と関連づけられている、ないし
本発明により接触走査速度そのものが別のパラメータと
して所定の測定目的のために呼び出されるべきデータフ
ァイルの中へ収容できる。最適の接触走査速度は走査球
１６と測定されるべき加工物との材料の対に依存するた
め、走査信号の信号処理のためのパラメータを有するデ
ータファイルを、加工物ないし加工物材料に関して作成
されて記憶されているデータファイル中の走査速度パラ
メータと共に管理することもできる。
【００３８】自動シーケンスにも関連づけたパラメータ
切り換えの特別に有利な形式は、種々のパラメータのた
めに記憶された値を有するデータファイルを、交換され
るべき走査ピンないし走査器構成体に配属させることに
ある。図５に例えば５つの全く相異なる走査器構成体が
示されている：多くの測定目的の際に用いられる長さ約
６０ｍｍで直径８ｍｍの標準走査ピン６１、例えば変速
機ケーシングの内部を測定する著しく長い星形走査器６
２、多数の種々の個別走査器から成り種々の加工物の幾
何学的形状を走査すべき重い特別走査器、金銀線細工部
分を測定する細い走査ピン６４。
【００３９】走査器の長さにもとづく相異なる音響走行
時間、走査器の直径にもとづく相異なる柔軟性、これら
の走査器の組み合わせの相異なる機械的固有周波数によ
り、走査器により発生される接触走査信号は、強度，周
波数スペクトル，信号波形等が互いに異なる。
【００４０】そのため交換される走査器のための最適な
パラメータ組み合わせが、相異なるデータファイルの中
に一度作成されて例えば計算器２２に格納される。
【００４１】図６は、計算器２２に格納されている種々
のパラメータデータファイルのリストの一例を示す。こ
れらのデータファイルはすべて拡張部分ＳＴ３を有す
る。これらのデータファイルの下に、キー６１〜６４に
配属されているデータファイルと並んで、作動モード
“正確な測定”および“迅速な測定”のために最適化さ
れているデータファイルならびに、特別な測定目的たと
えば塑像モデルの測定のための２つの特別データファイ
ル１と２が設けられている。
【００４２】データファイルの中に含まれているパラメ
ータは全部のデータファイルに対して等しく例えば図４
にはデータファイル標準ＳＴ３のために実施されてい
る。この場合、データファイルに所定の走査器を配属
し、その番号をこのデータファイルの中へ記入すること
もできる。
【００４３】工場側でまたは操作者によりデータファイ
ルの中に変更が可能であり、ここに示された９つまたは
必要に応じてさらに別のパラメータが、測定目的に最適
に適合化された値へ設定される。前述の３つのパラメー
タとして、ディジタル変換器３４，３７，４４を介して
設定される、比較器３５，３８，４５のトリガ閾値が用
いられる。“作動モード”として図３を用いて説明され
た４つの作動モードのうちの１つが用いられる。３つの
次のパラメータとして図３にＦ１〜Ｆ３で示された、線
路ＮＩＭ１，ＮＩＭ２，ＭＥＳＫにおける信号５１，５
２，５３の窓の長さ即ちパルスの長さが用いられる。さ
らに高域通過フィルタ３１の下側遮断周波数と帯域通過
フィルタ４４の中心周波数が用いられる。
【００４４】このわくの中にこれらのパラメータの後に
入力されるべき値は、データファイルの作成の際にここ
に手動で入力される経験値である。しかしさらにパラメ
ータを、明細書の冒頭で述べた様にソフトウエアモデル
またはファームウエアモデルを介して自動的に決定して
設定させることもできる。
【００４５】１つまたは複数個の走査器アドレスと結合
することにより、図６にリストで示されたデータファイ
ルは、走査器交換の際に自動的に呼び出されて、この中
に設定されているパラメータがＣＡＮバスを介してマイ
クロプロセッサ２３へ伝送される。マイクロプロセッサ
は、図２における走査ヘッド電子装置２０におけるユニ
ットのために相応の値を設定する。
【００４６】同様に、種々のパラメータの設定を、交換
されるべき走査器または走査ヘッドと次のようにして一
層強くむすびつけることもできる。即ちパラメータを有
するデータファイルを、計算器２２の中にではなくマイ
クロプロセッサ２３のファームウエアの中に格納し、さ
らにデータファイルの選択を、符号読み取り装置６２か
ら信号線路Ｓを介してマイクロプロセッサ２３へ伝送さ
れる符号を用いて直接行なうことにより強くむすびつけ
ることもできる。
【００４７】図２に示されている様に走査ヘッド電子装
置のプリント配線板の上の相異なる個所にタップ点Ａ１
−Ａ８が設けられており、これらのタップから種々の形
式の走査信号が取り出されて、マイクロプロセッサ２３
の相応のアナログ入力側へ導びかれる。マイクロプロセ
ッサはこれらのタップ点の信号の時間経過を揮発性のメ
モリユニット２６ＲＡＭの中に記憶する。そのためここ
に各々の接触走査過程のために２次元のデータ領域が形
成される。このデータ領域の中にタップで取り出された
種々の信号が時間関係において、互いに次の接触走査過
程まで保持される。同じことが信号線路ＮＩＭとＭＥＣ
ＨＫにおける信号についても生ずる。これらの信号はＤ
１とＤ２で示された個所から取り出されてマイクロプロ
セッサ２３の相応のディジタル入力側へ加えられてい
る。
【００４８】ＲＡＭ２６の内容はＣＡＮバス２４を介し
て計算器２２へ伝送できる。計算器はこれらの信号経過
を例えば、種々の接触走査点のための測定シーケンス全
体の記録化の目的でディスケットに記憶する。同様にこ
のようにして、記憶されている信号経過を以後の最適化
のために分析することもできる。この目的でこの信号経
過を、計算器２２からもデータインターフェースと付加
接続されたモデムを介して遠隔伝送することもできる。
その目的は、座標測定装置の顧客と使用者において測定
の問題が生じた時に、製造会社の専門家により信号経過
の分析を実施可能にするためである。
【００４９】この場合、モデムを介して顧客のため特別
に作成されたパラメータデータを座標測定装置の計算器
２２へ伝送することもできる。ここでさらに付言すべき
ことは、データインターフェースは必ずしも計算器２２
を介して案内する必要なく、例えばデータインターフェ
ースを直接ＣＡＮバス２４へ接続することもできる。こ
の場合、このデータインターフェースと前述のモデムは
通信する。
【００５０】図２に、いわゆるスイッチング形走査ヘッ
ドのための走査ヘッド電子装置が示された。しかし本発
明は、走査ピンの変位に比例するアナログ信号を発生す
る測定形走査ヘッドと共に用いることもできる。何故な
らばこれらの信号は同じく所属の走査ヘッド電子装置に
おいて、図１に示されたスイッチング形走査器の接触走
査信号の様に、測定目的に応じて相異なるように増幅さ
れ濾波されて論理結合されるからである。同じく、いわ
ゆる水晶振動走査器の信号は測定目的に応じて種々の尺
度により、ないし信号処理電子回路において種々に設定
されるパラメータ値により処理することもできる。この
種の水晶振動走査器は例えばドイツ連邦共和国実用新案
第９２１３０６０号公報に示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】走査装置の主要な構成部とこれに接続されてい
る、座標測定装置の電子装置の基本図である。
【図２】図１における走査信号を処理する電子装置２０
のブロック図である。
【図３】図２に示された電子装置の論理回路部４０にお
ける信号経過図である。
【図４】電子回路２０において設定される種々のパラメ
ータのリストである。
【図５】それぞれ相異なるパラメータデータファイルの
配属されている各種の交換可能な走査ピンないし走査器
構成体の図である。
【図６】相異なるパラメータデータファイルのリストで
ある。
【符号の説明】
１０ 走査ヘッド １１ ケーシング １２ａ，１２ｂ 支持体 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ シリンダピン １４ａ，１４ｂ，１４ｃ ボール対 １５ 走査ピン １６ 走査球 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ ドライバ段 １８ａ〜１８ｃ 圧電センサ ２０ 走査ヘッド電子装置 ２１ 制御装置 ２２ 計算器 ２３ マイクロプロセッサ ２７ａ，ｂ，ｃ 入力増幅器 ２８ａ，ｂ，ｃ 整流器 ３０ 加算器 ３１ 高域通過フィルタ ３２ 整流器 ３３ スイッチ ３４，３７，４４，４７ ディジタル／アナログ変換
器 ３５，３８，４５，４８ 比較器 ３６，３９，４６，４９ フリップフロップ ４０ 論理回路 ４１ 帯域通過フィルタ ４２ 増幅器ユニット
フロントページの続き (72)発明者 ルディ ケルン ドイツ連邦共和国 アーレン ルートヴィ ヒシュトラーセ 38−１ (72)発明者 ルードルフ レーゲレ ドイツ連邦共和国 ケーニヒスブロン バ ウムガルテンヴェーク 14 (72)発明者 ヴァルター プンティガム ドイツ連邦共和国 グロースクーヘン ネ レスハイマーシュトラーセ ５ (72)発明者 カール−オイゲン アウベレ ドイツ連邦共和国 ガイスリンゲン リン デンラインシュトラーセ 24−２

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つまたは複数個の走査ヘッド（１０）
    を有し該走査ヘッドに、交換可能な走査器（１５，６１
    −６４）と、走査過程の際に発生される信号（ａ，ｂ，
    ｃ，ｋ）を処理するための電子装置（２０）が配属され
    ており、該電子装置（２０）によっては信号処理の様式
    を定めるパラメータの調整設定が行なわれ得せ、該パラ
    メータはディジタル形式で可調整であり、さらに相異な
    るパラメータの少なくとも１組が共に、データファイル
    （＊．ＳＴ３）の中に記憶されており、該データファイ
    ルは、選択された測定タスク（機能役割）に応じて呼び
    出されることを特徴とする、走査ヘッドと、走査信号を
    処理するための電子装置を有する座標測定装置。
  2. 【請求項２】 複数個の相異なるパラメータ組がデータ
    ファイル（＊．ＳＴ３）として記憶されている、請求項
    １記載の座標測定装置。
  3. 【請求項３】 データファイル（＊．ＳＴ３）が、選択
    された走査ピン（６１−６４）ないし選択された走査器
    構成体または種々の形式の走査ヘッドに配属されてお
    り、当該のデータファイル（＊．ＳＴ３）の中に記憶さ
    れているパラメータ値は、当該の走査ピン（６１−６
    ４）による触知走査の際に、ないし選定された走査器構
    成体の交換の際に可調整である、請求項２記載の座標測
    定装置。
  4. 【請求項４】 データファイル（＊．ＳＴ３）が、座標
    測定装置の選定された装置機種または所定の測定目的に
    配属されていて、該装置機種の交換または測定目的の変
    更の際に起動され、この起動によりこのデータファイル
    の中に記憶されているパラメータ値が調整設定される、
    請求項１から３までのいずれか１項記載の座標測定装
    置。
  5. 【請求項５】 相異なる測定タスクが次の複数個の尺度
    のうちの少なくとも１つにもとづいて選定される、即ち 測定速度 達成されるべき測定精度ないし測定誤差 測定されるべき加工物の機種または加工物にもとづいて
    選定される、請求項１から４までのいずれか１項記載の
    座標測定装置。
  6. 【請求項６】 ソフトウエアモジュールまたはファーム
    ウエアモジュールが設けられており、該モジュールは、
    相異なる個所における走査信号の経過を走査ピン用電子
    装置において分析し、この分析にもとづいてパラメータ
    を設定し、ないし当該のパラメータデータファイルを呼
    びだすかまたは提示する、請求項１から５までのいずれ
    か１項記載の座標測定装置。
  7. 【請求項７】 ソフトウエアモジュールまたはファーム
    ウエアモジュールが設けられており、該モジュールは、
    加工物の接触走査を複数回試行する試験走査中に種々の
    パラメータ組み合わせを設定し、この際に得られた測定
    結果にもとづいてパラメータを設定するか、あるいは当
    該のパラメータデータ組を呼び出すかまたは提供する、
    請求項１から５までのいずれか１項記載の座標測定装
    置。
  8. 【請求項８】 次のパラメータのうち少なくとも２つが
    設定されることを、即ち走査信号のための１つまたは複
    数個のの増幅器の感度；走査信号のための１つまたは複
    数個の周波数フィルタ（３１，４１）の特性；走査信号
    のための１つまたは複数個のトリガ回路（３５，３８，
    ４５，４８）の閾値；走査信号の許容期間（Ｆ１，Ｆ
    ２，Ｆ３）；複数個の相互関連する走査信号パルス（５
    １−５４）の間の許容の時間順序または許容の時間間
    隔；複数個の走査信号（５１−５４）によりさらに処理
    される選択（作動モード）のうち少なくとも２つが設定
    される、請求項１から７までのいずれか１項記載の座標
    測定装置。
  9. 【請求項９】 周波数フィルタ（１１）が、マイクロプ
    ロセッサ端子と接続された容量フィルタの形式の帯域通
    過フィルタおよび／または高域通過フィルタ（４１）で
    ある、請求項８記載の座標測定装置。
  10. 【請求項１０】 交換されるべき走査ヘッド（１０）、
    走査ピンまたは交換されるべき走査器構成体に、識別用
    の符号（６１）が配属されており、当該のパラメータデ
    ータファイルの選択が該符号により制御されて行なわれ
    る、請求項３又は４記載の座標測定装置。
  11. 【請求項１１】 電子装置（２０）が、直列のバス（Ｃ
    ＡＮ）または直列のインターフェースを介して、制御装
    置（２１）へ接続されており、該制御装置（２１）は座
    標測定装置の計算器へ接続されている、請求項１から１
    ０までのいずれか１項記載の座標測定装置。
  12. 【請求項１２】 電子装置が、複数個のアナログ入力側
    （Ａ１−Ａ８）を有するマイクロプロセッサを含み、該
    電子装置は走査信号処理装置の種々の点（Ａ１−Ａ８）
    と接続されており、接触走査過程中にこれらの点（Ａ１
    −Ａ８）に現われる信号の時間経過がマイクロプロセッ
    サ（２３）のメモリ（２６）ＲＡＭの中に記憶される、
    請求項１から１１までのいずれか１項記載の座標測定装
    置。
  13. 【請求項１３】 電子装置（２０）がモデムと接続され
    ており、該モデムを介して、記憶されている信号経過
    （Ａ１−Ａ８）が遠隔伝送される、請求項１２記載の座
    標測定装置。
  14. 【請求項１４】 マイクロプロセッサのメモリ（２６）
    ＲＡＭの中に格納された信号経過が直列バス（ＣＡＮ）
    を介して伝送される、請求項１１又は１２記載の座標測
    定装置。
  15. 【請求項１５】 電子装置（２０）により設定されたパ
    ラメータ値が非揮発性メモリ（２５）の中に格納されて
    いる、請求項１から１４までのいずれか１項記載の座標
    測定装置。
  16. 【請求項１６】 走査ヘッドが少なくとも２つの相異な
    る接触走査信号（ａ，ｂ，ｃ，ｋ）を供給し、電子装置
    が両方の信号（ａ，ｂ，ｃ）のうちの少なくとも１つを
    複数個の信号分岐（ＮＩＭ１，ＮＩＭ２，ＭＥＳＫ）に
    おいて並列に処理する、請求項１から１５までのいずれ
    か１項記載の座標測定装置。
  17. 【請求項１７】 走査ヘッドにより加工物における座標
    を測定する方法であって、該走査ヘッドに交換可能な走
    査器（６１−６４）と、走査過程の際に発生される信号
    （ａ−ｃ，ｋ）を処理する電子装置（２０）とが配属さ
    れており、該電子装置は、信号処理の形式を定める少な
    くとも２つの相異なるパラメータの設定を行ない、 その都度の測定目的または使用される走査器のために、
    特別に適切なパラメータが設定され、このようにして定
    められたパラメータ組が相異なるデータファイルの中に
    記憶され；測定目的の変更の際に相応のデータファイル
    が呼び出され、記憶されているパラメータ組が入力され
    て電子装置に新たに設定され；続いて信号処理が、該新
    たに入力されたパラメータ組により行なわれることを特
    徴とする、走査ヘッドにより加工物における座標を測定
    する方法。
  18. 【請求項１８】 電子回路におけるパラメータ組の入力
    と設定が自動的に、接触走査過程の際に得られる走査信
    号をプログラム制御により分析することにより行なわれ
    る、請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 試験走査における最適のパラメータの
    選択のために、複数回の接触走査過程を、相異なるパラ
    メータまたはパラメータ組み合わせにより行なう、請求
    項１７記載の方法。
  20. 【請求項２０】 電子装置におけるパラメータ組のロー
    ドと設定を、走査ヘッドまたは走査ピンまたは走査器組
    み合わせの交換による制御の下に自動的に行なう、請求
    項１７記載の方法。
  21. 【請求項２１】 電子装置が直列のバスまたは直列のイ
    ンターフェースを介して、座標測定装置の計算器（２
    ２）へ接続されている、請求項１から１０までのいずれ
    か１項記載の座標測定装置。
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