JP2576007B2 - Surface roughness measuring device - Google Patents

Surface roughness measuring device

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JP2576007B2
JP2576007B2 JP30641492A JP30641492A JP2576007B2 JP 2576007 B2 JP2576007 B2 JP 2576007B2 JP 30641492 A JP30641492 A JP 30641492A JP 30641492 A JP30641492 A JP 30641492A JP 2576007 B2 JP2576007 B2 JP 2576007B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、表面粗さ測定装置に係
り、特に断面曲線からうねり曲線線分を抽出するローパ
スフィルタ部分の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface roughness measuring device, and more particularly to an improvement of a low-pass filter for extracting a undulating curve segment from a sectional curve.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種機械加工品の表面加工精度の評価等
に利用される表面粗さ測定機は、図13(a) または(b)
のように構成されている。これらは、触針式の例であ
る。図13(a) は、被測定物の表面をトレースする触針
1、この触針1により検出される振動を電気信号に変換
して増幅する検出器2、この検出器2の出力をフィルタ
リングするアナログフィルタ3、フィルタリング処理を
施した信号をディジタル信号に変換するA/Dコンバー
タ4、変換されたデジタルデータを処理するデータ処理
部5により構成されている。図13(b) は、アナログフ
ィルタを用いず、データ処理部4の中でディジタル的に
フィルタリング処理を行う場合である。
2. Description of the Related Art A surface roughness measuring device used for evaluating the surface processing accuracy of various machined products is shown in FIG. 13 (a) or (b).
It is configured as follows. These are examples of the stylus type. FIG. 13A shows a stylus 1 for tracing the surface of an object to be measured, a detector 2 for converting the vibration detected by the stylus 1 into an electric signal and amplifying it, and filtering the output of the detector 2. It comprises an analog filter 3, an A / D converter 4 for converting a filtered signal into a digital signal, and a data processing unit 5 for processing the converted digital data. FIG. 13B shows a case where a filtering process is performed digitally in the data processing unit 4 without using an analog filter.

【0003】検出器2により検出される信号波形は、図
14(a) に示す断面曲線と呼ばれるものであり、この断
面曲線には、図14(b) (c) に示すような低周波のうね
り曲線と高周波の粗さ曲線とが含まれる。表面粗さに相
当する小さい凹凸成分に対応するのが粗さ曲線である。
断面曲線からうねり曲線を求めるにはローパスフィルタ
が用いられ、表面粗さを求めるにはハイパスフィルタが
用いられる。うねり曲線を求めるローパスフィルタを用
いた場合には、元の信号からこのローパスフィルタの出
力を引くことによっても、表面粗さ曲線を求めることが
できる。図13(a) のアナログフィルタ3は、この様な
フィルタリング処理を行うためのものであり、図13
(b) ではこれがデータ処理部4においてディジタル的に
行われる。
The signal waveform detected by the detector 2 is called a cross-sectional curve shown in FIG. 14 (a), and this cross-sectional curve has a low frequency as shown in FIGS. 14 (b) and 14 (c). Includes undulation curves and high frequency roughness curves. A roughness curve corresponds to a small uneven component corresponding to the surface roughness.
A low-pass filter is used to determine the undulation curve from the cross-sectional curve, and a high-pass filter is used to determine the surface roughness. When a low-pass filter for obtaining a undulation curve is used, the surface roughness curve can also be obtained by subtracting the output of the low-pass filter from the original signal. The analog filter 3 shown in FIG. 13A is for performing such a filtering process.
In (b), this is performed digitally in the data processing unit 4.

【0004】上述のように表面粗さ曲線は、ある波長よ
り長いうねり曲線成分をカットして得られるもので、そ
の波長はカットオフ値と呼ばれる。表面粗さ測定を行う
ためのうねり曲線を求めるローパスフィルタの特性につ
いては、国内的にも国際的にも規格が定められている。
即ち、断面曲線振幅の空間的分布が統計的にガウス分布
で表されることから、空間域で表したフィルタ特性(窓
関数)がこれと同じ形になる場合を理想状態(ガウスフ
ィルタ)として、規格ではそのガウスフィルタとの誤差
がある範囲以下に収まることが要求される。
As described above, the surface roughness curve is obtained by cutting a waviness curve component longer than a certain wavelength, and the wavelength is called a cutoff value. Regarding the characteristics of a low-pass filter for obtaining a waviness curve for performing surface roughness measurement, standards are defined both domestically and internationally.
That is, since the spatial distribution of the cross-sectional curve amplitude is statistically represented by a Gaussian distribution, the case where the filter characteristic (window function) represented in the spatial domain takes the same form as this is defined as an ideal state (Gaussian filter). The standard requires that the error from the Gaussian filter be within a certain range.

【0005】図13(a) に示すアナログフィルタ方式で
は、時定数の等しいRCフィルタを無限に縦続接続する
と、そのフィルタ特性は理想的なガウスフィルタに限り
なく近付くことは従来より知られている。これに対して
最近は、図13(b) の方式を採用して、コンピュータの
ソフトウェア内でディジタル的なフィルタリング処理を
行うことが主流になりつつある。具体的には、二次フィ
ルタを2段縦続接続することにより、近似的にガウスフ
ィルタを実現する方式が既に提案されている。
In the analog filter system shown in FIG. 13 (a), it is conventionally known that, when RC filters having the same time constant are connected in cascade infinitely, the filter characteristics approach an ideal Gaussian filter without limit. On the other hand, recently, digital filtering processing in computer software using the method shown in FIG. 13B has become mainstream. Specifically, a method has been proposed in which a Gaussian filter is realized approximately by connecting two-stage filters in cascade.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、二次のフィル
タとして例えば通常の無限インパルス応答フィルタ(I
IRフィルタ)を用いて三角形近似の窓関数を得る方法
では、まだ誤差が残る。有限インパルス応答フィルタ
(FIRフィルタ)を用いると、より誤差を小さくする
ことが可能であるが、その場合には演算数が極めて多く
なり、従って極めて長い演算時間がかかる。本発明は、
比較的短い演算時間でかつガウスフィルタに対する誤差
の小さいフィルタリング処理ができるローパスフィルタ
を備えた表面粗さ測定装置を提供することを目的とす
る。
However, as a secondary filter, for example, a normal infinite impulse response filter (I
In a method of obtaining a window function of a triangle approximation using an IR filter, an error still remains. When a finite impulse response filter (FIR filter) is used, the error can be further reduced. However, in that case, the number of operations becomes extremely large, and therefore, an extremely long operation time is required. The present invention
An object of the present invention is to provide a surface roughness measuring device including a low-pass filter capable of performing a filtering process with a relatively short operation time and a small error with respect to a Gaussian filter.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、被測定物の断
面曲線からローパスフィルタによりうねり曲線成分を求
め、このうねり曲線成分を元の信号から引いて粗さ曲線
成分を抽出する表面粗さ測定装置において、前記ローパ
スフィルタは、ζ=0.7134〜1.1083の範囲
の調整係数を持つ下記式(1)の伝達関数で表されるフ
ィルタを2段縦続接続して構成されていることを特徴と
する。 G(s)=1/{(αs/ωc )2 +2ζ(αs/ωc )+1}…(1) s=jω ω=2πf(f:周波数) ωc =2πfc (fc :カットオフ周波数) α=定数
According to the present invention, a surface roughness is obtained by obtaining a swelling curve component from a cross-sectional curve of an object to be measured by a low-pass filter and subtracting the swelling curve component from an original signal to extract a roughness curve component. In the measuring device, the low-pass filter is configured by cascading two filters represented by a transfer function of the following equation (1) having an adjustment coefficient in a range of ζ = 0.7134 to 1.1083. It is characterized by. G (s) = 1 / {(αs / ωc) 2 +2 (αs / ωc) +1} (1) s = jω ω = 2πf (f: frequency) ωc = 2πfc (fc: cutoff frequency) α = constant

【0008】本発明においてより好ましくは、上記調整
係数ζを、ζ=0.7760〜0.8918の範囲の設
定する。なお、定数αは、伝達関数の絶対値をカットオ
フ値(ω=ωc )で0.5とするために、即ち振幅伝達
率を50%にするために、下記式(2)を満たすように
設定することが好ましい。 α2 ={(2ζ2 −1)2 +1}1/2 −(2ζ2 −1) …(2)
In the present invention, more preferably, the adjustment coefficient 調整 is set in the range of ζ = 0.770 to 0.8918. In order to set the absolute value of the transfer function to 0.5 as the cutoff value (ω = ωc), that is, to set the amplitude transmissibility to 50%, the constant α satisfies the following expression (2). It is preferable to set. α 2 = {(2ζ 2 -1) 2 +1} 1/ 2-(2ζ 2 -1) ... (2)

【0009】[0009]

【作用】本発明によると、一般的な二次フィルタの伝達
関数に(1)式で示されるように調整係数ζを導入し
て、これをζ=0.7134〜1.1083の範囲に設
定して2段縦続接続することにより、位相補償を行うと
共にガウスフィルタからの誤差を10%以下に抑えるこ
とができる。更に、ζ=0.7760〜0.8918の
範囲に設定すると、誤差を5%以下に抑えることができ
る。特に(1)式で表される伝達関数を持つローパスフ
ィルタをIIRフィルタで実現すれば、短い演算時間で
ガウスフィルタからの誤差の小さいフィルタリング処理
ができる。
According to the present invention, an adjustment coefficient ζ is introduced into the transfer function of a general second-order filter as shown by the equation (1), and this is set in the range of ζ = 0.7134 to 1.1083. By cascading two stages, it is possible to perform phase compensation and suppress an error from the Gaussian filter to 10% or less. Further, when ζ is set in the range of 0.7760 to 0.8918, the error can be suppressed to 5% or less. In particular, if the low-pass filter having the transfer function represented by the equation (1) is realized by the IIR filter, the filtering process with a small error from the Gaussian filter can be performed in a short calculation time.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。図
1(a) は、一実施例の表面粗さ測定装置である。図示の
ようにこの装置は、被測定物の表面をトレースする触針
11、この触針11により検出される信号を電気信号に
変換して増幅する検出器12、この検出器12の出力を
ディジタル信号に変換するA/Dコンバータ13、変換
されたデジタルデータを処理するデータ処理部14によ
り構成されている。ディジタル処理部14は例えばマイ
コンであり、そのソフトウエア内にまず2段のIIRフ
ィルタ151 ,152 が構成されており、ここで検出さ
れた断面曲線データの中からうねり曲線成分が抽出され
る。更にこのうねり曲線成分を元の信号から引くという
データ処理を行うことにより、粗さ曲線が求まる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. FIG. 1A shows a surface roughness measuring apparatus according to one embodiment. As shown in the figure, the apparatus comprises a stylus 11 for tracing the surface of a device under test, a detector 12 for converting a signal detected by the stylus 11 into an electric signal and amplifying the signal, and a digital output of the detector 12. An A / D converter 13 converts the digital data into a signal, and a data processing unit 14 processes the converted digital data. The digital processing unit 14 is, for example, a microcomputer, and two-stage IIR filters 151 and 152 are firstly configured in the software, and a swell curve component is extracted from the cross-sectional curve data detected here. Further, by performing data processing of subtracting the undulation component from the original signal, a roughness curve is obtained.

【0011】IIRフィルタ151 ,152 によるディ
ジタル的なフィルタリング処理は、上述の(1)式で示
されるように調整係数ζを導入した伝達関数で表される
アナログフィルタと同じ処理を行うものであるが、その
具体的なディジタル処理の内容に先立って、実施例のフ
ィルタ特性について説明する。まず上述のような調整係
数ζを導入した伝達関数を持つフィルタを2段縦続接続
すると、伝達関数の絶対値(振幅伝達率)は、 |G(ω)|2 =1/[{1−(αω/ωc )22 +4ζ2 (αω/ωc )2 ] …(3) となる。この(3)式から、伝達関数の絶対値を、カッ
トオフ値ω=ωc で0.5にする条件として、上記
(2)式に示すαとζの関係が求まる。
The digital filtering performed by the IIR filters 151 and 152 is the same as that performed by an analog filter represented by a transfer function in which an adjustment coefficient ζ is introduced as shown in the above equation (1). Prior to the specific digital processing, the filter characteristics of the embodiment will be described. First, when a filter having a transfer function in which the adjustment coefficient よ う な as described above is introduced is cascaded in two stages, the absolute value (amplitude transfer rate) of the transfer function becomes | G (ω) | 2 = 1 / [{1- ( αω / ωc) 2} becomes 2 + 4ζ 2 (αω / ωc ) 2] ... (3). From the equation (3), the relationship between α and に shown in the above equation (2) is obtained as a condition for setting the absolute value of the transfer function to 0.5 with the cutoff value ω = ωc.

【0012】次に、調整係数ζを種々変えて(1)式の
伝達関数を計算することにより、この伝達関数のガウス
フィルタからの誤差が求まる。その計算データを具体的
に示す。図2(a) (b) は、誤差絶対値|E|max と調整
係数ζの関係である。(b) は(a) の拡大図である。この
計算結果から、ζ=0.7760〜0.8918の範囲
で誤差が0.05(即ち5%)以下となる。また、ζ=
0.7134〜1.1083の範囲では、誤差が0.1
0(即ち10%)以下になる。更に最小誤差を求める
と、ζ=0.8133で最小誤差0.029065とな
っている。
Next, an error of this transfer function from the Gaussian filter is obtained by calculating the transfer function of equation (1) while variously changing the adjustment coefficient ζ. The calculation data will be specifically shown. FIGS. 2A and 2B show the relationship between the absolute error value | E | max and the adjustment coefficient ζ. (b) is an enlarged view of (a). From this calculation result, the error is 0.05 (ie, 5%) or less in the range of ζ = 0.770 to 0.8918. Also, ζ =
In the range of 0.7134 to 1.1083, the error is 0.1.
0 (ie, 10%) or less. Further, when the minimum error is obtained, ζ = 0.8133 and the minimum error is 0.029065.

【0013】図3(a) (b) は、誤差の最大値Emax と調
整係数ζの関係、図4(a) (b) は、誤差の最小値Emin
と調整係数ζの関係、図5(a) (b) は、誤差幅Emax −
Emin と調整係数ζの関係である。これらの図において
も、(b) は(a) の拡大図である。図5の結果から、調整
係数ζ=0.8256を与えることにより、誤差幅の最
小値0.037055が得られる。
FIGS. 3A and 3B show the relationship between the maximum value Emax of the error and the adjustment coefficient ζ, and FIGS. 4A and 4B show the minimum value Emin of the error.
5 (a) and 5 (b) show the relationship between the error width Emax−
This is the relationship between Emin and the adjustment coefficient ζ. In these figures, (b) is an enlarged view of (a). From the results of FIG. 5, the minimum value of the error width 0.037055 can be obtained by giving the adjustment coefficient ζ = 0.8256.

【0014】図6(a) (b) は、誤差の平均値と調整係数
ζの関係、図7(a) (b) は誤差の自乗平均値と調整係数
ζの関係である。これらの図においても、(b) は(a) の
拡大図である。
FIGS. 6A and 6B show the relationship between the mean value of the error and the adjustment coefficient 、, and FIGS. 7A and 7B show the relationship between the mean square value of the error and the adjustment factor ζ. In these figures, (b) is an enlarged view of (a).

【0015】以上の計算結果から、例えば誤差絶対値の
最大値を最小にする調整係数ζ=0.8133を選択す
るとする。このとき、 誤差の最大値 0.008419 誤差の最小値 −0.029062 誤差の幅 0.037481 誤差の平均値 −0.005670 誤差の自乗平均値 0.010937 となる。
From the above calculation results, it is assumed that, for example, an adjustment coefficient に す る = 0.8133 that minimizes the maximum value of the absolute error value is selected. At this time, the maximum value of the error is 0.008419, the minimum value of the error is −0.029062, the width of the error is 0.037481, the average value of the error is −0.005670, and the root mean square value of the error is 0.010937.

【0016】次にこの様に調整係数ζを選択したとき
に、実際にこの伝達関数で表されるフィルタをアナログ
フィルタで構成する際の係数は、以下のように求まる。 駆動速度 v=0.5mm/sec カットオフ値(波長) λc =0.8mm カットオフ値での振幅伝達率 50% カットオフ値当りのサンプリング点数 1000 とすると、 カットオフ周波数 fc =0.625Hz サンプリング間隔 1.6msec となる。
Next, when the adjustment coefficient ζ is selected as described above, the coefficient when the filter represented by this transfer function is actually constituted by an analog filter is obtained as follows. Drive speed v = 0.5 mm / sec Cutoff value (wavelength) λc = 0.8 mm Amplitude transmissivity at cutoff value 50% Number of sampling points per cutoff value 1000, Cutoff frequency fc = 0.625 Hz Sampling The interval is 1.6 msec.

【0017】アナログフィルタの伝達関数を G(s)=G/(s2 +b1 ・s+b0 ) に変形すると、その係数G,b1 ,b0 は、以下の通り
求まる。 G=ωc 2 /α2 =22.22827993 b1 =ωc /α=7.8150663 b0 =ωc 2 /α2 =22.22827993
When the transfer function of the analog filter is transformed to G (s) = G / (s 2 + b 1 · s + b 0), its coefficients G, b 1 and b 0 are obtained as follows. G = ωc 2 / α 2 = 22.22827993 b1 = ωc / α = 7.8150663 b0 = ωc 2 / α 2 = 22.222827993

【0018】この様に設計したアナログローパスフィル
タを、この実施例では上述のようにディジタル的にソフ
トウエアで実現する。その際のフィルタリング処理フロ
ーが図2である。まず上述のローパスフィルタを巡回型
のディジタルフィルタ(IIRフィルタ)で近似する
と、計算式は次のようになる。 y/x= G(a0 +a1 z-1+a2 z-2)/(b0 +b1 z-1+b2 z-2) …(4) この式で、xはフィルタの入力データ、yはフィルタの
出力データである。また、z-i・xはi個前のxを示
す。G,a0 ,a1 ,a2 ,b0 ,b1 ,b2 は定数で
ある。
In this embodiment, the analog low-pass filter thus designed is digitally realized by software as described above. FIG. 2 shows a filtering processing flow at that time. First, when the above low-pass filter is approximated by a recursive digital filter (IIR filter), the calculation formula is as follows. y / x = G (a0 + a1z- 1 + a2z- 2 ) / (b0 + b1z- 1 + b2z- 2 ) (4) In this equation, x is input data of the filter, and y is output data of the filter. is there. Further, z -ix indicates i-th previous x. G, a0, a1, a2, b0, b1, b2 are constants.

【0019】上に設計したアナログフィルタの係数か
ら、入力インパルス不変法によってディジタルフィルタ
の係数を求めると、次のようになる。 a0 =0 a1 =1.590023199 a2 =0 b0 =1.0 b1 =−1.987517195 b2 =9.87573745 G =3.55641654
From the coefficients of the analog filter designed above, the coefficients of the digital filter are obtained by the input impulse invariant method as follows. a0 = 0 a1 = 1.590023199 a2 = 0 b0 = 1.0 b1 = -1.987517195 b2 = 9.8857745G = 3.5564654

【0020】(4)式から実際のフィルタ計算を行う時
には、上述のように、a0 =a2 =0であるから、 yi =G・a1 ・xi-1 −b1 ・yi-1 −b2 ・yi-2 …(5) の計算式に従えばよい。図2のステップS1 〜S7 まで
は、データ数n個の入力データをx,中間出力データを
yとする初段IIRフィルタ151 の処理に対応する。
まずステップS1 で係数k1 (=G・a1 ),k2 (=
b1 ),k3 (=b2 )を計算する。ステップS2 ,S
3 ,S4 でそれぞれ、(5)式右辺の第1項,第2項お
よび第3項を計算し、ステップS5 で(5)式に基づく
中間出力データyi を求める。以上の計算を先頭から順
番にデータ数n個まで繰り返し行う(S7 )。ステップ
S8 〜S13が2段目のIIRフィルタ152 の処理に対
応する。上で得られたデータを、同じく(5)式に従っ
て今度は末尾から順番に行うことにより、出力データ列
zi が得られる。これが、位相補償されたローパスフィ
ルタ出力となる。
When an actual filter calculation is performed from equation (4), as described above, since a0 = a2 = 0, yi = G.a1.xi-1 -b1.yi-1 -b2.yi- 2… (5) Steps S1 to S7 in FIG. 2 correspond to the processing of the first stage IIR filter 151 in which n pieces of input data are x and intermediate output data are y.
First, in step S1, coefficients k1 (= G.a1) and k2 (=
b1) and k3 (= b2) are calculated. Step S2, S
The first, second and third terms on the right side of equation (5) are calculated in steps 3 and S4, respectively, and in step S5 intermediate output data yi based on equation (5) is obtained. The above calculation is repeated in order from the beginning up to the number of data n (S7). Steps S8 to S13 correspond to the processing of the IIR filter 152 in the second stage. The output data sequence zi is obtained by sequentially performing the data obtained above similarly from the end in accordance with the equation (5). This is the output of the low-pass filter with phase compensation.

【0021】以上に述べた2段のIIRフィルタ151
,152 によるローパスフィルタ処理の結果、前述の
ようにうねり曲線が求まる。そして更に、データ処理部
14内で元のデータからこのローパスフィルタ出力を減
ずることにより、位相補償されたハイパスフィルタ処理
がなされ、表面粗さが求められる。
The two-stage IIR filter 151 described above
, 152, the undulation curve is obtained as described above. Further, by subtracting the output of the low-pass filter from the original data in the data processing unit 14, the phase-compensated high-pass filter processing is performed, and the surface roughness is obtained.

【0022】上記実施例では、2段の二次フィルタをソ
フトウエアで組んだディジタルフィルタとしたが、本発
明はこれに限られるわけではない。上述の伝達関数で表
される二次フィルタの2段接続をディジタル的に、或い
はアナログ的にハードウェアで構成することができる。
そのような実施例を具体的に次の説明する。
In the above-described embodiment, a digital filter in which two-stage secondary filters are assembled by software is used. However, the present invention is not limited to this. The two-stage connection of the secondary filter represented by the above transfer function can be implemented digitally or analogly by hardware.
Such an embodiment will be specifically described below.

【0023】図9は、双線形変換を利用したディジタル
フィルタの構成例である。z-1で示す遅延器と、a0 ,
a1 ,a2 ,b1 ,b2 で示す重み付け回路、および加
減算器により構成されている。カットオフ波長をλc 、
サンプリング間隔をλs とすると、各重み係数は調整係
数ζが導入されて次式のようになる。但し、以下の式で
Aは、 A=λs 2 +4ζαλc λs +(2αλc )2 である。 a0 =λs 2 /A a1 =2a0 a2 =a0 b1 ={2λs 2 −2(2αλc )2 }/A b2 ={λs 2 −4ζαλc λs +(2αλc )2 }/
FIG. 9 shows an example of the configuration of a digital filter using bilinear transformation. a delay unit represented by z −1 , a 0,
It is composed of weighting circuits denoted by a1, a2, b1, and b2, and an adder / subtractor. The cutoff wavelength is λc,
Assuming that the sampling interval is λs, an adjustment coefficient ζ is introduced into each weight coefficient, and the following equation is obtained. However, A in the following equation is A = λs 2 + 4ζαλcλs + (2αλc) 2 . a0 = λs 2 / A a1 = 2a0 a2 = a0 b1 = {2λs 2 -2 (2αλc) 2} / A b2 = {λs 2 -4ζαλc λs + (2αλc) 2} /
A

【0024】図10は、インパルス応答不変変換を利用
したディジタルフィルタの構成例である。この時各重み
付け回路の重み係数は、調整係数ζ≦1の条件で次式の
ようになる。 a1 =1+b1 +b2 b1 =-2 exp(-ζλs /αλc)・cos {(1- ζ2 ) 1/2 λs /αλc } b2 = exp(-2 ζλs /αλc)
FIG. 10 shows an example of the configuration of a digital filter using an impulse response invariant conversion. At this time, the weighting factor of each weighting circuit is as follows under the condition that the adjustment factor ζ ≦ 1. a1 = 1 + b1 + b2 b1 = -2 exp (-ζλs / αλc) · cos {(1- ζ 2) 1/2 λs / αλc} b2 = exp (-2 ζλs / αλc)

【0025】図11は、RCアナログ回路による構成例
である。各抵抗,コンデンサの値は、調整係数ζを導入
して次のように設定される。 R1 =R2 =R(適当な値) C1 =αλc /ζR C2 =αζλc /R
FIG. 11 shows a configuration example using an RC analog circuit. The values of each resistor and capacitor are set as follows by introducing the adjustment coefficient ζ. R1 = R2 = R (appropriate value) C1 = αλc / ζR C2 = αζλc / R

【0026】図12は更に別のアナログ回路による構成
例である。この場合、各抵抗,コンデンサの値は次のよ
うに設定される。 R1 =R2 =R3 =R(適当な値) C1 =2αζλc /3R C2 =3αλc /2ζR
FIG. 12 shows an example of a configuration using another analog circuit. In this case, the values of each resistor and capacitor are set as follows. R1 = R2 = R3 = R (suitable value) C1 = 2αζλc / 3R C2 = 3αλc / 2ζR

【0027】本発明は更に、図1(b) に示すように、初
段の二次フィルタをアナログフィルタ16により構成し
てA/Dコンバータ13の前に置き、2段目をディジタ
ル処理部14内のIIRフィルタ15として組んでもよ
い。また以上では、初段フィルタと2段目フィルタの調
整係数ζが等しい場合を説明したが、これらは必ずしも
完全一致させる必要はない。その他本発明はその趣旨を
逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
Further, according to the present invention, as shown in FIG. 1 (b), a secondary filter of the first stage is constituted by an analog filter 16 and placed before the A / D converter 13, and the second stage is provided in the digital processing unit 14. May be assembled as the IIR filter 15. In the above, the case where the adjustment coefficient の of the first-stage filter and the adjustment coefficient の of the second-stage filter are equal has been described. However, these need not always be completely matched. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the spirit thereof.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、伝
達関数に所定の調整係数を導入したローパスフィルタを
用いることによって、短い計算時間で高精度のうねり曲
線成分の抽出を可能とした表面粗さ測定装置を提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, by using a low-pass filter in which a predetermined adjustment coefficient is introduced into a transfer function, it is possible to extract a waviness curve component with high accuracy in a short calculation time. A roughness measuring device can be provided.

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

【図1】 本発明の実施例に係る表面粗さ測定装置の構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a surface roughness measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1(a) の実施例のフィルタリング処理のフ
ロー図である。
FIG. 2 is a flowchart of a filtering process of the embodiment of FIG. 1 (a).

【図3】 フィルタ特性誤差絶対値の最大値と調整係数
の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a maximum value of a filter characteristic error absolute value and an adjustment coefficient.

【図4】 フィルタ特性誤差の最大値と調整係数の関係
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a maximum value of a filter characteristic error and an adjustment coefficient.

【図5】 フィルタ特性誤差の最小値と調整係数の関係
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a minimum value of a filter characteristic error and an adjustment coefficient.

【図6】 フィルタ特性誤差の幅と調整係数の関係を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a width of a filter characteristic error and an adjustment coefficient.

【図7】 フィルタ特性誤差の平均値と調整係数の関係
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between an average value of a filter characteristic error and an adjustment coefficient.

【図8】 フィルタ特性誤差の自乗平均値と調整係数の
関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a root mean square value of a filter characteristic error and an adjustment coefficient.

【図9】 本発明の別の実施例のディジタルフィルタ構
成である。
FIG. 9 is a digital filter configuration according to another embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の別の実施例のディジタルフィルタ
構成である。
FIG. 10 is a digital filter configuration according to another embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の別の実施例のアナログルフィルタ
構成である。
FIG. 11 is an analog filter configuration according to another embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の別の実施例のアナログルフィルタ
構成である。
FIG. 12 is an analog filter configuration according to another embodiment of the present invention.

【図13】 従来の表面粗さ測定装置の構成を示す図で
ある。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a conventional surface roughness measuring device.

【図14】 表面粗さ測定の原理説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of the principle of surface roughness measurement.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…触針、12…検出器、13…A/D変換器、14
…ディジタルデータ処理部、15…IIRフィルタ、1
6…アナログフィルタ。
11: stylus, 12: detector, 13: A / D converter, 14
... Digital data processing unit, 15 ... IIR filter, 1
6 ... Analog filter.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被測定物の断面曲線からローパスフィル
タによりうねり曲線成分を求め、このうねり曲線成分を
元の信号から引いて粗さ曲線成分を抽出する表面粗さ測
定装置において、前記ローパスフィルタは、ζ=0.7
134〜1.1083の範囲の調整係数を持つ下記の伝
達関数で表されるフィルタを2段縦続接続して構成され
ていることを特徴とする表面粗さ測定装置。 記 G(s)=1/{(αs/ωc )2 +2ζ(αs/ωc
)+1} s=jω ω=2πf(f:周波数) ωc =2πfc (fc :カットオフ周波数) α=定数
1. A surface roughness measuring device for obtaining a undulation curve component from a cross-sectional curve of an object to be measured by a low-pass filter and extracting the undulation curve component from an original signal to extract a roughness curve component. , Ζ = 0.7
A surface roughness measuring apparatus, comprising: a filter having an adjustment coefficient in a range of 134 to 1.1083 and represented by the following transfer function and cascaded in two stages. G (s) = 1 / {(αs / ωc) 2 +2} (αs / ωc
) +1} s = jω ω = 2πf (f: frequency) ωc = 2πfc (fc: cutoff frequency) α = constant
【請求項2】 定数αが下記式を満たすように設定され
ていることを特徴とする請求項1記載の表面粗さ測定装
置。 記 α2 ={(2ζ2 −1)2 +1}1/2 −(2ζ2 −1)
2. The surface roughness measuring apparatus according to claim 1, wherein the constant α is set so as to satisfy the following equation. Serial α 2 = {(2ζ 2 -1 ) 2 +1} 1/2 - (2ζ 2 -1)
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