JP2003097940A - 形状測定方法、形状測定装置、形状測定用のコンピュータプログラムを格納する記憶媒体及び形状測定用のコンピュータプログラム - Google Patents
形状測定方法、形状測定装置、形状測定用のコンピュータプログラムを格納する記憶媒体及び形状測定用のコンピュータプログラムInfo
- Publication number
- JP2003097940A JP2003097940A JP2001290177A JP2001290177A JP2003097940A JP 2003097940 A JP2003097940 A JP 2003097940A JP 2001290177 A JP2001290177 A JP 2001290177A JP 2001290177 A JP2001290177 A JP 2001290177A JP 2003097940 A JP2003097940 A JP 2003097940A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- initial position
- vibration
- shape measuring
- output signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
も、触針子の初期位置を正確に検出し、被測定面に対す
る形状測定の精度の向上、測定時間の短縮を図る。ま
た、そのために構造の複雑化やその他の不利益を極力生
じさせないようにする。 【解決手段】 被測定面に接触させた接触式のプローブ
の初期位置からの変位を検出手段3によって検出して被
測定面の形状を測定するようにした形状測定方法を実施
するに際して、プローブの変位を検出手段3によって検
出し、その出力信号に対して、プローブの初期位置とみ
なすことができる信号を得るための演算処理を行なう。
これにより、プローブの機構を変更することなく、演算
処理のみによってプローブの初期位置を正確に且つ短時
間で検出することができる。
Description
おける被測定面を接触式のプローブを用いて計測するよ
うにした形状測定方法、形状測定装置、形状測定用のコ
ンピュータプログラムを記憶する記憶媒体及び形状測定
用のコンピュータプログラムに関する。
に、触針式プローブを搭載した形状測定装置が開発され
ている。
断正面図である。
れ、被接触物と接触する真球である。触針子2の上方に
は、この触針子2の変位を検出するための変位計3が触
針子2の上端と対面するように設けられている。これら
の触針子2及び変位計3は、ハウジング4内に保持され
ている。触針子2は、給気孔6から給気される静圧空気
軸受け5によってハウジング4に非接触支持されなが
ら、横方向には拘束され、上下方向には摺動抵抗なく変
位可能となっている。変位計3は、ハウジング4の上端
に固定されている。また、ハウジング4は、触針子2の
変位方向と同一方向に駆動される図示しない移動ステー
ジに搭載されている。
し、ハウジング4に固定されている板ばねである。触針
子2を支持するばね7として、図1には板ばねを例示し
ているが、このばね7は、板ばねに限らず、コイルば
ね、ヒンジ、空気ばね、磁気式ばね等、その形式を問わ
ず、変位によって力が発生する機構であれば良い。ま
た、触針子2の横方向の支持機構についても、静圧空気
軸受け5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。さらに、変位計3について
も、光学式、静電容量式、作動トランス式等、その形式
は問わない。
る。
針子2の先端の真球1が被測定面に押し付けられる。こ
れによって、触針子2は、ばね7によるばね力と被測定
面からの反力とが釣り合う位置に移動する。この時、変
位計3の出力が変化する。そこで、変位計3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
ジを駆動制御する。これによって、被測定面に対する触
針子2の接触荷重が一定に保たれる。このようにして、
接触荷重を一定に保った状態で、走査用の移動ステージ
を駆動して被測定面を走査する。この際の走査軌跡が被
測定面の形状となる。
触針式のプローブは、触針子2がばね7で支持され、か
つ、静圧空気軸受け5を利用した摺動抵抗が少ない支持
がなされているので、触針子2の重量とこれを支持する
ばね7のばね定数とによって求まる機械共振周波数で振
動しやすく、減衰しにくいという問題がある。触針子2
が振動していると、触針子2の初期位置を検出すること
が困難となるため、接触荷重に相当する変位の誤差も大
きくなってしまうことになり、正確な形状測定が困難と
なる。
共振周波数で振動し易いことを原因として正確な形状測
定が困難であるという問題を解決するための工夫がなさ
れている。
定装置における触針式プローブの振動を減衰させるため
に、プローブに1軸方向に作用する粘性流体を用いた振
動減衰機構を設けるようにした発明が記載されている。
状測定装置における触針式プローブの残留振動を抑える
ために、移動ステージを低共振制御のもとで移動させる
ようにした発明が記載されている。
状測定装置における触針式プローブの振動を減衰させる
ために、プローブを支持するばねに異なる材料を付着さ
せるようにした発明が記載されている。
た発明は、プローブの機械的な振動を抑制しようとする
ことを基本としていることから、どうしても形状測定装
置としての基本構造になんらかの構造物を付加すること
が不可欠であり、構造の複雑化等の不都合を招くという
問題がある。
された発明では、粘性流体を扱うためのシ−ル機構等に
よりプローブの機構が複雑化してしまったり、プローブ
重量が増加してしまったりするという問題がある。プロ
ーブの応答性の向上や跳躍振動の抑制等を考慮すると、
プローブの重量増加による不利益は極めて大きい。
記載された発明は、プローブが振動しにくいように移動
ステージを駆動する方法を提案するに過ぎず、プローブ
の振動そのものの減衰性を向上させることを狙っている
わけではない。
に記載されている発明は、例えば特開平9−96518
号公報に記載された発明に比較して簡単な機構によって
プローブの減衰性を向上させる機構を提案してはいるも
のの、プローブの振動を収束させる効果は無い。
で振動したとしても、触針子の初期位置を正確に検出
し、被測定面に対する形状測定の精度を向上させること
である。
で振動したとしても、触針子の初期位置を正確に検出
し、被測定面に対する形状測定の測定時間を短縮するこ
とである。
に、構造の複雑化やその他の不利益を極力生じさせない
ようにすることである。
被測定面に接触させた接触式のプローブの初期位置から
の変位を検出手段によって検出して前記被測定面の形状
を測定するようにした形状測定方法において、初期位置
に位置する前記プローブからの出力信号を前記検出手段
によって検出する初期信号検出ステップと、前記検出手
段の出力信号に対して、前記プローブの初期位置とみな
すことができる信号を得るための演算処理を行なう演算
ステップと、を具備する。
となく、演算処理のみによってプローブの初期位置が検
出される。
状測定方法において、前記初期信号検出ステップは、前
記被測定面に対して非接触状態である前記プローブから
の出力信号を前記検出手段によって検出する。
となく、測定面に対して非接触状態であるプローブの初
期位置が演算処理のみによって検出される。
状測定方法において、前記初期信号検出ステップは、前
記被測定面に対して接触状態である前記プローブからの
出力信号を前記検出手段によって検出する。
となく、測定面に対して接触状態であるプローブの初期
位置が演算処理のみによって検出される。
3記載の形状測定方法において、前記プローブの初期位
置とみなすことができる信号を得るための演算処理は、
前記検出手段の出力信号に対する規定時間間隔内での平
均化処理である。
ことができる信号が容易に得られる。
3記載の形状測定方法において、前記プローブの初期位
置とみなすことができる信号を得るための演算処理は、
前記検出手段の出力信号に対するローパスフィルタ処理
である。
ことができる信号を得るに際して、演算処理の負荷や演
算処理のためのリソースを低減することが可能となる。
3、4又は5記載の形状測定方法において、前記プロー
ブの初期位置とみなすことができる信号を得るための演
算処理は、前記検出手段の出力信号に基づく値が規定の
範囲に収束した場合に前記プローブの振動が収束したと
判定する振動収束判定処理を含む。
となく、プローブの振動の収束が演算処理のみによって
判定される。これにより、プローブの振動減衰性能に依
存することなく、プローブの振動収束判定をすることが
でき、プローブ振動であるのか、プローブが被対象物に
接触したのかが正しく判定される。
状測定方法において、前記検出手段の出力信号に基づく
値は、規定時間間隔内におけるピークホールド値であ
る。
値が規定の範囲に収束したことを判定するに際して、演
算処理の負荷や演算処理のためのリソースを低減するこ
とが可能となる。
状測定方法において、前記検出手段の出力信号に基づく
値は、規定時間間隔内における分散である。
値が規定の範囲に収束したことを判定するに際して、プ
ローブやばねの変更による収束特性の変化、経時変化、
外乱等に対してロバストとなり、その判定の精度が高ま
る。
8記載の形状測定方法において、前記規定時間間隔は、
前記プローブの機械共振周波数の逆数で表される振動周
期以上の間隔である。
な規定時間間隔が規定される。
は8記載の形状測定方法において、前記規定時間間隔内
でのデータ取得周期又は演算周期は、前記プローブの機
械共振周波数の逆数で表される振動周期の1/2未満以
上の間隔である。
な規定時間間隔が規定される。
の形状測定方法において、前記データ取得周期又は前記
演算周期を可変自在とした。
な規定時間間隔を、例えば各種の条件に応じて設定する
ようなことが可能となる。
請求項6、7又は8記載の前記振動収束判定処理によっ
て前記プローブの振動が収束したことを判定した時点
で、請求項1、2、3、4又は5記載の前記演算ステッ
プを実行して得た値を、前記プローブの初期位置に設定
するようにした。
低減した上で、精度良くプローブの初期位置を算出する
ことが可能となる。こうして、プローブの初期位置の高
精度検出が可能となることから、高精度な接触荷重設定
が可能となり、例えば、プラスチックレンズや金型等を
傷付けることなく高精度な形状測定が可能となる。
させた接触式のプローブの初期位置からの変位を検出手
段によって検出して前記被測定面の形状を測定するよう
にした形状測定装置において、初期位置に位置する前記
プローブからの出力信号を前記検出手段によって検出す
る初期信号検出手段と、前記検出手段の出力信号に対し
て、前記プローブの初期位置とみなすことができる信号
を得るための演算処理を行なう演算手段と、を具備す
る。
となく、演算処理のみによってプローブの初期位置が検
出される。
の形状測定装置において、前記プローブの初期位置とみ
なすことができる信号を得るための演算処理は、前記検
出手段の出力信号に基づく値が規定の範囲に収束した場
合に前記プローブの振動が収束したと判定する振動収束
判定処理を含む。
となく、プローブの振動の収束が演算処理のみによって
判定される。これにより、プローブの振動減衰性能に依
存することなく、プローブの振動収束判定をすることが
でき、プローブ振動であるのか、プローブが被対象物に
接触したのかが正しく判定される。
の形状測定装置において、前記プローブの振動が収束し
たと判定したとき、前記検出手段を初期化するようにし
た。
低減した上でプローブの初期位置を算出するに際して、
検出手段が初期化されることからその算出処理が容易と
なる。
15記載の前記振動収束判定処理によって前記プローブ
の振動が収束したことを判定した時点で、請求項13記
載の前記演算処理を実行して得た値を、前記プローブの
初期位置に設定するようにした。
低減した上で、精度良くプローブの初期位置を算出する
ことが可能となる。こうして、プローブの初期位置の高
精度検出が可能となることから、高精度な接触荷重設定
が可能となり、例えば、プラスチックレンズや金型等を
傷付けることなく高精度な形状測定が可能となる。
を格納する記憶媒体の発明は、被測定面に接触させた接
触式のプローブの初期位置からの変位を検出手段によっ
て検出して前記被測定面の形状を測定するようにした形
状測定装置が備えるコンピュータにインストールされ、
このコンピュータに、初期位置に位置する前記プローブ
からの出力信号を前記検出手段によって検出する初期信
号検出機能と、前記検出手段の出力信号に対して、前記
プローブの初期位置とみなすことができる信号を得るた
めの演算処理を行なう演算機能と、を実行させる。
となく、演算処理のみによってプローブの初期位置が検
出される。
の記憶媒体において、前記プローブの初期位置とみなす
ことができる信号を得るための演算処理は、前記検出手
段の出力信号に基づく値が規定の範囲に収束した場合に
前記プローブの振動が収束したと判定する振動収束判定
処理を含む。
となく、プローブの振動の収束が演算処理のみによって
判定される。これにより、プローブの振動減衰性能に依
存することなく、プローブの振動収束判定をすることが
でき、プローブ振動であるのか、プローブが被対象物に
接触したのかが正しく判定される。
の発明は、被測定面に接触させた接触式のプローブの初
期位置からの変位を検出手段によって検出して前記被測
定面の形状を測定するようにした形状測定装置が備える
コンピュータにインストールされ、このコンピュータ
に、初期位置に位置する前記プローブからの出力信号を
前記検出手段によって検出する初期信号検出機能と、前
記検出手段の出力信号に対して、前記プローブの初期位
置とみなすことができる信号を得るための演算処理を行
なう演算機能と、を実行させる。
となく、演算処理のみによってプローブの初期位置が検
出される。
のコンピュータプログラムにおいて、前記プローブの初
期位置とみなすことができる信号を得るための演算処理
は、前記検出手段の出力信号に基づく値が規定の範囲に
収束した場合に前記プローブの振動が収束したと判定す
る振動収束判定処理を含む。
となく、プローブの振動の収束が演算処理のみによって
判定される。これにより、プローブの振動減衰性能に依
存することなく、プローブの振動収束判定をすることが
でき、プローブ振動であるのか、プローブが被対象物に
接触したのかが正しく判定される。
させた接触式のプローブの初期位置からの変位を検出手
段によって検出して前記被測定面の形状を測定するよう
にした形状測定方法において、初期位置に位置する前記
プローブからの出力信号を前記検出手段によって検出す
る初期信号検出ステップと、前記検出手段の出力信号に
基づく値が規定の範囲に収束した場合に前記プローブの
振動が収束したと判定する振動収束判定ステップと、を
具備する。
となく、プローブの振動の収束が演算処理のみによって
判定される。これにより、プローブの振動減衰性能に依
存することなく、プローブの振動収束判定をすることが
でき、プローブ振動であるのか、プローブが被対象物に
接触したのかが正しく判定される。
させた接触式のプローブの初期位置からの変位を検出手
段によって検出して前記被測定面の形状を測定するよう
にした形状測定装置において、初期位置に位置する前記
プローブからの出力信号を前記検出手段によって検出す
る初期信号検出手段と、前記検出手段の出力信号に基づ
く値が規定の範囲に収束した場合に前記プローブの振動
が収束したと判定する振動収束判定処理を行う手段と、
を具備する。
となく、プローブの振動の収束が演算処理のみによって
判定される。これにより、プローブの振動減衰性能に依
存することなく、プローブの振動収束判定をすることが
でき、プローブ振動であるのか、プローブが被対象物に
接触したのかが正しく判定される。
定面に接触させた接触式のプローブの初期位置からの変
位を検出手段によって検出して前記被測定面の形状を測
定するようにした形状測定装置が備えるコンピュータに
インストールされ、このコンピュータに、初期位置に位
置する前記プローブからの出力信号を前記検出手段によ
って検出する初期信号検出機能と、前記検出手段の出力
信号に基づく値が規定の範囲に収束した場合に前記プロ
ーブの振動が収束したと判定する振動収束判定処理を行
う機能と、を実行させるコンピュータプログラムを格納
する。
となく、プローブの振動の収束が演算処理のみによって
判定される。これにより、プローブの振動減衰性能に依
存することなく、プローブの振動収束判定をすることが
でき、プローブ振動であるのか、プローブが被対象物に
接触したのかが正しく判定される。
の発明は、被測定面に接触させた接触式のプローブの初
期位置からの変位を検出手段によって検出して前記被測
定面の形状を測定するようにした形状測定装置が備える
コンピュータにインストールされ、このコンピュータ
に、初期位置に位置する前記プローブからの出力信号を
前記検出手段によって検出する初期信号検出機能と、前
記検出手段の出力信号に基づく値が規定の範囲に収束し
た場合に前記プローブの振動が収束したと判定する振動
収束判定処理を行う機能と、を実行させる。
となく、プローブの振動の収束が演算処理のみによって
判定される。これにより、プローブの振動減衰性能に依
存することなく、プローブの振動収束判定をすることが
でき、プローブ振動であるのか、プローブが被対象物に
接触したのかが正しく判定される。
図16に基づいて説明する。
せた接触式のプローブの初期位置からの変位を検出手段
としての変位計3によって検出し、変位計3の出力に基
づいて被測定面の形状を測定するようにした形状測定方
法、形状測定装置、形状測定用のコンピュータプログラ
ム及びそのようなコンピュータプログラムを記憶する記
憶媒体に関する。このような本実施の形態の発明に用い
る接触式のプローブの構造については、図1に従来の一
例として紹介したものと異なる点がない。そこで、接触
式プローブについては、図1に基づいて説明した接触式
プローブをそのまま利用して説明し、その内容について
も重複した説明を避ける。
状測定方法にあって、変位計3の出力信号に対して、プ
ローブの初期位置とみなすことができる信号を得るため
の演算処理を行なうようにした発明である。そこで、以
下では、そのための各種の方法を最初に説明し、次い
で、そのような方法を実現するための装置、このような
装置が備えるコンピュータにインストールされるソフト
ウェア、このようなソフトウェアを記憶する記憶媒体に
ついて言及する。
式プローブは、摺動抵抗が少なく減衰が悪いために振動
し易く、非接触状態における初期位置を求めることが困
難である。
支持され、触針子2の自重がばね7と釣り合う状態で、
触針子2とハウジング4との間の変位を検出手段として
の変位計3によって検出し(初期信号検出ステップ、初
期信号検出手段、初期信号検出機能)、検出した変位d
zに対して、図2に示すように、プローブの初期位置と
みなすことができる信号を得るための演算処理を行なう
(演算ステップ、演算手段、演算機能)。その出力であ
るdz^をプローブの初期位置dz0とする。
る。本実施の形態での演算処理としては、特に単一の処
理に限ることなく、各種の処理が実施可能である。そこ
で、以下では、平均化処理とローパスフィルタ処理とい
う2種類の演算処理について説明する。
について説明する。平均化処理の方法は、移動平均化処
理である。変位dzを図3に示すように所定サンプリン
グ時間tsでサンプリングしていく。サンプリングした
dzのデータをdz(0),dz(1),dz(2),
…,dz(n),dz(n+1)とする。例えば、m回
サンプリングした分の移動平均の場合、dz(0)から
dz(m−1)のデータを使用した演算処理の出力dz
^(0)は、(1)式となる。
1)のデータを使用した平均値dz^(n)は、(2)
式となる。
時間とともに減衰していき、約3秒後に定常的な微小振
動となる場合を示している。プローブの減衰が悪い場
合、図4(a)に示すような微小振動が残ることがあ
る。このような変位dzを所定サンプリング時間tsで
サンプリングし、所定の回数mだけ移動平均化処理をし
た結果が図4(b)である。平均化処理であるため、出
力dz^には遅れが生じるが、4秒後には振幅が0近傍
に収束していることがわかる。このように、リアルタイ
ムに演算処理をし、定常的なプローブの微小振動やノイ
ズの影響が小さくなる所定時間後(ここでは4秒以降)
のdz^をプローブの初期位置dz0とする。
ィルタ処理について説明する。(3)式は、カットオフ
周波数がωrad/sであるアナログのローパスフィル
タでの処理内容を示す式である。検出した変位dzに対
して、プローブの初期位置とみなすことができる信号を
得るための演算処理をアナログ回路で行なう場合は、
(3)式相当の電気回路をオペアンプ等で製作すること
になる。
理として、デジタル処理する場合の演算処理を説明す
る。(3)式を状態空間方程式と出力方程式で表わす
と、(4)式及び(5)式となる。
グ時間tsで離散化すると、(6)式及び(7)式とな
る。
リング間隔Tsでサンプリングしていく。サンプリング
したdzのデータdz(n)を(6)式及び(7)式の
入力u(k)に逐次入力し、リアルタイム処理し、算出
されるY(k)をdz(n)のフィルタリング後のデー
タdz^(n)とする。
時間とともに減衰していき約3秒後に定常的な微小振動
となる場合を示している。プローブの減衰が悪い場合、
図5(a)に示すような微小振動が残ることがある。こ
のような変位dzを所定サンプリング時間tsでサンプ
リングし、(6)式及び(7)式によるローパスフィル
タ処理をした結果が、図5(b)である。ローパスフィ
ルタのカットオフ周波数によって変化するが、約3秒後
の振幅は、入力時の振幅よりも十分に小さく、0を中心
とした微小振幅となることがわかる。このように、リア
ルタイムに演算処理をし、定常的なプローブの微小振動
やノイズの影響が無視できるレベルとなる所定時間後
(ここでは3秒以降)のdz^をプローブの初期位置d
z0とする。
理とを比較した場合、ローパスフィルタ処理では、1サ
ンプリング前の状態変数X(k)を記憶しておき、
(6)式及び(7)式の積和演算を行なうだけであるた
め、平均化処理と比較すると、リソースの節約及び演算
負荷の低減が可能である。
式プローブは、触針子2とハウジング4との間の変位を
変位計3によって検出している。この場合、変位計3と
して、フォ−カス信号を利用した光学式変位計や静電容
量変位計、作動トランス型変位計等を用いた場合、アナ
ログ信号に含まれるノイズが制御系や測定された被測定
面の形状データに影響を及ぼすことがある。また、レー
ザ干渉測長器等を使用した場合でも、大気の密度分布に
よって発生するゆらぎ等のノイズがあり、制御系や測定
された被測定面の形状データに影響を及ぼすことがあ
る。
針子2の先端の真球1を被測定面に押し付け、これによ
って、触針子2が、ばね7によるばね力と被測定面から
の反力とが釣り合う位置に移動した状態で、触針子2と
ハウジング4との間の変位を検出手段としての変位計3
によって検出する。そして、図2に示すように、検出し
た変位dzに対して、プローブの初期位置とみなすこと
ができる信号を得るための演算処理を行なう。その出力
であるdz^をプローブの初期位置dz0とする。
理方法で紹介した処理と同一の処理を行なうことから、
その説明を省略する。このような演算処理の結果得られ
る値、つまり、入力dz(n)に対する演算結果dz^
(n)をプローブの変位として使用する。
針式のプローブは、摺動抵抗が少なく減衰が悪いため、
小さな外力によっても振動し易い。このため、接触式プ
ローブを搭載した移動ステージが静止状態で一定時間経
過しても、プローブの振動が収束しているとは言えな
い。プローブの振動が所定の値まで収束していない状態
でブローブの初期位置を設定すると、プローブの初期位
置からの変位が接触荷重と比例関係を示すため、接触荷
重の狂いが生ずる可能性がある。また、振動の振幅を接
触荷重と誤判定し、その状態で、荷重制御するためにプ
ローブの変位計出力を使用した制御に切り換えた場合、
プローブが被測定面に衝突してしまう可能性がある。
2とハウジング4との間の変位を変位計3によって検出
し、検出した変位dzに対して図6に示すような所定の
演算処理を行なう。そして、その出力であるeが所定の
範囲に入っていた場合、プローブの振動が収束したと判
定する。
る。本実施の形態での演算処理としては、特に単一の処
理に限ることなく、各種の処理が実施可能である。そこ
で、以下では、規定時間間隔内でのピークホールド処理
と分散を求める処理という2種類の演算処理について説
明する。
理について説明する。変位dzを図3に示すように所定
サンプリング時間tsでサンプリングしていく。サンプ
リングしたdzのデータをdz(0),dz(1),d
z(2),…,dz(n),dz(n+1)とする。そ
して、例えばm回分のサンプリングのデータを比較し、
ピークホールドしていく。この場合、振幅は、0を中心
として振動しているとする。
データの絶対値もしくは2乗の値をとり、その中の最大
値をe(0)とする。次のサンプリングでは、dz
(1)からdz(m)の中の最大値をe(1)とする。
n回目のサンプリングではdz(n)からdz(n+m
−1)の中の最大値をe(n)とする。これを式で表わ
すと、(8)式となる。
(n)が、所定の値erefよりも小さくなっていたと
き、振動が収束したと判定する。
める処理について説明する。変位dzを図3に示すよう
に所定サンプリング時間tsでサンプリングしていく。
サンプリングしたdzのデータをdz(0),dz
(1),dz(2),…,dz(n),dz(n+1)
とする。そして、例えばm回分のサンプリングのデータ
を使用して、dzの不偏分散を求める。
平均値をdz−(0)とすると、dz(n)からdz
(n+m−1)の平均値はdz−(n)となり、これを
式で表わすと、(9)式となる。
0)式となる。
偏分散の値σ2(n)をe(n)とする。
(n)が所定の値erefよりも小さくなっていたとき
に、振動が収束したと判定する。
同一の入力dzに対して第3の演算処理方法である図6
に示す演算処理をした結果を示すグラフである。図7の
グラフに示すように、時間が経過し、プローブの振動が
収束方向に向かうと、不偏分散σ2=eは急激に減少し
ていくことが分る。そこで、この値eが、所定の値er
efよりも小さくなっていたとき、振動が収束したと判
定する。なお、図7では、eref=0.01という収
束の値を設定することによって、収束したかどうかの判
定を行なうことができる。
上述した各演算処理方法においては、いずれも、変位計
3の出力信号に対して、プローブの初期位置とみなすこ
とができる信号を得るための演算処理を行なう。このよ
うな演算処理に際しては、変位計3の出力信号を得るた
めのデータ取得周期又は演算周期を決定する必要があ
る。
周期又は演算周期について、第1のデータ取得周期又は
演算周期と第2のデータ取得周期又は演算周期とを紹介
する。
し図6、図8ないし図10に基づいて説明する。
定時間間隔Tは、サンプリング時間tsと演算に使用す
るサンプリング回数mとから表わすと、(12)式のよ
うになる。
図8に示すように、(12)式で表される所定時間間隔
Tをプローブの機械共振周波数fpの逆数である機械共
振周期Tp以上する。
た平均化処理を採用した例のデータ取得周期又は演算周
期を、第1のデータ取得周期又は演算周期とした例を説
明する。第1の演算処理方法で説明した平均化処理は、
所定時間間隔Tを移動させながら平均化していく移動平
均化処理である。
サンプリング回数mを変えることによって平均化する時
間間隔Tを変化させて移動平均化処理を実施した結果を
示すグラフである。入力値は、図4(a)もしくは図5
(a)と同一の値であるdzとした。
1周期から4周期の場合、移動平均化処理によって信号
の振幅の低減が可能である。これに対して、時間間隔T
を0.5周期とすると、ノイズ成分は除去されているも
のの、機械共振周波数fpの振幅が低減していないこと
が分る。
た分散を求める処理を採用した例のデータ取得周期又は
演算周期を、第1のデータ取得周期又は演算周期とした
例を説明する。第3の演算処理方法で説明した分散を求
める処理は、所定時間間隔Tを移動させながら不偏分散
を算出する処理である。
で、サンプリング回数mを変えることによって不偏分散
を求める時間間隔Tを変化させた演算結果を示すグラフ
である。入力値は、図4(a)もしくは図5(a)と同
一の値であるdzとした。
が1周期から4周期の場合、周期が長くなれば収束時間
も早く振動的でなくなるが、この範囲であれば振動の収
束を判定する基準には問題ない。これに対して、時間間
隔Tを0.5周期とすると、大きな振幅が発生してしま
い、振動の収束を判定する基準としては使用できないこ
とが分る。
11に基づいて説明する。
定時間間隔Tを、サンプリング時間tsにおける所定時
間内のサンプリング回数mとすると、その関係は、(1
2)式に示す通りとなる。ここでは、所定時間間隔T
は、機械共振の周期よりも大きい所定値として考える。
よって、サンプリング回数mは、サンプリング時間ts
によって決定される。
サンプリング時間tsを、プローブの機械共振周波数の
逆数となる振動周期の1/2未満とする。換言すると、
サンプリング定理では、測定したい周波数の2倍以上で
サンプリングする必要があり、サンプリング周波数の1
/2がナイキスト周波数となる。すなわち、プローブの
機械共振周波数がサンプリング周波数1/tsのナイキ
スト周波数未満となるようにサンプリング時間tsを選
択する、というのが第2のデータ取得周期又は演算周期
である。
定としながら、サンプリング時間tsをプローブにおけ
る機械共振の周期の1/10、1/4、1/3、1/2
と変化させ場合の結果を示すグラフである。入力値は、
図4(a)もしくは図5(a)と同一の値であるdzと
した。
信号にはノイズ等の高周波成分も含まれており、また、
位相の違いによってサンプリングの限界(ナイキスト周
波数)である1/2周期では正しいサンプリングができ
ていないことが分る。
のプローブを搭載した形状測定装置の構成および基本動
作は、従来例として説明した通りである。ここでは、重
力方向に上下する移動ステージに触針式プローブを搭載
した場合を例にして説明する。
と触針子2を支持するばね7の変位dzとによって設定
される。よって、重量mの触針子2とばね定数kpの支
持ばね7とが重力m・gと釣り合う初期位置dz0を求め
る必要がある。これを式で表わすと、(13)式の通り
となる。
る。
式の触針式プローブは、触針子2が振動しやすいため初
期位置dz0を求めることが難しい。そこで、本実施の
形態では、上述した第3の演算方法によってプローブの
振動が収束したことを判定し、そのときのプローブ位
置、すなわちプローブの初期位置dz0を上述した第1
又は第2の演算方法を用いて検出する。
ては、プローブの振動が収束したかどうかを判定するた
めに用いる所定値を、接触荷重の精度や測定開始までの
時間によって設定する。一例として、接触荷重の精度を
良くしたい場合は厳しく、収束判定を速くし測定開始ま
での時間を短縮したい場合は設定値を緩める。
置>ここで、以上説明した各演算処理方法を実施可能な
装置について説明する。
具102上に取り付けられた被測定面103に接触する
ように保持されており、このような接触式プローブ10
1と被測定面103とは、X軸、Y軸方向に移動自在で
ある。
をX、Y方向に移動自在とするための機構として、X軸
Y軸ステージ104が設けられている。このX軸Y軸ス
テージ104は、接触式プローブ101に対して被測定
面103を有する被測定物105をX軸、Y軸方向に移
動させる。
X軸Y軸ステージ104に対して垂直方向に移動するよ
うに駆動されるZ軸ステージ106に搭載されている。
は、各ステージ104、106が駆動されて変位するの
に対して、このような各ステージ104、106の変
位、つまり被測定面103に対する接触式プローブ10
1の移動軌跡を検出するために、Z軸ステージ106上
には、X軸用レーザ測長器107とY軸用レーザ測長器
108とZ軸用レーザ測長器109とが搭載されてい
る。図12中、110はX軸レーザ測長器107用の基
準ミラー、111はY軸レーザ測長器108用の基準ミ
ラー、112はZ軸レーザ測長器109用の基準ミラー
である。また、Z軸ステージ106を位置検出するため
のリニアエンコーダであるZ軸エンコーダ113が設け
られている。
軸、Y軸方向に変位するように駆動され、被測定面10
3との理論距離を一定に維持するように接触しつつ、そ
の表面形状を測定する接触式プローブ8には、微小変位
dzを検出する変位計114として光学式変位計が搭載
されている。
軸、Y軸方向の位置検出は、図示しないモータ軸上のロ
−タリエンコーダもしくはリニアエンコーダによって行
ない、この位置の値を使用して、位置決め制御系により
X軸Y軸ステージ104が駆動される。Z軸はZ軸エン
コーダ113によって位置検出され、この値を使用し
て、位置決め制御系によってZ軸ステージ106が駆動
される。
付けられた被測定物105の被測定面103に接触式プ
ローブ8を接触させ、Z軸の制御を変位計114の出力
を使用した追従制御系に切り換えて行ない、変位計11
4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Y軸ステージ104を駆動して被測定
物105をX軸又はY軸方向に変位させ、被測定面10
3上を走査させる。このときの軌跡をZ軸ステージ10
6上の3軸のレーザ測長器107、108、109によ
って検出し、その値を被測定面103の表面形状とする
ことが本実施の形態における形状測定装置での形状測定
原理である。
状測定装置のZ軸ステージ106の位置決め制御につい
て説明する。目標位置201の出力であるzrefとフィ
ードバックされるZ軸エンコーダ113の出力zとを比
較器202によって比較し、補償器203において位相
補償等の補償を行ない、ドライバ204へ偏差相当の電
流指令を出す。ドライバ204は、電流指令値相当のモ
ータ電流をZ軸アクチュエ−タ205のモータへ流し、
Z軸ステージ106を駆動する。実際の制御演算ル−プ
には存在しないが、比較器206のような形で、Z軸ス
テージ106には外乱が加わる。Z軸ステージ106の
変位zは、Z軸エンコーダ113によって検出され、比
較器202へフィードバックされる。
に切り換えるとき、切換可能位置まで上記位置決め制御
によって移動させる。切換可能位置では、状態検出演算
部である状態検出手段301において、変位計114の
出力dzに基づき、プローブ振動の収束および初期位置
dz0の検出を行なう。
した後、目標位置を変更し、接触式プローブ101を被
測定物105の被測定面103に接触させ、追従制御可
能な位置まで移動させる。接触式プローブ101が追従
制御可能な位置まで移動後、モード設定部207の信号
によってモード切換部208、209を切り換えて接触
式プローブ101を使用した追従制御へ切り換える。
位変換部211へ入力し、プローブ支持ばねのノミナル
ばね定数kpnomを用いて目標荷重fpref相当の目標
変位dzrefを算出する。演算器212において、目
標変位dzrefに対し、状態検出手段301で算出し
た初期位置dz0を加算し、目標荷重相当の変位を求め
る。目標荷重相当の変位とフィードバックされる接触式
プローブ101の変位である変位計114の出力dzと
を比較器202によって比較し、補償器203において
位相補償等の補償を行ない、ドライバ204へ偏差相当
の電流指令を出す。ドライバ204は、電流指令値相当
のモータ電流をZ軸アクチュエ−タ205のモータへ流
し、Z軸ステージ106を駆動する。実際の制御演算ル
−プには存在しないが、比較器206のような形で、Z
軸ステージ106には外乱と被測定面103の形状とが
加わる。
ら初期位置dz0を演算器213で除算し、実際のばね
定数kpを乗算することによって算出することができ
る。
状態検出演算部である状態検出手段301において、上
述した各種の演算処理を実行する。このため、状態検出
手段301は、形状測定装置が備えるコンピュータであ
り、CPUやROM、RAM等(全て図示せず)からな
るマイクロプロセッサによって構成されている。このよ
うなマイクロプロセッサの一部を構成するROMには、
上述した各種の演算処理を実行するためのコンピュータ
プログラムが格納されていおり、この意味で、ROM
は、コンピュータプログラムを記憶する記憶媒体として
機能する。
の演算処理を実行するコンピュータプログラムを記憶す
る記憶媒体としては、ROMのような固定データを固定
的に格納するような記憶媒体だけではなく、データ保存
可能なRAM等に記憶保存されていても良い。また、そ
のようなコンピュータプログラムの流通ということを考
慮すると、そのようなコンピュータプログラムは、各種
の磁気的、光学的な記憶媒体、可搬性を有するそのよう
な記憶媒体等に記憶されていても良く、ネットワークを
利用したダウンロードによって配信されるようにシステ
ム構築されていても良い。
は、前述したように、変位計3の出力信号に対して、プ
ローブの初期位置とみなすことができる信号を得るため
の上述した演算処理を行なう。このような演算処理に際
して決定する必要がある要素として、変位計3の出力信
号を得るためのデータ取得周期又は演算周期があるのは
前述した通りである。以下、このデータ取得周期又は演
算周期について説明する。
ると、データの取得サンプリング周期のことである。C
PUやDSP等の演算デバイスを使用した本実施の形態
の形状測定装置においては、データサンプリング周期を
一定にするために、一般的には演算デバイスが備える割
込み演算処理を使用する。割込み演算周期の設定は、デ
バイスが備える割込みタイマのレジスタに所定の値を書
込むことによって実現可能である。
よって割込みタイマの設定値を変化させたり、所定の割
込み回数時のみデータの取得を行なったりすることによ
って、データ取得サンプリングの周期を可変自在とす
る。このように、データ取得サンプリングの周期を変化
させることによって、フィルタ処理の帯域を条件に応じ
て変化させることが可能である。
き、所定の応答となるように設計された(6)式、
(7)式で表される離散化された状態変数ad,bd,c
d,ddを使用してステップ応答のシミュレーションを行
なうと、図14に示す結果が得られた。すなわち、状態
変数を固定にしておき、サンプリング周期Tsを短くす
ることによってフィルタの帯域が広がって応答が速くな
り(カットオフ周波数が高くなる)、サンプリング周期
Tsを長くすることによってフィルタの帯域が狭くなっ
て応答が遅くなる(カットオフ周波数が低くなる)。
は、接触式プローブ101の被測定面103に対する追
従制御への切換可能位置では、状態検出演算部である状
態検出手段301において変位計114の出力dzから
プローブ振動の収束を検出し、変位値をカウントするカ
ウンタを備える変位計114のカウンタを初期化し、初
期位置dz0=0とする。変位値をカウントするカウンタ
を備える変位計114としては、レーザ測長器のよう
に、アナログ波形を分周してカウントする方式の変位計
が用いられる。これによって、演算器212、213を
不要とすることができる。
させた接触式のプローブの初期位置からの変位を検出手
段によって検出して前記被測定面の形状を測定するよう
にした形状測定方法において、初期位置に位置する前記
プローブからの出力信号を前記検出手段によって検出す
る初期信号検出ステップと、前記検出手段の出力信号に
対して、前記プローブの初期位置とみなすことができる
信号を得るための演算処理を行なう演算ステップと、を
具備するので、プローブの機構を変更することなく、演
算処理のみによってプローブの初期位置を正確に且つ短
時間で検出することができる。また、プローブにおいて
粘性流体等の減衰材の使用を不要とすることができるた
め、機構の単純化を図ることができ、これに伴い、材料
のリサイクルもし易くなるばかりか、粘性流体を使用す
る場合には不可避の破棄時における環境負荷をなくすこ
とができる。
状測定方法において、前記初期信号検出ステップは、前
記被測定面に対して非接触状態である前記プローブから
の出力信号を前記検出手段によって検出するので、プロ
ーブの機構を変更することなく、測定面に対して非接触
状態であるプローブの初期位置を演算処理のみによって
検出することができる。
状測定方法において、前記初期信号検出ステップは、前
記被測定面に対して接触状態である前記プローブからの
出力信号を前記検出手段によって検出するので、プロー
ブの機構を変更することなく、測定面に対して接触状態
であるプローブの初期位置を演算処理のみによって検出
することができる。
3記載の形状測定方法において、前記プローブの初期位
置とみなすことができる信号を得るための演算処理は、
前記検出手段の出力信号に対する規定時間間隔内での平
均化処理であるので、プローブの初期位置とみなすこと
ができる信号を容易に得ることができる。
3記載の形状測定方法において、前記プローブの初期位
置とみなすことができる信号を得るための演算処理は、
前記検出手段の出力信号に対するローパスフィルタ処理
であるので、プローブの初期位置とみなすことができる
信号を得るに際して、演算処理の負荷や演算処理のため
のリソースを低減することができる。
3、4又は5記載の形状測定方法において、前記プロー
ブの初期位置とみなすことができる信号を得るための演
算処理は、前記検出手段の出力信号に基づく値が規定の
範囲に収束した場合に前記プローブの振動が収束したと
判定する振動収束判定処理を含むので、プローブの機構
を変更することなく、プローブの振動の収束を演算処理
のみによって判定することができ、これにより、プロー
ブの振動減衰性能に依存することなくプローブの振動収
束判定をすることができ、よって、プローブ振動である
のか、プローブが被対象物に接触したのかを正しく判定
することができる。
状測定方法において、前記検出手段の出力信号に基づく
値は、規定時間間隔内におけるピークホールド値である
ので、検出手段の出力信号に基づく値が規定の範囲に収
束したことを判定するに際して、演算処理の負荷や演算
処理のためのリソースを低減することができる。
状測定方法において、前記検出手段の出力信号に基づく
値は、規定時間間隔内における分散であるので、検出手
段の出力信号に基づく値が規定の範囲に収束したことを
判定するに際して、プローブやばねの変更による収束特
性の変化、経時変化、外乱等に対してロバストとなり、
その判定の精度を向上させることができる。
8記載の形状測定方法において、前記規定時間間隔は、
前記プローブの機械共振周波数の逆数で表される振動周
期以上の間隔であるので、状態検出の精度を得るに十分
な規定時間間隔を規定することができ、したがって、状
態検出の精度を向上させることができる。
は8記載の形状測定方法において、前記規定時間間隔内
でのデータ取得周期又は演算周期は、前記プローブの機
械共振周波数の逆数で表される振動周期の1/2未満以
上の間隔であるので、状態検出の精度を得るに十分な規
定時間間隔を規定することができ、したがって、状態検
出の精度を向上させることができる。
の形状測定方法において、前記データ取得周期又は前記
演算周期を可変自在としたので、状態検出の精度を得る
に十分な規定時間間隔を、例えば各種の条件に応じて設
定するようなことができる。
請求項6、7又は8記載の前記振動収束判定処理によっ
て前記プローブの振動が収束したことを判定した時点
で、請求項1、2、3、4又は5記載の前記演算ステッ
プを実行して得た値を、前記プローブの初期位置に設定
するようにしたので、プローブの振動による誤差を低減
した上で、精度良くプローブの初期位置を算出すること
ができ、したがって、プローブの初期位置の高精度検出
が可能となることから、高精度な接触荷重設定が可能と
なり、例えば、プラスチックレンズや金型等を傷付ける
ことなく高精度な形状測定を実施することができる。
させた接触式のプローブの初期位置からの変位を検出手
段によって検出して前記被測定面の形状を測定するよう
にした形状測定装置において、初期位置に位置する前記
プローブからの出力信号を前記検出手段によって検出す
る初期信号検出手段と、前記検出手段の出力信号に対し
て、前記プローブの初期位置とみなすことができる信号
を得るための演算処理を行なう演算手段と、を具備する
ので、プローブの機構を変更することなく、演算処理の
みによってプローブの初期位置を正確に且つ短時間で検
出することができる。また、プローブにおいて粘性流体
等の減衰材の使用を不要とすることができるため、機構
の単純化を図ることができ、これに伴い、材料のリサイ
クルもし易くなるばかりか、粘性流体を使用する場合に
は不可避の破棄時における環境負荷をなくすことができ
る。
の形状測定装置において、前記プローブの初期位置とみ
なすことができる信号を得るための演算処理は、前記検
出手段の出力信号に基づく値が規定の範囲に収束した場
合に前記プローブの振動が収束したと判定する振動収束
判定処理を含むので、プローブの機構を変更することな
く、プローブの振動の収束を演算処理のみによって判定
することができる。
の形状測定装置において、前記プローブの振動が収束し
たと判定したとき、前記検出手段を初期化するようにし
たので、プローブの振動による誤差を低減した上でプロ
ーブの初期位置を算出するに際して、検出手段が初期化
されることからその算出処理の容易化を図ることができ
る。
15記載の前記振動収束判定処理によって前記プローブ
の振動が収束したことを判定した時点で、請求項13記
載の前記演算処理を実行して得た値を、前記プローブの
初期位置に設定するようにしたので、プローブの振動に
よる誤差を低減した上で、精度良くプローブの初期位置
を算出することができ、したがって、プローブの初期位
置の高精度検出が可能となることから、高精度な接触荷
重設定が可能となり、例えば、プラスチックレンズや金
型等を傷付けることなく高精度な形状測定を実施するこ
とができる。
を格納する記憶媒体の発明は、被測定面に接触させた接
触式のプローブの初期位置からの変位を検出手段によっ
て検出して前記被測定面の形状を測定するようにした形
状測定装置が備えるコンピュータにインストールされ、
このコンピュータに、初期位置に位置する前記プローブ
からの出力信号を前記検出手段によって検出する初期信
号検出機能と、前記検出手段の出力信号に対して、前記
プローブの初期位置とみなすことができる信号を得るた
めの演算処理を行なう演算機能と、を実行させるので、
プローブの機構を変更することなく、演算処理のみによ
ってプローブの初期位置を正確に且つ短時間で検出する
ことができる。また、プローブにおいて粘性流体等の減
衰材の使用を不要とすることができるため、機構の単純
化を図ることができ、これに伴い、材料のリサイクルも
し易くなるばかりか、粘性流体を使用する場合には不可
避の破棄時における環境負荷をなくすことができる。
の記憶媒体において、前記プローブの初期位置とみなす
ことができる信号を得るための演算処理は、前記検出手
段の出力信号に基づく値が規定の範囲に収束した場合に
前記プローブの振動が収束したと判定する振動収束判定
処理を含むので、プローブの機構を変更することなく、
プローブの振動の収束を演算処理のみによって判定する
ことができ、これにより、プローブの振動減衰性能に依
存することなくプローブの振動収束判定をすることがで
き、よって、プローブ振動であるのか、プローブが被対
象物に接触したのかを正しく判定することができる。
の発明は、被測定面に接触させた接触式のプローブの初
期位置からの変位を検出手段によって検出して前記被測
定面の形状を測定するようにした形状測定装置が備える
コンピュータにインストールされ、このコンピュータ
に、初期位置に位置する前記プローブからの出力信号を
前記検出手段によって検出する初期信号検出機能と、前
記検出手段の出力信号に対して、前記プローブの初期位
置とみなすことができる信号を得るための演算処理を行
なう演算機能と、を実行させるので、プローブの機構を
変更することなく、演算処理のみによってプローブの初
期位置を正確に且つ短時間で検出することができる。ま
た、プローブにおいて粘性流体等の減衰材の使用を不要
とすることができるため、機構の単純化を図ることがで
き、これに伴い、材料のリサイクルもし易くなるばかり
か、粘性流体を使用する場合には不可避の破棄時におけ
る環境負荷をなくすことができる。
のコンピュータプログラムにおいて、前記プローブの初
期位置とみなすことができる信号を得るための演算処理
は、前記検出手段の出力信号に基づく値が規定の範囲に
収束した場合に前記プローブの振動が収束したと判定す
る振動収束判定処理を含むので、プローブの機構を変更
することなく、プローブの振動の収束を演算処理のみに
よって判定することができ、これにより、プローブの振
動減衰性能に依存することなくプローブの振動収束判定
をすることができ、よって、プローブ振動であるのか、
プローブが被対象物に接触したのかを正しく判定するこ
とができる。
させた接触式のプローブの初期位置からの変位を検出手
段によって検出して前記被測定面の形状を測定するよう
にした形状測定方法において、初期位置に位置する前記
プローブからの出力信号を前記検出手段によって検出す
る初期信号検出ステップと、前記検出手段の出力信号に
基づく値が規定の範囲に収束した場合に前記プローブの
振動が収束したと判定する振動収束判定ステップと、を
具備するので、プローブの機構を変更することなく、プ
ローブの振動の収束を演算処理のみによって判定するこ
とができ、これにより、プローブの振動減衰性能に依存
することなくプローブの振動収束判定をすることがで
き、よって、プローブ振動であるのか、プローブが被対
象物に接触したのかを正しく判定することができる。
させた接触式のプローブの初期位置からの変位を検出手
段によって検出して前記被測定面の形状を測定するよう
にした形状測定装置において、初期位置に位置する前記
プローブからの出力信号を前記検出手段によって検出す
る初期信号検出手段と、前記検出手段の出力信号に基づ
く値が規定の範囲に収束した場合に前記プローブの振動
が収束したと判定する振動収束判定処理を行う手段と、
を具備するので、プローブの機構を変更することなく、
プローブの振動の収束を演算処理のみによって判定する
ことができ、これにより、プローブの振動減衰性能に依
存することなくプローブの振動収束判定をすることがで
き、よって、プローブ振動であるのか、プローブが被対
象物に接触したのかを正しく判定することができる。
定面に接触させた接触式のプローブの初期位置からの変
位を検出手段によって検出して前記被測定面の形状を測
定するようにした形状測定装置が備えるコンピュータに
インストールされ、このコンピュータに、初期位置に位
置する前記プローブからの出力信号を前記検出手段によ
って検出する初期信号検出機能と、前記検出手段の出力
信号に基づく値が規定の範囲に収束した場合に前記プロ
ーブの振動が収束したと判定する振動収束判定処理を行
う機能と、を実行させるコンピュータプログラムを格納
するので、プローブの機構を変更することなく、プロー
ブの振動の収束を演算処理のみによって判定することが
でき、これにより、プローブの振動減衰性能に依存する
ことなくプローブの振動収束判定をすることができ、よ
って、プローブ振動であるのか、プローブが被対象物に
接触したのかを正しく判定することができる。
の発明は、被測定面に接触させた接触式のプローブの初
期位置からの変位を検出手段によって検出して前記被測
定面の形状を測定するようにした形状測定装置が備える
コンピュータにインストールされ、このコンピュータ
に、初期位置に位置する前記プローブからの出力信号を
前記検出手段によって検出する初期信号検出機能と、前
記検出手段の出力信号に基づく値が規定の範囲に収束し
た場合に前記プローブの振動が収束したと判定する振動
収束判定処理を行う機能と、を実行させるので、プロー
ブの機構を変更することなく、プローブの振動の収束を
演算処理のみによって判定することができ、これによ
り、プローブの振動減衰性能に依存することなくプロー
ブの振動収束判定をすることができ、よって、プローブ
振動であるのか、プローブが被対象物に接触したのかを
正しく判定することができる。
を得るための演算処理が実行される様子を示す模式図で
ある。
を例示するグラフである。
子をその移動平均化処理の結果と対応付けて示すシミュ
レーションのグラフである。
子をそのローパスフィルタ処理の結果と対応付けて示す
シミュレーションのグラフである。
を得るための演算処理が実行される様子を示す模式図で
ある。
を判定する演算処理をした結果を示すシミュレーション
のグラフである。
を例示するグラフである。
回数を変えることによって平均化する時間間隔を変化さ
せて移動平均化処理を実施した結果を示すシミュレーシ
ョンのグラフである。
数を変えることによって不偏分散を求める時間間隔を変
化させた演算結果を示すシミュレーションのグラフであ
る。
サンプリング時間をプローブにおける機械共振の周期の
1/10、1/4、1/3、1/2と変化させ場合の結
果を示すシミュレーションのグラフである。
となるように設計された離散化された複数個の状態変数
を使用してステップ応答のシミュレーションを行なった
結果を示すシミュレーションのグラフである。
Claims (24)
- 【請求項1】 被測定面に接触させた接触式のプローブ
の初期位置からの変位を検出手段によって検出して前記
被測定面の形状を測定するようにした形状測定方法にお
いて、 初期位置に位置する前記プローブからの出力信号を前記
検出手段によって検出する初期信号検出ステップと、 前記検出手段の出力信号に対して、前記プローブの初期
位置とみなすことができる信号を得るための演算処理を
行なう演算ステップと、を具備することを特徴とする形
状測定方法。 - 【請求項2】 前記初期信号検出ステップは、前記被測
定面に対して非接触状態である前記プローブからの出力
信号を前記検出手段によって検出することを特徴とする
請求項1記載の形状測定方法。 - 【請求項3】 前記初期信号検出ステップは、前記被測
定面に対して接触状態である前記プローブからの出力信
号を前記検出手段によって検出することを特徴とする請
求項1記載の形状測定方法。 - 【請求項4】 前記プローブの初期位置とみなすことが
できる信号を得るための演算処理は、前記検出手段の出
力信号に対する規定時間間隔内での平均化処理であるこ
とを特徴とする請求項1、2又は3記載の形状測定方
法。 - 【請求項5】 前記プローブの初期位置とみなすことが
できる信号を得るための演算処理は、前記検出手段の出
力信号に対するローパスフィルタ処理であることを特徴
とする請求項1、2又は3記載の形状測定方法。 - 【請求項6】 前記プローブの初期位置とみなすことが
できる信号を得るための演算処理は、前記検出手段の出
力信号に基づく値が規定の範囲に収束した場合に前記プ
ローブの振動が収束したと判定する振動収束判定処理を
含むことを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載
の形状測定方法。 - 【請求項7】 前記検出手段の出力信号に基づく値は、
規定時間間隔内におけるピークホールド値であることを
特徴とする請求項6記載の形状測定方法。 - 【請求項8】 前記検出手段の出力信号に基づく値は、
規定時間間隔内における分散であることを特徴とする請
求項6記載の形状測定方法。 - 【請求項9】 前記規定時間間隔は、前記プローブの機
械共振周波数の逆数で表される振動周期以上の間隔であ
ることを特徴とする請求項4、7又は8記載の形状測定
方法。 - 【請求項10】 前記規定時間間隔内でのデータ取得周
期又は演算周期は、前記プローブの機械共振周波数の逆
数で表される振動周期の1/2未満以上の間隔であるこ
とを特徴とする請求項4、7又は8記載の形状測定方
法。 - 【請求項11】 前記データ取得周期又は前記演算周期
を可変自在としたことを特徴とする請求項10記載の形
状測定方法。 - 【請求項12】 請求項6、7又は8記載の前記振動収
束判定処理によって前記プローブの振動が収束したこと
を判定した時点で、請求項1、2、3、4又は5記載の
前記演算ステップを実行して得た値を、前記プローブの
初期位置に設定するようにしたことを特徴とする形状測
定方法。 - 【請求項13】 被測定面に接触させた接触式のプロー
ブの初期位置からの変位を検出手段によって検出して前
記被測定面の形状を測定するようにした形状測定装置に
おいて、 初期位置に位置する前記プローブからの出力信号を前記
検出手段によって検出する初期信号検出手段と、 前記検出手段の出力信号に対して、前記プローブの初期
位置とみなすことができる信号を得るための演算処理を
行なう演算手段と、を具備することを特徴とする形状測
定装置。 - 【請求項14】 前記プローブの初期位置とみなすこと
ができる信号を得るための演算処理は、前記検出手段の
出力信号に基づく値が規定の範囲に収束した場合に前記
プローブの振動が収束したと判定する振動収束判定処理
を含むことを特徴とする請求項13記載の形状測定装
置。 - 【請求項15】 前記プローブの振動が収束したと判定
したとき、前記検出手段を初期化するようにしたことを
特徴とする請求項14記載の形状測定装置。 - 【請求項16】 請求項14又は15記載の前記振動収
束判定処理によって前記プローブの振動が収束したこと
を判定した時点で、請求項13記載の前記演算処理を実
行して得た値を、前記プローブの初期位置に設定するよ
うにしたことを特徴とする形状測定装置。 - 【請求項17】 被測定面に接触させた接触式のプロー
ブの初期位置からの変位を検出手段によって検出して前
記被測定面の形状を測定するようにした形状測定装置が
備えるコンピュータにインストールされ、このコンピュ
ータに、初期位置に位置する前記プローブからの出力信
号を前記検出手段によって検出する初期信号検出機能
と、 前記検出手段の出力信号に対して、前記プローブの初期
位置とみなすことができる信号を得るための演算処理を
行なう演算機能と、を実行させるコンピュータプログラ
ムを格納する記憶媒体。 - 【請求項18】 前記プローブの初期位置とみなすこと
ができる信号を得るための演算処理は、前記検出手段の
出力信号に基づく値が規定の範囲に収束した場合に前記
プローブの振動が収束したと判定する振動収束判定処理
を含むことを特徴とする請求項17記載の記憶媒体。 - 【請求項19】 被測定面に接触させた接触式のプロー
ブの初期位置からの変位を検出手段によって検出して前
記被測定面の形状を測定するようにした形状測定装置が
備えるコンピュータにインストールされ、このコンピュ
ータに、 初期位置に位置する前記プローブからの出力信号を前記
検出手段によって検出する初期信号検出機能と、 前記検出手段の出力信号に対して、前記プローブの初期
位置とみなすことができる信号を得るための演算処理を
行なう演算機能と、を実行させるコンピュータプログラ
ム。 - 【請求項20】 前記プローブの初期位置とみなすこと
ができる信号を得るための演算処理は、前記検出手段の
出力信号に基づく値が規定の範囲に収束した場合に前記
プローブの振動が収束したと判定する振動収束判定処理
を含むことを特徴とする請求項19記載のコンピュータ
プログラム。 - 【請求項21】 被測定面に接触させた接触式のプロー
ブの初期位置からの変位を検出手段によって検出して前
記被測定面の形状を測定するようにした形状測定方法に
おいて、 初期位置に位置する前記プローブからの出力信号を前記
検出手段によって検出する初期信号検出ステップと、 前記検出手段の出力信号に基づく値が規定の範囲に収束
した場合に前記プローブの振動が収束したと判定する振
動収束判定ステップと、を具備することを特徴とする形
状測定方法。 - 【請求項22】 被測定面に接触させた接触式のプロー
ブの初期位置からの変位を検出手段によって検出して前
記被測定面の形状を測定するようにした形状測定装置に
おいて、 初期位置に位置する前記プローブからの出力信号を前記
検出手段によって検出する初期信号検出手段と、 前記検出手段の出力信号に基づく値が規定の範囲に収束
した場合に前記プローブの振動が収束したと判定する振
動収束判定処理を行う手段と、を具備することを特徴と
する形状測定装置。 - 【請求項23】 被測定面に接触させた接触式のプロー
ブの初期位置からの変位を検出手段によって検出して前
記被測定面の形状を測定するようにした形状測定装置が
備えるコンピュータにインストールされ、このコンピュ
ータに、 初期位置に位置する前記プローブからの出力信号を前記
検出手段によって検出する初期信号検出機能と、 前記検出手段の出力信号に基づく値が規定の範囲に収束
した場合に前記プローブの振動が収束したと判定する振
動収束判定処理を行う機能と、を実行させるコンピュー
タプログラムを格納する記憶媒体。 - 【請求項24】 被測定面に接触させた接触式のプロー
ブの初期位置からの変位を検出手段によって検出して前
記被測定面の形状を測定するようにした形状測定装置が
備えるコンピュータにインストールされ、このコンピュ
ータに、 初期位置に位置する前記プローブからの出力信号を前記
検出手段によって検出する初期信号検出機能と、 前記検出手段の出力信号に基づく値が規定の範囲に収束
した場合に前記プローブの振動が収束したと判定する振
動収束判定処理を行う機能と、を実行させるコンピュー
タプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001290177A JP2003097940A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 形状測定方法、形状測定装置、形状測定用のコンピュータプログラムを格納する記憶媒体及び形状測定用のコンピュータプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001290177A JP2003097940A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 形状測定方法、形状測定装置、形状測定用のコンピュータプログラムを格納する記憶媒体及び形状測定用のコンピュータプログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003097940A true JP2003097940A (ja) | 2003-04-03 |
Family
ID=19112547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001290177A Pending JP2003097940A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 形状測定方法、形状測定装置、形状測定用のコンピュータプログラムを格納する記憶媒体及び形状測定用のコンピュータプログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003097940A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004333293A (ja) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | Mitsutoyo Corp | 信号処理装置、信号処理方法、信号処理プログラム、信号処理プログラムを記録した記録媒体および測定機 |
JP2005249625A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Ricoh Co Ltd | 形状データ取得方法および形状測定装置 |
JP2006334640A (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-14 | Asahi Sunac Corp | 線材移送切断機 |
JP2008504555A (ja) * | 2004-06-28 | 2008-02-14 | ヘキサゴン メトロロジー エービー | 座標測定器に使用するための測定用探針 |
JP2008145329A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Mitsutoyo Corp | 測定器 |
JP2009150687A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Ntn Corp | 軸受の回転精度の測定装置 |
JP2010164328A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Mitsutoyo Corp | レーザ干渉計 |
JP2012093345A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-05-17 | Mitsutoyo Corp | 座標測定用ヘッドユニット及び座標測定機 |
CN102830285A (zh) * | 2012-04-02 | 2012-12-19 | 福耀玻璃(湖北)有限公司 | 一种后挡风玻璃电阻和球面检测设备 |
JP2013007666A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Ulvac Japan Ltd | 表面形状測定用触針式段差計及び該段差計における測定精度の改善方法 |
US8649902B2 (en) | 2010-09-16 | 2014-02-11 | Ricoh Company, Limited | Transport medium driving device, transport medium driving method, program product, and image forming apparatus |
JP2014077692A (ja) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Kosaka Laboratory Ltd | 触針式測定装置及び触針式測定装置による高さ測定方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001099639A (ja) * | 1999-07-23 | 2001-04-13 | Mitsutoyo Corp | 表面形状測定方法 |
-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001290177A patent/JP2003097940A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001099639A (ja) * | 1999-07-23 | 2001-04-13 | Mitsutoyo Corp | 表面形状測定方法 |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004333293A (ja) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | Mitsutoyo Corp | 信号処理装置、信号処理方法、信号処理プログラム、信号処理プログラムを記録した記録媒体および測定機 |
JP2005249625A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Ricoh Co Ltd | 形状データ取得方法および形状測定装置 |
JP4509604B2 (ja) * | 2004-03-05 | 2010-07-21 | 株式会社リコー | 形状データ取得方法および形状測定装置 |
JP2008504555A (ja) * | 2004-06-28 | 2008-02-14 | ヘキサゴン メトロロジー エービー | 座標測定器に使用するための測定用探針 |
JP2006334640A (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-14 | Asahi Sunac Corp | 線材移送切断機 |
JP2008145329A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Mitsutoyo Corp | 測定器 |
JP2009150687A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Ntn Corp | 軸受の回転精度の測定装置 |
JP2010164328A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Mitsutoyo Corp | レーザ干渉計 |
US8649902B2 (en) | 2010-09-16 | 2014-02-11 | Ricoh Company, Limited | Transport medium driving device, transport medium driving method, program product, and image forming apparatus |
JP2012093345A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-05-17 | Mitsutoyo Corp | 座標測定用ヘッドユニット及び座標測定機 |
JP2013007666A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Ulvac Japan Ltd | 表面形状測定用触針式段差計及び該段差計における測定精度の改善方法 |
CN102830285A (zh) * | 2012-04-02 | 2012-12-19 | 福耀玻璃(湖北)有限公司 | 一种后挡风玻璃电阻和球面检测设备 |
JP2014077692A (ja) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Kosaka Laboratory Ltd | 触針式測定装置及び触針式測定装置による高さ測定方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6044569A (en) | Measuring method and measuring instrument | |
US9593928B2 (en) | Dynamical monitoring of a coordinate measuring machine using recursive filtering | |
JP4909548B2 (ja) | 表面形状測定装置 | |
JP2003097940A (ja) | 形状測定方法、形状測定装置、形状測定用のコンピュータプログラムを格納する記憶媒体及び形状測定用のコンピュータプログラム | |
US10969221B2 (en) | Active damping of a measuring device | |
JPS6321841B2 (ja) | ||
JP5501192B2 (ja) | 硬さ試験方法及びプログラム | |
KR20130006346A (ko) | 변형에 기인하는 동적 오차를 보상하기 위한 좌표 측정 기계의 수학 모델의 캘리브레이션 방법 | |
JP2003294434A (ja) | 接触式プローブ | |
JP3820357B2 (ja) | 計測方法および計測装置 | |
JP3983637B2 (ja) | 触針式プローブ機構の制御方法及び装置 | |
JP2004108959A (ja) | 形状測定装置 | |
JP5022930B2 (ja) | 接触式振動計およびこれを備えた表面性状測定装置 | |
JP2925166B2 (ja) | 動吸振器を利用したつり合い試験機 | |
JPH0312681B2 (ja) | ||
JP5999680B2 (ja) | 線形弾性率の測定方法及び線形弾性率測定装置 | |
Chen et al. | Force Sensor-Based Linear Actuator Stiffness Rendering Control | |
JPH10311715A (ja) | 計測方法および計測装置 | |
CN117148462A (zh) | 一种基于悬点主动控制的扭秤隔振装置及方法 | |
Yu et al. | A novel weight loading method in the 20 kN deadweight force standard machine | |
JP2000193404A (ja) | 測定ヘッド及び測定フィ―ラ | |
Takács et al. | Capacitive proximity sensor position feedback in active vibration control of lightly damped cantilevers | |
JP2014115085A (ja) | 接触式形状測定装置および方法 | |
JPH0571710U (ja) | 輪郭形状測定機 | |
JP2008261658A (ja) | 表面形状測定用触針式段差計の空気抵抗補正方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20041005 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20051021 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071128 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20080111 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100423 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100601 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101012 |