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三次元測定機のプローブキャリブレーションについて

発行：エスオーエル株式会社
https://www.sol-j.co.jp/

連載「測定の新常識！？SOLがお伝えするノウハウ！」
2023年6月14日号　VOL.141

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営業技術グループの長谷川です。

最近、ジム通いを再開しました。

元々身体を鍛えるのが好きで、ベンチプレスで持ち上げられる
ウェイトが増していく度に、達成感と高揚感を得ていたのですが、
昨年当社に転職したタイミングで、何となく通うのを止めていました。
（当時はコロナ流行の真っ只中であったことも要因です。）

ですが、先月末にヘルスメーターを購入したことを契機に
ジム通いを焦って再開し始めました。

出張先の美味しいものを何も考えずに
食べ続けていたことが災いしたようです。
もう食べても食べても太らなかった学生時代とは違うということを、
いい加減に理解しろと何者かに言われているようでした。

ジムへ行くまでの過程は大変億劫なものですが、
いざ通い始めるとやはり楽しいです。
適度な運動が身体に良いのは勿論ですが、
気持ちもポジティブになり精神衛生上も良いです。

また、今回は体重（体脂肪）をどこまで落とすとか、
ベンチプレスを何kg上げるとか、
定量的な目標があるので、より継続しやすいです。

まずは2カ月以内にベンチプレス100kg×1回を目標にして、
頑張ってみようと思います。


さて、本題に入ります。

今回は三次元測定機のプローブキャリブレーションについてお話します。

Werth社のマルチセンサ式三次元測定機（ScopeCheck, VideoCheck）は、
複雑な形状であっても、複数のプローブを使用して、
対象となるサンプルを脱着し直すことなく、
図面指定の測定箇所を測定し切ることが可能です。

例えば、画像処理（カメラ）センサーや接触式センサーでは輪郭を、
レーザープローブ(WLP)では曲面を、
ファイバープローブ(WFP)では微細な穴を・・・

といった具合に、形状に合わせた最適なプローブを使用することにより、
高い精度で且つ効率的な寸法測定が実現できます。

ただし、複数のプローブを使用するにあたり、
基準となるセンサーと、その他のセンサーが機械座標上でどれだけ
オフセットしているかを測定し、その値を補正する必要があります。

このオフセット量にズレがある場合、下位センサーの測定結果は
ズレに応じた系統誤差が上乗せされます。

ここで、ズレがそのまま誤差になるわけではありません。
参照する機械座標がずれると、
本来係るべき空間の補正値を参照しなくなるため
発生する運動誤差と補正値がかみ合わない分、
ズレ量以上の誤差が発生する恐れがあります。

　　三次元測定機には、
　　位置決め誤差、真直度誤差、回転誤差、直角度誤差といった
　　運動誤差が乗りますので、
　　これらを校正機関によって値付けされた原器を使用して
　　真値との差を明らかにします。
　　その結果から補正値を計算し、ソフトウェアで
　　各機械座標に対応した補正値を入力していきます。

　　これにより、ステージ上のどこで測定しても
　　要求精度を満足した寸法測定が可能になります。

センサー間のオフセット量は、
物理的なセンサーの脱着時には勿論変動しますし、
そうでなくとも温度変化による伸び縮み等の要因により、
若干変動します。

これらの背景から、日常的にセンサー間のオフセットを
キャリブレーションすることを推奨しております。

ここまで読むと
「手間がかかりそうだな」といった感想が浮かびそうですが、
計測ソフトウェア標準のプログラムを使用することで、
ユーザーの手で簡単にキャリブレーションすることが可能です。

手順はシンプルで、
キャリブレーションしたいセンサーを選択し、
基準となるセンサ（通常はカメラセンサーの最大倍率）と
キャリブレーションするセンサーで
校正された基準球を測定するだけです。

測定後に結果が表示されますので、
異常値がないかをチェックし、問題なければ保存を実行します。
（異常値が出ないよう、基準球や接触式センサは定期的な清掃をお勧めします。）
これだけで最新のオフセット量が反映されます。

　　対象が接触式センサーの場合、測定子（チップ）の半径も
　　同時にキャリブレーションします。
　　プロービング時の補正に使用される大変重要な値です。

また、基準球をステージのどこかに
固定で設置することが可能であれば、これを動かさない限り、
初めてのキャリブレーション以降は自動で実行可能です。

いかなる装置であっても、
センサーの誤差は必ず発生し、日々その値は変動します。
Werth社の測定機は精度を維持するためのキャリブレーション作業を、
ユーザーの手で簡単に行えるのが一つの強みであると考えております。

今回の記事をお読みいただき、
Werth社の三次元測定機に少しでも興味を持っていただければ幸いです。


それでは、今回はここまで。
お読みいただきありがとうございました。


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M.H