JP2003202219A - Surface property profile measuring method and program - Google Patents

Surface property profile measuring method and program

Info

Publication number
JP2003202219A
JP2003202219A JP2002000620A JP2002000620A JP2003202219A JP 2003202219 A JP2003202219 A JP 2003202219A JP 2002000620 A JP2002000620 A JP 2002000620A JP 2002000620 A JP2002000620 A JP 2002000620A JP 2003202219 A JP2003202219 A JP 2003202219A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanning
measurement
measured
measuring
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002000620A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3961293B2 (en
Inventor
Takashi Noda
孝 野田
Kazumi Mizukami
一己 水上
Shinichiro Aoyanagi
信一郎 青柳
Kozo Sugita
耕造 杉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP2002000620A priority Critical patent/JP3961293B2/en
Publication of JP2003202219A publication Critical patent/JP2003202219A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3961293B2 publication Critical patent/JP3961293B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-speed profile measuring method with a profile probe for measuring the surface property of an object. <P>SOLUTION: The invention provides a step S40 for calculating the measurement offset to the measurement reference position of the profile probe with respect to the surface property of the object when measuring the object, a step S50 for inputting the surface contour data that represents the object's surface contour, a step S70 for calculating the profile measuring orbit just spaced by the offset outwards in the approximated normal direction of the object's surface contour for the surface contour data, and a step S80 for the orbit profile measurement of the object by making the profile probe moved relatively along the profile measuring orbit. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、倣いプローブによ
る被測定物の粗さ、うねり、輪郭、真円度などの表面性
状の倣い測定方法およびプログラムに関し、特に、被測
定物の表面輪郭に沿って倣いプローブを相対移動させて
測定を行う表面性状倣い測定方法およびプログラムに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and program for measuring a surface texture such as roughness, waviness, contour, and roundness of a measured object by a scanning probe, and more particularly, along a surface contour of the measured object. The present invention relates to a surface texture copying measuring method and program for performing measurement by relatively moving a copying probe.

【0002】[0002]

【背景技術】被測定物の表面性状を測定する測定機とし
ては、粗さ測定機、輪郭形状測定機、真円度測定機、三
次元測定機などが知られている。これらの測定機による
測定では、接触式あるいは非接触式の測定センサを基準
ガイドに沿って移動させ、定盤上に載置された被測定物
と測定センサの位置関係から被測定物の表面性状を測定
している。例えば、特願2001-177278号に開示された粗
さ測定機では、接触式の検出子をX軸ガイドに沿って駆
動し、被測定物の表面の凹凸による検出子の先端の微小
な上下変位(Z軸変位)出力と、検出子のX軸方向の変
位を検出するX軸検出器出力とから、被測定物の粗さ、
うねり、あるいは輪郭形状を測定可能としている。この
場合の検出子はX軸ガイドに沿って駆動され、被測定物
の凹凸(Z軸変位)に応じて出力を行うので、接触式の
1軸倣いプローブとして機能し、測定結果はX軸とZ軸
の二次元の倣い測定データとして得られる。この倣い測
定は、検出子をガイドによって駆動するので、ガイド倣
い測定である。
BACKGROUND ART As a measuring machine for measuring the surface texture of an object to be measured, a roughness measuring machine, a contour measuring machine, a roundness measuring machine, a three-dimensional measuring machine and the like are known. When measuring with these measuring machines, the contact or non-contact type measurement sensor is moved along the reference guide, and the surface texture of the measurement object is determined from the positional relationship between the measurement object and the measurement sensor placed on the surface plate. Is being measured. For example, in the roughness measuring machine disclosed in Japanese Patent Application No. 2001-177278, a contact type detector is driven along an X-axis guide to cause a slight vertical displacement of the tip of the detector due to the unevenness of the surface of the object to be measured. From the (Z-axis displacement) output and the X-axis detector output for detecting the displacement of the detector in the X-axis direction, the roughness of the object to be measured,
It is possible to measure waviness or contour shape. Since the detector in this case is driven along the X-axis guide and outputs according to the unevenness (Z-axis displacement) of the object to be measured, it functions as a contact-type 1-axis scanning probe, and the measurement result is It is obtained as two-dimensional scanning measurement data of the Z axis. This scanning measurement is a guided scanning measurement because the detector is driven by the guide.

【0003】また、他の例として、図5は、倣いプロー
ブ118を三次元測定機100のZ軸スピンドル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Y軸ス
ケール245(図6参照)によって検出される。
As another example, FIG. 5 shows the scanning probe 118 as a Z-axis spindle 117 of the coordinate measuring machine 100.
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 the Y-axis scale 245 (see FIG. 6).

【0004】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X軸スケール244(図6参照)によ
って検出される。コラム116には、Z軸スピンドル1
17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。Z軸スピンドル117の移動現在位
置はZ軸スケール246(図6参照)によって検出され
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 the X-axis scale 244 (see FIG. 6). The column 116 has a Z-axis spindle 1
17 is provided so as to be driven in the Z-axis direction along the column 116. The current movement position of the Z-axis spindle 117 is detected by the Z-axis scale 246 (see FIG. 6).

【0005】Z軸スピンドル117の下端には、一例と
して、接触式の測定子(接触球)121を備えた倣いプ
ローブ118が装着されている。この倣いプローブ11
8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244、Y軸スケール245、Z軸スケー
ル246には例えば光学式のリニヤスケールなどが使用
される。図6のブロック図に示すように、倣いプローブ
118にはX軸センサ251、Y軸センサ252、Z軸
センサ253が内蔵されており、測定子121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。
At the lower end of the Z-axis spindle 117, as an example, a scanning probe 118 equipped with a contact type probe (contact ball) 121 is mounted. This scanning probe 11
8 measures the object to be measured placed on the surface plate 112.
For the X-axis scale 244, the Y-axis scale 245, and the Z-axis scale 246, for example, an optical linear scale or the like is used. As shown in the block diagram of FIG. 6, the scanning probe 118 has an X-axis sensor 251, a Y-axis sensor 252, and a Z-axis sensor 253 built therein.
The amount of displacement is output according to the displacement in the Y-axis and Z-axis directions.

【0006】駆動装置260には、X軸駆動機構105
を駆動するX軸駆動回路261、Y軸駆動機構115を
駆動するY軸駆動回路262、Z軸駆動機構125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、三次元測定機100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
118の測定子121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 105.
An X-axis drive circuit 261, a Y-axis drive circuit 262 that drives the Y-axis drive mechanism 115, a Z-axis drive circuit 263 that drives the Z-axis drive mechanism 125, and an X-axis counter 264 that counts the output 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, each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the coordinate measuring machine 100 can be positioned at an arbitrary position at an arbitrary speed according to a command from the calculator 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 121 of the scanning probe 118. .

【0007】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、三次元測定機1
00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
の校正処理全般および倣い測定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。尚、プログラムや各種データは入力装
置を用いて記憶装置へ格納することができる他、出力装
置を用いて外部出力できる。計算機270と駆動装置2
60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。
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 device. The coordinate measuring machine 1 that is equipped with a device and uses a program stored in a storage device.
00 error correction, scanning probe data collection, error calculation, error display, error function, correction data output, and other calibration processing and scanning measurement processing are controlled automatically or as required. Semi-automatic control or manual control. The program and various data can be stored in the storage device using the input device, and can be externally output using the output device. Calculator 270 and drive unit 2
Information exchange with 60 is normally performed by wire communication using a transmission control procedure such as IEEE 488, but wireless communication or optical communication may be used as necessary.

【0008】ここで用いられる倣いプローブ118の例
としては、特開平5-256640号公報に示されたプローブが
ある(図7参照)。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スライダとYスライダとZ
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スライダ、
ZスライダとYスライダ、YスライダとXスライダの各
々の相対変位を検出するZセンサ、Yセンサ、X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。
An example of the scanning probe 118 used here is a probe disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-256640 (see FIG. 7). This probe includes an X slider, a Y slider, and a Z slider, which are movable in directions orthogonal to the base.
A stylus is supported via a slider, and pressurized air is sent to the sliding portion between the base and the three sliders to form an air bearing, thereby forming a guide mechanism with extremely little friction. There is. Also, this base and Z slider,
Three sensors, a Z sensor, a Y sensor, and an X sensor, which detect the relative displacements of the Z slider and the Y slider and the Y slider and the X slider, respectively, are provided, and the three-dimensional displacement of the stylus is performed by these three sensors. It is possible to find the quantity.

【0009】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24の先端の測定子(接触球)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、測定子は
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つのセンサの変位出力と、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
求めることが出来、これによって直交3軸(X軸、Y
軸、Z軸)による、三次元倣い測定データが得られる。
なお、測定子が被測定物に接触していない場合の倣いプ
ローブのXスライダ、Yスライダ、Z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。
For these sensors, for example, an absolute optical linear scale is used. Therefore, with the probe (contact ball) at the tip of the stylus 24 of this scanning probe kept in contact with the surface of the measured object, the scanning probe is moved relative to the measured object in the surface direction of the measured object. Then, since the tracing stylus is displaced along the contour shape of the surface of the object to be measured, the contour shape data of the object to be measured can be continuously collected. In this case, the contour shape data can be obtained by synthesizing the displacement 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, thereby obtaining the orthogonality. 3 axes (X axis, Y
Axis, Z axis) to obtain three-dimensional scanning measurement data.
The normal stop position (return position) of the X slider, Y slider, and Z slider of the scanning probe when the probe is not in contact with the object to be measured is the origin position of each absolute sensor.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】これらの測定機による
被測定物の測定は次のように行う。まず、粗さ測定機な
どによるガイド倣い測定の場合は、被測定物の測定開始
点と測定終了点を決定し、その測定範囲において、被測
定物表面の凹凸が検出子の測定範囲を超えないように、
被測定物の姿勢調整を行った上で、検出子を被測定物表
面に接触させ、X軸ガイドにそって検出子を駆動して測
定を行う。このように、検出子はX軸ガイドに沿って駆
動されるので、被測定物の表面方向がX軸ガイドのガイ
ド方向と一致している必要がある。検出子の測定範囲が
狭い場合は、より厳密にこの姿勢調整を行う必要があ
り、測定能率を低下させるという問題点があった。
The measurement of the object to be measured by these measuring machines is performed as follows. First, in the case of guide scanning measurement using a roughness measuring machine or the like, determine the measurement start point and measurement end point of the DUT, and within that measurement range, the unevenness of the DUT surface does not exceed the measurement range of the detector. like,
After adjusting the posture of the object to be measured, the detector is brought into contact with the surface of the object to be measured, and the detector is driven along the X-axis guide to perform the measurement. As described above, since the detector is driven along the X-axis guide, the surface direction of the object to be measured needs to match the guide direction of the X-axis guide. If the measuring range of the detector is narrow, it is necessary to adjust the posture more strictly, and there is a problem that the measuring efficiency is reduced.

【0011】また、三次元測定機の場合は、特開平3-84
408号公報に開示されるように、ワークの測定基準線に
対するプローブの方向が一定になるように各軸を同時制
御しつつ倣い測定を行う方法の他、特開昭63-131016号
公報や特開昭63-131017号公報あるいは特開平8-178646
号公報に開示されるような、倣いプローブの測定子の被
測定物への押込み量(例えばX、Y、Z軸センサの変位
出力合成量)が略一定となるように、常時倣いプローブ
と被測定物の相対位置関係を制御して倣い測定を行う方
法がある。ところが、これらの倣い測定方法(いわゆる
自律倣い測定方法)は、輪郭形状未知の被測定物の表面
性状の測定が可能であるという利点を有する反面、倣い
プローブの姿勢や測定子の押込み量を被測定物との位置
関係において常に把握・判断しながら一定制御して被測
定物の表面輪郭を探索しながら測定する必要があること
から、測定速度を高速化できず、測定能率の向上が難し
いという問題点があった。
Further, in the case of a three-dimensional measuring machine, Japanese Patent Laid-Open No. 3-84
As disclosed in Japanese Patent No. 408, in addition to a method of performing scanning measurement while simultaneously controlling each axis so that the direction of the probe with respect to the measurement reference line of the work is constant, there is a method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-131016 or JP-A-63-131017 or JP-A-8-178646
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. JP-A No. 2003-242, the constant amount of the scanning probe and that of the scanning probe are kept constant so that the pushing amount of the tracing probe to the measured object (for example, the displacement output combined amount of the X-, Y-, and Z-axis sensors) becomes substantially constant. There is a method of performing scanning measurement by controlling the relative positional relationship of the measurement object. However, while these scanning measurement methods (so-called autonomous scanning measurement methods) have the advantage of being able to measure the surface texture of an object whose contour shape is unknown, on the other hand, the posture of the scanning probe and the amount of pushing of the probe are not measured. It is difficult to improve the measurement efficiency because the measurement speed cannot be increased because it is necessary to perform constant control while constantly grasping and judging the positional relationship with the measurement object and searching for the surface contour of the measurement object. There was a problem.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記問題を解決するため
に、本発明の表面性状倣い測定方法は、倣いプローブに
よって被測定物の表面性状を測定する表面性状倣い測定
方法において、前記被測定物を測定する際の、前記被測
定物の表面輪郭に対する前記倣いプローブの測定基準位
置への測定オフセットを算出するステップと、前記被測
定物の表面輪郭を示す表面輪郭データを入力するステッ
プと、前記表面輪郭データに対して、前記被測定物の表
面輪郭の略法線方向の外側へ前記測定オフセットだけ離
隔した倣い測定軌道を算出するステップと、前記倣い測
定軌道に沿って前記倣いプローブを相対移動させて前記
被測定物を軌道倣い測定するステップと、を備えたこと
を特徴とする。
In order to solve the above problems, a surface texture scanning measuring method according to the present invention is a surface texture scanning measuring method for measuring a surface texture of a workpiece by a scanning probe. When measuring, the step of calculating the measurement offset to the measurement reference position of the scanning probe for the surface contour of the object to be measured, the step of inputting surface contour data indicating the surface contour of the object to be measured, With respect to the surface contour data, a step of calculating a scanning measurement trajectory separated by the measurement offset to the outside in a direction substantially normal to the surface contour of the object to be measured, and a relative movement of the scanning probe along the scanning measurement trajectory. And a step of measuring the object to be measured by following a trajectory.

【0013】さらに、本発明は、上述した表面性状倣い
測定方法において、前記被測定物を測定する際の前記倣
いプローブの変位出力の適正限界を設定するステップを
さらに備え、前記測定ステップにおいて、前記倣いプロ
ーブの変位出力が前記適性限界を超えた際に、前記倣い
プローブの変位出力によって前記表面輪郭を探索しなが
ら測定する自律倣い測定を行うことが好ましい。また、
本発明は、上述した表面性状倣い測定方法において、前
記測定ステップにおいて前記自律倣い測定を行う際、前
記測定基準位置の前記測定軌道からの離隔距離が所定値
以内である場合、前記自律倣い測定に代えて前記軌道倣
い測定を行うことが好ましい。また、本発明は、上述し
た表面性状倣い測定方法において、前記被測定物を測定
する際の前記倣いプローブの変位出力の適正限界を設定
するステップをさらに備え、前記測定ステップにおい
て、前記倣いプローブの変位出力が前記適性限界を超え
た際に、前記倣いプローブの変位出力が前記適性限界内
となるように、前記測定オフセットを修正することによ
って前記倣い測定軌道を修正することが好ましい。
Further, the present invention further comprises a step of setting an appropriate limit of displacement output of the scanning probe when measuring the object to be measured in the above-mentioned surface texture scanning measuring method, wherein in the measuring step, When the displacement output of the scanning probe exceeds the aptitude limit, it is preferable to perform an autonomous scanning measurement in which the displacement output of the scanning probe measures the surface contour. Also,
The present invention, in the surface texture scanning measuring method described above, when performing the autonomous scanning measurement in the measuring step, if the separation distance from the measurement trajectory of the measurement reference position is within a predetermined value, in the autonomous scanning measurement. Instead, it is preferable to perform the trajectory tracking measurement. Further, the present invention, in the above-described surface texture scanning measuring method, further comprises a step of setting an appropriate limit of displacement output of the scanning probe when measuring the object to be measured, in the measuring step, the scanning probe It is preferable to correct the scanning measurement trajectory by correcting the measurement offset so that the displacement output of the scanning probe is within the appropriate limit when the displacement output exceeds the appropriate limit.

【0014】さらに、本発明は、上述した表面性状倣い
測定方法において、前記表面輪郭データは、前記被測定
物の設計データであることが好ましい。また、本発明
は、上述した表面性状倣い測定方法において、前記表面
輪郭データは、前記被測定物の基準マスターを測定した
測定データであることが好ましい。また、本発明による
表面性状倣い測定方法をコンピュータに実行させる表面
性状倣い測定プログラムとすることが好ましい。このよ
うにすれば、例えば、安価な汎用のコンピュータを用い
て、そのコンピュータに本プログラムを実行させること
が容易になり、本発明の利用促進を大幅に図ることがで
きる。
Further, according to the present invention, in the above-mentioned surface texture scanning measuring method, it is preferable that the surface contour data is design data of the object to be measured. Further, in the present invention, in the above-mentioned surface texture scanning measuring method, it is preferable that the surface contour data is measurement data obtained by measuring a reference master of the object to be measured. Further, it is preferable that the surface texture scanning measurement program according to the present invention is a surface texture scanning measurement program that causes a computer to execute the method. By doing so, for example, it becomes easy to use an inexpensive general-purpose computer to cause the computer to execute the program, and it is possible to greatly promote the use of the present invention.

【0015】[0015]

【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。また、以下の全ての実施形態で用いられる倣いプ
ローブ118は触針の先端に、被測定物Wと接触して測
定を行う球状の測定子(接触球)121を備えており、
図5に示す三次元測定機100のZ軸スピンドル117
の下端に取り付けられて用いられる。
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. Further, the scanning probe 118 used in all the following embodiments is provided with a spherical probe (contact ball) 121 at the tip of the stylus, which makes contact with the object to be measured W for measurement.
The Z-axis spindle 117 of the coordinate measuring machine 100 shown in FIG.
It is used by being attached to the lower end of the.

【0016】図1は、本発明の第1実施形態にかかる表
面性状倣い測定方法を示す。まず、S10で処理を開始
し、次にS20において、倣いプローブ118をZ軸ス
ピンドル117の下端へ取付け、被測定物Wを定盤11
2へ設置する。その後、S30において、倣いプローブ
118によって、定盤上に設置された半径既知の基準球
120の測定を行ない、倣いプローブ118の校正を行
う。具体的には、測定子121を基準球120に接触さ
せて、3箇所以上の測定を行って、基準球120の中心
座標を求め、その中心座標と基準球120の既知の半径
から、測定子121の半径rと測定子121が復帰位置
にある場合の中心座標(測定基準位置)を求めて、倣い
プローブ118の校正を行う。つまり、この倣いプロー
ブの校正処理によって、X、Y、Z軸カウンタ264、
265、266の値は、測定子121の中心座標(測定
基準位置)を示すように校正される。
FIG. 1 shows a surface texture scanning measuring method according to a first embodiment of the present invention. First, the processing is started in S10, and then, in S20, the scanning probe 118 is attached to the lower end of the Z-axis spindle 117, and the object to be measured W is placed on the surface plate 11.
Install in 2. After that, in S30, the scanning probe 118 measures the reference sphere 120 having a known radius installed on the surface plate, and the scanning probe 118 is calibrated. Specifically, the tracing stylus 121 is brought into contact with the reference sphere 120, the measurement is performed at three or more places, the center coordinates of the reference sphere 120 are obtained, and the stylus is calculated from the center coordinates and the known radius of the reference sphere 120. The radius r of 121 and the center coordinates (measurement reference position) when the tracing stylus 121 is at the return position are obtained, and the scanning probe 118 is calibrated. That is, by the calibration processing of the scanning probe, the X, Y, and Z axis counters 264,
The values of 265 and 266 are calibrated so as to indicate the center coordinates (measurement reference position) of the tracing stylus 121.

【0017】次に、S40で測定オフセットを算出す
る。この測定オフセットQは、測定子121の半径rと
測定子121の被測定物への押込み量Δrから、Q=r
−Δrとして求める。ここで、半径rはS30で求めた
ように個別の倣いプローブ118によって決まる固有の
値であり、押込み量Δrは測定子121を適正量だけ被
測定物Wに押込んだ状態での、倣いプローブの各軸の変
位出力(X、Y、Z軸Pカウンタの出力)の原点位置か
らのずれ量の合成値を示す。つまり測定オフセットQ
は、倣い測定時における測定子121の中心位置(測定
基準位置)から被測定物Wの表面輪郭までの距離を示
す。これは、測定子121の見かけ上の半径を示す。
Next, in S40, the measurement offset is calculated. This measurement offset Q is Q = r from the radius r of the tracing stylus 121 and the pushing amount Δr of the tracing stylus 121 to the object to be measured.
-Calculate as Δr. Here, the radius r is a unique value determined by the individual scanning probe 118 as determined in S30, and the pushing amount Δr is the scanning probe when the probe 121 is pushed into the measured object W by an appropriate amount. 5 shows a combined value of displacement amounts of the displacement outputs (outputs of the X-, Y-, and Z-axis P counters) of the respective axes from the origin position. That is, the measurement offset Q
Indicates the distance from the center position (measurement reference position) of the probe 121 during the scanning measurement to the surface contour of the object W to be measured. This indicates the apparent radius of the tracing stylus 121.

【0018】次に、S50において、被測定物Wの表面
輪郭データを入力する。この表面輪郭データは、被測定
物Wを設計した際の設計データ(例えばCADデータ)
や、被測定物の基準マスターを測定した測定データを計
算機270の入力装置(例えば磁気テープ入力装置)か
ら入力したり、あるいはキーボードなどの入力装置を用
いて入力する。ここで、被測定物Wは通常、機械加工さ
れたワークであるため、表面輪郭形状に対して加工公差
が設定されているが、基準マスターとは、例えばこの公
差の中央値となるように仕上げられたワークを言う。
Next, in S50, the surface contour data of the object to be measured W is input. This surface contour data is design data (for example, CAD data) when the object W to be measured is designed.
Alternatively, the measurement data obtained by measuring the reference master of the object to be measured is input from an input device (for example, a magnetic tape input device) of the computer 270, or is input using an input device such as a keyboard. Here, since the workpiece W is usually a machined workpiece, a machining tolerance is set for the surface contour shape. The reference master is, for example, finished to have a median value of this tolerance. Say the work done.

【0019】その後、S60によって被測定物Wの特徴
部分を測定して被測定物Wが定盤112上へ設置された
位置と姿勢を求めて被測定物座標系を設定する。その
後、表面輪郭データの座標系が被測定物座標系に一致す
るように照合校正を行う。より具体的には、X、Y、Z
軸カウンタ264、265、266の値が、表面輪郭デ
ータの座標系において測定子121が復帰位置にある場
合の測定子121の中心座標(測定基準位置)を示すよ
うに照合校正される。ここで、被測定物Wの特徴部分と
しては、穴中心位置、平面の座標値、球面の中心位置な
どが用いられるが、一般的には被測定物Wを設計した際
の設計上の基準点を用いることが好ましい。
Then, in S60, the characteristic portion of the object to be measured W is measured, the position and orientation of the object to be measured W installed on the surface plate 112 are obtained, and the object coordinate system is set. After that, collation calibration is performed so that the coordinate system of the surface contour data matches the coordinate system of the object to be measured. More specifically, X, Y, Z
The values of the axis counters 264, 265, 266 are collated and calibrated so as to indicate the center coordinates (measurement reference position) of the tracing stylus 121 when the tracing stylus 121 is at the return position in the coordinate system of the surface contour data. Here, a hole center position, a plane coordinate value, a spherical center position, or the like is used as the characteristic portion of the object to be measured W. Generally, a design reference point when the object to be measured W is designed. Is preferably used.

【0020】次に、S70において、被測定物の表面輪
郭の略法線方向の外側へ前記測定オフセットだけ離隔し
た表面輪郭データに対する倣い測定軌道Mを算出する。
例えば、半径Rの球状の被測定物Wの倣い測定箇所Tを
測定する場合において、図4(a)、(b)に示すよう
に倣い測定箇所Tにおける法線方向の外側へ測定オフセ
ットQだけ離隔した倣い測定軌道Mを算出する。この例
では被測定物Wとして球の例を示したが、幾何形状とし
ては任意でよく、また複数の幾何形状の組み合わせであ
っても良い。
Next, in S70, a scanning measurement trajectory M for the surface contour data separated by the measurement offset to the outside of the surface contour of the object to be measured is calculated.
For example, when measuring a scanning measurement point T of a spherical object to be measured W having a radius R, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), only a measurement offset Q is applied to the outside of the scanning measurement point T in the normal direction. The separated scanning measurement trajectory M is calculated. In this example, a sphere is shown as the object to be measured W, but the geometric shape may be arbitrary, or a combination of a plurality of geometric shapes may be used.

【0021】その後、S80において、倣い測定プロー
ブ118の測定基準位置(X、Y、Z軸カウンタ26
4、265、266の値)が倣い測定軌道Mに沿うよう
に倣いプローブ118を移動させて被測定物Wの倣い測
定箇所Tの軌道倣い測定を行う。但し、この軌道倣い測
定において、測定子121の半径はr(>測定オフセッ
トQ)であるので、測定子121の中心が実際に倣い測
定軌道Mに沿って移動するわけではないが、このように
制御を行うことによって、倣いプローブ本体に対して測
定子121が押込まれ(変位し)、最適な押込み量Δr
が維持されたまま軌道倣い測定が行われる。
Then, in S80, the measurement reference position (X, Y, Z axis counter 26 of the scanning measurement probe 118).
The values of 4, 265, and 266 are moved along the scanning measurement trajectory M, and the scanning probe 118 is moved to perform the trajectory scanning measurement of the scanning measurement point T of the object to be measured W. However, in this trajectory scanning measurement, since the radius of the tracing stylus 121 is r (> measurement offset Q), the center of the tracing stylus 121 does not actually move along the tracing measurement trajectory M, but By performing the control, the tracing stylus 121 is pushed (displaced) with respect to the scanning probe main body, and the optimum pushing amount Δr
Trajectory scanning measurement is performed while maintaining.

【0022】この測定において、例えば一定時間ごとに
X、Y、Z軸Pカウンタ267、268、269とX、
Y、Z軸カウンタ264、265、266の値をサンプ
リングして記憶・格納しておく。そして、サンプリング
終了後、X軸Pカウンタ267とX軸カウンタ264の
値、Y軸Pカウンタ268とY軸カウンタ265の値、
Z軸Pカウンタ269とZ軸カウンタ266の値を、そ
れぞれ合成することによって倣い測定箇所Tの倣い測定
値を得ることができる。この倣い測定値の座標系は、表
面輪郭データの座標系と一致しているので、両者を照合
して誤差を算出する。その後、S90において全ての測
定処理を終了する。
In this measurement, for example, X, Y, Z axis P counters 267, 268, 269 and X,
The values of the Y and Z axis counters 264, 265 and 266 are sampled and stored / stored. After the end of sampling, the values of the X-axis P counter 267 and the X-axis counter 264, the values of the Y-axis P counter 268 and the Y-axis counter 265,
By combining the values of the Z-axis P counter 269 and the Z-axis counter 266, the scanning measurement value of the scanning measurement point T can be obtained. Since the coordinate system of this scanning measurement value matches the coordinate system of the surface contour data, the two are collated to calculate the error. Then, in S90, all the measurement processes are completed.

【0023】この図1に示す第1の実施形態によれば、
次に示す効果がある。 (1)被測定物の表面輪郭データを元にして倣い測定軌
道を算出し、この倣い測定軌道に沿って倣いプローブ1
18を相対移動させて被測定物Wの軌道倣い測定を行う
ので、倣いプローブの変位出力によって表面輪郭を探索
しながら測定する場合の自律倣い測定速度(例えば20
mm/sec)に比べて、表面輪郭を探索する必要がな
くなるので、はるかに高速(例えば100mm/se
c)で測定が行え、測定能率が飛躍的に向上する。 (2)倣いプローブ118の測定子121の半径rと最
適押込み量Δrから測定オフセットQを算出し、この測
定オフセットQを用いて倣い測定軌道Mを算出するの
で、最適な倣い測定軌道が算出でき、倣い測定精度が向
上する。
According to the first embodiment shown in FIG. 1,
It has the following effects. (1) A scanning measurement trajectory is calculated based on the surface contour data of the object to be measured, and the scanning probe 1 is along the scanning measurement trajectory.
Since the trajectory scanning measurement of the object to be measured W is performed by moving 18 relatively, the autonomous scanning measurement speed (for example, 20 when measuring while scanning the surface contour by the displacement output of the scanning probe).
Since it is not necessary to search for the surface contour, it is much faster (eg, 100 mm / se) than that of (mm / sec).
The measurement can be performed in c), and the measurement efficiency is dramatically improved. (2) Since the measurement offset Q is calculated from the radius r of the tracing stylus 121 of the scanning probe 118 and the optimum pushing amount Δr, and the scanning measurement trajectory M is calculated using this measurement offset Q, the optimum scanning measurement trajectory can be calculated. , The accuracy of scanning measurement is improved.

【0024】(3)座標系照合を行って、被測定物座標
系が表面輪郭データの座標系と一致するように照合校正
を行うので、被測定物Wを定盤112へ設置する場合
に、位置条件や姿勢条件などの設置条件の制約を解消で
き、測定段取りの短縮化が可能となる。 (4)被測定物Wの表面輪郭データとして、設計データ
を用いることができるので、表面輪郭データの入力処理
が簡略化できて測定段取りが短縮化できるほか、表面輪
郭データの精度を向上できるので、倣い測定軌道Mの精
度向上、ひいては倣い測定精度が向上する。 (5)被測定物Wの表面輪郭データとして、マスター測
定データを用いることができるので、マスターとの誤差
照合が容易かつ正確になる。より具体的には、例えば合
せ金型などにおいて、雄型をマスターとして倣い測定
し、これを表面輪郭データとして用いれば、雌型の倣い
測定において、より精度の高い測定が可能となり、合せ
金型としての良否の判定が容易になる。
(3) Since the coordinate system is collated and the collation calibration is performed so that the coordinate system of the object to be measured coincides with the coordinate system of the surface contour data, when the object W to be measured is installed on the surface plate 112, Restrictions on installation conditions such as position conditions and posture conditions can be eliminated, and measurement setup can be shortened. (4) Since design data can be used as the surface contour data of the object to be measured W, the input processing of the surface contour data can be simplified, the measurement setup can be shortened, and the accuracy of the surface contour data can be improved. The accuracy of the scanning measurement track M is improved, and the scanning measurement accuracy is improved. (5) Since the master measurement data can be used as the surface contour data of the object to be measured W, the error collation with the master becomes easy and accurate. More specifically, for example, in a mating die, the male die is used as a master to perform scanning measurement, and if this is used as surface contour data, it is possible to perform more accurate measurement in the female die scanning measurement. It becomes easy to judge the quality.

【0025】つぎに図2において、本発明の第2実施形
態にかかる表面性状倣い測定方法を示す。S110から
S140までは、図1におけるS10からS40と同一
であるので、説明を省略する。S150では、倣い測定
における適性限界の設定を行う。この適正限界とは、倣
い測定において、測定子121が被測定物Wに押込ま
れ、倣いプローブ本体に対して測定子121が変位した
時の、X、Y、Z軸Pカウンタの個々の変位限界および
これら3軸の合成変位(X、Y、Z軸Pカウンタの個々
の変位の自乗加算値の平方根)の変位限界をいう。この
適性限界は、通常、最適な押込み量Δrに対して、Δr
+L及びΔr−Lのように両側(押込みが深くなる側の
限界と押込みが浅くなる場合の限界の両者)に設定する
が、Δr+Lあるいは、Δr−Lのように片側のみに設
定しても良い。
Next, FIG. 2 shows a surface texture scanning measuring method according to a second embodiment of the present invention. Since S110 to S140 are the same as S10 to S40 in FIG. 1, description thereof will be omitted. In S150, the suitability limit for scanning measurement is set. The appropriate limit is the individual displacement limit of the X, Y, and Z axis P counters when the tracing stylus 121 is pushed into the object to be measured W and the tracing stylus 121 is displaced with respect to the scanning probe body in the scanning measurement. And the displacement limit of the combined displacement of these three axes (the square root of the squared sum of the individual displacements of the X-, Y-, and Z-axis P counters). This aptitude limit is usually Δr
It is set on both sides (both the limit of deeper pushing and the limit of shallower pushing) like + L and Δr-L, but may be set on only one side like Δr + L or Δr-L. .

【0026】S160から180は図1におけるS50
からS70と同一であるので、説明を省略する。S19
0では、倣い測定プローブ118の測定基準位置(測定
子121の中心位置=X、Y、Z軸カウンタ264、2
65、266の値)が倣い測定軌道Mに沿うように倣い
プローブ118を移動させて被測定物Wの倣い測定箇所
Tの軌道倣い測定を開始する。その後、S200におい
て、倣いプローブ118のX、Y、Z軸Pカウンタの各
軸の変位出力値、あるいはそれらの合成値が、適正限界
を超過しているか否かがチェックされ、超過している場
合はS210へ、超過していない場合はS220へ処理
が分岐される。このS200での限界超過チェックは、
後述する自律倣い測定が行われた場合には、倣いプロー
ブ118の測定基準位置(X、Y、Z軸カウンタ26
4、265、266の値)が倣い測定軌道Mからずれて
いる量を計算し、そのずれ量が+Lあるいは−Lを超え
ているか否かによって、超過している場合はS210
へ、超過していない場合は倣い測定プローブ118の測
定子121の中心(測定基準位置)を倣い測定軌道Mへ
位置決めした後、S220へ処理が分岐される。
S160 to 180 are S50 in FIG.
To S70, the description thereof will be omitted. S19
0, the measurement reference position of the scanning measurement probe 118 (center position of the probe 121 = X, Y, Z axis counters 264, 2
(Values of 65 and 266) are moved along the scanning measurement trajectory M to start the trajectory scanning measurement of the scanning measurement point T of the workpiece W. Then, in S200, it is checked whether or not the displacement output value of each of the X, Y, and Z axis P counters of the scanning probe 118 or a combined value thereof exceeds an appropriate limit. To S210, and if not exceeded, to S220. The limit check in S200 is
When the autonomous scanning measurement described later is performed, the measurement reference position (X, Y, Z axis counter 26 of the scanning probe 118).
(Values of 4, 265, 266) are deviated from the scanning measurement trajectory M, and depending on whether or not the deviated amount exceeds + L or -L, if it exceeds, S210
If not, the center (measurement reference position) of the tracing stylus 121 of the scanning measurement probe 118 is positioned on the scanning measurement track M, and then the process branches to S220.

【0027】S210が実行された場合は、自律倣い測
定が行われる。この自律倣い測定が実行されると、倣い
プローブ118のX、Y、Z軸Pカウンタの各軸の変位
出力値、及びそれらの合成値が、最適な押込み量Δrに
なるように、X軸駆動回路261、Y軸駆動回路26
2、Z軸駆動回路263を制御して被測定物の表面輪郭
を探索しながら測定が行われるので、倣い測定軌道Mは
無視される。ここでの自律倣い測定は各種の公知の技術
を用いることができる。S220が実行された場合は、
図1のS80と同様に、倣い測定プローブ118の測定
基準位置(X、Y、Z軸カウンタ264、265、26
6の値)が倣い測定軌道Mに沿うように倣いプローブ1
18を移動させて被測定物Wの倣い測定箇所Tの軌道倣
い測定を行う。
When S210 is executed, autonomous scanning measurement is performed. When this autonomous scanning measurement is executed, the X-axis drive is performed so that the displacement output values of the X-, Y-, and Z-axis P counters of the scanning probe 118 and their combined values become the optimum pushing amount Δr. Circuit 261, Y-axis drive circuit 26
2. Since the measurement is performed while controlling the Z-axis drive circuit 263 to search the surface contour of the object to be measured, the scanning measurement trajectory M is ignored. Various known techniques can be used for the autonomous scanning measurement here. If S220 is executed,
Similar to S80 in FIG. 1, the measurement reference position (X, Y, Z axis counters 264, 265, 26 of the scanning measurement probe 118 is determined.
The scanning probe 1 so that the value of 6) follows the scanning measurement trajectory M.
18 is moved to perform the trajectory profile measurement of the profile measurement location T of the object to be measured W.

【0028】その後、S230において被測定物Wの倣
い測定箇所Tがすべて測定されたか否かがチェックされ
る。そして、測定が完了していない場合はS200へ処
理が分岐され、測定が完了している場合は、S240に
よって倣い測定終了処理が行われる。すなわち、S24
0ではX軸Pカウンタ267とX軸カウンタ264の
値、Y軸Pカウンタ268とY軸カウンタ265の値、
Z軸Pカウンタ269とZ軸カウンタ266の値、をそ
れぞれ合成することによって倣い測定箇所Tの倣い測定
値を得る。この倣い測定値の座標系は、表面輪郭データ
の座標系と一致しているので、両者を照合して誤差を算
出する。その後、S250において全ての測定処理を終
了する。
Then, in S230, it is checked whether or not all the scanning measurement points T of the object to be measured W have been measured. If the measurement is not completed, the process branches to S200, and if the measurement is completed, the scanning measurement end process is performed in S240. That is, S24
At 0, the values of the X-axis P counter 267 and the X-axis counter 264, the values of the Y-axis P counter 268 and the Y-axis counter 265,
By combining the values of the Z-axis P counter 269 and the Z-axis counter 266, respectively, the scanning measurement value of the scanning measurement point T is obtained. Since the coordinate system of this scanning measurement value matches the coordinate system of the surface contour data, the two are collated to calculate the error. Then, in S250, all the measurement processes are completed.

【0029】この図2に示す第2の実施形態によれば、
第1実施形態における(1)〜(5)の効果の他に次に
示す効果がある。 (6)倣い測定における測定子121の被測定物Wへの
押込み量について適性限界の設定を行い、この適性限界
判断の結果、押込みが深すぎる、あるいは浅すぎる場合
は、自律倣い測定に切替えることができるので、表面輪
郭データと被測定物Wの輪郭形状の一部が異なる場合で
あっても正確に倣い測定を行うことが出来る。 (7)一時的に自律倣い測定に切り替わった場合であっ
ても、倣いプローブ118の測定基準位置(X、Y、Z
軸カウンタ264、265、266の値)と倣い測定軌
道Mのずれ量を計算し、そのずれ量が所定値以内となっ
た場合は、自律倣い測定を解除し、倣い測定軌道M上で
の軌道倣い測定を行えるので、測定の高速性が犠牲とな
らない。
According to the second embodiment shown in FIG. 2,
In addition to the effects (1) to (5) in the first embodiment, there are the following effects. (6) An appropriateness limit is set for the amount of pushing of the probe 121 into the workpiece W in the scanning measurement, and if the result of the determination of the suitability limit is that the pushing is too deep or too shallow, switch to autonomous scanning measurement. Therefore, even if the surface contour data and a part of the contour shape of the object to be measured W are different, the scanning measurement can be accurately performed. (7) The measurement reference position (X, Y, Z) of the scanning probe 118 even when the autonomous scanning measurement is temporarily switched.
(The value of the axis counters 264, 265, 266) and the deviation amount between the scanning measurement trajectory M are calculated, and when the deviation amount is within a predetermined value, the autonomous scanning measurement is canceled and the trajectory on the scanning measurement trajectory M is calculated. Since scanning measurement can be performed, high speed measurement is not sacrificed.

【0030】つぎに図3において、本発明の第3実施形
態にかかる表面性状倣い測定方法を示す。この第3実施
形態と第2実施形態の相違点は、S400における限界
超過チェックの内容と、S410における倣い測定軌道
修正処理を行う点のみが相違し、その他は第2実施形態
と同一である。すなわち、S310からS390およ
び、S420からS450は、図2におけるS110か
らS190および、S220からS250に同一であ
る。S400における限界超過チェックは、倣いプロー
ブ118の各軸の変位出力値(X、Y、Z軸Pカウンタ
の各軸の出力値)、あるいはそれらの合成値が、適正限
界を超過しているか否かがチェックされ、超過している
場合はS410へ、超過していない場合はS420へ処
理が分岐される。
Next, FIG. 3 shows a surface texture scanning measuring method according to a third embodiment of the present invention. The difference between the third embodiment and the second embodiment is the same as the second embodiment except for the contents of the limit excess check in S400 and the scanning measurement trajectory correction processing in S410. That is, S310 to S390 and S420 to S450 are the same as S110 to S190 and S220 to S250 in FIG. The limit excess check in S400 is to check whether the displacement output value of each axis of the scanning probe 118 (the output value of each axis of the X, Y, and Z axis P counters) or their combined value exceeds the appropriate limit. Is checked, and if it exceeds, the process branches to S410, and if not, the process branches to S420.

【0031】S410が実行された場合は、倣い測定軌
道Mが修正される。S400でチェックされた測定子1
21の押込み量がΔr+Lを超えている場合(大きい場
合)は、押込みが深すぎることになるので、測定オフセ
ットQをLだけ大きくして、S380と同様に倣い測定
軌道Mを算出する。一方、S400でチェックされた測
定子121の押込み量がΔr−Lを超えている場合(小
さい場合)は、押込みが浅すぎることになるので、測定
オフセットQをLだけ小さくして、S380と同様に倣
い測定軌道Mを算出する。その後、倣いプローブ118
の測定子121の中心位置(測定基準位置)が修正され
た倣い測定軌道M上に位置するよう倣いプローブ118
を移動させた後、S420において軌道倣い測定を継続
する。
When S410 is executed, the scanning measurement trajectory M is corrected. Stylus 1 checked in S400
When the pushing amount of 21 exceeds Δr + L (when it is large), the pushing is too deep. Therefore, the measurement offset Q is increased by L and the scanning measurement trajectory M is calculated as in S380. On the other hand, when the pushing amount of the tracing stylus 121 checked in S400 exceeds Δr−L (when it is small), the pushing is too shallow. Therefore, the measurement offset Q is reduced by L and the same as in S380. Then, the measurement measurement trajectory M is calculated. After that, the scanning probe 118
The scanning probe 118 so that the center position (measurement reference position) of the tracing stylus 121 is positioned on the corrected scanning measurement trajectory M.
After moving, the trajectory tracing measurement is continued in S420.

【0032】この図3に示す第3の実施形態によれば、
前記実施形態における(1)〜(7)の効果の他に次に
示す効果がある。 (8)倣い測定における測定子121の被測定物Wへの
押込み量について適性限界の設定を行い、この適性限界
判断の結果、押込みが深すぎる、あるいは浅すぎる場合
は、測定オフセットQを修正し、倣い測定軌道Mを修正
して測定を続行できるので、表面輪郭データと被測定物
Wの輪郭形状の一部あるいは全部が異なる場合であって
も、測定の高速性を保ちつつ、正確に軌道倣い測定を行
うことが出来る。 (9)測定オフセットQの修正は何回でも行うことがで
きる他、正値に限らず負値となっても良いので、倣い測
定軌道Mの修正自由度が大きく、表面輪郭データと被測
定物Wの輪郭形状との差違が大きい場合であっても、測
定の高速性を保ちつつ、正確に軌道倣い測定を行うこと
が出来る。
According to the third embodiment shown in FIG. 3,
In addition to the effects (1) to (7) in the above embodiment, there are the following effects. (8) An appropriateness limit is set for the amount of indentation of the tracing stylus 121 into the object to be measured W in the scanning measurement, and if the indentation is too deep or too shallow as a result of the determination of the appropriateness, the measurement offset Q is corrected. Since the scanning measurement trajectory M can be corrected and the measurement can be continued, even if the surface contour data and the contour shape of the object W to be measured are partly or wholly different, the trajectory can be accurately measured while maintaining high-speed measurement. Copying measurement can be performed. (9) Since the measurement offset Q can be corrected any number of times, and it is not limited to a positive value and may be a negative value, the degree of freedom in correcting the scanning measurement trajectory M is large, and the surface contour data and the object to be measured can be corrected. Even if there is a large difference from the contour shape of W, it is possible to perform accurate trajectory tracking measurement while maintaining high-speed measurement.

【0033】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、各実施形態においては、接触式
のプローブに限って説明したが、CCDカメラやイメージ
センサあるいは静電容量式や電磁誘導式の非接触倣いプ
ローブでもよい。さらに距離計や粗さ測定機や真円度測
定機、輪郭形状測定機などに用いられる変位計を用いた
倣いプローブであっても良い。この場合、測定オフセッ
トQは、例えばCCDカメラやイメージセンサの焦点位置
あるいは変位計の測定基準位置に対してゼロとすること
ができる。
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, although the contact type probe has been described in each embodiment, a CCD camera, an image sensor, or a capacitance type or electromagnetic induction type non-contact copying probe may be used. Further, it may be a scanning probe using a displacement meter used in a range finder, a roughness measuring machine, a roundness measuring machine, a contour shape measuring machine, or the like. In this case, the measurement offset Q can be zero with respect to the focal position of the CCD camera or the image sensor or the measurement reference position of the displacement meter, for example.

【0034】さらに、倣い測定プローブの測定子は球状
でなくとも、算盤珠状、円盤状などでも良い。また、倣
いプローブ118の校正は基準球120を用いる場合に
限って説明したが、精密加工されたゲージブロックなど
を用いても良い。また、測定装置としては三次元測定機
を用いる場合に限って説明したが、その他の粗さ測定
機、輪郭形状測定機、真円度測定機、画像測定機などに
用いられる倣いプローブであっても、本発明による高精
度な表面性状倣い測定方法を実施することができる。
Furthermore, the tracing stylus of the scanning probe does not have to have a spherical shape, but may have an abacus or disc shape. Further, the calibration of the scanning probe 118 has been described only when the reference sphere 120 is used, but a precision processed gauge block or the like may be used. Further, as the measuring device, only the case of using a three-dimensional measuring machine has been described, but it is a scanning probe used for other roughness measuring machines, contour shape measuring machines, roundness measuring machines, image measuring machines, etc. Also, the highly accurate surface texture scanning measuring method according to the present invention can be implemented.

【0035】さらに、これらのプローブの校正方法をコ
ンピュータに実行させる校正プログラムとしてもよく、
この校正プログラムは、CD-ROMなどの可搬形の記憶メデ
ィアを用いて、各種のコンピュータで実行可能な形で格
納することができる。また、この校正プログラムは、機
械言語に翻訳されるコンパイル形式であっても、あるい
は中間言語に翻訳されるインタプリタ形式であっても良
い。
Further, a calibration program that causes a computer to execute these probe calibration methods,
This calibration program can be stored in a form executable by various computers using a portable storage medium such as a CD-ROM. Further, this proofreading program may be in a compiled form translated into a machine language or may be in an interpreted form translated into an intermediate language.

【0036】また、計算機270に前記校正プログラム
を実行させてプローブの校正装置を構成することが出来
る。すなわち、図1から図3のS30、S130、S3
20によって倣いプローブ校正手段を、S40、S14
0、S340によって測定オフセット算出手段、S5
0、S160、S360によって表面輪郭データ入力手
段、S60、S170、S370によって座標系照合手
段、S70、S180、S380によって倣い測定軌道
算出手段、S80、S220、S420によって倣い測
定手段、S150、S350によって適正限界設定手
段、S190、S390によって倣い測定開始手段、S
200、S400によって限界超過判定手段、S23
0、S430によって倣い測定終了判定手段、S24
0、S440によって倣い測定終了手段、S210によ
って自律倣い測定手段、S410によって倣い測定軌道
修正手段を構成することができる。
Further, it is possible to configure a probe calibration device by causing the computer 270 to execute the calibration program. That is, S30, S130, and S3 of FIGS.
The scanning probe calibration means by S20, S40, S14
0, measurement offset calculation means by S340, S5
0, S160, S360, surface contour data input means, S60, S170, S370, coordinate system collation means, S70, S180, S380, scanning measurement trajectory calculation means, S80, S220, S420, scanning measurement means, S150, S350. Limit setting means, S190, S390 for scanning measurement starting means, S
200, S400, limit exceedance determination means, S23
0, S430 for determining the end of scanning measurement, S24
0, S440 can constitute a scanning measurement ending means, S210 can constitute an autonomous scanning measurement means, and S410 can constitute a scanning measurement trajectory correction means.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、被
測定物の表面性状倣い測定を高精度かつ高速度で能率よ
く行うことができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently measure the surface texture of an object to be measured with high accuracy and high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る第1実施形態の表面性状倣い測定
方法を示すフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing a surface texture scanning measuring method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明に係る第2実施形態の表面性状倣い測定
方法を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a surface texture scanning method according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明に係る第3実施形態の表面性状倣い測定
方法を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a surface texture scanning measuring method according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明に係る表面性状倣い測定方法の説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a surface texture scanning measuring method according to the present invention.

【図5】本発明を実施する三次元測定機の斜視図であ
る。
FIG. 5 is a perspective view of a coordinate measuring machine embodying the present invention.

【図6】同三次元測定機システムのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of the coordinate measuring machine system.

【図7】倣いプローブの構造を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a scanning probe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 三次元測定機 118 プローブ 120 基準球 121 測定子 260 駆動装置 270 計算機 Q 測定オフセット T 倣い測定箇所 M 倣い測定軌道 100 CMM 118 probe 120 reference sphere 121 Stylus 260 drive 270 calculator Q measurement offset T Copy measurement point M Copy measurement trajectory

フロントページの続き (72)発明者 青柳 信一郎 栃木県宇都宮市下栗町2200番地 株式会社 ミツトヨ内 (72)発明者 杉田 耕造 栃木県宇都宮市下栗町2200番地 株式会社 ミツトヨ内 Fターム(参考) 2F069 AA04 AA54 AA56 AA57 AA66 EE07 EE23 FF01 GG01 GG12 GG14 GG52 GG62 GG72 HH01 HH30 JJ05 JJ25 LL02 Continued front page    (72) Inventor Shinichiro Aoyagi             2200 Shimoguricho, Utsunomiya City, Tochigi Prefecture             Within Mitutoyo (72) Inventor Kozo Sugita             2200 Shimoguricho, Utsunomiya City, Tochigi Prefecture             Within Mitutoyo F term (reference) 2F069 AA04 AA54 AA56 AA57 AA66                       EE07 EE23 FF01 GG01 GG12                       GG14 GG52 GG62 GG72 HH01                       HH30 JJ05 JJ25 LL02

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 倣いプローブによって被測定物の表面性
状を測定する表面性状倣い測定方法において、 前記被測定物を測定する際の、前記被測定物の表面輪郭
に対する前記倣いプローブの測定基準位置への測定オフ
セットを算出するステップと、 前記被測定物の表面輪郭を示す表面輪郭データを入力す
るステップと、 前記表面輪郭データに対して、前記被測定物の表面輪郭
の略法線方向の外側へ前記測定オフセットだけ離隔した
倣い測定軌道を算出するステップと、 前記倣い測定軌道に沿って前記倣いプローブを相対移動
させて前記被測定物を軌道倣い測定するステップと、 を備えたことを特徴とする表面性状倣い測定方法。
1. A surface texture profile measuring method for measuring a surface profile of an object to be measured by a profile probe, comprising: a measuring reference position of the profile probe to a surface contour of the object to be measured when measuring the object to be measured. The step of calculating the measurement offset of, the step of inputting the surface contour data indicating the surface contour of the object to be measured, with respect to the surface contour data, to the outside in the substantially normal direction of the surface contour of the object to be measured. A step of calculating a scanning measurement trajectory separated by the measurement offset, and a step of relatively moving the scanning probe along the scanning measurement trajectory to perform trajectory scanning measurement of the object to be measured. Surface texture scanning method.
【請求項2】 請求項1に記載の表面性状倣い測定方法
において、 前記被測定物を測定する際の前記倣いプローブの変位出
力の適正限界を設定するステップをさらに備え、 前記測定ステップにおいて、前記倣いプローブの変位出
力が前記適性限界を超えた際に、前記倣いプローブの変
位出力によって前記表面輪郭を探索しながら測定する自
律倣い測定を行うことを特徴とする表面性状倣い測定方
法。
2. The surface texture scanning measuring method according to claim 1, further comprising a step of setting an appropriate limit of displacement output of the scanning probe when measuring the object to be measured, wherein in the measuring step, A surface texture scanning measuring method characterized by performing an autonomous scanning measurement in which the displacement output of the scanning probe exceeds the aptitude limit and the measurement is performed while searching the surface contour by the displacement output of the scanning probe.
【請求項3】 請求項2に記載の表面性状倣い測定方法
において、 前記測定ステップにおいて前記自律倣い測定を行う際、
前記測定基準位置の前記測定軌道からの離隔距離が所定
値以内である場合、前記自律倣い測定に代えて前記軌道
倣い測定を行うことを特徴とする表面性状倣い測定方
法。
3. The surface texture scanning measuring method according to claim 2, wherein in the measuring step, the autonomous scanning measurement is performed.
A surface texture scanning measuring method, wherein when the distance from the measurement trajectory of the measurement reference position is within a predetermined value, the trajectory scanning measurement is performed instead of the autonomous scanning measurement.
【請求項4】 請求項1に記載の表面性状倣い測定方法
において、 前記被測定物を測定する際の前記倣いプローブの変位出
力の適正限界を設定するステップをさらに備え、 前記測定ステップにおいて、前記倣いプローブの変位出
力が前記適性限界を超えた際に、前記倣いプローブの変
位出力が前記適性限界内となるように、前記測定オフセ
ットを修正することによって前記倣い測定軌道を修正す
ることを特徴とする表面性状倣い測定方法。
4. The surface texture scanning measuring method according to claim 1, further comprising a step of setting an appropriate limit of a displacement output of the scanning probe when measuring the object to be measured, wherein in the measuring step, When the displacement output of the scanning probe exceeds the aptitude limit, the displacement output of the scanning probe is within the aptitude limit, so that the scanning measurement trajectory is corrected by correcting the measurement offset. Measuring method of surface texture.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
の表面性状倣い測定方法において、 前記表面輪郭データは、前記被測定物の設計データであ
ることを特徴とする表面性状倣い測定方法。
5. The surface texture scanning measuring method according to claim 1, wherein the surface contour data is design data of the object to be measured. .
【請求項6】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
の表面性状倣い測定方法において、 前記表面輪郭データは、前記被測定物の基準マスターを
測定した測定データであることを特徴とする表面性状倣
い測定方法。
6. The surface texture scanning measuring method according to claim 1, wherein the surface contour data is measurement data obtained by measuring a reference master of the object to be measured. Surface texture scanning method.
【請求項7】 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載
の表面性状倣い測定方法をコンピュータに実行させるこ
と、 を特徴とした表面性状倣い測定プログラム。
7. A surface texture scanning measurement program, characterized by causing a computer to execute the surface texture scanning measurement method according to claim 1.
JP2002000620A 2002-01-07 2002-01-07 Surface texture copying measuring method, program, and recording medium Expired - Fee Related JP3961293B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002000620A JP3961293B2 (en) 2002-01-07 2002-01-07 Surface texture copying measuring method, program, and recording medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002000620A JP3961293B2 (en) 2002-01-07 2002-01-07 Surface texture copying measuring method, program, and recording medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003202219A true JP2003202219A (en) 2003-07-18
JP3961293B2 JP3961293B2 (en) 2007-08-22

Family

ID=27640952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002000620A Expired - Fee Related JP3961293B2 (en) 2002-01-07 2002-01-07 Surface texture copying measuring method, program, and recording medium

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3961293B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005037184A (en) * 2003-07-17 2005-02-10 Ricoh Co Ltd Shape measuring device and control method thereof
JP2005308613A (en) * 2004-04-23 2005-11-04 Honda Motor Co Ltd Three-dimensional shape measuring method
EP1602895A1 (en) * 2004-05-31 2005-12-07 Mitutoyo Corporation Surface scan measuring device, surface scan measuring method, surface scan measuring program and recording medium
JP2005345165A (en) * 2004-06-01 2005-12-15 Canon Inc Method and instrument for measuring shape
JP2009540285A (en) * 2006-06-06 2009-11-19 レニショウ パブリック リミテッド カンパニー Method for measuring objects
JP2013238573A (en) * 2012-05-17 2013-11-28 Mitsutoyo Corp Shape measurement device
EP2687816A2 (en) 2012-07-20 2014-01-22 Mitutoyo Corporation Shape measuring apparatus and control method of shape measuring apparatus

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62226008A (en) * 1986-03-28 1987-10-05 Okuma Mach Works Ltd Three-dimensional measuring method in profile control
JPH05223560A (en) * 1991-02-18 1993-08-31 Toyota Motor Corp Method for measuring machining accuracy of mold
JPH06161533A (en) * 1992-11-25 1994-06-07 Sanyo Electric Co Ltd Control system for three-dimensional measuring device
JPH08178646A (en) * 1994-12-20 1996-07-12 Mitsutoyo Corp Method for controlling profiling measurement
JP2000039302A (en) * 1998-07-21 2000-02-08 Mitsutoyo Corp Profile measuring instrument
JP2001099639A (en) * 1999-07-23 2001-04-13 Mitsutoyo Corp Measurement method for surface shape

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62226008A (en) * 1986-03-28 1987-10-05 Okuma Mach Works Ltd Three-dimensional measuring method in profile control
JPH05223560A (en) * 1991-02-18 1993-08-31 Toyota Motor Corp Method for measuring machining accuracy of mold
JPH06161533A (en) * 1992-11-25 1994-06-07 Sanyo Electric Co Ltd Control system for three-dimensional measuring device
JPH08178646A (en) * 1994-12-20 1996-07-12 Mitsutoyo Corp Method for controlling profiling measurement
JP2000039302A (en) * 1998-07-21 2000-02-08 Mitsutoyo Corp Profile measuring instrument
JP2001099639A (en) * 1999-07-23 2001-04-13 Mitsutoyo Corp Measurement method for surface shape

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005037184A (en) * 2003-07-17 2005-02-10 Ricoh Co Ltd Shape measuring device and control method thereof
JP2005308613A (en) * 2004-04-23 2005-11-04 Honda Motor Co Ltd Three-dimensional shape measuring method
JP4512405B2 (en) * 2004-04-23 2010-07-28 本田技研工業株式会社 3D shape measurement method
EP1602895A1 (en) * 2004-05-31 2005-12-07 Mitutoyo Corporation Surface scan measuring device, surface scan measuring method, surface scan measuring program and recording medium
JP2005345123A (en) * 2004-05-31 2005-12-15 Mitsutoyo Corp Surface copying measuring instrument, surface copying measuring method, surface copying measuring program, and recording medium
US7392692B2 (en) 2004-05-31 2008-07-01 Mitutoyo Corporation Surface scan measuring device, surface scan measuring method, surface scan measuring program and recording medium
JP2005345165A (en) * 2004-06-01 2005-12-15 Canon Inc Method and instrument for measuring shape
JP4510520B2 (en) * 2004-06-01 2010-07-28 キヤノン株式会社 Shape measuring method and shape measuring apparatus
JP2009540285A (en) * 2006-06-06 2009-11-19 レニショウ パブリック リミテッド カンパニー Method for measuring objects
JP2013238573A (en) * 2012-05-17 2013-11-28 Mitsutoyo Corp Shape measurement device
EP2687816A2 (en) 2012-07-20 2014-01-22 Mitutoyo Corporation Shape measuring apparatus and control method of shape measuring apparatus
US9448052B2 (en) 2012-07-20 2016-09-20 Mitutoyo Corporation Shape measuring apparatus and control method of shape measuring apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP3961293B2 (en) 2007-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4504818B2 (en) Workpiece inspection method
JP3827548B2 (en) Scanning probe calibration method and calibration program
US5501096A (en) Calibration method for determining and compensating differences of measuring forces in different coordinate directions in a multi-coordinate scanning system
US7036238B2 (en) Width-measuring method and surface texture measuring instrument
JP3396409B2 (en) Method and apparatus for measuring shape and size of work
JP3687896B2 (en) Measuring device for pulley for continuously variable transmission
US20110275280A1 (en) Method of auto scanning and scraping a work piece for a hard rail
US6895359B2 (en) Workpiece coordinate system origin setting method, workpiece coordinate system origin setting program and workpiece coordinate system origin setting device of a surface property measuring machine
JP3827549B2 (en) Probe calibration method and calibration program
US6922903B2 (en) Method and apparatus for measuring bent workpieces
US7142313B2 (en) Interaxis angle correction method
JP5201871B2 (en) Shape measuring method and apparatus
CN216846033U (en) Inner wall measuring system based on deep rise workpiece
JP3961293B2 (en) Surface texture copying measuring method, program, and recording medium
JP3126327B2 (en) Method and apparatus for measuring shape and size of work in machine tool
JP5297749B2 (en) Automatic dimension measuring device
JP2006145560A (en) Calibration program and method for copying probe
JP2005037353A (en) Width measuring method and surface property measuring equipment
JP3880030B2 (en) V-groove shape measuring method and apparatus
JP6933603B2 (en) Machine tool measurement capability evaluation method and program
CN110864624A (en) One-machine dual-purpose measuring instrument
JP3841273B2 (en) Scanning probe calibration apparatus, calibration program, and calibration method
KR101823052B1 (en) Method of measuring workpiece for correction of cnc machine job
JP5121292B2 (en) Shape measuring method and apparatus
CN211373502U (en) One-machine dual-purpose measuring instrument

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041028

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060501

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060606

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060728

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070123

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070508

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070516

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3961293

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130525

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130525

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160525

Year of fee payment: 9

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees