表面測定装置および方法
例えば、バルブ・シートなどの表面構造の寸法と位置を決定する方法を提供する。構造の表面は、例えば、接触プローブを持つ螺旋状の走査パスを用いて測定され、走査から取得された複数のデータ・ポイントは、デジタル化されたイメージを作り出すのに使用される。 デジタル化されたイメージは、表面構造の公称イメージ（例えば、ＣＡＤデータ）に合わせられる。デジタル化されたイメージの公称イメージからのずれは、表面構造の寸法、位置、および形状ずれのうちの少なくとも一つを決定するために用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、具体的には、表面のデジタル化されたイメージを形成して表面構造を測定する装置および方法に関する。また、本発明は、座標測定機（ＣＭＭ）、工作機械、関節式連結アーム（articulating arm）などのような座標位置決め機械に設置された２つ以上の軸線に関して表面検知装置を正しい方向に置くことができる関節式連結プローブ・ヘッドを用いた適応走査（adapting scanning）の方法に関する。
【０００２】
加工物が製造された後に、機械の作動範囲内で３つの直交する方向Ｘ、Ｙ、Ｚに駆動され得る中空軸を有する座標測定機（ＣＭＭ）においてそれらを検査することは、一般的である。中空軸は、それが、例えば測定プローブのスタイラスと表面の間の接触によって、検査される加工物の表面を検出する時、信号を生み出す測定プローブを運ぶことができる。
【０００３】
一般的に、ＣＭＭは、所望の寸法の加工物の完全な検査を実行するために、加工物の様々な位置における座標データの一連の測定値を取得するようにプログラムされたコンピュータを有する。そして、加工物が、容認できる品質をもっているか、あるいは、それが拒絶されるべきであるかについて決定がなされ得る。
【０００４】
アナログ（すなわち、走査）接触プローブは、一般に、可撓性のスタイラスを備えるハウジングを含む。スタイラスは表面接触先端を持ち、その静止位置からの撓みがトランスデューサにより測定される。ＣＭＭ位置とスタイラス撓みとの組み合わせは、スタイラス先端の位置（および、それゆえ、それが接触している表面のポイントの座標）を決定するために使用される。そのようなアナログ・プローブは、特許文献１に記述されている。
【０００５】
それは、一般的に、２以上の軸線に関して、測定プローブの方向が変えられることを可能にする関節式連結プローブ・ヘッドに測定プローブを設けることは公知である。そのような関節式連結プローブ・ヘッドは、特許文献２に記述されている。関節式連結プローブは、第１および第２の直交する軸線回りの回転を可能にする。測定プローブが関節式連結プローブ・ヘッドの回転軸線の回りに連続的に位置決めされ、その位置がコンピュータにフィードバックされることを可能にするために、モーターおよびトランスデューサが関節式連結プローブ・ヘッドに設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】英国特許第１５５１２１８号明細書
【特許文献２】欧州特許第０４０２４４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術を用いて測定するのが難しいと証明された構造は、バルブ・シートである。バルブ・シートは内燃機関において使用されるため、自動車産業にとって特に重要である。適合不良のバルブは、バルブ・ディスクとバルブ・シートの間のシール不良のせい、あるいは、バルブが十分に開くことを阻害するバルブ・シートの位置により、エンジンの効率に影響する。適合不良を生じさせるバルブ・シートの加工には４つの主要なファクターがある。バルブが適切に開閉することを妨げるバルブ本体のバルブ・シートの高さ；滑らかな円形で無い場合に適切な適合を阻害し、漏れを生じさせる可能性のあるバルブ・シートの形状；適合に影響を与える、バルブ本体のバルブ・シートの横方向の位置の誤差；そして、バルブ・ディスクとバルブ・シートの間でのみ線接触を起こす可能性のあるバルブ本体のバルブ・シートの角度誤差である。
【０００８】
バルブ・シートは、従来技術によって測定するには、難しく、時間を無駄に消費する。一般的には、バルブは、バルブ・シートの頂部から底部へ向かう４本のラインに沿った測定値を取得することにより測定され、各ラインは、バルブ・シートの円周に関して９０度間隔で配置される。これらの測定値は、バルブ・シートのプロフィールが決定されることを可能にする。バルブ・シートの円周は、特定の高さで円形測定パスに追従することによって測定され、形状及びガイドとの同心性が決定される。一般に、これらの測定値が、ＣＭＭの中空軸に設置されたアナログ接触プローブによって取得され、測定が遅いという不利益を有する。測定値は、バルブ・シートの直径が公差内にあるかどうかを決定するために用いられる。しかしながら、データが４本の測定ラインのみ利用可能である（すなわち、それらの間ではない）。また、測定ポイントの分布によって、バルブ・シートの真円度を決定することが難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点は、表面構造の寸法および位置を決定する方法を提供し、この方法は、
（ａ）構造の表面測定から取得された複数のデータ・ポイントから、表面構造のデジタル化されたイメージを作り出すステップと、
（ｂ）表面構造の公称イメージ（a nominal image）に、デジタル化されたイメージを合わせる（fitting）ステップと、
（ｃ）デジタル化されたイメージの公称イメージからのずれを決定し、それにより、表面構造の寸法、位置および形状ずれの少なくとも一つを決定するステップと、を備える。
【００１０】
構造の表面測定から取得された複数のデータ・ポイントは、座標位置決め装置に設置された表面検知装置を使用することにより収集される。表面検知装置は、測定プローブを含んでいてもよい。表面検知装置は、２以上の軸線回りの測定プローブの回転を可能にする関節式連結プローブ・ヘッドに設置されることが好ましい。表面検知装置は、接触プローブであることが好ましい。座標位置決め装置は、座標測定機（ＣＭＭ）、工作機械、非直交座標系機械、関節式連結アーム、ロボットアーム、またはマニュアルのＣＭＭを含んでいてもよい。
【００１１】
デジタル化されたイメージを作り出すステップは、ソフトウェアにおいて実行される（すなわち、コンピュータ・プログラムによる）ことが好ましい。コンピュータ・プログラムは、ＣＤ、ＵＳＢスティック、その他のメディアのようなキャリアに提供され、該キャリアは、コンピュータにロードされた時に本発明を実行することが好ましい。また、コンピュータ・プログラムはインターネットから直接ダウンロードできる。
【００１２】
ステップ（b）において、デジタル化されたイメージを公称イメージに合わせるステップは、最小自乗法などの、最適適合法により実行されることが好ましい。複数のデータ・ポイントは、表面構造の表面領域より広い表面領域と関連することが好ましい。デジタル化されたイメージの異なる区画は、公称イメージに、順に合致される。個々の区画は、表面構造の中心線に沿って、異なる位置にあってもよい。
【００１３】
公称イメージは、表面構造のＣＡＤイメージを含んでいてもよい。
【００１４】
ステップ（ｃ）において決定された公称イメージからのデジタル化されたイメージのずれは、部分内の表面構造の側部の位置、部分内の表面構造の高さ、および部分内の表面構造の角度を決定するために用いられる。 このずれは、表面構造の座標を決定するか、または表面構造が公称データについての公差内にあるかどうかを決定するために用いられる。
【００１５】
複数のデータ・ポイントは構造の接触表面測定から取得されることが好ましい。
【００１６】
表面測定値はスパイラル状の測定プロフィールから収集されることが好ましい。
【００１７】
本発明の第２の観点は、表面構造の寸法と位置を決定するためのコンピュータ・プログラムであって、コンピュータにおいて実行される時、上で概説されたステップを実行するように構成されたコードを含むコンピュータ・プログラムを提供する。
【００１８】
本発明の第３の観点は、表面構造を走査する方法であって、表面構造は、中心線および不均一な半径を有し、２以上の軸線回りの回転を可能にする関節式連結ヘッドに設置された表面検知装置を使用し、関節式連結プローブ・ヘッドは、座標位置決め装置に設置され、表面プロフィールの中心線に沿って関節式連結プローブ・ヘッド移動させるように座標位置決め装置をプログラミングするステップと、表面検知装置を一定の半径の円をなして移動させるように、関節式連結プローブ・ヘッドをプログラミングするステップと、測定値が取得されている間、測定プローブがその測定範囲内にあるかを決定するステップと、表面検知装置がその測定値をその測定範囲内に維持するための角度に位置決めされるように、関節式連結ヘッドの動きを適合させるステップと、を有する方法を提供する。
【００１９】
表面検知装置は、測定プローブであることが好ましい。測定プローブは、接触測定プローブであり、アナログ・プローブであることがさらに好ましい。
【００２０】
測定は、接触測定が好ましい。
【００２１】
本発明の第４の観点は、表面構造を走査する装置であって、表面構造は中心線および不均一な半径を有し、２以上の軸線回りの回転を可能にする関節式連結ヘッドであって、座標位置決め装置に設置されている関節式連結プローブ・ヘッドに設置された表面検知装置、およびコンピュータを使用し、コンピュータは、表面プロフィールの中心線に沿って関節式連結プローブ・ヘッドを移動させるように座標位置決め装置をプログラミングするステップと、表面検知装置を一定の半径の円をなして移動させるように、関節式連結プローブ・ヘッドをプログラミングするステップと、測定値が取得されている間、測定プローブがその測定範囲内にあるかを決定するステップと、表面検知装置がその測定値をその測定範囲内に維持するための角度に位置決めされるように、関節式連結ヘッドの動きを適合させるステップと、を実行することが可能である、装置を提供する。
【００２２】
本発明の第５の観点は、バルブ・シートの寸法と位置を決定する方法であって、
（ａ）スパイラル状のパスに沿って前記バルブ・シートの表面を測定するステップと、
（ｂ)前記バルブ・シートの表面測定から取得された複数のデータ・ポイントから前記バルブ・シートの表面のデジタル化されたイメージを形成するステップと、
（ｃ)前記バルブ・シートの表面の公称イメージに、前記デジタル化されたイメージを合わせるステップと、
を含む方法を提供する。
【００２３】
ステップ（ａ）での測定は、接触測定であることが好ましい。
【００２４】
好ましい実施形態においては、本方法は、デジタル化されたイメージの公称イメージからのずれを決定するさらなるステップを含んでいる。このずれは、表面構造の寸法、位置、および形状のずれの少なくとも一つを決定するために用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】バルブ本体のバルブ・シートの斜視図である。
【図２】図１のバルブ・シートの側断面図である。
【図３】バルブ・ディスクの側面図である。
【図４】座標測定機に設置された関節式連結プローブ・ヘッドの斜視図である。
【図５】関節式連結プローブ・ヘッドと測定プローブの斜視図である。
【図６】関節式連結プローブ・ヘッドに設置された測定プローブにより測定されているバルブ・シートの概略図である。
【図７】表面構造の寸法および位置を決定するステップを示すフローチャートである。
【図８】バルブ・シートのデジタル化されたデータの概略図である。
【図９】バルブ・シートの円錐面の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の好ましい実施形態例が添付図面を参照してここで説明される。
図１および図２はバルブ・シートの斜視図および断面図をそれぞれ示す。図３は、バルブ・シートへ挿入されるバルブ・ディスクの側面図を示す。例えば、これらのバルブは、自動車のエンジンのシリンダ・ヘッドにおいて見られるタイプである。
【００２７】
バルブ・シート１０はバルブ本体１２に配置される。バルブ・シートは、円筒形の開口１６の開口に連なる、バルブ本体の凹部を画定する円錐面１４を備える。バルブ・ディスク１８は、バルブ・シートの円筒形の開口内にぴったりと合致する大きさに作られている円柱状のステム２０を含む。ディスク部材２２は、ステム２０の一端部に設けられ、このディスク部材２２はその周囲面に円錐面２４を有する。バルブ・ディスクのバルブ・シート及びディスク部材は、バルブ・ディスクがバルブ・シート内に挿入されると、シールを形成する対応する円錐面１４、２４を有する。
【００２８】
バルブ・シートとバルブ・ディスクの円錐面の間における良好な適合は、バルブの良好な作動のために必要である。しかしながら、バルブ・シートの円錐面が不正確に形成されるか、または、位置決めされると、シールの品質が低下する。例えば、バルブ・シートの円錐面は不正確な大きさであるかもしれないし、または、正確な円形でないかもしれない。円錐面は誤った横方向位置または誤った高さに加工され、あるいは、誤った角度で加工されているかもしれない。
【００２９】
図４は、本発明に係るバルブ・シートを測定するために使用される装置を示す。バルブ・シートを含む加工物は、座標測定機（ＣＭＭ）３０のような座標位置決め装置に設置される。ＣＭＭ３０は、加工物が設置され得るテーブル３２を有する。Ｚカラムは、テーブル３２に対してＸ、Ｙ、およびＺ方向に可動であり、この動きは、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向それぞれに移動可能な一連のキャリッジ３６、３８、３４によって可能となり、キャリッジ各々には、ベアリング機構、モーター、およびトランスデューサ（不図示）が設けられている。
【００３０】
関節式連結プローブ・ヘッド４０は、ＣＭＭのＺカラム３４に設置され、それに設置されている測定プローブのような表面検知装置の回転運動を提供する。関節式連結プローブ・ヘッドは、図５を参照してより詳細に説明される。
【００３１】
図５に示されるように、関節式連結走査ヘッド４０は、Ｚカラム３４の上に設置される第１のハウジング４２により形成された固定部を含む。第１のハウジング４２は、モーター（不図示）により第１のハウジング４２に対して軸線Ａ１の回りに回転可能な可動部４６を支持する。可動部４４は、モーター（不図示）によりハウジング４６に対して軸線Ａ１実質的に直交する軸線Ａ２の回りに回転可能なシャフト４８を同様に支持する第２のハウジング４６に固定されている。
【００３２】
表面検知装置、この例においては、接触測定プローブ５０は、関節式連結プローブ・ヘッドのシャフト４８に設置される。接触測定プローブ５０には、加プローブハウジング５２および工物接触先端５６を有する可撓性のスタイラス５４を備える。
【００３３】
上述した構成は、関節式連結プローブ・ヘッドのモーターが測定プローブ５０の加工物接触先端５６を軸線Ａ１又はＡ２の回りに角度的に位置決めし、ＣＭＭのモーター（不図示）が関節式連結プローブ・ヘッドをＣＭＭの３次元座標の枠組内のいずれの場所でも直線的に位置決めし、スタイラス先端を、走査される表面と所定の関係に至らせることを可能とする。
【００３４】
直線位置トランスデューサ（不図示）は、関節式連結プローブ・ヘッドの直線方向の変位を測定するためにＣＭＭに設けられ、角度位置トランスデューサは、各々の軸線Ａ１およびＡ２回りのスタイラスの角度変位を測定するために関節式連結プローブ・ヘッド（不図示）に設けられる。測定プローブには、また、スタイラスの撓みを決定するためのトランスデューサが設けられる。
【００３５】
ＣＭＭおよび関節式連結プローブ・ヘッドの動きは、専用のコントローラまたはパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）５８を備え得るコントローラにより制御される。コントローラは、ＣＭＭおよび関節式連結プローブ・ヘッドに駆動コマンド（a drive command）を送り、それらの個々のモーターを動かし、それにより測定プローブを位置決めする。コントローラは、プローブ先端の位置を決定することを可能にする、ＣＭＭ、関節式連結プローブ・ヘッドおよび測定プローブにおけるトランスデューサからフィードバックを受け取る。
【００３６】
関節式連結プローブ・ヘッドは、工作機械のスピンドル、手動式ＣＭＭ、ロボット・アームまたは関節式連結アームのようなその他のタイプの座標位置決め装置に設置されてもよい。座標測定機が、図４において説明されたような、直交座標タイプの機械に限定されるものではなく、国際公開第９５/２０７４７号において記述されるような非直交座標タイプであってもよい。
【００３７】
バルブ・シートの円錐面は、不均一な半径（すなわち、円筒面ではなく円錐）を考慮にいれるように走査を適合させることによってではあるが、国際公開第９０/０７０９７号に開示されているような内径測定技術を使って測定される。
【００３８】
図６は、図４および図５に示した装置により走査されている鉛直方向のバルブ・シートの側面図を示す。
【００３９】
第１のステップにおいて、例えば、ＣＡＤデータまたは直接測定から、バルブ・シートの中心線および最大半径が決定される。また、バルブ・シートの真上、および、バルブ・シートの真下の領域が測定され、したがって、このことは、最大の半径を選ぶ時に考慮される。
【００４０】
関節式連結プローブ・ヘッドの回転中心（すなわち、Ａ１およびＡ２軸線の交点）は、バルブ・シートの中心線と一直線上に揃えられる。関節式連結プローブ・ヘッドのＡ２ヘッド角度（すなわち、軸Ａ２回りのシャフト４８の位置）は、測定プローブ５０の加工物接触先端５６が、円錐面の真上で、バルブ・シートの内面に接触するように調整される。関節式連結ヘッドのＡ１ヘッド角度（すなわち、軸線Ａ１回りの部材４４の位置）は、加工物接触先端５６をバルブ・シートの中心線回りの円形パスで動かすように調整され得る。
【００４１】
円錐面を含むバルブ・シートの領域のスパイラル状の走査は、加工物接触先端をＡ１軸回りの円形パスで動かしながら、中心線に沿って関節式連結プローブ・ヘッドを動かすことにより実行される。スパイラル状のプロフィールの使用は、１回の走査で測定を実行する利点を有し、このプロフィールは、また、関節式連結プローブ・ヘッドのＣＭＭより高い動的応答からも利益を得ている。
【００４２】
ＣＭＭおよび関節式連結ヘッドのこの動きは、円筒面に沿うスパイラル状の走査パスを作り出す。しかしながら、走査は、測定される領域（すなわち、円錐面）の実際の形状に順応するように、その経過中に、適合される。
【００４３】
測定プローブは、規定されたスタイラス撓み範囲（例えば、４０〜５０ミクロン）のような規定された測定範囲内に保持される。撓みが範囲外にあるならば、関節式連結プローブ・ヘッドのヘッド角度は、その範囲内の撓みに復帰するように調整される。このようにして、走査は表面形状に適合する。
【００４４】
図６に示された例では、Ａ２ヘッド角度は、円形走査の半径を減らすように調整され、それにより、プローブを規定されたスタイラス撓み範囲内に維持する。
【００４５】
水平方向のバルブ・シートまたはその他の位置にあるバルブ・シートに対して、Ａ１およびＡ２軸線の組み合わせは、測定プローブをその測定範囲内に保持するように調整される。
【００４６】
適合性のある走査によるこの方法は、簡単な走査プロフィールがプログラムされ（すなわち、円筒面）、より複雑な形に適応するように走査の間に適合され、その結果、プログラミングの容易性を与えるという利点を有する。
【００４７】
上記の例は、螺旋状の走査を示したけれども、走査は、また、関節式連結プローブ・ヘッドが階段状に中心線に沿って移動する、一連の円形走査を含んでいてもよい。
【００４８】
適応性のある走査のこの技術は、その他の表面構造、例えば、ノーズ・コーンに適している。
【００４９】
上述した測定システムを使うことの利点は、関節式連結プローブ・ヘッドの高いサンプリング速度によって、測定データの高いポイント密度が迅速に生み出されることを可能にすることにある。また、従来の測定技術は、測定データを収集するために用いることはできるが、要求されるデータ量を取得するために必要な時間は、これらの方法が実用的ではないことを意味している。
【００５０】
例えば、１２のバルブ・シートおよび３６のバルブガイドが、従来技術では約３０分かかるのに対して、上記の方法では４分以下で測定できる。
【００５１】
接触測定プローブの使用は、測定された領域について細部にわたって詳しい、良好な精度のデータ・ポイントであるという利点を有するが、例えば光学式、静電容量式またはインダクタンス式のプローブなどの非接触測定プローブを使用することもできる。
【００５２】
バルブ・シートの測定データが収集されると、それは、図７を参照して説明されるように、バルブ・シートの位置及び／または寸法を決定するために使用される。
【００５３】
第１のステップにおいて、デジタル化されたイメージは、表面を測定することにより取得され、それにより、複数のデータ・ポイント５８が集められる。
【００５４】
説明された測定データを収集する方法は、測定された表面の高いポイント密度をもつデジタル化されたイメージが作り出されることを可能にする。表面は、ここでは、ポイントの離散集合により表される。
【００５５】
デジタル化されたデータは、ここで、所望の形態と寸法を有する形状に合わせられる（６０）。バルブ・シートの例では、デジタル化されたデータは、最小自乗法を用いて所望の寸法を有する円錐面をもつ円錐へ最適に合わせられる。円錐面の所望の寸法は、設計データ（例えば、ＣＡＤデータ）から得られる。その他の最良の合致技術として、例えば、例えばチェビシェフ（Chebychev）を使用できる。
【００５６】
バルブ・シートは複数の円錐で構成され、関心のある各々の円錐については別々に合致される。
【００５７】
デジタル化されたデータは、バルブ・シートの上下からのデータを含み、余分なデータは、合致プロセスまたは合致プロセスの一部の前にトリミング（trimming）されなければならない。
【００５８】
図８を参照して、データのトリミング方法の１つを説明する。図８は、走査された領域のデジタル化されたイメージと関連するデータ群（the data cloud）を示す。領域６８および７０のデータが、それぞれ、バルブ・シートの上の領域およびバルブ・シートの下の領域と関連する測定データであるのに対して、領域６６のデータは、バルブ・シートの円錐面と関連する測定データである。
【００５９】
データＡのバンドが選択され、このバンドは、中心線７２に対して直交する方向のデータ群の一部を含む。バンドの高さｈは、バルブ・シートの円錐面の高さよりわずかに低く選択される。データＡのこのバンドが上記したような円錐に合致される。この方法は、中心線７２に沿ってデータＡのバンドを上方に動かすことによって繰り返され、種々の重なり合うデータ・バンドが円錐に合致される。図８は、中心線の上で動かされたデータ・バンドＢ及びデータ・バンドＣを示す。データ・バンドがバルブ・シートの円錐面（すなわち、上下の領域ではない）と一致する時、最適な合致が生じるだろう。
【００６０】
デジタル化されたイメージが表面構造の公称イメージに合致されると、デジタル化されたイメージの公称イメージからのずれが決定できる（６４）。このデータは、バルブ本体のバルブ・シートの円錐面の横方向の位置と角度を与える。
【００６１】
バルブ・シートの円錐面の公称データとの比較は、バルブ・シートが公差内にあるかどうかを決定するために用いられる。バルブ・シートを測定する従来方法と違って、データは、バルブ・シートの単なる領域ではなく、バルブ・シートのすべてに利用可能である。
【００６２】
図９は、バルブ・シートがバルブ本体において正しい高さにあるかどうかを決定する方法を示す。直径ｄの値は、バルブ本体の固定面から既知の高さｈにおいて最適に合致したデータを使って決定される。直径ｄのこの値は、その高さで公称直径と比較され、直径が公差内にあるかが決定される。このことは、ｈの種々の値について繰り返され得る。このもとは、逆に、既知の直径と整合するように高さを選ぶことによりなされてもよい。
【００６３】
上記の実施形態はバルブ・シートの測定を記述したけれども、表面構造を表すために、デジタル化されたデータを使用し、それを公称構造に合わせる方法は、その他の表面構造に適する。その方法は、その他の応用の内で面シールを測定する特に有益な方法である。上記したような中心線に関して表面構造が対称性を有する必要はないが、このことは走査速度を軽減する。
【００６４】
座標測定機における関節式連結走査ヘッドの使用が測定データを集めるために説明されたけれども、その他の技術が使用可能である。しかし、上記した技術は、スピードと精度において有利である。
【００６５】
この方法は、先行技術とは対照的に、データは全領域について収集され、関心のある領域の直線状または円形状のパスを介して離散的な測定値（discrete measurements）が得られるという利点を有する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、具体的には、表面のデジタル化されたイメージを形成して表面構造を測定する装置および方法に関する。また、本発明は、座標測定機（ＣＭＭ）、工作機械、関節式連結アーム（articulating arm）などのような座標位置決め機械に設置された２つ以上の軸線に関して表面検知装置を正しい方向に置くことができる関節式連結プローブ・ヘッドを用いた適応走査（adapting scanning）の方法に関する。
【０００２】
加工物が製造された後に、機械の作動範囲内で３つの直交する方向Ｘ、Ｙ、Ｚに駆動され得る中空軸を有する座標測定機（ＣＭＭ）においてそれらを検査することは、一般的である。中空軸は、それが、例えば測定プローブのスタイラスと表面の間の接触によって、検査される加工物の表面を検出する時、信号を生み出す測定プローブを運ぶことができる。
【０００３】
一般的に、ＣＭＭは、所望の寸法の加工物の完全な検査を実行するために、加工物の様々な位置における座標データの一連の測定値を取得するようにプログラムされたコンピュータを有する。そして、加工物が、容認できる品質をもっているか、あるいは、それが拒絶されるべきであるかについて決定がなされ得る。
【０００４】
アナログ（すなわち、走査）接触プローブは、一般に、可撓性のスタイラスを備えるハウジングを含む。スタイラスは表面接触先端を持ち、その静止位置からの撓みがトランスデューサにより測定される。ＣＭＭ位置とスタイラス撓みとの組み合わせは、スタイラス先端の位置（および、それゆえ、それが接触している表面のポイントの座標）を決定するために使用される。そのようなアナログ・プローブは、特許文献１に記述されている。
【０００５】
それは、一般的に、２以上の軸線に関して、測定プローブの方向が変えられることを可能にする関節式連結プローブ・ヘッドに測定プローブを設けることは公知である。そのような関節式連結プローブ・ヘッドは、特許文献２に記述されている。関節式連結プローブは、第１および第２の直交する軸線回りの回転を可能にする。測定プローブが関節式連結プローブ・ヘッドの回転軸線の回りに連続的に位置決めされ、その位置がコンピュータにフィードバックされることを可能にするために、モーターおよびトランスデューサが関節式連結プローブ・ヘッドに設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】英国特許第１５５１２１８号明細書
【特許文献２】欧州特許第０４０２４４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術を用いて測定するのが難しいと証明された構造は、バルブ・シートである。バルブ・シートは内燃機関において使用されるため、自動車産業にとって特に重要である。適合不良のバルブは、バルブ・ディスクとバルブ・シートの間のシール不良のせい、あるいは、バルブが十分に開くことを阻害するバルブ・シートの位置により、エンジンの効率に影響する。適合不良を生じさせるバルブ・シートの加工には４つの主要なファクターがある。バルブが適切に開閉することを妨げるバルブ本体のバルブ・シートの高さ；滑らかな円形で無い場合に適切な適合を阻害し、漏れを生じさせる可能性のあるバルブ・シートの形状；適合に影響を与える、バルブ本体のバルブ・シートの横方向の位置の誤差；そして、バルブ・ディスクとバルブ・シートの間でのみ線接触を起こす可能性のあるバルブ本体のバルブ・シートの角度誤差である。
【０００８】
バルブ・シートは、従来技術によって測定するには、難しく、時間を無駄に消費する。一般的には、バルブは、バルブ・シートの頂部から底部へ向かう４本のラインに沿った測定値を取得することにより測定され、各ラインは、バルブ・シートの円周に関して９０度間隔で配置される。これらの測定値は、バルブ・シートのプロフィールが決定されることを可能にする。バルブ・シートの円周は、特定の高さで円形測定パスに追従することによって測定され、形状及びガイドとの同心性が決定される。一般に、これらの測定値が、ＣＭＭの中空軸に設置されたアナログ接触プローブによって取得され、測定が遅いという不利益を有する。測定値は、バルブ・シートの直径が公差内にあるかどうかを決定するために用いられる。しかしながら、データが４本の測定ラインのみ利用可能である（すなわち、それらの間ではない）。また、測定ポイントの分布によって、バルブ・シートの真円度を決定することが難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点は、表面構造の寸法および位置を決定する方法を提供し、この方法は、
（ａ）構造の表面測定から取得された複数のデータ・ポイントから、表面構造のデジタル化されたイメージを作り出すステップと、
（ｂ）表面構造の公称イメージ（a nominal image）に、デジタル化されたイメージを合わせる（fitting）ステップと、
（ｃ）デジタル化されたイメージの公称イメージからのずれを決定し、それにより、表面構造の寸法、位置および形状ずれの少なくとも一つを決定するステップと、を備える。
【００１０】
構造の表面測定から取得された複数のデータ・ポイントは、座標位置決め装置に設置された表面検知装置を使用することにより収集される。表面検知装置は、測定プローブを含んでいてもよい。表面検知装置は、２以上の軸線回りの測定プローブの回転を可能にする関節式連結プローブ・ヘッドに設置されることが好ましい。表面検知装置は、接触プローブであることが好ましい。座標位置決め装置は、座標測定機（ＣＭＭ）、工作機械、非直交座標系機械、関節式連結アーム、ロボットアーム、またはマニュアルのＣＭＭを含んでいてもよい。
【００１１】
デジタル化されたイメージを作り出すステップは、ソフトウェアにおいて実行される（すなわち、コンピュータ・プログラムによる）ことが好ましい。コンピュータ・プログラムは、ＣＤ、ＵＳＢスティック、その他のメディアのようなキャリアに提供され、該キャリアは、コンピュータにロードされた時に本発明を実行することが好ましい。また、コンピュータ・プログラムはインターネットから直接ダウンロードできる。
【００１２】
ステップ（b）において、デジタル化されたイメージを公称イメージに合わせるステップは、最小自乗法などの、最適適合法により実行されることが好ましい。複数のデータ・ポイントは、表面構造の表面領域より広い表面領域と関連することが好ましい。デジタル化されたイメージの異なる区画は、公称イメージに、順に合致される。個々の区画は、表面構造の中心線に沿って、異なる位置にあってもよい。
【００１３】
公称イメージは、表面構造のＣＡＤイメージを含んでいてもよい。
【００１４】
ステップ（ｃ）において決定された公称イメージからのデジタル化されたイメージのずれは、部分内の表面構造の側部の位置、部分内の表面構造の高さ、および部分内の表面構造の角度を決定するために用いられる。 このずれは、表面構造の座標を決定するか、または表面構造が公称データについての公差内にあるかどうかを決定するために用いられる。
【００１５】
複数のデータ・ポイントは構造の接触表面測定から取得されることが好ましい。
【００１６】
表面測定値はスパイラル状の測定プロフィールから収集されることが好ましい。
【００１７】
本発明の第２の観点は、表面構造の寸法と位置を決定するためのコンピュータ・プログラムであって、コンピュータにおいて実行される時、上で概説されたステップを実行するように構成されたコードを含むコンピュータ・プログラムを提供する。
【００１８】
本発明の第３の観点は、表面構造を走査する方法であって、表面構造は、中心線および不均一な半径を有し、２以上の軸線回りの回転を可能にする関節式連結ヘッドに設置された表面検知装置を使用し、関節式連結プローブ・ヘッドは、座標位置決め装置に設置され、表面プロフィールの中心線に沿って関節式連結プローブ・ヘッド移動させるように座標位置決め装置をプログラミングするステップと、表面検知装置を一定の半径の円をなして移動させるように、関節式連結プローブ・ヘッドをプログラミングするステップと、測定値が取得されている間、測定プローブがその測定範囲内にあるかを決定するステップと、表面検知装置がその測定値をその測定範囲内に維持するための角度に位置決めされるように、関節式連結ヘッドの動きを適合させるステップと、を有する方法を提供する。
【００１９】
表面検知装置は、測定プローブであることが好ましい。測定プローブは、接触測定プローブであり、アナログ・プローブであることがさらに好ましい。
【００２０】
測定は、接触測定が好ましい。
【００２１】
本発明の第４の観点は、表面構造を走査する装置であって、表面構造は中心線および不均一な半径を有し、２以上の軸線回りの回転を可能にする関節式連結ヘッドであって、座標位置決め装置に設置されている関節式連結プローブ・ヘッドに設置された表面検知装置、およびコンピュータを使用し、コンピュータは、表面プロフィールの中心線に沿って関節式連結プローブ・ヘッドを移動させるように座標位置決め装置をプログラミングするステップと、表面検知装置を一定の半径の円をなして移動させるように、関節式連結プローブ・ヘッドをプログラミングするステップと、測定値が取得されている間、測定プローブがその測定範囲内にあるかを決定するステップと、表面検知装置がその測定値をその測定範囲内に維持するための角度に位置決めされるように、関節式連結ヘッドの動きを適合させるステップと、を実行することが可能である、装置を提供する。
【００２２】
本発明の第５の観点は、バルブ・シートの寸法と位置を決定する方法であって、
（ａ）スパイラル状のパスに沿って前記バルブ・シートの表面を測定するステップと、
（ｂ)前記バルブ・シートの表面測定から取得された複数のデータ・ポイントから前記バルブ・シートの表面のデジタル化されたイメージを形成するステップと、
（ｃ)前記バルブ・シートの表面の公称イメージに、前記デジタル化されたイメージを合わせるステップと、
を含む方法を提供する。
【００２３】
ステップ（ａ）での測定は、接触測定であることが好ましい。
【００２４】
好ましい実施形態においては、本方法は、デジタル化されたイメージの公称イメージからのずれを決定するさらなるステップを含んでいる。このずれは、表面構造の寸法、位置、および形状のずれの少なくとも一つを決定するために用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】バルブ本体のバルブ・シートの斜視図である。
【図２】図１のバルブ・シートの側断面図である。
【図３】バルブ・ディスクの側面図である。
【図４】座標測定機に設置された関節式連結プローブ・ヘッドの斜視図である。
【図５】関節式連結プローブ・ヘッドと測定プローブの斜視図である。
【図６】関節式連結プローブ・ヘッドに設置された測定プローブにより測定されているバルブ・シートの概略図である。
【図７】表面構造の寸法および位置を決定するステップを示すフローチャートである。
【図８】バルブ・シートのデジタル化されたデータの概略図である。
【図９】バルブ・シートの円錐面の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の好ましい実施形態例が添付図面を参照してここで説明される。
図１および図２はバルブ・シートの斜視図および断面図をそれぞれ示す。図３は、バルブ・シートへ挿入されるバルブ・ディスクの側面図を示す。例えば、これらのバルブは、自動車のエンジンのシリンダ・ヘッドにおいて見られるタイプである。
【００２７】
バルブ・シート１０はバルブ本体１２に配置される。バルブ・シートは、円筒形の開口１６の開口に連なる、バルブ本体の凹部を画定する円錐面１４を備える。バルブ・ディスク１８は、バルブ・シートの円筒形の開口内にぴったりと合致する大きさに作られている円柱状のステム２０を含む。ディスク部材２２は、ステム２０の一端部に設けられ、このディスク部材２２はその周囲面に円錐面２４を有する。バルブ・ディスクのバルブ・シート及びディスク部材は、バルブ・ディスクがバルブ・シート内に挿入されると、シールを形成する対応する円錐面１４、２４を有する。
【００２８】
バルブ・シートとバルブ・ディスクの円錐面の間における良好な適合は、バルブの良好な作動のために必要である。しかしながら、バルブ・シートの円錐面が不正確に形成されるか、または、位置決めされると、シールの品質が低下する。例えば、バルブ・シートの円錐面は不正確な大きさであるかもしれないし、または、正確な円形でないかもしれない。円錐面は誤った横方向位置または誤った高さに加工され、あるいは、誤った角度で加工されているかもしれない。
【００２９】
図４は、本発明に係るバルブ・シートを測定するために使用される装置を示す。バルブ・シートを含む加工物は、座標測定機（ＣＭＭ）３０のような座標位置決め装置に設置される。ＣＭＭ３０は、加工物が設置され得るテーブル３２を有する。Ｚカラムは、テーブル３２に対してＸ、Ｙ、およびＺ方向に可動であり、この動きは、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向それぞれに移動可能な一連のキャリッジ３６、３８、３４によって可能となり、キャリッジ各々には、ベアリング機構、モーター、およびトランスデューサ（不図示）が設けられている。
【００３０】
関節式連結プローブ・ヘッド４０は、ＣＭＭのＺカラム３４に設置され、それに設置されている測定プローブのような表面検知装置の回転運動を提供する。関節式連結プローブ・ヘッドは、図５を参照してより詳細に説明される。
【００３１】
図５に示されるように、関節式連結走査ヘッド４０は、Ｚカラム３４の上に設置される第１のハウジング４２により形成された固定部を含む。第１のハウジング４２は、モーター（不図示）により第１のハウジング４２に対して軸線Ａ１の回りに回転可能な可動部４６を支持する。可動部４４は、モーター（不図示）によりハウジング４６に対して軸線Ａ１実質的に直交する軸線Ａ２の回りに回転可能なシャフト４８を同様に支持する第２のハウジング４６に固定されている。
【００３２】
表面検知装置、この例においては、接触測定プローブ５０は、関節式連結プローブ・ヘッドのシャフト４８に設置される。接触測定プローブ５０には、加プローブハウジング５２および工物接触先端５６を有する可撓性のスタイラス５４を備える。
【００３３】
上述した構成は、関節式連結プローブ・ヘッドのモーターが測定プローブ５０の加工物接触先端５６を軸線Ａ１又はＡ２の回りに角度的に位置決めし、ＣＭＭのモーター（不図示）が関節式連結プローブ・ヘッドをＣＭＭの３次元座標の枠組内のいずれの場所でも直線的に位置決めし、スタイラス先端を、走査される表面と所定の関係に至らせることを可能とする。
【００３４】
直線位置トランスデューサ（不図示）は、関節式連結プローブ・ヘッドの直線方向の変位を測定するためにＣＭＭに設けられ、角度位置トランスデューサは、各々の軸線Ａ１およびＡ２回りのスタイラスの角度変位を測定するために関節式連結プローブ・ヘッド（不図示）に設けられる。測定プローブには、また、スタイラスの撓みを決定するためのトランスデューサが設けられる。
【００３５】
ＣＭＭおよび関節式連結プローブ・ヘッドの動きは、専用のコントローラまたはパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）５８を備え得るコントローラにより制御される。コントローラは、ＣＭＭおよび関節式連結プローブ・ヘッドに駆動コマンド（a drive command）を送り、それらの個々のモーターを動かし、それにより測定プローブを位置決めする。コントローラは、プローブ先端の位置を決定することを可能にする、ＣＭＭ、関節式連結プローブ・ヘッドおよび測定プローブにおけるトランスデューサからフィードバックを受け取る。
【００３６】
関節式連結プローブ・ヘッドは、工作機械のスピンドル、手動式ＣＭＭ、ロボット・アームまたは関節式連結アームのようなその他のタイプの座標位置決め装置に設置されてもよい。座標測定機が、図４において説明されたような、直交座標タイプの機械に限定されるものではなく、国際公開第９５/２０７４７号において記述されるような非直交座標タイプであってもよい。
【００３７】
バルブ・シートの円錐面は、不均一な半径（すなわち、円筒面ではなく円錐）を考慮にいれるように走査を適合させることによってではあるが、国際公開第９０/０７０９７号に開示されているような内径測定技術を使って測定される。
【００３８】
図６は、図４および図５に示した装置により走査されている鉛直方向のバルブ・シートの側面図を示す。
【００３９】
第１のステップにおいて、例えば、ＣＡＤデータまたは直接測定から、バルブ・シートの中心線および最大半径が決定される。また、バルブ・シートの真上、および、バルブ・シートの真下の領域が測定され、したがって、このことは、最大の半径を選ぶ時に考慮される。
【００４０】
関節式連結プローブ・ヘッドの回転中心（すなわち、Ａ１およびＡ２軸線の交点）は、バルブ・シートの中心線と一直線上に揃えられる。関節式連結プローブ・ヘッドのＡ２ヘッド角度（すなわち、軸Ａ２回りのシャフト４８の位置）は、測定プローブ５０の加工物接触先端５６が、円錐面の真上で、バルブ・シートの内面に接触するように調整される。関節式連結ヘッドのＡ１ヘッド角度（すなわち、軸線Ａ１回りの部材４４の位置）は、加工物接触先端５６をバルブ・シートの中心線回りの円形パスで動かすように調整され得る。
【００４１】
円錐面を含むバルブ・シートの領域のスパイラル状の走査は、加工物接触先端をＡ１軸回りの円形パスで動かしながら、中心線に沿って関節式連結プローブ・ヘッドを動かすことにより実行される。スパイラル状のプロフィールの使用は、１回の走査で測定を実行する利点を有し、このプロフィールは、また、関節式連結プローブ・ヘッドのＣＭＭより高い動的応答からも利益を得ている。
【００４２】
ＣＭＭおよび関節式連結ヘッドのこの動きは、円筒面に沿うスパイラル状の走査パスを作り出す。しかしながら、走査は、測定される領域（すなわち、円錐面）の実際の形状に順応するように、その経過中に、適合される。
【００４３】
測定プローブは、規定されたスタイラス撓み範囲（例えば、４０〜５０ミクロン）のような規定された測定範囲内に保持される。撓みが範囲外にあるならば、関節式連結プローブ・ヘッドのヘッド角度は、その範囲内の撓みに復帰するように調整される。このようにして、走査は表面形状に適合する。
【００４４】
図６に示された例では、Ａ２ヘッド角度は、円形走査の半径を減らすように調整され、それにより、プローブを規定されたスタイラス撓み範囲内に維持する。
【００４５】
水平方向のバルブ・シートまたはその他の位置にあるバルブ・シートに対して、Ａ１およびＡ２軸線の組み合わせは、測定プローブをその測定範囲内に保持するように調整される。
【００４６】
適合性のある走査によるこの方法は、簡単な走査プロフィールがプログラムされ（すなわち、円筒面）、より複雑な形に適応するように走査の間に適合され、その結果、プログラミングの容易性を与えるという利点を有する。
【００４７】
上記の例は、螺旋状の走査を示したけれども、走査は、また、関節式連結プローブ・ヘッドが階段状に中心線に沿って移動する、一連の円形走査を含んでいてもよい。
【００４８】
適応性のある走査のこの技術は、その他の表面構造、例えば、ノーズ・コーンに適している。
【００４９】
上述した測定システムを使うことの利点は、関節式連結プローブ・ヘッドの高いサンプリング速度によって、測定データの高いポイント密度が迅速に生み出されることを可能にすることにある。また、従来の測定技術は、測定データを収集するために用いることはできるが、要求されるデータ量を取得するために必要な時間は、これらの方法が実用的ではないことを意味している。
【００５０】
例えば、１２のバルブ・シートおよび３６のバルブガイドが、従来技術では約３０分かかるのに対して、上記の方法では４分以下で測定できる。
【００５１】
接触測定プローブの使用は、測定された領域について細部にわたって詳しい、良好な精度のデータ・ポイントであるという利点を有するが、例えば光学式、静電容量式またはインダクタンス式のプローブなどの非接触測定プローブを使用することもできる。
【００５２】
バルブ・シートの測定データが収集されると、それは、図７を参照して説明されるように、バルブ・シートの位置及び／または寸法を決定するために使用される。
【００５３】
第１のステップにおいて、デジタル化されたイメージは、表面を測定することにより取得され、それにより、複数のデータ・ポイント５８が集められる。
【００５４】
説明された測定データを収集する方法は、測定された表面の高いポイント密度をもつデジタル化されたイメージが作り出されることを可能にする。表面は、ここでは、ポイントの離散集合により表される。
【００５５】
デジタル化されたデータは、ここで、所望の形態と寸法を有する形状に合わせられる（６０）。バルブ・シートの例では、デジタル化されたデータは、最小自乗法を用いて所望の寸法を有する円錐面をもつ円錐へ最適に合わせられる。円錐面の所望の寸法は、設計データ（例えば、ＣＡＤデータ）から得られる。その他の最良の合致技術として、例えば、例えばチェビシェフ（Chebychev）を使用できる。
【００５６】
バルブ・シートは複数の円錐で構成され、関心のある各々の円錐については別々に合致される。
【００５７】
デジタル化されたデータは、バルブ・シートの上下からのデータを含み、余分なデータは、合致プロセスまたは合致プロセスの一部の前にトリミング（trimming）されなければならない。
【００５８】
図８を参照して、データのトリミング方法の１つを説明する。図８は、走査された領域のデジタル化されたイメージと関連するデータ群（the data cloud）を示す。領域６８および７０のデータが、それぞれ、バルブ・シートの上の領域およびバルブ・シートの下の領域と関連する測定データであるのに対して、領域６６のデータは、バルブ・シートの円錐面と関連する測定データである。
【００５９】
データＡのバンドが選択され、このバンドは、中心線７２に対して直交する方向のデータ群の一部を含む。バンドの高さｈは、バルブ・シートの円錐面の高さよりわずかに低く選択される。データＡのこのバンドが上記したような円錐に合致される。この方法は、中心線７２に沿ってデータＡのバンドを上方に動かすことによって繰り返され、種々の重なり合うデータ・バンドが円錐に合致される。図８は、中心線の上で動かされたデータ・バンドＢ及びデータ・バンドＣを示す。データ・バンドがバルブ・シートの円錐面（すなわち、上下の領域ではない）と一致する時、最適な合致が生じるだろう。
【００６０】
デジタル化されたイメージが表面構造の公称イメージに合致されると、デジタル化されたイメージの公称イメージからのずれが決定できる（６４）。このデータは、バルブ本体のバルブ・シートの円錐面の横方向の位置と角度を与える。
【００６１】
バルブ・シートの円錐面の公称データとの比較は、バルブ・シートが公差内にあるかどうかを決定するために用いられる。バルブ・シートを測定する従来方法と違って、データは、バルブ・シートの単なる領域ではなく、バルブ・シートのすべてに利用可能である。
【００６２】
図９は、バルブ・シートがバルブ本体において正しい高さにあるかどうかを決定する方法を示す。直径ｄの値は、バルブ本体の固定面から既知の高さｈにおいて最適に合致したデータを使って決定される。直径ｄのこの値は、その高さで公称直径と比較され、直径が公差内にあるかが決定される。このことは、ｈの種々の値について繰り返され得る。このもとは、逆に、既知の直径と整合するように高さを選ぶことによりなされてもよい。
【００６３】
上記の実施形態はバルブ・シートの測定を記述したけれども、表面構造を表すために、デジタル化されたデータを使用し、それを公称構造に合わせる方法は、その他の表面構造に適する。その方法は、その他の応用の内で面シールを測定する特に有益な方法である。上記したような中心線に関して表面構造が対称性を有する必要はないが、このことは走査速度を軽減する。
【００６４】
座標測定機における関節式連結走査ヘッドの使用が測定データを集めるために説明されたけれども、その他の技術が使用可能である。しかし、上記した技術は、スピードと精度において有利である。
【００６５】
この方法は、先行技術とは対照的に、データは全領域について収集され、関心のある領域の直線状または円形状のパスを介して離散的な測定値（discrete measurements）が得られるという利点を有する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面構造の寸法および位置を決定する方法であって、
（ａ）前記構造の表面測定から取得された複数のデータ・ポイントから、該表面構造のデジタル化されたイメージを作り出すステップと、
（ｂ）前記表面構造の公称イメージに、デジタル化されたイメージを合わせるステップと、
（ｃ）前記デジタル化されたイメージの前記公称イメージからのずれを決定し、それにより、表面構造の寸法、位置および形状のずれのうちの少なくとも一つを決定するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記構造の表面測定から取得された前記複数のデータ・ポイントは、座標位置決め装置に設置された表面検知装置を使用することにより収集されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記表面検知装置は、測定プローブを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記表面検知装置は、２以上の軸線回りの測定プローブの回転を可能にする関節式連結プローブ・ヘッドに設置されることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記表面検知装置は、好適には、接触プローブであることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（b）において、デジタル化されたイメージを公称イメージに合わせるステップは、最適適合法により実行されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記複数のデータ・ポイントは、前記表面構造の表面領域より広い表面領域と関連することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記デジタル化されたイメージの異なる部分が、公称イメージに、順に合わせられることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップ（c）において決定された、前記デジタル化されたイメージの前記公称イメージからのずれは、一部分内における前記表面構造の横方向の位置、一部分内における前記表面構造の高さおよび一部分内における前記表面構造の角度のうちの少なくとも一つを決定するために使用されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のデータ・ポイントは、前記構造の接触表面測定から取得されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記表面測定値は、螺旋状の測定プロフィールから収集されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
表面構造の寸法及び位置を決定するためのコンピュータ・プログラムであって、コンピュータにおいて実行される時に、コンピュータ・プログラムは、請求項１ないし１１のいずれかのステップを実行するように構成されたコードを含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項１３】
バルブ・シートの寸法と位置を決定する方法であって、
（ａ）螺旋状のパスに沿って前記バルブ・シートの表面を測定するステップと、
（ｂ)前記バルブ・シートの表面測定から取得された複数のデータ・ポイントから前記バルブ・シートの表面のデジタル化されたイメージを作り出すステップと、
（ｃ)前記バルブ・シートの表面の公称イメージに、前記デジタル化されたイメージを合わせるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
ステップ（ａ）における測定が接触測定であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記デジタル化されたイメージの前記公称イメージからのずれを決定する追加のステップを含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記表面構造の寸法、位置、および、形状のずれのうちの少なくとも一つを決定するために前記ずれを用いるステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
表面構造を走査する方法であって、前記表面構造は、中心線および不均一な半径を有し、２以上の軸線回りの回転を可能にする関節式連結ヘッドに設置された表面検知装置を使用し、前記関節式連結プローブ・ヘッドは座標位置決め装置に設置され、
前記表面プロフィールの中心線に沿って前記関節式連結プローブ・ヘッドを移動させるように前記座標位置決め装置をプログラミングするステップと、
前記表面検知装置を一定の半径の円をなして移動させるように、前記関節式連結プローブ・ヘッドをプログラミングするステップと、
測定値が取得されている間、前記測定プローブが測定範囲内にあるかを決定するステップと、
前記表面検知装置がその測定値をその測定範囲内に維持するための角度に位置決めされるように、前記関節式連結ヘッドの動きを適合させるステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記表面検知装置は、測定プローブであることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記測定は、接触測定であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の方法でも。
【請求項２０】
表面構造を走査する装置であって、前記表面構造は中心線および不均一な半径を有し、２以上の軸線回りの回転を可能にする関節式連結ヘッドに設置された表面検知装置およびコンピュータを使用し、前記関節式連結プローブ・ヘッドは座標位置決め装置に設置され、
前記コンピュータは、前記表面プロフィールの中心線に沿って前記関節式連結プローブ・ヘッド移動させるように前記座標位置決め装置をプログラミングするステップと、
前記表面検知装置を一定の半径の円をなして移動させるように、前記関節式連結プローブ・ヘッドをプログラミングするステップと、
測定値が取得されている間、前記測定プローブが測定範囲内にあるかを決定するステップと、
前記表面検知装置がその測定値をその測定範囲内に維持するための角度に位置決めされるように、前記関節式連結ヘッドの動きを適合させるステップと、
を実行することが可能であることを特徴とする装置。
【請求項１】
表面構造の寸法および位置を決定する方法であって、
（ａ）前記構造の表面測定から取得された複数のデータ・ポイントから、該表面構造のデジタル化されたイメージを作り出すステップと、
（ｂ）前記表面構造の公称イメージに、デジタル化されたイメージを合わせるステップと、
（ｃ）前記デジタル化されたイメージの前記公称イメージからのずれを決定し、それにより、表面構造の寸法、位置および形状のずれのうちの少なくとも一つを決定するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記構造の表面測定から取得された前記複数のデータ・ポイントは、座標位置決め装置に設置された表面検知装置を使用することにより収集されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記表面検知装置は、測定プローブを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記表面検知装置は、２以上の軸線回りの測定プローブの回転を可能にする関節式連結プローブ・ヘッドに設置されることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記表面検知装置は、好適には、接触プローブであることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（b）において、デジタル化されたイメージを公称イメージに合わせるステップは、最適適合法により実行されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記複数のデータ・ポイントは、前記表面構造の表面領域より広い表面領域と関連することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記デジタル化されたイメージの異なる部分が、公称イメージに、順に合わせられることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップ（c）において決定された、前記デジタル化されたイメージの前記公称イメージからのずれは、一部分内における前記表面構造の横方向の位置、一部分内における前記表面構造の高さおよび一部分内における前記表面構造の角度のうちの少なくとも一つを決定するために使用されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のデータ・ポイントは、前記構造の接触表面測定から取得されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記表面測定値は、螺旋状の測定プロフィールから収集されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
表面構造の寸法及び位置を決定するためのコンピュータ・プログラムであって、コンピュータにおいて実行される時に、コンピュータ・プログラムは、請求項１ないし１１のいずれかのステップを実行するように構成されたコードを含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項１３】
バルブ・シートの寸法と位置を決定する方法であって、
（ａ）螺旋状のパスに沿って前記バルブ・シートの表面を測定するステップと、
（ｂ)前記バルブ・シートの表面測定から取得された複数のデータ・ポイントから前記バルブ・シートの表面のデジタル化されたイメージを作り出すステップと、
（ｃ)前記バルブ・シートの表面の公称イメージに、前記デジタル化されたイメージを合わせるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
ステップ（ａ）における測定が接触測定であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記デジタル化されたイメージの前記公称イメージからのずれを決定する追加のステップを含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記表面構造の寸法、位置、および、形状のずれのうちの少なくとも一つを決定するために前記ずれを用いるステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
表面構造を走査する方法であって、前記表面構造は、中心線および不均一な半径を有し、２以上の軸線回りの回転を可能にする関節式連結ヘッドに設置された表面検知装置を使用し、前記関節式連結プローブ・ヘッドは座標位置決め装置に設置され、
前記表面プロフィールの中心線に沿って前記関節式連結プローブ・ヘッドを移動させるように前記座標位置決め装置をプログラミングするステップと、
前記表面検知装置を一定の半径の円をなして移動させるように、前記関節式連結プローブ・ヘッドをプログラミングするステップと、
測定値が取得されている間、前記測定プローブが測定範囲内にあるかを決定するステップと、
前記表面検知装置がその測定値をその測定範囲内に維持するための角度に位置決めされるように、前記関節式連結ヘッドの動きを適合させるステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記表面検知装置は、測定プローブであることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記測定は、接触測定であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の方法でも。
【請求項２０】
表面構造を走査する装置であって、前記表面構造は中心線および不均一な半径を有し、２以上の軸線回りの回転を可能にする関節式連結ヘッドに設置された表面検知装置およびコンピュータを使用し、前記関節式連結プローブ・ヘッドは座標位置決め装置に設置され、
前記コンピュータは、前記表面プロフィールの中心線に沿って前記関節式連結プローブ・ヘッド移動させるように前記座標位置決め装置をプログラミングするステップと、
前記表面検知装置を一定の半径の円をなして移動させるように、前記関節式連結プローブ・ヘッドをプログラミングするステップと、
測定値が取得されている間、前記測定プローブが測定範囲内にあるかを決定するステップと、
前記表面検知装置がその測定値をその測定範囲内に維持するための角度に位置決めされるように、前記関節式連結ヘッドの動きを適合させるステップと、
を実行することが可能であることを特徴とする装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２０１０−５２５３５７（Ｐ２０１０−５２５３５７Ａ）
【公表日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０４８３１（Ｐ２０１０−５０４８３１）
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００８／００１４３９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１２９３０５
【国際公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（３９１００２３０６）レニショウ パブリック リミテッド カンパニー (166)
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＩＳＨＡＷ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００８／００１４３９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１２９３０５
【国際公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（３９１００２３０６）レニショウ パブリック リミテッド カンパニー (166)
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＩＳＨＡＷ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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