JPH0792385B2 - 表面粗さ測定装置 - Google Patents

表面粗さ測定装置

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JPH0792385B2
JPH0792385B2 JP27734191A JP27734191A JPH0792385B2 JP H0792385 B2 JPH0792385 B2 JP H0792385B2 JP 27734191 A JP27734191 A JP 27734191A JP 27734191 A JP27734191 A JP 27734191A JP H0792385 B2 JPH0792385 B2 JP H0792385B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は表面粗さ測定装置、特に
粗さパラメータの演算機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】被測定物の表面粗さを評価する装置とし
て表面粗さ測定装置が周知であり、該表面粗さ測定装置
は被測定物表面よりその凹凸を検出する検出手段と、該
検出手段より得られた凹凸情報に基づき表面粗さを適切
に表現するパラメータを出力するパラメータ演算手段と
を備えている。
【0003】すなわち、検出手段より得られた凹凸情報
をそのまま表示するのみでは、単に表面状態を示す粗さ
曲線が得られるのみであり、その表面粗さを適切に把握
することができない。
【0004】そこで、従来より粗さパラメータとして、
粗さ曲線とその中心線までの偏差の絶対値の平均である
中心線平均値、最も高い山頂から最も深い谷底までの高
さ方向の距離である最大高さなどを用い、被測定物の表
面粗さを適切に表現することが試みられていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の表面
粗さ測定装置は、検出した断面曲線もしくは粗さ曲線を
二次元データとして処理することを原則としており、し
かも粗さパラメータの演算に際しては曲線全区間を対象
とした唯一の値を出力するものである。しかし、現実の
測定対象面における粗さパラメータ値の分布は、通常そ
の評価領域の長さ、つまりいわゆるサンプルの大きさに
よって大きく変化することが知られており、この点に対
してより妥当な測定を行なうためには、この評価領域の
大きさと粗さパラメータの相関を考慮したデータ処理を
併用することが必要である。
【0006】一方、近年三次元粗さ測定装置として断面
曲線もしくは粗さ曲線をそれらの抽出断面に垂直な方向
の配列として検出し得るものも見受けられ、その粗さパ
ラメータの演算機能は、配列曲線群を構成する各々を個
別的に扱って前記同様の処理を行なうものと、全曲線を
一群の三次元データとして統計的に処理するものがあ
る。
【0007】しかしながら、三次元粗さ測定装置におい
ても断面曲線を二次元データとして処理する表面粗さ測
定装置と同様に、粗さパラメータの値は評価領域の面積
の大きさによって大きく変化し、この粗さパラメ−タの
値の変化を考慮したパラメータ演算が三次元パラメ−タ
に関しても行なわれていなかった。本発明は前記従来技
術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は評価領
域の大きさを所望により拡大、縮小して粗さパラメータ
を得ることのできる表面粗さ測定装置を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明にかかる表面粗さ測定装置は、表面粗さ検出手
段と、検出位置制御手段と、検出信号記憶手段と、パラ
メータ演算表示手段とを備える。そして、表面粗さ検出
手段は、被測定物の表面粗さを検出する。また、検出位
置制御手段は、該表面粗さ検出手段の検出走査開始の位
置を被測定面の基準点に位置させ、該基準点より表面粗
さ検出手段を所定範囲で走査する。検出信号記憶手段
は、被測定面の特定の部位の位置とその部位における表
面粗さの検出デ−タを対応付けて記憶する。
【0009】パラメータ演算表示手段は、前記記憶手段
に記憶された表面粗さデータ及びその座標値に基づき、
前記表面粗さ検出手段の検出走査する全領域と同一もし
くは小さく設定された評価領域を、所望により拡張ない
し縮小し、それぞれの評価領域に対応する検出データ及
び必要に応じて該位置の座標値を演算し、評価領域毎の
パラメータ値を算出して表示する。
【0010】
【作用】本発明にかかる表面粗さ測定装置は、表面粗さ
データを一時的にその位置と対応付けて、検出信号記憶
手段が記憶する。そして、パラメータ演算表示手段は、
検出走査範囲と同一もしくはそれより小さく設定された
評価領域を、拡大、または縮小して、その評価領域毎の
パラメータ値を求めるので、その拡大または縮小した評
価領域の大きさと粗さパラメータの相関関係を算出す
る。
【0011】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を
説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものでは
ない。図1には本発明の一実施例にかかる表面粗さ測定
装置の概略構成が示されている。
【0012】同図に示す表面粗さ測定装置10は、プロ
ーブを被測定物表面に移動させ、その表面粗さを検出す
る接触式表面粗さ測定装置であり、ベース12上に立設
された支柱14と、該支柱14に支持された表面粗さ検
出手段16とを備える。そして、前記支柱14にはアー
ム18が上下動可能に支持され、更にアーム18には移
動部材20がX方向に移動可能に支持されている。前記
表面粗さ検出手段16は移動部材20に固定され、モー
タ22を駆動させて移動部材20をX方向に移動させる
ことにより、該表面粗さ検出手段16のX方向への移動
を可能としている。
【0013】また、アーム18は支柱に平行に設置され
たボールネジ24に螺合されており、モータ26により
ボールネジ24を回転駆動することにより、該アーム1
8(すなわち表面粗さ検出手段16)をZ方向に移動さ
せることができる。一方、ベース12上にはY方向に移
動可能なテーブル28が載置されており、該テーブル2
8はモータ30の回転駆動によりY方向に移動する。こ
の結果、表面粗さ検出手段16をXないしZ方向に移動
し、テーブル28をY方向に移動させることで、テーブ
ル28上に載置された被測定物32と表面粗さ検出手段
16との相対位置を三方向で設定することができる。
【0014】前記各モータ22,26,30は、それぞ
れドライバー40,42,44を介して各軸方向駆動制
御部34,36,38により駆動制御されている。ま
た、各モータ22,26,30は、その駆動量を検出す
るロータリーエンコーダ23,27,31を備えてお
り、各エンコーダ23,27,31の出力は各軸方向駆
動制御部34,36,38にフィードバックされる。従
って、検出位置制御手段46が各駆動制御部34,3
6,38に指示することで、表面粗さ検出手段16を所
望の位置に位置決めする。そして、例えばY方向の位置
及びZ方向の位置を基準の位置に設定し、X方向に表面
粗さ検出手段16をスライド移動することで、該Y方向
の位置座標における表面粗さを測定し、更にY方向の位
置をずらして同様の操作を繰返すことで、被測定物32
の被測定面の表面粗さ信号を得ることができる。
【0015】この表面粗さ検出結果はA/D変換器48
によりデジタル信号に変換され、その検出座標に対応し
て検出信号記憶手段50に記憶される。ここで、記憶手
段50はRAMからなり、図2に模式的に示されるよう
に各デジタル信号はその信号の得られた座標(x,y)
に対応してZxyの形態でマトリックス状に記憶される。
すなわち、一度目の走査Lに対応してZ11,Z21、…Z
m1が得られ、さらに二度目の走査に対応してZ12
22、…Zm2、…n度目の走査に対応してZ1n,Z2n
…Zmnが得られ、それぞれ被測定面の座標に対応した記
憶エリアに記憶される。なお、測定範囲が広い場合等デ
ータ量が著しく多い場合には、記憶手段50としてフロ
ッピーディスク或いはハードディスク等の外部記憶装置
を用いることも可能である。そして、検出信号記憶手段
50からの表面粗さ情報に基づき、パラメータ演算手段
52がパラメータ演算を行ない、表示手段54へ所望の
表示形式で表面粗さパラメータの表示を行なう。
【0016】次に本発明において特徴的なパラメータ演
算方式について説明する。まず、本実施例における最も
基本的な例として、一走査範囲(二次元)について順次
評価領域を変更する方式について説明する。図3に示す
ように、表面粗さ検出手段16の触針56は、所定Y座
標上でX方向に一単位測定当たり被測定物32の表面を
距離Lだけ走査する。従って、表面粗さデータとしては
図4に示すような断面曲線が得られる。
【0017】次に、測定者が任意に設定した評価領域L
v毎に表面粗さパラメータRを算出する。すなわち、図
4において、基準点0を設定し、さらに該基準点0より
基準評価領域としてLv0を設定する。そして、基準点0
を一端とした評価領域を順次延長し、評価領域Lv1、L
v2…Lvnを得る。ここで、評価領域Lv0で検出データZ
11,Z21,Z31より粗さパラメータR0を算出した場
合、例えば評価領域Lv1では検出データZ11,Z21,Z
31,Z41より粗さパラメータR1を算出し、評価領域L
vnでは検出データZ11,Z21…Zn1より粗さパラメータ
nを得る。
【0018】そして、この評価領域の大きさと粗さパラ
メータの相関は、例えば図5に示すように表示される。
また、本発明において評価領域を面状に設定、拡張する
ことも可能である。すなわち、一単位のX方向走査が終
了した後に、Y座標を一単位移動し、更に同様に被測定
物32の表面をX方向に距離Lだけ走査する操作を繰返
す。この結果、表面粗さデータとしては図6に示すよう
に、X−Y面に対応した被測定面について、複数の断面
曲線を得ることができる。そして、評価領域を前記Lvn
に対応して、X,Y座標で規定される平面評価領域
v0,Av1…Avk…Anとして設定する。この結果、例
えばAv0に対応して前記図2のZ11,Z21,Z12,Z22
を基にパラメータR0を算出し、さらにAv1に対応して
11,Z21,Z31,Z12,Z22,Z32,Z13,Z23,Z
33を基にパラメータR1を算出するように、順次パラメ
ータ算出の基となる検出データの採取域を拡大してい
く。このようにして、面状の評価領域の大きさとパラメ
ータの相関関係を算出することができる。図7,図8に
は本実施例にかかる表面粗さ測定装置の作動状態を示す
フローチャート図が示されている。同図に示すように、
まず触針56のX軸方向測定距離Lを設定し、更に所定
Y軸座標値でのX軸方向への走査が終了した後にY軸方
向へ移動させる駆動ピッチP及びY軸方向への駆動回数
N(被測定面上で何本の断面曲線を得るか)を設定す
る。
【0019】そして測定開始スイッチをONすると、検
出手段16の触針56がZ軸方向に降下し、原点位置合
せを行なった後、第一回目のX軸方向走査が行なわれ
る。そして、検出手段16からの信号Zijをピッチp毎
に採取して検出信号記憶手段50に記憶し、距離Lの走
査が終了すると、検出手段16をX方向原点位置に復帰
させる。
【0020】次に検出手段16をY軸方向にピッチPだ
け移動させ、同様の走査を繰返し、走査回数がNとなっ
たらば測定走査を終了する。ここで必要により測定手段
16の上昇、検出信号の表示を行なう。
【0021】次に所望パラメータの演算を行なうため、
検出信号記憶手段50内で最大評価領域(Lvn
vn)、評価領域設定の基準位置0、基準評価領域(L
v0,Av0)、評価領域の拡大・縮小方式fL(k),f
A(k)、及び目的とするパラメータRを設定する。そし
て、パラメータ演算スイッチをONにすると、順次評価
領域(Lk,Ak)が算定され、該評価領域に対応する検
出データZよりパラメータRkが算出される。
【0022】全てのパラメータの演算が終了したらば、
各パラメータが得られた評価領域の長さ及び広さと対応
させて表示手段上にパラメータを二次元的ないし三次元
的に出力する。以上説明したように本実施例の表面粗さ
測定装置によれば、被測定物のX,Y平面上の表面粗さ
と、その評価領域の大きさとの相関関係についての情報
を得ることが可能となる。
【0023】なお、本発明において図9ないし図10に
示すように評価領域の基準点0を検出領域の中心点等に
置き、X,Y各方向に評価領域を拡張するようにしても
よい。
【0024】以上説明したように本発明によれば、被測
定面より検出した表面形状データ(二次元ないし三次
元)から粗さパラメータを求める場合に、その評価領域
(二次元ならば直線領域の区間、三次元なら平面領域)
の大きさを拡大ないし縮小させながら、その都度粗さパ
ラメータを求められるので、評価領域の大きさと粗さパ
ラメータの関係を明確にグラフ等の表示形態で提供する
ことができる。なお、評価領域の拡大又は縮小の割合
は、測定者が所望により決定する。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる表面
粗さ測定装置によれば、被測定物の表面粗さデータをそ
の座標値と対応させて記憶する検出信号記憶手段、及び
検出信号記憶手段に記憶された表面粗さデータ及びその
座標値に基づき、所望の評価領域の大きさでパラメータ
値を求めるパラメータ演算表示手段を備えたので、評価
領域の大きさと粗さパラメータの相関関係を明確に把握
することが可能となり、これによって評価領域の大きさ
に影響の受けることがより少ない妥当な表面粗さ測定が
できるという効果が得られている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる表面粗さ測定装置の
概略構成の説明図である。
【図2】図1に示した装置において、検出信号記憶手段
における信号記憶形態の説明図である。
【図3】図1に示した装置において、表面粗さ検出手段
の作動状態の説明図である。
【図4】図1に示した装置において、二次元評価領域と
断面曲線の関係の一例の説明図である。
【図5】図4に示したデータに基づく粗さパラメータ分
布を示す説明図である。
【図6】図1に示した装置において、三次元評価領域と
断面曲線の関係の一例の説明図である。
【図7】,
【図8】図1に示した装置の作動状態を示すフローチャ
ート図である。
【図9】,
【図10】図1に示した装置において、評価領域と断面
曲線の他の関係の説明図である。
【符号の説明】
10 表面粗さ測定装置 16 表面粗さ検出手段 46 検出位置制御手段 50 検出信号記憶手段 52 パラメータ演算手段 54 表示手段 58 パラメータ記憶手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定物と相対移動してその被測定面の
    表面粗さを走査検出する表面粗さ検出手段と、被測定物
    が与えられた際に、その被測定面上の特定の点を基準点
    として、その基準点から所望一定範囲で前記表面粗さ検
    出手段を検出走査させるように、被測定物と表面粗さ検
    出手段の相対移動を制御する検出位置制御手段と、被測
    定物の表面粗さが得られる際に、被測定面の特定部位と
    その特定部位に対応する検出デ−タを対応付けて記憶す
    る検出信号記憶手段と、対応付けられて前記記憶手段に
    記憶された表面粗さデ−タ及び部位の位置に基づき、前
    記表面粗さ検出手段の検出走査する全領域と同一もしく
    はそれより小さく設定された評価領域を、拡張又は/及
    び縮小し、それぞれの評価領域に対応する検出デ−タ及
    び必要に応じて該部位の位置の値を演算し、各評価領域
    毎のパラメ−タ値を算出して表示するパラメ−タ演算表
    示手段と、を備えたことを特徴とする表面粗さ測定装
    置。
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