JPH07306034A - Shape measuring instrument - Google Patents

Shape measuring instrument

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Publication number
JPH07306034A
JPH07306034A JP6096132A JP9613294A JPH07306034A JP H07306034 A JPH07306034 A JP H07306034A JP 6096132 A JP6096132 A JP 6096132A JP 9613294 A JP9613294 A JP 9613294A JP H07306034 A JPH07306034 A JP H07306034A
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JP
Japan
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signal
measurement
smoothing
unit
input
Prior art date
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Pending
Application number
JP6096132A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Okazawa
泰夫 岡沢
Hideki Tanaka
秀規 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP6096132A priority Critical patent/JPH07306034A/en
Publication of JPH07306034A publication Critical patent/JPH07306034A/en
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate the scattering in a measurement value speedily without increasing the amount of storage of measurement data by providing a signal smoothing part for smoothing a signal. CONSTITUTION:An output signal (a first signal) from a measurement terminal 14 is smoothed by a first signal smoothing part 34. A second signal from a position measuring instrument 15 corresponding to the relative position of the measurement terminal 14 for a reference point is fetched simultaneously with the first signal and is smoothed by a second signal smoothing part 37. The smoothed first and second signals are stored at a data storage part 33. A stored signal generation part 38 instructs the generation of the stored signal when a measurement point is reached at each of a plurality of measurement points virtually stored along the outer shape of an object to be measured. A shape error calculation part 32 calculates the shape of the object to be measured and a shape error from the smoothed output signal of a measurement terminal 14 at each measurement point stored at the data storage part 33 and the position data.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は形状測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shape measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、従来の形状測定装置の情報処理
部を機能的に示すブロック図である。図7により従来の
形状測定装置の機能を説明する。被測定物の測定面に沿
って設計値に基づいて測定端子14を移動させる。この
とき、位置測定器15により基準点に対する測定端子1
4の相対位置を検出し、相対位置信号を出力する。一
方、測定端子14により、設計位置と実際の位置との差
分に相当する信号を出力する。これらの出力信号を、所
定の時間毎又は距離毎に記憶信号発生部46より発生す
る記憶トリガー信号に同期して、データ記憶部43に記
憶する。デ−タの入力と記憶は予め決められた測定の開
始位置から測定終了位置まで行う。この後、形状誤差算
出部42により、デ−タ記憶部に記憶された相対位置信
号と測定端子出力信号との和から「前記相対位置の設計
値」を引いた差分を被測定物の形状誤差として算出す
る。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram functionally showing an information processing unit of a conventional shape measuring apparatus. The function of the conventional shape measuring apparatus will be described with reference to FIG. The measurement terminal 14 is moved along the measurement surface of the DUT based on the design value. At this time, the position measuring device 15 is used to measure the measuring terminal 1 with respect to the reference point.
4 detects the relative position and outputs a relative position signal. On the other hand, the measurement terminal 14 outputs a signal corresponding to the difference between the design position and the actual position. These output signals are stored in the data storage unit 43 in synchronization with the storage trigger signal generated by the storage signal generation unit 46 at every predetermined time or every distance. Input and storage of data is performed from a predetermined measurement start position to a measurement end position. Thereafter, the shape error calculation unit 42 subtracts the difference obtained by subtracting the “design value of the relative position” from the sum of the relative position signal stored in the data storage unit and the measurement terminal output signal to obtain the shape error of the measured object. Calculate as

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の形
状測定装置では,検出した位置と測定端子の出力信号を
入力し直接デ−タ記憶部に記憶していた、しかしながら
移動させながら測定を行っているので、機構部の振動や
電気ノイズにより測定にばらつきがでていた。また、被
測定物の表面粗さによっても形状測定にばらつきがでて
いた。そこで従来方式では、ばらつきを除去するため
に、測定データを全て取り終わった後で測定データにた
いしてデータ処理を行っていた。
As described above, in the conventional shape measuring apparatus, the detected position and the output signal of the measuring terminal are input and directly stored in the data storage section. However, the measurement can be performed while moving. Since the measurement was carried out, the measurement was uneven due to the vibration of the mechanism and electric noise. Further, the shape measurement also varies depending on the surface roughness of the object to be measured. Therefore, in the conventional method, in order to remove the variation, data processing is performed on the measurement data after all the measurement data has been acquired.

【0004】しかし、ばらつきを除去してなおかつ所望
の測定精度を得るためには測定データ量が多くなりデー
タ記憶部が複雑になるうえ、ばらつきを除去する処理時
間が長くなるという問題があった。本発明は、測定デー
タの記憶量を増やさずに、高速に測定値のばらつきを除
去することを目的とする。
However, in order to obtain the desired measurement accuracy while eliminating the variation, there is a problem that the amount of measurement data becomes large, the data storage section becomes complicated, and the processing time for eliminating the variation becomes long. It is an object of the present invention to remove variations in measured values at high speed without increasing the storage amount of measured data.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、設計位置と実
際の位置との差分に相当する第1信号を出力する測定端
子と、該測定端子を被測定物の測定面に沿って設計値に
基づき移動させる移動機構と、基準点と前記測定端子と
の相対位置に相当する第2信号を出力する位置測定器
と、所定の時間毎又は距離毎に記憶トリガー信号を発生
する記憶信号発生部と、前記記憶トリガー信号により前
記第1信号と前記第2信号とを記憶する記憶部と、記憶
された前記第1信号と前記第2信号との和から「前記相
対位置の設計値」を引いた差分を被測定物の形状誤差と
して算出する形状誤差算出部とからなる形状測定装置に
おいて、所定の時間毎又は距離毎に入力トリガー信号を
発生する入力信号発生部と、前記入力トリガー信号に同
期して入力した前記第1信号を滑らかにし、前記記憶ト
リガー信号に同期して前記滑らかにした第1信号を記憶
部へ出力する第1信号スムージング部と、前記入力トリ
ガー信号に同期して入力した前記第2信号を滑らかに
し、前記記憶トリガー信号に同期して前記滑らかにした
第2信号を記憶部へ出力する第2信号スムージング部と
を設けたことを特徴とする(請求項1)。
According to the present invention, there is provided a measuring terminal for outputting a first signal corresponding to a difference between a design position and an actual position, and the measuring terminal having a design value along a measuring surface of an object to be measured. A moving mechanism for moving based on the position, a position measuring device for outputting a second signal corresponding to the relative position between the reference point and the measuring terminal, and a memory signal generating unit for generating a memory trigger signal at every predetermined time or distance. And a storage unit that stores the first signal and the second signal by the storage trigger signal, and subtract the "design value of the relative position" from the sum of the stored first signal and the second signal. In a shape measuring device comprising a shape error calculating unit that calculates the difference as a shape error of the object to be measured, an input signal generating unit that generates an input trigger signal at predetermined time intervals or distances, and the input trigger signal is synchronized. Then entered A first signal smoothing unit for smoothing one signal and outputting the smoothed first signal to the storage unit in synchronization with the storage trigger signal; and smoothing the second signal input in synchronization with the input trigger signal. And a second signal smoothing section for outputting the smoothed second signal to the storage section in synchronization with the storage trigger signal (claim 1).

【0006】請求項1記載の形状測定装置において、前
記第1信号スムージング部及び前記第2信号スムージン
グ部が、入力信号を所定回数蓄積し、該蓄積した入力信
号の平均値を出力する平均化手段であることを特徴とす
る(請求項2)。請求項1記載の形状測定装置におい
て、前記第1信号スムージング部及び前記第2信号スム
ージング部が、所定の周波数成分のノイズを除去するフ
ィルタであることを特徴とする(請求項3)。
The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the first signal smoothing section and the second signal smoothing section accumulate input signals a predetermined number of times and output an average value of the accumulated input signals. (Claim 2). The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the first signal smoothing unit and the second signal smoothing unit are filters that remove noise of a predetermined frequency component (Claim 3).

【0007】[0007]

【作用】本発明では、測定端子より出力した測定端子出
力信号(第1信号)と、位置測定器で検出され出力され
た被測定物に対する測定端子の相対位置信号(第2信
号)とをそれぞれ第1信号スム−ジング部と、第2信号
スムージング部、とにより滑らかにし、その後、データ
記憶部に記憶する(請求項1)。
In the present invention, the measuring terminal output signal (first signal) output from the measuring terminal and the relative position signal (second signal) of the measuring terminal with respect to the object to be measured which is detected and output by the position measuring device are respectively provided. Smoothing is performed by the first signal smoothing unit and the second signal smoothing unit, and then stored in the data storage unit (claim 1).

【0008】この際、前記入力の回数を前記データの記
憶の回数より多くする。すなわち、2個以上の入力デー
タを使用して予め滑らかにする処理をして1個の滑らか
なデータにする(請求項2)。又は、第1信号スム−ジ
ング部と第2信号スムージング部とに、所定の周波数成
分のノイズを除去するフィルタを用いる事により滑らか
なデータにする(請求項3)。
At this time, the number of inputs is set to be larger than the number of times the data is stored. That is, smoothing processing is performed in advance using two or more pieces of input data to form one piece of smooth data (claim 2). Alternatively, smooth data can be obtained by using a filter for removing noise of a predetermined frequency component in the first signal smoothing unit and the second signal smoothing unit (claim 3).

【0009】従って、従来の入力データを何も処理をし
ないで直接に記憶し、あとで滑らかにするよりも、少な
いデータ記憶量でばらつきのない形状測定ができる。こ
のため、データ記憶部が複雑にならない。また、滑らか
にする処理をデータ入力中に行っているので、記憶した
後で、ばらつきを除去する処理時間がかからない。以
下、図面を引用して、実施例により、本発明を、より具
体的に説明するが、本発明は、これに限られるものでは
ない。
Therefore, it is possible to measure the shape without variation with a smaller data storage amount than in the conventional case where the input data is directly stored without any processing and then smoothed. Therefore, the data storage unit does not become complicated. Further, since the smoothing process is performed during the data input, it does not take a processing time to remove the variation after the data is stored. Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

【0010】[0010]

【実施例】図3は、本発明を精密切削加工機(以下、加
工機と略す)1に適用した一実施例を示す。加工機1
は、被測定物13に対して相対移動可能に設けられ、被
測定物の相対位置関係を検出する測定端子14と、予め
定めた原点を基準として、この測定端子14の位置を測
定する位置測定器15(測長計16)と、測定データの
処理を行う情報処理装置10と、測定端子14と被測定
物(ワーク)13とを移動させる移動機構2とを有す
る。
FIG. 3 shows an embodiment in which the present invention is applied to a precision cutting machine (hereinafter abbreviated as a machine) 1. Processing machine 1
Is a measuring terminal 14 which is provided so as to be movable relative to the object to be measured 13 and detects the relative positional relationship of the object to be measured, and a position measurement for measuring the position of the measuring terminal 14 with reference to a predetermined origin. It has a device 15 (length measuring device 16), an information processing device 10 for processing measurement data, and a moving mechanism 2 for moving the measuring terminal 14 and the measured object (workpiece) 13.

【0011】加工機1は、移動機構2として、被測定物
13であるワークを載置するZステージ3と、Zステー
ジ3を移動自在に支持するためのZ支持台4と、Zステ
ージ3を必要量移動させるためのZステージ駆動装置5
と、工具台6および測定端子14を支持するためのXス
テージ7と、Xステージ7を移動自在に支持するための
X支持台8と、Xステージ7を必要量移動させるための
Xステージ駆動装置9とを有する。また、加工機1は、
ステージ駆動装置5、9の動作を制御するNCコントロ
ーラ11と、このNCコントローラ11と情報処理装置
10とに接続されるホストコンピュータ12とで、制御
される。ホストコンピュータ12は、NCコントローラ
11の制御プログラム、および、加工、測定等のために
必要な各種パラメータを作成して、これに出力すると共
に、情報処理装置10からの形状測定情報を取り込ん
で、修正プログラム、パラメータ等を作成して、NCコ
ントローラ11に送る。
The processing machine 1 includes, as the moving mechanism 2, a Z stage 3 on which a workpiece, which is an object to be measured 13, is placed, a Z support base 4 for movably supporting the Z stage 3, and a Z stage 3. Z stage drive device 5 for moving a required amount
An X stage 7 for supporting the tool base 6 and the measuring terminals 14, an X support base 8 for movably supporting the X stage 7, and an X stage drive device for moving the X stage 7 by a necessary amount. 9 and. In addition, the processing machine 1
It is controlled by the NC controller 11 that controls the operations of the stage driving devices 5 and 9 and the host computer 12 that is connected to the NC controller 11 and the information processing device 10. The host computer 12 creates a control program for the NC controller 11 and various parameters necessary for machining, measurement, etc., outputs the parameters, and takes in the shape measurement information from the information processing device 10 to correct it. A program, parameters, etc. are created and sent to the NC controller 11.

【0012】測定端子(測定プローブ)14は、例え
ば、差動トランスにより構成され、中心位置から±の変
位量を示す信号を出力する。測定端子14は、本実施例
では、接触式の例を示すが、非接触式であってもよい。
位置測定器15は、本実施例では、光学式の測長計16
が用いられる。すなわち、Zステージ3にミラー19
が、Xステージ7にミラー21がそれぞれ取り付けら
れ、前者には、ミラー17および18を介して、また、
後者には、ミラー20を介して、それぞれ光線が入射さ
れる。本実施例の測長計16は、ミラー19および21
の変位を光学的に測定すると共に、予め定めた原点を基
準とする座標データを出力する。本実施例では、加工機
に備え付けられているものを共用しているが、独自に設
けてもよい。
The measuring terminal (measuring probe) 14 is composed of, for example, a differential transformer, and outputs a signal indicating a displacement amount of ± from the center position. In this embodiment, the measuring terminal 14 is of a contact type, but may be of a non-contact type.
The position measuring device 15 is an optical length measuring device 16 in this embodiment.
Is used. That is, the Z stage 3 has a mirror 19
However, the mirror 21 is attached to the X stage 7, and the former is connected to the former through the mirrors 17 and 18,
Light rays are incident on the latter via the mirror 20. The length measuring instrument 16 of this embodiment includes mirrors 19 and 21.
The optical displacement is measured and the coordinate data based on a predetermined origin is output. In this embodiment, what is provided in the processing machine is shared, but it may be provided independently.

【0013】図2は、本実施例で用いられる情報処理装
置のハードウェアの構成を表すブロック図である。情報
処理装置10は、中央処理ユニット(CPU)101
と、CPU101のプログラムおよび各固定データを記
憶する第1のメモリ(ROM)102と、外部から読み
込んだデータ、演算結果等を格納する第2のメモリ(R
AM)103と、外部のホストコンピュータ12との接
続を行なうホストコンピュータインタフェース104
と、測長計16との接続を行なう測長計インタフェース
105と、NCインターフェイス106と、測定端子1
4からの出力信号をディジタル信号に変換するA/D変
換器107とを有する。なお、入力装置、表示装置等
は、本実施例では、ホストコンピュータ12に設けられ
ているものを用いる。もちろん、情報処理装置10に、
入力装置および表示装置を接続する構成としてもよい。
FIG. 2 is a block diagram showing the hardware configuration of the information processing apparatus used in this embodiment. The information processing device 10 includes a central processing unit (CPU) 101.
A first memory (ROM) 102 for storing the program of the CPU 101 and each fixed data, and a second memory (R) for storing the data read from the outside, the operation result, etc.
AM) 103 and a host computer interface 104 for connecting an external host computer 12
, The length measuring instrument interface 105 for connecting to the length measuring instrument 16, the NC interface 106, and the measuring terminal 1
4 and the A / D converter 107 which converts the output signal from 4 into a digital signal. In this embodiment, the input device, the display device and the like are provided in the host computer 12. Of course, in the information processing device 10,
The input device and the display device may be connected.

【0014】図1は、情報処理装置の各種機能を表すブ
ロック図である。情報処理装置10は、ホストコンピュ
ータ12との間でデータの授受を行うための外部通信部
31を有する。外部通信部31は、ホストコンピュータ
12から送られる測定指令を受けて、入力信号発生部3
9に位置信号の取り込みと測定端子からの出力信号の取
り込みとを指令する。取り込まれた測定端子14からの
出力信号(第1信号)は、第1信号スムージング部34
により滑らかにされる。
FIG. 1 is a block diagram showing various functions of the information processing apparatus. The information processing device 10 has an external communication unit 31 for exchanging data with the host computer 12. The external communication unit 31 receives the measurement command sent from the host computer 12, and receives the input signal generation unit 3
9 is instructed to fetch the position signal and fetch the output signal from the measuring terminal. The captured output signal (first signal) from the measurement terminal 14 is used as the first signal smoothing unit 34.
Smoothed by.

【0015】基準点に対する測定端子14の相対位置に
対応する第2信号は、この測定端子14が被測定物13
の外形に沿って移動するとき、前記第1信号の取り込み
と同時に取り込まれ、第2信号スムージング部37によ
り滑らかにされる。滑らかにされた第1信号と第2信号
とをデータ記憶部33に記憶する。記憶信号発生部38
は、被測定物13の外形に沿って仮想的に配置される複
数の測定点のそれぞれについて、測定点にくると前記記
憶信号発生を指令する。形状誤差算出部32は、データ
記憶部33に記憶された、各測定点の滑らかにされた測
定端子出力信号と位置データとから、被測定物13の形
状と形状誤差を算出する。
The second signal corresponding to the relative position of the measuring terminal 14 with respect to the reference point is measured by the measuring terminal 14 under test.
When moving along the outer shape of the first signal, the first signal is taken in at the same time as the first signal and smoothed by the second signal smoothing unit 37. The smoothed first signal and second signal are stored in the data storage unit 33. Memory signal generator 38
For each of the plurality of measurement points virtually arranged along the outer shape of the DUT 13, when the measurement point is reached, the storage signal generation is instructed. The shape error calculator 32 calculates the shape and shape error of the DUT 13 from the smoothed measurement terminal output signal and the position data of each measurement point stored in the data storage 33.

【0016】次に、本実施例の測定動作について、説明
する。図4に、測定動作の手順の概要を示す。この手順
は、ホストコンピュータ12およびそれにしたがって動
作する情報処理装置10によって実行される。 本実施
例では、測長計16の出力値と測定端子14の出力とか
ら、被測定物13の各測定点の位置を求めることによ
り、被測定物13の形状を測定する。 また、本実施例
では、データを滑らかにする方法として、移動平均を使
用しているが、別な方法を使用してもよい。例えばフィ
ルターによりノイズの周波数を選択して所望のノイズ成
分を除去してもよい。
Next, the measurement operation of this embodiment will be described. FIG. 4 shows an outline of the procedure of the measurement operation. This procedure is executed by the host computer 12 and the information processing apparatus 10 that operates accordingly. In this embodiment, the shape of the DUT 13 is measured by obtaining the position of each measurement point of the DUT 13 from the output value of the length measuring device 16 and the output of the measurement terminal 14. Further, in this embodiment, the moving average is used as a method for smoothing the data, but another method may be used. For example, a desired noise component may be removed by selecting a noise frequency with a filter.

【0017】先ず、ホストコンピュータ12は、NCコ
ントローラ11に、測定端子14を被測定物13に沿っ
て移動するように指示する(ステップ501)。測定開
始点Xsにきたら、以後測定終了点Xeまで、入力信号
発生部39からの指令を受けて被測定物13に対する測
定端子14の相対位置(本例では、被測定物13のZ軸
方向の相対移動位置Zinと、測定端子14のX軸方向
の相対移動位置Xinが相当する)を位置測定器から取
り込む、同時に測定端子14から測定端子出力電圧Vi
nを取り込む(ステップ502)。
First, the host computer 12 instructs the NC controller 11 to move the measuring terminal 14 along the DUT 13 (step 501). When the measurement start point Xs is reached, the relative position of the measurement terminal 14 with respect to the DUT 13 (in this example, the Z-axis direction of the DUT 13 in the present example) is received from the input signal generating unit 39 until the measurement end point Xe. The relative movement position Zin corresponds to the relative movement position Xin of the measurement terminal 14 in the X-axis direction) from the position measuring device, and at the same time, the measurement terminal output voltage Vi from the measurement terminal 14
n is taken in (step 502).

【0018】次に、データの取り込みと同期して、取り
込んだデータに対して、滑らかにする処理を行う。本例
では移動平均処理をおこなう例を示す(ステップ50
3)。移動平均処理は、データを取り込んだ回数により
2通りある。第1番目は取り込んだ回数がN回以降の場
合で以下のようになる Zk = Zin / N Xk = Xin / N Vk = Vin / N Sz = Sz − Z k-N + Zk Sx = Sx − X k-N + Xk Sv = Sv − V k-N + Vk 第2番目は取り込んだ回数がN回未満の場合で以下のよ
うになる Zk = Zin / N Xk = Xin / N Vk = Vin / N Sz = Sz + Zk Sx = Sx + Xk Sv = Sv + Vk 前記式で、Nは移動平均処理の範囲で読み込みの回数で
ある。
Next, in synchronism with the data capture, the captured data is smoothed. In this example, a moving average process is performed (step 50).
3). There are two types of moving average processing depending on the number of times the data is captured. The first is as follows when the number of times of fetching is N or more: Zk = Zin / NXk = Xin / NVk = Vin / NSz = Sz-ZkN + ZkSx = Sx-XkN + Xk Sv = Sv−VkN + Vk The second case is as follows when the number of times of capturing is less than N times: Zk = Zin / N Xk = Xin / N Vk = Vin / N Sz = Sz + Zk Sx = Sx + Xk Sv = Sv + Vk In the above formula, N is the number of readings in the range of the moving average processing.

【0019】添字 k-NのついたZ,X,Vは、Zk 、X
k 、Vk の現在からN回前のものである。Sz,Sx,
Svは、測定開始時は零に設定されている。本例につい
て、Zに関して、数値デ−タで表したものが表1であ
る。
Z, X, V with the subscript kN are Zk, X
This is N times before the present of k and Vk. Sz, Sx,
Sv is set to zero at the start of measurement. Table 1 shows numerical data of Z in this example.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】次に、指令された測定点にきたら、すなわ
ち記憶信号発生部38からの指令を受けてデータ記憶部
13にSz、Sx、Svを記憶する。指定されたM個の
測定点で記憶を繰り返す。記憶データは1からMまでの
配列データSzj 、Sxj ,Svj となる(ステップ5
04)。 Szj = Sz (j =1〜M) Sxj = Sx (j =1〜M) Svj = Sv (j =1〜M) 移動が終了したら、各測定点毎に記憶されたデータにつ
いて設計値形状と実形状との差である形状誤差Ej を計
算する(ステップ505)。
Next, when the commanded measurement point is reached, that is, upon receiving a command from the memory signal generator 38, Sz, Sx, Sv are stored in the data memory 13. The memory is repeated at the designated M measurement points. The stored data is array data Szj, Sxj, Svj from 1 to M (step 5).
04). Szj = Sz (j = 1 to M) Sxj = Sx (j = 1 to M) Svj = Sv (j = 1 to M) When the movement is completed, the design value shape and the actual value are stored for the data stored at each measurement point. A shape error Ej which is a difference from the shape is calculated (step 505).

【0022】測定の開始位置Xs、終了位置Xe、測定
個数M、移動平均処理の範囲N(デ−タの入力回数で指
定する)等の指示は、ホストコンピュ−タ12で行う。
Nの値により滑らかさの程度が変えられる。Nの値を大
きくすれば、より滑らかになるが。Nの値を小さくすれ
ば、より細かい形状の変化が見れる。 デ−タの取り込
みのための入力信号発生部39と、デ−タ記憶のための
記憶信号発生部38を具体的に説明すると、測定端子の
相対移動速度を、12mm/minとして、デ−タの取
り込みを10msec毎、デ−タの記憶を100mse
c毎とすると、デ−タの取り込みは2μm毎、デ−タの
記憶は20μm毎となり、デ−タの取り込み10回に対
して、デ−タ記憶が1回となる。
The host computer 12 gives instructions such as the measurement start position Xs, the end position Xe, the number of measurements M, and the range N of moving average processing (designated by the number of input data).
The degree of smoothness varies depending on the value of N. The larger the value of N, the smoother it becomes. The smaller the value of N, the finer the change in shape can be seen. The input signal generator 39 for fetching the data and the memory signal generator 38 for storing the data will be described in detail. When the relative moving speed of the measuring terminals is 12 mm / min, the data is stored. Data acquisition every 10 msec, data storage 100 mse
For each c, the data is taken in every 2 .mu.m, the data is stored every 20 .mu.m, and the data is stored once for every 10 times the data is taken in.

【0023】形状測定の範囲を50mmとすると、デー
タ取り込みの回数は25000回であるが、記憶データ
数は、2500個となり10分の1に減っている。測定
端子14による形状誤差の測定について、説明する。こ
こでは、差動トランス型の測定端子を用いた場合の測定
原理を説明する。図5(A)は、測定端子14を設計位
置に移動させたときに被測定物13の形状が設計形状に
あるとき、すなわち、被測定物13と測定端子14が設
計位置で接触した状態を示している。この時、測定端子
14の出力電圧が零になるようあらかじめ測定端子は調
整されている。言い換えれば、測定端子に付属する球の
中心位置と測定端子の設計位置とのずれが零である。
When the shape measurement range is 50 mm, the number of times of data acquisition is 25,000, but the number of stored data is 2500, which is a tenth reduction. The measurement of the shape error by the measuring terminal 14 will be described. Here, the measurement principle when the differential transformer type measurement terminal is used will be described. FIG. 5A shows a state in which the DUT 13 is in the designed shape when the measurement terminal 14 is moved to the design position, that is, the DUT 13 and the measurement terminal 14 are in contact with each other at the design position. Shows. At this time, the measurement terminal is adjusted in advance so that the output voltage of the measurement terminal 14 becomes zero. In other words, the deviation between the center position of the sphere attached to the measuring terminal and the design position of the measuring terminal is zero.

【0024】図5(B)は、測定端子14を設計位置に
移動させたときに被測定物13が設計形状位置に対して
形状誤差がある位置で接触した状態を示している。すわ
ち、測定端子に付属している球の中心位置が設計位置に
対してずれていることを示している。一方、測定端子の
出力電圧と、球の中心位置との関係は図6のように、予
めわかっているので、測定端子の出力電圧から、出力電
圧が零にのときの球の中心位置からのずれ量、すなわ
ち、球の中心位置の設計位置に対するずれ量が求められ
る。
FIG. 5B shows a state in which the object to be measured 13 comes into contact with the design shape position at a position having a shape error when the measuring terminal 14 is moved to the design position. That is, it indicates that the center position of the sphere attached to the measurement terminal is displaced from the design position. On the other hand, since the relationship between the output voltage of the measurement terminal and the center position of the sphere is known in advance as shown in FIG. 6, from the output voltage of the measurement terminal, from the center position of the sphere when the output voltage is zero. The amount of deviation, that is, the amount of deviation of the center position of the sphere from the design position is obtained.

【0025】そこで、測定端子の位置と測定端子の出力
電圧から求めた球の中心位置のずれ量から、被測定物に
接触している球の中心位置がわかるので、これより被測
定物の形状が算出できる。図8により、被測定物13の
形状の算出方法を説明する。P点は、位置測定器15で
読んだ測定端子14の球心位置で、設計位置とは微小量
(位置決め誤差等のため)ずれた位置をとることが多
い。測定端子14に付属している球の実際の中心位置零
点は、測定端子14の出力電圧から求められる球のずれ
量だけP点からずれている。
Therefore, the center position of the sphere in contact with the object to be measured can be known from the amount of deviation between the position of the measuring terminal and the center position of the sphere obtained from the output voltage of the measuring terminal. Can be calculated. A method of calculating the shape of the DUT 13 will be described with reference to FIG. Point P is a spherical center position of the measuring terminal 14 read by the position measuring device 15, and is often a position slightly deviated from the design position (due to a positioning error or the like). The actual center position zero point of the sphere attached to the measuring terminal 14 deviates from the point P by the amount of deviation of the sphere obtained from the output voltage of the measuring terminal 14.

【0026】球の中心O点から設計値形状へ下ろした垂
線と設計値形状との交点をR点とする。また、垂線上
で、O点から球の半径rだけ離れた点をQ点、Q点を通
りZ軸に平行な直線と設計値形状との交点をS点とす
る。測定形状は、Q点を結んだ形状となる。また、S点
とQ点の距離がS点の形状誤差となる。
The point of intersection of the perpendicular line drawn from the center O of the sphere to the design value shape and the design value shape is defined as R point. Further, on the perpendicular, a point distant from the point O by the radius r of the sphere is designated as a point Q, and an intersection of the straight line passing through the point Q and parallel to the Z axis and the design value shape is designated as a point S. The measurement shape is a shape connecting points Q. Further, the distance between the S point and the Q point becomes the shape error of the S point.

【0027】同様にして、図9で示される測定経路のP
1からPMまでの各測定点に関して計算される。このと
き、被測定物13と測定端子14の位置精度は、各ステ
ージ(被測定物13と測定端子14が、それぞれ取り付
く)の位置制御に使用される測長計16により、保証さ
れている。
Similarly, P of the measurement path shown in FIG.
Calculated for each measurement point from 1 to PM. At this time, the positional accuracy of the DUT 13 and the measuring terminal 14 is guaranteed by the length measuring instrument 16 used for position control of each stage (the DUT 13 and the measuring terminal 14 are attached respectively).

【0028】測定結果の具体例を図10に示す。スムー
ジング処理をする前後で、これらを比較すると、スムー
ジング前にはノイズで見えなかった部分Tが、スムージ
ング処理後には明らかになっている。また、測定結果の
具体例の別な例を図11、図12、図13に示す。図中
の丸印は、各測定点を表す。横軸は測定点のX軸方向の
位置を、縦軸はZ軸方向の位置を示す。
A specific example of the measurement result is shown in FIG. Comparing these before and after performing the smoothing process, the portion T that was not visible due to noise before the smoothing process is apparent after the smoothing process. Further, another specific example of the measurement result is shown in FIGS. 11, 12, and 13. The circles in the figure represent each measurement point. The horizontal axis represents the position of the measurement point in the X-axis direction, and the vertical axis represents the position in the Z-axis direction.

【0029】図11は、取り込んだままの測定値と、こ
れをスムージング処理した後の値を表している。スムー
ジング前は何の処理もしていないので、ピークで±5μ
mのばらつきがある。これを取り込み回数10回で移動
平均した結果がスムージング処理後の値で、ピークが±
0.5μmになって、ばらつきが減少している。本実施
例では、スムージング処理後の値を、取り込み10回に
1回の記憶を行なうので、記憶データの値は±0.5μ
m以内の滑らかな値となる。
FIG. 11 shows the measured value as it is taken and the value after the smoothing process. No processing before smoothing, so ± 5μ at peak
There is a variation of m. This is the value after smoothing processing when the moving average is taken 10 times, and the peak is ±
The variation is reduced to 0.5 μm. In the present embodiment, the value after the smoothing process is taken in and stored once in 10 times, so the value of the stored data is ± 0.5 μm.
It is a smooth value within m.

【0030】一方、従来の装置では、取り込み自体が図
11の結果に対して10回に1回になるので、取り込ん
だ結果は取り込みのタイミングにより図12あるいは図
13となり、取り込むタイミングにより測定結果が大き
く異なる。また、図12の結果のようにデータが±5μ
mでばらつく場合や、図13の結果のように零となる場
合もある。
On the other hand, in the conventional apparatus, since the acquisition itself is once in 10 times with respect to the result of FIG. 11, the acquired result is as shown in FIG. 12 or FIG. 13 depending on the acquisition timing, and the measurement result depends on the acquisition timing. to differ greatly. In addition, the data is ± 5μ as shown in the result of FIG.
There are cases in which there are variations in m, and there are cases in which it becomes zero as in the result of FIG.

【0031】[0031]

【効果】本発明によれば、記憶デ−タ量を増やすことな
く,ノイズを除去した形状測定ができるので、デ−タ記
憶部が複雑にならず、ノイズ除去の計算処理時間も短く
できるので、高精度で,高速の形状測定が可能となる。
According to the present invention, noise-free shape measurement can be performed without increasing the amount of stored data, so that the data storage unit is not complicated and the noise removal calculation processing time can be shortened. High-precision, high-speed shape measurement is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】は、本実施例の情報処理装置の機能のブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram of functions of the information processing apparatus according to the present embodiment.

【図2】は、本実施例の情報処理装置のハードウェアの
構成図である。
FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the information processing apparatus of the present embodiment.

【図3】は、本発明に係る一実施例の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of an embodiment according to the present invention.

【図4】は、本実施例の測定手順のフローチャートであ
る。
FIG. 4 is a flowchart of the measurement procedure of this embodiment.

【図5】は、本実施例の測定端子と被測定物の位置関係
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship between the measuring terminal and the object to be measured in the present embodiment.

【図6】は、本実施例の測定端子の球心と、端子出力の
関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the ball center of the measurement terminal and the terminal output of this embodiment.

【図7】は、従来技術に係る情報処理装置の機能のブロ
ック図である。
FIG. 7 is a block diagram of functions of an information processing device according to a conventional technique.

【図8】は、測定端子の球心と、被測定物の関係を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the ball center of the measuring terminal and the object to be measured.

【図9】は、測定経路を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a measurement path.

【図10】は、本実施例の測定結果の具体例を示すグラ
フである。
FIG. 10 is a graph showing a specific example of the measurement result of this example.

【図11】は、本実施例の測定結果の具体例を示すグラ
フである。
FIG. 11 is a graph showing a specific example of the measurement result of this example.

【図12】は、従来技術の装置での測定結果の一例を示
すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing an example of measurement results obtained by a conventional device.

【図13】は、従来技術の装置での測定結果の一例を示
すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing an example of measurement results obtained by the conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 :加工機 2 :移動機構 3 :Zステージ 4 :Z支持台 5 :Zステージ駆動装置 6 :工具台 7 :Xステージ 8 :X支持台 9 :Xステージ駆動装置 10 :情報処理装置 11 :NCコントローラ 12 :ホストコンピュータ 13 :被測定物 14 :測定端子 15 :位置測定器 16 :光学式測長計 17〜21 :ミラー 22 :主軸 31,41 :外部通信部 32,42 :形状誤差算出部 33,43 :データ記憶部 34 :測定端子出力信号(第1信号)スムージ
ング部 37 :位置信号(第2信号)スムージング部 38,46 :記憶信号発生部 39 :入力信号発生部 101 :中央処理ユニット(CPU) 102 :第1のメモリ 103 :第2のメモリ 104,105:インターフェース 106 :NCインターフェース 107 :A/D変換器 以上
1: Processing machine 2: Movement mechanism 3: Z stage 4: Z support stand 5: Z stage drive device 6: Tool stand 7: X stage 8: X support stand 9: X stage drive device 10: Information processing device 11: NC Controller 12: Host computer 13: Object to be measured 14: Measuring terminal 15: Position measuring device 16: Optical length measuring device 17-21: Mirror 22: Spindle 31, 41: External communication part 32, 42: Shape error calculating part 33, 43: data storage unit 34: measurement terminal output signal (first signal) smoothing unit 37: position signal (second signal) smoothing unit 38, 46: storage signal generating unit 39: input signal generating unit 101: central processing unit (CPU) ) 102: first memory 103: second memory 104, 105: interface 106: NC interface 10 : A / D converter or

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 設計位置と実際の位置との差分に相当す
る第1信号を出力する測定端子と、該測定端子を被測定
物の測定面に沿って設計値に基づき移動させる移動機構
と、基準点と前記測定端子との相対位置に相当する第2
信号を出力する位置測定器と、所定の時間毎又は距離毎
に記憶トリガー信号を発生する記憶信号発生部と、前記
記憶トリガー信号により前記第1信号と前記第2信号と
を記憶する記憶部と、記憶された前記第1信号と前記第
2信号との和から「前記相対位置の設計値」を引いた差
分を被測定物の形状誤差として算出する形状誤差算出部
とからなる形状測定装置において、 所定の時間毎又は距離毎に入力トリガー信号を発生する
入力信号発生部と、前記入力トリガー信号に同期して入
力した前記第1信号を滑らかにし、前記記憶トリガー信
号に同期して前記滑らかにした第1信号を記憶部へ出力
する第1信号スムージング部と、前記入力トリガー信号
に同期して入力した前記第2信号を滑らかにし、前記記
憶トリガー信号に同期して前記滑らかにした第2信号を
記憶部へ出力する第2信号スムージング部とを設けたこ
とを特徴とする形状測定装置。
1. A measuring terminal that outputs a first signal corresponding to a difference between a design position and an actual position, and a moving mechanism that moves the measuring terminal along a measurement surface of an object to be measured based on a design value. The second corresponding to the relative position between the reference point and the measurement terminal
A position measuring device that outputs a signal, a storage signal generation unit that generates a storage trigger signal at predetermined time intervals or distances, and a storage unit that stores the first signal and the second signal by the storage trigger signal. A shape error calculating unit that calculates a difference obtained by subtracting the “design value of the relative position” from the stored sum of the first signal and the second signal as a shape error of the object to be measured. An input signal generator that generates an input trigger signal at predetermined time intervals or distances, smoothes the first signal input in synchronization with the input trigger signal, and smoothes the synchronization signal in synchronization with the storage trigger signal. Smoothing the first signal smoothing unit for outputting the first signal to the storage unit and the second signal input in synchronization with the input trigger signal, and smoothing in synchronization with the storage trigger signal. And a second signal smoothing unit that outputs the second signal described above to a storage unit.
【請求項2】 前記第1信号スムージング部及び前記第
2信号スムージング部が、入力信号を所定回数蓄積し、
該蓄積した入力信号の平均値を出力する平均化手段であ
ることを特徴とする請求項1記載の形状測定装置。
2. The first signal smoothing unit and the second signal smoothing unit accumulate an input signal a predetermined number of times,
The shape measuring apparatus according to claim 1, which is an averaging unit that outputs an average value of the accumulated input signals.
【請求項3】 前記第1信号スムージング部及び前記第
2信号スムージング部が、所定の周波数成分のノイズを
除去するフィルタであることを特徴とする請求項1記載
の形状測定装置。
3. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the first signal smoothing unit and the second signal smoothing unit are filters that remove noise of a predetermined frequency component.
JP6096132A 1994-05-10 1994-05-10 Shape measuring instrument Pending JPH07306034A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6687013B2 (en) 2000-03-28 2004-02-03 Hitachi, Ltd. Laser interferometer displacement measuring system, exposure apparatus, and electron beam lithography apparatus
JP2006239846A (en) * 2005-03-07 2006-09-14 Jtekt Corp Nc machining device

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US6839142B2 (en) 2000-03-28 2005-01-04 Hitachi, Ltd. Laser interferometer displacement measuring system, exposure apparatus, and electron beam lithography apparatus
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