CN1831472A - 非球面工件的水平测定方法及程序 - Google Patents

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Abstract

一种非球面工件的水平测定方法，对载置于倾斜校正台上的非球面工件进行水平测定，其特征在于，其包括以下的步骤：三维测量包含非球面工件的极值的面的步骤；从所求出的三维测量值求出二次曲面，将其极值作为临时的极值而求出的步骤；以所求出的临时的极值为中心从其周围得到大于或等于三点的三维测量值的步骤；根据得到的大于或等于三点的三维测量值求出规定的平面的步骤；调整所述倾斜校正台以使所求出的平面水平的步骤。

Description

非球面工件的水平测定方法及程序
技术领域
本发明涉及适用于具有倾斜校正台的轮廓形状测量器等，进行非球面工件水平测定的方法及程序。
背景技术
以往，作为测量非球面透镜这样的非球面形状的面形状测量装置，公知有以下的装置。即，通过形成规定角度的第1转动装置和第2转动装置使光学测量探头转动，而可使测量探头的光轴与被测量面的所有的法线方向一致，即使是复杂的非球面也可高精度地测量面形状的面形状测量装置(日本专利公开11-211426，文献1)。
另外，在由接触头扫描被测量面而测量被测量面的表面性状的表面性状测量装置中，为进行圆筒形状或圆锥形状等的找中心，公知有设置在测量台上的倾斜调整装置的技术(日本专利公开2000-266534，文献2a，USP6,745,616，文献2b)。
但是，上述文献1中所公开的装置，需要使测量探头以具有规定角度的2个轴为中心转动，因此存在装置规模变大的问题。另外，在文献2中，并没有公开对于设计值未知的非球面工件进行水平测定的适当的方法。即，文献2中所公开的装置，例如对设置工件的台上进行测量而进行水平测定，但工件与台的关系是不清楚的。也就是说，不能总是排除由于工件的安装误差而产生的影响。
发明内容
本发明的第一方案所涉及的非球面工件的水平测定方法，对载置于倾斜校正台上的非球面工件进行水平测定，其特征在于，其包括以下的步骤：三维测量包含非球面工件的极值的面的步骤；从所求出的三维测量值求出二次曲面，将其极值作为临时的极值而求出的步骤；以所求出的临时的极值为中心从其周围得到大于或等于三点的三维测量值的步骤；根据得到的大于或等于三点的三维测量值求出规定的平面的步骤；调整所述倾斜校正台以使所求出的平面水平的步骤。
本发明的另一方案所涉及的非球面工件的水平测定方法，对载置于倾斜校正台上的非球面工件进行水平测定，其特征在于，其包括以下的步骤：三维测量包含非球面工件的极值的面的步骤；从所求出的三维测量值求出二次曲面，将其极值作为临时的极值而求出的步骤；以所求出的临时的极值为中心从其周围得到大于或等于三点的三维测量值的步骤；利用得到的大于或等于三点的三维测量值求出规定的平面的步骤；判定所述求出的平面与水平面的误差是否在规定的范围内，如果误差在规定范围内则结束处理的步骤，如果所述误差在规定范围外，则调整所述倾斜校正台以使所述求出的平面水平，并使所述非球面工件返回到三维测量步骤，重复上述步骤直至所述误差进入到规定范围内。
本发明的另一方案所涉及的非球面工件的水平测定程序，对载置于倾斜校正台上的非球面工件进行水平测定，其特征在于，其在计算机中进行以下的步骤：三维测量包含非球面工件的极值的面的步骤；从所求出的三维测量值求出二次曲面，将其极值作为临时的极值而求出的步骤；以所求出的临时的极值为中心从其周围得到大于或等于三点的三维测量值的步骤；利用得到的大于或等于三点的三维测量值求出规定的平面的步骤；调整所述倾斜校正台以使所求出的平面水平的步骤。
附图说明
图1是表示本发明的一实施例的轮廓形状测量仪的结构的外观立体图；
图2是表示由同一测量仪进行非球面工件的水平测定处理的流程图；
图3是进行同一水平测定的非球面工件的立体图；
图4是说明同一水平测定处理的内容的工件平面图；
图5是说明同一水平测定处理的内容的工件平面图；
图6是说明同一水平测定处理的内容的工件平面图；
图7是说明同一水平测定处理的内容的工件侧面图；
图8是说明同一水平测定处理的内容的工件侧面图；
图9是表示本发明的另一实施例的非球面工件水平测定处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施例进行说明。
图1是本发明的第一实施例的形状测量仪100的外观立体图。另外，在该例中，形状测量仪使用轮廓形状测量仪，但也可以使用三维测量仪或非接触图像测量仪等其它的形状测量器。
在载置装置100的主要部分的台1上，设有用于载置工件2的工件载置台3。工件载置台3由基板4与移动台5构成，该移动台5在该基板4上向图中X方向(左右方向)移动，并且，使工件2向图中Y方向(与纸面垂直的方向)移动。另外，移动台5成为具有可将工件2的载置面调整到任意姿态的附带倾斜调整功能的台。在台1上固定有沿垂直方向延伸的立柱6，该立柱6上安装有可上下移动的滑块7。滑块7上安装有触针臂8。通过操作桌10的操作将触针臂8在水平(X)方向驱动，由设置在其前端的触针9探测工件2的表面，可将X轴方向的各位置上的表面高度Z作为测量数据而求出。另外，通过由移动台5使工件2向Y轴方向移动可转换向X轴方向延伸的扫描线。
将测量数据存储于计算机200中，供形状分析使用。当工件2为非球面工件时，在该形状分析之前进行非球面工件的水平测定处理。计算机200通过规定的非球面工件的水平测定程序，进行如图2所示的处理。
首先，进行三维测量(S1)。该实施例所测量的非球面工件例如为如图3所示的在距顶点等距离的位置上的倾斜均匀的工件2。在轮廓形状测量仪的情况下，如图4所示，将这样的非球面工件2的表面，通过沿向Y轴方向的每个间隔规定距离的多条扫描线L1、L2、L3......进行扫描，采样各点的Z方向的高度并且取得该值而作为三维测量数据。
下面，从取得的三维测量数据求二次曲面，如图4所示，作为临时的峰值点(或谷值点)P0求该二次曲面的极值(S2)。即，在该阶段中，由于还没有进行工件2的水平测定，所以P0一直作为临时的峰值。
接下来，如图5所示，以临时的峰值点P0为中心，测量大于或等于三点的半径r的圆周上的点(S3)。该例中，测量四点P1、P2、P3、P4。最好尽量均匀地选择四点。另外，虽然测量点P1～P4需要使触针9逐点移动而测量，但并不是逐点测量测量点，也可以如图6所示，夹着临时的峰值点P0在从峰值点P0分别向Y方向只离开距离d的位置设定互相平行的扫描线L4、L5，将这些扫描线L4、L5与半径为r的圆的交点P5、P6、P7、P8分别作为测量点而求出。
下面，如图7所示，从所求出的大于或等于三点的测量点决定平面Sa(S4)。在测量点为三点时，平面Sa被单一地决定，在为四点时，平面例如成为最小二乘平面。根据其法线方向与基准轴(Z轴)方向的误差是否在规定范围内(例如±1°)判定是否将所求出的平面Sa看作大致水平面(S5)。如果所求出的平面Sa看作大致水平面，则将临时的峰值P0作为真正的峰值P0′进而进行曲面的解析处理，若不被看作水平面时，则如图8所示，对附带倾斜校正功能的移动台5进行倾斜校正，为使平面Sa成为大致水平面(S2)而对工件2进行倾斜校正(S6)。由此，由于峰值P0也向P0′移动，所以再次重复始于步骤S1的处理。对其反复进行直至在步骤5能看作大致水平面为止，非球面工件2的水平测定结束。
图9是表示本发明的另一实施例的工件水平测定处理的流程图。
在该实施例中，若在步骤4中平面被决定，则求出平面与水平面的误差(S15)，只利用所求出的误差控制倾斜校正台而找水平(S16)。由此，与前面的实施例相比，可以在更短的时间内水平测定非球面工件。
另外，以上是根据工件的峰值进行水平测定的，但也可以以工件的另一个的极值即谷值来进行水平测定。
本发明是基于并且要求在2005年3月7日申请的日本专利申请的优先权，其申请号为No.2005-062700。在先申请的全部内容作为参考而被引用。

Claims (9)

1.一种非球面工件的水平测定方法，对载置于倾斜校正台上的非球面工件进行水平测定，其特征在于，其包括以下的步骤：三维测量包含非球面工件的极值的面的步骤；从所求出的三维测量值求出二次曲面，将其极值作为临时的极值而求出的步骤；以所求出的临时的极值为中心从其周围得到大于或等于三点的三维测量值的步骤；根据得到的大于或等于三点的三维测量值求出规定的平面的步骤；调整所述倾斜校正台以使所求出的平面水平的步骤。
2.如权利要求1所述的非球面工件的水平测定程序，其特征在于，得到所述大于或等于三点的三维测量值的步骤为得到距所述求出的临时的极值等距离的三维测量值的步骤。
3.如权利要求1所述的非球面工件的水平测定程序，其特征在于，得到所述大于或等于三点的三维测量值的步骤为得到将所述求出的临时的极值位于内侧、距离所述临时的极值等距离且相互平行的扫描线上的点的三维测量值。
4.如权利要求1所述的非球面工件水平测定方法，其特征在于，所述非球面工件在距顶点等距离的位置上的倾斜是均匀的。
5.一种非球面工件的水平测定方法，对载置于倾斜校正台上的非球面工件进行水平测定，其特征在于，其包括以下的步骤：三维测量包含非球面工件的极值的面的步骤；从所求出的三维测量值求出二次曲面，将其极值作为临时的极值而求出的步骤；以所求出的临时的极值为中心从其周围得到大于或等于三点的三维测量值的步骤；利用得到的大于或等于三点的三维测量值求出规定的平面的步骤；判定所述求出的平面和水平面的误差是否在规定的范围内，如果误差在规定范围内则结束处理的步骤，如果所述误差在规定范围外，则调整所述倾斜校正台以使所述求出的平面水平，并使所述非球面工件返回到三维测量的步骤，重复上述步骤直至所述误差进入到规定范围内。
6.如权利要求5所述的非球面水平测定方法，其特征在于，得到所述大于或等于三点的三维测量值的步骤为得到距所述求出的临时的极值等距离的三维测量值的步骤。
7.如权利要求5所述的非球面水平测定方法，其特征在于，得到所述大于或等于三点的三维测量值的步骤为得到将所述求出的临时的极值位于内侧、距离所述临时的极值等距离且相互平行的扫描线上的点的三维测量值。
8.如权利要求5所述的非球面水平测定方法，其特征在于，所述非球面工件在距顶点等距离的位置上的倾斜是均匀的。
9.一种非球面工件的水平测定程序，对载置于倾斜校正台上的非球面工件进行水平测定，其特征在于，其在计算机中进行以下的步骤：三维测量包含非球面工件的极值的面的步骤；从所求出的三维测量值求出二次曲面，将其极值作为临时的极值而求出的步骤；以所求出的临时的极值为中心从其周围得到大于或等于三点的三维测量值的步骤；利用得到的大于或等于三点的三维测量值求出规定的平面的步骤；调整所述倾斜校正台以使所求出的平面水平的步骤。
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