JP2019168356A - Surface shape measuring device - Google Patents

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Abstract

To provide a surface shape measuring device which can determine whether the result of a measurement is appropriate and can obtain a correct measurement result.SOLUTION: A surface shape measuring device 10 according to an aspect of the present invention includes: a detector 18 for detecting a displacement of a gauge head 20; a relative movement mechanism for relatively moving a measurement target object and the detector 18 while the gauge head 20 is being in contact with the measurement target object; and a weight scale 24 for detecting a measurement force as the force which the gauge head is applying against the measurement target object as a weight which acts in the direction of gravity.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、被測定物の表面粗さや輪郭形状などの表面形状の測定を行う接触式の表面形状測定装置に関する。   The present invention relates to a contact-type surface shape measuring apparatus that measures a surface shape such as a surface roughness and a contour shape of an object to be measured.

従来、被測定物の表面に測定子を接触させながら、測定子と被測定物を相対移動させ、被測定物の表面の起伏により生じる測定子の変位を電気信号に変えて検出することにより、被測定物の表面形状を測定する表面形状測定装置が知られている(特許文献1、2参照)。また、スタイラスの先端部に設けられた接触子(測定子に相当)を被測定物に接触させて、被測定物からの応力によってスタイラスが歪む量を歪みゲージで検出することにより、接触子の変位量を算出して、被測定物の表面形状を測定する装置が知られている(特許文献3参照)。   Conventionally, by moving the measuring element and the measured object relative to each other while the measuring element is in contact with the surface of the measured object, the displacement of the measuring element caused by the undulation of the surface of the measured object is changed to an electrical signal and detected. 2. Description of the Related Art Surface shape measuring devices that measure the surface shape of an object to be measured are known (see Patent Documents 1 and 2). In addition, a contact (corresponding to a measuring element) provided at the tip of the stylus is brought into contact with the object to be measured, and the amount of distortion of the stylus due to the stress from the object to be measured is detected with a strain gauge. An apparatus for measuring the surface shape of an object to be measured by calculating a displacement amount is known (see Patent Document 3).

特開2007−303837号公報JP 2007-303837 A 特開2016−191631号公報JP, 2006-191631, A 特開2005−55345号公報JP 2005-55345 A

接触式の表面形状測定装置には、以下のような問題点[1]〜[3]がある。   The contact type surface shape measuring apparatus has the following problems [1] to [3].

[1]被測定物であるワークの測定面に傷やゴミ、若しくは特異点がある場合、駆動速度によっては測定子が跳ねたり、若しくは、跳ねた後に勢いよくワークに衝突したりしてワークの表面形状を正しくトレースできない場合がある。   [1] When there are scratches, dust, or singular points on the measurement surface of the workpiece that is the object to be measured, depending on the driving speed, the measuring element may bounce, or it may collide with the workpiece vigorously after the bounce. The surface shape may not be traced correctly.

[2]測定面が急斜面であるようなワーク形状の測定の場合、駆動速度や測定子の剛性によっては、測定子が撓み、正しい測定結果が得られない場合がある。   [2] When measuring a workpiece shape in which the measurement surface is a steep slope, depending on the driving speed and the rigidity of the probe, the probe may be bent and a correct measurement result may not be obtained.

[3]測定中に風や振動などによる外乱があった場合、測定値の異常がワークの形状の影響なのか、外乱の影響なのかの切り分けが困難であった。   [3] When there was a disturbance due to wind or vibration during the measurement, it was difficult to determine whether the abnormality in the measured value was due to the shape of the workpiece or the influence of the disturbance.

上記の[1]〜[3]な理由で正しい測定結果が得られなかった場合、測定の条件を変えて再度測定を実施したり、異常な測定データを計算から除外したりすることが好ましいが、従来の装置では、測定結果が正しいものであるか、異常であるかを検証する仕組みや異常発生時の自動的な対処機能などが搭載されておらず、毎回、測定結果が示す形状(測定形状)のグラフなどを人の目で判断して、作業を行う必要があった。   If correct measurement results are not obtained for the above reasons [1] to [3], it is preferable to change the measurement conditions and perform measurement again or to exclude abnormal measurement data from the calculation. However, the conventional device does not have a mechanism for verifying whether the measurement result is correct or abnormal, or an automatic response function when an abnormality occurs. It was necessary to work by judging the graph of the shape) with human eyes.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、測定結果が適正なものであるか否かを確認することができ、正しい測定結果を得ることができる表面形状測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a surface shape measuring device that can confirm whether or not a measurement result is appropriate and can obtain a correct measurement result. With the goal.

上記目的を達成するために、以下の発明を提供する。   In order to achieve the above object, the following invention is provided.

本発明の第1態様に係る表面形状測定装置は、測定子の変位を検出する検出器と、測定子を被測定物に接触させた状態で、被測定物と検出器を相対移動させる相対移動機構と、被測定物に対する測定子の押付け力である測定力を重力方向に作用する重量として検出する重量計と、を備える。   A surface shape measuring apparatus according to a first aspect of the present invention includes a detector that detects displacement of a measuring element, and a relative movement that relatively moves the measured object and the detector in a state where the measuring element is in contact with the measured object. A mechanism, and a weigh scale that detects a measuring force, which is a pressing force of the measuring element against the object to be measured, as a weight acting in the direction of gravity.

第1態様によれば、測定子が被測定物に接触することによって被測定物に作用する荷重(測定力)が重量計で検出される。重量計が検出する測定力の大きさは、測定子の跳ねや衝突、外乱、若しくは、測定子の撓みなどに起因して変化し得る。第1態様によれば、重量計から得られる測定力の情報を基に、測定結果の妥当性を判断することができる。   According to the first aspect, the load (measuring force) acting on the object to be measured when the probe contacts the object to be measured is detected by the weigh scale. The magnitude of the measuring force detected by the weigh scale can change due to the bounce or collision of the measuring element, disturbance, or bending of the measuring element. According to the 1st aspect, the validity of a measurement result can be judged based on the information of the measuring force obtained from a weight scale.

本発明の第2態様に係る表面形状測定装置は、第1態様において、重量計は、検出器による変位の検出に基づく被測定物の表面形状の測定動作中における測定力を監視するために用いられる。   A surface shape measuring apparatus according to a second aspect of the present invention is the surface shape measuring apparatus according to the first aspect, wherein the weighing scale is used for monitoring a measuring force during a measuring operation of the surface shape of the object to be measured based on the detection of the displacement by the detector. It is done.

第2態様によれば、表面形状の測定動作中に、測定力をリアルタイムで観測することができる。   According to the second aspect, the measuring force can be observed in real time during the surface shape measuring operation.

本発明の第3態様に係る表面形状測定装置は、第1態様又は第2態様において、重量計の上に被測定物が載せられた状態で、測定子を被測定物に接触させながら相対移動機構によって被測定物と検出器を相対移動させて測定子の変位を検出器で検出することにより、被測定物の表面形状を測定する。   A surface shape measuring apparatus according to a third aspect of the present invention is the surface shape measuring apparatus according to the first aspect or the second aspect, in a state in which the object to be measured is placed on the weighing scale while the measuring element is in contact with the object to be measured. The surface shape of the measurement object is measured by moving the measurement object and the detector relative to each other by the mechanism and detecting the displacement of the probe with the detector.

本発明の第4態様に係る表面形状測定装置は、第1態様から第3態様のいずれか一態様において、重量計は、0.75ミリニュートン[mN]以下の測定力を計測し得る分解能をもつ。   In the surface shape measuring apparatus according to the fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the weight scale has a resolution capable of measuring a measuring force of 0.75 millinewtons [mN] or less. Have.

本発明の第5態様に係る表面形状測定装置は、第1態様から第4態様のいずれか一態様において、被測定物の表面形状としての表面粗さを測定する場合の重量計が、電磁式又は音叉式の重量計である。   The surface shape measuring apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the surface shape measuring apparatus according to any one of the first aspect to the fourth aspect, wherein the weighing scale for measuring the surface roughness as the surface shape of the object to be measured is an electromagnetic type. Or it is a tuning fork type weighing scale.

本発明の第6態様に係る表面形状測定装置は、第1態様から第4態様のいずれか一態様において、被測定物の表面形状としての輪郭形状を測定する場合の重量計が、ロードセル式又は音叉式の重量計である。   In the surface shape measuring apparatus according to the sixth aspect of the present invention, the weight meter in the case of measuring the contour shape as the surface shape of the object to be measured in any one of the first to fourth aspects is a load cell type or It is a tuning fork type weighing scale.

本発明の第7態様に係る表面形状測定装置は、第1態様から第6態様のいずれか一態様において、ベースと、ベースの上部に立設されたコラムと、コラムに支持され、コラムの長手方向と直交する方向に検出器を移動させる相対移動機構としての駆動部と、を備える。   A surface shape measuring device according to a seventh aspect of the present invention is the surface shape measuring apparatus according to any one of the first aspect to the sixth aspect, wherein the base, the column erected on the upper part of the base, the column being supported by the column, A drive unit as a relative movement mechanism for moving the detector in a direction orthogonal to the direction.

本発明の第8態様に係る表面形状測定装置は、第1態様から第7態様のいずれか一態様において、相対移動機構による被測定物と検出器の相対移動の動作期間中に、重量計から得られる情報を基に測定力を監視する測定力監視部を備える。   The surface shape measuring apparatus according to the eighth aspect of the present invention is the surface shape measuring apparatus according to any one of the first aspect to the seventh aspect, wherein the surface shape measuring device includes A measurement force monitoring unit that monitors the measurement force based on the obtained information is provided.

本発明の第9態様に係る表面形状測定装置は、第8態様において、測定力監視部は、検出器が検出した変位を示す変位検出信号と、重量計が検出した測定力を示す重量検出信号とを同時に取得する信号処理装置を含む。   The surface shape measuring apparatus according to the ninth aspect of the present invention is the surface shape measuring apparatus according to the eighth aspect, wherein the measuring force monitoring unit includes a displacement detection signal indicating the displacement detected by the detector and a weight detection signal indicating the measuring force detected by the weigh scale. And a signal processing device that simultaneously acquires

本発明の第10態様に係る表面形状測定装置は、第8態様又は第9態様において、測定力監視部は、重量計で検出した測定力の検出結果を基に、測定力の異常を検出する。   In the surface shape measuring apparatus according to the tenth aspect of the present invention, in the eighth aspect or the ninth aspect, the measurement force monitoring unit detects an abnormality in the measurement force based on the detection result of the measurement force detected by the weigh scale. .

本発明の第11態様に係る表面形状測定装置は、第10態様において、検出器を介して取得された測定データのうち、測定力の異常が検出された箇所に対応する測定データを計算から除外して、データ解析を行う解析処理部を備える。   In the tenth aspect, the surface shape measuring apparatus according to the eleventh aspect of the present invention excludes, from the calculation, measurement data corresponding to a location where a measurement force abnormality is detected, from measurement data acquired via a detector. And an analysis processing unit for performing data analysis.

本発明の第12態様に係る表面形状測定装置は、第10態様において、測定力の異常が検出された場合に、再測定を実施させる制御部を備える。   A surface shape measuring apparatus according to a twelfth aspect of the present invention includes, in the tenth aspect, a control unit that performs remeasurement when a measurement force abnormality is detected.

本発明の第13態様に係る表面形状測定装置は、第1態様から第12態様のいずれか一態様において、検出器を用いて取得された被測定物の表面形状の形状測定データを示す第1グラフと、重量計を用いて取得された測定力の検出データを示す第2グラフとを対応付けて表示させる測定結果出力部を備える。   A surface shape measuring apparatus according to a thirteenth aspect of the present invention is the first aspect of the first aspect showing the shape measurement data of the surface shape of the object to be measured acquired using the detector in any one of the first to twelfth aspects. A measurement result output unit is provided that displays the graph and a second graph indicating the detection data of the measurement force acquired using the weighing scale in association with each other.

測定結果出力部として、例えば、表示装置、及び/又はプリンタを採用し得る。   For example, a display device and / or a printer can be employed as the measurement result output unit.

本発明によれば、重量計から得られる測力の情報を基に、測定結果の妥当性を検証することができ、正しい測定結果を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to verify the validity of the measurement result based on the information on the measuring force obtained from the weight scale, and to obtain a correct measurement result.

本発明の実施形態に係る表面形状測定装置の外観図である。It is an external view of the surface shape measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る表面形状測定装置の制御系の概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the control system of the surface shape measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 測定中に測定子が測定面から跳ね上がった様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that the measuring element jumped up from the measurement surface during the measurement. 測定子の跳ね及び衝突、若しくは外乱が発生した場合に得られる測定形状のグラフと検出される測定力のグラフの一例である。It is an example of the graph of the measurement shape obtained when the measurement element bounces and collides, or disturbance occurs, and the graph of the measurement force detected. ワーク形状によって測定子が撓んだ様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that the measuring element bent according to the workpiece | work shape. ワーク形状に起因する測定子の撓みと、検出される測定力の関係の一例を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically an example of the relationship between the bending of the measuring element resulting from a workpiece | work shape, and the measuring force detected. ワーク形状に起因する測定子の撓みと、検出される測定力の関係の他の例を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the other example of the relationship between the bending of the measuring element resulting from a workpiece | work shape, and the measuring force detected. 電磁式重量計の構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an electromagnetic weighing scale. ロードセル式重量計の構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a load cell type scale. 音叉式重量計の構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a tuning fork type weighing scale. データ処理装置の機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function of a data processor. 本発明の実施形態に係る表面形状測定装置による測定処理の流れの第1例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st example of the flow of the measurement process by the surface shape measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図12における解析処理(ステップS127)の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the analysis process (step S127) in FIG. 本発明の実施形態に係る表面形状測定装置による測定処理の流れの第2例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd example of the flow of the measurement process by the surface shape measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る表面形状測定装置による測定処理の流れの第3例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 3rd example of the flow of the measurement process by the surface shape measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention.

以下、添付図面に従って本発明の実施の形態について詳説する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

《表面形状測定装置の構成》
図1は、本発明の実施形態に係る表面形状測定装置の外観図である。表面形状測定装置10は、ベース12と、ベース12の上部に立設されたコラム14と、コラム14に取り付けられた駆動部16と、検出器18と、検出器18に取り付けられた測定子20と、ワークWに作用する測定子20の測定力を検出する重量計24と、を備える。また、表面形状測定装置10は、測定条件の入力など各種の指示を与えるための入力装置26と、測定結果等を表示するための表示装置28と、を備える。
<< Configuration of surface shape measuring device >>
FIG. 1 is an external view of a surface shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The surface shape measuring apparatus 10 includes a base 12, a column 14 erected on the top of the base 12, a drive unit 16 attached to the column 14, a detector 18, and a probe 20 attached to the detector 18. And a weigh scale 24 for detecting the measuring force of the probe 20 acting on the workpiece W. The surface shape measuring device 10 includes an input device 26 for giving various instructions such as input of measurement conditions, and a display device 28 for displaying measurement results and the like.

ワークWは、重量計24の上に載せられる。ワークWは、重量計24の上に直接載置されてもよいし、図示せぬワークホルダを介して重量計24の上にセットされてもよい。   The workpiece W is placed on the weight scale 24. The workpiece W may be placed directly on the weighing scale 24 or may be set on the weighing scale 24 via a workpiece holder (not shown).

コラム14は、駆動部16及び検出器18を図1の上下方向(Z軸方向)に移動させる昇降機構である。Z軸方向は、コラム14の長手方向に相当する。コラム14は、Z軸方向に沿って配置された図示せぬボールねじと、図示せぬ昇降用モータとを含む。昇降用モータの回転軸はボールネジと連結されている。昇降用モータの動力によってボールネジが回転することにより、駆動部16がZ軸方向に移動する。駆動部16に支持された検出器18は、駆動部16と共にZ軸方向に移動する。コラム14の昇降動作によって測定子20の高さ(Z軸方向の位置)を調節することができる。   The column 14 is an elevating mechanism that moves the drive unit 16 and the detector 18 in the vertical direction (Z-axis direction) in FIG. The Z-axis direction corresponds to the longitudinal direction of the column 14. The column 14 includes a ball screw (not shown) arranged along the Z-axis direction and a lifting motor (not shown). The rotating shaft of the lifting motor is connected to a ball screw. When the ball screw is rotated by the power of the lifting motor, the drive unit 16 moves in the Z-axis direction. The detector 18 supported by the drive unit 16 moves in the Z-axis direction together with the drive unit 16. The height (position in the Z-axis direction) of the measuring element 20 can be adjusted by the lifting / lowering operation of the column 14.

駆動部16は、Z軸方向と直交するX軸方向に沿って検出器18及び測定子20を駆動する機構であり、検出器18をX軸方向に沿って移動自在に支持する図示せぬ移動機構と駆動力を発生する動力源となる図示せぬモータとを含む。駆動部16の動力源はリニアモータであってもよい。   The drive unit 16 is a mechanism that drives the detector 18 and the measuring element 20 along the X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction, and moves (not shown) that supports the detector 18 movably along the X-axis direction. A mechanism and a motor (not shown) serving as a power source for generating a driving force are included. The power source of the drive unit 16 may be a linear motor.

ワークWの表面形状を測定する際には、ワークWの表面に測定子20を接触させ、駆動部16によって検出器18と測定子20をX軸方向に移動させることにより、ワークWと測定子20を相対移動させる。駆動部16は、「相対移動機構」の一例である。測定子20は、ワークWの表面の形状に追従して変位する。   When measuring the surface shape of the workpiece W, the measuring element 20 is brought into contact with the surface of the workpiece W, and the detector 18 and the measuring element 20 are moved in the X-axis direction by the drive unit 16, thereby the workpiece W and the measuring element. 20 is moved relative to each other. The drive unit 16 is an example of a “relative movement mechanism”. The probe 20 is displaced following the shape of the surface of the workpiece W.

検出器18は、測定子20の変位量を電気信号に変換する図示せぬトランスデューサを含む。トランスデューサは、例えば、差動変圧器を用いた構成であってよい。測定子20は、重力方向と平行な方向、つまりZ軸方向からワークWに押し付けられる。ワークWに対する測定子20の押付け力を測定力という。ワークWと測定子20の接触によってワークWには重力方向と平行な方向の押付け力が作用する。   The detector 18 includes a transducer (not shown) that converts the displacement of the probe 20 into an electrical signal. For example, the transducer may have a configuration using a differential transformer. The probe 20 is pressed against the workpiece W from a direction parallel to the direction of gravity, that is, the Z-axis direction. The pressing force of the probe 20 against the workpiece W is referred to as a measuring force. A pressing force in a direction parallel to the direction of gravity acts on the workpiece W due to the contact between the workpiece W and the probe 20.

重量計24は、ワークWに作用する測定力の重力方向の成分の大きさを重量として検出する。   The weigh scale 24 detects the magnitude of the component in the gravity direction of the measuring force acting on the workpiece W as a weight.

図2は、表面形状測定装置10の制御系の概要を示すブロック図である。表面形状測定装置10は、制御装置30と、データ処理装置32と、を備える。制御装置30は、駆動部16に内蔵された図示せぬモータに駆動用の電力を供給する図示せぬアンプを含む。また、制御装置30は、コラム14(図1参照)に設けられた図示せぬ昇降用モータに駆動用の電力を供給する図示せぬアンプを含む。   FIG. 2 is a block diagram showing an outline of the control system of the surface shape measuring apparatus 10. The surface shape measuring device 10 includes a control device 30 and a data processing device 32. The control device 30 includes an amplifier (not shown) that supplies driving power to a motor (not shown) built in the drive unit 16. The control device 30 also includes an amplifier (not shown) that supplies driving power to an elevator motor (not shown) provided on the column 14 (see FIG. 1).

制御装置30は、表面形状測定装置10の動作を統括制御する。制御装置30は、例えば、CPU(central processing unit)を含む各種演算処理回路とメモリ等の記憶装置とを含んで構成される。制御装置30は、予め記憶された所定のプログラムを実行することにより、制御部として機能する。制御装置30の機能は、1つ又は複数のプロセッサを用いて実現することができる。プロセッサには、CPU、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのプログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)など各種の回路形態があり得る。   The control device 30 performs overall control of the operation of the surface shape measuring device 10. The control device 30 includes, for example, various arithmetic processing circuits including a CPU (central processing unit) and a storage device such as a memory. The control device 30 functions as a control unit by executing a predetermined program stored in advance. The function of the control device 30 can be realized using one or more processors. The processor can have various circuit forms such as a CPU, a programmable logic device (PLD) such as a field programmable gate array (FPGA), and an application specific integrated circuit (ASIC).

制御装置30は、駆動部16及び検出器18と接続される。また、制御装置30は、データ処理装置32と接続される。検出器18と重量計24は、データ処理装置32と接続される。検出器18から出力された信号(変位検出信号)は、データ処理装置32に入力される。また、重量計24から出力された信号(重量検出信号)は、データ処理装置32に入力される。   The control device 30 is connected to the drive unit 16 and the detector 18. The control device 30 is connected to the data processing device 32. The detector 18 and the weighing scale 24 are connected to the data processing device 32. A signal (displacement detection signal) output from the detector 18 is input to the data processing device 32. Further, a signal (weight detection signal) output from the weighing scale 24 is input to the data processing device 32.

データ処理装置32は、検出器18及び重量計24の各々を介して取得されたデータを処理して各種の演算を行うプロセッサと、測定データなど各種情報を記憶するメモリ等の記憶装置を含む。データ処理装置32は、コンピュータを用いて構成されてよい。   The data processing device 32 includes a processor that processes data acquired via each of the detector 18 and the weighing scale 24 and performs various calculations, and a storage device such as a memory that stores various information such as measurement data. The data processing device 32 may be configured using a computer.

データ処理装置32は、検出器18から得られる変位検出信号に基づき、被測定物の表面形状の解析を行う。データ処理装置32は、重量計24から得られる重量検出信号に基づき、測定動作中の測定力をリアルタイムで監視する。   The data processing device 32 analyzes the surface shape of the object to be measured based on the displacement detection signal obtained from the detector 18. The data processing device 32 monitors the measurement force during the measurement operation in real time based on the weight detection signal obtained from the weigh scale 24.

データ処理装置32は、入力装置26及び表示装置28と接続される。入力装置26及び表示装置28は、ユーザインターフェースとして機能する。入力装置26は、例えば、操作ボタン、ジョイスティック、キーボード、マウス、若しくは、タッチパネル、又はこれらの適宜の組み合わせであってよい。ユーザは、入力装置26を操作することにより、測定条件及び解析条件など各種の指示を入力することができる。   The data processing device 32 is connected to the input device 26 and the display device 28. The input device 26 and the display device 28 function as a user interface. The input device 26 may be, for example, an operation button, a joystick, a keyboard, a mouse, a touch panel, or an appropriate combination thereof. The user can input various instructions such as measurement conditions and analysis conditions by operating the input device 26.

表示装置28は、例えば、液晶ディスプレイ、若しくは、有機EL(organic electro-luminescence:OEL)ディスプレイなどであってよい。表示装置28には、測定結果の情報など、各種の情報が表示され得る。また、データ処理装置32には、図示せぬプリンタが接続されてもよい。また、制御装置30は、データ処理装置32の機能を含んでいてもよい。例えば、制御装置30とデータ処理装置32の各機能を1台のコンピュータで実現してもよい。   The display device 28 may be, for example, a liquid crystal display or an organic EL (organic electro-luminescence: OEL) display. Various kinds of information such as measurement result information can be displayed on the display device 28. In addition, a printer (not shown) may be connected to the data processing device 32. The control device 30 may include the function of the data processing device 32. For example, the functions of the control device 30 and the data processing device 32 may be realized by a single computer.

《表面形状測定装置10の動作の概要》
上記のように構成された表面形状測定装置10の動作の概要は次のとおりである。
<< Outline of Operation of Surface Profile Measuring Device 10 >>
The outline of the operation of the surface shape measuring apparatus 10 configured as described above is as follows.

重量計24にワークWを載せて、測定子20をワークWに接触させる。測定開始時の初期の測定力は、予め定められている基準の測定力(例えば、0.75ミリニュートン[mN])に調整される。測定子20をワークWに接触させた状態で測定子20をX軸方向に移動させることにより、ワークWの表面形状の測定を行う。この表面形状の測定と同時に、重量計24の値を検出し、測定力をリアルタイムで監視する。   The workpiece W is placed on the weighing scale 24 and the measuring element 20 is brought into contact with the workpiece W. The initial measurement force at the start of measurement is adjusted to a predetermined reference measurement force (for example, 0.75 millinewton [mN]). The surface shape of the workpiece W is measured by moving the probe 20 in the X-axis direction while the probe 20 is in contact with the workpiece W. Simultaneously with the measurement of the surface shape, the value of the weigh scale 24 is detected, and the measuring force is monitored in real time.

ワークWによっては、測定面に突起が存在したり、測定面が急傾斜であったりすることがある。このような突起や急傾斜などのワークW自体の形状的な理由によって測定子20が跳ねたり、撓んだりする場合があり得る。また、測定環境における風や振動など外乱の影響を受けて測定子20が跳ねる場合もあり得る。測定子20が跳ねたときには、瞬間的に測定子20がワークWから離れるため、測定子20の測定力分の重量がかからなくなる。   Depending on the workpiece W, a protrusion may exist on the measurement surface, or the measurement surface may be steeply inclined. Due to the shape of the workpiece W itself such as protrusions or steep inclinations, the measuring element 20 may jump or bend. Further, the probe 20 may bounce under the influence of disturbance such as wind and vibration in the measurement environment. When the measuring element 20 bounces, the measuring element 20 is instantaneously separated from the workpiece W, so that the weight of the measuring force of the measuring element 20 is not applied.

また、測定子20が跳ねた後、勢いよくワークWに衝突した場合、測定子20の規定の測定力以上に衝突分の重量がかかる。   Further, when the measuring element 20 jumps and vigorously collides with the work W, the weight of the collision is more than the prescribed measuring force of the measuring element 20.

また、ワークWの形状により、測定子20が撓んだ場合、測定子20が撓んだ分の力が重量計24の値に計上にされる。   Further, when the measuring element 20 is bent due to the shape of the workpiece W, the force corresponding to the bending of the measuring element 20 is included in the value of the weigh scale 24.

測定中に、重量計24の値を監視し、瞬間的に重量計24の値が異常な値を示した場合(瞬間的に異常を検知した場合)には、測定子20の跳ねや衝突、若しくは、外乱による影響であると判断して、例えば、以下に示す対処策1〜3のいずれかを選択する。   During the measurement, the value of the weigh scale 24 is monitored, and when the value of the weight scale 24 shows an abnormal value instantaneously (when an abnormality is detected instantaneously), the measuring element 20 bounces or collides, Or it judges that it is the influence by disturbance and selects any one of the countermeasures 1-3 shown below, for example.

[対処策1]測定を最後まで遂行し、データ解析の計算から異常箇所に対応する測定データを除外する。   [Countermeasure 1] The measurement is performed to the end, and the measurement data corresponding to the abnormal portion is excluded from the data analysis calculation.

[対処策2]測定を中断して再測定を行う。   [Countermeasure 2] Stop the measurement and perform the measurement again.

[対処策3]測定を中断して測定条件を変更した後、再測定を行う。   [Countermeasure 3] Stop the measurement and change the measurement conditions, and then perform the measurement again.

また、もし、測定中に、継続的に重量計24の値が異常な値を示した場合(継続的に異常を検知した場合)には、測定子20の撓みと判断して、例えば、以下に示す対処策4を選択する。   In addition, if the value of the weighing scale 24 continuously shows an abnormal value during measurement (when an abnormality is continuously detected), it is determined that the probe 20 is bent, for example, Countermeasure 4 shown in FIG.

[対処策4]重量計24の値を検出器18の測定力の調整機構にフィードバックして、測定子20の撓みがないように測定力を自動で調整する。なお、測定力の調整機構については、例えば、特許文献2に記載されている測定力調整機構など、公知の構成を採用し得る。   [Countermeasure 4] The value of the weighing scale 24 is fed back to the measuring force adjusting mechanism of the detector 18 to automatically adjust the measuring force so that the probe 20 is not bent. As the measuring force adjusting mechanism, for example, a known configuration such as a measuring force adjusting mechanism described in Patent Document 2 can be adopted.

また、上記の対処策1〜4に代えて、若しくは、組み合わせて、表面形状の測定結果を出力する際に、測定結果を示す測定形状のグラフとともに測定力のグラフを追加してユーザに提供することで、跳ねや衝突、外乱など無く、適切に測定を行うことができたことの確認/検証に役立つ。   Further, when outputting the measurement result of the surface shape instead of or in combination with the above countermeasures 1 to 4, a graph of the measurement force is added to the user along with the measurement shape graph indicating the measurement result and provided to the user. Thus, it is useful for confirmation / verification that the measurement can be properly performed without any splashing, collision or disturbance.

なお、上記の各対処策1〜4の採否については、ユーザが入力装置22から所望の対処策を選択できるように構成されてよい。   It should be noted that the adoption of each of the countermeasures 1 to 4 may be configured so that the user can select a desired countermeasure from the input device 22.

図3は、測定中に測定子20が測定面から跳ね上がった様子を模式的に示す図である。図4は、測定子20の跳ね及び衝突、若しくは外乱が発生した場合に得られる測定形状のグラフと、測定力のグラフの一例である。図4の上段に示すグラフG1は検出器18によって検出された測定形状のグラフである。横軸はX軸方向の位置を表し、縦軸はZ軸方向の位置若しくは変位を表す。図4の下段に示すグラフG2は、重量計24によって検出された測定力のグラフである。横軸は時間若しくはX軸方向の位置を表し、縦軸は力の大きさを表す。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a state in which the probe 20 jumps up from the measurement surface during measurement. FIG. 4 is an example of a measurement shape graph and a measurement force graph obtained when the probe 20 bounces and collides, or when a disturbance occurs. A graph G1 shown in the upper part of FIG. 4 is a graph of the measurement shape detected by the detector 18. The horizontal axis represents the position in the X-axis direction, and the vertical axis represents the position or displacement in the Z-axis direction. A graph G <b> 2 shown in the lower part of FIG. 4 is a graph of the measuring force detected by the weigh scale 24. The horizontal axis represents time or the position in the X-axis direction, and the vertical axis represents the magnitude of force.

測定力の検出は、形状の測定と同時に行われており、測定時における測定子20のX軸方向への駆動速度と、時間からX軸方向の位置を算出することができる。検出器18の検出結果から得られる形状測定データと、重量計24から得られる測定力のデータは、対応する位置(又は時間)の関係でデータ同士を関連付けて(対応付けて)把握することができる。   The detection of the measuring force is performed simultaneously with the measurement of the shape, and the position in the X-axis direction can be calculated from the driving speed of the probe 20 in the X-axis direction and the time at the time of measurement. The shape measurement data obtained from the detection result of the detector 18 and the measurement force data obtained from the weight scale 24 can be grasped by associating (corresponding) the data to each other in relation to the corresponding position (or time). it can.

図4の下段に示すグラフG2において符号Aで示す円で囲んだ部分は、測定力の異常が検出された箇所である。図4の上段に示すグラフG1において符号Bで示す円で囲んだ部分は、測定力の異常箇所に対応する測定データの部分である。   In the graph G2 shown in the lower part of FIG. 4, the part surrounded by a circle indicated by the symbol A is a part where an abnormality in the measuring force is detected. In the graph G1 shown in the upper part of FIG. 4, a portion surrounded by a circle indicated by a symbol B is a portion of measurement data corresponding to an abnormal portion of the measurement force.

例えば、上述した[対処策1]の処理が選択された場合には、符号Bで示す円で囲んだ部分の測定データが計算から自動的に除外される。   For example, when the above-mentioned [Countermeasure 1] process is selected, the measurement data of the portion surrounded by a circle indicated by the symbol B is automatically excluded from the calculation.

図5は、ワーク形状によって測定子20が撓んだ様子を模式的に示す図である。図6は、ワーク形状に起因する測定子20の撓みと、検出される測定力の関係の一例を模式的に示す説明図である。図6の上段は、ワーク形状と測定子20の撓みの関係を示し、下段は重量計で検出される測定力のグラフを示す。グラフ中に破線で示す測定力は、予め定められている基準の測定力を示している。   FIG. 5 is a diagram schematically showing a state in which the probe 20 is bent due to the workpiece shape. FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing an example of the relationship between the deflection of the probe 20 caused by the workpiece shape and the detected measurement force. The upper part of FIG. 6 shows the relationship between the workpiece shape and the deflection of the measuring element 20, and the lower part shows a graph of the measuring force detected by the weigh scale. A measuring force indicated by a broken line in the graph indicates a predetermined measuring force.

図7は、ワーク形状に起因する測定子20の撓みと、検出される測定力の関係の他の例を模式的に示す説明図である。図7の上段は、ワーク形状と測定子20の撓みの関係を示し、下段は重量計で検出される測定力のグラフを示す。   FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing another example of the relationship between the deflection of the probe 20 caused by the workpiece shape and the detected measurement force. The upper part of FIG. 7 shows the relationship between the workpiece shape and the deflection of the probe 20, and the lower part shows a graph of the measuring force detected by the weigh scale.

図6及び図7に例示したように、ワーク形状に起因して測定子20が撓んだ場合には、その撓み量を反映した測定力が観測される。図4の下段に示したグラフG2と、図6の下段や図7の下段に示したグラフとを比較すると明らかなように、ワーク形状に起因して測定子20が撓んだり浮いたりする場合は、測定力の異常状態が継続的なものとなる。一方、測定子20の跳ねや衝突、外乱などによる測定力の異常は図4の下段に示すグラフG2のように、瞬間的なものとなる。   As illustrated in FIGS. 6 and 7, when the probe 20 is bent due to the workpiece shape, a measuring force reflecting the amount of bending is observed. When the graph G2 shown in the lower part of FIG. 4 is compared with the graphs shown in the lower part of FIG. 6 or the lower part of FIG. 7, the probe 20 is bent or floated due to the workpiece shape. In this case, the abnormal state of the measuring force becomes continuous. On the other hand, the abnormality in the measuring force due to the jumping, collision, disturbance or the like of the probe 20 is instantaneous as shown in the graph G2 shown in the lower part of FIG.

このように、測定中に測定力を監視して、測定力の異常を検知し、瞬間的な異常であるか、継続的な異常であるかによって、異常の原因を判別することが可能である。   In this way, it is possible to monitor the measuring force during measurement, detect an abnormality in the measuring force, and determine the cause of the abnormality depending on whether it is an instantaneous abnormality or a continuous abnormality. .

《重量計の例》
重量計は、電磁式、ロードセル式、音叉式などがあり、測定するワークと目的で使い分けることが好ましい。
<Example of weighing scale>
The weigh scale includes an electromagnetic type, a load cell type, a tuning fork type, and the like, and it is preferable to use them properly depending on the work to be measured and the purpose.

〈例1〉
例えば、粗さ測定では、標準的な測定力が0.75ミリニュートン[mN]であるため、重量計は、75重量グラム[gf]以下を読み取る必要がある。つまり、粗さ測定を行う場合、0.75mN以下の測定力を計測し得る分解能をもつ重量計を用いることが好ましい。そこで、分解能の高い電磁式や音叉式が適する。
<Example 1>
For example, in roughness measurement, the standard measuring force is 0.75 millinewton [mN], so the weigh scale needs to read 75 grams or less [gf] or less. That is, when measuring the roughness, it is preferable to use a weigh scale having a resolution capable of measuring a measuring force of 0.75 mN or less. Therefore, a high resolution electromagnetic type or tuning fork type is suitable.

〈例2〉
標準的な測定力が約2ミリニュートン[mN]〜30ミリニュートン[mN]と比較的測定力の大きい輪郭測定の場合、測定速度を優先して、高応答性なロードセル式や音叉式が適する。
<Example 2>
In the case of contour measurement with a comparatively large measuring force of a standard measuring force of about 2 millinewtons [mN] to 30 millinewtons [mN], a high-responsive load cell type or tuning fork type is suitable, giving priority to the measurement speed. .

〈例3〉
ひずみゲージを用いたロードセル式自体は、高重量ワークに適した重量計であるが、高重量の計量が可能な重量計は分解能が低下する(最小の読取可能な重量差が大きくなる)るため、高重量ワークに対しては、ロードセル式の重量計では測定力の検出が困難になり得る。高重量ワークに対しては、電磁式の重量計を用いることが好ましい。電磁式であれば、10キログラム[kg]程度のワークについて、75重量グラム[gf]以下の測定力の検出に使用することができる。
<Example 3>
The load cell type using a strain gauge itself is a weighing scale suitable for high-weight workpieces, but a weighing scale capable of weighing high weights has a lower resolution (the minimum readable weight difference increases). For heavy workpieces, it is difficult to detect the measuring force with a load cell type weighing scale. For heavy workpieces, it is preferable to use an electromagnetic weighing scale. If it is an electromagnetic type, it can be used for detecting a measuring force of 75 weight grams [gf] or less for a workpiece of about 10 kilograms [kg].

〈電磁式重量計の構造例〉
図8は、電磁式重量計の構造例を示す図である。電磁式重量計50は、ワークWを載せる計量皿51と、ロバーバル機構52と、フォースコイル53と、磁石54とを備える。ロバーバル機構52は、4本のリンク(節)52A、52B、52C、53Dがジョイント(関節)55A、55B、55C、55Dによって連結された平行四辺形の4節リンク機構であり、上下に対向する2本のリンク52A、52Cが支点56A、56Cによって、回転自在に支持されている。
<Example structure of electromagnetic weighing scale>
FIG. 8 is a diagram illustrating a structure example of an electromagnetic weighing scale. The electromagnetic weighing scale 50 includes a weighing pan 51 on which the workpiece W is placed, a roval mechanism 52, a force coil 53, and a magnet 54. The Roverval mechanism 52 is a parallelogram four-joint link mechanism in which four links (joints) 52A, 52B, 52C, and 53D are connected by joints (joints) 55A, 55B, 55C, and 55D. Two links 52A and 52C are rotatably supported by fulcrums 56A and 56C.

支点56A、56Bを挟んで左右に対向する2本の縦のリンク52B、52Dのうち、一方のリンク52Bに計量皿51が支持されており、他方のリンク52Dにフォースコイル53が支持されている。フォースコイル53と磁石54の組み合わせによって電磁力発生部が構成される。計量皿51に加わる荷重と、フォースコイル53に電流を流すことによって発生する電磁力とを平衡させ、その釣り合い状態となる電磁力の発生に要した電気量から、計量皿51に加わる荷重を算出する構成となっている。   Of the two vertical links 52B and 52D facing left and right across the fulcrums 56A and 56B, the weighing pan 51 is supported by one link 52B, and the force coil 53 is supported by the other link 52D. . The combination of the force coil 53 and the magnet 54 constitutes an electromagnetic force generator. The load applied to the weighing pan 51 is balanced with the electromagnetic force generated by flowing a current through the force coil 53, and the load applied to the weighing pan 51 is calculated from the amount of electricity required to generate the electromagnetic force in the balanced state. It is the composition to do.

〈ロードセル式重量計の構造例〉
図9は、ロードセル式重量計の構造例を示す図である。ロードセル式重量計60は、ワークWを載せる計量皿61と、起歪体62と、起歪体62に貼付された歪みゲージ63と、を備える。起歪体62の片側の端部に計量皿61が支持され、他方側の端部は図示せぬ固定部に固定される。起歪体62は、計量皿61に加わる荷重によって変形する。歪みゲージ63は、起歪体62の変形に伴って伸縮し、伸縮量に応じた電気信号を出力する。ロードセル式重量計60は、歪みゲージ63から得られる電気信号を基に、計量皿61に加わる荷重が算出される構成となっている。
<Structure example of load cell type weighing scale>
FIG. 9 is a diagram illustrating a structure example of a load cell type weigh scale. The load cell type weigher 60 includes a weighing pan 61 on which the workpiece W is placed, a strain body 62, and a strain gauge 63 attached to the strain body 62. The weighing pan 61 is supported at one end of the strain generating body 62, and the other end is fixed to a fixing portion (not shown). The strain body 62 is deformed by a load applied to the weighing pan 61. The strain gauge 63 expands and contracts with the deformation of the strain body 62 and outputs an electrical signal corresponding to the amount of expansion and contraction. The load cell type weigher 60 is configured such that a load applied to the weighing pan 61 is calculated based on an electric signal obtained from the strain gauge 63.

〈音叉式重量計の構造例〉
図10は、音叉式重量計の構造例を示す図である。音叉式重量計70は、ワークWを載せる計量皿71と、計量皿71に加わる荷重を伝達する梃子72と、梃子72に連結された音叉振動子73と、梃子72の支点及び音叉振動子73を支持する支持ブロック74と、を備える。音叉振動子73には図示せぬ振動発生用の圧電素子及び図示せぬ振動検出用の圧電素子が取り付けられている。音叉振動子73は、両端に加えられた荷重の大きさに応じて振動数が変化する。
<Example structure of tuning fork type weigh scale>
FIG. 10 is a diagram showing a structural example of a tuning fork type weigh scale. The tuning fork weight scale 70 includes a weighing pan 71 on which the workpiece W is placed, an insulator 72 that transmits a load applied to the weighing pan 71, a tuning fork vibrator 73 connected to the insulator 72, a fulcrum of the insulator 72, and a tuning fork vibrator 73. And a support block 74 for supporting. The tuning fork vibrator 73 is provided with a vibration generating piezoelectric element (not shown) and a vibration detecting piezoelectric element (not shown). The tuning fork vibrator 73 changes in frequency according to the magnitude of the load applied to both ends.

計量皿71に荷重が加わることにより、梃子72を介して音叉振動子73に引張荷重が加わり、周波数が変化する。この周波数の変化を振動検出用の圧電素子によって検出し、圧電素子から得られる電気信号を基に、計量皿71に加わる荷重が算出される。   When a load is applied to the weighing pan 71, a tensile load is applied to the tuning fork vibrator 73 via the insulator 72, and the frequency changes. This change in frequency is detected by a piezoelectric element for vibration detection, and a load applied to the weighing pan 71 is calculated based on an electric signal obtained from the piezoelectric element.

《データ処理装置の処理機能》
図11は、データ処理装置の処理機能を示すブロック図である。データ処理装置32は、変位検出信号取得部81、重量検出信号取得部82、形状測定データ生成部83、測定力検出データ生成部84、記憶部85、測定力異常検出部86、解析処理部87、表示制御部88及びデータ出力部89を含む。これらの各部の機能は、データ処理装置32のハードウエア及びソフトウエアの組み合わせによって実現される。データ処理装置32のCPU及び/又はFPGAを含む各種プロセッサは、変位検出信号取得部81、重量検出信号取得部82、形状測定データ生成部83、測定力検出データ生成部84、測定力異常検出部86、解析処理部87、表示制御部88及びデータ出力部89として機能し得る。また、データ処理装置32のメモリは記憶部85として機能し得る。
<< Processing function of data processing device >>
FIG. 11 is a block diagram illustrating processing functions of the data processing apparatus. The data processing device 32 includes a displacement detection signal acquisition unit 81, a weight detection signal acquisition unit 82, a shape measurement data generation unit 83, a measurement force detection data generation unit 84, a storage unit 85, a measurement force abnormality detection unit 86, and an analysis processing unit 87. A display control unit 88 and a data output unit 89. The functions of these units are realized by a combination of hardware and software of the data processing device 32. Various processors including the CPU and / or FPGA of the data processing device 32 include a displacement detection signal acquisition unit 81, a weight detection signal acquisition unit 82, a shape measurement data generation unit 83, a measurement force detection data generation unit 84, and a measurement force abnormality detection unit. 86, an analysis processing unit 87, a display control unit 88, and a data output unit 89. The memory of the data processing device 32 can function as the storage unit 85.

変位検出信号取得部81は、検出器18から出力された変位検出信号を取り込むインターフェースである。変位検出信号取得部81は、信号入力端子であってもよいし、通信インターフェースであってもよい。検出器18から出力された変位検出信号は、変位検出信号取得部81を介して形状測定データ生成部83へ送られる。   The displacement detection signal acquisition unit 81 is an interface that captures the displacement detection signal output from the detector 18. The displacement detection signal acquisition unit 81 may be a signal input terminal or a communication interface. The displacement detection signal output from the detector 18 is sent to the shape measurement data generation unit 83 via the displacement detection signal acquisition unit 81.

形状測定データ生成部83は、変位検出信号取得部81を介して取得した変位検出信号に基づき、ワークWの表面形状を示す形状測定データを生成する。   The shape measurement data generation unit 83 generates shape measurement data indicating the surface shape of the workpiece W based on the displacement detection signal acquired via the displacement detection signal acquisition unit 81.

形状測定データ生成部83にて生成された形状測定データは、記憶部85に記憶される。   The shape measurement data generated by the shape measurement data generation unit 83 is stored in the storage unit 85.

重量検出信号取得部82は、重量計24から出力された重量検出信号を取り込むインターフェースである。重量検出信号取得部82は、信号入力端子であってもよいし、通信インターフェースであってもよい。重量計24から出力された重量検出信号は、重量検出信号取得部82を介して測定力検出データ生成部84へ送られる。   The weight detection signal acquisition unit 82 is an interface that captures the weight detection signal output from the weigh scale 24. The weight detection signal acquisition unit 82 may be a signal input terminal or a communication interface. The weight detection signal output from the weight scale 24 is sent to the measurement force detection data generation unit 84 via the weight detection signal acquisition unit 82.

測定力検出データ生成部84は、重量検出信号取得部82を介して取得した重量検出信号に基づき、ワークWに作用する測定力を示す測定力検出データを生成する。測定力検出データ生成部84と形状測定データ生成部83の並行処理又は並列処理により、実質的に同時に、測定力検出データと形状測定データとが得られる。測定力検出データ生成部84にて生成された測定力検出データは、記憶部85に記憶される。   The measurement force detection data generation unit 84 generates measurement force detection data indicating the measurement force acting on the workpiece W based on the weight detection signal acquired via the weight detection signal acquisition unit 82. By the parallel processing or parallel processing of the measurement force detection data generation unit 84 and the shape measurement data generation unit 83, the measurement force detection data and the shape measurement data are obtained substantially simultaneously. The measurement force detection data generated by the measurement force detection data generation unit 84 is stored in the storage unit 85.

記憶部85は、形状測定データ記憶部85Aと、測定力検出データ記憶部85Bとを含む。形状測定データ記憶部85Aは、形状測定データを記憶する記憶領域である。測定力検出データ記憶部85Bは、測定力検出データを記憶する記憶領域である。また、記憶部85は、解析処理部87による計算結果を記憶する記憶領域を含む。   The storage unit 85 includes a shape measurement data storage unit 85A and a measurement force detection data storage unit 85B. The shape measurement data storage unit 85A is a storage area for storing shape measurement data. The measurement force detection data storage unit 85B is a storage area for storing measurement force detection data. In addition, the storage unit 85 includes a storage area for storing a calculation result by the analysis processing unit 87.

測定力異常検出部86は、測定中に重量計24で検出された測定力検出データを基に、測定力の異常を検出する。例えば、測定力異常検出部86は、重量計24で検出された測定力が予め定められた基準の測定力の許容範囲内に収まっているか否かを判定し、許容範囲を下回る又は上回る測定力が検出された場合に、測定力が異常であると判定する。   The measurement force abnormality detection unit 86 detects an abnormality in the measurement force based on the measurement force detection data detected by the weigh scale 24 during measurement. For example, the measurement force abnormality detection unit 86 determines whether or not the measurement force detected by the weigh scale 24 is within the predetermined reference measurement force tolerance range, and the measurement force is below or above the tolerance range. Is detected, it is determined that the measuring force is abnormal.

測定力異常検出部86は、測定力の異常を検出した場合に、解析処理部87に対して、異常箇所に対応する形状測定データを計算から除外することを指令する信号(計算除外指令信号)を出力する。解析処理部87は、測定力異常検出部86からの計算除外指令信号に従い、測定力の異常が検出された箇所に対応する形状測定データを計算から除外して、データ解析を行うことができる。   The measurement force abnormality detection unit 86 instructs the analysis processing unit 87 to exclude the shape measurement data corresponding to the abnormal part from the calculation when the measurement force abnormality is detected (calculation exclusion command signal). Is output. The analysis processing unit 87 can perform data analysis by excluding the shape measurement data corresponding to the location where the measurement force abnormality is detected from the calculation in accordance with the calculation exclusion command signal from the measurement force abnormality detection unit 86.

また、測定力異常検出部86は、測定力の異常を検出した場合に、測定のやり直しを指令する再測定指令信号を出力してもよい。再測定指令信号は、データ出力部89を介して制御装置30(図2参照)に送られる。制御装置30は、再測定指令信号に従い、再測定を実施し得る。   In addition, the measurement force abnormality detection unit 86 may output a remeasurement command signal for instructing re-measurement when the measurement force abnormality is detected. The remeasurement command signal is sent to the control device 30 (see FIG. 2) via the data output unit 89. The control device 30 can perform remeasurement according to the remeasurement command signal.

解析処理部87は、形状測定データのデータ解析を行う演算処理部である。解析処理部87は、記憶部85に記憶された形状測定データを基に、例えば、粗さ曲線、断面曲線、うねり曲線などの輪郭曲線、負荷曲線、確率密度関数、算術平均粗さ、最大高さ、最大山高さ、最大谷深さ、平均高さ、二乗平均平方根高さ、二乗平均平方根傾斜など、様々なパラメータを求めることができる。解析処理部87による計算結果は、記憶部85に記憶される。   The analysis processing unit 87 is an arithmetic processing unit that performs data analysis of the shape measurement data. The analysis processing unit 87 is based on the shape measurement data stored in the storage unit 85, for example, a contour curve such as a roughness curve, a cross-sectional curve, a waviness curve, a load curve, a probability density function, an arithmetic mean roughness, a maximum height Various parameters such as maximum peak height, maximum valley depth, average height, root mean square height, root mean square slope, and the like can be obtained. The calculation result by the analysis processing unit 87 is stored in the storage unit 85.

表示制御部88は、表示装置28による表示内容を示す信号を生成する。解析処理部87による計算結果は、表示制御部88を介して表示装置28に表示させることができる。また、測定力検出データ記憶部85Bに記憶した測定力の情報は、表示制御部88を介して表示装置28に表示させることができる。例えば、表示装置28には、図4に示したようなグラフG1、G2を同時に又は選択的に表示させることができる。グラフG1とグラフG2を対応付けて表示させることにより、ユーザは、測定形状のデータの妥当性を確認することができる。表示装置28は「測定結果出力部」の一例である。また、図4の上段に示したグラフG1は「第1グラフ」の一例である。図4の下段に示したグラフG2は「第2グラフ」の一例である。   The display control unit 88 generates a signal indicating the content displayed by the display device 28. The calculation result by the analysis processing unit 87 can be displayed on the display device 28 via the display control unit 88. In addition, the measurement force information stored in the measurement force detection data storage unit 85 </ b> B can be displayed on the display device 28 via the display control unit 88. For example, the display device 28 can display the graphs G1 and G2 as shown in FIG. 4 simultaneously or selectively. By displaying the graph G1 and the graph G2 in association with each other, the user can confirm the validity of the measurement shape data. The display device 28 is an example of a “measurement result output unit”. The graph G1 shown in the upper part of FIG. 4 is an example of the “first graph”. The graph G2 shown in the lower part of FIG. 4 is an example of a “second graph”.

データ出力部89は、データ処理装置32の外部に各種のデータを出力するための出力インターフェースである。データ出力部89は、通信インターフェースであってもよいし、信号出力端子であってもよい。データ処理装置32は、データ出力部89を介して制御装置30(図2参照)と接続される。   The data output unit 89 is an output interface for outputting various data to the outside of the data processing device 32. The data output unit 89 may be a communication interface or a signal output terminal. The data processing device 32 is connected to the control device 30 (see FIG. 2) via the data output unit 89.

また、データ処理装置32は、データ出力部89を介して図示せぬプリンタと接続されてもよい。さらに、データ出力部89は、図示せぬメモリカードなどの外部記憶メディアが装着されるメディアインターフェースを含んでもよい。   In addition, the data processing device 32 may be connected to a printer (not shown) via the data output unit 89. Further, the data output unit 89 may include a media interface to which an external storage medium such as a memory card (not shown) is attached.

データ出力部89を通じて外部に出力されるデータには、例えば、解析処理部87による計算結果を含む測定結果の情報、測定力検出データ、再測定指令信号などがあり得る。   The data output to the outside through the data output unit 89 may include, for example, measurement result information including a calculation result by the analysis processing unit 87, measurement force detection data, a remeasurement command signal, and the like.

図11において、データ処理装置32に搭載される変位検出信号取得部81、重量検出信号取得部82、形状測定データ生成部83、測定力検出データ生成部84、記憶部85、及び測定力異常検出部86を含む回路の構成は、測定中に測定力をリアルタイムで監視する測定力監視部90として機能する。測定力監視部90は、ワークWと検出器18の相対移動の動作期間中に、重量計24から得られる情報を基に測定力を監視する。データ処理装置32は、「検出器が検出した変位を示す変位検出信号と、重量計が検出した測定力を示す重量検出信号とを同時に取得する信号処理装置」の一例である。   In FIG. 11, a displacement detection signal acquisition unit 81, a weight detection signal acquisition unit 82, a shape measurement data generation unit 83, a measurement force detection data generation unit 84, a storage unit 85, and a measurement force abnormality detection mounted on the data processing device 32. The configuration of the circuit including the unit 86 functions as a measurement force monitoring unit 90 that monitors the measurement force in real time during measurement. The measuring force monitoring unit 90 monitors the measuring force based on the information obtained from the weigh scale 24 during the operation period of relative movement between the workpiece W and the detector 18. The data processing device 32 is an example of “a signal processing device that simultaneously acquires a displacement detection signal indicating a displacement detected by a detector and a weight detection signal indicating a measurement force detected by a weight scale”.

《表面形状測定装置10の動作例1》
図12は、表面形状測定装置10による測定処理の流れの第1例を示すフローチャートである。
<< Operation Example 1 of Surface Profile Measuring Device 10 >>
FIG. 12 is a flowchart showing a first example of the flow of measurement processing by the surface shape measuring apparatus 10.

まず、オペレータ(ユーザ)は、重量計24の上にワークWを載置する(ステップS101)。ワークWを重量計24に載せる作業は、ハンドリングロボットなどを利用して自動化されてもよい。   First, the operator (user) places the workpiece W on the weighing scale 24 (step S101). The operation of placing the workpiece W on the weighing scale 24 may be automated using a handling robot or the like.

その後、ワークWの重量をキャンセルするために、重量計24の値を0リセットする(ステップS102)。ステップS102の処理は、ユーザの操作に基づいて実施されてもよいし、データ処理装置32及び/又は制御装置30において自動的に実施されてもよい。   Thereafter, in order to cancel the weight of the workpiece W, the value of the weigh scale 24 is reset to 0 (step S102). The process of step S <b> 102 may be performed based on a user operation, or may be automatically performed in the data processing device 32 and / or the control device 30.

次に、ユーザが入力した情報に基づき、又はプログラムによる自動設定により、測定条件を設定する(ステップS103)。   Next, measurement conditions are set based on information input by the user or automatically set by a program (step S103).

測定の準備が整った後、制御装置30は、形状測定を開始する(ステップS104)。   After preparation for measurement is completed, the control device 30 starts shape measurement (step S104).

データ処理装置32は、重量計24から重量検出信号を取得すると共に(ステップS110)、検出器18から変位検出信号を取得する(ステップS120)。   The data processing device 32 acquires a weight detection signal from the scale 24 (step S110) and acquires a displacement detection signal from the detector 18 (step S120).

データ処理装置32は、重量計24から取得した重量検出信号から測定力検出データを生成し、記憶部85に記憶する(ステップS111)。また、データ処理装置32は、検出器18から取得した変位検出信号から形状測定データを生成し、記憶部85に記憶する(ステップS121)。   The data processing device 32 generates measurement force detection data from the weight detection signal acquired from the weight scale 24 and stores it in the storage unit 85 (step S111). Further, the data processing device 32 generates shape measurement data from the displacement detection signal acquired from the detector 18 and stores it in the storage unit 85 (step S121).

データ処理装置32は、測定力検出データに示される測定力が異常であるか否かを判定し(ステップS112)、異常が検出されなければ、ステップS126に移行する。   The data processing device 32 determines whether or not the measurement force indicated by the measurement force detection data is abnormal (step S112). If no abnormality is detected, the data processing device 32 proceeds to step S126.

ステップS126において、データ処理装置32は、指定された測定長さの形状測定が終了したか否かを判定する。指定された測定長さの形状測定が未完了である場合(ステップS126にてNo)、ステップS110及びステップS120に戻って、測定が継続される。   In step S126, the data processing device 32 determines whether or not the shape measurement for the designated measurement length has been completed. If shape measurement for the designated measurement length is incomplete (No in step S126), the process returns to step S110 and step S120, and the measurement is continued.

ステップS112において、測定力の異常が検出されると、データ処理装置32は、さらに、瞬間的な異常であるか、継続的な異常であるかの判定を行う(ステップS113)。ステップS113において「瞬間的異常」であると判定された場合には、ステップS126に進み、測定を続ける。   In step S112, when an abnormality in the measuring force is detected, the data processing device 32 further determines whether it is an instantaneous abnormality or a continuous abnormality (step S113). If it is determined in step S113 that there is an “instantaneous abnormality”, the process proceeds to step S126 and measurement is continued.

その一方、ステップS113において「継続的異常」であると判定された場合は、ステップS14に進み、測定力の自動調節制御を行う。制御装置30は、測定力検出データを用いて測定力を所定の許容範囲(例えば、±10%以内)に収めるように測定力調整機構のフィードバック制御を行う。   On the other hand, if it is determined in step S113 that it is a “continuous abnormality”, the process proceeds to step S14 to perform automatic adjustment control of the measuring force. The control device 30 performs feedback control of the measurement force adjusting mechanism so that the measurement force falls within a predetermined allowable range (for example, within ± 10%) using the measurement force detection data.

指定された測定長さの形状測定が終了するまで、ステップS110〜ステップS126のステップが繰り返される。   Steps S110 to S126 are repeated until shape measurement for the specified measurement length is completed.

指定された測定長さの形状測定が終了すると(ステップS126にてYes)、データ処理装置32は、得られた形状測定データの解析処理を行う(ステップS127)。   When the shape measurement for the specified measurement length is completed (Yes in step S126), the data processing device 32 performs an analysis process on the obtained shape measurement data (step S127).

図13は、解析処理(ステップS127)の流れを示すフローチャートである。   FIG. 13 is a flowchart showing the flow of the analysis process (step S127).

データ処理装置32は、ステップS201において、測定力検出データを基に、測定力の異常箇所が存在するか否かの判定を行う。異常な箇所が存在しなければ、ステップS204に移行して、形状測定データを解析する。   In step S201, the data processing device 32 determines whether or not there is an abnormal portion of the measurement force based on the measurement force detection data. If there is no abnormal location, the process moves to step S204 to analyze the shape measurement data.

その一方で、ステップS201の判定結果がYesの場合、つまり測定力が異常である箇所が存在する場合には、ステップS202に移行する。   On the other hand, if the determination result in step S201 is Yes, that is, if there is a portion where the measurement force is abnormal, the process proceeds to step S202.

ステップS202において、データ処理装置32は、形状測定データと測定力検出データとを照合し、異常箇所の形状測定データを計算から除外する処理を行う(ステップS203)。その後、ステップS204に移行して、形状測定データを解析する。ステップS204の処理は、図11で説明した解析処理部87によって行われる。   In step S202, the data processing device 32 collates the shape measurement data and the measurement force detection data, and performs a process of excluding the shape measurement data of the abnormal part from the calculation (step S203). Then, it transfers to step S204 and analyzes shape measurement data. The process in step S204 is performed by the analysis processing unit 87 described with reference to FIG.

そして、データ処理装置32は、解析処理部87による計算結果を記憶部85に記憶し表示装置28等への出力を行う。   Then, the data processing device 32 stores the calculation result by the analysis processing unit 87 in the storage unit 85 and outputs it to the display device 28 or the like.

ステップS205の後、図12のフローチャートに復帰して、測定処理を終了する。   After step S205, the process returns to the flowchart of FIG.

《表面形状測定装置10の動作例2》
図14は、表面形状測定装置10による測定処理の流れの第2例を示すフローチャートである。図14において、図13に示したフローチャートと共通するステップには同一のステップ番号を付し、重複する説明は省略する。図13との相違点を説明する。
<< Operation Example 2 of Surface Profile Measuring Device 10 >>
FIG. 14 is a flowchart showing a second example of the flow of measurement processing by the surface shape measuring apparatus 10. 14, steps that are the same as those in the flowchart shown in FIG. 13 are given the same step numbers, and redundant descriptions are omitted. Differences from FIG. 13 will be described.

図14に示すフローチャートは、ステップS113の判定結果が「瞬間的異常」であった場合に、再測定(ステップS115)の動作に移行するステップを含む。   The flowchart illustrated in FIG. 14 includes a step of shifting to an operation of remeasurement (step S115) when the determination result of step S113 is “instantaneous abnormality”.

ステップS115の再測定は、測定開始位置に戻って、又は、測定開始位置を変更して、最初から測定をやり直してもよいし、異常が検出された箇所よりもすこし手前の途中の測定位置に戻って、測定を部分的にやり直してもよい。   The re-measurement in step S115 may return to the measurement start position or change the measurement start position and start the measurement again from the beginning. Alternatively, the measurement position may be slightly before the point where the abnormality is detected. You may go back and partially redo the measurement.

なお、最初から測定をやり直す場合には、測定力を変更するなど、測定条件を変更してから再測定を実施してもよい。   When measurement is performed again from the beginning, the measurement may be re-measured after changing the measurement conditions such as changing the measurement force.

図14に示すフローチャートにおける解析処理(ステップS127)は、図13のフローチャートを実施してもよいし、図13のフローチャートのステップS201〜S203を省略して、ステップS204及びS205を実施してもよい。   The analysis processing (step S127) in the flowchart shown in FIG. 14 may be executed in the flowchart in FIG. 13, or steps S204 and S205 may be executed by omitting steps S201 to S203 in the flowchart in FIG. .

《表面形状測定装置10の動作例3》
図15は、表面形状測定装置10による測定処理の流れの第3例を示すフローチャートである。図15において、図13に示したフローチャートと共通するステップには同一のステップ番号を付し、重複する説明は省略する。
<< Operation Example 3 of Surface Profile Measuring Device 10 >>
FIG. 15 is a flowchart showing a third example of the flow of measurement processing by the surface shape measuring apparatus 10. In FIG. 15, steps that are the same as those in the flowchart shown in FIG. 13 are given the same step numbers, and redundant descriptions are omitted.

図15に示す例では、ステップS111及びステップS121にて測定力検出データと形状測定データを生成後、ステップS126に進み、指定された測定長さ分の測定を遂行する。   In the example shown in FIG. 15, after the measurement force detection data and the shape measurement data are generated in step S111 and step S121, the process proceeds to step S126, and measurement for the designated measurement length is performed.

そして、指定された測定長さ分の形状測定データをすべて取得して、ステップS126の判定がYes判定となった後に、ステップS130に移行して、測定力の異常箇所が存在するか否かの判定を行う。   And after acquiring all the shape measurement data for the designated measurement length and the determination in step S126 is Yes, the process proceeds to step S130 to determine whether there is an abnormal portion of the measurement force. Make a decision.

データ処理装置32は、ステップS130にて測定力が異常な箇所が存在すると判定した場合(ステップS130にてYes)、再測定の動作に移行する(ステップS131)。ここでの再測定の動作は、ステップS104に戻って、最初から測定をやり直す。或いは、再測定の動作は、ステップS103に戻って、測定条件を設定し直してもよい。   If it is determined in step S130 that there is a portion having an abnormal measurement force (Yes in step S130), the data processing device 32 proceeds to a remeasurement operation (step S131). In this re-measurement operation, the process returns to step S104 and the measurement is repeated from the beginning. Alternatively, the remeasurement operation may return to step S103 to reset the measurement conditions.

データ処理装置32は、ステップS130にて測定力が異常な箇所が存在しない判定した場合(ステップS130にてNo)、解析処理(ステップS132)を実施する。ステップS132の解析処理は、図13のフローチャートにおけるステップS201〜S203を省略して、ステップS204及びS205を実施すればよい。   If the data processing device 32 determines in step S130 that there is no abnormal measuring force (No in step S130), the data processing device 32 performs an analysis process (step S132). In the analysis process of step S132, steps S201 to S203 in the flowchart of FIG. 13 may be omitted, and steps S204 and S205 may be performed.

《表面形状測定装置10の利点》
本発明の実施形態に係る表面形状測定装置10によれば、次のような利点がある。
<< Advantages of Surface Profile Measuring Device 10 >>
The surface shape measuring apparatus 10 according to the embodiment of the present invention has the following advantages.

(1)重量計によって検出される測定力の情報を基に、測定子の跳ねや衝突、外乱、若しくは、測定子の撓みなどの影響による測定力の異常を検出することができる。   (1) Based on the information on the measuring force detected by the weight scale, it is possible to detect an abnormality in the measuring force due to the influence of the measuring element bounce, collision, disturbance, or bending of the measuring element.

(2)測定力が異常な箇所を形状測定データと照合し、異常箇所の形状測定データを自動で計算から除外して、適切な測定結果を得ることが可能になる。   (2) It is possible to collate a portion having an abnormal measurement force with the shape measurement data, automatically exclude the shape measurement data of the abnormal portion from the calculation, and obtain an appropriate measurement result.

(3)また、測定力の異常が検出された場合に、再測定を実施したり、若しくは、測定条件を変えて再測定を実施したりすることもできる。   (3) When an abnormality in the measuring force is detected, remeasurement can be performed, or remeasurement can be performed by changing measurement conditions.

(4)重量計によって検出される測定力の情報を基に、ワークの異常であるか、外乱等による影響であるのかを自動で切り分けることができる。   (4) Based on the information of the measuring force detected by the weight scale, it is possible to automatically determine whether the workpiece is abnormal or an influence due to disturbance or the like.

《変形例1》
上述した実施形態では、測定子20が下向きの触針を有し、ワークWに対して重力方向に向かって測定力が作用する例を説明したが、重量計24は、測定力を検出できればよく、例えば、測定子が上向きで、ワークの下面を測定する場合や、筒型のワークにおける内周面の上側の面(天面)を測定する場合などに対しても、本開示の技術は有効である。その場合、ワークに作用する測定力は、重力方向と逆方向の上向きの力となるため、重量計24の重量検出信号から、重力方向と逆方向に働く力を読み取ることになる。
<< Modification 1 >>
In the above-described embodiment, the example has been described in which the probe 20 has a downward stylus and the measurement force acts on the workpiece W in the direction of gravity. However, the weigh scale 24 only needs to be able to detect the measurement force. For example, the technique of the present disclosure is effective even when measuring the lower surface of the workpiece with the probe facing upward, or when measuring the upper surface (top surface) of the inner peripheral surface of the cylindrical workpiece. It is. In this case, since the measurement force acting on the workpiece is an upward force in the direction opposite to the gravity direction, the force acting in the direction opposite to the gravity direction is read from the weight detection signal of the weigh scale 24.

《変形例2》
重量計24によって検出される測定力の情報から、測定子20の撓み量を算出し、測定子20の撓み量を測定子20の変位量に変換して、変位検出信号の値(測定値)を補正してもよい。
<< Modification 2 >>
The amount of deflection of the probe 20 is calculated from the information of the measurement force detected by the weigh scale 24, the amount of deflection of the probe 20 is converted into the amount of displacement of the probe 20, and the value of the displacement detection signal (measured value) May be corrected.

《変形例3》
重量計24によって検出される測定力の情報を処理する手段は、表面形状測定装置10に具備されるデータ処理装置(信号処理装置)に限らず、表面形状測定装置とは別に構成される外部処理装置(外付けの外部装置)であってもよい。例えば、重量計24の重量検出信号を外付けの外部装置に出力して、外部装置で測定力検出データの生成、記憶、測定力の異常検出、形状測定データの解析などの各種の処理を実施してもよい。
<< Modification 3 >>
The means for processing the information of the measuring force detected by the weight scale 24 is not limited to the data processing device (signal processing device) provided in the surface shape measuring device 10, but is an external process configured separately from the surface shape measuring device. It may be a device (external device). For example, the weight detection signal of the weighing scale 24 is output to an external device, and various processes such as generation of measurement force detection data, storage, detection of abnormality in measurement force, and analysis of shape measurement data are performed by the external device. May be.

《他の応用例》
本発明は、表面粗さ測定装置に限らず、輪郭形状測定装置、真円度測定装置、及び三次元座標測定装置など、各種の表面形状測定装置に適用可能である。本明細書において「表面形状測定装置」という用語は、表面粗さ測定装置、輪郭形状測定装置、真円度測定装置、及び三次元座標測定装置など、各種装置の概念を含む。また、表面粗さ測定装置或いは輪郭形状測定装置という用語は、表面粗さと輪郭形状を同時に測定可能な表面粗さ及び輪郭形状統合測定装置、並びに、表面粗さ又は輪郭形状を選択的に測定可能な表面粗さ/輪郭形状複合測定装置の概念を含む。
《Other application examples》
The present invention is not limited to a surface roughness measuring device, but can be applied to various surface shape measuring devices such as a contour shape measuring device, a roundness measuring device, and a three-dimensional coordinate measuring device. In this specification, the term “surface shape measuring device” includes the concept of various devices such as a surface roughness measuring device, a contour shape measuring device, a roundness measuring device, and a three-dimensional coordinate measuring device. The terms surface roughness measuring device or contour shape measuring device can selectively measure surface roughness and contour shape, as well as surface roughness and contour shape integrated measuring device that can measure surface roughness and contour shape simultaneously. The concept of a complex surface roughness / contour shape combined measuring device is included.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。   The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. .

10…表面形状測定装置
12…ベース
14…コラム
16…駆動部
18…検出器
20…測定子
22…入力装置
24…重量計
26…入力装置
28…表示装置
30…制御装置
32…データ処理装置
50…電磁式重量計
53…フォースコイル
54…磁石
60…ロードセル式重量計
62…起歪体
63…歪みゲージ
70…音叉式重量計
73…音叉振動子
83…形状測定データ生成部
84…測定力検出データ生成部
85…記憶部
86…測定力異常検出部
87…解析処理部
90…測定力監視部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Surface shape measuring device 12 ... Base 14 ... Column 16 ... Drive part 18 ... Detector 20 ... Measuring element 22 ... Input device 24 ... Weight scale 26 ... Input device 28 ... Display device 30 ... Control device 32 ... Data processing device 50 ... Electromagnetic weight meter 53 ... Force coil 54 ... Magnet 60 ... Load cell type weight meter 62 ... Straining body 63 ... Strain gauge 70 ... Tuning fork weight meter 73 ... Tuning fork vibrator 83 ... Shape measurement data generator 84 ... Measurement force detection Data generation unit 85 ... storage unit 86 ... measurement force abnormality detection unit 87 ... analysis processing unit 90 ... measurement force monitoring unit

Claims (13)

測定子の変位を検出する検出器と、
前記測定子を被測定物に接触させた状態で、前記被測定物と前記検出器を相対移動させる相対移動機構と、
前記被測定物に対する前記測定子の押付け力である測定力を重力方向に作用する重量として検出する重量計と、
を備える表面形状測定装置。
A detector for detecting the displacement of the probe;
A relative movement mechanism for relatively moving the object to be measured and the detector in a state where the measuring element is in contact with the object to be measured;
A weigh scale for detecting a measuring force, which is a pressing force of the measuring element against the object to be measured, as a weight acting in the direction of gravity;
A surface shape measuring device comprising:
前記重量計は、前記検出器による前記変位の検出に基づく前記被測定物の表面形状の測定動作中における前記測定力を監視するために用いられる請求項1に記載の表面形状測定装置。   The surface shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the weight scale is used to monitor the measurement force during a measurement operation of the surface shape of the object to be measured based on detection of the displacement by the detector. 前記重量計の上に前記被測定物が載せられた状態で、前記測定子を前記被測定物に接触させながら前記相対移動機構によって前記被測定物と前記検出器を相対移動させて前記測定子の変位を前記検出器で検出することにより、前記被測定物の表面形状を測定する請求項1又は2に記載の表面形状測定装置。   With the measurement object placed on the weighing scale, the measurement object is moved relative to the measurement object by the relative movement mechanism while the measurement element is in contact with the measurement object. The surface shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the surface shape of the object to be measured is measured by detecting the displacement of the object by the detector. 前記重量計は、0.75ミリニュートン[mN]以下の測定力を計測し得る分解能をもつ請求項1から3のいずれか一項に記載の表面形状測定装置。   The surface shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the weight scale has a resolution capable of measuring a measuring force of 0.75 millinewton [mN] or less. 前記被測定物の表面形状としての表面粗さを測定する場合の前記重量計が、電磁式又は音叉式の重量計である請求項1から4のいずれか一項に記載の表面形状測定装置。   The surface shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the weighing scale in the case of measuring the surface roughness as the surface shape of the object to be measured is an electromagnetic or tuning fork type weighing scale. 前記被測定物の表面形状としての輪郭形状を測定する場合の前記重量計が、ロードセル式又は音叉式の重量計である請求項1から4のいずれか一項に記載の表面形状測定装置。   The surface shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the weighing scale in the case of measuring a contour shape as a surface shape of the object to be measured is a load cell type or tuning fork type weighing scale. ベースと、
前記ベースの上部に立設されたコラムと、
前記コラムに支持され、前記コラムの長手方向と直交する方向に前記検出器を移動させる前記相対移動機構としての駆動部と、
を備える請求項1から6のいずれか一項に記載の表面形状測定装置。
Base and
A column erected on top of the base;
A drive unit as the relative movement mechanism that is supported by the column and moves the detector in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the column;
The surface shape measuring device according to any one of claims 1 to 6.
前記相対移動機構による前記被測定物と前記検出器の相対移動の動作期間中に、前記重量計から得られる情報を基に前記測定力を監視する測定力監視部を備える請求項1から7のいずれか一項に記載の表面形状測定装置。   The measurement force monitoring unit that monitors the measurement force based on information obtained from the weighing scale during an operation period of relative movement between the object to be measured and the detector by the relative movement mechanism. The surface shape measuring apparatus as described in any one of Claims. 前記測定力監視部は、前記検出器が検出した変位を示す変位検出信号と、前記重量計が検出した測定力を示す重量検出信号とを同時に取得する信号処理装置を含む請求項8に記載の表面形状測定装置。   The said measurement force monitoring part contains the signal detection apparatus which acquires simultaneously the displacement detection signal which shows the displacement which the said detector detected, and the weight detection signal which shows the measurement force which the said weight meter detected. Surface shape measuring device. 前記測定力監視部は、前記重量計で検出した前記測定力の検出結果を基に、前記測定力の異常を検出する請求項8又は9に記載の表面形状測定装置。   The surface shape measuring device according to claim 8 or 9, wherein the measuring force monitoring unit detects an abnormality of the measuring force based on a detection result of the measuring force detected by the weighing scale. 前記検出器を介して取得された測定データのうち、前記測定力の異常が検出された箇所に対応する前記測定データを計算から除外して、データ解析を行う解析処理部を備える請求項10に記載の表面形状測定装置。   The measurement processing unit according to claim 10, further comprising: an analysis processing unit that performs data analysis by excluding the measurement data corresponding to a location where the abnormality in the measurement force is detected from the measurement data acquired via the detector. The surface shape measuring apparatus as described. 前記測定力の異常が検出された場合に、再測定を実施させる制御部を備える請求項10に記載の表面形状測定装置。   The surface shape measuring apparatus according to claim 10, further comprising a control unit that performs re-measurement when an abnormality in the measuring force is detected. 前記検出器を用いて取得された前記被測定物の表面形状の形状測定データを示す第1グラフと、前記重量計を用いて取得された前記測定力の検出データを示す第2グラフとを対応付けて表示させる測定結果出力部を備える請求項1から12のいずれか一項に記載の表面形状測定装置。   Corresponding to the first graph showing the shape measurement data of the surface shape of the measurement object acquired using the detector, and the second graph showing the detection data of the measurement force acquired using the weighing scale The surface shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 12, further comprising a measurement result output unit that is attached and displayed.
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