JPH0579828A - 平面度測定装置 - Google Patents
平面度測定装置Info
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- JPH0579828A JPH0579828A JP3272054A JP27205491A JPH0579828A JP H0579828 A JPH0579828 A JP H0579828A JP 3272054 A JP3272054 A JP 3272054A JP 27205491 A JP27205491 A JP 27205491A JP H0579828 A JPH0579828 A JP H0579828A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 寸法形状上あるいは材質上、表面変形し易い
板状被検体の平面度を測定表面の大小、撓みやソリ等の
大小、表面の光沢・非光沢、あるいは被検体材料の透光
性、非透光性等を問わず、また表面を傷つけることなく
高効率、高精度で測定し得る装置を提供すること。 【構成】 板状被検体１１を着脱可能、かつ垂直に固定
する固定機構１０、被検体の少なくとも一面に対向する
超音波探触子１２、１３、上記固定機構と探触子を収容
する液漕１４、超音波距離計、上記探触子のＸＹ駆動機
構、上記距離計により測定した探触子走査平面−被検体
測定面間距離と探触子走査平面−被検体測定基準平面間
距離の差を上記ＸＹ駆動機構の走査位置情報と同期させ
て被検体測定面の平面度として演算する演算機構、およ
び演算結果表示機構を備えたことを特徴としている。
板状被検体の平面度を測定表面の大小、撓みやソリ等の
大小、表面の光沢・非光沢、あるいは被検体材料の透光
性、非透光性等を問わず、また表面を傷つけることなく
高効率、高精度で測定し得る装置を提供すること。 【構成】 板状被検体１１を着脱可能、かつ垂直に固定
する固定機構１０、被検体の少なくとも一面に対向する
超音波探触子１２、１３、上記固定機構と探触子を収容
する液漕１４、超音波距離計、上記探触子のＸＹ駆動機
構、上記距離計により測定した探触子走査平面−被検体
測定面間距離と探触子走査平面−被検体測定基準平面間
距離の差を上記ＸＹ駆動機構の走査位置情報と同期させ
て被検体測定面の平面度として演算する演算機構、およ
び演算結果表示機構を備えたことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光沢面または非光沢面
を有するガラス、ガラスセラミックス、セラミックスお
よび金属等の無機質材料、各種有機質材料、またはこれ
らの複合材料等からなる板状体の平面度測定装置に関
し、特に寸法形状上あるいは材質上、自重や外圧により
撓み等の表面変形を生じやすい板状体の平面度を高精度
で効率よく測定する装置に関する。
を有するガラス、ガラスセラミックス、セラミックスお
よび金属等の無機質材料、各種有機質材料、またはこれ
らの複合材料等からなる板状体の平面度測定装置に関
し、特に寸法形状上あるいは材質上、自重や外圧により
撓み等の表面変形を生じやすい板状体の平面度を高精度
で効率よく測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、板状体の平面度すなわち平坦度を
測定する手段として、例えば、機械的探針子法、光干渉
法、レーザ反射法等が知られている。しかしながら、上
記探針子法は、被検体表面に探針子を接触させて測定す
る方法であるため、表面を傷つけ易く、また探針子の外
圧により表面変形を生じ易い被検体の場合は、平面度の
測定が困難となる。光干渉法は、基準表面と被検体表面
間の距離の差によって形成される干渉縞を利用して測定
する方法であるため、被検体は研磨光沢面を有する透光
性材料に限られる。従って、透明材料であっても荒摺り
等の中間工程にある被検体の平面度を研磨工程前に予め
測定する必要には応じられない。また一般に平面度は数
ないし数１０μｍ程度以下の大きさのものしか測定でき
ず、大きな撓み、うねり、ソリ等を伴う場合の平面度を
測定することができない。さらに、平面度を干渉縞によ
る間接表現でしか得られず、これを直接的な表現に直す
には面倒なコンピューターによる縞解析作業を要する。
またレーザ反射法は、被検体測定面にレーザ光を照射
し、表面状態の変化に応じた反射光のフレを位置センサ
で検知して平面度を測定する方法であるが、走査面が狭
いため大面積の被検体を測定できず、その上ソリ等が少
なく平面度が比較的良好な被検体しか測定できないとい
う欠点がある。従って、寸法形状上または材質上変形し
易い板状体について、その主要面の一面または必要に応
じ両面の固有の平面度を高効率、高精度で測定する手段
は未だ知られていない。
測定する手段として、例えば、機械的探針子法、光干渉
法、レーザ反射法等が知られている。しかしながら、上
記探針子法は、被検体表面に探針子を接触させて測定す
る方法であるため、表面を傷つけ易く、また探針子の外
圧により表面変形を生じ易い被検体の場合は、平面度の
測定が困難となる。光干渉法は、基準表面と被検体表面
間の距離の差によって形成される干渉縞を利用して測定
する方法であるため、被検体は研磨光沢面を有する透光
性材料に限られる。従って、透明材料であっても荒摺り
等の中間工程にある被検体の平面度を研磨工程前に予め
測定する必要には応じられない。また一般に平面度は数
ないし数１０μｍ程度以下の大きさのものしか測定でき
ず、大きな撓み、うねり、ソリ等を伴う場合の平面度を
測定することができない。さらに、平面度を干渉縞によ
る間接表現でしか得られず、これを直接的な表現に直す
には面倒なコンピューターによる縞解析作業を要する。
またレーザ反射法は、被検体測定面にレーザ光を照射
し、表面状態の変化に応じた反射光のフレを位置センサ
で検知して平面度を測定する方法であるが、走査面が狭
いため大面積の被検体を測定できず、その上ソリ等が少
なく平面度が比較的良好な被検体しか測定できないとい
う欠点がある。従って、寸法形状上または材質上変形し
易い板状体について、その主要面の一面または必要に応
じ両面の固有の平面度を高効率、高精度で測定する手段
は未だ知られていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
平面度測定技術に見られる諸欠点を解消し、板状被検
体、特に、厚みが薄い等の寸法形状上あるいは材質上表
面変形し易い板状被検体の固有の平面度を測定表面の大
小、撓みやソリ等の大小、表面の光沢・非光沢、あるい
は被検体材料の透光性、非透光性等を問わず、また表面
を傷つけることなく、高効率、高精度で測定し得る装置
を提供することを目的とする。
平面度測定技術に見られる諸欠点を解消し、板状被検
体、特に、厚みが薄い等の寸法形状上あるいは材質上表
面変形し易い板状被検体の固有の平面度を測定表面の大
小、撓みやソリ等の大小、表面の光沢・非光沢、あるい
は被検体材料の透光性、非透光性等を問わず、また表面
を傷つけることなく、高効率、高精度で測定し得る装置
を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成する本
発明の平面度測定装置の構成の特徴は、板状被検体を脱
着可能かつ垂直に固定する固定機構、上記被検体の両主
要面の測定されるべき少なくとも１面に対向する超音波
探触子、上記固定機構および超音波探触子を収容する液
漕、上記探触子と上記被検体測定面間の距離を測定する
超音波距離計、上記探触子を上記被検体測定面の周辺部
に設定した任意の３点を含む測定基準平面に対向する平
行平面に走査させるＸＹ駆動機構、上記距離計により測
定した探触子走査平面からこの走査平面に対向する被検
体測定面と上記測定基準平面までの距離の差を上記ＸＹ
駆動機構の走査位置情報と同期させて被検体測定面の平
面度として演算する演算機構および演算結果表示機構を
備えたところにある。
発明の平面度測定装置の構成の特徴は、板状被検体を脱
着可能かつ垂直に固定する固定機構、上記被検体の両主
要面の測定されるべき少なくとも１面に対向する超音波
探触子、上記固定機構および超音波探触子を収容する液
漕、上記探触子と上記被検体測定面間の距離を測定する
超音波距離計、上記探触子を上記被検体測定面の周辺部
に設定した任意の３点を含む測定基準平面に対向する平
行平面に走査させるＸＹ駆動機構、上記距離計により測
定した探触子走査平面からこの走査平面に対向する被検
体測定面と上記測定基準平面までの距離の差を上記ＸＹ
駆動機構の走査位置情報と同期させて被検体測定面の平
面度として演算する演算機構および演算結果表示機構を
備えたところにある。
【０００５】上記本発明の平面度測定装置において、板
状被検体は、固定機構により垂直に、かつ超音波探触子
の走査平面に平行に支持固定されるが、測定の際の被検
体の固定操作において、上記測定基準平面が走査平面に
対し必ずしも高い精度で平行度を維持せず、誤差を生じ
易い。特に厚さが一定していない板状被検体の表裏双方
の主要面を同期的に測定する場合には、例えば一方の探
触子の走査平面とこれに対向する上記測定基準平面間に
高い平行度を与えると、他方の探触子の走査平面とこれ
に対向する測定基準平面間の平行度は、一般に悪いもの
となり、ＸＹ座標上の各位置にリニアーな変化量の誤差
を生ずる。これら両面の平行度をそれぞれ正確に維持し
て測定するには、高価な装置や繁雑な操作を要する。従
って、本発明の平面度測定装置においては、超音波探触
子の走査平面とこの走査平面に対向する被検体の上記測
定基準平面の間の平行度の誤差をＸＹ駆動機構の走査位
置情報と同期させて記憶し平面度の演算過程で消去する
平行度誤差記憶・消去機能を演算機構に付与することが
好ましい。
状被検体は、固定機構により垂直に、かつ超音波探触子
の走査平面に平行に支持固定されるが、測定の際の被検
体の固定操作において、上記測定基準平面が走査平面に
対し必ずしも高い精度で平行度を維持せず、誤差を生じ
易い。特に厚さが一定していない板状被検体の表裏双方
の主要面を同期的に測定する場合には、例えば一方の探
触子の走査平面とこれに対向する上記測定基準平面間に
高い平行度を与えると、他方の探触子の走査平面とこれ
に対向する測定基準平面間の平行度は、一般に悪いもの
となり、ＸＹ座標上の各位置にリニアーな変化量の誤差
を生ずる。これら両面の平行度をそれぞれ正確に維持し
て測定するには、高価な装置や繁雑な操作を要する。従
って、本発明の平面度測定装置においては、超音波探触
子の走査平面とこの走査平面に対向する被検体の上記測
定基準平面の間の平行度の誤差をＸＹ駆動機構の走査位
置情報と同期させて記憶し平面度の演算過程で消去する
平行度誤差記憶・消去機能を演算機構に付与することが
好ましい。
【０００６】一方、超音波探触子の走査位置は、ＸＹ駆
動装置の機構精度が悪いと繰り返し再現される無視でき
ない固有のズレを生ずるものであり、このズレを除くた
め機構精度を上げると装置は高価なものとなる。このズ
レは、別途用意した高精度標準平面板を板状被検体に代
えて比較測定することによりＸＹ座標上の各位置におけ
る走査位置誤差として予め検知することができる。すな
わちこの誤差は、上記標準平面板の標準平面から誤差を
随伴する走査平面およびこの走査平面の周辺部の任意の
３点を含み、かつ上記標準平面に平行に位置する走査基
準平面までの距離の差として表されるが、この誤差をＸ
Ｙ駆動機構の走査位置情報と同期させて記憶装置に記憶
しておき、被検体平面度の演算過程において差し引くこ
とにより消去することができる。従って、本発明の平面
度測定装置においては、上記の走査位置誤差記憶・消去
機能を平面度演算機構に付与することが好ましい。上記
の平行度と走査位置に関する誤差記憶・消去機能は、そ
の一方または双方を本発明の平面度測定装置に付加し得
る。なお、演算機構における上記の平面度および諸誤差
に関する記憶、演算機能は周知の電子技術や数式などの
応用によって与えることができる。
動装置の機構精度が悪いと繰り返し再現される無視でき
ない固有のズレを生ずるものであり、このズレを除くた
め機構精度を上げると装置は高価なものとなる。このズ
レは、別途用意した高精度標準平面板を板状被検体に代
えて比較測定することによりＸＹ座標上の各位置におけ
る走査位置誤差として予め検知することができる。すな
わちこの誤差は、上記標準平面板の標準平面から誤差を
随伴する走査平面およびこの走査平面の周辺部の任意の
３点を含み、かつ上記標準平面に平行に位置する走査基
準平面までの距離の差として表されるが、この誤差をＸ
Ｙ駆動機構の走査位置情報と同期させて記憶装置に記憶
しておき、被検体平面度の演算過程において差し引くこ
とにより消去することができる。従って、本発明の平面
度測定装置においては、上記の走査位置誤差記憶・消去
機能を平面度演算機構に付与することが好ましい。上記
の平行度と走査位置に関する誤差記憶・消去機能は、そ
の一方または双方を本発明の平面度測定装置に付加し得
る。なお、演算機構における上記の平面度および諸誤差
に関する記憶、演算機能は周知の電子技術や数式などの
応用によって与えることができる。
【０００７】
【実施例】つぎに、本発明の平面度測定装置の好適な実
施例について、図面に即して説明する。図１は、液漕１
４中に収容した板状被検体１１とその両主要面に対向す
る一対の超音波探触子１２および１３とこれらの探触子
を操作するためのＸＹ駆動装置の側断面図、並びにこれ
らの装置とＸＹ駆動機構１５、超音波距離計２１、平面
度の演算機構１８および表示機構２３との関係を示す図
である。また図２は、図１における板状被検体１１とそ
の固定機構１０の前面拡大図であり、図３は、図２のＭ
−Ｍ′線側断面図であり、図４は図３のＮ−Ｎ′線側断
面図である。
施例について、図面に即して説明する。図１は、液漕１
４中に収容した板状被検体１１とその両主要面に対向す
る一対の超音波探触子１２および１３とこれらの探触子
を操作するためのＸＹ駆動装置の側断面図、並びにこれ
らの装置とＸＹ駆動機構１５、超音波距離計２１、平面
度の演算機構１８および表示機構２３との関係を示す図
である。また図２は、図１における板状被検体１１とそ
の固定機構１０の前面拡大図であり、図３は、図２のＭ
−Ｍ′線側断面図であり、図４は図３のＮ−Ｎ′線側断
面図である。
【０００８】図１において、基台１上にＸ軸ステージ２
と超音波伝播媒体として通常用いられる水を収容した液
槽１４が固定されている。Ｘ軸ステージ２の上にはＸ軸
摺動台３がＸ軸用パルスモータ７により水平に（紙面に
垂直に）摺動するよう取付けられている。また、Ｙ軸ス
テージ４が、補強金具５を介してＸ軸摺動台３上に取付
けられており、Ｙ軸摺動台６がＹ軸用パルスモータ８に
よりＹ軸ステージ４上を垂直に摺動するよう取付けられ
ている。一対の先端部を有するアーム９がＹ軸摺動台６
に取付けられ、アーム９の各先端部には超音波探触子１
２および１３が、板状被検体１１を挟み、その測定され
るべき両主要面Ａ、Ｂからそれぞれ等距離を保ち、対向
して取付けられている。板状被検体固定機構１０は水槽
１４に固設され、被検体１１を垂直かつＸ軸に平行に着
脱可能に固定する機構を有している。
と超音波伝播媒体として通常用いられる水を収容した液
槽１４が固定されている。Ｘ軸ステージ２の上にはＸ軸
摺動台３がＸ軸用パルスモータ７により水平に（紙面に
垂直に）摺動するよう取付けられている。また、Ｙ軸ス
テージ４が、補強金具５を介してＸ軸摺動台３上に取付
けられており、Ｙ軸摺動台６がＹ軸用パルスモータ８に
よりＹ軸ステージ４上を垂直に摺動するよう取付けられ
ている。一対の先端部を有するアーム９がＹ軸摺動台６
に取付けられ、アーム９の各先端部には超音波探触子１
２および１３が、板状被検体１１を挟み、その測定され
るべき両主要面Ａ、Ｂからそれぞれ等距離を保ち、対向
して取付けられている。板状被検体固定機構１０は水槽
１４に固設され、被検体１１を垂直かつＸ軸に平行に着
脱可能に固定する機構を有している。
【０００９】上記装置機構の外部には、ＸＹ駆動機構１
５が設けられ、走査制御装置１７と上記Ｘ軸用パルスモ
ータ７およびＹ軸用パルスモータ８をこの走査制御装置
の命令でそれぞれ作動させるＸ軸パルスモータドライバ
１６およびＹ軸パルスモータドライバ１６′を備えてい
る。また、探触子１２および１３とこれらにそれぞれ対
向する測定面ＡおよびＢ間の各距離を測定する超音波距
離計２１が高速度（μｓｅｃ級）の切換器２２を介して
設けられており、演算機構１８に接続している。この演
算機構は、演算装置（ｃｐｕ）１９と記憶装置２０を備
えている。演算機構１８は、演算結果を表示する表示機
構２３に連絡しており、この表示機構にはＸＹプロッタ
２５がプロッタドライバ２４を介して備えられている。
５が設けられ、走査制御装置１７と上記Ｘ軸用パルスモ
ータ７およびＹ軸用パルスモータ８をこの走査制御装置
の命令でそれぞれ作動させるＸ軸パルスモータドライバ
１６およびＹ軸パルスモータドライバ１６′を備えてい
る。また、探触子１２および１３とこれらにそれぞれ対
向する測定面ＡおよびＢ間の各距離を測定する超音波距
離計２１が高速度（μｓｅｃ級）の切換器２２を介して
設けられており、演算機構１８に接続している。この演
算機構は、演算装置（ｃｐｕ）１９と記憶装置２０を備
えている。演算機構１８は、演算結果を表示する表示機
構２３に連絡しており、この表示機構にはＸＹプロッタ
２５がプロッタドライバ２４を介して備えられている。
【００１０】板状被検体１１の固定機構１０の細部は、
図２〜図４に示したとおり、垂直に設定された取付枠１
０′、取付枠下部に同一レベルで水平に配設した２つの
半円筒状支持台２６、取付枠１０′の上部中央に１箇所
と下部左右の各１箇所に取付けた３つの半球状支持体２
７、これらの半球状支持体２７にそれぞれ対向配置した
半球状押さえ２９、押さえ２９をその一端部に取付けた
板バネ２８、板バネ２８の他端部を取付枠１０′に固定
するためのスペーサー３１を備えている。なお、被検体
１１を取付枠に垂直かつ着脱可能に固定する機構とし
て、上記板バネによる固定ではなく、図５に示したよう
にＵ字形金属ホルダー３１と半球状突起付磁石３２間の
磁力によるものとし、これらを水槽壁に取付けた収縮性
ベローズ３３とマイクロメータヘッド３４によって被検
体の位置を調整し固定する構造とすることもできる。
図２〜図４に示したとおり、垂直に設定された取付枠１
０′、取付枠下部に同一レベルで水平に配設した２つの
半円筒状支持台２６、取付枠１０′の上部中央に１箇所
と下部左右の各１箇所に取付けた３つの半球状支持体２
７、これらの半球状支持体２７にそれぞれ対向配置した
半球状押さえ２９、押さえ２９をその一端部に取付けた
板バネ２８、板バネ２８の他端部を取付枠１０′に固定
するためのスペーサー３１を備えている。なお、被検体
１１を取付枠に垂直かつ着脱可能に固定する機構とし
て、上記板バネによる固定ではなく、図５に示したよう
にＵ字形金属ホルダー３１と半球状突起付磁石３２間の
磁力によるものとし、これらを水槽壁に取付けた収縮性
ベローズ３３とマイクロメータヘッド３４によって被検
体の位置を調整し固定する構造とすることもできる。
【００１１】本実施例の上記平面度測定装置において、
仮に測定対象を測定面Ａのみとし、図５に示したマイク
ロメーターヘッドなどの位置調整により、探触子走査平
面と被検体の測定基準平面間に平行度誤差が実質的に存
在せず、また探触子にも元来走査位置誤差が実質的に存
在しない場合を想定すると装置構成は簡略なものとな
る。この場合は、図６において、被検体測定面Ａの周辺
部に設定した任意の３点Ｐ1、Ｐ2およびＰ3を含む測定
基準面Ａｓと上記走査位置誤差のない走査平面Ｌｓは平
行である。ここで、被検体の測定面Ａのみの平面度を測
定する場合は、走査平面Ｌｓからの測定面Ａと測定基準
面Ａｓの各距離を記憶し、測定面Ａの平面度、すなわち
これらの各距離の差ΔＡをＸＹ駆動機構の走査位置情報
と同期させつつ演算する機能のみが演算機構１８に与え
られる。この場合、探触子１３と切換器２２は不要とな
る。
仮に測定対象を測定面Ａのみとし、図５に示したマイク
ロメーターヘッドなどの位置調整により、探触子走査平
面と被検体の測定基準平面間に平行度誤差が実質的に存
在せず、また探触子にも元来走査位置誤差が実質的に存
在しない場合を想定すると装置構成は簡略なものとな
る。この場合は、図６において、被検体測定面Ａの周辺
部に設定した任意の３点Ｐ1、Ｐ2およびＰ3を含む測定
基準面Ａｓと上記走査位置誤差のない走査平面Ｌｓは平
行である。ここで、被検体の測定面Ａのみの平面度を測
定する場合は、走査平面Ｌｓからの測定面Ａと測定基準
面Ａｓの各距離を記憶し、測定面Ａの平面度、すなわち
これらの各距離の差ΔＡをＸＹ駆動機構の走査位置情報
と同期させつつ演算する機能のみが演算機構１８に与え
られる。この場合、探触子１３と切換器２２は不要とな
る。
【００１２】被検体測定面ＡおよびＢの両平面度を同期
的に測定する本実施例の装置には、各測定面とこれらに
対向する走査平面間の各平行度誤差を消去する機能が必
要である。そこで、図６にみられるとおり、測定面Ａの
上記３点Ｐ1、Ｐ2およびＰ3とこれらの各点にそれぞれ
対向する探触子１２の走査平面Ｌｓ上の３点Ｑ1、Ｑ2お
よびＱ3を設定し、Ｐ1−Ｑ1、Ｐ2−Ｑ2およびＰ3−Ｑ3
間の各距離の差、すなわちＸＹ座標上の各位置における
測定基準面Ａｓと走査平面Ｌｓの平行度誤差を算出し、
これを記憶する機能を演算機構１８に与えておく。また
同様に上記測定面Ａの３点Ｐ1、Ｐ2およびＰ3にそれぞ
れ対向する測定面Ｂ上の３点Ｐ′1、Ｐ′2およびＰ′3
を含む測定基準面Ｂｓを設定し、またこれらの３点Ｐ′
1、Ｐ′2およびＰ′3にそれぞれ対向する探触子１３の
走査平面Ｌ′ｓ上の３点Ｑ′1、Ｑ′2およびＱ′3を設
定し、Ｐ′1−Ｑ′1、Ｐ′2−Ｑ′2およびＰ′3−Ｑ′3
間の各距離の差、すなわちＸＹ座標上の各位置における
測定基準平面Ｂｓと走査平面Ｌ′ｓの平行度誤差を算出
し、これを記憶する機能を演算機構１８に同様に付与し
ておく。測定面Ｂの平面度ΔＢは、上記平面度ΔＡと同
様、走査平面Ｌ′ｓからの測定面Ｂと測定基準面Ｂｓの
距離の差で表されるが、これらの距離を同様に記憶し、
またＸＹ駆動機構の走査位置情報と同期させ、ＸＹ座標
上の各位置における上記各平行度誤差を零として消去、
補正しつつ、上記平面度ΔＡおよびΔＢを演算する機能
を演算機構１８に付与しておく。なお、上記各平行度誤
差を消去するに当たり、上記の各点間距離そのものを零
とし、すなわち各測定基準平面とこれらにそれぞれ対向
する走査平面間の距離をいずれも零と算定することによ
って、これらの平行度誤差を同様に消去する機能を演算
機構１８に付与してもよい。
的に測定する本実施例の装置には、各測定面とこれらに
対向する走査平面間の各平行度誤差を消去する機能が必
要である。そこで、図６にみられるとおり、測定面Ａの
上記３点Ｐ1、Ｐ2およびＰ3とこれらの各点にそれぞれ
対向する探触子１２の走査平面Ｌｓ上の３点Ｑ1、Ｑ2お
よびＱ3を設定し、Ｐ1−Ｑ1、Ｐ2−Ｑ2およびＰ3−Ｑ3
間の各距離の差、すなわちＸＹ座標上の各位置における
測定基準面Ａｓと走査平面Ｌｓの平行度誤差を算出し、
これを記憶する機能を演算機構１８に与えておく。また
同様に上記測定面Ａの３点Ｐ1、Ｐ2およびＰ3にそれぞ
れ対向する測定面Ｂ上の３点Ｐ′1、Ｐ′2およびＰ′3
を含む測定基準面Ｂｓを設定し、またこれらの３点Ｐ′
1、Ｐ′2およびＰ′3にそれぞれ対向する探触子１３の
走査平面Ｌ′ｓ上の３点Ｑ′1、Ｑ′2およびＱ′3を設
定し、Ｐ′1−Ｑ′1、Ｐ′2−Ｑ′2およびＰ′3−Ｑ′3
間の各距離の差、すなわちＸＹ座標上の各位置における
測定基準平面Ｂｓと走査平面Ｌ′ｓの平行度誤差を算出
し、これを記憶する機能を演算機構１８に同様に付与し
ておく。測定面Ｂの平面度ΔＢは、上記平面度ΔＡと同
様、走査平面Ｌ′ｓからの測定面Ｂと測定基準面Ｂｓの
距離の差で表されるが、これらの距離を同様に記憶し、
またＸＹ駆動機構の走査位置情報と同期させ、ＸＹ座標
上の各位置における上記各平行度誤差を零として消去、
補正しつつ、上記平面度ΔＡおよびΔＢを演算する機能
を演算機構１８に付与しておく。なお、上記各平行度誤
差を消去するに当たり、上記の各点間距離そのものを零
とし、すなわち各測定基準平面とこれらにそれぞれ対向
する走査平面間の距離をいずれも零と算定することによ
って、これらの平行度誤差を同様に消去する機能を演算
機構１８に付与してもよい。
【００１３】探触子の走査位置に固有の誤差が存在する
本実施例の装置においては、標準平面板による比較測定
からこれを求め、平面度演算過程で消去、補正する必要
がある。このため、図７に示すとおり、被検体１１に代
えて配置した標準平面板の標準平面Ｓ上の周辺部に任意
の３点Ｓ1、Ｓ2およびＳ3を設定し、これらの点にそれ
ぞれ対向する上記誤差を伴う走査平面Ｌ上の３点
Ｓ′1、Ｓ′2およびＳ′3を含む走査基準平面Ｌｓを設
定する。この際、Ｓ1−Ｓ′1、Ｓ2−Ｓ′2およびＳ3−
Ｓ′3間を等距離にし、標準平面Ｓと走査基準面Ｌｓの
平行度を正確に維持しておく。このためには、前記マイ
クロメーター等により標準平面板の位置を調整するか、
または上記同様の平行度誤差記憶、消去機能を演算機構
に付加してこの平行度誤差を解消する手段を採ってお
く。探触子１２のＸＹ座標上の各位置における走査位置
誤差ΔＳは、標準平面Ｓからの走査平面Ｌと走査基準平
面Ｌｓ間の距離の差として表される。探触子１３は、探
触子１２と共に平行移動するから、双方の走査平面Ｌと
Ｌ′および走査基準平面ＬｓとＬ′ｓは互いに平行であ
り、またＸＹ座標上の各位置における走査位置誤差ΔＳ
とΔＳ′の絶対値は等しい。そこで、演算機構１８に距
離計２２による上記各距離の計測結果に基づいて走査位
置誤差ΔＳおよびΔＳ′を算出してその結果を記憶し、
また平面度ΔＡおよびΔＢの演算過程でＸＹ駆動機構の
走査位置情報と同期させつつ、上記走査位置誤差ΔＳお
よびΔＳ′をそれぞれ消去、補正する機能を演算機構１
８に与えておく。
本実施例の装置においては、標準平面板による比較測定
からこれを求め、平面度演算過程で消去、補正する必要
がある。このため、図７に示すとおり、被検体１１に代
えて配置した標準平面板の標準平面Ｓ上の周辺部に任意
の３点Ｓ1、Ｓ2およびＳ3を設定し、これらの点にそれ
ぞれ対向する上記誤差を伴う走査平面Ｌ上の３点
Ｓ′1、Ｓ′2およびＳ′3を含む走査基準平面Ｌｓを設
定する。この際、Ｓ1−Ｓ′1、Ｓ2−Ｓ′2およびＳ3−
Ｓ′3間を等距離にし、標準平面Ｓと走査基準面Ｌｓの
平行度を正確に維持しておく。このためには、前記マイ
クロメーター等により標準平面板の位置を調整するか、
または上記同様の平行度誤差記憶、消去機能を演算機構
に付加してこの平行度誤差を解消する手段を採ってお
く。探触子１２のＸＹ座標上の各位置における走査位置
誤差ΔＳは、標準平面Ｓからの走査平面Ｌと走査基準平
面Ｌｓ間の距離の差として表される。探触子１３は、探
触子１２と共に平行移動するから、双方の走査平面Ｌと
Ｌ′および走査基準平面ＬｓとＬ′ｓは互いに平行であ
り、またＸＹ座標上の各位置における走査位置誤差ΔＳ
とΔＳ′の絶対値は等しい。そこで、演算機構１８に距
離計２２による上記各距離の計測結果に基づいて走査位
置誤差ΔＳおよびΔＳ′を算出してその結果を記憶し、
また平面度ΔＡおよびΔＢの演算過程でＸＹ駆動機構の
走査位置情報と同期させつつ、上記走査位置誤差ΔＳお
よびΔＳ′をそれぞれ消去、補正する機能を演算機構１
８に与えておく。
【００１４】さらに、本実施例の装置においては、ＸＹ
座標上の各位置における板状被検体の厚さ（ｄ）を各探
触子１２、１３間距離Ｄから（測定面Ａ−走査平面Ｌ間
距離）と（測定面Ｂ−走査平面Ｌ′間距離）を差し引く
ことによって求めることができる。そこで、上記演算機
構１８には、厚さ（ｄ）を上記諸誤差を同様に消去しつ
つ演算し、所定の標準厚さからの偏差値を算出する機能
を付加してある。
座標上の各位置における板状被検体の厚さ（ｄ）を各探
触子１２、１３間距離Ｄから（測定面Ａ−走査平面Ｌ間
距離）と（測定面Ｂ−走査平面Ｌ′間距離）を差し引く
ことによって求めることができる。そこで、上記演算機
構１８には、厚さ（ｄ）を上記諸誤差を同様に消去しつ
つ演算し、所定の標準厚さからの偏差値を算出する機能
を付加してある。
【００１５】本実施例の平面度測定装置は以上の構成か
らなるため、変形し易い板状被検体を安定して保持する
ことができ、この結果被検体固有の平面度を容易に測定
することができる。また、被検体固定操作の際、被検体
と探触子走査平面間の平行度を調整するための繁雑な操
作を要することなく、迅速かつ正確に平面度を測定し得
る。さらに、探触子の駆動走査機械装置部の製作精度が
低く、走査位置誤差を伴うものであっても、極めて高い
精度で板状被検体の平面度を測定することができる。そ
の上、本実施例の装置は、被検体の厚さを上記平面度と
ともに同時に測定することができる利点がある。
らなるため、変形し易い板状被検体を安定して保持する
ことができ、この結果被検体固有の平面度を容易に測定
することができる。また、被検体固定操作の際、被検体
と探触子走査平面間の平行度を調整するための繁雑な操
作を要することなく、迅速かつ正確に平面度を測定し得
る。さらに、探触子の駆動走査機械装置部の製作精度が
低く、走査位置誤差を伴うものであっても、極めて高い
精度で板状被検体の平面度を測定することができる。そ
の上、本実施例の装置は、被検体の厚さを上記平面度と
ともに同時に測定することができる利点がある。
【００１６】本実施例の装置による板状被検体（厚さ
０．５ｍｍの直方形板ガラス）のＡ面およびＢ面のＸ軸
方向の平面度とＹ軸方向の平面度（ΔＡおよびΔＢ）の
測定例およびこれらの測定結果から合成された平面度の
等高線分布およびこの被検体の厚さ（ｄ）の測定に関す
る同様の結果を示した。なお、平面度を示す図の基準線
（点線）は測定基準面のＸ軸、Ｙ軸上の位置を示す。ま
た、厚さを示す図の基準線（点線）は、Ｘ軸またはＹ軸
上の被検体の所定の標準厚さを示し、実線データは、標
準厚さからのズレを示す。
０．５ｍｍの直方形板ガラス）のＡ面およびＢ面のＸ軸
方向の平面度とＹ軸方向の平面度（ΔＡおよびΔＢ）の
測定例およびこれらの測定結果から合成された平面度の
等高線分布およびこの被検体の厚さ（ｄ）の測定に関す
る同様の結果を示した。なお、平面度を示す図の基準線
（点線）は測定基準面のＸ軸、Ｙ軸上の位置を示す。ま
た、厚さを示す図の基準線（点線）は、Ｘ軸またはＹ軸
上の被検体の所定の標準厚さを示し、実線データは、標
準厚さからのズレを示す。
【００１７】なお、本発明の平面度測定装置は、本実施
例に限られることなく、本発明の要旨の範囲内で種々改
変し得る。例えば、本実施例では１枚の被検体を測定す
る例を示したが、複数個の被検体を同時に測定するため
並列配置し、一対の超音波探触子をこれらの被検体に同
様に配置してもよい。
例に限られることなく、本発明の要旨の範囲内で種々改
変し得る。例えば、本実施例では１枚の被検体を測定す
る例を示したが、複数個の被検体を同時に測定するため
並列配置し、一対の超音波探触子をこれらの被検体に同
様に配置してもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたとおり、本発明の平面度測定
装置は、板状被検体を着脱可能に垂直に固定する固定機
構、上記被検体の両主要面の少なくとも一面に対向する
超音波探触子、上記固定機構と探触子を収容する液漕、
超音波距離計、上記探触子を走査させるＸＹ駆動機構、
探触子走査平面・被検体測定面間距離と探触子走査平面
・測定基準面間距離との比較値を被検体平面度として演
算する演算機構および演算結果表示機構を備えており、
また必要に応じ、上記演算機構に走査平面、測定基準平
面間の平行度誤差記憶・消去機能および探触子走査位置
誤差記憶・消去機能の一方または双方を付加した構成を
備えているので、寸法形状上または材質上変形し易い板
状被検体の平面度を安定して、迅速かつ高精度で測定す
ることができる。また、その上、装置を経済的に製作し
得る。
装置は、板状被検体を着脱可能に垂直に固定する固定機
構、上記被検体の両主要面の少なくとも一面に対向する
超音波探触子、上記固定機構と探触子を収容する液漕、
超音波距離計、上記探触子を走査させるＸＹ駆動機構、
探触子走査平面・被検体測定面間距離と探触子走査平面
・測定基準面間距離との比較値を被検体平面度として演
算する演算機構および演算結果表示機構を備えており、
また必要に応じ、上記演算機構に走査平面、測定基準平
面間の平行度誤差記憶・消去機能および探触子走査位置
誤差記憶・消去機能の一方または双方を付加した構成を
備えているので、寸法形状上または材質上変形し易い板
状被検体の平面度を安定して、迅速かつ高精度で測定す
ることができる。また、その上、装置を経済的に製作し
得る。
【００１９】
【図１】本発明の実施例の平面度測定装置の機械部の側
断面図とその関連機構を示す図である。
断面図とその関連機構を示す図である。
【図２】図１における被検体取付枠１０と被検体１１の
正面図である。
正面図である。
【図３】図２におけるＭ−Ｍ′線側断面図である。
【図４】図３におけるＮ−Ｎ′線断面図である。
【図５】図２における固定機構と異なる別の固定機構の
一部を示す断面図である。
一部を示す断面図である。
【図６】本実施例の装置における被検体平面度（ΔＡ、
ΔＢ）、平行度誤差および走査位置誤差説明図である。
ΔＢ）、平行度誤差および走査位置誤差説明図である。
【図７】本実施例の装置における標準平面板による探触
子走査位置誤差測定説明図である。
子走査位置誤差測定説明図である。
【図８】本実施例の装置で測定した板状被検体の平面度
（ΔＡ、ΔＢ）と厚さ（ｄ）を示す。
（ΔＡ、ΔＢ）と厚さ（ｄ）を示す。
１ 基台 ２ Ｘ軸ステージ ３ Ｘ軸摺動台 ４ Ｙ軸ステージ ６ Ｙ軸摺動台 ７ Ｘ軸用パルスモータ ８ Ｙ軸用パルスモータ ９ アーム １０ 被検体固定機構 １０′ 取付枠 １１ 被検体 １２ 超音波探触子 １３ 超音波探触子 １４ 液槽
Claims (3)
- 【請求項１】 板状被検体を脱着可能かつ垂直に固定す
る固定機構、上記被検体の両主要面の測定されるべき少
なくとも一面に対向する超音波探触子、上記固定機構お
よび超音波探触子を収容する液漕、上記探触子と上記被
検体測定面間の距離を測定する超音波距離計、上記探触
子を上記被検体測定面の周辺部に設定した任意の３点を
含む測定基準平面に対向する平行平面に走査させるＸＹ
駆動機構、上記距離計により測定した探触子走査平面か
らこの走査平面に対向する被検体測定面と上記測定基準
平面までの距離の差を上記ＸＹ駆動機構の走査位置情報
と同期させて被検体測定面の平面度として演算する演算
機構および演算結果表示機構を備えたことを特徴とする
平面度測定装置。 - 【請求項２】 超音波探触子の走査平面とこの走査平面
に対向する測定基準平面間の平行度の誤差をＸＹ駆動機
構の走査位置情報と同期させて記憶し平面度の演算過程
で消去する平行度誤差記憶消去機能を演算機構に付与し
たことを特徴とする請求項１に記載の平面度測定装置。 - 【請求項３】 超音波探触子の走査位置誤差、すなわち
標準平面板の標準平面から誤差随伴走査平面およびこの
走査平面の周辺部の任意の３点を含み、かつ上記標準平
面に平行に位置する走査基準平面までの距離の差をＸＹ
駆動機構の走査位置情報と同期させて記憶し平面度の演
算過程で消去する走査位置誤差記憶・消去機能を演算機
構に付与したことを特徴とする請求項１および請求項２
に記載の平面度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3272054A JP2708138B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 平面度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3272054A JP2708138B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 平面度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579828A true JPH0579828A (ja) | 1993-03-30 |
| JP2708138B2 JP2708138B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=17508468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3272054A Expired - Fee Related JP2708138B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 平面度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2708138B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006119086A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Fujinon Corp | 被検体保持方法および装置ならびに該被検体保持装置を備えた測定装置 |
| JP2007171026A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Toshiba Mach Co Ltd | 垂直２次元面の走査機構および走査方法 |
| JP2013178156A (ja) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Kuroda Precision Ind Ltd | 測定対象物支持装置及び形状計測器 |
| CN107869973A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-04-03 | 湖南太子化工涂料有限公司 | 一种水性油漆表面质量检测方法 |
| US10502563B2 (en) | 2017-05-10 | 2019-12-10 | Fanuc Corporation | Measurement device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6118805A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | オンラインロ−ルプロフイル計測方法 |
| JPS61266907A (ja) * | 1985-05-22 | 1986-11-26 | Canon Inc | 表面状態検出装置 |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP3272054A patent/JP2708138B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6118805A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | オンラインロ−ルプロフイル計測方法 |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006119086A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Fujinon Corp | 被検体保持方法および装置ならびに該被検体保持装置を備えた測定装置 |
| JP4526921B2 (ja) * | 2004-10-25 | 2010-08-18 | フジノン株式会社 | 被検体保持方法および装置ならびに該被検体保持装置を備えた被検面形状測定装置 |
| JP2007171026A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Toshiba Mach Co Ltd | 垂直２次元面の走査機構および走査方法 |
| JP2013178156A (ja) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Kuroda Precision Ind Ltd | 測定対象物支持装置及び形状計測器 |
| US10502563B2 (en) | 2017-05-10 | 2019-12-10 | Fanuc Corporation | Measurement device |
| DE102018002838B4 (de) | 2017-05-10 | 2021-11-11 | Fanuc Corporation | Messvorrichtung |
| CN107869973A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-04-03 | 湖南太子化工涂料有限公司 | 一种水性油漆表面质量检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2708138B2 (ja) | 1998-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |