JP2014115105A - 形状測定方法および形状測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】測定面と平行な方向へ指定した距離だけスタイラス20を測定面に対して移動させる平行移動と、プローブ26に対するスタイラス20の位置の変位量と変位方向とを含むスタイラス変位ベクトルDiの測定面に法線方向の大きさが予め定められた押込み量の設定値Cになるように、プローブ26を現在のスタイラス位置Siと過去のスタイラス位置Si−1との差から算出される測定面の法線方向に移動させる直交移動とを含む、プローブ26の測定面に対する相対位置を繰り返す(Step 4,5)
【選択図】図4
Description
図1A及び図Bは本発明の実施の形態1の三次元形状測定装置(以下、単に形状測定装置という。)の構成を示す図である。この形状測定装置は、三次元計測器22と、制御装置23と、コンピュータ等で構成される演算装置24とに大別できる。
実施の形態2では、スタイラス変位ベクトルDiの法線方向成分を一定値DV=Cとするための補正を法線方向算出に比べて高速(制御周期Ts秒間隔)で実施し、さらに前回測定位置は何回か前の位置を使用した形態である。
21 三次元形状測定装置
22 三次元計測器
23 制御装置
24 演算装置
25 測定物
25a 測定面
26 プローブ
27 XYステージ
28 Zステージ
31 X座標検出部
32 Y座標検出部
33 Z座標検出部
34 傾き検出部
35 フォーカス誤差信号検出部
37 X軸制御部
38 Y軸制御部
39 Z軸制御部
40 動摩擦係数記憶部
41 測定点位置演算部
42 誤差演算出力部
43 スタイラス変位ベクトル検出部
43a X成分検出部
43b Y成分検出部
43c Z成分検出部
44 前回測定位置記憶部
45 法線方向ベクトル出力部
46 法線方向ベクトル成分算出部
47 押込みベクトル算出部
48 走査方向単位ベクトル算出部
49 移動ベクトル算出部(加算部)
51A,51B 可撓性部
53 スタイラス軸
54 ミラー
61 発振周波数安定化レーザ
62 X参照ミラー
63y,63z レーザ光
64 Y参照ミラー
68 半導体レーザ
69 レーザ光
70 コリメートレンズ
71 絞り
72 ビームスプリッタ
73 ダイクロックミラー
74 偏光プリズム
75 ダイクロックミラー
76 レンズ
79 受光素子
81 一体化素子
82 レーザ光
83 回折格子
84 コリメートレンズ
87 移動指示部
88 X軸モータ
89 Y軸モータ
91 法線方向設定・記憶部
92 走査速度設定部
93 走査方向ベクトル算出部
94 押込み量設定・記憶部
95 切替スイッチ
Claims (9)
- 測定面からの測定力によってプローブに対して変位可能に支持されたスタイラスを準備し、
前記測定面と平行な方向へ指定した距離だけ前記スタイラスを前記測定面に対して移動させる平行移動と、前記プローブに対する前記スタイラスの位置の変位量と変位方向とを含むスタイラス変位ベクトルの前記測定面に法線方向の大きさが予め定められた押込み量の設定値になるように、前記プローブを現在のスタイラス位置と過去のスタイラス位置との差から算出される前記測定面の法線方向に移動させる直交移動とを含む、前記プローブの前記測定面に対する相対移動を繰り返す、形状測定方法。 - 前記プローブの前記測定面の相対移動を繰り返す前に、既知である前記測定面に直交する方向に前記スタイラスが移動するように前記プローブを移動させ、前記スタイラスが前記測定面に接触して、前記スタイラス変移ベクトルの前記測定面の法線方向の大きさが前記押込み量の設定値以上になったときにプローブの移動を停止する、請求項1に記載の形状測定方法。
- 前記平行移動は以下の式で表される、請求項1又は請求項2に記載の形状測定方法。
- 前記直交移動は以下の式で表される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の形状測定方法。
- スタイラスを測定面からの測定力によって変位可能に支持するプローブと、
前記スタイラスが前記測定面を走査するように前記プローブと前記測定面の相対位置を移動させる移動部と、
前記プローブに対する前記スタイラスの位置の変位量と変位方向とを含むスタイラス変位ベクトルを検出するスタイラス変位ベクトル検出部と、
前記測定面の測定点における法線方向を出力する法線方向出力部と、
前記法線方向出力部の出力する値に基づき、スタイラス変移ベクトルの前記法線方向成分を算出して出力する法線方向ベクトル成分算出部と、
前記測定面に法線方向の押込み量の設定値と法線方向ベクトル成分算出部の出力とに基づいて、前記スタイラス変移ベクトルの法線方向成分が前記押込み量の設定値となるように押込みベクトルを算出する押込ベクトル算出部と、
前記法線方向と垂直方向で予め設定された走査速度となる走査ベクトルを算出する走査ベクトル算出部と、
前記押込ベクトル算出部の出力と、前記走査ベクトル算出部の出力とから前記プローブに対する移動指令である移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出部と、
前記移動ベクトルに従って前記プローブが移動するように前記移動部の移動を制御する移動制御部とを備えることを特徴とする形状測定装置。 - 前記法線方向出力部は、
走査測定開始時は、設定された値の前記法線方向を出力し、
走査測定開始後は、過去の測定位置と現在の測定位置とを結んだ直線と直交するように、法線方向出力を更新することを特徴とする請求項5に記載の形状測定装置。 - 前記法線方向出力部は、前記走査測定開始時に、前記スタイラス変位ベクトルを出力することを特徴とする請求項6に記載の形状測定装置。
- 前記法線方向出力部にて使用する前測定位置と現測定位置の時間間隔が、前記移動ベクトル算出部における、前記法線方向成分と押込み量設定の差から、法線方向移動量を算出する時間間隔より大きくいことを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の形状測定装置。
- 前記法線方向出力部は、前記スタイラス変位ベクトルが、前記スタイラスの押込み方向変位ベクトルの1/2より小さいとき、スタイラス変位ベクトルを出力し、大きいときは過去の測定位置と現在の測定位置とを結んだ直線と直交するように法線方向を出力することを特徴とする請求項5に記載の形状測定装置。
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