CN100371672C - 表面特性测量机及其校正方法 - Google Patents

Abstract

一种表面特性测量机及其校正方法，该表面特性测量机用于测量被测量物的表面，包括以基点为支点可摆动地受到支承、对被测量物表面进行扫描的臂；该表面特性测量机的校正方法包括测量工序、代入工序、及校正工序；该测量工序测量在断面形状中含有大致正圆的一部分的校正用规；该代入工序将由上述测量工序获得的检测结果代入到基于圆的式子的评价式子，该圆的式子设校正用规的中心座标为(x_c，z_c)，半径为r；该校正工序根据由代入工序获得的评价式子校正各参数。

Description

表面特性测量机及其校正方法

技术领域

本发明涉及一种表面特性测量机的校正方法、表面特性测量机的校正程序、记录该校正程序的记录媒体、及表面特性测量机。

背景技术

过去，已知有测量被测量物的表面粗糙度、起伏、轮廓形状、圆度、直线度等表面特性的表面特性测量机。

表面特性测量机1如图1所示那样，具有可摆动地支承基端311的臂3、设于该臂3的另一端并在被测量物上进行扫描的测量触头41、检测臂3的x方向位移的第1检测装置6，及将臂3的摆动作为z方向位移检测的第2检测装置7。

其中，第1检测装置6和第2检测装置7不直接检测测量触头41的座标。另外，在臂3进行圆弧运动的场合，产生如第1检测装置6和第2检测装置7那样的检测位移量的检测装置不能捕捉到的由圆弧运动导致的偏移。因此，已知有这样的方法，通过设臂3的圆弧运动产生的偏移量对于x座标为dx、对于z座标为dz，在第1检测装置6和第2检测装置7的检测结果中将该dx、dz考虑进去，从而计算出测量触头41的座标值，获得被测量物表面的测量数据。

当然，为了进行精密的表面特性测量，必须正确地估计臂3的圆弧运动产生的偏移量dx、dz。在偏移量的估计不正确的场合，例如将相同的被测量物表面作为上升斜面测量的场合和作为下降斜面测量场合所产生的测量值不同等测量误差(对称性误差)。因此，过去提出了有校正该偏移量的估计的方法(例如参考文献1：日本专利公报第3215354号公报，参考文献2：日本专利公报第3215325号公报，参考文献3：日本专利公报第2727067号公报)。

例如，按照参考文献1和参考文献2所公开的方法，首先，测量高度尺寸已知的规，校正z方向的偏移量。然后，通过测量角度已知或球的规从而校正对称性误差。然而，如校正z方向，然后校正对称性，则需要更换基准规进行测量，所以，存在非常费时而且需要相应的熟练程度的问题。另外，由于必须反复测量多个规，所以，存在逐个设置规进行测量的作业烦琐的问题。

因此，参考文献3提出这样的方法，即，通过一次测量可视为大致正圆的规，适用将该测量数据与圆的式子拟合的最小二乘法，从而可由一次的测量和计算进行校正。然而，在该参考文献3中，由于作为校正的对象的参数受到限定，所以，存在不能进行更精密的校正的问题。

基于近年的表面加工技术的进步和其重要性迫切希望找到高度精密化的表面特性测量机的校正方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种简便而且精密地校正表面特性测量机的表面特性测量机的校正方法、其校正程序、记录该校正程序的记录媒体、及表面特性测量机。

本发明提供一种表面特性测量机的校正方法，该表面特性测量机用于测量被测量物的表面，包括以基点为支点可摆动地受到支承的臂、测头、移动装置、第1检测装置、第2检测装置及修正运算装置；该测头设于上述臂的另一端侧，在前端具有测量触头，该测量触头从由于上述摆动由测量触头前端绘出的圆弧的大致切线方向接触或接近该被测量物；该移动装置在上述测量触头接触或接近上述被测量物的表面的状态下使上述臂朝x方向移动；该第1检测装置检测上述基点的x方向的位移；该第2检测装置根据上述臂上的点朝z方向的位移量检测上述臂的摆动产生的朝z方向的位移；该修正运算装置对于上述第1检测装置和上述第2检测装置的检测结果修正由上述摆动产生的偏移量，获得上述被测量物表面的测量数据；其特征在于：包括测量工序、代入工序、及校正工序；该测量工序测量在截面形状中含有大致正圆的一部分的校正用规；该代入工序将由上述测量工序获得的上述第1检测装置和上述第2检测装置的检测结果代入到基于圆的式子的评价式子，该圆的式子设上述校正用规的中心座标为(x_c，z_c)，半径为r；该校正工序根据由上述代入工序获得的结果校正上述测量触头的前端的z座标相对上述第2检测装置的检测结果的增益(gain)的同时、校正包含于上述偏移量的各参数。

按照这样的构成，在测量工序中测量校正用规，获得该测量数据。由于校正用规的断面具有大致正圆的一部分，所以，与该正圆对应的数据应满足圆的式子，相反，通过为了满足圆的式子而校正各参数，可校正表面特性测量机。因此，在代入工序中，将由测量工序获得的数据代入到基于圆的式子的评价式。在校正工序中，例如可由最小二乘法校正各参数。

在此，在校正工序中，也可选择多个作为校正对象的参数适用最小二乘法。

按照该构成，也可一并求出测量触头前端的z座标相对于第2检测装置的检测结果的增益。即，过去，必须测量高度尺寸已知的规来校正z方向的偏移量，然后，更换为球状规，校正对称性等，但在本构成的测量工序中，只需1次测量球状的校正用规，所以，与相应于例如成为校正对象的参数测量多个校正用规的场合相比较简单，另外，时间较短。如可根据由测量工序获得的数据自动地例如由最小二乘法校正总的校正对象的参数，则不需要进行校正人员更换校正用规。因此，只要设置校正用规，则连校正者位于表面特性测量机旁也不需要，不用校正者动手。

另外，在更换校正用规的场合，存在设置产生的误差包含于校正误差的可能性，但在本发明中，校正用规由1次正确地设置即可，所以，可将设置的误差产生的危险降低到最小极限，结果，可精密地进行校正。

在本发明的表面特性测量机的校正方法中，上述代入工序的上述评价式子根据臂基准长度L、上述第1检测装置的检测值x_i、上述第2检测装置的检测结果z_i、上述测量触头前端的z座标相对于该第2检测装置的检测结果z_i的增益g、及从上述基准点到上述测量触头前端的长度即前端修正量h决定；该臂基准长度L为从基点到上述基准点的上述臂的基轴方向上的长度，该基准点为从上述测量触头前端引到作为上述臂的纵向的基轴的垂线的落点；在上述校正工序中，最好是提供已知的上述臂基准长度L，求出上述中心座标(x_c，z_c)、上述半径r、上述增益g及上述前端修正量h。

在此，评价式子例如可为

$\mathrm{fi}=\sqrt{{\{\mathrm{xi}+L(1-\frac{\sqrt{L^2-{\left(\mathrm{gzi}\right)}^2}}{L})-h\frac{\mathrm{gzi}}{L}-x_C\}}^2+{\{\mathrm{gzi}+h(1-\frac{\sqrt{L^2-{\left(\mathrm{gzi}\right)}^2}}{L})-z_C\}}^2}-r$

.....(1)

在本发明的表面特性测量机的校正方法中，在上述校正工序中，最好是根据上述臂基准长度L的设计值求出上述中心座标(X_c，z_c)、上述半径r、上述增益g、上述臂基准长度L及上述前端修正量h。

在此，评价式子例如为

$\mathrm{fi}=\sqrt{{\{\mathrm{xi}+L(1-\frac{\sqrt{L^2-{\left(\mathrm{gzi}\right)}^2}}{L})-h\frac{\mathrm{gzi}}{L}-x_C\}}^2+{\{\mathrm{gzi}+h(1-\frac{\sqrt{L^2-{\left(\mathrm{gzi}\right)}^2}}{L})-z_C\}}^2}-r$

.....(2)

在本发明的表面特性测量机的校正方法中，上述代入工序的上述评价式子根据作为从上述基点到上述测量触头前端的长度的臂基准长度L、上述第1检测装置的检测值x_i、上述第2检测装置的检测结果z_i、上述测量触头前端的z座标相对于该第2检测装置的检测结果zi的增益g、上述臂基准长度L及调零偏移量z₀决定，求出上述圆的中心座标值(x_c，z_c)、上述圆的半径r、上述增益g、及上述调零偏移量z₀，该调零偏移量z₀为在使连接上述基点与测量触头前端的线与上述x方向平行时的上述第2检测装置的检测结果乘上述增益g后获得的值。

在此，评价式子例如可为

$\mathrm{fi}=\sqrt{{\{\mathrm{xi}+L(1-\frac{\sqrt{L^2-{(\mathrm{gzi}-z_O)}^2}}{L})-x_C\}}^2+{(\mathrm{gzi}-z_C)}^2}-r.....\left(3\right)$

在本发明的表面特性测量机的校正方法中，上述代入工序的上述评价式子根据臂基准长度L、上述第1检测装置的检测值x_i、上述第2检测装置的检测结果z_i、上述测量触头前端的z座标相对于该第2检测装置的检测结果z_i的增益g、及调零偏移量z₀决定，求出上述圆的中心座标值(x_c，z_c)、上述圆的半径r、上述增益g、作为从基准点到上述测量触头前端的长度的上述前端修正量h、上述调零偏移量z₀、及上述臂基准长度L；该臂基准长度L为从上述基点到上述基准点的上述臂的基轴方向上的长度，该基准点为从上述测量触头前端引到作为上述臂的纵向的基轴上的垂线的落点；该调零偏移量z₀为在使上述臂的基轴与上述x方向平行时的上述第2检测装置的检测结果乘上述增益g后获得的值。

在此，评价式子例如可为

$\mathrm{fi}=\sqrt{{\{\mathrm{xi}+L(1-\frac{\sqrt{L^2-{(\mathrm{gzi}-z_O)}^2}}{L})-h\frac{(\mathrm{gzi}-z_O)}{L}-x_C\}}^2+{\{\mathrm{gzi}+h(1-\frac{\sqrt{L^2+{(\mathrm{gzi}-z_O)}^2}}{L})-z_C\}}^2}-r$

.....(4)

按照这样的构成，可校正增益g、前端修正量h、调零偏移量z₀、臂基准长度L等。由于根据用测量工序中的1次测量获得的数据对这些参数进行校正，所以，可较简便、可在短时间内进行校正处理。

在本发明的校正方法中，最好设置第2校正工序，该第2校正工序提供上述校正规的真实形状，根据该校正规的真实形状与由上述校正工序求出的上述半径r的差计算上述测量触头的前端形状。

按照这样的该构成，提供校正规的真实形状，从而可根据该校正规的真实形状与在校正工序中求出的半径r的差求出测量触头的前端形状。校正规的形状和测量触头的前端形状通常使用球形，但不一定非要严格地为正球，从球形的公称中心(x_c，z_c)到看到的各角度方向的球形表面的长度不一定非要为一定。因此，预先测量从校正规的公称中心到球形表面的各角度方向的长度。然后，计算出与测量工序的检测结果对应的各角度方向的长度，求出与由校正工序求出的半径r的差，从而即使在校正规不为正球的场合，也可进行正确的校正计算。

同样，对于测量触头的前端形状，可根据与测量工序的检测结果对应的角度(从测量触头的公称中心看到的测量触头的校正规的接触部位等的测量方位)和校正规的真实形状求出该角度(测量方位)的从测量触头的公称中心到测量触头表面的长度(作为在校正工序求出的各角度的半径r与校正规对应的部位的长度的差求出)。因此，例如进行球状校正规的预定范围的测量，在测量触头的各测量方位进行测量，从而可求出各测量方位中每个测量方位的长度，所以，可求出测量触头前端形状。

在本发明的表面特性测量机的校正方法中，最好是上述校正规至少包含正圆的一部分，上述校正规的真实形状由上述正圆的半径rt表示。

在此，所谓正圆的一部分指的是例如校正规包含正球部分，在由测量工序测量其正球部分的场合，其测量断面成为正圆的一部分。

在该构成中，在测量工序测量的校正规的部位为正圆的场合，可根据由评价式子求出的半径r与该半径rt的差求出测量触头的前端半径，所以，可简化计算处理。

在本发明的表面特性测量机的校正方法中，上述测量触头的前端形状至少包含正圆的一部分，上述测量触头的前端形状最好由上述正圆的半径表示。

在此，正圆的一部分指的是例如测量触头的前端形状包含正球部分，在测量工序中利用该正球部分测量校正规的场合，测量触头的测量部位成为正圆的一部分。

在该构成中，当在测量工序测量校正规时，在测量触头的测量部位为正圆的场合，根据由评价式求出的半径r可容易地求出该测量触头前端半径，所以，可简化计算处理。

另外，在校正规测量断面与测量触头前端测量部位都为正圆的场合，可更容易根据与由校正工序求出的半径r的差求出测量触头的前端半径。即，半径r作为从测量触头的前端圆弧中心到基准规的圆弧中心的长度计算，所以，通过从该半径r减去校正规的真实半径rt，从而可求出测量触头前端的半径。

上述校正方法根据由测量工序的1次的测量获得的数据求出测量触头前端形状，所以，不需要更换基准规，较简便，可缩短测量时间、测量步骤，而且不产生由基准规更换而带来设置误差，所以，具有可进行高精度的校正的优点。

附图说明

图1为示出表面特性测量机的构成的图。

图2为在本发明表面特性测量机的校正方法的第1实施方式中示出臂的圆弧运动产生的偏移的几何学关系的图。

图3为示出测量校正用规的状态的图。

图4为在本发明表面特性测量机的校正方法的第3实施方式中示出臂的圆弧运动产生的偏移的几何学关系的图。

图5为在本发明表面特性测量机的校正方法的第4实施方式中示出臂的圆弧运动产生的偏移的几何学关系的图。

具体实施方式

(表面特性测量机的构成)

首先，说明由本发明的表面特性测量机的校正方法校正的表面特性测量机1的构成。

表面特性测量机1如图1所示那样具有：载置被测量物11的台架2，以基点311为支点被可摆动地支承的臂3，测头4，移动装置5，第1检测装置6，第2检测装置7，修正运算装置8，及作为输出装置的显示部9；该测头4设于上述臂3的另一端侧，在前端具有测量触头41，该测量触头41从由摆动绘出的圆弧C的大致切线方向接触被测量物11；该移动装置5在测量触头41接触于被测量物41的表面的状态下使臂3朝x方向移动；该第1检测装置6检测基点311的x方向的位移；该第2检测装置7根据臂3的途中点D朝z方向的位移量检测臂3的摆动所产生的朝z方向的位移；该修正运算装置8相对第1检测装置6和第2检测装置7的检测结果修正由臂3的摆动产生的偏移量，获得被测量物表面的测量数据；该显示部9输出由修正运算装置8进行运算处理后的结果。

臂3如图2所示那样，具有以基点311为回转支点可摆动地被支承的基轴部31和通过错位的接头32与基轴部31一体化的臂部33，该臂部33平行于作为该基轴部31的基轴方向的基线A而且从基线A具有一些偏移。

测头4在作为与臂部33的基端侧相反侧的另一端相对臂部33大致构成直角。在测头4的前端设置接触于被测量物11的测量触头41。即，测头4设置在通过臂3的摆动由测量触头41的前端绘出的圆弧C的弦的方向，测量触头41从臂部33的另一端的圆弧C的切线方向接触于被测量物11。

移动装置5具有可摆动地支承基轴部31的x滑块51和朝该x方向对该x滑块51进行导向的x导向轴52(参照图1)。在这里，x方向为对被测量物表面进行扫描的方向，至少包含于臂3的摆动面内，为使臂3的摆动角为零时的基轴部31的基线方向。

第1检测装置6根据x滑块51的位移量检测出臂3的基点311的位移，例如，例示了检测x滑块51沿x导向轴52的移动量的光电式、静电容量式或磁式的编码器等。

第2检测装置7用于在基轴部31的途中点D检测该途中点D的z方向位移，例如，例示出具有可动侧电极71和标尺72的编码器等，该可动侧电极71与该途中点D一体移动，该标尺72平行于臂3的摆动面而且与x方向垂直地设置，用于检测可动侧电极71的z方向位移。在这里，z方向为与x方向垂直的方向，为至少包含于臂3的摆动面内的方向。

修正运算装置8具有存储预定的参数的存储器81和根据预定的运算式运算的运算部82，根据第1检测装置6和第2检测装置7的检测结果计算被测量物表面的测量数据。另外，设置相对存储器81校正各参数的校正运算部83，但校正运算部83的动作在后面说明。

修正运算装置8根据第1检测装置6和第2检测装置7的检测结果如以下那样获得被测量物表面的测量数据。

首先，设定用于设定臂3的臂基准长度L的基准点P。将从测量触头41的前端引到作为臂3的基轴的基线A上的垂线的落点为基准点P，将从基点311(摆动中心)到基准点P的臂3的基轴的方向的长度设为臂基准长度L。这样，当设臂3的摆动角为零时，基准点P的x座标(修正前x座标)成为第1检测装置6的检测结果。

另外，如将从基点311到途中点D(由第2检测装置检测的检测点)的距离设为L0，则当在第2检测装置7的检测值为z_i时，基准点P的z座标(修正前z座标)按(第2检测装置的检测值z_i)×(臂基准长度L)÷(从基点到途中点的距离L0)计算出。因此，当第2检测装置7的检测值为z_i时，基准点P的z座标使用预定的增益g按gz_i求出。

这样，根据第1检测装置6的检测结果，求出使臂3的摆动角为零时的基准点P的x座标(修正前x座标)和第2检测装置7的检测值为z_i时基准点P的z座标gz_i(修正前z座标)，当然测量触头41的座标相对这些修正前x座标和修正前z座标偏移，所以，接下来分别关于x座标、y座标求出对该偏移进行修正的修正量。

首先，设从基准点P到测量触头41的前端的长度为前端修正量h。设臂3的摆动角为θ时的第2检测装置7的检测值为z_i。这样，根据图2的几何学关系，由下式表示设臂3的摆动角为θ时的测量触头41的x座标与修正前x座标的偏移(x方向修正量)。

$\mathrm{dx}=L(1-\cos \mathrm{\θ})-h\·\sin \mathrm{\θ}=L(1-\frac{\sqrt{L^2-{\left(\mathrm{gzi}\right)}^2}}{L})-h\frac{\mathrm{gzi}}{L}.....\left(5\right)$

另外，测量触头41的z座标与修正前z座标的偏移(z方向修正量)由下式表示。

$\mathrm{dz}=h(1-\cos \mathrm{\θ})=h(1-\frac{\sqrt{L^2-{\left(\mathrm{gzi}\right)}^2}}{L}).....\left(6\right)$

因此，根据由第1检测装置6和第2检测装置7的检测结果求出基准点P的位置，再加进式(5)和式(6)的偏移量，求出测量触头41的座标。

在修正运算装置8的存储器81存储初期设定的臂基准长度L、增益g、前端修正量h。或者，存储由上次的校正处理校正后的臂基准长度L、增益g、前端修正量h。首先，运算部82通过使用第1检测装置6和第2检测装置7的检测结果和存储于存储器81的参数进行式(5)和式(6)的运算，从而求出测量触头41的座标。

另外，在运算部82，加进测量触头41的前端半径、测量触头41相对于被测量物表面的接触角度、使臂3的基轴(基线A)与x方向平行时的基准点P的z座标值(即作为在该状态下在第2检测装置7的检测结果乘增益g所获得的值的调零偏移量)等获得被测量物表面的测量数据。

下面说明被测量物11的表面特性测量。在测量被测量物11的表面特性时，先将被测量物11载置于台架2上，使测量触头41接触到被测量物表面。由移动装置5使臂3朝x方向移动，每隔朝x方向的预定移动间隔由第1检测装置6和第2检测装置7实施检测。第1检测装置6和第2检测装置7的检测结果被送到修正运算装置8，由运算部82的运算求出被测量物表面的测量数据。该测量数据被显示到显示部9，求出被测量物表面的表面特性。

(表面特性测量机的校正方法)

(第1实施方式)

下面，说明本发明的表面特性测量机1的校正方法。

表面特性测量机1的校正方法包括测量工序、代入工序、及校正工序；该测量工序测量在断面形状中含有大致正圆的一部分的校正用规10；该代入工序将由测量工序获得的上述第1检测装置6和上述第2检测装置7的检测结果代入到基于圆的式子的评价式子，该圆的式子设正圆的中心座标为(x_c，z_c)，半径为r；该校正工序对由代入工序获得的评价式适用最小二乘法，校正包含于偏移量的各参数。

在测量工序中，如图3所示那样，测量沿x方向平行地剖切而得到的断面形状可视为正圆的校正用规10。测量工序的第1检测装置6和第2检测装置7的检测结果作为校正用数据被送到校正运算部83加以存储。

然后，在校正运算部83中，将存储的校正用数据代入到基于圆的式子的评价式子(代入工序)。

其中，关于向评价式子的代入，虽然也可代入由运算部82修正运算的校正用规10的表面座标，但由于可通过简化而减轻以后的校正工序的计算负荷，所以，对此进行说明。

首先，关于测量触头41的前端半径，当将测量触头41的前端部看作正球时，仅是测量触头41的半径相对校正用规10的半径偏移，所以，即使不相对校正用数据加进测量触头41的半径，也可满足圆的式子。因此，当将校正用数据代入到评价式子时，不加进测量触头41的半径。

考虑到以上几点，当将第1检测装置6的检测结果和第2检测装置7的结果代入到评价式时，对于x座标，设为在第1检测装置6的检测结果x_i加进了臂3的摆动产生的偏移量dx(参照式(5))的值X_i。对于z座标，设为在基准点P的z座标gz_i加进了由臂3的摆动产生的偏移量dz(参照式(6))的值Z_i。

$X_i=\mathrm{xi}+L(1-\frac{\sqrt{L^2-{\left(\mathrm{gzi}\right)}^2}}{L})-h\frac{\mathrm{gzi}}{L}$ .....(7)

$Z_i=\mathrm{gzi}+h(1-\frac{\sqrt{L^2-{\left(\mathrm{gzi}\right)}^2}}{L})$

将校正用规10的中心座标(x_c，z_c)和半径作为任意的变量代入到以下评价式。

$\mathrm{fi}=\sqrt{{(X_i-x_C)}^2+{(Z_i-z_C)}^2}-r$

$=\sqrt{{\{\mathrm{xi}+L(1-\frac{\sqrt{L^2-{\left(\mathrm{gzi}\right)}^2}}{L})-h\frac{\mathrm{gzi}}{L}-x_C\}}^2+{\{\mathrm{gzi}+h(1-\frac{\sqrt{L^2-{\left(\mathrm{gzi}\right)}^2}}{L})-z_C\}}^2}-r$

.....(8)

在校正工序中，对于式(8)的评价式，适用最小二乘法。当适用最小二乘法时，将中心座标(x_c，z_c)、半径r、增益g、及前端修正量h作为校正对象。

即，当设评价式f_i的平方和为s时，求出使该s为最小的上述各参数的值。最小二乘法的计算式由下式表示。

$\left[\begin{array}{ccccc}\mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂fi}{\∂x_C}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{{\∂x}_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\right)}^2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{x}_C\\ \mathrm{\Δ}{z}_C\\ \mathrm{\Δg}\\ \mathrm{\Δh}\\ \mathrm{\Δr}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\end{array}\right]$

.....(9)

通过将式(9)的计算结果Δx_c、Δz_c、Δg、...Δr加到各参数的初期值从而获得结果。为了进一步提高计算精度，也可反复进行计算，直到上式的结果变得足够小为止。

然后，根据由校正工序的最小二乘法获得的计算结果，校正存储于存储器81的各参数。这样，适用校正为测量被测量物的第1检测装置的检测值和第2检测装置的检测值的参数，可由运算部82获得被测量物表面的测量数据。

按照这样构成的第1实施方式，可获得以下效果。

通过测量断面可被大致看成正圆的校正用规10，将基于圆式的最小二乘法适用于该测量结果，从而可由1次测量对多个参数进行校正。即，进行用于校正增益g的测量和校正运算，另外，不需要用于校正前端修正量h的测量和校正运算等麻烦，所以较简便。另外，由于校正用规10可为1个，所以，可降低成本。

由于可简便地进行校正，所以，可时常由正确地进行了校正的表面特性测量机进行测量。特别是在前端修正量h偏离的场合，对于使被测量物表面朝正x方向(上升方向)测量的场合和朝负x方向(下降方向)测量的场合，测量值可能不同(对称性误差)，但可由校正后的表面特性测量机正确地测量被测量物表面特性。

由于不需要更换校正用规，所以，可排除校正用规的设置误差，进行精密的校正。

(第2实施方式)

下面，说明本发明的第2实施方式。第2实施方式的基本构成与第1实施方式同样，但第2实施方式的特征在于，除了第1实施方式的校正对象之外，臂基准长度L也作为校正对象适用最小二乘法。

即，相对式(8)的评价式进行以下最小二乘法计算。

$\left[\begin{array}{cccccc}\mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\right)}^2& \mathrm{\Σ}\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\right)& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\right)}^2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{x}_C\\ \mathrm{\Δ}{z}_C\\ \mathrm{\Δg}\\ \mathrm{\Δh}\\ \mathrm{\ΔL}\\ \mathrm{\Δr}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\end{array}\right]$

.....(10)

按照这样的第2实施方式，除了具有第1实施方式的效果外，还可校正臂基准长度L。因此，即使在更换臂3的场合，也可由本实施方式校正臂基准长度L。通过校正到臂基准长度L，可更精密地测量被测量物表面特性。

(第3实施方式)

下面说明本发明第3实施方式。第3实施方式的基本构成与第1实施方式同样，但第3实施方式的特征在于，除了第1实施方式的校正对象外，还使臂基准长度L和调零偏移量z0为校正对象。

在第3实施方式的表面特性测量机1中，如图4所示那样，使测量触头41大致与基准点一致地设置。即，前端修正量h大致为零，作为臂3的摆动产生的偏移量，与式(5)和式(6)对应的式子如下式那样表示。当计算x方向的偏移量时，考虑第2检测装置的调零偏移量。

其中，调零偏移量z0为使臂3的基轴(基线A)与x方向平行时的测量触头41(基准点P)的z座标(即，在该状态下，为用在第2检测装置7的检测结果上乘增益g所得的值)。

$\mathrm{dx}=L(1-\cos \mathrm{\θ})=L(1-\frac{\sqrt{L^2-{(gz-z_O)}^2}}{L})$

.....(11)

dz＝0

当将第1检测装置6的检测结果和第2检测装置7的检测结果代入到评价式时，对于x座标，设为在第1检测装置6的检测结果x_i考虑了臂3的摆动产生的偏移量dx(参照式(11))的值X_i。对于z座标，设为基准点P(测量触头41)的z座标gz_i的值z_i。而且，注意到测量触头半径和z方向的调零偏移量等导致的偏移量被省略。

$X_i=\mathrm{xi}+L(1-\frac{\sqrt{L^2-{(g\mathrm{zi}-z_O)}^2}}{L})$

.....(12)

Z_i＝gzi

将中心座标(x_c，z_c)、半径r作为任意的变量代入到以下评价式。

$\mathrm{fi}=\sqrt{{(X_i-x_C)}^2+{(Z_i-z_C)}^2}-r$

$=\sqrt{{\{\mathrm{xi}+L(1-\frac{\sqrt{L^2-(\mathrm{gzi}-}{z}_O{)}^2}{L})-x_C\}}^2+{(g\mathrm{zi}-z_C)}^2}-r.....\left(13\right)$

当对式(13)的评价式适用最小二乘法(校正工序)时，将中心座标(x_c，z_c)、半径r、增益g、及调零偏移量z₀、及臂基准长度L作为校正对象。

即，当设评价式f_i的平方和为s时，求出使该s为最小的上述各参数的值。最小二乘法的计算式由下式表示。

$\left[\begin{array}{cccccc}\mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\right)}^2& \mathrm{\Σ}\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\right)& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\right)}^2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{x}_C\\ \mathrm{\Δ}{z}_C\\ \mathrm{\Δg}\\ \mathrm{\Δ}{z}_O\\ \mathrm{\ΔL}\\ \mathrm{\Δr}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\end{array}\right]$

.....(14)

按照这样构成的第3实施方式，除了上述实施方式的效果外，还可校正调零偏移量z₀。因此，在与基准点P大致一致地设置测量触头41的场合，即使不精密地进行使测量触头41与基准点P一致的调整或使臂3的基轴(基线A)平行于x方向时的第2检测装置的检测结果与零一致的调整，在调整中残留一些误差，也可由本实施方式校正调零偏移量z₀。结果，可简化调整测量触头41的位置或第2检测装置7的调零的操作，而且可进行精密的测量。

(第4实施方式)

下面，说明本发明的第4实施方式。第4实施方式的基本构成与第1实施方式同样，但第4实施方式的特征在于，除了第1实施方式的校正对象外，还使臂基准长度L和调零偏移量z₀为校正对象。

在第4实施方式的表面特性测量机1中，如图5所示那样，将臂3的基轴(基线A)与x方向平行时的基准点P的z座标值(即在该状态下在第2检测装置7的检测结果乘增益g所获得的值)作为调零偏移量z₀。即，作为臂3的摆动产生的偏移量，与式(5)和式(6)对应的式子如以下那样表示。

$\mathrm{dx}=L(1-\cos \mathrm{\θ})-h\·\sin \mathrm{\θ}=L(1-\frac{\sqrt{L^2-{(\mathrm{gzi}-z_O)}^2}}{L})-h\frac{(\mathrm{gzi}-z_O)}{L}$

$\mathrm{dz}=h(1-\cos \mathrm{\θ})=h(1-\frac{\sqrt{L^2-{(\mathrm{gzi}-z_O)}^2}}{L}).....\left(15\right)$

当将第1检测装置6的检测结果和第2检测装置7的检测结果代入到评价式子时，对于x座标，设为在第1检测装置6的检测结果x_i加进了臂3的摆动产生的偏移量dx(参照式(15))的值X_i。对于z座标，设为在基准点P的z座标gz_i加进了由臂3的摆动产生的偏移量dz(参照式(15))的值Z_i。而且，注意到测量触头41的半径和前端修正量h等导致的偏移量被省略。

$X_i=\mathrm{xi}+L(1-\frac{\sqrt{L^2-{(\mathrm{gzi}-z_O)}^2}}{L})-h\frac{{(\mathrm{gzi}-z_O)}^2}{L}$

.....(16)

$Z_i=\mathrm{gzi}+h(1-\frac{\sqrt{L^2-{(\mathrm{gzi}-z_O)}^2}}{L})$

将校正用规10的中心座标(x_c，z_c)和半径作为任意的变量代入到以下评价式子。

$\mathrm{fi}=\sqrt{{(X_i-x_C)}^2+{(Z_i-z_C)}^2}-r$

$=\sqrt{{\{\mathrm{xi}+L(1-\frac{\sqrt{L^2-{(\mathrm{gzi}-z_O)}^2}}{L})-h\frac{(\mathrm{gzi}-z_O)}{L}-x_C\}}^2+{\{\mathrm{gzi}+h\left(\frac{\sqrt{L^2-{(\mathrm{gzi}-z_O)}^2}}{L}\right)-z_C\}}^2}-r$

.....(17)

当对式(17)的评价式子适用最小二乘法(校正工序)时，将中心座标(x_c，z_c)、半径r、增益g、前端修正量h、调零偏移量z₀、及臂基准长度L作为校正对象。

即，当设评价式f_i的平方和为s时，求出使该s为最小的上述各参数的值。最小二乘法的计算式由下式表示。

$\left[\begin{array}{ccccccc}\mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{if}}{\∂z_O})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C}\right)& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\right)}^2& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\\ \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O})& \mathrm{\Σ}(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})& \mathrm{\Σ}{\left(\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r}\right)}^2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{x}_C\\ \mathrm{\Δ}{z}_C\\ \mathrm{\Δg}\\ \mathrm{\Δh}\\ \mathrm{\Δ}{z}_O\\ \mathrm{\ΔL}\\ \mathrm{\Δr}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂x_C})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_C})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂g})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂h})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂z_O})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂L})\\ \mathrm{\Σ}(f_O\·\frac{\∂\mathrm{fi}}{\∂r})\end{array}\right]$

.....(18)

按照这样构成的第4实施方式，除了上述实施方式的效果外，可对所有需要校正的参数进行校正。

本发明不仅限于上述实施方式，当然也可在不脱离本发明宗旨的范围内施加各种变更。

例如，臂和测头的形状不限于上述实施方式中说明的直线的形状，也可弯曲。只要在基端可摆动地被支承着、测量触头从圆弧的切线方向接触于被测量物的构成中，根据基端移动量和臂的摆动量测量被测量物表面的特性即可。

在上述实施方式中，测量触头的半径不为校正的对象，但当然也可对测量触头的半径进行校正。即，在校正用规的半径为已知的场合，通过根据由最小二乘法获得的半径减去校正用规的半径，从而可求出测量触头的半径。

虽然说明了测量触头接触于被测量物地进行扫描的接触式的表面特性测量机的场合，但测量触头也可为非接触式。即使在该场合，如校正用规的半径已知，则也可校正测量触头的偏移量。

另外，虽然示出根据评价式子作为求出各参数的解法使用最小二乘法的方法，但也可使用其它解法。

另外，虽然仅示出第2检测装置7配置于从基点311(摆动中心)与基准点P间的例子，但例如也可在图1中使基轴部31延长到基点311(摆动中心)的右侧，第2检测装置7配置到基点311(摆动中心)的右侧。在该场合，仅第2检测装置7的检测值的符号相对实施方式反转，在其它点可与实施方式所示例子同样地处理。

另外，在实施方式中，示出根据臂基准长度L和基点到途中点的距离L₀决定增益g的例子，但不限于此，作为增益g，也可作为了其它的偏差(例如臂基准长度L、检测器的倾斜、温度等)的综合增益g。

另外，在实施方式中，说明了测量触头41前端为正球状、校正用规的测量面也为正球状的场合，但不一定为正球状。即，可设置第2校正工序，该第2校正工序提供校正用规的真实形状，根据与由校正工序求出的半径r的差计算出测量触头的前端形状。这样，通过提供校正用规的真实形状，从而可根据与由校正工序求出的半径r的差求出测量触头的前端形状。校正用规的形状和测量触头的前端形状通常使用球形，但不一定非要严格地为正球，从球形的公称中心(x_c，z_c)到看到的各角度方向的球形表面的长度也不一定非要为一定。因此，预先测量从校正规的公称中心到球形表面的各角度方向的长度。然后，计算出与测量工序的检测结果对应的各角度方向的长度，求出与由校正工序求出的半径r的差，从而即使在校正规不为正球的场合，也可进行正确的校正计算。

同样，对于测量触头的前端形状，可根据与测量工序的检测结果对应的角度(从测量触头的公称中心看到的测量触头的校正规的接触部位等的测量方位)和校正规的真实形状求出从该角度(测量方位)的测量触头的公称中心到测量触头表面的长度(作为在校正工序求出的各角度的半径r与校正规对应的部位的长度的差求出)。因此，通过例如进行球状校正规的预定范围的测量，在测量触头的各测量方位进行测量，从而可求出各测量方位的长度，所以，可求出测量触头前端形状。

也可构成将具有CPU(中央处理装置)和存储器(存储装置)的计算机组合到表面特性测量机，使该计算机实施在上述实施方式中说明的校正方法的各工序地构成程序。按照这样的构成，可容易改变各工序的修正式和评价式、作为校正对象的参数。既可将记录该程序记录在记录媒体中，将该记录媒体直接***到计算机将程序安装到计算机，也可将读取记录媒体的信息的读取装置外设于计算机，从该读取装置将程序安装到计算机。程序也可由互联网、局域网线缆、电话线路等通常线路或无线供给到计算机进行安装。

Claims (8)

1.一种表面特性测量机的校正方法，该表面特性测量机用于测量被测量物的表面，包括：臂，该臂以基点为支点可摆动地被支承着；测头，该测头设于上述臂的前端侧，并在上述臂的摆动面内与上述臂大致成直角，在该测头的前端具有测量触头；移动装置，该移动装置在上述测量触头接触或接近上述被测量物的表面的状态下使上述臂朝x方向移动；第1检测装置，该第1检测装置检测上述基点的x方向的位移；第2检测装置，该第2检测装置根据上述臂上的点朝向z方向的位移量检测由上述臂的摆动产生的朝向z方向的位移；及修正运算装置，该修正运算装置对上述第1检测装置和上述第2检测装置的检测结果修正由上述摆动引起的偏移量，获得上述被测量物表面的测量数据；其特征在于：包括测量工序、代入工序、及校正工序；该测量工序测量校正用规，该校正用规具有包含大致正圆的一部分的断面形状；该代入工序将由上述测量工序获得的上述第1检测装置和上述第2检测装置的检测结果代入到基于设上述校正用规的中心座标为(x_c，z_c)、半径为r的圆的式子的评价式子；该校正工序根据由上述代入工序获得的结果校正上述测量触头的前端的z座标相对于上述第2检测装置的检测结果的增益的同时、校正包含于上述偏移量的各参数。

2.如权利要求1所述的表面特性测量机的校正方法，其特征在于：上述代入工序的上述评价式子根据臂基准长度L、上述第1检测装置的检测值x_i、上述第2检测装置的检测结果z_i、上述测量触头前端的z座标相对该第2检测装置的检测结果z_i的增益g、及从基准点到上述测量触头前端的长度即前端修正量h决定；上述臂基准长度L是从上述基点到上述基准点的上述臂的基轴方向上的长度，上述基准点是从上述测量触头前端引到作为上述臂的纵向的基轴上的垂线的落点；在上述校正工序中，给予已知的上述臂基准长度L，求出上述中心座标(x_c，z_c)、上述半径r、上述增益g及上述前端修正量h。

3.根据权利要求2所述的表面特性测量机的校正方法，其特征在于：在上述校正工序中，根据上述臂基准长度L的设计值求出上述中心座标(x_c，z_c)、上述半径r、上述增益g、上述臂基准长度L及上述前端修正量h。

4.根据权利要求1所述的表面特性测量机的校正方法，其特征在于：上述代入工序的上述评价式子根据作为从上述基点到上述测量触头前端的长度的臂基准长度L、上述第1检测装置的检测值x_i、上述第2检测装置的检测结果z_i、上述测量触头前端的z座标相对该第2检测装置的检测结果z_i的增益g、及调零偏移量z₀决定，求出上述圆的中心座标值(x_c，z_c)、上述圆的半径r、上述增益g、上述臂基准长度L及上述调零偏移量z₀，该调零偏移量z₀是对使连接上述基点与测量触头前端的线与上述x方向平行时的上述第2检测装置的检测结果乘上述增益g所获得的值。

5.根据权利要求3所述的表面特性测量机的校正方法，其特征在于：在上述代入工序中，上述评价式子根据调零偏移量z₀而决定，在上述校正工序中，上述调零偏移量z₀也一并被求出，上述调零偏移量z₀是对使上述臂的基轴与上述x方向平行时的上述第2检测装置的检测结果乘以上述增益g所获得的值。

6.根据权利要求1所述的表面特性测量机的校正方法，其特征在于：设有第2校正工序，在该第2校正工序中给予上述校正规的真实形状，根据上述校正规的真实形状与由上述校正工序求出的上述半径r的差计算出上述测量触头的前端形状。

7.根据权利要求6所述的表面特性测量机的校正方法，其特征在于：上述校正规至少包含正圆的一部分，上述校正规的真实形状由上述正圆的半径rt表示。

8.根据权利要求6所述的表面特性测量机的校正方法，其特征在于：上述测量触头的前端形状至少包含正圆的一部分，上述测量触头的前端形状由上述测量触头的上述正圆的半径表示。

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