JP7041828B2 - 光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検査器、空間測定誤差検出方法、及び、補正方法、光学式三次元形状測定装置、光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差校正方法、並びに、光学式三次元形状測定装置のプロービング性能検査用平面標準器 - Google Patents
光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検査器、空間測定誤差検出方法、及び、補正方法、光学式三次元形状測定装置、光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差校正方法、並びに、光学式三次元形状測定装置のプロービング性能検査用平面標準器 Download PDFInfo
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Description
次にZ基準平面を測定するとスキャナ側から見た座標(高さ分布)(Xi,Yj,Zk)とZ基準平面の設置高さ(ZGk)の関係が得る。両者を合成することで共通の(Xi,Yj)を介してスキャナ側から見た座標と校正用基準器の格子点の座標の関係が得られる。
(ΔXi,ΔYj,ΔZk)=(XGi-Xi,YGj-Yj,ZGk-Zk)
全ての格子点について補正量を求めれば格子点における補正データの集合として
ΔXi=XMCAL(Xi,Yj,Zk)
ΔYj=YMCAL(Xi,Yj,Zk)
ΔZk=ZMCAL(Xi,Yj,Zk)
が得られる。このデータには格子点の補正量しか含まれないため、格子点以外の補正量は補間によって求める必要がある。補正データの集合を元にそれぞれをスキャナ側から見たXY座標、および高さZの値、(X,Y,Z)の高次多項式またはその他適切な関数でフィットしてその多項式の係数として補正データを保存しておく。フィットされた関数をそれぞれ
ΔXi=XFCAL(X,Y,Z)
ΔYj=YFCAL(X,Y,Z)
ΔZk=ZFCAL(X,Y,Z)
とすれば、スキャナ側から見た任意の座標(XA,YA,ZA)における補正量は内挿によって
ΔXA=XFCAL(XA,YA,ZA)
ΔYA=YFCAL(XA,YA,ZA)
ΔZA=ZFCAL(XA,YA,ZA)
となる。なお通常の使用環境ではスキャナを出るビームは測定対象に向かって一直線に進むのでZに関しては一次式で表されると考えてよい。
ΔXi=XMCAL(Xi,Yj,0)
ΔYj=YMCAL(Xi,Yj,0)
ΔZk=ZMCAL(Xi,Yj,0)
が得られる。ΔZiについては格子点に限定せず、平面のデータ全体を使うことができる。格子点以外の補正量は補間によって求められる。補正データの集合を元にそれぞれをスキャナ側から見たXY座標(X,Y)の高次多項式またはその他適切な関数でフィットしてその多項式の係数として補正データを保存しておく。フィットされた関数をそれぞれ
ΔX=XFCAL(X,Y)
ΔY=YFCAL(X,Y)
ΔZ=ZFCAL(X,Y)
とすれば、スキャナ側から見た任意の座標(XA,YA,ZA)における補正量は内挿によって
ΔXA=XFCAL(XA,YA)
ΔYA=YFCAL(XA,YA)
ΔZA=ZFCAL(XA,YA)
となる。
また、上面が平坦な基板の表面に配置される第1の球体列と、前記基板の上面に対して傾斜して配置される第2の球体列とを備えることにより三次元座標測定機を精度評価するための三次元座標測定機ゲージを構成すること提案されている(例えば、特許文献4参照)。
被検査光学式三次元形状測定装置により、上記光空間測定誤差検査器を測定対象物として三次元形状測定を行い、測定結果として得られる記複数の検査球の各中心座標、球間距離、真球度又は直径の情報と予め校正されている上記複数の検査球の各中心座標、球間距離、真球度又は直径の情報との少なくとも1つの差分を上記被検査光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差として検出することを特徴とする。
Claims (12)
- 光コム距離計から測定対象物に照射する測定光を走査することにより、非接触で物体の三次元形状を測定する光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検査器であって、
複数の検査球と、
上記検査球が2次元に配列される基板と
を備え、
上記検査球は、所定の直径に真球加工され、上記直径より短い深さのねじ穴と有する鋼球からなり、表面に窒化チタン膜が成膜されており、
上記基板は、上記ねじ穴に螺合する螺子が貫通される貫通孔が2個以上形成され、貫通孔の上部で検査球と接する面に面取り加工が施されており、
上記複数の検査球は、2次元に配列され、それぞれ上記基板の面取り加工部に接触した状態で該基板の裏側から螺子止め固定されており、
上記複数の検査球の各中心座標、球間距離、真球度又は直径の少なくとも1つが既知である
ことを特徴とする光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検査器。 - 上記検査球は、弾発素子により所定の押圧力で上記基板の面取り加工部に押圧される状態で螺子止め固定されていることを特徴とする請求項1に記載の光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検査器。
- 上記複数の検査球は、3mm~6.8mm内の所定の直径を有し、3mm~6.8mm内の所定のピッチで2次元に配列されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検査器。
- 上記複数の検査球は、JIS規格検査で使用する区間だけ選定された球間距離位置に2次元に配列されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検査器。
- 上記複数の検査球は、上記基板の表面に2次元方向にそれぞれ最大長さが26.4mm以上40mm以下で5つの異なる検査用長さの少なくとも1つに対応する球間距離位置に2次元に配列されていることを特徴とする請求項4に記載の光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検査器。
- 上記複数の検査球は、対角方向にそれぞれ最大長さが42.3mm以上64mm以下で5つの異なる検査用長さの少なくとも1つに対応する球間距離位置に2次元に配列されていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検査器。
- 上記複数の検査球の各中心座標、球間距離、真球度、直径の校正値または公称値または設計値が明らかになっていることを特徴とする請求項6に記載の光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検査器。
- 光コム距離計から測定対象物に照射する測定光を走査することにより、非接触で物体の三次元形状を測定する光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検出方法であって、
被検査光学式三次元形状測定装置により、請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検査器を測定対象物として三次元形状測定を行い、測定結果として得られる複数の検査球の各中心座標、球間距離、真球度又は直径の情報と予め校正されている上記複数の検査球の各中心座標、球間距離、真球度又は直径の情報との少なくとも1つ差分を上記被検査光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差として検出する
ことを特徴とする光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差検出方法。 - 光コム距離計から測定対象物に照射する測定光を走査することにより、非接触で物体の三次元形状を測定する光学式三次元形状測定装置の補正方法であって、
被補正光学式三次元形状測定装置により、請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の光空間測定誤差検査器を測定対象物として複数の高さ位置に置いて、三次元形状測定を行い、各高さ位置における測定結果として得られる複数の検査球の各中心座標、球間距離、真球度又は直径の情報と予め校正されている上記複数の検査球の各中心座標、球間距離、真球度又は直径の情報との少なくとも1つ差分を上記被補正光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差として検出して補正データを取得する
ことを特徴とする光学式三次元形状測定装置の補正方法。 - 請求項8に記載された光学式三次元形状測定装置の補正方法により取得された補正データに基づいて、測定対象物に照射する測定光を走査する光学系の歪みの空間分布を補正する補正手段を備えることを特徴とする光学式三次元形状測定装置。
- 請求項9に係る補正済みの光学式三次元形状測定装置を被検査光学式三次元形状測定装置として、補正データの取得に用いた空間測定誤差検査器とは別の請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の光学式三次元形状測定装置の光空間測定誤差検査器を測定対象物として三次元形状測定を行い、測定結果として得られる上記複数の検査球の各中心座標、球間距離、真球度又は直径の情報と予め校正されている上記複数の検査球の各中心座標、球間距離、真球度又は直径の情報との少なくとも1つ差分を上記被検査光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差として検出する
ことを特徴とする光学式三次元形状測定装置の空間測定誤差校正方法。 - 光コム距離計から測定対象物に照射する測定光を走査することにより、非接触で物体の三次元形状を測定する光学式三次元形状測定装置のプロービング性能検査用平面標準器であって、
精密研磨されたセラミック平面に窒化チタン膜が成膜されてなることを特徴とする光学式三次元形状測定装置のプロービング性能検査用平面標準器。
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