CN115605724A - 形状测量设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种能够容易地检测出在测量目标的形状测量中出现异常的原因的形状测量设备及其控制方法。本发明涉及：位移检测设备，用于检测触点的位移；相对移动机构，用于使位移检测设备相对于测量目标相对地移动，以允许触点跟踪测量目标的待测表面；位置检测传感器，用于检测位移检测设备相对于测量目标的相对位置；相机，用于捕获接触器的图像，并输出接触器的图像；以及同步控制单元，用于在相对移动机构执行相对移动的同时，允许彼此同步并重复地执行三个动作，该三个动作包括由位置检测传感器检测相对位置、由位移检测设备检测位移、以及由相机捕获图像。

Description

形状测量设备及其控制方法

技术领域

本公开的主题涉及一种通过使用触点来执行测量对象的形状测量的形状测量设备，以及用于控制该形状测量设备的方法。

背景技术

已知一种表面形状测量设备(形状测量设备)，其测量工件(待测量的对象)的表面的表面形状，例如轮廓形状和表面粗糙度。当触点与工件表面接触时，在水平方向上相对地移动触点和工件，这种表面形状测量设备允许触点跟踪工件表面，同时使用位移检测器检测由触点摆动引起的位移，并基于从位移检测器输出的位移检测信号来测量工件的表面的表面形状(参见PTL 1)。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本专利申请公开No.2017-161548

发明内容

技术问题

当通过使用表面形状测量设备测量工件的表面形状时，从位移检测器输出的位移检测信号中可能出现异常波形。在这种情况下，很难确定异常波形是由工件表面的实际形状引起的还是由外部环境因素引起的(例如，附着在工件表面的灰尘等)。

因此，可以考虑增大表面形状测量设备的测量力(将触点压在工件上的按压力)，使得测量结果受附着在工件表面的异物的影响较小。然而，增加测量力可以导致工件变形或在工件表面上产生划痕。

鉴于这种情况而做出的本公开主题的目的是提供一种能够容易地检测测量对象的形状测量异常的原因的形状测量设备及其控制方法。

问题的解决方案

一种用于实现本公开主题的目的的形状测量设备是一种用于通过使用与测量对象接触的触点进行测量对象的形状测量的形状测量设备，包括：位移检测器，被配置为检测触点的位移；相对移动机构，被配置为使位移检测器相对于测量对象相对地移动，并允许触点跟踪测量对象的待测表面；位置检测传感器，被配置为检测位移检测器相对于测量对象的相对位置；相机，被配置为对触点进行成像，并输出触点的捕获图像；以及同步控制器，被配置为在所述相对移动机构正在执行相对移动的同时，一起同步地重复执行三个动作，所述动作包括由所述位置检测传感器对所述相对位置的检测、由所述位移检测器对所述位移的检测、以及由所述相机进行的成像。

根据形状测量设备，一起同步地重复执行该三个动作，从而允许操作者相对于位移检测器的每个相对位置验证在与相对位置同步的定时处获得的捕获图像。也就是说，操作者可以验证与任何相对位置相对应的捕获图像。

在根据本公开主题的另一方面的形状测量设备中，同步控制器将用于使三个动作同步的同步信号输出到位置检测传感器、位移检测器和相机。因此，上述三个动作可以一起同步地重复执行。

根据本公开主题的另一方面的形状测量设备还包括存储控制器，存储控制器被配置为：在每次一起同步地执行该三个动作时，以相关联的方式将由位置检测传感器检测到的相对位置、由位移检测器检测到的触点的位移、以及由相机拍摄的捕获图像存储在存储单元中。因此，对于位移检测器的每个相对位置，操作者可以验证在与相对位置同步的定时处获得的捕获图像。

根据本公开主题的另一方面的形状测量设备还包括：信号发生器，被配置为生成指示所述触点在每个相对位置处的位移的位移检测信号；显示控制器，被配置为使监视器显示由所述信号发生器生成的所述位移检测信号；以及操作单元，被配置为接受指定监视器上显示的位移检测信号中的任意指定位置的指定操作，其中，显示控制器从存储单元获得与对操作单元的指定操作所指定的指定位置相对应的捕获图像，并使监视器显示该捕获图像。因此，操作者可以验证与期望的指定位置相对应的捕获图像。

在根据本公开主题的另一方面的形状测量设备中，在每次改变指定位置时，显示控制器重复地执行以下操作：从存储单元获得捕获图像，并将该捕获图像显示在监视器上。因此，操作者可以验证与期望的指定位置相对应的捕获图像。当位移检测信号中出现异常波形时，可以对该出现之前和之后拍摄的捕获图像进行验证，这可以容易地检测异常波形的原因。

根据本公开主题的另一方面的形状测量设备还包括低通滤波器，低通滤波器被配置为对由信号发生器生成的位移检测信号应用低通滤波，其中，显示控制器具有用于使显示器显示低通滤波之前和之后的位移检测信号的叠加显示模式。因此，可以从形状测量的测量结果中高度准确地去除由诸如异物之类的外部环境因素引起的错误形状，这可以进一步改进测量结果的可靠性和准确性。

根据本公开主题的另一方面的形状测量设备还包括：信号发生器，被配置为生成指示所述触点在每个相对位置处的位移的位移检测信号；异常波形检测器，被配置为从信号发生器所生成的位移检测信号中检测位移检测信号的波形异常的异常波形；以及第一异常确定单元，被配置为基于在所述存储单元中并与第一范围相对应的捕获图像，来确定形状测量中存在或不存在异常，所述第一范围被假定为由所述异常波形检测器检测到所述异常波形的相对位置的范围。因此，可以自动确定形状测量中存在或不存在异常。

在根据本公开主题的另一方面的形状测量设备中，第一异常确定单元基于捕获图像中存在或不存在异物的图像来确定形状测量中存在或不存在异常。因此，可以自动确定形状测量中存在或不存在异常。

根据本公开主题的另一方面的形状测量设备还包括再测量控制器，再测量控制器被配置为执行驱动相对移动机构并通过触点对待测表面进行再跟踪的再测量，其中，在每次第一异常确定单元确定存在异常时，再测量控制器执行再测量，并且信号发生器生成位移检测信号，并且异常波形检测器检测异常波形，并且第一异常确定单元确定形状测量中存在或不存在异常。因此，在形状测量中出现异常的情况下，可以执行再测量，这可以更准确地确定异常是由待测表面的实际形状引起的，还是由外部环境因素(异物等)引起的。

根据本公开主题的另一方面的形状测量设备还包括通知单元，通知单元被配置为：当再测量的次数超过预定的特定次数时，发出关于警告信息的通知。因此，操作者可以识别异常的出现，并迅速地执行对异常的出现因素的验证。

在根据本公开主题的另一方面的形状测量设备中，存储控制器在存储单元的缓冲存储器中临时存储包括由位置检测传感器检测到的相对位置、由位移检测器检测到的触点的位移、以及由相机拍摄的捕获图像在内的数据，并且在存储单元的数据存储中存储缓冲存储器中临时存储的数据中被第一异常确定单元确定为异常的数据。

根据本公开主题的另一方面的形状测量设备还包括第二异常确定单元，第二异常确定单元被配置为：在存储单元中存储的每个捕获图像中，确定形状测量中存在或不存在异常。因此，可以自动确定形状测量中存在或不存在异常。

在根据本公开主题的另一方面的形状测量设备中，第二异常确定单元针对存储在存储单元中的每个捕获图像，基于在捕获图像中存在或不存在异物的图像，来确定形状测量中存在或不存在异常。因此，可以自动确定形状测量中存在或不存在异常。

根据本公开主题的另一方面的形状测量设备还包括：信号发生器，被配置为生成指示所述触点在每个相对位置处的位移的位移检测信号；以及显示控制器，被配置为使监视器显示由信号发生器生成的位移检测信号，其中，显示控制器参考存储单元并检测第二范围，该第二范围是与被第二异常确定单元确定为异常的捕获图像相对应的相对位置的范围，并且显示控制器使监视器在监视器上显示的位移检测信号的波形中可识别地显示与第二范围相对应的波形区域。因此，可以向操作者通知形状测量中出现异常的第二范围的位置和范围。

根据本公开主题的另一方面的形状测量设备还包括通知单元，通知单元被配置为：当第二异常确定单元确定存在异常时，发布关于警告信息的通知。因此，操作者可以识别异常的出现，并迅速地执行对异常的出现因素的验证。

在根据本公开主题的另一方面的形状测量设备中，存储控制器在存储单元的缓冲存储器中临时存储包括由位置检测传感器检测到的相对位置、由位移检测器检测到的触点的位移、以及由相机拍摄的捕获图像在内的数据，并且在存储单元的数据存储中存储缓冲存储器中临时存储的数据中被第一异常确定单元确定为异常的数据。

在根据本公开主题的另一方面的形状测量设备中，相对移动机构使位移检测器在水平方向上相对于测量对象相对地移动。

在根据本公开主题的另一方面的形状测量设备中，在触点与具有实心圆柱形状或空心圆柱形状的测量对象的外周表面接触的同时，相对移动机构使测量对象和位移检测器围绕旋转中心相对地旋转。

一种用于实现本公开主题的目的的控制形状测量设备的方法是一种控制形状测量设备的方法，该形状测量设备包括位移检测器和相对移动机构，位移检测器包括与测量对象接触的触点，相对移动机构被配置为使位移检测器相对于测量对象相对地移动，并允许触点跟踪测量对象的待测表面，并且形状测量设备通过使用触点来执行测量对象的形状测量，该方法包括：位置检测步骤，检测位移检测器相对于测量对象的相对位置；位移检测步骤，由位移检测器检测触点的位移；成像步骤，对触点进行成像，并输出触点的捕获图像；以及同步控制步骤，在所述相对移动机构正在执行相对移动的同时，一起同步地重复执行三个动作，所述动作包括：所述位置检测步骤中的所述相对位置的检测、所述位移检测步骤中的所述位移的检测、以及所述成像步骤中的成像。

发明的有益效果

本公开的主题可以容易地检测测量对象的形状测量异常的原因。

附图说明

[图1]图1示意性地示出了根据第一实施例的表面形状测量设备。

[图2]图2是示出了根据第一实施例的控制设备的配置的框图。

[图3]图3示意性地示出了由存储控制器存储在数据存储中的保存数据。

[图4]图4是用于示出响应于指定操作而在监视器上显示捕获图像的图。

[图5]图5是用于示出响应于指定位置改变操作而在监视器上进行捕获图像的显示切换的图。

[图6]图6是示出了由表面形状测量设备进行的针对工件表面的形状测量过程的流程的流程图。

[图7]图7是示出了由表面形状测量设备显示位移检测信号和捕获图像的过程的流程的流程图。

[图8]图8是示出了根据第二实施例的表面形状测量设备的控制设备的配置的框图。

[图9]图9是用于示出根据第二实施例的在监视器上显示的位移检测信号的波形和捕获图像38的图。

[图10]图10是示出了根据第三实施例的表面形状测量设备的控制设备的配置的框图。

[图11]图11是用于示出由异常波形检测器检测异常波形的第一示例至第三示例的图。

[图12]图12是用于示出由异常确定单元确定存在或不存在表面的形状测量异常的过程的图。

[图13]图13是用于示出根据第三实施例的由通知控制器进行的关于警告信息的通知的图。

[图14]图14是示出了根据第三实施例的由表面形状测量设备进行的再测量过程和警告过程的流程的流程图。

[图15]图15是示出了根据第四实施例的表面形状测量设备的控制设备的配置的框图。

[图16]图16是用于示出根据第四实施例的由异常确定单元确定表面的形状测量中存在或不存在异常的过程的图。

[图17]图17是用于示出当异常确定单元确定存在表面形状测量异常时，在监视器上显示的位移检测信号的示例的图。

[图18]图18是用于示出根据第四实施例的由通知控制器进行的关于警告信息的通知的图。

[图19]图19示意性地示出了粗糙度测量设备。

[图20]图20是用于示出在旋转台和工件的旋转期间通过相机对触点成像实现的有益效果的图。

[图21]图21是示出了根据第三实施例的表面形状测量设备的修改示例的框图。

[图22]图22是示出了根据第四实施例的表面形状测量设备的修改示例的框图。

具体实施方式

[第一实施例]

图1示意性地示出了根据第一实施例表面形状测量设备10，其对应于本公开主题的形状测量设备。如图1所示，表面形状测量设备10测量工件W的表面Wa的形状，具体地，测量轮廓形状、表面粗糙度等。这里，工件W与本公开主题的测量对象相对应，并且表面Wa与本公开主题的待测量的表面相对应。包括在图中彼此正交的XYZ方向之中的XY方向的XY平面是与水平方向平行的平面，并且Z方向是垂直于水平方向的竖直方向。

表面形状测量设备10包括板状的测量台12、立柱14、检测器移动机构16、位置检测传感器18、位移检测器20、相机22、操作单元25、监视器27和控制设备28。

工件W设置在测量台12的上表面上；该上表面与测量台12的XY平面平行。沿Z方向延伸的立柱14设置在测量台12的上表面上。检测器移动机构16在Z方向上可自由移动地附接在立柱14上。

检测器移动机构16与本公开主题的相对移动机构相对应，并且是将保持件17保持为在X方向上可自由移动的公知的制动器。通过驱动检测器移动机构16，位移检测器20(触点34)可以相对于工件W在X方向上相对地移动。检测器移动机构16设置有位置检测传感器18。

位置检测传感器18包括例如：沿X方向(横向方向)延伸的线性标尺18a；以及读头18b，其通过诸如光学方法或磁性方法之类的各种方法中的任意一种来读取线性标尺18a。位置检测传感器18检测通过检测器移动机构16在X方向上移动的保持件17的X方向位移(位移方向和位移量)，从而检测稍后描述的位移检测器20的X方向位置(即，位移检测器20在X方向上相对于工件W的相对位置)。然后位置检测传感器18将位移检测器20的X方向位置检测结果D1输出到控制设备28。可以采用除标尺型检测器之外的公知检测器作为位置检测传感器18。

保持件17设置有位移检测器20和相机22。因此，位移检测器20由检测器移动机构16经由保持件17保持为在X方向上可自由移动。位移检测器20由立柱14经由保持件17和检测器移动机构16保持为在Z方向上位置可调整。

位移检测器20包括摆动枢轴30、臂32、触点34和位移检测传感器36。

摆动枢轴30将臂32支撑为关于平行于Y方向的旋转轴(摆动轴)可自由摆动。

臂32可自由摆动地支撑在摆动枢轴30处，并且包括沿X方向的一个指向(与立柱14相对)延伸的臂远端部32a和沿X方向的另一指向延伸的臂近端部32b。

在臂远端部32a的远端侧设置触点34(也称为触针或测量件)。触点34与表面Wa接触。臂32以摆动枢轴30为中心摆动，从而允许触点34在Z方向上位移。位移检测器20通过检测器移动机构16在X方向上移动，从而允许触点34沿X方向跟踪(扫描)表面Wa。

臂近端部32b被推动构件(未示出)在Z方向上向上推动。因此，臂远端部32a和触点34以摆动枢轴30为中心在Z方向上被向下推动。因此，触点34保持与表面Wa接触。

例如，采用线性可变差动变压器(LVDT)作为位移检测传感器36。在这种情况下，尽管未示出，但位移检测传感器36包括设置在臂近端部32b处的芯以及芯所插入的线圈。位移检测传感器36检测由于臂32和触点34的摆动产生的在Z方向上的位移(位移方向和位移量)，并将位移检测结果D2(即，位移的检测结果)输出到控制设备28。可以采用除LVDT之外的公知传感器(例如，标尺型传感器)作为位移检测传感器36。

相机22设置在保持件17处，依次对触点34的远端部分进行成像(拍摄触点34的远端部分的移动图像)，并将触点34的捕获图像38(图像数据)连续地输出到控制设备28。基于捕获图像38，可以验证存在或不存在诸如灰尘之类的异物59(参见图4)附着在表面Wa上，并且可以验证表面Wa的实际形状。

例如，键盘、鼠标、操作面板、操作按钮等被用作接受操作者的各种操作的输入的操作单元25。

可以采用诸如公知的液晶显示器之类的各种显示器中的任意一种作为监视器27。监视器27显示作为由表面形状测量设备10测量表面Wa的形状的结果的之后提到的位移检测信号D3(参见图2)、相机22的捕获图像38、各种设置画面、各种操作画面等。

控制设备28包括由各种处理器、存储器等构成的计算电路。各种处理器包括CPU(中央处理单元)、GPU(图形处理单元)、ASIC(专用集成电路)和可编程逻辑器件(例如，SPLD(简单可编程逻辑器件)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)和FPGA(现场可编程门阵列))。控制设备28的各种功能可以由一个处理器来实现，或由同类型或不同类型的处理器来实现。

图2是示出了根据第一实施例的控制设备28的配置的框图。如图2所示，如上所述的检测器移动机构16、位置检测传感器18、位移检测器20的位移检测传感器36、相机22、操作单元25、监视器27等连接到控制设备28，并且控制设备28整体控制表面形状测量设备20的每个单元的操作。控制设备28使位置检测传感器18的检测、位移检测传感器36的检测、以及相机22的成像一起同步。此外，在每次执行上述检测和成像时，控制设备28使数据存储50以相关联的方式存储由位置检测传感器18检测到的位移检测器20的X方向位置检测结果D1、由位移检测传感器36检测到的触点34的位移检测结果D2、以及由相机22拍摄的捕获图像38。

控制设备28包括驱动控制器40、同步控制器42、信号获得单元44、图像获得单元46、存储控制器48、数据存储50、信号发生器52、低通滤波器54(LPF)和显示控制器56。

驱动控制器40控制检测器移动机构16的驱动。响应于将测量开始操作输入到操作单元25中，驱动控制器40驱动检测器移动机构16，并沿X方向移动位移检测器20等。因此，触点34沿X方向跟踪表面Wa。并且，执行对表面Wa的形状测量。

在由检测器移动机构16执行位移检测器20在X方向上的移动期间，即，在由表面形状测量设备10进行表面Wa的形状测量期间(以下简称为“在表面形状测量期间”)，同步控制器42向位置检测传感器18、位移检测传感器36和相机22输出同步信号CL。同步信号CL是用于使由位置检测传感器18进行的检测、由位移检测传感器36进行的检测、以及由相机22进行的成像一起同步的信号。例如，采用时钟信号作为同步信号CL。因此，在表面形状测量期间，根据同步信号CL来一起同步地重复执行包括由位置检测传感器18对位移检测器20的X方向位置的检测、由位移检测传感器36对触点34的位移的检测、以及由相机22对触点34的成像的三个动作(以下简称为“三个动作”)。

信号获得单元44是连接到位置检测传感器18和位移检测传感器36的连接接口。在表面形状测量期间，信号获得单元44执行从位置检测传感器18获得位移检测器20的X方向位置检测结果D1，并将X方向位置检测结果D1输出到存储控制器48，以及执行从位移检测传感器36获得触点34的位移检测结果D2，并将位移检测结果D2输出到存储控制器48。

图像获得单元46是连接到相机22的连接接口。在表面形状测量期间，图像获得单元46重复执行从相机22获得捕获图像38，并将捕获图像38输出到存储控制器48。

图3示意性地示出了由存储控制器48存储在数据存储50中的保存数据51。如图3和前述图2所示，数据存储50与本公开主题的存储单元相对应，并且是能够持久地(“临时地”也是允许的)存储数据的公知的各种存储介质(存储器、存储设备等)中的任意一种。

在表面形状测量期间，存储控制器48将保存数据51存储在数据存储50中。在表面形状测量期间，保存数据51是通过以相关联的方式连续地存储通过使用同步信号CL同步的三个动作获得的X方向位置检测结果D1、位移检测结果D2和捕获图像38而获得的数据。

具体地，每次使用同步信号CL同步地执行该三个动作时，存储控制器48使数据存储50以相关联的方式存储经由信号获得单元44从位置检测传感器18和位移检测传感器36输入的X方向位置检测结果D1和位移检测结果D2、以及经由图像获得单元46从相机22输入的捕获图像38。因此，每次执行该三个动作时，X方向位置检测结果D1、位移检测结果D2和捕获图像38以相关联在一起的状态重复地存储在数据存储50中。

返回图2，信号发生器52参考数据存储50中的保存数据51、生成触点34在Z方向上相对于位移检测器20(触点34)的每个X方向位置的位移(即，指示表面Wa的表面形状的位移检测信号D3)、并将该位移检测信号D3输出到低通滤波器54。信号发生器52可以在表面形状测量期间通过从信号获得单元44直接且连续地获得X方向位置检测结果D1和位移检测结果D2来生成位移检测信号D3，并将该信号输出到低通滤波器54。

低通滤波器54基于预设的截止值，对从信号发生器52输出的位移检测信号D3应用低通滤波，并从位移检测信号D3中去除高频噪声。从低通滤波器54输出的位移检测信号D3被输入到显示控制器56。

显示控制器56使监视器27显示从低通滤波器54输入的位移检测信号D3。响应于之后提到的指定操作输入到操作单元25中，显示控制器56使监视器27显示与指定操作相对应的捕获图像38。

图4是用于示出响应于指定操作而在监视器27上显示捕获图像38的图。如图4中的符号4A所指示和前述图2所示，操作单元25接受在监视器27上显示的位移检测信号D3的波形上指定任意指定位置SP的指定操作的输入。因此，例如，当监视器27上的位移检测信号D3的波形中包括异常波形ER时，操作者可以将异常波形ER指定为指定位置SP。

如图4中的符号4B所指示，首先，基于对操作单元25的针对指定位置SP的指定操作，显示控制器56确定位移检测器20的与该指定位置SP相对应的X方向位置。接着，基于所确定的X方向位置，显示控制器56参考数据存储50，并从保存数据51中获得与该X方向位置相对应的捕获图像38。

如图4中的符号4C所指示，然后，除了位移检测信号D3之外，显示控制器56使监视器27显示从保存数据51获得的捕获图像38。因此，操作者可以验证与指定位置SP相对应的捕获图像38。本文描述的与指定位置SP相对应的捕获图像38指示由相机22与以下动作同步地拍摄的捕获图像38：位移检测器20对与指定位置SP相对应的X方向位置的检测。

当显示控制器56使监视器27将位移检测信号D3的波形和捕获图像38一起显示时，该单元使监视器27以叠加的方式在位移检测信号D3的波形上显示指示指定位置SP的光标Cu。

图5是用于示出响应于用于改变指定位置SP的操作而在监视器27上进行捕获图像38的显示切换的图。如图5中的符号5A所指示，当用于在X方向上移动光标Cu(指定位置SP)的指定位置改变操作C1被输入到操作单元25时，显示控制器56对位移检测器20的与移动的光标Cu相对应的X方向位置进行再确定。接着，如图5中的符号5B所指示，基于位移检测器20的X方向位置的再确定结果，显示控制器56从保存数据51中获得与X方向位置相对应的捕获图像38。

如图5中的符号5C所指示，然后，基于从保存数据51中获得的捕获图像38，显示控制器56更新在监视器27上显示的捕获图像38。在下文中，每次执行针对光标Cu(指定位置SP)的指定位置改变操作C1时，重复地执行位移检测器20的X方向位置的再确定、从保存数据51中获得捕获图像38、以及在监视器27上显示捕获图像38的更新。因此，操作者可以因此验证与光标Cu(指定位置SP)的期望位置相对应的捕获图像38。

每次移动光标Cu时，可以生成将在由光标Cu指示的指定位置SP之前和之后的捕获图像38耦合在一起的耦合图像(所谓的全景图像)，并且可以将该耦合图像在监视器27上显示。代替在监视器27上同时显示捕获图像38和位移检测信号D3，可以选择性地显示他们中的任何一个。

[第一实施例的操作]

图6是示出了根据本公开主题的用于控制形状测量设备的方法的由表面形状测量设备10测量工件W的表面Wa的形状的过程的流程的流程图。如图6所示，操作者将工件W设置在测量台12上，并使触点34的远端与表面Wa接触，并且随后通过操作单元25执行测量开始操作。响应于该操作，驱动控制器40驱动检测器移动机构16，并使位移检测器20在X方向上移动(步骤S1)。因此，触点34沿X方向跟踪表面Wa。

响应于测量开始操作，同步控制器42将同步信号CL输出到位置检测传感器18、位移检测传感器36和相机22(步骤S2；与本公开主题的同步控制步骤相对应)。因此，一起同步地执行三个动作，包括由位置检测传感器18对位移检测器20的X方向位置的检测(步骤S3A)、由位移检测传感器36对触点34的位移的检测(步骤S3B)以及由相机22对触点34的成像(步骤S3C)。步骤S3A与本公开主题中的位置检测步骤相对应，步骤S3B与本公开主题的位移检测步骤相对应，并且步骤S3C与本公开主题中的成像步骤相对应。

接着，由位置检测传感器18检测到的X方向位置检测结果D1和由位移检测传感器36检测到的位移检测结果D2经由信号获得单元44输入到存储控制48。由相机22拍摄的捕获图像38经由图像获得单元46输入到存储控制48。如前述图3所示，然后，存储控制器48以相关联的方式将通过一起同步的三个动作获得的X方向位置检测结果D1、位移检测结果D2和捕获图像38存储在保存数据51中(步骤S4)。

此后，重复执行从步骤S2至S4的过程，直到完成位移检测器20的移动(步骤S5)。因此，在表面形状测量期间，根据同步信号CL一起同步地重复执行三个动作，并且每次执行该三个动作时，将X方向位置检测结果D1、位移检测结果D2和捕获图像38以相关联在一起的状态重复地存储在保存数据51中。

图7是示出了由表面形状测量设备10显示位移检测信号D3和捕获图像38的过程的流程的流程图。如图7所示，在完成表面Wa的形状测量之后，操作者执行用于将位移检测信号D3显示到操作单元25的操作，并且然后信号发生器52参考保存数据51，并生成位移检测信号D3。通过低通滤波器54向位移检测信号D3应用低通滤波，并且随后，将该信号输入到显示控制器56中。显示控制器56使监视器27显示已经经过低通滤波的位移检测信号D3(步骤S10)。

在监视器27上显示位移检测信号D3之后，如前述图4所示，操作者将指定监视器27上的位移检测信号D3中的任意指定位置SP(例如，异常波形ER中的任意点)的指定操作输入到操作单元25中(步骤S11)。响应于该操作，显示控制器56确定位移检测器20的与指定位置SP相对应的X方向位置(步骤S12)，并从保存数据51中获得与该X方向位置相对应的捕获图像38(步骤S13)。

接着，显示控制器56使监视器27显示位移检测信号D3和从保存数据51中获得的捕获图像38，并以叠加的方式在位移检测信号D3的波形上显示光标Cu(步骤S14)。因此，当操作者将异常波形ER指定为指定位置SP时，基于与指定位置SP相对应的捕获图像38，操作者可以容易地确定异常波形ER的原因是由附着在表面Wa上的异物59还是表面Wa上的划痕引起的。

接着，如前述图5所示，操作者通过操作单元25执行针对光标Cu的指定位置改变操作C1，重复地执行前述步骤S12至S14的过程，从而允许监视器27显示与已经改变了位置的光标Cu的位置(指定位置SP)相对应的捕获图像38(步骤S15)。因此，操作者可以验证在异常波形ER之前和之后的捕获图像38，这可以容易地检测异常波形ER的原因。

[第一实施例的有益效果]

如上所述，根据第一实施例，在表面形状测量期间，三个动作(X方向位置的检测、触点34的位移检测和触点34的成像)一起同步地重复执行。因此，每次执行该三个动作时，可以将X方向位置检测结果D1、位移检测结果D2和捕获图像38以相关联的方式存储在保存数据51中。结果，操作者可以验证与位移检测信号D3的波形上的期望位置相对应的捕获图像38。因此，可以有效且容易地检测表面Wa的形状测量中的异常的原因。

[第二实施例]

图8是示出了根据第二实施例的表面形状测量设备10的控制设备28的配置的框图。图9是用于示出根据第二实施例的在监视器27上显示的位移检测信号D3的波形和捕获图像38的图。注意，除了在监视器27上显示位移检测信号D3的方法不同之外，根据第二实施例的表面形状测量设备10具有与第一实施例的配置基本相同的配置。因此，与第一实施例中的功能或组件相同的部分被分配相同的符号，并且省略其描述。

根据上述第一实施例的显示控制器56使监视器27显示已经经过由低通滤波器54进行的低通滤波的位移检测信号D3。在这种情况下，难以从位移检测信号D3的波形中确定由附着在表面Wa上的异物59等引起的波形的投影形状(错误形状)。

如图8和图9中的符号9A所示，第二实施例中的显示控制器56具有叠加显示模式，用于使监视器27以叠加的方式显示在由低通滤波器54进行低通滤波之前和之后的位移检测信号D3。因此，可以容易地确定上述由于低通滤波而难以确定的错误形状。

如图9中的符号9B和符号9C所示，将光标Cu(指定位置SP)设置在位移检测信号D3的波形上出现错误形状的位置处，从而允许监视器27显示其附近的捕获图像38。因此，可以更准确地识别表面Wa的形状测量中的异常的原因，这可以改进形状测量的可靠性。

[第三实施例]

图10是示出了根据第三实施例的表面形状测量设备10的控制设备28的配置的框图。根据第三实施例的表面形状测量设备10基于位移检测信号D3来确定表面Wa的形状测量中存在或不存在异常。当设备确定形状测量中存在异常时，执行表面Wa的形状的再测量。

除了控制设备28包括异常波形检测器60、异常确定单元62、再测量控制器64和通知控制器66之外，根据第三实施例的表面形状测量设备10具有与上述各实施例基本相同的配置。因此，与上述各实施例中的功能或组件相同的部分被分配相同的符号，并省略其描述。

异常波形检测器60从信号发生器52所生成的位移检测信号D3的波形中检测异常波形ER。

图11是用于示出由异常波形检测器60检测异常波形ER的第一示例至第三示例的图。

如图11中的符号XIA所示，在第一示例中，异常波形检测器60基于位移检测信号D3，根据触点34在Z方向上的位移量是大于预定的异常确定阈值ET还是容纳在正常范围NR中(低于异常确定阈值ET)来确定存在或不存在出现异常波形ER。当异常波形检测器60确定存在出现异常波形ER时，该单元将指示异常波形ER的X方向位置范围的范围信息67(与本公开主题的第一范围相对应)输出到异常确定单元62。

如图11中的符号XIB所示，在第二示例中，如果触点34在Z方向上的位移量超过异常确定阈值ET的状态持续预定时间段或更长，则异常波形检测器60基于位移检测信号D3，确定存在出现异常波形，并将关于异常波形ER的范围信息67输出到异常确定单元62。因此，防止由于位移检测信号D3中的噪声而错误地检测到出现异常波形ER的存在。

如图11中的符号XIC所示，在第三示例中，异常波形检测器60基于位移检测信号D3，计算触点34在Z方向上的位移量的移动平均线MA。当位移量距移动平均线MA的偏差超过异常确定阈值ET的状态返回到原始状态(处于异常确定阈值ET的状态)时，异常波形检测器60确定存在出现异常波形ER，并将关于异常波形ER的范围信息67输出到异常确定单元62。因此，位移检测信号D3的漂移可以从异常波形ER中确定，这可以改进异常波形检测器60的检测精度。

图12是用于示出由异常确定单元62确定表面Wa的形状测量中存在或不存在异常的过程的图。如图12所示，异常确定单元62与本公开主题的第一异常确定单元相对应，基于从异常波形检测器60输入的关于异常波形ER的范围信息67，参考保存数据51(捕获图像38)并确定表面Wa的形状测量中存在或不存在异常。

具体地，基于从异常波形检测器60输入的范围信息67，异常确定单元62从保存数据51中获得与位移检测器20的由范围信息67指示的X方向位置(范围)相对应的捕获图像38，即，与出现异常波形ER的位置相对应的捕获图像38。然后，异常确定单元62通过公知的方法(图案匹配法等)对与出现异常波形ER的位置相对应的捕获图像38应用图像分析，并基于在捕获图像38中是否包括异物59或划痕(未示出)的图像来确定表面Wa的形状测量中存在或不存在异常。

返回图10，当异常确定单元62确定形状测量中存在异常时，再测量控制器64通过驱动控制器40驱动检测器移动机构16，并使位移检测器20在X方向上移动，从而执行通过触点34沿X方向再跟踪表面Wa上的待测区域的再测量。因此，与上述各实施例类似，一起同步地重复执行前述三个动作，并且每次执行该三个动作时，以相关联的方式将X方向位置检测结果D1、位移检测结果D2和捕获图像38存储在保存数据51中。根据该实施例，对表面Wa上的待测区域的整个区域进行再测量。备选地，可以基于范围信息67，仅对待测区域中出现异常波形ER的位置进行再测量。

当再测量控制器64执行再测量时，重复地执行由信号发生器52对位移检测信号D3的生成、由异常波形检测器60对异常波形ER的检测、以及由异常确定单元62进行的确定。此后，每次异常确定单元62确定形状测量中存在异常时，在稍后描述的特定次数的范围内，重复地执行由再测量控制器64进行的再测量、由信号发生器52对位移检测信号D3的生成、由异常波形检测器60对异常波形ER的检测、以及由异常确定单元62进行的确定。

图13是用于示出根据第三实施例的由通知控制器66进行的关于警告信息68的通知的图。如图13和前述图10所示，通知控制器66连同监视器27构成本公开主题的通知单元。当由再测量控制器64执行再测量的次数超过预定的特定次数时，通知控制器66使监视器27显示指示该事实的警告信息68。因此，可以向操作者通知工件W(表面Wa)的形状测量中出现异常。代替使监视器27显示警告信息68，可以使监视器27显示警告信息68，并且该警告信息68可以通过扬声器(未示出)(与通知单元相对应)音频输出。

图14是示出了根据第三实施例的由表面形状测量设备10进行的再测量过程和警告过程的流程的流程图。步骤S1至步骤S5中的工件W的表面Wa的形状测量的流程与上述图6所示的第一实施例中的流程类似。因此，这里省略具体描述。

在完成第一次的表面Wa的形状测量之后，信号发生器52参考保存数据51并生成位移检测信号D3(步骤S21)。在完成位移检测信号D3的生成之后，如前述图11所示，异常波形检测器60检测位移检测信号D3的波形中的异常波形ER，并且当位移检测信号D3中包括异常波形ER时，该单元将范围信息67输出到异常确定单元62(步骤S22)。

接着，基于从异常波形检测器60输入的范围信息67，异常确定单元62从保存数据51中获得与出现如前述图12所示的异常波形ER的位置相对应的捕获图像38(步骤S23)。然后，异常确定单元62使用公知的图像分析方法来确定捕获图像38中是否包括异物59或划痕(未示出)的图像，因此确定表面Wa的形状测量中存在或不存在异常(步骤S24)。

当异常确定单元62确定形状测量中存在异常时(步骤S24中的“是”；步骤S25中的“否”)，再测量控制器64通过驱动控制器40驱动检测器移动机构16来执行表面Wa的形状的再测量(步骤S26)。因此，一起同步地重复执行前述三个动作，并且每次执行该三个动作时，可以以相关联的方式将X方向位置检测结果D1、位移检测结果D2和捕获图像38存储在保存数据51中。

在完成再测量之后，重复地执行步骤S21至S24的过程。当异常确定单元62确定形状测量中存在异常且再测量次数小于上述特定次数时,再次重复地执行步骤S26以及S21至S24的过程(步骤S24中的“是”；步骤S25中的“否”)。此后，重复地执行上述过程，每次异常确定单元62确定形状测量中存在异常，直到再测量的次数达到特定次数。即使在位移检测信号D3中出现由附着于表面Wa的异物59引起的错误形状时，再测量的重复执行降低了采用错误形状作为测量结果的风险。

当再测量的次数超过特定次数时，通知控制器66执行警告显示，该警告显示使监视器27显示如前述图13中所示的指示事实的警告信息68(步骤S25中的“是”；步骤S27)。因此，可以向操作者通知表面Wa的形状测量中出现异常。结果，操作者可以识别异常的出现，并且迅速地执行对异常的出现因素的验证。

如上所述，根据第三实施例，基于位移检测信号D3的波形来确定表面Wa的形状测量中存在或不存在异常，并且当形状测量中出现异常时，执行再测量，这可以更准确地确定异常是由表面Wa的实际形状引起的，还是由外部环境因素(异物59等)引起的。

[第四实施例]

图15是示出了根据第四实施例的表面形状测量设备10的控制设备28的配置的框图。上述第三实施例中的异常确定单元62基于位移检测信号D3来确定表面Wa的形状测量中存在或不存在异常。第四实施例中的异常确定单元62基于存储在保存数据51中的捕获图像38来确定形状测量中存在或不存在异常。

如图15所示，根据第四实施例的表面形状测量设备10具有与第四实施例中的表面形状测量设备10的配置基本相同的配置。因此，与上述第三实施例中的功能和组件相同的部分被分配相同的符号，并省略其描述。

图16是用于示出由第四实施例中的异常确定单元62(与本公开主题的第二异常确定单元相对应)确定表面Wa的形状测量中存在或不存在异常的过程的图。

如图16和前述图15所示，第四实施例中的异常确定单元62通过与第三实施例中类似的公知方法对存储在保存数据51中的每个捕获图像38单独地应用图像分析。具体地，异常确定单元62针对保存数据51中的每个捕获图像38，基于捕获图像38中是否包括异物59或划痕(未示出)的图像，来确定形状测量中存在或不存在异常。因此，与第四实施类似，当异常确定单元62确定形状测量中存在异常时，由再测量控制器64执行再测量。可以对表面Wa上要测量的整个区域进行再测量。备选地，可以基于稍后描述的范围信息67A，仅对待测区域中出现异常波形ER的位置进行再测量。

当异常确定单元62确定表面Wa的形状测量中存在异常时，该单元参考保存数据51，并生成指示位移检测器20的与被确定为具有形状测量异常的捕获图像38相对应的X方向位置范围的范围信息67A(与本公开主题的第二范围相对应)。异常确定单元62将范围信息67A输出到显示控制器56。

此外，当异常确定单元62确定表面Wa的形状测量中存在异常时，该单元基于上述范围信息67A，从由信号发生器52生成的位移检测信号D3中提取与范围信息67A相对应的异常波形ER的数据。此外，基于被确定为具有形状测量异常的捕获图像38的图像分析结果，异常确定单元62生成指示形状测量异常的细节(例如，异物59的附着等)的异常细节信息69。异常确定单元62生成包括范围信息67A、异常波形ER的数据、异常细节信息69、和被确定为具有形状测量异常的捕获图像38的警告信息70(参见图18)，并将警告信息70输出到通知控制器66。

图17是示出了当异常确定单元62确定表面Wa的形状测量中存在异常时，在监视器27上显示的位移检测信号D3的示例的图。如图17所示，当异常确定单元62确定形状测量中存在异常时，显示控制器56使监视器27显示位移检测信号D3。

此时，基于从异常确定单元62输入的范围信息67A，显示控制器56在要在监视器27上显示的位移检测信号D3的波形中以可识别的方式(例如，用颜色等显示)显示与范围信息67A相对应的波形区域WR。因此，可以向操作者通知形状测量中出现异常的范围信息67A的位置和范围。显示模式没有特别限制，只要波形区域WR是可识别的即可。

图18是用于示出根据第四实施例的由通知控制器66进行的关于警告信息70的通知的图。如图18所示，当异常确定单元62确定表面Wa的形状测量中存在异常时，第四实施例中的通知控制器66基于从异常确定单元62输入的警告信息70，控制显示控制器56并使监视器27显示警告信息70。因此，可以向操作者通知表面Wa的形状测量异常的出现、异常的出现位置(范围)和细节、异常波形ER、以及异常出现位置处的捕获图像38。

如上所述，根据第四实施例，基于存储在数据存储50中的捕获图像38(保存数据51)，可以确定形状测量中存在或不存在异常。因此，可以实现与第三实施例类似的有益效果。

[第五实施例]

图19示意性地示出了与本公开主题的形状测量设备相对应的圆度测量设备100。如图19所示，圆度测量设备100(包括圆柱形状测量设备)使用触点132来测量具有实心圆柱形状或空心圆柱形状的工件W的外周表面Wb(外部外周表面和内部外周表面)的圆度。注意，外周表面Wb与要测量的表面相对应。

圆度测量设备100包括测量台102、旋转台104、电机106、旋转角检测传感器108、立柱110、水平臂112、位移检测器114、相机116、操作单元118、监视器120和控制设备122。

测量台102是支撑圆度测量设备100的每个组件的支撑台(基台)。旋转台104和立柱110设置在测量台102的上表面上。电机106和旋转角检测传感器108设置在测量台102中。

工件W安装在旋转台104的上表面上。旋转台104以与Z方向平行的旋转中心RC(旋转轴)为中心可旋转地设置在测量台102上。

与本公开主题的相对移动机构相对应的电机106在稍后描述的控制设备122的控制下，使旋转台104以旋转中心RC为中心旋转。通过如上所述地旋转旋转台104，位移检测器114(触点132)可以相对于外周表面Wb沿圆周方向(以下称为工件圆周方向)相对地移动。

旋转角检测传感器108与本公开主题的位置检测传感器相对应。例如，采用旋转编码器。旋转角检测传感器108检测旋转台104的旋转角，这可以检测位移检测器114相对于外周表面Wb在工件圆周方向上的相对位置。然后，旋转角检测传感器108将旋转台104的旋转角检测结果Dθ输出到控制设备122。

立柱110设置在测量台102的在X方向上从旋转台104偏移的位置处的上表面上，并具有沿Z方向延伸的形状。立柱110经由托架(未示出)将水平臂112保持为在Z方向和X方向上可自由移动。位移检测器114附接到水平臂112的远端部分。

位移检测器114包括臂130、触点132和位移检测传感器134。臂130可自由摆动地支撑在位于位移检测器114处的与Y方向平行的枢轴上。

触点132设置在臂130的远端部分，并且与外周表面Wb接触。臂130摆动，这允许该实施例中的触点132沿图中箭头AX所指示的X方向移位。旋转台104和工件W通过电机106相对于位移检测器114相对地旋转，从而允许触点132沿工件圆周方向跟踪(扫描)外周表面Wb。

位移检测传感器134是例如与上述各实施例中的位移检测传感器36类似的线性可变差动变压器、或标尺型传感器，并且检测触点132在X方向上的位移并将位移检测结果D2输出到控制设备122。

相机116设置在水平臂112上，依次对触点132的远端部分进行成像(拍摄触点132的远端部分的移动图像)，并将触点132的捕获图像38连续地输出到控制设备122。

例如，键盘、鼠标、操作面板、操作按钮等被用作接受操作者的各种操作的输入的操作单元118。

可以采用诸如公知的液晶显示器之类的各种显示器中的任意一种作为监视器120。监视器120显示作为测量外周表面Wb的形状的结果的位移检测信号D3、相机116的捕获图像38、各种设置画面、各种操作画面等。

控制设备122整体控制圆度测量设备100的每个单元的操作。控制设备122具有与上述各实施例的控制设备28的配置基本相同的配置，并且使包括由旋转角检测传感器108进行的检测、由位移检测传感器134进行的检测、以及由相机116进行的成像在内的三个动作一起同步。此外，每次一起同步执行该三个动作时，控制设备28使数据存储50(参见图2)以相关联的方式存储由旋转角检测传感器108检测到的旋转角检测结果Dθ、由位移检测传感器134检测到的位移检测结果D2、以及由相机116拍摄的捕获图像38。

控制设备122生成触点132在X方向上相对于旋转台104的各旋转角位置的位移，即，指示外周表面Wb的表面形状(圆度)的位移检测信号D3，并使监视器120显示该信号。此外，当通过操作单元118执行指定在监视器120上显示的位移检测信号D3中的任意指定位置SP的指定操作时，控制设备122使监视器120显示与指定位置SP相对应的捕获图像38。

如上所述，第五实施例中的圆度测量设备100也一起同步地重复执行该三个动作。因此，每次执行该三个动作时，可以以相关联的方式将旋转角检测结果Dθ、位移检测结果D2和捕获图像38存储在保存数据51中。结果，实现了与所述各实施例中的有利效果类似的有利效果。与上述第二实施例类似，可以在监视器120上显示在低通滤波之前和之后的位移检测信号D3。此外，与上述第三实施例和第四实施例类似，可以确定外周表面Wb的形状测量中存在或不存在异常，并且当存在异常时，可以执行再测量、通知、警告显示等。

图20是用于示出在旋转台104和工件W的旋转期间通过相机116对触点132进行成像所实现的有益效果的图。如图20所示，如果异物59附着于外周表面Wb，异物59的图像在相对于旋转台104等的各旋转角拍摄的各捕获图像38中沿箭头AY所指示的方向移动。此时，异物59的图像在与触点132接触的位置处聚焦，并且相反地，在从触点132沿横向(Y方向)偏移的位置处失焦。异物59的图像的模糊量是参考触点132在相应横向位置处的等效模糊量。因此，基于各捕获图像38中的异物59的图像的大小(模糊量)，可以确定触点132超过异物59的位置(旋转角度)。

[修改示例]

根据上述实施例，每次执行三个动作时，将相关联在一起的X方向位置检测结果D1、位移检测结果D2和捕获图像38保存数据51重复地存储在数据存储50中。然而，本公开主题不限于此。例如，将每次执行三个动作时获得的保存数据51临时存储在缓冲存储器(例如，环形缓冲存储器等)中。可以仅将临时存储在缓冲存储器中的保存数据51的部分(例如，仅由异常确定单元62确定为具有异常的保存数据项51)选择性地存储在数据存储50中。

[修改示例1]

图21是示出了根据本公开主题的第三实施例的表面形状测量设备的修改示例的框图。图21仅示出了与表面形状测量设备10的配置元件之中的存储控制有关的内容。在以下描述中，仅描述与存储控制有关的内容，并省略对其他组件的描述。

如图21所示，根据修改示例1的表面形状测量设备10包括环形缓冲存储器200A至200C。

环形缓冲存储器200A至200C与作为本公开主题的存储单元的配置元件的缓冲存储器相对应，并且是能够以所谓的环形缓冲形式存储数据的存储介质(存储器、级等)。

环形缓冲存储器200A至200C包括n(n＞1)个保存区域A1至An。

每次执行这三个动作时，信号获得单元44将从位置检测传感器18和位移检测传感器36获得的X方向位置检测结果D1和位移检测结果D2依次存储在环形缓冲存储器200A和200B的保存区域A1至An中。

每次执行三个动作时，图像获得单元46将从相机22获得的捕获图像38依次存储在环形缓冲存储器200C的保存区域A1至An中。

在将数据项(D1、D2和38)存储在环形缓冲存储器200A至200C中的保存区域An中之后，将随后获得的数据项(D1、D2和38)存储在保存区域A1中(重写并存储)。

如上所述，将每次执行三个动作时获得的数据项(D1、D2和38)中在最近的特定时间段内的数据项存储在环形缓冲存储器200A至200C中。

信号发生器52参考临时存储在环形缓冲存储器200A和200B中的X方向位置检测结果D1和位移检测结果D2，并生成触点34在Z方向上相对于位移检测器20(触点34)的每个X方向位置的位移，即，指示表面Wa的表面形状的位移检测信号D3。

异常波形检测器60从信号发生器52所生成的位移检测信号D3的波形中检测异常波形ER。当异常波形检测器60确定存在出现异常波形ER时，该单元将指示异常波形ER的X方向位置范围的范围信息67(第一范围)输出到异常确定单元62(参见图11)。

基于从异常波形检测器60输入的范围信息67，异常确定单元(第一异常确定单元)62从环形缓冲存储器200C获得与位移检测器20的由范围信息67指示的X方向位置(范围)相对应的捕获图像38(即，与出现异常波形ER的位置相对应的捕获图像38)，并对该图像应用图像分析。当异常确定单元62确定表面Wa的形状测量中存在异常时，然后该单元参考环形缓冲存储器200A至200C，并生成指示位移检测器20的与被确定为在形状测量中具有异常的捕获图像38相对应的X方向位置的范围的范围信息67，并将该信息输出到存储控制器48。

存储控制器48在数据存储50中存储保存数据51，其中将临时存储在环形缓冲存储器200A至200C中的数据项之中的与范围信息67相对应的X方向位置检测结果D1、位移检测结果D2和捕获图像38相关联在一起。

根据修改示例1，当检测到测量对象的形状测量异常的原因时，可以最小化存储在数据存储50中的保存数据51。因此，可以降低表面形状测量设备10的成本。

[修改示例2]

图22是示出了根据本公开主题的第四实施例的表面形状测量设备的修改示例的框图。图22仅示出了与表面形状测量设备10的配置元件之中的存储控制有关的内容。在以下描述中，仅描述与存储控制有关的内容，并省略对其他组件的描述。

如图22所示，与修改示例1类似，根据修改示例2的表面形状测量设备10包括环形缓冲存储器200A至200C。X方向位置检测结果D1、位移检测结果D2和捕获图像38临时存储在该环形缓冲存储器200A至200C中。

异常确定单元(第二异常确定单元)62对临时存储在环形缓冲存储器200C中的捕获图像38应用图像分析。当异常确定单元62确定表面Wa的形状测量中存在异常时，该单元参考环形缓冲存储器200A至200C，生成指示位移检测器20的与被确定为在形状测量中具有异常的捕获图像38相对应的X方向位置的范围的范围信息67A，并将该信息输出到存储控制器48。

存储控制器48在数据存储50中存储保存数据51，其中将临时存储在环形缓冲存储器200A到200C中的数据项之中的与范围信息67A相对应的X方向位置检测结果D1、位移检测结果D2和捕获图像38相关联在一起。

根据修改示例2，当检测到测量对象的形状测量异常的原因时，可以最小化存储在数据存储50中的保存数据51。因此，可以降低表面形状测量设备10的成本。

[其他]

在上述各实施例中，数据存储50包括在控制设备28内部中。数据存储50可以与表面形状测量设备10分开设置(例如，外部服务器或数据库)。

根据上述第一实施例至第四实施例，位移检测器20在由表面形状测量设备10进行的表面Wa的形状测量期间在X方向上移动。备选地，测量台12和工件W可以在X方向上移动。也就是说，只要位移检测器20和工件W可以在X方向上相对移动，则移动方法没有特别限制。代替第五实施例中的使工件W旋转，位移检测器114可以以旋转中心RC为中心旋转。

在上述各实施例中，XY平面平行于水平平面，但也可以不平行于水平平面。

根据上述第一实施例至第四实施例，对静止型表面形状测量设备10进行了举例说明和描述。本公开主题也适用于手持型表面形状测量设备10。

在上述各实施例中，基于从同步控制器42输出的同步信号CL，使由位置检测传感器18进行的检测、由位移检测传感器36进行的检测和由相机22进行的成像一起同步。备选地，可以使位置检测传感器18、位移检测传感器36和相机22中的任何一个用作同步控制器42。在这种情况下，可以采用位置检测传感器18、位移检测传感器36和相机22中的任意一个的操作定时作为同步信号CL(触发)，其余的两个组件根据该信号操作。

在上述各实施例中，对表面形状测量设备10和圆度测量设备100进行了举例说明和描述。本公开主题也适用于通过使用与工件(测量对象)接触的触点来执行工件或要测量的各种表面中的任意一种的形状测量的各种形状测量设备。

附图标记列表

10：表面形状测量设备；12：测量台；14：立柱；16：检测器移动机构；17：保持件；18：位置检测传感器；18a：线性标尺；18b：读头；20：位移检测器；22：相机；25：操作单元；27：监视器；28：控制设备；30：摆动枢轴；32：臂；32a：臂远端部；32b：臂近端部；34：触点；36：位移检测传感器；38：捕获图像；40：驱动控制器；42：同步控制器；44：信号获得单元；46：图像获得单元；48：存储控制器；50：数据存储；51：保存数据；52：信号发生器；54：低通滤波器；56：显示控制器；59：异物；60：异常波形检测器；62：异常确定单元；64：再测量控制器；66：通知控制器；67：范围信息；67A：范围信息；68：警告信息；69：异常细节信息；70：警告信息；100：圆度测量设备；102：测量台；104：旋转台；106：电机；108：旋转角检测传感器；110：立柱；112：水平臂；114：位移检测器；116：相机；118：操作单元；120：监视器；122：控制设备；130：臂；132：触点；134：位移检测传感器；200A：环形缓冲存储器；200B：环形缓冲存储器；200C：环形缓冲存储器；C1：指定位置改变操作；CL:同步信号；Cu:光标；D1：X方向位置检测结果；D2：位移检测结果；D3：位移检测信号；Dθ：旋转角检测结果；ER：波形异常；ET：异常确定阈值；MA：移动平均线；NR：正常范围；RC：旋转中心；SP：指定位置；W：工件；WR：波形区域；Wa：表面；以及Wb：外周表面。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(补正后)一种用于通过使用触点对测量对象进行形状测量的形状测量设备，所述触点与所述测量对象接触，所述形状测量设备包括：

位移检测器，被配置为检测所述触点的位移；

相对移动机构，被配置为使位移检测器相对于测量对象相对地移动，并允许触点跟踪测量对象的待测表面；

位置检测传感器，被配置为检测所述位移检测器相对于所述测量对象的相对位置；

相机，被配置为对所述触点进行成像，并输出所述触点的捕获图像；

同步控制器，被配置为在所述相对移动机构正在执行相对移动的同时，一起同步地重复执行三个动作，所述动作包括由所述位置检测传感器对所述相对位置的检测、由所述位移检测器对所述位移的检测、以及由所述相机进行的成像；

存储控制器，被配置为在每次所述三个动作被一起同步地执行时，以相关联的方式将由所述位置检测传感器检测到的所述相对位置、由所述位移检测器检测到的所述触点的位移、以及由所述相机拍摄的所述捕获图像存储在存储单元中；

信号发生器，被配置为生成指示所述触点在每个相对位置处的位移的位移检测信号；

显示控制器，被配置为使监视器显示由所述信号发生器生成的所述位移检测信号；以及

操作单元，被配置为接受指定所述监视器上显示的所述位移检测信号中的任意指定位置的指定操作，

其中，所述显示控制器从所述存储单元获得所述捕获图像，所述捕获图像与通过对所述操作单元的所述指定操作而指定的指定位置相对应，并且所述显示控制器使所述监视器显示所述捕获图像。

2.根据权利要求1所述的形状测量设备，其中，所述同步控制器向所述位置检测传感器、所述位移检测器和所述相机输出用于使所述三个动作同步的同步信号。

3.(删除)

4.(删除)

5.(补正后)根据权利要求1或2所述的形状测量设备，其中，在每次改变所述指定位置时，所述显示控制器重复地执行以下操作：从所述存储单元获得所述捕获图像；以及在所述监视器上显示所述捕获图像。

6.(补正后)根据权利要求1、2和5中任一项所述的形状测量设备，还包括低通滤波器，所述低通滤波器被配置为对由所述信号发生器生成的所述位移检测信号应用低通滤波，

其中，所述显示控制器具有叠加显示模式，用于使所述监视器显示所述低通滤波之前和之后的所述位移检测信号。

7.(补正后)根据权利要求1、2、5和6中任一项所述的形状测量设备，还包括：

信号发生器，被配置为生成指示所述触点在每个相对位置处的位移的位移检测信号；

异常波形检测器，被配置为从所述信号发生器所生成的所述位移检测信号中检测所述位移检测信号的波形异常的异常波形；以及

第一异常确定单元，被配置为基于在所述存储单元中并与第一范围相对应的所述捕获图像，来确定所述形状测量中存在或不存在异常，所述第一范围被假定为由所述异常波形检测器检测到所述异常波形的相对位置的范围。

8.根据权利要求7所述的形状测量设备，其中，所述第一异常确定单元基于所述捕获图像中存在或不存在异物的图像，来确定所述形状测量中存在或不存在异常。

9.根据权利要求7或8所述的形状测量设备，还包括：

再测量控制器，被配置为执行再测量，所述再测量驱动所述相对移动机构并通过所述触点对所述待测表面进行再跟踪，

其中，在每次所述第一异常确定单元确定存在异常时，所述再测量控制器执行所述再测量，并且所述信号发生器生成所述位移检测信号，并且所述异常波形检测器检测所述异常波形，并且所述第一异常确定单元确定所述形状测量中存在或不存在异常。

10.根据权利要求9所述的形状测量设备，还包括通知单元，所述通知单元被配置为：当再测量的次数超过预定的特定次数时，发出关于警告信息的通知。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的形状测量设备，其中，所述存储控制器在所述存储单元的缓冲存储器中临时存储数据，所述数据包括由所述位置检测传感器检测到的所述相对位置、由所述位移检测器检测到的所述触点的位移、以及由所述相机拍摄的所述捕获图像，并且所述存储控制器在所述存储单元的数据存储中存储所述缓冲存储器中临时存储的数据中被所述第一异常确定单元确定为异常的数据。

12.(补正后)一种通过使用触点对测量对象进行形状测量的形状测量设备，所述触点与所述测量对象接触，所述形状测量设备包括：

位移检测器，被配置为检测所述触点的位移；

相对移动机构，被配置为使所述位移检测器相对于所述测量对象相对地移动，并允许所述触点跟踪所述测量对象的待测表面；

位置检测传感器，被配置为检测所述位移检测器相对于所述测量对象的相对位置；

相机，被配置为对所述触点进行成像，并输出所述触点的捕获图像；

同步控制器，被配置为在所述相对移动机构正在执行相对移动的同时，一起同步地执行三个动作，所述动作包括由所述位置检测传感器对所述相对位置的检测、由所述位移检测器对所述位移的检测、以及由所述相机进行的成像；

存储控制器，被配置为在每次所述三个动作被一起同步地执行时，以相关联的方式将由所述位置检测传感器检测到的所述相对位置、由所述位移检测器检测到的所述触点的位移、以及由所述相机拍摄的所述捕获图像存储在存储单元中；

异常确定单元，被配置为在所述存储单元中存储的每个捕获图像中确定所述形状测量中存在或不存在异常；

信号发生器，被配置为生成指示所述触点在每个相对位置处的位移的位移检测信号；以及

显示控制器，被配置为使监视器显示由所述信号发生器生成的所述位移检测信号，

其中，所述显示控制器参考所述存储单元并检测范围，所述范围是与被所述异常确定单元确定为异常的所述捕获图像相对应的相对位置的范围，并且所述显示控制器使所述监视器在所述监视器上显示的所述位移检测信号的波形中可识别地显示与所述相对位置的所述范围相对应的波形区域。

13.(补正后)根据权利要求12所述的形状测量设备，其中，所述异常确定单元针对所述存储单元中存储的每个捕获图像，基于在所述捕获图像中存在或不存在异物的图像，来确定所述形状测量中存在或不存在异常。

14.(删除)

15.(补正后)根据权利要求12或13所述的形状测量设备，还包括通知单元，所述通知单元被配置为：当所述异常确定单元确定存在异常时，发布关于警告信息的通知。

16.(补正后)根据权利要求12、13和15中任一项所述的形状测量设备，其中，所述存储控制器在所述存储单元的缓冲存储器中临时存储数据，所述数据包括由所述位置检测传感器检测到的所述相对位置、由所述位移检测器检测到的所述触点的位移、以及由所述相机拍摄的所述捕获图像，并且所述存储控制器在所述存储单元的数据存储中存储所述缓冲存储器中临时存储的数据中被所述异常确定单元确定为异常的数据。

17.(补正后)根据权利要求1、2、5至13、15和16中任一项所述的形状测量设备，其中，所述相对移动机构使所述位移检测器在水平方向上相对于所述测量对象相对地移动。

18.(补正后)根据权利要求1、2、5至13、15和16中任一项所述的形状测量设备，其中，在所述触点与所述测量对象的外周表面接触的同时，所述相对移动机构使所述测量对象和所述位移检测器围绕旋转中心相对地旋转，所述测量对象具有实心圆柱形状或空心圆柱形状。

19.(补正后)一种控制形状测量设备的方法，所述形状测量设备包括位移检测器和相对移动机构，所述位移检测器包括与测量对象接触的触点，所述相对移动机构被配置为使所述位移检测器相对于所述测量对象相对地移动，并允许所述触点跟踪所述测量对象的待测表面，并且所述形状测量设备通过使用所述触点来执行所述测量对象的形状测量，所述方法包括：

位置检测步骤，检测所述位移检测器相对于所述测量对象的相对位置；

位移检测步骤，由所述位移检测器检测所述触点的位移；

成像步骤，对所述触点进行成像，并输出所述触点的捕获图像；

同步控制步骤，在所述相对移动机构正在执行相对移动的同时，一起同步地重复执行三个动作，所述动作包括：所述位置检测步骤中对所述相对位置的检测、所述位移检测步骤中对所述位移的检测、以及所述成像步骤中的成像；

存储控制步骤，在每次所述三个动作被一起同步地执行时，以相关联的方式将由所述位置检测传感器检测到的所述相对位置、由所述位移检测器检测到的所述触点的位移、以及由所述相机拍摄的所述捕获图像存储在存储单元中；

信号生成步骤，生成指示所述触点在每个相对位置处的位移的位移检测信号；

第一显示控制步骤，使监视器显示在所述信号生成步骤中生成的所述位移检测信号；以及

操作步骤，接受指定所述监视器上显示的所述位移检测信号中的任意指定位置的指定操作；以及

第二显示控制步骤，从所述存储单元获得所述捕获图像，所述捕获图像与通过所述操作步骤中的所述指定操作而指定的指定位置相对应，并且使所述监视器显示所述捕获图像。

20.(追加)一种控制形状测量设备的方法，所述形状测量设备包括位移检测器和相对移动机构，所述位移检测器包括与测量对象接触的触点，所述相对移动机构被配置为使所述位移检测器相对于所述测量对象相对地移动，并允许所述触点跟踪所述测量对象的待测表面，并且所述形状测量设备通过使用所述触点来执行所述测量对象的形状测量，所述方法包括：

位置检测步骤，检测所述位移检测器相对于所述测量对象的相对位置；

位移检测步骤，由所述位移检测器检测所述触点的位移；

成像步骤，对所述触点进行成像，并输出所述触点的捕获图像；

同步控制步骤，在所述相对移动机构正在执行相对移动的同时，一起同步地执行三个动作，所述动作包括由所述位置检测步骤中对所述相对位置的检测、所述位移检测步骤中对所述位移的检测、以及所述成像步骤中的成像；

存储控制步骤，在每次所述三个动作被一起同步地执行时，以相关联的方式将所述位置检测步骤中检测到的所述相对位置、由所述位移检测器检测到的所述触点的位移、以及所述成像步骤中拍摄的所述捕获图像存储在存储单元中；

异常确定步骤，在所述存储单元中存储的每个捕获图像中确定所述形状测量中存在或不存在异常；

信号生成步骤，生成指示所述触点在每个相对位置处的位移的位移检测信号；

第一显示控制步骤，使监视器显示所述信号生成步骤中生成的所述位移检测信号，以及

第二显示控制步骤，参考所述存储单元并检测范围，所述范围是与在所述异常确定步骤中被确定为异常的所述捕获图像相对应的相对位置的范围，并且使所述监视器在所述监视器上显示的所述位移检测信号的波形中可识别地显示与所述相对位置的所述范围相对应的波形区域。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

关于权利要求1，通过追加权利要求3以及4中记载的特征，从而明确了与国际调查报告中引用的对比文件的区别点。

关于权利要求12，通过追加权利要求1、3以及14中记载的特征，从而明确了与国际调查报告中引用的对比文件的区别点。

伴随着权利要求1的修改，删除了原权利要求3以及4，伴随着权利要求12的修改，删除了原权利要求14。基于此，修改了权利要求5～7、以及权利要求15～18引用的权利要求的编号。

关于权利要求19，通过追加权利要求3以及4中记载的特征，从而明确了与国际调查报告中引用的对比文件的区别点。

关于权利要求20，是基于权利要求3、12、14以及19中记载的特征而追加的。

Claims (19)

1.一种用于通过使用触点对测量对象进行形状测量的形状测量设备，所述触点与所述测量对象接触，所述形状测量设备包括：

位移检测器，被配置为检测所述触点的位移；

相对移动机构，被配置为使所述位移检测器相对于所述测量对象相对地移动，并允许所述触点跟踪所述测量对象的待测表面；

位置检测传感器，被配置为检测所述位移检测器相对于所述测量对象的相对位置；

相机，被配置为对所述触点进行成像，并输出所述触点的捕获图像；以及

同步控制器，被配置为在所述相对移动机构正在执行相对移动的同时，一起同步地重复执行三个动作，所述动作包括由所述位置检测传感器对所述相对位置的检测、由所述位移检测器对所述位移的检测、以及由所述相机进行的成像。

2.根据权利要求1所述的形状测量设备，其中，所述同步控制器向所述位置检测传感器、所述位移检测器和所述相机输出用于使所述三个动作同步的同步信号。

3.根据权利要求1或2所述的形状测量设备，还包括存储控制器，所述存储控制器被配置为：在每次所述三个动作被一起同步地执行时，以相关联的方式将由所述位置检测传感器检测到的所述相对位置、由所述位移检测器检测到的所述触点的位移、以及由所述相机拍摄的所述捕获图像存储在存储单元中。

4.根据权利要求3所述的形状测量设备，还包括：

信号发生器，被配置为生成指示所述触点在每个相对位置处的位移的位移检测信号；

显示控制器，被配置为使监视器显示由所述信号发生器生成的所述位移检测信号；以及

操作单元，被配置为接受指定所述监视器上显示的所述位移检测信号中的任意指定位置的指定操作，

其中，所述显示控制器从所述存储单元获得所述捕获图像，所述捕获图像与通过对所述操作单元的所述指定操作而指定的指定位置相对应，并且所述显示控制器使所述监视器显示所述捕获图像。

5.根据权利要求4所述的形状测量设备，其中，在每次改变所述指定位置时，所述显示控制器重复地执行以下操作：从所述存储单元获得所述捕获图像；以及在所述监视器上显示所述捕获图像。

6.根据权利要求4或5所述的形状测量设备，还包括低通滤波器，所述低通滤波器被配置为对由所述信号发生器生成的所述位移检测信号应用低通滤波，

其中，所述显示控制器具有叠加显示模式，用于使所述监视器显示所述低通滤波之前和之后的所述位移检测信号。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的形状测量设备，还包括：

信号发生器，被配置为生成指示所述触点在每个相对位置处的位移的位移检测信号；

异常波形检测器，被配置为从所述信号发生器所生成的所述位移检测信号中检测所述位移检测信号的波形异常的异常波形；以及

第一异常确定单元，被配置为基于在所述存储单元中并与第一范围相对应的所述捕获图像，来确定所述形状测量中存在或不存在异常，所述第一范围被假定为由所述异常波形检测器检测到所述异常波形的相对位置的范围。

8.根据权利要求7所述的形状测量设备，其中，所述第一异常确定单元基于所述捕获图像中存在或不存在异物的图像，来确定所述形状测量中存在或不存在异常。

9.根据权利要求7或8所述的形状测量设备，还包括：

再测量控制器，被配置为执行再测量，所述再测量驱动所述相对移动机构并通过所述触点对所述待测表面进行再跟踪，

其中，在每次所述第一异常确定单元确定存在异常时，所述再测量控制器执行所述再测量，并且所述信号发生器生成所述位移检测信号，并且所述异常波形检测器检测所述异常波形，并且所述第一异常确定单元确定所述形状测量中存在或不存在异常。

10.根据权利要求9所述的形状测量设备，还包括通知单元，所述通知单元被配置为：当再测量的次数超过预定的特定次数时，发出关于警告信息的通知。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的形状测量设备，其中，所述存储控制器在所述存储单元的缓冲存储器中临时存储数据，所述数据包括由所述位置检测传感器检测到的所述相对位置、由所述位移检测器检测到的所述触点的位移、以及由所述相机拍摄的所述捕获图像，并且所述存储控制器在所述存储单元的数据存储中存储所述缓冲存储器中临时存储的数据中被所述第一异常确定单元确定为异常的数据。

12.根据权利要求3至6中任一项所述的形状测量设备，还包括第二异常确定单元，所述第二异常确定单元被配置为：在所述存储单元中存储的每个捕获图像中确定所述形状测量中存在或不存在异常。

13.根据权利要求12所述的形状测量设备，其中，所述第二异常确定单元针对所述存储单元中存储的每个捕获图像，基于在所述捕获图像中存在或不存在异物的图像，来确定所述形状测量中存在或不存在异常。

14.根据权利要求12或13所述的形状测量设备，还包括：

信号发生器，被配置为生成指示所述触点在每个相对位置处的位移的位移检测信号；以及

显示控制器，被配置为使监视器显示由所述信号发生器生成的所述位移检测信号，

其中，所述显示控制器参考所述存储单元并检测第二范围，所述第二范围是与被所述第二异常确定单元确定为异常的所述捕获图像相对应的相对位置的范围，并且所述显示控制器使所述监视器在所述监视器上显示的所述位移检测信号的波形中可识别地显示与所述第二范围相对应的波形区域。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的形状测量设备，还包括通知单元，所述通知单元被配置为：当所述第二异常确定单元确定存在异常时，发布关于警告信息的通知。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的形状测量设备，其中，所述存储控制器在所述存储单元的缓冲存储器中临时存储数据，所述数据包括由所述位置检测传感器检测到的所述相对位置、由所述位移检测器检测到的所述触点的位移、以及由所述相机拍摄的所述捕获图像，并且所述存储控制器在所述存储单元的数据存储中存储所述缓冲存储器中临时存储的数据中被所述第二异常确定单元确定为异常的数据。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的形状测量设备，其中，所述相对移动机构使所述位移检测器在水平方向上相对于所述测量对象相对地移动。

18.根据权利要求1至16中任一项所述的形状测量设备，其中，在所述触点与所述测量对象的外周表面接触的同时，所述相对移动机构使所述测量对象和所述位移检测器围绕旋转中心相对地旋转，所述测量对象具有实心圆柱形状或空心圆柱形状。

19.一种控制形状测量设备的方法，所述形状测量设备包括位移检测器和相对移动机构，所述位移检测器包括与测量对象接触的触点，所述相对移动机构被配置为使所述位移检测器相对于所述测量对象相对地移动，并允许所述触点跟踪所述测量对象的待测表面，并且所述形状测量设备通过使用所述触点来执行所述测量对象的形状测量，所述方法包括：

位置检测步骤，检测所述位移检测器相对于所述测量对象的相对位置；

位移检测步骤，由所述位移检测器检测所述触点的位移；

成像步骤，对所述触点进行成像，并输出所述触点的捕获图像；以及

同步控制步骤，在所述相对移动机构正在执行相对移动的同时，一起同步地重复执行三个动作，所述动作包括：所述位置检测步骤中对所述相对位置的检测、所述位移检测步骤中对所述位移的检测、以及所述成像步骤中的成像。

Images