JP2003114116A - Calibration device and calibration method for copying probe and error compensation method for the same - Google Patents
Calibration device and calibration method for copying probe and error compensation method for the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、倣いプローブの校
正装置および校正方法および誤差補正方法に関し、特に
被測定物の寸法、形状、うねり、粗さなどの表面性状を
測定する倣いプローブの各種誤差を校正する校正装置お
よび校正方法と倣いプローブの各種誤差を補正する方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning probe calibration apparatus, a calibration method, and an error correction method, and more particularly, various errors of a scanning probe for measuring surface properties such as size, shape, waviness, and roughness of an object to be measured. The present invention relates to a calibration device and a calibration method for calibrating a probe, and a method for correcting various errors of a scanning probe.
【０００２】[0002]
【背景技術】被測定物の三次元形状を測定する三次元測
定機、二次元の輪郭形状を測定する輪郭形状測定機や画
像測定機、真円度を測定する真円度測定機、更に被測定
物表面のうねりや粗さ等を測定する表面粗さ測定機など
の、被測定物表面の輪郭形状、粗さ、うねりなどを測定
する表面性状測定機が知られている。これらは接触式あ
るいは非接触式のセンサーと被測定物を相対的に移動さ
せる案内機構を１軸乃至複数軸備えているものが多い。BACKGROUND ART A coordinate measuring machine for measuring a three-dimensional shape of an object to be measured, a contour shape measuring machine or an image measuring machine for measuring a two-dimensional contour shape, a roundness measuring machine for measuring a roundness, and 2. Description of the Related Art There are known surface texture measuring machines, such as a surface roughness measuring machine for measuring waviness and roughness of the surface of a measured object, which measure contour shapes, roughness, waviness, etc. of the surface of a measured object. Many of these are equipped with a contact type or non-contact type sensor and a guide mechanism for relatively moving the object to be measured with one axis or a plurality of axes.
【０００３】これらの案内機構はガイドと送りねじとこ
の送りねじに螺合されたナットを備え、このナットに結
合されたスライダを移動させ、そのスライダの移動をリ
ニヤスケールなどで測定する構成のものが多い。また、
必ずしも送りねじを備えず、ガイドとスライダから構成
され、手動で移動させられるスライダの変位量をリニヤ
スケールなどで読み取るものもある。通常はスライダに
プローブやＣＣＤカメラなどのセンサーが１種類あるい
は複数種類取り付けられている。これらの用途に用いら
れるプローブには、タッチ信号プローブと倣いプローブ
がある。These guide mechanisms are provided with a guide, a feed screw and a nut screwed to the feed screw, and a slider connected to the nut is moved to measure the movement of the slider with a linear scale or the like. There are many. Also,
There is also one that does not necessarily have a feed screw, is composed of a guide and a slider, and reads the displacement amount of a slider that is manually moved by a linear scale or the like. Usually, one kind or plural kinds of sensors such as a probe and a CCD camera are attached to the slider. Probes used for these purposes include touch signal probes and scanning probes.
【０００４】図１４はこのようなタッチ信号プローブあ
るいは倣いプローブを三次元測定機のスピンドル１１７
の先端に取り付けて用いる場合の例を示している。この
三次元測定機１００は次のように構成されている。除振
台１１１の上には、定盤１１２がその上面をベース面と
して水平面と一致するように載置され、この定盤１１２
の両側端から立設されたビーム支持体１１３ａ，１１３
ｂの上端でＸ軸方向に延びるビーム１１４を支持してい
る。ビーム支持体１１３ａは、その下端がＹ軸駆動機構
１１５によってＹ軸方向に駆動される。また、ビーム支
持体１１３ｂは、その下端がエアーベアリングによって
定盤１１２にＹ軸方向に移動可能に支持されている。ビ
ーム支持体１１３ａ、１１３ｂの移動現在位置は図示し
ないＹ軸スケールによって検出される。FIG. 14 shows such a touch signal probe or scanning probe as a spindle 117 of a coordinate measuring machine.
It shows an example in which it is attached to the tip of the. The coordinate measuring machine 100 is configured as follows. A surface plate 112 is placed on the vibration isolation table 111 so that its upper surface is a base surface and is aligned with a horizontal plane.
Beam supports 113a, 113 installed upright from both side ends of the
A beam 114 extending in the X-axis direction is supported at the upper end of b. The lower end of the beam support 113a is driven in the Y-axis direction by the Y-axis drive mechanism 115. The lower end of the beam support 113b is supported by an air bearing on the surface plate 112 so as to be movable in the Y-axis direction. The current movement positions of the beam supports 113a and 113b are detected by a Y-axis scale (not shown).
【０００５】ビーム１１４は、垂直方向（Ｚ軸方向）に
延びるコラム１１６を支持する。コラム１１６は、ビー
ム１１４に沿ってＸ軸方向に駆動される。コラム１１６
の移動現在位置は図示しないＸ軸スケールによって検出
される。コラム１１６には、スピンドル１１７がコラム
１１６に沿ってＺ軸方向に駆動されるように設けられて
いる。スピンドル１１７の移動現在位置は図示しないＺ
軸スケールによって検出される。スピンドル１１７の下
端には、接触式の測定子１１９を備えたプローブ１１８
が装着されている。このプローブ１１８が、定盤１１２
上に載置された被測定物を測定する。Ｘ軸スケール、Ｙ
軸スケール、Ｚ軸スケールには例えば光学式のリニヤス
ケールなどが使用される。The beam 114 supports a column 116 extending in the vertical direction (Z-axis direction). The column 116 is driven in the X-axis direction along the beam 114. Column 116
The current movement position of is detected by an X-axis scale (not shown). A spindle 117 is provided on the column 116 so as to be driven in the Z-axis direction along the column 116. The current position of movement of the spindle 117 is not shown in Z.
Detected by the axis scale. At the lower end of the spindle 117, a probe 118 equipped with a contact type probe 119.
Is installed. This probe 118 is the surface plate 112.
The measured object placed on the top is measured. X-axis scale, Y
For the axis scale and the Z axis scale, for example, an optical linear scale or the like is used.
【０００６】タッチ信号プローブは、測定子が被測定物
に接触した瞬間のリニヤスケールの値を読み取って被測
定物の測定位置を求める。このようなタッチ信号プロー
ブの例としては、特開平10-73429が知られている。これ
は先端に球状の接触子を備えた測定子を着座機構によっ
て常に定位置に復帰可能とした構造で、接触子が被測定
物に接触すると測定子が変位して着座機構から離脱する
と同時に電気接点を開放してタッチ信号を出力する。こ
のタッチ信号プローブは、基本的には被測定物の１点の
座標位置を求めるもので、被測定物の複数箇所を測定す
るためには、その都度の測定動作が必要となるので、例
えば被測定物の輪郭データを密に求める場合には、多く
の位置決め、測定動作を行う必要があって、全体の測定
時間が長くなり、その結果、温度変化などの環境変動の
影響を受けることになって、高精度測定には必ずしも適
していない。The touch signal probe reads the value of the linear scale at the moment when the contact point comes into contact with the object to be measured to determine the measurement position of the object to be measured. Japanese Patent Laid-Open No. 10-73429 is known as an example of such a touch signal probe. This is a structure in which a probe with a spherical contact tip at its tip can always return to a fixed position by a seating mechanism. The contact is opened and the touch signal is output. This touch signal probe basically obtains the coordinate position of one point of the measured object, and in order to measure a plurality of points of the measured object, each measurement operation is required. If the contour data of the object to be measured are to be obtained densely, many positioning and measurement operations need to be performed, and the overall measurement time becomes long, and as a result, it is affected by environmental changes such as temperature changes. Therefore, it is not always suitable for high precision measurement.
【０００７】これに対して、倣いプローブは、被測定物
の位置を連続的に測定することが可能なので、被測定物
の複数箇所を測定して輪郭データを密に高速に求めるこ
とが容易に出来るので、環境変動の影響を受け難く、全
体として高精度測定ができる可能性がある。このような
倣いプローブとしては、特開平5-256640に示されたプロ
ーブがある（図１５参照）。このプローブは、基台に対
してそれぞれ直交方向に移動自在なＸ軸スライダとＹ軸
スライダとＺ軸スライダを介して触針が支持されてお
り、この基台及び３つのスライダの間の摺動部には加圧
空気が送出され空気軸受けを構成することにより極めて
摩擦が少ない案内機構が構成されている。また、この基
台とＺ軸スライダ、Ｚ軸スライダとＹ軸スライダと、Ｙ
軸スライダとＸ軸スライダとの各々の相対変位を検出す
るＺ軸センサ、Ｙ軸センサ、Ｘ軸センサの３つのセンサ
が設けられており、これら３つのセンサによって触針の
三次元的な変位量を求めることができるようになってい
る。On the other hand, since the scanning probe can continuously measure the position of the object to be measured, it is easy to measure a plurality of points on the object to be measured and obtain contour data densely and at high speed. Because it is possible, it is less likely to be affected by environmental changes, and there is a possibility that high-accuracy measurement can be performed as a whole. As such a scanning probe, there is a probe disclosed in JP-A-5-2564040 (see FIG. 15). The probe has a stylus supported through an X-axis slider, a Y-axis slider, and a Z-axis slider that are movable in directions orthogonal to the base, and slides between the base and the three sliders. Pressurized air is sent to the portion to form an air bearing, which constitutes a guide mechanism with extremely little friction. In addition, the base and the Z-axis slider, the Z-axis slider and the Y-axis slider,
Three sensors, a Z-axis sensor, a Y-axis sensor, and an X-axis sensor, which detect the relative displacement of each of the axis slider and the X-axis slider, are provided, and the three-dimensional displacement of the stylus is provided by these three sensors. You can ask for.
【０００８】これらのセンサは例えばアブソリュート光
学式直線スケールが用いられる。従って、この倣いプロ
ーブの触針（測定子）を被測定物の表面に接触させたま
ま、被測定物に対して倣いプローブを、被測定物の表面
方向に相対移動させれば、触針は被測定物の表面の輪郭
形状に沿って変位するので、被測定物の輪郭形状データ
を連続的に収集することが出来る。この場合、輪郭形状
データは、倣いプローブから出力される３つのセンサの
出力と、三次元測定機の駆動機構の変位を測定するリニ
ヤスケールの値を合成して求める。なお、触針が被測定
物に接触していない場合の倣いプローブのＸ軸スライ
ダ、Ｙ軸スライダ、Ｚ軸スライダの通常停止位置（復帰
位置）は、各々のアブソリュートセンサの原点位置とさ
れる。このように、倣いプローブには高速でデータ収集
が可能という特徴を備えているが、反面、タッチ信号プ
ローブに比べて案内機構やセンサなどを内蔵しているこ
とから構造が複雑となり、十分な測定精度を確保するの
が難しいという問題点がある。For these sensors, for example, an absolute optical linear scale is used. Therefore, if the scanning probe of the scanning probe (contact point) is kept in contact with the surface of the object to be measured and the scanning probe is moved relative to the object to be measured in the surface direction of the object to be measured, Since it is displaced along the contour shape of the surface of the measured object, the contour shape data of the measured object can be continuously collected. In this case, the contour shape data is obtained by synthesizing the outputs of the three sensors output from the scanning probe and the linear scale value for measuring the displacement of the drive mechanism of the coordinate measuring machine. The normal stop position (return position) of the X-axis slider, Y-axis slider, and Z-axis slider of the scanning probe when the stylus is not in contact with the object to be measured is the origin position of each absolute sensor. In this way, the scanning probe has the feature that it can collect data at high speed, but on the other hand, it has a complicated structure because it has a built-in guide mechanism and sensors compared to the touch signal probe, and the measurement is sufficient. There is a problem that it is difficult to ensure accuracy.
【０００９】これらの案内機構には加工上の誤差や環境
変動によって生じる変形その他による誤差の発生が避け
られず、その結果Ｚ軸スライダ、Ｙ軸スライダ、Ｘ軸ス
ライダは正しく移動することができなくなり、このスラ
イダの変位を測定するZ軸センサ、Ｙ軸センサ、Ｘ軸セ
ンサで測定された触針の変位を示すデータには誤差が含
まれることになる。例えば図１６（Ａ）のＸ軸案内機構
の模式図を例にして示すと、Ｘ軸スライダがＸ軸方向に
変位するとき、Ｘ軸スライダがＸ軸の回りに回転するロ
ーリング、Ｘ軸スライダがＹ軸の回りに回転するピッチ
ング、Ｘ軸スライダがＺ軸の回りに回転するヨーイング
が発生する。また、これらの回転運動に起因する誤差の
他に、Ｘ軸案内機構の運動の直線性に起因する真直度誤
差がある。これには、Ｘ軸スライダがＸ軸方向に変位す
るとき、Ｙ軸方向に変位するＹ軸真直度誤差と、Ｚ軸方
向に変位するＺ軸真直度誤差がある。These guide mechanisms inevitably suffer from errors due to machining errors and deformation caused by environmental changes, and as a result, the Z-axis slider, Y-axis slider and X-axis slider cannot move correctly. An error will be included in the data indicating the displacement of the stylus measured by the Z-axis sensor, the Y-axis sensor, and the X-axis sensor that measure the displacement of the slider. For example, taking the schematic view of the X-axis guide mechanism of FIG. 16A as an example, when the X-axis slider is displaced in the X-axis direction, the X-axis slider rotates about the X-axis Pitching that rotates around the Y axis and yawing that causes the X axis slider to rotate around the Z axis occur. In addition to the error due to these rotational movements, there is also the straightness error due to the linearity of the movement of the X-axis guide mechanism. This includes a Y-axis straightness error that displaces in the Y-axis direction and a Z-axis straightness error that displaces in the Z-axis direction when the X-axis slider displaces in the X-axis direction.
【００１０】さらに、Ｘ軸センサ自体にも、変位量に対
する指示値の誤差（指示誤差）が測定全領域に渡って存
在する。すなわち、1軸あたり６種類の誤差が考えられ
るが、これらの誤差の他に直交性に起因する直交誤差が
あり、三次元倣いプローブの場合には、Ｘ軸とＹ軸、Ｙ
軸とＺ軸、Ｚ軸とＸ軸の３種類の直交誤差があるので、
少なくとも２１種類の幾何学的な誤差が発生する可能性
がある。すなわち、回転運動に起因する誤差は、Ｘ軸回
りの回転をＡ、Ｙ軸回りの回転をＢ、Ｚ軸回りの回転を
Ｃとすると、Ａ（ｘ）＝Ｘ軸ロール誤差、Ａ（ｙ）＝Ｙ
軸ピッチ誤差、Ａ（ｚ）＝Ｚ軸ピッチ誤差、Ｂ（ｘ）＝
Ｘ軸ピッチ誤差、Ｂ（ｙ）＝Ｙ軸ロール誤差、Ｂ（ｚ）
＝Ｚ軸ヨウ誤差、Ｃ（ｘ）＝Ｘ軸ヨウ誤差、Ｃ（ｙ）＝
Ｙ軸ヨウ誤差、Ｃ（ｚ）＝Ｚ軸ロール誤差となる。真直
度誤差は、Ｘ（ｙ）＝Ｘ軸方向のＹ軸真直度誤差、Ｘ
（ｚ）＝Ｘ軸方向のＺ軸真直度誤差、Ｙ（ｘ）＝Ｙ軸方
向のＸ軸真直度誤差、Ｙ（ｚ）＝Ｙ軸方向のＺ軸真直度
誤差、Ｚ（ｘ）＝Ｚ軸方向のＸ軸真直度誤差、Ｚ（ｙ）
＝Ｚ軸方向のＹ軸真直度誤差となる。Further, in the X-axis sensor itself, there is an error (instruction error) in the indicated value with respect to the displacement amount over the entire measurement area. That is, although there are six types of errors per axis, there are orthogonal errors due to orthogonality in addition to these errors. In the case of a three-dimensional scanning probe, X-axis, Y-axis, and Y-axis
Since there are three types of orthogonal errors, axis and Z axis, and Z axis and X axis,
At least 21 types of geometrical errors can occur. That is, assuming that the rotation around the X axis is A, the rotation around the Y axis is B, and the rotation around the Z axis is C, the error caused by the rotational movement is A (x) = X axis roll error, A (y). = Y
Axis pitch error, A (z) = Z axis pitch error, B (x) =
X-axis pitch error, B (y) = Y-axis roll error, B (z)
= Z-axis yaw error, C (x) = X-axis yaw error, C (y) =
Y-axis yaw error, C (z) = Z-axis roll error. The straightness error is X (y) = Y-axis straightness error in the X-axis direction, X
(Z) = Z-axis straightness error in X-axis direction, Y (x) = X-axis straightness error in Y-axis direction, Y (z) = Z-axis straightness error in Y-axis direction, Z (x) = Z Axial X-axis straightness error, Z (y)
= Y-axis straightness error in the Z-axis direction.
【００１１】指示誤差としては、Ｘ（ｘ）＝Ｘ軸指示誤
差、Ｙ（ｙ）＝Ｙ軸指示誤差、Ｚ（ｚ）＝Ｚ軸指示誤差
となる。直交誤差は、Ｐｙｘ＝Ｙ軸Ｘ軸間直交誤差、Ｐ
ｚｘ＝Ｚ軸Ｘ軸間直交誤差、Ｐｚｙ＝Ｚ軸Ｙ軸間直交誤
差となる。これらの誤差は、案内機構を介して支持され
ている測定子の姿勢を変動させて、測定子の正確な位置
の決定を困難にし、その結果、測定精度を劣化させるこ
とになる。倣いプローブの場合は、同一の案内機構であ
っても測定子の長さによって、測定子の姿勢の変動量が
変わるので、同一の倣いプローブであっても長さの異な
る測定子に交換した場合は、測定誤差が変化する。一般
的には、長い測定子を用いた場合の方が測定誤差が大き
くなる傾向がある。As the instruction error, X (x) = X-axis instruction error, Y (y) = Y-axis instruction error, and Z (z) = Z-axis instruction error. Orthogonal error is Pyx = Y-axis X-axis orthogonal error, P
zx = Z-axis X-axis orthogonal error, Pzy = Z-axis Y-axis orthogonal error. These errors change the posture of the tracing stylus supported via the guide mechanism, making it difficult to determine the accurate position of the tracing stylus, and as a result, deteriorating the measurement accuracy. In the case of a scanning probe, even if the same guide mechanism is used, the amount of change in the attitude of the tracing stylus changes depending on the length of the tracing stylus. Changes the measurement error. Generally, the measurement error tends to be larger when a long probe is used.
【００１２】図１６（Ｂ）はＸ軸回りの回転Ａ（Ｘ軸ロ
ーリング）が測定子２３２の接触球２３３に与える位置
誤差の様子を模式的に示したもので、Ｙ軸方向にｄＹ、
Ｚ軸方向にｄＺの誤差が生じることがわかる。更に倣い
プローブの校正において考慮すべきものとして、プロー
ブオフセットがある。これはスピンドルの基準位置か
ら、測定子先端の接触球の中心位置までのオフセット
で、Ｓｘ（Ｘ軸オフセット）、Ｓｙ（Ｙ軸オフセッ
ト）、Ｓｚ（Ｚ軸オフセット）から構成される。FIG. 16 (B) schematically shows a position error that the rotation A (X-axis rolling) about the X-axis gives to the contact ball 233 of the tracing stylus 232. In the Y-axis direction, dY,
It can be seen that an error of dZ occurs in the Z-axis direction. A probe offset is another factor to be considered in the calibration of the scanning probe. This is an offset from the reference position of the spindle to the center position of the contact sphere at the tip of the probe, and is composed of Sx (X-axis offset), Sy (Y-axis offset), and Sz (Z-axis offset).
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、誤差要
因が複雑であることから、これらの倣いプローブの校正
を厳密に行おうとすると、作業には多大の労力を要する
という問題がある。一例として倣いプローブの幾何学的
な偏差の校正を目的とする測定機器自体は古い歴史を持
つにもかかわらず、測定方法の多様性の面では限られた
ものとなっているのが現状である。すなわち校正にあた
って用いられるレーザ干渉測長機や水準器などは、ひと
つの幾何学的偏差を単機能的に検出する測定機器が主流
となっている。これらの測定機器を用いた測定の不確か
さを管理しようとすると、装置の取り扱いや1回1回の測
定に先立つ測定機器の設置姿勢の調整（アライメント）
は操作に習熟したオペレータにより行われる必要があ
る。結果として技能作業者が多大な時間を費やして校正
を行う必要があり、省力化の望めない高コスト労働集約
型の作業工程となっていた。一方、倣いプローブの幾何
学的精度は、その測定可能範囲で規格化すると数ppmに
到達しており、単に自動化を試みるという視点では不確
かさの面で満足する校正方法を実現することは難しいも
のとなっている。As described above, since the error factors are complicated, if the calibration of these scanning probes is to be rigorously performed, there is a problem that a great deal of labor is required for the work. As an example, although the measuring instrument itself for the purpose of calibrating the geometrical deviation of the scanning probe has a long history, it is currently limited in terms of the variety of measuring methods. . That is, as the laser interferometer and the level used for calibration, a measuring instrument that detects one geometric deviation in a single function is the mainstream. When attempting to manage the uncertainty of measurement using these measuring instruments, adjustment of the installation posture of the measuring instrument (alignment) prior to handling the instrument or making each measurement
Must be performed by an operator who is familiar with the operation. As a result, a skilled worker needs to spend a great deal of time for calibration, resulting in a high-cost labor-intensive work process in which labor saving cannot be expected. On the other hand, the geometrical accuracy of the scanning probe has reached several ppm when it is standardized in the measurable range, and it is difficult to realize a calibration method that is satisfactory in terms of uncertainty from the viewpoint of simply attempting automation. Has become.
【００１４】さらに、これらの労働集約的校正作業のコ
ストは製品コストを引き上げるという問題点がある。ま
た、これらの校正機器を使いこなせる極度に高度な技能
を有する校正作業者の確保は更に難しいという問題点が
ある。さらに、倣いプローブの製造工程における校正
は、事前に校正された履歴が無い倣いプローブが対象と
なるので、倣いプローブの測定可能領域をくまなくか
つ、必要十分に細かい間隔で網羅する測定点を配置する
必要があり、全数・全機能検査に相当する校正が必要と
なる。また、校正結果を使用して倣いプローブの幾何学
的偏差（あるいは測定誤差）の補正を行う場合、精度補
正に利用することが可能な運動学的に記述された幾何学
的偏差として校正値を出力する校正方法を採用する必要
がある。こうした特質のため、熟練作業者への依存度は
非常に高く、また省力化への障害も大きかった。Further, the cost of these labor-intensive calibration work raises the problem of increasing the product cost. Further, there is a problem that it is more difficult to secure a calibration worker who has an extremely high degree of skill in using these calibration instruments. Further, since the calibration probe in the manufacturing process of the scanning probe is targeted for the scanning probe that has no previously calibrated history, the measurement points that cover the measurable area of the scanning probe and are covered at necessary and sufficient fine intervals are arranged. It is necessary to perform the calibration, and the calibration corresponding to the total / total functional inspection is required. When correcting the geometrical deviation (or measurement error) of the scanning probe using the calibration result, the calibration value is used as the kinematically described geometrical deviation that can be used for accuracy correction. It is necessary to adopt the calibration method that outputs. Due to these characteristics, the degree of dependence on skilled workers was extremely high, and there were major obstacles to labor saving.
【００１５】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、倣いプローブの校正の自動化が可能
な校正装置を提供することを目的とする。さらに、倣い
プローブの校正方法、および誤差補正を行う方法を提供
することを目的とする。The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a calibration device capable of automating the calibration of the scanning probe. Furthermore, it aims at providing the calibration method of a scanning probe, and the method of performing error correction.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、測定子を接触させて被測定物の表面性状
を測定する倣いプローブを校正する校正装置において、
前記校正装置は、前記倣いプローブを着脱自在に固定す
るプローブ支持体と、スライダとガイドからなる案内機
構と、前記ガイドと前記スライダの相対移動を検出して
座標信号を出力するスケールと、前記測定子と前記スラ
イダを結合する連結体とを備え、前記座標信号を基にし
て前記倣いプローブを校正することを特徴とする。さら
に、本発明は、測定子を接触させて被測定物の表面性状
を測定する倣いプローブを校正する校正装置において、
前記校正装置は、基準体と、前記倣いプローブを着脱自
在に固定するスライダとガイドからなる案内機構と、前
記ガイドと前記スライダの相対移動を検出して座標信号
を出力するスケールと、前記測定子と前記基準体を結合
する連結体とを備え、前記座標信号を基にして前記倣い
プローブを校正することを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a calibration device for calibrating a scanning probe for contacting a probe to measure the surface texture of an object to be measured,
The calibration device includes a probe support that removably fixes the scanning probe, a guide mechanism including a slider and a guide, a scale that detects relative movement between the guide and the slider, and outputs a coordinate signal, and the measurement. It is characterized by comprising a child and a connecting body for connecting the slider, and calibrating the scanning probe based on the coordinate signal. Furthermore, the present invention is a calibration device for calibrating a scanning probe for measuring the surface texture of an object to be measured by contacting a tracing stylus,
The calibration device includes a reference body, a guide mechanism including a slider and a guide that removably fixes the scanning probe, a scale that detects relative movement between the guide and the slider, and outputs a coordinate signal, and the probe. And a connecting body that connects the reference body, and calibrates the scanning probe based on the coordinate signal.
【００１７】また、本発明において、前記連結体は前記
測定子に固定される測定子連結部材と、前記スライダに
固定されるスライダ連結部材を備え、前記測定子連結部
材と前記スライダ連結部材は回転方向にのみ自由度を有
するように連結されていることが好ましい。また、前記
測定子連結部材と前記スライダ連結部材はワイヤーによ
って相互に牽引されていることが好ましい。また、前記
測定子連結部材と前記スライダ連結部材は球面軸受けに
よって相互に連結されていることが好ましい。Further, in the present invention, the connecting body includes a measuring element connecting member fixed to the measuring element and a slider connecting member fixed to the slider, and the measuring element connecting member and the slider connecting member rotate. It is preferable that they are connected so as to have a degree of freedom only in the direction. Further, it is preferable that the tracing stylus connecting member and the slider connecting member are mutually pulled by a wire. Further, it is preferable that the tracing stylus connecting member and the slider connecting member are connected to each other by a spherical bearing.
【００１８】さらに、本発明は、非接触で被測定物の表
面性状を測定する倣いプローブを校正する校正装置にお
いて、前記校正装置は、前記倣いプローブを着脱自在に
固定するプローブ支持体と、前記倣いプローブが測定対
象とする基準点を設けたスライダとガイドからなる案内
機構と、前記ガイドと前記スライダの相対移動を検出し
て座標信号を出力するスケールとを備え、前記座標信号
を基にして前記倣いプローブを校正することを特徴とす
る。さらに、本発明は、非接触で被測定物の表面性状を
測定する倣いプローブを校正する校正装置において、前
記校正装置は、前記倣いプローブが測定対象とする基準
点を設けた基準体と、前記倣いプローブを着脱自在に固
定するスライダとガイドからなる案内機構と、前記ガイ
ドと前記スライダの相対移動を検出して座標信号を出力
するスケールとを備え、前記座標信号を基にして前記倣
いプローブを校正することを特徴とする。Furthermore, the present invention is a calibration device for calibrating a scanning probe for measuring the surface texture of an object to be measured in a non-contact manner, wherein the calibration device includes a probe support for removably fixing the scanning probe, and The scanning probe includes a guide mechanism including a slider provided with a reference point to be measured and a guide, and a scale that detects relative movement of the guide and the slider and outputs a coordinate signal, based on the coordinate signal. The scanning probe is calibrated. Furthermore, the present invention is a calibration device for calibrating a scanning probe that measures the surface texture of an object to be measured in a non-contact manner, wherein the calibration device has a reference body provided with a reference point to be measured by the scanning probe, and A guide mechanism including a slider and a guide that detachably fixes the scanning probe, and a scale that detects a relative movement of the guide and the slider and outputs a coordinate signal, and the scanning probe is based on the coordinate signal. It is characterized by calibrating.
【００１９】さらに、本発明は、被測定物の表面性状を
少なくとも２軸方向で測定する倣いプローブの校正方法
において、前記倣いプローブを校正装置へ設置すると共
に、この校正装置へ校正条件を入力する準備ステップ
と、前記倣いプローブの測定可能範囲において、測定出
力を得る校正測定ステップと、前記測定出力から指示誤
差データと真直度誤差データと直交誤差データとを分離
する誤差分離ステップと、前記誤差分離ステップで得た
誤差データを基にして、関数近似によって補正データ算
出関数を求める関数近似ステップと、前記関数近似ステ
ップで得た結果を出力する出力ステップとを備えたこと
を特徴とする。また、本発明において、前記誤差分離ス
テップはさらに回転誤差データを分離することが好まし
い。また、前記関数近似ステップにおいて、前記指示誤
差データは前記関数近似の対象から除外すると共に指示
誤差データ列を求めることが好ましい。Furthermore, according to the present invention, in the method of calibrating a scanning probe for measuring the surface texture of an object to be measured in at least two axial directions, the scanning probe is installed in the calibration device and calibration conditions are input to the calibration device. A preparatory step, a calibration measurement step of obtaining a measurement output in the measurable range of the scanning probe, an error separation step of separating instruction error data, straightness error data and orthogonal error data from the measurement output, and the error separation It is characterized by further comprising a function approximation step for obtaining a correction data calculation function by function approximation based on the error data obtained in the step, and an output step for outputting the result obtained in the function approximation step. Further, in the present invention, it is preferable that the error separation step further separates the rotation error data. In the function approximating step, it is preferable that the indication error data is excluded from the target of the function approximation and the indication error data string is obtained.
【００２０】また、本発明は、被測定物の表面性状を少
なくとも２軸方向で測定する倣いプローブの補正方法に
おいて、前記倣いプローブのセンサ出力を入力する入力
ステップと、比例誤差補正を行う必要がある場合に、前
記センサ出力に対して比例関係にある誤差を算出して補
正する比例誤差補正ステップと、関数誤差補正を行う必
要がある場合に、前記センサ出力に対して関数関係にあ
る誤差を算出して補正する関数誤差補正ステップとを備
えたことを特徴とする。また、本発明において、前記比
例誤差補正ステップにおいて、前記倣いプローブの指示
誤差データ列を基にして前記センサ出力値から内挿によ
って前記センサ出力の指示誤差を補正することが好まし
い。また、前記比例誤差補正ステップにおいて、前記セ
ンサ出力の温度誤差を補正することが好ましい。また、
前記関数誤差補正ステップにおいて、前記センサ出力の
真直度誤差と直交誤差と回転誤差を補正することが好ま
しい。Further, according to the present invention, in a method for correcting a scanning probe for measuring the surface texture of a measured object in at least two axial directions, it is necessary to perform an input step of inputting the sensor output of the scanning probe and a proportional error correction. In some cases, a proportional error correction step of calculating and correcting an error having a proportional relationship with the sensor output and an error having a functional relationship with the sensor output when a functional error correction needs to be performed. And a function error correction step of calculating and correcting. Further, in the present invention, it is preferable that, in the proportional error correction step, the instruction error of the sensor output is corrected by interpolation from the sensor output value based on the instruction error data string of the scanning probe. Further, it is preferable that the temperature error of the sensor output is corrected in the proportional error correction step. Also,
In the function error correction step, it is preferable to correct a straightness error, an orthogonal error, and a rotation error of the sensor output.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明を用いた好適な実施
の形態について図面を用いて説明する。なお、全図中に
おいて同一符号を付したものは同一構成要素を表わして
いる。図１は第１実施形態にかかる、倣いプローブのZ
軸センサ、Ｙ軸センサ、Ｘ軸センサの指示値を直接に比
較測定し得る校正装置２００を示す。校正装置２００
は、校正測定装置２１０と図示しない駆動装置２６０お
よび計算機２７０から成り、校正測定装置２１０は図１
４に示した三次元測定機と類似の構成で、具体的には以
下に示すように構成されている。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals represent the same constituent elements. FIG. 1 shows the Z of the scanning probe according to the first embodiment.
1 shows a calibration device 200 capable of directly comparing and measuring indicated values of an axis sensor, a Y-axis sensor, and an X-axis sensor. Calibration device 200
Is composed of a calibration measuring device 210, a driving device 260 and a calculator 270 (not shown).
The configuration is similar to that of the coordinate measuring machine shown in FIG. 4, and is specifically configured as follows.
【００２２】除振台２１１の上には、定盤２１２がその
上面をベース面として水平面と一致するように載置さ
れ、この定盤２１２の両側端から立設されたビーム支持
体２１３ａ，２１３ｂの上端でＸ軸方向に延びるビーム
２１４を支持している。ビーム支持体２１３ａは、その
下端が図示しないＹ軸駆動機構２４２によってＹ軸方向
に駆動され、駆動された現在位置は図示しないＹ軸スケ
ール２４５によって測定される。また、ビーム支持体２
１３ｂは、その下端がエアーベアリングによって定盤２
１２にＹ軸方向に移動可能に支持されている。ビーム２
１４は、垂直方向（Ｚ軸方向）に延びるコラム２１６を
支持する。コラム２１６は、ビーム２１４に沿って図示
しないＸ軸駆動機構２４１によってＸ軸方向に駆動さ
れ、駆動された現在位置は図示しないＸ軸スケール２４
４によって測定される。コラム２１６には、スピンドル
２１７がコラム１１６に沿って図示しないＺ軸駆動機構
２４３によってＺ軸方向に駆動されるように設けられて
おり、駆動された現在位置は図示しないＺ軸スケール２
４６によって測定される。A surface plate 212 is placed on the vibration isolation table 211 so that the upper surface thereof serves as a base surface so as to coincide with a horizontal plane, and beam supports 213a and 213b erected from both side ends of the surface plate 212. The beam 214 extending in the X-axis direction is supported at the upper end of the beam. The lower end of the beam support 213a is driven in the Y-axis direction by a Y-axis drive mechanism 242 (not shown), and the driven current position is measured by a Y-axis scale 245 (not shown). Also, the beam support 2
The lower end of 13b is a surface plate 2 by an air bearing.
It is supported by 12 so as to be movable in the Y-axis direction. Beam 2
14 supports a column 216 extending in the vertical direction (Z-axis direction). The column 216 is driven along the beam 214 in the X-axis direction by an X-axis drive mechanism 241 (not shown), and the driven current position is the X-axis scale 24 (not shown).
4 is measured. A spindle 217 is provided on the column 216 so as to be driven along the column 116 in the Z-axis direction by a Z-axis drive mechanism 243 (not shown), and the driven current position is the Z-axis scale 2 (not shown).
46.
【００２３】定盤２１２の上面には、Ｘ軸方向のほぼ中
央位置にプローブ支持体２２０が立設されている。プロ
ーブ支持体２２０の先端には被校正倣いプローブ２３０
の本体２３１が測定子２３２を下方に向けて着脱可能に
固定されている。測定子２３２とスピンドル２１７は連
結体３００によって連結され、接続されているので、ス
ピンドル２１７がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動して変位
すると、その移動に伴って測定子２３２も同様に倣いプ
ローブ２３０の本体２３１に対して変位する。図２に示
すように、倣いプローブ２３０にはＸ軸センサ、Ｙ軸セ
ンサ、Ｚ軸センサが内蔵されており、測定子２３２のＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向への変位に従って、その変位量を各
々出力する。A probe support 220 is erected on the upper surface of the surface plate 212 at a substantially central position in the X-axis direction. The scanning probe 230 to be calibrated is attached to the tip of the probe support 220.
The main body 231 is detachably fixed with the tracing stylus 232 facing downward. Since the tracing stylus 232 and the spindle 217 are connected and connected by the coupling body 300, when the spindle 217 moves and is displaced in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, the tracing stylus 232 also moves in accordance with the movement. The scanning probe 230 is displaced with respect to the main body 231. As shown in FIG. 2, the scanning probe 230 has a built-in X-axis sensor, Y-axis sensor, and Z-axis sensor, and the X-axis of the probe 232.
The amount of displacement is output according to the displacement in the axis, Y-axis, and Z-axis directions.
【００２４】駆動装置２６０には、Ｘ軸駆動機構２４１
を駆動するＸ軸駆動回路２６１、Ｙ軸駆動機構２４２を
駆動するＹ軸駆動回路２６２、Ｚ軸駆動機構２４３を駆
動するＺ軸駆動回路２６３、Ｘ軸スケール２４４の出力
を計数するＸ軸カウンタ２６４、Ｙ軸スケール２４５の
出力を計数するＹ軸カウンタ２６５、Ｚ軸スケール２４
６の出力を計数するＺ軸カウンタ２６６、Ｘ軸センサ２
５１の出力を計数するＸ軸Ｐカウンタ２６７、Ｙ軸セン
サ２５２の出力を計数するＹ軸Ｐカウンタ２６８、Ｚ軸
センサ２５３の出力を計数するＺ軸Ｐカウンタ２６９が
含まれており、各々は計算機２７０に接続されている。
従って、校正測定装置２１０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸
は計算機２７０の指令によって任意速度で任意位置に位
置決めが可能である。又、計算機２７０は各カウンタ２
６４〜２６９の計数値を入力して、スピンドル２１７の
Ｘ軸、Y軸、Ｚ軸の各軸の現在位置および倣いプローブ
２３０の測定子２３２の現在変位を知ることが出来るよ
うに構成されている。The drive unit 260 includes an X-axis drive mechanism 241.
X-axis drive circuit 261, which drives the Y-axis drive mechanism 242, Y-axis drive circuit 263 which drives the Z-axis drive mechanism 243, and X-axis counter 264 which counts the outputs of the X-axis scale 244. , A Y-axis counter 265 that counts the output of the Y-axis scale 245, a Z-axis scale 24
Z-axis counter 266, X-axis sensor 2 that counts the output of 6
51 includes an X-axis P counter 267 for counting the output of the Y-axis sensor 252, a Y-axis P counter 268 for counting the output of the Y-axis sensor 252, and a Z-axis P counter 269 for counting the output of the Z-axis sensor 253, each of which is a computer. 270.
Therefore, the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the calibration measuring device 210 can be positioned at arbitrary positions at arbitrary speeds according to commands from the computer 270. In addition, the computer 270 uses each counter 2
By inputting the count values of 64 to 269, it is possible to know the current position of each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the spindle 217 and the current displacement of the probe 232 of the scanning probe 230. .
【００２５】計算機２７０は、駆動装置２６０と情報交
換を行うための図示しない接続装置を備えるほかは、公
知の計算機と同様で、中央演算装置、記憶装置、入力装
置、表示装置、印字装置、出力装置を備えており、記憶
装置に格納されたプログラムによって、校正測定装置２
１０の誤差補正、倣いプローブデータの収集、誤差の算
出、誤差の表示、誤差の関数化、補正データの出力など
の校正装置２００の校正処理全般が自動制御あるいは必
要に応じてそれぞれの機能を半自動制御あるいは手動制
御される。The computer 270 is similar to a known computer except that it has a connection device (not shown) for exchanging information with the drive device 260, and is the same as a central processing unit, a storage device, an input device, a display device, a printing device, and an output. The calibration measuring device 2 is equipped with a device, and according to a program stored in the storage device.
Error correction of 10, scanning probe data collection, error calculation, error display, error functioning, correction data output, and other calibration processes of the calibration device 200 are automatically controlled or semi-automatically performed when necessary. Controlled or manually controlled.
【００２６】計算機２７０と駆動装置２６０との情報交
換は通常は有線通信でＩＥＥＥ４８８などの伝送制御手
順を利用して行われるが、必要に応じて無線通信や光通
信などを用いても良い。連結体３００は、図３に示すよ
うに、中間連結体３２０によって校正測定装置２１０の
スピンドル２１７へ接続されると共に中間連結体３３０
によって倣いプローブ２３０の測定子２３２へ接続され
る。ここで、中間連結体３２０、３３０を用いずにスピ
ンドル２１７と測定子２３２を連結体３００へ直接的に
固定する構造にしても良い。Information exchange between the computer 270 and the drive unit 260 is usually performed by wire communication using a transmission control procedure such as IEEE488, but wireless communication or optical communication may be used as necessary. As shown in FIG. 3, the coupling body 300 is connected to the spindle 217 of the calibration measuring device 210 by the intermediate coupling body 320 and the intermediate coupling body 330.
Is connected to the tracing stylus 232 of the scanning probe 230. Here, the spindle 217 and the tracing stylus 232 may be directly fixed to the connecting body 300 without using the intermediate connecting bodies 320 and 330.
【００２７】図４は他の形態の連結体４００を示すもの
で、この連結体４００は第１連結部材４１０と第２連結
部材４１２とピアノ線４１３から構成されている。第１
連結部材４１０は中央に凹部を備え、この凹部に向かっ
て支持腕４１１が張り出している。第２連結部材４１２
は中央がくりぬかれておりトンネル部を形成している。
支持腕４１１は、このトンネル部に挿通されているが、
トンネル部内壁には接触していない。第１連結部材４１
０と第２連結部材４１２はピアノ線４１３によって連結
されているが、その詳細は次の通りである。FIG. 4 shows another embodiment of a connecting body 400, which is composed of a first connecting member 410, a second connecting member 412 and a piano wire 413. First
The connecting member 410 has a recess in the center, and the support arm 411 projects toward the recess. Second connecting member 412
Is hollowed out at the center to form a tunnel.
The support arm 411 is inserted through this tunnel portion,
There is no contact with the inner wall of the tunnel. First connecting member 41
The 0 and the second connecting member 412 are connected by a piano wire 413, the details of which are as follows.
【００２８】まず、Ｘ軸方向には凹部内壁と第２連結部
材４１２外壁が２本のピアノ線によって締結されてい
る。Ｙ軸方向についても、同様に凹部内壁と第２連結部
材４１２外壁が２本のピアノ線によって締結されてい
る。Ｚ軸方向には、凹部底面と第２連結部材４１２の下
部底面がピアノ線によって締結され、更に第２連結部材
４１２のトンネル部底面と支持腕４１１の先端下面間が
ピアノ線によって締結されている。それぞれの合計６本
のピアノ線は、たるみが生じないように牽引状態で締結
されている。このような締結構造によって、第２連結部
材４１２は第１連結部材４１０に対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸のいずれの直線方向へも変位不能とされているが、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向を回転中心とする回転につい
ては、若干の自由度がある。図３の場合と同様に、中間
連結体４２０によって校正測定装置２１０のスピンドル
２１７へ接続されると共に中間連結体４３０によって倣
いプローブ２３０の測定子２３２へ接続される。ここ
で、中間連結体４２０、４３０を用いずにスピンドル２
１７と測定子２３２を連結体３００へ直接的に固定する
構造にしても良いし、第１連結部材４１０を測定子２３
２へ連結し、第２連結部材４１２をスピンドル２１７へ
連結しても良い。First, the inner wall of the recess and the outer wall of the second connecting member 412 are fastened together by two piano wires in the X-axis direction. Similarly in the Y-axis direction, the inner wall of the recess and the outer wall of the second connecting member 412 are fastened together by two piano wires. In the Z-axis direction, the bottom surface of the recess and the bottom surface of the lower portion of the second connecting member 412 are fastened with a piano wire, and the bottom surface of the tunnel portion of the second connecting member 412 and the lower surface of the tip of the support arm 411 are fastened with a piano wire. . Each of the six piano wires in total is fastened in a pulled state so that slack does not occur. Due to such a fastening structure, the second connecting member 412 may have the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis with respect to the first connecting member 410.
Displacement is not possible in either direction of the axis, but X
There is a slight degree of freedom with respect to rotation about the axes of the axes Y, Z. As in the case of FIG. 3, the intermediate connector 420 is connected to the spindle 217 of the calibration measuring device 210, and the intermediate connector 430 is connected to the probe 232 of the scanning probe 230. Here, the spindle 2 is used without using the intermediate connectors 420 and 430.
The structure may be such that 17 and the measuring element 232 are directly fixed to the connecting body 300, or the first connecting member 410 is used as the measuring element 23.
2 and the second connecting member 412 may be connected to the spindle 217.
【００２９】この連結体４００は、校正測定装置２１０
のスピンドル２１７やプローブ２３０の測定子２３２に
ローリング、ピッチング、ヨーイング等の回転運動を生
じた場合でも、その回転運動を吸収することが出来るの
で、このような構造の連結体を用いると、スピンドル２
１７あるいは測定子２３２の有害な回転運動が他方へ伝
達される割合が低減するため、より高精度な校正が可能
となる。尚、このような目的のためには、連結体の構造
としては、例えば、特開2000-304039に示されるような
球面軸受けを用いても良いし、フレキシブルカップリン
グで構成しても良い。要するに直線方向の変位を規制し
つつ、相対回転を許容する構造であれば良い。This connecting body 400 is used in the calibration measuring device 210.
Even if a rotary motion such as rolling, pitching, yawing, etc. occurs in the spindle 217 of the probe or the probe 232 of the probe 230, the rotary motion can be absorbed.
Since the ratio of the harmful rotational movement of the probe 17 or the stylus 232 transmitted to the other is reduced, more accurate calibration is possible. For such a purpose, as the structure of the connecting body, for example, a spherical bearing as shown in JP-A-2000-304039 may be used, or a flexible coupling may be used. In short, any structure may be used as long as the displacement in the linear direction is regulated and the relative rotation is allowed.
【００３０】尚、校正測定装置２１０の各軸の駆動機構
と各軸のスケールは全移動空間において前記の２１種類
の幾何学的偏差が補正されているので、各軸のスケール
から検出されて補正された各軸の現在位置は必要十分な
精度を有し、その結果、各軸の駆動機構によって駆動さ
れるスピンドル２１７の先端部の基準位置は必要十分な
精度で真直駆動されるようになっている。Since the driving mechanism for each axis and the scale for each axis of the calibration measuring device 210 are corrected for the above 21 kinds of geometric deviations in the entire movement space, they are detected and corrected from the scale for each axis. The present position of each axis thus obtained has a necessary and sufficient accuracy, and as a result, the reference position of the tip end portion of the spindle 217 driven by the drive mechanism of each axis can be driven straight with a necessary and sufficient accuracy. There is.
【００３１】校正測定装置２１０はこのような構成を備
えているので、プローブ支持体２２０の先端に固定され
た被校正倣いプローブ２３０の測定子２３２は、スピン
ドル２１７によって被校正倣いプローブ２３０の可能な
全測定空間（測定子２３２の可動範囲）に渡って自動あ
るいは手動で正確に変位させることが可能である。さら
にその変位位置は、校正測定装置２１０の各軸のスケー
ル２４４、２４５、２４６で検出されて補正された各軸
の現在位置によって正確に検出できるので、全測定空間
に渡って被校正倣いプローブ２３０のＸ軸センサ２５
１、Ｙ軸センサ２５２、Ｚ軸センサ２５３の出力（Ｘ軸
Ｐカウンタ２６７、Ｙ軸Ｐカウンタ２６８、Ｚ軸Ｐカウ
ンタ２６９の計数値）と比較することが可能となる。つ
まり、被校正倣いプローブ２３０の測定子２３２の全測
定空間に渡って、被校正倣いプローブ２３０の各軸セン
サの出力値と、その正しい現在位置の比較リストを容易
に作成することができる。従って、このような校正装置
２００を用いれば、被校正倣いプローブ２３０の校正が
容易になり、熟練者でなくとも、校正作業を行うことが
可能となる。Since the calibration measuring device 210 has such a configuration, the probe 232 of the scanning probe to be calibrated 230 fixed to the tip of the probe support 220 can be the scanning probe 230 to be calibrated by the spindle 217. It is possible to accurately or automatically displace over the entire measurement space (movable range of the probe 232). Further, since the displacement position can be accurately detected by the current position of each axis detected and corrected by the scales 244, 245, 246 of each axis of the calibration measuring device 210, the calibration target probe 230 to be calibrated over the entire measurement space. X-axis sensor 25
1, output from the Y-axis sensor 252 and the Z-axis sensor 253 (count values of the X-axis P counter 267, the Y-axis P counter 268, and the Z-axis P counter 269) can be compared. That is, it is possible to easily create a comparison list of the output values of the respective axis sensors of the scanning probe to be calibrated 230 and their correct current positions over the entire measurement space of the probe 232 of the scanning probe to be calibrated 230. Therefore, by using such a calibration device 200, the calibration probe 230 to be calibrated can be easily calibrated, and even a non-expert can perform the calibration work.
【００３２】次に、倣いプローブ２３０の校正方法を図
５によって説明する。Ｓ１０によって校正の処理手順を
開始する。まず、被校正倣いプローブ２３０を校正装置
２００のプローブ支持体２２０の先端に固定し、被校正
倣いプローブの各軸測定範囲、原点位置、測定分解能、
各スライダから測定子２３２の先端の接触球２３３の中
心位置までの各軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向）の長
さ、連結体の連結寸法（スピンドル２１７の基準位置か
ら接触球２３３の中心位置までの各軸方向（Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸方向）の長さなどを入力装置によって計算機２
７０の記憶装置へ入力して格納する（Ｓ２０）。次に、
Ｘ軸について、Ｘ軸方向の指示誤差Ｘ（ｘ）、Ｘ軸方向
のＹ軸真直度誤差Ｘ（ｙ）、Ｘ軸方向のＺ軸真直度誤差
Ｘ（ｚ）、ピッチング誤差Ｂ（ｘ）、ローリング誤差Ａ
（ｘ）、ヨーイングＸ軸誤差Ｃ（ｘ）を求める（Ｓ３
０）。Next, a method of calibrating the scanning probe 230 will be described with reference to FIG. The processing procedure of calibration is started by S10. First, the scanning probe to be calibrated 230 is fixed to the tip of the probe support 220 of the calibration device 200, and the measurement range of each axis of the scanning probe to be calibrated, the origin position, the measurement resolution,
The length in each axial direction (X-axis, Y-axis, Z-axis direction) from each slider to the center position of the contact ball 233 at the tip of the probe 232, the connecting dimension of the connecting body (from the reference position of the spindle 217 to the contact ball 233). Each axis direction to the center position of (X axis, Y
Axis, Z-axis length, etc. are calculated by the input device.
The data is input to and stored in the storage device 70 (S20). next,
Regarding the X-axis, an instruction error X (x) in the X-axis direction, a Y-axis straightness error X (y) in the X-axis direction, a Z-axis straightness error X (z) in the X-axis direction, a pitching error B (x), Rolling error A
(X), yawing X-axis error C (x) is calculated (S3)
0).
【００３３】例えば、図４に示す連結体４００によっ
て、倣いプローブ２３０の接触球２３３をスピンドル２
１７によってＸ軸方向へ変位させた場合の、倣いプロー
ブ２３０のＸ軸センサ２５１、Ｙ軸センサ２５２、Ｚ軸
センサ２５３の出力（Ｘ軸Ｐカウンタ２６７、Ｙ軸Ｐカ
ウンタ２６８、Ｚ軸Ｐカウンタ２６９の計数値）は、次
のような変化を示す。すなわち、Ｘ軸センサ２５１の出
力は、校正測定装置２１０のＸ軸スケールの２４４の出
力とほぼ、同一の変化を示すが、Ｘ軸指示誤差Ｘ
（ｘ）、Ｘ軸ピッチ誤差Ｂ（ｘ）、Ｘ軸ヨウ誤差Ｃ
（ｘ）によって誤差を生じる。また、Ｙ軸センサ２５２
の出力は、Ｘ軸方向のＹ軸真直度誤差Ｘ（ｙ）、Ｘ軸ロ
ール誤差Ａ（ｘ）、Ｘ軸ヨウ誤差Ｃ（ｘ）によって誤差
を生じる。さらに、Ｚ軸センサ２５３の出力は、Ｘ軸方
向のＺ軸真直度誤差Ｘ（ｚ）、Ｘ軸ロール誤差Ａ
（ｘ）、Ｘ軸ピッチ誤差Ｂ（ｘ）によって誤差を生じ
る。For example, the contact ball 233 of the scanning probe 230 is moved to the spindle 2 by the connecting body 400 shown in FIG.
Outputs of the X-axis sensor 251, the Y-axis sensor 252, and the Z-axis sensor 253 of the scanning probe 230 when displaced in the X-axis direction by 17 (X-axis P counter 267, Y-axis P counter 268, Z-axis P counter 269). The counted value of) indicates the following changes. That is, the output of the X-axis sensor 251 shows almost the same change as the output of the X-axis scale 244 of the calibration measuring device 210, but the X-axis indication error X.
(X), X-axis pitch error B (x), X-axis yaw error C
(X) causes an error. In addition, the Y-axis sensor 252
The output of the error occurs due to the Y-axis straightness error X (y) in the X-axis direction, the X-axis roll error A (x), and the X-axis yaw error C (x). Furthermore, the output of the Z-axis sensor 253 is the Z-axis straightness error X (z) and the X-axis roll error A in the X-axis direction.
(X), an error occurs due to the X-axis pitch error B (x).
【００３４】図６は、倣いプローブ２３０の接触球２３
３を拘束せずに、Ｘ軸スライダ２３４をＸ軸方向に変位
させた場合に生じるＸ軸ローリングの様子をＹＺ平面で
示している。Ｘ軸スライダ２３４のＹＺ軸方向基準点
は、図６でＸ軸スライダ２３４の左上コーナとなってい
る。このＸ軸スライダ２３４のＹＺ軸方向基準点に対し
て、測定子２３２は、Ｙ軸方向とＺ軸方向にオフセット
された位置（図６ではＸ軸スライダ２３４の右下）に取
り付けられており、一定の長さを有する。Ｘ軸スライダ
２３４は、Ｘ軸方向移動に対して、Ｙ軸方向とＺ軸方向
の真直誤差を発生し、さらにＸ軸スライダ２３４のロー
リングによって、変位途中において、例えば図６の破線
で示す姿勢をとる。つまり、この時に生じるＹ軸方向誤
差ｄｙとＺ軸方向誤差ｄｚは、
ｄｙ＝Ｘ軸方向のＹ軸真直度誤差Ｘ（ｙ）＋ローリングＹ軸誤差 …（１）
ｄｚ＝Ｘ軸方向のＺ軸真直度誤差Ｘ（ｚ）＋ローリングＺ軸誤差 …（２）
となる。FIG. 6 shows the contact ball 23 of the scanning probe 230.
The state of X-axis rolling that occurs when the X-axis slider 234 is displaced in the X-axis direction without restraining No. 3 is shown on the YZ plane. The YZ-axis direction reference point of the X-axis slider 234 is the upper left corner of the X-axis slider 234 in FIG. The tracing stylus 232 is attached to a position offset in the Y-axis direction and the Z-axis direction with respect to the YZ-axis direction reference point of the X-axis slider 234 (lower right of the X-axis slider 234 in FIG. 6). It has a certain length. The X-axis slider 234 generates a straightness error in the Y-axis direction and the Z-axis direction with respect to the movement in the X-axis direction, and the rolling of the X-axis slider 234 causes the X-axis slider 234 to assume a posture shown by a broken line in FIG. To take. That is, the Y-axis direction error dy and the Z-axis direction error dz that occur at this time are: dy = Y-axis straightness error X (y) + rolling Y-axis error in the X-axis direction (1) dz = Z-axis direction in the X-axis direction Straightness error X (z) + rolling Z-axis error (2)
【００３５】このことは逆に、接触球２３３をＸ軸方向
に正確に真直移動させた場合、Ｙ軸センサ２５２、Ｚ軸
センサ２５３の出力には、ｄｙとｄｚの誤差出力を生じ
ることを示している。図７は、倣いプローブ２３０の接
触球２３３を拘束せずに、Ｘ軸スライダ２３４をＸ軸方
向に変位させた場合に生じるＸ軸ピッチングの様子をＸ
Ｚ平面で示している。Ｘ軸スライダ２３４のＸＺ軸方向
基準点は、図７でＸ軸スライダ２３４の左上コーナとな
っている。このＸ軸スライダ２３４のＸＺ軸方向基準点
に対して、測定子２３２は、Ｘ軸方向とＺ軸方向にオフ
セットされた位置（図７ではＸ軸スライダ２３４の右
下）に取り付けられており、一定の長さを有する。Ｘ軸
スライダ２３４は、Ｘ軸方向移動に対して、Ｚ軸方向の
真直誤差を発生する。また、Ｘ軸方向に対して、Ｘ軸セ
ンサはＸ軸指示誤差Ｘ（ｘ）を有する。さらに、Ｘ軸ス
ライダ２３４のピッチングによって、変位途中におい
て、例えば図７の破線で示す姿勢をとる。On the contrary, when the contact ball 233 is accurately moved straight in the X-axis direction, the output of the Y-axis sensor 252 and the Z-axis sensor 253 produces an error output of dy and dz. ing. FIG. 7 shows a state of X-axis pitching that occurs when the X-axis slider 234 is displaced in the X-axis direction without restraining the contact ball 233 of the scanning probe 230.
It is shown on the Z plane. The XZ-axis direction reference point of the X-axis slider 234 is the upper left corner of the X-axis slider 234 in FIG. The tracing stylus 232 is attached to a position offset in the X-axis direction and the Z-axis direction (lower right of the X-axis slider 234 in FIG. 7) with respect to the XZ-axis direction reference point of the X-axis slider 234. It has a certain length. The X-axis slider 234 generates a straightness error in the Z-axis direction with respect to movement in the X-axis direction. Further, with respect to the X-axis direction, the X-axis sensor has an X-axis indicating error X (x). Further, due to the pitching of the X-axis slider 234, the posture shown by the broken line in FIG.
【００３６】つまり、この時に生じるＸ軸方向誤差ｄｘ
とＺ軸方向誤差ｄｚは、
ｄｘ＝Ｘ軸方向の指示誤差Ｘ（ｘ）＋ピッチングＸ軸誤差 …（３）
ｄｚ＝Ｘ軸方向のＺ軸真直度誤差Ｘ（ｚ）＋ピッチングＺ軸誤差 …（４）
となる。このことは逆に、接触球２３３をＸ軸方向に正
確に真直移動させた場合、Ｘ軸センサ２５１、Ｚ軸セン
サ２５３の出力には、ｄｘとｄｚの誤差出力を生じるこ
とを示している。That is, the X-axis direction error dx that occurs at this time
And Z-axis direction error dz are: dx = instruction error X (x) + pitching X-axis error in the X-axis direction (3) dz = Z-axis straightness error X (z) + pitching Z-axis error in the X-axis direction. (4) On the contrary, this indicates that when the contact ball 233 is accurately moved straight in the X-axis direction, the output of the X-axis sensor 251 and the Z-axis sensor 253 produces an error output of dx and dz.
【００３７】図８は、倣いプローブ２３０の接触球２３
３を拘束せずに、Ｘ軸スライダ２３４をＸ軸方向に変位
させた場合に生じるＸ軸ヨーイングの様子をＸＹ平面で
示している。Ｘ軸スライダ２３４のＸＹ軸方向基準点
は、図８でＸ軸スライダ２３４の左上コーナとなってい
る。このＸ軸スライダ２３４のＸＹ軸方向基準点に対し
て、測定子２３２は、Ｘ軸方向とＺ軸方向にオフセット
された位置（図８ではＸ軸スライダ２３４の右下）に紙
面垂直方向に取り付けられている。Ｘ軸スライダ２３４
は、Ｘ軸方向移動に対して、Ｙ軸方向の真直誤差を発生
する。また、Ｘ軸方向に対しては、Ｘ軸センサはＸ軸指
示誤差Ｘ（ｘ）を有する。さらに、Ｘ軸スライダ２３４
のヨーイングによって、変位途中において、例えば図８
の破線で示す姿勢をとる。FIG. 8 shows the contact ball 23 of the scanning probe 230.
The state of X-axis yawing that occurs when the X-axis slider 234 is displaced in the X-axis direction without restraining No. 3 is shown on the XY plane. The XY-axis direction reference point of the X-axis slider 234 is the upper left corner of the X-axis slider 234 in FIG. The tracing stylus 232 is attached to a position (lower right of the X-axis slider 234 in FIG. 8) offset in the X-axis direction and the Z-axis direction with respect to the reference point of the X-axis slider 234 in the direction perpendicular to the paper surface. Has been. X-axis slider 234
Generates a straightness error in the Y-axis direction with respect to movement in the X-axis direction. Further, with respect to the X-axis direction, the X-axis sensor has an X-axis indicating error X (x). In addition, the X-axis slider 234
8 during the displacement by the yawing of FIG.
Take the posture shown by the broken line.
【００３８】つまり、この時に生じるＸ軸方向誤差ｄｘ
とＹ軸方向誤差ｄｙは、
ｄｘ＝Ｘ軸方向の指示誤差Ｘ（ｘ）＋ヨーイングＸ軸誤差 …（５）
ｄｙ＝Ｘ軸方向のＹ軸真直度誤差Ｘ（ｙ）＋ヨーイングＹ軸誤差 …（６）
となる。このことは逆に、接触球２３３をＸ軸方向に正
確に真直移動させた場合、Ｘ軸センサ２５１、Ｙ軸セン
サ２５２の出力には、ｄｘとｄｙの誤差出力を生じるこ
とを示している。That is, the X-axis direction error dx that occurs at this time
And Y-axis direction error dy are as follows: dx = instruction error X (x) in X-axis direction + yawing X-axis error (5) dy = Y-axis straightness error in X-axis direction X (y) + yawing Y-axis error (6) On the contrary, this indicates that when the contact ball 233 is accurately moved straight in the X-axis direction, an error output of dx and dy occurs in the outputs of the X-axis sensor 251 and the Y-axis sensor 252.
【００３９】以上の説明では、ローリングとピッチング
とヨーイングによって生じる誤差を個別に説明したが、
実際にはこれらの誤差は同時に発生するので、倣いプロ
ーブ２３０のＸ軸センサ２５１、Ｙ軸センサ２５２、Ｚ
軸センサ２５３に含まれる誤差ｄｘ、ｄｙ、ｄｚには各
誤差成分が一緒に含まれている。すなわち、
ｄｘ＝Ｘ軸方向の指示誤差Ｘ（ｘ）＋ピッチングＸ軸誤差＋ヨーイングＸ軸誤差
…（７）
ｄｙ＝Ｘ軸方向のＹ軸真直度誤差Ｘ（ｙ）＋ローリングＹ軸誤差＋ヨーイングＹ
軸誤差
…（８）
ｄｚ＝Ｘ軸方向のＺ軸真直度誤差Ｘ（ｚ）＋ピッチングＺ軸誤差＋ローリングＺ
軸誤差
…（９）
となる。In the above description, the errors caused by rolling, pitching and yawing have been individually described.
Actually, these errors occur at the same time, so the X-axis sensor 251, the Y-axis sensor 252, the Z-axis sensor 252 of the scanning probe 230,
The errors dx, dy, and dz included in the axis sensor 253 include respective error components. That is, dx = instruction error X (x) in the X-axis direction + pitching X-axis error + yawing X-axis error (7) dy = Y-axis straightness error X (y) + rolling Y-axis error + yawing in the X-axis direction Y-axis error (8) dz = Z-axis straightness error X (z) in the X-axis direction + pitching Z-axis error + rolling Z-axis error (9).
【００４０】そこで、倣いプローブ２３０のＸ軸測定範
囲の全域に渡って、この誤差ｄｘ、ｄｙ、ｄｚを収集す
る。ここで、例えばピッチングの角度が決まれば、ピッ
チングＸ軸誤差とピッチングＺ軸誤差が一義的に決まる
ことは言うまでもない。従って、変数としては、Ｘ軸方
向の指示誤差Ｘ（ｘ）、Ｘ軸方向のＹ軸真直度誤差Ｘ
（ｙ）、Ｘ軸方向のＺ軸真直度誤差Ｘ（ｚ）、ピッチン
グ角度、ローリング角度、ヨーイング角度の６つがある
が、式が３つしかないので、このままでは解を求めるこ
とはできない。この解法としては、例えば線形多重回帰
問題として、ＱＲ分解等を利用した最小自乗法を用い
る。Ｙ軸変位、Ｚ軸変位に対する誤差についても同様に
求めて、各誤差要素を求める（Ｓ４０、Ｓ５０）。Therefore, the errors dx, dy, and dz are collected over the entire X-axis measurement range of the scanning probe 230. Here, it goes without saying that, for example, if the pitching angle is determined, the pitching X-axis error and the pitching Z-axis error are uniquely determined. Therefore, as the variables, the instruction error X (x) in the X-axis direction and the Y-axis straightness error X in the X-axis direction are used.
(Y), the Z-axis straightness error X (z) in the X-axis direction, the pitching angle, the rolling angle, and the yawing angle, but there are only three formulas, so the solution cannot be obtained as it is. As the solution method, for example, as the linear multiple regression problem, the least square method using QR decomposition or the like is used. The error with respect to the Y-axis displacement and the Z-axis displacement is similarly obtained, and each error element is obtained (S40, S50).
【００４１】次に、各軸の直交誤差を求める（Ｓ６
０）。図９は倣いプローブ２３０のセンサのＰＸ軸とＰ
Ｙ軸の直交誤差を求める方法を模式的に示したものであ
る。ここで、図中のＸ、Ｙは校正測定装置２１０のＸ軸
スケール２４４とＹ軸スケール２４５の軸方向を示し、
両者間の直交誤差は許容範囲内に補正されている。Ｐ
Ｘ、ＰＹは倣いプローブ２３０のＸ軸センサとＹ軸セン
サの軸方向を示しており、それぞれ、ＸとＹに対してθ
ｘ、θｙの角度誤差を持っている。まず、校正測定装置
２１０を駆動して接触球２３３をＰ１点へ位置決めし、
その時のＸ軸センサとＹ軸センサの出力を記憶する。次
に接触球２３３をＰ２点へ位置決めし、その時のＸ軸セ
ンサとＹ軸センサの出力を記憶する。ここで、Ｐ１点か
らＰ２点までの長さは、正確にＬとなるようにＰ１点と
Ｐ２点を選定する。この時、ＰＸ軸上でのＰ１点からＰ
２点までの計数値をＡ、ＰＹ軸上でのＰ１点からＰ２点
までの計数値をＢとする。Next, the orthogonal error of each axis is obtained (S6
0). FIG. 9 shows the PX axis and P of the sensor of the scanning probe 230.
6 schematically shows a method of obtaining a Y-axis orthogonal error. Here, X and Y in the figure indicate the axial directions of the X-axis scale 244 and the Y-axis scale 245 of the calibration measuring device 210,
The orthogonal error between the two is corrected within the allowable range. P
X and PY indicate the axial directions of the X-axis sensor and the Y-axis sensor of the scanning probe 230, and θ with respect to X and Y, respectively.
It has an angle error of x and θy. First, the calibration measuring device 210 is driven to position the contact ball 233 at the point P1,
The outputs of the X-axis sensor and the Y-axis sensor at that time are stored. Next, the contact ball 233 is positioned at the point P2, and the outputs of the X-axis sensor and the Y-axis sensor at that time are stored. Here, the points P1 and P2 are selected so that the length from the point P1 to the point P2 is exactly L. At this time, from point P1 on the PX axis to P
It is assumed that the count value up to 2 points is A, and the count value from P1 point to P2 point on the PY axis is B.
【００４２】次に、校正測定装置２１０を駆動して接触
球２３３をＰ３点へ位置決めし、その時のＸ軸センサと
Ｙ軸センサの出力を記憶する。次に接触球２３３をＰ４
点へ位置決めし、その時のＸ軸センサとＹ軸センサの出
力を記憶する。ここで、Ｐ３点からＰ４点までの長さ
は、正確にＬとなるようにＰ３点とＰ４点を選定する。
この時、ＰＸ軸上でのＰ３点からＰ４点までの計数値を
Ｃ、ＰＹ軸上でのＰ３点からＰ４点までの計数値をＤと
する。この結果から、次の式を解いてθｘとθｙを得
る。
Ｌ２＝Ａ２・cos２θｘ＋Ｂ２・cos２θｙ …（１０）
Ｌ２＝Ｃ２・cos２θｘ＋Ｄ２・cos２θｙ …（１１）
これによって、Ｘ軸センサとＹ軸センサの直交誤差を求
めることが出来るが、同様にしてＹ軸センサとＺ軸セン
サの直交誤差およびＸ軸センサとＺ軸センサの直交誤差
を求める。Next, the calibration measuring device 210 is driven to position the contact ball 233 at the point P3, and the outputs of the X-axis sensor and the Y-axis sensor at that time are stored. Next, set the contact ball 233 to P4.
Position to a point and store the outputs of the X-axis sensor and the Y-axis sensor at that time. Here, P3 and P4 are selected so that the length from P3 to P4 is exactly L.
At this time, the count value from P3 point to P4 point on the PX axis is C, and the count value from P3 point to P4 point on the PY axis is D. From this result, the following equation is solved to obtain θx and θy. By L 2 = A 2 · cos 2 θx + B 2 · cos 2 θy ... (10) L 2 = C 2 · cos 2 θx + D 2 · cos 2 θy ... (11) which, the quadrature error of the X-axis sensor and a Y-axis sensor Although it can be obtained, the orthogonal error between the Y-axis sensor and the Z-axis sensor and the orthogonal error between the X-axis sensor and the Z-axis sensor are similarly obtained.
【００４３】なお、前記指示誤差の算出時には、この直
交誤差の影響を加味しておらず、図５のＳ３０、Ｓ４
０、Ｓ５０で求めた各軸の指示誤差には、この直交誤差
成分が含まれている。そのため、指示誤差から直交誤差
を分離しておく。より具体的には、補正前指示誤差成分
から、前記直交誤差成分（例えばＸ軸の場合は、角度θ
ｘによる一次相関成分）を除外して、指示誤差と直交誤
差を分離する。When calculating the pointing error, the influence of the orthogonal error is not taken into consideration, and S30 and S4 in FIG.
0, the pointing error of each axis obtained in S50 includes this orthogonal error component. Therefore, the orthogonal error is separated from the pointing error. More specifically, from the pre-correction instruction error component to the orthogonal error component (for example, in the case of the X axis, the angle θ
The primary error component due to x) is excluded to separate the pointing error and the orthogonal error.
【００４４】以上の測定、計算処理によって各種の誤差
データを算出できたので、これらの誤差を容易に補正す
ることができるように、補正データ算出用の関数を求め
る（Ｓ７０）。これは、倣いプローブ２３０の測定範囲
全域に渡って誤差データを関数近似することで求めるこ
とが出来る。この結果、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸用の補正デー
タ算出関数はそれぞれ、Ｆｘ（ｘ、ｙ、ｚ）、Ｆｙ
（ｘ、ｙ、ｚ）、Ｆｚ（ｘ、ｙ、ｚ）となる。つまり、
一般的には、例えばＸ軸の補正データは、Ｘ軸のみなら
ず、Ｙ軸とＺ軸の変位位置の影響を受ける。Since various error data can be calculated by the above measurement and calculation processing, a function for calculating correction data is obtained so that these errors can be easily corrected (S70). This can be obtained by functionally approximating the error data over the entire measurement range of the scanning probe 230. As a result, the correction data calculation functions for the X axis, Y axis, and Z axis are Fx (x, y, z) and Fy, respectively.
(X, y, z) and Fz (x, y, z). That is,
Generally, for example, the X-axis correction data is affected not only by the X-axis but also by the displacement positions of the Y-axis and the Z-axis.
【００４５】この関数近似に当たって、必要に応じて指
示誤差のみを除外して関数近似を行っても良い。この場
合、指示誤差は指示誤差データ列として、別途処理を行
う目的で分離される。これらの結果（近似された関数デ
ータ、指示誤差データ列）は、被校正倣いプローブの補
正データとして出力する。すなわち、校正装置の表示装
置に表示、印字装置で印字、あるいは出力装置を経由し
て三次元測定機に直接記憶させて格納したり、あるいは
ＩＣメモリやフロッピー（登録商標）ディスク等の記憶
媒体に記憶させて、倣いプローブを使用する時点で三次
元測定機に補正データ（関数データ）を転送する。ま
た、倣いプローブ内に格納した不揮発性メモリなどに記
憶して、三次元測定機にプローブを装着した時点で、補
正データを倣いプローブから読み出すようにしても良
い。このようにすれば、補正データ自体の取り扱いの間
違いが生じにくく、倣いプローブのポータビリティが向
上して使い勝手がよくなる。In this function approximation, the function approximation may be performed by excluding only the pointing error, if necessary. In this case, the pointing error is separated as a pointing error data string for the purpose of performing separate processing. These results (approximate function data, instruction error data string) are output as correction data of the scanning probe to be calibrated. That is, it is displayed on the display device of the calibration device, printed by a printing device, or directly stored in a coordinate measuring machine via an output device and stored, or in a storage medium such as an IC memory or a floppy (registered trademark) disk. The data is stored and the correction data (function data) is transferred to the coordinate measuring machine when the scanning probe is used. Alternatively, the correction data may be stored in a non-volatile memory or the like stored in the scanning probe and the correction data may be read from the scanning probe when the probe is attached to the coordinate measuring machine. In this way, the correction data itself is not easily mishandled, the portability of the scanning probe is improved, and the usability is improved.
【００４６】次にプローブオフセットを求める（Ｓ８
０）。一般に倣いプローブは、被測定物の形状に応じた
各種の測定子が用いられる。従って、原理的には、倣い
プローブに応じた測定プログラム（パートプログラム）
が作成される必要がある。同一測定物であってもプロー
ブ毎に専用の測定プログラムを用意するということは実
務的には極めて煩雑となる。この煩雑さを解消して、測
定プログラムの共用化をはかるために、プローブオフセ
ットの考え方が用いられる。そのために三次元測定機は
通常、基準点を有し、この基準点から倣いプローブの測
定子の接触球の中心位置までのオフセット量を「プロー
ブオフセット」として保持しておき、使用されるプロー
ブが決定されると、該当のプローブオフセットが選択さ
れて、この基準点の位置にプローブオフセットが加算さ
れて、接触球の位置が算出される。Next, the probe offset is obtained (S8)
0). Generally, the scanning probe uses various types of measuring elements according to the shape of the object to be measured. Therefore, in principle, a measurement program (part program) corresponding to the scanning probe
Needs to be created. In practice, it is extremely complicated to prepare a dedicated measurement program for each probe even for the same measurement object. The concept of probe offset is used in order to eliminate this complexity and to share the measurement program. Therefore, the coordinate measuring machine usually has a reference point, and the offset amount from this reference point to the center position of the contact ball of the tracing probe probe is held as a "probe offset", and the probe used is When determined, the corresponding probe offset is selected, the probe offset is added to the position of this reference point, and the position of the contact sphere is calculated.
【００４７】三次元測定機の基準点は、Ｚ軸スピンドル
の下端中心位置に設けられることが多い。三次元測定機
は、機械原点の位置とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各スケールの
値から、この基準点位置を知ることが出来るので、前述
の通りプローブオフセットを加算すれば、接触球の中心
座標を現在位置座標として算出することができ、これに
よって各軸の駆動制御を行うことが出来る。プローブオ
フセットは、例えば図１４に示すような三次元測定機１
００に該当する倣いプローブ１１８を装着し、三次元測
定機のテーブルの一定位置に設置されている基準球１２
０を測定して、その中心座標を求める。このようにして
求められた基準球１２０の中心座標は、プローブオフセ
ット分だけ座標値がシフトするので、このシフト量をプ
ローブオフセットとすれば良い。このプローブオフセッ
トは前述の補正データと同様に保存される。これらによ
って補正データの算出を終了する（Ｓ９０）。The reference point of the coordinate measuring machine is often provided at the center position of the lower end of the Z-axis spindle. The coordinate measuring machine can know this reference point position from the position of the machine origin and the values of the X-axis, Y-axis, and Z-axis scales. The center coordinates can be calculated as the current position coordinates, and drive control of each axis can be performed by this. The probe offset is, for example, the coordinate measuring machine 1 as shown in FIG.
The reference sphere 12 mounted with a scanning probe 118 corresponding to 00 and installed at a fixed position on the table of the coordinate measuring machine.
0 is measured and the center coordinates thereof are obtained. Since the coordinate value of the center coordinate of the reference sphere 120 thus obtained shifts by the probe offset, this shift amount may be used as the probe offset. This probe offset is stored in the same manner as the correction data described above. With these, the calculation of the correction data is completed (S90).
【００４８】次に、これらの補正データ（関数データ）
を用いて倣いプローブ２３０の出力を補正する方法を図
１０のフローチャートによって説明する。補正データ
は、倣いプローブが三次元測定機に装着された段階で、
前もって誤差補正を行うデータ処理装置等に前記いずれ
かの方法によって格納しておき、Ｓ１００によって補正
処理を開始する。まず、倣いプローブ２３０のセンサ出
力を入力する（Ｓ１１０）。倣いプローブ２３０から出
力されたＸ軸センサ２５１、Ｙ軸センサ２５２、Ｚ軸セ
ンサ２５３の出力は、図２に示したカウンタ（Ｘ軸Ｐカ
ウンタ、Ｙ軸Ｐカウンタ、Ｚ軸Ｐカウンタ）に類似のＰ
カウンタによって計数されので、測長センサの値として
は、このＰカウンタの内容を入力することになる。ま
た、倣いプローブが温度センサを内蔵している場合は、
温度センサ出力も入力する。Next, these correction data (function data)
A method of correcting the output of the scanning probe 230 by using will be described with reference to the flowchart of FIG. The correction data is obtained when the scanning probe is attached to the coordinate measuring machine.
The data is previously stored in a data processing device or the like that performs error correction by any of the above methods, and the correction process is started in S100. First, the sensor output of the scanning probe 230 is input (S110). The outputs of the X-axis sensor 251, the Y-axis sensor 252, and the Z-axis sensor 253 output from the scanning probe 230 are similar to the counters (X-axis P counter, Y-axis P counter, Z-axis P counter) shown in FIG. P
Since it is counted by the counter, the content of this P counter is input as the value of the length measuring sensor. If the scanning probe has a built-in temperature sensor,
Also input the temperature sensor output.
【００４９】次に、比例誤差補正の要否をチェックする
（Ｓ１２０）。比例誤差補正とは、測長センサの出力に
対して比例係数的に補正を行うもので、ここでは温度補
正と指示誤差の多点補正を行う。通常、測長センサ（Ｘ
軸センサ、Ｙ軸センサ、Ｚ軸センサ）は一定の線膨張係
数を有し、温度によってセンサのスケール自体が伸縮す
る。そこで、前述の温度センサによって、測長センサの
温度を測定することによってスケールの伸縮を補正す
る。また、指示誤差の多点補正は、倣いプローブの測長
センサの指示誤差を近似関数の形で与えて補正を行うの
に代えて、複数位置での指示誤差データを基にして補正
を行うもので、より高精度な補正が行える。この場合
は、図５のＳ７０では、指示誤差の関数化を行わず、指
示誤差データ列を生成しておく。指示誤差データ列は倣
いプローブの測定範囲の全領域に渡って、一定距離毎の
誤差データをデータ列としたものである。Then, it is checked whether proportional error correction is necessary (S120). Proportional error correction is to correct the output of the length measurement sensor in a proportional coefficient. Here, temperature correction and multipoint correction of instruction error are performed. Normally, the length measuring sensor (X
(Axis sensor, Y-axis sensor, Z-axis sensor) has a constant linear expansion coefficient, and the scale of the sensor itself expands and contracts depending on the temperature. Therefore, the expansion and contraction of the scale is corrected by measuring the temperature of the length measuring sensor by the above-mentioned temperature sensor. In addition, in the multipoint correction of the pointing error, instead of giving the pointing error of the length measuring sensor of the scanning probe in the form of an approximate function to perform the correction, the pointing error is corrected based on the pointing error data at a plurality of positions. Therefore, more accurate correction can be performed. In this case, in S70 of FIG. 5, the instruction error data string is generated without converting the instruction error into a function. The instruction error data string is a data string of error data for each constant distance over the entire area of the scanning probe measurement range.
【００５０】これらの比例誤差補正が必要ない場合は、
Ｓ１５０へ処理を移行する。比例誤差補正を行う場合
は、まず比例誤差を算出する（Ｓ１３０）。この場合の
温度誤差算出は具体的には次のように行う。倣いプロー
ブの測長センサの線膨張係数をβ、温度センサの出力を
摂氏Ｔｃ度とする。温度誤差は、通常、標準温度として
摂氏２０度が用いられることから、この摂氏２０度に対
する温度の差Ｔｗ＝Ｔｃ−２０を求め、これに線膨張係
数βを乗算して求める。すなわち、一例として倣いプロ
ーブのＸ軸測長センサの出力をＸとした場合、温度誤差
Ｘｔは次のように求める。
Ｘｔ＝Ｘ・β・（２０−Ｔｃ） …（１２）
Ｙ軸とＺ軸も同様に求める。When these proportional error corrections are not necessary,
The processing moves to S150. When performing the proportional error correction, first, the proportional error is calculated (S130). Specifically, the temperature error calculation in this case is performed as follows. The linear expansion coefficient of the length measurement sensor of the scanning probe is β, and the output of the temperature sensor is Tc degrees Celsius. Since the temperature error is usually 20 degrees Celsius as the standard temperature, the temperature difference Tw = Tc-20 with respect to this 20 degrees Celsius is obtained, and this is multiplied by the linear expansion coefficient β. That is, as an example, when the output of the X-axis length measurement sensor of the scanning probe is X, the temperature error Xt is calculated as follows. Xt = X.beta..multidot. (20-Tc) (12) Y axis and Z axis are similarly obtained.
【００５１】倣いプローブでは、各軸のスライド機構が
近接して配置されているので、通常、温度センサは代表
的な１ヶ所のみで測定すれば良いが、必要に応じて各軸
毎に温度センサを個別に配置し、各軸毎に異なる温度を
用いて温度誤差算出を行っても良い。また、倣いプロー
ブの各軸の測長センサの線膨張係数が異なる場合は、軸
毎の固有の線膨張計数を用いて、軸毎に温度誤差を求め
ても良い。倣いプローブの測長センサの指示精度の補正
のための誤差算出は次のように行う。In the scanning probe, since the slide mechanism of each axis is arranged close to each other, it is usually necessary to measure the temperature sensor at only one typical place, but if necessary, the temperature sensor for each axis may be measured. May be individually arranged, and the temperature error may be calculated using different temperatures for each axis. When the linear expansion coefficient of the length measuring sensor for each axis of the scanning probe is different, the temperature error may be obtained for each axis by using the specific linear expansion coefficient for each axis. The error calculation for correcting the pointing accuracy of the length measuring sensor of the scanning probe is performed as follows.
【００５２】図１１は誤差データ列の様子を示したもの
で、この例では、Ｘ軸の全測長範囲に渡って、Ｘ１から
Ｘ５の５点の誤差データ列から構成されている。それぞ
れの誤差値は、Ｅ１、Ｅ２、、、Ｅ５となっている。
今、Ｘ軸センサ出力がＸｎで、Ｘ１を超え、かつＸ２以
下である場合に、その誤差値Ｅｎは次のようにして算出
する。
Ｅｎ＝Ｅ１・Ｘｎ・（Ｅ２−Ｅ１）／（Ｘ２−Ｘ１）…（１３）
つまり、多点補正は複数箇所の離散誤差データから、求
める位置での誤差値を内挿によって求める。Ｙ軸とＺ軸
も同様に求める。なお、指示誤差が指示誤差データ列で
与えられず、近似関数データの形で与えられる場合は、
以下に述べるＳ１６０において指示誤差を関数誤差とし
て算出する。FIG. 11 shows a state of the error data string. In this example, the error data string is composed of five points X1 to X5 over the entire length measuring range of the X axis. The respective error values are E1, E2, ..., E5.
When the output of the X-axis sensor is Xn, exceeds X1, and is less than or equal to X2, the error value En is calculated as follows. En = E1 * Xn * (E2-E1) / (X2-X1) (13) That is, in the multipoint correction, the error value at the desired position is obtained by interpolation from the discrete error data at a plurality of points. The Y-axis and the Z-axis are similarly obtained. If the indication error is not given in the indication error data string but is given in the form of approximate function data,
In S160 described below, the instruction error is calculated as a function error.
【００５３】これらの比例誤差を求めた後、比例誤差を
補正する（Ｓ１４０）。すなわち、同様にＸ軸の場合
は、温度誤差Ｘｔと指示誤差Ｅｎを測長センサの出力Ｘ
に加算して比例誤差補正結果Ｘｃを得る。Ｙ軸とＺ軸も
同様に求める。
Ｘｃ＝Ｘ＋Ｘｔ＋Ｅｎ …（１４）
次に、関数誤差補正要否をチェックする（Ｓ１５０）。
ここで求める関数誤差には、回転誤差、真直度誤差、直
交誤差があり、これらの誤差補正が不要な場合はＳ１８
０へ移行して補正処理を終了する。After obtaining these proportional errors, the proportional errors are corrected (S140). That is, similarly, in the case of the X axis, the temperature error Xt and the instruction error En are calculated as the output X of the length measuring sensor.
To obtain a proportional error correction result Xc. The Y-axis and the Z-axis are similarly obtained. Xc = X + Xt + En (14) Next, it is checked whether function error correction is necessary (S150).
The function error obtained here includes a rotation error, a straightness error, and an orthogonal error. If these error corrections are unnecessary, S18 is performed.
The process shifts to 0 and the correction process ends.
【００５４】関数誤差補正が必要な場合は、まず、関数
誤差を算出する（Ｓ１６０）。関数Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚは
既に図５のＳ７０で与えられているので、これを用いて
例えばＸ軸の関数誤差Ｘｆを次のように求める。Ｙ軸と
Ｚ軸も同様に求める。
Ｘｆ＝Ｆｘ（Ｘｃ、Ｙｃ、Ｚｃ） …（１５）
その後、Ｘ軸の関数誤差補正結果Ｘｐを次のように求め
て、倣いプローブのＸ軸測長センサの補正結果を得る。
Ｙ軸とＺ軸も同様に求める。
Ｘｐ＝Ｘｃ＋Ｘｆ …（１６）
以上の処理によって補正処理を終了する（Ｓ１８０）。
実際にこの倣いプローブを使用して求める最終座標値
は、これらの結果を用いて、さらに以下の計算処理によ
って算出する。If the function error correction is necessary, first, the function error is calculated (S160). Since the functions Fx, Fy, and Fz have already been given in S70 of FIG. 5, the function error Xf of the X axis, for example, is obtained using this as follows. The Y-axis and the Z-axis are similarly obtained. Xf = Fx (Xc, Yc, Zc) (15) After that, the X-axis function error correction result Xp is obtained as follows, and the correction result of the X-axis length measuring sensor of the scanning probe is obtained.
The Y-axis and the Z-axis are similarly obtained. Xp = Xc + Xf (16) With the above processing, the correction processing ends (S180).
The final coordinate value actually obtained by using this scanning probe is calculated by the following calculation processing using these results.
【００５５】三次元測定機の駆動機構の変位を測定する
リニヤスケールの値（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）は前述の通
り、基準点（通常はＺ軸スピンドルの下端中心位置）位
置を示しているので、これにプローブオフセット（Ｘ軸
オフセットＳｘ、Ｙ軸オフセットＳｙ、Ｚ軸オフセット
Ｓｚ）を加算し、さらに倣いプローブの測定子の変位位
置を加算して、最終的に測定子の接触球の中心座標値Ｘ
ｏ、Ｙｏ、Ｚｏを求める。
Ｘｏ＝Ｘｓ＋Ｓｘ＋Ｘｐ …（１７）
Ｙｏ＝Ｙｓ＋Ｓｙ＋Ｙｐ …（１８）
Ｚｏ＝Ｚｓ＋Ｓｚ＋Ｚｐ …（１９）
被測定物の測定にあたっては、三次元測定機の各軸の駆
動機構によって倣いプローブを移動させ、被測定物の表
面をトレースし、順次、接触球の中心座標値を求めるこ
とによって、被測定物の寸法や形状等を求めることが出
来る。The linear scale values (Xs, Ys, Zs) for measuring the displacement of the drive mechanism of the coordinate measuring machine indicate the position of the reference point (usually the center position of the lower end of the Z-axis spindle) as described above. , The probe offset (X-axis offset Sx, Y-axis offset Sy, Z-axis offset Sz) is added to this, and further the displacement position of the tracing probe probe is added, and finally the center coordinate of the contact ball of the probe is added. Value X
Find o, Yo, Zo. Xo = Xs + Sx + Xp ... (17) Yo = Ys + Sy + Yp ... (18) Zo = Zs + Sz + Zp. By tracing the surface and sequentially obtaining the center coordinate value of the contact sphere, the size and shape of the object to be measured can be obtained.
【００５６】次に図１２は、非接触倣いプローブ２９０
を校正するときの校正装置２００の構成を示す。図１と
相違する点は、倣いプローブ２９０が非接触測定を行う
点と連結体５００がスピンドル２１７のみに固定される
点のみで、その他の構成は図１と同一である。非接触倣
いプローブ２９０としては、例えば画像光学系を含む焦
点検出機能付撮像プローブなどがあり、非接触で測定対
象の倣い測定が可能である。この非接触倣いプローブ２
９０の本体２９１はプローブ支持体２２０に着脱可能に
固定される。Next, FIG. 12 shows a non-contact scanning probe 290.
The structure of the calibration apparatus 200 when calibrating is shown. 1 is different from FIG. 1 only in that the scanning probe 290 performs non-contact measurement and in that the coupling body 500 is fixed only to the spindle 217, and other configurations are the same as in FIG. As the non-contact scanning probe 290, for example, there is an imaging probe with a focus detection function including an image optical system and the like, and non-contact scanning measurement of an object to be measured is possible. This non-contact copying probe 2
The main body 291 of 90 is detachably fixed to the probe support 220.
【００５７】連結体５００は図１３に示すように、スピ
ンドル２１７にのみ固定され、十字ヘアーラインなどの
測定目標５３０を備えている。非接触倣いプローブ２９
０はこの測定目標５３０を倣い測定し、測長センサの座
標値（Ｘ軸センサ、Ｙ軸センサ、Ｚ軸センサの値）を出
力する。例えば、非接触倣いプローブ２９０が焦点検出
機能付二次元ＣＣＤ撮像プローブの場合には、焦点検出
結果がＺ軸センサの出力となり、二次元ＣＣＤで検出さ
れた測定目標５３０の測定位置（十字ヘアーラインの交
差位置）がＸ軸センサ、Ｙ軸センサの出力となる。As shown in FIG. 13, the coupling body 500 is fixed only to the spindle 217 and has a measurement target 530 such as a cross hairline. Non-contact copying probe 29
0 scans and measures this measurement target 530, and outputs the coordinate value of the length measuring sensor (the value of the X-axis sensor, the Y-axis sensor, the Z-axis sensor). For example, when the non-contact scanning probe 290 is a two-dimensional CCD imaging probe with a focus detection function, the focus detection result becomes the output of the Z-axis sensor, and the measurement position of the measurement target 530 detected by the two-dimensional CCD (cross hairline The intersection position) is the output of the X-axis sensor and the Y-axis sensor.
【００５８】この場合、図５と同様な校正を行えば、二
次元ＣＣＤの個別センサーの配列のよたりや画像光学系
の収差（真直度誤差、回転誤差）、二次元ＣＣＤの個別
センサーの配列ピッチの誤差（指示誤差）、二次元ＣＣ
Ｄの個別センサーの直交誤差（直交誤差）、焦点検出機
能の誤差（真直度誤差、回転誤差、指示誤差）などを校
正することが出来るので、その結果を用いて、図１０の
手順によって誤差補正を行うことが出来ることは言うま
でもない。In this case, if the same calibration as in FIG. 5 is performed, the alignment of the individual sensors of the two-dimensional CCD, the aberration (straightness error, rotation error) of the image optical system, the alignment of the individual sensors of the two-dimensional CCD, etc. Pitch error (indication error), two-dimensional CC
Since it is possible to calibrate the orthogonal error (orthogonal error) of the D individual sensor, the error of the focus detection function (straightness error, rotation error, indication error), etc., error correction is performed by the procedure of FIG. 10 using the result. It goes without saying that you can do
【００５９】以上、本発明について好適な実施形態を挙
げて説明したが、本発明は、この実施形態に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更が
可能である。たとえば、図１の実施形態では、被校正倣
いプローブ２３０の本体２３１をプローブ支持体２２０
に着脱自在に固定したが、プローブ支持体２２０に代え
てほぼ同一形状の基準体２２１を備え、スピンドル２１
７に被校正倣いプローブ２３０の本体２３１を着脱自在
に固定し、その測定子２３２と基準体２２１を連結体３
００で結合しても良い。要するに被校正倣いプローブの
測定子を正確に相対真直運動させることが出来ればいず
れでも良い。Although the present invention has been described above with reference to the preferred embodiment, the present invention is not limited to this embodiment, and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the embodiment of FIG. 1, the main body 231 of the scanning probe to be calibrated 230 is attached to the probe support 220.
The probe support 220 is replaced with a reference body 221 having substantially the same shape.
7, the main body 231 of the scanning probe to be calibrated 230 is detachably fixed, and the measuring element 232 and the reference body 221 thereof are connected to the connecting body 3
You may combine with 00. In short, any method may be used as long as the probe of the scanning probe to be calibrated can be accurately moved in a relative straight line.
【００６０】また、図１２の実施形態においては、プロ
ーブ支持体２２０に非接触倣いプローブ２９０の本体２
９０を着脱可能に固定したが、プローブ支持体に代えて
ほぼ同一形状の基準体２２１を備え、スピンドル２１７
に被校正非接触倣いプローブ２９０の本体２９１を着脱
可能に固定し、連結体５００を基準体２２０に固定して
被校正非接触倣いプローブ２９０で測定目標５３０を倣
い測定するようにしても良い。要するに被校正非接触倣
いプローブと連結体５００を正確に相対真直運動させる
ことが出来ればいずれでも良い。さらに、三次元倣いプ
ローブに限って説明したが、輪郭形状測定に用いられる
二次元倣いプローブであっても良い。Further, in the embodiment shown in FIG. 12, the main body 2 of the non-contact copying probe 290 is attached to the probe support 220.
90 is detachably fixed, but a reference body 221 having substantially the same shape is provided instead of the probe support body, and the spindle 217
Alternatively, the body 291 of the non-contact scanning probe to be calibrated 290 may be detachably fixed, the coupling body 500 may be fixed to the reference body 220, and the non-contact scanning probe 290 to be calibrated may be used to scan the measurement target 530. In short, any one may be used as long as the non-contact scanning probe to be calibrated and the coupling body 500 can be accurately moved in relative straight line. Further, the description has been given only to the three-dimensional scanning probe, but it may be a two-dimensional scanning probe used for contour shape measurement.
【００６１】また、倣いプローブに温度センサを備える
形態の説明を行ったが、この温度センサは倣いプローブ
の近傍に設けても良いし、さらに恒温室中に校正装置が
設置される場合は、その恒温室温度を用いても良い。あ
るいは、校正精度面の要求がそれほど厳しくなく、温度
センサを設けない倣いプローブの場合は、温度誤差の校
正を省略しても良い。また、実際の校正のための測定
は、手動操作によって各軸測定点へ位置決めするほか、
プログラムによって校正測定装置が自動位置決めを行っ
て自動測定されるものであっても良い。Further, although the form in which the scanning probe is provided with the temperature sensor has been described, this temperature sensor may be provided in the vicinity of the scanning probe, or when the calibration device is installed in the temperature-controlled room. A constant temperature may be used. Alternatively, in the case of a scanning probe in which the temperature accuracy is not so strict and a temperature sensor is not provided, the temperature error calibration may be omitted. In addition, for the actual measurement for calibration, in addition to positioning to each axis measurement point by manual operation,
The calibration measuring device may perform automatic positioning by a program to perform automatic measurement.
【００６２】[0062]
【発明の効果】以上述べたように、校正測定装置と被校
正倣いプローブの出力座標を比較することによって、被
校正倣いプローブの幾何学的偏差を収集し、その誤差を
算出して補正データを求めることができるので、倣いプ
ローブの誤差補正が容易になる。As described above, by comparing the output coordinates of the calibration measuring device and the scanning probe to be calibrated, the geometrical deviations of the scanning probe to be calibrated are collected, and the error is calculated to obtain the correction data. Since it can be obtained, error correction of the scanning probe becomes easy.
【図１】本発明に係る実施形態の校正装置における校正
測定装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a calibration measurement device in a calibration device according to an embodiment of the present invention.
【図２】同校正装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the calibration device.
【図３】同校正装置における連結体を示す図である。FIG. 3 is a view showing a connected body in the calibration device.
【図４】同校正装置における他の連結体を示す図であ
る。FIG. 4 is a view showing another connection body in the calibration device.
【図５】倣いプローブの校正方法を示すフローチャート
である。FIG. 5 is a flowchart showing a method for calibrating the scanning probe.
【図６】倣いプローブの回転誤差を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a rotation error of the scanning probe.
【図７】倣いプローブの回転誤差を示す他の模式図であ
る。FIG. 7 is another schematic diagram showing a rotation error of the scanning probe.
【図８】倣いプローブの回転誤差を示す他の模式図であ
る。FIG. 8 is another schematic diagram showing a rotation error of the scanning probe.
【図９】倣いプローブの直交誤差を求める説明図であ
る。FIG. 9 is an explanatory diagram for obtaining an orthogonal error of a scanning probe.
【図１０】倣いプローブの誤差補正方法を示すフローチ
ャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a method for correcting an error in a scanning probe.
【図１１】指示誤差の補正方法を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a method of correcting an instruction error.
【図１２】本発明に係る他の実施形態の校正装置におけ
る校正測定装置の構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a calibration measurement device in a calibration device according to another embodiment of the present invention.
【図１３】同校正装置における連結体を示す図である。FIG. 13 is a view showing a connected body in the calibration device.
【図１４】三次元測定機におけるプローブの使用状態を
示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a usage state of a probe in a coordinate measuring machine.
【図１５】倣いプローブの構成例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of a scanning probe.
【図１６】倣いプローブの案内機構の回転誤差を示す模
式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing a rotation error of the guide mechanism of the scanning probe.
２００ 校正装置 ２１０ 校正測定装置 ２２０ プローブ支持体 ２３０、２９０ 被校正倣いプローブ ２６０ 駆動装置 ２７０ 計算機 ３００、４００、５００ 連結体 200 Calibration device 210 Calibration measuring device 220 probe support 230,290 Calibration probe 260 drive 270 calculator 300, 400, 500 connected body
Claims (14)
を測定する倣いプローブを校正する校正装置において、
前記校正装置は、前記倣いプローブを着脱自在に固定す
るプローブ支持体と、スライダとガイドからなる案内機
構と、前記ガイドと前記スライダの相対移動を検出して
座標信号を出力するスケールと、前記測定子と前記スラ
イダを結合する連結体とを備え、前記座標信号を基にし
て前記倣いプローブを校正することを特徴とする倣いプ
ローブの校正装置。1. A calibration device for calibrating a scanning probe for contacting a measuring element to measure the surface texture of an object to be measured,
The calibration device includes a probe support that removably fixes the scanning probe, a guide mechanism including a slider and a guide, a scale that detects relative movement between the guide and the slider, and outputs a coordinate signal, and the measurement. A calibration device for a scanning probe, comprising: a slave and a connector for connecting the slider, and calibrating the scanning probe based on the coordinate signal.
を測定する倣いプローブを校正する校正装置において、
前記校正装置は、基準体と、前記倣いプローブを着脱自
在に固定するスライダとガイドからなる案内機構と、前
記ガイドと前記スライダの相対移動を検出して座標信号
を出力するスケールと、前記測定子と前記基準体を結合
する連結体とを備え、前記座標信号を基にして前記倣い
プローブを校正することを特徴とする倣いプローブの校
正装置。2. A calibration device for calibrating a scanning probe for contacting a measuring element to measure the surface texture of an object to be measured,
The calibration device includes a reference body, a guide mechanism including a slider and a guide that removably fixes the scanning probe, a scale that detects relative movement between the guide and the slider, and outputs a coordinate signal, and the probe. A calibrating device for a scanning probe, comprising: a coupling body for coupling the reference body; and calibrating the scanning probe based on the coordinate signal.
定子連結部材と、前記スライダに固定されるスライダ連
結部材を備え、前記測定子連結部材と前記スライダ連結
部材は回転方向にのみ自由度を有するように連結されて
いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の倣
いプローブの校正装置。3. The connecting body includes a measuring element connecting member fixed to the measuring element and a slider connecting member fixed to the slider, and the measuring element connecting member and the slider connecting member are free only in a rotational direction. The scanning probe calibration apparatus according to claim 1 or 2, wherein the calibration probes are connected so as to have a degree.
部材はワイヤーによって相互に牽引されていることを特
徴とする請求項３に記載の倣いプローブの校正装置。4. The scanning probe calibration device according to claim 3, wherein the tracing stylus connecting member and the slider connecting member are mutually pulled by a wire.
部材は球面軸受けによって相互に連結されていることを
特徴とする請求項３に記載の倣いプローブの校正装置。5. The scanning probe calibrating apparatus according to claim 3, wherein the tracing stylus connecting member and the slider connecting member are connected to each other by a spherical bearing.
倣いプローブを校正する校正装置において、前記校正装
置は、前記倣いプローブを着脱自在に固定するプローブ
支持体と、前記倣いプローブが測定対象とする基準点を
設けたスライダとガイドからなる案内機構と、前記ガイ
ドと前記スライダの相対移動を検出して座標信号を出力
するスケールとを備え、前記座標信号を基にして前記倣
いプローブを校正することを特徴とする倣いプローブの
校正装置。6. A calibration device for calibrating a scanning probe for measuring the surface texture of an object to be measured in a non-contact manner, wherein the calibration device measures a probe support for removably fixing the scanning probe and the scanning probe. A guide mechanism including a slider having a reference point of interest and a guide, and a scale that detects a relative movement of the guide and the slider and outputs a coordinate signal, based on the coordinate signal, the scanning probe Calibrating device for scanning probe, characterized by calibrating.
倣いプローブを校正する校正装置において、前記校正装
置は、前記倣いプローブが測定対象とする基準点を設け
た基準体と、前記倣いプローブを着脱自在に固定するス
ライダとガイドからなる案内機構と、前記ガイドと前記
スライダの相対移動を検出して座標信号を出力するスケ
ールとを備え、前記座標信号を基にして前記倣いプロー
ブを校正することを特徴とする倣いプローブの校正装
置。7. A calibration device for calibrating a scanning probe that measures the surface texture of an object to be measured in a non-contact manner, wherein the calibration device includes a reference body provided with a reference point to be measured by the scanning probe, and the scanning device. A guide mechanism including a slider and a guide that detachably fixes the probe, and a scale that detects a relative movement of the guide and the slider and outputs a coordinate signal, and calibrates the scanning probe based on the coordinate signal. An apparatus for calibrating a scanning probe, characterized by:
向で測定する倣いプローブの校正方法において、前記倣
いプローブを校正装置へ設置すると共に、この校正装置
へ校正条件を入力する準備ステップと、前記倣いプロー
ブの測定可能範囲において、測定出力を得る校正測定ス
テップと、前記測定出力から指示誤差データと真直度誤
差データと直交誤差データとを分離する誤差分離ステッ
プと、前記誤差分離ステップで得た誤差データを基にし
て、関数近似によって補正データ算出関数を求める関数
近似ステップと、前記関数近似ステップで得た結果を出
力する出力ステップとを備えたことを特徴とする倣いプ
ローブの校正方法。8. A method of calibrating a scanning probe for measuring the surface texture of an object to be measured in at least two axis directions, wherein the scanning probe is installed in a calibration device, and a preparatory step of inputting calibration conditions to this calibration device, In the measurable range of the scanning probe, the calibration measurement step for obtaining a measurement output, the error separation step for separating the instruction error data, the straightness error data, and the orthogonal error data from the measurement output, and the error separation step are obtained. A method of calibrating a scanning probe, comprising: a function approximation step of obtaining a correction data calculation function by function approximation based on error data; and an output step of outputting a result obtained in the function approximation step.
データを分離することを特徴とする請求項８に記載の倣
いプローブの校正方法。9. The method of calibrating a scanning probe according to claim 8, wherein the error separating step further separates rotation error data.
指示誤差データは前記関数近似の対象から除外すると共
に指示誤差データ列を求めることを特徴とする請求項８
又は請求項９に記載の倣いプローブの校正方法。10. The step of approximating the function, wherein the instruction error data is excluded from the target of the function approximation, and an instruction error data string is obtained.
Alternatively, the method for calibrating the scanning probe according to claim 9.
方向で測定する倣いプローブの補正方法において、前記
倣いプローブのセンサ出力を入力する入力ステップと、
比例誤差補正を行う必要がある場合に、前記センサ出力
に対して比例関係にある誤差を算出して補正する比例誤
差補正ステップと、関数誤差補正を行う必要がある場合
に、前記センサ出力に対して関数関係にある誤差を算出
して補正する関数誤差補正ステップとを備えたことを特
徴とする倣いプローブの校正方法。11. A method of correcting a scanning probe for measuring the surface texture of an object to be measured in at least two axial directions, the input step of inputting a sensor output of the scanning probe,
When it is necessary to perform proportional error correction, a proportional error correction step of calculating and correcting an error that is proportional to the sensor output, and a function error correction when it is necessary to perform function error correction And a function error correction step for correcting and calculating an error having a functional relationship with the scanning probe.
前記倣いプローブの指示誤差データ列を基にして前記セ
ンサ出力値から内挿によって前記センサ出力の指示誤差
を補正することを特徴とする請求項１１に記載の倣いプ
ローブの校正方法。12. In the proportional error correction step,
12. The method of calibrating a scanning probe according to claim 11, further comprising: interpolating an instruction error of the sensor output from the sensor output value based on an instruction error data string of the scanning probe.
前記センサ出力の温度誤差を補正することを特徴とする
請求項１１又は請求項１２に記載の倣いプローブの校正
方法。13. In the proportional error correction step,
The method for calibrating a scanning probe according to claim 11 or 12, wherein a temperature error of the sensor output is corrected.
前記センサ出力の真直度誤差と直交誤差と回転誤差を補
正することを特徴とする請求項１１乃至請求項１３に記
載の倣いプローブの校正方法。14. In the function error correction step,
14. The method of calibrating a scanning probe according to claim 11, wherein straightness error, orthogonal error and rotation error of the sensor output are corrected.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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