JP2002250604A - Measuring device for three-dimensional size - Google Patents
Measuring device for three-dimensional sizeInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、粗面を有する被測
定物の連続した曲面の三次元形状を測定する三次元測定
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of a continuous curved surface of an object having a rough surface.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば、球面レンズの製造工程において
使用される三次元測定装置は、その加工工程において凹
凸を有するレンズブランクの表面形状を三次元的に測定
し、その研削工程において球面レンズの表面形状を三次
元的に測定する。この種の装置の測定方式としては、光
プローブを利用した反射アクティブ方式、光の入射位置
や反射位置等を利用した三角測定法方式などの非接触方
式が知られている。2. Description of the Related Art For example, a three-dimensional measuring device used in a manufacturing process of a spherical lens measures a surface shape of a lens blank having irregularities three-dimensionally in a processing process, and in a grinding process, measures a surface of the spherical lens. The shape is measured three-dimensionally. As a measurement method of this type of apparatus, a non-contact method such as a reflection active method using an optical probe and a triangular measurement method using a light incident position and a reflection position are known.
【0003】反射アクティブ方式の装置は、半導体レー
ザー光源からレーザー光を被測定物に照射し、その反射
光が焦点に結像するようにレーザー光源を駆動し、分割
した受光素子で結像を検出して座標を測定する。三角測
定法方式の装置は、レーザー光の射出部とこの射出部に
対して或る角度で対向する受光部とから成り、受光部の
受光素子に入射したレーザー光の入射位置、入射角度、
及び射出部の距離から座標を測定する。[0003] A reflection active type device irradiates a laser beam from a semiconductor laser light source to an object to be measured, drives the laser light source so that the reflected light forms an image at a focal point, and detects an image with a divided light receiving element. And measure the coordinates. The device of the triangulation method comprises a laser light emitting portion and a light receiving portion facing the emitting portion at a certain angle, and the incident position, incident angle of the laser light incident on the light receiving element of the light receiving portion,
And the coordinates are measured from the distance of the emission part.
【0004】ところが、これらの装置では焦点距離又は
フォーカス誤差信号が変動して、安定しないという現象
が発生することがある。これに対し、特開平7−332
942号公報は、前記現象が半導体レーザー光源の活性
領域の温度変化によるモードホップ現象に基づくとして
いる。そして、半導体レーザー光源に温度調整器を付設
し、半導体レーザー光源を必要な波長で一定の温度に維
持してモードホップ現象を回避している。[0004] In these devices, however, a phenomenon that the focal length or the focus error signal fluctuates and the signal is not stable sometimes occurs. In contrast, Japanese Patent Laid-Open No. 7-332
No. 942 discloses that the above phenomenon is based on a mode hop phenomenon due to a temperature change of an active region of a semiconductor laser light source. Then, a temperature controller is attached to the semiconductor laser light source, and the semiconductor laser light source is maintained at a constant temperature at a required wavelength to avoid the mode hop phenomenon.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の公
報では、レンズブランクや球面レンズの表面形状を広い
間隔で測定する場合に、その間隔が光プローブの持つ必
要焦点距離以上になることがある。このため、合焦が不
安定になったり、測定精度が極端に低下したり、合焦時
間が長くなったり、合焦や測定が不可能になったりする
ことがある。また、球面形状を測定する場合には、球面
を包括する矩形形状として測定するので、被測定物以外
の不要な部分まで測定することとなり、不要なデータが
取り込まれ、測定時間が長くなることがある。However, according to the above-mentioned publication, when the surface shape of a lens blank or a spherical lens is measured at a wide interval, the interval may be longer than the required focal length of the optical probe. For this reason, focusing may be unstable, measurement accuracy may be extremely reduced, focusing time may be long, and focusing or measurement may not be possible. Also, when measuring the spherical shape, since it measures as a rectangular shape that encompasses the spherical surface, it is necessary to measure even unnecessary parts other than the measured object, unnecessary data is imported, and the measurement time may be longer. is there.
【0006】本発明の目的は、上述の課題に鑑みて、被
測定物を広い間隔で測定する場合でも、高精度かつ短時
間に測定し得る三次元測定装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a three-dimensional measuring apparatus capable of performing high-accuracy and short-time measurement even when measuring an object to be measured at wide intervals in view of the above-mentioned problems.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る三次元測定装置は、球面を有する被測定
物の表面のX、Y、Z座標値を測定可能な測定プローブ
を備えた測定器と、該測定器を制御すると共に該測定器
からの信号を演算処理するコンピュータとから成る三次
元測定装置において、前記コンピュータは、被測定物の
曲率半径と外径を記憶し、被測定物の表面の最大Z座標
値と該最大Z座標値に対応するX、Y座標値とを被測定
物の頂点位置の座標値として記憶し、該頂点位置の座標
値を基準として前記測定器の測定ピッチと前記曲率半径
と前記外径とから測定開始位置を演算し、該測定開始位
置と前記測定プローブを位置合わせし、前記測定開始位
置から直線上に測定し、前記測定ピッチと前記曲率半径
と前記外径とから測定位置のZ座標値を演算し、測定位
置間のZ座標値の差がZ座標方向における前記測定器の
有する合焦範囲内にない場合に、前記測定プローブを前
記合焦範囲内に駆動し、測定位置が被測定物のX、Y座
標方向の測定範囲内にあるか否かを判断し、測定位置が
測定範囲内にない場合に、測定範囲内となる次の測定位
置を演算し、該次の測定位置と前記測定プローブを位置
合わせして測定することを特徴とする。To achieve the above object, a three-dimensional measuring apparatus according to the present invention comprises a measuring probe capable of measuring the X, Y, and Z coordinate values of the surface of an object having a spherical surface. In a three-dimensional measuring apparatus comprising a measuring device, which has been measured, and a computer which controls the measuring device and arithmetically processes a signal from the measuring device, the computer stores a radius of curvature and an outer diameter of an object to be measured, and The maximum Z coordinate value of the surface of the measured object and the X and Y coordinate values corresponding to the maximum Z coordinate value are stored as coordinate values of the vertex position of the measured object, and the measuring device is referred to based on the coordinate value of the vertex position The measurement start position is calculated from the measurement pitch, the curvature radius, and the outer diameter, the measurement start position is aligned with the measurement probe, and the measurement is performed on a straight line from the measurement start position, and the measurement pitch and the curvature are measured. From the radius and the outer diameter Calculating the Z coordinate value of the fixed position, and when the difference of the Z coordinate value between the measurement positions is not within the focusing range of the measuring device in the Z coordinate direction, driving the measurement probe into the focusing range. Determining whether the measurement position is within the measurement range in the X, Y coordinate directions of the object to be measured, and calculating the next measurement position within the measurement range when the measurement position is not within the measurement range; The measurement is performed by aligning the next measurement position with the measurement probe.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】本発明を図示の実施の形態に基づ
いて詳細に説明する。図1は本発明に係る三次元測定装
置の実施の形態の構成図であり、ベース1上にXステー
ジ2が矢印X方向に移動可能に設置され、Xステージ2
上にはYステージ3が矢印Y方向に移動可能に設置され
ている。これらのX、Yステージ2、3は、手動ダイア
ル4、5又は図示しない個々の駆動モータによってそれ
ぞれ駆動されるようになっている。Yステージ3上に
は、被測定物としての例えば球面レンズWが適切な方法
で固定されている。そして、球面レンズWの上方には、
球面レンズWのX、Y、Z座標値をレーザー光で測定可
能な光プローブ部6を備えた測定器7が、ベース1に立
設された支柱8に上下動自在に支持されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment. FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a three-dimensional measuring apparatus according to the present invention. An X stage 2 is mounted on a base 1 so as to be movable in an arrow X direction.
Above, a Y stage 3 is installed so as to be movable in the arrow Y direction. These X and Y stages 2 and 3 are respectively driven by manual dials 4 and 5 or individual drive motors (not shown). On the Y stage 3, for example, a spherical lens W as an object to be measured is fixed by an appropriate method. Then, above the spherical lens W,
A measuring instrument 7 having an optical probe section 6 capable of measuring the X, Y, and Z coordinate values of the spherical lens W with laser light is supported by a column 8 erected on the base 1 so as to be vertically movable.
【0009】X、Yステージ2、3と測定器7は、コン
ピュータ9によって制御されるようになっている。コン
ピュータ9はコンピュータ本体10、キーボード11、
ディスプレイ12等から構成されている。X、Yステー
ジ2、3の各駆動モータとコンピュータ本体10は信号
線13を介して接続され、X、Yステージ2、3はコン
ピュータ9からの制御信号によって任意に制御されるよ
うになっている。測定器7とコンピュータ本体10は信
号線14を介して接続され、測定器7はコンピュータ9
からの制御信号によって任意に制御されると共に、測定
器7からのデータ信号がコンピュータ9によって演算処
理されるようになっている。The X and Y stages 2 and 3 and the measuring device 7 are controlled by a computer 9. The computer 9 includes a computer body 10, a keyboard 11,
It comprises a display 12 and the like. The drive motors of the X and Y stages 2 and 3 and the computer main body 10 are connected via a signal line 13, and the X and Y stages 2 and 3 are arbitrarily controlled by a control signal from the computer 9. . The measuring device 7 and the computer main body 10 are connected via a signal line 14, and the measuring device 7 is connected to the computer 9.
, And the data signal from the measuring device 7 is processed by the computer 9.
【0010】この三次元測定装置では、コンピュータ9
からの制御信号が測定器7に入力すると、測定器7は光
プローブ部6から出射するレーザー光のフォーカシング
を行って球面レンズWの表面のZ座標値を検出し、この
データをコンピュータ9に出力する。コンピュータ9は
キーボード11から入力した指令に従って、コンピュー
タ本体10に内蔵のハードディスクドライブ等からプロ
グラムを読み出し、そのプログラムに従って制御と演算
を行い、その結果をディスプレイ12に表示する。In this three-dimensional measuring apparatus, a computer 9
Is input to the measuring device 7, the measuring device 7 focuses the laser light emitted from the optical probe section 6, detects the Z coordinate value of the surface of the spherical lens W, and outputs this data to the computer 9. I do. The computer 9 reads a program from a hard disk drive or the like built in the computer main body 10 in accordance with a command input from the keyboard 11, performs control and calculation according to the program, and displays the result on the display 12.
【0011】図2は測定手順のフローチャート図、図3
は測定位置の説明図、図4は図3の頂点位置tを通るY
座標断面図、図5は図3の測定ラインn1を通るY座標
断面図である。なお、球面レンズWはYステージ3上に
測定開始までに固定すればよい。FIG. 2 is a flowchart of the measurement procedure, and FIG.
FIG. 4 is an explanatory view of a measurement position, and FIG.
FIG. 5 is a Y-coordinate cross-sectional view passing through the measurement line n1 in FIG. Note that the spherical lens W may be fixed on the Y stage 3 before the start of measurement.
【0012】図2におけるステップS1では、球面レン
ズWの曲率半径Rと外径dをコンピュータ9にキーボー
ド11から入力する。これらの曲率半径Rと外径dは設
計値又は実測値を用いることができる。In step S 1 in FIG. 2, the radius of curvature R and the outer diameter d of the spherical lens W are input to the computer 9 from the keyboard 11. For the radius of curvature R and the outer diameter d, design values or measured values can be used.
【0013】ステップS2では、球面レンズWのZ座標
値の最大値を探索すること、つまり頂点位置出しを行
う。この際に、光プローブ部6からのレーザー光が球面
レンズWの頂点位置tの近傍を照射するように、X、Y
ステージ2、3を手動ダイヤル4、5によりそれぞれ駆
動するか、或いはYステージ2、3を各駆動モータで駆
動するための指令をコンピュータ9にキーボード11か
ら入力する。コンピュータ9に指令を入力すると、コン
ピュータ9はX、Yステージ2、3の各駆動モータに制
御信号を送出し、駆動モータは制御信号を受けてX、Y
ステージ2、3をそれぞれ駆動する。そして、ディスプ
レイ12上のZ座標値を監視しながら、X、Yステージ
2、3を手動ダイヤル4、5又は駆動モータによって微
駆動し、球面レンズWの頂点位置tを見い出す。そし
て、コンピュータ9は頂点位置tのX、Y、Z座標値を
基準値として記憶する。In step S2, the maximum Z coordinate value of the spherical lens W is searched for, that is, the vertex position is determined. At this time, X and Y are set so that the laser light from the optical probe unit 6 irradiates the vicinity of the vertex position t of the spherical lens W.
Either the stages 2 and 3 are driven by the manual dials 4 and 5, respectively, or a command for driving the Y stages 2 and 3 by the respective drive motors is input from the keyboard 11 to the computer 9. When a command is input to the computer 9, the computer 9 sends a control signal to each drive motor of the X and Y stages 2 and 3, and the drive motor receives the control signal and receives X and Y signals.
Each of the stages 2 and 3 is driven. Then, while monitoring the Z coordinate value on the display 12, the X and Y stages 2 and 3 are finely driven by the manual dials 4 and 5 or the drive motor to find the vertex position t of the spherical lens W. Then, the computer 9 stores the X, Y, and Z coordinate values of the vertex position t as reference values.
【0014】ステップS3において、コンピュータ9は
頂点位置出しが終了したか否かを判断する。頂点位置出
しが終了していないと判断した場合にはステップS2に
戻り、頂点位置出しが終了したと判断したときにはステ
ップS4に進む。In step S3, the computer 9 determines whether or not the positioning of the vertices has been completed. If it is determined that the apex positioning has not been completed, the process returns to step S2, and if it is determined that the apex positioning has been completed, the process proceeds to step S4.
【0015】ステップS4では、コンピュータ9にキー
ボード11から測定開始の指令を入力し、球面レンズW
の端部位置s’の座標値を演算する。この際に、コンピ
ュータ9はY軸マイナス方向での端部位置s’の座標値
を、球面レンズWの曲率半径Rと外径dから座標値
(0,−d/2)とする。そして、コンピュータ9は
X、Yステージ2、3の各駆動モータを制御し、端部位
置s’を光プローブ部6に位置合わせする。また、コン
ピュータ9は頂点位置tのZ座標値と端部位置s'のZ
座標値との差異をR−{R2−(d/2)2}1/2から
演算する。In step S4, a measurement start command is input to the computer 9 from the keyboard 11, and the spherical lens W
The coordinate value of the end position s ′ of is calculated. At this time, the computer 9 sets the coordinate value of the end position s ′ in the Y-axis minus direction to the coordinate value (0, −d / 2) from the curvature radius R and the outer diameter d of the spherical lens W. Then, the computer 9 controls the respective drive motors of the X and Y stages 2 and 3 to align the end position s ′ with the optical probe unit 6. The computer 9 calculates the Z coordinate value of the vertex position t and the Z coordinate value of the end position s ′.
The difference between the coordinate values R- - is calculated from {R 2 (d / 2) 2} 1/2.
【0016】ステップS5では、図4に示すように端部
位置s’が光プローブ部6の合焦範囲I内にあるか否か
を判断する。光プローブ部6の合焦範囲Iは、光プロー
ブ部6と球面レンズWとの焦点距離Lを基準として設け
る。ここで、端部位置s’における光プローブ部6’の
Z座標方向の位置が頂点位置tにおける光プローブ部6
のZ座標方向の位置と同じである場合には、光プローブ
部6’と球面レンズWとの距離L’を基準とする合焦範
囲Iが、焦点距離Lを基準とする合焦範囲I内にあるか
否かを判断する。そして、距離L’を基準とする合焦範
囲Iが焦点距離Lを基準とする合焦範囲I内にないと判
断した場合にはステップS6に進み、距離L’を基準と
する合焦範囲Iが焦点距離Lを基準とする合焦範囲I内
にあると判断したときにはステップS7に進む。In step S5, it is determined whether or not the end position s' is within the focusing range I of the optical probe 6, as shown in FIG. The focusing range I of the optical probe unit 6 is provided based on the focal length L between the optical probe unit 6 and the spherical lens W. Here, the position in the Z coordinate direction of the optical probe 6 ′ at the end position s ′ is the optical probe 6 at the vertex position t.
Is the same as the position in the Z coordinate direction, the focusing range I based on the distance L ′ between the optical probe unit 6 ′ and the spherical lens W is within the focusing range I based on the focal length L. Is determined. If it is determined that the focusing range I based on the distance L 'is not within the focusing range I based on the focal length L, the process proceeds to step S6, and the focusing range I based on the distance L' is determined. Is determined to be within the focusing range I based on the focal length L, the process proceeds to step S7.
【0017】ステップS6では、頂点位置tに対向して
いる光プローブ部6に端部位置s’を位置合わせするよ
うに、X、Yステージ2、3を駆動して球面レンズWを
移動する。そして、頂点位置tにおける光プローブ部6
の合焦範囲Iの中心CのZ座標値が、上述のR−{R2
−(d/2)2}1/2を差し引くことにより得た合焦
範囲Iの中心C’のZ座標値に至るように、光プローブ
部6’をZ座標方向の光プローブ部6”に駆動する。こ
れにより、光プローブ部6”は焦点距離Lを確保して合
焦範囲I内に位置する。In step S6, the X and Y stages 2 and 3 are driven to move the spherical lens W so that the end position s' is aligned with the optical probe unit 6 facing the vertex position t. Then, the optical probe unit 6 at the vertex position t
The Z coordinate value of the center C of the focusing range I of the above-mentioned R- {R 2
- (d / 2) 2} ' to reach the Z-coordinate values of the optical probe unit 6' center C of the focusing range I obtained by subtracting the half of the optical probe unit 6 'of Z coordinate direction As a result, the optical probe unit 6 ″ is positioned within the focusing range I while securing the focal length L.
【0018】ステップS7では、頂点位置tに対向して
いる光プローブ部6に端部位置s’を位置合わせするよ
うに、X、Yステージ2、3を駆動して球面レンズWを
移動し、光プローブ部6はZ座標方向に駆動しない。In step S7, the X and Y stages 2 and 3 are driven to move the spherical lens W so that the end position s' is aligned with the optical probe unit 6 facing the vertex position t. The optical probe unit 6 does not drive in the Z coordinate direction.
【0019】ステップS8では、測定開始位置sを光プ
ローブ部6に位置合わせするために、端部位置s’にお
いて測定開始位置を演算する。測定開始位置sが存在す
る測定ラインn1は、測定器7に依存する測定ピッチに
基づいて、端部位置s’が存在する測定ラインの次の測
定ラインとなり、測定開始位置sのX座標値は図5から
求めることができる。即ち、測定器7の測定ピッチがp
である場合に、球面レンズWの半径(d/2)の円方程
式にラインn1のY座標値{−(d/2)+p}を代入
し、測定開始位置sの座標値{(d×p−p2)1/2,
−(d/2)+p}を得る。In step S8, a measurement start position is calculated at the end position s' in order to align the measurement start position s with the optical probe unit 6. The measurement line n1 where the measurement start position s exists is the next measurement line after the measurement line where the end position s' exists, based on the measurement pitch depending on the measuring device 7, and the X coordinate value of the measurement start position s is It can be determined from FIG. That is, the measuring pitch of the measuring device 7 is p
, The Y coordinate value of the line n1 {− (d / 2) + p} is substituted into the circular equation of the radius (d / 2) of the spherical lens W, and the coordinate value {(d × p −p 2 ) 1/2 ,
− (D / 2) + p} is obtained.
【0020】ステップS9では、端部位置s’と測定開
始位置sが同一円周上に位置してそれらの位置での合焦
位置は変化しないので、光プローブ部6はZ座標方向に
駆動する必要はない。従って、X、Yステージ2、3を
駆動して球面レンズWのみを移動し、測定開始位置sを
光プローブ部6に位置合わせする。In step S9, since the end position s' and the measurement start position s are located on the same circumference and the focus position at those positions does not change, the optical probe unit 6 is driven in the Z coordinate direction. No need. Therefore, the X and Y stages 2 and 3 are driven to move only the spherical lens W, and the measurement start position s is aligned with the optical probe unit 6.
【0021】ステップS10では、光プローブ部6を駆
動して合焦位置を見い出し、測定開始位置sのZ座標値
を測定する。ステップS11では、測定したデータが有
効であるか否かを判断する。データが有効であるときに
はステップS12に進み、データが有効でない場合には
ステップS13に進む。In step S10, the optical probe unit 6 is driven to find the in-focus position, and the Z coordinate value of the measurement start position s is measured. In step S11, it is determined whether the measured data is valid. When the data is valid, the process proceeds to step S12, and when the data is not valid, the process proceeds to step S13.
【0022】ステップS12では、測定した有効なデー
タをX、Y座標値と共に測定値(X1,Y1,Z1)と
して固定する。或いは、測定した無効なデータを測定上
あり得ない値とし、X、Y座標値と共に測定値(X1,
Y1,z)として固定する。In step S12, the measured effective data is fixed as measured values (X1, Y1, Z1) together with X and Y coordinate values. Alternatively, the measured invalid data is regarded as a value that cannot be measured, and the measured value (X1,
Y1, z).
【0023】ステップS13では、測定値(X1,Y
1,Z1)と測定値(X1,Y1,z)をコンピュータ
9のメモリに格納する。In step S13, the measured values (X1, Y
1, Z1) and the measured values (X1, Y1, z) are stored in the memory of the computer 9.
【0024】ステップS14では、次の測定位置を演算
する。ステップS15では、演算した次の測定位置が測
定範囲内にあるか否かを判断する。この際に、次の測定
位置のX座標値が球面レンズWの外径d内にあるか否か
を判断の基準とする。そして、次の測定位置が測定範囲
内にないと判断した場合には、ステップS16に進んだ
後にステップS17又はステップS18に進む。また、
次の測定位置が測定範囲内にあると判断したときにはス
テップS19に進む。In step S14, the next measurement position is calculated. In step S15, it is determined whether the calculated next measurement position is within the measurement range. At this time, it is determined whether or not the X coordinate value of the next measurement position is within the outer diameter d of the spherical lens W. If it is determined that the next measurement position is not within the measurement range, the process proceeds to step S16, and then proceeds to step S17 or S18. Also,
When it is determined that the next measurement position is within the measurement range, the process proceeds to step S19.
【0025】ステップS16では、次の測定位置が測定
終了位置であるか否かを判断する。次の測定位置が測定
終了位置であると判断ときはステップS17に進み測定
を終了する。次の測定位置が測定終了位置でないと判断
した場合にはステップS18に進む。In step S16, it is determined whether or not the next measurement position is the measurement end position. If it is determined that the next measurement position is the measurement end position, the process proceeds to step S17 and ends the measurement. If it is determined that the next measurement position is not the measurement end position, the process proceeds to step S18.
【0026】ステップS18では、次の測定位置が球面
レンズWの測定範囲外となるので、隣の測定ラインの端
部位置を演算する。即ち、図3において測定ラインn1
での最終位置m1を測定した後に次の測定位置を演算す
ると、その測定位置は測定範囲外となる。従って、図5
と同様に隣の測定ラインn2となるY座標値を演算する
と共に、隣の測定ラインn2での端部位置となるX座標
値を演算し、これらのX座標値とY座標値から隣の測定
ラインn2の端部位置m2を得る。In step S18, since the next measurement position is outside the measurement range of the spherical lens W, the end position of the next measurement line is calculated. That is, in FIG.
When the next measurement position is calculated after measuring the final position m1 in the above, the measurement position is out of the measurement range. Therefore, FIG.
Similarly to the above, the Y coordinate value serving as the next measurement line n2 is calculated, and the X coordinate value serving as the end position on the next measurement line n2 is calculated, and the next measurement value is calculated from the X coordinate value and the Y coordinate value. The end position m2 of the line n2 is obtained.
【0027】ステップS19では、隣の端部位置m2が
合焦範囲内にあるか否かを判断する。この際に、ステッ
プS5の場合と同様に球面レンズWの移動前後の合焦範
囲Iを演算し、移動後の合焦範囲Iが移動前の合焦範囲
I内にあると判断したときにはステップS20に進み、
そうでないと判断した場合にはステップS21に進む。In step S19, it is determined whether or not the adjacent end position m2 is within the focusing range. At this time, the focusing range I before and after the movement of the spherical lens W is calculated as in the case of step S5, and when it is determined that the focusing range I after the movement is within the focusing range I before the movement, step S20 is performed. Proceed to
If not, the process proceeds to step S21.
【0028】ステップS20では、X、Yステージ2、
3を駆動して球面レンズWを移動し、端部位置を光プロ
ーブ部6に位置合わせし、光プローブ部6はZ座標方向
に駆動しない。そして、ステップS10に戻り、最終位
置eまで測定して球面レンズWの表面全体を測定する。In step S20, X, Y stage 2,
3, the spherical lens W is moved to position the end position with the optical probe unit 6, and the optical probe unit 6 is not driven in the Z coordinate direction. Then, returning to step S10, the measurement is performed up to the final position e to measure the entire surface of the spherical lens W.
【0029】ステップS21では、X、Yステージ2、
3を駆動して球面レンズWを移動し、端部位置を光プロ
ーブ部6に位置合わせする。また、光プローブ部6をZ
座標方向に駆動して合焦範囲内に位置付ける。そして、
ステップS10に戻り、最終位置eまで測定して球面レ
ンズWの表面全体を測定する。In step S21, X and Y stages 2,
3 is moved to move the spherical lens W to align the end position with the optical probe unit 6. Also, the optical probe unit 6 is
It is driven in the coordinate direction and positioned within the focusing range. And
Returning to step S10, the entire surface of the spherical lens W is measured by measuring up to the final position e.
【0030】なお、上述の実施の形態では、レーザー光
を用いた非接触式の光プローブ部6としたが、球面レン
ズWの測定範囲内のX、Y、Z座標を測定し得るのであ
れば、レーザー光以外の光を用いた非接触式の光プロー
ブを用いることや、接触式のプローブを用いることもで
きる。また、X、Yステージ2、3を駆動することによ
って球面レンズWと光プローブ部6の相対位置を変化さ
せたが、X、Yステージ2、3を固定して光プローブ部
6を駆動するように構成し得ることは云うまでもない。In the above embodiment, the non-contact type optical probe unit 6 using laser light is used. However, if the X, Y, and Z coordinates within the measurement range of the spherical lens W can be measured. Alternatively, a non-contact optical probe using light other than laser light may be used, or a contact probe may be used. In addition, the relative position between the spherical lens W and the optical probe unit 6 is changed by driving the X and Y stages 2 and 3, but the optical probe unit 6 is driven with the X and Y stages 2 and 3 fixed. Needless to say, the configuration can be made as follows.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る三次元
測定装置は、被測定物の曲率半径と外径を記憶し、被測
定物の最大Z座標値から頂点位置の座標値を記憶し、こ
の座標値を基準として測定器の測定ピッチと曲率半径と
外径とから測定開始位置を演算し、この測定開始位置と
測定プローブを位置合わせし、測定位置間のZ座標値の
差が合焦範囲内にない場合に、測定プローブを合焦範囲
内に駆動し、測定位置が測定範囲内にない場合には、次
の測定位置を演算してそれと測定プローブを位置合わせ
するので、不要な部分を測定することがなくなり、合焦
時間や測定時間を短縮することができる上に、安定して
効率良く測定することができる。As described above, the three-dimensional measuring apparatus according to the present invention stores the radius of curvature and the outer diameter of the measured object, and stores the coordinate value of the vertex position from the maximum Z coordinate value of the measured object. The measurement start position is calculated from the measured pitch, the radius of curvature, and the outer diameter of the measuring instrument based on the coordinate values, and the measurement start position is aligned with the measurement probe. When the measurement probe is not within the focus range, the measurement probe is driven within the focus range. When the measurement position is not within the measurement range, the next measurement position is calculated and the measurement probe is aligned with the next measurement position. It is not necessary to measure the portion, so that the focusing time and the measuring time can be reduced, and the measurement can be performed stably and efficiently.
【図1】実施の形態の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment.
【図2】測定手順のフローチャート図である。FIG. 2 is a flowchart of a measurement procedure.
【図3】測定位置の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a measurement position.
【図4】図3の頂点位置tを通るY座標断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a Y coordinate passing through a vertex position t in FIG. 3;
【図5】図3の測定ラインn1を通るY座標断面図であ
る。FIG. 5 is a Y-coordinate cross-sectional view passing through a measurement line n1 in FIG. 3;
2 Xステージ 3 Yステージ 4、5 手動ダイヤル 6、6’、6” 光プローブ部 7 測定器 9 コンピュータ 10 コンピュータ本体 11 キーボード 12 ディスプレイ I 合焦範囲 L、L’ 距離 R 曲率半径 W 球面レンズ d 外径 p ピッチ s 測定開始位置 s’ 端部位置 t 頂点位置 2 X stage 3 Y stage 4, 5 Manual dial 6, 6 ', 6 "Optical probe unit 7 Measuring instrument 9 Computer 10 Computer body 11 Keyboard 12 Display I Focusing range L, L' Distance R Curvature radius W Spherical lens d Outside Diameter p Pitch s Measurement start position s' End position t Vertex position
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA04 AA53 BB07 BB22 CC22 DD06 DD19 FF10 FF61 GG04 GG12 HH04 JJ01 PP02 PP12 PP22 QQ23 QQ25 SS01 SS13 TT02 2F069 AA04 AA66 BB40 CC08 DD15 GG04 GG07 GG11 GG62 GG72 HH09 JJ14 JJ22 JJ26 MM24 QQ07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) 2F065 AA04 AA53 BB07 BB22 CC22 DD06 DD19 FF10 FF61 GG04 GG12 HH04 JJ01 PP02 PP12 PP22 QQ23 QQ25 SS01 SS13 TT02 2F069 AA04 AA66 BB40 CC08 DD15 GG04 GG07JJ24 GG04 GG07GG14 QQ07
Claims (6)
Z座標値を測定可能な測定プローブを備えた測定器と、
該測定器を制御すると共に該測定器からの信号を演算処
理するコンピュータとから成る三次元測定装置におい
て、前記コンピュータは、被測定物の曲率半径と外径を
記憶し、被測定物の表面の最大Z座標値と該最大Z座標
値に対応するX、Y座標値とを被測定物の頂点位置の座
標値として記憶し、該頂点位置の座標値を基準として前
記測定器の測定ピッチと前記曲率半径と前記外径とから
測定開始位置を演算し、該測定開始位置と前記測定プロ
ーブを位置合わせし、前記測定開始位置から直線上に測
定し、前記測定ピッチと前記曲率半径と前記外径とから
測定位置のZ座標値を演算し、測定位置間のZ座標値の
差がZ座標方向における前記測定器の有する合焦範囲内
にない場合に、前記測定プローブを前記合焦範囲内に駆
動し、測定位置が被測定物のX、Y座標方向の測定範囲
内にあるか否かを判断し、測定位置が測定範囲内にない
場合に、測定範囲内となる次の測定位置を演算し、該次
の測定位置と前記測定プローブを位置合わせして測定す
ることを特徴とする三次元測定装置。1. An X, Y, and Y surface of a surface of an object to be measured having a spherical surface.
A measuring instrument having a measuring probe capable of measuring a Z coordinate value;
A three-dimensional measuring apparatus comprising: a computer that controls the measuring device and performs arithmetic processing on a signal from the measuring device; the computer stores a radius of curvature and an outer diameter of the measured object, and The maximum Z coordinate value and the X and Y coordinate values corresponding to the maximum Z coordinate value are stored as the coordinate value of the vertex position of the device under test, and the measurement pitch of the measuring device and the Calculate the measurement start position from the radius of curvature and the outer diameter, align the measurement start position with the measurement probe, measure linearly from the measurement start position, and measure the measurement pitch, the radius of curvature, and the outer diameter. Calculate the Z coordinate value of the measurement position from and, if the difference of the Z coordinate value between the measurement positions is not within the focusing range of the measuring device in the Z coordinate direction, move the measurement probe to within the focusing range. Drive and the measurement position is It is determined whether the measurement position is within the measurement range in the X and Y coordinate directions. If the measurement position is not within the measurement range, the next measurement position within the measurement range is calculated, and the next measurement position is calculated. A three-dimensional measuring device, wherein the measurement is performed by aligning the measurement probe with the measurement probe.
た光プローブであることを特徴とする請求項1に記載の
三次元測定装置。2. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1, wherein the measuring probe is an optical probe using a laser light source.
標値を基準として前記曲率半径と前記外径とから被測定
物の端部位置の座標値を演算し、該端部位置の座標値を
基準として前記測定開始位置を演算することを特徴とす
る請求項1に記載の三次元測定装置。3. The computer calculates a coordinate value of an end position of the DUT from the radius of curvature and the outer diameter based on a coordinate value of the vertex position, and uses the coordinate value of the end position as a reference. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1, wherein the measurement start position is calculated.
標値を基準として前記測定ピッチと前記曲率半径と前記
外径とから前記合焦範囲を演算することを特徴とする請
求項1に記載の三次元測定装置。4. The tertiary degree according to claim 1, wherein the computer calculates the in-focus range from the measured pitch, the radius of curvature, and the outer diameter based on a coordinate value of the vertex position. Original measuring device.
標値を基準として前記外径から前記測定範囲を演算する
ことを特徴とする請求項1に記載の三次元測定装置。5. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1, wherein the computer calculates the measurement range from the outer diameter based on a coordinate value of the vertex position.
記測定範囲内にない場合に、前記頂点位置の座標値を基
準として前記測定ピッチと前記曲率半径と前記外径とか
ら前記次の測定位置を演算することを特徴とする請求項
1に記載の三次元測定装置。6. The computer, when the measurement position is not within the measurement range, calculates the next measurement position from the measurement pitch, the radius of curvature, and the outer diameter with reference to the coordinate value of the vertex position. The three-dimensional measurement device according to claim 1, wherein the three-dimensional measurement device performs a calculation.
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---|---|---|---|---|
JP2008046066A (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Seiko Epson Corp | Method and system for measuring geometry |
JP2008051733A (en) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Seiko Epson Corp | Profile measuring device and method |
CN102901455A (en) * | 2012-10-23 | 2013-01-30 | 安徽工业大学 | Quick online spherical crown radius detecting device |
CN110887452A (en) * | 2019-12-05 | 2020-03-17 | 中国人民解放军国防科技大学 | Method for measuring surface inclination angle of target position of curved surface object |
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2001
- 2001-02-23 JP JP2001048504A patent/JP3740373B2/en not_active Expired - Fee Related
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