JP3983637B2 - Method and apparatus for controlling stylus probe mechanism - Google Patents

Description

非接触時ｋ＝ｋ_p、接触時ｋ＝ｋ_c
【００１２】
触針子２が振動していると、触針子２の初期位置（＝触針子２の自重がバネ７の発生する復元力と釣り合う中立点）を検出することが困難となるため、触針子２と被測定物２０との接触力を精度良く制御することができず、形状測定の不安定要因となる。
【００１３】
また、触針子２を走査するとき、被測定物２０表面に付着したゴミや、形状、接触状態によって触針子２が機械共振周波数で振動してしまい、接触力を精度良く制御することができず、形状測定の不安定要因となる。
【００１４】
そこで、粘性流体を用いて触針子２の振動を減衰させるものが特許文献１に記載されている。しかしながら、粘性流体を扱うためにはシール機構等が必要となり、触針式プローブの構成が複雑化してしまうという問題がある。また、減衰性能は粘性流体と触針式プローブとによって決定されてしまうため、アクティブに変化させることはできない。
【００１５】
また、図６に示す触針式プローブのバネ７の表面にそのバネ７とは異なる材料を付着させ、バネ７の減衰性能を高めるものが特許文献２に記載されている。しかしながら、この場合も減衰性能をアクティブに変化させることはできない。しかも、このような構成のバネ７は高い減衰性能が得られにくい。
【００１６】
【特許文献１】
特開平９−９６５１８号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９８０１３公報
【特許文献３】
特開平８−４３０６６号公報
【特許文献４】
特開平５−１２６５５３号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、触針子の外乱の影響による振動を抑制し、計測精度の向上を図ることができる触針式プローブ機構の制御方法及び装置を提供することを課題とする。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、触針子、該触針子を支持するバネ及び前記触針子に対して当該変位方向に力を加えるアクチュエータを有する触針式プローブと、該触針式プローブを前記変位方向に駆動する移動ステージと、を備えた触針式プローブ機構の制御方法であって、前記触針子を被測定物に接触させて走査させるときに、前記触針子が前記被測定物に接触していない状態で前記触針子の重量と前記バネとのバネ力が釣り合う中立点に前記バネがあるように、前記移動ステージを制御すると共に、前記アクチュエータによって前記触針子に加えられる接触力の設定値に応じた力と前記バネの前記中立点からのずれ量に応じた力とを加算した力を加えるようにアクチュエータを制御することを特徴とする触針式プローブ機構の制御方法に存する。
【００１９】
請求項２記載の発明は、触針子、該触針子を支持するバネ及び該触針子に対して当該変位方向に力を加えるアクチュエータを有する触針式プローブと、該触針式プローブを前記変位方向に駆動する移動ステージと、を備えた触針式プローブ機構の制御装置であって、前記触針子が被測定物に接触していない状態で前記触針子の重量と前記バネとのバネ力が釣り合う中立点に前記バネがあるように、前記移動ステージを制御するステージ制御部と、前記バネの前記中立点からのずれ量を演算する演算部と、前記ずれ量に応じた力と前記アクチュエータによって前記触針子に加えられる接触力の設定値に応じた力とを加算する加算部と、前記加算部が加算した力を加えるようにアクチュエータを制御するアクチュエータ制御部とを備えていることを特徴とする触針式プローブ機構の制御装置に存する。
【００２０】
請求項１及び２記載の発明によれば、触針子を被測定物に接触させて走査させるとき、バネが中立点にあるように移動ステージを制御することにより、触針子を、初期位置であるバネが中立点となる位置から設定接触力相当の変位まで移動させる必要がなく、移動範囲を小さくすることができ、触針子の外乱の影響による振動を抑制することができる。
【００２４】
また、請求項１及び２記載の発明によれば、バネの中立点からのずれ量に応じた力をさらに加えるようにアクチュエータを制御する。バネが中立点にあるように移動ステージを制御するとき、移動ステージの応答の遅れが発生する場合がある。そして、この応答遅れに起因して、接触力に変化が発生してしまう。そこで、以上のように、バネの中立点からのずれ量に応じた力をさらに加えるようにアクチュエータを制御することにより、アクチュエータが加えるずれ量に応じた力が応答遅れに起因する接触力変化を補償することとなる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
第１参考例
以下、本発明の触針式プローブ機構の制御方法及び装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の触針式プローブ機構の制御方法が実施される触針式プローブ機構８の一実施の形態を示す図である。１は触針子２の先端に取り付けられ、被測定物と接触する真球である。触針子２は、吸気孔６から吸気される静圧空気軸受５によって非接触支持され、横方向には拘束され、上下方向には摺動抵抗なく動くことができる。
【００３７】
７は、触針子２を支持し、ハウジング４に固定されているバネである。３は触針子２の上下方向の変位を検出する変位計（＝変位検出部）である。ハウジング４は触針子２の変位方向と同方向に移動される不図示の移動ステージに搭載される。触針子２を支持するバネ７はコイルバネ、板バネ、ヒンジ、空気バネ、磁気式バネ等形式を問わず、変位によって力が発生する機構である。
【００３８】
また、触針子２の横方向の支持機構は静圧空気軸受５に限定されず、平行板バネなどの横方向剛性の高い支持機構であればよい。変位計３は光学式、静電容量式、作動トランス式等形式は問わない。
【００３９】
また、２１は、触針子２に対して変位方向に力を加えるアクチュエータである。アクチュエータ２１としては、ボイスコイルモータ等の電磁式アクチュエータやエアシリンダ、バイモノフ構造のＰＺＴ等からなり、所定の力を発生できるものであればよい。ここでは、ボイスコイルモータとして説明する。
【００４０】
アクチュエータ２１において、触針子２の先端に取り付けられた真球１とは反対にあるフランジの上下面に、ボイスコイルモータのコイル２１ａが取り付けられ、フランジの側面には、ボイスコイルモータの磁気回路２１ｂが取り付けられている。
【００４１】
上述した触針式プローブ機構８は、図７について従来で説明したように、Ｚ軸移動ステージ１０及びＸＹ軸移動ステージ１９に取り付けられ、形状測定装置を構成する。なお、図７中のＺ軸移動ステージ１０が、図１について上述した触針子２の変位方向と同方向に駆動される移動ステージに相当するものとする。
【００４２】
次に、上述した触針式プローブ機構８の制御装置について、図２を参照して以下説明する。同図に示すように制御装置２５は、上述した触針式プローブ機構８内の変位計３の出力が供給されるマイクロコンピュータ２６（以下、μＣＯＭ２６）と、アクチュエータ２１を駆動するためのアクチュエータ駆動回路２７と、Ｚ軸移動ステージ１０を駆動するためのＺ軸移動ステージ駆動回路２８とを備えている。
【００４３】
上述したμＣＯＭ２６は、予め定めたプログラムに従って動作を行うＣＰＵ２６Ａと、プログラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ２６Ｂと、各種のデータを格納すると共に、ＣＰＵ２６Ａの処理作業に必要な各種エリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ２６Ｃとを有している。
【００４４】
上述したＣＰＵ２６Ａは、アクチュエータ駆動回路２７及びＺ軸移動ステージ駆動回路２８に対して各々制御信号を出力することにより、アクチュエータ２１及びＺ軸移動ステージ１０の制御を行う。なお、ＣＰＵ２６Ａは、ＸＹ軸移動ステージ１８の駆動制御など形状測定に必要な他の制御を行うことも考えられるが、説明を簡単にするため省略する。
【００４５】
以下、上述した制御装置２５による触針式プローブ機構８の制御について説明する。まず、ＣＰＵ２６Ａは、触針子２が被測定物に接触していない状態で、触針子２の重量とバネ７とのバネ力とが釣り合う中立点である初期位置に、触針子２を停止させ、そのときの変位計３の出力を、初期位置での出力としてセットする初期位置検出処理を行う。初期位置検出処理において、ＣＰＵ２６Ａは、変位計３の出力に基づき、触針子２が振動していると判断したとき、この振動を減衰させる振動減衰処理を行う。
【００４６】
振動減衰処理において、ＣＰＵ２６Ａは、変位計３の出力に基づき、触針子２の変位方向の速度を求める。そして、アクチュエータ２１によって、触針子２に対して、求めた速度がゼロになるような力が加わるように、アクチュエータ駆動回路２７を介してアクチュエータ２１を制御する。
【００４７】
このようなアクチュエータ２１の制御により、触針子２には、アクチュエータ２１から触針子２の振動を打ち消す力が加えられ、触針子２が振動していても、迅速に振動を抑制することができる。従って、触針子２を正確に、かつ、精度よく初期位置に停止することができる。
【００４８】
上述した振動減衰処理の詳細な動作について、図３に示すＣＰＵ２６Ａの機能ブロック図を参照して以下説明する。まず、ＣＰＵ２６Ａ内の速度演算部２６Ａ−１が、変位計３の出力ｄｚに基づき、触針子２の変位方向の速度Ｖ_prbを演算する。
【００４９】
次に、制御量演算部２６Ａ−２が、演算した速度Ｖ_prbがゼロになるような力を演算すると共に、アクチュエータ２１が上記演算した力を発生させるのに必要な駆動電流Ｉ_m1を演算する。そして、その演算結果である駆動電流Ｉ_m1をアクチュエータ駆動回路２７に対して出力する。アクチュエータ駆動回路２７は、ＣＰＵ２６Ａから出力された駆動電流Ｉ_m1をアクチュエータ２１内のコイル２１ａに流す。アクチュエータ２１は、上記駆動電流Ｉ_m1に応じた力を、触針子２に対して加える。なお、図３中ｄは、外乱により触針子２に加えられる力である。
【００５０】
一方、変位計３の出力に基づき、触針子２が振動しておらず、すでに初期位置で停止していると判断したときは、直ちに、このときの変位計３の出力を初期位置としてセットした後、この状態を維持するために拘束処理を行う。この拘束処理におけるＣＰＵ２６Ａの動作を、図４に示すＣＰＵ２６Ａの機能ブロック図を用いて、以下説明する。
【００５１】
まず、ＣＰＵ２６Ａは、加算器２６Ａ−３により初期位置としてセットした出力ｄｚ₀と、変位検出部３の反転出力−ｄｚとを加算して、制御量演算部２６Ａ−４に供給する。加算器２６Ａ−３の出力（ｄｚ₀−ｄｚ）は、初期位置としてセットした出力ｄｚ₀と、変位検出部３の出力ｄｚとの差であり、この差が、初期位置からの触針子２のずれ量に相当する。
【００５２】
制御量演算部２６Ａ−４は、加算器２６Ａ−３から供給された上記差がゼロになるような力を演算すると共に、アクチュエータ２１が上記演算した力を発生されるのに必要な駆動電流Ｉ_m1を演算する。そして、その演算結果である駆動電流Ｉ_m1をアクチュエータ駆動回路２７に対して出力する。
【００５３】
アクチュエータ駆動回路２７は、ＣＰＵ２６Ａから出力された駆動電流Ｉ_m1をアクチュエータ２１内のコイル２１ａに流す。アクチュエータ２１は、上記駆動電流Ｉ_m1に応じた力、つまり、触針子２の振動を打ち消す力を、触針子２に対して加える。なお、図４中ｄも、外乱により触針子２に加えられる力である。これにより、触針子２が初期位置で停止している状態から、外乱ｄが加わって振動状態になったとしても、触針子２の振動を打ち消す力を加えることができ、初期位置に触針子２を拘束することができる。
【００５４】
次に、触針子２を被測定物に接触させて走査させるときの制御について説明する。今、上述したように、初期位置としてセットした変位計３の出力をｄｚ₀とする。このとき、ＣＰＵ２６Ａは、変位計３の出力がｄｚ₀となるように、すなわち、バネ７が中立点となるように、Ｚ軸移動ステージ駆動回路２８を介して、Ｚ軸移動ステージ１０を駆動する。以上のことから明らかなようにＣＰＵ２６Ａは、ステージ制御部を構成する。さらに、ＣＰＵ２６Ａは、アクチュエータ２１によって、触針子２に対して、予め定めた設定値に応じた力が加わるように、アクチュエータ駆動回路２７を介してアクチュエータ２１を制御する。
【００５５】
以上の駆動制御により、バネ７は中立点にあるため、バネ７からは接触力は得られず、アクチュエータ２１によって触針子２に加えられる設定値に応じた力が、触針子２と被測定物との接触力となる。つまり、従来の触針式プローブ機構では、バネ７の変位によって接触力を設定していたが、本実施形態では、アクチュエータ２１が触針子２に加える力によって、接触力を設定できる。
【００５６】
今、アクチュエータ２１の推力定数をＫ_f（Ｎ／Ａ）、アクチュエータ２１内のコイル２１ａに流す駆動電流をＩ_mとすると、式（３）に示すような接触力ｆ_pが得られる。
ｆ_p＝Ｋ_f×Ｉ_m …（３）
【００５７】
従って、触針子２を被測定物に接触させて走査させるとき、バネ７が中立点にあるようにＺ軸移動ステージ１０を制御することにより、触針子２を、初期位置であるバネ７が中立点となる位置から設定接触力相当の変位まで移動させる必要がなく、移動範囲を小さくすることができ、触針子２の外乱の影響による振動を抑制することができる。
【００５８】
ＣＰＵ２６Ａは、また、変位計３の出力に基づき、触針子２の変位方向の速度を求め、アクチュエータ２１によって、触針子２に対して、求めた速度がゼロになるような力がさらに加わるように、アクチュエータ駆動回路２７を介してアクチュエータ２１を制御する。つまり、この制御により、触針子２には、アクチュエータ２１から触針子２の振動を打ち消す力を加えることができ、触針子２が振動してしまっても、振動を抑制することができる。
【００５９】
以上述べた制御の詳細について、図５に示すＣＰＵ２６Ａの機能ブロック図を参照して説明する。まず、ＣＰＵ２６Ａ内の速度演算部２６Ａ−５が、変位計３の出力に基づき、触針子２の変位方向の速度Ｖ_prbを演算する。次に、制御量演算部２６Ａ−６が、演算した速度Ｖ_prbがゼロになるような力を演算すると共に、アクチュエータ２１が上記演算した力を発生させるのに必要な駆動電流Ｉ_m1を演算する。そして、その演算結果である駆動電流Ｉ_m1を加算器２６Ａ−７（＝加算部）に対して出力する。
【００６０】
その後、加算器２６Ａ−７が、制御量演算部２６Ａ−４からの駆動電流Ｉ_m1と、上述した設定値に応じた力をアクチュエータ２１が発生させるのに必要な駆動電流Ｉ_m3とを加算し、アクチュエータ駆動回路２７に対して出力する。アクチュエータ駆動回路２７は、加算された駆動電流（Ｉ_m1＋Ｉ_m2）をアクチュエータ２１に出力する。アクチュエータ２１は、上記駆動電流（Ｉ_m1＋Ｉ_m2）に応じた力、つまり、設定値に応じた力と触針子２の振動を打ち消す力とを、触針子２に対して加える。以上のことから明らかなように、ＣＰＵ２６Ａが請求項７のアクチュエータ制御部に相当することがわかる。
【００６１】
図３や図５に示した制御のように、速度フィードバックを行うと、（４）式の減衰項を変化させることと等価となり、減衰効果を向上できる。
【数２】

Ｆ：力、ｍ：重量、ｃ：減衰係数、ｋ：バネ定数、ｘ：変位、ドットは微分を表す。
【００６２】
また、図３及び図５の速度演算部２６Ａ−１及び２６Ａ−５の演算としては、サンプリング時間をｔｓ、１サンプリング前のデータをｄｚ_(n-1)、現在のサンプリングデータをｄｚ_(n)とすると、（５）式を演算することによって実現できる。実際は、ノイズ除去のためにソフトウェア的なフィルタ処理をすることもある。
【数３】

Ｖ_prb（ｎ）：ｎサンプリング時の触針子速度
【００６３】
図３及び図５の制御量演算部２６Ａ−２及び２６Ａ−６の演算としては、サンプリング時間ｔｓで離散化された状態空間方程式（６）式と、出力方程式（７）の演算を行うことによって実現できる。
ｘ（ｎ＋１）＝ａｄ・ｘ（ｎ）＋ｂ_d・ｕ（ｎ） …（６）
ｙ（ｎ）＝ｃ_d・ｘ（ｎ）＋ｄ_d・ｕ（ｎ） …（７）
ａ_d、ｂ_d、ｃ_d、ｄ_d：ｔｓで離散化後の定数
ｘ（ｎ）：ｎサンプリングの状態定数
ｕ（ｎ）：ｎサンプリング時の入力
ｙ（ｎ）：ｎサンプリング時の出力
【００６４】
上述したように制御量演算部２６Ａ−２及び２６Ａ−６は（６）、（７）式の演算によって構築でき、（６）、（７）式の定数を調整することによって制御帯域を設定できる。
【００６５】
今、触針子２が非接触状態である場合、触針子２を支持するバネ７のばね定数k_pと触針子２の重量ｍから(２)式によって、プローブの機械共振周波数ω_p(rad/s)が求まる。そこで、図３の制御量演算部２６Ａ−２においては、その制御帯域ω_o1が前記プローブの機械共振周波数ω_p(rad/s)よりも十分に高いものとなるように（６）、（７）式の定数が設定されている。
【００６６】
一方、触針子２が接触状態である場合、触針子２と被対象物の接触剛性から算出されるばね定数k_cと触針子２の重量ｍ_pから(１)式によって、プローブの機械共振周波数ω_c(rad/s)が求まる。そこで、図５の制御量演算部２６Ａ−６においては、制御帯域ω_o1が前記プローブの機械共振周波数ω_c(rad/s)よりも十分に高いものとなるように（６）、（７）式の定数が設定されている。
【００６７】
なお、上述した第１参考例では、触針子２の変位方向がＺ軸方向となるように、触針式プローブがＺ軸移動ステージ１０に搭載されていた。つまり、Ｚ軸移動ステージ１０が、上述した触針子２の変位方向と同方向に駆動される移動ステージに相当していた。
【００６８】
しかしながら、触針子２の変位方向がＸ軸やＹ軸方向となるように、触針式プローブをＸ軸Ｙ軸ステージ１８に搭載することも考えられる。この場合、Ｘ軸Ｙ軸移動ステージが、上述した触針子２の変位方向と同方向に駆動される移動ステージとなる。このとき、バネ７の中立点はバネ７の自然長となる。
【００６９】
第２参考例
なお、上述した第１参考例では、触針子２を被測定物に接触させて走査させるとき、バネ７が中立点にあるようにＺ軸移動ステージ１０を制御すると共に、設定値に応じた力を加えるようにアクチュエータ２１を制御していた。
【００７０】
しかしながら、従来のようにバネ７が所定変位にあるようにＺ軸移動ステージ１０を制御し、さらに、第１参考例で説明したように触針子２に振動を打ち消す力のみを加えるようにすることが考えられる。この場合、従来のように、所定変位に応じた力が接触力となる。
【００７１】
この場合の触針子２を被測定物に接触させて走査させるときのＣＰＵ２６Ａの機能ブロック図は、図３とほぼ同じになる。異なる部分は、第２参考例においては従来と同様にバネ７の変位が接触力となるため、触針子２には、アクチュエータ２１からの力や、外乱ｄの他に、点線で示すように、バネ７の所定変位に応じた力ｆ₂がさらに加わることになる。
【００７２】
以上のように、触針子２の振動を打ち消す力を加えるようにアクチュエータを制御することにより、触針子２が振動してしまっても、振動を抑制することができるという効果を得られる。
【００７３】
実施形態
第１及び第２参考例に示すようにバネ７が中立点や所定位置にあるようにＺ軸移動ステージを制御するとき、Ｚ軸移動ステージ１０の応答遅れが発生する場合がある。そして、この応答遅れに起因して、接触力が変化してしまう。そこで、バネ７の中立点や、所定変位からのずれ量に応じた力をさらに加えるようにアクチュエータ２１を制御し、アクチュエータ２１が触針子２に加える上記ずれ量に応じた力によって、応答遅れに起因する接触力変化を補償することが考えられる。
【００７４】
詳しい動作を説明すると、ＣＰＵ２６Ａは、変位計３からの出力に基づき、中立点や所定変位からの触針子２のずれ量Δｄｚを演算する。次に、ＣＰＵ２６Ａは、応答遅れに起因する接触力変化を補償する力を演算する。今、ずれ量Δｄｚときの接触力の変化量Δｆ_pは、式（８）に示すようになる。
Δｆ_p＝ｋ_p×Δｄｚ …（８）
ｋ_p：バネ定数
【００７５】
従って、ＣＰＵ２６Ａは、式（８）に示すΔｆ_pに相当する力を、応答遅れに起因する接触力変化を補償する力として演算する。次に、ＣＰＵ２６Ａは、アクチュエータ２１がΔｆ_pに相当する力を発生させるのに必要な駆動電流ΔＩ_mを式（９）を用いて演算する。
ΔＩ_m＝Δｆ_p／Ｋ_f …（９）
Ｋ_f：アクチュエータの推力定数
【００７６】
そして、第１参考例に適用する場合には、式（９）に示す駆動電流ΔＩ_mを図５に示す加算器２６Ａ−７でさらに加える構成となる。一方、第２参考例で適用する場合には、図３に示す制御量演算部２６Ａ−２の後段に加算器を設け、制御量演算部２６Ａ−２が出力する駆動電流Ｉｍと、さらに式（９）に示す駆動電流ΔＩｍとを加算して、アクチュエータ駆動回路２７に出力する構成となる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、触針子を被測定物に接触させて走査させるとき、バネが中立点にあるように移動ステージを制御することにより、触針子を、初期位置であるバネが中立点となる位置から設定接触力相当の変位まで移動させる必要がなく、移動範囲を小さくすることができ、触針子の外乱の影響による振動を抑制することができるので、計測精度向上を図った触針式プローブ機構の制御方法を得ることができる。
【００７９】
また、請求項１及び２記載の発明によれば、バネの中立点からのずれ量に応じた力をさらに加えるようにアクチュエータを制御することにより、アクチュエータが加えるずれ量に応じた力が応答遅れに起因する接触力変化を補償することとなるので、接触力を常に一定に保つことができ、より一層、計測精度向上を図った触針式プローブ機構の制御方法及び制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の触針式プローブ機構の制御方法が実施される触針式プローブ機構８の一実施の形態を示す図である。
【図２】 図１に示す触針式プローブ機構の制御装置を示す図である。
【図３】 第１参考例における振動減衰処理時及び第２参考例において、触針子２を被測定物に接触させて走査させるときのＣＰＵ２６Ａの機能ブロック図である。
【図４】 実施形態における拘束処理時のＣＰＵ２６Ａの機能ブロック図である。
【図５】 実施形態において、触針子２を被測定物に接触させて走査させるときのＣＰＵ２６Ａの機能ブロック図である。
【図６】 従来の触針式プローブの一例を示す図である。
【図７】 図６に示す触針式プローブを搭載した形状測定装置を示す図である。
【符号の説明】
２ 触針子
３ 変位計（変位検出部）
７ バネ
８ 触針式プローブ機構
１０ Ｚ軸移動ステージ（移動ステージ）
２１ アクチュエータ
２６Ａ アクチュエータ制御部
２６Ａ−３ 加算器（差算出部）
２６ａ−７ 加算器（加算部）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for controlling a stylus probe mechanism, and in particular, a stylus type having a stylus, a spring that supports the stylus, and an actuator that applies a force in the displacement direction to the stylus. The present invention relates to a method and apparatus for controlling a stylus probe mechanism including a probe and a moving stage that drives the stylus probe in a displacement direction.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to measure a minute shape with high accuracy, a shape measuring device equipped with a stylus probe has been developed. FIG. 6 shows an example of the stylus type probe mechanism 8. Reference numeral 1 denotes a true sphere which is attached to the tip of the stylus 2 and comes into contact with the object to be measured. The stylus 2 is supported in a non-contact manner by a hydrostatic air bearing 5 sucked from the suction hole 6, restrained in the lateral direction, and can move without sliding resistance in the vertical direction.
[0003]
A spring 7 supports the stylus 2 and is fixed to the housing 4. 3 is a displacement meter for detecting the displacement of the stylus 2 in the vertical direction. The housing 4 is mounted on a moving stage (not shown) that is driven in the same direction as the displacement direction of the stylus 2.
[0004]
A method for setting the contact force of the stylus probe mechanism 8 shown in FIG. 6 will be described. The true sphere 1 at the tip of the stylus 2 is pressed against the surface to be measured, and the stylus 2 moves to a position where the force of the spring 7 and the reaction force from the surface to be measured are balanced. The neutral point where the weight m of the stylus 2 and the spring force of the spring 7 are balanced is set to the initial position dz.₀The spring 7 is moved to a position where the reaction force from the surface to be measured is balanced with the initial position dz.₀To displacement dz_refJust move. At this time, the contact force f between the stylus 2 and the measurement surface_pIs expressed as in equation (1).
f_p= K_pXdz_ref    ... (1)
k_p: Spring constant of spring 7
[0005]
Therefore, f_pDisplacement dz with the value of contact force to be set to_ref= F_pBy driving the moving stage on which the housing 4 is mounted so that the output of the displacement meter 3 becomes constant at / k, the contact force between the measured surface and the true sphere 1 can be kept constant at a desired value. .
[0006]
Next, an example of the measurement principle of the shape measuring apparatus equipped with the stylus probe shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG. The shape measuring apparatus includes an XY axis moving stage 18 that is driven on the XY plane and a Z axis moving stage 10 that is driven in the Z axis direction. On the Z-axis moving stage 10, the above-described stylus type probe mechanism 8 is mounted so that the vertical direction of the stylus 2 is the Z-axis direction. That is, the Z-axis moving stage 10 corresponds to a moving stage that is driven in the same direction as the displacement direction of the stylus 2 described above with reference to FIG.
[0007]
Here, an optical displacement meter is mounted as the displacement meter 3 for detecting a minute displacement in the vertical direction of the stylus 2, that is, the Z-axis direction. In order to detect the displacement of the XY-axis moving stage 18 and the Z-axis moving stage 10, an X-axis laser length measuring device 12, a Y-axis laser length measuring device 13, and a Z-axis measuring device are disposed on the Z-axis moving stage 10. A laser length measuring device 14 is mounted. Reference numeral 15 denotes a reference mirror for the X-axis laser length measuring device 12, reference numeral 16 denotes a reference mirror for the Y-axis laser length measuring device 13, and reference numeral 17 denotes a reference mirror for the Z-axis laser length measuring device 14.
[0008]
Next, the measurement operation of the above-described shape measuring apparatus will be described. First, the stylus 2 is brought into contact with the measurement object 20 attached on the measurement object attachment jig 19. Thereafter, Z-axis follow-up control for driving and controlling the Z-axis moving stage 10 is started so that the output of the displacement meter 3 becomes a constant value. Further, in the state where the Z-axis tracking control is performed, the XY-axis moving stage 18 is driven, and scanning control is performed to scan the stylus 2 on the object to be measured 20.
[0009]
The X-axis laser length measuring device 12, the Y-axis laser length measuring device 13, and the Z-axis laser length measurement described above with respect to the movement trajectories of the XY moving stage 18 and the Z-axis moving stage 10 during the Z-axis tracking control and the scanning control. The value can be detected by the instrument 14 and the value can be used as the surface shape of the object 20 to be measured.
[0010]
The stylus type probe mechanism 8 having such a measurement principle is a supporting method in which the stylus 2 is supported by the spring 7 and the sliding resistance is small. For this reason, the weight of the stylus 2 and the spring constant k of the supporting spring 7_pOr spring constant K_pThe spring constant k, which is the contact rigidity with the object to be measured_cThere is a problem that it is easy to vibrate at the mechanical resonance frequency ω represented by the equation (2) obtained by
[0011]
[Expression 1]

Non-contact k = k_p, At the time of contact k = k_c
[0012]
If the stylus 2 vibrates, it becomes difficult to detect the initial position of the stylus 2 (= neutral point where the weight of the stylus 2 is balanced with the restoring force generated by the spring 7). The contact force between the needle 2 and the object to be measured 20 cannot be controlled with high accuracy, which causes an unstable factor in shape measurement.
[0013]
Further, when the stylus 2 is scanned, the stylus 2 vibrates at a mechanical resonance frequency depending on dust, shape, or contact state attached to the surface of the object 20 to be measured, and the contact force can be controlled with high accuracy. This is not possible, and becomes an unstable factor of shape measurement.
[0014]
Therefore, Patent Document 1 describes a technique that attenuates the vibration of the stylus 2 using a viscous fluid. However, in order to handle a viscous fluid, a seal mechanism or the like is required, and there is a problem that the configuration of the stylus probe is complicated. Further, since the damping performance is determined by the viscous fluid and the stylus probe, it cannot be actively changed.
[0015]
Further, Patent Document 2 describes a material in which a material different from that of the spring 7 is attached to the surface of the spring 7 of the stylus probe shown in FIG. However, also in this case, the attenuation performance cannot be changed actively. Moreover, the spring 7 having such a configuration is difficult to obtain high damping performance.
[0016]
[Patent Document 1]
JP-A-9-96518
[Patent Document 2]
JP 2000-298013 A
[Patent Document 3]
JP-A-8-43066
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-126553
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention provides a control method and apparatus for a stylus-type probe mechanism that pays attention to the above-described problems and can suppress vibration due to the influence of stylus disturbance and improve measurement accuracy. The task is to do.
[0018]
  The invention according to claim 1, which has been made to solve the above-mentioned problems, includes a stylus, a spring that supports the stylus, and an actuator that applies a force in the displacement direction to the stylus. A control method of a stylus type probe mechanism comprising a probe and a moving stage that drives the stylus type probe in the displacement direction, wherein the stylus is brought into contact with an object to be measured and scanned.The weight of the stylus and the spring force of the spring are balanced when the stylus is not in contact with the object to be measured.Neutral pointThe springAs there is,Controlling the moving stage;Contact force applied to the stylus by the actuator.The present invention resides in a control method for a stylus type probe mechanism, wherein the actuator is controlled to apply a force obtained by adding a force corresponding to a set value and a force corresponding to a deviation amount of the spring from the neutral point.
[0019]
  According to a second aspect of the present invention, there is provided a stylus probe having a stylus, a spring that supports the stylus, and an actuator that applies a force to the stylus in the displacement direction, and the stylus probe. A stylus-type probe mechanism control device comprising a moving stage driven in the displacement direction,The weight of the stylus and the spring force of the spring balance in a state where the stylus is not in contact with the object to be measured.Neutral pointThe springAs there is,A stage control unit for controlling the moving stage, a calculation unit for calculating a deviation amount of the spring from the neutral point, and a force according to the deviation amount;Contact force applied to the stylus by the actuator.A control device for a stylus type probe mechanism, comprising: an adding unit that adds a force according to a set value; and an actuator control unit that controls an actuator to apply the force added by the adding unit. Exist.
[0020]
  According to invention of Claim 1 and 2,Control the moving stage so that the spring is at the neutral point when the stylus is brought into contact with the object to be measured, thereby setting the stylus from the position where the spring, which is the initial position, becomes the neutral point. It is not necessary to move to a displacement corresponding to a force, the moving range can be reduced, and vibration due to the influence of the stylus disturbance can be suppressed.
[0024]
  Claims1 and 2According to the described invention, the actuator is controlled so as to further apply a force corresponding to the amount of deviation from the neutral point of the spring. When the moving stage is controlled so that the spring is at a neutral point, a response delay of the moving stage may occur. Then, due to this response delay, a change occurs in the contact force. Therefore, as described above, by controlling the actuator to further apply a force corresponding to the amount of deviation from the neutral point of the spring, the force corresponding to the amount of deviation applied by the actuator can change the contact force due to the response delay. Will be compensated.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First reference example
  Hereinafter, a control method and apparatus for a stylus probe mechanism according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a stylus type probe mechanism 8 in which the stylus type probe mechanism control method of the present invention is implemented. Reference numeral 1 denotes a true sphere which is attached to the tip of the stylus 2 and comes into contact with the object to be measured. The stylus 2 is supported in a non-contact manner by a hydrostatic air bearing 5 sucked from the suction hole 6, restrained in the lateral direction, and can move without sliding resistance in the vertical direction.
[0037]
Reference numeral 7 denotes a spring that supports the stylus 2 and is fixed to the housing 4. Reference numeral 3 denotes a displacement meter (= displacement detection unit) that detects the displacement of the stylus 2 in the vertical direction. The housing 4 is mounted on a moving stage (not shown) that is moved in the same direction as the displacement direction of the stylus 2. The spring 7 that supports the stylus 2 is a mechanism that generates a force by displacement regardless of the type, such as a coil spring, a leaf spring, a hinge, an air spring, or a magnetic spring.
[0038]
Further, the support mechanism in the lateral direction of the stylus 2 is not limited to the static pressure air bearing 5, and any support mechanism having a high lateral rigidity such as a parallel leaf spring may be used. The displacement meter 3 may be of any type such as an optical type, a capacitance type, and an operating transformer type.
[0039]
Reference numeral 21 denotes an actuator that applies a force to the stylus 2 in the displacement direction. The actuator 21 may be an electromagnetic actuator such as a voice coil motor, an air cylinder, a bimonof structure PZT, or the like that can generate a predetermined force. Here, it demonstrates as a voice coil motor.
[0040]
In the actuator 21, the coil 21a of the voice coil motor is attached to the upper and lower surfaces of the flange opposite to the true sphere 1 attached to the tip of the stylus 2, and the magnetic circuit of the voice coil motor is attached to the side surface of the flange. 21b is attached.
[0041]
The stylus type probe mechanism 8 described above is attached to the Z-axis moving stage 10 and the XY-axis moving stage 19 as described above with reference to FIG. 7, and constitutes a shape measuring device. It is assumed that the Z-axis moving stage 10 in FIG. 7 corresponds to a moving stage that is driven in the same direction as the displacement direction of the stylus 2 described above with reference to FIG.
[0042]
Next, the control device of the stylus probe mechanism 8 described above will be described below with reference to FIG. As shown in the figure, the control device 25 includes a microcomputer 26 (hereinafter referred to as μCOM 26) to which the output of the displacement meter 3 in the stylus probe mechanism 8 is supplied, and an actuator drive circuit for driving the actuator 21. 27 and a Z-axis movement stage drive circuit 28 for driving the Z-axis movement stage 10.
[0043]
The above-described μCOM 26 is a CPU 26A that operates in accordance with a predetermined program, a ROM 26B that is a read-only memory that stores a program, etc., and stores various data, and also has various areas necessary for processing operations of the CPU 26A. It has a RAM 26C, which is a writable memory.
[0044]
The CPU 26A described above controls the actuator 21 and the Z-axis moving stage 10 by outputting control signals to the actuator driving circuit 27 and the Z-axis moving stage driving circuit 28, respectively. The CPU 26A may perform other control necessary for shape measurement, such as drive control of the XY axis moving stage 18, but it is omitted for the sake of simplicity.
[0045]
Hereinafter, control of the stylus probe mechanism 8 by the control device 25 described above will be described. First, the CPU 26A places the stylus 2 at an initial position which is a neutral point where the weight of the stylus 2 and the spring force of the spring 7 are balanced in a state where the stylus 2 is not in contact with the object to be measured. An initial position detection process is performed in which the output of the displacement meter 3 at that time is set as an output at the initial position. In the initial position detection process, when it is determined that the stylus 2 is vibrating based on the output of the displacement meter 3, the CPU 26A performs a vibration attenuation process for attenuating this vibration.
[0046]
In the vibration attenuating process, the CPU 26 </ b> A obtains the velocity in the displacement direction of the stylus 2 based on the output of the displacement meter 3. Then, the actuator 21 is controlled via the actuator drive circuit 27 so that the actuator 21 applies a force to the stylus 2 so that the obtained speed becomes zero.
[0047]
By such control of the actuator 21, force is applied to the stylus 2 from the actuator 21 to cancel the vibration of the stylus 2, and even if the stylus 2 vibrates, the vibration is quickly suppressed. Can do. Therefore, the stylus 2 can be accurately and accurately stopped at the initial position.
[0048]
The detailed operation of the above-described vibration damping process will be described below with reference to the functional block diagram of the CPU 26A shown in FIG. First, the speed calculator 26A-1 in the CPU 26A determines the speed V in the displacement direction of the stylus 2 based on the output dz of the displacement meter 3._prbIs calculated.
[0049]
Next, the control amount calculation unit 26A-2 calculates the calculated speed V_prbOf the driving current I required for the actuator 21 to generate the calculated force._m1Is calculated. And the driving current I which is the calculation result_m1Is output to the actuator drive circuit 27. The actuator drive circuit 27 has a drive current I output from the CPU 26A._m1Is passed through the coil 21 a in the actuator 21. The actuator 21 has the drive current I_m1A force corresponding to is applied to the stylus 2. In addition, d in FIG. 3 is the force applied to the stylus 2 by disturbance.
[0050]
On the other hand, when it is determined that the stylus 2 is not vibrating based on the output of the displacement meter 3 and has already stopped at the initial position, the output of the displacement meter 3 at this time is immediately set as the initial position. After that, restraint processing is performed to maintain this state. The operation of the CPU 26A in this restraining process will be described below with reference to the functional block diagram of the CPU 26A shown in FIG.
[0051]
  First, the CPU 26A outputs dz set as an initial position by the adder 26A-3.₀And the inverted output -dz of the displacement detector 3 are added and supplied to the control amount calculator 26A-4. Output of adder 26A-3 (dz₀-Dz) is the output dz set as the initial position₀And the output dz of the displacement detector 3, and this difference corresponds to the amount of displacement of the stylus 2 from the initial position..
[0052]
  The control amount calculator 26A-4 calculates a force such that the difference supplied from the adder 26A-3 becomes zero, and the drive current I required for the actuator 21 to generate the calculated force._m1Is calculated. And the driving current I which is the calculation result_m1Is output to the actuator drive circuit 27..
[0053]
The actuator drive circuit 27 has a drive current I output from the CPU 26A._m1Is passed through the coil 21 a in the actuator 21. The actuator 21 has the drive current I_m1Is applied to the stylus 2, that is, a force that cancels the vibration of the stylus 2. In addition, d in FIG. 4 is also a force applied to the stylus 2 due to disturbance. As a result, even if the stylus 2 is stopped at the initial position and the vibration d is applied due to the disturbance d, a force for canceling the vibration of the stylus 2 can be applied. Needle 2 can be restrained.
[0054]
Next, control when the stylus 2 is brought into contact with the object to be measured and scanned is described. As described above, the output of the displacement meter 3 set as the initial position is dz₀And At this time, the CPU 26A indicates that the output of the displacement meter 3 is dz₀In other words, the Z-axis movement stage 10 is driven via the Z-axis movement stage drive circuit 28 so that the spring 7 becomes a neutral point. As is clear from the above, the CPU 26A constitutes a stage control unit. Furthermore, the CPU 26 </ b> A controls the actuator 21 via the actuator drive circuit 27 so that the actuator 21 applies a force according to a predetermined set value to the stylus 2.
[0055]
Due to the above drive control, the spring 7 is at the neutral point, so no contact force is obtained from the spring 7, and a force corresponding to the set value applied to the stylus 2 by the actuator 21 is applied to the stylus 2 and the target. Contact force with the object to be measured. That is, in the conventional stylus type probe mechanism, the contact force is set by the displacement of the spring 7, but in this embodiment, the contact force can be set by the force applied by the actuator 21 to the stylus 2.
[0056]
Now, let the thrust constant of the actuator 21 be K_f(N / A), the drive current passed through the coil 21a in the actuator 21 is I_mThen, the contact force f as shown in Formula (3)_pIs obtained.
f_p= K_f× I_m    ... (3)
[0057]
Therefore, when the stylus 2 is brought into contact with the object to be measured and scanned, the stylus 2 is moved to the initial position by controlling the Z-axis moving stage 10 so that the spring 7 is at the neutral point. Therefore, it is not necessary to move from the position at which the center point becomes a neutral point to a displacement corresponding to the set contact force, the moving range can be reduced, and vibration due to the influence of disturbance of the stylus 2 can be suppressed.
[0058]
The CPU 26 </ b> A also obtains the velocity in the displacement direction of the stylus 2 based on the output of the displacement meter 3, and the actuator 21 further applies a force that causes the obtained velocity to become zero on the stylus 2. Thus, the actuator 21 is controlled via the actuator drive circuit 27. That is, by this control, a force that cancels the vibration of the stylus 2 from the actuator 21 can be applied to the stylus 2, and even if the stylus 2 vibrates, the vibration can be suppressed. .
[0059]
Details of the control described above will be described with reference to a functional block diagram of the CPU 26A shown in FIG. First, the speed calculator 26A-5 in the CPU 26A determines the speed V in the displacement direction of the stylus 2 based on the output of the displacement meter 3._prbIs calculated. Next, the control amount calculation unit 26A-6 calculates the calculated speed V_prbOf the driving current I required for the actuator 21 to generate the calculated force._m1Is calculated. And the driving current I which is the calculation result_m1Is output to the adder 26A-7 (= adder).
[0060]
Thereafter, the adder 26A-7 causes the drive current I from the control amount calculation unit 26A-4._m1And the drive current I necessary for the actuator 21 to generate a force corresponding to the set value described above._m3And are output to the actuator drive circuit 27. The actuator driving circuit 27 adds the driving current (I_m1+ I_m2) Is output to the actuator 21. The actuator 21 has the drive current (I_m1+ I_m2), That is, a force corresponding to the set value and a force for canceling the vibration of the stylus 2 are applied to the stylus 2. As is clear from the above, it can be seen that the CPU 26A corresponds to the actuator control section of claim 7.
[0061]
When speed feedback is performed as in the control shown in FIGS. 3 and 5, it is equivalent to changing the attenuation term of the equation (4), and the attenuation effect can be improved.
[Expression 2]

F: force, m: weight, c: damping coefficient, k: spring constant, x: displacement, dot represents differentiation.
[0062]
In addition, as the calculation of the speed calculation units 26A-1 and 26A-5 in FIGS. 3 and 5, the sampling time is ts, and the data before sampling is dz._(n-1), Dz the current sampling data_(n)Then, it is realizable by calculating Formula (5). In practice, software filtering may be performed to remove noise.
[Equation 3]

V_prb(N): Stylus speed at n sampling
[0063]
The calculation of the control amount calculation units 26A-2 and 26A-6 in FIGS. 3 and 5 is performed by calculating the state space equation (6) discretized at the sampling time ts and the output equation (7). realizable.
x (n + 1) = ad · x (n) + b_dU (n) (6)
y (n) = c_dX (n) + d_d・ U (n) ... (7)
a_d, B_d, C_d, D_d: Constant after discretization with ts
x (n): n sampling state constant
u (n): Input at n sampling
y (n): Output at n sampling
[0064]
As described above, the control amount calculation units 26A-2 and 26A-6 can be constructed by the calculations of the expressions (6) and (7), and the control band can be set by adjusting the constants of the expressions (6) and (7). .
[0065]
Now, when the stylus 2 is in a non-contact state, the spring constant k of the spring 7 that supports the stylus 2_pAnd the weight m of the stylus 2 and the mechanical resonance frequency ω of the probe by the equation (2)_p(rad / s) is obtained. Therefore, in the control amount calculation unit 26A-2 in FIG._o1Is the mechanical resonance frequency ω of the probe_pThe constants of Equations (6) and (7) are set so as to be sufficiently higher than (rad / s).
[0066]
On the other hand, when the stylus 2 is in contact, the spring constant k calculated from the contact stiffness between the stylus 2 and the object._cAnd stylus 2 weight m_pFrom (1), the mechanical resonance frequency ω of the probe_c(rad / s) is obtained. Therefore, in the control amount calculator 26A-6 in FIG._o1Is the mechanical resonance frequency ω of the probe_cThe constants of Equations (6) and (7) are set so as to be sufficiently higher than (rad / s).
[0067]
  As mentioned aboveFirst reference exampleThen, the stylus probe is mounted on the Z-axis moving stage 10 so that the displacement direction of the stylus 2 is the Z-axis direction. That is, the Z-axis moving stage 10 corresponds to a moving stage that is driven in the same direction as the displacement direction of the stylus 2 described above.
[0068]
However, it is also conceivable to mount the stylus probe on the X-axis Y-axis stage 18 so that the displacement direction of the stylus 2 is the X-axis or Y-axis direction. In this case, the X-axis Y-axis moving stage is a moving stage that is driven in the same direction as the displacement direction of the stylus 2 described above. At this time, the neutral point of the spring 7 is the natural length of the spring 7.
[0069]
Second reference example
  As mentioned aboveFirst reference exampleThen, when the stylus 2 is brought into contact with an object to be scanned, the Z-axis moving stage 10 is controlled so that the spring 7 is at a neutral point, and the actuator 21 is applied so as to apply a force according to the set value. I was in control.
[0070]
  However, the Z-axis moving stage 10 is controlled so that the spring 7 is at a predetermined displacement as in the prior art,First reference exampleAs described above, it is conceivable to apply only a force for canceling vibration to the stylus 2. In this case, the force according to the predetermined displacement becomes the contact force as in the prior art.
[0071]
  In this case, the functional block diagram of the CPU 26A when the stylus 2 is brought into contact with the object to be measured and scanned is substantially the same as FIG. The different part is the secondReference exampleSince the displacement of the spring 7 becomes a contact force in the same manner as in the prior art, the stylus 2 responds to a predetermined displacement of the spring 7 as shown by the dotted line in addition to the force from the actuator 21 and the disturbance d. Force f₂Will be added.
[0072]
As described above, by controlling the actuator so as to apply a force that cancels the vibration of the stylus 2, even if the stylus 2 vibrates, it is possible to suppress the vibration.
[0073]
Embodiment
  First and second reference examplesWhen the Z-axis moving stage is controlled so that the spring 7 is at a neutral point or a predetermined position, a response delay of the Z-axis moving stage 10 may occur. Then, the contact force changes due to this response delay. Therefore, the actuator 21 is controlled so as to further apply a force according to the neutral point of the spring 7 and a deviation amount from the predetermined displacement, and the response delay is caused by the force according to the deviation amount that the actuator 21 applies to the stylus 2. It is conceivable to compensate for the contact force change caused by.
[0074]
The detailed operation will be described. The CPU 26A calculates a deviation amount Δdz of the stylus 2 from a neutral point or a predetermined displacement based on an output from the displacement meter 3. Next, the CPU 26A calculates a force that compensates for the contact force change caused by the response delay. Now, the change amount Δf of the contact force when the deviation amount Δdz._pIs as shown in equation (8).
Δf_p= K_p× Δdz (8)
k_p: Spring constant
[0075]
Therefore, the CPU 26A determines Δf shown in Expression (8)._pIs calculated as a force that compensates for a change in contact force caused by a response delay. Next, the CPU 26A determines that the actuator 21 is Δf._pDrive current ΔI required to generate a force corresponding to_mIs calculated using equation (9).
ΔI_m= Δf_p/ K_f  ... (9)
K_f: Thrust constant of actuator
[0076]
  AndFirst reference exampleIs applied to the drive current ΔI shown in Equation (9)._mIs added by an adder 26A-7 shown in FIG. on the other hand,Second reference example3, an adder is provided at the subsequent stage of the control amount calculation unit 26A-2 shown in FIG. 3, and the drive current Im output from the control amount calculation unit 26A-2 and further the drive current shown in Expression (9) It becomes the structure which adds (DELTA) Im and outputs to the actuator drive circuit 27. FIG.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, when the stylus is brought into contact with the object to be measured and scanned, the stylus is controlled by controlling the moving stage so that the spring is at the neutral point. It is not necessary to move the spring, which is the initial position, from the neutral point to a displacement corresponding to the set contact force, the range of movement can be reduced, and vibration due to the influence of the stylus disturbance can be suppressed. Therefore, it is possible to obtain a method for controlling the stylus probe mechanism that improves the measurement accuracy.
[0079]
  Claims1 and 2According to the described invention, by controlling the actuator so as to further apply a force corresponding to the amount of deviation from the neutral point of the spring, the force corresponding to the amount of deviation applied by the actuator can change the contact force due to the response delay. Because it compensates, the contact force can be kept constant at all times, and the control method of the stylus probe mechanism that further improves measurement accuracyAnd control deviceCan be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a stylus type probe mechanism 8 in which a method for controlling a stylus type probe mechanism of the present invention is implemented.
FIG. 2 is a diagram showing a control device for the stylus probe mechanism shown in FIG. 1;
[Fig. 3]First reference exampleDuring vibration damping treatment andSecond reference exampleFIG. 2 is a functional block diagram of the CPU 26A when the stylus 2 is brought into contact with the object to be measured and scanned.
[Fig. 4]EmbodimentIt is a functional block diagram of CPU26A at the time of restraint processing in FIG.
[Figure 5]EmbodimentFIG. 2 is a functional block diagram of the CPU 26A when the stylus 2 is brought into contact with the object to be measured and scanned.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a conventional stylus probe.
7 is a view showing a shape measuring apparatus on which the stylus probe shown in FIG. 6 is mounted. FIG.
[Explanation of symbols]
  2 Stylus
  3 Displacement meter (displacement detector)
  7 Spring
  8 Stylus type probe mechanism
  10 Z-axis moving stage (moving stage)
  21 Actuator
  26A Actuator controller
  26A-3 Adder (difference calculator)
  26a-7 Adder (adder)

Claims (2)

A stylus probe having a stylus, a spring that supports the stylus, and an actuator that applies a force to the stylus in the displacement direction, and a moving stage that drives the stylus probe in the displacement direction And a method for controlling a stylus type probe mechanism comprising:
When the stylus is brought into contact with the object to be measured and scanned, a neutral point where the weight of the stylus and the spring force of the spring are balanced while the stylus is not in contact with the object to be measured. And controlling the moving stage so that the spring has the spring ,
The actuator is controlled to apply a force obtained by adding a force corresponding to a set value of a contact force applied to the stylus by the actuator and a force corresponding to a deviation amount of the spring from the neutral point. A control method of the stylus type probe mechanism. A stylus probe having a stylus, a spring that supports the stylus, and an actuator that applies a force to the stylus in the displacement direction, and a moving stage that drives the stylus probe in the displacement direction A control device for a stylus type probe mechanism comprising:
A stage control unit for controlling the moving stage so that the spring is at a neutral point where the weight of the stylus and the spring force of the spring are balanced in a state where the stylus is not in contact with the object to be measured ; ,
A calculation unit for calculating a deviation amount of the spring from the neutral point;
An adding unit that adds a force according to the amount of deviation and a force according to a set value of a contact force applied to the stylus by the actuator ;
An actuator control unit for controlling the actuator so as to apply the force added by the adding unit.

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