專(zhuān)利名稱：基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法、程序及其記錄介質(zhì)、平臺(tái)和形狀測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法、基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算程序、其記錄介質(zhì)、平臺(tái)和形狀測(cè)量裝置。例如，涉及把設(shè)置在寬范圍內(nèi)的各基準(zhǔn)點(diǎn)的位置(坐標(biāo))作為單一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)求出的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法等。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，被測(cè)量物的形狀測(cè)量用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等進(jìn)行。但是，由于測(cè)量范圍受三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的載物臺(tái)的限制，可以測(cè)量的被測(cè)物的大小受到限制。
因此，為了擴(kuò)大測(cè)量范圍，例如，日本專(zhuān)利公報(bào)特開(kāi)平11-6728號(hào)中介紹的方法已被眾所周知。
在該方法中，準(zhǔn)備可動(dòng)的測(cè)量機(jī)和預(yù)先求出了坐標(biāo)值的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)群。然后，根據(jù)被測(cè)量物的被測(cè)部位移動(dòng)可動(dòng)的測(cè)量機(jī)，同時(shí)用可動(dòng)的測(cè)量機(jī)測(cè)量被測(cè)量物的形狀。并且，根據(jù)測(cè)量各基準(zhǔn)點(diǎn)的結(jié)果求出可動(dòng)測(cè)量機(jī)的位置。通過(guò)根據(jù)每次的測(cè)量機(jī)的位置合成由測(cè)量機(jī)測(cè)量被測(cè)物得到的測(cè)量數(shù)據(jù)，求出被測(cè)量物的整體形狀。
可是，在為了求出可動(dòng)測(cè)量機(jī)的位置而設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)群的場(chǎng)合，由把所有的基準(zhǔn)點(diǎn)都包含在測(cè)量范圍內(nèi)的測(cè)量機(jī)(三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等)測(cè)量并注冊(cè)各基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)。為此，存在需要非常大型的測(cè)量機(jī)的問(wèn)題。準(zhǔn)備這種大型的測(cè)量機(jī)不是簡(jiǎn)單的事情，例如，為了作為一般的工廠設(shè)備而進(jìn)行設(shè)置，需要寬廣的場(chǎng)所和較多的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供在比測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍更寬的范圍內(nèi)決定基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法、基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算程序和其記錄介質(zhì)，同時(shí)提供用于在比測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍寬的范圍內(nèi)進(jìn)行工件的測(cè)量的平臺(tái)和形狀測(cè)量裝置。
本發(fā)明的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，是把配置在比測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍寬的平臺(tái)上的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置作為單一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)求出的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于，具有分組工序，其把包含在不伴隨前述測(cè)量機(jī)自身的位置的移動(dòng)而可以測(cè)量的區(qū)域內(nèi)的前述基準(zhǔn)點(diǎn)形成一個(gè)組，對(duì)多個(gè)前述基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行分組后，使分成的各組與至少一個(gè)其它組之間公共含有至少3個(gè)前述基準(zhǔn)點(diǎn)；測(cè)量工序，其按前述組由前述測(cè)量機(jī)測(cè)量前述基準(zhǔn)點(diǎn)的位置；基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算工序，其按前述組算出基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)，該基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)為如下函數(shù)，即，在不同的組中對(duì)不同的組之間公共的前述基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并將得到的各自的位置坐標(biāo)變換成相同或者非常近似的坐標(biāo)點(diǎn)；基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換處理工序，其根據(jù)按前述組算出的前述基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)，把按前述組測(cè)量的前述各基準(zhǔn)點(diǎn)的位置進(jìn)行坐標(biāo)變換。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以對(duì)配置在很寬范圍內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行分組，用每組的坐標(biāo)變換函數(shù)把按組測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置變換成基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)。因而，可以與測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍無(wú)關(guān)地在寬闊的范圍內(nèi)把基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的點(diǎn)算出，從而，由于不需要準(zhǔn)備把所有基準(zhǔn)點(diǎn)都包含在測(cè)量范圍內(nèi)的大型的測(cè)量機(jī)，所以可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的低成本化。另外，由于配置基準(zhǔn)點(diǎn)的范圍的寬度不受任何限制，所以只要需要，可以在廣闊的區(qū)域上設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，把這些基準(zhǔn)點(diǎn)的位置作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)求出。
再有，分組工序可以在使用者考慮基準(zhǔn)點(diǎn)的配置和測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍的關(guān)系的同時(shí)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行分組來(lái)滿足上述技術(shù)方案所述的要求，或者，也可以根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)的配置狀態(tài)和測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍的關(guān)系由分組那樣的分開(kāi)程序自動(dòng)地進(jìn)行。
本發(fā)明的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，是把配置在比測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍寬的平臺(tái)上的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置作為單一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)求出的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于，具有分組工序，其把包含在不伴隨前述測(cè)量機(jī)自身的位置的移動(dòng)而可以測(cè)量的區(qū)域內(nèi)的前述基準(zhǔn)點(diǎn)形成一個(gè)組，對(duì)多個(gè)前述基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行分組后，使分成的各組與至少一個(gè)其它組之間公共含有至少2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)和公共平面；測(cè)量工序，其按前述組由前述測(cè)量機(jī)測(cè)量前述基準(zhǔn)點(diǎn)和前述公共平面的位置；基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算工序，其按前述組算出基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)，該基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)為如下函數(shù)，即，在不同的組中對(duì)不同的組之間公共的前述基準(zhǔn)點(diǎn)和前述公共平面進(jìn)行測(cè)量，并將得到的各自的位置坐標(biāo)變換成相同或者非常近似的坐標(biāo)點(diǎn)；基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換處理工序，其根據(jù)按前述組算出的前述基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)，把按前述組測(cè)量的前述各基準(zhǔn)點(diǎn)的位置進(jìn)行坐標(biāo)變換。
另外，在本發(fā)明中，前述基準(zhǔn)點(diǎn)的位置最好是投影在上述公共平面上的位置。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以起到與上述發(fā)明同樣的作用。
也就是說(shuō)，與測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍無(wú)關(guān)，對(duì)于配置在寬大平臺(tái)上的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，可以把這些基準(zhǔn)點(diǎn)作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的點(diǎn)求出。
在此，作為原則，在測(cè)量組之間公共的基準(zhǔn)點(diǎn)，并根據(jù)這些公共的基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)把按組測(cè)量的結(jié)果作為統(tǒng)一的坐標(biāo)系上的點(diǎn)進(jìn)行合成的場(chǎng)合，在n維坐標(biāo)系中，在組間必須有n個(gè)公共的基準(zhǔn)點(diǎn)。關(guān)于這一點(diǎn)，在本發(fā)明中，把投影在公共的平面上的坐標(biāo)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)求出基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，通過(guò)把組之間公共的基準(zhǔn)點(diǎn)做成2個(gè)以上，測(cè)量各組中的公共平面，實(shí)際上可以得到與組間公共含有3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的同樣的效果，為此，在組之間公共的基準(zhǔn)點(diǎn)是2個(gè)的場(chǎng)合，也可以把每組測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)合成為統(tǒng)一坐標(biāo)。這樣，由于組之間公共的基準(zhǔn)點(diǎn)可以是2個(gè)，所以與3個(gè)公共的基準(zhǔn)點(diǎn)的場(chǎng)合相比，分組時(shí)的條件變緩和了，可以簡(jiǎn)便地進(jìn)行分組。
再有，基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，也可以不是投影在公共平面上的坐標(biāo)，也可以根據(jù)二個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置和公共平面的位置按組求出基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)來(lái)進(jìn)行坐標(biāo)變換。
作為公共平面，例如可列舉平臺(tái)的平臺(tái)基準(zhǔn)面。此外，作為例子可以列舉把穿設(shè)在平臺(tái)上的孔內(nèi)所嵌入的圓球的中心作為基準(zhǔn)點(diǎn)，或者把穿設(shè)在平臺(tái)面上的圓錐狀的孔的頂點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)。而且，通過(guò)把這樣設(shè)置的基準(zhǔn)點(diǎn)投影在平臺(tái)基準(zhǔn)面上可以作為各基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)。
再有，在把圓球中心作為基準(zhǔn)點(diǎn)的場(chǎng)合，可以測(cè)量球表面的4點(diǎn)來(lái)算出球的中心的坐標(biāo)。另外，公共平面可以通過(guò)測(cè)量不在一條直線上的平臺(tái)基準(zhǔn)面上的任意的3點(diǎn)來(lái)求出。
本發(fā)明的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，是把配置在比測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍寬的平臺(tái)基準(zhǔn)面上的作為二維坐標(biāo)系上的點(diǎn)的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置作為單一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)求出的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于，具有分組工序，其把包含在不伴隨前述測(cè)量機(jī)自身的位置的移動(dòng)而可以測(cè)量的區(qū)域內(nèi)的前述基準(zhǔn)點(diǎn)形成一個(gè)組，對(duì)多個(gè)前述基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行分組后，使分成的各組與至少一個(gè)其它組之間公共含有至少2個(gè)前述基準(zhǔn)點(diǎn)；測(cè)量工序，其按前述組由前述測(cè)量機(jī)測(cè)量前述基準(zhǔn)點(diǎn)的位置；基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算工序，其按前述組算出基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)，該基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)為如下函數(shù)，即，在不同的組中對(duì)不同的組之間公共的前述基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并將得到的各自的位置坐標(biāo)變換成相同或者非常近似的坐標(biāo)點(diǎn)；基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換處理工序，其根據(jù)按前述組算出的前述基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)，把按前述組測(cè)量的前述各基準(zhǔn)點(diǎn)的位置進(jìn)行坐標(biāo)變換。
根據(jù)這樣的方法，可以發(fā)揮出與上述發(fā)明同樣的作用效果。即，與測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍無(wú)關(guān)，可以把配置在寬廣平臺(tái)上的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的點(diǎn)來(lái)算出。
再有，由于基準(zhǔn)點(diǎn)是二維坐標(biāo)系上的點(diǎn)，所以組之間公共的基準(zhǔn)點(diǎn)可以是二個(gè)。
作為使用這種二維坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量機(jī)，作為例子可以舉出圖像測(cè)量裝置等。
在本發(fā)明中，前述基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算工序?yàn)?，最好求出由坐?biāo)變換函數(shù)把同一基準(zhǔn)點(diǎn)在不同的前述組中測(cè)得的位置進(jìn)行坐標(biāo)變換的各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)它們的平均值的偏差，算出使前述偏差的平方為最小的前述基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由最小二乘法可以求出每組的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)。
本發(fā)明的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算程序，其特征在于，由計(jì)算機(jī)執(zhí)行前述基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法的各工序。即，其特征在于，由計(jì)算機(jī)執(zhí)行分組工序、基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算工序、基準(zhǔn)坐標(biāo)變換處理工序。
本發(fā)明的記錄介質(zhì)，其特征在于，其以可通過(guò)計(jì)算機(jī)讀取的方式記錄上述基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算程序。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以起到與上述發(fā)明同樣的作用，即，與測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍無(wú)關(guān)，可以在很寬的范圍內(nèi)把基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的點(diǎn)來(lái)算出。從而，不需要準(zhǔn)備把所有基準(zhǔn)點(diǎn)都包含在測(cè)量范圍內(nèi)的大型的測(cè)量機(jī)，另外，可以在需要的范圍內(nèi)設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，將這些基準(zhǔn)點(diǎn)的位置作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)求出。
另外，如果構(gòu)成程序，使具有CPU(中央處理器)和存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)裝置)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述的各工序，可以容易地變更各工序中的參數(shù)。
例如，在分組工序中，變更組之間公共的基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)量，或者輸入并變更基準(zhǔn)的排列間隔和測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍等都是容易的?；蛘?，在基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算工序中，除了最小二乘法之外，把按組計(jì)算的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)的計(jì)算方法變更成各種其他的計(jì)算方法也是容易的。
而且，也可以把記錄該程序的記錄介質(zhì)直線或間接地裝配在計(jì)算機(jī)上并安裝程序，也可以把讀取記錄介質(zhì)的信息的讀取裝置外接在計(jì)算機(jī)上，從該讀取裝置向計(jì)算機(jī)上安裝程序，也可以將程序通過(guò)因特網(wǎng)、LAN電纜、電話線等通信電線或無(wú)線供給并安裝在計(jì)算機(jī)上。
另外，表述程序的語(yǔ)言可以是任何語(yǔ)言，不管匯編、編譯或者文本形式、圖形形式的差別，作為語(yǔ)言處理狀態(tài)，不管源碼、翻譯形式的中間碼、結(jié)果代碼的區(qū)別。
本發(fā)明的平臺(tái)，其特征在于，具有由上述基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法求出作為單一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)的位置的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于上述基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法不受基準(zhǔn)點(diǎn)配置的區(qū)域的限制，所以可以做成在需要的區(qū)域具有基準(zhǔn)點(diǎn)的平臺(tái)。其結(jié)果，例如，可以做成測(cè)量車(chē)輛和飛機(jī)等大型的工件時(shí)適合的平臺(tái)。而且，由于上述基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法是不需要專(zhuān)用大型的測(cè)量機(jī)的低成本的方法，所以可以用低成本制造大型的平臺(tái)。
再有，在此的平臺(tái)，不僅為在臺(tái)上配置基準(zhǔn)點(diǎn)的平臺(tái)，也包含在地面上配置基準(zhǔn)點(diǎn)的平臺(tái)。
本發(fā)明的形狀測(cè)量裝置，其特征在于，具有前述平臺(tái)和能在前述平臺(tái)上移動(dòng)的測(cè)量機(jī)。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，在很寬的區(qū)域內(nèi)具有基準(zhǔn)點(diǎn)的平臺(tái)上放置工件，根據(jù)各基準(zhǔn)點(diǎn)認(rèn)識(shí)位置的同時(shí)用測(cè)量機(jī)測(cè)量工件。這樣一來(lái)，可以測(cè)量比測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍大的工件。
而且，在計(jì)算配置在平臺(tái)基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的點(diǎn)并注冊(cè)時(shí)，由于可以使用用于測(cè)量工件的測(cè)量機(jī)，所以可以實(shí)現(xiàn)特別低的低成本化。


圖1是表示本發(fā)明的形狀測(cè)量裝置的第1實(shí)施例的形狀測(cè)量裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示前述第1實(shí)施例中的平臺(tái)基準(zhǔn)點(diǎn)的構(gòu)造的圖。
圖3是表示前述第1實(shí)施例中的運(yùn)算處理部的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是表示前述第1實(shí)施例中的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算部的結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示計(jì)算前述第1實(shí)施例中的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)順序的流程圖。
圖6是表示測(cè)量前述第1實(shí)施例中的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置時(shí)的分組的一例的圖。
圖7是表示按組計(jì)算坐標(biāo)變換函數(shù)的順序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面與附圖一起參照賦予圖中的各構(gòu)件的符號(hào)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
〔第1實(shí)施例〕對(duì)本發(fā)明的形狀測(cè)量裝置的第1實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
首先，對(duì)形狀測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是表示形狀測(cè)量裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖，圖2是表示平臺(tái)的基準(zhǔn)點(diǎn)的構(gòu)造的圖，圖3是表示運(yùn)算處理部的結(jié)構(gòu)的圖。
形狀測(cè)量裝置100具有平臺(tái)200、測(cè)量機(jī)300、運(yùn)算處理部400、輸入機(jī)構(gòu)500、輸出機(jī)構(gòu)600。
平臺(tái)200，例如，是一邊超過(guò)2m的大型的平臺(tái)，在平臺(tái)200上放置工件(被測(cè)量物)W和測(cè)量機(jī)300。
在平臺(tái)200上設(shè)置多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)R。
基準(zhǔn)點(diǎn)R，例如，在平臺(tái)200上配置成格子狀，以400mm的間距設(shè)置6×6個(gè)。具體地講，在平臺(tái)200上穿通設(shè)置能嵌入加工成圓球的基準(zhǔn)球220的圓錐狀的孔210(參照?qǐng)D2)，作為各基準(zhǔn)點(diǎn)R的位置，定為嵌入孔210中的基準(zhǔn)球220的中心點(diǎn)。
而且，在本實(shí)施例中，把基準(zhǔn)球220的中心點(diǎn)垂直地投影到平臺(tái)基準(zhǔn)面上，將其坐標(biāo)值定為基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)Cr，作為單一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上坐標(biāo)點(diǎn)求出并存儲(chǔ)各基準(zhǔn)點(diǎn)R的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)Cr，同時(shí)使用該基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行大工件的測(cè)量。
在此，例如，當(dāng)求基準(zhǔn)球220的中心點(diǎn)時(shí)，先測(cè)量基準(zhǔn)球220表面的任意4點(diǎn)，根據(jù)該4點(diǎn)算出基準(zhǔn)球220的中心坐標(biāo)值。然后，把前述基準(zhǔn)球220的中心點(diǎn)投影到特定的平臺(tái)基準(zhǔn)面上，求出基準(zhǔn)點(diǎn)R的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)Cr，該平臺(tái)其準(zhǔn)面通過(guò)測(cè)量平臺(tái)200上的不在一條直線上的3點(diǎn)(例如，圖1中的B1～B3)而定。
再有，對(duì)于把各基準(zhǔn)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)作為統(tǒng)一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的點(diǎn)求出的方法，在后面參照?qǐng)D4～圖7敘述。
測(cè)量機(jī)300是可以搬運(yùn)的，或者是通過(guò)設(shè)置移動(dòng)用的腳輪(小腳輪)等可以移動(dòng)的測(cè)量機(jī)，例如，是多臂間接型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。測(cè)量機(jī)300放置在平臺(tái)200上，根據(jù)工件W的測(cè)量部位移動(dòng)其位置。
測(cè)量機(jī)300具有臺(tái)座部310、經(jīng)連接部324可變更姿勢(shì)地與臺(tái)座部310連接的可動(dòng)臂部320、回轉(zhuǎn)自由地與可動(dòng)臂部320的頂端連接的接觸測(cè)頭330。
可動(dòng)臂部320構(gòu)成為，通過(guò)萬(wàn)向接頭325·326可變更相互角度地連接第1臂321、第2臂322和第3臂323。而且，與工件W接觸并檢測(cè)工件表面的接觸測(cè)頭330經(jīng)萬(wàn)向接頭327連接在第3臂323的頂端上。
如圖3所示，運(yùn)算處理部400具有基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算部410、基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)存儲(chǔ)部420、位置和姿勢(shì)認(rèn)識(shí)部43、坐標(biāo)系變換部440、測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部450、工件形狀解析部460。
參照?qǐng)D4～圖7對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算部410的結(jié)構(gòu)和基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法(基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算部的動(dòng)作)進(jìn)行說(shuō)明。
圖4是表示基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算部410的結(jié)構(gòu)的圖。圖5是表示計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)的順序的流程圖，圖6是表示測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的位置時(shí)的分組的一例的圖。圖7是表示按組計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)的順序的流程圖。
下面，由圖4所示的結(jié)構(gòu)，對(duì)實(shí)施圖5、圖7所示順序的處理動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
在圖5中的ST100中，對(duì)各基準(zhǔn)點(diǎn)R賦予(編號(hào))基準(zhǔn)位置號(hào)碼j(j＝1、2、3---)。
例如，如圖1所示，對(duì)各基準(zhǔn)點(diǎn)從R1開(kāi)始順序賦予號(hào)碼。賦予各基準(zhǔn)點(diǎn)R的基準(zhǔn)位置號(hào)碼j存儲(chǔ)在基準(zhǔn)點(diǎn)號(hào)碼存儲(chǔ)部411內(nèi)。
在ST101中，按不隨測(cè)量機(jī)300移動(dòng)而可以用測(cè)量機(jī)300測(cè)量的范圍(測(cè)量區(qū)域)對(duì)平臺(tái)200上的基準(zhǔn)點(diǎn)R分組(分組工序)。這時(shí)，進(jìn)行分組使各組與至少一個(gè)其它組之間含有2個(gè)以上的公共的基準(zhǔn)點(diǎn)R。例如，在圖6中，在G1和G2之間，基準(zhǔn)點(diǎn)R3和基準(zhǔn)點(diǎn)R7共用。
這種分組處理，是由預(yù)先設(shè)定在分組機(jī)構(gòu)412上的程序執(zhí)行的處理，輸入基準(zhǔn)點(diǎn)R的排列和測(cè)量機(jī)300的測(cè)量范圍就能自動(dòng)執(zhí)行分組的程序被裝入分組機(jī)構(gòu)412中。
在ST102中，按組把各基準(zhǔn)點(diǎn)R的位置投影在平臺(tái)基準(zhǔn)面上的坐標(biāo)作為測(cè)量值來(lái)求出。
也就是說(shuō)，首先，在把基準(zhǔn)球220嵌入孔210內(nèi)的狀態(tài)下，計(jì)算基準(zhǔn)球220的中心點(diǎn)，其次，把投影在由平臺(tái)200上的3點(diǎn)確定的平臺(tái)基準(zhǔn)面上的前述基準(zhǔn)球220的中心點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)作為測(cè)量值來(lái)求出。
例如，在圖6中，在求G1組中的基準(zhǔn)點(diǎn)(R1、R2、R3、R5、R6、R7)的坐標(biāo)時(shí)，(1)由平臺(tái)200的表面的3點(diǎn)決定測(cè)量G1組的基準(zhǔn)點(diǎn)(R1～R3、R5～R7)時(shí)的平臺(tái)基準(zhǔn)面(公共平面)，(2)由嵌入基準(zhǔn)點(diǎn)R(例如基準(zhǔn)點(diǎn)R1)內(nèi)的基準(zhǔn)球220表面的4點(diǎn)求出基準(zhǔn)球220的中心點(diǎn)，(3)將其基準(zhǔn)球220的中心點(diǎn)投影在平臺(tái)基準(zhǔn)面上并把G1中的基準(zhǔn)點(diǎn)R的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)Cr作為測(cè)量值來(lái)求出。
在其他的組中，其他的基準(zhǔn)點(diǎn)R上也同樣地把在平臺(tái)基準(zhǔn)面上投影了基準(zhǔn)點(diǎn)R的坐標(biāo)點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)Cr)作為測(cè)量值來(lái)求出。
在此，在求各組中的公共平面(平臺(tái)基準(zhǔn)面)時(shí)，例如，如圖1中的B1～B3那樣，測(cè)量平臺(tái)上的不在一條直線上的3點(diǎn)并由它們的測(cè)量值確定平面。
另外，在求基準(zhǔn)球220的中心點(diǎn)時(shí)，可以測(cè)量基準(zhǔn)球220的表面的4點(diǎn)并從這些4點(diǎn)的測(cè)量值求出基準(zhǔn)球220的中心。在基準(zhǔn)球220的直徑(或者半徑)已知的場(chǎng)合，測(cè)量基準(zhǔn)球220的表面的3點(diǎn)，從它們3點(diǎn)的測(cè)量值和直徑也可以求出基準(zhǔn)球220的中心點(diǎn)。
再有，在進(jìn)行了圖6那樣的分組的場(chǎng)合，由于在組之間含有公共的基準(zhǔn)點(diǎn)，所以對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)R1、R2、R4、R9、R1010、R12只進(jìn)行一次測(cè)量，對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)R3、R5、R6、R8、R11進(jìn)行2次測(cè)量，對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)R7進(jìn)行4次測(cè)量。
這時(shí)，由于因測(cè)量機(jī)300自身的位置使測(cè)量中的原點(diǎn)不同，所以即使在相鄰組之間測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)R的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)Cr的場(chǎng)合，同一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)R的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)Cr(X坐標(biāo)、Y坐標(biāo))在一組為(20、20)，在另一組或者成為(30.01、10)。
由這樣的測(cè)量得到的測(cè)量值，順序存儲(chǔ)在測(cè)量值存儲(chǔ)部413中，測(cè)量值連帶存儲(chǔ)的基準(zhǔn)點(diǎn)號(hào)碼j存儲(chǔ)在基準(zhǔn)點(diǎn)號(hào)碼存儲(chǔ)部411中。
在ST103中，按組算出把測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)R得到的測(cè)量值變換成基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)F。
對(duì)于該工序，參照?qǐng)D7的流程圖進(jìn)行說(shuō)明。
把測(cè)量得到的基準(zhǔn)點(diǎn)R的測(cè)量值(基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)Cr)連帶基準(zhǔn)點(diǎn)號(hào)碼j存儲(chǔ)在基準(zhǔn)點(diǎn)號(hào)碼存儲(chǔ)部411中，在圖7的ST200中，把測(cè)量次數(shù)號(hào)碼i賦予測(cè)量各基準(zhǔn)點(diǎn)R得到的測(cè)量值。即，把測(cè)量次數(shù)號(hào)碼i賦予對(duì)組間公共含有的基準(zhǔn)點(diǎn)R重復(fù)得到的測(cè)量值。在此，測(cè)量次數(shù)號(hào)碼i是i＝1、2、---nj，nj表示對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)Rj重復(fù)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)數(shù)量。這樣一來(lái)，對(duì)于基準(zhǔn)位置號(hào)碼是j、測(cè)量次數(shù)號(hào)碼是i的測(cè)量值賦予Pji的識(shí)別號(hào)碼。在此，P表示由x坐標(biāo)值和y坐標(biāo)值組成的二維矢量。
在ST201中，對(duì)測(cè)量值Pji賦予測(cè)量值Pji所屬的組的號(hào)碼。
組號(hào)碼的賦予，由組號(hào)碼賦予部414接受來(lái)自測(cè)量值存儲(chǔ)部413的數(shù)據(jù)輸出并執(zhí)行。
組號(hào)碼賦予部414根據(jù)由分組機(jī)構(gòu)412進(jìn)行的分組，相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)號(hào)碼j和測(cè)量次數(shù)號(hào)碼i自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)于測(cè)量值Pji所屬的組(G1、G2、---)的表。組號(hào)碼賦予部414參照該表把組的號(hào)碼g(ji)賦予測(cè)量值Pji。在此，g(ji)是表示基準(zhǔn)點(diǎn)號(hào)碼是j且測(cè)量次數(shù)號(hào)碼是i的測(cè)量值Pji所屬的組號(hào)碼(即，G1、G2、---)的函數(shù)。
也就是說(shuō)，由分組機(jī)構(gòu)412把基準(zhǔn)點(diǎn)R分組成組G1、G2、---那樣，在組之間有公共的基準(zhǔn)點(diǎn)，由組號(hào)碼賦予部414賦予組號(hào)碼g(ji)，該g(ji)用于表示基準(zhǔn)號(hào)碼是j且次數(shù)號(hào)碼是i的測(cè)量值Pji是從哪個(gè)組中得到的測(cè)量值。
接著，在ST202中，臨時(shí)設(shè)定把測(cè)量值Pji變換成基準(zhǔn)坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)為Fg(ji)。
在此，基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)F是表示把測(cè)量值從用測(cè)量機(jī)300測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)R時(shí)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)移到基準(zhǔn)坐標(biāo)系的映射的矩陣，例如，通過(guò)平行移動(dòng)和回轉(zhuǎn)操作，用例如下面(式1)那樣的形式表示基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)F，設(shè)定輸入并存儲(chǔ)在基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)臨時(shí)設(shè)定部415中。
再有，在(式1)的場(chǎng)合，平行移動(dòng)與伴隨測(cè)量機(jī)300的移動(dòng)的原點(diǎn)移動(dòng)相對(duì)應(yīng)，回轉(zhuǎn)操作與測(cè)量機(jī)300和平臺(tái)基準(zhǔn)面的傾斜(相對(duì)姿勢(shì))相對(duì)應(yīng)。
(式1)F(x,y)=cosθsinθ-sinθcosθx-x0y-y0]]>在ST203中，算出基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)Fg(ji)。
這是通過(guò)如下方式進(jìn)行的，即對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)Rj在不同的組中重復(fù)測(cè)量得到的測(cè)量數(shù)據(jù)Pji(i＝1、2、～nj，在此，nj表示對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)Rj重復(fù)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)數(shù)量)，調(diào)整基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)臨時(shí)設(shè)定部415臨時(shí)設(shè)定的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)Fg(ji)，使坐標(biāo)變換了的值“Fg(ji)(Pji)”為相同的值(或者非常近似的值)。即，由最小二乘法，通過(guò)如下那樣使偏差的平方總和為最小來(lái)求出基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)Fg(ji)。
(式2)eji=Fg(ji)-Σi=1njFg(ji)(Pji)nj]]>(式3)Σj=1maxΣi=1nj|eji|2→min]]>這樣的處理(ST203)，通過(guò)在基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)416中，把存儲(chǔ)在測(cè)量值存儲(chǔ)部413中的測(cè)量值代入基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)臨時(shí)設(shè)定部415臨時(shí)設(shè)定的(式1)中，同時(shí)用(式2)和(式3)來(lái)執(zhí)行。
在圖5的ST104中，通過(guò)坐標(biāo)變換函數(shù)Fg(ji)按組(G1、G2......)把測(cè)量值Pji變換成基準(zhǔn)坐標(biāo)系的工序由基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換處理機(jī)構(gòu)417執(zhí)行，其中，坐標(biāo)變換函數(shù)Fg(ji)在ST103計(jì)算。
在ST105中，把在ST104中變換處理并算出的各基準(zhǔn)點(diǎn)R的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)Cr注冊(cè)在基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)存儲(chǔ)部420上。其中，在相同基準(zhǔn)點(diǎn)R的變換后的值有多個(gè)的場(chǎng)合，使用它們的平均值。
接下來(lái)，說(shuō)明運(yùn)算處理部400的結(jié)構(gòu)，同時(shí)用存儲(chǔ)在基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)存儲(chǔ)部420中的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)進(jìn)行工件的測(cè)量的場(chǎng)合進(jìn)行說(shuō)明。
基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)存儲(chǔ)部420使由基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算部410算出的各基準(zhǔn)點(diǎn)R的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)Cr與賦予各基準(zhǔn)點(diǎn)R的號(hào)碼j(j＝1、2、---)做成對(duì)并存儲(chǔ)起來(lái)。
位置和姿勢(shì)認(rèn)識(shí)部430認(rèn)識(shí)平臺(tái)200上的測(cè)量機(jī)300的位置和測(cè)量機(jī)300的姿勢(shì)(相對(duì)于平臺(tái)200的傾角等)。在位置和姿勢(shì)認(rèn)識(shí)部430上連接平臺(tái)基準(zhǔn)面計(jì)算部431，該平臺(tái)基準(zhǔn)面計(jì)算部431根據(jù)用測(cè)量機(jī)300測(cè)量的平臺(tái)200上的點(diǎn)(例如、圖1中B1～B3，其中B1～B3是不在一條直線上的點(diǎn))的結(jié)果算出平臺(tái)基準(zhǔn)面與測(cè)量機(jī)300的相對(duì)姿勢(shì)。
然后，位置和姿勢(shì)認(rèn)識(shí)部430根據(jù)用平臺(tái)基準(zhǔn)面計(jì)算部431算出的平臺(tái)面和測(cè)量2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)R得到的坐標(biāo)值認(rèn)識(shí)測(cè)量機(jī)300的位置和姿勢(shì)。
坐標(biāo)系變換部440把由放置在平臺(tái)200上的測(cè)量機(jī)300測(cè)量工件W得到的測(cè)量值變換處理成基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)。
另外，在坐標(biāo)系變換部440上連接測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算部441，測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算部441根據(jù)由位置和姿勢(shì)認(rèn)識(shí)部430認(rèn)識(shí)的測(cè)量機(jī)300的位置和姿勢(shì)，算出把由測(cè)量機(jī)300測(cè)量的測(cè)量值變換成基準(zhǔn)坐標(biāo)系的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)。
測(cè)量工件W得到的測(cè)量值由坐標(biāo)系變換部440變換成基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)的值，測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部450把該值作為測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。
工件形狀解析部460根據(jù)存儲(chǔ)在測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部450中的測(cè)量數(shù)據(jù)解析工件形狀。例如，對(duì)主要工件或設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較評(píng)價(jià)等。
下面，對(duì)由形狀測(cè)量裝置100進(jìn)行的測(cè)量工件的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
首先，對(duì)設(shè)置在平臺(tái)200上的各基準(zhǔn)點(diǎn)R的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)Cr求出在基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)值并注冊(cè)在基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)存儲(chǔ)部420上。參照?qǐng)D4～圖7說(shuō)明該處理。
把作為測(cè)量對(duì)象的工件W放置在平臺(tái)200上，同時(shí)在與工件W的測(cè)量部位對(duì)應(yīng)的位置上放置測(cè)量機(jī)300。
在實(shí)際測(cè)量工件W之前，為了認(rèn)識(shí)測(cè)量機(jī)300的位置和姿勢(shì)，由測(cè)量機(jī)300測(cè)量平臺(tái)200上的任意的3點(diǎn)(例如，B1～B3，其中B1～B3不在一條直線上)和2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)R。所謂測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)R，就是在把基準(zhǔn)球220嵌入孔210內(nèi)的狀態(tài)下，測(cè)量基準(zhǔn)球220的表面的4點(diǎn)并求出基準(zhǔn)球220的中心點(diǎn)，求出把該基準(zhǔn)球220的中心點(diǎn)投影在平臺(tái)基準(zhǔn)面上的點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo))。
根據(jù)測(cè)量平臺(tái)200上的3點(diǎn)的結(jié)果，由平臺(tái)基準(zhǔn)面計(jì)算部431求出平臺(tái)基準(zhǔn)面與測(cè)量機(jī)300的相對(duì)姿勢(shì)。然后，把測(cè)量2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)R得到的值(基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo))與存儲(chǔ)(注冊(cè))在基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)存儲(chǔ)部420上的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)比，由位置和姿勢(shì)認(rèn)識(shí)部430求出測(cè)量機(jī)300的位置和姿勢(shì)。
根據(jù)由位置和姿勢(shì)認(rèn)識(shí)部430認(rèn)識(shí)的測(cè)量機(jī)300的位置和姿勢(shì)，由測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算部441算出用于把由測(cè)量機(jī)300測(cè)出的測(cè)量值變換成基準(zhǔn)坐標(biāo)系的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)。算出的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)輸出給坐標(biāo)系變換部440。
下面由測(cè)量機(jī)300實(shí)際地測(cè)量工件W。
這時(shí)，不變更測(cè)量機(jī)300的位置，按用測(cè)量機(jī)300的現(xiàn)位置可以測(cè)量的區(qū)域進(jìn)行測(cè)量。
測(cè)量工件W得到的測(cè)量值輸出給坐標(biāo)系變換部440，并在坐標(biāo)系變換部440中通過(guò)測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)變換處理成基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的點(diǎn)。
變換處理成基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的點(diǎn)的值存儲(chǔ)在測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部450中。
在變更測(cè)量機(jī)300的位置的場(chǎng)合，重新測(cè)量平臺(tái)200上的3點(diǎn)和2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)R來(lái)認(rèn)識(shí)測(cè)量機(jī)300的位置和姿勢(shì)。
根據(jù)存儲(chǔ)在測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部450中的測(cè)量數(shù)據(jù)，由工件形狀解析部460進(jìn)行工件W的形狀解析。例如，進(jìn)行主要工件或設(shè)計(jì)值的比較等。
根據(jù)具有這種結(jié)構(gòu)的形狀測(cè)量裝置100，可以具有下述的效果。
(1)在分組和測(cè)量了各基準(zhǔn)點(diǎn)R之后，按組求出測(cè)量值坐標(biāo)變換函數(shù)F，這樣可以用測(cè)量區(qū)域狹窄的測(cè)量機(jī)300把寬范圍的基準(zhǔn)點(diǎn)R的位置作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)算出并注冊(cè)。這時(shí)，由于可以用在工件W的測(cè)量中使用的測(cè)量機(jī)300求出基準(zhǔn)點(diǎn)R的坐標(biāo)，與另外準(zhǔn)備大型的測(cè)量機(jī)相比，可以格外地實(shí)現(xiàn)低成本化。
(2)在作為單一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的點(diǎn)來(lái)求出各基準(zhǔn)點(diǎn)R的坐標(biāo)(基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo))時(shí)，由于可以在分組并測(cè)量了各基準(zhǔn)點(diǎn)R之后按組求出坐標(biāo)變換函數(shù)F，所以設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)R的范圍寬度不受任何限制，只要需要，可以盡可能地寬。例如，即使是激光測(cè)長(zhǎng)儀，在可以測(cè)量的區(qū)域上也有限制，根據(jù)本實(shí)施例，無(wú)論多么大工件(例如，車(chē)輛、飛機(jī))都可以測(cè)量。
(3)在本實(shí)施例中，把基準(zhǔn)點(diǎn)的位置在平臺(tái)基準(zhǔn)面上投影的坐標(biāo)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)，求出配置在公共的平面上的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)。由此，即使在測(cè)量組之間公共的基準(zhǔn)點(diǎn)并根據(jù)這些公共的基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)按組把測(cè)量結(jié)果作為統(tǒng)一的坐標(biāo)系上的點(diǎn)來(lái)合成的場(chǎng)合，也可以把組間公共的基準(zhǔn)點(diǎn)做成二個(gè)以上。一般說(shuō)來(lái)，在n維坐標(biāo)系中，在組之間需要n個(gè)公共的基準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò)在測(cè)量組之間2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的同時(shí)測(cè)量各組中的公共面，實(shí)質(zhì)上可以得到與組之間包含3個(gè)公共基準(zhǔn)點(diǎn)同樣的效果。這樣，由于組之間公共基準(zhǔn)點(diǎn)可以用2個(gè)，與3個(gè)公共基準(zhǔn)點(diǎn)的場(chǎng)合相比，分組時(shí)的條件變得緩和，可以簡(jiǎn)便地進(jìn)行分組。
再有，本發(fā)明不局限于前述的實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形、改良等都包含在本發(fā)明中。
平臺(tái)上的基準(zhǔn)點(diǎn)，不局限于排列成格子狀，可以隨便地配置。
作為分組基準(zhǔn)點(diǎn)的方法，也可以分組成與其它組之間有3個(gè)公共的基準(zhǔn)點(diǎn)。在該場(chǎng)合，不需要把基準(zhǔn)球的中心投影到平臺(tái)基準(zhǔn)面上，原封不動(dòng)地把基準(zhǔn)球220的中心作基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)用。這樣一來(lái)，可以省略測(cè)量平臺(tái)基準(zhǔn)面的任意的3點(diǎn)來(lái)算出平臺(tái)基準(zhǔn)面的工序。在基準(zhǔn)點(diǎn)像圖像測(cè)量機(jī)使用的基準(zhǔn)點(diǎn)那樣是二維坐標(biāo)系上的點(diǎn)的場(chǎng)合，組之間公共的基準(zhǔn)點(diǎn)可以是2個(gè)。
在此，在對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行分組時(shí)，如圖6所示，作為整體，組最好形成閉環(huán)。例如，當(dāng)在分組成的組中有起點(diǎn)組和終點(diǎn)組時(shí)，基于組之間公共的基準(zhǔn)點(diǎn)算出坐標(biāo)變換函數(shù)，這種情況下，存在如下問(wèn)題，即，誤差逐漸積累，用始點(diǎn)組和終點(diǎn)組不能成為統(tǒng)一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系。但通過(guò)將所有組連接起來(lái)(關(guān)聯(lián))，可以排出誤差的積累，生成統(tǒng)一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系。
另外，在把沒(méi)有投影到公共平面上的基準(zhǔn)點(diǎn)R的位置原封不動(dòng)地作為基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)的場(chǎng)合，當(dāng)認(rèn)識(shí)測(cè)量機(jī)的位置和姿勢(shì)時(shí)，可以省略確定平臺(tái)基準(zhǔn)面的工序，通過(guò)簡(jiǎn)單地測(cè)量3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)可以認(rèn)識(shí)測(cè)量機(jī)的位置。
測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)沒(méi)有特別的限制，例如，也可以使用激光測(cè)長(zhǎng)儀，這樣一來(lái)，可以進(jìn)一步擴(kuò)大測(cè)量區(qū)域本來(lái)就很寬的激光測(cè)長(zhǎng)儀的測(cè)量區(qū)域。而且，在該場(chǎng)合，可以根據(jù)激光測(cè)長(zhǎng)儀的測(cè)量區(qū)域擴(kuò)大基準(zhǔn)點(diǎn)的間隔。另外，在基準(zhǔn)點(diǎn)為二維坐標(biāo)系上的點(diǎn)的場(chǎng)合，測(cè)量機(jī)如圖像測(cè)量機(jī)那樣做成二維傳感器。
權(quán)利要求
1.一種基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，是把配置在比測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍還寬的平臺(tái)上的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置作為單一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)求出的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于，具有分組工序，其把包含在不伴隨前述測(cè)量機(jī)自身的位置的移動(dòng)而可以測(cè)量的區(qū)域內(nèi)的前述基準(zhǔn)點(diǎn)形成一個(gè)組，對(duì)多個(gè)前述基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行分組后，使分成的各組與至少一個(gè)其它組之間公共含有至少3個(gè)前述基準(zhǔn)點(diǎn)；測(cè)量工序，其按前述組由前述測(cè)量機(jī)測(cè)量前述基準(zhǔn)點(diǎn)的位置；基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算工序，其按前述組算出基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)，該基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)為如下函數(shù)，即，在不同的組中對(duì)不同的組之間公共的前述基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并將得到的各自的位置坐標(biāo)變換成相同或者非常近似的坐標(biāo)點(diǎn)；基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換處理工序，其根據(jù)按前述組算出的前述基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)，把按前述組測(cè)量的前述各基準(zhǔn)點(diǎn)的位置進(jìn)行坐標(biāo)變換。
2.一種基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，是把配置在比測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍還寬的平臺(tái)上的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置作為單一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)求出的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于，具有分組工序，其把包含在不伴隨前述測(cè)量機(jī)自身的位置的移動(dòng)而可以測(cè)量的區(qū)域內(nèi)的前述基準(zhǔn)點(diǎn)形成一個(gè)組，對(duì)多個(gè)前述基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行分組后，使分成的各組與至少一個(gè)其它組之間公共含有至少2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)和公共平面；測(cè)量工序，其按前述組由前述測(cè)量機(jī)測(cè)量前述基準(zhǔn)點(diǎn)和前述公共平面的位置；基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算工序，其按前述組算出基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)，該基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)為如下函數(shù)，即，在不同的組中對(duì)不同的組之間公共的前述基準(zhǔn)點(diǎn)和前述公共平面進(jìn)行測(cè)量，并將得到的各自的位置坐標(biāo)變換成相同或者非常近似的坐標(biāo)點(diǎn)；基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換處理工序，其根據(jù)按前述組算出的前述基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)，把按前述組測(cè)量的前述各基準(zhǔn)點(diǎn)的位置進(jìn)行坐標(biāo)變換。
3.如權(quán)利要求2所述的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于，前述基準(zhǔn)點(diǎn)的位置是投影在前述公共平面上的位置。
4.一種基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，是把配置在比測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍還寬的平臺(tái)基準(zhǔn)面上的作為二維坐標(biāo)系上的點(diǎn)的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置作為單一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)求出的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于，具有分組工序，其把包含在不伴隨前述測(cè)量機(jī)自身的位置的移動(dòng)而可以測(cè)量的區(qū)域內(nèi)的前述基準(zhǔn)點(diǎn)形成一個(gè)組，對(duì)多個(gè)前述基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行分組后，使分成的各組與至少一個(gè)其它組之間公共含有至少2個(gè)前述基準(zhǔn)點(diǎn)；測(cè)量工序，其按前述組由前述測(cè)量機(jī)測(cè)量前述基準(zhǔn)點(diǎn)的位置；基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算工序，其按前述組算出基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)，該基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)為如下函數(shù)，即，在不同的組中對(duì)不同的組之間公共的前述基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并將得到的各自的位置坐標(biāo)變換成相同或者非常近似的坐標(biāo)點(diǎn)；基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換處理工序，其根據(jù)按前述組算出的前述基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)，把按前述組測(cè)量的前述各基準(zhǔn)點(diǎn)的位置進(jìn)行坐標(biāo)變換。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于，前述基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算工序?yàn)椋蟪鲇勺鴺?biāo)變換函數(shù)把同一基準(zhǔn)點(diǎn)在不同的前述組中測(cè)得的位置進(jìn)行坐標(biāo)變換的各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)它們的平均值的偏差，算出使前述偏差的平方為最小的前述基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)。
6.一種基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算程序，其特征在于，由計(jì)算機(jī)執(zhí)行從權(quán)利要求1至權(quán)利要求5的任一項(xiàng)所述的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法的各工序。
7.一種記錄介質(zhì)，其特征在于，其以可通過(guò)計(jì)算機(jī)讀取的方式記錄權(quán)利要求6所述的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算程序。
8.一種平臺(tái)，其特征在于，具有多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，該多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)作為單一基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)，其位置能由從權(quán)利要求1到權(quán)利要求5的任一項(xiàng)所述的基準(zhǔn)坐標(biāo)計(jì)算方法求出。
9.一種形狀測(cè)量裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求8所述的平臺(tái)和能在前述平臺(tái)上移動(dòng)的測(cè)量機(jī)。
全文摘要
把配置在比測(cè)量機(jī)(300)的測(cè)量范圍寬的范圍內(nèi)的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置作為單一的基準(zhǔn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)求出。首先，根據(jù)測(cè)量機(jī)(300)的測(cè)量范圍分組多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。這時(shí)，進(jìn)行分組(分組工序)使各組與至少一個(gè)其它組之間含有規(guī)定個(gè)數(shù)以上的公共的基準(zhǔn)點(diǎn)。在每組中測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)(測(cè)量工序)。在前述每組上算出把在不同的組中測(cè)量在不同的組之間公共的基準(zhǔn)點(diǎn)得到的各個(gè)值坐標(biāo)變換成相同的或者非常近似的坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)變換函數(shù)(基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)變換函數(shù)計(jì)算工序)。由在每組中算出的坐標(biāo)變換函數(shù)坐標(biāo)變換在每組測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置(坐標(biāo)變換處理工序)。
文檔編號(hào)G01B21/00GK1734232SQ20051009000
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月9日
發(fā)明者菊池直也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三豐