DE4335249A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen einer Oberflächenkontur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft im weitesten Sinne ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Vermessen einer Oberflächenkontur eines Meßobjektes durch ein relatives Bewegen eines Detektors und des Objektes und ist insbesondere zum Erfassen eines Umrisses des Meßobjektes durch ein relatives Bewegen des Detektors, wie z. B. eines berührungslosen oder eines Berührungsdetektors, und des Meßobjektes vorgesehen, um die Oberflächenkontor des Meßobjektes zu vermessen, und zwar mit oder ohne Halten eines Kontaktzustandes dazwischen, wenn ein rechtwinkliges, rundes, elliptisches Profil oder ein aus allem kombinierten Profil ver­ messen wird.

Ein Instrument, wie es in Fig. 14 diagrammartig dargestellt ist, ist bisher verwendet worden, um eine Oberflächenkontur eines zu vermessen­ den Objektes zu vermessen. Bezugsziffer 1 in der Zeichnung ist eine Grundplatte um darauf eine Säule 2 vertikal aufzunehmen. Die Säule 2 ist dafür vorgesehen, daß gleitbar daran eine Anhebvorrichtung 3 in eine Auf- und Abwärtsrichtung (Z-Richtung) mittels einer nicht gezeigten Vorschubspindel gefährt wird. Die Anhebvorrichtung 3 hat darin ein Schwenkbewegungssystem 4, das um einen gewissen Winkel (R) um eine Achse senkrecht zu der Achse der Säule 2 geschwenkt werden kann (eine Achse, die die in Fig. 14 gezeigte Zeichnung schneidet). Das Schwenkbewegungssystem 4 hat eine Vorschubspindel 6, die so angepaßt ist, daß sie durch einen Motor 5A oder einen Betriebsgriff 5B gedreht wird.

Die Vorschubspindel 6 ist über ein Verbindungsteil 7, wie z. B. eine Mutter; vorgesehen, um einen Detektor 8 in eine Links- und eine Rechtsrichtung (X-Richtung) in der Zeichnung hin und her zu tragen. Der Detektor 8 hat einen Meßarm 10 mit einem Taststift 9 an dem vorderseitigen Ende in einem Zustand, um sich nach oben und nach unten schwenkend zu bewegen, und einen Erfassungssensor (nicht gezeigt) für einen Verschiebewert, wie z. B. ein Linearspannungs-Differentialüber­ trager (LVDT=liner voltage differential transformer), um einen Schwenk­ grad des Meßarmes 10 elektrisch zu erfassen. Außerdem ist ein Teil, das durch die Bezugsziffer 2A bezeichnet ist, ein handbetätigter Griff, um die Anhebvorrichtung 3 vertikal oder nach oben und nach unten (Z- Richtung) zu bewegen.

Wenn eine Vermessung mit dieser Meßvorrichtung ausgeführt wird, wird das Meßobjekt W zuerst auf der Grundplatte 1 angeordnet, und der Taststift 9 wird dann zu einem Punkt auf der oberen Oberfläche des Meßobjektes W bewegt, wo die Vermessung beginnt. Der Detektor 8 wird in der X-Richtung entsprechend der Drehung der Vorschubspindel 6 durch den Motor 5A hin- und herbewegt. Wenn sich der Detektor 8 in die X-Richtung bewegt, flattert der Taststift 9 des Meßarmes 10 in Reaktion auf die Oberflächenunregelmäßigkeiten des Meßobjektes W. Die Bewegung des Meßarmes 10 wird durch den Erfassungssensor (nicht gezeigt) für den Verschiebewert erfaßt, um die Oberflächenkontur des Meßobjektes W zu erfassen.

Wie aus den oben genannten Beschreibungen klar wird, ist die kon­ ventionelle Oberflächenkontur-Meßvorrichtung natürlich für den Bezug zu rechtwinkligen Koordinaten ausgelegt, die durch die Grundplatte 1 und die Säule 2 als Meßrichtwert definiert sind, so daß die mechanische Genauigkeit der Vorrichtung immer ein Hauptfaktor der Genauigkeit bei der Vermessung ist. Die Ebenheit der Grundplatte 1, die Geradheit der Bewegung des Detektors 8 mit dem Meßarm 10 und dem Erfassungs­ sensor für den Verschiebewert sowie die Vertikalität der Säule 2 gegen­ über der Grundplatte 1 sollten ein Hauptfaktor der Genauigkeit bei der Vermessung sein. Demgemäß benötigt die konventionelle Maschine einen hohen Grad der Genauigkeit beim Montieren und ihrem Einstellen sowie ein großes Maß an Zeit bei der Instandhaltung.

Wenn ein Berührungsdetektor verwendet wird, kann dessen Taststift dasselbe Problem hervorrufen, weil der Radius des Taststiftes einen Fehler beinhaltet, so daß eine gewisse Kompensationseinrichtung für den Radiusfehler unvermeidbar vorzusehen ist. Der Radiusfehler sollte unnötigerweise ein Meßsignal der Z-Richtung oder der X-Richtung beeinflussen. Das wird bemerkt werden, wenn ein hoher Grad an Genauigkeit erforderlich ist. Es ist bekannt, daß bei dem Detektor des berührungslosen Typs eine optische Achse des Detektors mit einer senkrechten Achse der Oberfläche des Meßobjektes so weit wie möglich ausgerichtet sein sollte, um den hohen Grad an Genauigkeit zu errei­ chen. Die konventionelle Vorrichtung könnte jedoch ihre Position, die vorzugsweise den Unregelmäßigkeiten des Meßobjektes entspricht, nicht verschieben, um eine Vorzugsvermessung auszuführen.

Der mögliche Meßbereich entlang der Koordinatenachse in der X-Rich­ tung kann ausgedehnt werden, wohingegen die Koordinatenachse in der Z-Richtung jedoch begrenzt sein wird. Dementsprechend war das Meß­ objekt auf ein ebenes Objekt begrenzt, so daß andere Objekte mit einem rechtwinkligen, runden, elliptischen Profil, oder einem Profil, das aus allem zusammengesetzt war, nicht leicht vermessen werden konnten.

Wenn es erforderlich ist, die Oberflächenvermessung mit der konventio­ nellen Vorrichtung auszuführen, ist das Meßobjekt im allgemeinen vor einer Vermessung geneigt. Der Meßbereich tendiert jedoch dazu, eng zu sein, trotz des Vorhandenseins eines ausreichenden Meßbereiches in der X-Richtung.

Bei einem Rundheits- oder Kreisförmigkeitstest wird das Meßobjekt während der Vermessung gedreht, wobei eine koaxiale Ausrichtung des Meßobjektes und der Drehvorrichtung beibehalten wird, um das Meß­ objekt zu drehen. Diese Ausrichtarbeit ist eine zeitaufwendige Arbeit und erfordert großes Können. Bei dieser Vermessung ist der Meßbe­ reich oder die Kapazität genau wie bei dem Verfahren begrenzt, was durch Neigen des Meßobjektes ausgeführt wird. Dementsprechend war, wenn man eine Oberflächenkontur des Meßobjektes vermessen wollte, solch eine konventionelle Vorrichtung nicht verfügbar, um die notwendi­ gen Daten zu erhalten.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, derartige Probleme zu lösen, ohne daß ein präzises mechanisches Verarbeiten und Einstellen erforder­ lich ist, um eine präzise Oberflächenkonturvermessung auszuführen, um dadurch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermessen einer Ober­ flächenkontur bereitzustellen, mit dem jegliche Meßoberflächen vermessen werden können, die mittels einer konventionellen Meßvorrichtung nicht vermessen werden konnten.

Demgemäß ist ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung das Verfahren des Vermessens einer Oberflächenkontur eines Meßobjektes durch eine Meßvorrichtung für eine Oberflächenkontur mit einem Ver­ schiebesystem zum relativen Bewegen eines Detektors und des Meß­ objektes, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Erzeugen von Meßdaten, die einen Umriß darstellen, der ähnlich einem Profil des Meßobjektes ist, das in eine Meßfläche gestellt ist, in der der Detektor und das Meßobjekt sich relativ bewegen; Messen des Verschiebewertes zwischen dem Detektor und dem Meßobjekt durch ein relatives Bewegen des Detektors und des Meßobjektes gemäß dem erzeugen Meßdatum bzw. den erzeugten Meßdaten; und Berechnen einer Oberflächenkontur des Meßobjektes gemäß dem gemessenen Verschiebewert.

Wenn die Meßdaten erzeugt werden, kann das Verfahren des weiteren die Schritte aufweisen: Erzeugen und Speichern von Kompensations­ daten, um einen Spalt zwischen Raumkoordinatenachsen, die in der Meßfläche hergestellt werden, und mechanischen Koordinatenachsen des Verschiebesystems zu kompensieren, nachdem ein Meßstandardteil in die Meßfläche eingeführt wird, von der die Oberflächenkontur präzise be­ kannt ist; relatives Bewegen des Meßstandardteiles und des Detektors, um die Oberflächenkontur oder die Positionsdaten des Meßstandardteiles tatsächlich zu messen und danach Erzeugen der Raumkoordinatenachsen auf der Basis der gemessenen relativen Position des Detektors und des Meßstandardteiles, so daß die erzeugten Meßdaten oder die gemessenen Verschiebewertdaten korrigiert werden auf der Basis der Kompensations­ daten, wenn die Meßdaten erzeugt werden oder die Oberflächenkontur des Meßobjektes berechnet wird.

Es sei nebenbei festgestellt, daß das Meßstandardteil ein rechtwinkliges Meßstandardteil ist, dessen Oberflächenkontur präzise bekannt ist und deren Raumkoordinatenachsen rechtwinklige Raumkoordinatenachsen sein können.

Der Schritt des Erzeugens der Meßdaten kann ein einleitendes Messen eines Verschiebewertes zwischen dem Detektor und dem Meßobjekt durch ein relatives Bewegen des Detektors und des Meßobjektes inner­ halb der Meßfläche und ein Erzeugen eines relativen Bewegungsortes ähnlich einem Profil des Meßobjektes in der Meßfläche wie die Meß­ daten gemäß dem einleitend gemessenen Verschiebewert einschließen.

Der Schritt des Erzeugens der Meßdaten kann eine einleitende Messung eines Verschiebewertes zwischen dem Detektor und dem Meßobjekt durch deren relative Bewegung und ein Erzeugen eines relativen Bewe­ gungsortes einschließen, um so einen relativen Bewegungsort festzusetzen, der eine ähnliche Form zu der Meßoberfläche des Meßobjektes hat und der durch Kompensationsdaten kompensiert wird, die durch den kom­ pensationsdaten-erzeugenden Schritt auf der Basis der Meßdaten erhalten werden, die durch den einleitenden Meßschritt erhalten werden, wie z. B. die Meßdaten in der Meßfläche. Außerdem ist das Meßobjekt an einem vorbestimmten Ort durch eine Halterung in dem Meßschritt und den einleitenden Meßschritten angeordnet. Und der einleitende Meßschritt dient zum relativen Bewegen des Meßobjektes und des Detektors gemäß einem Bewegungsort des Detektors.

Eine Meßvorrichtung für eine Oberflächenkontur weist auf: Eine Tafel zum daran Montieren eines Meßobjektes; ein Detektormontierteil; ein Bewegungssystem für ein relatives Bewegen der Tafel und des Detektor­ montierteiles in eine X-Richtung und in eine Z-Richtung senkrecht zu der X-Richtung; einen Drehtisch, der sich relativ zu dem Detektormon­ tierteil um einen Schwenkzapfen dreht, der sich in eine Richtung senk­ recht zu der X- und der Z-Richtung erstreckt; einen Detektor; der auf dem Drehtisch vorgesehen ist, um als ein elektrisches Signal einen Abstand von der Meßoberfläche des Meßobjektes, das innerhalb der Erfassungsfläche des Detektors angeordnet ist, zu erfassen; und eine Berechnungsvorrichtung mit einer Speichervorrichtung zum darin Spei­ chern von Daten bezüglich der Meßdaten ähnlich dem Profil des Meß­ objektes in einer Raumfläche, in der die Tafel und der Detektor sich relativ bewegen; eine Meßvorrichtung zum Messen eines Verschiebewertes des Detektors und des Meßobjektes während der relativen Bewegung des Detektors und des Meßobjektes gemäß den Meßdaten und eine konturbe­ rechnende Vorrichtung zum Erhalten der Oberflächenkontur des Meß­ objektes auf der Basis der Meßdaten in der Meßvorrichtung, um dadurch eine Oberflächenkontur des Meßobjektes gemäß der Ausgabe von dem Detektor zu formulieren.

Außerdem ist das Bewegungssystem durch eine X-Achsenantriebsvorrich­ tung zum Bewegen des Tisches in der X-Richtung, eine Y-Achsenan­ triebsvorrichtung zum Bewegen des Tisches in der Y-Richtung senkrecht zu der X- und Z-Richtung und eine Z-Achsenantriebsvorrichtung zum Bewegen des Detektormontierteiles definiert. Die X-Achsenantriebsvor­ richtung, die Y-Achsenantriebsvorrichtung und die Z-Achsenantriebsvor­ richtung weisen Vorschubspindeln und Motoren auf, um die Vorschub­ spindeln zu drehen.

Der Detektor soll vom berührungslosen Typ sein und ist so angeordnet, daß er eine Erfassungsfläche einschließlich der Mittelachse des Dreh­ zapfens aufweist. Der Detektor weist vorzugsweise auf: eine Licht­ quelle, ein optisches System, das ein Objektiv einschließt, um Licht von der Lichtquelle auf die Meßoberfläche aufzubringen, eine Erfassungsschal­ tung, die ein Signal ausgibt, das einer Differenz zwischen dem Brenn­ punkt des Objektivs und der Meßoberfläche entspricht, ein Antriebs­ system zum Bewegen des Objektivs, um den Brennpunkt des Objektivs mit der Meßoberfläche in Übereinstimmung zu bringen, und eine Posi­ tionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Position des Objektives.

Des weiteren ist die Speichervorrichtung so ausgelegt, daß sie, als Kom­ pensationsdaten, die Differenz zwischen mechanischen Koordinaten auf der Basis des Bewegungssystems und Raumkoordinaten, die auf der Basis einer relativen Lagebeziehung zwischen einem Meßstandardteil und dem Detektor bestimmt werden, speichert, und die Berechnungsvorrichtung weist des weiteren eine Vorrichtung zum Kompensieren der Meßdaten unter Bezug auf die Kompensationsdaten auf, die in der Speichervor­ richtung gespeichert sind.

Die Berechnungsvorrichtung kann des weiteren eine Vorrichtung zum Steuern der Antriebsvorrichtung aufweisen, um den Detektor und das Meßobjekt relativ zu bewegen in Übereinstimmung mit den Meßdaten, die in der Speichervorrichtung gespeichert sind.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegen­ den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungsseiten.

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht des Gesamtaufbaus des ersten Aus­ führungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Perspektivansicht einer Meßvorrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 ist eine vertikale Schnittansicht des Hauptkörpers der Meßvor­ richtung;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die einen Detektor vom berührungslosen Typ in dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer elektrischen Schaltung in dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zum Erzeugen von Kompensationsdaten in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 7 ist eine Betriebsansicht, die darstellt, wie ein Meßstandardteil in dem ersten Ausführungsbeispiel vermessen wird;

Fig. 8 ist eine Ansicht von erzeugten Meßdaten innerhalb einer Meß­ fläche in dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, das einen Meßprozeß in dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;

Fig. 10 ist eine Perspektivansicht, die eine Einricht-Aufspannvorrichtung für das Meßobjekt in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 11 ist eine Ansicht zum Erklären eines Bewegungsortes des Detek­ tors in einer einleitenden Messung des Meßobjektes;

Fig. 12 ist eine Ansicht zum Erklären eines Bewegungsortes des Detek­ tors in einer Hauptmessung des Meßobjektes,

Fig. 13 ist eine Ansicht von erzeugten Meßdaten, wenn ein anderes Profil (Sinuskurve), das verschieden von dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel ist, vermessen wird; und

Fig. 14 ist eine Diagrammansicht, die eine konventionelle Meßvorrich­ tung für eine Oberflächenkorrektur darstellt.

In der nachfolgenden Beschreibung wird aus Zweckmäßigkeitsgründen eine gewisse Terminologie nur aus Bezugsgründen und nicht beschrän­ kend verwendet. Die Worte "oben", "unten", "rechts" und "links" werden Richtungen in den Zeichnungen bezeichnen, auf die Bezug genommen wird. Die Worte "innen" und "außen" werden sich auf Richtungen in Richtung auf bzw. weg von dem geometrischen Zentrum der Vorrichtung beziehen und deren Teile bezeichnen. Eine derartige Terminologie schließt Abweichungen und Worte ähnlichen Gehalts ein.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht verständlich für Fachleute aus diesem Gebiet aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, bei der nur die bevorzugten Ausführungsbei­ spiele der Erfindung gezeigt und beschrieben sind, und zwar einfach durch Darstellung der besten Art, die zum Ausführen der Erfindung betrachtet wird. Wie man erkennen wird, ist die Erfindung zu weiteren und unterschiedlichen Ausführungsbeispielen in der Lage, und ihre ver­ schiedenen Details können in verschiedener offensichtlicher Hinsicht modifiziert werden, jeweils ohne sich von der Erfindung zu entfernen. Demgemäß sollen die Zeichnung und die Beschreibung als illustrativ ihrer Natur nach und nicht als restriktiv betrachtet werden.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 stellt den Gesamtaufbau eines Systems zum Messen einer Ober­ flächenkontur eines Meßobjektes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar. Dieses System wird durch einen Hauptkörper der Meßvorrichtung A zum Messen des Meßobjektes, das darauf gestellt ist, durch eine Be­ rechnungsvorrichtung zum Steuern der Meßvorrichtung A und zum Spei­ chern der gemessenen Daten und einer Verarbeitungseinheit (Host Computer) C für die Datenanalyse zum Analysieren der gemessenen Daten, die von der Berechnungsvorrichtung B geschickt werden, und um das Ergebnis danach anzuzeigen. Die Bezeichnung D steht für einen Tisch für die Meßarbeit.

Die Meßvorrichtung A, weist, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, auf: eine Grundplatte 11, einen X-Achsentisch 13, der hin und her auf der Grund­ platte 11 mittels einer X-Achsenantriebsvorrichtung 12 bewegbar ist, einen Y-Achsentisch 15, der sich in die Y-Richtung auf dem X-Achsen­ tisch 13 durch eine Vorrichtung einer Y-Achsenantriebsvorrichtung 14 bewegt, auf dem das Meßobjekt montiert ist, eine Säule 16, die hinter der Grundplatte 11 steht, einen Z-Achsengleiter 18, der sich vertikal und gleitend auf der Säule 16 in der Z-Richtung mittels einer Z-Achsen­ antriebsvorrichtung 17 bewegt, ein Drehtisch 20, der auf dem Z-Achsen­ gleiter 18 montiert ist, der drehbar um eine Achse parallel zu der Y- Achse mittels einer Drehantriebsvorrichtung 19 ist, und einen berührungs­ losen Detektor 21, der über dem Drehtisch 20 angeordnet ist, um so die vorbestimmte Erfassungsfläche zu halten. Des weiteren ist ein Bewe­ gungssystem 10 zum relativen Bewegen des berührungslosen Detektors 21 und des Meßobjektes durch die Tische 13, 15 und 20, den Z-Achsen­ gleiter 18 und die Antriebsvorrichtungen 12, 14, 17 und 19 definiert. Die Koordinatenbewegung in die X-, Y- und Z-Richtungen kann durch den Tisch 15 zum Ablegen des Meßobjektes darauf und durch den Z- Achsengleiter 18 zum Aufnehmen des Detektors darauf ausgeführt wer­ den.

Die Grundplatte 11 ist mit einer Vielzahl von Schaltern 22 auf einem Schaltpaneel 23 versehen, das an deren Vorderseite angebracht ist. Die X-Achsenantriebsvorrichtung 12 und die Y-Achsenantriebsvorrichtung 14 sind durch Vorschubspindeln 24X, 24Y und die Motoren 25X, 25Y in einer Abdeckung 26 definiert, die auf der Grundplatte 11 befestigt ist. Die Z-Achsenantriebsvorrichtung 17 ist definiert durch eine Vorschub­ spindel 27, die drehbar in der Säule 16 in einem Zustand parallel zu der Z-Achse vorgesehen ist, durch einen Motor 31, der über einen Drehzahlreduzierer 28 und Schraubenzahnräder 29, 30 mit der Vorschub­ spindel 27 in einer Beziehung steht, und ein Schraubenmutterteil 32, das auf der Vorschubspindel 27 aufgenommen und auf dem Z-Achsengleiter 18 befestigt ist. Die Drehantriebsvorrichtung 19 ist durch einen Dreh­ zapfen 34 definiert, der sich in der Y-Richtung von dem Z-Achsengleiter 18 durch einen Kasten 33 erstreckt, um den Drehtisch 20 an seinem vorderen Ende aufzunehmen, sowie durch einen Motor 37, der den Drehzapfen 34 über die Schraubzahnräder 35, 36 dreht. Die Bezeich­ nung 38 ist ein Ausgleichsgewicht, daß mit einem Ende eines Drahtes 40 verbunden ist, von dem das andere Ende über einen Block 39 über die Säule 16 mit dem Z-Achsengleiter 18 verbunden ist. Die Bezeichnung 41 ist ein staubsicherer Faltenbalg, um das Vordere der Säule 16 ab­ zudecken, wenn der Z-Achsengleiter 18 sich hin und her nach oben und unten bewegt, und die Bezeichnung 42 bezeichnet eine Abdeckung.

Ein Beispiel des berührungslosen Detektors 21 ist in Fig. 4 dargestellt. In dieser Zeichnung bedeutet die Bezugsziffer 60 einen Halbleiterlaser als eine Lichtquelle, 61 bedeutet einen Polarisationsstrahlenaufspalter, um das Licht von dem Halbleiterlaser 60 zu einer Meßoberfläche des Meß­ objektes zu reflektieren, 62 bedeutet eine Kollinatorlinse zum Regulieren des an dem polarisierten Strahlenaufspalter 61 in parallele Strahlen reflektierten Lichtes, 63 bedeutet ein Objektiv, und 64 bedeutet eine Viertelwellenplatte für einen hohen Wirkungsgrad bei einer Kombination mit dem polarisierenden Strahlenaufspalter 61 im Vergleich mit einem Halbspiegel. Die Bezugsziffer 65 ist eine abbild-bildende Linse zum Abbilden des reflektierten Lichtes, das durch den Strahlenaufspalter 61 hindurchgeht, 66 ist ein Strahlenaufspalter zum Aufteilen des Lichtes, das durch die abbild-bildene Linse 65 hindurchgeht, 67A und 67B sind Stift­ lochplatten, die vor und hinter den Brennpunkten des durch den Strah­ lenaufspalter 66 aufgeteilten Lichtes angeordnet sind, 68A und 68B sind Lichtabfangelemente, wie z. B. Photodioden zum Erfassen der Leuchten­ ergie, die durch die Stiftlochplatten 67A und 67B hindurchgehen, und 69 ist eine Erfassungsschaltung zum Empfangen von Ausgabesignalen von beiden Lichtabfangelementen. Darüber hinaus ist ein optisches System 70 zur Abbild-Bildung durch den Strahlenaufspalter 61, die Kollimatorlin­ se 62, das Objektiv 63, die Viertelwellenplatte 64 und die Abbild-Bil­ dungslinse 65 definiert.

Das Objektiv 63 ist an einem Vorderende einer beweglichen Linsenfas­ sung 72 montiert, die vertikal in dem Hauptkörper der Meßvorrichtung 71 beweglich ist. Zwischen dem Hauptkörper 71 und der beweglichen Linsenfassung 72 sind ein Antriebssystem 73, um die bewegliche Linsen­ fassung nach oben und nach unten zu bewegen und ein Codierer 74 als eine Positionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer tatsächlichen vertikalen Position der beweglichen Linsenfassung 72 oder des Objektivs vorgesehen. Das Antriebssystem 73 ist durch einen Magneten 73A definiert, der an dem Hauptkörper 71 befestigt ist, und durch eine bewegliche Spule 73B, wie z. B. eine Tonspule, die auf der beweglichen Linsenfassung 72 vorgesehen ist. Der Codierer 74 ist durch eine Skala 74A definiert, die in Beziehung zu der beweglichen Linsenfassung 72 und einem Detektor 74B steht, der an dem Hauptkörper 71 befestigt ist, um der Skala 74A gegenüber zu liegen.

Wenn ein Strahlenlicht des Halbleiterlasers 60 auf der Oberfläche des Meßobjektes über den Strahlenaufteiler 61, die Kollimatorlinse 62 und das Objektiv 63 auftrifft, wird das reflektierte Licht von dem Meßobjekt durch den Strahlenaufspalter 66 aufgeteilt und separat in den Lichtab­ fangelementen 68A, 68B über die Stiftlochplatten 67A, 67B empfangen. In der Erfassungsschaltung 69, die die Differenz des Ausgangssignals zwischen zwei Lichtabfangelementen 68A und 68B durch die Summe der Ausgangssignale der Lichtabfangelemente 68A und 68B dividiert, kann ein S-förmiges Brennpunktfehlersignal, das einen Spalt zwischen einem Brenn­ punkt des Objektivs 63 und der Meßoberfläche festlegt, erhalten werden. Das Antriebssystem 73 wird aktiviert, und der Brennpunkt des Objektivs 63 auf der Meßoberfläche auf der Basis des S-förmigen Brennpunkt­ fehlersignals eingestellt, und eine Ausgabe von dem Codierer 74 wird verwendet, um die Unregelmäßigkeiten der Meßoberfläche zu erfassen. In diesem Ausführungsbeispiel wird die tatsächliche Leuchtenergie an einem Punkt entlang der Strahlenlichtachse nahe dem Brennpunkt kon­ tinuierlich von dem Strahlenlicht und dem reflektierten Licht desselben erfaßt. Zur selben Zeit wird das Objektiv so verschoben, daß der Brennpunkt auf der Oberfläche des Meßobjektes eingestellt ist, dessen Abstand als die Unregelmäßigkeiten der Meßoberfläche betrachtet wer­ den. Darüber hinaus wird der Brennpunkt so angepaßt, daß er auf der zentralen Achse des Schwenkzapfens 34 hergestellt ist. Mit anderen Worten ist der Detektor 21 vorgesehen, so daß dessen Meßfläche immer die zentrale Achse des Schwenkzapfens 34 enthält. Der verwendete Detektor 21 hat eine Kapazität, um sich um 10 mm zu bewegen, einen Meßbereich von 600 bis 6 µm und eine Auflösung von 0,2 bis 0,002 µm.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltung zwischen dem Haupt­ körper der Meßvorrichtung A und der Berechnungsvorrichtung B zeigt. Die Berechnungsvorrichtung B weist eine CPU 51, einen Übertragungs­ abschnitt 52, einen Speicherabschnitt 53 als eine Speichervorrichtung, einen Vorverstärkerabschnitt 59, einen Datenabtastabschnitt 54, einen Schaltersteuerabschnitt 55, einen Motortreiberabschnitt 56, einen Zähler­ abschnitt 57 und einen Bus 58 zum Verbinden dazwischen auf. Die CPU 51 ist zum Verarbeiten von Daten auf der Basis eines vorbereite­ ten Verarbeitungsprogramms vorgesehen, das in dem Speicherabschnitt 53 gespeichert ist, deren detaillierte Schritte bezüglich des Betriebes erklärt werden. Der Übertragungsabschnitt 52 verbindet die Verarbeitungseinheit C für die Datenanalyse. Der Speicherabschnitt 53 weist des weiteren eine weitere Speicherkapazität auf, wie z. B. einen Meßkennfeldspeicherbe­ reich, der verschiedene Meßkennfelder speichert, einen Datenspeicherbe­ reich, der Daten der erzeugten Meßdaten speichert, einen Kompensa­ tionsspeicherbereich, der Kompensationsdaten speichert, einen Daten­ speicherbereich, der eingegebene Meßdaten speichert, und ähnliches.

Der Vorverstärkerabschnitt 59 empfängt Ausgaben von dem berührungs­ losen Detektor 21, der ein Synchronisieren mit dem Datenabtastabschnitt 54 realisiert, um die Ausgaben zu vorbestimmten Intervallen zu erhalten. Der Datenabtastabschnitt 54 ist ausgelegt, um Ausgaben von Vorver­ stärkern 49X, 49Y, 49Z oder 49a selektiv bei vorbestimmten Abtastinter­ vallen zu empfangen. Der Schaltsteuerabschnitt 55 empfängt Daten von den Schaltern 22. Der Motortreiberabschnitt 56 stellt eine Verbindung zu den Motoren 25X, 25Y, 31 und 37 für die Antriebsvorrichtungen 12, 14, 17 und 19 her. Der Zählerabschnitt 57 empfängt Ausgaben von den Codierern 45, 46, 47, 48, die Verschiebewerte der Antriebsvorrichtungen 12, 14, 17, 19 über die Vorverstärker 49X, 49Y, 49Z, 49a erfassen.

Der Codierer 45 zum Erfassen eines Verschiebewertes in der X-Richtung hat einen X-Achsenmaßstab, der an dem X-Achsentisch 13 entlang der X-Richtung angebracht ist; und einen Detektor, der auf der Grundplatte 11 so befestigt ist, daß er dem X-Achsenmäßstab mit einem gewissen Abstand, dazwischen gegenübersteht. Der Codierer 46 zum Erfassen eines Verschiebewertes in der Y-Richtung hat einen Y-Achsenmäßstab, der auf dem Y-Achsentisch 15 entlang der Y-Richtung angebracht ist, und einen Detektor, der auf dem Tisch 13 so befestigt ist, daß er dem Y-Achsenmaßstab mit einem gewissen Abstand dazwischen gegenübersteht. Der Codierer 47 zum Erfassen eines Verschiebewertes in der Z-Richtung hat einen Z-Achsenmäßstab, der auf der Säule 16 entlang der Z-Rich­ tung angebracht ist, und einen Detektor, der auf dem Z-Achsengleiter 18 so befestigt ist, daß er dem Z-Achsenmaßstab mit einem gewissen Ab­ stand dazwischen gegenübersteht. Der Codierer 48 zum Erfassen eines Drehwinkels a des berührungslosen Detektors 21 weist eine Drehscheibe, die an dem Schwenkzapfen 34 befestigt ist, und einen Detektor auf, der an dem Kasten 33 befestigt ist, um so der Drehscheibe mit einem gewissen Abstand dazwischen gegenüber zu liegen.

Die obige Vorrichtung dieser Erfindung erleichtert eine Betriebsabfolge, wie detaillierter nachfolgend unter Bezug auf die Fig. 6 bis 12 erklärt werden wird.

Als erstes wird ein Meßstandardteil, wie z. B. das rechtwinklige Meß­ standardteil, in die Meßfläche gesetzt (gleich einer relativen Bewegungs­ fläche zwischen dem Detektor 21 und dem Meßobjekt), die durch das Bewegungssystem 10 vor einer Verschiebung geschaffen wird. Das Profil und die Position des Meßstandardteils wird in einer relativen Bewegung des Meßstandardteiles und des berührungslosen Detektors 21 vermessen, wodurch Raumkoordinatenachsen erzeugt werden. Die Differenz zwischen den Raumkoordinatenachsen und mechanischen Achsen in Ab­ hängigkeit von der mechanischen Präzision des Bewegungssystems 10 werden in den Speicherabschnitt 53 als die Kompensationsdaten geschrie­ ben.

Diese Schritte sind in einem Flußdiagramm gemäß Fig. 6 gezeigt. In Schritt 1 (hiernachfolgend als ST1 bezeichnet) wird ein Ursprung bzw. ein Beginn für eine Messung erfaßt. In ST2 wird das Meßstandardteil dann vermessen.

Nachdem ein Meßstandardteil 100 in die Meßfläche gestellt wurde, folgt z. B. der berührungslose Detektor 21 den Bewegungsspuren 1, die von der Verarbeitungseinheit C für die Datenanalyse heruntergeladen werden, was anfänglich die Bewegungsspuren 1 für das rechtwinklige Profil des Stan­ dardteils 100 vor einer Messung festlegt und speichert. In dieser Bewe­ gung werden die gemessenen Daten von dem berührungslosen Detektor 21 oder der Verschiebewert zwischen dem berührungslosen Detektor 21 und dem Meßstandardteil 100 bei vorbestimmten Intervallen erhalten.

Wenn die Messung des Standardteiles in ST3 beendet ist, werden recht­ winklige Raumkoordinaten als die Daten der Meßvorrichtungen X′ und Z′, wie in Fig. 8 gezeigt, in der Meßfläche auf der Basis der relativen Position des Detektors 21 und des Standardteiles 100 erzeugt, nachdem die Abtastdaten erhalten sind. Des weiteren werden die Kompensations­ daten als die Differenz zwischen den rechtwinkligen Raumkoordinaten und den mechanischen X-Z-Koordinaten abhängig von der mechanischen Präzision des Bewegungssystems, wie in Fig. 8 gezeigt, vorgegeben. In ST4 werden die Kompensationsdaten in den Speicherabschnitt 53 ge­ schrieben.

Die Hauptmessung wird ausgeführt, indem ein Flußdiagramm, das in Fig. 9 gezeigt ist, durchlaufen wird. In ST11 wird die Vorrichtung initialisiert und der Ursprung erfaßt. In ST12 wird das vorbereitete Meßkennfeld von der Verarbeitungseinheit C zur Datenanalyse heruntergeladen. Wenn das Meßobjekt einen rechtwinkligen Abschnitt hat, wird ein Meßkennfeld für den Bewegungsort der rechtwinkligen Raum-X-Z-Koordinaten (Daten der Vorrichtung) heruntergeladen. Wenn der rechtwinklige Abschnitt des Meßobjektes 101 so ist wie in Fig. 11 gezeigt, werden die X′-Achse 2 und die Z′-Achse 3 bezüglich des Meßobjektes 101 festgelegt. Darüber hinaus wird das Meßobjekt 101 durch Positionieren von Werkzeugen 111, 112 auf einer Befestigung 110 in der Meßfläche festgelegt, wobei das Positionierwerkzeug 112 sich in einer gepunkteten Linie bewegt, wenn das Meßobjekt festgelegt und auf der durchgezogenen Linie bei der Messung angeordnet wird.

In ST13 wird eine einleitende Messung für das Meßobjekt 101 ausge­ führt. Bei der Messung werden, wie in Fig. 11 gezeigt, der berührungs­ lose Detektor 21 und das Meßobjekt 101 relativ entlang des Bewegungs­ ortes 2 durch das Meßkennfeld bewegt. Die durch den berührungslosen Detektor 21 gemessenen Daten werden zu vorbestimmten Intervallen aufgezeichnet. Des weiteren werden der berührungslose Detektor 21 und das Meßobjekt 101 entlang des Bewegungsortes 3 durch das Meßkennfeld relativ bewegt. Die durch den berührungslosen Detektor 21 gemessenen Daten werden zu vorbestimmten Intervallen aufgezeichnet.

In ST14 werden Meßdaten, die ähnlich der Oberflächenkontur des Meß­ objektes sind, in der Meßfläche erzeugt. Ein Drehmittelpunkt des Detektors 21 wird auf der Basis der gemessenen Daten bestimmt, wenn dem Bewegungsort 2, 3 gefolgt wird. Mit anderen Worten, Drehmittel­ punktkoordinaten P für den Detektor werden festgelegt, um einen Kreis­ bogen 5, wie in Fig. 11 und 12 gezeigt, in einer Art festzulegen, daß die Normalenrichtung des Meßobjektes und der optischen Achse des berüh­ rungslosen Detektors 21 zusammenfallen und daß der Abstand zwischen der Meßoberfläche und dem berührungslosen Detektor 21 innerhalb einer erfaßbaren Fläche bzw. eines erfaßbaren Bereiches des Detektors ist. Demgemäß werden ein relativer Bewegungsort 4, der durch die X′-Achse, den Kreisbogen 5 und die Z′-Achse definiert ist, erzeugt, wie es in Fig. 12 gezeigt ist. Die Daten des relativen Bewegungsortes 4 werden durch die Kompensationsdaten korrigiert und in dem Speicherabschnitt 53 als die Meßdaten aufgezeichnet.

In ST15 wird die Hauptmessung für das Meßobjekt 101 ausgeführt. Zu Beginn der Hauptmessung wird, während das Meßobjekt 101 in demsel­ ben Zustand bzw. in derselben Position gehalten wird, der Detektor 21 für den Startpunkt zur Messung automatisch zurückgeführt. Die relative Bewegung des berührungslosen Detektors 21 und des Meßobjektes 101 wird entlang der Meßdaten des relativen Bewegungsortes 4 ausgeführt, was in Fig. 12 dargestellt ist. Wenn die relative Bewegung des berüh­ rungslosen Detektors 21 und des Meßobjektes 101 einen Punkt auf der X′-Achse erreicht, der dem Punkt P entspricht, wird der berührungslose Detektor 21 gedreht, so daß er dem Kreisbogen 5 mittels der Vorzugs­ rotation des Drehtisches 20 folgt. Die Rotation des Drehtisches 20 wird in einem Zustand ausgeführt, bei dem die Normalenrichtung des Meß­ objektes 101 und die optische Achse des berührungslosen Detektors 21 zusammenfallen und bei dem der Abstand zwischen der Meßoberfläche und dem berührungslosen Detektor 21 innerhalb eines erfaßbaren Berei­ ches des Detektors ist. Diese Drehung wird fortgesetzt, bis der berüh­ rungslose Detektor 21 der Z′-Achse folgen wird.

Bei dieser Bewegung werden die gemessenen Daten durch den berüh­ rungslosen Detektor 21 in den Speicherabschnitt 53 zusammen mit den Daten von den Codierern 45, 46, 47 und 48 zu vorbestimmten Inter­ vallen geschrieben. In ST16 werden die in dem Speicherabschnitt 53 gespeicherten Daten in Oberflächenkonturdaten auf der Basis der Meß­ daten umformuliert. Schließlich werden in ST17 die gemessenen Daten in die Verarbeitungseinheit C zur Datenanalyse hochgeladen. Durch die Verarbeitungseinheit C zur Datenanalyse werden die gemessenen Daten auf einer Anzeige als die Oberflächenkonturdaten gezeigt, und wenn wahlweise ein Punkt auf der Oberflächenkontur bezeichnet wird, können die Abmessungen, der Ort, der Winkel, der Radius eines Kreisbogens und ähnliches mittels kleinster Fehlerquadrate erhalten werden.

Demgemäß wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Oberflächenkontur des Standardteiles 100 zuerst durch ein relatives Bewegen des berüh­ rungslosen Detektors 21 und des Standardteiles 100 gemessen, die recht­ winkligen X′-Z′-Raumkoordinaten werden bei der Messung auf der Basis der gemessenen Daten des Standardteiles 100 erzeugt, und die Differenz zwischen den Raumkoordinaten und den mechanischen Koordinaten werden als die Kompensationsdaten abgespeichert. Wie es erklärt wor­ den ist, wird als erstes das Meßobjekt 100 an einer vorbestimmten Position in der Meßfläche festgelegt, die Meßdaten werden in der Meß­ fläche nach dem Kompensieren der Profildaten des Meßobjektes unter Bezug auf die rechtwinkligen Raumkoordinaten erzeugt, und die Ober­ flächenkontur des Meßobjektes wird nun durch eine relative Bewegung des Detektors 21 und des Meßobjektes 101 gemäß der Meßdaten erhal­ ten.

Die Meßdaten werden in der Meßfläche festgelegt, so daß die Meßdaten leicht durch die Kompensationsdaten, die durch die Messung des Stan­ dardteiles 100 erzeugt wurden, korrigiert werden. Demgemäß wird die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kein präzises Montieren und Einstellen erfordern. Das Bewegungssystem in den X- und Y-Ach­ sen wird nur für eine Funktion benötigt, den berührungslosen Detektor 21 zu drehen und wiederholbare Bewegungen präzise zu halten. Im allgemeinen werden solche wiederholbaren Bewegungen in der Vorri­ chtung natürlich und leicht auf einem hohen Niveau gehalten, so daß eine weniger kostspielige Vorrichtung hergestellt werden kann. Wenn die Meßdaten gemäß der vorliegenden Erfindung in der Raummeßfläche festgelegt werden, kann ein Wahlprofil oder eine Funktion als die Meß­ daten verwendet werden, wodurch ein spezielles Meßobjekt mit einem unbekannten Profil, das die konventionelle Vorrichtung nicht messen könnte, jetzt bestimmt werden kann.

Da der Drehtisch 20 an dem Z-Achsengleiter 18 befestigt ist, um sich um den Drehzapfen 34 entlang der Y-Achse zu drehen, und einen berührungslosen Detektor 21 daran aufweist, um so mit dem Brennpunkt auf der Mittelachse des Drehzapfens 34 zusammenzufallen, wenn ein Meßobjekt mit einem rechtwinkligen Abschnitt vermessen wird, kann der berührungslose Detektor 21 den Abschnitt bei einer dazu vertikal stehen­ den Position vermessen, indem er gedreht wird, so daß er dem Mittel­ punkt P des Kreisbogens gegenüberliegt. Es ist bekannt, daß eine Hochpräzisionsmessung ein höchstmögliches Ausrichten der optischen Achse des Detektors 21 mit der Normalenrichtung der Meßoberfläche des Meßobjektes 101 erfordert, der Detektor 21 gemäß der vorliegenden Erfindung hält jedoch immer einen Feinmeßzustand ein. Wenn der Detektor vom Berührungstyp ist, wird ein Kompensationsprozeß für den Taststift nicht erforderlich sein.

Die Erfindung kann auch in anderen spezifischen Formen verwirklicht werden, ohne sich von dem Geist oder deren wesentlichen Eigenschaften zu entfernen. Die vorliegenden Ausführungsbeispiele sollen deshalb in jeder Hinsicht veranschaulichend und nicht beschränkend sein, wobei der Schutzumfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche angezeigt ist, weniger durch die vorhergehende Beschreibung, und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Bereiches der Äquivalenz der Ansprüche sind, sind deshalb vorgesehen, daß sie darin umfaßt sind.

Die Meßdaten sind nicht nur auf rechtwinklige Raumkoordinaten be­ schränkt, wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben, sondern gelten auch für jegliche Linie, jegliches Profil oder deren Kombination.

Wie oben erklärt, werden die oben genannten Meßdaten festgelegt, indem der relative Bewegungsort, der der Meßoberfläche des Meßobjek­ tes auf der Basis rechtwinkliger Raumkoordinaten entspricht, mit den Kompensationsdaten kompensiert wird, es ist jedoch auch möglich, die Profildaten zu erhalten, indem in dem Speicherabschnitt 53 gespeicherte Daten mit den Kompensationsdaten kompensiert werden.

Der in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendete Detek­ tor ist der berührungslose Detektor 21 zum Messen der Oberflächenkon­ tur des Meßobjektes, ein Detektor des Berührungstyps, der direkt die Oberfläche des Meßobjektes 101 kontaktiert, wird jedoch auch verfügbar sein.

In den Ausführungsbeispielen ist das Meßobjekt 101 angepaßt, sich in die X′- und Y′-Richtungen zu bewegen, und der berührungslose Detektor 21 bewegt sich in die Z′-Richtung. Es könnte auch denkbar sein, daß von dem Meßobjekt 101 und dem berührungslosen Detektor 21 mindestens eines sich in die X′- und Z′-Achsrichtungen bewegt.

Im allgemeinen ist es ausreichend, nur einmal das Standardteil 100 vor einem Verschieben zu messen, deren periodische Messung ist jedoch bevorzugt im Hinblick auf das Vermeiden eines Fehlers, der über die Jahre hervorgerufen werden kann.

Darüber hinaus kann die einleitende Messung vor der Hauptmessung weggelassen werden, wenn dasselbe Meßobjekt mehrmals nach deren präziser Positionierung vermessen wird.

Ein anwendbares Profil des Meßobjektes ist nicht auf das in den oben erwähnten Ausführungsbeispielen erwähnte beschränkt. Wenn das Meß­ objekt 101 ein sinusförmiges Profil aufweist, wie in Fig. 13 gezeigt, können deren Meßdaten durch eine Kombination mit einem geraden Bewegungsort 6, 7 und einem Kreisbogenbewegungsort 8 organisiert werden, um die relative Bewegung des Meßobjektes und des Detektors auszuführen.

Wie oben erwähnt, wird gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung zum Messen einer Oberflächenkontur gemäß der vorliegenden Erfindung kein präziser mechanischer Prozeß und keine Einstellung erforderlich sein, um genaue Oberflächenkonturdaten zu erhalten, die durch eine konventionelle Vorrichtung nicht gemessen werden könnten.

Claims (14)

1. Verfahren zum Messen einer Oberflächenkontur eines Meßobjektes durch eine Oberflächenkontur-Meßvorrichtung mit einem Verschiebe- System zum relativen Bewegen eines Detektors und des Meßobjektes, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Erzeugen von Meßdaten, die einer Außenkontur entsprechen, die einem Profil des Meßobjektes, das in eine Meßfläche gestellt ist, indem sich der Detektor und das Meßobjekt relativ bewegen, ähnlich sind;
Messen eines Verschiebewertes zwischen dem Detektor und dem Meßobjekt durch ein relatives Bewegen des Detektors und des Meßobjektes gemäß den erzeugten Meßdaten; und
Berechnen einer Oberflächenkontur des Meßobjekts gemäß dem gemessenen Verschiebewert.

2. Verfahren zum Messen einer Oberflächenkontur gemäß Anspruch 1, das weiterhin die Schritte aufweist: Erzeugen und Abspeichern von Kompensationsdaten zum Kompensie­ ren eines Abstandes zwischen Raumkoordinatenachsen, die in der Meßfläche erzeugt wurden, und mechanischen Koordinatenachsen des Verschiebesystems, nachdem ein Meßstandardteil in die Meßfläche gestellt worden ist, von dem die Oberflächenkontur genau bekannt ist, relatives Bewegen des Meßstandardteils und des Detektors, um die Oberflächenkontur oder die Positionsdaten des Meßstandardteils tatsächlich zu messen, und danach Erzeugen der Raumkoordinaten­ achsen auf der Basis der gemessenen relativen Position des Detek­ tors und des Meßstandardteils, so daß die erzeugten Meßdaten oder die gemessenen Verschiebewertdaten korrigiert werden auf der Basis der Kompensationsdaten, wenn die Meßdaten erzeugt werden oder die Oberflächenkontur des Meßobjektes berechnet wird.

3. Verfahren zum Messen einer Oberflächenkontur gemäß Anspruch 2, bei dem das Meßstandardteil ein rechtwinkliges Meßstandardteil ist, dessen Oberflächenkontur genau bekannt ist und bei dem die Raum­ koordinatenachsen rechtwinklige Raumkoordinatenachsen sind.

4. Verfahren zum Messen der Oberflächenkontur gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Erzeugens der Meßdaten ein einleitendes Messen des Verschiebewertes zwischen dem Detektor und dem Meßobjekt durch relatives Bewegen des Detektors und des Meß­ objektes innerhalb der Meßfläche und ein Erzeugen eines relativen Bewegungsortes aufweist, der ähnlich einem Profil des Meßobjektes in der Meßfläche wie die Meßdaten gemäß dem einleitend gemesse­ nen Verschiebewert ist.

5. Verfahren zum Messen der Oberflächenkontur gemäß Anspruch 2, bei dem der Schritt des Erzeugens der Meßdaten ein einleitendes Messen eines Verschiebewertes zwischen dem Detektor und dem Meßobjekt durch deren relative Bewegung und ein Erzeugen eines relativen Bewegungsortes aufweist, um so einen relativen Bewegungs­ ort mit einer ähnlichen Form zu der Meßoberfläche des Meßobjek­ tes festzulegen und der durch Kompensationsdaten kompensiert wird, die durch den kompensationsdaten-erzeugenden Schritt auf der Basis der Meßdaten erhalten werden, die durch den Schritt der einleiten­ den, Messung erhalten werden, und zwar als die Meßdaten in der Meßfläche.

6. Verfahren zum Messen einer Oberflächenkontur gemäß Anspruch 5, wobei das Meßobjekt an einem vorbestimmten Ort durch eine Befestigung in dem Meßschritt und den einleitenden Meßschritten angeordnet ist.

7. Verfahren zum Messen einer Oberflächenkontur gemäß Anspruch 6, bei dem der einleitende Meßschritt das Meßobjekt und den Detektor gemäß einem Bewegungsort des Detektors relativ bewegen soll.

8. Oberflächenkontur-Meßvorrichtung, die aufweist:
einen Tisch zum darauf Montieren eines Meßobjektes;
ein Detektormontierteil;
ein Bewegungssystem zum relativen Bewegen des Tisches und des Detektormontierteiles in einer X-Richtung und in einer Z-Richtung, die senkrecht zu der X-Richtung ist;
einen Drehtisch, der sich relativ zu dem Detektormontierteil um einen Drehzapfen dreht, der sich in eine Richtung erstreckt, die senkrecht zu der X- und der Z-Richtung ist;
einen an dem Drehtisch vorgesehenen Detektor zum Erfassen, als ein elektrisches Signal, eines Abstandes von einer Meßoberfläche des Meßobjektes, das innerhalb einer erfaßbaren Fläche des Detektors angeordnet ist; und
eine Berechnungsvorrichtung mit einer Speichereinrichtung zum Speichern von Daten darin bezüglich der Meßdaten, die ähnlich dem Profil des Meßobjektes in der Raumfläche sind, in der der Tisch und der Detektor sich relativ bewegen, eine Meßeinrichtung zum Messen eines Verschiebewertes des Detektors und des Meßobjektes während der relativen Bewegung des Detektors und des Meßobjektes gemäß den Meßdaten, und eine kontur-berechnende Einrichtung zum Erhalten der Oberflächenkontur des Meßobjektes auf der Basis der gemessenen Daten in der Meßvorrichtung, um dadurch eine Ober­ flächenkontur des Meßobjektes gemäß der Ausgabe von dem Detek­ tor zu formulieren.

9. Oberflächenkontur-Meßvorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der das Bewegungssystem durch eine X-Achsenantriebsvorrichtung zum Bewe­ gen des Tisches in der X-Richtung, eine Y-Achsenantriebsvorrichtung zum Bewegen des Tisches in der Y-Richtung, die senkrecht zu der X- und Z-Richtung ist, und eine Z-Achsenantriebsvorrichtung zum Bewegen des Detektormontierteiles definiert.

10. Oberflächenkontur-Meßvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die X- Achsenantriebsvorrichtung, die Y-Achsenantriebsvorrichtung und die Z-Achsenantriebsvorrichtung Vorschubspindeln und Motoren zum Rotieren der Vorschubspindeln aufweisen.

11. Oberflächenkontur-Meßvorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der der Detektor ein berührungsloser Detektor ist und so angeordnet ist, daß er eine erfaßbare Fläche einschließlich der Mittelachse des Dreh­ zapfens aufweist.

12. Oberflächenkontur-Meßvorrichtung gemäß Anspruch 11, bei der der Detektor eine Lichtquelle, ein optisches System einschließlich eines Objektivs zum Aufbringen von Licht von der Lichtquelle auf die Meßoberfläche, eine Erfassungsschaltung, die ein Signal entsprechend einer Differenz zwischen dem Brennpunkt und dem Objektiv und der Meßoberfläche ausgibt, ein Antriebssystem zum Bewegen des Objektivs, um den Brennpunkt des Objektives mit der Meßoberfläche in Übereinstimmung zu bringen, und eine Positionserfassungsvor­ richtung zum Erfassen einer Position des Objektivs aufweist.

13. Oberflächenkontur-Meßvorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der die Speichervorrichtung angepaßt ist, die Differenz zwischen mechani­ schen Koordinaten auf der Basis des Bewegungssystems und Raum­ koordinaten, die auf der Basis einer relativen Positionsbeziehung zwischen einem Meßstandardteil und dem Detektor bestimmt werden, als Kompensationsdaten abzuspeichern, und bei der die Berechnungs­ vorrichtung des weiteren eine Vorrichtung zum Kompensieren der Meßdaten unter Bezug auf die in der Speichervorrichtung gespeicher­ ten Kompensationsdaten aufweist.

14. Oberflächenkontur-Meßvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Berechnungsvorrichtung des weiteren eine Vorrichtung zum Steuern der Antriebsvorrichtung zum relativen Bewegen des Detektors und des Meßobjektes gemäß den in der Speichervorrichtung gespeicherten Meßdaten aufweist.