JP2001280947A - 形状測定機及び形状測定方法 - Google Patents
形状測定機及び形状測定方法Info
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B5/28—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
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- G—PHYSICS
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- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
- G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
- G01B5/012—Contact-making feeler heads therefor
- G01B5/016—Constructional details of contacts
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ワーク表面に沿ってスタイラスを移動して得
られる測定値を補正しワークの輪郭を高精度に測定す
る。 【解決手段】 スタイラス１をワーク２０の表面に沿っ
て移動させ、スタイラス１のＺ方向の変位に基づきワー
ク２０の表面形状を測定する。予め半径既知の球形状基
準ゲージをスタイラス１で測定し、測定値から基準ゲー
ジの半径Ｒを差し引くことで角度毎のスタイラス１の先
端球の半径値ｒを算出する。角度毎の半径値ｒを補正デ
ータとし、ワーク２０の表面を移動して得られた測定デ
ータから角度毎の補正値を差し引くことでワーク２０の
実際の形状を算出する。
られる測定値を補正しワークの輪郭を高精度に測定す
る。 【解決手段】 スタイラス１をワーク２０の表面に沿っ
て移動させ、スタイラス１のＺ方向の変位に基づきワー
ク２０の表面形状を測定する。予め半径既知の球形状基
準ゲージをスタイラス１で測定し、測定値から基準ゲー
ジの半径Ｒを差し引くことで角度毎のスタイラス１の先
端球の半径値ｒを算出する。角度毎の半径値ｒを補正デ
ータとし、ワーク２０の表面を移動して得られた測定デ
ータから角度毎の補正値を差し引くことでワーク２０の
実際の形状を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スタイラスをワー
ク表面に沿って移動させることでワークの輪郭形状や表
面粗さ等を測定する形状測定機及び形状測定方法に関
し、特にスタイラスの先端形状に起因する誤差を補正す
る技術に関する。
ク表面に沿って移動させることでワークの輪郭形状や表
面粗さ等を測定する形状測定機及び形状測定方法に関
し、特にスタイラスの先端形状に起因する誤差を補正す
る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、スタイラスをワークに接触さ
せ、ワーク表面に沿って移動させてワークの輪郭形状や
表面粗さを測定する形状測定機が周知であり、機械加工
部品などの測定に用いられている。形状測定機において
は、スタイラスをワークの表面に沿ってモータにより一
方向（Ｘ方向）に移動させると、ワーク表面の凹凸によ
りスタイラスは上下方向（Ｚ方向）に変位する。Ｘ方向
の変位量を測定するとともに、Ｚ方向の変位量を検出す
ることでワークの輪郭形状や表面粗さを測定することが
できる。
せ、ワーク表面に沿って移動させてワークの輪郭形状や
表面粗さを測定する形状測定機が周知であり、機械加工
部品などの測定に用いられている。形状測定機において
は、スタイラスをワークの表面に沿ってモータにより一
方向（Ｘ方向）に移動させると、ワーク表面の凹凸によ
りスタイラスは上下方向（Ｚ方向）に変位する。Ｘ方向
の変位量を測定するとともに、Ｚ方向の変位量を検出す
ることでワークの輪郭形状や表面粗さを測定することが
できる。
【０００３】しかしながら、ワークに当接するスタイラ
スの先端部分の断面形状は点ではなく、有限の大きさを
有する円弧状になっているため、スタイラスのＺ方向変
位により表現される軌跡とワークの実際の輪郭とは一致
しない。
スの先端部分の断面形状は点ではなく、有限の大きさを
有する円弧状になっているため、スタイラスのＺ方向変
位により表現される軌跡とワークの実際の輪郭とは一致
しない。
【０００４】図８には、測定により得られる軌跡と実際
のワークの輪郭との相違が示されている。図において、
スタイラス１がＸ方向に変位し、ワークの表面形状に応
じてＺ方向に変位するとする。スタイラス１の変位に伴
うワークの測定軌跡は、図中１００で示されるようにス
タイラス１の所定基準点（概略スタイラス先端円弧状部
分の中心点）の軌跡であり（この軌跡１００は、スタイ
ラスが回転自在なアームに取り付けられて円弧動作する
場合においては、この円弧動作に伴う円弧歪みを補正す
ることで得られる）、ワークの実際の輪郭２００に対し
てスタイラス１の先端円弧の半径ｒだけオフセットが生
じている。したがって、実際のワークの輪郭を得るため
には、測定値からスタイラス１の先端円弧の半径ｒだけ
オフセットすることが行われてきた。
のワークの輪郭との相違が示されている。図において、
スタイラス１がＸ方向に変位し、ワークの表面形状に応
じてＺ方向に変位するとする。スタイラス１の変位に伴
うワークの測定軌跡は、図中１００で示されるようにス
タイラス１の所定基準点（概略スタイラス先端円弧状部
分の中心点）の軌跡であり（この軌跡１００は、スタイ
ラスが回転自在なアームに取り付けられて円弧動作する
場合においては、この円弧動作に伴う円弧歪みを補正す
ることで得られる）、ワークの実際の輪郭２００に対し
てスタイラス１の先端円弧の半径ｒだけオフセットが生
じている。したがって、実際のワークの輪郭を得るため
には、測定値からスタイラス１の先端円弧の半径ｒだけ
オフセットすることが行われてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、スタイラス
１の先端の断面形状は、厳密には真円ではなく、位置に
よってその半径値が異なっている。従って、測定対象ワ
ークの微細化や高精度化が進むにつれ、従来行われたき
た先端半径ｒの代表値によるオフセットのみでは、これ
らのより高精度な測定には不十分な場合が生じている。
１の先端の断面形状は、厳密には真円ではなく、位置に
よってその半径値が異なっている。従って、測定対象ワ
ークの微細化や高精度化が進むにつれ、従来行われたき
た先端半径ｒの代表値によるオフセットのみでは、これ
らのより高精度な測定には不十分な場合が生じている。
【０００６】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、スタイラスのＺ方
向の変位を測定して得られた測定値をスタイラスの先端
の断面形状に基づいて補正することで、高精度にワーク
の実際の表面形状あるいは輪郭を得ることができる装置
及び方法を提供することにある。
みなされたものであり、その目的は、スタイラスのＺ方
向の変位を測定して得られた測定値をスタイラスの先端
の断面形状に基づいて補正することで、高精度にワーク
の実際の表面形状あるいは輪郭を得ることができる装置
及び方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、スタイラスをワーク表面に沿って移動さ
せ、前記スタイラスのＺ方向の変位を測定することによ
り前記ワークの形状を測定する形状測定機であって、半
径既知の球形あるいは円柱状あるいはナイフエッジ状基
準ゲージを前記スタイラスで測定して得られる、前記ス
タイラスの角度毎の半径値を記憶する記憶手段と、前記
記憶手段に記憶された前記半径値に基づき測定値を補正
する補正手段とを有することを特徴とする。
に、本発明は、スタイラスをワーク表面に沿って移動さ
せ、前記スタイラスのＺ方向の変位を測定することによ
り前記ワークの形状を測定する形状測定機であって、半
径既知の球形あるいは円柱状あるいはナイフエッジ状基
準ゲージを前記スタイラスで測定して得られる、前記ス
タイラスの角度毎の半径値を記憶する記憶手段と、前記
記憶手段に記憶された前記半径値に基づき測定値を補正
する補正手段とを有することを特徴とする。
【０００８】ここで、前記スタイラスが回転自在なアー
ムに取り付けられ円弧動作する場合には、さらに、前記
スタイラスのＺ方向からの傾き角を検出する検出手段と
を有し、前記補正手段は、前記半径値及び前記傾き角に
基づき前記測定値を補正することが好適である。
ムに取り付けられ円弧動作する場合には、さらに、前記
スタイラスのＺ方向からの傾き角を検出する検出手段と
を有し、前記補正手段は、前記半径値及び前記傾き角に
基づき前記測定値を補正することが好適である。
【０００９】また、本発明は、スタイラスをワーク表面
に沿って移動させ、前記スタイラスのＺ方向の変位を測
定することにより前記ワークの形状を測定する形状測定
機であって、半径既知の球形あるいは円柱状あるいはナ
イフエッジ状基準ゲージを前記スタイラスで測定して得
られる、前記スタイラスの角度毎の半径値を算出する半
径値算出手段と、前記半径値を記憶する記憶手段と、前
記記憶手段に記憶された前記半径値に基づき測定値を補
正する補正手段とを有することを特徴とする。
に沿って移動させ、前記スタイラスのＺ方向の変位を測
定することにより前記ワークの形状を測定する形状測定
機であって、半径既知の球形あるいは円柱状あるいはナ
イフエッジ状基準ゲージを前記スタイラスで測定して得
られる、前記スタイラスの角度毎の半径値を算出する半
径値算出手段と、前記半径値を記憶する記憶手段と、前
記記憶手段に記憶された前記半径値に基づき測定値を補
正する補正手段とを有することを特徴とする。
【００１０】ここで、前記スタイラスが回転自在なアー
ムに取り付けられ円弧動作する場合には、さらに、前記
スタイラスのＺ方向からの傾き角を検出する検出手段と
を有し、前記半径値算出手段は前記傾き角に基づき前記
半径値を算出するとともに、前記補正手段は前記半径値
及び前記傾き角に基づき前記測定値を補正することが好
適である。
ムに取り付けられ円弧動作する場合には、さらに、前記
スタイラスのＺ方向からの傾き角を検出する検出手段と
を有し、前記半径値算出手段は前記傾き角に基づき前記
半径値を算出するとともに、前記補正手段は前記半径値
及び前記傾き角に基づき前記測定値を補正することが好
適である。
【００１１】また、本発明は、スタイラスをワーク表面
に沿って移動させ、前記スタイラスのＺ方向の変位を測
定することにより前記ワークの形状を測定する形状測定
方法であって、前記スタイラスで前記ワークを測定する
測定ステップと、半径既知の球形あるいは円柱状あるい
はナイフエッジ状基準ゲージを前記スタイラスで測定し
て得られた角度毎の測定値と前記基準ゲージの半径値と
の差分である補正値を用いて測定値を補正する補正ステ
ップとを有することを特徴とする。
に沿って移動させ、前記スタイラスのＺ方向の変位を測
定することにより前記ワークの形状を測定する形状測定
方法であって、前記スタイラスで前記ワークを測定する
測定ステップと、半径既知の球形あるいは円柱状あるい
はナイフエッジ状基準ゲージを前記スタイラスで測定し
て得られた角度毎の測定値と前記基準ゲージの半径値と
の差分である補正値を用いて測定値を補正する補正ステ
ップとを有することを特徴とする。
【００１２】ここで、前記スタイラスが回転自在なアー
ムに取り付けられ円弧動作する場合には、前記補正ステ
ップでは、前記補正値及び前記スタイラスのＺ方向から
の傾き角を用いて前記測定値を補正することが好適であ
る。
ムに取り付けられ円弧動作する場合には、前記補正ステ
ップでは、前記補正値及び前記スタイラスのＺ方向から
の傾き角を用いて前記測定値を補正することが好適であ
る。
【００１３】また、本発明は、スタイラスをワーク表面
に沿って移動させ、前記スタイラスのＺ方向の変位を測
定することにより前記ワークの形状を測定する形状測定
方法であって、前記スタイラスで前記ワークを測定する
測定ステップと、半径既知の球形あるいは円柱状あるい
はナイフエッジ状基準ゲージを前記スタイラスで測定し
て得られた角度毎の測定値と前記基準ゲージの半径値と
の差分を補正値として算出する補正値算出ステップと、
前記補正値を用いて測定値を補正する補正ステップとを
有することを特徴とする。
に沿って移動させ、前記スタイラスのＺ方向の変位を測
定することにより前記ワークの形状を測定する形状測定
方法であって、前記スタイラスで前記ワークを測定する
測定ステップと、半径既知の球形あるいは円柱状あるい
はナイフエッジ状基準ゲージを前記スタイラスで測定し
て得られた角度毎の測定値と前記基準ゲージの半径値と
の差分を補正値として算出する補正値算出ステップと、
前記補正値を用いて測定値を補正する補正ステップとを
有することを特徴とする。
【００１４】ここで、前記スタイラスが回転自在なアー
ムに取り付けられ円弧動作する場合には、前記補正値算
出ステップでは、前記スタイラスのＺ方向からの傾き角
を用いて前記補正値を補正し、前記補正ステップでは、
前記傾き角に基づいて補正された補正値及び及び前記傾
き角を用いて前記測定値を補正することが好適である。
ムに取り付けられ円弧動作する場合には、前記補正値算
出ステップでは、前記スタイラスのＺ方向からの傾き角
を用いて前記補正値を補正し、前記補正ステップでは、
前記傾き角に基づいて補正された補正値及び及び前記傾
き角を用いて前記測定値を補正することが好適である。
【００１５】このように、本発明においては、球形状あ
るいは円柱状あるいはナイフエッジ状の基準ゲージを測
定し、その測定結果から角度毎のスタイラスの半径値を
算出する。具体的には、測定値から基準ゲージの既知の
半径を差し引くことで半径値を算出する。角度毎の半径
値は、スタイラスの真円からのずれを示すことになり、
この半径値を補正値として用い、実際にワークを測定し
て得られた値を角度毎の補正値で補正することで、ワー
クの実際の輪郭を得ることができる。
るいは円柱状あるいはナイフエッジ状の基準ゲージを測
定し、その測定結果から角度毎のスタイラスの半径値を
算出する。具体的には、測定値から基準ゲージの既知の
半径を差し引くことで半径値を算出する。角度毎の半径
値は、スタイラスの真円からのずれを示すことになり、
この半径値を補正値として用い、実際にワークを測定し
て得られた値を角度毎の補正値で補正することで、ワー
クの実際の輪郭を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。
形態について説明する。
【００１７】図１には、本実施形態に係る形状測定機の
構成図が示されている。スタイラス１は、回転中心Ｐを
中心に円弧動作するアーム２の先端に設けられ、ワーク
２０の表面にスタイラス１を接触させながらＣＰＵ３１
からの指令によりモータ５が駆動されスタイラス１がＸ
方向に移動する。このときのＸ方向の移動量は、変位検
出器４により検出され、検出された値はＣＰＵ３１に供
給される。また、スタイラス１のＺ方向（Ｘ方向に垂直
で上下方向）の変位量が変位検出器３により検出され、
検出された値は同様にＣＰＵ３１に供給される。ＣＰＵ
３１に供給されたＸ方向及びＺ方向の検出値は、ペアリ
ングされ測定データ（ｘｉ，ｚｉ）（ｉ＝１〜ｎ：ｎは
測定点数）としてＲＡＭ３３に記憶される。ＲＡＭ３３
に記憶されたこれらの測定データは、ワーク２０の実際
の輪郭データに対し、スタイラス１の先端形状の分だけ
オフセットした値である。したがって、ＣＰＵ３１は、
ＲＡＭ３３に記憶されたこれらの測定データを読み出
し、補正してディスプレイ３４に出力する。測定データ
の補正は、予めＲＯＭ３２あるいはＲＡＭ３３に記憶さ
れた補正データを用いて行われる。補正データは、ワー
ク２０の測定に先立って半径が既知の球形あるいは円柱
状あるいはナイフエッジ状の基準ゲージをスタイラス１
で測定することで得ることができる。なお、スタイラス
１の形状は球形のみならず、片角スタイラス、両角スタ
イラス、ナイフエッジスタイラス等、非球形状のものを
用いることも可能であり、要は、その断面形状が円弧状
であればよい。
構成図が示されている。スタイラス１は、回転中心Ｐを
中心に円弧動作するアーム２の先端に設けられ、ワーク
２０の表面にスタイラス１を接触させながらＣＰＵ３１
からの指令によりモータ５が駆動されスタイラス１がＸ
方向に移動する。このときのＸ方向の移動量は、変位検
出器４により検出され、検出された値はＣＰＵ３１に供
給される。また、スタイラス１のＺ方向（Ｘ方向に垂直
で上下方向）の変位量が変位検出器３により検出され、
検出された値は同様にＣＰＵ３１に供給される。ＣＰＵ
３１に供給されたＸ方向及びＺ方向の検出値は、ペアリ
ングされ測定データ（ｘｉ，ｚｉ）（ｉ＝１〜ｎ：ｎは
測定点数）としてＲＡＭ３３に記憶される。ＲＡＭ３３
に記憶されたこれらの測定データは、ワーク２０の実際
の輪郭データに対し、スタイラス１の先端形状の分だけ
オフセットした値である。したがって、ＣＰＵ３１は、
ＲＡＭ３３に記憶されたこれらの測定データを読み出
し、補正してディスプレイ３４に出力する。測定データ
の補正は、予めＲＯＭ３２あるいはＲＡＭ３３に記憶さ
れた補正データを用いて行われる。補正データは、ワー
ク２０の測定に先立って半径が既知の球形あるいは円柱
状あるいはナイフエッジ状の基準ゲージをスタイラス１
で測定することで得ることができる。なお、スタイラス
１の形状は球形のみならず、片角スタイラス、両角スタ
イラス、ナイフエッジスタイラス等、非球形状のものを
用いることも可能であり、要は、その断面形状が円弧状
であればよい。
【００１８】図２には、本実施形態における全体処理フ
ローチャートが示されている。まず、ワーク２０の測定
に先立ち、基準ゲージの測定を行う（Ｓ１０１）。この
基準ゲージは、半径が既知Ｒの球形あるいは円柱状の基
準ゲージを用いる。なお、基準ゲージが満たすべき条件
としては、スタイラス１が移動するＸ方向に沿った断面
形状が既知半径Ｒを有する円形（あるいは半円形）であ
ることであり、スタイラスの接触する部位がこの条件を
満たす限り、基準ゲージの全体形状が球形あるいは円柱
形状でなくてもよいことは言うまでもない。
ローチャートが示されている。まず、ワーク２０の測定
に先立ち、基準ゲージの測定を行う（Ｓ１０１）。この
基準ゲージは、半径が既知Ｒの球形あるいは円柱状の基
準ゲージを用いる。なお、基準ゲージが満たすべき条件
としては、スタイラス１が移動するＸ方向に沿った断面
形状が既知半径Ｒを有する円形（あるいは半円形）であ
ることであり、スタイラスの接触する部位がこの条件を
満たす限り、基準ゲージの全体形状が球形あるいは円柱
形状でなくてもよいことは言うまでもない。
【００１９】基準ゲージを測定した後、得られた各測定
点から基準ゲージ半径Ｒを差し引くことで各角度毎に補
正値ｒ、すなわちその角度におけるスタイラス１の先端
球の半径を算出する（Ｓ１０２）。算出された補正値ｒ
は、角度毎にＲＯＭ３２あるいはＲＡＭ３３に記憶され
る（Ｓ１０３）。
点から基準ゲージ半径Ｒを差し引くことで各角度毎に補
正値ｒ、すなわちその角度におけるスタイラス１の先端
球の半径を算出する（Ｓ１０２）。算出された補正値ｒ
は、角度毎にＲＯＭ３２あるいはＲＡＭ３３に記憶され
る（Ｓ１０３）。
【００２０】Ｓ１０１〜Ｓ１０３の処理が補正データを
算出する処理であり、以下これらの処理についてより詳
細に説明する。図３には、基準ゲージをスタイラス１で
測定する際の模式図が示されている。基準ゲージの半径
Ｒは既知であり、基準ゲージの表面に沿ってスタイラス
１を移動させ、測定結果を得る。図において、基準ゲー
ジの実際の輪郭３００に対し、スタイラス１による測定
輪郭４００が各角度毎に得られる（この軌跡４００は、
スタイラスが回転自在なアームに取付けられて円弧作動
する場合においては、この円弧作動に伴う円弧歪を補正
することにより得られる）。そして、得られた測定値に
対し、角度毎に基準ゲージの既知の半径Ｒを差し引くこ
とで、角度毎の補正値ｒ、すなわちスタイラス１の先端
球の半径を算出する。
算出する処理であり、以下これらの処理についてより詳
細に説明する。図３には、基準ゲージをスタイラス１で
測定する際の模式図が示されている。基準ゲージの半径
Ｒは既知であり、基準ゲージの表面に沿ってスタイラス
１を移動させ、測定結果を得る。図において、基準ゲー
ジの実際の輪郭３００に対し、スタイラス１による測定
輪郭４００が各角度毎に得られる（この軌跡４００は、
スタイラスが回転自在なアームに取付けられて円弧作動
する場合においては、この円弧作動に伴う円弧歪を補正
することにより得られる）。そして、得られた測定値に
対し、角度毎に基準ゲージの既知の半径Ｒを差し引くこ
とで、角度毎の補正値ｒ、すなわちスタイラス１の先端
球の半径を算出する。
【００２１】図４には、このようにして算出される角度
毎の補正値ｒの一例が示されている。所定方向（Ｚ方
向）からの角度θ毎に補正値ｒが算出され、具体的には
角度θ１，θ２，θ３、・・・毎に補正値、すなわちス
タイラス１の半径ｒ１，ｒ２，ｒ３、・・・が算出さ
れ、ＲＯＭ３２あるいはＲＡＭ３３に記憶される。スタ
イラス１の先端の断面形状が真円の場合には、角度θに
よらず一定値ｒが得られるが、上述したようにスタイラ
ス１の先端の断面形状は一般には真円ではないので、角
度θ毎にその半径値ｒは変化する。この変化の度合いが
図４に示された補正データとして表現されることにな
る。ＲＯＭ３２あるいはＲＡＭ３３には、このようなテ
ーブル形式で補正値ｒを記憶しておくことができる。
毎の補正値ｒの一例が示されている。所定方向（Ｚ方
向）からの角度θ毎に補正値ｒが算出され、具体的には
角度θ１，θ２，θ３、・・・毎に補正値、すなわちス
タイラス１の半径ｒ１，ｒ２，ｒ３、・・・が算出さ
れ、ＲＯＭ３２あるいはＲＡＭ３３に記憶される。スタ
イラス１の先端の断面形状が真円の場合には、角度θに
よらず一定値ｒが得られるが、上述したようにスタイラ
ス１の先端の断面形状は一般には真円ではないので、角
度θ毎にその半径値ｒは変化する。この変化の度合いが
図４に示された補正データとして表現されることにな
る。ＲＯＭ３２あるいはＲＡＭ３３には、このようなテ
ーブル形式で補正値ｒを記憶しておくことができる。
【００２２】再び図２に戻り、以上のようにして、角度
毎の補正値ｒを算出して記憶した後、測定すべきワーク
２０を所定の位置に配置し、スタイラス１をワーク２０
の表面に沿って移動させて、ワーク２０の表面形状を測
定する（Ｓ１０４）。測定データは、上述したようにＲ
ＡＭ３３に記憶される。ＲＡＭ３３に測定データが記憶
された後、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２あるいはＲＡＭ３
３に記憶された角度毎の補正値ｒを用いて補正データを
補正する（Ｓ１０５）。
毎の補正値ｒを算出して記憶した後、測定すべきワーク
２０を所定の位置に配置し、スタイラス１をワーク２０
の表面に沿って移動させて、ワーク２０の表面形状を測
定する（Ｓ１０４）。測定データは、上述したようにＲ
ＡＭ３３に記憶される。ＲＡＭ３３に測定データが記憶
された後、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２あるいはＲＡＭ３
３に記憶された角度毎の補正値ｒを用いて補正データを
補正する（Ｓ１０５）。
【００２３】図５には、補正値ｒを用いた補正方法が示
されている。図において、測定データが示すワークの輪
郭（測定輪郭）５００（この軌跡５００は、スタイラス
が回転自在なアームに取付けられて円弧作動する場合に
おいては、この円弧作動に伴う円弧歪を補正することに
より得られる）に対し、この測定輪郭５００の任意の点
Ｐにおいて、Ｚ方向とＰ点におけるスタイラス先端半径
の補正方向（一般的には法線方向が用いられる）との角
度θが算出され、この角度θに対応する補正値ｒをＲＯ
Ｍ３２あるいはＲＡＭ３３に記憶された補正値テーブル
から読み出す。そして、測定輪郭５００から読み出した
補正値ｒを差し引き、点Ｑを得る。この点Ｑが実際のワ
ーク２０の輪郭に相当するデータとなる。補正されたデ
ータは、再びＲＡＭ３３に記憶され、測定輪郭５００の
全ての点について補正処理を行った後、ディスプレイ３
４に表示する。
されている。図において、測定データが示すワークの輪
郭（測定輪郭）５００（この軌跡５００は、スタイラス
が回転自在なアームに取付けられて円弧作動する場合に
おいては、この円弧作動に伴う円弧歪を補正することに
より得られる）に対し、この測定輪郭５００の任意の点
Ｐにおいて、Ｚ方向とＰ点におけるスタイラス先端半径
の補正方向（一般的には法線方向が用いられる）との角
度θが算出され、この角度θに対応する補正値ｒをＲＯ
Ｍ３２あるいはＲＡＭ３３に記憶された補正値テーブル
から読み出す。そして、測定輪郭５００から読み出した
補正値ｒを差し引き、点Ｑを得る。この点Ｑが実際のワ
ーク２０の輪郭に相当するデータとなる。補正されたデ
ータは、再びＲＡＭ３３に記憶され、測定輪郭５００の
全ての点について補正処理を行った後、ディスプレイ３
４に表示する。
【００２４】なお、所定間隔で得られた補正データに対
し、その間のデータは直線補間あるいは曲線補間により
算出することも好適である。
し、その間のデータは直線補間あるいは曲線補間により
算出することも好適である。
【００２５】また、基準ゲージを測定して得られる測定
輪郭４００を得る際にも、測定点の間をベジェ曲線やス
プライン曲線などで曲線補間してもよく、あるいは、直
線補完することも可能である。さらに、ノイズの影響を
除去すべく、測定軌跡を平滑化することも好適である。
輪郭４００を得る際にも、測定点の間をベジェ曲線やス
プライン曲線などで曲線補間してもよく、あるいは、直
線補完することも可能である。さらに、ノイズの影響を
除去すべく、測定軌跡を平滑化することも好適である。
【００２６】また、Ｓ１０１〜Ｓ１０３の処理は、ワー
ク２０の測定とは別に行っても良く、あるいはワーク２
０の測定に先立ち、一連の処理として行っても良い。す
なわち、予めＲＯＭ３２に補正値が記憶された後にワー
ク２０の測定を行っても良く、あるいは補正値がメモリ
に記憶されていない状態で、まず基準ゲージを測定して
既知の半径Ｒに基づいて補正値を算出してメモリに記憶
させ、その後に基準ゲージをワークに代えて測定を行っ
ても良い。
ク２０の測定とは別に行っても良く、あるいはワーク２
０の測定に先立ち、一連の処理として行っても良い。す
なわち、予めＲＯＭ３２に補正値が記憶された後にワー
ク２０の測定を行っても良く、あるいは補正値がメモリ
に記憶されていない状態で、まず基準ゲージを測定して
既知の半径Ｒに基づいて補正値を算出してメモリに記憶
させ、その後に基準ゲージをワークに代えて測定を行っ
ても良い。
【００２７】以上のようにして、基準ゲージを測定して
得られた角度毎の補正値ｒ、すなわちスタイラス１の先
端球の半径に基づき測定データを補正することでワーク
２０の実際の輪郭を高精度に算出することができる。
得られた角度毎の補正値ｒ、すなわちスタイラス１の先
端球の半径に基づき測定データを補正することでワーク
２０の実際の輪郭を高精度に算出することができる。
【００２８】なお、基準ゲージを測定する場合、図１に
示された測定機とは別個にスタイラス１をＺ方向のみに
変位する支持部（円弧運動を行うアームではなく）に取
り付けて基準ゲージを測定しＲＯＭ３２やＲＡＭ３３に
補正値を格納した場合、図１に示された測定機で得られ
た測定値を補正する際に、記憶された補正値をそのまま
使用することが適当でない場合もある。スタイラス１を
アーム２の先端に取り付けた場合、既述したようにスタ
イラス１は正確にＺ方向に変位するのではなく、回転中
心Ｐを中心に円弧変位を行うため、スタイラス１の先端
がワーク２０に接触する点もアーム２の円弧回転角αに
基づき変化するからである。
示された測定機とは別個にスタイラス１をＺ方向のみに
変位する支持部（円弧運動を行うアームではなく）に取
り付けて基準ゲージを測定しＲＯＭ３２やＲＡＭ３３に
補正値を格納した場合、図１に示された測定機で得られ
た測定値を補正する際に、記憶された補正値をそのまま
使用することが適当でない場合もある。スタイラス１を
アーム２の先端に取り付けた場合、既述したようにスタ
イラス１は正確にＺ方向に変位するのではなく、回転中
心Ｐを中心に円弧変位を行うため、スタイラス１の先端
がワーク２０に接触する点もアーム２の円弧回転角αに
基づき変化するからである。
【００２９】図６及び図７には、アーム２の円弧動作に
伴うスタイラス１の接触点の変化が模式的に示されてい
る。図６に示されるように、アーム２がＺ方向からαだ
け回転すると、図７に示されるようにスタイラス１の先
端もＺ方向からαだけ回転し、スタイラス１の先端から
見た見かけのＺ方向（Ｚ′方向）がαだけ傾く。この傾
きにより、ワーク２０の表面に接触する角度も変位す
る。従って、測定値を記憶された補正値（この補正値は
傾きが０における補正値）に基づいて補正する場合に
は、傾き角αを考慮して補正する必要があり、具体的に
は図５に示されたθではなく、このθから傾き角αだけ
差し引いたθ′＝θ−αに対応する補正データを補正テ
ーブルから読み出して測定値を補正することが好適であ
る。
伴うスタイラス１の接触点の変化が模式的に示されてい
る。図６に示されるように、アーム２がＺ方向からαだ
け回転すると、図７に示されるようにスタイラス１の先
端もＺ方向からαだけ回転し、スタイラス１の先端から
見た見かけのＺ方向（Ｚ′方向）がαだけ傾く。この傾
きにより、ワーク２０の表面に接触する角度も変位す
る。従って、測定値を記憶された補正値（この補正値は
傾きが０における補正値）に基づいて補正する場合に
は、傾き角αを考慮して補正する必要があり、具体的に
は図５に示されたθではなく、このθから傾き角αだけ
差し引いたθ′＝θ−αに対応する補正データを補正テ
ーブルから読み出して測定値を補正することが好適であ
る。
【００３０】なお、アーム２の円弧運動が微小な場合、
すなわちαが微少な場合には、傾き角が補正値に与える
影響も少ないため、アーム２の回転角が所定角以上とな
った場合にのみ傾き角αを用いて補正することも好適で
ある。アーム２の回転角αは、Ｚ軸方向の変位とアーム
２の円弧動作の回転半径Ｌより、
すなわちαが微少な場合には、傾き角が補正値に与える
影響も少ないため、アーム２の回転角が所定角以上とな
った場合にのみ傾き角αを用いて補正することも好適で
ある。アーム２の回転角αは、Ｚ軸方向の変位とアーム
２の円弧動作の回転半径Ｌより、
【数１】 または、
【数２】 で求めることができる。また、アーム２あるいはアーム
２の近傍に設けられた角度センサで検出してＣＰＵ３１
に供給する方法も考えられる。基準ゲージを図１に示さ
れた測定機で測定した場合においても、ワーク２０の測
定時においてスタイラス１が円弧動作する限り、このよ
うな傾き角による補正を行うことが好適である。
２の近傍に設けられた角度センサで検出してＣＰＵ３１
に供給する方法も考えられる。基準ゲージを図１に示さ
れた測定機で測定した場合においても、ワーク２０の測
定時においてスタイラス１が円弧動作する限り、このよ
うな傾き角による補正を行うことが好適である。
【００３１】また、基準ゲージを図１に示された測定機
（つまりスタイラスが円弧動作する場合）で測定する場
合、上述した傾き角αに基づく補正を半径値に対して行
うことも好適である。すなわち、角度θ１、θ２、・・
・毎に半径ｒ１、ｒ２、・・・を算出した後、角度デー
タをθ’＝θ−αで補正した上でＲＯＭ３２あるいはＲ
ＡＭ３３に記憶する。これにより、正確な半径値がテー
ブルとして記憶されることになる。
（つまりスタイラスが円弧動作する場合）で測定する場
合、上述した傾き角αに基づく補正を半径値に対して行
うことも好適である。すなわち、角度θ１、θ２、・・
・毎に半径ｒ１、ｒ２、・・・を算出した後、角度デー
タをθ’＝θ−αで補正した上でＲＯＭ３２あるいはＲ
ＡＭ３３に記憶する。これにより、正確な半径値がテー
ブルとして記憶されることになる。
【００３２】図１に示されるような測定機ではなく、図
９に示されるようにスタイラス１がＺ方向のみに変位す
る支持部に取り付けられた測定機でワーク２０の測定を
行う場合には、スタイラス１のＺ軸方向からの傾きαは
そもそも存在しないので、傾きによる補正は不要である
ことは言うまでもない。なお、図９について簡単に説明
すると、アーム２はＺ方向に変位するリニア駆動装置５
２に支持されており、アーム２に設けられた測定圧セン
サ５０（歪みセンサ）からの測定圧が常に一定になるよ
うにリニア駆動装置５２がＺ方向に移動する。リニア駆
動装置５２はモータ５８、ボールねじ６０及びナット６
２によりＸ方向にも移動し、これによりアーム２の先端
に取り付けられたスタイラス１はワーク２０の表面をＸ
方向に走査する。ナット６２には検出器６６が設けられ
ており、スケール６４を読み取ることでスタイラス１の
Ｘ方向の変位量が検出される。また、リニア駆動装置５
２にも検出器５６が設けられており、リニアスケール５
４を読み取ることでスタイラス１のＺ方向変位が検出さ
れる。測定圧が常に一定になるようにリニア駆動装置５
２がアーム２をＺ方向に変位させるため、スタイラス１
はＺ方向のみに変位することが理解されよう。もちろ
ん、図１０に示されるように、より簡易な測定機でワー
ク２０の測定を行うことも可能である。図１０におい
て、スタイラス１はＺ方向のみに変位するアーム２に取
り付けられており、アーム２はモータ５８、ボールねじ
６０及びナット６２によりＸ方向に移動してワーク２０
表面をスタイラス１で走査する。図９、図１０いずれの
測定機においても、スタイラス１はＺ方向のみに変位す
るため、円弧動作による補正は不要である。
９に示されるようにスタイラス１がＺ方向のみに変位す
る支持部に取り付けられた測定機でワーク２０の測定を
行う場合には、スタイラス１のＺ軸方向からの傾きαは
そもそも存在しないので、傾きによる補正は不要である
ことは言うまでもない。なお、図９について簡単に説明
すると、アーム２はＺ方向に変位するリニア駆動装置５
２に支持されており、アーム２に設けられた測定圧セン
サ５０（歪みセンサ）からの測定圧が常に一定になるよ
うにリニア駆動装置５２がＺ方向に移動する。リニア駆
動装置５２はモータ５８、ボールねじ６０及びナット６
２によりＸ方向にも移動し、これによりアーム２の先端
に取り付けられたスタイラス１はワーク２０の表面をＸ
方向に走査する。ナット６２には検出器６６が設けられ
ており、スケール６４を読み取ることでスタイラス１の
Ｘ方向の変位量が検出される。また、リニア駆動装置５
２にも検出器５６が設けられており、リニアスケール５
４を読み取ることでスタイラス１のＺ方向変位が検出さ
れる。測定圧が常に一定になるようにリニア駆動装置５
２がアーム２をＺ方向に変位させるため、スタイラス１
はＺ方向のみに変位することが理解されよう。もちろ
ん、図１０に示されるように、より簡易な測定機でワー
ク２０の測定を行うことも可能である。図１０におい
て、スタイラス１はＺ方向のみに変位するアーム２に取
り付けられており、アーム２はモータ５８、ボールねじ
６０及びナット６２によりＸ方向に移動してワーク２０
表面をスタイラス１で走査する。図９、図１０いずれの
測定機においても、スタイラス１はＺ方向のみに変位す
るため、円弧動作による補正は不要である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基準ゲージを用いて角度毎にスタイラスの先端球の補正
データを得、この補正データを用いて測定結果を補正す
るため、高精度にワーク表面形状を測定することができ
る。
基準ゲージを用いて角度毎にスタイラスの先端球の補正
データを得、この補正データを用いて測定結果を補正す
るため、高精度にワーク表面形状を測定することができ
る。
【図１】 実施形態の構成ブロック図である。
【図２】 実施形態の全体処理フローチャートである。
【図３】 基準ゲージの測定説明図である。
【図４】 補正値の説明図である。
【図５】 補正値を用いた測定輪郭の補正方法を示す説
明図である。
明図である。
【図６】 アームの円弧運動を示す説明図である。
【図７】 アームの円弧運動に伴うスタイラス１の傾き
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図８】 ワークの輪郭と測定輪郭との相違を示す説明
図である。
図である。
【図９】 Ｚ方向のみにスタイラスが変位する型の測定
機の構成図である。
機の構成図である。
【図１０】 Ｚ方向のみにスタイラスが変位する型の他
の測定機の構成図である。
の測定機の構成図である。
１ スタイラス、２ アーム。
Claims (8)
- 【請求項１】 スタイラスをワーク表面に沿って移動さ
せ、前記スタイラスのＺ方向の変位を測定することによ
り前記ワークの形状を測定する形状測定機であって、 半径既知の球形あるいは円柱状あるいはナイフエッジ状
基準ゲージを前記スタイラスで測定して得られる、前記
スタイラスの角度毎の半径値を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された前記半径値に基づき測定値を
補正する補正手段と、 を有することを特徴とする形状測定機。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記スタ
イラスが回転自在なアームに取り付けられ円弧動作する
場合には、さらに、 前記スタイラスのＺ方向からの傾き角を検出する検出手
段と、 を有し、前記補正手段は、前記半径値及び前記傾き角に
基づき前記測定値を補正することを特徴とする形状測定
機。 - 【請求項３】 スタイラスをワーク表面に沿って移動さ
せ、前記スタイラスのＺ方向の変位を測定することによ
り前記ワークの形状を測定する形状測定機であって、 半径既知の球形あるいは円柱状あるいはナイフエッジ状
基準ゲージを前記スタイラスで測定して得られる、前記
スタイラスの角度毎の半径値を算出する半径値算出手段
と、 前記半径値を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された前記半径値に基づき測定値を
補正する補正手段と、 を有することを特徴とする形状測定機。 - 【請求項４】 請求項３記載の装置において、前記スタ
イラスが回転自在なアームに取り付けられ円弧動作する
場合には、さらに、 前記スタイラスのＺ方向からの傾き角を検出する検出手
段と、 を有し、前記半径値算出手段は前記傾き角に基づき前記
半径値を算出するとともに、前記補正手段は前記半径値
及び前記傾き角に基づき前記測定値を補正することを特
徴とする形状測定機。 - 【請求項５】 スタイラスをワーク表面に沿って移動さ
せ、前記スタイラスのＺ方向の変位を測定することによ
り前記ワークの形状を測定する形状測定方法であって、 前記スタイラスで前記ワークを測定する測定ステップ
と、 半径既知の球形あるいは円柱状あるいはナイフエッジ状
基準ゲージを前記スタイラスで測定して得られた角度毎
の測定値と前記基準ゲージの半径値との差分である補正
値を用いて測定値を補正する補正ステップと、 を有することを特徴とする形状測定方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の方法において、 前記スタイラスが回転自在なアームに取り付けられ円弧
動作する場合には、前記補正ステップでは、前記補正値
及び前記スタイラスのＺ方向からの傾き角を用いて前記
測定値を補正することを特徴とする形状測定方法。 - 【請求項７】 スタイラスをワーク表面に沿って移動さ
せ、前記スタイラスのＺ方向の変位を測定することによ
り前記ワークの形状を測定する形状測定方法であって、 前記スタイラスで前記ワークを測定する測定ステップ
と、 半径既知の球形あるいは円柱状あるいはナイフエッジ状
基準ゲージを前記スタイラスで測定して得られた角度毎
の測定値と前記基準ゲージの半径値との差分を補正値と
して算出する補正値算出ステップと、 前記補正値を用いて測定値を補正する補正ステップと、 を有することを特徴とする形状測定方法。 - 【請求項８】 請求項７記載のステップにおいて、 前記スタイラスが回転自在なアームに取り付けられ円弧
動作する場合には、前記補正値算出ステップでは、前記
スタイラスのＺ方向からの傾き角を用いて前記補正値を
補正し、 前記補正ステップでは、前記傾き角に基づいて補正され
た補正値及び前記傾き角を用いて前記測定値を補正する
ことを特徴とする形状測定方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090417A JP3516630B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 形状測定機及び形状測定方法 |
| US09/805,935 US6453730B2 (en) | 2000-03-29 | 2001-03-15 | Surface texture measuring instrument, surface texture measuring method and stylus radius measuring instrument |
| FR0104101A FR2807158B1 (fr) | 2000-03-29 | 2001-03-27 | Instrument de mesure de texture de surface, procede de mesure de texture de surface et instrument de mesure de rayon de stylet |
| DE10115288.4A DE10115288B4 (de) | 2000-03-29 | 2001-03-28 | Messvorrichtung für Oberflächenstrukturen und Messverfahren für Oberflächenstrukturen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090417A JP3516630B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 形状測定機及び形状測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001280947A true JP2001280947A (ja) | 2001-10-10 |
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ID=18606026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000090417A Expired - Fee Related JP3516630B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 形状測定機及び形状測定方法 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP3516630B2 (ja) |
| DE (1) | DE10115288B4 (ja) |
| FR (1) | FR2807158B1 (ja) |
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| EP1998137A2 (en) | 2007-05-30 | 2008-12-03 | Mitutoyo Corporation | Abnormality detecting method for form measuring mechanism and form measuring mechanism |
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| WO2010109975A1 (ja) | 2009-03-24 | 2010-09-30 | コニカミノルタオプト株式会社 | 形状測定装置 |
| DE102015003198A1 (de) | 2014-03-31 | 2015-10-01 | Mitutoyo Corporation | Formmessverfahren und formmessmaschine |
| JP2017530345A (ja) * | 2014-09-02 | 2017-10-12 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニーＲｅｎｉｓｈａｗ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | ワークピースを検査するための座標測定方法および同装置であって、理想的な形態から実質的に逸脱していないことが判っている基準形状を使用して測定補正値を生成するステップを含む、ワークピースを検査するための座標測定方法および同装置 |
| JP2017193043A (ja) * | 2016-04-19 | 2017-10-26 | オークマ株式会社 | 工作機械における対象物の位置計測方法及び位置計測システム |
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| JP4323212B2 (ja) | 2003-05-08 | 2009-09-02 | 株式会社ミツトヨ | 表面性状測定機の校正方法、表面性状測定機の校正プログラム、この校正プログラムを記録した記録媒体および表面性状測定機 |
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| JP4755429B2 (ja) * | 2005-03-04 | 2011-08-24 | 株式会社ミツトヨ | 検出器駆動装置 |
| JP4705792B2 (ja) * | 2005-03-17 | 2011-06-22 | 株式会社ミツトヨ | 軸間角度補正方法 |
| JP5155533B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2013-03-06 | 株式会社ミツトヨ | 補正プログラム、及び測定装置 |
| JP5189806B2 (ja) * | 2006-09-07 | 2013-04-24 | 株式会社ミツトヨ | 表面形状測定装置 |
| CN101354246B (zh) * | 2007-07-27 | 2010-09-29 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 物体表面形貌测量方法 |
| US7690248B2 (en) * | 2007-12-18 | 2010-04-06 | Xerox Corporation | Measurement of paper stack topography |
| JP5843531B2 (ja) | 2010-09-27 | 2016-01-13 | 株式会社ミツトヨ | 座標測定用ヘッドユニット及び座標測定機 |
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-
2000
- 2000-03-29 JP JP2000090417A patent/JP3516630B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-03-15 US US09/805,935 patent/US6453730B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-27 FR FR0104101A patent/FR2807158B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-28 DE DE10115288.4A patent/DE10115288B4/de not_active Expired - Lifetime
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