JP2003097938A - Control device, control means, shape measuring device and robot - Google Patents
Control device, control means, shape measuring device and robotInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、接触式プローブ或
いは非接触式プローブを用いる場合の制御装置、制御方
法、形状測定装置及びロボットに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device, a control method, a shape measuring device and a robot when using a contact probe or a non-contact probe.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、被検面表面の3次元形状を測定
する形状測定装置等にあっては、触針式プローブ等の接
触式プローブ、光学式変位計を用いる非接触式プローブ
をアクチュエータに搭載し、接触式プローブの場合であ
れば被検面に接触し、非接触式プローブの場合であれば
例えば被検面に対してフォーカス状態で、表面形状に沿
って走査させることにより測定するようにしている。2. Description of the Related Art Generally, in a shape measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of a surface to be inspected, a contact type probe such as a stylus type probe or a non-contact type probe using an optical displacement gauge is used as an actuator. If the probe is mounted and touches the surface to be inspected in the case of a contact type probe, in the case of a non-contact type probe, for example, in the focused state with respect to the surface to be inspected, the measurement is performed by scanning along the surface shape I have to.
【0003】何れの方式のプローブを用いる場合であっ
ても、プローブを搭載したアクチュエータを初期位置か
ら被検面に対して所望の位置まで近づける位置制御が必
要となる。Regardless of which type of probe is used, it is necessary to control the position of the actuator equipped with the probe so that the actuator is brought closer to a desired position from the initial position.
【0004】この点、例えば特許第2797521号公
報や特開平2−254634号公報によれば、光学式変
位計を用いた非接触式プローブの場合に関して、位置制
御系とフォーカスサーボ系とを備える構成で、対物レン
ズの初期位置をフォーカス引込み範囲の外部近傍に設定
した後、アクチュエータの位置制御のみで所望の位置
(合焦点となる位置)まで移動させる方式が記載されて
いる。In this respect, for example, according to Japanese Patent No. 2977521 and Japanese Patent Laid-Open No. 2-254634, a structure provided with a position control system and a focus servo system in the case of a non-contact type probe using an optical displacement gauge. Then, a method of setting the initial position of the objective lens in the vicinity of the outside of the focus pull-in range and then moving the objective lens to a desired position (position at which an in-focus point is achieved) only by controlling the position of the actuator is described.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、アクチュエ
ータの移動範囲(測定のダイナミックレンズ)が広い場合
には、位置制御系による位置制御のみによると、アクチ
ュエータを目的とする位置まで移動させる上で多大な時
間を要してしまう。結果として、測定時間が長くなって
しまう等の不具合がある。However, when the movement range of the actuator (dynamic lens for measurement) is wide, only position control by the position control system is necessary to move the actuator to a desired position. It takes time. As a result, there is a problem that the measurement time becomes long.
【0006】また、外部近傍からフォーカス位置を探す
場合、もし、被検面のごみや傷などによって光学式変位
計のレーザ光が散乱してしまい、フォーカス信号をうま
く検出できない場合には、アクチュエータ(対物レン
ズ)を被検面に衝突させてしまう危険性もある。Further, when the focus position is searched from the vicinity of the outside, if the laser beam of the optical displacement meter is scattered due to dust or scratches on the surface to be inspected and the focus signal cannot be detected well, the actuator ( There is also a risk of colliding the objective lens) with the surface to be inspected.
【0007】触針式プローブのような接触式プローブの
場合であれば、プローブを被検面に強く押し付けてしま
うようなことがあると、プローブを破壊してしまう可能
性があるが、前述の公報例は、光学式変位計を用いる非
接触式プローブに関するものであり、これに対する対策
に関しては何ら触れられていない。特に、柔らかいばね
に支持され、振動しやすく、かつ、減衰の悪い接触式プ
ローブを使用した場合や、被検面やプローブ先端に付着
したごみの影響による誤信号が入力されやすい条件の場
合もあり得る。In the case of a contact type probe such as a stylus type probe, if the probe is strongly pressed against the surface to be inspected, the probe may be destroyed. The example of the publication relates to a non-contact type probe that uses an optical displacement meter, and no mention is made of measures against this. In particular, there are cases where a contact probe that is supported by a soft spring and that easily vibrates and is poorly damped is used, or a false signal is likely to be input due to the influence of dust adhering to the surface to be inspected or the probe tip. obtain.
【0008】そこで、本発明は、プローブを搭載したア
クチュエータの高速移動を可能とし、動作範囲が広くて
も短時間で所定の位置に位置決めさせることができる制
御装置及び制御方法を提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a control device and a control method that enable high-speed movement of an actuator equipped with a probe and can position the actuator at a predetermined position in a short time even if the operating range is wide. And
【0009】また、本発明は、異常な荷重が発生しプロ
ーブや被検面を破壊したり、例えば接触式プローブが非
接触状態となり制御が不安定になることを防止し得る制
御装置及び制御方法を提供することを目的とする。Further, the present invention is directed to a control device and a control method capable of preventing an abnormal load from being generated and destroying the probe or the surface to be inspected, or the control of the contact type probe becoming in a non-contact state and becoming unstable. The purpose is to provide.
【0010】また、本発明は、プローブとして接触式プ
ローブを用いた場合、接触式プローブを搭載したアクチ
ュエータの高速移動を可能とし、動作範囲が広くても短
時間で所定の位置に位置決めさせることができ、被検面
に衝突して接触式プローブや被検物を破壊することな
く、所定荷重の接触状態にすることができる制御装置及
び制御方法を提供することを目的とする。Further, according to the present invention, when the contact type probe is used as the probe, the actuator equipped with the contact type probe can be moved at high speed and can be positioned at a predetermined position in a short time even if the operating range is wide. An object of the present invention is to provide a control device and a control method capable of bringing the contact type probe and the test object into a contact state with a predetermined load without colliding with the test surface and destroying the contact probe or the test object.
【0011】また、本発明は、プローブとして接触式プ
ローブを用いた場合、被検面に接触したことを判定する
機構を備え、安定して所定荷重の接触状態にすることが
できる制御装置を提供することを目的とする。Further, the present invention provides a control device which, when a contact type probe is used as the probe, is provided with a mechanism for determining that the probe is in contact with the surface to be inspected and which can stably bring the contact state with a predetermined load. The purpose is to do.
【0012】また、本発明は、光学式変位計を搭載した
非接触式プローブを用いた場合、非接触式プローブを搭
載したアクチュエータの高速移動を可能とし、動作範囲
が広くても短時間で安定したフォーカス引込み動作を行
うことができ、被検面に衝突して光学式変位計や被検物
又は光学式変位計を応用したプローブを破壊することの
ない制御装置及び制御方法を提供することを目的とす
る。Further, according to the present invention, when a non-contact type probe equipped with an optical displacement gauge is used, an actuator equipped with the non-contact type probe can be moved at a high speed and is stable in a short time even if the operating range is wide. It is possible to provide a control device and a control method capable of performing a focused focus retraction operation and not damaging an optical displacement meter or an object to be inspected or a probe to which the optical displacement meter is applied by colliding with a surface to be inspected. To aim.
【0013】また、本発明は、光学式変位計を搭載した
非接触式プローブを用いた場合、光学式変位計の方式や
構成の違い、受光素子出力からのフォーカス信号の算出
方法の違いなどによってフォーカス信号にゼロクロス点
が何点か生ずることがあり、フォーカス引込み動作の
際、間違ったゼロクロス点にフォーカスを引込む可能性
があることから、受光素子の全受光量をフォーカス引込
み判定に加えることによって、安定的にフォーカス引込
み動作を行える制御装置を提供することを目的とする。Further, according to the present invention, when a non-contact type probe equipped with an optical displacement gauge is used, the method and the configuration of the optical displacement gauge are different, and the calculation method of the focus signal from the light receiving element is different. There may be some zero-cross points in the focus signal, and it is possible to pull the focus to the wrong zero-cross point during the focus pull-in operation.Therefore, by adding the total amount of light received by the light-receiving element to the focus pull-in determination, An object of the present invention is to provide a control device that can stably perform a focus pull-in operation.
【0014】また、本発明は、光学式変位計を搭載した
非接触式プローブを用いた場合、フォーカス引込みを行
ったゼロクロス点のフォーカスの傾き(距離に対するフ
ォーカス信号の変化)が逆の傾斜であった場合、制御系
が発振してしまう可能性があることから、フォーカス信
号の傾きを判定に加えることによって確実なフォーカス
引込みが可能な制御装置を提供することを目的とする。Further, according to the present invention, when a non-contact type probe equipped with an optical displacement meter is used, the focus inclination (change of the focus signal with respect to the distance) at the zero-cross point where the focus pull-in is performed is the opposite inclination. In this case, the control system may oscillate. Therefore, an object of the present invention is to provide a control device capable of performing reliable focus pull-in by adding the inclination of the focus signal to the determination.
【0015】また、本発明は、光学式変位計を搭載した
非接触式プローブを用いた場合、フォーカス引込み時の
位置偏差を最小のものとし、安定的にフォーカスを引込
める制御装置を提供することを目的とする。Further, the present invention provides a control device which minimizes the positional deviation when the focus is retracted and stably retracts the focus when a non-contact type probe equipped with an optical displacement meter is used. With the goal.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の制
御装置は、被検面に対向するプローブを搭載したアクチ
ュエータと、このアクチュエータの変位を検出し位置信
号を発生する位置検出部と、前記プローブの出力又は前
記位置信号に基づいて位置制御を行う位置制御補償器
と、前記位置信号から算出した速度信号に基づいて速度
制御を行う速度制御補償器と、前記位置制御補償器又は
前記速度制御補償器からの操作量に基づいて前記アクチ
ュエータを駆動する駆動回路と、を備える。According to a first aspect of the present invention, there is provided a control device including an actuator having a probe facing a surface to be inspected, a position detecting section for detecting a displacement of the actuator and generating a position signal. A position control compensator for performing position control based on the output of the probe or the position signal, a speed control compensator for performing speed control based on a speed signal calculated from the position signal, the position control compensator or the speed A drive circuit that drives the actuator based on the operation amount from the control compensator.
【0017】従って、位置制御補償器による位置制御系
だけでなく速度制御補償器による速度制御系を搭載して
いるので、プローブを搭載したアクチュエータの高速移
動が可能となり、動作範囲が広くても短時間で所定の位
置に位置決めさせることができる。Therefore, since not only the position control system by the position control compensator but also the speed control system by the speed control compensator is mounted, it becomes possible to move the actuator equipped with the probe at a high speed, and the operating range is short even if it is wide. It can be positioned in place in time.
【0018】請求項2記載の発明は、請求項1記載の制
御装置において、前記速度制御補償器を用いた速度制御
により前記プローブが前記被検面近傍に近づくように前
記アクチュエータを駆動させる速度制御モード実行手段
と、前記プローブが前記被検面に対して所定位置まで近
づいた時点でモードを切換えて、前記位置検出部による
前記位置信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位置
制御により前記アクチュエータを駆動させる位置制御モ
ード実行手段と、前記プローブの出力が所定値近傍に達
した時点でモードを切換えて、前記プローブの出力に基
づく前記位置制御補償器を用いた位置制御により前記プ
ローブの出力が所定値となるように前記アクチュエータ
を駆動させる追従制御モード実行手段と、を備える。According to a second aspect of the present invention, in the control device according to the first aspect, the speed control for driving the actuator by the speed control using the speed control compensator so that the probe approaches the vicinity of the test surface. The mode executing means and the mode are switched at the time when the probe approaches a predetermined position with respect to the surface to be inspected, and the actuator is controlled by position control using the position control compensator based on the position signal by the position detector. Position control mode executing means for driving the, and when the output of the probe reaches the vicinity of a predetermined value, the mode is switched, and the output of the probe is controlled by the position control using the position control compensator based on the output of the probe. Follow-up control mode executing means for driving the actuator so that the actuator has a predetermined value.
【0019】従って、速度制御モード、位置制御モー
ド、追従制御モードを所定の順序で切換えるようにした
ので、プローブを搭載したアクチュエータの高速移動が
可能となり、動作範囲が広くても短時間で所定の位置に
位置決めを行える上に、被検物表面に衝突してプローブ
や被検物を破壊することなく、所定荷重の接触状態にす
ることができる。Therefore, since the speed control mode, the position control mode, and the follow-up control mode are switched in a predetermined order, the actuator equipped with the probe can be moved at a high speed, and even if the operation range is wide, the predetermined range can be achieved in a short time. In addition to being able to perform positioning at a position, the probe and the test object can be brought into contact with each other with a predetermined load without colliding with the surface of the test object and destroying the probe and the test object.
【0020】請求項3記載の発明は、請求項2記載の制
御装置において、前記位置制御モード実行手段に第1の
探索動作と第2の探索動作を備え、第1の探索動作の前
記アクチュエータ送り速度よりも第2の探索動作の前記
アクチュエータ送り速度が遅くなるようにアクチュエー
タ送り速度を変化させる送り変更手段を備える。According to a third aspect of the present invention, in the control device according to the second aspect, the position control mode executing means is provided with a first search operation and a second search operation, and the actuator feed of the first search operation is performed. A feed changing unit that changes the actuator feed speed so that the actuator feed speed of the second search operation becomes slower than the speed is provided.
【0021】従って、プローブ出力を使用した追従制御
モードへ切換え可能な位置を探す際にアクチュエータの
送り速度を変化させることによって、プローブの状態判
定の高速化と所定切換え位置検出の高精度化とを両立さ
せ、プローブ出力による追従制御モードへの切換えを高
速高精度化できる。Therefore, by changing the feed speed of the actuator when searching for a position that can be switched to the follow-up control mode using the probe output, it is possible to speed up the state determination of the probe and improve the accuracy of detecting the predetermined switching position. Both can be achieved, and switching to the tracking control mode by the probe output can be performed at high speed and with high accuracy.
【0022】請求項4記載の発明は、請求項2又は3記
載の制御装置において、前記追従制御モード実行手段に
よる前記アクチュエータ駆動時に前記プローブの出力が
所定範囲を超えるか否かを判定する判定手段を備え、前
記所定範囲を超えた場合には前記位置制御モード実行手
段による制御に切換えるようにした。According to a fourth aspect of the present invention, in the control device according to the second or third aspect, the determining means for determining whether or not the output of the probe exceeds a predetermined range when the actuator is driven by the follow-up control mode executing means. And when the predetermined range is exceeded, the control is switched to the control by the position control mode executing means.
【0023】従って、プローブの出力が所定範囲を超え
た場合、プローブ出力に基づいた追従制御モードから、
位置検出部の位置信号に基づいた位置制御モードに切換
えることによって、プローブや被検物を破壊してしまう
ことや、プローブの制御が不安定になることを防止でき
る。Therefore, when the output of the probe exceeds the predetermined range, the tracking control mode based on the probe output is changed to
By switching to the position control mode based on the position signal of the position detection unit, it is possible to prevent the probe and the test object from being destroyed and the control of the probe from becoming unstable.
【0024】請求項5記載の発明は、請求項4記載の制
御装置において、前記所定範囲は、動作条件に応じて可
変設定される。According to a fifth aspect of the present invention, in the control device according to the fourth aspect, the predetermined range is variably set according to operating conditions.
【0025】従って、位置検出部の信号に基づいた位置
制御モードに切換えるための、所定範囲を、装置の動作
条件に応じて可変設定することにより、装置の動作条件
に応じた安全な動作を確保することができる。Therefore, by variably setting the predetermined range for switching to the position control mode based on the signal from the position detection section according to the operating conditions of the device, a safe operation according to the operating conditions of the device is ensured. can do.
【0026】請求項6記載の発明は、請求項1記載の制
御装置において、前記プローブがばね支持された接触式
プローブであり、前記速度制御補償器を用いた速度制御
により前記接触式プローブが接触する直前の前記被検面
近傍位置まで前記アクチュエータを駆動させる速度制御
モード実行手段と、前記接触式プローブが前記被検面近
傍位置まで近づいた時点でモードを切換えて、前記位置
検出部による前記位置信号に基づく前記位置制御補償器
を用いた位置制御により前記接触式プローブが前記被検
面に接触する方向に前記アクチュエータを駆動させる位
置制御モード実行手段と、前記接触式プローブの出力が
所定値近傍に達した時点でモードを切換えて、前記接触
式プローブの出力に基づく前記位置制御補償器を用いた
位置制御により前記接触式プローブの出力が所定値とな
るように前記アクチュエータを駆動させる追従制御モー
ド実行手段と、を備える。According to a sixth aspect of the present invention, in the control device according to the first aspect, the probe is a spring-supported contact type probe, and the contact type probe is brought into contact by speed control using the speed control compensator. Immediately before the speed control mode executing means for driving the actuator to a position near the surface to be inspected, and the mode is switched when the contact probe approaches the position in the vicinity of the surface to be inspected, and the position detected by the position detector Position control mode executing means for driving the actuator in a direction in which the contact type probe comes into contact with the surface to be inspected by position control using the position control compensator based on a signal, and the output of the contact type probe is near a predetermined value. The mode is switched at the time when the position is reached, and the position is controlled by the position control compensator based on the output of the contact probe. The output of the contact probe is provided with a follow-up control mode executing means for driving the actuator to a predetermined value.
【0027】従って、制御モードを速度制御モード、位
置制御モード、追従制御モードなる所定の順序で切換え
るようにしたので、接触式プローブを搭載したアクチュ
エータの高速移動が可能となり、動作範囲が広くても短
時間で所定の位置に位置決めを行い、被検面に衝突して
接触式プローブや被検物を破壊することなく、所定荷重
の接触状態にすることができる。Therefore, since the control mode is switched in a predetermined order of the speed control mode, the position control mode and the follow-up control mode, the actuator equipped with the contact type probe can be moved at high speed and the operating range is wide. The positioning can be performed at a predetermined position in a short time, and the contact type probe and the test object can be brought into a contact state with a predetermined load without colliding with the test surface and destroying the contact probe or the test object.
【0028】請求項7記載の発明は、請求項6記載の制
御装置において、前記位置制御モード実行手段による前
記アクチュエータの駆動時に前記接触式プローブの出力
の変化を監視する出力変化監視手段を備え、この出力変
化監視手段により前記接触式プローブの出力の変化が所
定方向の傾きとして検出され、前記接触式プローブの出
力が所定値近傍に達した時点で前記追従制御モード実行
手段による制御に切換えるようにした。According to a seventh aspect of the present invention, in the control device according to the sixth aspect, there is provided output change monitoring means for monitoring a change in output of the contact type probe when the position control mode executing means drives the actuator. A change in the output of the contact type probe is detected as an inclination in a predetermined direction by the output change monitoring means, and when the output of the contact type probe reaches the vicinity of a predetermined value, the control is switched to the control by the follow-up control mode execution means. did.
【0029】従って、接触式プローブ出力の傾きを検出
することによって、被検面に接触したことを判定するよ
うにしたので、安定して所定荷重の接触状態にすること
ができる。Therefore, since the contact with the surface to be inspected is determined by detecting the inclination of the output of the contact type probe, the contact state with a predetermined load can be stably established.
【0030】請求項8記載の発明は、請求項1記載の制
御装置において、前記プローブが光学式変位計を内蔵
し、プローブ出力として前記光学式変位計の受光素子の
出力に基づきフォーカス信号を出力する非接触式プロー
ブであり、前記速度制御補償器を用いた速度制御により
初期位置からフォーカス引込み位置よりも前記被検面か
ら離れた近傍の所定位置まで前記アクチュエータを駆動
させる速度制御モード実行手段と、前記接触式プローブ
が前記所定位置まで近づいた時点でモードを切換えて、
前記位置検出部による前記位置信号に基づく前記位置制
御補償器を用いた位置制御により前記被検面に近づく方
向に前記アクチュエータを駆動させる位置制御モード実
行手段と、前記アクチュエータがフォーカス引込み可能
な位置に達した時点でモードを切換えて、前記光学式変
位計によるフォーカス信号に基づく前記位置制御補償器
を用いた位置制御により前記フォーカス信号が所定値と
なるように前記アクチュエータを駆動させてフォーカス
引込み動作を行わせる追従制御モード実行手段と、を備
える。According to an eighth aspect of the present invention, in the control device according to the first aspect, the probe has a built-in optical displacement meter, and a focus signal is output as a probe output based on an output of a light receiving element of the optical displacement meter. And a speed control mode executing means for driving the actuator from an initial position to a predetermined position in the vicinity farther from the surface to be inspected than the focus pull-in position by speed control using the speed control compensator. , The mode is switched when the contact probe approaches the predetermined position,
Position control mode executing means for driving the actuator in a direction approaching the surface to be inspected by position control using the position control compensator based on the position signal by the position detection unit, and a position where the actuator can focus pull-in. When it reaches, the mode is switched, and the actuator is driven so that the focus signal becomes a predetermined value by the position control using the position control compensator based on the focus signal by the optical displacement meter, and the focus pull-in operation is performed. And a follow-up control mode execution means for performing the operation.
【0031】従って、制御モードとして速度制御モード
と位置制御モードと追従制御モードとの順序で順次切換
えることによって、光学式変位計を搭載したアクチュエ
ータの動作範囲が広い場合においても、フォーカス引込
み動作時間を短縮させることができる。Therefore, by sequentially switching the speed control mode, the position control mode, and the follow-up control mode as the control mode, the focus pull-in operation time can be increased even when the operation range of the actuator equipped with the optical displacement gauge is wide. It can be shortened.
【0032】請求項9記載の発明は、請求項1記載の制
御装置において、前記プローブが光学式変位計を内蔵
し、プローブ出力として前記光学式変位計の受光素子の
出力に基づきフォーカス信号を出力する非接触式プロー
ブであり、前記速度制御補償器を用いた速度制御により
初期位置からフォーカス引込み位置よりも前記被検面寄
り近傍の所定位置まで前記アクチュエータを駆動させる
速度制御モード実行手段と、前記接触式プローブが前記
所定位置まで近づいた時点でモードを切換えて、前記位
置検出部による前記位置信号に基づく前記位置制御補償
器を用いた位置制御により前記被検面から遠ざかる方向
に前記アクチュエータを駆動させる位置制御モード実行
手段と、前記アクチュエータがフォーカス引込み可能な
位置に達した時点でモードを切換えて、前記光学式変位
計によるフォーカス信号に基づく前記位置制御補償器を
用いた位置制御により前記フォーカス信号が所定値とな
るように前記アクチュエータを駆動させてフォーカス引
込み動作を行わせる追従制御モード実行手段と、を備え
る。According to a ninth aspect of the present invention, in the control device according to the first aspect, the probe has a built-in optical displacement meter, and a focus signal is output as a probe output based on an output of a light receiving element of the optical displacement meter. A non-contact type probe that performs speed control using the speed control compensator, and speed control mode executing means for driving the actuator from an initial position to a predetermined position closer to the surface to be inspected than the focus pull-in position, and When the contact probe approaches the predetermined position, the mode is switched, and the actuator is driven in the direction away from the surface to be inspected by the position control using the position control compensator based on the position signal by the position detection unit. The position control mode executing means for causing the actuator and the actuator to reach the position where the focus can be pulled in Tracking by switching the mode and driving the actuator so that the focus signal becomes a predetermined value by the position control using the position control compensator based on the focus signal from the optical displacement meter. A control mode executing means.
【0033】従って、請求項8記載の発明と同様な効果
が得られるが、特に、フォーカス引込み動作の方向を被
検物から遠ざかる方向とすることによって、フォーカス
引込みを短時間で可能にし、被検面に衝突して光学式変
位計や被検物又は光学式変位計を応用したプローブを破
壊してしまうことを防止できる。Therefore, although the same effect as that of the invention of claim 8 can be obtained, in particular, by making the direction of the focus retraction operation away from the object to be inspected, the focus retraction can be performed in a short time and the object to be inspected. It is possible to prevent the optical displacement meter or the object to be inspected or the probe to which the optical displacement meter is applied from being damaged by colliding with the surface.
【0034】請求項10記載の発明は、請求項8又は9
記載の制御装置において、前記位置制御モード実行手段
による前記アクチュエータ駆動時にフォーカス引込み可
能な位置に向けた前記アクチュエータの送り距離を所定
距離とする。The invention according to claim 10 is the invention according to claim 8 or 9.
In the control device described above, a feed distance of the actuator toward a position where focus can be pulled in when the actuator is driven by the position control mode executing means is set to a predetermined distance.
【0035】従って、フォーカス引込み動作時のアクチ
ュエータの送り距離(フォーカス探索距離)を所定距離
に限定することによって、被検物への衝突を防ぐことが
でき、加えてフォーカス引込み不可能であることを早期
に検出することが可能で安全性を高めることもできる。Therefore, by limiting the feed distance (focus search distance) of the actuator during the focus pull-in operation to a predetermined distance, it is possible to prevent a collision with the object to be inspected, and in addition, it is impossible to pull the focus. It can be detected early and can enhance safety.
【0036】請求項11記載の発明は、請求項8,9又
は10記載の制御装置において、前記受光素子は、フォ
ーカス信号を検出するための分割構造を有する受光素子
であり、前記位置制御モード実行手段による探索動作に
おいて前記アクチュエータ駆動時にフォーカス信号がフ
ォーカス引込み可能な値であり、かつ、前記受光素子の
全受光量が所定値以上の場合に追従制御モード実行手段
によりフォーカス引込み動作を行わせる。According to an eleventh aspect of the present invention, in the control device according to the eighth, ninth or tenth aspect, the light receiving element is a light receiving element having a divided structure for detecting a focus signal, and the position control mode execution is performed. In the search operation by the means, when the focus signal has a value capable of pulling the focus when the actuator is driven, and the total amount of light received by the light receiving element is equal to or greater than a predetermined value, the follow-up control mode executing means causes the focus pulling operation.
【0037】従って、光学式変位計の方式や構成の違
い、受光素子出力からのフォーカス信号の算出方法の違
いなどによってフォーカス信号にゼロクロス点が何点か
生ずることがあり、フォーカス引込み動作の際、間違っ
たゼロクロス点にフォーカスを引込む可能性があるが、
受光素子の全受光量をフォーカス引込み判定に加えるこ
とによって、安定的にフォーカス引込み動作を行える。Therefore, some zero-cross points may occur in the focus signal due to differences in the method and configuration of the optical displacement meter, differences in the method of calculating the focus signal from the light receiving element output, etc. There is a possibility of pulling the focus to the wrong zero cross point,
By adding the total amount of light received by the light receiving element to the focus pull-in determination, stable focus pull-in operation can be performed.
【0038】請求項12記載の発明は、請求項8,9,
10又は11記載の制御装置において、前記位置制御モ
ード実行手段による探索動作において前記アクチュエー
タの駆動時にフォーカス信号の変化を監視する出力変化
監視手段を備え、フォーカス信号がフォーカス引込み可
能な値であり、かつ、この出力変化監視手段により前記
フォーカス信号の変化が所定方向の傾きとして検出され
た場合に追従制御モード実行手段によりフォーカス引込
み動作を行わせる。The invention according to claim 12 is the invention as claimed in claims 8, 9,
10. The control device according to 10 or 11, further comprising output change monitoring means for monitoring a change in the focus signal when the actuator is driven in the search operation by the position control mode execution means, wherein the focus signal is a value capable of pulling the focus. When the change in the focus signal is detected as a tilt in a predetermined direction by the output change monitoring means, the follow-up control mode execution means causes the focus pull-in operation.
【0039】従って、フォーカス引込みを行ったゼロク
ロス点のフォーカスの傾き(距離に対するフォーカス信
号の変化)が逆の傾斜であった場合、制御系が発振して
しまう可能性があるが、フォーカス信号の傾きの方向を
判定に加えることによって確実にフォーカス引込み動作
を行わせることができる。Therefore, if the tilt of the focus at the zero-cross point where focus pull-in is performed (change of the focus signal with respect to the distance) is the opposite tilt, the control system may oscillate, but the tilt of the focus signal The focus pull-in operation can be surely performed by adding the direction of (4) to the determination.
【0040】請求項13記載の発明は、請求項12記載
の制御装置において、前記フォーカス信号の変化が所定
方向の傾きである状態が所定時間以上継続して検出され
た場合にフォーカス引込み動作を行わせる。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the control device according to the twelfth aspect, the focus pull-in operation is performed when the state in which the change in the focus signal is the inclination in the predetermined direction is continuously detected for a predetermined time or longer. Let
【0041】従って、時間的な判定を加えることにより
時系列でフォーカス信号の傾きを観測できるため、フォ
ーカス信号に含まれるノイズ成分による誤動作を抑える
ことができる。Therefore, since the inclination of the focus signal can be observed in a time series by adding the temporal determination, it is possible to suppress the malfunction due to the noise component included in the focus signal.
【0042】請求項14記載の発明は、請求項8,9,
10,11,12又は13記載の制御装置において、前
記位置制御モード実行手段による前記アクチュエータの
駆動時にフォーカス信号の変化を監視する出力変化監視
手段と、フォーカス信号がフォーカス引込み可能な値に
達した時点で前記追従制御モード実行手段によりフォー
カス信号による位置制御の目標値をその時点のフォーカ
ス信号の値に変更してフォーカス信号による位置制御に
切換えてフォーカス引込みを行わせるとともにその後本
来のフォーカス信号による位置制御の目標値に切換える
目標値変更手段と、を備える。The invention according to claim 14 is the invention as defined in claims 8, 9 and
In the control device of 10, 11, 12 or 13, output change monitoring means for monitoring a change in a focus signal when the position control mode executing means drives the actuator, and a time point when the focus signal reaches a value capable of pulling the focus. Then, the tracking control mode execution means changes the target value of the position control by the focus signal to the value of the focus signal at that time, switches to the position control by the focus signal to perform the focus pull-in, and then the position control by the original focus signal. Target value changing means for switching to the target value of.
【0043】従って、フォーカス目標位置を変更するこ
とによってフォーカス引込みの瞬間の位置偏差を最小の
ものとし、安定的にフォーカスを引込ませることができ
る。Therefore, by changing the focus target position, the positional deviation at the moment of focus pull-in can be minimized, and the focus can be stably pulled in.
【0044】請求項15記載の発明の制御方法は、被検
面に対向するプローブを搭載したアクチュエータと、こ
のアクチュエータの変位を検出し位置信号を発生する位
置検出部と、前記プローブの出力又は前記位置信号に基
づいて位置制御を行う位置制御補償器と、前記位置信号
から算出した速度信号に基づいて速度制御を行う速度制
御補償器と、前記位置制御補償器又は前記速度制御補償
器からの操作量に基づいて前記アクチュエータを駆動す
る駆動回路とを用い、前記速度制御補償器を用いた速度
制御により前記プローブが前記被検面近傍に近づくよう
に前記アクチュエータを駆動させる速度制御モード実行
ステップと、前記プローブが前記被検面に対して所定位
置まで近づいた時点でモードを切換えて、前記位置検出
部による前記位置信号に基づく前記位置制御補償器を用
いた位置制御により前記アクチュエータを駆動させ探索
動作を行う位置制御モード実行ステップと、前記プロー
ブの出力が所定値近傍に達した時点でモードを切換え
て、前記プローブの出力に基づく前記位置制御補償器を
用いた位置制御により前記プローブの出力が所定値とな
るように前記アクチュエータを駆動させる追従制御モー
ド実行ステップと、を備える。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the control method, an actuator having a probe facing the surface to be inspected, a position detecting section for detecting a displacement of the actuator and generating a position signal, an output of the probe or the Position control compensator for position control based on a position signal, speed control compensator for speed control based on a speed signal calculated from the position signal, and operation from the position control compensator or the speed control compensator Using a drive circuit for driving the actuator based on the amount, a speed control mode execution step of driving the actuator so that the probe approaches the vicinity of the surface to be tested by speed control using the speed control compensator, The mode is switched when the probe approaches a predetermined position with respect to the surface to be inspected, and the position detected by the position detector is changed. Position control mode executing step for driving the actuator by the position control using the position control compensator based on the signal, and switching the mode when the output of the probe reaches the vicinity of a predetermined value. Tracking control mode execution step of driving the actuator so that the output of the probe becomes a predetermined value by the position control using the position control compensator based on the output of.
【0045】従って、速度制御モード、位置制御モー
ド、追従制御モードを所定の順序で切換えるようにした
ので、プローブを搭載したアクチュエータの高速移動が
可能となり、動作範囲が広くても短時間で所定の位置に
位置決めを行える上に、被検物表面に衝突してプローブ
や被検物を破壊することなく、所定荷重の接触状態にす
ることができる。Therefore, since the speed control mode, the position control mode, and the follow-up control mode are switched in a predetermined order, the actuator equipped with the probe can be moved at a high speed, and a predetermined range can be achieved in a short time even if the operation range is wide. In addition to being able to perform positioning at a position, the probe and the test object can be brought into contact with each other with a predetermined load without colliding with the surface of the test object and destroying the probe and the test object.
【0046】請求項16記載の発明の制御方法は、ばね
で支持されて被検面に対向する接触式プローブを搭載し
たアクチュエータと、このアクチュエータの変位を検出
し位置信号を発生する位置検出部と、前記プローブの出
力又は前記位置信号に基づいて位置制御を行う位置制御
補償器と、前記位置信号から算出した速度信号に基づい
て速度制御を行う速度制御補償器と、前記位置制御補償
器又は前記速度制御補償器からの操作量に基づいて前記
アクチュエータを駆動する駆動回路とを用い、前記速度
制御補償器を用いた速度制御により前記接触式プローブ
が接触する直前の前記被検面近傍位置まで前記アクチュ
エータを駆動させる速度制御モード実行ステップと、前
記接触式プローブが前記被検面近傍位置まで近づいた時
点でモードを切換えて、前記位置検出部による前記位置
信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位置制御によ
り前記接触式プローブが前記被検面に接触する方向に前
記アクチュエータを駆動させ探索動作を行う位置制御モ
ード実行ステップと、前記接触式プローブの出力が所定
値近傍に達した時点でモードを切換えて、前記接触式プ
ローブの出力に基づく前記位置制御補償器を用いた位置
制御により前記接触式プローブの出力が所定値となるよ
うに前記アクチュエータを駆動させる追従制御モード実
行ステップと、を備える。According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a control method comprising: an actuator equipped with a contact probe supported by a spring and facing a surface to be detected; and a position detector for detecting a displacement of the actuator and generating a position signal. A position control compensator that performs position control based on the output of the probe or the position signal, a speed control compensator that performs speed control based on a speed signal calculated from the position signal, the position control compensator, or the Using a drive circuit that drives the actuator based on the operation amount from the speed control compensator, the speed is controlled by using the speed control compensator, and the contact type probe is brought to a position in the vicinity of the surface to be inspected immediately before the contact probe is contacted. Speed control mode execution step to drive the actuator and mode switching at the time when the contact probe approaches the position near the surface to be inspected A position control mode in which the actuator is driven in a direction in which the contact probe contacts the surface to be inspected by position control using the position control compensator based on the position signal by the position detector. When the output of the contact-type probe reaches a predetermined value, the mode is switched, and the output of the contact-type probe is controlled by the position control using the position control compensator based on the output of the contact-type probe. A follow-up control mode execution step of driving the actuator so that the value becomes a value.
【0047】従って、制御モードを速度制御モード、位
置制御モード、追従制御モードなる所定の順序で切換え
るようにしたので、接触式プローブを搭載したアクチュ
エータの高速移動が可能となり、動作範囲が広くても短
時間で所定の位置に位置決めを行い、被検面に衝突して
接触式プローブや被検物を破壊することなく、所定荷重
の接触状態にすることができる。Therefore, the control mode is switched in a predetermined order of the speed control mode, the position control mode, and the follow-up control mode, so that the actuator equipped with the contact type probe can be moved at high speed and the operating range is wide. The positioning can be performed at a predetermined position in a short time, and the contact type probe and the test object can be brought into a contact state with a predetermined load without colliding with the test surface and destroying the contact probe or the test object.
【0048】請求項17記載の発明の制御方法は、光学
式変位計を内蔵し、プローブ出力として前記光学式変位
計の受光素子の出力に基づきフォーカス信号を出力し被
検面に対向する非接触式プローブを搭載したアクチュエ
ータと、このアクチュエータの変位を検出し位置信号を
発生する位置検出部と、前記プローブの出力又は前記位
置信号に基づいて位置制御を行う位置制御補償器と、前
記位置信号から算出した速度信号に基づいて速度制御を
行う速度制御補償器と、前記位置制御補償器又は前記速
度制御補償器からの操作量に基づいて前記アクチュエー
タを駆動する駆動回路とを用い、前記速度制御補償器を
用いた速度制御により初期位置からフォーカス引込み位
置よりも前記被検面寄り近傍の所定位置まで前記アクチ
ュエータを駆動させる速度制御モード実行ステップと、
前記接触式プローブが前記所定位置まで近づいた時点で
モードを切換えて、前記位置検出部による前記位置信号
に基づく前記位置制御補償器を用いた位置制御により前
記被検面から遠ざかる方向に前記アクチュエータを駆動
させ探索動作を行う位置制御モード実行ステップと、前
記アクチュエータがフォーカス引込み可能な位置に達し
た時点でモードを切換えて、前記光学式変位計によるフ
ォーカス信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位置
制御により前記フォーカス信号が所定値となるように前
記アクチュエータを駆動させてフォーカス引込み動作を
行わせる追従制御モード実行ステップと、を備える制御
方法。According to a seventeenth aspect of the present invention, in a control method, an optical displacement gauge is built in, a focus signal is output as a probe output based on an output of a light receiving element of the optical displacement gauge, and a non-contact facing a surface to be inspected. An actuator equipped with a probe, a position detector that detects the displacement of the actuator and generates a position signal, a position control compensator that performs position control based on the output of the probe or the position signal, and from the position signal Using the speed control compensator that performs speed control based on the calculated speed signal, and a drive circuit that drives the actuator based on the operation amount from the position control compensator or the speed control compensator, the speed control compensation The actuator is driven from the initial position to a predetermined position near the surface to be inspected from the focus pull-in position by speed control using a device. And the speed control mode execution step that,
The mode is switched when the contact probe approaches the predetermined position, and the actuator is moved in a direction away from the surface to be inspected by position control using the position control compensator based on the position signal by the position detector. A position control mode execution step of driving and performing a search operation, and a position using the position control compensator based on a focus signal from the optical displacement meter by switching the mode when the actuator reaches a position where focus can be pulled in. A follow-up control mode executing step of driving the actuator so that the focus signal has a predetermined value by control and performing a focus pull-in operation.
【0049】従って、制御モードとして速度制御モード
と位置制御モードと追従制御モードとの順序で順次切換
えることによって、光学式変位計を搭載したアクチュエ
ータの動作範囲が広い場合においても、フォーカス引込
み動作時間を短縮させることができる。Therefore, by sequentially switching the speed control mode, the position control mode, and the follow-up control mode as the control mode, the focus pull-in operation time can be increased even when the operation range of the actuator equipped with the optical displacement gauge is wide. It can be shortened.
【0050】請求項18記載の発明の制御方法は、光学
式変位計を内蔵し、プローブ出力として前記光学式変位
計の受光素子の出力に基づきフォーカス信号を出力し被
検面に対向する非接触式プローブを搭載したアクチュエ
ータと、このアクチュエータの変位を検出し位置信号を
発生する位置検出部と、前記プローブの出力又は前記位
置信号に基づいて位置制御を行う位置制御補償器と、前
記位置信号から算出した速度信号に基づいて速度制御を
行う速度制御補償器と、前記位置制御補償器又は前記速
度制御補償器からの操作量に基づいて前記アクチュエー
タを駆動する駆動回路とを用い、前記速度制御補償器を
用いた速度制御により初期位置からフォーカス引込み位
置よりも前記被検面寄り近傍の所定位置まで前記アクチ
ュエータを駆動させる速度制御モード実行ステップと、
前記接触式プローブが前記所定位置まで近づいた時点で
モードを切換えて、前記位置検出部による前記位置信号
に基づく前記位置制御補償器を用いた位置制御により前
記被検面から遠ざかる方向に前記アクチュエータを駆動
させ探索動作を行う位置制御モード実行ステップと、前
記アクチュエータがフォーカス引込み可能な位置に達し
た時点でモードを切換えて、前記光学式変位計によるフ
ォーカス信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位置
制御により前記フォーカス信号が所定値となるように前
記アクチュエータを駆動させてフォーカス引込み動作を
行わせる追従制御モード実行ステップと、を備える。The control method according to the eighteenth aspect of the present invention incorporates an optical displacement meter, outputs a focus signal as a probe output based on the output of the light receiving element of the optical displacement meter, and outputs a non-contact facing the surface to be inspected. An actuator equipped with a probe, a position detector that detects the displacement of the actuator and generates a position signal, a position control compensator that performs position control based on the output of the probe or the position signal, and from the position signal Using the speed control compensator that performs speed control based on the calculated speed signal, and a drive circuit that drives the actuator based on the operation amount from the position control compensator or the speed control compensator, the speed control compensation The actuator is driven from the initial position to a predetermined position near the surface to be inspected from the focus pull-in position by speed control using a device. And the speed control mode execution step that,
The mode is switched when the contact probe approaches the predetermined position, and the actuator is moved in a direction away from the surface to be inspected by position control using the position control compensator based on the position signal by the position detector. A position control mode execution step of driving and performing a search operation, and a position using the position control compensator based on a focus signal from the optical displacement meter by switching the mode when the actuator reaches a position where focus can be pulled in. A follow-up control mode execution step of driving the actuator so that the focus signal becomes a predetermined value by control and performing a focus pull-in operation.
【0051】従って、請求項17記載の発明と同様な効
果が得られるが、特に、フォーカス引込み動作の方向を
被検物から遠ざかる方向とすることによって、フォーカ
ス引込みを短時間で可能にし、被検面に衝突して光学式
変位計や被検物又は光学式変位計を応用したプローブを
破壊してしまうことを防止できる。Therefore, the same effect as that of the seventeenth aspect of the invention can be obtained, but in particular, by setting the direction of the focus retraction operation to be a direction away from the object to be inspected, focus retraction can be performed in a short time, and the object to be inspected It is possible to prevent the optical displacement meter or the object to be inspected or the probe to which the optical displacement meter is applied from being damaged by colliding with the surface.
【0052】請求項19記載の発明の形状測定装置は、
請求項1ないし14の何れか一記載の制御装置を搭載
し、プローブの出力を所定の値に制御しながら前記プロ
ーブを被検面形状に沿って走査させて被検物の表面形状
を測定する。The shape measuring apparatus according to the nineteenth aspect of the invention is
The control device according to any one of claims 1 to 14 is mounted, and the surface shape of the test object is measured by scanning the probe along the test surface shape while controlling the output of the probe to a predetermined value. .
【0053】従って、請求項1ないし14の何れか一記
載の制御装置を形状測定装置に搭載することによって、
ダイナミックレンジが広く、低荷重下で高精度な形状を
測定できる形状測定装置を提供することができる。Therefore, by mounting the control device according to any one of claims 1 to 14 on the shape measuring device,
A shape measuring device having a wide dynamic range and capable of measuring a highly accurate shape under a low load can be provided.
【0054】請求項20記載の発明のロボットは、請求
項1ないし8の何れか一記載の制御装置を搭載し、プロ
ーブの出力を所定の値に制御しながら前記プローブを被
検面形状に沿って追従させる。A robot according to a twentieth aspect of the present invention is equipped with the control device according to any one of the first to eighth aspects, and controls the output of the probe to a predetermined value so that the probe follows the shape of the surface to be inspected. To follow.
【0055】従って、請求項1ないし8の何れか一記載
の制御装置をロボットに搭載することによって、ダイナ
ミックレンジが広く、被検面に対して傷つけることのな
い低荷重下の所定荷重でコンプライアンス制御を行わせ
ることができる。Therefore, by mounting the control device according to any one of claims 1 to 8 on the robot, the compliance control is performed at a predetermined load under a low load that has a wide dynamic range and does not damage the surface to be inspected. Can be done.
【0056】[0056]
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図1
ないし図4に基づいて説明する。本実施の形態の制御装
置は接触荷重制御装置に適用したもので、接触荷重制御
装置において接触式プローブは接触荷重を検出するもの
である。本実施の形態では、接触式プローブとして低荷
重を検出できる触針式プローブを使用した例について説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
Or, it demonstrates based on FIG. The control device of the present embodiment is applied to a contact load control device, and the contact probe in the contact load control device detects a contact load. In this embodiment, an example in which a stylus probe capable of detecting a low load is used as the contact probe will be described.
【0057】図1は触針式プローブ1の一例を示す断面
構造図である。触針子2の先端には被検面表面に接触す
る真球3が取付けられている。触針子2はハウジング4
に形成された給気孔5から給気される静圧空気軸受6に
よって非接触状態で支持され、横方向には拘束されるこ
とにより、上下方向には摺動抵抗を受けることなく動く
ことができる構造とされている。7は触針子2を支持
し、ハウジング4に固定されているばねである。8は触
針子2とハウジング4との間の変位を検出する変位計で
ある。ハウジング4は触針子2の変位方向と同方向に駆
動されるアクチュエータとしての移動ステージ9(図2
参照)に搭載される。FIG. 1 is a sectional structural view showing an example of a stylus probe 1. A true sphere 3 that comes into contact with the surface of the surface to be detected is attached to the tip of the stylus 2. The stylus 2 is the housing 4
It is supported in a non-contact state by the static pressure air bearing 6 that is supplied with air from the air supply hole 5 formed in the above, and is restrained in the lateral direction, so that it can move in the vertical direction without receiving sliding resistance. It is considered as a structure. Reference numeral 7 is a spring that supports the stylus 2 and is fixed to the housing 4. Reference numeral 8 is a displacement gauge for detecting the displacement between the stylus 2 and the housing 4. The housing 4 is a moving stage 9 (FIG.
Installed).
【0058】触針子2を支持するばね7はコイルばね、
板ばね、ヒンジ、空気ばね、磁気式ばね等、形式を問わ
ず、変位によって力が発生する機構であればよい。ま
た、触針子2の横方向の支持機構は静圧空気軸受6に限
定されず、平行板ばね等の横方向剛性の高い支持機構で
あれば良い。変位計8は光学式、静電容量式、作動トラ
ンス式、レーザ測長器等、その形式は特に問わない。The spring 7 supporting the stylus 2 is a coil spring,
Any mechanism such as a leaf spring, a hinge, an air spring, or a magnetic spring may be used as long as the mechanism generates a force by displacement. Further, the lateral support mechanism of the stylus 2 is not limited to the static pressure air bearing 6, and any support mechanism having a high lateral rigidity such as a parallel leaf spring may be used. The displacement meter 8 may be of any type such as an optical type, an electrostatic capacitance type, an operating transformer type, a laser length measuring device, and the like.
【0059】このような触針式プローブ1の接触荷重制
御の基本動作について簡単にを説明する。触針子2の先
端の真球3が被検物10(図2参照)の被検面に押付け
られると、触針子2は、ばね力と被検面からの反力とが
釣り合う位置に移動する。そのとき、変位計8の出力は
変化する。そこで、この変位計8の出力が常に一定とな
るようにハウジング4を搭載した移動ステージ9の位置
を制御することによって、被検面に対する接触荷重が一
定に保たれる。The basic operation of contact load control of the stylus probe 1 will be briefly described. When the true sphere 3 at the tip of the stylus 2 is pressed against the test surface of the test object 10 (see FIG. 2), the stylus 2 is positioned at a position where the spring force balances with the reaction force from the test surface. Moving. At that time, the output of the displacement meter 8 changes. Therefore, by controlling the position of the moving stage 9 on which the housing 4 is mounted so that the output of the displacement gauge 8 is always constant, the contact load on the surface to be measured is kept constant.
【0060】次に、このような触針式プローブ1を搭載
した垂直型の接触荷重制御装置の構成について図2を参
照して説明する。Next, the structure of a vertical type contact load control device equipped with such a stylus probe 1 will be described with reference to FIG.
【0061】触針式プローブ1を搭載した移動ステージ
9は、重力補償用ばね11によって垂直方向に支持され
ている。この移動ステージ9はボイスコイルモータ12
を駆動源として上下方向に駆動送りされるもので、この
移動ステージ9の位置zを常時検出する位置検出部とし
てのリニアエンコーダ13が設けられている。The movable stage 9 on which the stylus probe 1 is mounted is vertically supported by a gravity compensation spring 11. This moving stage 9 has a voice coil motor 12
A linear encoder 13 is provided as a position detection unit that constantly detects the position z of the moving stage 9 by using the drive source as a driving source.
【0062】一方、ボイスコイルモータ12を駆動させ
るためにモータ電流imを供給する駆動回路としてのモ
ータドライバ14が設けられている。このモータドライ
バ14に対しては制御回路15が接続されている。On the other hand, a motor driver 14 is provided as a drive circuit for supplying a motor current im to drive the voice coil motor 12. A control circuit 15 is connected to the motor driver 14.
【0063】この制御回路15の構成について説明す
る。まず、リニアエンコーダ13によって検出される移
動ステージ9の位置z情報に基づき速度vを算出する速
度演算器16が設けられている。また、速度演算器16
により算出された速度と目標速度とを比較する比較器1
7が設けられ、この比較器17により得られる速度偏差
evを入力としてその速度偏差evに応じた操作量とな
る目標電流値icをモータドライバ14に出力する速度
制御補償器18が設けられている。The structure of the control circuit 15 will be described. First, a speed calculator 16 that calculates a speed v based on the position z information of the moving stage 9 detected by the linear encoder 13 is provided. In addition, the speed calculator 16
Comparator 1 for comparing the speed calculated by
7 is provided, and a speed control compensator 18 that receives the speed deviation ev obtained by the comparator 17 and outputs a target current value ic that is an operation amount according to the speed deviation ev to the motor driver 14 is provided. .
【0064】また、リニアエンコーダ13によって検出
される移動ステージ9の位置zを目標位置とを比較する
比較器19が設けられ、この比較器19により得られる
位置偏差ezを入力としてその位置偏差ezに応じた操
作量となる目標電流値icをモータドライバ14に出力
する位置制御補償器20が設けられている。Further, a comparator 19 for comparing the position z of the moving stage 9 detected by the linear encoder 13 with the target position is provided, and the position deviation ez obtained by the comparator 19 is input to the position deviation ez. A position control compensator 20 that outputs a target current value ic that is a corresponding operation amount to the motor driver 14 is provided.
【0065】さらに、触針式プローブ1の変位計8から
得られるプローブ出力である変位量δzと、触針式プロ
ーブ1を支持するばね7のばね定数と目標接触荷重とか
ら設定される接触荷重相当目標位置とを比較する比較器
21が設けられ、この比較器21により得られる位置偏
差ezは位置制御補償器20に入力されている。即ち、
位置制御補償器20は位置信号z又はプローブ出力δz
に基づいて位置制御を行うもので、モードに応じて入力
系を切換えるスイッチ22が設けられている。Further, the displacement amount δz, which is the probe output obtained from the displacement gauge 8 of the stylus probe 1, the contact load set by the spring constant of the spring 7 supporting the stylus probe 1 and the target contact load. A comparator 21 for comparing with a corresponding target position is provided, and the position deviation ez obtained by this comparator 21 is input to the position control compensator 20. That is,
The position control compensator 20 detects the position signal z or the probe output δz.
The position control is performed on the basis of the above, and a switch 22 for switching the input system according to the mode is provided.
【0066】また、モータドライバ14に対する制御を
速度制御補償器18側と位置制御補償器20側とで切換
えるスイッチ23も設けられている。A switch 23 is also provided for switching control of the motor driver 14 between the speed control compensator 18 side and the position control compensator 20 side.
【0067】制御回路15内には触針式プローブ1の変
位計8から得られるプローブ出力である変位量δzを入
力として制御モードを切換えるために目標速度、目標位
置、荷重相当目標位置の設定並びにスイッチ21,22
の切換え制御を行うモード切換えコントローラ24が設
けられている。モード切換えコントローラ24はCPU
やDSP等の演算器によって構築されている。さらに上
位に置かれるシステム制御用のPC25等からの動作命
令を受けて、モード切換えコントローラ24は、接触荷
重制御装置の現時点の状態から所定の演算に基づいて速
度制御モードや位置制御モード、荷重制御モード(追従
制御モード)の切換えや、目標値の設定等を行う。モー
ド切換えコントローラ24は上位のPC25等とは完全
に独立した演算器であり、共有メモリやI/Oポート、
シリアルポート等によって通信を行い、動作命令や状態
を授受する。The control circuit 15 receives the displacement amount δz, which is the probe output obtained from the displacement gauge 8 of the stylus probe 1, as an input, and sets the target speed, the target position, and the load-equivalent target position in order to switch the control mode. Switches 21, 22
A mode switching controller 24 is provided for controlling the switching. The mode switching controller 24 is a CPU
It is constructed by a computing unit such as a DSP. In response to an operation command from the system control PC 25 or the like placed on a higher level, the mode switching controller 24 causes the speed control mode, the position control mode, and the load control based on a predetermined calculation from the current state of the contact load control device. The mode (follow-up control mode) is switched and the target value is set. The mode switching controller 24 is an arithmetic unit that is completely independent of the host PC 25 and the like, and has a shared memory, an I / O port,
It communicates via a serial port, etc., and sends and receives operation commands and status.
【0068】なお、図2に示す例では、モード切換えコ
ントローラ24は速度制御補償器18や位置制御補償器
20、モード切換え用のスイッチ22,23等と別の演
算器の形で示してあるが、一点鎖線で囲んである範囲
(制御回路15)は同一の演算器内で構築することも可
能である。In the example shown in FIG. 2, the mode switching controller 24 is shown in the form of an arithmetic unit different from the speed control compensator 18, the position control compensator 20, the mode switching switches 22 and 23, and the like. The range surrounded by the alternate long and short dash line (control circuit 15) can be constructed in the same arithmetic unit.
【0069】このような構成において、本実施の形態の
接触荷重制御装置の各動作モードを説明する。The operation modes of the contact load control system of the present embodiment having such a configuration will be described.
【0070】<速度制御モード>リニアエンコーダ13
によって検出された移動ステージ9の位置z情報から速
度演算器16によって速度vが算出される。算出された
速度vとモード切換えコントローラ24により設定され
た目標速度とは比較器17に入力され速度偏差evが算
出される。速度偏差evは速度制御補償器18に入力さ
れ速度偏差に応じた操作量icが出力される。ここでは
操作量を目標電流値icとする。目標電流値icはモー
タドライバ14に入力されてボイスコイルモータ12に
モータ電流imを流し移動ステージ9を速度制御によっ
て上下方向に駆動する。<Speed control mode> Linear encoder 13
The velocity v is calculated by the velocity calculator 16 from the position z information of the moving stage 9 detected by. The calculated speed v and the target speed set by the mode switching controller 24 are input to the comparator 17 to calculate the speed deviation ev. The speed deviation ev is input to the speed control compensator 18, and the manipulated variable ic corresponding to the speed deviation is output. Here, the manipulated variable is set to the target current value ic. The target current value ic is input to the motor driver 14, and the motor current im is supplied to the voice coil motor 12 to drive the moving stage 9 in the vertical direction by speed control.
【0071】<エンコーダによる位置制御モード>リニ
アエンコーダ13によって検出された移動ステージ9の
位置zとモード切換えコントローラ24により設定され
た目標位置とは比較器19に入力され位置偏差ezが算
出される。位置偏差ezは位置制御補償器20に入力さ
れ位置偏差に応じた操作量icが出力される。ここでは
操作量を目標電流値icとする。目標電流値icはモー
タドライバ14に入力されてボイスコイルモータ12に
モータ電流imを流し移動ステージ9を位置制御によっ
て上下方向に駆動する。<Position Control Mode by Encoder> The position z of the moving stage 9 detected by the linear encoder 13 and the target position set by the mode switching controller 24 are input to the comparator 19 and the position deviation ez is calculated. The position deviation ez is input to the position control compensator 20 and an operation amount ic corresponding to the position deviation is output. Here, the manipulated variable is set to the target current value ic. The target current value ic is input to the motor driver 14, and the motor current im is supplied to the voice coil motor 12 to drive the moving stage 9 in the vertical direction by position control.
【0072】<プローブ信号による位置制御モード>触
針式プローブ1が被検物10の表面に接触したとき、触
針式プローブ1に搭載された変位計8からの出力である
変位量δzと、触針子2を支持するばね7のばね定数と
目標接触荷重からモード切換えコントローラ24により
設定される接触荷重相当目標位置との情報は比較器21
に入力され位置偏差ezが算出される。位置偏差ezは
位置制御補償器20に入力され位置偏差ezに応じた操
作量icが出力される。ここでは操作量を目標電流値i
cとする。目標電流値icはモータドライバ14に入力
されてボイスコイルモータ12にモータ電流imを流
し、移動ステージ9を触針式プローブ1の出力による位
置制御によって上下方向に駆動する。<Position control mode by probe signal> When the stylus probe 1 comes into contact with the surface of the object 10, the displacement amount δz which is the output from the displacement meter 8 mounted on the stylus probe 1, Information on the spring constant of the spring 7 supporting the stylus 2 and the target position equivalent to the contact load set by the mode switching controller 24 from the target contact load is obtained by the comparator 21.
And the position deviation ez is calculated. The position deviation ez is input to the position control compensator 20, and the manipulated variable ic corresponding to the position deviation ez is output. Here, the manipulated variable is set to the target current value i
Let be c. The target current value ic is input to the motor driver 14 to cause the motor current im to flow in the voice coil motor 12 and drive the moving stage 9 in the vertical direction by position control by the output of the stylus probe 1.
【0073】触針式プローブ1を被検物10の表面に接
触させ、触針式プローブ1の出力が所定の値となるよう
に、触針式プローブ1の出力を使用した位置制御に切換
える動作において、これらの動作モードを利用した動作
制御例について、図3を参照して説明する。Operation of bringing the stylus probe 1 into contact with the surface of the object 10 and switching to position control using the output of the stylus probe 1 so that the output of the stylus probe 1 reaches a predetermined value. 3, an example of operation control using these operation modes will be described with reference to FIG.
【0074】図3において、移動ステージ9が上方向へ
移動する場合を正方向、下方向へ移動する場合を負方向
とし、加えて、図示してある移動ステージ9の下端面を
位置の基準として説明する。In FIG. 3, the case where the moving stage 9 moves upward is defined as a positive direction, the case where the moving stage 9 moves downward is defined as a negative direction, and in addition, the lower end surface of the illustrated moving stage 9 is used as a position reference. explain.
【0075】触針式プローブ1の出力信号δzによる位
置制御モードへ切換えるためのδz探索動作では、図2
のモード切換え用のスイッチ23をAに切換えて触針式
プローブ1を図3の初期位置から設定荷重相当位置より
も正方向にある接触荷重探索開始位置まで速度制御モー
ドによって移動させる。この速度制御モードによる移動
方向は、移動ステージ9の初期位置によっては正にも負
にもなる。In the δz search operation for switching to the position control mode based on the output signal δz of the stylus probe 1, FIG.
The mode switch 23 is switched to A to move the stylus probe 1 from the initial position in FIG. 3 to the contact load search start position in the positive direction from the position corresponding to the set load in the speed control mode. The moving direction in the speed control mode can be positive or negative depending on the initial position of the moving stage 9.
【0076】次に、モード切換え用のスイッチ22をA
に、スイッチ23をBに切換えて、リニアエンコーダ1
3による位置制御モードを実行させる。目標位置を負方
向へ変化させて移動ステージ9を被検物10に近付く方
向に移動させていく。Next, the switch 22 for mode switching is set to A
Then, switch the switch 23 to B, and the linear encoder 1
The position control mode according to 3 is executed. The target position is changed in the negative direction and the moving stage 9 is moved in the direction of approaching the object 10.
【0077】リニアエンコーダ13による位置制御と同
時に触針式プローブ1の出力信号であるδzを常時観測
し、触針式プローブ1の出力信号δzによる位置制御モ
ードに切換え可能範囲になったところで、モード切換え
用のスイッチ22をBに切換え、スイッチ23はBのま
まとして、触針式プローブ1の出力信号δzによる位置
制御モードを実行させる。この時の触針式プローブ1の
出力信号δzは接触荷重相当の変位となる。触針式プロ
ーブ1の出力信号δzによる位置制御では常に出力信号
δzが荷重相当目標位置δzrefとなるような位置制御
が行われる。At the same time as position control by the linear encoder 13, the output signal δz of the stylus probe 1 is constantly observed, and when the position can be switched to the position control mode by the output signal δz of the stylus probe 1, the mode is set. The switch 22 for switching is switched to B, and the switch 23 is kept at B to execute the position control mode by the output signal δz of the stylus probe 1. The output signal δz of the stylus probe 1 at this time is a displacement corresponding to the contact load. In the position control by the output signal δz of the stylus probe 1, the position control is always performed such that the output signal δz becomes the load-equivalent target position δzref.
【0078】荷重相当目標位置をδzref、出力δzの
初期値をδz0、触針子2を支持するばね7のばね定数
をkp、設定荷重をfpとすると、荷重相当目標位置δ
zrefは
δzref=(fp/kp)+δz0 ……………………(1)
で表される。Assuming that the load-equivalent target position is δzref, the initial value of the output δz is δz0, the spring constant of the spring 7 supporting the stylus 2 is kp, and the set load is fp, the load-equivalent target position δ.
zref is represented by δzref = (fp / kp) + δz0 …………………… (1).
【0079】モード切換えコントローラ24により実行
されるこのような動作モード制御例を図4に示すフロー
チャートを参照して説明する。まず、移動ステージ9が
停止しているときは、ステップS1に示す位置制御モー
ドによって任意の位置に停止している。そして、触針式
プローブ1の出力δzによる位置制御モード(追従制御
モード)である荷重制御モードへの切換えが指定された
か否かを随時判断する(S2)。荷重制御モードへの切
換えが指定された場合(S2のY)、スイッチ23を切
換えて速度制御モードに移行させ所定の位置まで移動さ
せる(S3)。このステップS3の処理が速度制御モー
ド実行手段又は速度制御モード実行ステップとして実行
される。An example of such operation mode control executed by the mode switching controller 24 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, when the moving stage 9 is stopped, it is stopped at an arbitrary position by the position control mode shown in step S1. Then, it is determined at any time whether switching to the load control mode, which is the position control mode (following control mode) by the output δz of the stylus probe 1 has been designated (S2). When the switch to the load control mode is designated (Y in S2), the switch 23 is switched to shift to the speed control mode and move to a predetermined position (S3). The process of step S3 is executed as a speed control mode execution means or a speed control mode execution step.
【0080】この速度制御モードにおいて所定位置(接
触荷重探索開始位置)に移動したことが判定されると
(S4のY)、スイッチ22,23の切換えにより位置
制御モードに切換える(S5)。この位置制御モードに
おいては、微小送りモードして目標位置を少しずつ変化
させることによって移動ステージ9を微小移動させ、触
針式プローブ1を被検物10の被検面に接触させる(S
6)。これらのステップS5,S6の処理が位置制御モ
ード実行手段又は位置制御モード実行ステップとして実
行される。When it is determined that the vehicle has moved to the predetermined position (contact load search start position) in this speed control mode (Y in S4), the position control mode is switched by switching the switches 22 and 23 (S5). In this position control mode, the moving stage 9 is slightly moved by changing the target position little by little in the minute feed mode, and the stylus probe 1 is brought into contact with the surface to be inspected of the object 10 (S).
6). The processing of these steps S5 and S6 is executed as position control mode execution means or position control mode execution steps.
【0081】この位置制御モードの処理において、触針
式プローブ1の変位を検出する変位計8の出力δzが切
換え可能な所定値に達したか否かを随時判断する(S
7)。出力δzが切換え可能な所定値に達して切換え可
能である場合(S7のY)、位置制御モードの目標位置
を荷重相当目標位置δzrefに、スイッチ22の切換に
より位置検出手段を触針式プローブ1の出力δzに切換
えることにより、荷重制御モードを実行させる(S
8)。このステップS8の処理が追従制御モード実行手
段又は追従制御モード実行ステップとして実行される。In the processing of this position control mode, it is determined at any time whether the output δz of the displacement gauge 8 for detecting the displacement of the stylus probe 1 has reached a switchable predetermined value (S).
7). When the output δz reaches a switchable predetermined value and can be switched (Y in S7), the target position in the position control mode is set to the load-equivalent target position δzref, and the position detection means is switched by switching the switch 22. The load control mode is executed by switching to the output δz of (S
8). The processing of step S8 is executed as the follow-up control mode execution means or the follow-up control mode execution step.
【0082】従って、本実施の形態によれば、基本的に
は、位置制御モード用の位置制御補償器だけでなく、速
度制御モード用の速度制御補償器を備えることで、触針
式プローブ1を搭載した移動ステージ9(アクチュエー
タ)の高速移動が可能となり、動作範囲が広くても短時
間で所定の位置に位置決めを行い、所定荷重の接触状態
にすることができる。Therefore, according to the present embodiment, basically, by providing not only the position control compensator for the position control mode but also the speed control compensator for the speed control mode, the stylus probe 1 It becomes possible to move the moving stage 9 (actuator) mounted with the high speed at a high speed, and the movable stage 9 can be positioned at a predetermined position in a short time even in a wide operation range and can be brought into contact with a predetermined load.
【0083】そして、図3及び図4に示したように、速
度制御モード、位置制御モード、荷重制御モードを所定
の順序で切換えるようにしたので、触針式プローブ1を
搭載した移動ステージ9(アクチュエータ)の高速移動
が可能となり、動作範囲が広くても短時間で所定の位置
に位置決めを行える上に、被検物10の表面に衝突して
触針式プローブ1や被検物10を破壊することなく、所
定荷重の接触状態にすることができる。As shown in FIGS. 3 and 4, since the speed control mode, the position control mode, and the load control mode are switched in a predetermined order, the moving stage 9 (where the stylus probe 1 is mounted The actuator can be moved at a high speed and can be positioned at a predetermined position in a short time even if the operation range is wide, and the probe probe 1 or the object 10 is destroyed by colliding with the surface of the object 10. Without doing so, it is possible to bring them into contact with a predetermined load.
【0084】本発明の第二の実施の形態を図5及び図6
に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と
同一部分は同一符号を用いて示し説明も省略する(以降
の各実施の形態でも順次同様とする)。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
It will be described based on. The same parts as those shown in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted (the same applies to each of the following embodiments).
【0085】本実施の形態は、図3及び図4に示したよ
うな動作制御を基本とする。即ち、接触荷重探索開始位
置まで速度制御モードによって移動ステージ9を移動さ
せる。次に、モード切換え用のスイッチ22をAに、ス
イッチ23をBに切換えて、リニアエンコーダ13によ
る位置制御モードに移行させる。目標位置を負方向へ変
化させて移動ステージ9を被検物10の方向に移動させ
ていく。このようなリニアエンコーダ13による位置制
御と同時に触針式プローブ1の出力信号であるδzを常
時監視する。This embodiment is based on the operation control as shown in FIGS. 3 and 4. That is, the moving stage 9 is moved to the contact load search start position in the speed control mode. Next, the switch 22 for mode switching is switched to A and the switch 23 is switched to B to shift to the position control mode by the linear encoder 13. The target position is changed in the negative direction and the moving stage 9 is moved toward the object 10. Simultaneously with such position control by the linear encoder 13, the output signal δz of the stylus probe 1 is constantly monitored.
【0086】ここで、δz探索動作中の出力信号δzを
図5に示す。触針式プローブ1が被検物10の表面に対
して非接触状態である場合は、触針式プローブ1と触針
子2を支持するばね7のばね定数からなる機械共振周波
数でδzの初期値δz0付近で出力信号δzは振動して
いる。触針式プローブ1が被検物10の表面に接触する
と触針式プローブ1の接触剛性が向上し、触針式プロー
ブ1の振動は収束し、移動ステージ9の移動に伴う触針
式プローブ1の変位がδzとして出力される。図5で
は、触針式プローブ1は10秒付近で被検物10に接触
し、負方向へ変位が変化していることがわかる。この負
方向への変位が所定の方向への傾きである。負方向への
変位が検出され接触を判定した後、出力信号δzが荷重
相当目標位置δzref近傍となる位置まで移動し、モー
ド切換え用のスイッチ22をBに切換えて、触針式プロ
ーブ1の出力信号δzによる位置制御を行う。The output signal δz during the δz search operation is shown in FIG. When the stylus probe 1 is in a non-contact state with the surface of the object 10, the mechanical resonance frequency of the spring constant of the spring 7 supporting the stylus probe 1 and the stylus 2 is the initial value of δz. The output signal δz oscillates near the value δz0. When the stylus probe 1 comes into contact with the surface of the object to be inspected 10, the contact rigidity of the stylus probe 1 is improved, the vibration of the stylus probe 1 is converged, and the stylus probe 1 accompanying the movement of the moving stage 9 is moved. Is output as δz. In FIG. 5, it can be seen that the stylus probe 1 contacts the test object 10 in the vicinity of 10 seconds and the displacement changes in the negative direction. This displacement in the negative direction is the inclination in the predetermined direction. After the displacement in the negative direction is detected and contact is determined, the output signal δz moves to a position near the load-equivalent target position δzref, the mode switching switch 22 is switched to B, and the output of the stylus probe 1 is output. Position control is performed by the signal δz.
【0087】触針式プローブ1の出力信号δzの傾きを
検出する方法としては、サンプリング毎のデータを比較
する方法や差分をとる方法等がある。ここで、現在のデ
ータをδ(n)、1サンプリング前のデータをδ(n−1)
とすると、
δ(n)<δ(n−1) ……………………………………(2)
式の条件が成立する場合、図5に示す検出条件では、所
定の傾きを検出し触針式プローブ1の接触を検出したこ
とになる。As a method of detecting the inclination of the output signal δz of the stylus probe 1, there are a method of comparing data for each sampling and a method of taking a difference. Here, the current data is δ (n), the data before sampling is δ (n-1)
Then, δ (n) <δ (n−1) …………………………………………………………………………………………………… (2) If the condition is satisfied, the slope of Is detected and the contact of the stylus probe 1 is detected.
【0088】しかし、実際のデータはノイズ成分が含ま
れるため、触針式プローブ1の出力信号δzにローパス
フィルタ処理や平均化処理をして、ノイズを低減したデ
ータを使用して傾きを検出することになる。However, since the actual data contains a noise component, the output signal δz of the stylus probe 1 is low-pass filtered or averaged to detect the slope using the noise-reduced data. It will be.
【0089】このため、本実施の形態では、図4に対応
して示す図6のフローチャートでは、微小送りモード実
行中(S6)、触針式プローブ1の出力信号δzを常時
監視し、触針式プローブ1の出力の変化が(2)式で示
すような所定方向の傾きとして検出されたか否かを判断
する処理が付加されている(S9)。このステップS9
の処理が出力変化監視手段の機能として実行される。Therefore, in the present embodiment, in the flow chart of FIG. 6 corresponding to FIG. 4, the output signal δz of the stylus probe 1 is constantly monitored during execution of the fine feed mode (S6), and the stylus is detected. A process for determining whether or not a change in the output of the expression probe 1 is detected as an inclination in a predetermined direction as shown in Expression (2) is added (S9). This step S9
Is executed as a function of the output change monitoring means.
【0090】即ち、位置制御モードにおいて(S5)、
微小送りモードとして目標位置を少しずつ変化させるこ
とによって移動ステージ9を微小移動させ、触針式プロ
ーブ1を被検物10に接触させる(S6)。このモード
処理中、触針式プローブ1の変位を検出する変位計8の
出力δz(n)が1サンプリング前の値δz(n−1)より
も小さい値であるか否かを判定し(S9)、条件を満足
している場合(S9)、触針式プローブ1の変位を検出
する変位計8の出力δzが切換え可能な所定の値である
か否かを判定する(S7)。切換え可能である場合(S
7のY)、位置制御モードの目標位置を荷重相当目標位
置δzrefに、スイッチ22により位置検出手段を触針
式プローブ1の出力δzに切換えて、荷重制御モードに
移行させる。That is, in the position control mode (S5),
In the minute feed mode, the moving stage 9 is slightly moved by gradually changing the target position to bring the stylus probe 1 into contact with the object 10 (S6). During this mode processing, it is determined whether or not the output δz (n) of the displacement gauge 8 for detecting the displacement of the stylus probe 1 is smaller than the value δz (n-1) one sampling before (S9). ), If the conditions are satisfied (S9), it is determined whether or not the output δz of the displacement gauge 8 for detecting the displacement of the stylus probe 1 is a switchable predetermined value (S7). If switchable (S
7), the target position in the position control mode is switched to the load-equivalent target position δzref, and the switch 22 switches the position detection means to the output δz of the stylus probe 1 to shift to the load control mode.
【0091】従って、本実施の形態によれば、触針式プ
ローブ1の出力の傾きを検出することによって、触針式
プローブ1が被検物10の表面に接触したことを判定す
る手段を備えているので、安定して所定荷重の接触状態
にすることができる。Therefore, according to the present embodiment, there is provided means for determining that the stylus probe 1 has come into contact with the surface of the object 10 by detecting the inclination of the output of the stylus probe 1. Therefore, the contact state with a predetermined load can be stably established.
【0092】本発明の第三の実施の形態を図7及び図8
に基づいて説明する。FIG. 7 and FIG. 8 show the third embodiment of the present invention.
It will be described based on.
【0093】振動しやすいプローブを使用する場合、振
動の負方向への変位を所定の傾きとして誤検出してしま
ったり、プローブ先端や被検物表面にごみが付着してお
り、プローブへ荷重が加わることによりごみが移動した
りしてしまうような場合、ごみに接触した瞬間に傾きを
誤検出してしまう可能性がある。傾きを誤検出し、触針
式プローブ1の出力信号δzによる位置制御へ切換えて
しまうと、触針式プローブ1の出力信号δzが正確に検
出できないことから制御系が発振してしまう可能性があ
る。When a probe that easily vibrates is used, the displacement of the vibration in the negative direction is erroneously detected as a predetermined inclination, or dust is attached to the tip of the probe or the surface of the object to be inspected. When the dust moves due to the addition, the inclination may be erroneously detected at the moment of contact with the dust. If the tilt is erroneously detected and the position control is switched to the output signal δz of the stylus probe 1, the output signal δz of the stylus probe 1 cannot be accurately detected, and the control system may oscillate. is there.
【0094】そこで、本実施の形態では、触針式プロー
ブ1が被検物10の表面に接触したことを判定するため
に、前述の第二の実施の形態のような触針式プローブ1
の出力δzの傾き検出に加え、触針式プローブ1の出力
δzの所定の傾きが所定の時間以上継続していた場合
に、触針式プローブ1が被検物10の表面に接触したと
判定するようにしたものである。図7では、10秒から
14秒の4秒間、負方向の傾きを検出することによって
触針式プローブ1の接触を判定している。この場合も、
実際のデータはノイズ成分が含まれるため、触針式プロ
ーブ1の出力信号δzにローパスフィルタ処理や平均化
処理をして、ノイズを低減したデータを使用して傾きを
検出することになる。Therefore, in the present embodiment, in order to determine that the stylus probe 1 has contacted the surface of the object 10, the stylus probe 1 as in the second embodiment described above.
In addition to detecting the inclination of the output δz of the stylus probe 1, when the predetermined inclination of the output δz of the stylus probe 1 continues for a predetermined time or longer, it is determined that the stylus probe 1 has come into contact with the surface of the test object 10. It is something that is done. In FIG. 7, the contact of the stylus probe 1 is determined by detecting the inclination in the negative direction for 4 seconds from 10 seconds to 14 seconds. Also in this case,
Since the actual data contains a noise component, the output signal δz of the stylus probe 1 is subjected to low-pass filter processing or averaging processing, and the noise-reduced data is used to detect the slope.
【0095】このため、本実施の形態では、図6に代え
て図8に示すようなフローチャートによる制御とされて
いる。ステップS9でδ(n)<δ(n−1)の演算による
傾き判定を行い、この傾きが続いている時間tcntをカ
ウントし(S10)、傾きが続かない場合はtcntはリ
セットされる(S12)。傾きの時間が所定時間以上で
あるかを判定し(S11)、条件を満足する場合(S1
1のY)、触針式プローブ1の変位を検出する変位計8
の出力δzが切換え可能な所定の値であるかを判定する
(S7)。切換え可能である場合(S7のY)、位置制
御モードの目標位置を荷重相当目標位置δzrefに、ス
イッチ22により位置検出手段を触針式プローブ1の出
力δzに切換えて、荷重制御モードに移行させる。Therefore, in the present embodiment, the control is performed by the flowchart shown in FIG. 8 instead of FIG. In step S9, the inclination is determined by calculating δ (n) <δ (n-1), the time tcnt during which this inclination continues is counted (S10), and if the inclination does not continue, tcnt is reset (S12). ). It is determined whether the inclination time is equal to or longer than a predetermined time (S11), and when the condition is satisfied (S1
1), a displacement gauge 8 for detecting the displacement of the stylus probe 1
It is determined whether the output δz of is a predetermined switchable value (S7). If it can be switched (Y in S7), the target position in the position control mode is switched to the load-equivalent target position δzref, and the switch 22 switches the position detection means to the output δz of the stylus probe 1 to shift to the load control mode. .
【0096】従って、本実施の形態によれば、触針式プ
ローブ1の出力の傾きを所定の時間継続された検出する
ことによって接触を判定するようにしたので、柔らかい
ばねに支持され、振動しやすくかつ減衰の悪い触針式プ
ローブを使用した場合や、被検物10の表面やプローブ
先端に付着したごみの影響による誤信号が入力されやす
い条件であっても、確実に被検物10の表面に接触した
ことを判定することができ、安定して所定荷重の接触状
態にすることができる。Therefore, according to the present embodiment, since the contact is determined by detecting the inclination of the output of the stylus probe 1 for a predetermined period of time, it is supported by a soft spring and vibrates. Even if a stylus probe that is easy and has poor attenuation is used, or even under the condition that an erroneous signal is likely to be input due to the influence of dust adhering to the surface of the object 10 or the probe tip, The contact with the surface can be determined, and the contact state with a predetermined load can be stably achieved.
【0097】ところで、本実施の形態において、触針式
プローブ1の出力δzの傾きが所定の傾きで所定の時間
以上継続していた場合、触針式プローブ1が被検物10
の表面に接触したと判定したとき、出力信号δzが荷重
相当目標位置δzref近傍となる位置を通過してしまっ
ている可能性がある。このまま、負方向へ移動ステージ
9を駆動させていくと、触針式プローブ1若しくは被検
物10を破損する可能性がある。By the way, in the present embodiment, when the output δz of the stylus probe 1 is kept at the predetermined slope for a predetermined time or longer, the stylus probe 1 is used as the object 10 to be inspected.
When it is determined that the output signal δz has come into contact with the surface, the output signal δz may have passed a position near the load-equivalent target position δzref. If the moving stage 9 is driven in the negative direction as it is, the stylus probe 1 or the object 10 may be damaged.
【0098】そこで、このような場合には被検物10の
表面に触針式プローブ1が接触したと判定した後、荷重
相当目標位置δzrefと現在のプローブ出力δzとを比
較し、移動ステージ9の駆動方向を決定するようにすれ
ばよい。Therefore, in such a case, after it is determined that the probe type probe 1 has come into contact with the surface of the test object 10, the target position δzref corresponding to the load is compared with the current probe output δz, and the moving stage 9 is moved. It suffices to determine the driving direction of.
【0099】図9を参照してその動作を説明する。δz
探索動作において、目標位置を負方向へ変化させること
によって移動ステージ9は負方向へ駆動される。10秒
の時点で触針式プローブ1は接触し、4秒間の信号の傾
き検出を行い、接触状態であることを判定する。この時
点で、荷重相当目標位置δzrefを通過しているため、
目標位置を正方向へ反転させ移動ステージ9を正方向へ
駆動させる。触針式プローブ1の出力δzが荷重相当目
標位置δzref近傍の所定値の範囲に入ったところで、
モード切換え用のスイッチ22をBに切換えて、触針式
プローブ1の出力信号δzによる荷重制御モードに移行
させる。The operation will be described with reference to FIG. δz
In the search operation, the moving stage 9 is driven in the negative direction by changing the target position in the negative direction. At 10 seconds, the stylus probe 1 comes into contact, detects the inclination of the signal for 4 seconds, and determines that it is in the contact state. At this point, since the target position δzref corresponding to the load has passed,
The target position is reversed in the positive direction and the moving stage 9 is driven in the positive direction. When the output δz of the stylus probe 1 enters a range of a predetermined value near the load-equivalent target position δzref,
The mode switching switch 22 is switched to B to shift to the load control mode by the output signal δz of the stylus probe 1.
【0100】これによれば、触針式プローブ1の出力を
使用した位置制御へ切換え可能な位置を探すようにした
ので、移動ステージ9(アクチュエータ)のリニアエン
コーダ13(位置検出部)の位置信号による位置制御モ
ードから触針式プローブ1の出力を使用した荷重制御モ
ードへ切換えたときの過渡応答を安定させることができ
る。According to this, since the position which can be switched to the position control using the output of the stylus probe 1 is searched for, the position signal of the linear encoder 13 (position detector) of the moving stage 9 (actuator) is searched. It is possible to stabilize the transient response when the position control mode is switched to the load control mode using the output of the stylus probe 1.
【0101】本発明の第四の実施の形態を図10及び図
11に基づいて説明する。本実施の形態の基本動作は図
9に示した場合と同様であるが、触針式プローブ1の出
力δzの傾きが所定の傾きで所定の時間以上継続し、触
針式プローブ1が被検物10の表面に接触したと判定す
る第1の探索動作までの移動ステージ9の送り速度と、
接触判定後、荷重相当目標位置δzref近傍を探索する
第2の探索動作の移動ステージ9の送り速度とを異なら
せ、接触判定のための移動ステージ9の送り速度を、荷
重相当目標位置δzref近傍を探索する送り速度よりも
速くしたものである。A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The basic operation of the present embodiment is similar to that shown in FIG. 9, but the inclination of the output δz of the stylus probe 1 continues at the predetermined slope for a predetermined time or longer, and the stylus probe 1 is inspected. The feed speed of the moving stage 9 until the first search operation for determining that the surface of the object 10 has been contacted,
After the contact determination, the feed speed of the moving stage 9 in the second search operation for searching the vicinity of the load equivalent target position δzref is made different, and the feed speed of the moving stage 9 for contact determination is set to the vicinity of the load equivalent target position δzref. It is faster than the search speed.
【0102】図10を参照して動作を説明する。δz探
索動作において、第1の探索動作では、目標位置を送り
速度V1で負方向へ変化させることによって移動ステー
ジ9は負方向へ駆動される。10秒の時点で触針式プロ
ーブ1は接触し、2秒間の信号の傾き検出を行い、接触
状態であることを判定する。第2の探索動作では、この
時点で、荷重相当目標位置δzrefを通過しているた
め、目標位置を送り速度V1よりも遅い送り速度V2
(速度V1,V2の関係は、|V1|>|V2|)で正
方向へ反転させ移動ステージ9を正方向へ駆動させる。
触針式プローブ1の出力δzが荷重相当目標位置δzre
f近傍の所定値の範囲に入ったところで、モード切換え
用のスイッチ22をBに切換えて、触針式プローブ1の
出力信号δzによる位置制御を行う。The operation will be described with reference to FIG. In the δz search operation, in the first search operation, the moving stage 9 is driven in the negative direction by changing the target position in the negative direction at the feed speed V1. The stylus probe 1 comes into contact at 10 seconds, and the inclination of the signal is detected for 2 seconds to determine that it is in a contact state. In the second search operation, since the load-equivalent target position δzref has passed at this point, the target position is fed at a feed rate V2 slower than the feed rate V1.
(The relationship between the speeds V1 and V2 is | V1 |> | V2 |), and the moving stage 9 is driven in the positive direction by reversing in the positive direction.
The output δz of the stylus probe 1 is the target position δzre corresponding to the load.
When it enters the range of a predetermined value in the vicinity of f, the mode switching switch 22 is switched to B, and position control is performed by the output signal δz of the stylus probe 1.
【0103】このため、本実施の形態では、図8に代え
て図11に示すようなフローチャートによる制御とされ
ている。ステップS6の微小送りモードの初期速度設定
をV1とする。出力δzの傾きの判定を行い(S9)、
傾きが続いている時間tcntをカウントし(S10)、
微小送りモードの送り速度をV2とする(S13)。傾
きが続かない場合はtcntはリセットされ(S12)、
微小送りモードの送り速度をV1とする(S14)。V
2はV1よりも遅い速度である。ステップS13,S1
4の処理が送り速度変更手段の機能として実行される。
傾きの時間が所定時間以上であるかを判定し(S1
1)、条件を満足する場合(S11のY)、触針式プロ
ーブ1の変位を検出する変位計8の出力δzが切換え可
能な所定の値であるかを判定する(S7)。切換え可能
である場合(S7のY)、位置制御モードの目標位置を
荷重相当目標位置δzrefに、スイッチ22により位置
検出手段を触針式プローブ1の出力δzに切換えて、荷
重制御モードに移行させる。Therefore, in the present embodiment, the control is performed by the flowchart shown in FIG. 11 instead of FIG. The initial speed setting in the minute feed mode in step S6 is V1. The inclination of the output δz is determined (S9),
The time tcnt during which the inclination continues is counted (S10),
The feed speed in the minute feed mode is set to V2 (S13). If the slope does not continue, tcnt is reset (S12),
The feed speed in the minute feed mode is set to V1 (S14). V
2 is slower than V1. Steps S13 and S1
The processing of No. 4 is executed as a function of the feed speed changing means.
It is determined whether the tilt time is a predetermined time or more (S1
1) If the conditions are satisfied (Y in S11), it is determined whether or not the output δz of the displacement gauge 8 for detecting the displacement of the stylus probe 1 is a switchable predetermined value (S7). If it can be switched (Y in S7), the target position in the position control mode is switched to the load-equivalent target position δzref, and the switch 22 switches the position detection means to the output δz of the stylus probe 1 to shift to the load control mode. .
【0104】従って、本実施の形態によれば、触針式プ
ローブ1の出力を使用した位置制御へ切換え可能な位置
を探す際に移動ステージ9(アクチュエータ)の速度を
変化させることによって、触針式プローブ1の接触判定
の高速化と所定切換え位置検出の高精度化とを両立さ
せ、所定荷重の接触状態への切換えを高速高精度化でき
る。また、触針式プローブ1の出力δzの傾きを検出す
る所定の時間を短くすることによって、接触判定の時間
を短縮でき、荷重相当目標位置δzref近傍を検出する
速度を遅くすることによって、検出安定性と、触針式プ
ローブ1の出力信号δzに基づいた位置制御への切換え
の安定性も確保できる。Therefore, according to the present embodiment, by changing the speed of the moving stage 9 (actuator) when searching for a position where the output of the stylus probe 1 can be switched to position control, the stylus is changed. It is possible to achieve both high speed determination of contact of the probe 1 and high accuracy of predetermined switching position detection, and high speed and high accuracy switching to a contact state of a predetermined load. Further, the contact determination time can be shortened by shortening the predetermined time for detecting the inclination of the output δz of the stylus probe 1, and the detection stability can be stabilized by slowing the speed for detecting the vicinity of the load-equivalent target position δzref. And the stability of switching to the position control based on the output signal δz of the stylus probe 1 can be ensured.
【0105】本発明の第五の実施の形態を図12に基づ
いて説明する。The fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0106】前述のように、触針式プローブ1が被検物
10の表面に接触したと判定する動作、若しくは、荷重
相当目標位置δzref近傍を探索する動作において、触
針式プローブ1の出力δzへノイズや外乱が加わったこ
とによって、正常な動作ができなくなる可能性がある。
そのため、移動ステージ9が移動し続けてしまうため触
針式プローブ1と被検物10とが衝突し、破壊してしま
う可能性がある。As described above, the output δz of the stylus probe 1 in the operation of determining that the stylus probe 1 has come into contact with the surface of the object 10 or in the operation of searching for the vicinity of the load-equivalent target position δzref. Noise or disturbance may affect normal operation.
Therefore, since the moving stage 9 continues to move, the stylus probe 1 and the test object 10 may collide with each other and be destroyed.
【0107】そこで、本実施の形態では、このような動
作における移動ステージ9の移動範囲を所定の距離に限
定するようにしたものである。所定の移動距離を移動し
ても接触判定若しくは荷重相当目標位置δzref近傍を
探索ができなかった場合、移動ステージ9は停止し、上
記動作を終了させる。Therefore, in the present embodiment, the moving range of the moving stage 9 in such an operation is limited to a predetermined distance. When the contact determination or the search in the vicinity of the load-equivalent target position δzref cannot be performed even after moving the predetermined moving distance, the moving stage 9 stops and the above operation is ended.
【0108】図12を参照してこのような動作制御を説
明する。δz探索動作において、目標位置を負方向へ変
化させることによって移動ステージ9は負方向へ駆動さ
れる。正常な動作では、前述した各実施の形態のような
動作によって触針式プローブ1の接触を判定し、荷重相
当目標位置δzref近傍を探索するが、触針式プローブ
1の出力δzへのノイズや外乱によって接触状態を判定
できず、移動ステージ9は荷重相当目標位置δzrefを
超えて負方向へ駆動し続けられる。接触状態を検出でき
ない状態で移動ステージ9が所定の移動距離Zsearchを
移動したとき、目標位置の変更を停止し移動ステージ9
を停止させ、δz探索動作を終了させる。Such operation control will be described with reference to FIG. In the δz search operation, the moving stage 9 is driven in the negative direction by changing the target position in the negative direction. In normal operation, the contact of the stylus probe 1 is determined by the operation as in each of the above-described embodiments, and the vicinity of the load-equivalent target position δzref is searched, but noise to the output δz of the stylus probe 1 is detected. The contact state cannot be determined due to disturbance, and the moving stage 9 continues to be driven in the negative direction beyond the load-equivalent target position δzref. When the moving stage 9 moves a predetermined moving distance Zsearch in a state where the contact state cannot be detected, the change of the target position is stopped and the moving stage 9
To stop the δz search operation.
【0109】従って、本実施の形態によれば、触針式プ
ローブ1の出力を使用した位置制御へ切換え可能な位置
を探す際の移動ステージ9の移動可能距離を所定距離Z
searchに限定することによって、何らかの原因で触針式
プローブ1の出力が所定の値となる位置を検出できなか
ったときに発生してしまう触針式プローブ1と被検物1
0の衝突による破壊を防止することができる。Therefore, according to the present embodiment, the movable distance of the moving stage 9 when searching for a position where the output of the stylus probe 1 can be switched to the position control is set to the predetermined distance Z.
By limiting to the search, the stylus probe 1 and the test object 1 which are generated when the position where the output of the stylus probe 1 has a predetermined value cannot be detected for some reason.
It is possible to prevent the destruction due to the collision of 0.
【0110】本発明の第六の実施の形態を図13に基づ
いて説明する。The sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0111】前述したような触針式プローブ1が被検物
10の表面に接触したと判定する動作、若しくは、荷重
相当目標位置δzref近傍を探索する動作において、触
針式プローブ1の出力δzへノイズや外乱が加わったこ
とによって、正常な動作ができなくなる可能性がある。
そのため、移動ステージ9が移動し続けてしまうため触
針式プローブ1と被検物10が衝突し、破壊してしまっ
たり、異常動作を継続し続ける可能性がある。In the operation of determining that the stylus probe 1 has come into contact with the surface of the object to be inspected 10 as described above, or in the operation of searching for the vicinity of the load equivalent target position δzref, the output δz of the stylus probe 1 is selected. Normal operation may not be possible due to the addition of noise or disturbance.
Therefore, since the moving stage 9 continues to move, there is a possibility that the stylus probe 1 and the test object 10 collide and are destroyed, or abnormal operation continues.
【0112】そこで、本実施の形態では、このような動
作を行わせる時間を所定時間に限定するようにしたもの
である。所定時間経過しても接触判定若しくは荷重相当
目標位置δzref近傍を探索ができなかった場合、移動
ステージ9を停止させ、上記動作を終了させる。Therefore, in this embodiment, the time during which such an operation is performed is limited to a predetermined time. If the contact determination or the vicinity of the load-equivalent target position δzref cannot be found even after the lapse of a predetermined time, the moving stage 9 is stopped and the above operation is ended.
【0113】図13を参照してこのような動作制御を説
明する。δz探索動作において、目標位置を負方向へ変
化させることによって移動ステージ9は負方向へ駆動さ
れる。正常な動作では、前述した各実施の形態のような
動作によって触針式プローブ1の接触を判定し、荷重相
当目標位置δzref近傍を探索するが、接触状態判定後
に触針式プローブ1の出力δzへのノイズや外乱によっ
て荷重相当目標位置δzref近傍を探索できず、移動ス
テージ9は正方向へ駆動し続けられる。荷重相当目標位
置δzref近傍を探索できない状態でδz探索動作が所
定の時間であるTsearchを経過したとき、目標位置の変
更を停止し移動ステージ9を停止させ、δz探索動作を
終了させる。Such operation control will be described with reference to FIG. In the δz search operation, the moving stage 9 is driven in the negative direction by changing the target position in the negative direction. In normal operation, the contact of the stylus probe 1 is determined by the operation as in each of the above-described embodiments, and the vicinity of the load equivalent target position δzref is searched, but the output δz of the stylus probe 1 is determined after the contact state determination. The vicinity of the load-equivalent target position δzref cannot be searched due to noise and disturbance to the moving stage 9, and the moving stage 9 continues to be driven in the positive direction. When the δz search operation has passed a predetermined time Tsearch in a state where the vicinity of the load equivalent target position δzref cannot be searched, the change of the target position is stopped, the moving stage 9 is stopped, and the δz search operation is ended.
【0114】従って、本実施の形態によれば、触針式プ
ローブ1の出力を使用した位置制御へ切換え可能な位置
を探す際の探索時間を所定時間Tsearchに限定すること
によって、触針式プローブ1の出力が所定の値となる位
置を検出できなかった場合の対処を適切に行うことがで
きる。Therefore, according to the present embodiment, by limiting the search time when searching for a position that can be switched to the position control using the output of the stylus probe 1, to the predetermined time Tsearch, the stylus probe is obtained. It is possible to appropriately deal with the case where the position where the output of 1 has a predetermined value cannot be detected.
【0115】本発明の第七の実施の形態を図14ないし
図16に基づいて説明する。The seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 to 16.
【0116】まず、前述した各実施の形態の動作によっ
て、触針式プローブ1の出力信号δzによる位置制御に
切換え、被検物10の表面に触針式プローブ1が所定荷
重で接触している状態を図14に示す。触針式プローブ
1に印加されるノイズや振動等の外乱によって、図14
に示す信号δzのように荷重相当目標位置δzrefを中
心に振れながら追従する。この追従時の偏差を低減する
ためには位置制御系のゲインを増加させる必要がある
が、実際の装置では機械共振や演算器の性能によってゲ
インの増加には限界があり、偏差の低減にも限界があ
る。また、追従偏差の発生は接触荷重の変動と同等であ
る。被検物10によっては、接触荷重の変動の許容値が
小さいものもある。First, by the operation of each of the above-described embodiments, the position control is switched to the output signal δz of the stylus probe 1, and the stylus probe 1 is in contact with the surface of the object 10 with a predetermined load. The state is shown in FIG. Due to disturbances such as noise and vibration applied to the stylus probe 1, FIG.
As indicated by the signal .delta.z shown in FIG. In order to reduce the deviation during tracking, it is necessary to increase the gain of the position control system, but in actual devices there is a limit to the increase in gain due to mechanical resonance and the performance of the computing unit, and it is also possible to reduce deviation. There is a limit. Further, the occurrence of the tracking deviation is equivalent to the fluctuation of the contact load. Depending on the object to be inspected 10, the allowable value of the fluctuation of the contact load may be small.
【0117】そこで、本実施の形態では、触針式プロー
ブ1の出力信号δzが荷重相当目標位置δzrefに対し
て所定の範囲±δzlimを外れたとき、モード切換え用
のスイッチ22をAにスイッチ23をBに切換えて、リ
ニアエンコーダ13の出力信号zによる位置制御モード
に戻すようにしたものである。触針式プローブ1の出力
信号δzに基づいた位置制御は、
δz=δzref±δzlim …………………………(3)
式で表される出力のとき可能となる。Therefore, in this embodiment, when the output signal δz of the stylus probe 1 is out of the predetermined range ± δzlim with respect to the load-equivalent target position δzref, the mode switching switch 22 is set to A and the switch 23 is set. Is switched to B to return to the position control mode by the output signal z of the linear encoder 13. The position control based on the output signal δz of the stylus probe 1 is possible when the output is expressed by the equation δz = δzref ± δzlim (3).
【0118】即ち、本実施の形態では、図15に示すフ
ローチャートのような動作制御を行わせるものである。
荷重制御モードのとき(S15)、触針式プローブ1の
出力δzの絶対値が所定値であるδzlimの絶対値より
も大きいか否かを判定する(S16)。小さい場合には
ステップS15に戻り、δzによる荷重制御モードを続
行させる。大きい場合には(S16のY)、リニアエン
コーダ13を使用した位置制御モードへ切換える(S1
7)。ステップS16の処理が判定手段の機能として実
行され、所定範囲δzref±δzlimを超えた場合には位
置制御モードに戻される。That is, in this embodiment, the operation control as shown in the flowchart of FIG. 15 is performed.
In the load control mode (S15), it is determined whether or not the absolute value of the output δz of the stylus probe 1 is larger than the absolute value of δzlim which is a predetermined value (S16). If it is smaller, the process returns to step S15 to continue the load control mode based on δz. If it is larger (Y in S16), the mode is switched to the position control mode using the linear encoder 13 (S1).
7). The processing of step S16 is executed as a function of the determination means, and when the predetermined range δzref ± δzlim is exceeded, the mode is returned to the position control mode.
【0119】従って、本実施の形態によれば、触針式プ
ローブ1の出力に基づいた位置制御において、触針式プ
ローブ1の出力が所定範囲δzref±δzlimを超えた場
合、触針式プローブ1の出力に基づいた荷重制御モード
から、リニアエンコーダ13の位置信号に基づいた位置
制御モードに切換えるようにしたので、異常な荷重が発
生し触針式プローブ1や被検物10を破壊したり、触針
式プローブ1が非接触状態となり制御装置が不安定にな
ることを防止することができる。Therefore, according to the present embodiment, in the position control based on the output of the stylus probe 1, when the output of the stylus probe 1 exceeds the predetermined range δzref ± δzlim, the stylus probe 1 Since the load control mode based on the output of the linear encoder 13 is switched to the position control mode based on the position signal of the linear encoder 13, an abnormal load is generated and the stylus probe 1 or the test object 10 is destroyed, It is possible to prevent the stylus probe 1 from coming into a non-contact state and making the control device unstable.
【0120】ところで、本実施の形態の場合、触針式プ
ローブ1の出力信号δzに基づいた位置制御において、
接触荷重制御装置の動作モードによって、所定設定荷重
の値の範囲を変更することが好ましい。即ち、図14に
示すδzlimの値を装置動作モードに応じて変更する。By the way, in the case of the present embodiment, in the position control based on the output signal δz of the stylus probe 1,
It is preferable to change the range of the value of the predetermined set load according to the operation mode of the contact load control device. That is, the value of δzlim shown in FIG. 14 is changed according to the device operation mode.
【0121】動作モード例として、例えば、図16
(a)は触針式プローブ1が平面に対して定荷重で接触
している場合、図16(b)は定荷重で接触した状態で
触針式プローブ1を走査させて被検物10の端面10e
の位置を検出する場合等が挙げられる。図16(b)の
ように端面10eの位置を検出する動作モードである場
合、衝突防止等の安全を考えて端面10eで触針式プロ
ーブ1が外れた瞬間にリニアエンコーダ13の出力信号
zによる位置制御に切換える必要がある。リニアエンコ
ーダ13の出力信号zによる位置制御に切換えやすくす
るために、δzlimの値を図16(a)の場合と比較
し、小さな値とする。FIG. 16 shows an example of the operation mode.
16A shows a case where the stylus probe 1 is in contact with a flat surface with a constant load, and FIG. End face 10e
There is a case where the position of is detected. In the operation mode in which the position of the end face 10e is detected as shown in FIG. 16B, the output signal z of the linear encoder 13 is used at the moment when the stylus probe 1 is disengaged at the end face 10e in consideration of safety such as collision prevention. It is necessary to switch to position control. In order to facilitate switching to the position control by the output signal z of the linear encoder 13, the value of δzlim is set to a small value as compared with the case of FIG. 16 (a).
【0122】このように、リニアエンコーダ13の位置
信号に基づいた位置制御に切換えるための、触針式プロ
ーブ1の出力の所定の値の範囲を、装置の動作条件に応
じて可変させるようにすることで、装置の動作条件に応
じた安全な動作ができる接触荷重制御装置を提供するこ
とができる。In this way, the range of the predetermined value of the output of the stylus probe 1 for switching to the position control based on the position signal of the linear encoder 13 is made variable according to the operating conditions of the device. Thus, it is possible to provide a contact load control device capable of performing a safe operation according to the operating conditions of the device.
【0123】本発明の第八の実施の形態を図17に基づ
いて説明する。本実施の形態は、前述した各実施の形態
の接触荷重制御装置を搭載し、所定荷重で接触した触針
式プローブ1を走査させることによって被検物10の被
検面なる面形状を測定する形状測定装置への適用例を示
す。The eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the contact load control device according to each of the above-described embodiments is mounted, and the stylus probe 1 in contact with a predetermined load is scanned to measure the surface shape of the test surface of the test object 10. An example of application to a shape measuring device is shown.
【0124】この形状測定装置は、X・Y軸移動ステー
ジ31上に垂直方向に駆動するZ軸移動ステージ32が
搭載されている。このZ軸移動ステージ32が移動ステ
ージ9に相当し、Z軸移動ステージ32上に触針式プロ
ーブ1が搭載されている。触針式プローブ1の微小変位
δzを検出する変位計8として、ここでは、光学式変位
計が搭載されている。また、移動ステージの変位を検出
するためにZ軸移動ステージ32上には、X軸用レーザ
測長器33とY軸用レーザ測長器34とZ軸用レーザ測
長器35が搭載されている。36はX軸用レーザ測長器
33用の基準ミラー、37はY軸用レーザ測長器34用
の基準ミラー、38はZ軸用レーザ測長器35用の基準
ミラーである。In this shape measuring apparatus, a Z-axis moving stage 32 that is driven in the vertical direction is mounted on an X / Y-axis moving stage 31. The Z-axis moving stage 32 corresponds to the moving stage 9, and the stylus probe 1 is mounted on the Z-axis moving stage 32. An optical displacement gauge is mounted here as the displacement gauge 8 for detecting the minute displacement δz of the stylus probe 1. Further, an X-axis laser length measuring device 33, a Y-axis laser length measuring device 34, and a Z-axis laser length measuring device 35 are mounted on the Z-axis moving stage 32 in order to detect the displacement of the moving stage. There is. Reference numeral 36 is a reference mirror for the X-axis laser length measuring device 33, 37 is a reference mirror for the Y-axis laser length measuring device 34, and 38 is a reference mirror for the Z-axis laser length measuring device 35.
【0125】次に、形状測定装置の動作を説明する。X
・Y軸の位置検出は、図示していないがモータ軸上のロ
ータリエンコーダ若しくはX・Y移動ステージ31に配
置されたリニアエンコーダによって行い、この位置の値
を使用した位置制御系によりX・Y軸は駆動される。Z
軸はリニアエンコーダ13によって位置検出され、この
値を使用した位置制御系によって駆動される。Next, the operation of the shape measuring apparatus will be described. X
Although not shown, the Y-axis position is detected by a rotary encoder on the motor shaft or a linear encoder arranged on the X / Y moving stage 31, and a position control system using the value of this position is used for the X / Y axis. Is driven. Z
The position of the shaft is detected by the linear encoder 13 and driven by the position control system using this value.
【0126】被検物取付治具39上に取付けられた被検
物10に触針式プローブ1を、前述したような速度制御
モード、位置制御モードを経て接触させ、所定の荷重相
当の変位δzrefになったところで、Z軸の制御を変位
計8の出力を使用した追従制御系(荷重制御モード)に
切換えて変位計8の出力が所定の値となるようにする。
このZ軸追従制御の状態でX軸若しくはY軸移動ステー
ジを駆動し、被検物10上を走査させる。このときの軌
跡をZ軸移動ステージ32上に備えられた3軸のレーザ
測長器33,34,35によって検出し、その値を被検
物10の被検面なる表面形状とすることが本形状測定装
置の原理である。The stylus probe 1 is brought into contact with the test object 10 mounted on the test object mounting jig 39 through the speed control mode and the position control mode as described above, and the displacement δzref corresponding to a predetermined load is applied. At this point, the Z-axis control is switched to a follow-up control system (load control mode) using the output of the displacement gauge 8 so that the output of the displacement gauge 8 becomes a predetermined value.
In this Z-axis follow-up control state, the X-axis or Y-axis moving stage is driven to scan the object 10 to be inspected. The locus at this time is detected by the three-axis laser length measuring devices 33, 34, and 35 provided on the Z-axis moving stage 32, and the value is used as the surface shape of the test surface of the test object 10. This is the principle of the shape measuring device.
【0127】本実施の形態によれば、前述した各実施の
形態のような荷重制御装置を搭載しているので、ダイナ
ミックレンジが広く、低荷重下で高精度な形状を測定で
きる形状測定装置を提供することができる。According to this embodiment, since the load control device as in each of the above-described embodiments is mounted, a shape measuring device having a wide dynamic range and capable of measuring a highly accurate shape under a low load is provided. Can be provided.
【0128】本発明の第九の実施の形態を図18に基づ
いて説明する。本実施の形態は、前述した各実施の形態
の接触荷重制御装置を搭載し、触針式プローブ1の出力
を所定の値に制御しながら触針式プローブ1を被検物1
0の被検面形状に沿って追従制御(コンプライアンス制
御)を行うロボットへの適用例を示す。The ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the contact load control device according to each of the above-described embodiments is mounted, and the stylus probe 1 is used to control the output of the stylus probe 1 to a predetermined value.
An example of application to a robot that performs follow-up control (compliance control) along a 0 surface shape to be inspected will be described.
【0129】ロボットアーム41の先端には前述したよ
うな構成の触針式プローブ1が備えられている。ロボッ
トアーム41により移動ステージ9と同様な動作をさせ
る。速度制御モードでは、各軸用のモータのエンコーダ
信号から算出される速度信号に基づいた速度制御を行
い、位置決めしたい位置まで高速で移動する。所定の位
置近傍でエンコーダによる位置制御モードに切換えて、
各軸用のモータのエンコーダ信号に基づいた位置制御を
行う。触針式プローブ1を被検物10の表面に接触させ
て、触針式プローブ1に搭載された変位計8の出力が接
触荷重相当目標位置となるようにロボットアーム41を
制御する。変位計8の出力が接触荷重相当目標位置とな
るようにし、被検物10の表面を倣うようにロボットア
ーム41を制御する。このときのロボットアーム41の
先端の座標軌跡が被検物10の表面形状とすることがで
きる。The tip of the robot arm 41 is provided with the stylus probe 1 having the above-described structure. The robot arm 41 operates similarly to the moving stage 9. In the speed control mode, speed control is performed based on the speed signal calculated from the encoder signal of the motor for each axis, and the robot moves to the position to be positioned at high speed. Switch to the position control mode by the encoder near the predetermined position,
Position control is performed based on the encoder signal of the motor for each axis. The stylus probe 1 is brought into contact with the surface of the object to be inspected 10, and the robot arm 41 is controlled so that the output of the displacement gauge 8 mounted on the stylus probe 1 becomes the target position corresponding to the contact load. The robot arm 41 is controlled so that the output of the displacement meter 8 is set at the target position corresponding to the contact load, and the surface of the test object 10 is followed. The coordinate locus of the tip of the robot arm 41 at this time can be the surface shape of the test object 10.
【0130】低荷重の接触であり被検物10を変形させ
たり傷つけることない。取得された形状データはロボッ
トアーム41のティーチング用の座標として使用でき
る。応用として、ロボットアーム41の先端に溶接機能
を備え、ティーチングした座標を使用した倣い動作や、
触針式プローブ1を使用したリアルタイムの倣い動作に
より被検物10の表面にロボットアーム41を追従させ
て被検物10の表面を溶接する作業を行わせることがで
きる。The contact with a low load does not deform or damage the test object 10. The acquired shape data can be used as coordinates for teaching the robot arm 41. As an application, the robot arm 41 has a welding function at the tip thereof, and a copying operation using the taught coordinates,
By performing a real-time copying operation using the stylus probe 1, the robot arm 41 can be made to follow the surface of the object 10 to be welded.
【0131】本発明の第十の実施の形態を図19ないし
図25に基づいて説明する。本実施の形態の制御装置は
自動焦点制御装置への適用例を示し、光学式変位計51
を内蔵し、プローブ出力として光学式変位計51の受光
素子の出力に基づきフォーカス信号を出力し被検物10
の被検面に対向する非接触式プローブ52が用いられて
いる。The tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 19 to 25. The control device of the present embodiment shows an application example to an automatic focus control device, and an optical displacement meter 51
Is built in, and a focus signal is output as a probe output based on the output of the light receiving element of the optical displacement meter 51, and the object to be inspected 10
The non-contact type probe 52 facing the surface to be inspected is used.
【0132】まず、光学式変位計51について説明す
る。本実施の形態では、代表例として、非点収差法が利
用されており、図20ないし図22を参照して説明す
る。図20において、半導体レーザ53から射出された
光は、偏光ビームスプリッタ54を経て対物レンズ55
で被検面上に集光され、反射光は再び対物レンズ55、
偏光ビームスプリッタ54を通り、更に円柱レンズ56
を経て受光素子としての4分割フォトダイオード57に
入射する。First, the optical displacement meter 51 will be described. In this embodiment, the astigmatism method is used as a typical example, which will be described with reference to FIGS. 20 to 22. In FIG. 20, the light emitted from the semiconductor laser 53 passes through the polarization beam splitter 54 and the objective lens 55.
Is condensed on the surface to be inspected, and the reflected light is again reflected by the objective lens 55,
It passes through the polarization beam splitter 54 and further the cylindrical lens 56.
The light then enters the four-division photodiode 57 as a light receiving element.
【0133】図21に、4分割フォトダイオード57と
その受光面上に形成されるビームスポット形状を示す。
被検面が対物レンズ55の焦点位置にある時に、4分割
フォトダイオード57上に円形のビームスポットを結ぶ
ように調整すると(図21(b))、被検面が遠いとき
には図21(c)に示すように横長の楕円ビームにな
り、被検面が近いときには図21(a)に示すように縦
長の楕円ビームになる。従って、4分割フォトダイオー
ド57の各々の領域の出力をa、b、c、dとすると、
S={(a+c)−(b+d)}/(a+b+c+d) ……(4)
式よりフォーカス誤差信号Sが得られる。FIG. 21 shows the four-divided photodiode 57 and the beam spot shape formed on the light receiving surface thereof.
When the surface to be inspected is at the focal position of the objective lens 55, adjustment is made so that a circular beam spot is formed on the four-division photodiode 57 (FIG. 21B). When the surface to be inspected is far, FIG. 21A, a horizontally long elliptical beam is formed, and when the surface to be inspected is close, a vertically long elliptical beam is formed as shown in FIG. Therefore, assuming that the outputs of the respective regions of the four-division photodiode 57 are a, b, c and d, S = {(a + c)-(b + d)} / (a + b + c + d) (4) The focus error signal S Is obtained.
【0134】(4)式より計算されるフォーカス誤差信
号Sは、図22に示すように、被検面が遠いときには正
となり、合焦点位置(Just focus)では零、被検面が近い
ときには負となる。なお、(4)式において総受光量で
除算するのは、被検面の反射率の影響を受けないように
するためである。本実施の形態では、フォーカス誤差信
号Sに所定の値を乗算して距離に換算した信号をフォー
カス信号xfと表すことにする。As shown in FIG. 22, the focus error signal S calculated from the equation (4) is positive when the surface to be inspected is far, zero at the just focus position, and negative when the surface to be inspected is near. Becomes It should be noted that the reason for dividing by the total amount of received light in the equation (4) is to prevent the influence of the reflectance of the surface to be measured. In the present embodiment, a signal obtained by multiplying the focus error signal S by a predetermined value and converting it into a distance will be referred to as a focus signal xf.
【0135】次に、このような光学式変位計51内蔵の
非接触式プローブ52を搭載した自動焦点制御装置及び
その制御回路の構成について図19を参照して説明す
る。基本的構成は図1に示した場合と同様であるが、触
針式プローブ1に代えて非接触式プローブ52が用いら
れているため、プローブ出力としてδzに代えてフォー
カス信号xfが用いられ、リニアエンコーダ13による
位置情報としてzに変えてxが用いられ、また、目標位
置情報として荷重相当目標位置に代えてフォーカス目標
位置が用いられている。Next, the structure of the automatic focus control device equipped with the non-contact type probe 52 with the built-in optical displacement gauge 51 and the control circuit thereof will be described with reference to FIG. Although the basic configuration is the same as that shown in FIG. 1, since the non-contact type probe 52 is used instead of the stylus type probe 1, the focus signal xf is used instead of δz as the probe output, As the position information by the linear encoder 13, x is used instead of z, and as the target position information, the focus target position is used instead of the load-equivalent target position.
【0136】このような構成において、本実施の形態の
自動焦点制御装置の各動作モードを説明する。The operation modes of the automatic focus control device according to the present embodiment having such a configuration will be described.
【0137】<速度制御モード>リニアエンコーダ13
によって検出された移動ステージ9の位置x情報から速
度演算器16によって速度vが算出される。算出された
速度vとモード切換えコントローラ24により設定され
た目標速度とは比較器17に入力され速度偏差evが算
出される。速度偏差evは速度制御補償器18に入力さ
れ速度偏差に応じた操作量icが出力される。ここでは
操作量を目標電流値icとする。目標電流値icはモー
タドライバ14に入力されてボイスコイルモータ12に
モータ電流imを流し移動ステージ9を速度制御によっ
て上下方向に駆動する。<Speed control mode> Linear encoder 13
The velocity v is calculated by the velocity calculator 16 from the position x information of the moving stage 9 detected by. The calculated speed v and the target speed set by the mode switching controller 24 are input to the comparator 17 to calculate the speed deviation ev. The speed deviation ev is input to the speed control compensator 18, and the manipulated variable ic corresponding to the speed deviation is output. Here, the manipulated variable is set to the target current value ic. The target current value ic is input to the motor driver 14, and the motor current im is supplied to the voice coil motor 12 to drive the moving stage 9 in the vertical direction by speed control.
【0138】<エンコーダによる位置制御モード>リニ
アエンコーダ13によって検出された移動ステージ9の
位置xとモード切換えコントローラ24により設定され
た目標位置とは比較器19に入力され位置偏差exが算
出される。位置偏差exは位置制御補償器20に入力さ
れ位置偏差に応じた操作量icが出力される。ここでは
操作量を目標電流値icとする。目標電流値icはモー
タドライバ14に入力されてボイスコイルモータ12に
モータ電流imを流し移動ステージ9を位置制御によっ
て上下方向に駆動する。<Position Control Mode by Encoder> The position x of the moving stage 9 detected by the linear encoder 13 and the target position set by the mode switching controller 24 are input to the comparator 19 and the position deviation ex is calculated. The position deviation ex is input to the position control compensator 20 and an operation amount ic corresponding to the position deviation is output. Here, the manipulated variable is set to the target current value ic. The target current value ic is input to the motor driver 14, and the motor current im is supplied to the voice coil motor 12 to drive the moving stage 9 in the vertical direction by position control.
【0139】<プローブ信号による位置制御モード>光
学式変位計51と被検物10の表面との距離が合焦点か
らずれたときの変位フォーカスエラー信号に相当するフ
ォーカス信号xfとモード切換えコントローラ24によ
り設定されるフォーカス目標位置との情報は比較器21
に入力され位置偏差exが算出される。位置偏差exは
位置制御補償器20に入力され位置偏差exに応じた操
作量icが出力される。ここでは操作量を目標電流値i
cとする。目標電流値icはモータドライバ14に入力
されてボイスコイルモータ12にモータ電流imを流
し、移動ステージ9をフォーカス信号xfによる位置制
御によって上下方向に駆動する。<Position control mode by probe signal> The focus signal xf corresponding to the displacement focus error signal and the mode switching controller 24 when the distance between the optical displacement meter 51 and the surface of the object 10 is out of focus. Information about the focus target position to be set is provided by the comparator 21.
And the position deviation ex is calculated. The position deviation ex is input to the position control compensator 20, and the manipulated variable ic corresponding to the position deviation ex is output. Here, the manipulated variable is set to the target current value i
Let be c. The target current value ic is input to the motor driver 14 to cause the motor current im to flow through the voice coil motor 12 to drive the moving stage 9 in the vertical direction by position control by the focus signal xf.
【0140】フォーカス引込み動作時において、これら
の動作モードを利用した動作制御例について、図23を
参照して説明する。An example of operation control using these operation modes during the focus pull-in operation will be described with reference to FIG.
【0141】図23において、移動ステージ9が上方向
へ移動する場合を正方向,下方向へ移動する場合を負方
向とし、加えて光学式変位計51の対物レンズ55の先
端を位置の基準として説明する。In FIG. 23, the case where the moving stage 9 moves upward is the positive direction, the case where the moving stage 9 moves downward is the negative direction, and the tip of the objective lens 55 of the optical displacement meter 51 is used as the position reference. explain.
【0142】フォーカス引込み動作において、図19の
モード切換用のスイッチ22をAに切換えて対物レンズ
55を初期位置からフォーカス引込み位置よりも正方向
にあるフォーカス引込み開始位置まで速度制御モードに
よって移動させる。この速度制御による移動方向は、移
動ステージ9の初期位置によっては正にも負にもなる。In the focus pull-in operation, the mode switching switch 22 shown in FIG. 19 is switched to A and the objective lens 55 is moved from the initial position to the focus pull-in start position in the positive direction from the focus pull-in position in the speed control mode. The moving direction by this speed control can be positive or negative depending on the initial position of the moving stage 9.
【0143】次に、モード切換え用のスイッチ22をA
に、スイッチ23をBに切換えて、リニアエンコーダ1
3による位置制御モードを行わせる。目標位置を負方向
へ変化させて移動ステージ9を被検物10に近付く方向
に移動させていく。Next, the switch 22 for mode switching is set to A
Then, switch the switch 23 to B, and the linear encoder 1
The position control mode according to 3 is performed. The target position is changed in the negative direction and the moving stage 9 is moved in the direction of approaching the object 10.
【0144】リニアエンコーダ13による位置制御と並
行して、4分割フォトダイオード57から得られる信号
に基づくフォーカス信号xfを常時観測し、図24中に
示すフォーカス引込み可能範囲になったところで、モー
ド切換え用のスイッチ22をBに切換えて(スイッチ2
3はBのまま)、フォーカス信号xfによる位置制御モ
ードを実行させる。この時のフォーカス目標位置は合焦
位置となる0とする。フォーカス信号xfによる位置制
御では常にフォーカス信号の偏差が0となるような位置
制御が行われる。In parallel with the position control by the linear encoder 13, the focus signal xf based on the signal obtained from the four-division photodiode 57 is constantly observed, and when the focus pull-in range shown in FIG. Switch 22 of switch to B (switch 2
3 remains B), and the position control mode by the focus signal xf is executed. The focus target position at this time is 0, which is the in-focus position. In the position control by the focus signal xf, the position control is always performed so that the deviation of the focus signal becomes zero.
【0145】モード切換えコントローラ24により実行
されるこのような動作モード制御例を図25に示すフロ
ーチャートを参照して説明する。まず、移動ステージ9
が停止しているときは、ステップS21に示す位置制御
モードによって任意の位置に停止している。そして、フ
ォーカス信号xfによるフォーカス引込み動作モード
(追従制御モード)への切換えが指定されたか否かを随
時判断する(S22)。フォーカス引込み動作モードへ
の切換えが指定された場合(S22のY)、スイッチ2
3を切換えて速度制御モードに移行させ所定の位置(フ
ォーカス引込み開始位置)まで移動させる(S23)。
このステップS23の処理が速度制御モード実行手段又
は速度制御モード実行ステップとして実行される。An example of such operation mode control executed by the mode switching controller 24 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, the moving stage 9
Is stopped, it is stopped at an arbitrary position by the position control mode shown in step S21. Then, it is determined at any time whether or not switching to the focus pull-in operation mode (following control mode) by the focus signal xf is designated (S22). When switching to the focus pull-in operation mode is designated (Y in S22), switch 2
3 is switched to shift to the speed control mode and move to a predetermined position (focus pull-in start position) (S23).
The process of step S23 is executed as a speed control mode execution means or a speed control mode execution step.
【0146】この速度制御モードにおいて所定位置(フ
ォーカス引込み開始位置)に移動したことが判定される
と(S24のY)、スイッチ22,23の切換えにより
エンコーダ位置制御モードに切換える(S25)。この
エンコーダ位置制御モードにおいては、微小送りモード
して目標位置を少しずつ変化させることによって移動ス
テージ9を微小移動させる(S26)。これらのステッ
プS25,S26の処理が位置制御モード実行手段又は
位置制御モード実行ステップとして実行される。When it is determined in this speed control mode that the camera has moved to a predetermined position (focus pull-in start position) (Y in S24), the encoder position control mode is switched by switching the switches 22 and 23 (S25). In this encoder position control mode, the moving stage 9 is moved minutely by changing the target position little by little in the minute feed mode (S26). The processing of these steps S25 and S26 is executed as a position control mode execution means or a position control mode execution step.
【0147】このエンコーダ位置制御モードの処理にお
いて、フォーカス信号xfがフォーカス引込み位置に達
したか否かを随時判断する(S27)。フォーカス引込
み位置に達して切換え可能である場合(S27のY)、
位置制御モードの目標位置をフォーカス目標位置に、ス
イッチ22の切換により位置検出手段をフォーカス信号
xfに切換えることにより、フォーカス位置制御モード
なるフォーカス引込み動作モードを実行させる(S2
8)。このステップS28の処理が追従制御モード実行
手段又は追従制御モード実行ステップとして実行され
る。In the processing of the encoder position control mode, whether or not the focus signal xf has reached the focus pull-in position is determined at any time (S27). When the focus pull-in position is reached and switching is possible (Y in S27),
The target position in the position control mode is set to the focus target position, and the switch 22 is switched to switch the position detecting means to the focus signal xf, thereby executing the focus pull-in operation mode which is the focus position control mode (S2).
8). The process of step S28 is executed as the follow-up control mode executing means or the follow-up control mode executing step.
【0148】従って、本実施の形態によれば、基本的
に、位置制御補償器20による位置制御系だけでなく速
度制御補償器18による速度制御系を搭載しているの
で、光学式変位計51を搭載した移動ステージ9の高速
移動が可能となり、動作範囲が広く短時間で安定したフ
ォーカス引込み動作が可能となる。特に、速度制御モー
ドと位置制御モードと追従制御モードとを動作状況に応
じて順次切換えることによって、光学式変位計51を搭
載した移動ステージ9の動作範囲が広い場合において
も、フォーカス引込み動作時間を短縮させることが可能
となる。Therefore, according to the present embodiment, basically, not only the position control system by the position control compensator 20 but also the speed control system by the speed control compensator 18 is mounted, so that the optical displacement gauge 51 It is possible to move the moving stage 9 equipped with a high speed, and a stable focus pull-in operation is possible in a short time with a wide operation range. In particular, by sequentially switching the speed control mode, the position control mode, and the follow-up control mode according to the operating condition, the focus pull-in operation time can be reduced even when the movable stage 9 having the optical displacement meter 51 has a wide operation range. It can be shortened.
【0149】本発明の第十一の実施の形態を図26及び
図27に基づいて説明する。本嫉視の形態は、基本的に
は、第十の実施の形態に準ずるもので、フォーカス引込
み動作において、図19のモード切換え用のスイッチ2
2をAに切換えて対物レンズ55を初期位置からフォー
カス引込み位置よりも負方向にあるフォーカス引込み開
始位置まで速度制御モードによって移動させる。この速
度制御モードによる移動方向は、キャリッジの初期位置
によって正にも負にもなる。The eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 26 and 27. The form of this embarrassment is basically similar to that of the tenth embodiment, and in the focus pull-in operation, the mode switching switch 2 of FIG.
2 is switched to A and the objective lens 55 is moved from the initial position to the focus pull-in start position in the negative direction of the focus pull-in position by the speed control mode. The moving direction in this speed control mode can be positive or negative depending on the initial position of the carriage.
【0150】次に、モード切換え用のスイッチ22をA
に、スイッチ23をBに切換えて、リニアエンコーダ1
3による位置制御モードを実行させる。目標位置を正方
向に変化させて移動ステージ9を正方向に移動させてい
く。リニアエンコーダ13による位置制御モードの実行
に並行して図27に示すフォーカス信号xfを常時監視
し、図27中に示すフォーカス引込み可能範囲になった
ところで、モード切換え用のスイッチ22をBに切換え
て、フォーカス信号xfによる位置制御モード、即ち、
フォーカス引込み動作モードを実行させる。この時のフ
ォーカス目標位置は合焦位置となる0とする。フォーカ
ス信号xfによるフォーカス引込み動作モードの制御で
は常にフォーカス信号の偏差が0となるような位置制御
が行われる。Next, the switch 22 for mode switching is set to A
Then, switch the switch 23 to B, and the linear encoder 1
The position control mode according to 3 is executed. The target position is changed in the positive direction and the moving stage 9 is moved in the positive direction. The focus signal xf shown in FIG. 27 is constantly monitored in parallel with the execution of the position control mode by the linear encoder 13, and when the focus retractable range shown in FIG. 27 is reached, the mode switching switch 22 is switched to B. , A position control mode by the focus signal xf, that is,
The focus pull-in operation mode is executed. The focus target position at this time is 0, which is the in-focus position. In the control of the focus pull-in operation mode by the focus signal xf, position control is performed so that the deviation of the focus signal is always zero.
【0151】従って、本実施の形態によれば、基本的に
は第十の実施の形態の場合と同様な効果が得られるが、
特に、フォーカス引込み動作の方向を被検物10から遠
ざかる方向に設定することによって、フォーカス引込み
を短時間で行えるとともに、被検物10の被検面に衝突
して光学式変位計51や被検物10又は光学式変位計を
応用した非接触式プローブ52を破壊することのない自
動焦点制御装置を提供することができる。Therefore, according to the present embodiment, basically the same effect as in the tenth embodiment can be obtained,
In particular, by setting the direction of the focus retraction operation away from the object 10 to be inspected, the focus retraction can be performed in a short time, and at the same time, the object 10 collides with the surface to be inspected and the optical displacement meter 51 or the object to be inspected. It is possible to provide an automatic focus control device that does not destroy the object 10 or the non-contact type probe 52 to which the optical displacement meter is applied.
【0152】本発明の第十二の実施の形態を図28に基
づいて説明する。本実施の形態は、例えば前述の第十の
実施の形態をベースとするもので、前述したように、フ
ォーカス引込み開始位置からリニアエンコーダ13によ
る位置制御モードによってフォーカス引込み位置を探
す。しかし、被検物10の被検面精度が悪かったりごみ
の付着等により、光学式変位計51から射出されるレー
ザ光が乱反射してしまい、フォーカス信号xfを正常に
検出できない場合がある。The twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is based on, for example, the tenth embodiment described above, and as described above, the focus pull-in position is searched from the focus pull-in start position by the position control mode by the linear encoder 13. However, the accuracy of the surface to be inspected of the object to be inspected 10 or the adherence of dust may cause the laser light emitted from the optical displacement meter 51 to be irregularly reflected, and the focus signal xf may not be normally detected.
【0153】そこで、本実施の形態では、フォーカス引
込み開始位置から所定のフォーカス探索距離を走査して
もフォーカス引込み位置を検出できない場合には、移動
ステージ9を停止させて非接触式プローブ52(対物レ
ンズ55)の被検物10への衝突を回避できるようにし
たものである。Therefore, in the present embodiment, when the focus pull-in position cannot be detected by scanning a predetermined focus search distance from the focus pull-in start position, the moving stage 9 is stopped and the non-contact type probe 52 (objective). The lens 55) can be prevented from colliding with the object 10 to be inspected.
【0154】このように、本実施の形態によれば、フォ
ーカス引込み動作時の移動ステージ9の送り距離(フォ
ーカス探索距離)を所定距離に限定することによって、
被検物10への衝突を防ぐことができ、加えてフォーカ
ス引込み不可能であることを早期に検出することが可能
となり安全性を高めた自動焦点制御装置を提供すること
ができる。As described above, according to the present embodiment, by limiting the feed distance (focus search distance) of the moving stage 9 during the focus pull-in operation to a predetermined distance,
It is possible to prevent the collision with the object to be inspected 10 and to detect the fact that the focus cannot be pulled in at an early stage, and to provide an automatic focus control device with improved safety.
【0155】本発明の第十三の実施の形態を図29を参
照して説明する。本実施の形態は、前述の第十ないし第
十二の実施の形態において、フォーカス引込み動作への
移行を制限するようにしたものである。The thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, in the tenth to twelfth embodiments, the shift to the focus pull-in operation is restricted.
【0156】4分割フォトダイオード57で得られる全
受光量ALLは、
ALL=a+b+c+d …………………………(5)
として求められる。そこで、前述したような(4)式に
基づき算出されるフォーカス信号xfと(5)式で求め
られる4分割フォトダイオード57の全受光量ALLと
を常時監視し、フォーカス信号xfがフォーカス引込み
可能範囲にあって、かつ、全受光量ALLが図29のP
D全受光量スレッシュレベルとして示される所定の値よ
りも多い場合、モード切換え用のスイッチ22をBに切
換えて、フォーカス信号xfによるフォーカス引込み動
作モードへ移行させる。The total received light amount ALL obtained by the four-divided photodiode 57 is obtained as ALL = a + b + c + d (5). Therefore, the focus signal xf calculated based on the equation (4) and the total received light amount ALL of the four-divided photodiode 57 obtained by the equation (5) are constantly monitored, and the focus signal xf is within the focus pullable range. And the total received light amount ALL is P in FIG.
When it is larger than the predetermined value shown as the D total received light amount threshold level, the mode switching switch 22 is switched to B to shift to the focus pull-in operation mode by the focus signal xf.
【0157】これにより、本実施の形態によれば、光学
式変位計51の方式や構成の違い、フォトダイオード5
7出力からのフォーカス信号xfの算出方法の違いなど
によってフォーカス信号xfにゼロクロス点が何点か生
ずる場合があっても、4分割フォトダイオード57の全
受光量ALLをフォーカス引込み判定に加えることによ
って、正しいゼロクロス点にフォーカスを引込むことが
できる。As a result, according to the present embodiment, the method and structure of the optical displacement meter 51 are different, and the photodiode 5
Even if there are some zero-cross points in the focus signal xf due to differences in the method of calculating the focus signal xf from the seven outputs, by adding the total received light amount ALL of the four-division photodiode 57 to the focus pull-in determination, Focus can be drawn to the correct zero-cross point.
【0158】ところで、本実施の形態の場合、フォーカ
ス信号xfがフォーカス引込み可能範囲であって、か
つ、4分割フォトダイオード57の全受光量ALLが所
定の値であるPD全受光量スレッシュレベルよりも多い
状態が所定の時間以上続いた場合、モード切換え用のス
イッチ22をBに切換えて、フォーカス信号xfによる
フォーカス引込み動作モードへ移行させるようにすれ
ば、4分割フォトダイオード57の全受光量に含まれる
ノイズ成分による誤動作を抑えて正しいフォーカス引込
みを行わせることができる。By the way, in the case of the present embodiment, the focus signal xf is within the focus pull-in range, and the total received light amount ALL of the 4-division photodiode 57 is higher than the PD total received light amount threshold level which is a predetermined value. If the high state continues for a predetermined time or more, the mode switching switch 22 is switched to B to shift to the focus pull-in operation mode by the focus signal xf. A correct focus pull-in can be performed by suppressing a malfunction caused by a noise component generated.
【0159】また、本実施の形態の場合、図30に示す
ように4分割フォトダイオード57の全受光量ALLを
ローパスフィルタ58に通すことによって、全受光量A
LLに含まれるノイズ成分を除去し、フォーカス信号x
fがフォーカス引込み可能範囲であり、かつ、ローパス
フィルタ58を通過したPD全受光量ALL′が所定の
値であるPD全受光量スレッシュレベルよりも多い場合
に、モード切換え用のスイッチ22をBに切換えて、フ
ォーカス信号xfによるフォーカス引込み動作モードへ
移行させるようにすれば、PD全受光量ALLに含まれ
るノイズ成分による誤動作を抑えて正しいフォーカス引
込みが可能となる。また、ローパスフィルタ58のカッ
トオフ周波数を変更することによって引込みに要求され
る信号特性を調整することもできる。In the case of the present embodiment, the total received light amount ALL of the four-divided photodiode 57 is passed through the low-pass filter 58 as shown in FIG.
The noise component included in LL is removed, and the focus signal x
When f is within the focus pull-in range, and the total PD received light amount ALL 'that has passed through the low-pass filter 58 is larger than the predetermined PD total received light amount threshold level, the mode switching switch 22 is set to B. By switching to shift to the focus pull-in operation mode by the focus signal xf, correct focus pull-in can be performed while suppressing malfunction due to noise components included in the PD total received light amount ALL. Further, by changing the cutoff frequency of the low pass filter 58, it is possible to adjust the signal characteristic required for the pull-in.
【0160】本発明の第十四の実施の形態を図31に基
づいて説明する。本実施の形態では、フォーカス引込み
動作モードの実行中にフォーカス信号xfの変化を常時
監視し(出力変化監視手段)、このフォーカス信号xf
の変化に伴なう傾き方向の検出を判定材料としてフォー
カス引込み動作を行わせるようにしたものである。A fourteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, changes in the focus signal xf are constantly monitored (output change monitoring means) during execution of the focus pull-in operation mode, and the focus signal xf is monitored.
The focus pull-in operation is performed by using the detection of the tilt direction associated with the change of as the determination material.
【0161】まず、前述した実施の形態に準じて、フォ
ーカス引込み開始位置まで速度制御モードによって移動
ステージ9が移動される。次に、モード切換え用のスイ
ッチ22をAに、スイッチ23をBに切換えて、リニア
エンコーダ13による位置制御モードを実行させる。こ
の位置制御モードにおいて目標位置を負方向へ変化させ
て移動ステージ9を被検物10に近づく方向に移動させ
ていく。リニアエンコーダ13による位置制御モードの
実行と並行して図31に示すようなフォーカス信号xf
を常時監視し、図31中に示されるフォーカス引込み可
能範囲に入り、かつ、フォーカス信号xfの傾きが所定
の傾き(ここでは、負の傾き)になっていた場合に、モ
ード切換え用のスイッチ22をBに切換えて、フォーカ
ス信号xfによるフォーカス引込み動作モードへ移行さ
せる。First, according to the above-described embodiment, the moving stage 9 is moved to the focus pull-in start position in the speed control mode. Next, the switch 22 for mode switching is switched to A and the switch 23 is switched to B, and the position control mode by the linear encoder 13 is executed. In this position control mode, the target position is changed in the negative direction and the moving stage 9 is moved in the direction approaching the object 10. In parallel with the execution of the position control mode by the linear encoder 13, the focus signal xf as shown in FIG.
Is constantly monitored, and when the focus retractable range shown in FIG. 31 is entered and the inclination of the focus signal xf is a predetermined inclination (negative inclination in this case), the mode switching switch 22 Is switched to B to shift to the focus pull-in operation mode by the focus signal xf.
【0162】光学式変位計51を用いる場合、フォーカ
ス引込みを行ったゼロクロス点のフォーカスの傾き(距
離に対するフォーカス信号の変化)が逆の傾斜であった
場合、制御系が発振してしまう可能性があるが、本実施
の形態のようにフォーカス信号xfの傾きを判定に加え
ることによって確実なフォーカス引込み動作が可能とな
る自動焦点制御装置を提供することができる。When the optical displacement meter 51 is used, if the focus inclination (change in focus signal with respect to the distance) at the zero-cross point where the focus pull-in is performed is the opposite inclination, the control system may oscillate. However, it is possible to provide an automatic focus control device that enables a reliable focus pull-in operation by adding the inclination of the focus signal xf to the determination as in the present embodiment.
【0163】ところで、本実施の形態の場合、リニアエ
ンコーダ13による位置制御モードの実行と並行して図
31に示すようなフォーカス信号xfを常時監視し、図
31中に示すフォーカス引込み可能範囲に入り、かつ、
フォーカス信号xfの傾きが所定方向の傾き(ここで
は、負の傾き)であって、その傾き状態が所定時間以上
にわたって継続された場合に、モード切換え用のスイッ
チ22をBに切換えて、フォーカス信号xfによるフォ
ーカス引込み動作モードへ移行させるようにすれば、フ
ォーカス信号xfに含まれるノイズ成分による誤動作を
抑えて、安定したフォーカス引込みが可能となる。By the way, in the case of the present embodiment, the focus signal xf as shown in FIG. 31 is constantly monitored in parallel with the execution of the position control mode by the linear encoder 13, and the focus pull-in range shown in FIG. 31 is entered. ,And,
When the tilt of the focus signal xf is a tilt in a predetermined direction (here, a negative tilt) and the tilt state continues for a predetermined time or more, the mode switching switch 22 is switched to B, and the focus signal xf By shifting to the focus pull-in operation mode based on xf, it is possible to suppress malfunction due to noise components included in the focus signal xf, and to perform stable focus pull-in.
【0164】このように所定方向の傾きが所定時間継続
したことを判定条件とする場合において、フォーカス引
込み動作の速度が速いケースで、所定時間の間フォーカ
スの傾きを監視して引込み可能状態を検出すると、既に
最適なフォーカス引込み点を通過してしまっている場合
がある。その場合、目標位置を正方向に変化させていく
ことにより図32に示すように移動ステージ9を逆方向
に駆動させて最適なフォーカス引込み点まで移動させ、
モード切換え用のスイッチ22をBに切換えて、フォー
カス信号xfによるフォーカス引込み動作モードへ移行
させるようにすればよい。When the determination condition is that the inclination in the predetermined direction continues for a predetermined time, the focus inclination is monitored for a predetermined time to detect the retractable state in the case where the speed of the focus retraction operation is fast. Then, the optimal focus pull-in point may have already been passed. In that case, by moving the target position in the positive direction, the moving stage 9 is driven in the reverse direction to move to the optimum focus pull-in point, as shown in FIG.
The switch 22 for mode switching may be switched to B to shift to the focus pull-in operation mode by the focus signal xf.
【0165】また、反対に、フォーカス引込み動作の速
度が遅い場合、所定時間の間フォーカスの傾きを監視し
て引込み可能状態を検出しても、最適なフォーカス引込
み点に到達していない場合がある。その場合、目標位置
を続けて負方向に変化させて最適なフォーカス引込み点
まで移動し、モード切換え用のスイッチ22をBに切換
えて、フォーカス信号xfによるフォーカス引込み動作
モードへ移行させるようにすればよい。On the contrary, when the speed of the focus pull-in operation is slow, the optimum focus pull-in point may not be reached even if the tiltable state is detected by monitoring the tilt of the focus for a predetermined time. . In that case, if the target position is continuously changed in the negative direction to move to the optimum focus pull-in point, the mode switching switch 22 is switched to B, and the focus pull-in operation mode is switched by the focus signal xf. Good.
【0166】即ち、フォーカス引込み点(この場合、ゼ
ロクロス点と考える)まで到達していない場合や時間的
な判定を加えることによって最適なフォーカス引込み点
を通過してしまっている場合があり、この場合、フォー
カス引込み範囲に入っているのでフォーカスを引込むこ
とは可能であるが、フォーカスを引込むと位置制御系に
よって瞬時にゼロクロス点まで移動することになり、ゲ
インが高い場合オーバシュートが大きく発生し減衰する
までに時間がかかる可能性があるが、フォーカス引込み
動作時、フォーカス信号が引込み可能の値であり、か
つ、フォーカス信号xfの傾きが所定の傾きである状態
が所定の時間以上続いたことを確認し、その時点におけ
る現在位置がフォーカス引込み点に達していない場合に
はフォーカス引込み点を探し続け、フォーカス引込み点
を既に通過してしまっている場合には、移動ステージ9
を逆方向に駆動させフォーカス引込み点まで移動した
後、フォーカス引込みを行わせることで解決できる。That is, there are cases where the focus pull-in point (in this case, it is considered as a zero cross point) has not been reached or when the optimum focus pull-in point has been passed by adding a temporal judgment. , It is possible to pull in the focus because it is within the focus pull-in range, but when the focus is pulled in, the position control system instantaneously moves to the zero cross point, and when the gain is high, overshoot occurs greatly and attenuates. It may take some time, but during the focus pull-in operation, make sure that the focus signal has a pull-in value and the focus signal xf has a predetermined tilt for a predetermined time or longer. If the current position at that time has not reached the focus pull-in point, focus pull-in is performed. Continue to look for, in the case where the focus pull-in point they've already passed, the moving stage 9
The problem can be solved by driving the lens in the opposite direction to move to the focus pull-in point, and then performing the focus pull-in.
【0167】また、本実施の形態の場合、リニアエンコ
ーダ13による位置制御モードの実行と並行して、図3
3に示すようにローパスフィルタ59を通過させたフォ
ーカス信号xf′を常時監視し、図31中に示されるフ
ォーカス引込み可能範囲に入り、かつ、フォーカス信号
xf′の傾きが所定の傾き(ここでは、負の傾き)にな
っていた場合に、モード切換え用のスイッチ22をBに
切換えて、フォーカス信号xfによるフォーカス引込み
動作モードへ移行させるようにすれば、フォーカス信号
xfに含まれるノイズ成分による誤動作を抑えて、安定
したフォーカス引込みが可能となる。また、ローパスフ
ィルタ59のカットオフ周波数を変更することによって
引込みに要求される信号特性を調整することもできる。Further, in the case of the present embodiment, in parallel with the execution of the position control mode by the linear encoder 13, FIG.
As shown in FIG. 3, the focus signal xf ′ that has passed through the low-pass filter 59 is constantly monitored to enter the focus retractable range shown in FIG. 31, and the focus signal xf ′ has a predetermined slope (here, If the inclination is negative, the mode switching switch 22 is switched to B so as to shift to the focus pull-in operation mode by the focus signal xf, so that a malfunction due to a noise component included in the focus signal xf may occur. Stable focus pull-in is possible by suppressing. Further, by changing the cutoff frequency of the low-pass filter 59, it is possible to adjust the signal characteristic required for the pull-in.
【0168】本発明の第十五の実施の形態を図34に基
づいて説明する。本実施の形態は、第四の実施の形態に
準じて送り速度変更手段を備え、フォーカス引込み動作
時、移動ステージ9のリニアエンコーダ13による位置
検出信号によりフォーカス引込みが可能な位置に移動さ
せる位置制御動作において、フォーカス引込み可能範囲
を検出するまでのアクチュエータの送り速度Vp1と、
フォーカス引込み点を検出するまでの移動ステージ9の
送り速度Vp2とを変化させ、|Vp1|>|Vp2|
となるようにしたものである。送り速度変更手段の機能
はモード切換えコントローラ24により実行される。The fifteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is provided with a feed speed changing means according to the fourth embodiment, and during focus pull-in operation, position control for moving to a position where focus pull-in is possible by a position detection signal from the linear encoder 13 of the moving stage 9. In the operation, the feed speed Vp1 of the actuator until the focus retractable range is detected,
By changing the feed speed Vp2 of the moving stage 9 until the focus pull-in point is detected, | Vp1 |> | Vp2 |
It is designed to be The function of the feed rate changing means is executed by the mode switching controller 24.
【0169】前述したように、フォーカス引込み開始位
置まで速度制御モードによって移動ステージ9を移動さ
せる。次に、モード切換え用のスイッチ22をAに、ス
イッチ23をBに切換えて、リニアエンコーダ13によ
る位置制御モードを実行させる。この位置制御モードに
おいて、目標位置を|Vp1|なる送り速度で負方向へ
変化させて移動ステージ9を被検物10に近づく方向に
移動させていく。リニアエンコーダ13による位置制御
モードの実行と並行して図34に示すフォーカス信号x
fを常時監視し、図34中に示されるフォーカス引込み
可能範囲を探索する。フォーカス引込み可能範囲に入っ
たところで、送り速度変更手段により目標位置の変化速
度を|Vp1|>|Vp2|なる関係の|Vp2|に変
更して移動ステージ9の送り速度を減速し、続けてフォ
ーカス引込み点を探索する。フォーカス引込み点に達し
たところで(ここでは、ゼロクロス点とする)、モード
切換え用のスイッチ22をBに切換えて、フォーカス信
号xfによるフォーカス引込み動作モードへ移行させ
る。As described above, the moving stage 9 is moved to the focus pull-in start position in the speed control mode. Next, the switch 22 for mode switching is switched to A and the switch 23 is switched to B, and the position control mode by the linear encoder 13 is executed. In this position control mode, the target position is changed in the negative direction at a feed speed of | Vp1 |, and the moving stage 9 is moved in a direction approaching the object 10. In parallel with the execution of the position control mode by the linear encoder 13, the focus signal x shown in FIG.
f is constantly monitored, and the focus pullable range shown in FIG. 34 is searched. When the focus pull-in range is entered, the feed speed changing means changes the change speed of the target position to | Vp2 | in the relationship of | Vp1 |> | Vp2 | to reduce the feed speed of the moving stage 9, and then to focus. Search for the point of attraction. When the focus pull-in point is reached (here, at the zero-cross point), the mode switching switch 22 is switched to B to shift to the focus pull-in operation mode by the focus signal xf.
【0170】このように、本実施の形態によれば、フォ
ーカス引込みが有効な範囲であるフォーカス引込み範囲
を探索する送り速度Vp1と、ゼロクロス点であるフォ
ーカス引込み点を探索する送り速度Vp2とを変化させ
ることにより、移動時に発生する目標位置と実際の位置
との偏差を変化させることが可能である。そして、フォ
ーカス引込み範囲を探索するときはVp1の速度大とし
て位置偏差は大きくても探索時間の短縮を図り、フォー
カス引込み点を探索するときはVp2の速度小として位
置偏差を小さくしフォーカス引込み探索精度及び停止精
度を向上させる。これによって、フォーカス引込み時間
の短縮と安定したフォーカス引込み動作とが可能とな
る。As described above, according to the present embodiment, the feed speed Vp1 for searching the focus pull-in range where the focus pull-in is effective and the feed speed Vp2 for searching the focus pull-in point as the zero cross point are changed. By doing so, it is possible to change the deviation between the target position and the actual position that occur during movement. When the focus pull-in range is searched, the speed of Vp1 is set large and the position deviation is large to shorten the search time. When searching the focus pull-in point, the speed of Vp2 is set small and the position deviation is set small to reduce the focus pull-in search accuracy. And improve stopping accuracy. This makes it possible to shorten the focus pull-in time and perform a stable focus pull-in operation.
【0171】本発明の第十六の実施の形態を図35を参
照して説明する。本実施の形態は、光学式変位計51を
用いてフォーカス引込み動作を行わせる上で、フォーカ
ス信号xfが引込み可能な位置に達したとき、フォーカ
ス信号xfによる位置制御の目標値(フォーカス目標
値)をその時点のフォーカス信号の値に変更してフォー
カス信号による位置制御に切換え(フォーカスを引込
み)、その後、フォーカス信号xfによる位置制御の本
来あるべき目標値に、フォーカス目標値を変化させる目
標値変更手段を備えたものである。この目標値変更手段
の機能はモード切換えコントローラ24により実行され
る。The sixteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, when the focus pull-in operation is performed using the optical displacement meter 51, when the focus signal xf reaches the pull-in position, the target value of the position control by the focus signal xf (focus target value). To the value of the focus signal at that time and switch to position control by the focus signal (focus is pulled in), and then change the target value to change the focus target value to the original target value of the position control by the focus signal xf. It is equipped with means. The function of the target value changing means is executed by the mode switching controller 24.
【0172】光学式変位計51を用いた前述の各実施の
形態のように、まず、フォーカス引込み開始位置まで速
度制御モードによって移動ステージ9を移動させる。次
に、モード切換え用のスイッチ22をAに、スイッチ2
3をBに切換えて、リニアエンコーダ13による位置制
御モードを実行させる。この位置制御モードにおいて目
標位置を負方向へ変化させて移動ステージ9を被検物1
0に近づく方向に移動させていく。リニアエンコーダ1
3による位置制御モードの実行と並行して図35に示す
フォーカス信号xfを常時監視し、図35中に示される
フォーカス引込み可能範囲に入った場合、フォーカス目
標位置を現在のフォーカス信号の値に変更し、モード切
換え用のスイッチ22Bに切換えて、フォーカス信号x
fによる位置制御を行わせる。その後、フォーカス目標
位置を本来のフォーカス目標位置(ここでは、ゼロクロ
ス点)まで変化させてフォーカス引込み動作を完了させ
る。As in each of the above-described embodiments using the optical displacement meter 51, first, the moving stage 9 is moved to the focus pull-in start position in the speed control mode. Next, the switch 22 for mode switching is set to A, and the switch 2
3 is switched to B, and the position control mode by the linear encoder 13 is executed. In this position control mode, the target position is changed in the negative direction to move the moving stage 9 to the object 1
Move it toward 0. Linear encoder 1
35, the focus signal xf shown in FIG. 35 is constantly monitored in parallel with the execution of the position control mode, and when the focus retractable range shown in FIG. 35 is entered, the focus target position is changed to the current focus signal value. Switch to the mode switching switch 22B, and the focus signal x
The position is controlled by f. After that, the focus target position is changed to the original focus target position (here, the zero cross point) to complete the focus pull-in operation.
【0173】このように、本実施の形態によれば、フォ
ーカス目標位置を変更することによってフォーカス引込
みの瞬間の位置偏差を最小のものとし、安定的にフォー
カスを安定的に引込むことができる。As described above, according to the present embodiment, by changing the focus target position, the positional deviation at the moment of pulling in the focus can be minimized, and the focus can be stably pulled in stably.
【0174】なお、特に図示しないが、光学式変位計5
1を用いた各実施の形態の自動焦点制御装置に関して
も、図17に示した場合と同様に形状測定装置に利用す
ることができる。Although not particularly shown, the optical displacement gauge 5
The automatic focus control device according to each of the embodiments using No. 1 can also be used for the shape measuring device as in the case shown in FIG.
【0175】[0175]
【発明の効果】請求項1記載の発明の制御装置によれ
ば、位置制御補償器による位置制御系だけでなく速度制
御補償器による速度制御系を搭載しているので、プロー
ブを搭載したアクチュエータの高速移動が可能となり、
動作範囲が広くても短時間で所定の位置に位置決めさせ
ることができる。According to the control device of the present invention, not only the position control system by the position control compensator but also the speed control system by the speed control compensator is mounted. High-speed movement is possible,
Even if the operating range is wide, it can be positioned at a predetermined position in a short time.
【0176】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の制御装置において、速度制御モード、位置制御モー
ド、追従制御モードを所定の順序で切換えるようにした
ので、プローブを搭載したアクチュエータの高速移動が
可能となり、動作範囲が広くても短時間で所定の位置に
位置決めを行える上に、被検物表面に衝突してプローブ
や被検物を破壊することなく、所定荷重の接触状態にす
ることができる。According to the invention described in claim 2, in the control device according to claim 1, the speed control mode, the position control mode and the follow-up control mode are switched in a predetermined order. High-speed movement is possible, and even if the operating range is wide, it can be positioned at a predetermined position in a short time, and it can be brought into contact with a predetermined load without colliding with the surface of the test object and destroying the probe or the test object. can do.
【0177】請求項3記載の発明によれば、請求項2記
載の制御装置において、プローブ出力を使用した追従制
御モードへ切換え可能な位置を探す際にアクチュエータ
の送り速度を変化させることによって、プローブの状態
判定の高速化と所定切換え位置検出の高精度化とを両立
させ、プローブ出力による追従制御モードへの切換えを
高速高精度化できる。According to the third aspect of the present invention, in the control device according to the second aspect, the probe feed speed is changed by changing the feed speed of the actuator when searching for a position at which the probe output can be switched to the follow-up control mode. It is possible to achieve both high-speed state determination and high-precision predetermined switching position detection, and high-speed and high-precision switching to the tracking control mode by the probe output.
【0178】請求項4記載の発明によれば、請求項2又
は3記載の制御装置において、プローブの出力が所定範
囲を超えた場合、プローブ出力に基づいた追従制御モー
ドから、位置検出部の位置信号に基づいた位置制御モー
ドに切換えることによって、プローブや被検物を破壊し
てしまうことや、プローブの制御が不安定になることを
防止できる。According to the invention described in claim 4, in the control device according to claim 2 or 3, when the output of the probe exceeds a predetermined range, the position of the position detector is changed from the tracking control mode based on the probe output. By switching to the position control mode based on the signal, it is possible to prevent the probe and the object to be inspected from being destroyed and the control of the probe from becoming unstable.
【0179】請求項5記載の発明によれば、請求項4記
載の制御装置において、位置検出部の信号に基づいた位
置制御モードに切換えるための、所定範囲を、装置の動
作条件に応じて可変設定することにより、装置の動作条
件に応じた安全な動作を確保することができる。According to the fifth aspect of the invention, in the control device of the fourth aspect, the predetermined range for switching to the position control mode based on the signal of the position detection section is variable according to the operating conditions of the device. By setting, it is possible to ensure safe operation according to the operating conditions of the device.
【0180】請求項6記載の発明によれば、請求項1記
載の制御装置において、制御モードを速度制御モード、
位置制御モード、追従制御モードなる所定の順序で切換
えるようにしたので、接触式プローブを搭載したアクチ
ュエータの高速移動が可能となり、動作範囲が広くても
短時間で所定の位置に位置決めを行い、被検面に衝突し
て接触式プローブや被検物を破壊することなく、所定荷
重の接触状態にすることができる。According to the invention described in claim 6, in the control device according to claim 1, the control mode is the speed control mode,
Since the position control mode and the follow-up control mode are switched in a predetermined order, it is possible to move the actuator equipped with the contact type probe at high speed, and perform positioning to a predetermined position in a short time even if the operating range is wide, The contact state with a predetermined load can be achieved without colliding with the inspection surface and destroying the contact-type probe or the test object.
【0181】請求項7記載の発明によれば、請求項6記
載の制御装置において、接触式プローブ出力の傾きを検
出することによって、被検面に接触したことを判定する
ようにしたので、安定して所定荷重の接触状態にするこ
とができる。According to the invention described in claim 7, in the control device according to claim 6, it is determined that the contact with the surface to be inspected is made by detecting the inclination of the output of the contact type probe. The contact state with a predetermined load can be achieved.
【0182】請求項8記載の発明によれば、請求項1記
載の制御装置において、制御モードとして速度制御モー
ドと位置制御モードと追従制御モードとの順序で順次切
換えることによって、光学式変位計を搭載したアクチュ
エータの動作範囲が広い場合においても、フォーカス引
込み動作時間を短縮させることができる。According to the eighth aspect of the present invention, in the control device according to the first aspect, the optical displacement meter is changed by sequentially switching the speed control mode, the position control mode and the follow-up control mode as control modes. Even when the operating range of the mounted actuator is wide, the focus pull-in operation time can be shortened.
【0183】請求項9記載の発明によれば、請求項8記
載の発明と同様な効果が得られるが、特に、フォーカス
引込み動作の方向を被検物から遠ざかる方向とすること
によって、フォーカス引込みを短時間で可能にし、被検
面に衝突して光学式変位計や被検物又は光学式変位計を
応用したプローブを破壊してしまうことを防止できる。According to the invention of claim 9, the same effect as that of the invention of claim 8 can be obtained, but in particular, by setting the direction of the focus retraction operation away from the object to be inspected, the focus retraction is performed. It is possible in a short time, and it is possible to prevent the optical displacement meter or the object to be inspected or the probe to which the optical displacement meter is applied from being collided with the surface to be inspected.
【0184】請求項10記載の発明によれば、請求項8
又は9記載の制御装置において、フォーカス引込み動作
時のアクチュエータの送り距離(フォーカス探索距離)
を所定距離に限定することによって、被検物への衝突を
防ぐことができ、加えてフォーカス引込み不可能である
ことを早期に検出することが可能で安全性を高めること
もできる。According to the invention of claim 10, claim 8 is provided.
Alternatively, in the control device according to the ninth aspect, a feed distance (focus search distance) of the actuator during focus pull-in operation
By limiting the distance to a predetermined distance, it is possible to prevent a collision with the object to be inspected, and it is possible to detect that the focus cannot be retracted at an early stage, and it is possible to enhance safety.
【0185】請求項11記載の発明によれば、請求項
8,9又は10記載の制御装置において、光学式変位計
の方式や構成の違い、受光素子出力からのフォーカス信
号の算出方法の違いなどによってフォーカス信号にゼロ
クロス点が何点か生ずることがあり、フォーカス引込み
動作の際、間違ったゼロクロス点にフォーカスを引込む
可能性があるが、受光素子の全受光量をフォーカス引込
み判定に加えることによって、安定的にフォーカス引込
み動作を行える。According to the eleventh aspect of the invention, in the control device of the eighth, ninth or tenth aspect, there is a difference in the method or configuration of the optical displacement gauge, a difference in the method of calculating the focus signal from the light receiving element output, etc. There may be some zero cross points in the focus signal due to the focus signal, and it is possible to pull the focus to the wrong zero cross point during the focus pull-in operation.However, by adding the total amount of light received by the light receiving element to the focus pull-in determination, The focus pull-in operation can be performed stably.
【0186】請求項12記載の発明によれば、請求項
8,9,10又は11記載の制御装置において、フォー
カス引込みを行ったゼロクロス点のフォーカスの傾き
(距離に対するフォーカス信号の変化)が逆の傾斜であ
った場合、制御系が発振してしまう可能性があるが、フ
ォーカス信号の傾きの方向を判定に加えることによって
確実にフォーカス引込み動作を行わせることができる。According to the twelfth aspect of the invention, in the control device according to the eighth, ninth, tenth or eleventh aspect, the focus inclination (change of the focus signal with respect to the distance) at the zero-cross point where the focus pull-in is performed is opposite. If it is tilted, the control system may oscillate, but by adding the tilt direction of the focus signal to the determination, the focus pull-in operation can be reliably performed.
【0187】請求項13記載の発明によれば、請求項1
2記載の制御装置において、時間的な判定を加えること
により時系列でフォーカス信号の傾きを観測できるた
め、フォーカス信号に含まれるノイズ成分による誤動作
を抑えることができる。According to the invention of claim 13, claim 1
In the control device according to the second aspect, since the inclination of the focus signal can be observed in time series by adding a temporal determination, it is possible to suppress malfunction due to a noise component included in the focus signal.
【0188】請求項14記載の発明によれば、請求項
8,9,10,11,12又は13記載の制御装置にお
いて、フォーカス目標位置を変更することによってフォ
ーカス引込みの瞬間の位置偏差を最小のものとし、安定
的にフォーカスを引込ませることができる。According to the fourteenth aspect of the present invention, in the control device of the eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth or thirteenth aspect, the focus deviation is minimized by changing the focus target position. As a result, it is possible to stably pull in the focus.
【0189】請求項15記載の発明の制御方法によれ
ば、速度制御モード、位置制御モード、追従制御モード
を所定の順序で切換えるようにしたので、プローブを搭
載したアクチュエータの高速移動が可能となり、動作範
囲が広くても短時間で所定の位置に位置決めを行える上
に、被検物表面に衝突してプローブや被検物を破壊する
ことなく、所定荷重の接触状態にすることができる。According to the control method of the invention as set forth in claim 15, since the speed control mode, the position control mode, and the follow-up control mode are switched in a predetermined order, the actuator equipped with the probe can be moved at high speed. Even if the operating range is wide, positioning can be performed at a predetermined position in a short time, and the probe and the test object can be brought into contact with each other with a predetermined load without colliding with the surface of the test object and destroying the probe and the test object.
【0190】請求項16記載の発明の制御方法によれ
ば、制御モードを速度制御モード、位置制御モード、追
従制御モードなる所定の順序で切換えるようにしたの
で、接触式プローブを搭載したアクチュエータの高速移
動が可能となり、動作範囲が広くても短時間で所定の位
置に位置決めを行い、被検面に衝突して接触式プローブ
や被検物を破壊することなく、所定荷重の接触状態にす
ることができる。According to the sixteenth aspect of the control method of the present invention, the control modes are switched in a predetermined order of the speed control mode, the position control mode, and the follow-up control mode. It is possible to move and position it at a predetermined position in a short time even if the operating range is wide, and it is in a contact state with a predetermined load without colliding with the surface to be inspected and destroying the contact probe or the object to be inspected You can
【0191】請求項17記載の発明の制御方法によれ
ば、制御モードとして速度制御モードと位置制御モード
と追従制御モードとの順序で順次切換えることによっ
て、光学式変位計を搭載したアクチュエータの動作範囲
が広い場合においても、フォーカス引込み動作時間を短
縮させることができる。According to the control method of the seventeenth aspect of the present invention, the operating range of the actuator equipped with the optical displacement gauge is controlled by sequentially switching the control mode in the order of the speed control mode, the position control mode and the follow-up control mode. Even in a wide range, the focus pull-in operation time can be shortened.
【0192】請求項18記載の発明の制御方法によれ
ば、請求項17記載の発明と同様な効果が得られるが、
特に、フォーカス引込み動作の方向を被検物から遠ざか
る方向とすることによって、フォーカス引込みを短時間
で可能にし、被検面に衝突して光学式変位計や被検物又
は光学式変位計を応用したプローブを破壊してしまうこ
とを防止できる。According to the control method of the invention described in claim 18, the same effect as that of the invention described in claim 17 can be obtained.
In particular, by making the direction of focus retraction operation away from the object to be inspected, focus retraction can be performed in a short time, and an optical displacement meter or object or optical displacement meter is applied by colliding with the surface to be inspected. It is possible to prevent the destroyed probe from being destroyed.
【0193】請求項19記載の発明の形状測定装置によ
れば、請求項1ないし14の何れか一記載の制御装置を
形状測定装置に搭載することによって、ダイナミックレ
ンジが広く、低荷重下で高精度な形状を測定できる形状
測定装置を提供することができる。According to the shape measuring apparatus of the nineteenth aspect of the present invention, by mounting the control apparatus according to any one of the first to fourteenth aspects on the shape measuring apparatus, a wide dynamic range and a high load under a low load can be obtained. A shape measuring device capable of measuring an accurate shape can be provided.
【0194】請求項20記載の発明のロボットによれ
ば、請求項1ないし8の何れか一記載の制御装置をロボ
ットに搭載することによって、ダイナミックレンジが広
く、被検面に対して傷つけることのない低荷重下の所定
荷重でコンプライアンス制御を行わせることができる。According to the robot of the invention described in claim 20, by mounting the control device according to any one of claims 1 to 8 on the robot, the dynamic range is wide and damage to the surface to be inspected can be prevented. Compliance control can be performed with a predetermined load under a low load.
【図1】本発明の第一の実施の形態を示す触針式プロー
ブの断面構造図である。FIG. 1 is a cross-sectional structure diagram of a stylus probe showing a first embodiment of the present invention.
【図2】制御系を主体に示すブロック構成図である。FIG. 2 is a block configuration diagram mainly showing a control system.
【図3】触針式プローブの接触動作を示す模式図であ
る。FIG. 3 is a schematic diagram showing a contact operation of a stylus probe.
【図4】その動作制御例を示す概略フローチャートであ
る。FIG. 4 is a schematic flowchart showing an example of operation control.
【図5】本発明の第二の実施の形態を示すプローブ出力
の特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram of a probe output showing a second embodiment of the present invention.
【図6】その動作制御例を示す概略フローチャートであ
る。FIG. 6 is a schematic flowchart showing an example of the operation control.
【図7】本発明の第三の実施の形態を示すプローブ出力
の特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram of a probe output showing a third embodiment of the present invention.
【図8】その動作制御例を示す概略フローチャートであ
る。FIG. 8 is a schematic flowchart showing an example of operation control.
【図9】変形例を示すプローブ出力の特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram of a probe output showing a modified example.
【図10】本発明の第四の実施の形態を示すプローブ出
力の特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram of a probe output showing a fourth embodiment of the present invention.
【図11】その動作制御例を示す概略フローチャートで
ある。FIG. 11 is a schematic flowchart showing an example of operation control.
【図12】本発明の第五の実施の形態を示すプローブ出
力の特性図である。FIG. 12 is a probe output characteristic diagram showing the fifth embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第六の実施の形態を示すプローブ出
力の特性図である。FIG. 13 is a characteristic diagram of a probe output showing a sixth embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第七の実施の形態を示すプローブ出
力の特性図である。FIG. 14 is a characteristic diagram of a probe output showing a seventh embodiment of the present invention.
【図15】その動作制御例を示す概略フローチャートで
ある。FIG. 15 is a schematic flowchart showing an example of operation control.
【図16】動作モードの適用対象例を示す概略正面図で
ある。FIG. 16 is a schematic front view showing an application target example of an operation mode.
【図17】本発明の第八の実施の形態の形状測定装置を
示す概略構成図である。FIG. 17 is a schematic configuration diagram showing a shape measuring device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図18】本発明の第九の実施の形態のロボットを示す
概略構成図である。FIG. 18 is a schematic configuration diagram showing a robot according to a ninth embodiment of the present invention.
【図19】本発明の第十の実施の形態の自動焦点制御装
置の制御系を主体に示すブロック構成図である。FIG. 19 is a block configuration diagram mainly showing a control system of an automatic focus control device according to a tenth embodiment of the present invention.
【図20】光学式変位計を示す原理的構成図である。FIG. 20 is a principle configurational diagram showing an optical displacement meter.
【図21】フォーカスエラー信号の検出原理を示す原理
的構成図である。FIG. 21 is a principle configuration diagram showing a detection principle of a focus error signal.
【図22】フォーカスエラー信号を示す特性図である。FIG. 22 is a characteristic diagram showing a focus error signal.
【図23】光学式変位計のフォーカス引込み動作を示す
模式図である。FIG. 23 is a schematic diagram showing a focus pull-in operation of the optical displacement meter.
【図24】フォーカス引込み動作に伴なうフォーカス信
号の変化の様子を示す特性図である。FIG. 24 is a characteristic diagram showing how the focus signal changes with the focus pull-in operation.
【図25】その動作制御例を示す概略フローチャートで
ある。FIG. 25 is a schematic flowchart showing an example of operation control.
【図26】本発明の第十一の実施の形態の光学式変位計
のフォーカス引込み動作を示す模式図である。FIG. 26 is a schematic diagram showing a focus pull-in operation of the optical displacement meter of the eleventh embodiment of the present invention.
【図27】フォーカス引込み動作に伴なうフォーカス信
号の変化の様子を示す特性図である。FIG. 27 is a characteristic diagram showing how the focus signal changes with the focus pull-in operation.
【図28】本発明の第十二の実施の形態の光学式変位計
のフォーカス引込み動作を示す模式図である。FIG. 28 is a schematic diagram showing a focus pull-in operation of the optical displacement meter of the twelfth embodiment of the present invention.
【図29】本発明の第十三の実施の形態のフォーカス信
号と全受光量との関係を示す特性図である。FIG. 29 is a characteristic diagram showing the relationship between the focus signal and the total amount of received light according to the thirteenth embodiment of the present invention.
【図30】その変形例を示す波形処理の説明図である。FIG. 30 is an explanatory diagram of waveform processing showing a modification thereof.
【図31】本発明の第十四の実施の形態のフォーカス信
号を示す特性図である。FIG. 31 is a characteristic diagram showing a focus signal according to a fourteenth embodiment of the present invention.
【図32】その変形例の光学式変位計のフォーカス引込
み動作を示す模式図である。FIG. 32 is a schematic diagram showing a focus pull-in operation of the optical displacement meter of the modified example.
【図33】その変形例を示す波形処理の説明図である。FIG. 33 is an explanatory diagram of waveform processing showing a modification thereof.
【図34】本発明の第十五の実施の形態の光学式変位計
のフォーカス引込み動作を示す模式図である。FIG. 34 is a schematic diagram showing a focus pull-in operation of the optical displacement meter of the fifteenth embodiment of the present invention.
【図35】本発明の第十六の実施の形態の光学式変位計
のフォーカス引込み動作を示す模式図である。FIG. 35 is a schematic view showing the focus pull-in operation of the optical displacement meter of the sixteenth embodiment of the invention.
1 触針式プローブ、プローブ 7 ばね 9 アクチュエータ 10 被検物 13 位置検出部 14 駆動回路 18 速度制御補償器 20 位置制御補償器 51 光学式変位計 52 プローブ 57 受光素子 1 Stylus probe, probe 7 spring 9 Actuator 10 object 13 Position detector 14 Drive circuit 18 Speed control compensator 20 Position control compensator 51 Optical displacement meter 52 probe 57 Light receiving element
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【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成13年11月28日(2001.11.
28)[Submission date] November 28, 2001 (2001.11.
28)
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項17[Name of item to be corrected] Claim 17
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0048[Correction target item name] 0048
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0048】請求項17記載の発明の制御方法は、光学
式変位計を内蔵し、プローブ出力として前記光学式変位
計の受光素子の出力に基づきフォーカス信号を出力し被
検面に対向する非接触式プローブを搭載したアクチュエ
ータと、このアクチュエータの変位を検出し位置信号を
発生する位置検出部と、前記プローブの出力又は前記位
置信号に基づいて位置制御を行う位置制御補償器と、前
記位置信号から算出した速度信号に基づいて速度制御を
行う速度制御補償器と、前記位置制御補償器又は前記速
度制御補償器からの操作量に基づいて前記アクチュエー
タを駆動する駆動回路とを用い、前記速度制御補償器を
用いた速度制御により初期位置からフォーカス引込み位
置よりも前記被検面から離れた近傍の所定位置まで前記
アクチュエータを駆動させる速度制御モード実行ステッ
プと、前記接触式プローブが前記所定位置まで近づいた
時点でモードを切換えて、前記位置検出部による前記位
置信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位置制御に
より前記被検面に近づく方向に前記アクチュエータを駆
動させ探索動作を行う位置制御モード実行ステップと、
前記アクチュエータがフォーカス引込み可能な位置に達
した時点でモードを切換えて、前記光学式変位計による
フォーカス信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位
置制御により前記フォーカス信号が所定値となるように
前記アクチュエータを駆動させてフォーカス引込み動作
を行わせる追従制御モード実行ステップと、を備える。According to a seventeenth aspect of the present invention, in a control method, an optical displacement gauge is built in, a focus signal is output as a probe output based on an output of a light receiving element of the optical displacement gauge, and a non-contact facing a surface to be inspected. An actuator equipped with a probe, a position detector that detects the displacement of the actuator and generates a position signal, a position control compensator that performs position control based on the output of the probe or the position signal, and from the position signal Using the speed control compensator that performs speed control based on the calculated speed signal, and a drive circuit that drives the actuator based on the operation amount from the position control compensator or the speed control compensator, the speed control compensation the actuator by the speed control using the vessel from an initial position to a predetermined position in the vicinity remote from the test surface than the focus pull position The speed control mode execution step of moving the contact type probe and the mode is switched at the time when the contact type probe approaches the predetermined position, and the target position is controlled by the position control compensator based on the position signal by the position detection unit. A position control mode execution step of driving the actuator in a direction approaching the inspection surface to perform a search operation;
The mode is switched when the actuator reaches a position where focus can be pulled in, and the focus signal is set to a predetermined value by position control using the position control compensator based on the focus signal from the optical displacement meter. a follow-up control mode executing step to perform the focus pull-in operation of the actuator is driven, Ru comprising a.
フロントページの続き Fターム(参考) 2F069 AA06 AA66 GG01 GG02 GG04 HH02 HH09 HH14 LL02 NN26 3C007 KS17 KS36 KW06 LS01 LT07 LV23 5H303 AA10 AA20 BB01 BB03 BB06 BB08 BB11 CC02 CC03 CC04 CC10 DD01 DD22 DD25 EE03 FF04 FF06 FF10 GG11 JJ02 KK01 KK31 KK37 MM05 Continued front page F term (reference) 2F069 AA06 AA66 GG01 GG02 GG04 HH02 HH09 HH14 LL02 NN26 3C007 KS17 KS36 KW06 LS01 LT07 LV23 5H303 AA10 AA20 BB01 BB03 BB06 BB08 BB11 CC02 CC03 CC04 CC10 DD01 DD22 DD25 EE03 FF04 FF06 FF10 GG11 JJ02 KK01 KK31 KK37 MM05
Claims (20)
クチュエータと、 このアクチュエータの変位を検出し位置信号を発生する
位置検出部と、 前記プローブの出力又は前記位置信号に基づいて位置制
御を行う位置制御補償器と、 前記位置信号から算出した速度信号に基づいて速度制御
を行う速度制御補償器と、 前記位置制御補償器又は前記速度制御補償器からの操作
量に基づいて前記アクチュエータを駆動する駆動回路
と、を備える制御装置。1. An actuator equipped with a probe facing a surface to be inspected, a position detector for detecting a displacement of the actuator and generating a position signal, and position control based on the output of the probe or the position signal. A position control compensator, a speed control compensator that performs speed control based on a speed signal calculated from the position signal, and drives the actuator based on the operation amount from the position control compensator or the speed control compensator. A drive device and a control device.
より前記プローブが前記被検面近傍に近づくように前記
アクチュエータを駆動させる速度制御モード実行手段
と、 前記プローブが前記被検面に対して所定位置まで近づい
た時点でモードを切換えて、前記位置検出部による前記
位置信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位置制御
により前記アクチュエータを駆動させる位置制御モード
実行手段と、 前記プローブの出力が所定値近傍になるように前記位置
制御モードで前記アクチュエータを駆動させる探索動作
を行い、前記プローブの出力が所定値近傍に達した時点
でモードを切換えて、前記プローブの出力に基づく前記
位置制御補償器を用いた位置制御により前記プローブの
出力が所定値となるように前記アクチュエータを駆動さ
せる追従制御モード実行手段と、を備える請求項1記載
の制御装置。2. A speed control mode executing means for driving the actuator so that the probe approaches the vicinity of the surface to be inspected by speed control using the speed control compensator, and the probe with respect to the surface to be inspected. The position is switched to a mode when approaching a predetermined position, position control mode executing means for driving the actuator by position control using the position control compensator based on the position signal by the position detector, and the output of the probe is A search operation is performed in which the actuator is driven in the position control mode so as to be in the vicinity of a predetermined value, and the mode is switched when the output of the probe reaches the vicinity of the predetermined value, and the position control compensation based on the output of the probe is performed. The actuator is driven so that the output of the probe becomes a predetermined value by position control using a device. Control apparatus according to claim 1; and a follow-up control mode executing means.
プローブ出力が所定値になる位置を探索する動作におい
て、第1の探索動作と第2の探索動作を備え、第1の探
索動作の前記アクチュエータ送り速度よりも第2の探索
動作の前記アクチュエータ送り速度が遅くなるようにア
クチュエータ送り速度を変化させる送り速度変更手段を
備える請求項2記載の制御装置。3. An operation of searching for a position where the probe output reaches a predetermined value by the position control mode execution means, includes a first searching operation and a second searching operation, and the actuator feed of the first searching operation. The control device according to claim 2, further comprising a feed speed changing unit that changes the actuator feed speed so that the actuator feed speed in the second search operation becomes slower than the speed.
アクチュエータ駆動時に前記プローブの出力が所定範囲
を超えるか否かを判定する判定手段を備え、前記所定範
囲を超えた場合には前記位置制御モード実行手段による
制御に切換えるようにした請求項2又は3記載の制御装
置。4. A determination means for determining whether or not the output of the probe exceeds a predetermined range when the actuator is driven by the follow-up control mode execution means, and executes the position control mode when the output exceeds the predetermined range. The control device according to claim 2 or 3, wherein the control is switched to control by means.
設定される請求項4記載の制御装置。5. The control device according to claim 4, wherein the predetermined range is variably set according to operating conditions.
ローブであり、 前記速度制御補償器を用いた速度制御により前記接触式
プローブが接触する直前の前記被検面近傍位置まで前記
アクチュエータを駆動させる速度制御モード実行手段
と、 前記接触式プローブが前記被検面近傍位置まで近づいた
時点でモードを切換えて、前記位置検出部による前記位
置信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位置制御に
より前記接触式プローブが前記被検面に接触する方向に
前記アクチュエータを駆動させ探索動作を行う位置制御
モード実行手段と、 前記接触式プローブの出力が所定値近傍に達した時点で
モードを切換えて、前記接触式プローブの出力に基づく
前記位置制御補償器を用いた位置制御により前記接触式
プローブの出力が所定値となるように前記アクチュエー
タを駆動させる追従制御モード実行手段と、を備える請
求項1記載の制御装置。6. The contact probe is a spring-supported contact type probe, and the actuator is driven to a position near the surface to be inspected immediately before the contact type probe comes into contact by speed control using the speed control compensator. The speed control mode executing means, the mode is switched at the time when the contact probe approaches the position near the surface to be detected, and the position control is performed by the position control compensator based on the position signal by the position detection unit. Position control mode executing means for driving the actuator in the direction in which the contact type probe contacts the surface to be inspected and performing a search operation, and switching the mode when the output of the contact type probe reaches a predetermined value, Position control using the position control compensator based on the output of the contact probe so that the output of the contact probe becomes a predetermined value. The control device according to claim 1, further comprising a follow-up control mode executing means for driving the actuator.
動作時における前記アクチュエータの駆動時に前記接触
式プローブの出力の変化を監視する出力変化監視手段を
備え、 この出力変化監視手段により前記接触式プローブの出力
の変化が所定方向の傾きとして検出され、前記接触式プ
ローブの出力が所定値近傍に達した時点で前記追従制御
モード実行手段による制御に切換えるようにした請求項
6記載の制御装置。7. An output change monitoring means for monitoring a change in the output of the contact type probe when the actuator is driven during a search operation by the position control mode execution means, the output change monitoring means for changing the output of the contact type probe. 7. The control device according to claim 6, wherein a change in the output is detected as an inclination in a predetermined direction, and when the output of the contact type probe reaches the vicinity of a predetermined value, the control is switched to the control by the follow-up control mode executing means.
プローブ出力として前記光学式変位計の受光素子の出力
に基づきフォーカス信号を出力する非接触式プローブで
あり、 前記速度制御補償器を用いた速度制御により初期位置か
らフォーカス引込み位置よりも前記被検面から離れた近
傍の所定位置まで前記アクチュエータを駆動させる速度
制御モード実行手段と、 前記接触式プローブが前記所定位置まで近づいた時点で
モードを切換えて、前記位置検出部による前記位置信号
に基づく前記位置制御補償器を用いた位置制御により前
記被検面に近づく方向に前記アクチュエータを駆動させ
探索動作を行う位置制御モード実行手段と、 前記アクチュエータがフォーカス引込み可能な位置に達
した時点でモードを切換えて、前記光学式変位計による
フォーカス信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位
置制御により前記フォーカス信号が所定値となるように
前記アクチュエータを駆動させてフォーカス引込み動作
を行わせる追従制御モード実行手段と、を備える請求項
1記載の制御装置。8. The probe has a built-in optical displacement sensor,
A non-contact probe that outputs a focus signal based on the output of the light receiving element of the optical displacement meter as a probe output, and the surface to be inspected from the initial position to the focus pull-in position by speed control using the speed control compensator. Speed control mode executing means for driving the actuator to a predetermined position in the vicinity of the position, and the mode is switched when the contact-type probe approaches the predetermined position, and the position based on the position signal by the position detection unit is detected. Position control mode executing means for driving the actuator in a direction approaching the surface to be inspected by position control using a control compensator and performing a search operation, and switching the mode when the actuator reaches a position where focus can be pulled in. Using the position control compensator based on the focus signal from the optical displacement meter The focus signal is the control device according to claim 1, further comprising a, a follow-up control mode executing means for causing the focus pull-in operation by driving the actuator to a predetermined value by the position control.
プローブ出力として前記光学式変位計の受光素子の出力
に基づきフォーカス信号を出力する非接触式プローブで
あり、 前記速度制御補償器を用いた速度制御により初期位置か
らフォーカス引込み位置よりも前記被検面寄り近傍の所
定位置まで前記アクチュエータを駆動させる速度制御モ
ード実行手段と、 前記接触式プローブが前記所定位置まで近づいた時点で
モードを切換えて、前記位置検出部による前記位置信号
に基づく前記位置制御補償器を用いた位置制御により前
記被検面から遠ざかる方向に前記アクチュエータを駆動
させ探索動作を行う位置制御モード実行手段と、 前記アクチュエータがフォーカス引込み可能な位置に達
した時点でモードを切換えて、前記光学式変位計による
フォーカス信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位
置制御により前記フォーカス信号が所定値となるように
前記アクチュエータを駆動させてフォーカス引込み動作
を行わせる追従制御モード実行手段と、を備える請求項
1記載の制御装置。9. The probe has a built-in optical displacement sensor,
A non-contact probe that outputs a focus signal based on the output of the light receiving element of the optical displacement meter as a probe output, and the surface to be inspected from the initial position to the focus pull-in position by speed control using the speed control compensator. Speed control mode executing means for driving the actuator to a predetermined position near the position, and mode switching when the contact probe approaches the predetermined position, and the position control compensation based on the position signal by the position detection unit. Position control mode executing means for performing a search operation by driving the actuator in a direction away from the surface to be inspected by position control using a device, and switching the mode when the actuator reaches a position where focus can be pulled in, Using the position control compensator based on the focus signal by the optical displacement meter Control device according to claim 1, further comprising a tracking control mode executing means for causing the focus pull-in operation the focus signal by location control by driving the actuator to a predetermined value.
索動作の前記アクチュエータ駆動時にフォーカス引込み
可能な位置に向けた前記アクチュエータの送り距離を所
定距離とする請求項8又は9記載の制御装置。10. The control device according to claim 8, wherein a feed distance of the actuator toward a position in which the focus can be retracted when the actuator is driven in the search operation by the position control mode executing means is a predetermined distance.
出するための分割構造を有する受光素子であり、前記位
置制御モード実行手段による探索動作において前記アク
チュエータ駆動時にフォーカス信号がフォーカス引込み
可能な値であり、かつ、前記受光素子の全受光量が所定
値以上の場合に前記追従制御モード実行手段によりフォ
ーカス引込み動作を行わせる請求項8,9又は10記載
の制御装置。11. The light receiving element is a light receiving element having a divided structure for detecting a focus signal, and the focus signal has a value capable of pulling the focus when the actuator is driven in the search operation by the position control mode executing means. 11. The control device according to claim 8, 9 or 10, wherein the focus pull-in operation is performed by the follow-up control mode executing means when the total amount of light received by the light receiving element is equal to or greater than a predetermined value.
索動作において前記アクチュエータの駆動時にフォーカ
ス信号の変化を監視する出力変化監視手段を備え、 フォーカス信号がフォーカス引込み可能な値であり、か
つ、この出力変化監視手段により前記フォーカス信号の
変化が所定方向の傾きとして検出された場合に前記追従
制御モード実行手段によりフォーカス引込み動作を行わ
せる請求項8,9,10又は11記載の制御装置。12. An output change monitoring means for monitoring a change in a focus signal when the actuator is driven in a search operation by the position control mode executing means, wherein the focus signal has a value capable of pulling in focus and the output change 12. The control device according to claim 8, 9, 10 or 11, wherein the follow-up control mode executing means causes the focus pull-in operation when the monitoring means detects a change in the focus signal as an inclination in a predetermined direction.
の傾きである状態が所定時間以上継続して検出された場
合に前記追従制御モード実行手段によりフォーカス引込
み動作を行わせる請求項12記載の制御装置。13. The control device according to claim 12, wherein when the state in which the change of the focus signal is the inclination in the predetermined direction is continuously detected for a predetermined time or more, the follow-up control mode execution means performs the focus pull-in operation. .
索動作において前記アクチュエータの駆動時にフォーカ
ス信号の変化を監視する出力変化監視手段と、 フォーカス信号がフォーカス引込み可能な値に達した時
点でフォーカス信号による追従制御の目標値をその時点
のフォーカス信号の値に変更して前記追従制御モード実
行手段によりフォーカス信号による追従制御に切換えて
フォーカス引込みを行わせるとともにその後本来のフォ
ーカス信号による追従制御の目標値に切換える目標値変
更手段と、を備える請求項8,9,10,11,12又
は13記載の制御装置。14. An output change monitoring means for monitoring a change in a focus signal when the actuator is driven in a search operation by the position control mode executing means, and a follow-up by the focus signal when the focus signal reaches a value capable of pulling the focus. The target value of the control is changed to the value of the focus signal at that time, the follow-up control mode execution means switches to the follow-up control by the focus signal to perform the focus pull-in, and then the target value of the follow-up control by the original focus signal is changed. The control device according to claim 8, 9, 10, 11, 12, or 13, further comprising target value changing means.
アクチュエータと、このアクチュエータの変位を検出し
位置信号を発生する位置検出部と、前記プローブの出力
又は前記位置信号に基づいて位置制御を行う位置制御補
償器と、前記位置信号から算出した速度信号に基づいて
速度制御を行う速度制御補償器と、前記位置制御補償器
又は前記速度制御補償器からの操作量に基づいて前記ア
クチュエータを駆動する駆動回路とを用い、 前記速度制御補償器を用いた速度制御により前記プロー
ブが前記被検面近傍に近づくように前記アクチュエータ
を駆動させる速度制御モード実行ステップと、前記プロ
ーブが前記被検面に対して所定位置まで近づいた時点で
モードを切換えて、前記位置検出部による前記位置信号
に基づく前記位置制御補償器を用いた位置制御により前
記アクチュエータを駆動させ探索動作を行う位置制御モ
ード実行ステップと、 前記プローブの出力が所定値近傍に達した時点でモード
を切換えて、前記プローブの出力に基づく前記位置制御
補償器を用いた位置制御により前記プローブの出力が所
定値となるように前記アクチュエータを駆動させる追従
制御モード実行ステップと、を備える制御方法。15. An actuator equipped with a probe facing a surface to be inspected, a position detector for detecting a displacement of the actuator and generating a position signal, and position control based on the output of the probe or the position signal. A position control compensator, a speed control compensator for performing speed control based on a speed signal calculated from the position signal, and driving the actuator based on the operation amount from the position control compensator or the speed control compensator. Using a drive circuit, a speed control mode execution step of driving the actuator so that the probe approaches the vicinity of the surface to be inspected by speed control using the speed control compensator, and the probe with respect to the surface to be inspected. The position control compensator based on the position signal from the position detection unit when the mode is switched to a predetermined position. A position control mode executing step of driving the actuator by the position control used to perform a search operation, and switching the mode when the output of the probe reaches the vicinity of a predetermined value, and the position control compensator based on the output of the probe. A tracking control mode executing step of driving the actuator so that the output of the probe becomes a predetermined value by position control using.
触式プローブを搭載したアクチュエータと、このアクチ
ュエータの変位を検出し位置信号を発生する位置検出部
と、前記プローブの出力又は前記位置信号に基づいて位
置制御を行う位置制御補償器と、前記位置信号から算出
した速度信号に基づいて速度制御を行う速度制御補償器
と、前記位置制御補償器又は前記速度制御補償器からの
操作量に基づいて前記アクチュエータを駆動する駆動回
路とを用い、 前記速度制御補償器を用いた速度制御により前記接触式
プローブが接触する直前の前記被検面近傍位置まで前記
アクチュエータを駆動させる速度制御モード実行ステッ
プと、 前記接触式プローブが前記被検面近傍位置まで近づいた
時点でモードを切換えて、前記位置検出部による前記位
置信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位置制御に
より前記接触式プローブが前記被検面に接触する方向に
前記アクチュエータを駆動させ探索動作を行う位置制御
モード実行ステップと、 前記接触式プローブの出力が所定値近傍に達した時点で
モードを切換えて、前記接触式プローブの出力に基づく
前記位置制御補償器を用いた位置制御により前記接触式
プローブの出力が所定値となるように前記アクチュエー
タを駆動させる追従制御モード実行ステップと、を備え
る制御方法。16. An actuator equipped with a contact probe that is supported by a spring and faces a surface to be detected, a position detector that detects a displacement of the actuator and generates a position signal, an output of the probe or the position signal. A position control compensator for performing position control based on the position signal, a speed control compensator for performing speed control based on a speed signal calculated from the position signal, and an operation amount from the position control compensator or the speed control compensator. And a drive circuit for driving the actuator based on a speed control mode executing step for driving the actuator to a position in the vicinity of the surface to be measured immediately before the contact probe is contacted by the speed control using the speed control compensator. And, when the contact-type probe approaches the position near the surface to be detected, the mode is switched, A position control mode executing step of driving the actuator in a direction in which the contact probe contacts the surface to be inspected by position control using the position control compensator based on a position signal; When the output reaches the vicinity of a predetermined value, the mode is switched, and the actuator is controlled so that the output of the contact probe becomes a predetermined value by the position control using the position control compensator based on the output of the contact probe. And a follow-up control mode executing step of driving the control method.
として前記光学式変位計の受光素子の出力に基づきフォ
ーカス信号を出力し被検面に対向する非接触式プローブ
を搭載したアクチュエータと、このアクチュエータの変
位を検出し位置信号を発生する位置検出部と、前記プロ
ーブの出力又は前記位置信号に基づいて位置制御を行う
位置制御補償器と、前記位置信号から算出した速度信号
に基づいて速度制御を行う速度制御補償器と、前記位置
制御補償器又は前記速度制御補償器からの操作量に基づ
いて前記アクチュエータを駆動する駆動回路とを用い、 前記速度制御補償器を用いた速度制御により初期位置か
らフォーカス引込み位置よりも前記被検面寄り近傍の所
定位置まで前記アクチュエータを駆動させる速度制御モ
ード実行ステップと、 前記接触式プローブが前記所定位置まで近づいた時点で
モードを切換えて、前記位置検出部による前記位置信号
に基づく前記位置制御補償器を用いた位置制御により前
記被検面から遠ざかる方向に前記アクチュエータを駆動
させ探索動作を行う位置制御モード実行ステップと、 前記アクチュエータがフォーカス引込み可能な位置に達
した時点でモードを切換えて、前記光学式変位計による
フォーカス信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位
置制御により前記フォーカス信号が所定値となるように
前記アクチュエータを駆動させてフォーカス引込み動作
を行わせる最終位置追従制御モード実行ステップと、を
備える制御方法。17. An actuator having a built-in optical displacement gauge, which outputs a focus signal as a probe output based on an output of a light receiving element of the optical displacement gauge, and which is equipped with a non-contact type probe facing a surface to be inspected, A position detection unit that detects a displacement of the actuator and generates a position signal, a position control compensator that performs position control based on the output of the probe or the position signal, and a speed control based on the speed signal calculated from the position signal. And a drive circuit that drives the actuator based on the operation amount from the position control compensator or the speed control compensator, and the initial position is controlled by the speed control using the speed control compensator. From the focus pull-in position to a predetermined position near the surface to be inspected, the speed control mode executing step The mode is switched when the contact probe approaches the predetermined position, and the actuator is moved in a direction away from the surface to be detected by position control using the position control compensator based on the position signal by the position detection unit. And a position control mode executing step of driving the actuator to perform a search operation, and switching the mode when the actuator reaches a position where focus can be pulled in, and using the position control compensator based on a focus signal from the optical displacement meter. A final position tracking control mode execution step of driving the actuator so that the focus signal becomes a predetermined value by position control to perform a focus pull-in operation.
として前記光学式変位計の受光素子の出力に基づきフォ
ーカス信号を出力し被検面に対向する非接触式プローブ
を搭載したアクチュエータと、このアクチュエータの変
位を検出し位置信号を発生する位置検出部と、前記プロ
ーブの出力又は前記位置信号に基づいて位置制御を行う
位置制御補償器と、前記位置信号から算出した速度信号
に基づいて速度制御を行う速度制御補償器と、前記位置
制御補償器又は前記速度制御補償器からの操作量に基づ
いて前記アクチュエータを駆動する駆動回路とを用い、 前記速度制御補償器を用いた速度制御により初期位置か
らフォーカス引込み位置よりも前記被検面寄り近傍の所
定位置まで前記アクチュエータを駆動させる速度制御モ
ード実行ステップと、 前記接触式プローブが前記所定位置まで近づいた時点で
モードを切換えて、前記位置検出部による前記位置信号
に基づく前記位置制御補償器を用いた位置制御により前
記被検面から遠ざかる方向に前記アクチュエータを駆動
させ探索動作を行う位置制御モード実行ステップと、 前記アクチュエータがフォーカス引込み可能な位置に達
した時点でモードを切換えて、前記光学式変位計による
フォーカス信号に基づく前記位置制御補償器を用いた位
置制御により前記フォーカス信号が所定値となるように
前記アクチュエータを駆動させてフォーカス引込み動作
を行わせる追従制御モード実行ステップと、を備える制
御方法。18. An actuator having a built-in optical displacement gauge, which outputs a focus signal as a probe output based on an output of a light receiving element of the optical displacement gauge and which mounts a non-contact type probe facing a surface to be inspected, A position detection unit that detects a displacement of the actuator and generates a position signal, a position control compensator that performs position control based on the output of the probe or the position signal, and a speed control based on the speed signal calculated from the position signal. And a drive circuit that drives the actuator based on the operation amount from the position control compensator or the speed control compensator, and the initial position is controlled by the speed control using the speed control compensator. From the focus pull-in position to a predetermined position near the surface to be inspected, the speed control mode executing step The mode is switched when the contact probe approaches the predetermined position, and the actuator is moved in a direction away from the surface to be detected by position control using the position control compensator based on the position signal by the position detection unit. And a position control mode executing step of driving the actuator to perform a search operation, and switching the mode when the actuator reaches a position where focus can be pulled in, and using the position control compensator based on a focus signal from the optical displacement meter. A tracking control mode executing step of driving the actuator so that the focus signal has a predetermined value by position control to perform a focus pull-in operation.
制御装置を搭載し、プローブの出力を所定の値に制御し
ながら前記プローブを被検面形状に沿って走査させて被
検物の表面形状を測定する形状測定装置。19. An object to be inspected, comprising the control device according to claim 1, wherein the probe is scanned along the shape of the surface to be inspected while controlling the output of the probe to a predetermined value. A shape measuring device that measures the surface shape.
御装置を搭載し、プローブの出力を所定の値に制御しな
がら前記プローブを被検面形状に沿って追従させるロボ
ット。20. A robot equipped with the control device according to claim 1, wherein the probe follows the shape of the surface to be inspected while controlling the output of the probe to a predetermined value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001289784A JP2003097938A (en) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | Control device, control means, shape measuring device and robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001289784A JP2003097938A (en) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | Control device, control means, shape measuring device and robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003097938A true JP2003097938A (en) | 2003-04-03 |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005037184A (en) * | 2003-07-17 | 2005-02-10 | Ricoh Co Ltd | Shape measuring device and control method thereof |
JP2007205998A (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Mitsutoyo Corp | Contact probe and shape measuring instrument |
JP2007309684A (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Mitsutoyo Corp | Measurement controller, surface property measuring instrument, and measurement control method |
JP2008196983A (en) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | Mitsutoyo Corp | Copying control method for contact type probe, and contact type measuring machine |
JP2015148613A (en) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | ヘルムート・フィッシャー・ゲーエムベーハー・インスティテュート・フューア・エレクトロニク・ウント・メステクニク | Method for electrically actuating measurement stand and measurement stand for holding measurement probe |
WO2016001050A1 (en) * | 2014-07-01 | 2016-01-07 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Bearing assembly for a linear fluid bearing guide of a coordinate measuring device and coordinate measuring device |
-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001289784A patent/JP2003097938A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005037184A (en) * | 2003-07-17 | 2005-02-10 | Ricoh Co Ltd | Shape measuring device and control method thereof |
JP2007205998A (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Mitsutoyo Corp | Contact probe and shape measuring instrument |
JP2007309684A (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Mitsutoyo Corp | Measurement controller, surface property measuring instrument, and measurement control method |
JP2008196983A (en) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | Mitsutoyo Corp | Copying control method for contact type probe, and contact type measuring machine |
JP2015148613A (en) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | ヘルムート・フィッシャー・ゲーエムベーハー・インスティテュート・フューア・エレクトロニク・ウント・メステクニク | Method for electrically actuating measurement stand and measurement stand for holding measurement probe |
WO2016001050A1 (en) * | 2014-07-01 | 2016-01-07 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Bearing assembly for a linear fluid bearing guide of a coordinate measuring device and coordinate measuring device |
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