JP7296334B2 - Straightness measurement system, displacement sensor calibration method, and straightness measurement method - Google Patents

Straightness measurement system, displacement sensor calibration method, and straightness measurement method Download PDF

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Description

本発明は、真直度計測システム、変位センサ校正方法、及び真直度計測方法に関する。 The present invention relates to a straightness measurement system, a displacement sensor calibration method, and a straightness measurement method.

研削対象物の上面の真直度を計測する方法として、研削装置のワーク送り機能を利用し、砥石ヘッドに変位センサを取り付けて加工表面を走査する機上計測方法が知られている。機上計測方法では、一般的に、3個の変位センサを含むセンシングユニットを用いた三点法が用いられる(例えば、特許文献1)。 As a method for measuring the straightness of the upper surface of an object to be ground, an on-machine measurement method is known, in which a displacement sensor is attached to the grindstone head to scan the surface to be processed, using the work feed function of the grinder. The on-machine measurement method generally uses a three-point method using a sensing unit including three displacement sensors (eg, Patent Document 1).

計測対象物の表面の真直度を精度よく計測するために、3個の変位センサのゼロ点が幾何学的に正しい平面上に位置するように変位センサのゼロ点校正を行う必要がある。変位センサのゼロ点校正を行うために、真直度が高い校正基準面を持つ校正基準器が使用される。3個の変位センサで校正基準面の高さ方向の変位量を測定し、3個の変位センサのゼロ点が同一平面上に位置するようにゼロ点校正を行う(例えば、特許文献2)。 In order to accurately measure the straightness of the surface of the object to be measured, it is necessary to calibrate the zero points of the three displacement sensors so that the zero points of the three displacement sensors are positioned on a geometrically correct plane. A calibration reference device having a highly straight calibration reference surface is used to perform zero point calibration of the displacement sensor. Three displacement sensors measure the amount of displacement in the height direction of the calibration reference plane, and perform zero point calibration so that the zero points of the three displacement sensors are positioned on the same plane (for example, Patent Document 2).

特開2015-169451号公報JP 2015-169451 A 特開2016-166873号公報JP 2016-166873 A

ゼロ点校正に要求される精度は、センサ間ピッチや評価したい真直度に依存する。例えば、長さ1mで1μmの曲がりを、センサ間ピッチ100mmで検出する場合、絶対平面に対する高さ方向の変位量は40nm程度になる。この程度の変位量を測定するために,ゼロ点校正には、10nmレベルの精度が要求される。 The accuracy required for zero point calibration depends on the pitch between sensors and the straightness to be evaluated. For example, when detecting a bend of 1 μm with a length of 1 m at a pitch between sensors of 100 mm, the amount of displacement in the height direction with respect to the absolute plane is about 40 nm. In order to measure such a displacement amount, the zero point calibration requires an accuracy of 10 nm level.

本願発明者らが種々の実験を行ったところ、従来の方法により十分高い精度でゼロ点校正を行っても、期待される精度で真直度の計測を行うことができない場合があることが判明した。本発明の目的は、真直度の計測精度の低下を抑制することが可能な真直度計測システム、変位センサ校正方法、及び真直度計測方法を提供することである。 As a result of various experiments conducted by the inventors of the present application, it was found that even if the conventional method performs zero point calibration with sufficiently high accuracy, it may not be possible to measure straightness with the expected accuracy. . An object of the present invention is to provide a straightness measurement system, a displacement sensor calibration method, and a straightness measurement method that are capable of suppressing deterioration in straightness measurement accuracy.

本発明の一観点によると、
3個の変位センサを含むセンシングユニットと、
校正基準面を有する校正基準器と
を備え、
前記3個の変位センサに前記校正基準面を対向させたとき、前記3個の変位センサの被測定点が前記校正基準面の表面上に第1方向に並んで配置され、前記3個の変位センサは前記校正基準面の高さ方向の変位を測定し、
さらに、
前記3個の変位センサに前記校正基準面を対向させたとき、前記校正基準面と前記センシングユニットとの一方を他方に対して前記第1方向に傾斜させる傾斜機構と、
前記センシングユニットに対する前記校正基準面の傾斜角が異なる複数の状態で、前記3個の変位センサの測定値を取得し、前記傾斜角と、前記3個の変位センサの前記傾斜角ごとの測定値とに基づいて、前記3個の変位センサの被測定点の前記第1方向に関する相対位置関係と、規定相対位置関係とのずれ量を計測する処理装置と
を有する真直度計測システムが提供される。
According to one aspect of the invention,
a sensing unit including three displacement sensors;
a calibration reference device having a calibration reference surface;
When the calibration reference plane is opposed to the three displacement sensors, points to be measured of the three displacement sensors are arranged side by side in the first direction on the surface of the calibration reference plane, and the three displacement sensors the sensor measures displacement in the height direction of the calibration reference plane;
moreover,
a tilting mechanism that tilts one of the calibration reference plane and the sensing unit in the first direction with respect to the other when the calibration reference plane is opposed to the three displacement sensors;
Measured values of the three displacement sensors are acquired in a plurality of states in which the calibration reference plane has different tilt angles with respect to the sensing unit, and the tilt angles and the measured values of the three displacement sensors for each of the tilt angles are obtained. and a processing device for measuring the relative positional relationship of the points to be measured of the three displacement sensors in the first direction and the amount of deviation from the prescribed relative positional relationship. .

本発明の他の観点によると、
校正基準面の表面上で第1方向に並んで配置された被測定点の高さ方向の変位を測定する3個の変位センサを含むセンシングユニットで、前記校正基準面の高さ方向の変位量を測定する手順を、前記センシングユニットに対する前記校正基準面の前記第1方向に関する傾斜角を異ならせて、前記傾斜角ごとに実行し、
前記傾斜角と、前記3個の変位センサの前記傾斜角ごとの測定値とに基づいて、前記3個の変位センサの被測定点の前記第1方向に関する相対位置関係と、規定相対位置関係とのずれ量を求める変位センサ校正方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A sensing unit including three displacement sensors for measuring displacement in the height direction of points to be measured arranged side by side in a first direction on the surface of the calibration reference plane, wherein the amount of displacement in the height direction of the calibration reference plane is changed for each tilt angle of the calibration reference plane with respect to the first direction with respect to the sensing unit, and
Based on the tilt angles and the measured values of the three displacement sensors for each of the tilt angles, a relative positional relationship of the points to be measured of the three displacement sensors with respect to the first direction and a specified relative positional relationship. Displacement sensor calibration method is provided for determining the amount of deviation of .

本発明のさらに他の観点によると、
校正基準面の表面上で第1方向に並んで配置された被測定点の高さ方向の変位を測定する3個の変位センサを含むセンシングユニットで、前記校正基準面の高さ方向の変位量を測定する手順を、前記センシングユニットに対する前記校正基準面の前記第1方向に関する傾斜角を異ならせて、前記傾斜角ごとに実行し、
前記傾斜角と、前記3個の変位センサの前記傾斜角ごとの測定値とに基づいて、前記3個の変位センサの被測定点の前記第1方向に関する相対位置関係と、規定相対位置関係とのずれ量を求め、
前記センシングユニットを用いて三点法により対象物の表面の真直度を計測する際に、前記ずれ量を加味して曲率算出する真直度計測方法が提供される。
According to yet another aspect of the invention,
A sensing unit including three displacement sensors for measuring displacement in the height direction of points to be measured arranged side by side in a first direction on the surface of the calibration reference plane, wherein the amount of displacement in the height direction of the calibration reference plane is changed for each tilt angle of the calibration reference plane with respect to the first direction with respect to the sensing unit, and
Based on the tilt angles and the measured values of the three displacement sensors for each of the tilt angles, a relative positional relationship of the points to be measured of the three displacement sensors with respect to the first direction and a specified relative positional relationship. Find the amount of deviation of
A straightness measurement method is provided in which, when measuring the straightness of the surface of an object by the three-point method using the sensing unit, the curvature is calculated taking into account the amount of deviation.

3個の変位センサの被測定点の第1方向に関する相対位置関係のずれ量を計測することにより、真直度の計測に、このずれ量を反映させることが可能になる。これにより、真直度の計測精度の低下を抑制することができる。 By measuring the amount of deviation in the relative positional relationship of the points to be measured of the three displacement sensors in the first direction, it is possible to reflect this amount of deviation in the straightness measurement. As a result, it is possible to suppress a decrease in straightness measurement accuracy.

図1は、3個の変位センサを備えたセンシングユニットと、計測対象表面とを示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a sensing unit having three displacement sensors and a surface to be measured. 図2は、三点法を説明するための計測対象表面とセンシングユニットとの相対的な位置関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relative positional relationship between the surface to be measured and the sensing unit for explaining the three-point method. 図3Aは、センシングユニットのゼロ点校正を行うときの3個の変位センサ、及び校正基準器の位置関係を示す図であり、図3Bは、校正基準面がz軸回りに傾斜する状態における3個の変位センサ、及び校正基準器の位置関係を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing the positional relationship between the three displacement sensors and the calibration standard when performing zero point calibration of the sensing unit, and FIG. 1 is a diagram showing the positional relationship between displacement sensors and a calibration standard; FIG. 図4Aは、センシングユニットのゼロ点校正が完了した状態の3個の変位センサ、及び校正基準器の位置関係を示す図であり、図4Bは、図4Aに示した状態から校正基準面がz軸回りに傾斜した状態における3個の変位センサ、及び校正基準器の位置関係を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing the positional relationship between the three displacement sensors and the calibration standard when the zero point calibration of the sensing unit is completed, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between three displacement sensors and a calibration standard in a state of being tilted about an axis; 図5は、傾斜角Δθとゼロ点偏差Δhとの関係の一例を示す散布図である。FIG. 5 is a scatter diagram showing an example of the relationship between the tilt angle Δθ and the zero point deviation Δh. 図6Aは、実施例による真直度計測システムを搭載した研削装置の斜視図であり、図6Bは、砥石ヘッドにセンシングユニットを取り付けた状態におけるセンシングユニットの側面図である。FIG. 6A is a perspective view of a grinding apparatus equipped with a straightness measurement system according to an embodiment, and FIG. 6B is a side view of the sensing unit attached to the grindstone head. 図7は、センシングユニットに校正基準器を対向させた状態のセンシングユニット、校正基準器、及び傾斜機構の概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of the sensing unit, the calibration standard, and the tilting mechanism, with the calibration standard facing the sensing unit. 図8は、実施例による真直度計測システムの変位センサの校正を行う変位センサ校正方法の手順を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flow chart showing the procedure of a displacement sensor calibration method for calibrating the displacement sensor of the straightness measurement system according to the embodiment. 図9は、実施例の変形例において、センシングユニットのゼロ点校正が完了した状態の3個の変位センサ、及び校正基準器の位置関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the positional relationship between the three displacement sensors and the calibration standard after the zero point calibration of the sensing unit has been completed in the modified example of the embodiment. 図10は、本実施例による真直度計測方法の手順を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flow chart showing the procedure of the straightness measuring method according to this embodiment. 図11は、実施例(図10)で用いる3個の変位センサを備えたセンシングユニットと、計測対象表面とを示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a sensing unit provided with three displacement sensors used in the example (FIG. 10) and a surface to be measured.

図1~図8を参照して、実施例よる真直度計測システム及び変位センサ校正方法について説明する。実施例による真直度計測システムは、三点法を用いて計測対象物の表面の真直度を計測する。 A straightness measuring system and a displacement sensor calibrating method according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. A straightness measurement system according to an embodiment measures the straightness of the surface of an object to be measured using the three-point method.

三点法においては、計測対象物の表面の一直線上に位置する三点の高さ方向の位置を同時に計測し、計測結果から、平面の局所的な曲がりの度合い(曲率)を求める。その曲率を2階積分して計測対象物の上面の真直度を計算により求める。真直度とは、対象とする形状の、幾何学的に正しい直線からのずれの程度を意味する。計測対象物の上面の真直度を計測することは、計測対象物の上面の高さ方向に関する凹凸の形状を計測することと等価である。 In the three-point method, the positions in the height direction of three points located on a straight line on the surface of the object to be measured are measured simultaneously, and the degree of local curvature (curvature) of the plane is obtained from the measurement results. The curvature is integrated twice to obtain the straightness of the upper surface of the object to be measured. Straightness refers to the extent to which a shape of interest deviates from a geometrically correct straight line. Measuring the straightness of the upper surface of the object to be measured is equivalent to measuring the shape of unevenness in the height direction of the upper surface of the object to be measured.

まず、図1を参照して計測対象物の表面の局所的な曲率を求める方法について説明する。
図1は、3個の変位センサ21A、21B、21Cを備えたセンシングユニット20と、計測対象表面50とを示す模式図である。x軸方向が曲率を計測すべき方向に相当し、y軸方向が計測対象物の表面の高さ方向に相当するxyz直交座標系を定義する。変位センサ21A、21B、21Cは、対象物のy軸方向の変位量を測定する。変位センサ21A、21B、21Cとして、非接触型の変位センサ、例えばレーザ変位センサを用いることができる。
First, a method of obtaining the local curvature of the surface of the object to be measured will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a sensing unit 20 having three displacement sensors 21A, 21B, and 21C and a surface 50 to be measured. An xyz orthogonal coordinate system is defined in which the x-axis direction corresponds to the direction in which the curvature should be measured, and the y-axis direction corresponds to the height direction of the surface of the object to be measured. The displacement sensors 21A, 21B, and 21C measure the amount of displacement of the object in the y-axis direction. Non-contact displacement sensors such as laser displacement sensors can be used as the displacement sensors 21A, 21B, and 21C.

3個の変位センサ21A、21B、21Cがx軸方向にピッチpで並んでいる。変位センサ21Bが、他の2つの変位センサ21Aと21Cとの中央に配置されている。3個の変位センサ21A、21B、21Cのゼロ点校正は完了しており、3個の変位センサ21A、21B、21Cのゼロ点A、B、Cは1本の直線上にピッチpで並んでいる。図1では、ゼロ点A、B、Cを、それぞれ変位センサ21A、21B、21Cの下端に設定しているが、ゼロ点A、B、Cを他の位置に設定してもよい。例えば、ゼロ点校正時の校正基準面の位置にゼロ点を設定してもよい。 Three displacement sensors 21A, 21B, and 21C are arranged at a pitch p in the x-axis direction. Displacement sensor 21B is positioned centrally between the other two displacement sensors 21A and 21C. The zero point calibration of the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C has been completed, and the zero points A 0 , B 0 , and C 0 of the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C are aligned on a single straight line at pitch p lined up with In FIG. 1, the zero points A 0 , B 0 , and C 0 are set at the lower ends of the displacement sensors 21A, 21B, and 21C, respectively, but the zero points A 0 , B 0 , and C 0 are set at other positions. may For example, the zero point may be set at the position of the calibration reference plane during zero point calibration.

変位センサ21A、21B、21Cは、それぞれゼロ点A、B、Cから、計測対象表面50上の被測定点A、B、Cまでの距離(変位量)を測定する。ゼロ点Aと被測定点Aとを結ぶ線分はy軸に平行である。同様に、ゼロ点Bと被測定点Bとを結ぶ線分、及びゼロ点Cと被測定点Cとを結ぶ線分もy軸に平行である。 Displacement sensors 21A, 21B, and 21C measure the distances (displacements) from zero points A 0 , B 0 , and C 0 to measurement points A, B, and C on the surface 50 to be measured, respectively. A line segment connecting the zero point A0 and the measured point A is parallel to the y-axis. Similarly, the line segment connecting the zero point B0 and the measured point B and the line segment connecting the zero point C0 and the measured point C are also parallel to the y-axis.

変位センサ21A、21B、21Cによる変位量の測定値を、それぞれa、b、cと表記する。線分ACから被測定点Bまでの距離(以下、曲率ギャップという。)をgと表記する。線分ACと線分BBとの交点をギャップ原点Oということとする。曲率ギャップgは線分OBの長さに等しく、以下の式で表される。

Figure 0007296334000001
The displacement values measured by the displacement sensors 21A, 21B, and 21C are denoted by a, b, and c, respectively. The distance from line segment AC to measured point B (hereinafter referred to as curvature gap) is denoted by g. A gap origin O is defined as the intersection of the line segment AC and the line segment B 0 B. FIG. The curvature gap g is equal to the length of line segment OB and is expressed by the following equation.
Figure 0007296334000001

被測定点Bにおける計測対象表面50の形状の2階微分は、以下の式で表される。

Figure 0007296334000002

式(2)を変形する際に、式(1)を利用している。 The second-order differential of the shape of the surface 50 to be measured at the point B to be measured is represented by the following equation.
Figure 0007296334000002

Equation (1) is used when transforming Equation (2).

次に、図2を参照して三点法について説明する。
図2は、三点法を説明するための計測対象表面50とセンシングユニット20との相対的な位置関係を示す図である。センシングユニット20を計測対象表面50に対向させてx軸方向にある刻み幅(以下、積分ピッチという。)で移動させながら、被測定点A、B、Cのy軸方向の変位を測定する。各位置で取得された測定値から、式(1)を用いて曲率ギャップgを求める。曲率ギャップgが求まると、式(2)を用いて被測定点Bにおける計測対象表面50の2階微分(曲率)を求める。被測定点Bごとの2階微分値を積分ピッチで2階積分することにより、被測定点Bのy軸方向の変位、すなわち計測対象表面50の形状を求める。
Next, the three-point method will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram showing the relative positional relationship between the measurement target surface 50 and the sensing unit 20 for explaining the three-point method. While the sensing unit 20 is opposed to the surface 50 to be measured and is moved by an interval (hereinafter referred to as integration pitch) in the x-axis direction, displacements in the y-axis direction of the points A, B, and C to be measured are measured. From the measured values obtained at each position, the curvature gap g is determined using equation (1). When the curvature gap g is determined, the second derivative (curvature) of the surface 50 to be measured at the point B to be measured is determined using Equation (2). By performing second-order integration of the second-order differential value for each measured point B at the integration pitch, the displacement of the measured point B in the y-axis direction, that is, the shape of the measurement target surface 50 is obtained.

次に、図3A及び図3Bを参照してセンシングユニット20のゼロ点校正の方法について説明する。 Next, a method for zero point calibration of the sensing unit 20 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.

図3Aは、センシングユニット20のゼロ点校正を行うときの3個の変位センサ21A、21B、21C、及び校正基準器60の位置関係を示す図である。3個の変位センサ21A、21B、21Bが、校正基準器60の校正基準面61に対向している。校正基準面61は、y軸に対して垂直に配置される。ゼロ点校正前の状態では、変位センサ21A、21B、21Cのゼロ点A、B、Cは、1本の直線上に配置されていない。例えば、ゼロ点Bが線分Aからy軸方向にgだけずれている。 FIG. 3A is a diagram showing the positional relationship between the three displacement sensors 21A, 21B, 21C and the calibration standard 60 when zero point calibration of the sensing unit 20 is performed. The three displacement sensors 21A, 21B, 21B face the calibration reference plane 61 of the calibration reference device 60. As shown in FIG. A calibration reference plane 61 is arranged perpendicular to the y-axis. Before zero point calibration, the zero points A 0 , B 0 , and C 0 of the displacement sensors 21A, 21B, and 21C are not arranged on one straight line. For example, the zero point B 0 is shifted from the line segment A 0 C 0 by g 0 in the y-axis direction.

この状態で、ゼロ点A、B、Cのそれぞれから校正基準面61上の被測定点A、B、Cまでの変位量a、b、cを測定する。ゼロ点Bのずれ量gは、以下の式で求めることができる。

Figure 0007296334000003
In this state, the displacement amounts a, b, and c from the zero points A 0 , B 0 , and C 0 to the measurement points A, B, and C on the calibration reference plane 61 are measured. The shift amount g0 of the zero point B0 can be obtained by the following formula.
Figure 0007296334000003

ゼロ点校正を行う際に、種々の要因で校正基準面61がy軸に対して垂直な姿勢から傾斜する場合がある。 When performing zero point calibration, the calibration reference plane 61 may be tilted from a vertical posture with respect to the y-axis due to various factors.

図3Bは、校正基準面61がz軸回りに傾斜した状態における3個の変位センサ21A、21B、21C、及び校正基準器60の位置関係を示す図である。校正基準面61が傾斜した状態で測定された変位量a、b、cを用いて、式(3)により計算したずれ量gは、校正基準面61が傾斜していない状態で計算したずれ量gと同一である。このため、校正基準面61が傾斜した状態でも、正確なゼロ点校正を行うことができる。 FIG. 3B is a diagram showing the positional relationship between the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C and the calibration reference device 60 when the calibration reference plane 61 is tilted about the z-axis. Using the displacement amounts a, b, and c measured when the calibration reference plane 61 is tilted, the deviation amount g0 calculated by Equation (3) is the deviation calculated when the calibration reference plane 61 is not tilted. Identical to the quantity g0 . Therefore, even when the calibration reference plane 61 is tilted, accurate zero point calibration can be performed.

ところが、3個の変位センサ21A、21B、21Cが等ピッチの状態からずれている場合、正確にゼロ点校正を行っても真直度の計測結果の精度が低下することが判明した。次に、図4A、図4Bを参照して、3個の変位センサ21A、21B、21Cが等ピッチの状態からずれている場合の真直度の計測について説明する。 However, it was found that when the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C are deviated from the equal pitch state, the accuracy of the straightness measurement result is lowered even if the zero point calibration is performed accurately. Next, straightness measurement when the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C are deviated from the equal pitch state will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.

図4Aは、センシングユニット20のゼロ点校正が完了した状態の3個の変位センサ21A、21B、21C、及び校正基準器60の位置関係を示す図である。中央の変位センサ21Bが、一方の変位センサ21Aの側にずれている。このずれ量をΔxと表記する。ゼロ点校正が完了しているため、ゼロ点Bは、線分A上に位置する。このとき、中央の変位センサ21Bのゼロ点Bも、線分Aの中点からゼロ点Aに近づく向きにΔxだけずれ、被測定点Bも、線分ACの中点であるギャップ原点Oからx軸方向に、被測定点Aに近づく向きにΔxだけずれる。 FIG. 4A is a diagram showing the positional relationship between the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C and the calibration standard 60 after the zero point calibration of the sensing unit 20 is completed. The central displacement sensor 21B is shifted toward the one displacement sensor 21A. This deviation amount is expressed as Δx. Since the zero point calibration is completed, the zero point B0 is located on the line segment A0C0 . At this time, the zero point B0 of the central displacement sensor 21B also deviates from the midpoint of the line segment A0C0 by Δx toward the zero point A0 , and the measured point B is also the midpoint of the line segment AC. It deviates from a given gap origin O by Δx in the x-axis direction toward the point A to be measured.

図4Bは、図4Aに示した状態から校正基準面61がz軸回りに傾斜した状態における3個の変位センサ21A、21B、21C、及び校正基準器60の位置関係を示す図である。y軸に垂直な平面に対する校正基準面61の傾斜角をΔθと表記する。 FIG. 4B is a diagram showing the positional relationship between the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C and the calibration standard 60 when the calibration reference plane 61 is tilted about the z-axis from the state shown in FIG. 4A. The inclination angle of the calibration reference plane 61 with respect to the plane perpendicular to the y-axis is expressed as Δθ.

変位センサ21Bの位置ずれが生じていない場合には、変位センサ21Bにより線分ABの中点(ギャップ原点O)の高さ方向の変位量が測定されるが、実際には、ギャップ原点Oからx軸方向にΔxだけずれた被測定点Bの高さ方向の変位量が測定される。ギャップ原点Oに対する被測定点Bの高さの差をゼロ点偏差Δhということとする。 When the displacement sensor 21B is not displaced, the displacement sensor 21B measures the amount of displacement in the height direction of the midpoint of the line segment AB (gap origin O). The amount of displacement in the height direction of the point to be measured B shifted by Δx in the x-axis direction is measured. The height difference of the point B to be measured with respect to the gap origin O is called zero point deviation Δh.

ゼロ点偏差Δhは、曲率ギャップg(図1)として検出されてしまう。このため、式(2)を用いて曲率を計算すると、曲率は2×Δh/pとなる。このように、曲率ゼロの校正基準面61を計測しているにも関わらず、曲率が有限の値になってしまう。これは、3個の変位センサ21A、21B、21Cが等ピッチで並んでいないことに起因する。 The zero point deviation Δh will be detected as the curvature gap g (FIG. 1). Therefore, when calculating the curvature using equation (2), the curvature is 2×Δh/p 2 . Thus, although the calibration reference plane 61 with zero curvature is measured, the curvature becomes a finite value. This is because the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C are not arranged at equal pitches.

次に、図5を参照して、ずれ量Δxを求める方法について説明する。
傾斜角Δθが十分小さい場合に、変位量の差Δhは、以下の式で近似される。

Figure 0007296334000004

ずれ量Δxは、傾斜角Δθを横軸とし、ゼロ点偏差Δhを縦軸としたグラフの傾きに相当することがわかる。ゼロ点偏差Δhは、3個の変位センサ21A、21B、21Cの測定値から、以下の式で求めることができる。
Figure 0007296334000005

すなわち、ゼロ点偏差Δhは、両端の変位センサ21A、21Cの測定値a、cの平均値と中央の変位センサ21Bの測定値bとの差である。傾斜角Δθを変化させ、傾斜角Δθごとにゼロ点偏差Δhを、式(5)を用いて計算する。計算によって得られた傾斜角Δθとゼロ点偏差Δhと値に基づいて散布図を作成する。 Next, with reference to FIG. 5, a method for obtaining the amount of deviation Δx will be described.
When the tilt angle Δθ is sufficiently small, the displacement amount difference Δh is approximated by the following equation.
Figure 0007296334000004

It can be seen that the deviation amount Δx corresponds to the inclination of the graph in which the horizontal axis is the inclination angle Δθ and the vertical axis is the zero point deviation Δh. The zero point deviation Δh can be obtained from the measured values of the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C using the following formula.
Figure 0007296334000005

That is, the zero point deviation Δh is the difference between the average value of the measured values a and c of the displacement sensors 21A and 21C at both ends and the measured value b of the central displacement sensor 21B. The tilt angle Δθ is changed, and the zero point deviation Δh is calculated for each tilt angle Δθ using equation (5). A scatter diagram is created based on the values of the tilt angle Δθ and the zero point deviation Δh obtained by the calculation.

図5は、傾斜角Δθとゼロ点偏差Δhとの関係の一例を示す散布図である。横軸は傾斜角Δθを単位「mrad」で表し、縦軸はゼロ点偏差Δhを単位「nm」で表す。この散布図の近似直線の傾き、すなわち傾斜角Δθの変化量に対するゼロ点偏差Δhの変化量の比が、ずれ量Δxに相当する。 FIG. 5 is a scatter diagram showing an example of the relationship between the tilt angle Δθ and the zero point deviation Δh. The horizontal axis represents the tilt angle Δθ in units of “mrad”, and the vertical axis represents the zero point deviation Δh in units of “nm”. The slope of the approximate straight line in this scatter diagram, that is, the ratio of the amount of change in the zero point deviation Δh to the amount of change in the inclination angle Δθ, corresponds to the amount of deviation Δx.

次に、図6A~図7を参照して、実施例による真直度計測システムを搭載した研削装置について説明する。 Next, a grinding apparatus equipped with a straightness measuring system according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 6A to 7. FIG.

図6Aは、実施例による真直度計測システムを搭載した研削装置の斜視図である。この研削装置は、可動テーブル40、テーブル案内機構41、砥石ヘッド45、砥石46、案内レール48、処理装置30、入出力装置31、センシングユニット20、及び校正基準器60を含む。可動テーブル40はテーブル案内機構41によって水平面内の一方向に往復移動する。可動テーブル40の上に被研削物が支持される。この被研削物が、実施例による真直度計測システムによって真直度を計測される計測対象物に相当する。 FIG. 6A is a perspective view of a grinding machine equipped with a straightness measurement system according to an embodiment. This grinding apparatus includes a movable table 40 , a table guide mechanism 41 , a grindstone head 45 , a grindstone 46 , a guide rail 48 , a processing device 30 , an input/output device 31 , a sensing unit 20 and a calibration standard 60 . The movable table 40 is reciprocated in one direction in the horizontal plane by a table guide mechanism 41 . A work to be ground is supported on the movable table 40 . This object to be ground corresponds to the measurement object whose straightness is measured by the straightness measurement system according to the embodiment.

砥石ヘッド45が案内レール48によって可動テーブル40の上方に、昇降可能に支持されている。砥石ヘッド45は、水平面内で可動テーブル40の送り方向と直交する方向に移動可能である。可動テーブル40の送り方向をx軸方向とし、砥石ヘッド45の移動方向をz軸方向とし、鉛直上向きをy軸の正の向きとするxyz直交座標系を定義する。 A grindstone head 45 is supported above the movable table 40 by a guide rail 48 so as to be able to move up and down. The grindstone head 45 is movable in a horizontal plane in a direction perpendicular to the feed direction of the movable table 40 . An xyz orthogonal coordinate system is defined in which the feeding direction of the movable table 40 is the x-axis direction, the moving direction of the grindstone head 45 is the z-axis direction, and the vertically upward direction is the positive direction of the y-axis.

砥石ヘッド45の下端部に砥石46が取り付けられている。砥石46は円柱状の形状を有し、その中心軸がz軸方向と平行である。砥石46が、可動テーブル40に支持された被研削物に接触する程度まで砥石ヘッド45を下降させ、砥石46を回転させながら可動テーブル40をx軸方向に送ることにより、被研削物の研削が行われる。砥石ヘッド45をz軸方向に移動させて同様の処理を繰り返すことにより、被研削物の上面の全域を研削することができる。 A grindstone 46 is attached to the lower end of the grindstone head 45 . The grindstone 46 has a columnar shape and its central axis is parallel to the z-axis direction. The grindstone head 45 is lowered to such an extent that the grindstone 46 contacts the object to be ground supported by the movable table 40, and the movable table 40 is fed in the x-axis direction while rotating the grindstone 46, thereby grinding the object to be ground. done. By moving the grindstone head 45 in the z-axis direction and repeating the same processing, the entire upper surface of the object to be ground can be ground.

処理装置30が、可動テーブル40のx軸方向への送り、砥石ヘッド45のz軸方向への移動及びy軸方向への昇降、砥石46の回転の制御を行う。入出力装置31から処理装置30に各種コマンドが入力され、処理装置30による処理結果等が入出力装置31に出力される。入出力装置31は、例えばディスプレイ、ポインティングデバイス、キーボード等を含む。 The processing device 30 controls the feeding of the movable table 40 in the x-axis direction, the movement of the grinding wheel head 45 in the z-axis direction and the vertical movement in the y-axis direction, and the rotation of the grinding wheel 46 . Various commands are input from the input/output device 31 to the processing device 30 , and processing results and the like by the processing device 30 are output to the input/output device 31 . The input/output device 31 includes, for example, a display, pointing device, keyboard, and the like.

砥石ヘッド45の側面にセンシングユニット20が着脱可能に取り付けられる。研削時には、センシングユニット20は砥石ヘッド45から取り外される。被研削物の上面の真直度を計測するとき、及びセンシングユニット20のゼロ点校正を行うときに、センシングユニット20を砥石ヘッド45に取り付ける。センシングユニット20は、例えば磁石の吸引力、ネジ止め等によって砥石ヘッド45に取り付けられる。センシングユニット20のゼロ点校正時に、校正基準器60を可動テーブル40の上に載せ、センシングユニット20に対向する位置まで移動させる。 A sensing unit 20 is detachably attached to the side surface of the grindstone head 45 . During grinding, the sensing unit 20 is removed from the grindstone head 45 . The sensing unit 20 is attached to the grindstone head 45 when measuring the straightness of the upper surface of the object to be ground and when performing the zero point calibration of the sensing unit 20 . The sensing unit 20 is attached to the grindstone head 45 by, for example, the attractive force of a magnet, screwing, or the like. During zero point calibration of the sensing unit 20 , the calibration standard 60 is placed on the movable table 40 and moved to a position facing the sensing unit 20 .

図6Bは、砥石ヘッド45にセンシングユニット20を取り付けた状態におけるセンシングユニット20の側面図である。センシングユニット20は、図1~図4Bを参照して説明したように、3個の変位センサ21A、21B、21Cを含む。 6B is a side view of the sensing unit 20 with the sensing unit 20 attached to the grindstone head 45. FIG. The sensing unit 20 includes three displacement sensors 21A, 21B, 21C as described with reference to FIGS. 1-4B.

図7は、センシングユニット20に校正基準器60を対向させた状態のセンシングユニット20、校正基準器60、及び傾斜機構65の概略図である。可動テーブル40の上に傾斜機構65が載せられ、その上に校正基準器60が保持されている。校正基準器60の上面が校正基準面61として利用される。傾斜機構65として、例えばゴニオメータステージが用いられる。傾斜機構65は、その上に保持された校正基準器60を、x軸方向に傾斜させることができる。傾斜角の測定値が処理装置30に入力される。3個の変位センサ21A、21B、21Cによる変位量の測定値が処理装置30に入力される。 FIG. 7 is a schematic diagram of the sensing unit 20 , the calibration standard 60 , and the tilting mechanism 65 with the calibration standard 60 facing the sensing unit 20 . A tilting mechanism 65 is placed on the movable table 40, and the calibration standard 60 is held thereon. The upper surface of calibration standard 60 is used as calibration reference plane 61 . A goniometer stage, for example, is used as the tilt mechanism 65 . The tilt mechanism 65 can tilt the calibration standard 60 held thereon in the x-axis direction. The tilt angle measurements are input to the processor 30 . Measured values of the amount of displacement by the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C are input to the processing device 30. FIG.

次に、図8を参照して、実施例による変位センサ校正方法について説明する。
図8は、実施例による変位センサ校正方法の手順を示すフローチャートである。以下の説明において、必要に応じて図7を参照する。
Next, a displacement sensor calibration method according to an embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a flow chart showing the procedure of the displacement sensor calibration method according to the embodiment. FIG. 7 will be referred to as necessary in the following description.

まず、可動テーブル40に傾斜機構65を載せ、その上に校正基準器60を保持させる。砥石ヘッド45(図6A)にセンシングユニット20を取り付ける。センシングユニット20に校正基準面61を対向させた状態で、処理装置30(図7)が3個の変位センサ21A、21B、21Cによる変位量の測定値を読み込み、センシングユニット20のゼロ点校正を行う(ステップS1)。ゼロ点校正は、式(3)を用いて行う。 First, the tilting mechanism 65 is placed on the movable table 40, and the calibration standard 60 is held thereon. The sensing unit 20 is attached to the grindstone head 45 (FIG. 6A). With the calibration reference plane 61 facing the sensing unit 20, the processing device 30 (FIG. 7) reads the measured values of the displacement amounts from the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C, and performs zero point calibration of the sensing unit 20. (step S1). Zero point calibration is performed using equation (3).

ゼロ点校正を行った後、センシングユニット20に対して校正基準面61をx軸方向に傾斜させ、処理装置30が、傾斜角Δθごとに3個の変位センサ21A、21B、21Cから変位量の測定値を取得する(ステップS2)。 After performing the zero point calibration, the calibration reference plane 61 is tilted in the x-axis direction with respect to the sensing unit 20, and the processing device 30 detects displacement amounts from the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C for each tilt angle Δθ. A measurement value is obtained (step S2).

処理装置30は、傾斜角Δθと、変位量の測定値との関係に基づいて、ずれ量Δx(図4A、図4B)を算出する。具体的には、図5に示した散布図の傾きから、ずれ量Δxを算出する。 The processing device 30 calculates the displacement amount Δx (FIGS. 4A and 4B) based on the relationship between the tilt angle Δθ and the measured value of the displacement amount. Specifically, the deviation amount Δx is calculated from the slope of the scatter diagram shown in FIG.

算出されたずれ量Δxが許容範囲内である場合には、変位センサの校正を終了する(ステップS4)。算出されたずれ量Δxが許容範囲を越えている場合には、算出されたずれ量が小さくなる方向に変位センサ21Bの位置を微調整する(ステップS5)。その後、ステップS1からステップS3までの手順を繰り返す。 If the calculated deviation amount Δx is within the allowable range, calibration of the displacement sensor ends (step S4). When the calculated deviation amount Δx exceeds the allowable range, the position of the displacement sensor 21B is finely adjusted in the direction in which the calculated deviation amount becomes smaller (step S5). After that, the procedure from step S1 to step S3 is repeated.

次に、上記実施例の優れた効果について説明する。
上記実施例によると、変位センサ21Bのx軸方向へのずれ量Δx(図4A、図4B)を、許容範囲に収まるまで小さくすることができる。その結果、真直度の計測を高精度に行うことが可能になる。
Next, the excellent effects of the above embodiment will be described.
According to the above-described embodiment, the displacement amount Δx (FIGS. 4A and 4B) of the displacement sensor 21B in the x-axis direction can be reduced until it falls within the allowable range. As a result, it is possible to measure the straightness with high accuracy.

例えば、ずれ量Δxが20μm、傾斜角Δθが1mradの場合、式(4)からゼロ点偏差Δhが20nmになる。この偏差は、真直度の計測では無視できない大きさである。本実施例を適用することにより、ずれ量Δxを許容範囲内に収めることができるため、ゼロ点偏差Δhを許容上限値以下まで小さくすることが可能になる。 For example, when the deviation amount Δx is 20 μm and the tilt angle Δθ is 1 mrad, the zero point deviation Δh is 20 nm from the equation (4). This deviation is of a size that cannot be ignored in straightness measurement. By applying this embodiment, the deviation amount Δx can be kept within the allowable range, so that the zero point deviation Δh can be reduced to the allowable upper limit value or less.

次に、図9を参照して上記実施例の変形例について説明する。
図9は、本変形例において、センシングユニット20のゼロ点校正が完了した状態の3個の変位センサ21A、21B、21C、及び校正基準器60の位置関係を示す図である。図4A、図4Bでは、変位センサ21Bの位置がx軸方向にずれている場合を示したが、図9に示すように、変位センサ21Bの姿勢が正規の姿勢からずれているために、被測定点Bがギャップ原点Oからずれる場合もある。この場合にも、上記実施例と同様の方法で、ギャップ原点Oから被測定点Bまでのずれ量Δxを求めることができる。
Next, a modification of the above embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a diagram showing the positional relationship between the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C and the calibration standard 60 after the zero point calibration of the sensing unit 20 is completed. 4A and 4B show the case where the position of the displacement sensor 21B is shifted in the x-axis direction. The measurement point B may deviate from the gap origin O in some cases. Also in this case, the deviation .DELTA.x from the gap origin O to the point B to be measured can be obtained in the same manner as in the above embodiment.

なお、実際には、変位センサ21Bの位置がx軸方向にずれているのか、変位センサ21Bの姿勢が正規の姿勢からずれているのかを切り分けることは困難である。いずれの場合でも、ギャップ原点Oからの被測定点Bのずれ量Δxを求め、このずれ量Δxが許容範囲内に収まるように、変位センサ21Bの位置または姿勢を微調整すればよい。 In practice, it is difficult to determine whether the position of the displacement sensor 21B is displaced in the x-axis direction or whether the orientation of the displacement sensor 21B is displaced from the normal orientation. In either case, the displacement Δx of the point B to be measured from the gap origin O is obtained, and the position or orientation of the displacement sensor 21B is finely adjusted so that the displacement Δx falls within the allowable range.

上記実施例及び変形例では、中央の変位センサ21Bの位置及び姿勢を微調整したが、両端の変位センサ21A及び21Cの少なくとも一方の位置または姿勢を微調整してもよい。すなわち、図4A、図4Bにおいて、被測定点A及びCの一方をx軸方向に移動させることにより、被測定点Bが線分ACの中点に位置するように微調整を行ってもよい。このように、3個の変位センサ21A、21B、21Cの少なくとも1つの位置または姿勢を微調整することにより、3個の変位センサ21A、21B、21Cの相対位置関係を調整すればよい。 Although the position and orientation of the central displacement sensor 21B are finely adjusted in the above-described embodiment and modification, the position or orientation of at least one of the displacement sensors 21A and 21C at both ends may be finely adjusted. That is, in FIGS. 4A and 4B, by moving one of the points A and C to be measured in the x-axis direction, fine adjustment may be made so that the point B to be measured is positioned at the midpoint of the line segment AC. . Thus, by finely adjusting the position or orientation of at least one of the three displacement sensors 21A, 21B, 21C, the relative positional relationship of the three displacement sensors 21A, 21B, 21C can be adjusted.

3個の変位センサ21A、21B、21Cの被測定点A、B、Cが、x軸方向にピッチpで配列している状態を、規定相対位置関係と定義する。このとき、処理装置30は、3個の変位センサ21A、21B、21Cの被測定点A、B、Cのx軸方向に関する相対位置関係と、規定相対位置関係とのずれ量を計測しているといえる。 A prescribed relative positional relationship is defined as a state in which measured points A, B, and C of the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C are arranged at a pitch p in the x-axis direction. At this time, the processing device 30 measures the amount of deviation between the relative positional relationship of the three displacement sensors 21A, 21B, and 21C at the points A, B, and C to be measured in the x-axis direction and the prescribed relative positional relationship. It can be said.

次に、図10及び図11を参照して、他の実施例による真直度計測方法について説明する。以下、図1~図9に示した実施例及び変形例と共通の構成については説明を省略する。 Next, a straightness measuring method according to another embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. Hereinafter, descriptions of configurations common to the embodiment and modifications shown in FIGS. 1 to 9 will be omitted.

図10は、本実施例による真直度計測方法の手順を示すフローチャートである。ステップS1からステップS3までの手順は、図8に示したステップS1からステップS3までの手順と同一である。ステップS1からステップS3までの手順により、ずれ量Δx(図4A、図4B)が求まる。 FIG. 10 is a flow chart showing the procedure of the straightness measuring method according to this embodiment. The procedure from step S1 to step S3 is the same as the procedure from step S1 to step S3 shown in FIG. A shift amount Δx (FIGS. 4A and 4B) is obtained by the procedure from step S1 to step S3.

ずれ量Δxが求まると、三点法による曲率の算出時に、ずれ量Δxを加味して曲率を算出する(ステップS6)。その後、算出された曲率の値に基づいて、真直度を求める(ステップS7)。 When the displacement amount Δx is obtained, the curvature is calculated by taking the displacement amount Δx into consideration when calculating the curvature by the three-point method (step S6). After that, the straightness is obtained based on the calculated curvature value (step S7).

次に、図11を参照して、ずれ量Δxを加味して曲率を求める方法について説明する。
図11は、本実施例で用いる3個の変位センサ21A、21B、21Cを備えたセンシングユニット20と、計測対象表面50とを示す模式図である。中央の変位センサ21Bが、x軸方向にずれ量Δxだけずれている。線分ACと、線分BBとの交点が現実のギャップ原点O’となる。現実のギャップ原点O’は、線分ACの中点に位置する本来のギャップ原点Oから線分ACに沿ってずれている。現実のギャップ原点O’は、図4Bに示した校正基準面61上の被測定点Bの位置に一致する。
Next, with reference to FIG. 11, a method of determining the curvature with the amount of deviation .DELTA.x taken into consideration will be described.
FIG. 11 is a schematic diagram showing a sensing unit 20 including three displacement sensors 21A, 21B, and 21C used in this embodiment, and a surface 50 to be measured. The central displacement sensor 21B is displaced by a displacement amount Δx in the x-axis direction. The intersection of the line segment AC and the line segment B 0 B is the actual gap origin O'. The actual gap origin O' is shifted along the line segment AC from the original gap origin O located at the midpoint of the line segment AC. The actual gap origin O' coincides with the position of the measured point B on the calibration reference plane 61 shown in FIG. 4B.

線分BO’の長さb’は、内分点の公式により、以下の式で算出される。

Figure 0007296334000006
The length b' of the line segment B 0 O' is calculated by the following formula according to the formula of internal division points.
Figure 0007296334000006

式(6)を変形して、以下の式が得られる。

Figure 0007296334000007

曲率ギャップgは、以下の式で算出される。
Figure 0007296334000008

本実施例では、式(1)に代えて式(8)を用いて曲率ギャップgを計算する。この曲率ギャップgに基づいて、式(2)を用いて曲率を計算することができる。式(8)では、式(1)に対して右辺の第3項が新たに追加されている。この右辺の第3項が、変位センサ21Bのずれに起因する補正項に相当する。 By transforming equation (6), the following equation is obtained.
Figure 0007296334000007

The curvature gap g is calculated by the following formula.
Figure 0007296334000008

In this embodiment, the curvature gap g is calculated using equation (8) instead of equation (1). Based on this curvature gap g, the curvature can be calculated using equation (2). In Equation (8), the third term on the right side is newly added to Equation (1). The third term on the right side corresponds to the correction term due to the displacement of the displacement sensor 21B.

次に、本実施例の優れた効果について説明する。
本実施例では、変位センサ21Bの位置または姿勢のずれに基づいて曲率ギャップgの計算値を補正している。これにより、変位センサ21Bの位置または姿勢のずれに起因する曲率の計算精度の低下を抑制することができる。その結果、より高精度に真直度を求めることができる。
Next, the excellent effects of this embodiment will be described.
In this embodiment, the calculated value of the curvature gap g is corrected based on the displacement of the position or posture of the displacement sensor 21B. As a result, it is possible to suppress a decrease in the calculation accuracy of the curvature due to the displacement of the position or posture of the displacement sensor 21B. As a result, the straightness can be obtained with higher accuracy.

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 It goes without saying that each of the above-described embodiments is an example, and partial substitutions or combinations of configurations shown in different embodiments are possible. Similar actions and effects due to similar configurations of multiple embodiments will not be sequentially referred to for each embodiment. Furthermore, the invention is not limited to the embodiments described above. For example, it will be obvious to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations, etc. are possible.

20 センシングユニット
21A、21B、21C 変位センサ
30 処理装置
31 入出力装置
40 可動テーブル
41 テーブル案内機構
45 砥石ヘッド
46 砥石
48 案内レール
50 計測対象表面
60 校正基準器
61 校正基準面
65 傾斜機構
A、B、C 被測定点
、B、C ゼロ点
g 曲率ギャップ
O 本来のギャップ原点
O’ 実際のギャップ原点
20 sensing units 21A, 21B, 21C displacement sensor 30 processing device 31 input/output device 40 movable table 41 table guide mechanism 45 grindstone head 46 grindstone 48 guide rail 50 surface to be measured 60 calibration standard 61 calibration reference surface 65 tilt mechanism A, B , C measured points A 0 , B 0 , C 0 zero point g curvature gap O original gap origin O′ actual gap origin

Claims (7)

3個の変位センサを含むセンシングユニットと、
校正基準面を有する校正基準器と
を備え、
前記3個の変位センサに前記校正基準面を対向させたとき、前記3個の変位センサの被測定点が前記校正基準面の表面上に第1方向に並んで配置され、前記3個の変位センサは前記校正基準面の高さ方向の変位を測定し、
さらに、
前記3個の変位センサに前記校正基準面を対向させたとき、前記校正基準面と前記センシングユニットとの一方を他方に対して前記第1方向に傾斜させる傾斜機構と、
前記センシングユニットに対する前記校正基準面の傾斜角が異なる複数の状態で、前記3個の変位センサの測定値を取得し、前記傾斜角と、前記3個の変位センサの前記傾斜角ごとの測定値とに基づいて、前記3個の変位センサの被測定点の前記第1方向に関する相対位置関係と、規定相対位置関係とのずれ量を計測する処理装置と
を有する真直度計測システム。
a sensing unit including three displacement sensors;
a calibration reference device having a calibration reference surface;
When the calibration reference plane is opposed to the three displacement sensors, points to be measured of the three displacement sensors are arranged side by side in the first direction on the surface of the calibration reference plane, and the three displacement sensors the sensor measures displacement in the height direction of the calibration reference plane;
moreover,
a tilting mechanism that tilts one of the calibration reference plane and the sensing unit in the first direction with respect to the other when the calibration reference plane is opposed to the three displacement sensors;
Measured values of the three displacement sensors are acquired in a plurality of states in which the calibration reference plane has different tilt angles with respect to the sensing unit, and the tilt angles and the measured values of the three displacement sensors for each of the tilt angles are obtained. and a processor for measuring the relative positional relationship of the points to be measured of the three displacement sensors with respect to the first direction and the amount of deviation from the specified relative positional relationship.
前記3個の変位センサの被測定点の規定相対位置関係は、前記第1方向に関して前記3個の変位センサの被測定点が等ピッチで並んでいる状態である請求項1に記載の真直度計測システム。 2. The straightness according to claim 1, wherein the specified relative positional relationship of the points to be measured of the three displacement sensors is a state in which the points to be measured of the three displacement sensors are arranged at equal pitches in the first direction. measurement system. 前記処理装置は、
前記傾斜角ごとに、両端の変位センサの測定値の平均値と中央の変位センサの測定値と差であるゼロ点偏差を求め、前記傾斜角の変化量に対するゼロ点偏差の変化量の比に基づいて、前記ずれ量を求める請求項1または2に記載の真直度計測システム。
The processing device is
For each tilt angle, the zero-point deviation, which is the difference between the average value of the measured values of the displacement sensors at both ends and the measured value of the central displacement sensor, is obtained, and the ratio of the change amount of the zero-point deviation to the change amount of the tilt angle is 3. The straightness measuring system according to claim 1 or 2, wherein the amount of deviation is determined based on.
前記処理装置は、前記センシングユニットを用いて三点法により対象物の表面の真直度を計測する際に、前記ずれ量を加味して真直度を求める請求項1乃至3のいずれか1項に記載の真直度計測システム。 4. The processing device according to any one of claims 1 to 3, wherein when the straightness of the surface of the object is measured by the three-point method using the sensing unit, the straightness is obtained by adding the amount of deviation. Straightness measurement system as described. 校正基準面の表面上で第1方向に並んで配置された被測定点の高さ方向の変位を測定する3個の変位センサを含むセンシングユニットで、前記校正基準面の高さ方向の変位量を測定する手順を、前記センシングユニットに対する前記校正基準面の前記第1方向に関する傾斜角を異ならせて、前記傾斜角ごとに実行し、
前記傾斜角と、前記3個の変位センサの前記傾斜角ごとの測定値とに基づいて、前記3個の変位センサの被測定点の前記第1方向に関する相対位置関係と、規定相対位置関係とのずれ量を求める変位センサ校正方法。
A sensing unit including three displacement sensors for measuring displacement in the height direction of points to be measured arranged side by side in a first direction on the surface of the calibration reference plane, wherein the amount of displacement in the height direction of the calibration reference plane is changed for each tilt angle of the calibration reference plane with respect to the first direction with respect to the sensing unit, and
Based on the tilt angles and the measured values of the three displacement sensors for each of the tilt angles, a relative positional relationship of the points to be measured of the three displacement sensors with respect to the first direction and a specified relative positional relationship. Displacement sensor calibration method for determining the amount of deviation.
さらに、前記ずれ量に基づいて、前記3個の変位センサの被測定点が前記第1方向に等ピッチで並ぶように、前記3個の変位センサの少なくとも1つの位置または姿勢を修正する請求項5に記載の変位センサ校正方法。 Further, based on the amount of deviation, at least one position or posture of the three displacement sensors is corrected so that points to be measured of the three displacement sensors are arranged at equal pitches in the first direction. 5. The displacement sensor calibration method according to 5. 校正基準面の表面上で第1方向に並んで配置された被測定点の高さ方向の変位を測定する3個の変位センサを含むセンシングユニットで、前記校正基準面の高さ方向の変位量を測定する手順を、前記センシングユニットに対する前記校正基準面の前記第1方向に関する傾斜角を異ならせて、前記傾斜角ごとに実行し、
前記傾斜角と、前記3個の変位センサの前記傾斜角ごとの測定値とに基づいて、前記3個の変位センサの被測定点の前記第1方向に関する相対位置関係と、規定相対位置関係とのずれ量を求め、
前記センシングユニットを用いて三点法により対象物の表面の真直度を計測する際に、前記ずれ量を加味して曲率算出する真直度計測方法。
A sensing unit including three displacement sensors for measuring displacement in the height direction of points to be measured arranged side by side in a first direction on the surface of the calibration reference plane, wherein the amount of displacement in the height direction of the calibration reference plane is changed for each tilt angle of the calibration reference plane with respect to the first direction with respect to the sensing unit, and
Based on the tilt angles and the measured values of the three displacement sensors for each of the tilt angles, a relative positional relationship of the points to be measured of the three displacement sensors with respect to the first direction and a specified relative positional relationship. Find the amount of deviation of
A straightness measuring method for calculating a curvature taking into account the amount of deviation when measuring straightness of a surface of an object by a three-point method using the sensing unit.
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