JPS6254114A - 三次元座標測定機 - Google Patents

三次元座標測定機

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JPS6254114A
JPS6254114A JP19462385A JP19462385A JPS6254114A JP S6254114 A JPS6254114 A JP S6254114A JP 19462385 A JP19462385 A JP 19462385A JP 19462385 A JP19462385 A JP 19462385A JP S6254114 A JPS6254114 A JP S6254114A
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JP
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length measuring
detector
movement
beam splitter
axis
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JP19462385A
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JPH083410B2 (ja
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Tetsushi Nomoto
徹志 野本
Kenji Miwa
憲治 三輪
Fusao Shimizu
清水 房生
Nobuhiro Shinada
品田 伸宏
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Nikon Corp
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Nippon Kogaku KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、試料の形状を三次元的に測定する三次元座標
測定機に関する。
(発明の前景) 従来の三次元座標測定機は、試料の測定点を特定するプ
ローブのフィーラー球が、その移動量を計測する基準ス
ケールから大きく離れた構造であるため、プローブ移動
による姿勢変化に起因するアツベ誤差を避けられず、測
定精度の低下を引き起こしている。測定精度を向上させ
るためには、プローブ移動の基準となるガイド部材の精
度を良くすることが必要で、大巾なコストアップになる
という欠点があった。
(発明の目的) 本発明はこのような欠点を解決し、高精度な計測が可能
な三次元座標測定機を得ることを目的とする。
線が互北直角をなす3組の測長装置と、前記測長線の交
差点にフイーラー球の中心がほぼ一致するように配設さ
れたプローブと、前記測長線の方向へ試料を三次元的に
移動する載物台と、を有することを特徴とする三次元座
標測定機であり、それによってアツベの原理を満足する
三次元的な測長を行なえるようになしたものである。
(実施例) 第1図ないし第4図は本発明の第一実施例であって、第
1図は平面図、第2図は第1図のA−A’矢視断面図、
第3図は第1図のB−B’矢視断面図、第4図は第1図
のc−c’矢視断面図である。
レーザ光源1からX軸に沿って射出した光は第1のビー
ムスプリッタ2によってX軸に沿った透過光とY軸に沿
った反射光とに分割される。第1のビームスプリッタ2
の透過光は、第2図に示したように、第2のビームスプ
リッタ3によってX軸に沿った透過光とY軸に沿った反
射光とに分割される。第2のビームスプリンタ3の反射
光は第3のビームスプリッタ4によってX軸に沿った反
射光とY軸に沿った透過光とに分割される。第3のビー
ムスプリッタ4による反射光は十字動ステージIO上に
Y方向へ配置した第1の反射鏡5に垂直に入射する。こ
の入射光は反射鏡5で反射した後、第3のビームスプリ
ッタ4を透過し、検出器6に入射する。一方、第2のビ
ームスプリッタ3を反射し、第3のビームスプリンタ4
を透過した光は、コーナーキューブ7に入射した後反射
して第3のビームスプリンタ4に入り、そこテノ反射光
は検出器6に入射する。その結果、第1の反射鏡5から
の反射光とコーナーキューブ7からの反射光との干渉縞
の移動を検出器6にて検出することができ、干渉縞の移
動から第1の反射鏡5のX方向移動量を測定することが
できる。
すなわち、レーザ光源1、第1のビームスプリンタ2、
第2のビームスブリック3、第3のビームスプリッタ4
、第1の反射鏡5、検出器6、コーナーキューブ7によ
って、いわゆるX方向移動量を測定するための光波干渉
測長計が構成されている。
、一方、第1のビームスブリック2でY軸に沿った方向
へ反射された光は、第1図に示したように、平面反射鏡
8でX軸に沿った方向へ反射された後、第4図に示した
如く平面反射鏡9へ入射し、Y軸に沿った方向へ反射さ
れる。この反射光は、第4のビームスプリッタ40へ入
射し、Y軸に沿った反射光とY軸に沿った透過光とに分
割される。第4のビームスプリッタ40の反射光は十字
動ステージ10上にX方向へ配置した第2の反射鏡50
に垂直に入射する。この入射光は反射鏡50で反射した
後、第4のビームスプリッタ40を透過し、検出器60
に入射する。一方、第1のビームスプリッタ2で反射し
、第4のビームスプリッタ40を透過した光は、コーナ
ーキューブ70に入射した後反射して第4のビームスプ
リッタ40に入り、そこでの反射光は検出器60に入射
する。その結果、第2の反射鏡50からの反射光とコー
ナーキューブ70からの反射光との干渉縞の移動を検出
器60にて検出することができ、干渉縞の移動から第2
の反射鏡50のY方向移動量を測定することができる。
すなわち、レーザ光源11第1のビームスプリッタ2、
第4のビームスプリッタ40、第2の反射鏡50、検出
器60、コーナーキューブ70によって、いわゆるY方
向移動量を測定するための光波干渉測長計が構成されて
いる。
そして、第1図に示したように、第3のビームスプリッ
タ3を反射して第1の反射鏡5へ向かう光の光軸の延長
線と、第4のビームスプリッタ40を反射して第2の反
射鏡50へ向かう光の光軸の延長線とは、十字動ステー
ジ10上方の一点Pで交差するように各光学部材が配置
されている。
また、第2のビームスプリッタ3を透過した光はビーム
スプリッタ400に入射してY軸に沿った反射光と、X
軸に沿ワた透過光とに分割される。
第5のビームスプリンタ400を反射した光はZ軸方向
へ移動自在に配設された十字動ステージ10の下面に固
設した第3の反射鏡500に垂直に入射し、その反射光
は第5のビームスプリッタ400を透過し検出器600
に入射する。一方、第2のビームスプリッタ3を透過し
第5のビームスプリッタ400を透過した光は、コーナ
ーキューブ700に入射した後反射して第5のビームス
プリッタ400に入り、そこでの反射光は検出器600
に入射する。その結果、第3の反射鏡500からの反射
光とコーナーキューブ700からの反射光との干渉縞の
移動を検出器600にて検出することができ、干渉縞の
移動から第3の反射鏡500のZ方向の移動量を測定す
ることができる。
そして、第2図、第3図に示したように、第5のビーム
スプリンタ400を反射して第3の反射鏡500へ向か
う光の光軸の延長線は上述の一点Pで交差するように各
光学部材が配置されている。
そしてまた同上の如く、レーザ光源1、第1のビームス
プリッタ2、第2のビームスプリンタ3、第5のビーム
スプリ7タ400、第3の反射鏡500、検出器600
、コーナーキューブ700によって、いわゆるZ方向移
動量を測定するための光波干渉測長針が構成されている
十字動ステージ10は周知の構造のものであって、基板
10aと、基盤10a上をY軸に沿って動ステージ10
は周知の構造によって基台11に対しZ軸に沿って移動
するようになっている。本例の場合には、第2図、第3
図に示したように、基台11の中央部付近に開口が形成
され、第5のビームスプリッタ400を反射した光がこ
の開口を通して十字動ステージIOの基板10a下面に
固設した第3の反射鏡500に入射するように構成され
ている。
十字動ステージ10の上板10cの上方の一点Pにフィ
ーラー球12の中心点がほぼ一致するようにタッチトリ
ガープローブ13が配設されており、このプローブ13
はフィーラー球12の中心が一点Pに常に一致している
ように、十字動ステージ10の移動に対して固定側、す
なわち基台11側にある。
このような構造であるから、十字動ステージ10の上坂
10c上に被測定物(円筒)14を載置しくその内径を
測定しようとする場合には、十字動ステージエ0をX軸
、Y軸、X軸方向へ移動して円筒14の内部にフィーラ
ー球12を入れた後、十字動ステージ10をX軸方向も
しくはY軸方向へ移動すればよい。すなわち、第2図に
おいて十字動ステージ10の上板10cをX軸、Y軸方
部へ移動し、内周の異なる3点にフィーラー球12を当
接させて、タッチトリガープローブ13から得られたタ
ッチ信号に同期させて検出器6.60.600の値(カ
ウンタの計数値)を取り込めば、当接した3点の座標を
求めることができ(この際、フィーラー球12の直径骨
の補正はしであるものとする。)、内周の直径を演算す
ることができる。
このようにして、フィーラー球12の径を無視又は補正
することによりフィーラー球12の中心、すなわち点P
の座標値を測定することができる。
3組の干渉測長針の光軸の延長線は測長線として、フィ
ーラー球12の中心Pにおいて直交しているので、X軸
、Y軸、Z軸とも常にアツベの原理を度が多少悪くても
、測定精度への影響はほとんどない、という利点がある
。なお、直交の精度としては要求される誤差範囲内にあ
るように定められる。
以上の実施例は測長装置として光波干渉測長計を用いた
が、測長装置としては他の構造のもの、例えば第5図な
いし第6図の第2実施例に示した如きピノール型測長器
を用いることができる。
第5図は平面図、第6図は第5図のA−A’矢視断面図
、第7図は第5図のB−B”矢視断面図である。
第5図において、ピノール型測長器15のスピンドル軸
15aの先端は、Y軸方向に延びた基準部材16の側面
に当接している。ピノール型測長器15のスピンドル軸
15aはケースに内蔵された不図示のばねによって常に
ケースから突出する方向へ付勢されており、軸15aに
その中心軸と目盛面とが一致するように固定されたスケ
ールの目盛を例えば光電的に読み取ることによって、ス
ピンドル軸15aの進退の量を測定することができる。
スピンドル軸15aは常にケースから突出する方向へ付
勢されているから、十字動ステージの上板10cがX軸
方向へ移動しても、常にその先端は基準部材16に当接
している。ピノール型測長器15はX軸方向の移動量を
測定するためのものであって、Y軸方向の移動量を測定
するためにピノール型測長器17が、そしてX軸方向の
移動量を測定するためにピノール型測長器19が設けら
れている。ピノール型測長器17もスピンドル軸17a
を有しており、その先端がX軸方向に延びた基準部材1
8の側面に当接し、ピノール型測長器19のスピンドル
軸19aもその先端が、十字動ステージ10の中央部に
Z軸方向へ形成した貫通孔を通して、上板10c上にZ
方向移動自在に設けられたワーク載置台10dの底面に
固設した基準部材21に当接している。
そして、スピンドル軸15a、17a、19aの中心軸
の延長線は測長線として、ワーク載置台10dの上方の
一点Pで直交し、そこにはフィーラー球12の中心に一
致するようにタッチトリガプローブ13が基板10aに
固定して設けられている。
なお当然のことではあるが、ピノール型測長器19がY
軸方向へ移動する中板10b、中板10b上をZ軸方向
へ移動する上板10cの中央部分を貫通しているから、
十字動ステージ10の中央部にZ軸方向へ形成した貫通
孔は、中板10b、上板10cの十分な移動を許容する
大きさに定められている。
このような構造の第2実施例によれば、基準部材16.
18はZ軸に沿った方向へは移動しないので、X軸又は
Y軸に沿った方向への移動量をカバーする大きさで済み
、製作が容易である。
また、基準部材16.18の高さを低く押えることがで
きるので、基準部材16.18の先端が高さの低い測定
物の測定点の上方に太き(突き出し、測定点の確認に支
障をきたす、というような問題もない。
第2実施例のその他の構造は第1実施例と同様であり、
その動作も同様に行なうことができる。
と なお、第2実施例のステージ構造歳第1実施例のステー
ジと置き換えれば、第1の反射鏡5、第2の反射鏡50
の大きさを第2実施例における基準部材16.18と同
様に小さくすることができ製作が容易となるばかりでな
く、高さを低くできるので測定点の確認も容易に行なえ
るようになる。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、3軸方向共常にアツベの
原理を満足した状態で計測されるので、高精度の測定が
できるという利点があるのみならず十字動ステージや上
下動装置の移動精度をラフにでき、これらの部分を安価
に構成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の平面図、第2図は第1図
のA−A’矢視断面図、第3図は第1図のB−B”矢視
断面図、第4図は第1図のc−c’矢視断面図、第5図
は本発明の第2実施例の平面図、第6図は第5図のA−
A’矢視断面図、第7図は第5図のB−B’矢視断面図
である。 (主要部分の符号の説明) 1 ・〜・−レーザ光源 2 ・−−−−一−−第1のビームスプリンタ3−・−
・第2のビームスプリッタ 4−・−一一一一第3のビームスプリッタ5・・−・−
・第1の反射鏡 50−・−・・・第2の反射鏡 500−・−第3の反射鏡 6.60.600−・・−・−・・検出器7.70.7
00 ・:・−・コーナーキューブP −−−−−−−
・測長線の交差点 10−−−−−−−・十字動ステージ 12 −−−−−−・・フィーラー球 13 ・−・−・タッチトリガプローブ15.17.1
9−・−・・ピノール型測長器16.18.21 −−
−−−−一・基準部材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 測長線が一点で交差しかつ夫々の測長線が互に直角をな
    す3組の測長装置と、前記測長線の交差点にフィーラー
    球の中心がほぼ一致するように配設されたプローブと、
    前記測長線の方向へ試料を三次元的に移動する載物台と
    、を有することを特徴とする三次元座標測定機。
JP60194623A 1985-09-03 1985-09-03 三次元座標測定機 Expired - Lifetime JPH083410B2 (ja)

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JP60194623A JPH083410B2 (ja) 1985-09-03 1985-09-03 三次元座標測定機

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JP60194623A JPH083410B2 (ja) 1985-09-03 1985-09-03 三次元座標測定機

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JPS6254114A true JPS6254114A (ja) 1987-03-09
JPH083410B2 JPH083410B2 (ja) 1996-01-17

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JPH083410B2 (ja) 1996-01-17

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