JP2011095245A - Shape measuring device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shape measuring device capable of improving measurement accuracy by an optical cutting method. <P>SOLUTION: In this shape measuring device, a rotation error around a driving shaft in the X-direction of an optical cutting probe 22 is detected, based on a difference of each Y-coordinate of each center position of a reference sphere 31 determined by twice measuring processings performed separately at a prescribed interval dz in the Z-direction. Further, a rotation error around the driving shaft in the Z-direction of the optical cutting probe 22 is detected by performing converging calculation, based on a difference of each Y-coordinate of each center position of the reference sphere 31 determined by twice measuring processings performed separately at a prescribed interval dx in the X-direction. A rotation error around the driving shaft in the Y-direction of the optical cutting probe 22 is detected, based on a difference of each X-coordinate of each center position of the reference sphere 31 determined by twice measuring processings performed separately at a prescribed interval dz in the Z-direction, or based on inclination to a reference surface of a plane determined by a measuring processing by performing the measuring processing by using the known reference surface 32 orthogonal to the Z-axis as a specimen. This invention can be applied to, for example, a three-dimensional measuring device by the optical cutting method. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、形状測定装置に関し、特に、光切断方式による測定精度を向上することができるようにした形状測定装置に関する。   The present invention relates to a shape measuring apparatus, and more particularly to a shape measuring apparatus that can improve measurement accuracy by a light cutting method.

従来、ラインパターンを照射して被検物の表面形状を測定する光切断方式では、被検物に照射するラインパターンに対して直交する方向にラインパターンが走査され、被検物の表面形状に従って変形するラインパターンが連続的に撮像される。そして、連続的に撮像された画像に映されるラインパターンの形状を走査方向に並べる処理を行うことにより、被検物の三次元的な表面形状のデータが構築される。   Conventionally, in the light cutting method in which the line pattern is irradiated to measure the surface shape of the test object, the line pattern is scanned in a direction orthogonal to the line pattern irradiated to the test object, and according to the surface shape of the test object. The deformed line pattern is continuously imaged. And the data of the three-dimensional surface shape of a test object are constructed | assembled by performing the process which arranges the shape of the line pattern reflected on the image imaged continuously in a scanning direction.

また、特許文献1で開示されている測定装置では、被検物を載置する基盤上の計測に邪魔にならない箇所に基準球を配置し、基準球の中心位置を測定することで、形状センサの位置を補正するキャリブレーション動作が行われる。   Moreover, in the measuring apparatus disclosed by patent document 1, a shape sensor is arrange | positioned by arrange | positioning a reference sphere in the location which does not interfere with the measurement on the base | substrate which mounts a test object, and measuring the center position of a reference sphere. A calibration operation for correcting the position of is performed.

特開2009−14613号公報JP 2009-14613 A

ところで、上述したような測定装置では、ラインパターンに対して直交する方向にラインパターンを走査するという前提に基づいて、ラインパターンが照射された被検物が映された画像から、被検物の三次元的な表面形状のデータが構築される。従って、ラインパターンに対して走査方向が正確に直交していなければ、被検物の三次元的な表面形状を正確に構築することができず、測定精度が低下することになる。   By the way, in the measurement apparatus as described above, based on the premise that the line pattern is scanned in a direction orthogonal to the line pattern, from the image on which the test object irradiated with the line pattern is reflected, Three-dimensional surface shape data is constructed. Therefore, if the scanning direction is not exactly orthogonal to the line pattern, the three-dimensional surface shape of the test object cannot be accurately constructed, and the measurement accuracy is lowered.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、光切断方式による測定精度を向上することができるようにするものである。   The present invention has been made in view of such a situation, and is intended to improve the measurement accuracy by the light cutting method.

本発明の形状測定装置は、被検物の三次元的な表面形状を測定する形状測定装置であって、前記被検物にラインパターンを投影する照射手段と、前記ラインパターンが投影された前記被検物を撮像する撮像手段と、前記照射手段と前記被検物とを相対的に、互いに直交するX方向、Y方向、およびZ方向の駆動軸に沿って駆動する駆動手段と、前記駆動手段により前記照射手段と前記被検物とを前記Y方向に相対的に移動させながら、前記撮像手段により逐次撮像される複数枚の画像を取得し、前記複数枚の画像に写されている前記ラインパターンの形状から前記被検物の形状測定データを構築する形状測定データ構築手段と、球形状に形成された基準球と、前記駆動手段の各駆動軸に対する前記照射手段の姿勢の回転誤差を検出する誤差検出手段とを備え、前記誤差検出手段は、前記基準球を被検物として、前記形状測定データ構築手段によって得られる前記Z方向に所定の間隔離れて行われる少なくとも複数回分の形状測定データを取得し、前記複数回の形状測定データのうち少なくとも2回分の形状測定データからそれぞれ求められる前記基準球の中心位置を取得し、前記取得された前記基準球の中心位置の差分に基づいて、前記照射手段の光軸方向に対する前記X方向の駆動軸周りの回転誤差を検出し、前記形状測定データ構築手段は、前記誤差検出手段から得られた回転誤差情報を基に、前記被検物の形状測定データを補正することを特徴とする。   The shape measuring device of the present invention is a shape measuring device for measuring a three-dimensional surface shape of a test object, the irradiation means for projecting a line pattern on the test object, and the line pattern projected onto the test object Imaging means for imaging a test object, drive means for driving the irradiation means and the test object relatively along drive axes in the X, Y, and Z directions orthogonal to each other, and the driving The plurality of images sequentially captured by the imaging unit are acquired while the irradiation unit and the test object are relatively moved in the Y direction by the unit, and the plurality of images are copied to the plurality of images. The shape measurement data construction means for constructing the shape measurement data of the test object from the shape of the line pattern, the reference sphere formed in a spherical shape, and the rotation error of the attitude of the irradiation means with respect to each drive axis of the drive means Error detection to detect The error detection means acquires at least a plurality of shape measurement data obtained by the shape measurement data construction means, separated by a predetermined distance in the Z direction, with the reference sphere as the test object. Obtaining the center position of the reference sphere obtained from the shape measurement data for at least two of the plurality of shape measurement data, and based on the difference of the obtained center position of the reference sphere, the irradiation means A rotation error about the drive axis in the X direction with respect to the optical axis direction of the optical axis, and the shape measurement data construction unit is configured to measure the shape measurement data of the object based on the rotation error information obtained from the error detection unit. It is characterized by correcting.

本発明の形状測定装置においては、基準球を被検物として、Z方向に所定の間隔離れて行われる少なくとも複数回分の形状測定データが取得され、複数回の形状測定データのうち少なくとも2回分の形状測定データからそれぞれ求められる基準球の中心位置が取得され、取得された基準球の中心位置の差分に基づいて、光軸方向に対するX方向の駆動軸周りの回転誤差が検出される。そして、その得られた回転誤差情報を基に、被検物の形状測定データが補正される。   In the shape measuring apparatus of the present invention, at least a plurality of times of shape measurement data, which is performed while being separated by a predetermined distance in the Z direction with the reference sphere as the test object, are acquired, and at least two times of the plurality of times of shape measurement data are acquired. The center positions of the reference spheres obtained from the shape measurement data are acquired, and a rotation error around the drive axis in the X direction with respect to the optical axis direction is detected based on the difference between the acquired center positions of the reference spheres. Then, based on the obtained rotation error information, the shape measurement data of the test object is corrected.

本発明の形状測定装置によれば、光切断方式による測定精度を向上することができる。   According to the shape measuring apparatus of the present invention, it is possible to improve the measurement accuracy by the light cutting method.

本発明を適用した形状測定装置の一実施の形態の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of one Embodiment of the shape measuring apparatus to which this invention is applied. 形状測定装置の光切断プローブの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical cutting probe of a shape measuring apparatus. 駆動軸座標系に対する光切断プローブの姿勢の誤差を検出する処理を説明する図である。It is a figure explaining the process which detects the error of the attitude | position of the optical cutting probe with respect to a drive-axis coordinate system. X軸周りの回転誤差と基準球の測定データとの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the rotation error around the X-axis and the measurement data of the reference sphere. Z軸周りの回転誤差と基準球の測定データとの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the rotation error around a Z-axis, and the measurement data of a reference sphere. Y軸周りの回転誤差と基準球の測定データとの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the rotation error around the Y-axis and the measurement data of the reference sphere. 光切断プローブの回転誤差を検出する回転誤差検出処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the rotation error detection process which detects the rotation error of an optical cutting probe.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明を適用した形状測定装置の一実施の形態の構成例を示す斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of an embodiment of a shape measuring apparatus to which the present invention is applied.

形状測定装置11は、光切断方式により被検物12の表面形状を三次元的に測定する三次元測定装置である。形状測定装置11では、定盤21の上に載置されている被検物12に対して、光切断プローブ22からラインパターンを照射しつつ、ラインパターンに直交する方向に光切断プローブ22が走査されて、被検物12の表面形状が測定される。   The shape measuring device 11 is a three-dimensional measuring device that three-dimensionally measures the surface shape of the test object 12 by a light cutting method. In the shape measuring apparatus 11, the light cutting probe 22 scans in a direction orthogonal to the line pattern while irradiating the test object 12 placed on the surface plate 21 from the light cutting probe 22 with the line pattern. Then, the surface shape of the test object 12 is measured.

光切断プローブ22は、Zステージ23およびコラム25が駆動することにより、鉛直方向に沿ったZ方向、および、Z方向および互いに直交するX方向およびY方向に移動する。以下、適宜、図1に示すようなX方向、Y方向、Z方向からなる座標系を、駆動軸座標系と称する。   The optical cutting probe 22 is moved in the Z direction along the vertical direction, and in the X direction and the Y direction orthogonal to each other as the Z stage 23 and the column 25 are driven. Hereinafter, a coordinate system composed of the X direction, the Y direction, and the Z direction as shown in FIG. 1 will be referred to as a drive axis coordinate system.

即ち、光切断プローブ22は、Z方向に細長い形状のZステージ23の下方の先端に装着されており、Zステージ23は、Y方向に延びる梁部24を有するコラム25に装着されている。Zステージ23は、コラム25の梁部24に沿って駆動するとともに、自身の長手方向に沿って駆動する。また、コラム25は、梁部24の両端を脚部により支持するコ字形状をしており、一方の脚部が定盤21上に設けられたガイド26により案内されてX方向に駆動する。なお、コラム25の脚部のうち、ガイド26が設けられていない側の脚部の下端は、例えば、エアーガイドとなっている。   That is, the light cutting probe 22 is attached to the lower end of a Z stage 23 elongated in the Z direction, and the Z stage 23 is attached to a column 25 having a beam portion 24 extending in the Y direction. The Z stage 23 is driven along the beam portion 24 of the column 25 and is driven along its longitudinal direction. The column 25 has a U-shape in which both ends of the beam portion 24 are supported by legs, and one leg is guided by a guide 26 provided on the surface plate 21 and is driven in the X direction. Of the leg portions of the column 25, the lower end of the leg portion on which the guide 26 is not provided is an air guide, for example.

また、定盤21には、光切断プローブ22による測定が可能な範囲内であって被検物12の測定の邪魔とならない位置に、例えば、定盤21上の測定が可能な範囲の周辺部に、基準球31および基準面32が配置されている。基準球31は、所定の真球度で形成された球形状の部材である。基準面32は、Z軸に対して直交するように所定の平面度で形成された平面である。   Further, the surface plate 21 has a position within the range where measurement by the optical cutting probe 22 is possible and does not interfere with the measurement of the test object 12, for example, a peripheral portion of the range where measurement on the surface plate 21 is possible. In addition, a reference sphere 31 and a reference surface 32 are arranged. The reference sphere 31 is a spherical member formed with a predetermined sphericity. The reference surface 32 is a plane formed with a predetermined flatness so as to be orthogonal to the Z axis.

図2は、形状測定装置11の光切断プローブ22の構成例を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the light cutting probe 22 of the shape measuring apparatus 11.

図2には、光切断プローブ22が基準球31にラインパターンを照射している状態が示されている。光切断プローブ22は、ラインパターンを基準球31に照射する照射ユニット41と、ラインパターンが照射された基準球31を撮像する撮像ユニット42とを備えて構成される。   FIG. 2 shows a state in which the light cutting probe 22 irradiates the reference sphere 31 with a line pattern. The light cutting probe 22 includes an irradiation unit 41 that irradiates the reference sphere 31 with a line pattern, and an imaging unit 42 that images the reference sphere 31 irradiated with the line pattern.

光切断プローブ22には、照射ユニット41の光学系の光軸L1と撮像ユニット42の光学系の光軸L2とが所定の角度(例えば、45°)となる配置で、照射ユニット41および撮像ユニット42が組み込まれている。また、光切断プローブ22は、照射ユニット41の光軸L1がZ方向に一致し、ラインパターンの長手方向がX方向に一致するように、図1のZステージ23の先端に装着されている。   The optical cutting probe 22 is arranged such that the optical axis L1 of the optical system of the irradiation unit 41 and the optical axis L2 of the optical system of the imaging unit 42 are at a predetermined angle (for example, 45 °). 42 is incorporated. Further, the light cutting probe 22 is attached to the tip of the Z stage 23 in FIG. 1 so that the optical axis L1 of the irradiation unit 41 coincides with the Z direction and the longitudinal direction of the line pattern coincides with the X direction.

照射ユニット41の発光素子51は、例えば、LED(Light Emitting Diode)や、LD(Laser Diode)などにより構成される。図2に示されているh面は、照射ユニット41の光学系の光軸L1と撮像ユニット42の光軸L2との交点で、かつ光軸L1を垂線に持つ面である。発光素子51から発せられた光束はラインジェネレータレンズ53により、X方向に引き伸ばされ、光束の断面形状がラインパターン状の形状となり基準球31に照射される。ラインジェネレータレンズ53は例えば円筒レンズにより構成できる。   The light emitting element 51 of the irradiation unit 41 is configured by, for example, an LED (Light Emitting Diode) or an LD (Laser Diode). The h-plane shown in FIG. 2 is a plane having an optical axis L1 perpendicular to the intersection of the optical axis L1 of the optical system of the irradiation unit 41 and the optical axis L2 of the imaging unit 42. The light beam emitted from the light emitting element 51 is stretched in the X direction by the line generator lens 53, and the cross-sectional shape of the light beam becomes a line pattern shape and is irradiated to the reference sphere 31. The line generator lens 53 can be constituted by, for example, a cylindrical lens.

撮像ユニット42の撮像素子55は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、または、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどにより構成され、撮像レンズ54を介して、ラインパターンが照射された基準球31を撮像する。撮像素子55は、基準球31を撮像して得られる画像のデータを、形状測定装置11に対して各種の制御を行う制御装置61に供給する。   The imaging device 55 of the imaging unit 42 is configured by, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor, and the reference sphere 31 irradiated with the line pattern via the imaging lens 54. Take an image. The imaging element 55 supplies image data obtained by imaging the reference sphere 31 to the control device 61 that performs various controls on the shape measuring device 11.

制御装置61は、形状データ構築部62、誤差検出部63、および駆動制御部64を備えて構成される。形状データ構築部62は、撮像素子55からの画像に映されている基準球31の表面形状に従って変形するラインパターンの各部の位置に基づいて、基準球31の三次元的な表面形状の測定データを構築する。また、形状データ構築部62は、後述する誤差検出部63で検出された誤差情報を基に、測定データを補正することも行う。誤差検出部63は、図3を参照して後述するように、図1のZステージ23およびコラム25が光切断プローブ22を駆動する駆動軸座標系に対する光切断プローブ22の姿勢の誤差、特に照射ユニット41の光学系の光軸L1の方向の誤差を検出する。駆動制御部64は、Zステージ23およびコラム25の駆動を制御し、光切断プローブ22を駆動軸座標系に沿って移動させる。   The control device 61 includes a shape data construction unit 62, an error detection unit 63, and a drive control unit 64. The shape data construction unit 62 measures the three-dimensional surface shape of the reference sphere 31 based on the position of each part of the line pattern deformed according to the surface shape of the reference sphere 31 shown in the image from the image sensor 55. Build up. The shape data constructing unit 62 also corrects the measurement data based on error information detected by an error detecting unit 63 described later. As will be described later with reference to FIG. 3, the error detection unit 63 detects an error in the attitude of the optical cutting probe 22 with respect to the drive axis coordinate system in which the Z stage 23 and the column 25 of FIG. An error in the direction of the optical axis L1 of the optical system of the unit 41 is detected. The drive control unit 64 controls the drive of the Z stage 23 and the column 25 and moves the optical cutting probe 22 along the drive axis coordinate system.

例えば、駆動制御部64がZステージ23を駆動させて、光切断プローブ22がZ方向に移動することにより、光切断プローブ22によるZ方向の測定可能範囲Wが移動する。光切断プローブ22によるZ方向の測定可能範囲Wは、照射ユニット41の光学系の光軸L1と撮像ユニット42の光学系の光軸L2との交点のZ方向の高さhを測定中心としたZ方向の範囲(即ち、高さhより上側にW/2で、高さhより下側にW/2となる範囲)であり、撮像ユニット42の視野角によって決定される範囲である。   For example, when the drive control unit 64 drives the Z stage 23 and the optical cutting probe 22 moves in the Z direction, the measurable range W in the Z direction by the optical cutting probe 22 moves. The measurable range W in the Z direction by the light cutting probe 22 has the height h in the Z direction at the intersection of the optical axis L1 of the optical system of the irradiation unit 41 and the optical axis L2 of the optical system of the imaging unit 42 as the measurement center. This is a range in the Z direction (that is, a range that is W / 2 above the height h and W / 2 below the height h), and is a range determined by the viewing angle of the imaging unit 42.

また、駆動制御部64がコラム25を駆動させて、光切断プローブ22がX方向に移動することにより、Z方向から見た測定領域がX方向に移動する。この測定領域は、X方向に沿ったラインパターンをY方向に走査したときに、照射ユニット41の光学系の光軸L1と撮像ユニット42の光学系の光軸L2との交点を含むXY平面(即ち、高さhでのXY平面)においてラインパターンが照射される領域(後述の図3Bで、点線で囲われている領域)である。   Further, when the drive control unit 64 drives the column 25 and the light cutting probe 22 moves in the X direction, the measurement region viewed from the Z direction moves in the X direction. This measurement region is an XY plane (including an intersection point between the optical axis L1 of the optical system of the irradiation unit 41 and the optical axis L2 of the optical system of the imaging unit 42) when a line pattern along the X direction is scanned in the Y direction. That is, it is an area (an area surrounded by a dotted line in FIG. 3B described later) irradiated with a line pattern on the XY plane at the height h.

このように構成されている形状測定装置11では、駆動制御部64の制御に従って、光切断プローブ22が移動され、被検物12の三次元的な表面形状が測定される。即ち、光切断プローブ22が、X方向に沿ったラインパターンを被検物12に照射しつつY方向に走査され、形状データ構築部62が、撮像ユニット42により連続的に撮像される画像に映されるラインパターンの形状を走査方向に並べる処理を行うことにより、被検物12の三次元的な形状データを構築する。   In the shape measuring apparatus 11 configured as described above, the light cutting probe 22 is moved under the control of the drive control unit 64 and the three-dimensional surface shape of the test object 12 is measured. That is, the light cutting probe 22 is scanned in the Y direction while irradiating the test object 12 with the line pattern along the X direction, and the shape data construction unit 62 projects the images continuously captured by the imaging unit 42. The three-dimensional shape data of the test object 12 is constructed by performing the process of arranging the shape of the line pattern to be arranged in the scanning direction.

このように、形状測定装置11では被検物12の三次元的な形状データが構築されるが、形状測定装置11の組み立て誤差などにより、形状測定装置11が設定している基準座標軸に対する光切断プローブ22の姿勢に若干の誤差が発生することがある。従って、光切断プローブ22の姿勢に誤差が発生しているとき、その誤差を考慮して、被検物12の三次元的な形状データを構築する処理を行わなければ、被検物12の表面形状の位置を正確に測定することはできない。   As described above, the shape measuring device 11 constructs three-dimensional shape data of the test object 12, but the optical cutting with respect to the reference coordinate axis set by the shape measuring device 11 due to an assembly error of the shape measuring device 11 or the like. A slight error may occur in the posture of the probe 22. Therefore, when an error has occurred in the posture of the light cutting probe 22, the surface of the test object 12 must be processed unless processing for constructing the three-dimensional shape data of the test object 12 is performed in consideration of the error. The position of the shape cannot be measured accurately.

そこで、形状測定装置11では、被検物12の測定を行う前に、基準球31および基準面32を測定して、その測定結果を基に駆動軸座標系に対する光切断プローブ22の姿勢の誤差、特に照射ユニット41の光軸方向の誤差として、X軸周りの回転誤差Rx、Y軸周りの回転誤差Ry、およびZ軸周りの回転誤差Rzを検出する処理(後述する図7のフローチャートの回転誤差検出処理)が行われる。なお、本実施の形態では、駆動軸に座標系を設定した例で説明するが、本発明は、このような座標系以外でも適用可能である。   Therefore, the shape measuring apparatus 11 measures the reference sphere 31 and the reference surface 32 before measuring the test object 12, and based on the measurement result, the error in the attitude of the optical cutting probe 22 with respect to the drive axis coordinate system. In particular, processing for detecting a rotation error Rx around the X axis, a rotation error Ry around the Y axis, and a rotation error Rz around the Z axis as errors in the optical axis direction of the irradiation unit 41 (rotation of the flowchart of FIG. 7 described later) Error detection processing) is performed. In this embodiment, an example in which a coordinate system is set for the drive axis will be described. However, the present invention can be applied to other coordinate systems.

次に、図3を参照して、駆動軸座標系に対する光切断プローブ22の姿勢の誤差を検出する処理について説明する。   Next, a process for detecting an error in the posture of the optical cutting probe 22 with respect to the drive axis coordinate system will be described with reference to FIG.

図3Aは、X軸周りの回転誤差Rxを検出する処理を説明する図であり、図3Bは、Z軸周りの回転誤差Rzを検出する処理を説明する図であり、図3Cは、Y軸周りの回転誤差Ryを検出する処理を説明する図である。   3A is a diagram for explaining processing for detecting the rotation error Rx around the X axis, FIG. 3B is a diagram for explaining processing for detecting the rotation error Rz around the Z axis, and FIG. 3C is a diagram showing the Y axis. It is a figure explaining the process which detects the surrounding rotation error Ry.

まず、X軸周りの回転誤差Rxを検出する処理について説明する。   First, a process for detecting the rotation error Rx around the X axis will be described.

例えば、光切断プローブ22をZステージ23に取り付けたときの基準となる取付基準位置から、基準球31の中心までの距離をLxとする。そして、光切断プローブ22が駆動軸座標系に対して誤差が発生せずに理想的に取り付けられた場合における基準球31の表面形状データから得られる基準球31の中心位置の座標に対する、光切断プローブ22にX軸周りの回転誤差Rxが発生した場合における基準球31の表面形状データから得られる基準球31の中心位置の座標の誤差(ΔX,ΔY,ΔZ)は、次の式(1)で表される。   For example, a distance from an attachment reference position serving as a reference when the light cutting probe 22 is attached to the Z stage 23 to the center of the reference sphere 31 is Lx. Then, the optical cutting with respect to the coordinates of the center position of the reference sphere 31 obtained from the surface shape data of the reference sphere 31 when the optical cutting probe 22 is ideally attached to the drive axis coordinate system without causing an error. The error (ΔX, ΔY, ΔZ) of the coordinates of the center position of the reference sphere 31 obtained from the surface shape data of the reference sphere 31 when the rotation error Rx around the X axis occurs in the probe 22 is expressed by the following equation (1). It is represented by

(ΔX,ΔY,ΔZ)
=(0,Lx×sin(Rx),Lx×(cos(Rx)−1))
≒(0,Lx×Rx,0)
・・・(1)
(ΔX, ΔY, ΔZ)
= (0, Lx × sin (Rx), Lx × (cos (Rx) −1))
≒ (0, Lx x Rx, 0)
... (1)

但し、式(1)では、本実施の形態における形状測定装置に生じるX軸周りの回転誤差Rxが微小量であることが推定されるので、一次近似が行われている。   However, in Formula (1), since it is estimated that the rotation error Rx around the X-axis generated in the shape measuring apparatus according to the present embodiment is a minute amount, first-order approximation is performed.

式(1)に示すように、距離Lxが既知であれば、基準球31の表面形状データを測定して、その球の中心位置の座標を算出することにより、X軸周りの回転誤差Rxを算出することができる。しかしながら、距離Lxを正確に測定することは困難である。   As shown in Expression (1), if the distance Lx is known, the surface shape data of the reference sphere 31 is measured, and the coordinates of the center position of the sphere are calculated, whereby the rotation error Rx around the X axis is calculated. Can be calculated. However, it is difficult to accurately measure the distance Lx.

そこで、X軸周りの回転誤差Rxを検出する処理では、図3Aに示すように、光切断プローブ22の位置をZ方向に間隔dzで移動させて、基準球31の表面形状を2回測定し、それぞれの測定毎に中心位置の座標を算出する。即ち、Z方向に間隔dz離れた2つの測定領域(図3Aにおいて点線で囲われている2つの領域)にラインパターンが照射されるようにして、2回の測定が行われる。   Therefore, in the process of detecting the rotation error Rx around the X axis, as shown in FIG. 3A, the surface shape of the reference sphere 31 is measured twice by moving the position of the optical cutting probe 22 in the Z direction at an interval dz. The coordinates of the center position are calculated for each measurement. That is, two measurements are performed such that the line pattern is irradiated to two measurement regions (two regions surrounded by a dotted line in FIG. 3A) that are separated by a distance dz in the Z direction.

ここで、1回目の測定における取付基準位置から基準球31の中心までの距離をLx1とし、2回目の測定における取付基準位置から基準球31の中心までの距離をLx2とすると、1回目の測定における基準球31の中心座標の誤差(ΔX1,ΔY1,ΔZ1)と、2回目の測定における基準球31の中心座標の誤差(ΔX2,ΔY2,ΔZ2)は、次の式(2)で表される。   Here, if the distance from the attachment reference position in the first measurement to the center of the reference sphere 31 is Lx1, and the distance from the attachment reference position in the second measurement to the center of the reference sphere 31 is Lx2, the first measurement. The error (ΔX1, ΔY1, ΔZ1) of the center coordinate of the reference sphere 31 and the error (ΔX2, ΔY2, ΔZ2) of the center coordinate of the reference sphere 31 in the second measurement are expressed by the following equation (2). .

(ΔX1,ΔY1,ΔZ1)≒(0,Lx1×Rx,0)
(ΔX2,ΔY2,ΔZ2)≒(0,Lx2×Rx,0)
・・・(2)
(ΔX1, ΔY1, ΔZ1) ≈ (0, Lx1 × Rx, 0)
(ΔX2, ΔY2, ΔZ2) ≈ (0, Lx2 × Rx, 0)
... (2)

従って、式(2)より、X軸周りの回転誤差Rxは、次の式(3)で求められる。   Therefore, the rotation error Rx around the X axis can be obtained from the following equation (3) from the equation (2).

Rx=(ΔY1−ΔY2)/(Lx1−Lx2)
・・・(3)
Rx = (ΔY1−ΔY2) / (Lx1−Lx2)
... (3)

ここで、2回行った測定における距離Lx1とLx2との差(Lx1−Lx2)が、光切断プローブ22のZ方向に移動させた間隔dzとなるように、距離Lx1およびLx2を設定して測定を行うと、上述の式(3)は、次の式(4)で表される。   Here, the distances Lx1 and Lx2 are set and measured so that the difference (Lx1−Lx2) between the distances Lx1 and Lx2 in the measurement performed twice is the distance dz moved in the Z direction of the light cutting probe 22. When the above is performed, the above equation (3) is expressed by the following equation (4).

Rx=(Y1−Y2)/dz
・・・(4)
Rx = (Y1-Y2) / dz
... (4)

但し、式(4)において、Y1は、1回目の測定における基準球31の中心のY座標であり、Y2は、2回目の測定における基準球31の中心のY座標である。このように、X軸周りの回転誤差Rxは、光切断プローブ22の位置をZ方向に間隔dzで変化させて2回の測定を行い、その2回の測定で求められる基準球31のY座標Y1とY座標Y2との差分から求めることができる。   However, in Formula (4), Y1 is the Y coordinate of the center of the reference sphere 31 in the first measurement, and Y2 is the Y coordinate of the center of the reference sphere 31 in the second measurement. As described above, the rotation error Rx around the X axis is measured twice by changing the position of the light cutting probe 22 in the Z direction at the interval dz, and the Y coordinate of the reference sphere 31 obtained by the two measurements. It can be obtained from the difference between Y1 and Y coordinate Y2.

ここで、図4を参照して、X軸周りの回転誤差Rxによって、基準球31の測定データのY座標Y1とY座標Y2とに差分が発生することについて説明する。   Here, with reference to FIG. 4, it will be described that a difference occurs between the Y coordinate Y1 and the Y coordinate Y2 of the measurement data of the reference sphere 31 due to the rotation error Rx around the X axis.

図4Aには、1回目の測定処理において基準球31に照射されるラインパターンが模式的に示されており、図4Bには、2回目の測定処理において基準球31に照射されるラインパターンが模式的に示されている。図示するように、光切断プローブ22は、X軸周りに回転誤差Rxで傾いており、基準球31の表面には、Z軸に対して回転誤差Rxで傾斜したラインパターンがそれぞれ照射される。   4A schematically shows a line pattern irradiated on the reference sphere 31 in the first measurement process, and FIG. 4B shows a line pattern irradiated on the reference sphere 31 in the second measurement process. It is shown schematically. As shown in the figure, the optical cutting probe 22 is tilted around the X axis with a rotation error Rx, and the surface of the reference sphere 31 is irradiated with a line pattern tilted with the rotation error Rx with respect to the Z axis.

そして、形状データ構築部62(図2)において、光切断プローブ22が傾いていない(Z軸と平行に照射ユニット41の光軸が設定されている)という前提で、即ち、基準球31の表面に照射されたラインパターンがX方向から見てZ軸と一致しているという前提で、1回目および2回目の測定データに基づいて被検物12の三次元的な形状データを構築したとする。この場合、実際にはZ軸に対して傾斜しているラインパターンがZ軸に沿うものとして処理が行われるため、図4Cに示すように、1回目の測定データに基づいて構築された形状データ(実線で示されている円形)と、2回目の測定データに基づいて構築された形状データ(破線で示されている円形)とで、Y方向に位置がズレてしまう。このように、ラインパターンの投影方向のズレ(回転誤差Rx)によって、基準球31の測定に誤差が発生してしまう。   Then, in the shape data construction unit 62 (FIG. 2), on the premise that the light cutting probe 22 is not inclined (the optical axis of the irradiation unit 41 is set parallel to the Z axis), that is, the surface of the reference sphere 31 Suppose that the three-dimensional shape data of the test object 12 is constructed on the basis of the first and second measurement data on the assumption that the line pattern irradiated to the Z axis is the same as viewed from the X direction. . In this case, since the processing is actually performed on the assumption that the line pattern inclined with respect to the Z-axis is along the Z-axis, as shown in FIG. 4C, the shape data constructed based on the first measurement data The position is shifted in the Y direction between the (circular indicated by the solid line) and the shape data (circular indicated by the broken line) constructed based on the second measurement data. As described above, an error occurs in the measurement of the reference sphere 31 due to a shift in the projection direction of the line pattern (rotation error Rx).

そこで、それぞれの形状データのY座標Y1とY座標Y2の差分に基づいて、上述の式(4)から回転誤差Rxを求め、その回転誤差Rxを適用して基準球31の三次元的な形状データを構築する処理を行うことで、基準球31の形状を正確に測定すること、即ち、図4Cにおいて二点鎖線で示されるように、誤差の発生しない理想的な位置にある基準球31の形状データを得ることができる。   Therefore, based on the difference between the Y coordinate Y1 and the Y coordinate Y2 of each shape data, the rotation error Rx is obtained from the above equation (4), and the rotation error Rx is applied to apply the three-dimensional shape of the reference sphere 31. By performing the process of constructing data, the shape of the reference sphere 31 is accurately measured, that is, as shown by the two-dot chain line in FIG. 4C, the reference sphere 31 in an ideal position where no error occurs. Shape data can be obtained.

また、基準球31の直径としては、任意の値を選択することができるが、間隔dzの2倍以上の値を選択することが望ましい。例えば、測定可能範囲Wが20mmであり、間隔dzが20mmである場合、基準球31の直径が40mm以上であれば、測定可能範囲Wが重なり合わないように測定が行われる。また、基準球31の直径が40mm未満であっても、間隔dzを狭めて測定を行うことができる。   In addition, an arbitrary value can be selected as the diameter of the reference sphere 31, but it is desirable to select a value that is twice or more the interval dz. For example, when the measurable range W is 20 mm and the distance dz is 20 mm, if the diameter of the reference sphere 31 is 40 mm or more, the measurement is performed so that the measurable ranges W do not overlap. Further, even when the diameter of the reference sphere 31 is less than 40 mm, the measurement can be performed with the interval dz narrowed.

次に、Z軸周りの回転誤差Rzを検出する処理においても、X軸周りの回転誤差Rxを検出する処理と同様に、基準球31の表面形状を2回測定し、それぞれの測定結果ごとに中心位置の座標を算出する。即ち、Z軸周りの回転誤差Rzを検出する処理では、図3Bに示すように、光切断プローブ22の位置をX方向に間隔dxで移動させて、基準球31の中心位置の座標を2回測定する。つまり、X方向に中心位置が間隔dx離れた2つの測定領域(図3Bにおいて点線で囲われている2つの領域)にラインパターンが照射されるようにして、2回の測定が行われる。   Next, in the process of detecting the rotation error Rz around the Z axis, similarly to the process of detecting the rotation error Rx around the X axis, the surface shape of the reference sphere 31 is measured twice, and for each measurement result. Calculate the coordinates of the center position. That is, in the process of detecting the rotation error Rz around the Z axis, as shown in FIG. 3B, the position of the optical cutting probe 22 is moved in the X direction by the interval dx, and the coordinates of the center position of the reference sphere 31 are set twice. taking measurement. That is, two measurements are performed such that the line pattern is irradiated to two measurement regions (two regions surrounded by a dotted line in FIG. 3B) whose center positions are separated by a distance dx in the X direction.

例えば、Z方向から見たときに、照射ユニット41の光学系の光軸L1から基準球31の中心までの距離をLzとする。そして、光切断プローブ22が駆動軸座標系に対して誤差が発生せずに理想的に取り付けられた場合における基準球31の表面形状データから得られる基準球31の中心位置の座標に対する、光切断プローブ22にZ軸周りの回転誤差Rzが発生した場合における基準球31の表面形状データから得られる基準球31の中心位置の座標の誤差(ΔX,ΔY,ΔZ)は、次の式(5)で表される。   For example, the distance from the optical axis L1 of the optical system of the irradiation unit 41 to the center of the reference sphere 31 when viewed from the Z direction is Lz. Then, the optical cutting with respect to the coordinates of the center position of the reference sphere 31 obtained from the surface shape data of the reference sphere 31 when the optical cutting probe 22 is ideally attached to the drive axis coordinate system without causing an error. The error (ΔX, ΔY, ΔZ) of the coordinates of the center position of the reference sphere 31 obtained from the surface shape data of the reference sphere 31 when the rotation error Rz around the Z axis occurs in the probe 22 is expressed by the following equation (5). It is represented by

(ΔX,ΔY,ΔZ)
=(Lz×(cos(Rz)−1),Lz×sin(Rz),0)
≒(0,Lz×Rz,0)
・・・(5)
(ΔX, ΔY, ΔZ)
= (Lz × (cos (Rz) −1), Lz × sin (Rz), 0)
≒ (0, Lz x Rz, 0)
... (5)

但し、式(5)では、Z軸周りの回転誤差Rzが微小量であることより、一次近似が行われている。   However, in the equation (5), the first order approximation is performed because the rotation error Rz around the Z axis is a minute amount.

そして、図3Bに示すように、光切断プローブ22の位置をX方向に間隔dx変化させて2回の測定を行い、X軸周りの回転誤差Rxを求めたときと同様に、1回目の測定における基準球31の中心のY座標をY1とし、2回目の測定における基準球31の中心のY座標をY2とすると、Z軸周りの回転誤差Rzは、次の式(6)で求められる。   Then, as shown in FIG. 3B, the second measurement is performed by changing the position of the light cutting probe 22 by the distance dx in the X direction, and the rotation error Rx around the X axis is obtained. If the Y coordinate of the center of the reference sphere 31 in Y is Y1, and the Y coordinate of the center of the reference sphere 31 in the second measurement is Y2, the rotation error Rz around the Z axis is obtained by the following equation (6).

Rz=(Y1−Y2)/dx
・・・(6)
Rz = (Y1-Y2) / dx
... (6)

このように、Z軸周りの回転誤差Rzは、光切断プローブ22の位置をX方向に間隔dxで変化させて2回の測定を行い、その2回の測定で求められる基準球31の中心のY座標Y1とY座標Y2との差分から求めることができる。   As described above, the rotation error Rz around the Z axis is measured twice by changing the position of the light cutting probe 22 in the X direction at the interval dx, and the center of the reference sphere 31 obtained by the two measurements is measured. It can be obtained from the difference between the Y coordinate Y1 and the Y coordinate Y2.

ここで、図5を参照して、Z軸周りの回転誤差Rzによって、基準球31の測定データのY座標Y1とY座標Y2とに差分が発生することについて説明する。   Here, with reference to FIG. 5, it will be described that a difference occurs between the Y coordinate Y1 and the Y coordinate Y2 of the measurement data of the reference sphere 31 due to the rotation error Rz around the Z axis.

図5Aには、1回目の測定処理において基準球31に照射されるラインパターンが模式的に示されており、図5Bには、2回目の測定処理において基準球31に照射されるラインパターンが模式的に示されている。図示するように、光切断プローブ22(の照射するラインパターン)は、Z軸周りに回転誤差Rzで傾いており、基準球31の表面には、X軸に対して回転誤差Rzで傾斜したラインパターンがそれぞれ照射される。   FIG. 5A schematically shows a line pattern irradiated on the reference sphere 31 in the first measurement process, and FIG. 5B shows a line pattern irradiated on the reference sphere 31 in the second measurement process. It is shown schematically. As shown in the figure, the optical cutting probe 22 (the line pattern irradiated by it) is inclined with a rotation error Rz around the Z axis, and the surface of the reference sphere 31 is inclined with the rotation error Rz with respect to the X axis. Each pattern is irradiated.

従って、この回転誤差Rzを考慮せずに、1回目および2回目の測定データに基づいて被検物12の三次元的な形状データを構築すると、図5Cに示すように、1回目の測定データに基づいて構築された形状データ(実線で示されている円形)と、2回目の測定データに基づいて構築された形状データ(破線で示されている円形)とで、Y方向に位置がズレてしまう。このように、ラインパターンの投影方向のズレ(回転誤差Rz)によって、基準球31の測定に誤差が発生してしまう。   Therefore, when the three-dimensional shape data of the test object 12 is constructed based on the first and second measurement data without considering the rotation error Rz, as shown in FIG. 5C, the first measurement data The position data in the Y direction is misaligned between the shape data constructed based on (circle indicated by a solid line) and the shape data constructed based on the second measurement data (circle indicated by a broken line). End up. As described above, an error occurs in the measurement of the reference sphere 31 due to the deviation of the projection direction of the line pattern (rotation error Rz).

そこで、それぞれの形状データのY座標Y1とY座標Y2の差分に基づいて、上述の式(6)から回転誤差Rzを求め、その回転誤差Rzを適用して基準球31の三次元的な形状データを構築する処理を行うことで、図5Cにおいて二点鎖線で示されるように、誤差の発生しない理想的な位置にある基準球31の形状データを得ることができる。   Therefore, based on the difference between the Y coordinate Y1 and Y coordinate Y2 of each shape data, the rotation error Rz is obtained from the above equation (6), and the rotation error Rz is applied to apply the three-dimensional shape of the reference sphere 31. By performing the process of constructing the data, the shape data of the reference sphere 31 at an ideal position where no error occurs can be obtained as shown by a two-dot chain line in FIG. 5C.

ところで、1回目の測定処理と2回目の測定処理とで、基準球31の表面上で異なる領域にライン光が照射されるため、基準球31の真球度によっては、回転誤差Rzを正確に求めることが困難になることがある。例えば、1回目の測定処理と2回目の測定処理とで測定対象となる表面形状の微妙な違いに起因して、実際の回転誤差Rzとは異なる値が算出されることがある。   By the way, the line light is irradiated to different areas on the surface of the reference sphere 31 in the first measurement process and the second measurement process. Therefore, depending on the sphericity of the reference sphere 31, the rotation error Rz is accurately set. It can be difficult to find. For example, a value different from the actual rotation error Rz may be calculated due to a subtle difference in the surface shape to be measured between the first measurement process and the second measurement process.

即ち、X軸周りの回転誤差Rxを求める際には、図4に示したように、1回目の測定処理と2回目の測定処理とでラインパターンが照射される領域が重なっており、略同一の面の測定結果から回転誤差Rxを求めることができるため、正確に回転誤差Rxを求めることができる。これに対し、Z軸周りの回転誤差Rzを求める際には、図5に示すように、1回目の測定処理と2回目の測定処理とでラインパターンが照射される領域が異なっているため、正確性が低下してしまう。   That is, when obtaining the rotation error Rx around the X axis, as shown in FIG. 4, the areas irradiated with the line pattern overlap in the first measurement process and the second measurement process, and are substantially the same. Since the rotation error Rx can be obtained from the measurement result of the surface, the rotation error Rx can be obtained accurately. On the other hand, when obtaining the rotation error Rz around the Z-axis, as shown in FIG. 5, the area irradiated with the line pattern is different between the first measurement process and the second measurement process. Accuracy will be reduced.

そこで、形状測定装置11では、回転誤差Rzを求める処理を、既に求めた回転誤差Rzを適用させながら、その値が収束するまで繰り返して行う収束計算を行う。例えば、まず、回転誤差Rzを0として2回の測定処理を行って回転誤差Rzを求める。そして、その回転誤差Rzを適用して2回の測定処理を行って新たな回転誤差Rzを求め、その新たな回転誤差Rzの変化分(1回前に求めた回転誤差Rzとの差分)が所定の閾値、例えば、10秒以下となるまで、回転誤差Rzを求める処理を繰り返す。このようにして回転誤差Rzを求めることで、正確な回転誤差Rzを得ることができ、これにより、被検物12の測定精度を向上させることができる。   Therefore, the shape measuring apparatus 11 performs a convergence calculation that is repeatedly performed until the value converges while applying the rotation error Rz that has already been obtained. For example, first, the rotation error Rz is set to 0, and measurement processing is performed twice to obtain the rotation error Rz. Then, the rotation error Rz is applied to perform two measurement processes to obtain a new rotation error Rz, and a change in the new rotation error Rz (difference from the rotation error Rz obtained one time before) is obtained. The process for obtaining the rotation error Rz is repeated until a predetermined threshold value, for example, 10 seconds or less is reached. By obtaining the rotation error Rz in this way, an accurate rotation error Rz can be obtained, and thereby the measurement accuracy of the test object 12 can be improved.

また、基準球31の直径としては、任意の値を選択することができるが、間隔dxの2倍以上の値を選択することが望ましい。例えば、測定領域のX方向の幅が20mmであり、間隔dxが20mmである場合、基準球31の直径が40mm以上であれば、測定領域が重なり合わないように測定が行われる。また、基準球31の直径が40mm未満であっても、間隔dxを狭めて測定を行うことができる。   Further, as the diameter of the reference sphere 31, an arbitrary value can be selected, but it is desirable to select a value that is twice or more the interval dx. For example, when the width of the measurement region in the X direction is 20 mm and the distance dx is 20 mm, the measurement is performed so that the measurement regions do not overlap if the diameter of the reference sphere 31 is 40 mm or more. Further, even when the diameter of the reference sphere 31 is less than 40 mm, the measurement can be performed with the interval dx narrowed.

次に、Y軸周りの回転誤差Ryを検出する処理について説明する。   Next, a process for detecting the rotation error Ry around the Y axis will be described.

Y軸周りの回転誤差Ryの検出は、図3Cに示すように光切断プローブ22により基準面32を測定することにより行われる。基準面32は、上述したように、Z軸に対して直交するように所定の平面度で形成された平面である。なお、例えば、基準面32を設けることなく、定盤21の任意の一部分の平面を、図示しないタッチプローブなどを利用して3〜10点程度の測定し、その測定により規定される平面を基準面としてもよい。   The rotation error Ry around the Y axis is detected by measuring the reference plane 32 with the optical cutting probe 22 as shown in FIG. 3C. As described above, the reference surface 32 is a plane formed with a predetermined flatness so as to be orthogonal to the Z axis. In addition, for example, without providing the reference surface 32, an arbitrary part of the plane of the surface plate 21 is measured at about 3 to 10 points using a touch probe (not shown), and the plane defined by the measurement is used as a reference. It may be a surface.

そして、基準面32のY軸周りの回転角度をRy0(既知の値)とし、光切断プローブ22により測定された基準面32のY軸周りの回転角度をRypとすると、Y軸周りの回転誤差Ryは、次の式(7)により求められる。   Then, assuming that the rotation angle around the Y axis of the reference surface 32 is Ry0 (known value) and the rotation angle around the Y axis of the reference surface 32 measured by the optical cutting probe 22 is Ryp, a rotation error around the Y axis. Ry is calculated | required by following Formula (7).

Ry=Ryp−Ry0
・・・(7)
Ry = Ryp−Ry0
... (7)

ここで、例えば、基準面32の大きさとして、X方向に対しては、基準面32に照射されるラインパターンの長さを包含するような大きさ、例えば、20mm以上の大きさがあればよい。なお、基準面32の大きさとして、Y方向に対しての制限はない。   Here, for example, as the size of the reference surface 32, there is a size that includes the length of the line pattern irradiated to the reference surface 32 in the X direction, for example, a size of 20 mm or more. Good. The size of the reference surface 32 is not limited with respect to the Y direction.

以上のように、形状測定装置11では、X軸周りの回転誤差Rx、Y軸周りの回転誤差Ry、およびZ軸周りの回転誤差Rzを検出することができる。   As described above, the shape measuring apparatus 11 can detect the rotation error Rx around the X axis, the rotation error Ry around the Y axis, and the rotation error Rz around the Z axis.

即ち、誤差検出部63は、基準球31を対象とした測定を行うように駆動制御部64を介して光切断プローブ22を駆動させて、Z方向に間隔dz離れた位置で2回の測定を行わせ、それぞれの測定で求められる基準球31の中心位置のY座標に基づいて、上述の式(4)を演算することで、X軸周りの回転誤差Rxを算出する。また、誤差検出部63は、基準球31を対象とした測定を行うように駆動制御部64を介して光切断プローブ22を駆動させて、X方向に間隔dx離れた位置で2回の測定を行わせ、それぞれの測定で求められる基準球31の中心位置のY座標に基づいて、上述の式(6)を演算することで、Z軸周りの回転誤差Rzを算出する。また、誤差検出部63は、基準面32を対象とした測定を行うように駆動制御部64を介して光切断プローブ22を駆動させて、基準面32に対する、その測定で求められる平面の傾きに基づいて、Y軸周りの回転誤差Ryを算出する。   That is, the error detection unit 63 drives the optical cutting probe 22 via the drive control unit 64 so as to perform the measurement with respect to the reference sphere 31, and performs two measurements at positions spaced apart by dz in the Z direction. Then, based on the Y coordinate of the center position of the reference sphere 31 obtained by each measurement, the above formula (4) is calculated to calculate the rotation error Rx around the X axis. In addition, the error detection unit 63 drives the optical cutting probe 22 via the drive control unit 64 so as to perform the measurement for the reference sphere 31, and performs two measurements at positions separated by an interval dx in the X direction. Then, based on the Y coordinate of the center position of the reference sphere 31 obtained by each measurement, the above formula (6) is calculated to calculate the rotation error Rz around the Z axis. Further, the error detection unit 63 drives the optical cutting probe 22 via the drive control unit 64 so as to perform the measurement with respect to the reference surface 32, and the inclination of the plane obtained by the measurement with respect to the reference surface 32 is adjusted. Based on this, a rotation error Ry around the Y axis is calculated.

そして、形状データ構築部62は、撮像ユニット42により連続的に撮像された画像に映されるラインパターンの形状を走査方向に並べて、被検物12の三次元的な形状を構築する処理を行う際に、それぞれの回転誤差を反映させる。例えば、形状データ構築部62は、撮像ユニット42により連続的に撮像される画像に映されるラインパターンの形状を、回転誤差に応じて傾いた状態で走査方向に並べる処理を行う。このように、誤差検出部63により検出された回転誤差を反映させることにより、駆動軸座標系に対する光切断プローブ22の姿勢に若干の誤差(ラインパターンの投影方向にズレ)が発生していたとしても、被検物12の表面形状を正確に測定することができ、測定精度を向上させることができる。   Then, the shape data construction unit 62 performs processing for constructing the three-dimensional shape of the test object 12 by arranging the shapes of the line patterns shown in the images continuously captured by the imaging unit 42 in the scanning direction. In this case, each rotation error is reflected. For example, the shape data construction unit 62 performs processing for arranging the shape of the line pattern shown in the images continuously captured by the imaging unit 42 in the scanning direction in a tilted state according to the rotation error. As described above, by reflecting the rotation error detected by the error detection unit 63, it is assumed that a slight error (deviation in the projection direction of the line pattern) occurs in the posture of the optical cutting probe 22 with respect to the drive axis coordinate system. In addition, the surface shape of the test object 12 can be accurately measured, and the measurement accuracy can be improved.

また、上述したように、Z軸周りの回転誤差Rzを検出する際に、Z方向から見た測定領域(図3Bの点線の領域)の一部が重なり合うように測定を2回行うことで、その2回の測定結果に基準球31の形状が完全な球体でないことによる影響を排除することができる。一方、Z軸周りの回転誤差Rzを検出する際に、Z方向から見た測定領域(図3Bの点線の領域)が重ならないように測定を2回行うことで、Z軸周りの回転誤差Rzを詳細に(高分解能で)検出することができる。   Further, as described above, when detecting the rotation error Rz around the Z axis, the measurement is performed twice so that a part of the measurement region viewed from the Z direction (the dotted line region in FIG. 3B) overlaps, The influence of the shape of the reference sphere 31 being not a perfect sphere can be eliminated from the two measurement results. On the other hand, when the rotation error Rz around the Z axis is detected, the measurement is performed twice so that the measurement region viewed from the Z direction (the dotted line region in FIG. 3B) does not overlap, so that the rotation error Rz around the Z axis. Can be detected in detail (with high resolution).

ところで、上述した実施の形態では、基準球31を測定の対象として、X軸周りの回転誤差RxおよびZ軸周りの回転誤差Rzを検出し、基準面32を測定の対象としてY軸周りの回転誤差Ryを検出しているが、例えば、基準球31を測定の対象として、Y軸周りの回転誤差Ryを検出することができる。   By the way, in the above-described embodiment, the rotation error Rx around the X axis and the rotation error Rz around the Z axis are detected using the reference sphere 31 as the measurement target, and the rotation around the Y axis is performed using the reference plane 32 as the measurement target. Although the error Ry is detected, for example, the rotation error Ry around the Y axis can be detected using the reference sphere 31 as a measurement target.

即ち、X軸周りの回転誤差Rxを検出するときには、Z方向に間隔dz離れた位置で2回の測定を行わせ、それぞれの測定で求められる基準球31の中心位置のY座標に基づいて、上述の式(4)を演算しているが、このときに求められる基準球31の中心位置のX座標に基づいて、次の式(8)を演算することによりY軸周りの回転誤差Ryを求めることができる。   That is, when detecting the rotation error Rx around the X axis, two measurements are performed at positions spaced apart by dz in the Z direction, and based on the Y coordinate of the center position of the reference sphere 31 obtained by each measurement, The above equation (4) is calculated. Based on the X coordinate of the center position of the reference sphere 31 obtained at this time, the following equation (8) is calculated to obtain the rotation error Ry around the Y axis. Can be sought.

Ry=(X1−X2)/dz
・・・(8)
Ry = (X1-X2) / dz
... (8)

但し、式(8)において、X1は、1回目の測定における基準球31の中心のX座標であり、X2は、2回目の測定における基準球31の中心のX座標である。このように、Y軸周りの回転誤差Ryは、光切断プローブ22の位置をZ方向に間隔dzで変化させて2回の測定を行い、その2回の測定で求められる基準球31のX座標X1とX座標X2との差分から求めることができる。   However, in Formula (8), X1 is the X coordinate of the center of the reference sphere 31 in the first measurement, and X2 is the X coordinate of the center of the reference sphere 31 in the second measurement. As described above, the rotation error Ry around the Y axis is measured twice by changing the position of the light cutting probe 22 in the Z direction at the interval dz, and the X coordinate of the reference sphere 31 obtained by the two measurements. It can be obtained from the difference between X1 and X coordinate X2.

ここで、図6を参照して、Y軸周りの回転誤差Ryによって、基準球31の測定データのX座標X1とX座標X2とに差分が発生することについて説明する。   Here, with reference to FIG. 6, it will be described that a difference occurs between the X coordinate X1 and the X coordinate X2 of the measurement data of the reference sphere 31 due to the rotation error Ry around the Y axis.

図6Aおよび図6Bには、1回目および2回目の測定において基準球31に照射されるラインパターンが模式的に示されており、光切断プローブ22は、Y軸周りに回転誤差Ryで傾いている。1回目および2回目の測定では、Z方向に間隔dzで光切断プローブ22が移動されるが、光切断プローブ22の姿勢がY軸周りに回転誤差Ryで傾いているため、測定領域の間隔(図6Aおよび図6Bに示されている二点鎖線の間隔)は、間隔dzとは異なるものとなる。   6A and 6B schematically show a line pattern irradiated on the reference sphere 31 in the first and second measurements, and the light cutting probe 22 is tilted around the Y axis with a rotation error Ry. Yes. In the first measurement and the second measurement, the optical cutting probe 22 is moved at an interval dz in the Z direction. However, since the posture of the optical cutting probe 22 is tilted around the Y axis by a rotation error Ry, the measurement region interval ( The distance between the two-dot chain lines shown in FIGS. 6A and 6B is different from the distance dz.

従って、この回転誤差Ryを考慮せずに、1回目および2回目の測定データに基づいて被検物12の三次元的な形状データを構築すると、図6Cに示すように、1回目の測定データに基づいて構築された形状データ(実線で示されている円形)と、2回目の測定データに基づいて構築された形状データ(破線で示されている円形)とで、X方向に位置がズレてしまう。このように、ラインパターンの投影方向のズレ(回転誤差Ry)によって、基準球31の測定に誤差が発生してしまう。   Accordingly, when the three-dimensional shape data of the test object 12 is constructed based on the first and second measurement data without considering the rotation error Ry, as shown in FIG. 6C, the first measurement data The position in the X direction is misaligned between the shape data constructed based on (circle shown by a solid line) and the shape data built based on the second measurement data (circle shown by a broken line). End up. As described above, an error occurs in the measurement of the reference sphere 31 due to the deviation of the projection direction of the line pattern (rotation error Ry).

そこで、それぞれの形状データのX座標X1とX座標X2の差分に基づいて、上述の式(8)から回転誤差Ryを求め、回転誤差Ryを適用して基準球31の三次元的な形状データを構築する処理を行うことで、図6Cにおいて二点鎖線で示されるように、誤差の発生しない理想的な位置にある基準球31の形状データを得ることができる。   Therefore, based on the difference between the X coordinate X1 and the X coordinate X2 of each shape data, the rotation error Ry is obtained from the above equation (8), and the rotation error Ry is applied to apply the three-dimensional shape data of the reference sphere 31. By performing the process of constructing, the shape data of the reference sphere 31 at an ideal position where no error occurs can be obtained as shown by a two-dot chain line in FIG. 6C.

以上のように、形状測定装置11では、Z方向に間隔dz離れた位置での2回の測定に基づいて、形状データのY座標Y1とY座標Y2の差分からX軸周りの回転誤差Rxを検出することができるとともに、形状データのX座標X1とX座標X2の差分からY軸周りの回転誤差Ryを検出することができる。   As described above, the shape measuring apparatus 11 calculates the rotation error Rx around the X axis from the difference between the Y coordinate Y1 and the Y coordinate Y2 of the shape data, based on two measurements at positions separated by a distance dz in the Z direction. The rotation error Ry around the Y axis can be detected from the difference between the X coordinate X1 and the X coordinate X2 of the shape data.

次に、図7は、形状測定装置11が、光切断プローブ22の回転誤差を検出する回転誤差検出処理を説明するフローチャートである。例えば、形状測定装置11は、起動時に回転誤差検出処理が実行されるように設定されており、ユーザが形状測定装置11を起動させると処理が開始される。   Next, FIG. 7 is a flowchart for explaining a rotation error detection process in which the shape measuring apparatus 11 detects a rotation error of the light cutting probe 22. For example, the shape measuring apparatus 11 is set so that the rotation error detection process is executed at the time of activation, and the process is started when the user activates the shape measuring apparatus 11.

ステップS11において、駆動制御部64がZステージ23およびコラム25の駆動を制御し、基準球31を測定の対象として、Z方向に間隔dz離れた2つの測定領域に対する測定処理が行われ、処理はステップS12に進む。   In step S11, the drive control unit 64 controls the drive of the Z stage 23 and the column 25, and the measurement process is performed on two measurement areas separated by a distance dz in the Z direction with the reference sphere 31 as a measurement target. Proceed to step S12.

ステップS12において、形状データ構築部62は、ステップS11でZ方向に間隔dz離れて2回行われた測定処理により得られた画像のラインパターンに基づいて、基準球31の三次元的な表面形状のデータを構築する。そして、誤差検出部63は、2回の測定処理により求められた基準球31の中心位置の座標の差分に基づいて、上述の式(4)を演算することにより、光切断プローブ22のX軸周りの回転誤差Rxを算出する。同様に、誤差検出部63は、上述の式(8)を演算することにより、光切断プローブ22のY軸周りの回転誤差Ryを算出する。   In step S12, the shape data construction unit 62 determines the three-dimensional surface shape of the reference sphere 31 based on the line pattern of the image obtained by the measurement process performed twice with a gap dz in the Z direction in step S11. Build the data. Then, the error detection unit 63 calculates the above equation (4) based on the difference in the coordinates of the center position of the reference sphere 31 obtained by the two measurement processes, so that the X axis of the light cutting probe 22 is calculated. A rotation error Rx around is calculated. Similarly, the error detection unit 63 calculates the rotation error Ry around the Y axis of the optical cutting probe 22 by calculating the above-described equation (8).

ステップS12の処理後、処理はステップS13に進み、駆動制御部64がZステージ23およびコラム25の駆動を制御し、基準球31を測定の対象として、X方向に間隔dx離れた2つの測定領域に対する測定処理が行われ、処理はステップS14に進む。   After the process of step S12, the process proceeds to step S13, where the drive control unit 64 controls the drive of the Z stage 23 and the column 25, and two measurement regions separated by a distance dx in the X direction with the reference sphere 31 as a measurement target. Measurement processing is performed, and the process proceeds to step S14.

ステップS14において、形状データ構築部62は、ステップS13でX方向に間隔dx離れて2回行われた測定処理により得られた画像のラインパターンに基づいて、基準球31の三次元的な表面形状のデータを構築する。そして、誤差検出部63は、2回の測定処理により求められた基準球31の中心位置の座標の差分に基づいて、上述の式(6)を演算することにより、光切断プローブ22のZ軸周りの回転誤差Rzを算出する。   In step S <b> 14, the shape data construction unit 62 determines the three-dimensional surface shape of the reference sphere 31 based on the line pattern of the image obtained by the measurement process performed twice at the interval dx in the X direction in step S <b> 13. Build the data. Then, the error detection unit 63 calculates the above equation (6) based on the difference in the coordinates of the center position of the reference sphere 31 obtained by the two measurement processes, whereby the Z axis of the light cutting probe 22 is calculated. A surrounding rotation error Rz is calculated.

ステップS14の処理後、処理はステップS15に進み、回転誤差Rzの変化分が、所定の閾値(例えば、10秒)以下であるか否かが判定される。ここで、回転誤差Rzの変化分とは、ステップS13乃至16の処理をループしたときに、直前のステップS14で求められた回転誤差Rzと、それより1回前に求められた回転誤差Rzとの差分のことである。なお、ステップS14の処理が1回目であり、まだ処理がループしていない場合には、ステップS15で、回転誤差Rzの変化分が所定の閾値以下ではないと判定される。即ち、ステップS13乃至16の処理が少なくとも1回はループされる。   After the process of step S14, the process proceeds to step S15, and it is determined whether or not the change amount of the rotation error Rz is equal to or less than a predetermined threshold value (for example, 10 seconds). Here, the amount of change in the rotation error Rz refers to the rotation error Rz obtained in the immediately preceding step S14 when the processing of steps S13 to S16 is looped, and the rotation error Rz obtained one time before that. It is the difference of. If the process in step S14 is the first time and the process has not yet looped, it is determined in step S15 that the change in the rotation error Rz is not less than or equal to a predetermined threshold value. That is, the processes in steps S13 to S16 are looped at least once.

ステップS15において、回転誤差Rzの変化分が、所定の閾値以下でない(閾値より大である)と判定された場合、処理はステップS16に進む。ステップS16において、誤差検出部63は、直前のステップS14で算出された回転誤差Rzを形状データ構築部62が内蔵するメモリに格納させる。これにより、その後の処理では、基準球31の形状データを構築するときに、回転誤差Rzが適用された処理が行われる。ステップS16の処理後、処理はステップS13に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。即ち、回転誤差Rzを適用して基準球31の形状データを構築し、再度、回転誤差Rzを求める処理が繰り返して行われる。   If it is determined in step S15 that the change in the rotation error Rz is not less than or equal to the predetermined threshold value (greater than the threshold value), the process proceeds to step S16. In step S <b> 16, the error detection unit 63 stores the rotation error Rz calculated in the previous step S <b> 14 in a memory built in the shape data construction unit 62. Thereby, in the subsequent processing, when the shape data of the reference sphere 31 is constructed, processing to which the rotation error Rz is applied is performed. After the process of step S16, the process returns to step S13, and the same process is repeated thereafter. That is, the process of building the shape data of the reference sphere 31 by applying the rotation error Rz and obtaining the rotation error Rz is repeated.

一方、ステップS15において、回転誤差Rzの変化分が、所定の閾値以下であると判定された場合、処理はステップS17に進む。ステップS17において、誤差検出部63は、ステップS12で求められた回転誤差Rxおよび回転誤差Ry、並びに、所定の閾値以下となるように収束計算により求められた回転誤差Rzを、形状データ構築部62が内蔵するメモリに格納させる。これにより、被検物12を測定対象として形状データを構築する処理を実行する際に、回転誤差Rx、回転誤差Ry、および回転誤差Rzが適用される。ステップS17の処理後、回転誤差検出処理は終了される。   On the other hand, if it is determined in step S15 that the change in the rotation error Rz is equal to or less than the predetermined threshold, the process proceeds to step S17. In step S17, the error detection unit 63 uses the rotation error Rx and the rotation error Ry obtained in step S12, and the rotation error Rz obtained by the convergence calculation so as to be equal to or less than a predetermined threshold value, as the shape data construction unit 62. Is stored in the built-in memory. Thus, the rotation error Rx, the rotation error Ry, and the rotation error Rz are applied when executing the process of constructing the shape data with the test object 12 as the measurement target. After the process of step S17, the rotation error detection process is terminated.

以上のように、形状測定装置11では、回転誤差Rx、回転誤差Ry、および回転誤差Rzを検出することができる。従って、検出された各回転誤差を反映させて、撮像素子55により連続的に撮像される複数枚の画像に映されているラインパターンの形状から被検物12の三次元的な表面形状データを構築する処理を行うことで、被検物12の表面形状を正確に測定することができる。   As described above, the shape measuring apparatus 11 can detect the rotation error Rx, the rotation error Ry, and the rotation error Rz. Accordingly, the three-dimensional surface shape data of the test object 12 is obtained from the shape of the line pattern reflected in a plurality of images continuously captured by the image sensor 55 by reflecting each detected rotation error. By performing the construction process, the surface shape of the test object 12 can be accurately measured.

特に、収束演算により回転誤差Rzを算出することで、算出される回転誤差Rzの正確性を向上させることができ、より高精度な測定を行うことができる。   In particular, by calculating the rotation error Rz by convergence calculation, the accuracy of the calculated rotation error Rz can be improved, and more accurate measurement can be performed.

なお、図7のフローチャートで説明した回転誤差検出処理では、X方向に間隔dx離れた2つの測定領域に対する測定処理(ステップS13)を繰り返して行っているが、この測定処理を繰り返さなくてもよい。即ち、測定処理を1回だけ行い、その測定結果を用いて、求められた回転誤差Rzを適用して形状データを構築し、再度、回転誤差Rzを求める演算を繰り返すことにより、回転誤差Rzを収束させることができる。   In the rotation error detection process described with reference to the flowchart of FIG. 7, the measurement process (step S13) is repeated for two measurement regions separated by a distance dx in the X direction. However, this measurement process may not be repeated. . That is, the measurement process is performed only once, the shape data is constructed using the obtained rotation error Rz using the measurement result, and the rotation error Rz is calculated again by repeating the calculation for obtaining the rotation error Rz. It can be converged.

さらに、測定処理を行って求められた基準球31の中心位置の座標の差分と、回転誤差Rzとの対応関係を、例えば、シミュレーションにより予め算出しておき、その対応関係を登録したテーブルを記憶しておくことで、そのテーブルを参照して回転誤差Rzを求めるようにしてもよい。   Further, a correspondence relationship between the difference between the coordinates of the center position of the reference sphere 31 obtained by performing the measurement process and the rotation error Rz is calculated in advance by simulation, for example, and a table in which the correspondence relationship is registered is stored. Thus, the rotation error Rz may be obtained with reference to the table.

なお、本実施の形態においては、基準球31の表面形状を2回測定し、それぞれの測定から基準球31の中心位置の座標を算出する測定方法について説明したが、例えば、基準球31の表面形状を2回以上の複数回測定し、それにより取得される複数の形状測定データから2回分の形状測定データを選択して、その2回分の形状測定データから基準球31の中心位置の座標を算出するようにしてもよい。   In the present embodiment, the measurement method of measuring the surface shape of the reference sphere 31 twice and calculating the coordinates of the center position of the reference sphere 31 from each measurement has been described. The shape is measured two or more times, and the shape measurement data for two times is selected from the plurality of shape measurement data acquired thereby, and the coordinates of the center position of the reference sphere 31 are determined from the two times of shape measurement data. You may make it calculate.

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

11 形状測定装置, 12 被検物, 21 定盤, 22 光切断プローブ, 23 Zステージ, 24 梁部, 25 コラム, 31 基準球, 32 基準面, 41 照射ユニット, 42 撮像ユニット, 51 発光素子, 52 コンデンサレンズ, 53 ラインジェネレータレンズ, 54 撮像レンズ, 55 撮像素子, 61 制御装置, 62 形状データ構築部, 63 誤差検出部, 64 駆動制御部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Shape measuring device, 12 Test object, 21 Surface plate, 22 Optical cutting probe, 23 Z stage, 24 Beam part, 25 Column, 31 Reference sphere, 32 Reference surface, 41 Irradiation unit, 42 Imaging unit, 51 Light emitting element, 52 condenser lens, 53 line generator lens, 54 imaging lens, 55 imaging device, 61 control device, 62 shape data construction unit, 63 error detection unit, 64 drive control unit

Claims (8)

被検物の表面形状を測定する形状測定装置において、
前記被検物にラインパターンを投影する照射手段と、
前記ラインパターンが投影された前記被検物を撮像する撮像手段と、
前記照射手段と前記被検物とを相対的に、互いに直交するX方向、Y方向、およびZ方向の駆動軸に沿って駆動する駆動手段と、
前記駆動手段により前記照射手段と前記被検物とを前記Y方向に相対的に移動させながら、前記撮像手段により逐次撮像される複数枚の画像を取得し、前記複数枚の画像に写されている前記ラインパターンの形状から前記被検物の形状測定データを構築する形状測定データ構築手段と、
球形状に形成された基準球と、
前記駆動手段の各駆動軸に対する前記照射手段の姿勢の回転誤差を検出する誤差検出手段と
を備え、
前記誤差検出手段は、前記基準球を被検物として、前記形状測定データ構築手段によって得られる前記Z方向に所定の間隔離れて行われる少なくとも複数回分の形状測定データを取得し、前記複数回の形状測定データのうち少なくとも2回分の形状測定データからそれぞれ求められる前記基準球の中心位置を取得し、前記取得された前記基準球の中心位置の差分に基づいて、前記照射手段の光軸方向に対する前記X方向の駆動軸周りの回転誤差を検出し、
前記形状測定データ構築手段は、前記誤差検出手段から得られた回転誤差情報を基に、前記被検物の形状測定データを補正する
ことを特徴とする形状測定装置。
In the shape measuring device that measures the surface shape of the test object,
An irradiation means for projecting a line pattern onto the test object;
Imaging means for imaging the object on which the line pattern is projected;
Driving means for driving the irradiating means and the test object relatively along drive axes in the X direction, the Y direction, and the Z direction orthogonal to each other;
While the driving unit moves the irradiation unit and the test object relative to each other in the Y direction, a plurality of images sequentially captured by the imaging unit are acquired and copied to the plurality of images. Shape measurement data construction means for constructing shape measurement data of the test object from the shape of the line pattern,
A reference sphere formed in a spherical shape;
An error detecting means for detecting a rotation error of the attitude of the irradiation means with respect to each drive shaft of the driving means,
The error detection means acquires at least a plurality of times of shape measurement data performed by being separated by a predetermined interval in the Z direction obtained by the shape measurement data construction means using the reference sphere as a test object, and the plurality of times The center position of the reference sphere obtained from the shape measurement data of at least two times among the shape measurement data is acquired, and based on the difference of the acquired center position of the reference sphere with respect to the optical axis direction of the irradiation means Detecting a rotation error around the drive shaft in the X direction;
The shape measurement data construction unit corrects the shape measurement data of the test object based on rotation error information obtained from the error detection unit.
前記誤差検出手段は、前記形状測定データ構築手段によって得られる前記X方向に所定の間隔離れて行われる少なくとも複数回分の形状測定データを取得し、前記複数回の形状測定データのうち少なくとも2回分の形状測定データからそれぞれ求められる前記基準球の中心位置を取得し、前記取得された基準球の中心位置の差分に基づいて、前記照射手段の光軸方向に対する前記Z方向の駆動軸回りの回転誤差を検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
The error detection means obtains at least a plurality of shape measurement data obtained by the shape measurement data construction means that are separated by a predetermined distance in the X direction, and at least two of the plurality of shape measurement data. The center position of the reference sphere obtained from the shape measurement data is acquired, and based on the difference of the acquired center position of the reference sphere, the rotation error about the drive axis in the Z direction with respect to the optical axis direction of the irradiation means The shape measuring device according to claim 1, wherein the shape measuring device is detected.
前記誤差検出手段は、前記Z方向に所定の間隔離れて行われる前記複数回の形状測定データのうち少なくとも2回分の形状測定データから得られる前記基準球の中心位置の差分に基づいて、前記照射手段の前記Y方向の駆動軸周りの回転誤差を検出する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の形状測定装置。
The error detection unit is configured to perform the irradiation based on a difference in the center position of the reference sphere obtained from shape measurement data for at least two times among the plurality of shape measurement data performed at a predetermined interval in the Z direction. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein a rotation error around the drive axis in the Y direction of the means is detected.
前記誤差検出手段は、前記Z軸に直交する既知の基準面を被検物として得られる形状測定データが表す平面の前記基準面に対する傾きに基づいて、前記照射手段の前記Y方向の駆動軸周りの回転誤差を検出する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の形状測定装置。
The error detection unit is configured to rotate the Y unit in the Y direction based on an inclination of a plane represented by shape measurement data obtained using a known reference plane orthogonal to the Z axis as a test object with respect to the reference plane. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein a rotation error is detected.
前記誤差検出手段は、前記照射手段の光軸方向に対する前記Z方向の駆動軸回りの回転誤差を検出する際に、前記照射手段の光学系の光軸と前記撮像手段の光学系の光軸との交点を含むXY平面で前記ラインパターンが照射される領域である測定領域の一部が重なり合うように前記所定の間隔を設定して取得された前記2回分の形状測定データから、前記基準球の中心位置を取得する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の形状測定装置。
The error detection unit detects an optical axis of the optical system of the irradiation unit and an optical axis of the optical system of the imaging unit when detecting a rotation error around the drive axis in the Z direction with respect to the optical axis direction of the irradiation unit. From the shape measurement data of the two times obtained by setting the predetermined interval so that a part of the measurement area which is the area irradiated with the line pattern overlaps on the XY plane including the intersection of The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein a center position is acquired.
前記誤差検出手段は、前記照射手段の光軸方向に対する前記Z方向の駆動軸回りの回転誤差を検出する際に、前記照射手段の光学系の光軸と前記撮像手段の光学系の光軸との交点を含むXY平面で前記ラインパターンが照射される領域である測定領域が重なり合うことを回避するように前記所定の間隔を設定して取得された前記2回分の形状測定データから、前記基準球の中心位置を取得する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の形状測定装置。
The error detection unit detects an optical axis of the optical system of the irradiation unit and an optical axis of the optical system of the imaging unit when detecting a rotation error around the drive axis in the Z direction with respect to the optical axis direction of the irradiation unit. From the two-time shape measurement data obtained by setting the predetermined interval so as to avoid the overlapping of the measurement areas which are areas irradiated with the line pattern on the XY plane including the intersection of the reference sphere, The shape measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the center position is acquired.
前記誤差検出手段は、前記照射手段の前記Z方向の駆動軸周りの回転誤差を算出する処理を、既に求めた前記Z方向の駆動軸周りの回転誤差を適用させながら、その値が収束するまで繰り返して行う
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の形状測定装置。
The error detecting means calculates the rotation error around the drive axis in the Z direction of the irradiating means while applying the rotation error around the drive axis in the Z direction that has already been obtained until the value converges. The shape measuring device according to claim 1, wherein the shape measuring device is repeatedly performed.
前記照射手段と前記撮像手段は同一の筐体で保持されており、前記駆動手段は、前記筐体を駆動する
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の形状測定装置。
The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the irradiation unit and the imaging unit are held in the same casing, and the driving unit drives the casing.
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