JP2758810B2

JP2758810B2 - 形状測定方法

Info

Publication number: JP2758810B2
Application number: JP5215998A
Authority: JP
Inventors: 成賢太田; 阿部　　誠; 守正上田; 博幸時任; 宏幸日高; 孝文加納
Original assignee: MITSUTOYO KK
Current assignee: MITSUTOYO KK
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: JPH06194139A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検出器と被測定物とを
相対移動させる移動機構を備えた形状測定機による形状
測定方法に関する。詳しくは、非接触式検出器や接触式
検出器などの検出器と被測定物とを相対移動させながら
被測定物の輪郭形状などを非接触または接触状態で測定
する形状測定方法に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、被測定物の輪郭形状などを測定する
形状測定機として、図１３に示す構造が知られている。
同図において、ベース１上にはコラム２が立設されてい
る。コラム２には図示しない送りねじ軸を介して昇降部
材３が上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降自在に設けられ、こ
の昇降部材３には揺動部材４がコラム２の軸線に対して
直交する軸（紙面に対して直交する軸）を中心として角
度（θ）調整可能に取り付けられている。揺動部材４に
は、モータ５Ａまたは操作ハンドル５Ｂによつて回転さ
れる送りねじ軸６が設けられている。

【０００３】送りねじ軸６には、ナットなどの連結部材
７を介して筐体８が左右方向（Ｘ軸方向）へ移動自在に
吊り下げ支持されている。筐体８には、先端にスタイラ
ス９を有する測定アーム１０が上下方向へ揺動自在に支
持されているとともに、その測定アーム１０の揺動量を
電気的に検出する差動トランスなどの変位検出センサ
（図示省略）が設けられている。なお、２Ａは昇降部材
３を上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降させる操作ハンドルで
ある。

【０００４】従って、測定に当たっては、まず、ベース
１上に被測定物Ｗを載置するとともに、その被測定物Ｗ
の測定開始点にスタイラス９を位置させる。ここで、モ
ータ５Ａを駆動させると、送りねじ軸６の回転に伴って
筐体８がＸ軸方向へ移動される。筐体８がＸ軸方向へ移
動すると、スタイラス９が被測定物Ｗの表面輪郭形状の
凹凸に応じて上下に変位するので、測定アーム１０が揺
動される。その結果、その測定アーム１０の揺動量が図
示しない変位検出センサによって検出されるから、その
揺動量から被測定物Ｗの輪郭形状などを測定することが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の形状
測定機は、上述したように、ベース１およびコラム２な
どで構成される直交座標系を測定用データムとするもの
であるため、この直交座標系における測定機の機械的精
度が測定精度を決定する。つまり、ベース１の平面度、
測定アーム１０や変位検出センサを含む筺体８のＸ軸方
向の走りの真直度、ベース１に対するコラム２の直角度
などが測定精度を決定する。従って、高精度化のために
は、高度の機械加工および調整を要することから高価に
ならざるを得ない上、経年変化に対する調整にも手間と
時間がかかる。

【０００６】また、測定機の機械的精度のほかに、触針
式の場合、触針先端の径、いわゆる、触針半径も大きな
誤差要因となり、触針のＲ補正手段を不可欠とする。こ
れは、触針先端部の被測定物との接触位置が変化する
と、Ｚ軸方向の変位信号が変化するとともに、Ｘ軸方向
の検出位置が変化することに起因する。特に、高分解能
が要求された場合に大きな問題として残ることになり、
高精度化の限界を決定することになる。

【０００７】また、上述したＸ軸とＺ軸とにより構成さ
れる直交座標系の第１象限内での測定では、Ｘ軸方向の
測定可能長を大きくすることは可能であるが、Ｚ軸方向
の検出可能範囲を大きくすることは難しい。そのため、
測定対象形状としては主に略平面状に限られ、直角形
状、円形状、楕円形状、あるいは、これらの複合された
形状を有する被測定物の輪郭形状測定には制限があっ
た。

【０００８】敢えて、これらの輪郭形状測定を行う場合
には、一般に、被測定物を傾斜させて測定する方法が採
られるが、検出器の検出可能範囲に限定されるため、Ｘ
軸方向に対する測定可能長に比べ非常に小さいものにな
らざるを得ず、従って、ごく一部の小さな測定範囲のみ
を対象とするものになっていた。

【０００９】他の方法に、真円度測定時に使用されるよ
うに、被測定物を回転させて形状を測定するものがあ
る。この場合、被測定物の中心と回転機構の中心とを厳
密に一致させる必要が生じる。この作業は手間のかかる
面倒なもので、作業者の慣れとともに時間を要する。こ
の場合も、被測定物を傾斜させる方法と同じく回転中心
軸方向の検出可能範囲に限定されることは当然であり、
狭い測定範囲内での形状測定以外には利用できない。つ
まり、被測定物全体の輪郭形状測定を必要としても不可
能であった。

【００１０】ここに、本発明の目的は、このような従来
の問題を全て解消し、高度な機械加工および調整を必要
とすることなく、高精度な形状測定を行うことができる
とともに、従来において測定不可能であった形状の測定
も可能な形状測定方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の形状
測定方法は、検出器と被測定物とを三次元方向へ相対移
動させる移動機構を備えた形状測定機による形状測定方
法であって、形状が高精度に把握されている基準体を前
記移動機構によって形成される測定空間内にセットし、
その基準体と前記検出器とを相対移動させながら基準体
の形状または位置を測定し、この測定データから得られ
る検出器と基準体との相対的位置関係から空間座標を設
定し、その空間座標と機械座標との差を補正データとし
て記憶する補正データ作成工程と、前記移動機構によっ
て形成される測定空間内に被測定物をセットし、その被
測定物と検出器とを前記空間座標に基づく相対移動軌跡
に従って相対移動させながら前記検出器と被測定物との
間の変位量を測定し、この測定データを基に生成した被
測定物の測定形状に応じた形状の相対移動軌跡を前記補
正データで補正して測定用データムとして測定空間内に
仮想設定する測定用データム設定工程と、この測定用デ
ータム設定工程によって設定された測定用データムに従
って前記検出器と被測定物とを相対移動させながら前記
検出器と被測定物との間の変位量を測定する測定工程
と、前記測定空間内に設定された測定用データムに対す
る前記測定工程で得られた測定データから被測定物の形
状を演算する形状演算工程と、を備えることを特徴とす
る。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【作用】測定にあたっては、まず、移動機構によって形
成される測定空間内にセットされた被測定物の測定形状
に応じた形状の測定用データムを測定空間内に仮想設定
する（測定用データム設定工程）。これには、予め形状
が高精度に把握されている基準体を移動機構によって形
成される測定空間内にセットし、その基準体と検出器と
を相対移動させながら基準体の形状または位置を測定
し、この測定データから得られる検出器と基準体との相
対位置関係から空間座標を設定し、その空間座標と機械
座標との差を補正データとして記憶しておく。次に、移
動機構によって形成される測定空間内に被測定物をセッ
トし、その被測定物と検出器とを前記空間座標に基づく
相対移動軌跡に従って相対移動させながら前記検出器と
被測定物との間の変位量を測定し、この測定データを基
に生成した被測定物の測定形状に応じた形状の相対移動
軌跡を前記補正データで補正して測定用データムとして
測定空間内に仮想設定する。このとき、測定用データム
の形状は、被測定物の測定形状そのものでなく、検出器
の検出可能範囲に被測定物の測定形状が入る形状であれ
ばよい。その後、その測定用データムに従って検出器と
被測定物とを相対移動させながら検出器と被測定物との
間の変位量を測定する（測定工程）。すると、測定工程
で得られた測定データを基に被測定物の形状が演算され
る（形状演算工程）。

【００１５】従って、測定空間内に仮想設定した測定用
データムであるから、補正データを用いて測定用データ
ムを簡易に補正することができる。つまり、予め形状が
高精度に把握されている基準体と検出器とを相対移動さ
せながら基準体の形状または位置を測定し、この測定デ
ータから得られる検出器と基準体との相対位置関係から
空間座標を設定し、その空間座標と機械座標との差を補
正データとして記憶しておき、この補正データを用いて
測定用データムを簡易に補正することができる。そのた
め、従来のような高度な機械加工および調整を必要とす
ることなく、機械系の繰り返し精度のみの確保でもっ
て、高精度な形状測定を行うことができる。また、測定
空間内に設定した測定用データムであるから、任意の形
状を測定用データムとして用いることができるため、従
来において測定不可能であった形状の測定も可能であ
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の形状測定方法を適用した実施
例について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施例の形状測定システムを示している。同形
状測定システムは、被測定物をセットし測定を行うため
の測定機本体Ａと、この測定機本体Ａの動作を制御しつ
つ測定データを取り込む演算制御装置Ｂと、この演算制
御装置Ｂからの測定データを解析しその結果などを表示
するデータ解析処理装置（ホストコンピュータ）Ｃとか
ら構成されている。なお、Ｄは作業テーブルである。

【００１７】前記測定機本体Ａは、図２および図３に示
す如く、ベース１１と、このベース１１上にＸ軸駆動系
１２を介してＸ軸方向へ移動自在に設けられたＸ軸テー
ブル１３と、このＸ軸テーブル１３上にＹ軸駆動系１４
を介してＹ軸方向へ移動自在に設けられたＹ軸テーブル
１５と、前記ベース１１上の後部位置に立設されたコラ
ム１６と、このコラム１６にＺ軸駆動系１７を介してＺ
軸方向へ昇降自在に設けられたＺ軸スライダ１８と、こ
のＺ軸スライダ１８に旋回駆動系１９を介して前記Ｙ軸
と平行な軸を中心として旋回自在に設けられた旋回テー
ブル２０と、この旋回テーブル２０の正面に固定された
所定の検出可能範囲を有する非接触検出器２１とから構
成されている。ここでは、上記テーブル１３，１５，２
０、Ｚ軸スライダ１８およびこれらの駆動系１２，１
４，１７，１９によって、非接触検出器２１と被測定物
とを相対移動させる移動機構１０が構成されている。

【００１８】前記ベース１１の前端縁には、複数のスイ
ッチ群２２を有するスイッチパネル２３が設けられてい
る。前記Ｘ軸駆動系１２およびＹ軸駆動系１４は、送り
ねじ軸２４Ｘ，２４Ｙとモータ２５Ｘ，２５Ｙとから構
成されているとともに、ベース１１上に設けられたカバ
ー２６内に収納されている。前記Ｚ軸駆動系１７は、前
記コラム１６にＺ軸方向と平行に支持された送りねじ軸
２７と、この送りねじ軸２７に減速器２８やヘリカルギ
ヤ２９，３０などを介して連結されたモータ３１と、前
記送りねじ軸２７に螺合されかつ前記Ｚ軸スライダ１８
に固定されたナット３２とから構成されている。前記旋
回駆動系１９は、前記Ｚ軸スライダ１８に枠体３３を介
してＹ軸と平行に設けられかつ前端部に前記旋回テーブ
ル２０を有する旋回軸３４と、この旋回軸３４にヘリカ
ルギヤ３５，３６を介して連結されたモータ３７とから
構成されている。

【００１９】前記非接触検出器２１は、例えば、特願平
３−２９２４７７号に示す構造である。つまり、レーザ
ビームを測定面に照射し、その測定面からの正反射光を
用いて、合焦点近傍における光軸上の光量変化を検出し
ながら、対物レンズを光軸方向に駆動制御し、合焦点状
態を基準にして対物レンズの移動量を検出することによ
り、測定面と検出器との間の距離の変化量、つまり、測
定面との凹凸の変化を測定するもので、その焦点位置が
前記旋回軸３４の中心線上に位置されている。ちなみ
に、ここで用いるものは、作動距離１０ｍｍ，測定最大
レンジ６００μｍ，分解能０．２μｍ（最小レンジ６μ
ｍ，分解能０．００２μｍ）である。なお、３８はバラ
ンスウェイトで、一端が前記コラム１６上の滑車３９を
介してＺ軸スライダ１８に連結されたワイヤ４０の他端
に連結されている。また、４１はＺ軸スライダ１８の昇
降範囲に亘ってコラム１６の正面側を塞ぐ防塵用蛇腹、
４２はカバーである。

【００２０】図４は前記測定機本体Ａおよび演算制御装
置Ｂを中心とした回路構成を示すブロック図である。同
演算制御装置Ｂは、ＣＰＵ５１、伝送部５２、メモリ部
５３、プリアンプ部５９、データサンプリング部５４、
スイッチ群コントロール部５５、モータドライバ部５
６、カウンタ部５７およびこれらを接続するバス５８を
備える。前記ＣＰＵ５１は、前記メモリ部５３に記憶さ
れた処理プログラムに従って処理を実行する。なお、こ
の処理については、作用の中で述べる。前記伝送部５２
には、前記データ解析処理装置Ｃが接続されている。前
記メモリ部５３には、前記処理プログラムを記憶するプ
ログラム格納エリアのほか、各種測定マップを記憶する
測定マップ格納エリア、生成される測定用データムのデ
ータを記憶するデータム格納エリア、入力される測定デ
ータを記憶するデータ格納エリアなどが設けられてい
る。

【００２１】前記プリアンプ部５９は、前記非接触検出
器２１からの出力を前記データサンプリング部５４と同
期して所定サンプリング間隔で取り込む。前記データサ
ンプリング部５４は、プリアンプ４９Ｘ，４９Ｙ，４９
Ｚ，４９θからの出力を選択して所定のサンプリング間
隔で取り込む。前記スイッチ群コントロール部５５は、
前記スイッチ群２２の操作に基づくデータを取り込む。
前記モータドライバ部５６には、前記各駆動系１２，１
４，１７，１９を構成するモータ２５Ｘ，２５Ｙ，３
１，３７が接続されている。前記カウンタ部５７には、
各駆動系１２，１４，１７，１９における変位量を検出
するエンコーダ４５，４６，４７，４８からの出力がそ
れぞれ前記プリアンプ４９Ｘ，４９Ｙ，４９Ｚ，４９θ
を介して入力されている。

【００２２】前記Ｘ軸方向の変位量を検出するエンコー
ダ４５は、前記Ｘ軸テーブル１３にＸ軸方向に沿って設
けられたＸ軸スケールと、このＸ軸スケールに所定の隙
間を隔てて前記ベース１１側に対向配置された検出器と
から構成されている。前記Ｙ軸方向の変位量を検出する
エンコーダ４６は、前記Ｙ軸テーブル１５にＹ軸方向に
沿って設けられたＹ軸スケールと、このＹ軸スケールに
所定の隙間を隔てて前記Ｘ軸テーブル１３上に固定され
た検出器とから構成されている。前記Ｚ軸方向の変位量
を検出するエンコーダ４７は、前記コラム１６にＺ軸方
向に沿って設けられたＺ軸スケールと、このＺ軸スケー
ルに所定の隙間を隔てて前記Ｚ軸スライダ１８に対向配
置された検出器とから構成されている。前記非接触検出
器２１の角度θを検出するエンコーダ４８は、前記旋回
軸３４に固定されたロータリ円盤と、このロータリ円盤
に所定の隙間を隔てて前記枠体３３に対向配置された検
出器とから構成されている。

【００２３】次に、本実施例の作用を図５〜図１１を参
照しながら説明する。例えば、工場からの出荷時に、形
状が高精度に把握されている基準体、ここでは基準片を
移動機構１０によって形成される測定空間内にセット
し、その基準片と非接触検出器２１とを相対移動させな
がら基準片の形状または位置を測定し、この測定データ
から得られる非接触検出器２１と基準片との相対的位置
関係から空間座標を設定し、その空間座標と機械座標と
の差を補正データとしてメモリ部５３に書き込んでお
く。

【００２４】これには、図５のフローチャートに従って
処理を実行する。まず、ステップ（以下、ＳＴと略
す。）１において、原点検出を行ったのち、ＳＴ２で基
準片測定を行う。例えば、図６に示す如く、形状が高精
度に把握されている基準片１００を測定空間内の所定位
置にセットしたのち、測定を開始すると、データ解析処
理装置Ｃからダウンロードされた移動軌跡（予め、測
定前に基準片１００の直角形状に対応してデータ解析処
理装置Ｃに設定、記憶されている。）に従って非接触検
出器２１が移動される。この間、非接触検出器２１から
の測定データ、つまり、非接触検出器２１から基準片１
００までの変位量が所定サンプリング間隔で取り込まれ
る。

【００２５】基準片測定終了後、ＳＴ３において、それ
らのサンプリングデータから得られる検出器２１と基準
片１００との相対的位置関係から図７に示すＸ’軸と
Ｚ’軸とからなる直交空間座標（これが、測定機のデー
タム）を測定空間内に設定し、その直交空間座標と移動
機構１０の機械的精度によって決まる機械座標（例え
ば、図７のＸ−Ｚ座標）との差を補正データとして作成
する。続いて、ＳＴ４において、その補正データをメモ
リ部５３に書き込む。

【００２６】一方、測定では、図８に示すフローチャー
トに従って処理を実行する。まず、ＳＴ１１において、
初期設定（電装部）を行い、かつ、原点検出を行ったの
ち、ＳＴ１２において、データ解析処理装置Ｃから測定
マップをダウンロードする。例えば、直角形状の被測定
物を測定するには、前記直交空間座標（測定機のデータ
ム）のＸ’軸方向の移動軌跡とＺ’軸方向の移動軌跡と
を有する測定マップをダウンロードする。ここで、例え
ば、図１０に示すように、各軸の移動軌跡が被測定
物１０１に対して図の関係になるように測定条件を設定
しておく。なお、被測定物１０１は、図９に示す如く、
セット治具１１０上の所定位置に位置決め片１１１およ
び位置決め片１１２（これは、被測定物のセット時には
一点鎖線の位置へ、測定時には実線の位置に切り換えら
れる。）を利用して測定空間内にセットしておく。

【００２７】次に、ＳＴ１３において、予備測定（被測
定物１０１の予備測定）を行う。測定が開始されると、
図１０に示す如く、測定マップの移動軌跡に従って非
接触検出器２１と被測定物１０１とが相対移動され、か
つ、その非接触検出器２１からの測定データが所定サン
プリング間隔で取り込まれていく。また、移動軌跡に
従って非接触検出器２１と被測定物１０１とが相対移動
され、かつ、その非接触検出器２１からの測定データが
所定サンプリング間隔で取り込まれていく。

【００２８】次に、ＳＴ１４において、測定用データム
を測定空間内に生成、つまり、仮想設定する。まず、各
移動軌跡で得られた各測定データを基に検出器２１
の回転中心座標を演算する。つまり、被測定物表面の法
線方向と非接触検出器２１の光軸が一致した状態で、か
つ、被測定物表面が非接触検出器２１の検出可能範囲に
入った状態で旋回できる回転中心座標Ｐを演算する。そ
して、その回転中心座標Ｐを回転中心とする半径Ｒの円
弧軌跡によってＸ’軸およびＺ’軸方向の移動軌跡が
連続してつながった相対移動軌跡（図１１参照）を生
成し、その相対移動軌跡のデータを補正データで補正
したのち測定用データムとしてメモリ部５３内に書き込
む。

【００２９】次に、ＳＴ１５において、本測定（被測定
物１０１の本測定）を行う。これには、被測定物１０１
をセットしたまま、検出器２１を自動的に測定起点まで
戻し、本測定を開始する。すると、図１１に示す相対移
動軌跡の測定用データムに従って非接触検出器２１と
被測定物１０１とが相対移動されていく。まず、非接触
検出器２１と被測定物１０１とがＸ’軸方向の点Ｐまで
相対移動されると、Ｘ’，Ｚ’軸方向へ相対移動されつ
つ旋回テーブル２０の旋回により非接触検出器２１が円
弧軌跡に沿って旋回されていく。つまり、被測定物１
０１表面の法線方向と非接触検出器２１の光軸とが一致
した状態で、かつ、被測定物１０１表面が非接触検出器
２１の検出可能範囲内に入った状態のまま旋回されてい
く。やがて、非接触検出器２１の向きが水平姿勢まで旋
回されたのち、Ｚ’軸の制御により下方へ移動されてい
く。

【００３０】この移動中において、非接触検出器２１か
らの測定データが所定サンプリング間隔で取り込まれ、
これらが各エンコーダ４５，４６，４７，４８のデータ
とともにメモリ部５３内に格納される。そして、ＳＴ１
６において、メモリ部５３内に格納されたデータは形状
データに演算される。最後に、ＳＴ１７において、これ
らの測定データは、データ解析処理装置Ｃにアップロー
ドされる。データ解析処理装置Ｃでは、測定データをデ
ィスプレイ上に形状図形データとして出力することがで
きるほか、その図形上の点を指定することなどにより各
点の寸法、位置、角度、円弧の半径などを最少自乗法に
より求めるなど、各種の加工ができる。

【００３１】従って、本実施例によれば、予め、非接触
検出器２１と基準片１００とを相対移動させながら基準
片１００の形状を測定し、この測定データから得られる
検出器２１と基準片１００との相対的位置関係からＸ’
軸およびＺ’軸からなる直交空間座標を測定空間内に形
成するとともに、その空間座標と機械座標との差を補正
データとして記憶しておく。測定に当たっては、被測定
物１０１を測定空間内の所定の場所にセットし、直交空
間座標を基準に被測定物の測定形状に応じた形状でかつ
補正データによって補正した測定用データムを測定空間
内に設定したのち、その測定用データムに従って検出器
２１と被測定物１０１とを相対移動させながら検出器２
１によって被測定物１０１との変位を測定し、その測定
データを基に被測定物の形状を演算する。

【００３２】そのため、測定空間内に仮想設定した測定
用データムであるから、基準片１００の測定による補正
データを用いて測定用データムを簡易に補正することが
でき、従来のような高度な機械加工および調整を必要と
することなく、機械系の繰り返し精度のみの確保でもっ
て、高精度な形状測定を行うことができる。つまり、Ｘ
軸およびＹ軸方向の移動機構は、非接触検出器２１を旋
回させる機構ともに運動の繰り返し精度が要求されるの
みである。一般的に、機械加工により組み立てられる機
構の有する繰り返し精度は高いものとなり得るから、特
に高度な加工技術を必要としない利点がある。従って、
安価である。

【００３３】また、空間内に仮想設定した測定用データ
ムであるから、任意の形状、関数を測定用データムとし
て用いることができるため、従来において測定不可能で
あった形状の測定も可能である。例えば、直角形状のほ
か、角柱、楕円形状をはじめ、タービンブレードのよう
なひねり成分のある複雑な被測定物の輪郭形状の全域な
ども測定することができる。

【００３４】また、Ｚ軸スライダ１８に旋回テーブル２
０をＹ軸と平行な旋回軸３４を中心として旋回可能に設
け、この旋回テーブル２０の回転中心軸線上に焦点位置
が一致するように非接触検出器２１を取り付けた構造を
有するので、角部がアールとなった形状を測定する場合
でも、Ｘ軸およびＺ軸へ移動させつつ、旋回テーブル２
０を旋回動作させ非接触検出器２１の向きをアールの中
心Ｐに向かせることによりアールの表面に対して垂直な
姿勢のまま非接触検出器２１を移動させることができ
る。通常、検出器２１の光軸と被測定物１０１表面の法
線方向とをできる限り一致させることが高精度測定を達
成する上で望ましいが、これに対しても、最適な姿勢に
検出器２１を制御できるから、誤差の少ない測定を達成
することができる。なお、触針式の場合、触針Ｒ補正を
不要にできる。

【００３５】また、データ解析処理装置Ｃにアップロー
ドされた測定データは、そのまま図形として表示するこ
とができるほか、指定された直線、円、楕円、その他の
曲線にあてはめられ、段差寸法、２点間距離、交点角
度、最小自乗近似円交点中心と半径、または、楕円の長
径と短径など、図形に最も適した位置、寸法関係を最小
自乗法など数学的データ処理により算出、表示すること
ができる。更に、図形を回転、拡大、縮小させるなど自
由に加工できる。

【００３６】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
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改
良並びに設計の変更が可能である。例えば、測定機のデ
ータムとしては、上記実施例で述べた直交空間座標に限
らず、他の任意の線や形状、あるいは、それらの組み合
わせでもよい。また、上記実施例では、直交空間座標を
基準に被測定物の測定形状に応じた相対移動軌跡データ
を補正データで補正し、それを測定用データムとして測
定空間内に設定したが、ＳＴ１６において、メモリ部５
３内に格納されたデータを補正データで補正して形状デ
ータを演算するようにしてもよい。

【００３７】また、上記実施例では、非接触検出器２１
を用いたが、被測定物１０１の形状を測定する検出器と
しては、これに限らず、被測定物１０１の表面にスタイ
ラスが直接接触する触針式検出器でもよい。また、上記
実施例では、被測定物１０１をＸ’およびＹ軸方向へ、
非接触検出器２１をＺ’軸方向へ移動させるように構成
したが、この構成に限らず、被測定物１０１と非接触検
出器２１とが少なくともＸ’およびＺ’軸方向へ相対移
動できる構造であれば、片方のみが移動する構造であっ
てもよい。

【００３８】また、基準片１００の測定については、工
場などからの出荷時に一度行えばよいが、一定期間おき
に定期的に行うようにすれば経年変化による誤差の発生
を未然に防止できる。更に、複数の同一形状の被測定物
を測定する際、位置決めが正しくなされる場合には、２
個目以降は予備測定を省略して本測定のみとすることが
できる。

【００３９】また、測定可能な形状としては、上記実施
例で述べた形状に限られない。例えば、図１２に示すサ
インカーブの場合には、直線移動軌跡と円弧移動軌
跡とを組み合わせた相対移動軌跡を測定用データムと
して測定空間内に設定し、これに従って被測定物と検出
器とを相対移動させるようにすればよい。

【００４０】

【発明の効果】以上の通り、本発明の形状測定方法によ
れば、高度な機械加工および調整を必要とすることな
く、高精度な形状測定を行うことができるとともに、従
来において測定不可能であった形状の測定も可能である
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】同上実施例の測定機本体の外観を示す斜視図で
ある。

【図３】同上実施例の測定機本体の縦断面図である。

【図４】同上実施例の回路構成を示すブロック図であ
る。

【図５】同上実施例における補正データ作成処理の流れ
を示すフローチャートである。

【図６】同上実施例における基準片測定の様子を示す図
である。

【図７】同上実施例における測定機用データムを測定空
間上に設定した様子を示す図である。

【図８】同上実施例における測定処理の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図９】同上実施例において被測定物をセットするため
のセット治具を示す斜視図である。

【図１０】同上実施例において被測定物を予備測定する
際の検出器の移動軌跡を説明するための図である。

【図１１】同上実施例において被測定物を本測定する際
の検出器の移動軌跡を説明するための図である。

【図１２】本発明の他の実施例を示す図である。

【図１３】従来の形状測定機を示す図である。

【符号の説明】

Ａ測定機本体Ｂ演算制御装置Ｃデータ解析処理装置２１非接触検出器１０１被測定物

フロントページの続き (72)発明者時任博幸神奈川県川崎市高津区坂戸１−20−１株式会社ミツトヨ内 (72)発明者日高宏幸広島県呉市広古新開６−８−20 株式会社ミツトヨ内 (72)発明者加納孝文広島県呉市広古新開６−８−20 株式会社ミツトヨ内 (56)参考文献特開平１−148904（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−131018（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−58606（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−213616（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−110913（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−100319（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−168410（ＪＰ，Ｕ) 特表昭58−501290（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01B 21/00 - 21/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】検出器と被測定物とを三次元方向へ相対
移動させる移動機構を備えた形状測定機による形状測定
方法であって、形状が高精度に把握されている基準体を前記移動機構に
よって形成される測定空間内にセットし、その基準体と
前記検出器とを相対移動させながら基準体の形状または
位置を測定し、この測定データから得られる検出器と基
準体との相対的位置関係から空間座標を設定し、その空
間座標と機械座標との差を補正データとして記憶する補
正データ作成工程と、前記移動機構によって形成される測定空間内に被測定物
をセットし、その被測定物と検出器とを前記空間座標に
基づく相対移動軌跡に従って相対移動させながら前記検
出器と被測定物との間の変位量を測定し、この測定デー
タを基に生成した被測定物の測定形状に応じた形状の相
対移動軌跡を前記補正データで補正して測定用データム
として測定空間内に仮想設定する測定用データム設定工
程と、この測定用データム設定工程によって設定された測定用
データムに従って前記検出器と被測定物とを相対移動さ
せながら前記検出器と被測定物との間の変位量を測定す
る測定工程と、前記測定空間内に設定された測定用データムに対する前
記測定工程で得られた測定データから被測定物の形状を
演算する形状演算工程と、を備えることを特徴とする形
状測定方法。