JP2727067B2 - 形状測定機 - Google Patents
形状測定機Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、円弧動作するスタイラ
スをワークの表面に沿って移動させてワークの輪郭形状
や表面粗さ等を測定する形状測定機に係り、特にこの測
定機のスタイラス先端ずれ量の校正方法に関する。
スをワークの表面に沿って移動させてワークの輪郭形状
や表面粗さ等を測定する形状測定機に係り、特にこの測
定機のスタイラス先端ずれ量の校正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】スタイラスをワークに接触させ、ワーク
表面に沿って移動させてワークの輪郭形状や表面粗さを
測定する形状測定機が周知であり、機械加工部品等の測
定に使われている。このような測定機は、図1に示すよ
うに、スタイラス1をワーク20の表面に沿ってモータ
5により移動させると、スタイラス1とアーム2は回転
中心Pを中心に円弧動作する構造となっている。このと
きX方向の変位量を変位検出器4により測定して、さら
にこのX方向の変位量の所定間隔毎にZ方向の変位量を
変位検出器3により検出することで、ワークの輪郭形状
や表面粗さを測定することができる。ただし、上記のよ
うにスタイラスは円弧動作するので、これに起因して発
生する円弧歪み量は補正しなくてはならない。この補正
量をdx,dzとすると、図3に示すような幾何的関係
から求めることができる。すなわち、
表面に沿って移動させてワークの輪郭形状や表面粗さを
測定する形状測定機が周知であり、機械加工部品等の測
定に使われている。このような測定機は、図1に示すよ
うに、スタイラス1をワーク20の表面に沿ってモータ
5により移動させると、スタイラス1とアーム2は回転
中心Pを中心に円弧動作する構造となっている。このと
きX方向の変位量を変位検出器4により測定して、さら
にこのX方向の変位量の所定間隔毎にZ方向の変位量を
変位検出器3により検出することで、ワークの輪郭形状
や表面粗さを測定することができる。ただし、上記のよ
うにスタイラスは円弧動作するので、これに起因して発
生する円弧歪み量は補正しなくてはならない。この補正
量をdx,dzとすると、図3に示すような幾何的関係
から求めることができる。すなわち、
【0003】
【数14】
【数15】
【0004】により求めることができる。この形算式を
基に電気的あるいはソフトウェア的に補正することが一
般に行われている。
基に電気的あるいはソフトウェア的に補正することが一
般に行われている。
【0005】図3において、スタイラス先端ずれ量hが
正確であれば上記の補正により円弧歪みによる誤差を略
完全に除去できるが、仮にスタイラス先端ずれ量がhよ
りもΔhだけずれていたとすると、実際の円弧歪み量は
図4のような残留誤差が残る。このような残留誤差があ
ると図5のように同一の傾斜角度のワークを上り斜面と
して測定した場合と、下り斜面として測定した場合で
は、傾斜角度の大きさがそれぞれ逆方向に歪むことがわ
かる。このことを利用して、従来次のような校正方法で
スタイラス先端ずれ量hを求めることが行われている。
正確であれば上記の補正により円弧歪みによる誤差を略
完全に除去できるが、仮にスタイラス先端ずれ量がhよ
りもΔhだけずれていたとすると、実際の円弧歪み量は
図4のような残留誤差が残る。このような残留誤差があ
ると図5のように同一の傾斜角度のワークを上り斜面と
して測定した場合と、下り斜面として測定した場合で
は、傾斜角度の大きさがそれぞれ逆方向に歪むことがわ
かる。このことを利用して、従来次のような校正方法で
スタイラス先端ずれ量hを求めることが行われている。
【0006】(方法1)図6のように同一の傾斜角度の
上り斜面と下り斜面を有する校正用ゲージを使用し、上
り斜面と下り斜面をそれぞれ測定して、それぞれの傾斜
角度が等しくなるようにスタイラス先端ずれ量を調節す
ることを繰り返す。
上り斜面と下り斜面を有する校正用ゲージを使用し、上
り斜面と下り斜面をそれぞれ測定して、それぞれの傾斜
角度が等しくなるようにスタイラス先端ずれ量を調節す
ることを繰り返す。
【0007】(方法2)図7のように斜面を有する校正
用ゲージを測定方向に対して反転して、それぞれ上り斜
面と下り斜面をそれぞれ測定して、それぞれの傾斜角度
が等しくなるようにスタイラス先端ずれ量を調節するこ
とを繰り返す。
用ゲージを測定方向に対して反転して、それぞれ上り斜
面と下り斜面をそれぞれ測定して、それぞれの傾斜角度
が等しくなるようにスタイラス先端ずれ量を調節するこ
とを繰り返す。
【0008】(方法3)上記方法1および方法2で測定
した上り斜面・下り斜面の傾斜角度の違いより、計算に
よりスタイラス先端ずれ量を求める。
した上り斜面・下り斜面の傾斜角度の違いより、計算に
よりスタイラス先端ずれ量を求める。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のス
タイラス先端ずれ量の校正方法では次に示すような問題
点があった。
タイラス先端ずれ量の校正方法では次に示すような問題
点があった。
【0010】方法1では、完全に同一の傾斜角度の上り
斜面下り斜面を有する校正用ゲージを作成することが難
しく、また出来たとしても高価である。
斜面下り斜面を有する校正用ゲージを作成することが難
しく、また出来たとしても高価である。
【0011】方法2では、同一の斜面を上り斜面と下り
斜面として測定するために、校正用ゲージを測定方向に
対して水平出し・平行出しを厳密に行う必要があり、校
正用ゲージのセッティングに非常に時間が掛かる。
斜面として測定するために、校正用ゲージを測定方向に
対して水平出し・平行出しを厳密に行う必要があり、校
正用ゲージのセッティングに非常に時間が掛かる。
【0012】方法1と2では、スタイラス先端ずれ量を
調整しては上り斜面・下り斜面の測定を繰り返すため、
時間が掛かるだけでなく、熟練が必要となる。
調整しては上り斜面・下り斜面の測定を繰り返すため、
時間が掛かるだけでなく、熟練が必要となる。
【0013】方法1乃至3全てにおいて、上り斜面・下
り斜面の傾斜角度の僅かな違いにより、スタイラス先端
ずれ量は大きく変化するため、校正用ゲージのそのもの
の角度精度およびセッティングにより校正値が変わり安
定した校正が行えない。
り斜面の傾斜角度の僅かな違いにより、スタイラス先端
ずれ量は大きく変化するため、校正用ゲージのそのもの
の角度精度およびセッティングにより校正値が変わり安
定した校正が行えない。
【0014】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は簡単な操作で高精度で安定した
スタイラス先端ずれ量を求めることができる校正機能を
提供することである。
ものであり、その目的は簡単な操作で高精度で安定した
スタイラス先端ずれ量を求めることができる校正機能を
提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、ワーク表面に接触するスタイラスと、こ
のスタイラスを先端に取り付けて、この部材全体が円弧
動作するアームと、前記スタイラスをワークに接触させ
ながらアーム全体をX方向へ移動させるモータと、前記
アームのZ方向の変位量を検出するZ方向変位検出器
と、前記スタイラスのX方向の変位量を検出するX方向
変位検出器と、前記モータに駆動指令信号を出力すると
ともに、前記X方向変位検出器とZ方向変位検出器から
出力される信号が入力されるCPUと、を備えた表面形
状または表面粗さを測定する形状測定機において、断面
形状が真円に近い円筒形状または球形状の校正用ゲージ
を測定して、この測定データに最小自乗法による円をあ
てはめる計算を繰り返すことで、円の中心座標と半径値
とスタイラス先端ずれ量を計算するステップがプログラ
ムされたCPUを備えたことを特徴とする。
成するために、ワーク表面に接触するスタイラスと、こ
のスタイラスを先端に取り付けて、この部材全体が円弧
動作するアームと、前記スタイラスをワークに接触させ
ながらアーム全体をX方向へ移動させるモータと、前記
アームのZ方向の変位量を検出するZ方向変位検出器
と、前記スタイラスのX方向の変位量を検出するX方向
変位検出器と、前記モータに駆動指令信号を出力すると
ともに、前記X方向変位検出器とZ方向変位検出器から
出力される信号が入力されるCPUと、を備えた表面形
状または表面粗さを測定する形状測定機において、断面
形状が真円に近い円筒形状または球形状の校正用ゲージ
を測定して、この測定データに最小自乗法による円をあ
てはめる計算を繰り返すことで、円の中心座標と半径値
とスタイラス先端ずれ量を計算するステップがプログラ
ムされたCPUを備えたことを特徴とする。
【0016】また、本発明は上記手段に加え、断面形状
が真円に近い円筒形状または球形状の校正用ゲージを測
定して、この測定データの全部または一部を使って最小
自乗法または最小領域法により円形状の中心座標と半径
値の初期値を求めるステップがプログラムされたCPU
を備えることで本発明を構成することも可能である。
が真円に近い円筒形状または球形状の校正用ゲージを測
定して、この測定データの全部または一部を使って最小
自乗法または最小領域法により円形状の中心座標と半径
値の初期値を求めるステップがプログラムされたCPU
を備えることで本発明を構成することも可能である。
【0017】また、本発明は上記手段に加え、求めたス
タイラス先端ずれ量に基づき測定データの円弧歪みを補
正計算するステップがプログラムされたCPUを備える
ことで本発明を構成することも可能である。
タイラス先端ずれ量に基づき測定データの円弧歪みを補
正計算するステップがプログラムされたCPUを備える
ことで本発明を構成することも可能である。
【0018】
【作用】スタイラス先端ずれ量を断面形状が真円である
校正用ゲージを用いるので、このゲージを測定して得ら
れた測定データが真円に近づくように逆にスタイラス先
端ずれ量を計算により求めることでスタイラス先端ずれ
量を補正することができる。
校正用ゲージを用いるので、このゲージを測定して得ら
れた測定データが真円に近づくように逆にスタイラス先
端ずれ量を計算により求めることでスタイラス先端ずれ
量を補正することができる。
【0019】
【実施例】以下、本発明を用いた好適な実施例について
図面を用いて説明する。図1は本発明に係る形状測定機
の機能ブロック図である。スタイラス1とそれに続くア
ーム2は回転中心Pを中心に円弧動作する。ワーク20
の表面にスタイラス1を接触させながら、CPU31か
らの指令によりモータ5が駆動して、スタイラス1がX
方向に移動する。このときのX方向の移動量は変位検出
器4により検出されるとともに、検出された値はCPU
31へ入力される。この変位検出器4の検出値の所定間
隔毎に、Z方向の変位量は変位検出器3により検出され
CPU31へ入力される。入力されたX,Z方向の検出
値はペアで測定データ(xi ,zi ),(i =1〜n,
nは測定点数)としてRAM33に記憶される。RAM
33には予め断面形状が真円に近い形状を示す校正用ゲ
ージを用いて求めておいたスタイラスずれ量h、および
アーム長Lの値が記憶されている。上記の測定データ
(xi ,zi )に対してこのhとLを用いて、式(1
4)と式(15)から円弧歪み補正計算が可能であり、
この計算式はプログラムの一部としてROM32に記憶
されている。このプログラムにより円弧歪みが補正され
た正確な測定値が求められる。
図面を用いて説明する。図1は本発明に係る形状測定機
の機能ブロック図である。スタイラス1とそれに続くア
ーム2は回転中心Pを中心に円弧動作する。ワーク20
の表面にスタイラス1を接触させながら、CPU31か
らの指令によりモータ5が駆動して、スタイラス1がX
方向に移動する。このときのX方向の移動量は変位検出
器4により検出されるとともに、検出された値はCPU
31へ入力される。この変位検出器4の検出値の所定間
隔毎に、Z方向の変位量は変位検出器3により検出され
CPU31へ入力される。入力されたX,Z方向の検出
値はペアで測定データ(xi ,zi ),(i =1〜n,
nは測定点数)としてRAM33に記憶される。RAM
33には予め断面形状が真円に近い形状を示す校正用ゲ
ージを用いて求めておいたスタイラスずれ量h、および
アーム長Lの値が記憶されている。上記の測定データ
(xi ,zi )に対してこのhとLを用いて、式(1
4)と式(15)から円弧歪み補正計算が可能であり、
この計算式はプログラムの一部としてROM32に記憶
されている。このプログラムにより円弧歪みが補正され
た正確な測定値が求められる。
【0020】前記プログラムによる補正計算後の測定値
(Xi ,Zi )は、ディスプレイ34に表示されるほ
か、通常の形状測定機と同様の粗さ等の計算に使われた
り、外部に測定結果をプリントアウトしたりデータ出力
等(図示せず)することが可能である。
(Xi ,Zi )は、ディスプレイ34に表示されるほ
か、通常の形状測定機と同様の粗さ等の計算に使われた
り、外部に測定結果をプリントアウトしたりデータ出力
等(図示せず)することが可能である。
【0021】次に本発明によるスタイラスずれ量hの求
め方について説明する。この方法の基本原理は図8に示
すように、断面形状が真円に近い形状が得られる球もし
くは円筒等のワークを校正用ゲージとして用いてその断
面を測定し、この測定データに最小自乗法による計算を
繰り返して円をあてはめるとともに、スタイラスずれ量
hを求めることにより校正を行うものである。ここで、
変数をそれぞれ n :測定点数 xi :測定データのX座標(ただしi =1〜n) zi :測定データのZ座標(ただしi =1〜n) Xi :円弧歪み補正後のX座標(ただしi =1〜n) Zi :円弧歪み補正後のZ座標(ただしi =1〜n) x0 :測定した円形状の中心のX座標 z0 :測定した円形状の中心のZ座標 r :測定した円形状の半径 L :アーム長さ(スタイラスの円弧動作の回転半
径) h :スタイラス先端ずれ量 とすると、円弧歪み補正後のX,Z座標は前記式(1
4)と式(15)から明らかなように次の式(1)と式
(2)のように表わされる。
め方について説明する。この方法の基本原理は図8に示
すように、断面形状が真円に近い形状が得られる球もし
くは円筒等のワークを校正用ゲージとして用いてその断
面を測定し、この測定データに最小自乗法による計算を
繰り返して円をあてはめるとともに、スタイラスずれ量
hを求めることにより校正を行うものである。ここで、
変数をそれぞれ n :測定点数 xi :測定データのX座標(ただしi =1〜n) zi :測定データのZ座標(ただしi =1〜n) Xi :円弧歪み補正後のX座標(ただしi =1〜n) Zi :円弧歪み補正後のZ座標(ただしi =1〜n) x0 :測定した円形状の中心のX座標 z0 :測定した円形状の中心のZ座標 r :測定した円形状の半径 L :アーム長さ(スタイラスの円弧動作の回転半
径) h :スタイラス先端ずれ量 とすると、円弧歪み補正後のX,Z座標は前記式(1
4)と式(15)から明らかなように次の式(1)と式
(2)のように表わされる。
【0022】
【数1】
【数2】
【0023】測定データ(xi ,zi ),(ただしi =
1〜n)は図8のような断面形状が真円に近い形状が得
られる球、もしくは円筒等のワークを校正用ゲージとし
て測定して得られたデータであるので、次の式(3)を
最小自乗法の評価関数とする。
1〜n)は図8のような断面形状が真円に近い形状が得
られる球、もしくは円筒等のワークを校正用ゲージとし
て測定して得られたデータであるので、次の式(3)を
最小自乗法の評価関数とする。
【0024】
【数3】
【0025】前記式(1)と式(2)を式(3)の評価
関数に代入して次の式(4)を得る。
関数に代入して次の式(4)を得る。
【0026】
【数4】
【0027】この評価関数fの二乗和をsとするとs=
Σ(f)2 となり、このsを最小にするx0 ,z0 ,
r,hを求め、そのhがスタイラス先端ずれ量となる。
そこでsをx0 ,z0 ,h,rでそれぞれ編微分した次
に示す連立方程式(5)を立て、これを解いてx0 ,z
0 ,h,rを求めることができる。
Σ(f)2 となり、このsを最小にするx0 ,z0 ,
r,hを求め、そのhがスタイラス先端ずれ量となる。
そこでsをx0 ,z0 ,h,rでそれぞれ編微分した次
に示す連立方程式(5)を立て、これを解いてx0 ,z
0 ,h,rを求めることができる。
【0028】
【数5】
【0029】ここで、大文字で示すX0 ,Z0 ,H,R
を固定値とし、各固定値に対する微小な補正量をそれぞ
れ、Δx0 ,Δz0 ,Δh,Δrとして、x0 ,z0 ,
h,rを次の式(6)のように置く。
を固定値とし、各固定値に対する微小な補正量をそれぞ
れ、Δx0 ,Δz0 ,Δh,Δrとして、x0 ,z0 ,
h,rを次の式(6)のように置く。
【0030】
【数6】
【0031】式(6)を式(4)に代入し、さらにf0
=f(X0 ,Z0 ,H,R)と置くと、近似的にfは次
の式(7)に示すようにΔx0 ,Δz0 ,Δh,Δrの
一次関数として表現できる。
=f(X0 ,Z0 ,H,R)と置くと、近似的にfは次
の式(7)に示すようにΔx0 ,Δz0 ,Δh,Δrの
一次関数として表現できる。
【0032】
【数7】
【0033】式(5)の一行目の方程式を式(7)に代
入すると、次の式(8)のようになる。
入すると、次の式(8)のようになる。
【0034】
【数8】
【0035】同様にして式(5)の残りの方程式を式
(7)に代入し、行列形式でまとめると次の式(9)の
ようになる。
(7)に代入し、行列形式でまとめると次の式(9)の
ようになる。
【0036】
【数9】
【0037】また、f0 =f(X0 ,Z0 ,H,R)の
点での各編微分は次の式(10),(11),(1
2),(13)のようになる。
点での各編微分は次の式(10),(11),(1
2),(13)のようになる。
【0038】
【数10】
【数11】
【数12】
【数13】
【0039】式(10)乃至(13)を式(9)に代入
し、Δx0 ,Δz0 ,Δh,Δrについて解を求め、こ
の解を式(6)に代入しx0 ,z0 ,h,rの近似解を
求める。
し、Δx0 ,Δz0 ,Δh,Δrについて解を求め、こ
の解を式(6)に代入しx0 ,z0 ,h,rの近似解を
求める。
【0040】このようにして得られるx0 ,z0 ,h,
rは近似解であるため、各補正量Δx0 ,Δz0 ,Δ
h,Δrが十分小さくなるまで上記計算を繰り返し行う
ことがより望ましい。
rは近似解であるため、各補正量Δx0 ,Δz0 ,Δ
h,Δrが十分小さくなるまで上記計算を繰り返し行う
ことがより望ましい。
【0041】以上、スタイラス先端ずれ量を厳密に解析
的手法に基づいて計算する方法を説明したが、この他に
計算式をプログラム化した場合の実行速度を向上させた
り、計算過程で必要な記憶容量を減らす等を目的とした
計算手法の工夫について説明する。
的手法に基づいて計算する方法を説明したが、この他に
計算式をプログラム化した場合の実行速度を向上させた
り、計算過程で必要な記憶容量を減らす等を目的とした
計算手法の工夫について説明する。
【0042】式(1)の右辺第2項をマクローリン展開
等を利用して多項式近似することで、式(1)は式(1
6)のように書き換えられる。
等を利用して多項式近似することで、式(1)は式(1
6)のように書き換えられる。
【0043】
【数16】
【0044】また、同じく式(1)の右辺第2項を展開
して定数Lのみの項を取り除き、式(17)を得ること
ができる。
して定数Lのみの項を取り除き、式(17)を得ること
ができる。
【0045】
【数17】
【0046】また、予め全点のX座標について次に示す
式(18)のような変換を施して、式(1)から右辺第
2項を削除した式(19)を得ることができる。
式(18)のような変換を施して、式(1)から右辺第
2項を削除した式(19)を得ることができる。
【0047】
【数18】
【数19】
【0048】また、式(2)の右辺第2項をマクローリ
ン展開等を利用して多項式近似することで、式(2)は
式(20)のように書き換えられる。
ン展開等を利用して多項式近似することで、式(2)は
式(20)のように書き換えられる。
【0049】
【数20】
【0050】また、同じく式(2)の右辺第2項を展開
して定数hのみの項を取り除き、式(21)を得ること
ができる。
して定数hのみの項を取り除き、式(21)を得ること
ができる。
【0051】
【数21】
【0052】また、式(2)から右辺第2項を削除した
式(22)としてもかまわない。
式(22)としてもかまわない。
【0053】
【数22】
【0054】また、式(3)の評価関数を次に示す式
(23)としてもかまわない。
(23)としてもかまわない。
【0055】このように、より計算が簡単になるように
式を多項式を使って近似したり、項数を減らすなどの工
夫が可能である。また、これ以外にも式(1)乃至
(3)の各項を各種近似手法で近似計算に変更したり、
式(4)を展開あるいは各種近似手法で近似関数に変更
することが可能である。また、当然上記の任意の組み合
わせで式(1)乃至(4)を変更することも可能であ
る。
式を多項式を使って近似したり、項数を減らすなどの工
夫が可能である。また、これ以外にも式(1)乃至
(3)の各項を各種近似手法で近似計算に変更したり、
式(4)を展開あるいは各種近似手法で近似関数に変更
することが可能である。また、当然上記の任意の組み合
わせで式(1)乃至(4)を変更することも可能であ
る。
【0056】以上、説明したスタイラス先端ずれ量の計
算手法に基づき計算を実行するプログラムのフローチャ
ートを図2に示す。
算手法に基づき計算を実行するプログラムのフローチャ
ートを図2に示す。
【0057】まず、ステップS41において、測定デー
タ全部または一部を使って、仮の中心座標(X0 ,Z
0 )と半径Rを最小自乗法または最小領域法等により求
め、このX0 ,Z0 ,RとH=0を初期値とする。この
時点ではあくまでもX0 ,Z0,R,Hの値は初期値で
あるので、厳密な値でなくともかまわない。もしもこの
時点でスタイラス先端ずれ量がある程度予測できるので
あれば、その値をHの初期値とすることがより好まし
い。
タ全部または一部を使って、仮の中心座標(X0 ,Z
0 )と半径Rを最小自乗法または最小領域法等により求
め、このX0 ,Z0 ,RとH=0を初期値とする。この
時点ではあくまでもX0 ,Z0,R,Hの値は初期値で
あるので、厳密な値でなくともかまわない。もしもこの
時点でスタイラス先端ずれ量がある程度予測できるので
あれば、その値をHの初期値とすることがより好まし
い。
【0058】次にステップS42において、式(10)
乃至(13)にX0 ,Z0 ,R,Hおよび各測定値(x
i ,zi )を入力して行列形式で書かれた連立方程式
(9)を作り、この連立方程式をガウス法等の数値計算
法により解いてΔx0 ,Δz0,Δh,Δrを求める。
これを式(6)に代入することでx0 ,z0 ,h,rを
求めることができる。
乃至(13)にX0 ,Z0 ,R,Hおよび各測定値(x
i ,zi )を入力して行列形式で書かれた連立方程式
(9)を作り、この連立方程式をガウス法等の数値計算
法により解いてΔx0 ,Δz0,Δh,Δrを求める。
これを式(6)に代入することでx0 ,z0 ,h,rを
求めることができる。
【0059】次にステップS43において、ステップS
42において求められたΔx0 ,Δz0 ,Δh,Δrの
全部の絶対値が予め定められた定数εよりも小さいかど
うか判断される。または、Δx0 ,Δz0 ,Δh,Δr
のどれかひとつあるいは複数に対してそれぞれ個別に設
けられた定数εよりも小さいかどうか判断してもよい。
通常この定数εは形状測定機の精度と同じかまたはそれ
以上、つまり形状測定機の要求精度より小さな値に設定
される。しかし、むやみにεの値を小さくすると、プロ
グラムの計算時間が長く掛かるようになるので、形状測
定機に最適なε値を実験により決定して良い。このステ
ップS43の結果がNoの場合は、ステップS44に進
み、Yesの場合はスタイラス先端ずれ量hは求められ
たと判断して処理は終了する。
42において求められたΔx0 ,Δz0 ,Δh,Δrの
全部の絶対値が予め定められた定数εよりも小さいかど
うか判断される。または、Δx0 ,Δz0 ,Δh,Δr
のどれかひとつあるいは複数に対してそれぞれ個別に設
けられた定数εよりも小さいかどうか判断してもよい。
通常この定数εは形状測定機の精度と同じかまたはそれ
以上、つまり形状測定機の要求精度より小さな値に設定
される。しかし、むやみにεの値を小さくすると、プロ
グラムの計算時間が長く掛かるようになるので、形状測
定機に最適なε値を実験により決定して良い。このステ
ップS43の結果がNoの場合は、ステップS44に進
み、Yesの場合はスタイラス先端ずれ量hは求められ
たと判断して処理は終了する。
【0060】ステップS44において、x0 ,z0 ,
h,rを初期値としてX0 ,Z0 ,R,Hにセットす
る。そして再度計算するためにステップS43へ戻る。
ただし、このステップS43へ戻れる回数に上限を設け
ておき、この上限を超えた場合はスタイラス先端ずれ量
は求められないものと判断して、計算を中断するように
する。(図示せず)これは断面が球形状をなす校正用ゲ
ージを測定したデータの中に大きな誤差を持った異常値
が含まれているためと考えられる。この場合は、再度校
正用ゲージを測定すればよい。
h,rを初期値としてX0 ,Z0 ,R,Hにセットす
る。そして再度計算するためにステップS43へ戻る。
ただし、このステップS43へ戻れる回数に上限を設け
ておき、この上限を超えた場合はスタイラス先端ずれ量
は求められないものと判断して、計算を中断するように
する。(図示せず)これは断面が球形状をなす校正用ゲ
ージを測定したデータの中に大きな誤差を持った異常値
が含まれているためと考えられる。この場合は、再度校
正用ゲージを測定すればよい。
【0061】以上、本発明について好適な実施例を挙げ
て説明したが、本発明は、この実施例に限られるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更が可能
である。
て説明したが、本発明は、この実施例に限られるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更が可能
である。
【0062】
【発明の効果】簡単な操作で高精度で安定したスタイラ
ス先端ずれ量を求めることができる校正機能を提供する
ことが可能である。特に校正用ゲージは断面形状が真円
に近ければ、その半径値の寸法精度は必要なく半径値は
全く未知でもかまわない。つまり、断面形状の真円度が
ある程度良い校正用ゲージであればその半径値は多少規
格値に対してばらつきはあっても、本発明による校正機
能に与える影響は殆どなく、安定した高精度なスタイラ
ス先端ずれ量の校正が可能である。
ス先端ずれ量を求めることができる校正機能を提供する
ことが可能である。特に校正用ゲージは断面形状が真円
に近ければ、その半径値の寸法精度は必要なく半径値は
全く未知でもかまわない。つまり、断面形状の真円度が
ある程度良い校正用ゲージであればその半径値は多少規
格値に対してばらつきはあっても、本発明による校正機
能に与える影響は殆どなく、安定した高精度なスタイラ
ス先端ずれ量の校正が可能である。
【0063】また、校正用ゲージが球形状の場合、どの
位置を測定しても断面形状は円となるので、校正用ゲー
ジは単に測定範囲内に設置すればよく、水平出し、平行
出し等の作業が不要であるためセッティングが比較的容
易である。そのため、校正作業に時間を取られることな
く熟練者でなくとも簡単に校正のための測定が可能であ
る。また、校正用ゲージの断面形状のデータより自動的
にスタイラス先端ずれ量の校正値を計算するので、校正
用ゲージの測定は1度測定すればよく、従来のように校
正用ゲージの向きを変えて何回も測定する必要がない。
位置を測定しても断面形状は円となるので、校正用ゲー
ジは単に測定範囲内に設置すればよく、水平出し、平行
出し等の作業が不要であるためセッティングが比較的容
易である。そのため、校正作業に時間を取られることな
く熟練者でなくとも簡単に校正のための測定が可能であ
る。また、校正用ゲージの断面形状のデータより自動的
にスタイラス先端ずれ量の校正値を計算するので、校正
用ゲージの測定は1度測定すればよく、従来のように校
正用ゲージの向きを変えて何回も測定する必要がない。
【図1】本発明に係る機能ブロック図である。
【図2】本発明に係るフローチャートである。
【図3】スタイラス先端ずれ量の幾何学的説明図であ
る。
る。
【図4】スタイラス先端ずれ量の残留誤差による円弧歪
みを示すグラフである。
みを示すグラフである。
【図5】スタイラス先端ずれ量の残留誤差による円弧歪
みを示すグラフである。
みを示すグラフである。
【図6】同一校正用ゲージを用いた場合の校正方法を示
す説明図である。
す説明図である。
【図7】二つの斜面を有する校正用ゲージを用いた場合
の校正方法を示す説明図である。
の校正方法を示す説明図である。
【図8】本発明に係る校正用ゲージを用いた場合の校正
方法を示す説明図である。
方法を示す説明図である。
1 スタイラス 2 アーム 3,4 変位検出器 5 モータ 10 測定部 20 ワーク 31 CPU 32 ROM 33 RAM 34 ディスプレイ
【数23】
Claims (3)
- 【請求項1】 ワーク表面に接触するスタイラスと、 このスタイラスを先端に取り付けて、この部材全体が円
弧動作するアームと、 前記スタイラスをワークに接触させながらアーム全体を
X方向へ移動させるモータと、 前記アームのZ方向の変位量を検出するZ方向変位検出
器と、 前記スタイラスのX方向の変位量を検出するX方向変位
検出器と、 前記モータに駆動指令信号を出力するとともに、前記X
方向変位検出器とZ方向変位検出器から出力される信号
が入力されるCPUと、を備えた表面形状または表面粗
さを測定する形状測定機において、 断面形状が真円に近い円筒形状または球形状の校正用ゲ
ージを測定して、この測定データに最小自乗法による円
をあてはめる計算を繰り返すことで、円の中心座標と半
径値とスタイラス先端ずれ量を計算するステップがプロ
グラムされたCPUを備えたことを特徴とする形状測定
機。 - 【請求項2】 請求項1のCPUにおいて、断面形状が
真円に近い円筒形状または球形状の校正用ゲージを測定
して、この測定データの全部または一部を使って最小自
乗法または最小領域法により円形状の中心座標と半径値
の初期値を求めるステップがプログラムされたCPUを
備えたことを特徴とする形状測定機。 - 【請求項3】 請求項1のCPUにおいて、求めたスタ
イラス先端ずれ量に基づき測定データの円弧歪みを補正
計算するステップがプログラムされたCPUを備えたこ
とを特徴とする形状測定機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17022295A JP2727067B2 (ja) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | 形状測定機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17022295A JP2727067B2 (ja) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | 形状測定機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08338718A JPH08338718A (ja) | 1996-12-24 |
JP2727067B2 true JP2727067B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=15900941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17022295A Expired - Fee Related JP2727067B2 (ja) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | 形状測定機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2727067B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1475603A2 (en) | 2003-05-08 | 2004-11-10 | Mitutoyo Corporation | Calibration method for a surface texture measuring instrument and said instrument |
JP2007316046A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-12-06 | Mitsutoyo Corp | 補正プログラム、及び測定装置 |
US7539586B2 (en) | 2006-05-08 | 2009-05-26 | Mitutoyo Corporation | Correction method and measuring instrument |
JP2016090479A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 株式会社ミツトヨ | 測定値補正方法、測定値補正プログラム及び測定装置 |
JP2016090478A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 株式会社ミツトヨ | 測定値補正方法、測定値補正プログラム及び測定装置 |
US9921059B2 (en) | 2014-11-07 | 2018-03-20 | Mitutoyo Corporation | Measurement value correction method, computer-readable recording medium, and measurement device |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9823228D0 (en) * | 1998-10-24 | 1998-12-16 | Renishaw Plc | Method of calibrating analogue probes |
JP3516630B2 (ja) * | 2000-03-29 | 2004-04-05 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定機及び形状測定方法 |
JP2005055282A (ja) * | 2003-08-04 | 2005-03-03 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 測定方法及び測定装置 |
US7346999B2 (en) * | 2005-01-18 | 2008-03-25 | General Electric Company | Methods and system for inspection of fabricated components |
JP2015194387A (ja) | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定方法および形状測定機 |
-
1995
- 1995-06-13 JP JP17022295A patent/JP2727067B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1475603A2 (en) | 2003-05-08 | 2004-11-10 | Mitutoyo Corporation | Calibration method for a surface texture measuring instrument and said instrument |
CN100371672C (zh) * | 2003-05-08 | 2008-02-27 | 株式会社三丰 | 表面特性测量机及其校正方法 |
JP2007316046A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-12-06 | Mitsutoyo Corp | 補正プログラム、及び測定装置 |
US7539586B2 (en) | 2006-05-08 | 2009-05-26 | Mitutoyo Corporation | Correction method and measuring instrument |
JP2016090479A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 株式会社ミツトヨ | 測定値補正方法、測定値補正プログラム及び測定装置 |
JP2016090478A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 株式会社ミツトヨ | 測定値補正方法、測定値補正プログラム及び測定装置 |
US9921059B2 (en) | 2014-11-07 | 2018-03-20 | Mitutoyo Corporation | Measurement value correction method, computer-readable recording medium, and measurement device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08338718A (ja) | 1996-12-24 |
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