JPH11281306A - Calibrated-value detection method for coordinate-measuring machine and calibration method for shape data using the same calibrated data - Google Patents

Calibrated-value detection method for coordinate-measuring machine and calibration method for shape data using the same calibrated data

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JPH11281306A
JPH11281306A JP10081036A JP8103698A JPH11281306A JP H11281306 A JPH11281306 A JP H11281306A JP 10081036 A JP10081036 A JP 10081036A JP 8103698 A JP8103698 A JP 8103698A JP H11281306 A JPH11281306 A JP H11281306A
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JP
Japan
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calibration value
squareness
contactor
shape data
error
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JP10081036A
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Japanese (ja)
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Koji Fukutomi
康志 福冨
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Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable to detect squareness calibrated value and contactor calibrated value by alternatevely estimating squareness calibrated value from shape data of a reference spherical surface and contactor calibrated value of shape data of other reference spherical surface. SOLUTION: Two reference spherical surface with different curvature-radiuses are shape-measured, and then squareness calibrated value is estimated by shape data of one of the reference spherical surface and contactor calibrated value is estimated by shape data of other reference spherical surface. By repeating these procedures alternatively, the squareness calibrated value calibrating a squareness error caused from squareness shift by a coordinate axis of a coordinate-measuring machine, and the contactor calibrated value calibrating a contactor error caused from distortion to true spherical shape of the contactor are separated to detect. Thereby, a reference spherical surface is easily produced because of no necessity to accurately consist both curvature radiuses of two reference spherical surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象の表面を
接触子で走査して前記測定対象の形状データを出力する
座標測定機の直角度誤差及び接触子誤差の校正値検出方
法と、これら両校正値を用いた形状データ校正方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of detecting a calibration value of a squareness error and a contact error of a coordinate measuring machine which scans the surface of a measurement object with a contact and outputs the shape data of the measurement object. The present invention relates to a shape data calibration method using both calibration values.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、非球面レンズのような微細な光学
部材の形状を評価するには、接触子で測定対象の表面を
走査することにより測定対象表面の凹凸形状を2次元或
いは3次元の座標データ点の列として出力して評価する
ことのできる座標測定機が用いられている。このような
座標測定機は、座標軸のなす直角度のずれに起因する測
定誤差(直角度誤差)及び接触子の真の球面形状からの
歪に起因する測定誤差(接触子誤差)を含んでいる可能
性があり、このような誤差を含んだままの形状評価は精
度の低いものとなってしまう。このためこれらの誤差の
校正値を予め検出しておき、得られた形状データをこれ
らの校正値で校正して評価することが必要である。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to evaluate the shape of a fine optical member such as an aspherical lens, the surface of the object to be measured is scanned with a contact to form a two-dimensional or three-dimensional unevenness on the surface of the object. A coordinate measuring machine that can be output as a sequence of coordinate data points and evaluated is used. Such a coordinate measuring machine includes a measurement error (squareness error) caused by a deviation of a squareness between coordinate axes and a measurement error (contact error) caused by distortion of a contact from a true spherical shape. There is a possibility that the shape evaluation including such an error will have low accuracy. Therefore, it is necessary to detect the calibration values of these errors in advance, and to calibrate the obtained shape data with these calibration values for evaluation.

【0003】この直角度誤差及び接触子誤差は一般に合
成された形で測定形状データに現れるため、これら両誤
差の校正値は分離して求められることが好ましい。この
ように直角度誤差の校正値と接触子誤差の校正値を分離
して検出する方法としては、曲率半径が等しい凸と凹の
基準球面の形状をそれぞれ測定して形状データを得、こ
れらを凹凸の両理想球面と比較して得られる誤差を検知
することにより求める方法が知られている。
[0003] Since the squareness error and the contact error generally appear in the measured shape data in a combined form, it is preferable that the calibration values of these two errors are obtained separately. As described above, as a method of separately detecting the calibration value of the squareness error and the calibration value of the contact error, the shape data is obtained by measuring the shapes of the convex and concave reference spherical surfaces having the same radius of curvature, and obtaining these. There is known a method of detecting an error by detecting an error obtained in comparison with both ideal spherical surfaces of irregularities.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記方法
では、凹凸両方の基準球面の真球度を極めて精度良く、
且つ、双方の曲率半径を精密に一致させて作成する必要
があり、また、直角度誤差の校正を測定機の測定範囲全
域に対して行うためには、両基準球面を測定範囲全体を
カバーできる大きさのものとする必要がある。大きい基
準球面を精度良く、しかも両凹凸面の曲率半径を精密に
一致させて作成することは極めて困難であるため、例え
ば測定範囲が数百mmを越えるような場合には校正精度
に限界が生じてしまっていた。
However, according to the above method, the sphericity of the reference spherical surface of both the concave and the convex is extremely accurately determined.
In addition, it is necessary to make both radii of curvature precisely coincident with each other, and in order to calibrate the squareness error over the entire measurement range of the measuring machine, both reference spherical surfaces can cover the entire measurement range. It must be large. Since it is extremely difficult to create a large reference spherical surface with high accuracy and with the curvature radii of both concave and convex surfaces precisely matched, calibration accuracy is limited, for example, when the measurement range exceeds several hundred mm. Had been lost.

【0005】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、座標測定機の直角度誤差を校正する直角
度校正値及び接触子誤差を校正する接触子校正値を分離
して検出できるとともに検出に用いる二つの基準球面の
作成が容易である座標測定機の校正値検出方法、及びこ
の校正値を用いた形状データ校正方法を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and separates and detects a squareness calibration value for calibrating a squareness error of a coordinate measuring machine and a contactor calibration value for calibrating a contactor error. It is an object of the present invention to provide a method for detecting a calibration value of a coordinate measuring machine, which is capable of easily creating two reference spheres used for detection, and a method for correcting shape data using the calibration value.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明の座標測定機の校正値検出方法において
は、測定対象の表面を接触子で走査して測定対象の形状
データを出力する座標測定機において、曲率半径が互い
に異なる二つの基準球面の形状測定を行うことにより、
座標測定機の座標軸のなす直角度のずれに起因する直角
度誤差を校正する直角度校正値及び接触子の真の球面形
状からの歪に起因する接触子誤差を校正する接触子校正
値を検出する座標測定機の校正値検出方法であって、一
方の基準球面の形状データを用いて行う直角度校正値の
推定及び他方の基準球面の形状データを用いて行う接触
子校正値の推定を交互に繰り返すことにより直角度校正
値及び前記接触子校正値を検出する。
In order to achieve the above object, in a method of detecting a calibration value of a coordinate measuring machine according to the present invention, a surface of a measuring object is scanned with a contact to output shape data of the measuring object. By measuring the shape of two reference spheres whose curvature radii are different from each other,
Detects the squareness calibration value for calibrating the squareness error caused by the deviation of the squareness between the coordinate axes of the coordinate measuring machine and the contactor calibration value for calibrating the contactor error caused by distortion from the true spherical shape of the contactor A method for detecting a calibration value of a coordinate measuring machine, which alternates between estimating a squareness calibration value using shape data of one reference sphere and estimating a contactor calibration value using shape data of the other reference sphere. , The squareness calibration value and the contactor calibration value are detected.

【0007】またこのために、一方の基準球面(例え
ば、実施形態における第1基準球面i)の形状データを
接触子校正値の推定値(例えば、実施形態における推定
接触子校正値)で校正し、この校正された形状データ及
び一方の基準球面の理論形状データから求められる第1
誤差データをもとに直角度校正値の推定値(例えば、実
施形態における推定直角度校正値)を得る第1工程と、
他方の基準球面(例えば、実施形態における第2基準球
面j)の形状データを直角度校正値の推定値で校正し、
この校正された形状データ及び他方の基準球面の理論形
状データから求められる第2誤差データをもとに接触子
校正値の推定値を得る第2工程とを有し、第1工程及び
第2工程を交互に繰り返し、得られる直角度校正値の推
定値の変化量及び得られる接触子校正値の推定値の変化
量がそれぞれ予め設定された基準量以下となったときの
これら両推定値を直角度校正値及び接触子校正値として
検出する。
For this purpose, the shape data of one reference spherical surface (for example, the first reference spherical surface i in the embodiment) is calibrated with the estimated value of the contactor calibration value (for example, the estimated contactor calibration value in the embodiment). The first shape determined from the calibrated shape data and the theoretical shape data of one of the reference spheres.
A first step of obtaining an estimated value of the squareness calibration value based on the error data (for example, an estimated squareness calibration value in the embodiment);
The shape data of the other reference spherical surface (for example, the second reference spherical surface j in the embodiment) is calibrated with the estimated value of the squareness calibration value,
A second step of obtaining an estimated value of a contactor calibration value based on the calibrated shape data and second error data obtained from the theoretical shape data of the other reference spherical surface, wherein a first step and a second step Are alternately repeated, and when the obtained change amount of the estimated value of the squareness calibration value and the obtained change amount of the estimated value of the contactor calibration value are each equal to or less than a predetermined reference amount, these two estimated values are directly corrected. Detected as the angle calibration value and contact calibration value.

【0008】このような方法によれば、直角度校正値の
推定値及び接触子校正値の推定値はそれぞれ一定値、す
なわち直角度校正値及び接触子校正値に収斂していくの
で、直角度校正値及び接触子校正値を分離して検出する
ことができる。また、このとき用いる二つの基準球面は
曲率半径が互いに異なるものであるので双方の曲率半径
を精密に一致させる必要がなく、基準球面の作成が容易
となる。
According to such a method, the estimated value of the squareness calibration value and the estimated value of the contactor calibration value converge to constant values, that is, the squareness calibration value and the contactor calibration value, respectively. The calibration value and the contactor calibration value can be detected separately. Further, since the two reference spheres used at this time have different radii of curvature, it is not necessary to make the two radii of curvature precisely coincide with each other, so that the reference sphere can be easily formed.

【0009】また、直角度校正値の推定値が、第1誤差
データに最小自乗法を用いて得られることが好ましい。
これによれば直角度校正値の推定を効率よく行うことが
でき、両校正値の推定値を速く収斂させることができ
る。また、接触子校正値の推定値が、第2誤差データを
接触子の接触角の関数として表したものであれば、直角
度校正値の推定値が直角度校正値に収斂したときには接
触子校正値の推定値も同時に接触子校正値に収斂する。
ここで接触角とは、接触子の中心と、接触子と測定対象
との接触点とを結んでなる線分が、接触子の中心から下
ろした鉛直線となす角のことである。
It is preferable that the estimated value of the squareness calibration value is obtained by using the least square method for the first error data.
According to this, the squareness calibration value can be efficiently estimated, and the estimation values of both calibration values can be quickly converged. If the estimated value of the contactor calibration value represents the second error data as a function of the contact angle of the contactor, when the estimated value of the squareness calibration value converges on the squareness calibration value, the contactor calibration value is obtained. The estimated value also converges to the contact calibration value.
Here, the contact angle is an angle formed by a line segment connecting the center of the contact and the contact point between the contact and the object to be measured, with a vertical line lowered from the center of the contact.

【0010】更に、二つの基準球面のうち少なくとも一
方が座標測定機の測定範囲全体をカバーする大きさを有
することが好ましい。このような大きさを有する方の基
準球面から得られる誤差データをもとに直角度誤差を校
正する校正値を求めるようにすれば、測定機の測定範囲
全体を対象とした正確な校正値を求めることができる。
また、このように大きな基準球面は少なくとも一方でよ
く他の一方は小さくても構わないため、基準球面の作成
能率が向上する。
Further, it is preferable that at least one of the two reference spherical surfaces has a size that covers the entire measurement range of the coordinate measuring machine. If a calibration value for calibrating the squareness error is obtained based on the error data obtained from the reference sphere having such a size, an accurate calibration value for the entire measurement range of the measuring machine can be obtained. You can ask.
Further, since at least one of the large reference spheres and the other one may be small, the efficiency of forming the reference sphere is improved.

【0011】また、本発明の形状データ校正方法は、上
記の座標測定機の校正値検出方法により検出された直角
度校正値及び接触子校正値を座標測定機の記憶手段に記
憶させておき、測定により得られた測定対象の形状デー
タを直角度校正値及び接触子校正値を用いて校正する。
これにより、得られた形状データから直角度誤差及び接
触子誤差を除くことができ、精度の高い形状評価を行う
ことができる。
Further, in the shape data calibration method of the present invention, the squareness calibration value and the contactor calibration value detected by the above-described method for detecting the calibration value of the coordinate measuring machine are stored in a storage means of the coordinate measuring machine. The shape data of the measurement object obtained by the measurement is calibrated using the squareness calibration value and the contactor calibration value.
As a result, the squareness error and the contact error can be removed from the obtained shape data, and highly accurate shape evaluation can be performed.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図を参照して説明する。図2(a)に示す座標
測定装置11は測定対象Mの表面形状の3次元測定が可
能であり、水平テーブル12の上に門型の支持架13が
設けられ、その水平部材13aにはYZステージ14が
Y方向及びZ方向に移動自在に取り付けられている。水
平テーブル12上に設けられたXスライダ15にはXス
テージ16がX方向移動自在に取り付けられており、X
ステージ16上には測定対象Mが載置される。YZステ
ージ14に内蔵されたプローブ機構の接触子17はYZ
ステージ14の下方から突き出ており、Z方向へのみ変
位可能である。なお、このZ方向変位量は座標測定器1
1に内蔵された測長スケール(図示せず)により計測さ
れる。また、それぞれのステージ14、16には位置検
出手段が内蔵されており(図示せず)、それぞれのステ
ージ14、16の軸方向の移動量が検出される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The coordinate measuring device 11 shown in FIG. 2A is capable of three-dimensional measurement of the surface shape of the measuring object M, and has a portal-type support frame 13 provided on a horizontal table 12, and the horizontal member 13a has YZ. A stage 14 is mounted movably in the Y and Z directions. An X stage 16 is attached to an X slider 15 provided on the horizontal table 12 so as to be movable in the X direction.
The measuring object M is mounted on the stage 16. The contact 17 of the probe mechanism built in the YZ stage 14 is YZ
It protrudes from below the stage 14 and can be displaced only in the Z direction. Note that this Z-direction displacement is measured by the coordinate measuring device 1
1 is measured by a length measuring scale (not shown) built in the apparatus. Each of the stages 14 and 16 has a built-in position detecting means (not shown), and the amount of movement of each of the stages 14 and 16 in the axial direction is detected.

【0013】図2(b)に示す座標測定機1は測定対象
Mの2次元形状の測定が可能なものの例であり、その構
成及び測定方法・手順は上述の座標測定器11とほぼ同
じである。すなわち、水平テーブル2上の垂直柱3に設
けられたZスライダ3aに沿ってZステージ4がZ方向
に移動可能であり、また、水平テーブル2の上面に取り
付けられたXスライダ5に沿ってXステージ6がX方向
に移動可能である。そしてXステージ6上には測定対象
Mが載置される。
The coordinate measuring machine 1 shown in FIG. 2 (b) is an example capable of measuring the two-dimensional shape of the measuring object M, and its configuration, measuring method and procedure are almost the same as those of the coordinate measuring device 11 described above. is there. That is, the Z stage 4 can move in the Z direction along the Z slider 3 a provided on the vertical column 3 on the horizontal table 2, and the X stage 4 moves along the X slider 5 mounted on the upper surface of the horizontal table 2. The stage 6 can move in the X direction. Then, the measurement target M is placed on the X stage 6.

【0014】Zステージ4に内蔵されたプローブ機構の
接触子7がZステージ4下方から突き出ており、この接
触子7はZ方向にのみ移動可能である。また、Zステー
ジ4のZ方向移動量及びXステージ6のX方向移動量
は、それぞれの移動軸と平行に設けられたストレートエ
ッジ8を基準に変位センサ9によって読み取られる。従
ってこの座標測定機1においては、各ストレートエッジ
8の長手方向が測定座標系のX及びZ軸に対応する。以
後簡単のため、この座標測定機1を用いた2次元での測
定に基づいて、本発明の校正値検出方法及び校正方法に
ついて説明する。
A contact 7 of a probe mechanism built in the Z stage 4 projects from below the Z stage 4, and the contact 7 can move only in the Z direction. The movement amount of the Z stage 4 in the Z direction and the movement amount of the X stage 6 in the X direction are read by the displacement sensor 9 with reference to the straight edges 8 provided in parallel with the respective movement axes. Therefore, in the coordinate measuring machine 1, the longitudinal direction of each straight edge 8 corresponds to the X and Z axes of the measuring coordinate system. Hereinafter, for simplicity, the calibration value detection method and calibration method of the present invention will be described based on two-dimensional measurement using the coordinate measuring machine 1.

【0015】座標測定装置1により測定対象Mの形状測
定をする場合には、先ず測定対象MをXステージ6上に
固定し、Xステージ6及びZステージ4を移動して接触
子7が測定対象M上の測定開始点に適当な押し付け力で
当接された状態とする。そしてXステージ6をX方向に
移動させ、X軸座標に対する接触子7のZ軸座標を連続
的に読み取っていくことにより、測定対象M表面の凹凸
形状データを測定することができる。
When measuring the shape of the measuring object M by the coordinate measuring device 1, first, the measuring object M is fixed on the X stage 6, the X stage 6 and the Z stage 4 are moved, and the contact 7 is It is assumed that the measurement start point on M is brought into contact with an appropriate pressing force. Then, by moving the X stage 6 in the X direction and continuously reading the Z-axis coordinates of the contact 7 with respect to the X-axis coordinates, the unevenness data of the surface of the measurement target M can be measured.

【0016】ここに示した座標測定機1が有する直角度
誤差θに対する校正値及び接触子誤差Epに対する校正
値をそれぞれ分離して検出するため、曲率半径の異なる
二つの凹形の基準球面i、jについての形状測定を行う
が、先ず座標測定機1の有するの直角度誤差及び接触子
誤差について説明する。
In order to separately detect the calibration value for the squareness error θ and the calibration value for the contact error Ep of the coordinate measuring machine 1 shown here, two concave reference spheres i having different radii of curvature are used. First, the squareness error and the contact error of the coordinate measuring machine 1 will be described.

【0017】今、図3に示すように、座標測定機1のX
軸及びZ軸のなす角度に直角からのずれがあり、Z軸を
基準としてX軸がθだけ直角から傾いてX’の方向を向
いていた場合を考える。この場合には測定された形状デ
ータは直角度誤差θを含むものとなり、破線21で示さ
れる測定対象Mの本来の形状に対し、実線22で示され
る形状データ(測定結果)が得られる。この形状データ
には下の式(1)に示す測定誤差ΔZcが含まれる。こ
こで、Lは座標の座標系の原点OからのX方向距離であ
る。
Now, as shown in FIG.
It is assumed that the angle between the axis and the Z axis deviates from a right angle, and the X axis is inclined from the right angle by θ with respect to the Z axis to face the direction of X ′. In this case, the measured shape data includes the squareness error θ, and the shape data (measurement result) indicated by the solid line 22 with respect to the original shape of the measurement target M indicated by the broken line 21 is obtained. This shape data includes a measurement error ΔZc shown in the following equation (1). Here, L is the distance in the X direction from the origin O of the coordinate system of the coordinates.

【0018】[0018]

【数1】ΔZc=L・sinθ ・・・(1)(1) ΔZc = L · sin θ (1)

【0019】図3は、例えばL=LxにおいてΔZ1
(=Lx・sinθ)の誤差が生じることを示してい
る。通常、座標系の直角度誤差θは数秒程度の微小な角
度であるため、式(1)は式(2)のように近似でき
る。
FIG. 3 shows, for example, ΔZ1 when L = Lx.
(= Lx · sin θ). Usually, since the squareness error θ of the coordinate system is a small angle of about several seconds, Equation (1) can be approximated as Equation (2).

【0020】[0020]

【数2】ΔZc≒L・θ ・・・(2)(2) ΔZc ≒ L · θ (2)

【0021】式(2)は、原点OからのX方向距離Lに
比例して測定誤差ΔZcが生じることを示している。こ
の誤差はよく知られているように、球面を測定して最適
なフィッティングを行った際にS字型の誤差を生じさせ
るものであり、これについて最小自乗法等を用いた解析
をすることにより直角度誤差θを求めることができる。
Equation (2) shows that a measurement error ΔZc occurs in proportion to the distance L from the origin O in the X direction. As is well known, this error causes an S-shaped error when the spherical surface is measured and the optimum fitting is performed. By performing an analysis using a least square method or the like, this error is generated. The squareness error θ can be obtained.

【0022】次に、接触子7が真の球面形状から歪んで
いる場合を考える。このとき得られる形状データは接触
子誤差を含むものとなる。この接触子誤差ΔZpは接触
角φに依存する関数であり、接触角φとは、図4に示す
ように、接触子7の中心A1と、接触子7と測定対象M
との接触点A2とを結んでなる線分が、接触子7の中心
A1から下ろした鉛直線AXとなす角である。この接触
子誤差ΔZpは測定対象Mが任意形状である場合には接
触角φのみの関数であり、X方向の測定長さLには無関
係である(但し後述するように、基準球面i、jの測定
においてはLはφの関数となるので無関係ではない)。
従って、誤差ΔZpは接触角φの関数として式(3)の
ように表現できる。
Next, consider a case where the contact 7 is distorted from a true spherical shape. The shape data obtained at this time includes a contact error. This contact error ΔZp is a function depending on the contact angle φ, and the contact angle φ is, as shown in FIG. 4, the center A1 of the contact 7, the contact 7 and the measuring object M
A line segment connecting the contact point A2 with the vertical line AX lowered from the center A1 of the contact 7 is an angle formed by the line segment. This contact error ΔZp is a function of only the contact angle φ when the measurement object M has an arbitrary shape and is independent of the measurement length L in the X direction (however, as will be described later, the reference spherical surface i, j Is not irrelevant since L is a function of φ in the measurement of).
Accordingly, the error ΔZp can be expressed as a function of the contact angle φ as shown in Expression (3).

【0023】[0023]

【数3】ΔZp=Ep(φ) ・・・(3)## EQU3 ## ΔZp = Ep (φ) (3)

【0024】図4(a)に示すように、接触子7の一部
に真の球面形状から飛び出している部分7aが存在する
とき、測定対象Mを測定して得られる形状データは図4
(b)に示すように破線23で示す実際の形状に対して
実線24で示す形状データとなり、φ=φ1において接
触子誤差ΔZ2(=Ep(φ1))を生ずる。なお、接
触角φは通常、得られた形状データの勾配を解析するこ
とによって認識される。また、Ep(φ)は以後Epと
略記する。
As shown in FIG. 4A, when there is a portion 7a protruding from a true spherical shape in a part of the contact 7, the shape data obtained by measuring the measurement object M is shown in FIG.
As shown in (b), the actual shape indicated by the broken line 23 becomes the shape data indicated by the solid line 24, and a contact error ΔZ2 (= Ep (φ1)) occurs when φ = φ1. Note that the contact angle φ is usually recognized by analyzing the gradient of the obtained shape data. Ep (φ) is hereinafter abbreviated as Ep.

【0025】上述したことから、得られた形状データに
直角度誤差θと接触子誤差Ep誤差がともに存在すると
きの測定誤差ΔZは式(4)で表される。
From the above, the measurement error ΔZ when the squareness error θ and the contact error Ep both exist in the obtained shape data is expressed by equation (4).

【0026】[0026]

【数4】 (Equation 4)

【0027】次に、曲率半径の異なる二つの基準球面
i、jを用いた校正値の検出手順について説明する。基
準球面i、jは、前述したように曲率半径が相異なって
おり、曲率半径の大きい方の基準球面(曲率半径R1)
を第1基準球面iとし、曲率半径の小さい方の基準球面
(曲率半径R2)を第2基準球面jとする。第1基準球
面iは座標測定機1の測定範囲全体をカバーする大きさ
とし、また、図5に示すように、第1基準球面iの測定
部(球面の部分)及び第2基準球面jの測定部はとも
に、それぞれの曲率中心(点P)から球面の最低部(点
B1、B2)に下ろした線(鉛直線)からの振れ角で−
φ0〜+φ0の間とする。また、曲率半径比がR1:R
2=A:1(A>1)であるとき、その間のX方向距離
La及びLbの比はLa:Lb=A:1となる。また、
なお、この場合における振れ角φは、前述の接触角φと
一致する。
Next, a procedure for detecting a calibration value using two reference spherical surfaces i and j having different radii of curvature will be described. The reference spheres i and j have different radii of curvature as described above, and the reference sphere having the larger radius of curvature (radius of curvature R1).
Is defined as a first reference spherical surface i, and a reference spherical surface having a smaller radius of curvature (radius of curvature R2) is defined as a second reference spherical surface j. The first reference spherical surface i has a size that covers the entire measurement range of the coordinate measuring machine 1. As shown in FIG. 5, the measurement unit (the spherical portion) of the first reference spherical surface i and the measurement of the second reference spherical surface j Both parts are the deflection angles from the line (vertical line) drawn from the center of curvature (point P) to the lowest part (points B1, B2) of the spherical surface.
It is between φ0 and + φ0. Further, the curvature radius ratio is R1: R
When 2 = A: 1 (A> 1), the ratio of the X-direction distances La and Lb therebetween is La: Lb = A: 1. Also,
Note that the deflection angle φ in this case matches the above-mentioned contact angle φ.

【0028】先ず、第1基準球面iについての形状測定
を行って(図5における点C1’〜点C1の範囲であ
り、−φ0〜+φ0の範囲)形状データを得る。そして
この形状データに第1基準球面iの理論形状データをフ
ィッティングさせて誤差データを求める。これを第1誤
差データΔZa1とする。この第1誤差データΔZa1
はX方向長さがLaの誤差データであり、下の式(5)
に示すようなX方向長さLa(=R1・sinφ)に比
例する誤差成分と接触子誤差Ep(φの関数)成分が合
成されたものとなる。
First, the shape of the first reference spherical surface i is measured (the range from the point C1 'to the point C1 in FIG. 5 and the range from -φ0 to + φ0) to obtain the shape data. Then, the error data is obtained by fitting the shape data to the theoretical shape data of the first reference spherical surface i. This is defined as first error data ΔZa1. This first error data ΔZa1
Is the error data whose length in the X direction is La, and the following equation (5)
The error component proportional to the length La in the X direction (= R1 · sin φ) and the contact error Ep (function of φ) component as shown in FIG.

【0029】[0029]

【数5】ΔZa1=La・θ+Ep ・・・(5)ΔZa1 = La · θ + Ep (5)

【0030】この第1誤差データΔZa1は前述したよ
うにS字形の形状となり、最小自乗法を用いた解析によ
り直角度誤差を校正する推定直角度校正値θ1がを求め
られる。そしてこの推定直角度校正値θ1は座標測定機
1の記憶部に校正データとして記憶される。
The first error data ΔZa1 has an S-shape as described above, and an estimated squareness calibration value θ1 for correcting the squareness error is obtained by analysis using the least squares method. The estimated squareness calibration value θ1 is stored as calibration data in the storage unit of the coordinate measuring machine 1.

【0031】ここで、この推定直角度校正値θ1を求め
ることは、第1誤差データΔZa1が全て直角度誤差θ
により生じていると仮定してその校正値を推定すること
に相当する。従って、式(5)においてΔZa1=La
・θ1とおくことにより、このときの校正誤差Δθ1
(=θ1−θ)は式(6)のように表される。これは、
接触子誤差Epの値の大きい箇所があるほど大きくな
り、測定長さLaが大きいものであるほど小さくなるこ
とを示している。
Here, obtaining the estimated squareness calibration value θ1 is based on the fact that all of the first error data ΔZa1 are squareness errors θ1.
This is equivalent to estimating the calibration value by assuming that it has occurred. Therefore, in equation (5), ΔZa1 = La
・ By setting θ1, the calibration error Δθ1 at this time
(= Θ1−θ) is expressed as in equation (6). this is,
The graph shows that the larger the contact error Ep is, the larger the portion is, and the larger the measured length La is, the smaller the error is.

【0032】[0032]

【数6】Δθ1≒Ep/La ・・・(6)[Equation 6] Δθ1 ≒ Ep / La (6)

【0033】次に、第2基準球面jについての形状測定
を行って(図5における点C2’〜点C2の範囲であ
り、−φ0〜+φ0の範囲)形状データを得る(この形
状データは推定直角度校正値θ1分の誤差は除かれてい
る)。そして、この形状データに第2基準球面jの理論
形状データをフィッティングさせて誤差データを求め
る。この誤差データを第2誤差データΔZb1とする。
この第2誤差データΔZb1は、推定直角度校正値θ1
分の誤差は校正されている(除去されている)が校正誤
差Δθ1を含んでいるので下式(7)のように表記され
る。
Next, the shape of the second reference spherical surface j is measured (the range of points C2 'to C2 in FIG. 5 and the range of -φ0 to + φ0) to obtain shape data (this shape data is estimated. The error of the squareness calibration value θ1 is excluded). Then, error data is obtained by fitting the theoretical shape data of the second reference spherical surface j to the shape data. This error data is referred to as second error data ΔZb1.
The second error data ΔZb1 is calculated based on the estimated squareness calibration value θ1.
Although the minute error has been calibrated (removed) but includes the calibration error Δθ1, it is represented by the following equation (7).

【0034】[0034]

【数7】 (Equation 7)

【0035】式(7)に示す第2誤差データΔZb1を
校正する校正値をφの関数で表して推定接触子校正値E
p1とおく。そしてこの推定接触子校正値Ep1は、推
定直角度校正値θ1と置き換えられて校正データとして
座標測定機1の記憶部に記憶される。
The calibration value for calibrating the second error data ΔZb1 shown in the equation (7) is expressed by a function of φ, and the estimated contactor calibration value E
Let it be p1. Then, the estimated contactor calibration value Ep1 is replaced with the estimated squareness calibration value θ1, and stored in the storage unit of the coordinate measuring machine 1 as calibration data.

【0036】このとき実際の接触子誤差Epと推定接触
子校正値Ep1との間には、下式(8)に示す校正誤差
ΔEp1(=Ep1−Ep)が生じる。これは、式
(7)においてΔZb1=Ep1とおくことにより得ら
れる。
At this time, a calibration error ΔEp1 (= Ep1−Ep) expressed by the following equation (8) occurs between the actual contact error Ep and the estimated contact calibration value Ep1. This is obtained by setting ΔZb1 = Ep1 in equation (7).

【0037】[0037]

【数8】ΔEp1=Ep/A ・・・(8)ΔEp1 = Ep / A (8)

【0038】次に、再び第1基準球面iの形状測定を行
って形状データを得る(この形状データからは推定接触
子校正値Ep1分の誤差は除かれている)。そして、こ
の形状データに第1基準球面iの理想形状データをフィ
ッティングさせて第1誤差データΔZa2を求める。こ
の第1誤差データΔZa2は第1誤差データΔZa1か
ら第2校正値Ep1分の誤差が校正された(除かれた)
ものとなり、式(9)のように表記される。これは式
(5)で、EpをEp−Ep1(=ΔEp1)に置き換
えて得られる。
Next, the shape of the first reference spherical surface i is measured again to obtain shape data (from this shape data, the error of the estimated contactor calibration value Ep1 has been removed). Then, the first error data ΔZa2 is obtained by fitting the ideal shape data of the first reference spherical surface i to the shape data. In the first error data ΔZa2, an error corresponding to the second calibration value Ep1 has been calibrated (removed) from the first error data ΔZa1.
And written as in equation (9). This is obtained by replacing Ep with Ep−Ep1 (= ΔEp1) in equation (5).

【0039】[0039]

【数9】 (Equation 9)

【0040】この第1誤差データΔZa2を解析するこ
とにより推定直角度校正値θ2が求められ、推定接触子
校正値Ep1と置き換えられて校正データとして座標測
定機1の記憶部に記憶される。
By analyzing the first error data ΔZa2, an estimated squareness calibration value θ2 is obtained, replaced with the estimated contactor calibration value Ep1, and stored in the storage unit of the coordinate measuring machine 1 as calibration data.

【0041】この第1校正値θ2を求めることは、第1
誤差データΔZa2が全て直角度誤差θにより生じてい
ると仮定して校正値を推定することに相当する。従っ
て、式(9)においてΔZa2=La・θ2とおくこと
により、このときの校正誤差Δθ2(=θ2−θ)は式
(10)のように表される。又は、式(6)においてE
pをΔEp1と置き換えることにより得られる。
Obtaining the first calibration value θ2 is the first calibration value θ2.
This is equivalent to estimating the calibration value on the assumption that all the error data ΔZa2 is caused by the squareness error θ. Therefore, by setting ΔZa2 = La · θ2 in equation (9), the calibration error Δθ2 (= θ2−θ) at this time is expressed as in equation (10). Or E in the formula (6)
It is obtained by replacing p with ΔEp1.

【0042】[0042]

【数10】 (Equation 10)

【0043】次に、再び第2基準球面jについて形状測
定を行って形状データを得る(この形状データは推定直
角度校正値θ2分の誤差は除かれている)。そして、こ
の形状データに第2基準球面の理想形状データをフィッ
ティングさせて第2誤差データΔZb2を求める。この
第2誤差データΔZb2は第2誤差データΔZb1から
推定直角度校正値θ2分の誤差が校正された(除かれ
た)ものとなり、式(11)のように表記される。これ
は式(7)で、Δθ1をΔθ2に置き換えて得られる。
Next, shape measurement is again performed on the second reference spherical surface j to obtain shape data (this shape data excludes an error corresponding to the estimated squareness calibration value θ2). Then, the second error data ΔZb2 is obtained by fitting the ideal shape data of the second reference spherical surface to the shape data. The second error data ΔZb2 is obtained by calibrating (removing) the error of the estimated squareness calibration value θ2 from the second error data ΔZb1, and is expressed as in equation (11). This is obtained by replacing Δθ1 with Δθ2 in equation (7).

【0044】[0044]

【数11】 [Equation 11]

【0045】式(11)に示す第2誤差データΔZb2
を校正する校正値をφの関数で表して推定接触子校正値
Ep2とおく。そしてこの推定接触子校正値Ep2は、
推定直角度校正値θ2と置き換えられて校正データとし
て座標測定機1の記憶部に記憶される。
The second error data ΔZb2 shown in equation (11)
Is represented by a function of φ and is set as an estimated contactor calibration value Ep2. And this estimated contactor calibration value Ep2 is
It is replaced with the estimated squareness calibration value θ2 and stored in the storage unit of the coordinate measuring machine 1 as calibration data.

【0046】このとき実際の接触子誤差Epと推定接触
子校正値Ep2との間には、式(12)に示す校正誤差
ΔEp2(=Ep2−Ep)が生じる。これは、式(1
1)においてΔZb2=Ep2とおくことにより求めら
れる。
At this time, a calibration error ΔEp2 (= Ep2−Ep) shown in the equation (12) occurs between the actual contact error Ep and the estimated contact calibration value Ep2. This is given by equation (1)
It is obtained by setting ΔZb2 = Ep2 in 1).

【0047】[0047]

【数12】 ΔEp2=Ep/(A・A) ・・・(12)ΔEp2 = Ep / (A · A) (12)

【0048】以上示したような手順を繰り返すとき、n
≧2についての第1誤差データΔZan及び第2誤差デ
ータΔZbnの一般式は式(13)、(13)’のよう
になる。
When the procedure as described above is repeated, n
General formulas of the first error data ΔZan and the second error data ΔZbn for ≧ 2 are as shown in Expressions (13) and (13) ′.

【0049】[0049]

【数13】 ΔZan=La・θ+ΔEp(n−1) =La・θ+Ep/A(n-1) ・・・(13) ΔZbn=Ep/An +Ep ・・・(13)’ΔZan = La · θ + ΔEp (n−1) = La · θ + Ep / A (n−1) (13) ΔZbn = Ep / A n + Ep (13) ′

【0050】ここで式(13)、(13)’より分かる
ように、nが増大していくと、第1誤差データΔZan
からは次第に接触子誤差Ep分の校正誤差が除かれて純
粋な直角度誤差θによる誤差データLa・θとなる。こ
のため推定直角度校正値θnは一定値(すなわち直角度
誤差θ)に収斂し、また、同様に推定接触子校正値Ep
nも一定値(すなわち接触子誤差Ep)に収斂する。こ
のように、推定直角度校正値θn及び推定接触子校正値
Epnの両方が収斂したところで手順の繰り返しを停止
し、このときn=Nであれば、推定直角度校正値θN及
び推定接触子校正値EpNをそれぞれ求める直角度校正
値及び接触子校正値として検出する。
Here, as can be seen from equations (13) and (13) ′, as n increases, the first error data ΔZan
From this, the calibration error corresponding to the contact error Ep is gradually removed to obtain error data La · θ based on the pure squareness error θ. Therefore, the estimated squareness calibration value θn converges to a constant value (ie, squareness error θ), and similarly, the estimated contactor calibration value Ep
n also converges to a constant value (that is, contact error Ep). As described above, when both the estimated squareness calibration value θn and the estimated contactor calibration value Epn converge, the repetition of the procedure is stopped. At this time, if n = N, the estimated squareness calibration value θN and the estimated contactor calibration The value EpN is detected as a squareness calibration value and a contactor calibration value to be obtained.

【0051】なお、推定直角度校正値θn(n≧2)の
変化量、すなわち推定直角度校正値θnと推定直角度校
正値θ(n−1)の差分が予め設定された基準量(微小
値)Δθ以下となったときに(このときn=N1とす
る)推定直角度校正値θN1を収斂したものとみなし、
また、推定接触子校正値Epn(n≧2)の変化量、す
なわち推定接触子校正値Epnと推定接触子校正値Ep
(n−1)の差分が予め設定された基準量(微小値)Δ
Ep以下となったときに(このときn=N2とする)推
定接触子校正値EpN2を収斂したものとみなす。ま
た、本実施例では、推定接触子誤差Epは順次得られる
第2誤差データΔZbnをそのまま(φの関数で)表し
たものであるので、推定直角度校正値θnが収斂して一
定値となれば、自動的に推定接触子校正値Epnも一定
値となる。このため、推定値の変化量を検出するのは推
定直角度校正値θn側の一方のみでよい。
The amount of change in the estimated squareness calibration value θn (n ≧ 2), that is, the difference between the estimated squareness calibration value θn and the estimated squareness calibration value θ (n−1) is a predetermined reference amount (small). Value) is equal to or smaller than Δθ (in this case, n = N1), it is considered that the estimated squareness calibration value θN1 has converged,
The change amount of the estimated contact calibration value Epn (n ≧ 2), that is, the estimated contact calibration value Epn and the estimated contact calibration value Ep
The difference of (n−1) is a preset reference amount (small value) Δ
When it is less than Ep (at this time, n = N2), it is considered that the estimated contactor calibration value EpN2 has converged. Further, in the present embodiment, the estimated contact error Ep is the second error data ΔZbn sequentially obtained as it is (as a function of φ), so that the estimated squareness calibration value θn converges to a constant value. In this case, the estimated contact calibration value Epn automatically becomes a constant value. Therefore, it is sufficient to detect the change amount of the estimated value only on one side of the estimated squareness calibration value θn.

【0052】以上、示した方法によれば、求める直角度
校正値及び接触子校正値を分離して検出することができ
る。そして、例えば測定長さLa、Lbの比が10:1
に設定されていれば、3回ずつの繰り返し演算で式(1
3)に示す校正誤差ΔEpnは(1/10)3 =1/1
000にまで減少して現実的に無視できるレベルにな
る。
According to the method described above, the required squareness calibration value and contactor calibration value can be detected separately. Then, for example, the ratio of the measured lengths La and Lb is 10: 1.
Is set to three times, the expression (1)
The calibration error ΔEpn shown in 3) is (1/10) 3 = 1/1
000 to a practically negligible level.

【0053】図1に、これまで述べた手順のフローを示
す。先ず最初は、推定直角度校正値及び推定接触子校正
値は値を持たないので、これらの値をともに零とおく。
便宜上このときの推定直角度校正値をθ0、推定接触子
校正値をEp0とおくと、θ0=0、Ep0=0となる
(ステップS1)。この状態で第1基準球面iを測定し
て形状データを得、推定接触子校正値Ep0で校正する
(Ep0=0なので校正されないに等しい)。そしてこ
の校正された形状データをもとに推定直角度校正値θ1
を求める(ステップS2)。そしてこの直角度校正値θ
1を校正データとして第2基準球面jを測定し、形状デ
ータを得る。そしてこれをもとに推定接触子校正値Ep
1を得る(ステップS3)。そして推定直角度校正値θ
1の変化量θ1−θ0及びEp1−Ep0を算出し、こ
れらを基準量Δθ及びΔEpと比較する(ステップS
4)。ここでθ1−θ0<Δθ、且つ、Ep1−Ep0
<ΔEpであれば直角度校正値=θ1、接触子校正値=
Ep1とするが(ステップS5)、そうでなければステ
ップS2へフィードバックする。そして再びステップS
3へ進んでn=n+1とし、これらの手順を繰り返す。
そしてθn−θ(n−1)<Δθ、且つ、Epn−Ep
(n−1)<ΔEpとなったところで(n=Nとす
る)、直角度校正値=θN、接触子校正値=EpNとし
て(ステップS5)校正を終了する。
FIG. 1 shows the flow of the procedure described above. First, since the estimated squareness calibration value and the estimated contactor calibration value have no value, these values are both set to zero.
For convenience, if the estimated squareness calibration value at this time is θ0 and the estimated contactor calibration value is Ep0, θ0 = 0 and Ep0 = 0 (step S1). In this state, the first reference spherical surface i is measured to obtain shape data, and is calibrated with the estimated contactor calibration value Ep0 (equivalent to not being calibrated because Ep0 = 0). Then, based on the calibrated shape data, the estimated squareness calibration value θ1
Is obtained (step S2). And this squareness calibration value θ
1 is used as calibration data to measure the second reference spherical surface j to obtain shape data. And, based on this, the estimated contact calibration value Ep
1 is obtained (step S3). And the estimated squareness calibration value θ
1 are calculated, and these are compared with the reference amounts Δθ and ΔEp (Step S).
4). Here, θ1−θ0 <Δθ, and Ep1−Ep0
<ΔEp, squareness calibration value = θ1, contactor calibration value =
Ep1 is set (step S5), but otherwise, feedback is made to step S2. And step S again
Proceeding to 3, set n = n + 1, and repeat these procedures.
Then, θn−θ (n−1) <Δθ, and Epn−Ep
When (n−1) <ΔEp (n = N), the squareness calibration value = θN and the contactor calibration value = EpN (step S5), and the calibration is completed.

【0054】なお、この実施例では二つの基準球面i、
jは共に凹形であったが、これは凹形と凸形の任意の組
合せで構わない。また、曲率半径の大きい方の基準球面
(例えば、第1基準球面i)は測定機の全測定範囲をカ
バーする大きさを持つことが好ましいが、低次の誤差で
ある直角度誤差θに対する校正値が検出できればよいの
で、曲面形状が高次のうねり形状を多少有していても問
題はない。これに対して小さい方の基準球面(例えば、
第2基準球面j)は、接触子7の形状に起因する接触子
誤差を検出する必要があるためその曲面形状には高精度
が要求されるが、その大きさは小さくすることができ
る。このため、両基準球面i、jとも比較的容易に製造
できるとともに、従来の方法では困難であった10nm
を下回る高い精度での校正が可能となる。
In this embodiment, two reference spherical surfaces i,
Both j are concave, but this may be any combination of concave and convex. It is preferable that the reference spherical surface having a larger radius of curvature (for example, the first reference spherical surface i) has a size that covers the entire measurement range of the measuring instrument. As long as the value can be detected, there is no problem even if the curved surface shape has a somewhat higher-order waviness shape. On the other hand, the smaller reference sphere (for example,
Since the second reference spherical surface j) needs to detect a contact error caused by the shape of the contact 7, its curved surface shape needs to have high accuracy, but its size can be reduced. For this reason, both reference spherical surfaces i and j can be manufactured relatively easily, and 10 nm which is difficult by the conventional method.
Calibration with a high accuracy lower than is possible.

【0055】また、第1基準球面iの形状データ及び第
2基準球面jの形状データの最初の測定結果を座標測定
機1の記憶部に記憶させておけば、以後の第1基準球面
i及び第2基準球面jの測定を省略することができる。
すなわち、順次n=2、3、・・・として求められる第
1誤差データΔZan及び第2誤差データΔZbnは、
記憶した最初の第1基準球面iの形状データ及び最初の
第2基準球面jの形状データを順次得られる推定直角度
校正値θn若しくは推定接触子校正値Epnで校正して
求めればよい。若しくは、第1誤差データΔZa1及び
第2誤差データΔZb1を記憶しておき、これらを順次
校正して求めるようにしても同等である。
If the first measurement results of the shape data of the first reference sphere i and the shape data of the second reference sphere j are stored in the storage unit of the coordinate measuring machine 1, the subsequent first reference sphere i and The measurement of the second reference spherical surface j can be omitted.
That is, the first error data ΔZan and the second error data ΔZbn sequentially obtained as n = 2, 3,.
The stored shape data of the first first reference spherical surface i and the stored shape data of the first second reference spherical surface j may be obtained by calibrating with the estimated squareness calibration value θn or estimated contactor calibration value Epn which can be sequentially obtained. Alternatively, the first error data ΔZa1 and the second error data ΔZb1 are stored, and these are sequentially calibrated and obtained.

【0056】また、推定直角度校正値θ1、θ2、・・
・は、実施例に示したようにS字形誤差に対して最小自
乗法を用いて求める場合には直角度校正値の推定を効率
よく行うことができて両校正値の推定値を速く収斂させ
ることができるが、それ以外の方法で求めても構わな
い。
The estimated squareness calibration values θ1, θ2,.
In the case of using the least square method for the S-shaped error as shown in the embodiment, the square calibration value can be efficiently estimated, and the estimated values of both calibration values converge quickly. You can do that, but you can ask for it in other ways.

【0057】また、上記実施例のように二つの基準球面
i、jのうち少なくとも一方を座標測定機1の測定範囲
全体をカバーする大きさとし、このような大きさを有す
る方の基準球面から得られる誤差データをもとに直角度
誤差を校正する校正値を求めるようにすれば、座標測定
機1の測定範囲全体を対象とした正確な校正値を求める
ことができる。また、このように大きな基準球面は少な
くとも一方でよく他の一方は小さくても構わないため、
基準球面の作成能率が向上する。
Further, as in the above embodiment, at least one of the two reference spheres i and j has a size covering the entire measurement range of the coordinate measuring machine 1 and is obtained from the reference sphere having such a size. If a calibration value for calibrating the squareness error is obtained based on the obtained error data, an accurate calibration value for the entire measurement range of the coordinate measuring machine 1 can be obtained. In addition, since such a large reference spherical surface may be at least one and the other may be small,
The efficiency of forming the reference sphere is improved.

【0058】また、このようにして得られた直角度校正
値(X座標の関数)及び接触子校正値(接触角φの関
数)を座標測定機1の記憶装置に記憶させておき、測定
対象Mに対する形状測定を行ってその形状データを得た
後、直角度校正値及び接触子誤差を呼び出して得られた
形状データを校正させるようにすれば、測定により得ら
れた形状データは直角度誤差θ及び接触子誤差Epを含
まないものとなり、精度の高い形状評価を行うことがで
きる。
The squareness calibration value (function of the X coordinate) and the contactor calibration value (function of the contact angle φ) obtained in this manner are stored in the storage device of the coordinate measuring machine 1, and are measured. If the shape data obtained by measuring the shape of M is obtained by calling the squareness calibration value and the contact error after obtaining the shape data, the shape data obtained by the measurement will be the squareness error. θ and the contact error Ep are not included, and highly accurate shape evaluation can be performed.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上、本発明の座標測定機の校正値検出
方法によれば、曲率半径が互いに異なる二つの基準球面
の形状測定を行い、一方の基準球面の形状データを用い
て行う直角度校正値の推定及び他方の基準球面の形状デ
ータを用いて行う接触子校正値の推定を交互に繰り返す
ことにより、座標測定機の座標軸のなす直角度のずれに
起因する直角度誤差を校正する直角度校正値及び接触子
の真の球面形状からの歪に起因する接触子誤差を校正す
る接触子校正値を分離して検出することができる。ま
た、このとき用いる二つの基準球面は曲率半径が互いに
異なるものであるので双方の曲率半径を精密に一致させ
る必要がなく、基準球面の作成が容易となる。
As described above, according to the calibration value detecting method of the coordinate measuring machine of the present invention, the shape of two reference spheres having different radii of curvature is measured, and the squareness is measured using the shape data of one of the reference spheres. By alternately repeating the estimation of the calibration value and the estimation of the contactor calibration value using the shape data of the other reference sphere, the straightness error caused by the deviation of the squareness between the coordinate axes of the coordinate measuring machine is corrected. The angle calibration value and the contactor calibration value for calibrating the contact error caused by the distortion of the contact from the true spherical shape of the contact can be separately detected. Further, since the two reference spheres used at this time have different radii of curvature, it is not necessary to make the two radii of curvature precisely coincide with each other, so that the reference sphere can be easily formed.

【0060】また、本発明の形状データ校正方法によれ
ば、上記の座標測定機の校正値検出方法により検出され
た直角度校正値及び接触子校正値を座標測定機の記憶手
段に記憶させておき、測定により得られた測定対象の形
状データを直角度校正値及び接触子校正値を用いて校正
するので、得られた形状データから直角度誤差及び接触
子誤差を除くことができ、精度の高い形状評価を行うこ
とができる。
According to the shape data calibration method of the present invention, the squareness calibration value and the contactor calibration value detected by the above-described method for detecting the calibration value of the coordinate measuring machine are stored in the storage means of the coordinate measuring machine. Since the shape data of the measurement object obtained by the measurement is calibrated using the squareness calibration value and the contactor calibration value, the squareness error and the contactor error can be removed from the obtained shape data, High shape evaluation can be performed.

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

【図1】本発明の校正値検出方法の手順の流れを示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a flow of a procedure of a calibration value detection method of the present invention.

【図2】三次元座標測定機の一例を示す図(a)、及び
二次元座標測定機の一例を示す図(b)である。
FIG. 2A is a diagram illustrating an example of a three-dimensional coordinate measuring machine, and FIG. 2B is a diagram illustrating an example of a two-dimensional coordinate measuring machine.

【図3】直角度誤差により生じる測定誤差を示す概念図
である。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a measurement error caused by a squareness error.

【図4】接触子誤差の生ずる概念を示す図(a)、及び
接触子誤差の生じた形状データの一例を示す図(b)で
ある。
4A is a diagram illustrating a concept in which a contact error occurs, and FIG. 4B is a diagram illustrating an example of shape data in which a contact error occurs.

【図5】二つの基準球面の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between two reference spherical surfaces.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 座標測定機 7 接触子 i 第1基準球面 j 第2基準球面 φ 接触角 M 測定対象 1 coordinate measuring machine 7 contact i first reference spherical surface j second reference spherical surface φ contact angle M measurement object

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定対象の表面を接触子で走査して前記
測定対象の形状データを出力する座標測定機において、
曲率半径が互いに異なる二つの基準球面の形状測定を行
うことにより、前記座標測定機の座標軸のなす直角度の
ずれに起因する直角度誤差を校正する直角度校正値及び
前記接触子の真の球面形状からの歪に起因する接触子誤
差を校正する接触子校正値を検出する座標測定機の校正
値検出方法であって、 一方の基準球面の形状データを用いて行う前記直角度校
正値の推定及び他方の基準球面の形状データを用いて行
う前記接触子校正値の推定を交互に繰り返すことにより
前記直角度校正値及び前記接触子校正値を検出すること
を特徴とする座標測定機の校正値検出方法。
1. A coordinate measuring machine which scans a surface of a measuring object with a contact and outputs shape data of the measuring object,
By performing shape measurement of two reference spheres having different radii of curvature, a squareness calibration value for calibrating a squareness error caused by a difference in squareness between coordinate axes of the coordinate measuring machine and a true spherical surface of the contactor. A calibration value detection method for a coordinate measuring machine for detecting a contactor calibration value for calibrating a contactor error caused by distortion from a shape, wherein the squareness calibration value is estimated using shape data of one reference spherical surface. And the orthogonality calibration value and the contactor calibration value are detected by alternately repeating the estimation of the contactor calibration value performed using the shape data of the other reference spherical surface. Detection method.
【請求項2】 前記一方の基準球面の形状データを前記
接触子校正値の推定値で校正し、この校正された形状デ
ータ及び前記一方の基準球面の理論形状データから求め
られる第1誤差データをもとに前記直角度校正値の推定
値を得る第1工程と、 前記他方の基準球面の形状データを前記直角度校正値の
推定値で校正し、この校正された形状データ及び前記他
方の基準球面の理論形状データから求められる第2誤差
データをもとに前記接触子校正値の推定値を得る第2工
程とを有し、 前記第1工程及び前記第2工程を交互に繰り返すことに
より前記直角度校正値及び前記接触子校正値を検出する
ことを特徴とする請求項1記載の座標測定機の校正値検
出方法。
2. The shape data of the one reference spherical surface is calibrated with the estimated value of the contactor calibration value, and the first error data obtained from the calibrated shape data and the theoretical shape data of the one reference spherical surface is calculated. A first step of obtaining an estimated value of the squareness calibration value based on the first step; and calibrating the shape data of the other reference spherical surface with the estimated value of the squareness calibration value, and correcting the calibrated shape data and the other reference value. And a second step of obtaining an estimated value of the contactor calibration value based on second error data obtained from the theoretical shape data of the spherical surface. The first step and the second step are alternately repeated, 2. The method according to claim 1, wherein the squareness calibration value and the contact calibration value are detected.
【請求項3】 前記第1工程及び前記第2工程を交互に
繰り返し、得られる前記直角度校正値の推定値の変化量
及び得られる前記接触子校正値の推定値の変化量がそれ
ぞれ予め設定された基準量以下となったときのこれら両
推定値を前記直角度校正値及び前記接触子校正値として
検出することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
座標測定機の校正値検出方法。
3. The method according to claim 1, wherein the first step and the second step are alternately repeated, and a change amount of the obtained estimated value of the squareness calibration value and a change amount of the obtained estimated value of the contactor calibration value are preset. The calibration value detection of the coordinate measuring machine according to claim 1 or 2, wherein both of the estimated values when the measured values are equal to or less than the reference amount are detected as the squareness calibration value and the contactor calibration value. Method.
【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
座標測定機の校正値検出方法により検出された前記直角
度校正値及び前記接触子校正値を前記座標測定機の記憶
手段に記憶させておき、測定により得られた前記測定対
象の形状データを前記直角度校正値及び前記接触子校正
値を用いて校正することを特徴とする形状データ校正方
法。
4. The squareness calibration value and the contactor calibration value detected by the method for detecting a calibration value of a coordinate measuring machine according to any one of claims 1 to 3, in a storage means of the coordinate measuring machine. A shape data calibrating method, comprising memorizing and calibrating shape data of the measurement object obtained by measurement using the squareness calibration value and the contactor calibration value.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003500675A (en) * 1999-05-28 2003-01-07 テイラー・ホブソン・リミテッド Movement control by measuring equipment
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