DE112021002777T5

DE112021002777T5 - Formmessvorrichtung und Verfahren zum Steuern von dieser

Info

Publication number: DE112021002777T5
Application number: DE112021002777.8T
Authority: DE
Inventors: Hikaru Masuta; Hideki Morii
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2020-05-14
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2023-02-23
Also published as: CN115605724A; JP7361261B2; US20230064860A1; JP2023174717A; JPWO2021230083A1; WO2021230083A1

Abstract

Es werden eine Formmessvorrichtung, die die Ursache einer Anormalität in einer Formmessung eines Messobjekts einfach erkennen kann, und ein Verfahren zum Steuern von dieser vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst: einen Verschiebungsdetektor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer Verschiebung eines Kontakts; einen Relativbewegungsmechanismus, der konfiguriert ist zum relativen Bewegen des Verschiebungsdetektors in Bezug auf das Messobjekt und zum Erlauben, dass der Kontakt einer zu messenden Oberfläche des Messobjekts folgt; einen Positionserfassungssensor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer relativen Position des Verschiebungsdetektors in Bezug auf das Messobjekt; eine Kamera, die konfiguriert ist zum Abbilden des Kontakts und zum Ausgeben eines aufgenommenen Bilds des Kontakts; und eine Synchronisationssteuereinrichtung, die konfiguriert ist zum wiederholten Ausführen von drei Aktionen in Synchronisation miteinander, während die relative Bewegung durch den Relativbewegungsmechanismus durchgeführt wird, wobei die Aktionen das Erfassen der relativen Position durch den Positionserfassungssensor, das Erfassen der Verschiebung durch den Verschiebungsdetektor und das Abbilden durch die Kamera umfassen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Formmessvorrichtung, die eine Formmessung eines Messobjekts unter Verwendung eines Kontakts durchführt, sowie ein Verfahren zum Steuern von dieser.
Stand der Technik
Es ist eine Oberflächenformmessvorrichtung (Formmessvorrichtung) bekannt, die eine Oberflächenform wie etwa eine Konturform und eine Oberflächenrauheit einer Oberfläche eines Werkstücks (eines zu messenden Objekts) misst. Ein Kontakt und das Werkstück werden in einer horizontalen Richtung relativ bewegt, während der Kontakt in einem Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks ist, wobei eine Oberflächenformmessvorrichtung erlaubt, dass der Kontakt der Oberfläche des Werkstücks folgt, während ein Verschiebungsdetektor die durch das Schwingen des Kontakts verursachte Verschiebung erfasst, und die Oberflächenform der Oberfläche des Werkstücks basierend auf einem von dem Verschiebungsdetektor ausgegebenen Verschiebungserfassungssignal misst (siehe die PTL 1).
Referenzliste
Patentliteratur
PTL 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2017-161548
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn die Oberflächenform eines Werkstücks unter Verwendung der Oberflächenformmessvorrichtung gemessen wird, kann eine anormale Wellenform in dem von dem Verschiebungsdetektor ausgegebenen Verschiebungserfassungssignal auftreten. In diesem Fall ist es schwierig, zu bestimmen, ob die anormale Wellenform durch die tatsächliche Form der Oberfläche des Werkstücks verursacht wird oder durch einen externen Umweltfaktor (z.B. an der Oberfläche des Werkstücks haftenden Staub oder ähnliches) verursacht wird.
Dabei kann die Messkraft der Oberflächenformmessvorrichtung (die Drückkraft, mit welcher der Kontakt gegen das Werkstück gedrückt wird) erhöht werden, damit das Messergebnis weniger durch einen an der Oberfläche des Werkstücks haftenden Fremdstoff beeinflusst wird. Eine erhöhte Messkraft kann jedoch eine Verformung des Werkstücks oder einen Kratzer an der Oberfläche des Werkstücks verursachen.
Angesichts von derartigen Situationen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Formmessvorrichtung, die die Ursache einer Anormalität in einer Formmessung eines Messobjekts einfach erkennen kann, und ein Verfahren zum Steuern von dieser vorzusehen.
Problemlösung
Eine Formmessvorrichtung, die die oben genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung erfüllt, ist eine Formmessvorrichtung für eine Formmessung eines Messobjekts unter Verwendung eines Kontakts, der in einen Kontakt mit dem Messobjekt gebracht wird, umfassend: einen Verschiebungsdetektor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer Verschiebung des Kontakts; einen Relativbewegungsmechanismus, der konfiguriert ist zum relativen Bewegen des Verschiebungsdetektors in Bezug auf das Messobjekt und zum Erlauben, dass der Kontakt einer zu messenden Oberfläche des Messobjekts folgt; einen Positionserfassungssensor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer relativen Position des Verschiebungsdetektors in Bezug auf das Messobjekt; eine Kamera, die konfiguriert ist zum Abbilden des Kontakts und zum Ausgeben eines aufgenommenen Bilds des Kontakts; und eine Synchronisationssteuereinrichtung, die konfiguriert ist zum wiederholten Ausführen von drei Aktionen in Synchronisation miteinander, während die relative Bewegung durch den Relativbewegungsmechanismus durchgeführt wird, wobei die Aktionen das Erfassen der relativen Position durch den Positionserfassungssensor, das Erfassen der Verschiebung durch den Verschiebungsdetektor und das Abbilden durch die Kamera umfassen.
In der Formmessvorrichtung werden die drei Aktionen wiederholt in Synchronisation miteinander ausgeführt, sodass ein Bediener das aufgenommene Bild prüfen kann, das zu einem mit der relativen Position in Bezug auf jede relative Position des Verschiebungsdetektors synchronisierten Zeitpunkt erhalten wird. Der Bediener kann also das aufgenommene Bild in Entsprechung zu einer beliebigen relativen Position prüfen.
In der Formmessvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung gibt die Synchronisationssteuereinrichtung ein Synchronisationssignal für das Synchronisieren der drei Aktionen zu dem Positionserfassungssensor, dem Verschiebungsdetektor und der Kamera aus. Dementsprechend können die oben genannten drei Aktionen wiederholt und in Synchronisation miteinander durchgeführt werden.
Die Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin eine Speichersteuereinrichtung, die konfiguriert ist zum Speichern der durch den Positionserfassungssensor erfassten relativen Position, der durch den Verschiebungsdetektor erfassten Verschiebung des Kontakts und des durch die Kamera aufgenommenen Bilds in einer assoziierten Weise in einer Speichereinheit jedes Mal, wenn die drei Aktionen in Synchronisation miteinander ausgeführt werden. Dementsprechend kann für jede relative Position des Verschiebungsdetektors das aufgenommene Bild, das zu einem mit der relativen Position synchronisierten Zeitpunkt erhalten wird, durch den Bediener geprüft werden.
Die Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin: einen Signalgenerator, der konfiguriert ist zum Erzeugen eines Verschiebungserfassungssignals, das die Verschiebung des Kontakts an jeder relativen Position angibt; eine Anzeigesteuereinrichtung, die konfiguriert ist zum Veranlassen eines Monitors zum Anzeigen des durch den Signalgenerator erzeugten Verschiebungserfassungssignals; und eine Bedieneinheit, die konfiguriert ist zum Annehmen einer Designierungsbetätigung für das Designieren einer beliebigen designierten Position in dem an dem Monitor angezeigten Verschiebungserfassungssignal; wobei die Anzeigesteuereinrichtung aus der Speichereinheit das aufgenommene Bild in Entsprechung zu der durch die Designierungsbetätigung an der Bedieneinheit designierten Position erhält und den Monitor veranlasst, das aufgenommene Bild anzuzeigen. Dementsprechend kann der Bediener ein aufgenommenes Bild in Entsprechung zu einer gewünschten designierten Position prüfen.
In der Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung führt bei jeder Änderung der designierten Position die Anzeigesteuereinrichtung wiederholt das Erhalten des aufgenommenen Bilds aus der Speichereinheit und das Anzeigen des aufgenommenen Bilds an dem Monitor durch. Dementsprechend kann der Bediener ein aufgenommenes Bild in Entsprechung zu einer gewünschten designierten Position prüfen. Wenn eine anormale Wellenform in dem Verschiebungserfassungssignal auftritt, können vor und nach dem Auftreten aufgenommene Bilder geprüft werden, sodass die Ursache der anormalen Wellenform einfach erkannt werden kann.
Die Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin ein Tiefpassfilter, das konfiguriert ist zum Anwenden einer Tiefpassfilterung auf das durch den Signalgenerator erzeugte Verschiebungserfassungssignal, wobei die Anzeigesteuereinrichtung einen Überlagerungsanzeigemodus für das Veranlassen des Monitors zum Anzeigen der Verschiebungserfassungssignale vor und nach der Tiefpassfilterung aufweist. Dementsprechend kann eine falsche Form, die durch einen externen Umweltfaktor wie etwa einen Fremdstoff verursacht wird, sehr genau aus einem Messergebnis der Formmessung entfernt werden, wodurch die Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Messergebnisses weiter verbessert werden kann.
Die Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin: einen Signalgenerator, der konfiguriert ist zum Erzeugen eines Verschiebungserfassungssignals, das die Verschiebung des Kontakts an jeder relativen Position angibt; einen Anormale-Wellenform-Detektor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer anormalen Wellenform, bei welcher eine Wellenform des Verschiebungserfassungssignals anormal ist, aus dem durch den Signalgenerator erzeugten Verschiebungserfassungssignal; und eine erste Anormalitätsbestimmungseinheit, die konfiguriert ist zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung, basierend auf dem aufgenommenen Bild, das in der Speichereinheit gespeichert ist und einem ersten Bereich entspricht, wobei der erste Bereich als ein Bereich der relativen Position, an welcher die anormale Wellenform durch den Anormale-Wellenform-Detektor erfasst wird, angenommen wird. Dementsprechend kann das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung automatisch bestimmt werden.
In der Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bestimmt die erste Anormalitätsbestimmungseinheit das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung basierend auf dem Vorhandensein oder der Abwesenheit eines Bilds eines Fremdstoffs in dem aufgenommenen Bild. Dementsprechend kann das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung automatisch bestimmt werden.
Die Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin eine Neumessungssteuereinrichtung, die konfiguriert ist zum Ausführen einer erneuten Messung und den Relativbewegungsmechanismus antreibt und der zu messenden Oberfläche erneut mit dem Kontakt folgt, wobei jedes Mal, wenn die erste Anormalitätsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Anormalität vorhanden ist, die Neumessungssteuereinrichtung die erneute Messung durchführt, der Signalgenerator das Verschiebungserfassungssignal erzeugt, der Anormale-Wellenform-Detektor die anormale Wellenform erfasst und die erste Anormalitätsbestimmungseinheit das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung bestimmt. Wenn also eine Anormalität in der Formmessung auftritt, kann die erneute Messung ausgeführt werden, wodurch genauer bestimmt werden kann, ob die Anormalität durch die tatsächliche Form der zu messenden Oberfläche oder durch einen externen Umweltfaktor (Fremdstoff oder ähnliches) verursacht wird.
Die Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin eine Benachrichtigungseinheit, die konfiguriert ist zum Ausgeben einer Benachrichtigung über Warninformationen, wenn die Anzahl von erneuten Messungen eine vorbestimmte Anzahl überschreitet. Dementsprechend kann der Bediener das Auftreten einer Anormalität erkennen und schnell eine Prüfung des Auftrittsfaktors der Anormalität durchführen.
In der Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung speichert die Speichersteuereinrichtung vorübergehend, in einem Pufferspeicher der Speichereinheit, Daten, die die durch den Positionserfassungssensor erfasste relative Position, die durch den Verschiebungsdetektor erfasste Verschiebung des Kontakts und das durch die Kamera aufgenommene Bild enthalten, und speichert, in einem Datenspeicher der Speichereinheit, Daten, die durch die zweite Anormalitätsbestimmungseinheit innerhalb der vorübergehend in dem Pufferspeicher gespeicherten Daten als anormal bestimmt wurden.
Die Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin eine zweite Anormalitätsbestimmungseinheit, die konfiguriert ist zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung in jedem aufgenommenen Bild, das in der Speichereinheit gespeichert ist. Dementsprechend kann das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung automatisch bestimmt werden.
In der Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bestimmt die zweite Anormalitätsbestimmungseinheit das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung basierend auf dem Vorhandensein oder der Abwesenheit eines Bild eines Fremdstoffs in dem aufgenommenen Bild in Bezug auf jedes aufgenommene Bild, das in der Speichereinheit gespeichert ist. Dementsprechend kann das Vorhandensein oder die Abwesenheit in der Formmessung automatisch bestimmt werden.
Die Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Signalgenerator, der konfiguriert ist zum Erzeugen eines Verschiebungserfassungssignals, das die Verschiebung des Kontakts an jeder relativen Position angibt; und eine Anzeigesteuereinrichtung, die konfiguriert ist zum Veranlassen eines Monitors zum Anzeigen des durch den Signalgenerator erzeugten Verschiebungserfassungssignals; wobei die Anzeigesteuereinrichtung auf die Speichereinheit Bezug nimmt und einen zweiten Bereich erfasst, der ein Bereich der relativen Position in Entsprechung zu dem durch die zweite Anormalitätsbestimmungseinheit als anormal bestimmten aufgenommenen Bild ist, und den Monitor veranlasst zum identifizierbaren Anzeigen eines Wellenformbereichs in Entsprechung zu dem zweiten Bereich in der Wellenform des an dem Monitor angezeigten Verschiebungserfassungssignals. Dementsprechend kann der Bediener über die Position und den Bereich des zweiten Bereichs, in dem eine Anormalität in der Formmessung auftritt, benachrichtigt werden.
Die Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin eine Benachrichtigungseinheit, die konfiguriert ist zum Ausgeben einer Benachrichtigung über Warninformationen, wenn die zweite Anormalitätsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Anormalität vorhanden ist. Dementsprechend kann der Bediener das Auftreten einer Anormalität erkennen und schnell eine Prüfung des Auftrittsfaktors der Anormalität ausführen.
In der Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung speichert die Speichersteuereinrichtung vorübergehend, in einem Pufferspeicher der Speichereinheit, Daten, die die durch den Positionserfassungssensor erfasste relative Position, die durch den Verschiebungsdetektor erfasste Verschiebung des Kontakts und das durch die Kamera aufgenommene Bild enthalten, und speichert, in einem Datenspeicher der Speichereinheit, Daten, die durch die zweite Anormalitätsbestimmungseinheit innerhalb der vorübergehend in dem Pufferspeicher gespeicherten Daten als anormal bestimmt wurden.
In der Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bewegt der Relativbewegungsmechanismus den Verschiebungsdetektor relativ in einer horizontalen Richtung in Bezug auf das Messobjekt.
In der Formmessvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dreht der Relativbewegungsmechanismus das Messobjekt und den Verschiebungsdetektor relativ um eine Drehmitte, während der Kontakt in einem Kontakt mit einer Umfangsfläche des eine solide zylindrische Form oder eine hohle zylindrische Form aufweisenden Messobjekts ist.
Ein Verfahren zum Steuern einer Formmessvorrichtung für das Erfüllen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Formmessvorrichtung, die einen Verschiebungsdetektor, der einen Kontakt in einem Kontakt mit einem Messobjekt aufweist, und einen Relativbewegungsmechanismus, der konfiguriert ist zum relativen Bewegen des Verschiebungsdetektors in Bezug auf das Messobjekt, sodass der Kontakt einer zu messenden Oberfläche des Messobjekts folgen kann, umfasst und eine Formmessung des Messobjekts unter Verwendung des Kontakts durchführt, wobei das Verfahren umfasst: einen Positionserfassungsschritt zum Erfassen einer relativen Position des Verschiebungsdetektors in Bezug auf das Messobjekt; einen Verschiebungserfassungsschritt zum Erfassen einer Verschiebung des Kontakts durch den Verschiebungsdetektor; einen Abbildungsschritt zum Abbilden des Kontakts und zum Ausgeben eines aufgenommenen Bilds des Kontakts; und einen Synchronisationssteuerschritt zum wiederholten Ausführen von drei Aktionen in Synchronisation miteinander, während die relative Bewegung durch den Relativbewegungsmechanismus durchgeführt wird, wobei die Aktionen das Erfassen der relativen Position in dem Positionserfassungsschritt, das Erfassen der Verschiebung in dem Verschiebungserfassungsschritt und das Abbilden in dem Abbildungsschritt umfassen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann die Ursache einer Anormalität in der Formmessung eines Messobjekts einfach erkennen.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine Oberflächenformmessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 zeigt schematisch gesicherte Daten, die durch eine Speichersteuereinrichtung in einem Datenspeicher gespeichert werden.
4 ist eine schematische Ansicht, die das Anzeigen eines aufgenommenen Bilds an einem Monitor in Antwort auf eine Designierungsbetätigung zeigt.
5 ist eine schematische Ansicht, die einen Anzeigewechsel des aufgenommenen Bilds an dem Monitor in Antwort auf eine Designierte-Position-Änderungsbetätigung zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das den Fluss eines Formmessprozesses für eine Oberfläche eines Werkstücks durch die Oberflächenformmessvorrichtung zeigt.
7 ist ein Flussdiagramm, das den Fluss eines Prozesses zum Anzeigen eines Verschiebungserfassungssignals und eines aufgenommenen Bilds durch die Oberflächenformmessvorrichtung zeigt.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung einer Oberflächenformmessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist eine schematische Ansicht, die die Wellenform eines Verschiebungserfassungssignals und ein aufgenommenes Bild 38, die an einem Monitor angezeigt werden, gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung einer Oberflächenformmessvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
11 ist eine schematische Ansicht, die erste bis dritte Beispiele des Erfassens einer anormalen Wellenform durch einen Anormale-Wellenform-Detektor zeigt.
12 ist eine schematische Ansicht, die einen Prozess zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Abwesenheit einer Anormalität in einer Formmessung einer Oberfläche durch eine Anormalitätsbestimmungseinheit zeigt.
13 ist eine schematische Ansicht, die eine Benachrichtigung über Warninformationen durch eine Benachrichtigungssteuereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
14 ist ein Flussdiagramm, das den Fluss eines Neumessungsprozesses und eines Warnungsprozesses durch die Oberflächenformmessvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
15 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung einer Oberflächenformmessvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
16 ist eine schematische Ansicht, die einen Prozess zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Abwesenheit einer Anormalität in einer Formmessung einer Oberfläche durch eine Anormalitätsbestimmungseinheit gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
17 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Verschiebungserfassungssignals zeigt, das an einem Monitor angezeigt wird, wenn eine Anormalitätsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Anormalität einer Oberflächenformmessung vorhanden ist.
18 ist eine schematische Ansicht, die eine Benachrichtigung über Warninformationen durch eine Benachrichtigungssteuereinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
19 zeigt schematisch eine Rundheitsmessvorrichtung.
20 ist eine schematische Ansicht, die vorteilhafte Effekte zeigt, die durch eine Kamera erzielt werden, die den Kontakt während einer Drehung eines Drehtisches und eines Werkstücks abbildet.
21 ist ein Blockdiagramm, das ein modifiziertes Beispiel einer Oberflächenformmessvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
22 ist ein Blockdiagramm, das ein modifiziertes Beispiel einer Oberflächenformmessvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
[Erste Ausführungsform]
1 zeigt schematisch eine Oberflächenformmessvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform in Entsprechung zu einer Formmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, misst die Oberflächenformmessvorrichtung 10 die Form einer Oberfläche Wa eines Werkstücks W und insbesondere die Konturform, die Oberflächenrauheit oder ähnliches. Dabei entspricht das Werkstück W einem Messobjekt der vorliegenden Erfindung und entspricht die Oberfläche Wa einer zu messenden Oberfläche der vorliegenden Erfindung. Die XY-Ebene, die XY-Richtungen innerhalb von zueinander orthogonalen XYZ-Richtungen in dem Diagramm enthält, ist eine Ebene, die parallel zu einer horizontalen Richtung ist, und die Z-Richtung ist eine vertikale Richtung senkrecht zu der horizontalen Richtung.
Die Oberflächenformmessvorrichtung 10 umfasst eine plattenförmige Messbühne 12, eine Säule 14, einen Detektorbewegungsmechanismus 16, einen Positionserfassungssensor 18, einen Verschiebungsdetektor 20, eine Kamera 22, eine Bedieneinheit 25, einen Monitor 27 und eine Steuervorrichtung 28.
Das Werkstück W wird auf eine obere Fläche der Messbühne 12 gesetzt, wobei die obere Fläche parallel zu derXY-Ebene der Messbühne 12 ist. Die Säule 14, die sich in der Z-Richtung erstreckt, ist an der oberen Fläche der Messbühne 12 vorgesehen. Der Detektorbewegungsmechanismus 16 ist an der Säule 14 derart angebracht, dass er frei in der Z-Richtung bewegt werden kann.
Der Detektorbewegungsmechanismus 16 entspricht einem Relativbewegungsmechanismus der vorliegenden Erfindung und ist ein allgemein bekanntes Stellglied, das einen Halter 17 frei beweglich in der X-Richtung hält. Durch das Betreiben des Detektorbewegungsmechanismus 16 kann der Verschiebungsdetektor 20 (Kontakt 34) relativ in der X-Richtung in Bezug auf das Werkstück W bewegt werden. Der Detektorbewegungsmechanismus 16 ist mit dem Positionserfassungssensor 18 versehen.
Der Positionserfassungssensor 18 umfasst zum Beispiel: eine lineare Skala 18a, die sich in der X-Richtung (lateralen Richtung) erstreckt; und einen Lesekopf 18b, der die lineare Skala 18a mittels einer beliebigen Methode wie etwa einer optischen Methode oder einer magnetischen Methode liest. Der Positionserfassungssensor 18 erfasst die X-Richtung-Verschiebung (die Verschiebungsrichtung und die Verschiebungsgröße des durch den Detektorbewegungsmechanismus 16 in der X-Richtung bewegten Halters 17, um die X-Richtungsposition des weiter unten beschriebenen Verschiebungsdetektors 20, d.h. die relative Position des Verschiebungsdetektors 20 in der X-Richtung in Bezug auf das Werkstück W zu erfassen. Der Positionserfassungssensor 18 gibt dann ein X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1 des Verschiebungsdetektors 20 zu der Steuervorrichtung 28 aus. Es kann auch ein anderer bekannter Detektor, der nicht vom Skalentyp ist, als der Positionserfassungssensor 18 verwendet werden.
Der Halter 17 ist mit dem Verschiebungsdetektor 20 und der Kamera 22 versehen. Dementsprechend wird der Verschiebungsdetektor 20 durch den Detektorbewegungsmechanismus 16 über den frei in der X-Richtung beweglichen Halter 17 gehalten. Der Verschiebungsdetektor 20 wird durch die Säule 14 über den Halter 17 und den Detektorbewegungsmechanismus 16 derart gehalten, dass seine Position in der Z-Richtung eingestellt werden kann.
Der Verschiebungsdetektor 20 umfasst ein Schwenkgelenk 30, einen Arm 32, einen Kontakt 34 und einen Verschiebungserfassungssensor 36.
Das Schwenkgelenk 30 hält den Arm 32 derart, dass er frei um die Drehachse (Schwenkachse) parallel zu der Y-Richtung geschwenkt werden kann.
Der Arm 32 wird derart gehalten, dass er frei an dem Schwenkgelenk 30 geschwenkt werden kann, und umfasst einen fernen Armendteil 32a, der sich in einer Richtung der X-Richtung (entgegengesetzt zu der Säule 14) erstreckt, und einen nahen Armendteil 32b, der sich in der anderen Richtung der X-Richtung erstreckt.
An der fernen Endseite des fernen Armendteils 32a ist der Kontakt 34 (auch als Fühler oder Messteil bezeichnet) vorgesehen. Der Kontakt 34 kommt in einen Kontakt mit der Oberfläche Wa. Der Arm 32 schwenkt zentriert an dem Schwenkgelenk 30, sodass der Kontakt 34 in der Z-Richtung verschoben werden kann. Der Verschiebungsdetektor 20 wird durch den Detektorbewegungsmechanismus 16 in der X-Richtung bewegt, sodass der Kontakt 34 die Oberfläche Wa entlang der X-Richtung verfolgen (abtasten) kann.
Der nahe Armendteil 32b wird nach oben in der Z-Richtung durch ein Drückglied (nicht gezeigt) gedrückt. Dementsprechend werden der ferne Armendteil 32a und der Kontakt 34 nach unten in der Z-Richtung an dem Schwenkgelenk 30 zentriert gedrückt. Dementsprechend wird der Kontakt 34 in einem Kontakt mit der Oberfläche Wa gehalten.
Zum Beispiel wird ein linearer variabler Differentialtransformator (LVDT) als der Verschiebungserfassungssensor 36 verwendet. In diesem Fall umfasst, obwohl nicht gezeigt, der Verschiebungserfassungssensor 36 einen Kern, der an dem nahem Armendteil 32b vorgesehen ist und eine Spule, in die der Kern eingesteckt wird. Der Verschiebungserfassungssensor 36 erfasst die Verschiebung in der Z-Richtung (die Verschiebungsrichtung und die Verschiebungsgröße) aufgrund der Schwingungen des Arms 32 und des Kontakts 34 und gibt ein Verschiebungserfassungsergebnis D2, das ein Erfassungsergebnis der Verschiebung ist, zu der Steuereinrichtung 28 aus. Es kann auch ein anderer allgemein bekannter Sensor als der LVDT (z.B. ein Sensor des Skalentyps) als der Verschiebungserfassungssensor 36 verwendet werden.
Die Kamera 22 ist an dem Halter 17 vorgesehen, nimmt sequentiell Bilder (ein Bewegtbild) des fernen Endteils des Kontakts 34 auf und gibt aufeinanderfolgend ein aufgenommenes Bild 38 (Bilddaten) des Kontakts 34 zu der Steuervorrichtung 28 aus. Basierend auf dem aufgenommenen Bild 38 kann ein Vorhandensein oder eine Abwesenheit einer Haftung eines Fremdstoffs 59 (siehe 4) wie etwa Staub an der Oberfläche Wa geprüft werden und kann die tatsächliche Form der Oberfläche Wa geprüft werden.
Zum Beispiel werden eine Tastatur, eine Maus, ein Bedienfeld, Bedientasten oder ähnliches als die Bedieneinheit 25 verwendet, die eine Eingabe verschiedener Betätigungen durch einen Bediener annimmt.
Ein beliebiges Display wie etwa ein allgemein bekanntes Flüssigkristalldisplay kann als der Monitor 27 verwendet werden. Der Monitor 27 zeigt ein weiter unten beschriebenes Verschiebungserfassungssignal D3 (siehe 2), das aus dem Messen der Form der Oberfläche Wa durch die Oberflächenformmessvorrichtung 10 resultiert, das durch die Kamera 22 aufgenommene Bild 38, verschiedene Einstellungsbildschirminhalte, verschiedene Betriebsbildschirminhalte und ähnliches an.
Die Steuereinrichtung 28 umfasst eine Berechnungsschaltung, die aus verschiedenen Prozessoren, Speichern oder ähnlichem besteht. Die verschiedenen Prozessoren umfassen eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) und eine programmierbare Logikeinrichtung (z.B. eine einfache programmierbare Logikeinrichtung (SPLD), eine komplexe programmierbare Logikeinrichtung (CPLD) und ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA)). Verschiedene Funktionen der Steuervorrichtung 28 können durch einen einzelnen Prozessor oder durch mehrere Prozessoren des gleichen Typs oder verschiedener Typen erfüllt werden.
2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Steuervorrichtung 28 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Wie in 2 gezeigt, sind der Detektorbewegungsmechanismus 16, der Positionserfassungssensor 18, der Verschiebungsdetektorsensor 36 des Verschiebungsdetektors 20, die Kamera 22, die Bedieneinheit 25, der Monitor 27 usw., die weiter oben genannt wurden, mit der Steuervorrichtung 28 verbunden, wobei die Steuervorrichtung 28 den Betrieb aller dieser Einheiten der Oberflächenformmessvorrichtung 10 integriert steuert. Die Steuervorrichtung 28 synchronisiert das Erfassen durch den Positionserfassungssensor 18, das Erfassen durch den Verschiebungserfassungssensor 36 und das Abbilden durch die Kamera 22 miteinander. Und jedes Mal, wenn das oben genannte Erfassen und Abbilden ausgeführt werden, veranlasst die Steuervorrichtung 28, dass ein Datenspeicher 50 das durch den Positionserfassungssensor 18 erfasste X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1 des Verschiebungsdetektors 20, das durch den Verschiebungserfassungssensor 36 erfasste Verschiebungserfassungsergebnis D2 des Kontakts 34 und das durch die Kamera 22 aufgenommene Bild 38 in assoziierter Weise speichert.
Die Steuervorrichtung 28 umfasst eine Antriebssteuereinrichtung 40, eine Synchronisationssteuereinrichtung 42, eine Signalerhaltungseinheit 44, eine Bilderhaltungseinheit 46, eine Speichersteuereinrichtung 48, den Datenspeicher 50, einen Signalgenerator 52, ein Tiefpassfilter (TPF) 54 und eine Anzeigesteuereinrichtung 56.
Die Antriebssteuereinrichtung 40 steuert den Antrieb des Detektorbewegungsmechanismus 16. In Antwort auf die Eingabe einer Messstartbetätigung an der Bedieneinheit 25 betreibt die Antriebssteuereinrichtung 40 den Detektorbewegungsmechanismus 16 und bewegt den Verschiebungsdetektor 20 usw. in der X-Richtung. Dementsprechend folgt der Kontakt 34 der Oberfläche Wa entlang der X-Richtung. Und es wird eine Formmessung der Oberfläche Wa ausgeführt.
Während der Ausführung der Bewegung des Verschiebungsdetektors 20 in der X-Richtung durch den Detektorbewegungsmechanismus 16, d.h. während der Formmessung der Oberfläche Wa durch die Oberflächenformmessvorrichtung 10 (nachfolgend als „während der Oberflächenformmessung“ bezeichnet) gibt die Synchronisationssteuereinrichtung 42 ein Synchronisationssignal CL zu dem Positionserfassungssensor 18, dem Verschiebungserfassungssensor 36 und der Kamera 22 aus. Das Synchronisationssignal CL ist ein Signal für das Synchronisieren des Erfassens durch den Positionserfassungssensor 18, des Erfassens durch den Verschiebungserfassungssensor 36 und des Abbildens durch die Kamera 22 miteinander. Zum Beispiel wird ein Taktsignal als das Synchronisationssignal CL verwendet. Dementsprechend werden während der Oberflächenformmessung drei Aktionen, die das Erfassen der X-Richtungsposition des Verschiebungsdetektors 20 durch den Positionserfassungssensor 18, das Erfassen der Verschiebung des Kontakts 34 durch den Verschiebungserfassungssensor 36 und das Abbilden des Kontakts 34 durch die Kamera 22 (nachfolgend als „drei Aktionen“ bezeichnet) umfassen, wiederholt in Synchronisation miteinander in Entsprechung zu dem Synchronisationssignal CL ausgeführt.
Die Signalerhaltungseinheit 44 ist eine Verbindungsschnittstelle, die mit dem Positionserfassungssensor 18 und dem Verschiebungserfassungssensor 36 verbunden ist. Während der Oberflächenformmessung führt die Signalerhaltungseinheit 44 ein Erhalten des X-Richtungsposition-Erfassungsergebnisses D1 des Verschiebungsdetektors 20 von dem Positionserfassungssensor 18 und ein Ausgeben des X-Richtungsposition-Erfassungsergebnisses D1 zu der Speichersteuereinrichtung 48 aus und führt ein Erhalten des Verschiebungserfassungsergebnisses D2 des Kontakts 34 von dem Verschiebungserfassungssensor 36 und ein Ausgeben des Verschiebungserfassungsergebnisses D2 zu der Speichersteuereinrichtung 48 aus.
Die Bilderhaltungseinheit 46 ist eine Verbindungsschnittstelle, die mit der Kamera 22 verbunden ist. Während der Oberflächenformmessung führt die Bilderhaltungseinheit 46 wiederholt ein Erhalten des aufgenommenen Bilds 38 von der Kamera 22 und ein Ausgeben des aufgenommenen Bilds 38 zu der Speichersteuereinrichtung 48 aus.
3 zeigt schematisch gesicherte Daten 51, die in dem Datenspeicher 50 durch die Speichersteuereinrichtung 48 gespeichert werden. Wie in 3 und weiterhin in 2 gezeigt, entspricht der Datenspeicher 50 einer Speichereinheit der vorliegenden Erfindung und ist ein allgemein bekanntes Speichermedium (Arbeitsspeicher, Datenspeicher usw.), das Daten dauerhaft (auch „vorübergehend“ ist zulässig) speichert.
Während der Oberflächenformmessung speichert die Speichersteuereinrichtung 48 die gesicherten Daten 51 in dem Datenspeicher 50. Während der Oberflächenformmessung sind die gesicherten Daten 51, die erhalten werden durch das kontinuierliche Speichern, in assoziierter Weise, des X-Richtungsposition-Erfassungsergebnisses D1, des Verschiebungserfassungsergebnisses D2 und des aufgenommenen Bilds 38, die jeweils durch die drei mit dem Synchronisationssignal CL synchronisierten Aktionen erhalten wurden.
Insbesondere veranlasst die Speichersteuereinrichtung 48 bei jeder Ausführung der drei Aktionen in Synchronisation mit dem Synchronisationssignal CL, dass der Datenspeicher 50 das X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1 und das Verschiebungserfassungsergebnis D2, die von dem Positionserfassungssensor 18 und dem Verschiebungserfassungssensor 36 über die Signalerhaltungseinheit 44 eingegeben werden, und das aufgenommene Bild 38, das von der Kamera 22 über die Bilderhaltungseinheit 46 eingegeben wird, in assoziierter Weise speichert. Dementsprechend werden bei jeder Ausführung der drei Aktionen das X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1, das Verschiebungserfassungsergebnis D2 und das aufgenommene Bild 38 wiederholt in dem Datenspeicher 50 in einem miteinander assoziierten Zustand gespeichert.
Wie in 2 gezeigt, nimmt der Signalgenerator 52 auf die gesicherten Daten 51 in dem Datenspeicher 50 Bezug, erzeugt die Verschiebung des Kontakts 34 in der Z-Richtung in Bezug auf jede X-Richtungsposition des Verschiebungsdetektors 20 (Kontakt 34), d.h. das Verschiebungserfassungssignal D3, das die Oberflächenform der Oberfläche Wa angibt, und gibt das Verschiebungserfassungssignal D3 zu dem Tiefpassfilter 54 aus. Der Signalgenerator 52 kann das Verschiebungserfassungssignal D3 durch ein direktes und kontinuierliches Erhalten des X-Richtungsposition-Erfassungsergebnisses D1 und des Verschiebungserfassungsergebnisses D2 von der Signalerhaltungseinheit 44 während der Oberflächenformmessung erzeugen und das Signal zu dem Tiefpassfilter 54 ausgeben.
Das Tiefpassfilter 54 wendet eine Tiefpassfilterung auf das von dem Signalgenerator 52 ausgegebene Verschiebungserfassungssignal D3 basierend auf einem vorgegebenen Abschneidungswert an und entfernt hochfrequentes Rauschen aus dem Verschiebungserfassungssignal D3. Das von dem Tiefpassfilter 54 ausgegebene Verschiebungserfassungssignal D3 wird in die Anzeigesteuereinrichtung 56 eingegeben.
Die Anzeigesteuereinrichtung 56 veranlasst, dass der Monitor 27 das von dem Tiefpassfilter 54 eingegebene Verschiebungserfassungssignal D3 anzeigt. In Antwort auf die Eingabe einer weiter unten beschriebenen Designierungsbetätigung in die Bedieneinheit 25 veranlasst die Anzeigesteuereinrichtung 56, dass der Monitor 27 das aufgenommene Bild in Entsprechung zu der Designierungsbetätigung anzeigt.
4 ist eine schematische Ansicht, die das Anzeigen des aufgenommenen Bilds 38 an dem Monitor 27 in Antwort auf die Designierungsbetätigung zeigt. Wie durch das Symbol 4A in 4 und weiterhin in 2 gezeigt, nimmt die Bedieneinheit 25 eine Eingabe der Designierungsbetätigung zum Designieren einer designierten Position SP an der an dem Monitor 27 angezeigten Wellenform des Verschiebungserfassungssignals D3 an. Wenn dementsprechend zum Beispiel eine anormale Wellenform ER in der Wellenform des Verschiebungserfassungssignals D3 an dem Monitor 27 enthalten ist, kann der Bediener die anormale Wellenform ER als die designierte Position SP designieren.
Wie durch das Symbol 4B in 4 angegeben, bestimmt die Anzeigesteuereinrichtung 56 zuerst die X-Richtungsposition des Verschiebungsdetektors 20 in Entsprechung zu der designierten Position SP basierend auf der Designierungsbetätigung für die designierte Position SP zu der Bedieneinheit 25. Dann nimmt die Anzeigesteuereinrichtung 56 basierend auf der bestimmten X-Richtungsposition auf den Datenspeicher 50 Bezug und erhält das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der X-Richtungsposition aus den gesicherten Daten 51.
Wie durch das Symbol 4C in 4 angegeben, veranlasst die Anzeigesteuereinrichtung 56 dann, dass der Monitor 27 das aus den gesicherten Daten 51 erhaltene aufgenommene Bild 38 zusätzlich zu dem Verschiebungserfassungssignal D3 anzeigt. Auf diese Weise kann der Bediener das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der designierten Position SP prüfen. Das hier beschriebene aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der designierten Position SP gibt das aufgenommene Bild 38, das in Synchronisation mit dem Erfassen der X-Richtungsposition des Verschiebungsdetektors 20 aufgenommen wurde, in Entsprechung zu der designierten Position SP an.
Wenn die Anzeigesteuereinrichtung 56 veranlasst, dass der Monitor 27 die Wellenform des Verschiebungserfassungssignals D3 zusammen mit dem aufgenommenen Bild 38 anzeigt, veranlasst diese Einheit, dass der Monitor 27 einen Cursor Cu, der die designierte Position SP angibt, an der Wellenform des Verschiebungserfassungssignals D3 in überlagerter Weise anzeigt.
5 ist eine schematische Ansicht, die einen Anzeigewechsel des aufgenommenen Bilds 38 an dem Monitor 27 in Antwort auf eine Betätigung für das Ändern der designierten Position SP zeigt. Wenn wie durch das Symbol 5A in 5 angegeben die Designierte-Position-Änderungsbetätigung C1 für das Bewegen des Cursors Cu (der designierten Position SP) in der X-Richtung in die Bedieneinheit 25 eingegeben wird, bestimmt die Anzeigesteuereinrichtung 56 erneut die X-Richtungsposition des Verschiebungsdetektors 20 in Entsprechung zu dem bewegten Cursor Cu. Dann erhält wie durch das Symbol 5B in 5 angegeben die Anzeigesteuereinrichtung 56 das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der X-Richtungsposition aus den gesicherten Daten 51 basierend auf dem Neubestimmungsergebnis der X-Richtungsposition des Verschiebungsdetektors 20.
Wie durch das Symbol 5C in 5 angegeben, aktualisiert die Anzeigesteuereinrichtung 56 dann das an dem Monitor 27 angezeigte aufgenommene Bild 38 basierend auf dem aus den gesicherten Daten 51 erhaltenen aufgenommenen Bild 38. Danach werden jedes Mal, wenn die Designierte-Position-Veränderungsbetätigung C1 für den Cursor Cu (designierte Position SP) vorgenommen wird, ein erneutes Bestimmen derX-Richtungsposition des Verschiebungsdetektors 20, ein Erhalten des aufgenommenen Bilds 38 aus den gesicherten Daten 51 und ein Aktualisieren des Anzeigens des aufgenommenen Bilds 38 an dem Monitor 27 wiederholt ausgeführt. Dementsprechend kann der Bediener das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der gewünschten Position des Cursors Cu (designierten Position SP) prüfen.
Jedes Mal wenn der Cursor Cu bewegt wird, kann ein gekoppeltes Bild (als panoramisches Bild bezeichnet), in dem aufgenommene Bilder 38 vor und nach der designierten Position, die durch den Cursor Cu angegeben wird, miteinander gekoppelt sind, erzeugt werden und kann das gekoppelte Bild an dem Monitor 27 angezeigt werden. Anstatt eines gleichzeitigen Anzeigens des aufgenommenen Bilds 38 und des Verschiebungserfassungssignals D3 an dem Monitor 27 kann wahlweise nur eines derselben angezeigt werden.
[Betrieb der ersten Ausführungsform]
6 ist ein Flussdiagramm, das den Fluss des Prozesses zum Messen der Form der Oberfläche Wa des Werkstücks W durch die Oberflächenformmessvorrichtung 10 gemäß dem Verfahren zum Steuern der Formmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 6 gezeigt, setzt der Bediener das Werkstück W auf die Messstufe 12 und bringt das ferne Ende des Kontakts 34 in einen Kontakt mit der Oberfläche Wa und führt anschließend eine Messstartbetätigung an der Bedieneinheit 25 durch. In Reaktion auf die Betätigung betreibt die Antriebssteuereinrichtung 40 den Detektorbewegungsmechanismus 16 und bewegt den Verschiebungsdetektor 20 in der X-Richtung (Schritt S1). Auf diese Weise verfolgt der Kontakt 34 die Oberfläche Wa entlang der X-Richtung.
In Antwort auf die Messstartbetätigung gibt die Synchronisationssteuereinrichtung 42 das Synchronisationssignal CL zu dem Positionserfassungssensor 18, dem Verschiebungserfassungssensor 36 und der Kamera 22 aus (Schritt S2; entspricht einem Synchronisationssteuerschritt der vorliegenden Erfindung). Dementsprechend werden die drei Aktionen, die das Erfassen der X-Richtungsposition des Verschiebungsdetektors 20 durch den Positionserfassungssensor 18 (Schritt S3A), das Erfassen der Verschiebung des Kontakts 34 durch den Verschiebungserfassungssensor 36 (Schritt S3B) und das Abbilden des Kontakts 34 durch die Kamera 22 (Schritt S3C) umfasst, in Synchronisation miteinander ausgeführt. Der Schritt S3A entspricht einem Positionserfassungsschritt der vorliegenden Erfindung, der Schritt S3B entspricht einem Verschiebungserfassungsschritt der vorliegenden Erfindung, und der Schritt S3C entspricht einem Abbildungsschritt der vorliegenden Erfindung.
Dann werden das durch den Positionserfassungssensor 18 erfasste X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1 und das durch den Verschiebungserfassungssensor 36 erfasste Verschiebungserfassungsergebnis D2 in die Speichersteuereinrichtung 48 über die Signalerhaltungseinheit 44 eingegeben. Das durch die Kamera 22 aufgenommene Bild wird über die Bilderhaltungseinheit 46 in die Speichersteuereinrichtung 48 eingegeben. Wie in 3 gezeigt, speichert die Speichersteuereinrichtung 48 dann das X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1, das Verschiebungserfassungsergebnis D2 und das aufgenommene Bild 38, die durch die drei Aktionen in Synchronisation miteinander erhalten wurden, in den gesicherten Daten 51 in assoziierter Weise (Schritt S4).
Danach werden die Prozesse der Schritte S2 bis S4 wiederholt ausgeführt (Schritt S5), bis die Bewegung des Verschiebungsdetektors 20 abgeschlossen ist. Dementsprechend werden während der Oberflächenformmessung die drei Aktionen wiederholt in Synchronisation miteinander in Entsprechung zu dem Synchronisationssignal CL ausgeführt. Und bei jeder Ausführung der drei Aktionen werden das X-Richtungsposition-Erfassungssignal D1, das Verschiebungserfassungssignal D2 und das aufgenommene Bild 38 wiederholt in den gesicherten Daten 51 in einem miteinander assoziierten Zustand gespeichert.
7 ist ein Flussdiagramm, das den Fluss des Prozesses zum Anzeigen des Verschiebungserfassungssignals D3 und des aufgenommenen Bilds 38 durch die Oberflächenformmessvorrichtung 10 zeigt. Wie in 7 gezeigt, führt der Bediener, nachdem die Formmessung der Oberfläche Wa abgeschlossen ist, die Betätigung zum Anzeigen des Verschiebungserfassungssignals D3 an der Bedieneinheit 25 durch, wobei der Signalgenerator 52 dann auf die gesicherten Daten 51 Bezug nimmt und das Verschiebungserfassungssignal D3 erzeugt. Das Tiefpassfiltern wird durch das Tiefpassfilter 54 auf das Verschiebungserfassungssignal D3 angewendet, wobei das Signal anschließend in die Anzeigesteuereinrichtung 56 eingegeben wird. Die Anzeigesteuereinrichtung 56 veranlasst, dass der Monitor 27 das Verschiebungserfassungssignal D3, das dem Tiefpassfiltern unterworfen wurde, anzeigt (Schritt S10).
Nachdem das Verschiebungserfassungssignal D3 an dem Monitor 27 angezeigt wurde, gibt der Bediener an der Bedieneinheit 25 die Designierungsbetätigung zum Designieren einer designierten Position SP an dem an dem Monitor 27 angezeigten Verschiebungserfassungssignal D3 (d.h. eines beliebigen Punkts in der anormalen Wellenform ER) an dem Monitor 27 wie in 4 gezeigt ein (Schritt S11). In Antwort auf die Betätigung bestimmt die Anzeigesteuereinrichtung 56 die X-Richtungsposition des Verschiebungsdetektors 20 in Entsprechung zu der designierten Position SP (Schritt S12) und erhält das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der X-Richtungsposition aus den gesicherten Daten 51 (Schritt S13).
Anschließend veranlasst die Anzeigesteuereinrichtung 56, dass der Monitor 27 das Verschiebungserfassungssignal D3 und das aufgenommene Bild 38, die aus den gesicherten Daten 51 erhalten werden, und den Cursor Cu an der Wellenform des Verschiebungserfassungssignals D3 überlagert anzeigt (Schritt S14). Wenn dementsprechend der Bediener die anormale Wellenform ER als die designierte Position SP designiert, kann der Bediener einfach basierend auf dem aufgenommenen Bild 38 in Entsprechung zu der designierten Position SP bestimmen, ob die anormale Wellenform ER durch den an der Oberfläche Wa haftenden Fremdstoff 59 oder einen Kratzer an der Oberfläche Wa verursacht wird.
Dann führt der Bediener wie in 5 gezeigt die Designierte-Position-Änderungsbetätigung C1 für den Cursor Cu über die Bedieneinheit 25 aus, wobei die oben beschriebenen Schritte S12 bis S14 wiederholt ausgeführt werden, um zu erlauben, dass der Monitor 27 das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der Position (designierten Position SP) des Cursors Cu, dessen Position geändert wurde, anzeigt (S15). Dementsprechend kann der Bediener die vor und nach der anormalen Wellenform ER aufgenommenen Bilder prüfen, sodass er die Ursache der anormalen Wellenform ER einfach erkennen kann.
[Vorteilhafte Effekte der ersten Ausführungsform]
Wie weiter oben beschrieben, werden gemäß der ersten Ausführungsform während der Oberflächenformmessung die drei Aktionen (Erfassen der X-Richtungsposition, Erfassen der Verschiebung des Kontakts 34 und Abbilden des Kontakts 34) wiederholt in Synchronisation miteinander ausgeführt. Dementsprechend können bei jeder Ausführung der drei Aktionen das X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1, das Verschiebungserfassungsergebnis D2 und das aufgenommene Bild 38 in den gesicherten Daten 51 in assoziierter Weise gespeichert werden. Auf diese Weise kann der Bediener das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der gewünschten Position an der Wellenform des Verschiebungserfassungssignals D3 prüfen. Dementsprechend kann die Ursache der Anormalität bei der Formmessung der Oberfläche Wa effektiv und einfach erfasst werden.
[Zweite Ausführungsform]
8 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Steuervorrichtung 28 der Oberflächenformmessvorrichtung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. 9 ist eine schematische Ansicht, die die Wellenform des Verschiebungserfassungssignals D3 und das an dem Monitor 27 angezeigte aufgenommene Bild 38 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Es ist zu beachten, dass die Oberflächenformmessvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration aufweist wie in der ersten Ausführungsform, wobei jedoch das Verfahren zum Anzeigen des Verschiebungserfassungssignals D3 an dem Monitor 27 verschieden ist. Dementsprechend werden gleiche Funktionen oder Komponenten wie in der ersten Ausführungsform durch gleiche Symbole angegeben und wird hier auf eine wiederholte Beschreibung der gleichen Funktionen oder Komponenten verzichtet.
Die Anzeigesteuereinrichtung 56 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform veranlasst den Monitor 27 zum Anzeigen des Verschiebungserfassungssignals D3, das dem Tiefpassfiltern durch das Tiefpassfilter 54 unterworfen wurde. In diesem Fall ist es schwierig, die durch den an der Oberfläche Wa haftenden Fremdstoff 59 oder ähnliches verursachte Projektionsform (falsche Form) der Wellenform aus der Wellenform des Verschiebungserfassungssignals D3 zu bestimmen.
Wie durch das Symbol 9A in 8 und 9 angegeben, weist die Anzeigesteuereinrichtung 56 in der zweiten Ausführungsform einen Überlagerungsanzeigemodus auf, der veranlasst, dass der Monitor 27 die Verschiebungserfassungssignale D3 vor und nach dem Tiefpassfiltern durch das Tiefpassfilter 54 überlagert anzeigt. Dementsprechend kann die wie oben beschrieben ansonsten schwer zu bestimmende falsche Form aufgrund des Tiefpassfilterns einfach bestimmt werden.
Wie durch die Symbole 9B und 9C in 9 angegeben, wird der Cursor Cu (designierte Position SP) an der Position gesetzt, an der die falsche Form an der Wellenform des Verschiebungserfassungssignals D3 auftritt, damit der Monitor 27 das aufgenommene Bild 38 darum herum anzeigen kann. Dementsprechend kann die Ursache der Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa genauer identifiziert werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Formmessung verbessert werden kann.
[Dritte Ausführungsform]
10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Steuervorrichtung 28 der Oberflächenformmessvorrichtung 10 gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt. Die Oberflächenformmessvorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform bestimmt das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa basierend auf dem Verschiebungserfassungssignal D3. Wenn die Vorrichtung bestimmt, dass eine Anormalität in der Formmessung vorhanden ist, wird eine erneute Messung der Form der Oberfläche Wa ausgeführt.
Die Oberflächenformmessvorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform weist eine im Wesentlichen identische Konfiguration auf wie die zuvor beschriebenen Ausführungsformen, wobei jedoch die Steuervorrichtung 28 einen Anormale-Wellenform-Detektor 60, eine Anormalitätsbestimmungseinheit 62, eine Neumessungssteuereinrichtung 64 und eine Benachrichtigungssteuereinrichtung 66 enthält. Dementsprechend werden gleiche Funktionen oder Komponenten wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen durch gleiche Bezugszeichen angegeben und wird hier auf eine wiederholte Beschreibung dieser Funktionen und Komponenten verzichtet.
Der Anormale-Wellenform-Detektor 60 erfasst die anormale Wellenform ER aus der Wellenform des durch den Signalgenerator 52 erzeugten Verschiebungserfassungssignals D3.
11 ist eine schematische Ansicht, die erste bis dritte Beispiele zum Erfassen der anormalen Wellenform ER durch den Anormale-Wellenform-Detektor 60 zeigt.
Wie durch das Symbol XIA in 11 angegeben, bestimmt in dem ersten Beispiel der Anormale-Wellenform-Detektor 60 das Vorhandensein oder die Abwesenheit des Auftretens der anormalen Wellenform ER basierend auf dem Verschiebungserfassungssignal D3 anhand dessen, ob die Verschiebungsgröße des Kontakts 34 in der Z-Richtung größer als ein vorbestimmter Anormalitätsbestimmungsschwellwert ET ist oder in einem normalen Bereich NR enthalten ist (unter einem Anormalitätsbestimmungsschwellwert ET liegt). Wenn der Anormale-Wellenform-Detektor 60 bestimmt, dass eine anormale Wellenform ER auftritt, gibt diese Einheit Bereichsinformationen 67 (in Entsprechung zu einem ersten Bereich der vorliegenden Erfindung), die den X-Richtung-Positionsbereich der anormalen Wellenform ER angeben, zu der Anormalitätsbestimmungseinheit 62 aus.
Wenn wie durch das Symbol XIB in 11 angegeben in dem zweiten Beispiel der Zustand, in dem die Verschiebungsgröße des Kontakts 34 in der Z-Richtung den Anormalitätsbestimmungsschwellwert ET überschreitet, für eine vorbestimmte Zeitdauer oder länger andauert, bestimmt der Anormale-Wellenform-Detektor 60, dass das Auftreten der anormalen Wellenform ER vorhanden ist, basierend auf dem Verschiebungserfassungssignal D3 und gibt die Bereichsinformationen 67 über die anormale Wellenform ER zu der Anormalitätsbestimmungseinheit 62 aus. Dadurch wird eine falsche Erfassung des Vorhandenseins eines Auftretens der anormalen Wellenform ER aufgrund von Rauschen in dem Verschiebungserfassungssignal D3 verhindert.
Wie durch das Symbol XIC in 11 angegeben, berechnet in dem dritten Beispiel der Anormale-Wellenform-Detektor 60 eine Gleitender-Durchschnitt-Linie MA der Verschiebungsgröße des Kontakts 34 in der Z-Richtung basierend auf dem Verschiebungserfassungssignal D3. Wenn der Zustand, in dem die Abweichung der Verschiebungsgröße von der Gleitender-Durchschnitt-Linie MA den Anormalitätsbestimmungsschwellwert ET überschreitet, zu dem ursprünglichen Zustand (dem Zustand innerhalb des Anormalitätsbestimmungsschwellwerts ET) zurückkehrt, bestimmt der Anormale-Wellenform-Detektor 60, dass eine anormale Wellenform ER auftritt, und gibt die Bereichsinformationen über die anormale Wellenform ER zu der Anormalitätsbestimmungseinheit 62 aus. Dementsprechend kann eine Abweichung des Verschiebungserfassungssignals D3 aus der anormalen Wellenform ER bestimmt werden, wodurch die Erfassungsgenauigkeit des Anormale-Wellenform-Detektors 60 verbessert werden kann.
12 ist eine schematische Ansicht, die einen Prozess zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa durch die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 zeigt. Wie in 12 gezeigt, entspricht die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 einer ersten Anormalitätsbestimmungseinheit der vorliegenden Erfindung und nimmt auf die gesicherten Daten 51 (das aufgenommene Bild 38) Bezug und bestimmt das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa basierend auf den von dem Anormalen-Wellenform-Detektor 60 eingegebenen Bereichsinformationen 67 über die anormale Wellenform ER.
Insbesondere erhält die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 basierend auf den von dem Anormale-Wellenform-Detektor 60 eingegebenen Bereichsinformationen 67 das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der durch die Bereichsinformationen 67 angegebenen X-Richtungsposition (Bereich) des Verschiebungsdetektors 20, d.h. das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der Position des Auftretens der anormalen Wellenform ER aus den gesicherten Daten. Die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 wendet dann eine Bildanalyse auf das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der Position des Auftretens der anormalen Wellenform ER unter Verwendung einer allgemein bekannten Methode (einer Musterabgleichsmethode oder ähnlichem) an und bestimmt das Vorhandensein oder die Abwesenheit in der Formmessung der Oberfläche Wa basierend darauf, ob ein Bild des Fremdstoffes 59 oder ein Kratzer (nicht gezeigt) in dem aufgenommenen Bild 38 enthalten ist oder nicht.
Wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 wie in 10 gezeigt bestimmt, dass eine Anormalität in der Formmessung vorhanden ist, betreibt die Neumessungssteuereinrichtung 64 den Detektorbewegungsmechanismus 16 über die Antriebssteuereinrichtung 40 und bewegt den Verschiebungsdetektor 20 in der X-Richtung, um eine erneute Messung auszuführen, in welcher der Kontakt dem zu messenden Bereich an der Oberfläche Wa entlang der X-Richtung erneut folgt. Dementsprechend werden die weiter oben genannten drei Aktionen ähnlich wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wiederholt in Synchronisation miteinander ausgeführt, wobei bei jeder Ausführung der drei Aktionen das X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1, das Verschiebungserfassungsergebnis D2 und das aufgenommene Bild 38 in den gesicherten Daten 51 in assoziierter Weise gespeichert werden. In dieser Ausführungsform wird der gesamte Bereich des zu messenden Bereichs an der Oberfläche Wa erneut gemessen. Alternativ dazu kann auch nur die Position des Auftretens der anormalen Wellenform ER in dem zu messenden Bereich basierend auf den Bereichsinformationen 67 erneut gemessen werden.
Wenn die erneute Messung durch die Neumessungssteuereinrichtung 64 ausgeführt wird, werden das Erzeugen des Verschiebungserfassungssignals D3 durch den Signalgenerator 52, das Erfassen der anormalen Wellenform ER durch den Anormale-Wellenform-Detektor 60 und das Bestimmen durch die Anormalitätsbestimmungseinheit62 wiederholt ausgeführt. Danach werden jedes Mal, wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Anormalität in der Formmessung vorhanden ist, das erneute Messen durch die Neumessungssteuereinrichtung 64, das Erzeugen des Verschiebungserfassungssignals D3 durch den Signalgenerator 52, das Erfassen der anormalen Wellenform ER durch den Anormale-Wellenform-Detektor 60 und das Bestimmen durch die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 wiederholt in einem Bereich der bestimmten Anzahl wie weiter unten beschrieben ausgeführt.
13 ist eine schematische Ansicht, die eine Benachrichtigung über Warninformationen 68 durch die Benachrichtigungssteuereinrichtung 66 gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Wie in 13 und weiterhin in 10 gezeigt, bildet die Benachrichtigungssteuereinrichtung 66 in Verbindung mit dem Monitor 27 eine Benachrichtigungseinheit der vorliegenden Erfindung. Wenn die Anzahl von Ausführungen einer erneuten Messung durch die Neumessungssteuereinrichtung 64 die vorbestimmte Anzahl überschreitet, veranlasst die Benachrichtigungssteuereinrichtung 66, dass der Monitor 27 die diese Tatsache angebenden Warninformationen 68 anzeigt. Der Bediener kann also über das Auftreten einer Anormalität in der Formmessung des Werkstücks W (Oberfläche Wa) benachrichtigt werden. Anstatt zu veranlassen, dass der Monitor 27 die Warninformationen 68 anzeigt, kann der Monitor 27 auch veranlasst werden, die Warninformationen 68 anzuzeigen und akustisch über einen Lautsprecher (entspricht der Benachrichtigungseinheit) (nicht gezeigt) auszugeben.
14 ist ein Flussdiagramm, das den Fluss eines Neumessungsprozesses und eines Warnprozesses der Oberflächenformmessvorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Der Fluss der Formmessung der Oberfläche Wa des Werkstücks W in den Schritten S1 bis S5 ist dem oben beschriebenen und in 6 gezeigten der ersten Ausführungsform ähnlich. Dementsprechend wird hier auf eine genauere Beschreibung verzichtet.
Nachdem die Formmessung der Oberfläche Wa das erste Mal abgeschlossen wurde, nimmt der Signalgenerator 52 auf die gesicherten Daten 51 Bezug und erzeugt das Verschiebungserfassungssignal D3 (Schritt S21). Nachdem die Erzeugung des Verschiebungserfassungssignals D3 abgeschlossen wurde, erfasst der Anormale-Wellenform-Detektor 60 wie in 11 gezeigt die anormale Wellenform ER in der Wellenform des Verschiebungserfassungssignals D3. Und wenn die anormale Wellenform ER in dem Verschiebungserfassungssignal D3 enthalten ist, gibt diese Einheit die Bereichsinformationen 67 zu der Anormalitätsbestimmungseinheit 62 aus (Schritt S22).
Anschließend erhält die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 basierend auf den von dem Anormale-Wellenform-Detektor 60 eingegebenen Bereichsinformationen 67, aus den gesicherten Daten 51 das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der Position des Auftretens der anormalen Wellenform ER wie in 12 gezeigt (Schritt S23). Die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt dann, ob das Bild des Fremdstoffs 59 oder eines Kratzers (nicht gezeigt) in dem aufgenommenen Bild 38 enthalten ist oder nicht, unter Verwendung einer allgemein bekannten Analysemethode, um das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa zu bestimmen (Schritt S24).
Wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Anormalität in der Formmessung vorhanden ist (JA in Schritt S24; NEIN in Schritt S25), führt die Neumessungssteuereinrichtung 64 eine erneute Messung der Form der Oberfläche Wa durch das Betreiben des Detektorbewegungsmechanismus 16 über die Antriebssteuereinrichtung 40 durch (Schritt S26). Dementsprechend werden die oben genannten drei Aktionen wiederholt in Synchronisation miteinander ausgeführt. Und bei jeder Ausführung der drei Aktionen können das X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1, das Verschiebungserfassungsergebnis D2 und das aufgenommene Bild 38 in den gesicherten Daten 51 in assoziierter Weise gespeichert werden.
Nachdem die erneute Messung abgeschlossen wurde, werden die Prozesse der Schritte S21 bis S24 wiederholt ausgeführt. Wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Anormalität in der Formmessung vorhanden ist und die Anzahl von erneuten Messungen kleiner als die weiter oben genannte bestimmte Anzahl ist, werden die Prozesse der Schritte S26 und S21 bis S24 wiederholt erneut ausgeführt (JA in Schritt S24; NEIN in Schritt S25). Danach werden die weiter oben beschriebenen Prozesse wiederholt jedes Mal ausgeführt, wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Anormalität in der Formmessung vorhanden ist, bis die Anzahl von erneuten Messungen die bestimmte Anzahl erreicht. Auch wenn eine durch das Haften des Fremdstoffs 59 an der Oberfläche Wa verursachte falsche Form in dem Verschiebungserfassungssignal D3 auftritt, reduziert eine wiederholte Ausführung einer erneuten Messung das Risiko die Verwendung der falschen Form als eines Messergebnisses.
Wenn die Anzahl von erneuten Messungen die bestimmte Anzahl überschreitet, führt die Benachrichtigungssteuereinrichtung 66 eine Warnanzeige durch, die veranlasst, dass der Monitor 27 die diese Tatsache angebenden Warninformationen 68 wie in 13 gezeigt anzeigt (JA in Schritt S25; Schritt S27). Der Bediener kann also über das Auftreten einer Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa benachrichtigt werden. Daraus resultiert, dass der Bediener das Auftreten einer Anormalität erkennen und schnell eine Prüfung des Auftrittsfaktors der Anormalität ausführen kann.
Wie weiter oben beschrieben, wird gemäß der dritten Ausführungsform das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa basierend auf der Wellenform des Verschiebungserfassungssignals D3 bestimmt. Und wenn eine Anormalität in der Formmessung auftritt, wird eine erneute Messung durchgeführt, wodurch genauer bestimmt werden kann, ob die Anormalität durch die tatsächliche Form der Oberfläche Wa oder durch einen externen Umweltfaktor (den Fremdstoff 59 oder ähnliches) verursacht wird.
[Vierte Ausführungsform]
15 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Steuervorrichtung 28 der Oberflächenformmessvorrichtung 10 gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt. Die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 in der oben beschriebenen dritten Ausführungsform bestimmt das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa basierend auf dem Verschiebungserfassungssignal D3. Die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 der vierten Ausführungsform bestimmt das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung basierend auf dem aufgenommenen Bild 38, das in den gesicherten Daten 51 gespeichert ist.
Wie in 15 gezeigt, weist die Oberflächenformmessvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform einen im Wesentlichen identischen Aufbau auf wie die Oberflächenformmessvorrichtung 10 der vierten Ausführungsform. Dementsprechend werden gleiche Funktionen oder Komponenten wie in der dritten Ausführungsform durch gleiche Symbole angegeben und wird hier auf eine wiederholte Beschreibung der gleichen Funktionen oder Komponenten verzichtet.
16 ist eine schematische Ansicht, die einen Prozess zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa durch die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 (in Entsprechung zu einer zweiten Anormalitätsbestimmungseinheit der vorliegenden Erfindung) in der vierten Ausführungsform zeigt.
Wie in 16 und weiterhin in 15 gezeigt, wendet die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 der vierten Ausführungsform individuell eine Bildanalyse auf jedes in den gesicherten Daten 51 gespeicherte aufgenommene Bild 38 unter Verwendung einer allgemein bekannten Methode ähnlich wie in der dritten Ausführungsform an. Insbesondere bestimmt die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung in Bezug auf jedes aufgenommene Bild 38 in den gesicherten Daten 51 basierend darauf, ob das Bild des Fremdstoffs 59 oder eines Kratzers (nicht gezeigt) in dem aufgenommenen Bild 38 enthalten ist oder nicht. Wenn dementsprechend die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Anormalität in der Formmessung vorhanden ist, wird eine erneute Messung durch die Neumessungssteuereinrichtung 64 ähnlich wie in der vierten Ausführungsform ausgeführt. Der gesamte zu messende Bereich auf der Oberfläche Wa kann erneut gemessen werden. Alternativ dazu kann auch nur die Position des Auftretens der anormalen Wellenform ER in dem zu messenden Bereich basierend auf den weiter unten beschriebenen Bereichsinformationen 67A erneut gemessen werden.
Wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt, dass die Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa vorhanden ist, nimmt die Einheit auf die gesicherten Daten 51 Bezug und erzeugt die Bereichsinformationen 67A (entspricht einem zweiten Bereich der vorliegenden Erfindung), die den X-Richtungspositionsbereich des Verschiebungsdetektors 20 in Entsprechung zu dem aufgenommenen Bild 38, für den eine Anormalität in der Formmessung bestimmt wurde, angeben. Die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 gibt die Bereichsinformationen 67A zu der Anzeigesteuereinrichtung 56 aus.
Und wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa vorhanden ist, extrahiert die Einheit Daten über die anormale Wellenform ER in Entsprechung zu den Bereichsinformationen 67A aus dem durch den Signalgenerator 52 erzeugten Verschiebungserfassungssignal D3 basierend auf den weiter oben beschriebenen Bereichsinformationen 67A. Weiterhin erzeugt die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 basierend auf der Bildanalyse des aufgenommenen Bilds 38, für das eine Anormalität in der Formmessung bestimmt wurde, detaillierte Anormalitätsinformationen 69, die Details der Anormalität in der Formmessung (z.B. eine Haftung des Fremdstoffs 59 oder ähnliches) angeben. Die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 erzeugt Warninformationen 70 (siehe 18), die die Bereichsinformationen 67A, Daten zu der anormalen Wellenform ER, die detaillierten Anormalitätsinformationen 69 und das aufgenommene Bild 38, für das eine Anormalität in der Formmessung bestimmt wurde, enthalten, und gibt die Warninformationen 70 zu der Benachrichtigungssteuereinrichtung 66 aus.
17 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des an dem Monitor 27 angezeigten Verschiebungserfassungssignals D3, wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa vorhanden ist, zeigt. Wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 wie in 17 gezeigt bestimmt, dass eine Anormalität der Formmessung vorhanden ist, veranlasst die Anzeigesteuereinrichtung 56, dass der Monitor 27 das Verschiebungserfassungssignal D3 anzeigt.
Dabei zeigt die Anzeigesteuereinrichtung 67A basierend auf den von der Anormalitätsbestimmungseinheit 62 eingegebenen Bereichsinformationen 67A einen Wellenformbereich WR in Entsprechung zu den Bereichsinformationen 67A in der Wellenform des an dem Monitor 27 anzuzeigenden Verschiebungserfassungssignals D3 auf identifizierbare Weise zum Beispiel durch das Anzeigen mit einer Farbe oder ähnlichem an. Dementsprechend kann der Bediener über die Position und den Bereich des Bereichsinformationen 67A, in dem eine Anormalität in der Formmessung auftritt, benachrichtigt werden. Hinsichtlich des Anzeigemodus werden hier keine besonderen Beschränkungen vorgegeben, solange der Wellenformbereich WR identifiziert werden kann.
18 ist eine schematische Ansicht, die eine Benachrichtigung über die Warninformationen 70 durch die Benachrichtigungssteuereinrichtung 66 gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. Wenn wie in 18 gezeigt die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa vorhanden ist, steuert die Benachrichtigungssteuereinrichtung 66 in der vierten Ausführungsform die Anzeigesteuereinrichtung 56 und veranlasst, dass der Monitor 27 die Warninformationen 70 anzeigt, basierend auf den von der Anormalitätsbestimmungseinheit 62 eingegebenen Warninformationen 70. Dementsprechend kann der Bediener über das Auftreten einer Anormalität der Formmessung der Oberfläche Wa, die Position (den Bereich) des Auftretens und Details der Anormalität, der anormalen Wellenform ER und des aufgenommenen Bilds 38 an der Anormalitätsauftrittsposition benachrichtigt werden.
Wie weiter oben beschrieben kann in der vierten Ausführungsform basierend auf dem in dem Datenspeicher 50 (gesicherte Daten 51) gespeicherten aufgenommenen Bild 38 das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung bestimmt werden. Folglich können vorteilhafte Effekte erzielt werden, die denjenigen der dritten Ausführungsform ähnlich sind.
[Fünfte Ausführungsform]
19 zeigt schematisch eine Rundheitsmessvorrichtung 100, die einer Formmesseinrichtung der vorliegenden Erfindung entspricht. Wie in 19 gezeigt, misst die Rundheitsmessvorrichtung 100 (einschließlich einer Zylinderform-Messvorrichtung) die Rundheit einer Umfangsfläche Wb (einer Außenumfangsfläche und einer Innenumfangsfläche) des Werkstücks W mit einer soliden zylindrischen Form oder einer hohlen zylindrischen Form unter Verwendung eines Kontakts 132. Es ist zu beachten, dass die Umfangsfläche Wb einer zu messenden Oberfläche entspricht.
Die Rundheitsmessvorrichtung 100 umfasst eine Messbühne 102, einen Drehtisch 104, einen Motor 106, einen Drehwinkel-Erfassungssensor 108, eine Säule 110, einen horizontalen Arm 112, einen Verschiebungsdetektor 114, eine Kamera 116, eine Bedieneinheit 118, einen Monitor 120 und eine Steuervorrichtung 122.
Die Messbühne 102 ist eine Haltebühne (Basisbühne), die die Komponenten der Rundheitsmessvorrichtung 100 hält. Der Drehtisch 104 und die Säule 110 sind an der oberen Fläche der Messbühne 102 vorgesehen. Der Motor 106 und der Drehwinkelerfassungssensor 108 sind in der Messbühne 102 vorgesehen.
Das Werkstück W wird an der oberen Fläche des Drehtisches 104 montiert. Der Drehtisch 104 ist drehbar an der Messbühne 102 vorgesehen, die an der Drehmitte RC (Drehachse) parallel zu der Z-Richtung zentriert ist.
Der Motor 106 entspricht einem Relativdrehmechanismus der vorliegenden Erfindung und dreht den an der Drehmitte RC zentrierten Drehtisch 104 unter der Steuerung der weiter unten beschriebenen Steuereinrichtung 122. Durch das Drehen des Drehtisches 104 kann wie weiter oben beschrieben der Verschiebungsdetektor 114 (Kontakt 132) relativ entlang der Umfangsrichtung in Bezug auf die Umfangsfläche Wb (nachfolgend als Werkstückumfangsrichtung bezeichnet) bewegt werden.
Der Drehwinkelerfassungssensor 108 entspricht einem Positionserfassungssensor der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel wird ein Drehcodierer verwendet. Der Drehwinkelerfassungssensor 108 erfasst den Drehwinkel des Drehtisches 104, wodurch die relative Position des Verschiebungsdetektors 114 in der Werkstückumfangsrichtung in Bezug auf die Umfangsfläche Wb erfasst werden kann. Der Drehwinkelerfassungssensor 108 gibt dann ein Drehwinkel-Erfassungsergebnis Dθ des Drehtisches 104 zu der Steuervorrichtung 122 aus.
Die Säule 110 ist an der oberen Fläche der Messbühne 102 an einer in der X-Richtung von dem Drehtisch 104 versetzten Position vorgesehen und weist eine sich in der Z-Richtung erstreckende Form auf. Die Säule 110 hält den horizontalen Arm 112 frei beweglich in der Z-Richtung und der X-Richtung mittels eines Wagens (nicht gezeigt). Der Verschiebungsdetektor 114 ist an dem fernen Endteil des horizontalen Arms 112 befestigt.
Der Verschiebungsdetektor 114 umfasst einen Arm 130, den Kontakt 132 und einen Verschiebungserfassungssensor 134. Der Arm 130 wird frei schwenkbar an einem Gelenk parallel zu der Y-Richtung an dem Verschiebungsdetektor 114 gehalten.
Der Kontakt 132 ist an dem fernen Endteil des Arms 130 vorgesehen und kommt in einen Kontakt mit der Umfangsfläche Wb. Der Arm 130 wird geschwenkt, sodass der Kontakt 132 in dieser Ausführungsform in der X-Richtung wie durch den Pfeil AX in der Figur angegeben verschoben werden kann. Der Drehtisch 104 und das Werkstück W werden durch den Motor 106 relativ in Bezug auf den Verschiebungsdetektor 114 gedreht, sodass der Kontakt 132 der Umfangsfläche Wb entlang der Werkstückumfangsrichtung folgen (diese abtasten) kann.
Der Verschiebungserfassungssensor 134 ist zum Beispiel ein linearer variabler Differentialtransformator (LVDT), der dem Verschiebungserfassungssensor 36 der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ähnlich ist, oder ein Sensor des Skalentyps, und erfasst eine Verschiebung des Kontakts 132 in der X-Richtung und gibt das Verschiebungserfassungsergebnis D2 zu der Steuervorrichtung 122 aus.
Die Kamera 116 ist an dem horizontalen Arm 112 vorgesehen, bildet sequentiell den fernen Endteil des Kontakts 132 ab (nimmt ein Bewegtbild desselben auf) und gibt das aufgenommene Bild 38 des Kontakts 132 aufeinanderfolgend zu der Steuervorrichtung 122 aus.
Zum Beispiel werden eine Tastatur, eine Maus, ein Bedienfeld, Betätigungstasten oder ähnliches als die Bedieneinheit 118 verwendet, die Eingaben verschiedener Betätigungen des Bedieners annimmt.
Ein Display wie etwa ein allgemein bekanntes Flüssigkristalldisplay kann als der Monitor 120 verwendet werden. Der Monitor 120 zeigt das Verschiebungserfassungssignal D3, das ein Ergebnis des Messens der Form der Umfangsfläche Wb ist, das durch die Kamera 116 aufgenommene Bild 38, verschiedene Einstellungsbildschirminhalte, verschiedene Betriebsbildschirminhalte usw. an.
Die Steuereinrichtung 122 steuert integriert den Betrieb der Einheiten der Rundungsmessvorrichtung 100. Die Steuereinrichtung 122 weist eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration auf wie die Steuervorrichtung 28 der zuvor beschriebenen Ausführungsformen und synchronisiert die drei Aktionen, die das Erfassen durch den Drehwinkelerfassungssensor 108, das Erfassen durch den Verschiebungserfassungssensor 134 und das Abbilden durch die Kamera 116 umfassen, miteinander. Und bei jeder Ausführung der drei Aktionen in Synchronisation miteinander veranlasst die Steuervorrichtung 28, dass der Datenspeicher 50 (siehe 2) das durch den Drehwinkelerfassungssensor 108 erfasste Drehwinkel-Erfassungsergebnis Dθ, das durch den Verschiebungserfassungssensor 134 erfasste Verschiebungserfassungsergebnis D2 des Kontakts 132 und das durch die Kamera 116 aufgenommene Bild 38 in assoziierter Weise speichert.
Die Steuervorrichtung 122 erzeugt die Verschiebung des Kontakts 132 in der X-Richtung in Bezug auf jede Drehwinkelposition des Drehtisches 104, d.h. das Verschiebungserfassungssignal D3, das die Oberflächenform (Rundheit) der Umfangsfläche Wb angibt, und veranlasst, dass der Monitor 120 das Signal anzeigt. Und wenn die Designierungsbetätigung zum Designieren einer designierten Position SP in dem an dem Monitor 120 angezeigten Verschiebungserfassungssignal D3 über die Bedieneinheit 118 durchgeführt wird, veranlasst die Steuervorrichtung 122, dass der Monitor 120 das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der designierten Position SP anzeigt.
Wie weiter oben beschrieben führt die Rundheitsmessvorrichtung 100 in der fünften Ausführungsform wiederholt die drei Aktionen in einer Synchronisation miteinander aus. Dementsprechend können bei jeder Ausführung der drei Aktionen das Drehwinkelerfassungsergebnis Dθ, das Verschiebungserfassungsergebnis D2 und das aufgenommene Bild 38 in den gesicherten Daten 51 in assoziierter Weise gespeichert werden. Daraus resultiert, dass vorteilhafte Effekte erzielt werden, die denjenigen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ähnlich sind. Ähnlich wie in der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform können die Verschiebungserfassungssignale D3 vor und nach dem Tiefpassfiltern an dem Monitor 120 angezeigt werden. Weiterhin können ähnlich wie in den zuvor beschriebenen dritten und vierten Ausführungsformen das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung der Umfangsfläche Wb bestimmt werden. Und wenn eine Anormalität vorhanden ist, werden eine erneute Messung, eine Benachrichtigung, ein Anzeigen einer Warnung und ähnliches ausgeführt.
20 ist eine schematische Ansicht, die die vorteilhaften Effekte zeigt, die dadurch erzielt werden, dass die Kamera 116 den Kontakt 132 während der Drehung des Drehtisches 104 und des Werkstücks W abbildet. Wenn wie in 20 gezeigt der Fremdstoff 59 an der Umfangsfläche Wb haftet, bewegt sich das Bild des Fremdstoffes 59 entlang der durch einen Pfeil AY angegebenen Richtung in jedem aufgenommenen Bild 38 in Bezug auf jeden Drehwinkel des Drehtisches 104 usw. Dabei kommt das Bild des Fremdstoffs 59 an einer Kontaktposition mit dem Kontakt 132 in Fokus und verlässt den Fokus an in der Lateralrichtung (Y-Richtung) von dem Kontakt 132 abweichenden Positionen. Die Unschärfegröße des Bilds des Fremdstoffs 59 ist eine äquivalente Unschärfegröße einer entsprechenden lateralen Position in Bezug auf den Kontakt 132. Folglich kann basierend auf der Größe (Unschärfegröße) des Bilds des Fremdstoffs 59 in jedem aufgenommenen Bild 38 die Position (der Drehwinkel), an welcher der Kontakt 132 den Fremdstoff 59 überschreitet, bestimmt werden.
[Modifiziertes Beispiel]
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen werden bei jeder Ausführung der drei Aktionen die gesicherten Daten 51, in denen das X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1, das Verschiebungserfassungsergebnis D2 und das aufgenommene Bild 38 miteinander assoziiert sind, wiederholt in dem Datenspeicher 50 gespeichert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel werden die bei jeder Ausführung der drei Aktionen erhaltenen gesicherten Daten 51 vorübergehend in dem Pufferspeicher (z.B. einem Ringpufferspeicher oder ähnlichem) gespeichert. Es kann auch nur ein Teil der vorübergehend in dem Pufferspeicher gespeicherten gesicherten Daten 51 (z.B. nur die gesicherten Datenelemente 51, für die eine Anormalität durch die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt wurde) in dem Datenspeicher 50 gespeichert werden.
[Modifiziertes Beispiel 1]
21 ist ein Blockdiagramm, das ein modifiziertes Beispiel der Oberflächenformmessvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 21 zeigt nur die für die Speichersteuerung verwendeten Konfigurationselemente der Oberflächenformmessvorrichtung 10. In der folgenden Beschreibung werden nur die Komponenten für die Speichersteuerung beschrieben, während auf eine Beschreibung der anderen Komponenten verzichtet wird.
Wie in 21 gezeigt, umfasst die Oberflächenformmessvorrichtung 10 gemäß einem modifizierten Beispiel 1 Ringpufferspeicher 200A bis 200C.
Die Ringpufferspeicher 200A bis 200C entsprechen Pufferspeichern, die Konfigurationselemente der Speichereinheit der vorliegenden Erfindung sind, und Speichermedien (Speicher, Stufen usw.), die Daten in einer sogenannten Ringpufferform speichern können.
Die Ringpufferspeicher 200A bis 200C umfassen n (n > 1) Speicherbereiche A1 bis An.
Bei jeder Ausführung der drei Aktionen speichert die Signalerhaltungseinheit 44 sequentiell das X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1 und das Verschiebungserfassungsergebnis D2, die jeweils von dem Positionserfassungssensor 18 und dem Verschiebungserfassungssensor 36 erhalten werden, in den Speicherbereichen A1 bis An der Ringpufferspeicher 200A und 200B.
Bei jeder Ausführung der drei Aktionen speichert die Bilderhaltungseinheit 46 sequentiell das aufgenommene Bild 38, das von der Kamera 22 erhalten wird, in den Speicherbereichen A1 bis An des Ringpufferspeichers 200C.
Nachdem Datenelemente (D1, D2 und 38) in dem Speicherbereich An in den Ringpufferspeichern 200A bis 200C gespeichert wurden, werden die aufeinanderfolgend erhaltenen Datenelemente (D1, D2 und 38) in dem Speicherbereich A1 gespeichert (überschrieben und gespeichert).
Wie weiter oben beschrieben werden Datenelemente in der letzten bestimmten Zeitperiode innerhalb der bei jeder Ausführung der drei Aktionen erhaltenen Datenelemente (D1, D2 und 38) in den Ringpufferspeichern 200A bis 200C gespeichert.
Der Signalgenerator 52 nimmt auf das X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1 und das Verschiebungserfassungssignal D2 Bezug, die vorübergehend in den Ringpufferspeichern 200A und 200B gespeichert sind und erzeugt die Verschiebung des Kontakts 34 in der Z-Richtung in Bezug auf jede X-Richtungsposition des Verschiebungsdetektors 20 (Kontakt 34), d.h. das Verschiebungserfassungssignal D3, das die Oberflächenform der Oberfläche Wa angibt.
Der Anormale-Wellenform-Detektor 60 erfasst die anormale Wellenform ER aus der Wellenform des Verschiebungserfassungssignals D3, das durch den Signalgenerator 52 erzeugt wird. Wenn der anormale Wellenformdetektor 60 bestimmt, dass ein Auftreten der anormalen Form ER vorhanden ist, gibt diese Einheit die Bereichsinformationen 67 (erster Bereich), die den X-Richtungspositionsbereich der anormalen Wellenform ER angeben, zu der Anormalitätsbestimmungseinheit 62 aus (siehe 11).
Basierend auf den von dem Anormale-Wellenform-Detektor 60 eingegebenen Bereichsinformationen 67 erhält die Anormalitätsbestimmungseinheit (erste Anormalitätsbestimmungseinheit) 62 aus dem Ringpufferspeicher 200C das aufgenommene Bild 38, das der durch die Bereichsinformationen 67 angegebenen X-Richtungsposition (Bereich) des Verschiebungsdetektors 20 entspricht, d.h. das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu der Position des Auftretens der anormalen Wellenform ER und wendet eine Bildanalyse auf das Bild an. Wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa vorhanden ist, nimmt die Einheit dann Bezug auf die Ringpufferspeicher 200A bis 200C und erzeugt Bereichsinformationen 67, die den Bereich der X-Richtungsposition des Verschiebungsdetektors 20 in Entsprechung zu dem aufgenommenen Bild 38, für das eine Anormalität in der Formmessung bestimmt wurde, angeben, und gibt die Informationen zu der Speichersteuereinrichtung 48 aus.
Die Speichersteuereinrichtung 48 speichert, in dem Datenspeicher 50, die gesicherten Daten 51, wobei das X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1, das Verschiebungserfassungsergebnis D2 und das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu den Bereichsinformationen 67 innerhalb der vorübergehend in den Ringpufferspeichern 200A bis 200C gespeicherten Datenelementen miteinander assoziiert sind.
Wenn in dem modifizierten Beispiel 1 die Ursache einer Anormalität einer Formmessung des gemessenen Objekts erfasst wird, können die in dem Datenspeicher 50 gespeicherten gesicherten Daten 51 minimiert werden. Dadurch können die Kosten der Oberflächenformmessvorrichtung 10 reduziert werden.
[Modifiziertes Beispiel 2]
22 ist ein Blockdiagramm, das ein modifiziertes Beispiel der Oberflächenformmessvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 22 zeigt nur die für die Speichersteuerung verwendeten Konfigurationselemente der Oberflächenformmessvorrichtung 10. In der folgenden Beschreibung werden nur die Komponenten der Speichersteuerung beschrieben, während auf eine Beschreibung anderer Komponenten verzichtet wird.
Wie in 22 gezeigt, umfasst die Oberflächenformmessvorrichtung 10 gemäß einem modifizierten Beispiel 2 ähnlich wie in dem modifizierten Beispiel 1 die Ringpufferspeicher 200A bis 200C. Das X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1, das Verschiebungserfassungsergebnis D2 und das aufgenommene Bild 38 werden vorübergehend in den Ringpufferspeichern 200A bis 200C gespeichert.
Die Anormalitätsbestimmungseinheit (zweite Anormalitätsbestimmungseinheit) 62 wendet eine Bildanalyse auf das vorübergehend in dem Ringpufferspeicher 200C gespeicherte aufgenommene Bild 38 an. Wenn die Anormalitätsbestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Anormalität in der Formmessung der Oberfläche Wa vorhanden ist, nimmt die Einheit auf die Ringpufferspeicher 200A bis 200C Bezug, erzeugt die Bereichsinformationen 67A (zweiter Bereich), die den Bereich der X-Richtungsposition des Verschiebungsdetektors 20 in Entsprechung zu dem aufgenommenen Bild 38, für das eine Anormalität in der Formmessung bestimmt wurde, angeben, und gibt die Informationen zu der Speichersteuereinrichtung 48 aus.
Die Speichersteuereinrichtung 48 speichert in dem Datenspeicher 50 die gesicherten Daten 51, in denen das X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis D1, das Verschiebungserfassungsergebnis D2 und das aufgenommene Bild 38 in Entsprechung zu den Bereichsinformationen 67 innerhalb der vorübergehend in den Ringpufferspeichern 200A bis 200C gespeicherten miteinander assoziiert sind.
Wenn gemäß dem modifizierten Beispiel 2 die Ursache einer Anormalität einer Formmessung des Messobjekts erfasst wird, können die in dem Datenspeicher 50 gespeicherten gesicherten Daten 51 minimiert werden. Dadurch können die Kosten der Oberflächenformmessvorrichtung 10 reduziert werden.
[Anderes]
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Datenspeicher 50 intern in der Steuervorrichtung 28 enthalten. Der Datenspeicher 50 kann separat von der Oberflächenformmessvorrichtung 10 (z.B. in einem externen Server oder einer Datenbank) vorgesehen sein.
In den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen wird der Verschiebungsdetektor 20 in der X-Richtung während der Formmessung der Oberfläche Wa durch die Oberflächenformmessvorrichtung 10 bewegt. Alternativ dazu können die Messstufe 12 und das Werkstück W in der X-Richtung bewegt werden. Solange der Verschiebungsdetektor 20 und das Werkstück W relativ in der X-Richtung bewegt werden können, werden hier keine besonderen Vorgaben hinsichtlich der Bewegungsmethode gemacht. Anstatt das Werkstück W in der fünften Ausführungsform zu drehen, kann der Verschiebungsdetektor 114 an der Drehmitte RC zentriert gedreht werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die XY-Ebene parallel zu einer horizontalen Ebene, wobei sie aber auch nicht-parallel zu der horizontalen Ebene sein kann.
In den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen wird eine Oberflächenformmessvorrichtung 10 des stationären Typs beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf eine handgehaltene Oberflächenformmessvorrichtung 10 angewendet werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen werden basierend auf dem von der Synchronisationssteuereinrichtung 42 ausgegebenen Synchronisationssignal CL das Erfassen durch den Positionserfassungssensor 18, das Erfassen durch den Verschiebungserfassungssensor 36 und das Abbilden durch die Kamera 22 miteinander synchronisiert. Alternativ dazu kann veranlasst werden, dass der Positionserfassungssensor 18, der Verschiebungserfassungssensor 36 und/oder die Kamera 22 als die Synchronisationssteuereinrichtung 42 funktionieren. In diesem Fall wird der Betriebszeitverlauf des Positionserfassungssensors 18, des Verschiebungserfassungssensors 36 und/oder der Kamera 22 als das Synchronisationssignal CL (Auslöser), gemäß dem die anderen zwei Komponenten betrieben werden, verwendet.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden beispielhaft die Oberflächenformmessvorrichtung 10 und die Rundheitsmessvorrichtung 100 beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf verschiedene andere Formmessvorrichtungen angewendet werden, die eine Formmessung eines Werkstücks oder von verschiedenen zu messenden Oberflächen unter Verwendung eines Kontakts in einem Kontakt mit dem Werkstück (Messobjekt) durchführen.
Bezugszeichenliste

10: Oberflächenformmessvorrichtung;
12: Messstufe;
14: Säule;
16: Detektorbewegungsmechanismus;
17: Halter;
18: Positionserfassungssensor;
18a: lineare Skala;
18b: Lesekopf;
20: Verschiebungsdetektor;
22: Kamera;
25: Bedieneinheit;
27: Monitor;
28: Steuervorrichtung;
30: Schwenkgelenk;
32: Arm;
32a: ferner Armendteil;
32b: naher Armendteil;
34: Kontakt;
36: Verschiebungserfassungssensor;
38: aufgenommenes Bild;
40: Antriebssteuereinrichtung;
42: Synchronisationssteuereinrichtung;
44: Signalerhaltungseinheit;
46: Bilderhaltungseinheit;
48: Speichersteuereinrichtung;
50: Datenspeicher;
51: gesicherte Daten;
52: Signalgenerator;
54: Tiefpassfilter;
56: Anzeigesteuereinrichtung;
59: Fremdstoff;
60: Anormale-Wellenform-Detektor;
62: Anormalitätsbestimmungseinheit;
64: Neumessungssteuereinrichtung;
66: Benachrichtigungssteuereinrichtung;
67: Bereichsinformationen;
67A: Bereichsinformationen;
68: Warninformationen;
69: detaillierte Anormalitätsinformationen;
70: Warninformationen;
100: Rundheitsmessvorrichtung;
102: Messstufe;
104: Drehtisch;
106: Motor;
108: Drehwinkelerfassungssensor;
110: Säule;
112: horizontaler Arm;
114: Verschiebungsdetektor;
116: Kamera;
118: Bedieneinheit;
120: Monitor;
122: Steuervorrichtung;
130: Arm;
132: Kontakt;
134: Verschiebungserfassungssensor;
200A: Ringpufferspeicher;
200B: Ringpufferspeicher;
200C: Ringpufferspeicher;
C1: Designierte-Position-Änderungsbetätigung;
CL: Synchronisationssignal;
Cu: Cursor;
D1: X-Richtungsposition-Erfassungsergebnis;
D2: Verschiebungserfassungsergebnis;
D3: Verschiebungserfassungssignal;
Dθ: Drehwinkel-Erfassungsergebnis;
ER: Anormale Wellenform;
ET: Anormalitätsbestimmungsschwellwert;
MA: Gleitender-Durchschnitt-Linie;
NR: normaler Bereich;
RC: Drehzentrum;
SP: designierte Position;
W: Werkstück;
WR: Wellenformbereich;
Wa: Oberfläche; und
Wb: Umfangsfläche.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017161548 [0003]

Claims

Formmessvorrichtung für eine Formmessung eines Messobjekts unter Verwendung eines Kontakts, der in einen Kontakt mit dem Messobjekt gebracht wird, wobei die Formmessvorrichtung umfasst: einen Verschiebungsdetektor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer Verschiebung des Kontakts, einen Relativbewegungsmechanismus, der konfiguriert ist zum relativen Bewegen des Verschiebungsdetektors in Bezug auf das Messobjekt und zum Erlauben, dass der Kontakt einer zu messenden Oberfläche des Messobjekts folgt, einen Positionserfassungssensor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer relativen Position des Verschiebungsdetektors in Bezug auf das Messobjekt, eine Kamera, die konfiguriert ist zum Abbilden des Kontakts und zum Ausgeben eines aufgenommenen Bilds des Kontakts, und eine Synchronisationssteuereinrichtung, die konfiguriert ist zum wiederholten Ausführen von drei Aktionen in Synchronisation miteinander, während die relative Bewegung durch den Relativbewegungsmechanismus durchgeführt wird, wobei die Aktionen das Erfassen der relativen Position durch den Positionserfassungssensor, das Erfassen der Verschiebung durch den Verschiebungsdetektor und das Abbilden durch die Kamera umfassen.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Synchronisationssteuereinrichtung ein Synchronisationssignal für das Synchronisieren der drei Aktionen zu dem Positionserfassungssensor, dem Verschiebungsdetektor und der Kamera ausgibt.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die weiterhin eine Speichersteuereinrichtung umfasst, die konfiguriert ist zum Speichern der durch den Positionserfassungssensor erfassten relativen Position, der durch den Verschiebungsdetektor erfassten Verschiebung des Kontakts und des durch die Kamera aufgenommenen Bilds in einer assoziierten Weise in einer Speichereinheit jedes Mal, wenn die drei Aktionen in Synchronisation miteinander ausgeführt werden.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 3, die weiterhin umfasst: einen Signalgenerator, der konfiguriert ist zum Erzeugen eines Verschiebungserfassungssignals, das die Verschiebung des Kontakts an jeder relativen Position angibt, eine Anzeigesteuereinrichtung, die konfiguriert ist zum Veranlassen eines Monitors zum Anzeigen des durch den Signalgenerator erzeugten Verschiebungserfassungssignals, und eine Bedieneinheit, die konfiguriert ist zum Annehmen einer Designierungsbetätigung für das Designieren einer beliebigen designierten Position in dem an dem Monitor angezeigten Verschiebungserfassungssignal, wobei die Anzeigesteuereinrichtung aus der Speichereinheit das aufgenommene Bild in Entsprechung zu der durch die Designierungsbetätigung an der Bedieneinheit designierten Position erhält und den Monitor veranlasst, das aufgenommene Bild anzuzeigen.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 4, wobei bei jeder Änderung der designierten Position die Anzeigesteuereinrichtung wiederholt das Erhalten des aufgenommenen Bilds aus der Speichereinheit und das Anzeigen des aufgenommenen Bilds an dem Monitor durchführt.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, die weiterhin ein Tiefpassfilter umfasst, das konfiguriert ist zum Anwenden einer Tiefpassfilterung auf das durch den Signalgenerator erzeugte Verschiebungserfassungssignal, wobei die Anzeigesteuereinrichtung einen Überlagerungsanzeigemodus für das Veranlassen des Monitors zum Anzeigen der Verschiebungserfassungssignale vor und nach der Tiefpassfilterung aufweist.
Formmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, die weiterhin umfasst: einen Signalgenerator, der konfiguriert ist zum Erzeugen eines Verschiebungserfassungssignals, das die Verschiebung des Kontakts an jeder relativen Position angibt, einen Anormale-Wellenform-Detektor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer anormalen Wellenform, bei welcher eine Wellenform des Verschiebungserfassungssignals anormal ist, aus dem durch den Signalgenerator erzeugten Verschiebungserfassungssignal, und eine erste Anormalitätsbestimmungseinheit, die konfiguriert ist zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung, basierend auf dem aufgenommenen Bild, das in der Speichereinheit gespeichert ist und einem ersten Bereich entspricht, wobei der erste Bereich als ein Bereich der relativen Position, an welcher die anormale Wellenform durch den Anormale-Wellenform-Detektor erfasst wird, angenommen wird.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste Anormalitätsbestimmungseinheit das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung basierend auf dem Vorhandensein oder der Abwesenheit eines Bilds eines Fremdstoffs in dem aufgenommenen Bild bestimmt.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, die weiterhin umfasst: eine Neumessungssteuereinrichtung, die konfiguriert ist zum Ausführen einer erneuten Messung und den Relativbewegungsmechanismus antreibt und der zu messenden Oberfläche erneut mit dem Kontakt folgt, wobei jedes Mal, wenn die erste Anormalitätsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Anormalität vorhanden ist, die Neumessungssteuereinrichtung die erneute Messung durchführt, der Signalgenerator das Verschiebungserfassungssignal erzeugt, der Anormale-Wellenform-Detektor die anormale Wellenform erfasst und die erste Anormalitätsbestimmungseinheit das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung bestimmt.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 9, die weiterhin eine Benachrichtigungseinheit umfasst, die konfiguriert ist zum Ausgeben einer Benachrichtigung über Warninformationen, wenn die Anzahl von erneuten Messungen eine vorbestimmte Anzahl überschreitet.
Formmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Speichersteuereinrichtung vorübergehend, in einem Pufferspeicher der Speichereinheit, Daten, die die durch den Positionserfassungssensor erfasste relative Position, die durch den Verschiebungsdetektor erfasste Verschiebung des Kontakts und das durch die Kamera aufgenommene Bild enthalten, speichert und, in einem Datenspeicher der Speichereinheit, Daten, die durch die zweite Anormalitätsbestimmungseinheit innerhalb der vorübergehend in dem Pufferspeicher gespeicherten Daten als anormal bestimmt wurden, speichert.
Formmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, die weiterhin eine zweite Anormalitätsbestimmungseinheit umfasst, die konfiguriert ist zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung in jedem aufgenommenen Bild, das in der Speichereinheit gespeichert ist.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die zweite Anormalitätsbestimmungseinheit das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anormalität in der Formmessung basierend auf dem Vorhandensein oder der Abwesenheit eines Bilds eines Fremdstoffs in dem aufgenommenen Bild in Bezug auf jedes aufgenommene Bild, das in der Speichereinheit gespeichert ist, bestimmt.
Formmessvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, die weiterhin umfasst. einen Signalgenerator, der konfiguriert ist zum Erzeugen eines Verschiebungserfassungssignals, das die Verschiebung des Kontakts an jeder relativen Position angibt, und eine Anzeigesteuereinrichtung, die konfiguriert ist zum Veranlassen eines Monitors zum Anzeigen des durch den Signalgenerator erzeugten Verschiebungserfassungssignals, wobei die Anzeigesteuereinrichtung auf die Speichereinheit Bezug nimmt und einen zweiten Bereich erfasst, der ein Bereich der relativen Position in Entsprechung zu dem durch die zweite Anormalitätsbestimmungseinheit als anormal bestimmten aufgenommenen Bild ist, und den Monitor veranlasst zum identifizierbaren Anzeigen eines Wellenformbereichs in Entsprechung zu dem zweiten Bereich in der Wellenform des an dem Monitor angezeigten Verschiebungserfassungssignals.
Formmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, die weiterhin eine Benachrichtigungseinheit umfasst, die konfiguriert ist zum Ausgeben einer Benachrichtigung über Warninformationen, wenn die zweite Anormalitätsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Anormalität vorhanden ist.
Formmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Speichersteuereinrichtung vorübergehend, in einem Pufferspeicher der Speichereinheit, Daten, die die durch den Positionserfassungssensor erfasste relative Position, die durch den Verschiebungsdetektor erfasste Verschiebung des Kontakts und das durch die Kamera aufgenommene Bild enthalten, speichert und, in einem Datenspeicher der Speichereinheit, Daten, die durch die zweite Anormalitätsbestimmungseinheit innerhalb der vorübergehend in dem Pufferspeicher gespeicherten Daten als anormal bestimmt wurden, speichert.
Formmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Relativbewegungsmechanismus den Verschiebungsdetektor relativ in einer horizontalen Richtung in Bezug auf das Messobjekt bewegt.
Formmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Relativbewegungsmechanismus das Messobjekt und den Verschiebungsdetektor relativ um eine Drehmitte dreht, während der Kontakt in einem Kontakt mit einer Umfangsfläche des eine solide zylindrische Form oder eine hohle zylindrische Form aufweisenden Messobjekts ist.
Verfahren zum Steuern einer Formessvorrichtung, die einen Verschiebungsdetektor, der einen Kontakt in einem Kontakt mit einem Messobjekt aufweist, und einen Relativbewegungsmechanismus, der konfiguriert ist zum relativen Bewegen des Verschiebungsdetektors in Bezug auf das Messobjekt, sodass der Kontakt einer zu messenden Oberfläche des Messobjekts folgen kann, umfasst und eine Formmessung des Messobjekts unter Verwendung des Kontakts durchführt, wobei das Verfahren umfasst: einen Positionserfassungsschritt zum Erfassen einer relativen Position des Verschiebungsdetektors in Bezug auf das Messobjekt, einen Verschiebungserfassungsschritt zum Erfassen einer Verschiebung des Kontakts durch den Verschiebungsdetektor, einen Abbildungsschritt zum Abbilden des Kontakts und zum Ausgeben eines aufgenommenen Bilds des Kontakts, und einen Synchronisationssteuerschritt zum wiederholten Ausführen von drei Aktionen in Synchronisation miteinander, während die relative Bewegung durch den Relativbewegungsmechanismus durchgeführt wird, wobei die Aktionen das Erfassen der relativen Position in dem Positionserfassungsschritt, das Erfassen der Verschiebung in dem Verschiebungserfassungsschritt und das Abbilden in dem Abbildungsschritt umfassen.