CN110657739B - 表面性状测定装置的控制方法 - Google Patents

表面性状测定装置的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种表面性状测定装置的控制方法，使得在自动设置时不使触针的顶端产生位移。通过相对移动机构使测定器与测定对象面在Z轴方向上进行相对移动以使测定器与测定对象面接近，探测触针的顶端是否接触到测定对象面，计算从触针的顶端接触到测定对象面起直到测定臂变为水平为止所需要的、测定器与测定对象物的在Z轴方向上的相对位移量ΔZ0，并计算在测定器与测定对象物在Z轴方向上相对移动了ΔZ0时触针的顶端所产生的X轴方向的位移量ΔX0，在通过相对移动机构使测定器与测定对象物在Z轴方向上相对移动ΔZ0来使测定臂成为水平的同时，通过相对移动机构使测定器与测定对象物在X轴方向上相对位移ΔX0。

Description

表面性状测定装置的控制方法
技术领域
本发明涉及一种表面性状测定装置的控制方法。
背景技术
已知以下的表面性状测定装置(例如专利文献1(日本特开2012-225742号公报))：通过触针对测定对象物的表面进行仿形扫描，由此对测定对象物的表面的性状(轮廓、粗糙度、波纹度等)进行测定。
图1是示出表面性状测定装置100的图。
表面性状测定装置100具备表面性状测定机200和控制装置300。
表面性状测定机200具备基座210、工作台220、相对移动机构230以及测定器270。
工作台220配置于基座210上，在工作台220的上表面载置测定对象物W。
相对移动机构230使测定器270与工作台220进行相对移动。作为相对移动机构230，具有Y轴驱动机构240、Z轴驱动机构250以及X轴驱动机构260。Y轴驱动机构240设置于基座210与工作台220之间，使工作台220向水平方向的一个方向(Y轴方向)移动。
在此，Y轴方向设为垂直于图1的纸面的方向。
Z轴驱动机构250具备竖立设置于基座210的上表面的Z柱251以及以能够在上下方向(Z轴方向)上进行升降移动的方式设置于Z柱251的Z滑块252。虽然省略Y轴驱动机构240和Z轴驱动机构250的详细的图示，但是例如也可以由具有滚珠丝杠轴以及与该滚珠丝杠轴螺纹结合的螺母构件的进给丝杠机构构成。
此外，针对Y轴驱动机构240附设有用于检测基座210与工作台220的相对位移的Y方向位置检测器241(参照图5)，针对Z轴驱动机构250附设有用于检测Z滑块252的升降量的Z方向位置检测器253(参照图5)。
X轴驱动机构260设置于Z滑块252的内部，用于使测定器270在X轴方向上移动。此外，X轴方向在图1中为纸面左右方向，即，是与工作台220的移动方向(Y轴方向)及Z滑块252的移动方向(Z轴方向)正交的方向。
图2是示出X轴驱动机构260和测定器270的结构的图。此外，在图2中，作为一例，示出用于对轮廓进行测定的测定器270。
在图2中，示出了Z滑块252的内部和测定器270的外壳276的内部。X轴驱动机构260具备导轨261、X滑块262、X方向位置检测器263以及进给机构264。
导轨261沿着X方向固定地设置，以能够在导轨261上滑动的方式设置有X滑块262。
X方向位置检测器263对X滑块262的X轴方向位置进行检测。
进给机构264具有进给丝杠轴265、电动机266以及动力传递机构267。
进给丝杠轴265与X滑块262进行螺纹结合。电动机266的旋转动力经由动力传递机构267被传递至进给丝杠轴265。X滑块262通过进给丝杠轴265的旋转而沿着X轴方向移动。
接着，对测定器270的结构进行说明。
测定器270具有与被载置于工作台220的测定对象物W的测定对象面S(图1)抵接的触针273，对触针273的微小的上下运动进行检测。
测定器270具备托架271、测定臂272、触针273、配重272B、W方向位移检测器274、测定力施加单元275以及外壳276。
托架271被垂吊支承于X滑块262，在托架271上以旋转轴272A为支点来以能够沿上下方向摆动(圆弧运动)的方式支承测定臂272。
触针273以与测定臂272的长边方向垂直的方式突出设置于测定臂272的顶端(图2中的左端)。
在此，设为触针273被朝向下方地设置。配重272B以能够进行位置调整的方式设置于测定臂272的基端侧(图2中的右端)。
W方向位移检测器274对测定臂272的由圆弧运动产生的旋转角θ进行检测。W方向位移检测器274具有：标尺274A，其具有沿着测定臂272的圆弧运动的方向弯曲而成的标尺刻度(未图示)；以及检测头274B，其与标尺274A相向地设置。标尺274A在测定臂272的基端侧以与测定臂272一体地产生位移的方式被固定于测定臂272。
另外，检测头274B通过未图示的支承构件被固定地设置于托架271。由检测头274B对测定臂272的圆弧运动进行检测，检测头274B输出与测定臂272的圆弧运动量对应的数量的脉冲信号(位移检测脉冲信号)。
当前如图2、图3那样采取用于表示测定臂272和触针273的位移的坐标轴。将水平时的测定臂272设为基准姿势(初始位置)。
将与X轴平行且穿过旋转轴272A的轴设为U轴。而且，将与Z轴平行且穿过在测定臂272处于水平时的触针273的顶端D的轴设为W轴。另外，将触针273与测定臂272的接合部设为触针273的基端Q。
W方向位移检测器274直接检测的是测定臂272的倾斜度θ。
测定臂272的长度(L)和触针273的长度(H)是已知的。(L为从测定臂272的旋转轴272A到触针273的基端Q为止的长度。)因此，通过包括测定臂272的长度(L)和检测出的测定臂272的倾斜角(θ)的换算式，来根据W方向位移检测器274的检测值θ求出触针273的基端Q的W坐标值(Qw)。
另外，通过包括测定臂272的长度(L)、触针273的长度(H)以及检测出的测定臂的倾斜角(θ)的换算式，来根据W方向位移检测器274的检测值θ求出触针273的顶端D的W坐标值(Dw)。
Qw＝-Lsinθ
Dw＝-(Lsinθ+Hcosθ)
为慎重起见，事先进行说明。
在图1至图3中例示了直线状的测定臂272以及与该直线状的测定臂272的顶端成直角地突出设置的触针273。但是，测定臂272、触针273也能够具有其它的形状。例如图4中例示的那样，存在将测定臂的一部分弯折成コ字形的情况。
在该情况下，也是将水平时的测定臂272作为基准姿势(初始位置)，将与X轴平行且穿过旋转轴272A的轴设为U轴。而且，将与Z轴平行且穿过在测定臂272处于水平时的触针273的顶端D的轴设为W轴。
此时，对于测量而言必要的点为U轴与W轴的交点，因此将U轴与W轴的交点设为点Q。
在图4的(A)的情况下，从点Q到触针273的顶端D为止的长度为H。
图4的(B)设为在使测定臂272成为基准姿势(初始位置、水平)时触针273的顶端D在U轴上。在该情况下，触针273的顶端D与点Q一致，即，H为零。
在如图4那样使用异形的测定臂的情况下，由于触针273的基端Q这个名称不适当，因此将U轴与W轴的交点称为第一主点Q。
另外，将触针273的顶端D称为第二主点D。
另外，由于触针273的长度H这个定义也不适当，因此将从第一主点Q到第二主点D(触针273的顶端D)为止的长度H称为顶端突出长度H。
另外，将从旋转轴272A到第一主点Q为止的长度L称为臂长L。
另外，W方向位移检测器274设为对测定臂272的倾斜度θ进行检测，但是也可以不是检测测定臂272的倾斜度θ，而是直接或间接地检测Qw或Dw。
如果能够直接或间接地检测Qw、Dw以及θ中的某一个，则能够根据关系式求出其余两个。
测定力施加单元275为配置在测定臂272的基端附近的音圈马达，以对测定臂272的顶端向下方向施力的方式对测定臂272施加力。
测定力施加单元275由磁体275A和音圈275B构成。磁体275A呈圆筒形状，设置在测定臂272的中途。音圈275B被配置为贯通磁体275A。音圈275B也可以被固定地设置，例如被固定于托架271。
通过该结构来实现作为施加触针273与测定对象面S之间的接触力即测定力并对该力进行调整的测定力施加单元的功能。
在以上的结构中，能够通过相对移动机构230(Y轴驱动机构240、Z轴驱动机构250、X轴驱动机构260)来使测定器270相对于测定对象物W三维地进行相对移动。而且，一边使触针273接触测定对象面S一边使测定器270沿着测定对象面S进行仿形移动。
此时的触针273的微小的上下运动作为测定臂272的摆动量而由W方向位移检测器274进行检测。由此获得测定对象面的表面性状(轮廓、微小凹凸、粗糙度、波纹度等)。
在此，测定器270的测定臂272被要求根据测定对象面S的微小的凹凸来灵敏地进行摆动。因而，不能固定地支承测定臂272。测定臂272在被旋转轴272A以能够进行摆动的方式轴支承的状态下，通过来自配重272B、测定力施加单元275的作用力以及来自测定对象面S的反作用力以微妙地取得平衡的方式被支承。在触针273没有接触测定对象面S时，测定臂272通过来自测定力施加单元275的作用力以测定臂272的顶端下降的状态进行倾斜。
接着，在图5中示出控制装置300的功能框图。
控制装置300具备接口(I/F)部310、中央控制部320、存储器330、检测电路部340、动作控制部350以及测定力控制部360。
控制装置300经由接口部310与外部的输入单元311及输出单元312连接。
作为输入单元311，除了键盘、鼠标以外，也可以是各种数据读取单元。
输出单元312除了显示装置、打印机以外，也可以是通过数据运算来求出测定对象面的形状的各种运算装置。
中央控制部320为所谓的CPU(中央处理装置)，对控制装置300整体的动作进行综合管理。存储器330为ROM或RAM，保存有各种动作控制程序，并且也成为数据输入输出时的缓冲器。
检测电路部340对来自Y方向位置检测器241、Z方向位置检测器253、X方向位置检测器263以及W方向位移检测器274的信号(例如脉冲信号)进行检测，并作为测定数据经由接口部310输出到外部。
动作控制部350对Y轴驱动机构240、Z轴驱动机构250以及X轴驱动机构260施加驱动信号，使测定器270沿着测定对象面S进行仿形移动。即，动作控制部350接受来自中央控制部320的指令，对Y轴驱动机构240、Z轴驱动机构250以及X轴驱动机构260分别输出驱动脉冲。
另外，在表面性状测定装置100中预先嵌入(编程)有自动地使Z轴驱动机构250驱动来在测定对象物W的测定开始点自动地设置触针273的功能(参照图6)。
在本说明书中，设为将该功能称为自动设置功能，设为将用于执行自动设置功能的程序称为自动设置程序。
在执行自动设置功能时，首先使触针273来到测定开始点的正上方。即，在通过Z轴驱动机构250向上拉起Z滑块252的状态下，通过X轴驱动机构260和Y轴驱动机构240的驱动来使触针273来到测定开始点的正上方。然后开始执行自动设置功能，通过Z轴驱动机构250使Z滑块252缓慢地下降，使得测定臂272成为水平。通过这样，触针273被自动设置于测定开始点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-225742号公报
发明内容
发明要解决的问题
自动设置功能虽然便利，但是存在如下的问题。
在图7中进行说明。
当通过Z轴驱动机构250使Z滑块252缓慢地下降时，触针273的顶端D与测定对象面S接触(图7中的Ps0)。
在触针273的顶端D接触到测定对象面S之后再通过Z轴驱动机构250使Z滑块252下降时，与测定臂272下降同时地，测定臂272产生以旋转轴272A为旋转中心的旋转。
由于该测定臂272的旋转运动，触针273的顶端D在与测定对象面S接触的状态下产生位移(图7中的箭头A)。
操作员大多没有预先考虑到在自动设置时触针273在测定对象面S上产生位移的情形，因此有时产生预料不到的问题。
例如图8中例示的那样，当在测定开始点的近旁存在台阶时，存在导致触针273碰撞到该台阶的风险。如果Z滑块252仍旧继续下降，则导致触针273或者测定对象物损坏。
或者，例如图9中例示的那样，如果测定对象面S的粗糙度大，则对触针273施加较大的应力。
如果在触针273的顶端D接触到测定对象面S之后由于测定臂272的旋转运动而使触针273的顶端D产生了位移，则存在测定开始点相应地发生偏移的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种在自动设置时不使触针的顶端产生位移的表面性状测定装置的控制方法。
用于解决问题的方案
本发明的表面性状测定装置的控制方法是以下的表面性状测定装置的控制方法，
所述表面性状测定装置具备：
测定器，其通过一边与测定对象物的测定对象面接触一边对所述测定对象面进行仿形扫描，来测定所述测定对象面的表面性状；以及
相对移动机构，其使所述测定器与所述测定对象物三维地进行相对移动，以使所述测定器沿着所述测定对象面进行仿形移动，
其中，所述测定器具备：
测定臂，其以旋转轴为支点来以能够进行圆弧运动的方式被支承；
触针，其设置于所述测定臂的顶端；以及
位移检测器，其对所述测定臂的由圆弧运动产生的位移进行检测，
其中，将铅直方向设为Z轴方向，将与Z轴方向正交的一个方向设为X轴方向，
在该表面性状测定装置的控制方法中，
通过所述相对移动机构使所述测定器与所述测定对象面在Z轴方向上进行相对移动以使所述测定器与所述测定对象面接近，
探测所述触针的顶端是否接触到所述测定对象面，
计算从所述触针的顶端接触到所述测定对象面起直到所述测定臂变为水平为止所需要的、所述测定器与所述测定对象物的在Z轴方向上的相对位移量ΔZ0，
计算在所述测定器与所述测定对象物在Z轴方向上相对移动了所述相对位移量ΔZ0时所述触针的顶端所产生的X轴方向的位移量ΔX0，
在通过所述相对移动机构使所述测定器与所述测定对象物在Z轴方向上相对移动所述相对位移量ΔZ0来使所述测定臂成为水平的同时，通过所述相对移动机构使所述测定器与所述测定对象物在X轴方向上相对位移所述位移量ΔX0。
另外，本发明的表面性状测定装置的控制方法是以下的表面性状测定装置的控制方法，
所述表面性状测定装置具备：
测定器，其通过一边与测定对象物的测定对象面接触一边对所述测定对象面进行仿形扫描，来测定所述测定对象面的表面性状；以及
相对移动机构，其使所述测定器与所述测定对象物三维地进行相对移动，以使所述测定器沿着所述测定对象面进行仿形移动，
其中，所述测定器具备：
测定臂，其以旋转轴为支点来以能够进行圆弧运动的方式被支承；
触针，其设置于所述测定臂的顶端；以及
位移检测器，其对所述测定臂的由圆弧运动产生的位移进行检测，
其中，将铅直方向设为Z轴方向，将与Z轴方向正交的一个方向设为X轴方向，
在该表面性状测定装置的控制方法中，
通过所述相对移动机构使所述测定器与所述测定对象面在Z轴方向上进行相对移动以使所述测定器与所述测定对象面接近，
探测所述触针的顶端是否接触到所述测定对象面，
在所述触针的顶端接触到所述测定对象面之后，使所述测定器与所述测定对象面的在Z轴方向上的相对移动继续进行规定时间，
计算在所述规定时间的期间内所述触针的顶端所产生的X轴方向的位移量ΔXG，
一边通过所述相对移动机构使所述测定器与所述测定对象物在Z轴方向上进行相对移动，一边通过所述相对移动机构使所述测定器与所述测定对象物在X轴方向上相对位移所述位移量ΔXG。
附图说明
图1是示出表面性状测定装置的图。
图2是示出X轴驱动机构和测定器的结构的图。
图3是示出测定臂的图。
图4是例示测定臂的变形例的图。
图5是控制装置的功能框图。
图6是用于说明自动设置功能的图。
图7是例示自动设置时的测定臂的运动的图。
图8是用于说明自动设置时的问题的图。
图9是用于说明自动设置时的问题的图。
图10是用于说明本发明的概要的图。
图11是用于说明本发明的概要的图。
图12是用于说明第一实施方式的流程图。
图13是用于说明第二实施方式的流程图。
图14是用于说明第三实施方式的流程图。
附图标记说明
100：表面性状测定装置；200：表面性状测定机；210：基座；220：工作台；230：相对移动机构；240：Y轴驱动机构；241：Y方向位置检测器；250：Z轴驱动机构；251：Z柱；252：Z滑块；253：Z方向位置检测器；260：X轴驱动机构；261：导轨；262：X滑块；263：X方向位置检测器；264：进给机构；265：进给丝杠轴；266：电动机；267：动力传递机构；270：测定器；271：托架；272：测定臂；272A：旋转轴；272B：配重；273：触针；274：W方向位移检测器；274A：标尺；274B：检测头；275：测定力施加单元；275A：磁体；275B：音圈；276：外壳；300：控制装置；310：接口部；311：输入单元；312：输出单元；320：中央控制部；330：存储器；340：检测电路部；350：动作控制部；360：测定力控制部。
具体实施方式
(本发明的概要说明)
在说明具体的实施例之前，首先说明本发明的概要。
首先，请参照图10。
设为用ΔZ0来表示从触针273接触测定对象面S起直到使测定臂272成为水平为止所需要的Z轴驱动机构250的驱动量。
ΔZ0与在探测出触针273接触到测定对象面S的瞬间触针273的顶端D从初始位置起下降的下降量相等(参照图10和图11)。
触针273的顶端D的位置Dw是根据由W方向位移检测器274检测出的测定臂的倾斜角θ而求出的。
此时，用Dw0来表示触针273接触到测定对象面S的瞬间的触针顶端D的位置。(在此，Dw0为负数。)于是，直到使测定臂272成为水平为止所需要的Z轴驱动机构250的驱动量ΔZ0如下。
ΔZ0＝Dw0+H
在此，H为触针273的长度。
能够通过使用触针273接触到测定对象面S的瞬间的测定臂272的倾斜角θ0和从测定臂272的旋转轴272A到第一主点Q(触针273的基端Q)为止的长度L的换算式来获得Dw0。
Dw0＝-(LsinθO+HcosθO)
此外，设ΔZ0为负数是表示Z轴驱动机构250朝向下方进行驱动。
接着，考虑X轴驱动机构260的驱动。
从触针273接触到测定对象面S起直到测定臂272成为水平为止，通过测定臂272和触针273进行旋转，使第二主点D(触针273的顶端D)产生X轴方向的位移。
首先，将通过测定臂272的旋转使第一主点Q(触针273的基端Q)产生的X轴方向的位移设为ΔQx0。
另外，将通过触针273的旋转使第二主点D(触针273的顶端D)产生的X轴方向的位移设为ΔDx0。
当根据图11的关系分别求出ΔQx0和ΔDx0并且将两者相加时，求出ΔX0。
[式1]
(式1)
ΔXO＝ΔQxO+ΔDxO
＝(L-LcosθO)+HsinθO
在此，关于触针273接触到测定对象面S的瞬间的第一主点Q(触针273的基端Q)的位置Qw0，使用触针273接触到测定对象面S的瞬间的测定臂272的倾斜角θ0和从测定臂272的旋转轴272A到第一主点Q(触针273的基端Q)为止的长度L(臂长Q)来使以下式子成立。
Qw0＝-Lsinθ0
因而，前式的ΔX0能够如下面那样变形。
[式2]
(式2)
Figure BDA0002111764000000121
此时，由于Qw0为负数，因此调整Qw0前面的符号以使ΔX0为正。
在从触针273接触测定对象面S起直到使测定臂272成为水平为止，通过Z轴驱动机构250使Z滑块252向下方移动ΔZ0。
在此期间内同时通过X轴驱动机构使测定器在X方向上移动ΔX0。即，使测定器不只在Z轴方向上移动还在X轴方向上移动，来进行自动设置。于是，如图10中例示的那样，在触针273与测定对象面S接触后，不使第二主点D(触针273的顶端D)产生位移地完成自动设置。
对本发明的实施方式进行图示，并且参照对图中的各要素标注的标记来进行说明。
(第一实施方式)
图12是用于说明本发明的第一实施方式的流程图。
该控制动作例如通过由中央控制部320执行保存在存储器330中的自动设置程序而实现。
在自动设置功能中，在触针273来到测定开始点的正上方之后，通过Z轴驱动机构250使Z滑块252缓慢地下降，从而触针273与测定对象物W接触。通过W方向位移检测器274来探测触针273与测定对象物W的接触(ST110)。
当探测出触针273与测定对象物W接触时(ST110)，在此使Z滑块252的下降暂时停止(ST120)。然后，获取此时的W方向位移检测器274的检测值θ0(ST130)。并且，使用检测值θ0计算第一主点Q(触针273的基端Q)的W坐标值Qw0和第二主点D(触针273的顶端D)的W坐标值Dw0(ST130)。
那么，在测定臂272相对于水平而言处于倾斜状态的情况下，需要使Z滑块252下降来使测定臂272成为水平。
判定测定臂272是否处于倾斜状态。
在此，设为使用第二主点D(触针273的顶端D)的W坐标值Dw0来进行测定臂272的倾斜判定。即，将测定臂272处于水平时的第二主点D(触针273的顶端D)的W坐标值表示为DwI，将第二主点D(触针273的顶端D)的W坐标值Dw0与该DwI之差设为倾斜指标值ΔDw。
ΔDw＝DwI-Dw0
即，倾斜指标值ΔDw的值相当于测定臂272的倾斜度。
在倾斜指标值ΔDw超过±1微米的情况下(ST140：否)，能够判定为测定臂272处于倾斜状态。
因而，需要再使Z滑块252下降来使测定臂272成为水平。
将直到使测定臂272成为水平为止所需要的Z滑块252的下降量设为ΔZ0。于是，如上述那样，直到使测定臂272成为水平为止所需要的Z滑块252的下降量ΔZ0为“Dw0+H”，因此设为ΔZ0＝Dw0+H(ST150)。
将在使Z滑块252下降了ΔZ0直到测定臂272变为水平时第二主点D(触针273的顶端D)产生的X轴方向的位移设为ΔX0。
如上述那样，ΔX0为ΔQx0+ΔDx0＝(L-Lcosθ0+Hsinθ0)。
当使用Qw0来表现时，ΔX0如下面那样(ST160)。
[式3]
(式3)
Figure BDA0002111764000000141
通过这样求出ΔZ0和ΔX0，因此使Z滑块252下降并且使X滑块262移动，以使测定臂272成为水平(ST170)。即，使Z滑块252下降ΔZ0并且使X滑块262移动ΔX0。于是，如图10中例示的那样，在触针273与测定对象面S接触后，不使第二主点D(触针273的顶端D)产生位移地完成自动设置。
(第二实施方式)
接着，对第二实施方式进行说明。
第二实施方式的基本结构与第一实施方式相同，但是在第二实施方式中设为一边使Z滑块下降一边根据Z滑块实际下降的量来对X滑块的移动进行补偿。
图13是用于说明第二实施方式的流程图。
在自动设置功能中，在触针273来到测定开始点的正上方之后，通过Z轴驱动机构250使Z滑块252缓慢地下降，从而触针273与测定对象物W接触。通过W方向位移检测器274来探测触针273与测定对象物W的接触(ST210)。
即使探测出触针273与测定对象物W接触(ST210)，在第二实施方式中也仍旧继续使Z滑块252下降(ST220)。
同时，如果探测出触针273与测定对象物W接触(ST210)，则获取此时的W方向位移检测器274的检测值θ0(ST230)。然后，计算第一主点Q(触针273的基端Q)的W坐标值Qw0和第二主点D(触针273的顶端D)的W坐标值Dw0。
并且，在第二实施方式中，使用检测值θ0计算ΔX0(ST230)。即，事先求出假设在从当前时间点起直到测定臂272变为水平为止使Z滑块252下降了(ΔZ0)时第二主点D(触针273的顶端D)产生的X轴方向的位移ΔX0。
判定倾斜指标值ΔDw是否超过了±1微米，在倾斜指标值ΔDw超过了±1微米的情况下(ST240：否)，判定为测定臂272处于倾斜状态。
在该情况下，需要再使Z滑块252下降来使测定臂272成为水平。因此，对规定时间(例如1秒)进行计数(ST250)。在该期间内，Z滑块252继续下降。
经过规定时间后再次获取W方向位移检测器274的检测值θ1(ST260)。然后，计算该时间点的第一主点Q(触针273的基端Q)的W坐标值Qw1和第二主点D(触针273的顶端D)的W坐标值Dw1。
并且，使用检测值θ1计算该时间点的ΔX1(ST260)。即，求出假设在从当前时间点起直到测定臂272变为水平为止使Z滑块252下降了(ΔZ1)时第二主点D(触针273的顶端D)产生的X轴方向的位移ΔX1。
那么，将前次的ΔX0与从那时起经过规定时间后的本次的ΔX1之差设为ΔXG(ST270)。
ΔXG＝ΔX0-ΔX1
该ΔXG是指由于Z滑块下降了规定时间而产生的第二主点D(触针273的顶端D)的位移。因此，在ST280中，使X滑块262位移ΔXG。
于是，通过X滑块的移动来消除由于Z滑块252下降而产生的第二主点D(触针273的顶端D)的位移，因此第二主点D(触针273的顶端D)几乎不移动。
之后，返回流程图的循环来重复进行控制循环(ST230-ST280)，直到倾斜指标值ΔDw进入到±1微米的范围为止(ST240：是)。
如果倾斜指标值ΔDw进入到±1微米的范围(ST240：是)，则使Z滑块252的下降停止(ST290)，从而自动设置完成。于是，如图10中例示的那样，在触针273与测定对象面S接触后，不使第二主点D(触针273的顶端D)产生位移地完成自动设置。
在Z轴驱动机构250和X轴驱动机构260中，驱动速度存在差异，很难单纯地使彼此的运动同步。因而，在第一实施方式的情况下，当Z轴驱动机构250的速度比X轴驱动机构260的速度快或慢时，存在第二主点D(触针273的顶端D)的位移变大的情况。关于这一点，根据本第二实施方式，每隔规定时间来重复调整周期(ST230-ST280)，因此第二主点D(触针273的顶端D)的位移不会变大。
(第三实施方式)
接着，对第三实施方式进行说明。
第三实施方式的基本结构与第二实施方式相同，但是在第三实施方式中设为在X轴驱动机构的驱动控制时提供目标位置的坐标值。
图14是用于说明第三实施方式的流程图。
在图14的流程图中，对进行与图13(第二实施方式)的流程图相同的处理的步骤标注对应的步骤编号(后两位相同，将200系列变为300系列)，并省略冗长的说明。
对与第二实施方式(图13)的不同点进行说明。
在图14的流程图中，如果使Z滑块252下降并探测出触针273与测定对象物W接触(ST310)，则获取此时的W方向位移检测器274的检测值θ0(ST330)。与此同时地，事先获取此时的X方向位置检测器263的检测值PX0(ST331)。之后仍继续使Z滑块下降，每隔规定时间求出前次的ΔX0与从那时起经过规定时间后的ΔX1之差来作为ΔXG(ST370)。
在将X滑块驱动ΔXG时，求出X轴驱动机构的目标位置Xcp。该目标位置Xcp为在ST331中已获取的PX0与所述ΔXG之和(ST371)。对X轴驱动机构提供目标位置Xcp，来使X滑块移动到目标位置Xcp(ST381)。
之后，返回流程图的循环来重复进行控制循环(ST330-ST381)，直到倾斜指标值ΔDw进入到±1微米的范围为止(ST340：是)。
如果倾斜指标值ΔDw进入到±1微米的范围(ST340：是)，则使Z滑块252的下降停止(ST390)，从而自动设置完成。于是，如图10中例示的那样，在触针273与测定对象面S接触后，不使第二主点D(触针273的顶端D)产生位移地完成自动设置。
在所述的第二实施方式中，在X滑块的驱动控制时，进行了提供与所需要的移动量ΔXG相应的驱动脉冲的相对移动。在该情况下，存在当重复控制循环(ST230-ST280)时累积误差变大的情况。关于这一点，在第三实施方式中，由于在X轴驱动机构260的驱动控制时提供了目标位置Xcp，因此X滑块的定位精度提高。
此外，本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离宗旨的范围内适当地进行变更。
在上述实施方式中，对触针被设置为朝向下方从而在自动设置时测定器从上向下地进行下降的情况进行了说明。与此相反地，也存在如下的情况：将触针朝向上方设置，从而在自动设置时，测定器从下向上地进行上升。(例如，存在对朝向下方的面进行测定的情况。)在该情况下，本发明也能够同样地应用。

Claims (4)

1.一种表面性状测定装置的控制方法，其特征在于，
所述表面性状测定装置具备：
测定器，其通过一边与测定对象物的测定对象面接触一边对所述测定对象面进行仿形扫描，来测定所述测定对象面的表面性状；以及
相对移动机构，其使所述测定器与所述测定对象物三维地进行相对移动，以使所述测定器沿着所述测定对象面进行仿形移动，
其中，所述测定器具备：
测定臂，其以旋转轴为支点来以能够进行圆弧运动的方式被支承；
触针，其设置于所述测定臂的顶端；以及
位移检测器，其对所述测定臂的由圆弧运动产生的位移进行检测，
其中，将铅直方向设为Z轴方向，将与Z轴方向正交的一个方向设为X轴方向，
在该表面性状测定装置的控制方法中，
通过所述相对移动机构使所述测定器与所述测定对象面在Z轴方向上进行相对移动以使所述测定器与所述测定对象面接近，
探测所述触针的顶端是否接触到所述测定对象面，
计算从所述触针的顶端接触到所述测定对象面起直到所述测定臂变为水平为止所需要的、所述测定器与所述测定对象物的在Z轴方向上的相对位移量ΔZ0，
计算在所述测定器与所述测定对象物在Z轴方向上相对移动了所述相对位移量ΔZ0时所述触针的顶端所产生的X轴方向的位移量ΔX0，
在通过所述相对移动机构使所述测定器与所述测定对象物在Z轴方向上相对移动所述相对位移量ΔZ0来使所述测定臂成为水平的同时，通过所述相对移动机构使所述测定器与所述测定对象物在X轴方向上相对位移所述位移量ΔX0。
2.根据权利要求1所述的表面性状测定装置的控制方法，其特征在于，
在将与X轴平行且穿过所述旋转轴的轴设为U轴、将与Z轴平行且穿过在所述测定臂处于水平时的所述触针的顶端的轴设为W轴、将U轴与W轴的交点设为第一主点Q、将所述触针的顶端设为第二主点D、将从所述第一主点Q到所述第二主点D的长度H设为顶端突出长度H、将从所述旋转轴到所述第一主点Q的长度L设为臂长L、将所述第二主点D接触到所述测定对象面时的所述第一主点Q的W坐标值设为Qw0、且将所述第二主点D接触到所述测定对象面时的所述第二主点D的W坐标值设为Dw0时，
所述相对位移量ΔZ0为Dw0+H，
通过下面的式子给出所述位移量ΔX0，
(式4)
Figure FDA0004040973570000021
3.根据权利要求1或2所述的表面性状测定装置的控制方法，其特征在于，
在探测出所述触针的顶端接触到所述测定对象面的时间点，使所述测定器与所述测定对象面的相对移动暂时停止。
4.一种表面性状测定装置的控制方法，其特征在于，
所述表面性状测定装置具备：
测定器，其通过一边与测定对象物的测定对象面接触一边对所述测定对象面进行仿形扫描，来测定所述测定对象面的表面性状；以及
相对移动机构，其使所述测定器与所述测定对象物三维地进行相对移动，以使所述测定器沿着所述测定对象面进行仿形移动，
其中，所述测定器具备：
测定臂，其以旋转轴为支点来以能够进行圆弧运动的方式被支承；
触针，其设置于所述测定臂的顶端；以及
位移检测器，其对所述测定臂的由圆弧运动产生的位移进行检测，
其中，将铅直方向设为Z轴方向，将与Z轴方向正交的一个方向设为X轴方向，
在该表面性状测定装置的控制方法中，
通过所述相对移动机构使所述测定器与所述测定对象面在Z轴方向上进行相对移动以使所述测定器与所述测定对象面接近，
探测所述触针的顶端是否接触到所述测定对象面，
在所述触针的顶端接触到所述测定对象面之后，使所述测定器与所述测定对象面的在Z轴方向上的相对移动继续进行规定时间，
计算在所述规定时间的期间内所述触针的顶端所产生的X轴方向的位移量ΔXG，
一边通过所述相对移动机构使所述测定器与所述测定对象物在Z轴方向上进行相对移动，一边通过所述相对移动机构使所述测定器与所述测定对象物在X轴方向上相对位移所述位移量ΔXG。
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