パラレルメカニズムを用いた高速·高精度3次元座標計測システム（フレーム変形補正とボールプレートを用いた校正）

摘要

機械部品の立体的な寸法や形状の高精度な測定するために直交座標形の三次元座標測定機（Coordinate Measuring Machaine: CMM）が多く用いられている．直交座標形CMM は各運動軸の移動方向と測定座標系の方向が一致しているためプローブ先端の測定座標値が容易に求められるという利点があるが，以下のような問題点がある．·アッベの原理を満たしていない·各移動軸の運動誤差が蓄積される·はり構造のため剛性が低く，たわみが生じやすいこのような問題点を解決するためパラレルメカニズム形CMMが提案されている．しかし機構の製作·組立て時に発生する誤差や，機構の自重や重心移動により生じるたわみ，室温変動などの測定環境の変化による各部材の変形などによって高精度な測定を行うのは困難である．そこで，本研究ではボールプレートの測定を用いた機構パラメータの推定をし校正を行う．ボールプレートは三次元的な位置誤差を短時間に効率よく測定することができ，タッチプローブに関するパラメータの校正も同時に行える．フレームの熱的変形や弾性変形は繰り返し性のない誤差であり，機構パラメータの校正では取り除くことができないのでベースプラットフォームの大きさと移動，姿勢変化を測定することにより補正を行う． また，従来の校正では繰り返し計算によって更新されたパラメータを最小二乗法におけるヤコビ行列の再計算のみに反映させるものであったが，本研究では更新されたパラメータが繰り返し計算毎にフレーム変形補正を含hだすべての運動学計算に反映されるように変更した．