JP2019219359A - 測定装置および測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係る測定装置を例示する模式断面図である。
図2は、本実施形態に係る測定装置を例示する模式平面図である。
図1および図2に示すように、本実施形態に係る測定装置1は、対象物Wの表面の位置(座標)を測定する装置である。ここで、本実施形態では、第1方向をX方向、第1方向と直交する第2方向をZ方向、第1方向および第2方向と直交する第3方向をY方向として説明を行う。また、Z方向は、上下方向および厚さ方向とも言うことにする。測定装置1は、予め設定された原点を基準として、対象物Wの表面のX,Y,Z座標を測定することができる。
本実施形態に係る測定装置1において、第1スケール軸SC1、第2スケール軸SC2および第3スケール軸SC3は、可動体10の上方の1点(交点A)で交差するように設けられる。対象物Wの上方には第1プローブ31が設けられ、対象物Wの下方には第2プローブ32が設けられる。
先ず、可動体10の載置部11に対象物Wを載置する。対象物Wは固定片111によって載置部11に固定される。次に、第1スケール部21、第2スケール部22および第3スケール部23の駆動によって可動体10を適宜X,Y,Zのそれぞれの方向に移動させる。ここで、第1スケール部21は第1スケール軸SC1に沿って進退可能であり、第2スケール部22は第2スケール軸SC2に沿って進退可能であり、第3スケール部23は第3スケール軸SC3に沿って進退可能である。これらのスケール部の進退のバランスによって、可動体10をX,Y,Zのそれぞれの方向に移動させることができる。
図3は、可動体を移動させた状態の一例を示す模式断面図である。
例えば、第1スケール部21を上方に移動し、第2スケール部22を下方に移動する。これにより、可動体10がX方向に平行移動することになる。その後、第1スケール部21、第2スケール部22および第3スケール部23を上方に移動して、可動体10をZ方向に移動させる。そして、対象物Wの一方側の表面が第1スタイラス球311に接触した位置で可動体10の移動を停止する。そして、この際の第1スケール位置、第2スケール位置および第3スケール位置を測定し、測定点のX,Y,Z座標を演算する。
図4は、第2実施形態に係る測定装置を例示する模式断面図である。
図4に示すように、本実施形態に係る測定装置1Bは、第1プローブ31を固定する固定フレーム41と、固定フレーム41を基準としてプローブ軸PAに沿って移動可能に設けられた可動フレーム42と、をさらに備える。
例えば、第1スケール部21を上方に移動し、第2スケール部22を下方に移動する。これにより、可動体10がX方向に平行移動することになる。その後、第1スケール部21、第2スケール部22および第3スケール部23を上方に移動して、可動体10をZ方向に移動させる。そして、対象物Wの一方側の表面が第1スタイラス球311に接触した位置で可動体10の移動を停止する。そして、この際の第1スケール位置、第2スケール位置および第3スケール位置を測定し、測定点のX,Y,Z座標を演算する。
本実施形態に係る測定装置1Bでは、固定フレーム41および可動フレーム42によって第2プローブ32のプローブ軸PAに沿った移動の精度が向上し、第2プローブ32による位置測定の精度を向上させることができる。
次に、本実施形態に係る測定装置1による校正方法の一例について説明する。
図6は、校正方法を例示する模式断面図である。
図7は、校正におけるマスターボールとスタイラス球との関係を例示する模式図である。
図6に示すように、測定装置1の校正にはマスターボール200が用いられる。マスターボール200は既知の球直径DMを有する校正用の球体である。マスターボール200はホルダー210の先端に取り付けられている。
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
例えば、上記の実施形態では、第1プローブ31および第2プローブ32として接触式の場合を説明したが、これらの少なくとも一方が非接触式で位置測定を行うプローブであってもよい。非接触式のプローブとしては、軸上色収差を利用した波長コンフォーカル方式のセンサを備えるプローブを用いることが、対象物Wの表面の傾斜が比較的大きい場合でも測定が可能である点で好ましい。
また、上記の実施形態では、X,Y,Zの3次元位置を測定する例を示したが、X,Zの2次元位置を測定する場合であっても適用可能である。
また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
10…可動体
11…載置部
11h…貫通孔
21…第1スケール部
22…第2スケール部
23…第3スケール部
31…第1プローブ
32…第2プローブ
41…固定フレーム
42…可動フレーム
101…第1面
102…第2面
103…第3面
111…固定片
200…マスターボール
210…ホルダー
311…第1スタイラス球
320…プローブ用スケール部
321…第2スタイラス球
A…交点
PA…プローブ軸
SC1…第1スケール軸
SC2…第2スケール軸
SC3…第3スケール軸
W…対象物
Claims (7)
- 第1方向および前記第1方向と直交する第2方向について対象物の表面の位置を測定する測定装置であって、
前記対象物を載置する載置部と、互いに同一平面上にない第1面および第2面と、を有する可動体と、
前記第1面を押圧するよう設けられ、前記第1面の法線方向に平行な第1スケール軸に沿った位置である第1スケール位置を測定する第1スケール部と、
前記第2面を押圧するよう設けられ、前記第2面の法線方向に平行な第2スケール軸に沿った位置である第2スケール位置を測定する第2スケール部と、
位置測定の基準点が、前記第2方向に平行なプローブ軸上であって前記第1スケール軸と前記第2スケール軸との交点に設定された第1プローブと、
前記プローブ軸に沿った位置を測定する第2プローブと、
を備え、
前記第1スケール部および前記第2スケール部の駆動によって前記可動体を前記第1方向および前記第2方向に移動させ、前記基準点を前記対象物の一方側の表面における第1測定点に合わせた際の前記第1スケール位置および前記第2スケール位置に基づき前記第1測定点の前記第1方向および前記第2方向の座標値を得るとともに、前記第2プローブで前記対象物の他方側の表面における第2測定点の前記プローブ軸に沿った位置を測定し、当該測定の結果に基づき前記第2測定点の前記第1方向および前記第2方向の座標値を得る、ことを特徴とする測定装置。 - 前記可動体における前記載置部には貫通孔が設けられ、
前記貫通孔を介して前記第2プローブが前記対象物の前記他方側の表面の位置測定を行うよう設けられた、ことを特徴とする請求項1記載の測定装置。 - 前記第1方向および前記第2方向と直交する方向を第3方向として、
前記可動体は、前記第1面および前記第2面とそれぞれ非平行な第3面を有し、
前記第3面を押圧するよう設けられ、前記第3面の法線方向に平行な第3スケール軸に沿った位置である第3スケール位置を測定する第3スケール部をさらに備え、
前記第1プローブの前記基準点が、前記第1スケール軸、前記第2スケール軸および前記第3スケール軸の交点に設定され、
前記第1スケール部、前記第2スケール部および前記第3スケール部の駆動によって前記可動体を前記第1方向、前記第2方向および前記第3方向に移動させ、前記基準点を前記第1測定点に合わせた際の前記第1スケール位置、前記第2スケール位置および前記第3スケール位置に基づき前記第1測定点の前記第1方向、前記第2方向および前記第3方向の座標値を得るとともに、前記第2プローブでの測定の結果に基づき前記第2測定点の前記第1方向、前記第2方向および前記第3方向の座標値を得る、ことを特徴とする請求項1または2に記載の測定装置。 - 前記第2プローブは、前記プローブ軸に沿って移動可能に設けられた、請求項1から3のいずれか1項に記載の測定装置。
- 前記第1プローブを固定する固定フレームと、
前記固定フレームを基準として前記プローブ軸に沿って移動可能に設けられた可動フレームと、をさらに備え、
前記第2プローブは、前記可動フレームに取り付けられ、前記可動フレームとともに前記プローブ軸上を移動可能に設けられた、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の測定装置。 - 第1方向および前記第1方向と直交する第2方向について対象物の表面の位置を測定する測定方法であって、
前記対象物を載置する載置部と、互いに同一平面上にない第1面および第2面と、を有する可動体と、
前記第1面を押圧するよう設けられ、前記第1面の法線方向に平行な第1スケール軸に沿った位置である第1スケール位置を測定する第1スケール部と、
前記第2面を押圧するよう設けられ、前記第2面の法線方向に平行な第2スケール軸に沿った位置である第2スケール位置を測定する第2スケール部と、
位置測定の基準点が、前記第2方向に平行なプローブ軸上であって前記第1スケール軸と前記第2スケール軸との交点に設定された第1プローブと、
前記プローブ軸に沿った位置を測定する第2プローブと、
を備えた測定装置を用い、
前記載置部に前記対象物を載置する工程と、
前記第1スケール部および前記第2スケール部の駆動によって前記可動体を前記第1方向および前記第2方向に移動させ、前記基準点を前記対象物の一方側の表面における第1測定点に合わせる工程と、
前記基準点を前記第1測定点に合わせた際の前記第1スケール位置および前記第2スケール位置に基づき前記第1測定点の前記第1方向および前記第2方向の座標値を得るとともに、前記第2プローブで前記対象物の他方側の表面における第2測定点の前記プローブ軸に沿った位置を測定し、当該測定の結果に基づき前記第2測定点の前記第1方向および前記第2方向の座標値を得る工程と、
を備えたことを特徴とする測定方法。 - 第1方向、前記第1方向と直交する第2方向、前記第1方向および前記第2方向と直交する第3方向について対象物の表面の位置を測定する測定方法であって、
前記対象物を載置する載置部と、互いに同一平面上にない第1面、第2面および第3面と、を有する可動体と、
前記第1面を押圧するよう設けられ、前記第1面の法線方向に平行な第1スケール軸に沿った位置である第1スケール位置を測定する第1スケール部と、
前記第2面を押圧するよう設けられ、前記第2面の法線方向に平行な第2スケール軸に沿った位置である第2スケール位置を測定する第2スケール部と、
前記第3面を押圧するよう設けられ、前記第3面の法線方向に平行な第3スケール軸に沿った位置である第3スケール位置を測定する第3スケール部と、
位置測定の基準点が、前記第2方向に平行なプローブ軸上であって前記第1スケール軸、前記第2スケール軸および前記第3スケール軸の交点に設定された第1プローブと、
前記プローブ軸に沿った位置を測定する第2プローブと、
を備えた測定装置を用い、
前記載置部に前記対象物を載置する工程と、
前記第1スケール部、前記第2スケール部および前記第3スケール部の駆動によって前記可動体を前記第1方向、前記第2方向および前記第3方向に移動させ、前記基準点を前記対象物の一方側の表面における第1測定点に合わせる工程と、
前記基準点を前記第1測定点に合わせた際の前記第1スケール位置、前記第2スケール位置および前記第3スケール位置に基づき前記第1測定点の前記第1方向、前記第2方向および前記第3方向の座標値を得るとともに、前記第2プローブで前記対象物の他方側の表面における第2測定点の前記プローブ軸に沿った位置を測定し、当該測定の結果に基づき前記第2測定点の前記第1方向、前記第2方向および前記第3方向の座標値を得る工程と、
を備えたことを特徴とする測定方法。
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