形狀分析方法和形狀分析程序的製作方法

2023-10-08 12:31:19 2

形狀分析方法和形狀分析程序的製作方法
【專利摘要】一種用於分析通過測量待測量工件的輪廓形狀而獲取的形狀數據的形狀分析方法，包括：決定形狀分析中使用的幾何元素；決定要被包括在評估範圍中的一個數據點；向包括所述一個數據點的區間應用所述幾何元素；在改變所述區間的寬度的同時搜索用於滿足預設形狀公差的閾值條件的最寬區間；查明將通過所述搜索而找到的區間夾在中間的兩個邊界點；獲得所述兩個邊界點分別偏移了預設偏移量的兩個邊緣點；將夾在所述邊緣點之間的範圍設置為所述評估範圍；以及將所述評估範圍內的形狀數據作為對象，用於幾何性質的計算。
【專利說明】形狀分析方法和形狀分析程序
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種形狀分析方法和形狀分析程序。具體地，本發明涉及用於分析通過測量待測量工件的輪廓形狀而獲得的形狀測量數據、並計算或評估輪廓形狀的諸如圓度、中心位置或尺寸(dimension)的幾何性質的形狀分析方法。更具體地，本發明涉及在分析形狀的情況下指定評估範圍的技術。
【背景技術】
[0002]已知用於測量待測量工件的輪廓形狀的各種形狀測量裝置。通過從成像的圖像數據提取輪廓、或者通過用例如接觸探頭或非接觸探頭掃描待測量工件的表面，獲得待測量工件的輪廓形狀數據。另外，形狀測量裝置具有各種名稱或種類，諸如三維坐標測量機器、圓度測量機器、或表面粗糙度測量機器，但是，即使名稱或應用不同，能夠測量待測量工件的輪廓形狀的任何設備都涵蓋在形狀測量裝置中。
[0003]可能變得需要分析通過形狀測量裝置的測量而獲得的測量數據並評估待測量工件的加工精度。例如，變得需要評估測量數據中的特定範圍中的平直度、曲率、曲率圓的中心位置、尺寸等。因此，形狀測量裝置可以具有對測量數據中的特定範圍施加幾何元素、或基於所應用的幾何元素計算測量數據的平直度、曲率、曲率圓的中心位置、尺寸等的功能(例如，JP-A-2006-214870.JP-A-2008-116392 和 JP-A-11-118444)?
[0004]這裡，幾何元 素是指諸如直線、圓弧、圓或矩形的幾何形狀。在本說明書中，對特定範圍中的測量數據應用幾何元素，或者計算幾何元素的大小、形狀、位置等可以被表示為「幾何性質的計算」。此外，除了直接計算單獨的(individual)幾何元素的初級(primary)幾何性質之外，還可以通過從指示這些初級幾何性質的數值的進一步計算來計算次級(secondary)幾何性質。例如，次級幾何性質的示例包括在一條直線與另一條直線之間的交叉點的坐標、或一個圓弧的中心點與另一個圓弧的中心點之間的距離。
[0005]在本說明書中，用於基於測量數據計算幾何性質的計算程序可以稱為「PERT程序」。
[0006]現在，例如，在從測量數據評估加工精度的情況下需要指定幾何元素的種類或作為計算的對象的數據的範圍。傳統地，用戶已經手動地順序輸入幾何元素的種類或範圍的指定。
[0007]將簡要地描述傳統過程。
[0008]假設對象工件具有如圖35中所示的形狀。當測量此工件時，如圖36中所示，上表面將獲得具有從左端起的水平線性線部分L1、與線部分LI連續的向下凸的圓弧部分Cl、以及與圓弧部分Cl連續的另一線性線部分L2的數據串。
[0009]在如圖36中所示的顯示屏幕上顯示數據串。然後，在這裡，評估圓弧部分Cl是否被加工為具有如設計的曲率或中心點。
[0010]首先，必須指定作為評估的對象的範圍。
[0011]在指定X軸方向的範圍的情況下，移動縱向(z方向)上的兩個光標21、22，並且，將夾在兩個光標21、22之間的範圍指定為X方向範圍，如圖37中所示。在設置z軸方向的範圍的情況下，移動橫向(X方向)上的兩個光標23、24，並且將夾在兩個光標23、24之間的範圍指定為z方向範圍，如圖38中所示。然後，因此將矩形範圍集中的數據串指定為幾何元素，以便應用「圓」。然後，PERT程序執行計算，其中對所指定的範圍中的數據串應用圓形。從而,如圖39中所示，計算包括圓弧Cl的正圓的半徑r、中心點O的坐標、從正圓的偏離等。除了圓弧部分Cl之外，還關於線部分L1、線部分L2等計算這樣的幾何性質。以此方式，評估測量數據的形狀。
[0012]在評估形狀的情況下，必須如上所述指定評估範圍，但是，在此情況下，必須指定X範圍和z範圍，並且需要多個輸入的操作。這樣的輸入操作非常複雜，並具有需要時間和努力的問題。經驗不足將佔用相當長的時間，並且多個評估對象進一步需要大量時間。
[0013]而且，當用戶每次手動地指定評估範圍時，評估範圍對每個用戶都不同，並且，SP使對於同一用戶，評估範圍在不同時候也不同。
[0014]例如，當指定相對窄的範圍(如圖40的範圍SI中所示)時，可能增大對圓度的評估。在具有想要增大該評估的潛在意圖的情況下，即使在無意的情況下也可能指定窄範圍。然而，當然，在進行嚴格且正確的評估的情況下，應當指定適當且充分寬的範圍，如範圍S2中所示。另一方面，邊緣部分自然地具有諸如剪切落差(shear drop)或毛刺的變形，使得當指定太寬的範圍S3時，存在不能很好地應用圓弧的擔心。因此，評估結果可能僅由於評估範圍的指定的小差異而非常不同。

【發明內容】

[0015]本發明的目的是提供一種形狀分析方法和形狀分析程序，其能夠在分析形狀測量數據的情況下通過使評估範圍的指定自動化或半自動化而改善可操作性並使評估穩定。
[0016]本發明的形狀分析方法是用於分析通過測量待測量工件的輪廓形狀而獲取的形狀數據的形狀分析方法，包括:決定形狀分析中使用的幾何元素；決定要被包括在評估範圍中的一個數據點；向包括所述一個數據點的區間應用所述幾何元素；在改變所述區間的寬度的同時搜索用於滿足預設形狀公差(tolerance)的閾值條件的最寬區間；查明(pinpoint)將通過所述搜索而找到的區間夾在中間的兩個邊界點；獲得所述兩個邊界點分別偏移了預設偏移量的兩個邊緣點；將夾在所述邊緣點之間的範圍設置為所述評估範圍；以及將所述評估範圍內的形狀數據作為對象，用於幾何性質的計算。
[0017]在本發明中，優選地，在形狀分析中使用的幾何元素是圓或線；為圓設置圓度閾值作為形狀公差；以及為線設置平直度閾值作為形狀公差。
[0018]在本發明中，優選地，用戶觸摸觸摸面板顯示部分上顯示的形狀數據的一個點，由此指定要被包括在所述評估範圍中的一個數據點。
[0019]在本發明中，優選地，所述評估範圍是從具有X方向上的寬度的X方向範圍、具有Z方向上的寬度的Z方向範圍、具有X方向和Z方向上的寬度的矩形範圍、以及具有沿著數據串的布置方向的寬度的數據串方向範圍之中選擇的任意一個，並且由用戶預設選擇的優先級。
[0020]在本發明中，優選地，將偏移量設置為長度尺寸、或區間與長度的比例。
[0021]本發明的形狀分析方法是用於分析通過測量待測量工件的輪廓形狀而獲取的形狀數據的形狀分析方法，並且，在獲得評估範圍內的頂點(peak point)或底點(bottompoint)的情況下,所述形狀分析方法包括:決定要被包括在所述評估範圍中的一個數據點；對於包括所述一個數據點的區間計算每個點處的導數(differential coefficient);在改變所述區間的寬度的同時搜索夾在拐點之間的區間；查明將通過所述搜索而找到的區間夾在中間的兩個邊界點；獲得所述兩個邊界點分別偏移了預設偏移量的兩個邊緣點；將夾在所述邊緣點之間的範圍設置在所述評估範圍中；以及將所述評估範圍內的形狀數據作為對象，並計算所述頂點或所述底點。
[0022]本發明的形狀分析程序的特徵在於使得計算機執行上述形狀分析方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]本發明將從下面給出的詳細描述和附圖而變得更加完全地被理解，所述附圖僅通過圖示給出，因此不限制本發明，並且其中:
[0024]圖1是示出形狀測量系統100的整個配置的圖；
[0025]圖2是示出作為評估的對象的測量數據的一個示例的圖；
[0026]圖3是示出模式選擇屏幕的一個示例的圖；
[0027]圖4是示出用於選擇評估對象的屏幕的一個示例的圖；
[0028]圖5是示出用於選擇作為評估的對象的一個測量數據的屏幕的一個示例的圖；
[0029]圖6是示出用於應用圓的具有不同寬度的區間的圖；
[0030]圖7是示出評估範圍的一個示例的圖；
[0031]圖8是形狀分析裝置的功能框圖；
[0032]圖9是示出評估範圍條件存儲部分的配置的圖；
[0033]圖10是示出公差閾值的設置屏幕的一個示例的圖；
[0034]圖11是示出作為評估的對象的測量數據的一個示例的圖；
[0035]圖12是示出用於對每個幾何元素設置評估範圍的優先級的顯示屏幕的一個示例的圖；
[0036]圖13是示出用於設置偏移量的顯示屏幕中的一個示例的圖；
[0037]圖14是示出作為評估的對象的性質的列表的圖；
[0038]圖15是示出形狀分析的整個操作過程的流程圖；
[0039]圖16是示出形狀分析的操作過程的流程圖；
[0040]圖17是示出作為評估的對象的性質的選擇屏幕的一個示例的圖；
[0041]圖18是示出用於選擇線段的消息屏幕的一個示例的圖；
[0042]圖19是示出計算邊界點的狀態的圖；
[0043]圖20是示出所獲得的評估範圍的一個示例的圖；
[0044]圖21是示出作為評估的對象的性質的選擇屏幕的一個示例的圖；
[0045]圖22是示出用於選擇幾何元素和測量數據的消息屏幕的一個示例的圖；
[0046]圖23是示出用於選擇幾何元素和測量數據的消息屏幕的一個示例的圖；
[0047]圖24是示出計算邊界點的狀態的圖；
[0048]圖25是示出生成評估範圍的狀態的圖；
[0049]圖26是示出獲得交叉點的坐標的情形的圖；[0050]圖27是示出作為評估的對象的測量數據的一個示例的圖；
[0051]圖28是示出作為評估的對象的性質的選擇屏幕的一個示例的圖；
[0052]圖29是示出用於選擇頂點的計算範圍的消息屏幕的一個示例的圖；
[0053]圖30是示出搜索拐點(inflection)的情形的圖；
[0054]圖31是示出計算邊界點的狀態的圖；
[0055]圖32是示出矩形範圍的一個示例的圖；
[0056]圖33是示出作為評估的對象的測量數據的一個示例的圖；
[0057]圖34是示出數據串方向範圍的一個示例的圖；
[0058]圖35是示出工件的一個示例的圖；
[0059]圖36是示出測量數據的一個示例的圖；
[0060]圖37是示出通過傳統方法指定X方向範圍的情形的圖；
[0061]圖38是示出通過傳統方法指定z方向範圍的情形的圖；
[0062]圖39是示出進行形狀分析的情形的圖；以及
[0063]圖40是示出不同評估範圍的示例的圖。
【具體實施方式】
[0064]以下將參照附圖描述本發明的實施例。
[0065](第一實施例)
[0066]將通過舉例描述將本發明應用至輪廓形狀測量裝置的情況。
[0067]圖1是示出形狀測量系統100的整個配置的圖。
[0068]形狀測量系統100包括形狀測量機器200、以及用於控制此形狀測量機器200的計算機系統300。
[0069]已知形狀測量機器200的配置，並且將對其簡要描述。
[0070]形狀測量機器200包括其上放置工件W的工作檯210、用於掃描工作檯210上放置的工件的表面的探頭220、用於移動探頭220 (其中使探頭220與工件W接觸)的驅動機構部分230、以及用於檢測探頭220的位置的傳感器(241、242、243)。
[0071]在工作檯210上，將工件W放置在放置架211上，並且，將此放置架211進一步放置在工作檯210上。
[0072]驅動機構部分230包括用於保持探頭220基本上水平的探頭保持部分231、用於在基本上水平的方向上輸送探頭保持部分231的水平輸送驅動部分232、在工作檯210上豎立的垂直柱233、以及用於沿著垂直柱233移動探頭保持部分231和水平輸送驅動部分232的垂直輸送驅動部分234。因此，可以在水平方向和垂直方向上移動探頭220。
[0073]計算機系統300驅動和控制水平輸送驅動部分232和垂直輸送驅動部分234，使得探頭220與工件表面接觸地掃描工件表面。
[0074]形成傳感器241、242、243以便檢測探頭220的水平位置(241)、探頭220的垂直位置(242)、以及放置架211的位置(243)。可以通過在探頭220與工件W進行接觸的時間獲取傳感器值來獲取工件W的輪廓形狀數據。
[0075]計算機系統300包括主機310、鍵盤320、滑鼠330、以及觸摸面板顯示器340。鍵盤320和滑鼠330被自然地用作輸入設備。此外，在本實施例中，觸摸面板顯示器340用作輸入設備。而且，觸摸面板顯示器340是作為顯示設備的輸出設備。
[0076]主機310具有CPU、R0M和RAM，並通過執行各種程序實施各種功能。例如,程序包括形狀測量程序和數據分析程序。
[0077]形狀測量程序是用於通過驅動和控制形狀測量機器獲取工件的形狀數據的程序。因為本 申請人:提交並公開了許多這樣的控制程序，所以這裡省略了描述。
[0078]數據分析程序是用於分析獲取的形狀數據並計算幾何性質的程序。本實施例的特徵在於數據分析程序，並且具體地，特徵在於用於指定分析形狀的評估範圍的用戶接口。
[0079](實施例的概要)
[0080]在使用功能框圖或流程圖的詳細描述之前將描述本實施例的概要。
[0081]下面在概要描述之後將描述功能框圖或流程圖。這是因為對概要的預先理解很有可能促進對本發明的意義的理解。
[0082]本實施例的特徵在於形狀分析程序。
[0083]具體地，半自動地生成評估範圍。典型地，用戶僅通過屏幕上的一次點擊(或一次敲擊)自動地生成用以計算幾何性質的評估範圍。因此，本實施例的形狀分析操作稱為一鍵(one-cI ick)操作。作為形狀分析中使用的幾何元素,典型地給出圓、線和點。
[0084]將順序地描述用於通過一次點擊而執行使用圓、線和點的形狀分析的方法的概要。
[0085]另外，在一般的術語中，使用諸如滑鼠的指點設備執行的選擇操作稱為「點擊(click)」，而通過用手指觸摸觸摸面板而執行的選擇操作稱為「敲擊(tap)」，但兩個選擇操作在使用GUI的一次選擇操作中基本上沒有區別。在本說明書中，兩者均稱為「點擊」。因此，對「點擊」的描述並不排除使用觸摸面板的觸摸操作。此外，「點擊」自然地包括使用鍵盤通過快捷鍵進行的等同於點擊的選擇操作。
[0086](評估對象是圓的部分的情況)
[0087]將描述評估對象是圓的部分(即圓弧)並且使用圓作為幾何元素來評估形狀的情況。在圖2中示出作為評估的對象的測量數據。也就是，從左端起呈現水平線性線部分LI，並且呈現與線部分LI連續的向下凸的圓弧部分Cl。圓弧Cl的圓心角為約90°。然後，呈現與圓弧部分Cl連續的線性線部分L2。
[0088]在相對於線性線部分LI低一個臺級(stage)的位置呈現線性線部分L2。呈現與線部分L2連續的向下凸的圓弧部分C2。圓弧C2的圓心角為約90°。然後，呈現與圓弧部分C2連續的線性線部分L3。在相對於線性線部分L2高一個臺級的位置呈現線性線部分L3，並且線性線部分L3位於與線性線部分LI大約相同的高度。假設在獲得這樣的數據串的情況下想要評估圓弧Cl的圓度。
[0089]當指示計算機執行形狀分析時，在顯示屏幕上呈現模式選擇屏幕，如圖3中所示。模式選擇屏幕詢問是否使用一鍵操作。在選擇使用一鍵操作(點擊「是」)的情況下，屏幕接著行進至評估對象的選擇屏幕(圖4)。
[0090]評估對象的選擇屏幕(圖4)詢問評估對象是什麼。這裡，選擇(3)的「圓」。這意味著選擇測量數據的圓度作為評估對象。
[0091]因為在圓(圓度)中設置評估對象，所以接著需要選擇分析測量數據中的哪個圓度。用戶的操作是點擊要評估的數據的區域的附近。[0092]再次在圖5中示出所測量的數據串。這裡，要評估的數據串是圓弧區域Cl。用戶點擊以便選擇圓弧部分Cl。
[0093]此時，可以點擊圓弧部分Cl上的數據。圖5示出點擊圓弧部分Cl上的數據的情形。或者，可以點擊圓弧區域Cl的附近，而不點擊圓弧區域Cl上的數據本身。當在所點擊的坐標處不存在數據時，計算機識別與所點擊的坐標最接近的數據點作為所選擇的點(選擇點)。
[0094]計算機向包括所選擇的數據點的數據串應用圓。此時，逐漸增大用於從所選擇的數據點P追蹤(track)數據點串並應用圓的區間，如圖6中所示。當使用作為對象的圓弧部分Cl中包括的數據點應用圓(如由區間Zl所示)時，數據串基本上展現出(take on)正圓。因此，此時的圓度為較小值。
[0095]另一方面，當區間被設置得太寬並且向寬範圍的數據點應用圓(如由區間Z2所示)時，圓度變大。這是因為將圓應用至直線部分L1、L2的數據以及圓弧部分Cl的數據。
[0096]也就是，應用圓的不同區間導致計算的圓度差異。因此，用戶預設圓度閾值。然後，使得計算機在圓度閾值內搜索最寬的區間。然後，獲得僅僅包括圓弧部分Cl的範圍，如由圖6的區間Z3所示。當獲得區間Z3時，進一步使得計算機查明此區間Z3的邊界點B1、B2。
[0097]另外，在定義區間的情況下，存在具有z軸方向上的寬度的z方向區間、以及具有X軸方向上的寬度的X方向區間，如圖6中所示。此外，可以由X軸方向上的寬度和Z軸方向上的寬度定義矩形範圍。或者，可以由沿著數據串的方向的長度定義範圍，而與X軸或Z軸無關。這將在下面描述。
[0098]當如圖6中所示查明區間Z3的邊界點B1、B2時,計算機自動計算從邊界點B1、B2偏移了預定偏移量S的邊緣點E1、E2。
[0099]在當前示例中，想要以X軸方向上的寬度定義評估範圍，使得沿著X軸方向偏移邊界點B1、B2。此外，想要通過「圓」評估測量數據，使得寬度必須比區間Z3窄(當寬度比區間Z3寬時，圓度自然地變為大於圓度閾值)。因此，在區間Z3的內側方向上沿著X軸方向偏移邊界點B1、B2。然後，獲得適合於評估圓弧部分Cl的範圍W3，如圖7中所示。
[0100]當獲得範圍W3時，計算機接著自動地將圓應用至範圍W3中包括的數據串以獲得圓度。
[0101]將所獲得的圓度作為評估值而顯示在屏幕上。
[0102]因此，用戶在屏幕上單擊要評估的數據(圓弧部分Cl的數據)(圖5)。然後，計算機使用預設值(閾值或偏移量)自動地計算評估範圍W3。此外，計算機將圓應用至評估範圍W3的數據以計算評估值(圓度)。從而，發現對於用戶來說操作變得非常容易和簡單。
[0103]而且，因為計算機使用預設值(閾值或偏移量)自動地計算評估範圍W3，所以無論誰在任何時候執行操作，都通過同一標準生成評估範圍W3並且評估範圍W3總是具有等同的適用性。也就是，評估範圍既不太寬也不太窄，並且，可以總是在合適的評估範圍中獲得合適的評估值。
[0104](配置)
[0105]因為很可能通過這裡的描述理解本實施例的概要，所以將描述實施本實施例的具體配置。[0106]圖8示出實施本實施例的功能框圖。也就是，圖8是表示由形狀分析程序實施的功能配置的功能框圖。
[0107]圖8中所示的形狀分析裝置400由本實施例的形狀分析程序實施。
[0108]形狀分析裝置400包括形狀測量數據讀取部分410、⑶I部分(圖形用戶界面)420、評估範圍條件存儲部分430、評估對象設置部分440、評估範圍生成部分450、以及幾何性質計算部分460。
[0109]形狀測量數據讀取部分410讀取由形狀測量機器200獲得的工件W的形狀數據。
[0110]⑶I部分420是用於控制觸摸面板顯示器340的輸入和輸出的部件。⑶I部分420自然地顯示數據，並進一步生成用於提示用戶基於來自每個功能部分的命令操作選擇的⑶I屏幕，並且將⑶I屏幕顯示在觸摸面板顯示器340上。而且，⑶I部分420檢測用戶使用觸摸面板顯示器340的輸入操作，並將操作的內容輸出至每個功能部分。
[0111]評估範圍條件存儲部分430存儲自動生成評估範圍所需要的條件。
[0112]為了通過一鍵操作執行對數據的形狀分析，用戶需要在形狀分析之前設置各種條件。
[0113]評估範圍條件存儲部分430包括公差閾值存儲部分431、優先級存儲部分432、以及偏移量存儲部分433,如圖9中所不。
[0114]公差閾值存儲部分431存儲由用戶預設的公差閾值。
[0115]公差閾值是計算如上所述的邊界點所需的閾值。也就是，當幾何元素是圓時，公差閾值指示圓度閾值。而且，也就是，當幾何元素是線時，公差閾值指示平直度。
[0116]圖10示出公差閾值的設置屏幕的一個示例。這裡，將圓度閾值和平直度閾值二者均設置在1.0mm。
[0117]優先級存儲部分432存儲在優先級的基礎上使用哪個評估範圍。除了如上所述的X方向範圍之外，評估範圍還包括Z方向範圍、矩形範圍和數據串方向範圍。用戶預先決定使用哪個評估範圍，並且設置和註冊評估範圍。此時，根據幾何元素要使用的評估範圍可不同，使得可以構造為能夠對於每個幾何元素而設置使用哪個評估範圍。
[0118]而且，用戶主要想要X方向範圍，但是，取決於評估對象，可能不能生成X方向範圍。在這樣的情況下，向評估範圍分配優先級，並且，當不能使用具有第一優先級的評估範圍時，可以設置具有第二優先級的評估範圍以自動使用。例如，在圖11中，當線部分L1、L2、L3作為評估的對象時，線在X方向上延伸，使得使用具有X方向上的寬度的評估範圍是合適的。然而，當如由線部分L4或線部分L5所示的具有z方向上的長度的部分作為評估的對象時，生成具有X方向上的寬度的評估範圍是不合適的。
[0119]當試圖關於線部分L4或線部分L5生成X方向範圍時，錯誤發生，並且，在某些情況下，程序的操作可停止。因此，生成X方向範圍作為第一優先級，但是，當不能生成X方向範圍時，構造為生成具有第二優先級的評估範圍。圖12是用於設置每個幾何元素使用的評估範圍的優先級的顯示屏幕的一個示例。
[0120]偏移量存儲部分433存儲由用戶預設的偏移量。需要偏移量，以便在如上所述獲得邊界點之後，從邊界點計算評估範圍的邊緣點。優選地構造偏移量，以便設置每個幾何元素合適的值，並設置每個方向合適的值。
[0121]圖13是用於設置偏移量的顯示屏幕中的一個示例。這裡，將全部偏移量設置在1.0mm0
[0122]接下來，評估對象設置部分440使用戶選擇並設置評估對象。
[0123]評估對象設置部分440包括對象性質選擇部分441、以及對象數據選擇部分442。
[0124]對象性質選擇部分441使用戶選擇並設置作為評估的對象的性質。
[0125]作為評估對象的性質，給出圖4中示出的性質，並且，在圖14中再次示出這些性質。
[0126]首先，作為初級性質，給出(I)點的坐標、(2)線(平直度)、以及(3)圓(圓度)。
[0127]另外，除了獲得與由用戶指定的地方最接近的點的坐標值的情況之外，「(I)點的坐標」的計算還包括頂點和底點的計算。
[0128]而且，作為次級性質，給出(4)交叉點的坐標、(5)切線、(6)切圓、(7)步階(step),
(8)距離、以及(9)角。
[0129]這裡，當評估對象性質是初級性質時，評估中使用的元素(點、線或圓)是僅一個。
[0130]另一方面，當評估對象性質是次級性質時，需要評估中使用的兩個元素。因此，當評估對象性質是次級性質時，必須使用戶選擇兩個元素。
[0131]對象數據選擇部分442的功能使用戶選擇作為評估的對象的數據，並且，將在下面所述的具體示例中描述具體選擇屏幕的示例。
[0132]評估範圍生成部分450生成評估範圍。評估範圍生成部分450根據由用戶選擇的評估範圍，在參考評估範圍條件存儲部分430中存儲的每個條件的同時，自動生成評估範圍。
[0133]先前示意性地描述了生成評估範圍的步驟。
[0134]當簡要地重複該描述時，基於公差閾值計算邊界點，並且，進一步計算從邊界點偏移預定偏移量的邊緣點。然後，夾在邊緣點之間的範圍成為評估範圍。
[0135]將在具體示例中描述細節。
[0136]幾何性質計算部分460獲得所生成的評估範圍內的測量數據的評估對象性質。當評估對象性質是初級性質時，初級性質計算部分461負責計算的執行。當評估對象性質是次級性質時，次級性質計算部分462負責計算的執行。
[0137]考慮到方便理解描述，將初級性質計算部分461和次級性質計算部分462劃分為功能塊，但是在計算功能上，兩個性質計算部分之間不存在特定差異。
[0138]然而，在計算次級性質的情況下，計算變為兩個階段，使得次級性質計算的工時數可能變得大於初級性質計算的工時數。
[0139](第一操作示例)
[0140]將描述本實施例的操作的過程。
[0141]將描述獲得線段的平直度的情況，作為第一操作示例。
[0142]本實施例的操作的過程廣泛地包括初始化(ST100)、工件形狀測量(ST200)、以及形狀評估分析(ST300)，如圖15的流程圖中所示。
[0143]在初始化(ST100)中，預設一鍵操作所需的條件。條件包括公差閾值的設置(圖10)、評估範圍的優先級(圖12)、以及偏移量的設置(圖13)。
[0144]當完成初始化(ST100)時，測量作為評估的對象的工件W的形狀。也就是，使用圖1中所示的形狀測量機器獲取工件W的輪廓形狀數據。將形狀數據存儲在主機310內部的存儲器(例如，非易失性存儲器)中。
[0145]為了在可以獲取工件W的輪廓形狀數據之後驗證此工件W的加工精度，用戶激活形狀分析程序並分析工件W的形狀。
[0146]將參照圖16的流程圖描述形狀分析的操作的過程。
[0147]當激活形狀分析程序時，形狀分析裝置400通過形狀測量數據讀取部分410讀取所獲取的形狀數據(ST310)。
[0148]這裡，再次採取圖2的形狀數據作為示例。然後，用戶將想要評估線部分L2的平直度。
[0149]接下來，形狀分析裝置400在觸摸面板顯示器340上顯示模式的選擇屏幕(圖3)，並提示用戶進行選擇(ST320)。
[0150]這裡，用戶選擇一鍵操作(ST330:是)。
[0151]然後，提示用戶選擇評估對象。
[0152]也就是，使用戶選擇評估對象性質(ST340)和評估對象數據(ST350)。
[0153]在ST340中，對象性質選擇部分441指示圖17的評估對象性質的選擇屏幕，並提示用戶選擇評估對象性質。
[0154]這裡，用戶在評估對象性質的選擇屏幕中選擇(2)線(平直度)(圖17)。
[0155]然後，對象數據選擇部分442使用戶選擇作為評估的對象的數據(ST350)。
[0156]這裡，評估對象性質是「線」的平直度。因此，對象數據選擇部分442提示用戶選擇形狀數據中的線部分。
[0157]例如，顯示用於選擇線段的消息，如圖18中所示。
[0158]用戶點擊要評估的線段L2上的數據。
[0159]現在，自從完成用戶的全部選擇指令之後，形狀分析裝置400然後自動生成評估範圍(ST360)。也就是，評估範圍生成部分450逐漸增大從點擊的數據點P2起追蹤(trace)數據點串並且應用線的範圍。這裡，將作為公差閾值的線的平直度設置在1.0mm (圖10)。
[0160]因此，評估範圍生成部分450搜索包括點P2而不超過平直度閾值(1.0mm)的最寬範圍。
[0161]然後，獲得圓弧部分Cl與線段L2之間的邊界點B3、以及圓弧部分C2與線段L2之間的邊界點B4，如圖19中所示。也就是，獲得夾在邊界點B3與邊界點B4之間的區間Z4。
[0162]然後，在評估範圍的優先級中，關於線，將「X方向範圍」指定為第一優先級(圖12)。因此，評估範圍生成部分450沿著X方向將邊界點B3、B4偏移所指定的量。作為偏移量，將X方向上的偏移量設置在1.0mm,如圖13中所示。因此,如圖20中所示,將邊界點B3和邊界點B4向區間TA的內側偏移1.0mm,並且獲得邊緣點E3和邊緣點E4。將夾在邊緣點E3與邊緣點E4之間的範圍定義為評估範圍W4 (ST360)。評估範圍生成部分450將以此方式獲得的評估範圍W4輸出至幾何性質計算部分460。
[0163]在定義了評估範圍之後，幾何性質計算部分460將線應用至評估範圍W4中的數據(線段L2)，並計算平直度(ST370)。在觸摸面板顯示器340上顯示所獲得的平直度，作為評估值(ST380)。
[0164]這樣的實施例具有下列效果。
[0165](I)根據本實施例，用戶變得不需要逐點地指定評估範圍。傳統地，即使在指定X方向範圍的情況下，也必須在屏幕上指示左邊緣點和右邊緣點。
[0166]這具有操作數目大且操作取決於人而改變的問題。而且，評估範圍的指定本身是初學者難以理解的概念，並且，這使得難以使用形狀分析程序。
[0167]在這個方面，在本實施例中，當首先決定用於生成評估範圍的條件時，用戶僅選擇評估對象，由此，自動生成評估範圍以計算評估值。因此，總是可以獲得極度簡化操作且使評估穩定的效果。
[0168](2)在本實施例中，採用通過觸摸面板的觸摸操作，使得操作更容易且更直觀。傳統地，當用戶手動地逐點生成評估範圍時，變得需要執行操作，例如，在鍵盤中鍵入數值等。另一方面，在本實施例中，在形狀分析的情況下，用戶僅需要輸入作為評估的對象的數據的一個點以及作為評估的對象的性質。
[0169]也就是，在形狀分析的情況下，不需要逐點地鍵入相近的數值點。因此，輸入的數目減少，並且，變得容易進行選擇輸入，從而可以在本實施例中採用諸如觸摸操作的簡單的輸入操作。
[0170](3)構造評估範圍的自動生成，使得通過公差閾值決定邊界點，然後將邊界點進一步偏移預定偏移量，並且設置評估範圍的邊緣點。
[0171]通過邊界點，可以檢測線部分與圓部分之間的邊界等，並且可以找到從線過渡到圓的點。然而，僅僅通過邊界點，可能將呈現在線部分的外部的圓部分包括在區間中。因此，通過進行從邊界點偏移預定偏移量，排除了線部分與圓部分之間的過渡點，並且可以僅將線部分適當地設置在作為評估的對象的評估範圍中。
[0172](第二操作示例)
[0173]接下來，將描述獲得兩條線段之間的交叉點的情況，作為第二操作示例。
[0174]再次採用圖2中的形狀數據作為示例。於是，用戶將想要評估線段LI與線段L4之間的交叉點的坐標。
[0175]當用戶選擇一鍵操作(ST330:是)時，對象性質選擇部分441使用戶選擇作為評估的對象的性質(ST340)。這裡，用戶選擇「交叉點的坐標」(見圖21)。
[0176]接下來，對象數據選擇部分442使用戶選擇作為評估的對象的數據(ST350)。這裡，評估對象性質是「交叉點的坐標」。
[0177]交叉點的坐標是次級性質，並且需要兩個元素以便獲得交叉點，如圖14中所示。因此，對象數據選擇部分442使用戶選擇性質數據中的兩個元素。
[0178]交叉點包括例如線之間的交叉點、或線和圓之間的交叉點，並且，存在一些變型，例如，獲得任意幾何元素與任意幾何元素之間的交叉點。因此，對象數據選擇部分442必須使用戶選擇幾何元素的種類。
[0179]示出屏幕的具體示例。如圖22中所示,也提示幾何元素的選擇,例如,「在幾何元素的選擇之後觸摸數據」。作為幾何元素，可以向選擇菜單給出線段和圓弧。
[0180]用戶首先選擇「線」作幾何元素的種類，並隨後點擊作為要評估的數據的線段L4。
[0181]因為作為評估的對象的性質是「交叉點」，所以需要作為評估的對象的另一元素。隨後，對象數據選擇部分442提示用戶選擇作為評估的對象的數據。
[0182]在屏幕上，用戶選擇「線」作為幾何元素的種類，並隨後點擊作為要評估的數據的線段LI。[0183]以此方式，確定作為評估的對象的數據的選擇。
[0184]接下來，由評估範圍生成部分450執行評估範圍的自動生成(ST360)。
[0185]首先，生成線段L4的評估範圍。搜索包括所點擊的點P5而不超過平直度閾值的最寬範圍，如圖24中所示。然後，如上所述計算邊界點B5和邊界點B6。
[0186]這裡，設置用於創建評估範圍的優先級，如圖12中所示。
[0187]在評估「線」的情況下，第一優先級是X方向範圍。因此，想要在X方向上將邊界點B5和邊界點B6偏移預定量(1.0mm)ο然而，夾在邊界點B5與邊界點B6之間的區間Z5不具有X方向上的寬度。於是，向區間Z5的內側偏移邊界點B5和邊界點B6的命令與在X方向上將邊界點B5和邊界點B6偏移預定量(1.0mm)的命令相矛盾。
[0188]當如此在創建評估範圍的步驟中出現矛盾時，將評估範圍切換至具有第二優先級的z方向範圍。於是，將邊界點B5和邊界點B6朝向區間Z5的內側偏移預定量(1.0mm)。於是，生成具有z方向上的寬度的評估範圍W5，如圖25中所示。
[0189]此外，評估範圍生成部分450生成用於評估線段LI的評估範圍W6。
[0190]省略生成評估範圍W6的步驟，因為可以從以上描述理解該步驟(例如，見生成評估範圍W4的步驟(圖20))。
[0191]因此，可以生成評估範圍W5和評估範圍W6(ST360)。接下來，使用評估範圍W5和評估範圍W6計算期望的幾何性質(ST370)。也就是，計算線段L4 (的延長)與線段LI (的延長)之間的交叉點。
[0192]首先，將評估範圍W5中包括的數據點線性回歸，並且獲得從評估範圍W5獲得的直線L4e (見圖26)。類似地，將評估範圍W6中包括的數據點線性回歸，並且獲得從評估範圍W6獲得的直線Lle (見圖26)。因為以此方式獲得直線L4e和直線Lle是從適當的評估範圍獲得的，所以將理解工件W的形狀被適當地反映了。然後，獲得直線L4e與直線Lle之間的交叉點Pi，作為期望的交叉點坐標(ST370 )。
[0193]在觸摸面板顯示器340上顯示作為結果而獲得的交叉點Pi的坐標值。
[0194]作為第二操作示例，示出了獲得兩條線段(直線)之間的交叉點作為次級性質的示例，但將容易理解，對此示例的一些修改可以容易地應用至將其它次級性質作為評估的對象的情況。
[0195]如在此操作示例中所示，除了以上效果(I)至(3)之外，本實施例還具有下列效
果O
[0196](4)在本實施例中，預定評估範圍的優先級(圖12)，並且，當在創建評估範圍的處理中出現矛盾時，自動選擇具有第二優先級的評估範圍。因此，例如，即使當在創建X方向範圍的處理中出現矛盾時，也可以通過切換至具有第二優先級的Z方向範圍來繼續評估範圍的自動生成，而不出現錯誤停止。因此，形狀分析程序的執行並不自然地停止，並且，根據評估對象自動選擇適當的評估範圍。與每當錯誤發生時再次選擇評估範圍的種類的情況相t匕，本實施例導致形狀分析的改進。
[0197](5)獲得諸如交叉點的次級性質的情況具有減少操作的數目的非常顯著的效果。
[0198]在試圖通過傳統方法獲得兩條線段之間的交叉點的情況下，使用以下過程。首先，獲得L4e並保留一次(once)。接下來，獲得Lie並保留一次。然後，再次調用L4e和Lie，並且獲得L4e和Lle 二者之間的交叉點。[0199]與這樣的時間和努力相比，本實施例僅觸控螢幕幕幾次。通過僅觸控螢幕幕幾次，對於各線段L4、LI，自動獲得適當的評估範圍，並且，進一步獲得線段L4e、Lie,並進一步獲得交叉點。具體地，不需要對於每個對象線段L4、LI順序地考慮或再次設置z方向範圍或X方向範圍，從而本發明導致操作負擔減小。
[0200](第三操作示例)
[0201]接下來，將描述獲得頂點作為點的坐標值的情況，作為第三操作示例。
[0202]例如，將想要獲得對應於圖27中的線段L2的數據串中具有最高z坐標的點(頂點)。
[0203]這裡，如圖27中所示，線段L2應當被加工為直線，但實際測量數據將顯示線段L2具有中心輕微隆起的起伏形狀。這裡將想要獲得具有最高起伏的點Pz的坐標值。
[0204]當用戶選擇一鍵操作(ST330:是)時，對象性質選擇部分441使用戶選擇作為評估的對象的性質(ST340)。
[0205]這裡，用戶選擇「頂點的坐標」作為評估的對象的性質(見圖28)。
[0206]接下來，對象數據選擇部分442使用戶選擇作為評估的對象的數據(ST350)。
[0207]這裡，作為評估的對象的性質是「頂點的坐標」。
[0208]「頂點的坐標」是初級性質，並且，在獲得頂點的情況下，可以使用戶選擇一個元素，如圖14中所示。
[0209]對象數據選擇部分442指示用戶要獲得形狀數據中的哪個頂點。例如，如圖29中所示,顯示選擇頂點的計算範圍的消息。
[0210]用戶觸摸頂點的計算範圍附近中的數據(見圖29)。
[0211]因為形狀分析裝置400完成用戶的選擇指令，所以，接著執行評估範圍的自動生成(ST360)。也就是，評估範圍生成部分450生成從點擊的數據點P6追蹤數據點串並且計算頂點的評估範圍。
[0212]當這裡作為評估的對象的性質是頂點時，評估範圍生成部分450獲得斜率(inclination)(導數)，並搜索斜率(導數)的正負反轉的點，也就是拐點。
[0213]例如，在作為所點擊的數據點的點P6處的斜率(導數)為正。
[0214]在圖30中，當從點P6在向左的方向上追蹤數據串時，斜率在點P7處仍為正，但是，斜率(導數)在點P8處變為零，並在點P9處進一步變為負。因此，當從點P6觀察時的左側拐點是點P8。另一方面，當從點P6在向右的方向上追蹤數據串時，斜率(導數)在點PlO處變為零，並在點Pll處進一步變為負。因此，當從點P6觀察時的右側拐點是點P10。在以此方式獲得拐點P8和拐點PlO之後，使用這些拐點P8、P10作為邊界點，獲得夾在邊界點P8和邊界點PlO之間的區間Z7 (圖31)。
[0215]接下來，在評估範圍的優先級中，對於頂點，將「X方向範圍」指定為第一優先級(圖12)。因此，評估範圍生成部分450將邊界點B8、B10沿著X方向偏移預定量。作為偏移量，將X方向上的偏移量設置在1.0mm，如圖13中所示。
[0216]在這裡生成計算頂點的評估範圍的情況下，將邊界點B8、BlO朝向區間Z7的外側移動(偏移)。當將邊界點B8、BlO朝向區間Z7的內側移動時，將容易理解，作為頂點(或底點)的主要候選者的拐點偏離了評估範圍。獲得夾在作為偏移邊界點B8、B10的點的邊緣點E8和邊緣點ElO之間的範圍，作為評估範圍W7 (ST360)。評估範圍生成部分450將以此方式獲得的評估範圍W7輸出至幾何性質計算部分460。
[0217]在定義了評估範圍之後，幾何性質計算部分460獲得評估範圍W7中的數據中具有最大z坐標的點，並設置此點為頂點(ST370)。將獲得的頂點的坐標值作為評估值而顯示在觸摸面板上(ST380)。
[0218]將容易理解，對獲得頂點的第三操作示例的一些修改可以被簡單地用作獲得底點的操作示例。而且，可以同時獲得頂點和底點。
[0219]如在此操作示例中所示，除了以上效果(I)至(5)之外，本實施例還具有下列效
果O
[0220](6)在如此獲得頂點或底點的情況下，可以使用拐點作為基準而自動生成適當的評估範圍。
[0221]此時，進一步將拐點向區間的外側偏移，使得可以獲得適當的評估範圍，以便包括頂點或底點的候選者。
[0222](其它評估範圍的示例)
[0223]已經在上述第一至第三操作示例中描述了 X方向範圍和z方向範圍。因此，補充評估範圍是矩形範圍和數據串方向範圍的情況。首先，將描述評估範圍是矩形範圍的情況。
[0224](評估範圍是矩形範圍的情況)
[0225]將評估範圍設置為矩形範圍意味著決定X方向範圍和z方向範圍兩者。
[0226]因此，在評估範圍是矩形範圍的情況的操作中，可以執行生成X方向範圍的操作和生成Z方向範圍的操作兩者，以將X方向範圍與Z方向範圍之間的重疊範圍設置為矩形範圍。
[0227]例如，假設獲得圓度公差偏離公差設置值(例如，1.0mm)的點，作為圖32中的邊界點 B1、B2。
[0228]為了生成作為評估範圍的X方向範圍，將邊界點B1、B2沿著x方向向區間Zx3的內側偏移預定值。將以此方式獲得的範圍設置為X方向範圍Wx3。此外，為了生成Z方向範圍，將邊界點B1、B2沿著z方向向區間Zz3的內側偏移預定值。
[0229]將以此方式獲得的範圍設置為z方向範圍Wz3。將X方向範圍Wx3與z方向範圍Wz3之間的重疊範圍設置為矩形評估範圍Ws。將理解，以此方式生成矩形評估範圍。
[0230](修改示例)
[0231]通過創建X方向範圍和z方向範圍並使用X方向範圍與z方向範圍之間的重疊範圍生成矩形範圍，並且，在創建了 X方向範圍和Z方向範圍兩者之後，可以僅使用X方向範圍和Z方向範圍中的一個。例如，可以使用X方向範圍和Z方向範圍兩者中的較寬範圍或較窄範圍。
[0232](評估範圍是數據串方向範圍的情況)
[0233]將評估範圍設置為數據串方向範圍意味著機器中設置的諸如X軸或z軸的坐標值不被用作基準，而是使用測量數據的布置方向作為基準。當測量一個工件的整個外圍時，例如，獲得具有如圖33中所示的封閉形狀的數據串，作為輪廓形狀數據。這裡，如在第一操作示例中所示，將想要評估線段L2的平直度。此時，使用X方向範圍作為評估範圍導致問題。這是因為，除了形成上表面的線段L2之外，X方向範圍W4還包括形成下表面的線段L6的數據。[0234]因此，如圖34中所示，將邊界點B3、B4沿著數據串的布置、而非x方向或z方向向區間Z4的內側偏移。然後，獲得作為沿著數據串偏移的點的邊緣點ElO和邊緣點E11。在數據布置方向上追蹤邊緣點ElO與邊緣點Ell之間的數據，並且,夾在邊緣點ElO與邊緣點Ell之間的數據是數據串方向範圍W8。
[0235]此範圍變為評估範圍。
[0236]因此，可以通過使用數據串方向範圍來獲得僅準確地包括作為評估的對象的數據的評估範圍。
[0237]另外，本發明不限於上述實施例，並且，可以在不背離主旨的情況下適當地進行修改。
[0238]在上述實施例中，通過長度的尺寸本身(諸如1.0mm)給出偏移量，但可以通過諸如％ (百分比)的比例指定偏移量。例如，可以規定以使得相對於夾在邊界點之間的區間的長度的例如10%的長度是偏移量。
[0239]在安裝在實際機器中的情況下，可以構造以使得可以註冊方便的PERT程序。例如,一般地對於每個種類的工件決定評估項。
[0240]因此，例如，可以註冊對應於工件的型號的形狀分析的PER程序。也就是，在作為程序包(package)的此PERT程序中註冊工件型號、評估項(評估對象性質)、對象數據區域、幾何元素等。可以對於每個評估對象性質而改變評估範圍生成條件的設置值。
[0241]當用戶輸入作為評估的對象的工件的型號時，自動調用此PERT程序，並且自動評估形狀。當逐一地連續測量工件時，每當獲取了輪廓形狀數據時自動分析形狀。可以形成從測量到評估連貫的流水線。
[0242]用於生成評估範圍的條件可以由用戶設置、或者可以從過去使用的評估範圍自動設置。
[0243]例如，用戶將通過傳統方法設置X方向範圍或z方向範圍。然後，可以回算並獲得自動生成此評估範圍所需的條件。
[0244]也就是，確定公差閾值、評估範圍的優先級、以及偏移量。可以構造以使得由用戶按照需要存儲和調用以此方式確定的公差閾值、評估範圍的優先級、以及偏移量。
[0245]而且，可以構造以使得準備「最優化」按鈕，並且可以從過去通過傳統方法設置的評估範圍的累積數據自動生成最佳條件。例如，可以構造以使得將過去累積的數據的最頻繁值或平均值用作公差閾值和偏移量。可以基於過去使用的頻率確定評估範圍的優先級。
[0246]可以構造以使得可以存儲在形狀分析期間使用的幾何元素。也就是，可以構造以使得存儲線段L4e或Lie。
【權利要求】
1.一種用於分析通過測量待測量工件的輪廓形狀而獲取的形狀數據的形狀分析方法，包括: 決定形狀分析中使用的幾何元素； 決定要被包括在評估範圍中的一個數據點； 向包括所述一個數據點的區間應用所述幾何元素； 在改變所述區間的寬度的同時搜索用於滿足預設形狀公差的閾值條件的最寬區間； 查明將通過所述搜索而找到的區間夾在中間的兩個邊界點； 獲得所述兩個邊界點分別偏移了預設偏移量的兩個邊緣點； 將夾在所述邊緣點之間的範圍設置為所述評估範圍；以及 將所述評估範圍內的形狀數據作為對象，用於幾何性質的計算。
2.如權利要求1所述的形狀分析方法，其中: 在形狀分析中使用的幾何元素是圓或線； 為所述圓設置圓度閾值作為所述形狀公差；以及 為所述線設置平直度閾值作為所述形狀公差。
3.如權利要求1或2所述的形狀分析方法，其中 用戶觸摸觸摸面板顯示部分上顯示的形狀數據的一個點，並由此指定要被包括在所述評估範圍中的一個數據點。
4.如權利要求1至3中的任一項所述的形狀分析方法，其中: 所述評估範圍是從具有X方向上的寬度的X方向範圍、具有z方向上的寬度的z方向範圍、具有X方向和z方向上的寬度的矩形範圍、以及具有沿著數據串的布置方向的寬度的數據串方向範圍之中選擇的任意一個；以及由用戶預設選擇的優先級。
5.如權利要求1至4中的任一項所述的形狀分析方法，其中 將所述偏移量設置為長度尺寸、或區間與長度的比例。
6.一種形狀分析方法，用於在獲得評估範圍內的頂點或底點的情況下分析通過測量待測量工件的輪廓形狀而獲取的形狀數據，所述形狀分析方法包括: 決定要被包括在所述評估範圍中的一個數據點； 對於包括所述一個數據點的區間計算每個點處的導數； 在改變所述區間的寬度的同時搜索夾在拐點之間的區間； 查明將通過所述搜索而找到的區間夾在中間的兩個邊界點； 獲得所述兩個邊界點分別偏移了預設偏移量的兩個邊緣點； 將夾在所述邊緣點之間的範圍設置為所述評估範圍；以及 將所述評估範圍內的形狀數據作為對象，並計算所述頂點或所述底點。
7.一種形狀分析程序，用於使得計算機執行如權利要求1至6中的任一項所述的形狀分析方法。
【文檔編號】G06F9/44GK103530104SQ201310254403
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月25日 優先權日:2012年7月2日
【發明者】清水雅史, 齋藤洋一 申請人:株式會社三豐