JPH0790447B2

JPH0790447B2 - トレーサヘッドの検出誤差の補正方法

Info

Publication number: JPH0790447B2
Application number: JP63260633A
Authority: JP
Inventors: 啓川名
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1995-10-04
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPH02109662A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ワークの３次元立体形状の寸法測定、倣い工
作機械における母型倣い、母型倣いデータから数値制御
工作機械のNC加工データを作成するディジタイジングに
用いられるトレーサヘッドに関し、特に、トレーサヘッ
ド先端に接触測定子として着脱自在に設けられるスタイ
ラスの長さや重量、及びスタイラスの可動ストローク長
さの増加等の物理的条件が変化することにより発生する
トレーサヘッドの検出変位の誤差を補正することによ
り、高い検出精度を実現可能にする誤差補正方法に関す
る。

〔従来の技術〕

ワークの３次元立体形状の寸法測定、所望形状の母型を
倣うことにより工具動作を倣い制御して母型と同一又は
相似形状の加工品を機械加工する倣い工作機械または母
型倣いデータから数値制御工作機械用のNCデータを作成
し、そのNCデータを用いて数値制御工作機械を作動させ
得るようにするディジタイジング装置においては、ワー
ク表面や母型表面を接触検出するスタイラスを先端に備
え、このスタイラスを弾性支持機構により直交３次元方
向に平行移動可能に自由支持すると共に、そのスタイラ
スの追従変位を電気信号として取り出す変位検出器を各
軸毎に内蔵したトレーサヘッドが用いられる。このよう
なトレーサヘッドの従来の構成の最も典型的な例は、特
公昭54−43230号公報に開示されており、上記変位検出
器として差動トランスが最適に用いられることは周知で
ある。上述の特公昭54−43230号公報に開示されたトレ
ーサヘッドは、スタイラスの支持に弾性板と弾性筒とを
用いることにより、スタイラスが測定面や倣い面を走査
して機械的変位を行う過程における摩擦に原因した誤差
の発生を排除した点で良好な機械的性能を有しているこ
とが認められている。又、この公知のトレーサヘッドを
用いた効果的な立体形状測定方法と装置が特公昭53−03
935号公報に開示されている。すなわち、スタイラスの
被測定面との接触部が通常、球形状部に形成されている
ため、上記被測定面がスタイラス軸線に対して傾斜した
面である場合には、被測定点と球形状部との接触点にず
れが生じることを考慮し、球形状部の見掛けの中心を被
測定点に一致させるように電気的に補正を行い、傾斜面
を含む非平面の高精度測定を実現可能にしたものであ
り、この様な補正方法は３次元形状の測定ばかりでな
く、倣い工作機械における母型の複雑な表面の倣い過程
における変位検出においても基準変位量の測定に効果的
に実用されている。

〔発明が解決すべき問題点〕

然しながら、上述した弾性機構により自由支持したスタ
イラスを有してトレーサヘッドにおいてもなお種々の解
決すべき問題点が有る。即ち、この種の従来のトレーサ
ヘッドは、弾性支持機構を用いた自由支持構造を有して
いることから、原理的には上述の如く、直交３次元の各
軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に平行移動変位を行う構成
にあるが、スタイラスの検出変位が大きくなると、スタ
イラスの実際の変位量に対するトレーサヘッドの変位検
出器から得られる検出変位量とは１対１の関係からずれ
を生じ、第４図に示すように、スタイラスに対して与え
た変位量を横軸とし、該スタイラスを装着したトレーサ
ヘッドの変位検出器の検出変位出力を縦軸とする直交グ
ラフ表示において、所謂、非線型性が発生するため誤差
要因となる。また、周知の自動スタイラス交換装置を有
した倣い工作機械やディジタイジング装置等にあって、
トレーサヘッドに着脱自在に装着されるスタイラスの長
さが長短種々異なることにより、スタイラスの同一変位
量に対するトレーサヘッドの変位検出器から検出される
検出変位量が一定にならない。第５図に図示のように、
スタイラスに対する与変位を横軸、トレーサヘッドの変
位検出器の検出変位を縦軸とするグラフにおいて、両者
の関係直線が予め選定した標準長さのスタイラスに関し
て得られる理想的な直線関係に対して、スタイラス長さ
の増加に伴い横軸側に寝てくる傾向を有するばらつきが
生ずると言う検出精度の劣下に繋がる問題点が発生す
る。これらはスタイラスを弾性支持機構で支持すること
により略理想的な平行移動構造を実現したトレーサヘッ
ドにおいては、最早、機械構造的な改善では解決が困難
な状態に到っている。故に、このような問題点を解決策
として、従来はスタイラス長さに応じた誤差早見表を予
め作成し、作業者が装着するスタイラスの長さに対応し
た補正量をトレーサヘッドの基準変位量の変更により設
定する方策が取られたが、このような作業者の介在によ
る補正対策は機械の自動化、無人化の障害となるばかり
でなく、自動スタイラス交換装置を備えた倣い工作機械
等では、予めスタイラス長さを一定長さに揃えて準備し
ておかなければならない等の厄介且つコスト高の原因と
なるような問題点を残存させる結果と成っている。

更に、従来のトレーサヘッドによると、上記スタイラス
長さの変化に加えてスタイラス重量の変化によって、特
に、スタイラス軸心方向においてトレーサヘッドの変位
検出器における零点がずれる問題があった（第６図に図
示のように、重量の増加に従って与変位ー検出変位の直
線が下方にずれる）。このような零点のずれを補正する
ためには、トレーサヘッドに装着されるスタイラスの重
量変化に対応してカウンタバランス装置を取付け、スタ
イラス軸心方向において、人手によりカウンタバランス
調整を行う方策が取られていた。このようなカウンタバ
ランス装置の介在は自動化の障害となり、自動スタイラ
ス交換装置を備えた倣い工作機械の場合には、該自動ス
タイラス交換装置に装填される種々異なる径を有した球
形部を持つ複数のスタイラスに就き、上述したスタイラ
ス長さと同時に重量をも予め相互に一致するようにスタ
イラスを、例えば、材料変更等の方法で製作する方法が
取られている。従って、スタイラスの加工を極めて煩瑣
にすると共にコスト低減を著しく困難にする問題を生じ
ている。

依って、本発明の主たる目的は、寸法測定及び倣い加工
等に用いられるトレーサヘッドにおける上述の諸問題を
解決し得る新規な解決策を提供して、トレーサヘッドに
よって従来より高精度な変位検出を可能にすることにあ
る。

本発明の他の目的は、トレーサヘッドの検出変位の誤差
を近時の高性能マイクプロセッサの利用により、非機械
的に補正する新規な方法を提供することにある。

また、本発明の更に他の目的は、無人化、自動化を高度
に推進可能にした倣い工作機械等に適用可能なトレーサ
ヘッドを提供することにある。

〔解決手段〕

即ち、本発明によれば、被測定物や母型等の被検出面を
接触、走査するスタイラスと、該スタイラスを求心作用
を有して直交３軸方向に自由支持する弾性保持機構と、
前記スタイラスに与えられた与変位を信号形態の検出変
位に変換送出する変位検出器とを備えたトレーサヘッド
からの検出変位出力に含まれる誤差を補正する方法にお
いて、上記スタイラスの各種長さについて上記スタイラ
スに与える真の与変位とその時の誤差を含む検出変位と
の関係を予め求めて補正関数として読み込み手段に記憶
し、実用中のスタイラスで検出している刻々の検出変位
を該実用中のスタイラス長に応じて上記補正関数の検出
変位の項に代入して演算し、自動的にスタイラスの正し
い変位量を得るようにしたトレーサヘッドの検出変位の
誤差補正方法であって、前記読み込み手段に記憶する補正関数は、補正後の変位
量をｙ、実用中のスタイラスで検出した変位量をｘ、ス
タイラスの長さによって決まる正の係数をａ、ｂとする
と、ｘ≧０のとき、ｙ＝ax²＋bx ｘ＜０のとき、ｙ＝−ax²＋bx の２次関数で近似され、前記関数の係数ａ、ｂは、Ｌを
スタイラスの長さ、U₁、V₁、W₁、U₂、V₂、W₂を定数とす
ると、ａ＝U₁L²＋V₁L＋W₁ ｂ＝U₂L²＋V₂L＋W₂ の２次関数で近似され、前記定数U₁、V₁、W₁、U₂、V₂、
W₂は予め個々のトレーサヘッドについて実験的に求めた
パラメータとして入力し、前記演算で用いるように構成
したトレーサヘッドの検出変位の誤差補正方法を提供
し、上述の発明目的を達成するものである。以下、本発
明の添付図面に示す実施例に基づいて更に詳しく説明す
る。

〔実施例〕

第１図は、本発明によるトレーサヘッドの検出変位の誤
差補正方法の適用例を説明するために、同方法をディジ
タイジング装置で利用する例を示したシステム全体の構
成を示すブロック図であり、又、第２図は第１図におけ
る倣い演算処理部に設けられた誤差補正機能部の構成を
詳示したブロック図、第３図はトレーサヘッドのスタイ
ラス交換に伴う変位検出器の変位誤差補正処理過程およ
び刻々の測定変位に応じた変位検出器の検出変位送出処
理過程を一括して説明するフローチャートである。

第１図において、ディジタイジング装置10はベース12上
で上下動（Ｚ軸動作）可能なニー14の上部に搭載された
テーブル16に加工製品の母型18が取付けられ、他方、ベ
ース12の背部に立設したコラム20に機械ヘッド22に支持
されてトレーサヘッド24が上下方向と直交した２軸方向
（Ｘ軸、Ｙ軸）に可動に設けられている。同トレーサヘ
ッド24は、先端に母型18の表面形状を接触測定する一般
的に球形または半球形の先端形状を有したスタイラス
（トレーサとも言う）26を備え、着脱自在にトレーサヘ
ッド24の本体部に装着される構造にある。また、トレー
サヘッド24の本体内部には装着されたスタイラス26を支
持する弾性支持機構と、変位検出器とが内蔵、具備さ
れ、上記弾性支持機構を介して伝達されるスタイラス26
の測定時に与えられた変位（これを与変位と言う）が変
位検出器25により電気的な信号形態を有した検出変位と
して出力されるように成っている。変位検出器25はＸ、
Ｙ、Ｚの３軸方向の各変位を検出できるように、図示の
如く、３個設けられている。なお、上記弾性支持機構の
具体例は、既述の特公昭54−43230号公報に開示された
構造のものが好ましく、又変位検出器25は周知の差動ト
ランス型検出器が有効に利用できる。トレーサヘッド24
の検出変位は、同じく機械ヘッド22に装着されたアンプ
28により電気的に増幅されてから外部に送出される構成
にある。ここで特公昭54−43230号公報に開示のスタイ
ラスの弾性支持機構は、同公報の第４図に図示されてい
る通り、また本願図面の第１図にシンボリックに描かれ
ている通り、トレーサヘッドのハウジングと、先端にス
タイラスを有するトレーサ軸と、ハウジング内でトレー
サ軸を内包する円筒状の中空部材と、中空部材の上下に
それぞれ設けられ、中央部をトレーサ軸が貫通支持され
る一対のダイヤフラムと、中空部材の外側を取り囲むよ
うに設けられ、中空部材の軸線中央部を支持し、上下両
端部をトレーサヘッドのハウジングに支持された弾性筒
とで構成され、一対のダイヤフラムのばね定数の和と弾
性筒のばね定数とを等しく設定形成してトレーサ軸は直
交３軸方向に自由支持されている。よってスタイラスに
外力が作用した場合トレーサ軸はほぼ平行移動し、外力
が除かれると再びトレーサ軸にはトレーサヘッドの軸
心、（自由支持位置）に戻ろうとする求心作用が働く。

また、ディジタイジング装置10はテーブル上16を備えた
ニー14の上下動を駆動するＺ軸モータ30z、機械ヘッド2
2の直交する２軸方向の横移動を駆動するＸ軸、Ｙ軸モ
ータ30x、30yを備えている。これらの駆動モータ30x等
は夫々通常はサーボモータから成り、トレーサヘッド24
の倣い動作を制御駆動する構成に成っている。

他方、ディジタイジング装置10にはディジタイジング制
御装置40が付設されており、このディジタイジング制御
装置40は上記トレーサヘッド24の信号増幅用アンプ28か
らの検出変位信号を受信するアナログインターフェース
42、該アナログインターフェース42からのアナログ信号
をディジタル信号に変換するA/Dコンバータ44、検出変
位の誤差補正と倣い演算処理を遂行する倣い制御部46、
該倣い制御部46のディジタル出力信号を再びアナログ信
号に変換するD/Aコンバータ48、サーボアンプ50、ディ
ジタルデータ作成部52等を備えて構成されている。

ここで、倣い制御部46は上述のように検出変位の誤差補
正と倣い演算処理とを遂行するために設けられており、
特に本発明に係る検出変位の誤差補正処理は、第２図に
図示のように倣い制御部46が有するマイクロプロセッサ
ユニットCPUと通常のROM及びRAMから成る記憶手段を用
いて形成される補正条件の読込手段54とをハードウエア
手段とし、これらをソフトウエアによって起動させるこ
とにより遂行される構成と成っている。また、上記倣い
制御部46から送出される検出変位信号は、D/Aコンバー
タ48、サーボアンプ50を介してディジタイジング装置10
の本体側の前記各駆動モータ30x、30y、30zへフィード
バック入力され、これらを駆動してトレーサヘッド24を
母型18の表面形状に沿って倣い動作させる制御が遂行さ
れるのである。一方、倣い制御部46から送出される検出
変位信号はディジタルデータ作成部52にも母型18の表面
の位置信号に変換されて送出され、ここで母型18と同一
または相似形状の加工品を数値制御工作機械によりNC加
工するためのディジタルデータの作成が遂行される。

上述した構成を有したディジタイジング装置10とディジ
タイジング制御装置40とにおいて、トレーサヘッド24は
スタイラス26が母型18を接触測定した測定変位を内蔵の
変位検出器25で検出変位に変換、送出するが、ここで行
われる誤差補正方法に就いて以下に説明する。

まず、トレーサヘッド24は、通常、長さと重さが選定既
知量の標準スタイラスを装着することにより、スタイラ
ス変位なしのフリー状態で各軸の変位検出器からの出力
値が零となる調整、所謂周知の自動零点調整が遂行さ
れ、又、スタイラスに既知の変位を与えた場合の該与変
位と変位検出器の検出変位との関係が一定勾配の直線と
なるように周知のゲイン自動調整が行われる。これらの
両自動調整は、多数繰り返し遂行されるものではなく、
トレーサヘッド24を現場で使用開始する際等の特定の場
合に遂行される処理操作である。この調整処理操作が遂
行されると、トレーサヘッド24の変位検出器25から出力
される検出変位は、スタイラス26の与変位に対して直交
座標系の原点を通る直線式の関係を呈する。更に予め倣
い開始時にスタイラスに一定の変位を与える基準変位量
の設定が行われれば、トレーサヘッド24は作動開始準備
が通常完了することになる。然しながら、トレーサヘッ
ド24の内蔵の弾性支持機構の弾性係数がスタイラス可動
ストロークを増大させるべく変更された等の特定な場合
に、スタイラスストロークが大きな領域では、上記与変
位ー検出変位の直線は、既述の非線形性を帯びる誤差状
態を現出し、又使用するスタイラス26の長さ、重量等の
物理的条件を上記のゲイン調整に使用した標準スタイラ
スとは異なる条件にした時には、上記測定変位ー検出変
位の直線は、勾配が異なる直線式の特性を示し、標準ス
タイラスの直線式に対して偏差を有することになる。ま
た、スタイラス重量が異なると、変位フリー状態におけ
る零点は座標原点からオフセットした位置に移動する。

従って、本発明は、これらの誤差を補正する処理を遂行
して変位検出器25から出力される検出変位中の誤差分を
除去するものである。

ここで、第１図、第２図と共に第３図を参照すると、ス
タイラス26が標準スタイラスから或いは倣い操作の条件
変更に応じて他種のスタイラスに交換されたときは、交
換後のスタイラス26の長さデータと重量データから成る
物理的条件のCPUへの読込みが行われる。このスタイラ
ス26の物理的条件データの読み込みは、周知の自動スタ
イラス交換装置を備えた無人式倣い工作機械の場合に
は、自動スタイラス交換装置からスタイラス番号と対応
したデータとして供給され、また、自動スタイラス交換
装置を具備しない本例のディジタイジング装置10や３次
元測定器等では予め人がデータを入力、設定しておく等
により遂行される（ステップ１）。次いで、スタイラス
データの読み込みが終了すると、次に本発明によれば、
非直線性の補正とスタイラス長さの変更に伴う偏差補正
が遂行される。ここで、本発明の最も典型的な実施例に
おいては、予め、スタイラス可動ストロークの増加に依
る非直線性及びスタイラス長さ変更による直線式の勾配
変動を各軸方向の変位検出器25に就いて補正するには実
験的に次の２式から補正後の変位量が一義的に定められ
ることが確認されている（第７図）。

ｙ＝ax²＋bx（ｘ≧０）・・・・（１）ｙ＝−ax²＋bx（ｘ＜０）・・・（２）但し、y:補正後の変位量（真の変位量） x:変位検出器に発生した検出変位量（誤差を含んだ変位
量）、ａ、b:スタイラス長によって決まる係数、上述の２式は、種々の長さのスタイラスを用いて実際に
与えた与変位と変位検出器24の検出量とを多数求め、最
小二乗法によりａ、ｂの係数を決定した近似式であり、
略、現実の検出変位の係数曲線を忠実に表現しているこ
とを確認した式であり、倣い制御部46内の所定記憶手段
内に予め設定、登録される。

上記式（１）、（２）についてもう少し説明する。従来
のトレーサヘッドの特性を表した第４図の縦軸である検
出変位を横軸にとり、真の関係を表した斜めの直線を縦
軸にとったのが第７図の座標である。つまり、第４図に
おいて種々の与変位に対する検出変位及び真の変位を第
７図の座標上にプロットして自由曲線で結ぶと、その自
由曲線がすなわち上記近似式（１）、（２）である。両
式（１）、（２）は、スタイラスストロークの大きな領
域での非直線性を補正するための補正関数であるが、種
々の長さのスタイラスについて本補正関数を求めると、
係数ａ、ｂが一義的に定まらず、スタイラス長と相関関
係があることがわかった。つまり、第５図に示された各
スタイラス長に対応する補正後の変位と実際の検出変位
との関係をグラフにプロットすると、第７図に例示する
ような原点を通る２次曲線で傾きの異なる（係数ａ、ｂ
の値の異なる）ものが長さの異なるスタイラスの数だけ
得られるのである（第７図にはそのうち１本だけを示し
てある）。そして縦軸にａおよびｂの値、横軸にスタイ
ラス長Ｌをとったグラフに種々の長さのスタイラスにつ
いて実測したａ、ｂの値をプロットすると、原点を通ら
ない２次曲線で近似できることがわかった。その近似式
が次に示す（３）、（４）式である。

ａ＝U₁L²＋V₁L＋W₁ ・・・（３）ｂ＝U₂L²＋V₂L＋W₂ ・・・（４）この式（３）、（４）において、U₁、V₁、W₁、および
U₂、V₂、W₂は定数であり、各種スタイラス長に対する実
際のａ、ｂを式（３）、（４）に当てはめた結果として
実験的に、一義的に求められる。

その定数の求め方は、式（３）において、３種類の長さ
L₁、L₂、L₃のスタイラスについて実験的に求めたａの値
a₁、a₂、a₃から３元連立方程式が得られる（a₁、a₂、
a₃、L₁、L₂、L₃は既知量、U₁、V₁、W₁は未知数）。

a₁＝U₁L₁₂＋V₁L₁＋W₁ a₂＝U₁L₂₂＋V₁L₂＋W₁ a₃＝U₁L₃₂＋V₁L₃＋W₁ この連立方程式を解くことによって、定数U₁、V₁、W₁が
求められる。

また、式（４）において、３種類の長さL₁、L₂、L₃のス
タイラスについて実験的に求めたｂの値b₁、b₂、b₃から
次の３元連立方程式が得られる（b₁、b₂、b₃、L₁、L₂、
L₃は既知量、U₂、V₂、W₂は未知数）。

b₁＝U₂L₁₂＋V₂L₁＋W₂ b₂＝U₂L₂₂＋V₂L₂＋W₂ b₃＝U₂L₃₂＋V₂L₃＋W₂ この連立方程式を解くことによって、定数U₂、V₂、W₂が
求められる。

このように式（１）、（２）、（３）、（４）によって
スタイラスストロークの大きな領域における非直線性の
補正が行えるのである。

そして、所定のスタイラス長さＬに対する実際の係数
ａ、ｂを上記（３）式、（４）式に当てはめた結果とし
て得られたU₁、V₁、W₁およびU₂、V₂、W₂の６つの値を倣
い制御部46の記憶手段におけるRAM内にシステムパラメ
ータとして設定、登録し、スタイラス交換時に長さＬの
指定が成されると、CPUが上記（３）、（４）式を演算
して（ステップ２）、対応のａ、ｂの係数値を決定する
過程が遂行される。（ステップ３）。上記係数ａ、ｂが
決定されれば、それらの係数値は補正条件読み込み手段
54内に登録される。又、ここで、スタイラス26の重量に
応じて零点のオフセット値を変えなければならないの
で、零点調節信号を発したときの変位検出器の値を読み
込んで補正条件読み込み手段54内に設定、登録する（ス
テップ４）。斯くして、長さＬおよび重量が指定された
スタイラス26の実用中は、上記（１）、（２）式により
補正後の変位検出器24の実際の検出変位量が各軸（Ｘ、
Ｙ、Ｚ軸）に就いて得られ（ステップ５）、又、オフセ
ット補正も行われる。こうして、各軸毎に検出変位が送
出される（ステップ６）。そして、このステップ
（５）、（６）の過程は刻々の測定変位に対して繰り返
し遂行される。故に、倣い制御部46は、各軸に就いて補
正条件読み込み手段54を経由して送出されるトレーサヘ
ッド24の検出変位から合成変位を算出する等の所定の各
種倣い演算処理を遂行して第１図のD/Aコンバータ48送
出するのである。こうして倣い処理された検出変位は、
トレーサヘッド24の倣い制御とディジタイジング化によ
るNC加工データの作成に用いられることは既述の通りで
ある。

以上の説明は、ディジタイジング装置10の例に就いて説
明したが、自動スタイラス交換装置を備えた倣い工作機
械や３次元立体形状の寸法測定器におけるトレーサヘッ
ドに関しても同様に本発明による誤差補正方法が適用可
能であることは言うまでもない。

なお、ディジタイジング装置10の場合においては、上述
のようにトレーサヘッドの検出誤差の補正、特に、スタ
イラスストロークの増加時における非直線性の補正が成
されることにより、ディジタイジング過程でトレーサヘ
ッド24のスタイラス26が母型18の急激な形状変化により
オーバシュート（大きなストローク変動に該当する）を
発生した場合にも、該オーバーシュート量は、正確に変
位検出器24が送出する検出変位量として倣い演算処理部
46で取得することが可能であり、故に、ディジタルデー
タ作成部52がNC加工データを作成する過程で上記オーバ
ーシュート量を引算することにより、スタイラス26が正
確に母型18を倣ったデータに基づくNC加工データが作成
可能となり、ディジタイジングの更なる高精度化が可能
となるのである。

〔発明の効果〕

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、これらの
説明から、本発明によれば、トレーサヘッドの先端に設
けられる接触測定子としてのスタイラスが交換により、
長さ、重量等の条件を変更された場合や、スタイラスス
トロークを増加させる等の物理的条件を変更された場合
にも、主に差動トランス型変位検出器から成る変位検出
器は、誤差を自動的に電気的に補正され、スタイラスが
母型や被測定対象物の表面を接触走査することによる測
定変位に対する真の関係にある検出変位を出力するか
ら、高精度のトレーサヘッドの検出性能が保証されて、
結果的に倣い工作機械の精度向上やディジタイジング装
置が作成するNC加工データの高精度化が保証され、数値
制御工作機械の加工精度の向上を達成できる。又、自動
スタイラス交換装置を備えた倣い工作機械等において、
スタイラス長さが変動してもトレーサヘッドの検出変位
精度が高度に維持されることから、無人化による倣い工
作機械の性能を著しく向上させて実用性を一段と向上さ
せることが可能となる。又、同時にスタイラスの長さや
重量を統一させる煩瑣から解放されることにより、この
種自動スタイラス交換装置付きの倣い工作機械のコスト
低減をもたらす効果も得られる。更に、スタイラススト
ロークが大きな領域における検出誤差を補正できたの
で、スタイラスス重量の補正（オフセット補正）をして
スタイラスストロークの大きな領域でトレーサヘッドを
使用しなければならない状況下でも高い検出精度が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるトレーサヘッドの検出変位の誤
差補正方法の適用例を説明するために、同方法をディジ
タイジング装置で利用する例を示したシステム全体の構
成を示すブロック図、第２図は第１図における倣い演算
処理部に設けられた誤差補正機能部の構成を詳示したブ
ロック図、第３図はトレーサヘッドのスタイラス交換に
伴う変位検出器の変位誤差補正処理過程および刻々のス
タイラス変位に応じた変位検出器の検出変位送出処理過
程を一括して説明するフローチャート、第４図、第５
図、第６図は、従来のトレーサヘッドの特性を示したグ
ラフ図、第７図は本発明による補正後の変位と実際の検
出変位との関係を表したグラフ図である。 10……ディジタイジング装置 24……トレーサヘッド 25……変位検出器 26……スタイラス 40……ディジタイジング制御装置 46……倣い制御部 54……補正条件読み込み手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物や母型等の被検出面を接触、走査
するスタイラスと、該スタイラスを求心作用を有して直
交３軸方向に自由支持する弾性保持機構と、前記スタイ
ラスに与えられた与変位を信号形態の検出変位に変換送
出する変位検出器とを備えたトレーサヘッドからの検出
変位出力に含まれる誤差を補正する方法において、前記スタイラスの各種長さについて前記スタイラスに与
える真の与変位とその時の誤差を含む検出変位との関係
を予め求めて補正関数として読み込み手段に記憶し、実
用中のスタイラスで検出している刻々の検出変位を該実
用中のスタイラス長に応じて前記補正関数の検出変位の
項に代入して演算し、自動的にスタイラスの正しい変位
量を得るようにしたトレーサヘッドの検出変位の誤差補
正方法であって、前記読み込み手段に記憶する補正関数は、補正後の変位
量をｙ、実用中のスタイラスで検出した変位量をｘ、ス
タイラスの長さによって決まる正の係数をａ、ｂとする
と、ｘ≧０のとき、ｙ＝ax²＋bx ｘ＜０のとき、ｙ＝−ax²＋bx の２次関数で近似され、前記関数の係数ａ、ｂは、Ｌをスタイラスの長さ、U₁、
V₁、W₁、U₂、V₂、W₂を定数とすると、ａ＝U₁L²＋V₁L＋W₁ ｂ＝U₂L²＋V₂L＋W₂ の次関数で近似され、前記定数U₁、V₁、W₁、U₂、V₂、W₂
は予め個々のトレーサヘッドについて実験的に求めたパ
ラメータとして入力し、前記演算で用いるように構成し
たことを特徴とするトレーサヘッドの検出変位の誤差補
正方法。