JP2003500675A - 計測機器による移動制御 - Google Patents

計測機器による移動制御

Info

Publication number
JP2003500675A
JP2003500675A JP2001500185A JP2001500185A JP2003500675A JP 2003500675 A JP2003500675 A JP 2003500675A JP 2001500185 A JP2001500185 A JP 2001500185A JP 2001500185 A JP2001500185 A JP 2001500185A JP 2003500675 A JP2003500675 A JP 2003500675A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measurement
directions
probe
determining
support
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
Application number
JP2001500185A
Other languages
English (en)
Inventor
ミルズ マイケル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taylor Hobson Ltd
Original Assignee
Taylor Hobson Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taylor Hobson Ltd filed Critical Taylor Hobson Ltd
Publication of JP2003500675A publication Critical patent/JP2003500675A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/042—Calibration or calibration artifacts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
    • G01B7/008—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/28—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/34—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 測定プローブ（８）は第１方向（Ｘ）に移動可能なキャリッジ（７）によって支持され、支持体表面（４）に受容された対象の表面（ＲＳ）を横切る測定パスを測定プローブ（８）がトラバースすることで、第１方向とは異なる第２方向（Ｚ）における表面特徴の変化を表わすデータが測定パスに沿って提供される。支持体表面４は第１および第２方向とは異なる第３方向（Ｙ）に移動可能である。表面領域の測定は、支持体表面に取り付けられた対象の表面の領域に沿った複数の測定パスを測定プローブがトラバースするようキャリッジ（７）を制御するとともに、各測定パスのトラバース後に前記第３方向に移動するよう支持体表面（４）を制御することによって行われる。そして予め半径がわかっている基準球について得られた測定データを用いて、第１および第３方向の相対向きが決定される。次いで、測定プローブによって提供される測定データを、第１および第３方向の決定された相対向きのエラーに従って補正することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は、計測機器に関し、特に、表面形状すなわち表面の全体的な形と、
表面のテクスチャないし粗さとの双方を測定可能な計測機器に関する。
【０００２】 イングランド、LeicesterのTaylor Hobson Limitedにより製造された計測機器
のシリーズForm Talysurf Seriesは、３次元表面領域をマッピングし、およびデ
ータをユーザに対し表示することを可能として、その表面領域の形状およびテク
スチャを表示する。
【０００３】 Form Talysurf Series（登録商標）の機器においては、これは、第１方向（概
してＸ方向）の測定経路に沿って測定されるべき表面領域を測定プローブにトラ
バースさせ、次に、その表面がマッピングされるべき対象物を搬送するステージ
を第２の直交方向（概してＹ方向）に移動させ、そしてマッピングされるべき全
体領域がカバーされて、多数の平行な測定パス上で収集されたデータからなる測
定データが得られるまで、これら２つのステップを繰り返すことによって達成さ
れる。
【０００４】 そして、マッピングされた表面領域のグラフィカルな画像（representation）
を、ユーザのために表示またはプリントアウトすることができる。概して、この
表示は３次元的な表面の斜視図を含むものであろう。さらにこのグラフィカルな
画像によって、ユーザはマッピングされた表面の特性を判定することができる。
例えば、グラフィカル画像によって、ユーザは、鋼のシートなどのシート表面に
傷や亀裂があるかを判定することもできる。
【０００５】 かかるグラフィカル画像により、公称上平坦な表面の表面特徴を研究し解釈す
ることがユーザにとって容易となるものの、例えば、表面が湾曲した表面から成
っていたりまたは含んでいる場合など、マッピングされる表面が有意（signific
ant）の形状を持つ場合には、かかるグラフィカル画像の解釈がより困難となる
ことが証明できる。測定される表面が有意形状を持つときにグラフィカル画像を
より視覚的に解釈できるようにするために、Taylor Hobson Limitedによって形
状フィッティングソフトウェアが開発され、供給されている。これは、多項式形
状フィッティング手順を用いて測定データから表面の形状を除去することを可能
にするもので、これによってユーザに対し、例えば表面の全体的な形状および表
面の表面テクスチャの独立したグラフィカル画像を提供することができるように
なる。
【０００６】 これは、ユーザに所望表面の表面テクスチャおよび／または全体的表面形状を
良好に視覚的に示すことを可能にすることはできるが、測定される表面の３次元
形状を可視化することよりむしろ測定可能にすることが要望されている。
【０００７】 本発明の目的は、３−Ｄ形状測定の精度および反復性の改善をもたらす計測機
器を提供することにある。
【０００８】 本発明の一形態では、第１の方向において測定プローブと支持体表面との間の
相対移動を行わせることにより、測定プローブをトラバースさせて支持体表面に
取り付けられた対象物の表面内の変化に追従させるようにするための手段と、第
１の方向に直交する第２の方向において支持体表面と測定プローブとの間の相対
移動を行わせるための手段と、測定プローブが第１の方向における測定パスを完
了した後に、測定すべき表面に対して測定プローブを第２の方向に移動させるこ
とにより、測定プローブが複数の平行測定パスをトラバースするようにするため
の制御手段と、複数の平行測定パスをトラバースした結果測定プローブから受け
取った測定データを処理すべく動作可能な処理手段と、を有し、その処理手段が
、測定プローブが既知の３次元形状の表面領域をトラバースした結果受け取った
測定データを処理することによって、第１の方向に対する第２方向の向きを決定
し、相対的な向きを表わすデータを提供するべく動作可能な計測機器が具えられ
る。
【０００９】 他の形態においては、本発明は、２つの公称上直交する方向において測定プロ
ーブと測定すべき表面との間の相対移動を行わせるための手段と、既知の３次元
形状の基準表面を測定することによって得られた測定データを用いることにより
、２つの公称上直交する方向の一方を他方に対して校正するための手段と、を有
する計測機器を提供する。
【００１０】 図１は、Form Talysurf Seriesの計測機器１に基づく機器の模式的斜視図を示
している。この実施例においては、機器は作業表面すなわちデスク１００上に支
持されるようになっている。機器１は作業ベンチすなわちデスク１００上に載置
するべく設計されたベース２を有している。ワークピース支持体３がベース２に
取り付けられ、ワークピース支持プラットフォーム４を支持する。ワークピース
支持プラットフォーム４は、モータ付きのボールスクリュ装置（図１には示され
ていない）により、支持体３に対しＹ方向（すなわち図１において紙面内方）に
移動可能である。
【００１１】 ベース２はまた、垂直すなわちＺ軸基準をなすコラム５を支えている。コラム
キャリッジ６がコラム５に取り付けられ、Ｚ方向に移動可能である（すなわちコ
ラムを昇降する）。この実施例においては、Ｚ方向におけるコラムキャリッジ６
の移動はモータ付きのリードスクリュ装置（図１には示されていない）によって
行われる。
【００１２】 コラムキャリッジ６は測定プローブキャリッジ７を支持し、測定プローブキャ
リッジ７はコラムキャリッジ６に対し図１におけるＸ方向に移動可能である。こ
の実施例においては、プローブキャリッジ７は、コラムキャリッジ６内に取り付
けられたＸ軸基準バーに沿って摺動可能となるよう取り付けられ、モータ付きプ
ーリ駆動装置によりＸ軸基準バーに沿って押し引きされる。
【００１３】 測定プローブキャリッジ７は測定プローブ８を支持する。この実施例において
は、測定プローブ８は回動可能に取り付けられたスタイラスアーム８ａを具え、
アームの自由端には測定すべき表面に接触するよう配置されたスタイラスチップ
８ｂが支持される。これにより、測定プローブ８が測定すべき表面を横切ってト
ラバースするとき、スタイラスアーム８ａが回動して、表面のＺ方向における変
化にスタイラスチップ８ｂが追従できるようになる。図２を参照して以下により
詳細に説明するように、測定プローブ８はまた、スタイラスアームの回動を示す
電気信号を提供する位置トランスジューサを有している。
【００１４】 ベース２上に取り付けられた機器のコンポーネントは機器の測定システム１ａ
を形成する。機器はまた、データ取得、処理および制御システム（data acquisi
tion, processing and control system；ＤＡＰＣＳ）１ｂを有し、これは測定
システム１ａによる測定動作を制御するとともに、測定システム１ａから受け取
ったデータの処理を行うものである。ＤＡＰＣＳ１ｂは、図２を参照して以下に
より詳細に説明するように、マスタコントロールシステム２０を介して測定シス
テム１ａとインターフェースするパーソナルコンピュータないしワークステーシ
ョン１０等から成る。
【００１５】 図２に示され、かつ技術分野において知られているように、パーソナルコンピ
ュータないしワークステーション１０は、本質的にプロセッサおよびこれに組み
合わされるＲＯＭおよびＲＡＭなどのメモリから成る処理ユニット１１、ハード
ディスクドライブ（ＨＤ）１２、フロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ−ＲＯ
Ｍ等のようなリムーバブルディスク（ＲＤ）１４を受容するリムーバブルディス
クドライブ１３、図１に示されたマウスなどのユーザ入力デバイス（ＰＤ）１５
およびユーザに対し情報を表示するためのディスプレイ１７を具える。パーソナ
ルコンピュータ１０はまた、制御命令等のキー入力を可能とするためのキーボー
ド（ＫＹＢＤ）１６等、および、ユーザに対してディスプレイ１７上に表示され
る情報のプリントアウトを可能にするためのプリンタ１８を有していてもよい。
処理ユニット１１はまた、他のコンピューティングデバイスに対するリモートリ
ンク（ＲＬ）を有していてもよい。このリモートリンクは、例えば、インターネ
ット，イントラネットなどのネットワークに対するコネクション、ＷＡＮまたは
ＬＡＮコネクション、あるいは赤外線リンクとすることができる。
【００１６】 コンピュータ１０は、ユーザによる入力のために用いられるとともに、測定結
果の処理および表示のために用いられる。コンピュータ１０は、一般にＳＤＬＣ
シリアルインターフェースとされる適切なインターフェースを介して、測定シス
テム１ａによる測定動作の実行を制御するマスタコントロールシステム２０に接
続される。この実施例においては、マスタコントロールシステム２０は、マイク
ロプロセッサ２２、ＲＡＭ２３、ＲＯＭ２４（この例ではＥＰＲＯＭとして示さ
れる）を具え、ユーザ操作が可能なジョイスティック２５に接続されている。ジ
ョイスティック２５は、例えば、ユーザによる測定プローブの初期の位置決めお
よび／またはＺ方向におけるコラムキャリッジ６の位置決めを行うために用いる
ことができる。
【００１７】 マスタコントロールシステム２０はＸ軸駆動回路３０、Ｙ軸駆動回路４０、Ｚ
軸駆動回路５０および測定値トランスジューサ回路６０に接続されている。
【００１８】 Ｘ軸駆動回路３０は、マイクロプロセッサ２２から制御命令を受け取って、上
述したようにプローブキャリッジ７をＸ軸基準バー（図１または図２には示して
いない）に沿って移動させるべくモータ３２を駆動するためのモータドライバ３
１を具える。Ｘ軸駆動回路はまた、Ｘ位置トランスジューサ３３を含む。これは
、モータドライバ３１に対する局部フィードバック制御の提供と、データログが
生じるＸ位置を決定するためのマイクロプロセッサ２２に対するＸ位置情報の提
供との双方を行うことができる。Ｘ位値トランスジューサは、例えば、回折格子
光学干渉計として設けられていてもよい。
【００１９】 この実施例におけるＹ軸駆動回路は、シリアルリンク４５（ＳＤＬＣ）および
モーションコントローラ４４を介してコンピュータ１０により制御される。この
実施例におけるＹ軸駆動回路は、コンピュータ１０から（モーションコントロー
ラ４４を介して）駆動命令を受容するモータドライバ４１を具える。モータドラ
イバ４１は、コンピュータ１０からの制御信号に従ってモータ４２を駆動するこ
とでボールスクリュ装置のスクリュを駆動し、これによってボールないしボール
スクリュに組み合わされたプラットフォーム４をＹ方向に駆動する。Ｙ軸駆動回
路はまた、モータドライバ４１に対する局部フィードバック制御を提供するため
のＹ位置トランスジューサ４３を含んでいてもよい。この実施例においては、Ｙ
軸位置トランスジューサはコンピュータ１０に戻す情報を提供しない。むしろ、
コンピュータ１０は単純にモータドライバ４１に制御信号を提供して、モータ４
０に要求距離の移動を行わせるものである。
【００２０】 Ｚ軸駆動回路５０は、マイクロプロセッサ２２から制御命令を受容してモータ
５２を駆動するモータドライバ５１と、モータドライバ５１に対する局部フィー
ドバック情報を提供するためのＺ軸位置トランスジューサ５３を具える。
【００２１】 モータ３２、４２および５２は、例えば、リニアステッパモータであってもよ
い。
【００２２】 この実施例において、測定値トランスジューサ回路６０は光学干渉計６１、光
学分析部（analysing optics）６２および計数器／補間器６３を具える。この実
施例において、用いられた測定値トランスジューサ回路は、本出願人による米国
特許第５５１７３０７号において示され、説明されたものである。同号では、プ
ローブアーム８ａの回同軸に位置する曲率中心を有するよう、プローブアーム８
ａに組み合わされる湾曲表面上に配置された回折格子を有する光学干渉計を用い
ている。他の形態の測定値トランスジューサ回路が用いられてもよい。よって、
例えば、異なる形態の光学干渉計、例えば本出願人のＰＣＴ出願の公開第ＷＯ９
７／１６７０１号において説明されたものを用いることもできる。光学干渉計以
外の測定値トランスジューサを用いることもできる。よって、例えば、測定値ト
ランスジューサはＬＶＤＴ（線形可変差動トランスジューサ；linear variable
differential transducer）を具えたものでもよい。これは、コイルおよびコア
の一方が回動アームの非スタイラス端によって支持され、スタイラスアームの回
動がコイル内のコアの位置を変えるものである。かかるＬＶＤＴは技術分野にお
いてよく知られている。本出願人のＰＣＴ出願の公開第ＷＯ９５／０８０９６号
は、ＬＶＤＴトランスジューサを用いる計測機器を記載している。
【００２３】 ＤＡＰＣＳ１ｂは、マスタコントロールシステム２０のメモリ（ＲＡＭ２３ま
たはＥＰＲＯＭ２４）および／またはコンピュータ１０のメモリ内にストアされ
たプロセッサ実装可能な命令およびデータによってプログラムされ、ユーザの命
令およびその後の修正に従った測定動作の実行およびユーザの命令に従った測定
データの再処理が可能となっている。
【００２４】 ここまで述べた機器１は商業的に入手可能な本出願人の計測機器のシリーズ「
Form Talysurf Series」の一つを使用することができる。図１および図２に示し
た機器は、しかし、付加的な、もしくは修正したプロセッサ実装可能な命令およ
び／またはデータによって、既存の機器のシリーズForm Talysurf Seriesとは異
なった態様で動作する新しい機械として構成されている。
【００２５】 プロセッサ命令および／またはデータを用いた機器１の構成は、ＥＰＲＯＭ２
４のプリプログラミングと、リモートリンクＲＬを介した、またはコンピュータ
１０のリムーバブルディスクドライブ１３に挿入されたリムーバブルディスク（
ＲＤ）１４からのプロセッサ実装可能な命令および／またはデータのダウンロー
ディンクとの、少なくとも一つによって行うことができる。
【００２６】 図３は、本発明を実施する機器を形成すべく上述のように構成した場合の、図
１に示された計測機器１の動作を説明するためのトップレベルのフローチャート
を示す。
【００２７】 機器１はまず支持プラットフォーム４に支持されたワークピースチャック（図
１には示されていない）にマウントされた基準表面ＲＳ（図１）についての測定
データを得る（図３のステップＳ１）ように構成されている。この実施例におい
ては、基準表面は正確な既知の半径を持つ金属球によって提供される。
【００２８】 ＤＡＰＣＳ１ｂが一旦基準表面についての測定データを得ると、ＤＡＰＣＳ１
０は、図３のステップＳ２にて、コラムキャリッジ内のＸ軸基準バーによって定
められるＸトラバース軸とコラム５によって定められるＺ軸とに対する、支持プ
ラットフォーム４のＹトラバース軸の相対的な向きを決定する。そしてＤＡＰＣ
Ｓ１ｂは、図３のステップＳ３にて、この情報を用いてＸおよびＺ軸に対するＹ
軸のミスオリエンテーションを補正するのに何らかの補正が必要かを決定する。
【００２９】 基準球について測定データを得るステップを、図４を参照してより詳細に説明
する。
【００３０】 ユーザが支持プラットフォーム４に基準球をマウントし、ジョイスティック２
５を用いてスタイラスチップ位置の何らかの初期マニュアル粗調整を行ったとす
ると、続いてユーザは、概して初めにＤＡＰＣＳ１ｂに命令し、公知のクレステ
ィングルーチン（既存のForm Talysurf Seriesの機器とともに利用できる）を実
行させて基準球の頂部すなわち最上位点を決定させる（図４のステップＳ１１）
であろう。このクレスティング手順は概して、測定プローブ８に幾つかの初期の
予備的な表面測定を行わせて、これから得られた最高のＺ値のＸ，Ｙ座標をＤＡ
ＰＣＳ１ｂが決定するためのＤＡＰＣＳ１ｂの命令を含む。
【００３１】 そしてＤＡＰＣＳ１ｂはＸおよびＹ軸駆動回路３０および４０に対し制御コマ
ンドを発行して測定プローブ８の位置決めを行わせ、スタイラス８ｂが第１測定
パスの所望のスタート位置Ｘｉ，Ｙｉに位置づけられるようにする（ステップＳ
１２）。
【００３２】 ＤＡＰＣＳ１ｂは次に、Ｘ軸駆動回路３０に命令して、所望の表面領域を横切
るＸ方向における連続測定パスを測定プローブ８ないしスタイラス８bにトラバ
ースさせる。スタイラス８ｂが連続測定パスをトラバースしているとき、スタイ
ラスアーム８ａは基準球の表面の特徴および湾曲に追従して回動し、連続測定パ
スに沿った表面にスタイラス８ｂが追従するので、そのＺ位置における変化を表
わす信号を測定値トランスジューサ６０がマスタコントロールシステム２０に供
給することになろう。
【００３３】 この実施例においては、Ｘ位置トランスジューサ３３からマスタコントロール
システム２０に受容された信号により決定され、マイクロプロセッサ２２が測定
値トランスジューサ６０の出力を記録する時間に対応したＸ方向上の所定のイン
ターバルで、マスタコントロールシステム２０は測定値トランスジューサ６０の
出力を記録（log）する。この例では、Ｘ変位すなわち測定データはＸ方向にお
いて０．２５μｍのインターバルで記録される（図４のステップＳ１３）。
【００３４】 測定パスの終端では、図４のステップＳ１４にて、ＤＡＰＣＳ１ｂはプローブ
をスタート位置Ｘｉに復帰させ、測定データをハードディスクドライブ１２上に
ストアする。次にＤＡＰＣＳは、ステップＳ１５にて、トラバースされるべき他
の測定パスがあるかを判定する。肯定回答であれば、続いてＤＡＰＣＳ１ｂは、
ステップＳ１６にて、Ｙ軸駆動回路４０に制御信号を供給し、モータ４２により
Ｙプラットフォームを移動させて測定プローブ８を次のＹスタート位置に搬送し
てから、ステップ１３から１５を繰り返す。ステップ１５において肯定回答であ
れば、測定サイクルを完了する（ステップＳ１７）。
【００３５】 この方法においては、一連の平行測定パスにおいて基準球の所望の表面領域が
測定プローブ８によりトラバースされ、ＤＡＰＣＳ１ｂは各測定パスに沿った各
Ｘデータ点でスタイラス８ｂのＺ位置の変化を表わす測定データをストアする。
一般に測定パスは、それぞれ球の中心を通って広がるＸ，Ｙ平面に関して対称に
配置された弧を構成するよう選択されるであろう。また一般に測定パスは、球の
頂部を通って伸びる弧と、その中央弧両側の同数の測定パスとを含むであろう。
【００３６】 Ｙ軸の相対的な向きの決定（図３のステップＳ２）を行う方法について、図５
を参照して説明する。
【００３７】 初めにステップＳ２１において、各測定パスの開始および終了が決定される。
図６に示されるように、スタイラスアーム８ａは回動軸ＰＡに関して回動するの
で、スタイラス８ｂは、それが表面に追従してＺ方向に変位するとき弧状パスに
追従する。これは、測定されるべき基準表面ＲＳにスタイラスチップ８ｂが実際
に接触する点Ｘｉが、Ｘ軸駆動回路３０のＸ位置トランスジューサ３３によって
決定されるＸ位置とは異なっているであろうことを意味する。
【００３８】 図７は図６に示された弧状誤差に対する補正を説明するためのフローチャート
を示し、測定パスの実際の開始および終了を決定することを可能にするものであ
る。初めに、ステップ２１１にて、Ｘ位置トランスジューサ３３によって測定さ
れた、各測定パスの開始ＸS点および終了ＸE点のＸ位置が決定される。次に、ス
テップＳ２１２にて、ＤＡＰＣＳ１ｂは測定されたＸ開始位置ＸS＋ｄＸ1に等し
くなるように実際のＸ開始位置ＸSAをセットする。ここで、ｄＸ1は弧状補正項
である。
【００３９】 弧状補正項は本出願人の米国特許第５１５０３１４号に記載された方法を用い
て決定される。従って、Ｚ方向の変位は次のようにセットされる： Ｚ＝Ａｚ＋Ｂｚ2＋Ｃｚ3 ここで、Ａ、ＢおよびＣは、米国特許第５１５０３１４号の図９に示された校正
球の表面を、スタイラスがその全体的な移動範囲を移動することになる中心位置
から最終位置まで、スタイラス８ｂにトラバースさせることによって予め決定し
た校正定数である。校正定数Ａ、ＢおよびＣを決定するための操作は、工場にお
いて機械のコントロールシステム２０に予めストアされた校正定数により行われ
るものであってもよい。しかし、熱的な変動その他によって変化が生じ得るので
、これら校正定数は、ユーザによって少なくとも時々に決定されることが望まし
い。本例の場合、これら校正定数は現在の操作について用いられているのと同じ
基準球を用いて決定することができる。
【００４０】 補正されたすなわち実際のＸ位置は、ＤＡＰＣＳにより次式に従って決定され
る： Ｘactual＝Ｘ＋ＤＺactual＋ＥＺ2 actual ここで、ＤおよびＥは校正球（再び、現在の基準球と同じであってもよい）を用
いて決定された校正定数である。この処理は本出願人の米国特許第５１５０３１
４号の第８欄第３５行から第９欄第６１行に詳細に記載されている。
【００４１】 以上から、 ｄＸ1＝Ｘ＋ＤＺactual＋ＥＺ2 actual であることが分かるであろう。
【００４２】 図７のステップＳ２１２にて、実際の開始ＸSA位置が一旦決定されると、次に
実際のＸ終了ＸEA位置が次式： ＸEA＝（Ｎ−１）．Ｐ＋ｄＸN に等しくセットされる（図７のステップＳ２１３）。ここで、ＮはＸデータ点の
個数、ＰはＸデータ点間のピッチ、およびｄＸNは測定パスの終了点に対する弧
状補正項であり、これは、ＺEactualが測定パスの終了点における実際のＺ位置
である場合にＤＺEactualactual＋ＥＺ2 Eactualに等しいものとなるであろう。
図７のステップＳ２１１からステップＳ２１３は、各測定パスに対して繰り返さ
れ、各測定パスの実際の開始ＸSAおよび終了ＸEAは、図５のステップＳ２１にて
、ＤＡＰＣＳ１ｂによりストアされる。
【００４３】 基準表面上の各測定パスが円弧であることが認められるであろう。２つの測定
パス弧ＭＰ１およびＭＰ２を示す図８に概略的に示されるように、ＸおよびＺ軸
に対してＹ軸が誤った方向に向いていれば、すなわち、Ｙ軸がＸおよびＺ軸の双
方に正確に直交していなければ、測定弧に対応する円の中心Ｃ1，Ｃ2等は一致せ
ず、異なる座標Ｘ1Ｙ1Ｚ1およびＸ2Ｙ2Ｚ2をもって列となるであろう。従って、
ＸおよびＺ軸に対してＹ軸にどれほどのミスオリエンテーションがあるかを決定
する目的で、ＤＡＰＣＳ１ｂはまず第１に、図５のステップＳ２２にて、各測定
パス弧について対応円の中心を決定する。図９はこのステップを詳細に説明する
フローチャートを示している。すなわち、図９のステップＳ２２１において、最
小平均２乗法のフィッティング手順など標準のフィッティング手順を用いて、最
良の円を各円弧測定パスにあてはめる。次に、ステップＳ２２２にて、最適合（
best fit）円のそれぞれの中心の相対的Ｘ，Ｙ，Ｚ座標を決定し（すなわち、例
えば図８に示した点Ｃ1，Ｃ2）、そして図９のステップＳ２２３において、円の
中心Ｃ1，Ｃ2等のそれぞれの相対座標をストアする。各円の中心が対応する測定
パスのＹ座標値に対応したＹ座標値と、最適合円により決定されるＸおよびＺ座
標値を有していることが認められるであろう。
【００４４】 図５のステップＳ２２にて弧の中心が一旦決定されると、ＤＡＰＣＳ１ｂは、
ステップＳ２３にてＸ軸に関しＹ軸にどれほどのミスオリエンテーションがある
かを決定しストアするとともに、ステップＳ２４にてＺ軸に関しＹ軸にどれほど
のミスオリエンテーションがあるかを決定しストアする。
【００４５】 図１０および図１１は、この実施例においてステップＳ２３およびＳ２４がそ
れぞれいかに実行されるかを示している。図１０に示すように、Ｘ軸に関しＹ軸
にどれほどのミスオリエンテーションがあるかを決定する目的で、ＤＡＰＣＳ１
ｂは各中心点Ｃ1，Ｃ2等の相対的Ｘ，Ｙ座標を取り、ステップＳ２３１にて、最
小平均２乗法のフィッティング手順など標準のフィッティング手順を用いてそれ
らの座標を通る最良の直線を決定する。次に、ＤＡＰＣＳはステップＳ２３２に
て、Ｘ，Ｙ平面におけるその直線の傾きすなわち勾配を決定し、これをδＸ／δ
Ｙとしてストアする。
【００４６】 同様に、ステップＳ２４にて、ＤＡＰＣＳは各中心点Ｃ1，Ｃ2等のＸおよびＺ
座標を取り、ステップＳ２３１において用いたのと同様のフィッティング手順を
用い、Ｘ，Ｙ平面においてそれらの座標を通る最良の直線をあてはめる（ステッ
プＳ２４１）。次に、ステップＳ２４２にて、ＤＡＰＣＳはＸ，Ｚ平面における
その最良の直線の傾きを決定し、これをδＺ／δＹとしてストアする。
【００４７】 続いて、図５のステップＳ２５においてさらなる処理が行われてもよい。この
さらなる処理は、ＤＡＰＣＳ１ｂがその後の未知の表面の測定データを自動的に
補正するのに用いられることになる補正値ないしキャリブレーションデータとし
て、値δＸ／δＹおよびδＺ／δＹを単にストアするものでもよい。しかしなが
ら、それでは実行される校正手順に関して何らのフィードバックもユーザに提供
できない。図１２は図５のステップＳ２５にて実行し得るさらなる処理の詳細を
示す。
【００４８】 図１２のステップＳ２５１において、ＤＡＰＣＳ１０は、決定された値δＸ／
δＹに従って個々の測定パスのそれぞれを転置し、次にステップＳ２５２におい
て、決定された値δＺ／δＹに従って個々の測定パスのそれぞれを転置する。続
いてステップＳ２５３にて、補正された測定データをストアし、ステップＳ２５
４にてＤＡＰＣＳ１ｂは補正された測定データをユーザに対してコンピュータ１
０のディスプレイ１７上に表示する。このデータはユーザに対して３次元マップ
ないしグラフとして表示されるものでもよい。
【００４９】 この段階では、ユーザに対し表示されるデータには、基準体（本例では球）の
形状が必ず含まれており、ユーザが目視で結果を評価するのが難しくなる。従っ
て、ステップＳ２５５にてＤＡＰＣＳ１ｂは、公知のフィッティング手順（既存
のForm Talysurf Seriesの機械に対して利用できる）を用いて測定データに最良
の球の表面をあてはめた後、ステップＳ２５５にて、その最適合球の表面を測定
データから除去する。続いてＤＡＰＣＳ１ｂは、ステップＳ２５６にて、その形
状を除去した測定データをストアするとともに、ステップＳ２５７にて、ユーザ
に対しその形状を除去した測定データを表示することで、ユーザが視覚的にデー
タを検査できるようにしている。ステップＳ２５８にてさらなる処理が行われる
ようにしてもよい。
【００５０】 上述した手順を例示するべく、図１に示した機器を用いて実行される実際の測
定の例を説明する。
【００５１】 図１８は図３のステップＳ１で得られた測定結果の３次元表面マップすなわち
グラフィカル画像を示す。公知のフィッティング手順を用いて基準球の３次元球
形状を除去した後、図３のステップＳ２およびＳ３で述べたようなＹ軸のミスオ
リエンテーションに対しては何らの補正も行われていない。この例においては、
基準球はキャリブレートされた既知の半径12.4987ｍｍ（ミリメートル）をもち
、最適合球は半径12.497ｍｍであった。基準球の３次元形状がデータから除去さ
れることで、その結果としてのグラフィカル画像すなわち表面マップが公称上平
坦になること、すなわちいかなる形状ももたないものとなること、および、単に
表面のテクスチャないし粗さが示されるようになることが期待される。しかしな
がら、図１８から明らかに示されるように、３次元グラフィカル画像は有意の形
状を示し実際はサドル形状を有している。これは、上述のように、ＸおよびＺ軸
に対するＹ軸のミスオリエンテーションのために円弧測定パス中心Ｃ1，Ｃ2等が
一致せずに列を成している、という事実に起因する。図１８からは、有意の残部
形状（significant residual form）のために特定表面の特徴ないし特性の決定
が困難となっていることが認められるであろう。
【００５２】 図１８と比較するに、図１９は本発明を実施する方法を実行した結果を示し、
ここでは図３から図１２を参照して説明した手法にて決定されたＹ軸のミスオリ
エンテーションについて測定データが補正されている。再び、この場合12.499ｍ
ｍの半径を有する最適合球とともに、基準球の３次元形状が除去されている。図
１８および図１９の比較から、図１９における３次元表面マップがいかなる有意
の形状も有していないことがわかる。このことについて、図１８および図１９間
でのＺ軸スケールの差異に注意することが重要であり、図１９においてはＺスケ
ールが図１８のそれに関してかなり拡大されている。図１８におけるＺ方向の偏
差（すなわちＺ方向の最低および最高のＺ点間の距離）が11μｍを丁度越えてい
るのに対し、図１９におけるＺ方向の偏差は0.05μｍより小さい。
【００５３】 図１８および図１９の比較は、上述したＸおよびＺ相対移動軸に対するＹ相対
移動軸のミスオリエンテーションの補正によって、図１８に示す３次元画像では
見えなかった表面テクスチャないし特性をユーザに明確に表示できるようになる
ことを示している。さらに、図２０ａおよび図２０ｂにそれぞれ示すように、図
１９に示した３次元表面を通して得られたＸおよびＹ輪郭によって、表面テクス
チャの特徴が視覚的に認識可能となる。
【００５４】 図１９に示した例においては、基準球の実際のキャリブレート半径が12.4987
ｍｍであるのに対し、測定データから除去される最適合球は12.499ｍｍの半径を
有していた。図２１は、図１９と同様、同じ基準球を用いるとともに図３のステ
ップＳ２およびＳ２を実行して得られた測定データのグラフィカル画像を示す。
しかしながら、図２１からわかるように、この測定データにはなお有意形状のエ
ラーが含まれている。また、図２１からわかるように、実際のキャリブレート半
径が12.4987ｍｍであるのに対し、データから除去される最適合球は12.539ｍｍ
の半径を有している。従って、最適合球の半径には＋0.0403ｍｍの誤差があり、
表面は１μｍを越えるＺ偏差を示している。しかし本発明者は、図２１に存在す
る付加的な誤差は、マスタコントロールシステム２０の制御の下、Ｙ軸駆動回路
４０によって制御されるＹデータ点の間隔すなわちピッチが不正確である結果生
じたものと判定した。
【００５５】 これらの誤差を排除する目的で、図１２のステップＳ２５８にて、さらなる処
理を行うことができる。図１３はこのさらなる処理の詳細を示す。これにより、
ＤＡＰＣＳ１ｂはステップＳ３０にて、測定データから除去される最適合球の半
径を、基準球の校正された半径と比較する。最適合の半径が基準の校正された半
径と一致していなければ、ＤＡＰＣＳはステップＳ３１にて、最適合球の半径が
基準球の校正された半径に最も近くマッチングするまで、Ｙデータ記録ピッチす
なわち間隔を調整する。このマッチングプロセスは、ステップＳ３１にて、Newt
on-Raphson法その他のいかなる公知の最小化技術を用いることによっても実行す
ることができる。ステップＳ３２にてこれが実行されると、ステップＳ３３にて
、基準球の実際の校正された半径に最も近くマッチングする半径を持つ最適合球
を与えるのに必要なだけ調整されたＹデータピッチをもって、データが再表示さ
れる。この手法によるＹ間隔の調整は、表示された表面が最小形状である図１９
に示したのと同様の３次元マップすなわちグラフィカル画像を提供する。
【００５６】 従ってこの方法は、ＸおよびＺ軸に対するＹ軸のミスオリエンテーションと、
補償すべきＹ軸駆動回路４２によって決定されるＹ測定ステップにおける不正確
についての補正との双方を許容する。
【００５７】 図２２は異なるＹ軸ステージ３，４とともに他の機器で実行した場合の、図１
９と同様の３次元マップすなわちグラフィカル画像を示す。図２３ａおよび図２
３ｂは表面を通じた対応ＸおよびＹ輪郭を示す。これらの図から、表面画像がＹ
方向に有意の周期的形状を含んでいることがわかる。機器のユーザがこの情報を
入手することによって、ユーザは、Ｙステージ３，４における動きのエラーに起
因していると思われる、または温度サイクルに起因している可能性もある、機器
の付加的なエラーを見ることが可能となる。そこでユーザは、さらなる調査、例
えば機器をより精密に温度管理された環境に維持してこれらの付加的なエラーが
除去できるか、あるいはこれらのエラーを除去するためにＹステージ３，４の調
整が必要であるかなどの決定を行うことができる。図２２、図２３ａおよび図２
３ｂに示すエラーが測定ごとに繰り返され、周期的な温度変動、例えば温度管理
環境において19.5℃と20.5℃との間の変動などによるものと決定された場合、こ
れら付加的なエラーを除去すべく機器の校正を行うことが可能となる。
【００５８】 図１８、図１９、図２１および図２２に示す例においては、被測定物である表
面領域は、矩形領域として表示され、これはほぼ4.8ｍｍ×4.9ｍｍである。しか
し、測定動作の過程で測定パスによりトラバースされる表面領域は、測定パスの
停止および終了点が一致しないであろうから、矩形領域とはならないことが認め
られるであろう。図１４はそれぞれの測定パスの弧Ａ１およびＡ２が停止および
終了点を通る線を示す場合の測定領域ＭＡの一例を示す。この形状で測定データ
をストアすることも可能であるが、これは各測定点に対してＺ座標とともにＸお
よびＹ座標をストアすることが必要になる。測定領域を矩形領域に変換すること
で、絶対的な（implicit）ＸおよびＹの値に基づいてＺすなわち高さデータをス
トアすることが可能となり、それによってデータをストアするのに必要なメモリ
空間を低減することができる。これは、５ｍｍ平方のオーダの測定についてデー
タ点の数を２５６×４０９６にまでできることを実現すれば、利点があることが
わかる。
【００５９】 図１５は、図５のステップＳ２５にて測定データを処理し、図１４の破線で仕
切られた矩形測定領域を形成するために、ＤＡＰＣＳ１ｂによって実行すること
のできるさらなるルーチンを示す。このように、ステップＳ５０にて、ＤＡＰＣ
Ｓ１ｂは、開始点のうちどれが最大Ｘ値ＸSMAXを持ち、終了点のうちどれが最小
Ｘ値ＸEMINを持つかを決定する。次にＤＡＰＣＳ１ｂはこのデータを用いて矩形
を定義することで、測定パスに直交しかつそれぞれ点ＸSMAXおよびＸEMINを通る
破線によって矩形の端Ｅ１およびＥ２が限界されるようにする。またＤＡＰＣＳ
１ｂは、ステップＳ５１にて、この矩形が図１０および図１１のステップＳ２３
１およびＳ２４１でそれぞれ決定される最適合直線を含むことを確実にし、各測
定パスの開始および終了点がそれぞれ線Ｅ１およびＥ２のいずれかとなるかまた
は矩形の外になることを確実にして、限界された矩形領域内に各Ｘデータ点につ
いてのデータが存在するようにする。そしてＤＡＰＣＳ１ｂはステップＳ５２に
て矩形内の測定データをストアする。上述したように、測定データは今形成され
た矩形内にあるので、高さすなわちＺデータを絶対的なＸおよびＹの値を用いて
ストアすることができる。勿論、図１５に示したステップが図１２および図１３
に示したさらなるステップの前に実行されてもよいことが認められるであろう。
【００６０】 上述の方法によって校正データを得、ＤＡＰＣＳ１ｂがＸおよびＺ軸に対する
Ｙ軸の向きのミスオリエンテーションおよびＹデータ記録ピッチの精密な決定で
の不正確さを補正することが可能となる。そしてこの校正データをＤＡＰＣＳ１
ｂが用いて、未知の３次元形状すなわち形を有するワークピースについてのその
後の測定過程で、これらのエラーを補償することもできる。図１６および図１７
は未知の表面についての測定を行うために実行されるステップを示す。ステップ
Ｓ１１ａからＳ１７ａは図４に示したステップＳ１１からＳ１７に対応するが、
この場合は、校正された基準球に対するのではなく未知の表面に対して実行され
るステップであることが異なっている。また、測定データを図１５を参照して述
べたように処理し、測定データを矩形領域に限定することができる。
【００６１】 ステップＳ１７ａにてすべての測定データが一旦格納されると、ＤＡＰＣＳ１
ｂは、ステップＳ４０にて、上述の手法で得られた校正データを呼び出し、次に
ステップＳ４１にて、校正データに従って各測定パスを補正する。ステップＳ４
１は上述したストア値δＺ／δＹおよびδＸ／δＹを用いてＸおよびＺ軸に対す
るＹ軸のミスオリエンテーションについて各測定パスを補正する処理を含んでい
てもよい。加えて、上述した校正プロセスがＹデータ点間隔の不正確さを決定し
た場合には、ステップＳ４１で実行される補正でデータをも補正し、ストアされ
た校正データに従ってＹデータ点間隔を調整するであろう。そしてステップＳ４
２にてユーザに対し補正データを表示することができ、ユーザが望む場合には、
ステップＳ４３にて続く処理を実行することができる。例えば、図１７に示すよ
うに、このさらなる処理は、ステップＳ４４での公知の多項式フィッティングプ
ロセスを用いた最良３次元形状の測定データへのあてはめ、ステップＳ４５での
その形状の除去、およびその形状が除去された測定データのステップＳ４６での
表示による、測定データからの３次元形状の除去を具えることができる。
【００６２】 ステップＳ４７にて、測定データにさらなる処理を行うことができる。例えば
、ユーザは、ステップＳ４４で実行された最もよいあてはめの結果から表面の３
次元形状に関連した実際の測定量を得ることができる。これに代えて、もしくは
これとともに、ユーザは形状が除去された測定データを公知の手法において処理
し、表面粗さすなわち表面のテクスチャに関する特性を決定することができる。
【００６３】 上述の実施例においては、用いられる基準物は球である。この理由は、球に対
してはプラットフォーム４上への精密なアラインメントを要さないことにある。
他の形の基準体を用いて上述の方法を実行してもよい。例えば、基準円筒を用い
ることもできる。しかしながら、これは、ユーザが円筒の長手方向軸を正確かつ
精密に機器のＹ軸に整列させる、もしくは軸の相対的アラインメントを補正する
ための付加的な演算を行う必要があることを意味することになる。
【００６４】 上述の実施例においては、測定プローブは回動可能なスタイラスアームを用い
ている。しかしながら本発明を、回動可能な測定プローブというより軸方向に移
動可能な計測機器に適用し、連続する測定パスに沿った表面の変化に追従するよ
う回動する測定プローブの代わりに、測定プローブが連続する測定パスに沿って
移動されるようになして、測定プローブが全体としてＺ方向に移動するようにす
ることもできる。その測定プローブは例えば、長手軸を前記軸に平行に配した延
伸されたスタイラスアームからなるものとし、ワークピースと測定プローブとの
相対移動が行われたときに、延伸スタイラスアーム端部のスタイラスチップが連
続測定パスに沿った表面の変化に追従することでスタイラスアームが全体として
Ｚ方向、すなわちその長手軸に平行に移動するものとすることができる。軸方向
に移動可能な測定プローブを用いる計測機器に本発明を適用する場合には、上で
論じた弧状エラーは起こらないであろう。しかしながら、Ｚに関してのＸまたは
Ｙにおけるいかなる変動をも決定できるようにするために、図７を参照して前述
したと同様の手順を用いて、測定プローブの移動がその範囲全体にわたって校正
されなければならないのは勿論である。
【００６５】 また、上述の実施例においては、測定プローブは表面に接触する。しかしなが
ら、原子間力測定プローブのような非接触測定プローブを用いることもできる。
【００６６】 上述の実施例においては、ＸおよびＺ軸に対するＹ軸のミスオリエンテーショ
ンを決定するための測定データの処理は、各軸に関して分離して行われる。しか
しＸおよびＺ方向の双方におけるＹ軸のミスオリエンテーションの決定を同時に
行うようにしてもよい。
【００６７】 上述の実施例においては、３軸Ｘ、ＹおよびＺが直交している。しかしその場
合が必須であるのではない。例えば、ＸおよびＺ軸に対してＹ軸が９０度以外の
精密な角度をなしていてもよい。
【００６８】 上述の実施例においては、コラム５およびコラムキャリッジ６によってＺ方向
の移動が提供される。この主な理由は、種々のサイズの物体を収納するためであ
る。しかしながら、Ｚ方向の寸法が非常に近い物体を測定するために機器が用い
られるのであれば、コラム５上の適切な位置にコラムキャリッジ６が固定されて
いてもよい。
【００６９】 上述の実施例においては、ＤＡＰＣＳはコンピュータおよび付加的なマスタコ
ントロールシステム２０を具えている。しかしながら、駆動およびトランスジュ
ーサ回路に対する適切なインターフェースと共に単一のプロセッサによって機器
のすべての動作が制御されるものでもよいことが認められるであろう。
【００７０】 上述の実施例においては、機器においてＹ軸形成の精度が最低であるという理
由により、Ｙ軸のミスオリエンテーションないしミスアライメントに対する補正
が行われている。他の２軸の一方の形成の精度が最低である場合には、上述の方
法を修正してその軸のミスオリエンテーションないしミスアライメントに対する
補正が行われるようにしてもよい。
【００７１】 上述の実施例においては、ＹプラットフォームはＹ方向に移動し、プローブは
Ｘ方向に移動する。これらは逆でもよい。
【００７２】 上述の実施例においては、計測機器は物体ないしワークピースの表面特性ない
し特徴を測定するために設計されたスタンドアローンの機器である。しかしなが
ら、工作機械（および、異なる軸に沿った移動が必要とされるその他の機械）に
本発明を適用して、工作機械軸の相対的な向きを決定できるようにすることもで
きる。例えば、測定目的で切削工具を測定プローブに置き換えることのできる旋
盤などの工作機械や、つや出し工具を測定プローブに置き換えることのできるつ
や出し盤などの工作機械に本発明を適用することができる。そして、一般には上
述したような球である基準物体の表面上の複数の測定パスに追従させるべく、測
定プローブが工作機械のモーションコントロールによって制御される。続いて測
定プローブの測定データが上述の方法によって記録され、処理されるが、この場
合は、測定方向（上例ではＸ方向）におけるデータ点ピッチおよび間隔、並びに
工作機械から決定される測定パス間のピッチ（上例ではＹ方向の移動量）に関す
る情報が用いられる。よって、ここで用いられたような「計測機器」と言う用語
は、物体の表面特性を測定するための特別なスタンドアローンの機器のみならず
、上述したような計測測定を行うのに適合した工作機械およびその他の機械にも
関連することが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
本発明の実施例は、添付の図面を参照しつつ例として説明された。
【図１】 本発明を実施する計測機器の模式的斜視図を示す。
【図２】 図１に示された機器の機能を説明するための模式的ブロック図を示す。
【図３】 図１に示された計測機器の動作を説明するためのトップレベルのフローチャー
トであり、測定プローブと測定すべき表面との間の相対移動を行わせることので
きる軸の相対的な向きの決定を可能にするためのフローチャートを示す。
【図４】 基準表面についての測定データを取得する図３に示されたステップをより詳細
に示す。
【図５】 測定データから相対移動の軸の相対的向きを決定するための図３に示されたス
テップをより詳細に示す。
【図６】 測定データにおける弧状のエラーを説明するための線図を示す。
【図７】 測定パスの開始点および終了点を決定する図５に示されたステップをより詳細
に説明するためのフローチャートを示す。
【図８】 相対移動軸のミスオリエンテーションの影響をかなり模式的に説明するための
線図を示す。
【図９】 測定弧の中心を決定する図５に示されたステップをより詳細に説明するための
フローチャートを示す。
【図１０】 ＸおよびＺ軸に対するＹ軸の向きを決定する図５に示されたステップをより詳
細に説明するためのフローチャートを示す。
【図１１】 ＸおよびＺ軸に対するＹ軸の向きを決定する図５に示されたステップをより詳
細に説明するためのフローチャートを示す。
【図１２】 図５に示されたさらなる処理ステップの一例を説明するためのフローチャート
を示す。
【図１３】 図１２に示された付加的な処理ステップで実行することのできる付加的な処理
の一例を説明するためのフローチャートを示す。
【図１４】 図１に示された機器の使用を通じて測定プローブによってマッピングされた３
次元基準表面の表面領域を概略的に示す。
【図１５】 図５に示されたさらなる処理ステップで実行することのできる付加的なさらな
る処理を説明するためのフローチャートを示す。
【図１６】 ワークピースの表面領域をマッピングするための図１に示された機器の使用を
説明するためのフローチャートを示す。
【図１７】 図１６に示されたさらなる処理ステップで実行することのできるさらなる処理
を説明するためのフローチャートを示す。
【図１８】 基準球の３次元形状を取り去った後であって、さらなる補正を行う前の、既知
の半径を持つ基準球に対して図１の機器を用いて得られた測定データの３次元マ
ップすなわちグラフィカル画像を示す。
【図１９】 基準球の３次元球形状を取り去り、かつ相対移動軸の向きの補正を行った後の
、図１８に示された測定データの３次元グラフィカル画像すなわちマップを示す
。
【図２０ａ】 図１９に示されたデータのＸ方向の輪郭を示す。
【図２０ｂ】 図１９に示されたデータのＹ方向の輪郭を示す。
【図２１】 図１９と同様のグラフィカル画像を示す。
【図２２】 図１９に示したものと対応するが、測定プローブの測定パス間での相対移動を
行うために異なるステージを用いた異なる基準球に対するグラフィカル画像を示
す。
【図２３ａ】 図２２に示されたデータのＸ方向の輪郭を示す。
【図２３ｂ】 図２２に示されたデータのＹ方向の輪郭を示す。

Claims (65)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 測定プローブを受容する手段、 物体を受容する支持体と前記測定プローブ受容手段との間の第１の方向におけ
    る相対移動を行わせることにより、前記支持体に受容された既知形状の基準物体
    の表面を横切る測定パスを測定プローブにトラバースさせ、前記第１の方向と異
    なる第２の方向における前記測定のパスに沿った前記物体の変化を表わす測定デ
    ータを提供する第１移動手段、 物体を受容する支持体と測定プローブ受容手段との間の、前記第１および第２
    の方向とは異なる第３の方向における相対移動を行わせる第２移動手段、 前記第１の方向における前記相対移動を前記第１移動手段に複数回行わせると
    ともに、前記第１の方向における各移動後に前記第３の方向における前記相対移
    動を前記第２移動手段に行わせ、前記支持体表面に取り付けられた物体の表面の
    領域を横切る複数の測定パスを前記測定プローブがトラバースし、各測定パスに
    沿った前記表面における変化を示す測定データを提供するようにするための制御
    手段を具え、 前記測定プローブによって提供され、前記基準物体の表面領域にわたる変化を
    表わす測定データを用いて、前記第１および第３方向の相対向きを決定する決定
    手段を具備したプロセッサ手段を具えたことを特徴とする機器。
  2. 【請求項２】 前記受容手段は前記測定プローブまたは工作機械構成部品を
    受容すべく配置され、前記測定プローブが前記受容手段に受容された場合に前記
    機器が計測機器として動作可能であり、前記工作機械構成部品が前記受容手段に
    受容された場合に前記機器が工作機械として動作可能であることを特徴とする請
    求項１に記載の機器。
  3. 【請求項３】 切削またはつや出しデバイスを具備する工作機械構成部品を
    さらに具えたことを特徴とする請求項２に記載の機器。
  4. 【請求項４】 表面形状およびテクスチャの少なくとも一方を含む表面特徴
    を決定するための計測機器であって、 物体を受容する支持体と測定プローブとの間の第１の方向における相対移動を
    行わせることにより、前記支持体に受容された物体の表面を横切る測定パスを測
    定プローブにトラバースさせ、前記第１の方向と異なる第２の方向における前記
    測定のパスに沿った前記物体の表面特徴の変化を表わす測定データを提供する第
    １移動手段、 物体を受容する支持体と測定プローブ受容手段との間の、前記第１および第２
    の方向とは異なる第３の方向における相対移動を行わせる第２移動手段、 前記第１の方向における前記相対移動を前記第１移動手段に複数回行わせると
    ともに、前記第１の方向における各移動後に前記第３の方向における前記相対移
    動を前記第２移動手段に行わせ、前記支持体に取り付けられた物体の表面の領域
    を横切る複数の測定パスを前記測定プローブがトラバースし、各測定パスに沿っ
    た前記表面における変化を示す測定データを提供するようにするための制御手段
    、および 前記測定プローブによって提供される前記測定データを処理し、前記表面の表
    面形状およびテクスチャの少なくとも一方の特徴を表わすデータを生成するプロ
    セッサ手段を具え、 該プロセッサ手段が、前記測定プローブによって提供され、既知形状の基準物
    体の表面領域にわたる変化を表わす測定データを用いて、前記第１および第３方
    向の相対向きを決定する決定手段を具備することを特徴とする機器。
  5. 【請求項５】 前記第１および第３方向の前記決定された相対向きのエラー
    に従って、前記測定プローブによって提供される前記測定データを補正するため
    の手段をさらに具えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の機
    器。
  6. 【請求項６】 前記基準物体は各測定パスが弧をなすものであり、前記決定
    手段は、各弧の中心点または軸を決定するための第１決定手段と、当該決定され
    た中心点または軸を用いて前記第１および第３方向の前記相対向きを決定する第
    ２決定手段とを具備すること特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の機
    器。
  7. 【請求項７】 前記第２決定手段は、前記弧の中心を通る線をあてはめて前
    記第１方向に対する前記第３方向の向きを決定すること特徴とする請求項６に記
    載の機器。
  8. 【請求項８】 前記第２決定手段は、前記第１および第３方向を含む平面に
    おいて前記弧の中心を通る線をあてはめて前記第１方向に対する前記第３方向の
    前記向きを決定する手段を具備すること特徴とする請求項６に記載の機器。
  9. 【請求項９】 前記決定手段は、前記測定プローブによって提供され、既知
    形状の前記基準物体の前記表面領域にわたる変化を表わす測定データを用いて、
    前記第１および第３方向の相対向きおよび前記第２および第３方向の相対向きを
    決定するべく配されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載
    の機器。
  10. 【請求項１０】 前記補正手段は、前記第１および第３方向の前記相対向き
    のエラーおよび前記第２および第３方向の前記相対向きのエラーに従って、前記
    測定プローブによって提供される測定データを補正すべく動作可能であることを
    特徴とする、請求項５に従属する場合の請求項９に記載の機器。
  11. 【請求項１１】 前記基準物体は各測定パスが弧をなすものであり、前記決
    定手段は、各弧の中心点または軸を決定するための第１決定手段と、当該決定さ
    れた中心点または軸を用いて前記第１および第３方向、および前記第２および第
    ３方向の前記相対向きを決定する第２決定手段とを具備すること特徴とする請求
    項９または１０に記載の機器。
  12. 【請求項１２】 前記第２決定手段は、前記弧の中心を通る線をあてはめて
    前記第１および第３方向の前記向きを決定すること特徴とする請求項１１に記載
    の機器。
  13. 【請求項１３】 前記第２決定手段は、前記第１および第３方向を含む平面
    において前記弧の中心を通る第１の線をあてはめて前記第１方向に対する前記第
    ３方向の向きを決定するとともに、前記第２および第３方向を含む平面において
    前記弧の中心を通る第２の線をあてはめて前記第２方向に対する前記第３方向の
    向きを決定する手段を具備すること特徴とする請求項１１に記載の機器。
  14. 【請求項１４】 前記測定プローブを回動可能に支持し、前記測定プローブ
    が表面変化に応答して回動軸の周りに回動するようにするための手段をさらに具
    えたことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の機器。
  15. 【請求項１５】 前記測定プローブの移動のエラーについて各測定パスの開
    始および終了点を補正するための手段をさらに具えたことを特徴とする請求項１
    ないし１４のいずれかに記載の機器。
  16. 【請求項１６】 前記測定プローブの移動の弧状エラーについて各測定パス
    の開始および終了点を補正するための手段をさらに具えたことを特徴とする、請
    求項６ないし１３のいずれかに従属する場合の請求項１４に記載の機器。
  17. 【請求項１７】 前記プロセッサ手段は、前記基準物体測定データに３次元
    形状をあてはめるための手段と、当該あてはめた３次元形状の特性を対応する前
    記基準物体の特性と比較するための手段と、前記測定パス間の前記第３方向にお
    ける相対移動距離を示す値を調整して、前記あてはめた形状の特性が基準物体の
    特性に最も近くなるようにするための距離に対する値を決定する手段とをさらに
    具備することを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の機器。
  18. 【請求項１８】 前記決定された値に従って測定データを補正するための手
    段をさらに具えたことを特徴とする請求項１７に記載の機器。
  19. 【請求項１９】 前記補正手段によって作成された補正量に対応する校正デ
    ータをストアするための手段をさらに具えたことを特徴とする、請求項５、また
    は請求項５に従属する場合の請求項６ないし１８のいずれかに記載の機器。
  20. 【請求項２０】 前記測定プローブによって提供される測定データから表面
    形状データを除去するための手段をさらに具えたことを特徴とする請求項１ない
    し１９のいずれかに記載の機器。
  21. 【請求項２１】 ユーザに対し測定データを出力するための手段をさらに具
    えたことを特徴とする請求項１ないし２０のいずれかに記載の機器。
  22. 【請求項２２】 前記出力手段は、前記測定された表面領域の形を示してい
    る、もしくは斜めから見た画像を提供すべく配されていることを特徴とする請求
    項２１に記載の機器。
  23. 【請求項２３】 補正および表面形状除去後にユーザに対し測定データを出
    力すべく配されていることを特徴とする請求項１９に従属する場合の請求項２１
    または２２に記載の機器。
  24. 【請求項２４】 前記出力手段はディスプレイを具備することを特徴とする
    請求項２１、２２または２３に記載の機器。
  25. 【請求項２５】 前記第１、第２および第３方向は互いに直交することを特
    徴とする請求項１ないし２４のいずれかに記載の機器。
  26. 【請求項２６】 表面形状およびテクスチャの少なくとも一方を含む表面特
    徴を決定するための計測機器であって、 物体を受容する支持体と測定プローブとの間の第１の方向における相対移動を
    行わせることにより、前記支持体に受容された物体の表面を横切る測定パスを測
    定プローブにトラバースさせ、前記第１の方向と異なる第２の方向における前記
    測定のパスに沿った表面特徴の変化を表わす測定データを提供する第１移動手段
    、 物体を受容する支持体と測定プローブ受容手段との間の、前記第１および第２
    の方向とは異なる第３の方向における相対移動を行わせる第２移動手段、 前記第１の方向における前記相対移動を前記第１移動手段に複数回行わせると
    ともに、前記第１の方向における各移動後に前記第３の方向における前記相対移
    動を前記第２移動手段に行わせ、前記支持体に取り付けられた物体の表面の領域
    を横切る複数の測定パスを前記測定プローブがトラバースし、各測定パスに沿っ
    た前記表面における変化を示す測定データを提供するようにするための制御手段
    、および 前記測定プローブによって提供される前記測定データを処理し、前記表面の表
    面形状およびテクスチャの少なくとも一方の特徴を表わすデータを生成するプロ
    セッサ手段を具え、 該プロセッサ手段が、前記測定プローブによって提供され、既知形状の基準物
    体の表面領域にわたる変化を表わす測定データを用いて、前記基準物体の形状を
    示す特性の測定値とその特性の実際の値との差を決定するための手段と、前記測
    定パス間で前記第３方向に移動した距離を示す値を調整して、前記特性の測定値
    が実際の値に最も整合するようにするための距離値を決定する手段と、当該決定
    された距離を用いて測定データを補正または調整するための手段とをさらに具備
    することを特徴とする機器。
  27. 【請求項２７】 機器を制御するための制御装置であって、 第１移動手段に、物体を受容する支持体と測定プローブとの間の第１の方向に
    おける相対移動を行わせることにより、前記支持体に受容された既知形状の基準
    物体の表面を横切る測定パスを測定プローブにトラバースさせ、前記第１の方向
    と異なる第２の方向における前記測定のパスに沿った表面特徴の変化を表わす測
    定データを複数回提供させるようにするための手段、 第２移動手段に、前記第１方向における各移動後に前記支持体表面と測定プロ
    ーブ受容手段との間の前記第１および第２の方向とは異なる第３の方向における
    相対移動を行わせることにより、前記基準物体の前記表面の領域を横切る複数の
    測定パスを前記測定プローブにトラバースさせて、各測定パスに沿った前記表面
    における変化を示す測定データを提供させるようにするための手段、および 前記測定プローブによって提供され、前記基準物体の表面領域にわたる変化を
    表わす測定データを用いて、前記第１および第３方向の相対向きを決定する決定
    手段を具備したプロセッサ手段 を具えたことを特徴とする制御装置。
  28. 【請求項２８】 機器を制御するための制御装置であって、 第１移動手段に、物体を受容する支持体と測定プローブとの間の第１の方向に
    おける相対移動を行わせることにより、前記支持体に受容された物体の表面を横
    切る測定パスを測定プローブにトラバースさせ、前記第１の方向と異なる第２の
    方向における前記測定のパスに沿った表面特徴の変化を表わす測定データを複数
    回提供させるようにするための手段、 第２移動手段に、前記第１方向における各移動後に前記支持体と測定プローブ
    受容手段との間の前記第１および第２の方向とは異なる第３の方向における相対
    移動を行わせることにより、前記支持体に取り付けられた物体の表面の領域を横
    切る複数の測定パスを前記測定プローブにトラバースさせて、各測定パスに沿っ
    た前記表面における変化を示す測定データを提供させるようにするための手段、
    および 前記測定プローブによって提供される測定データを処理し、、前記表面の表面
    形状およびテクスチャの少なくとも一方の特徴を表わすデータを生成するプロセ
    ッサ手段を具え、 該プロセッサ手段が、前記測定プローブによって提供され、既知形状の基準物
    体の表面領域にわたる変化を表わす測定データを用いて、前記第１および第３方
    向の相対向きを決定する決定手段をさらに具備することを特徴とする制御装置。
  29. 【請求項２９】 前記第１および第３方向の前記相対向きのエラーに従って
    、前記測定プローブによって提供される前記測定データを補正するための手段を
    さらに具えたことを特徴とする請求項２７または２８に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記基準物体は各測定パスが弧をなすものであり、前記決
    定手段は、各弧の中心点または軸を決定するための第１決定手段と、当該決定さ
    れた中心点または軸を用いて前記第１および第３方向の前記相対向きを決定する
    第２決定手段とを具備すること特徴とする請求項２７、２８または２９に記載の
    装置。
  31. 【請求項３１】 前記第２決定手段は、前記弧の中心を通る線をあてはめて
    前記第１方向に対する前記第３方向の向きを決定すること特徴とする請求項３０
    に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 前記第２決定手段は、前記第１および第３方向を含む平面
    において前記弧の中心を通る線をあてはめて前記第１方向に対する前記第３方向
    の前記向きを決定する手段を具備すること特徴とする請求項３０に記載の装置。
  33. 【請求項３３】 前記決定手段は、前記測定プローブによって提供され、既
    知形状の前記基準物体の前記表面領域にわたる変化を表わす測定データを用いて
    、前記第１および第３方向の相対向きおよび前記第２および第３方向の相対向き
    を決定するべく配されていることを特徴とする請求項２７、２８または２９に記
    載の装置。
  34. 【請求項３４】 前記補正手段は、前記第１および第３方向の前記相対向き
    のエラーおよび前記第２および第３方向の前記相対向きのエラーに従って、前記
    測定プローブによって提供される測定データを補正すべく動作可能であることを
    特徴とする、請求項２９に従属する場合の請求項３３に記載の装置。
  35. 【請求項３５】 前記基準物体は各測定パスが弧をなすものであり、前記決
    定手段は、各弧の中心点または軸を決定するための第１決定手段と、当該決定さ
    れた中心点または軸を用いて前記第１および第３方向、および前記第２および第
    ３方向の前記相対向きを決定する第２決定手段とを具備すること特徴とする請求
    項３３または３４に記載の装置。
  36. 【請求項３６】 前記第２決定手段は、前記弧の中心を通る線をあてはめて
    前記第１および第３方向、および前記第２および第３方向の前記向きを決定する
    こと特徴とする請求項３５に記載の装置。
  37. 【請求項３７】 前記第２決定手段は、前記第１および第３方向を含む平面
    において前記弧の中心を通る第１の線をあてはめて前記第１方向に対する前記第
    ３方向の向きを決定するとともに、前記第２および第３方向を含む平面において
    前記弧の中心を通る第２の線をあてはめて前記第２方向に対する前記第３方向の
    向きを決定する手段を具備すること特徴とする請求項３５に記載の装置。
  38. 【請求項３８】 前記測定プローブの移動のエラーについて各測定パスの開
    始および終了点を補正するための手段をさらに具えたことを特徴とする請求項２
    ７ないし３７のいずれかに記載の装置。
  39. 【請求項３９】 前記測定プローブの移動の弧状エラーについて各測定パス
    の開始および終了点を補正するための手段をさらに具えたことを特徴とする請求
    項２７ないし３７のいずれかに記載の装置。
  40. 【請求項４０】 前記プロセッサ手段は、前記基準物体測定データに３次元
    形状をあてはめるための手段と、当該あてはめた３次元形状の特性を対応する前
    記基準物体の特性と比較するための手段と、前記測定パス間の前記第３方向にお
    ける相対移動距離を示す値を調整して、前記あてはめた形状の特性が基準物体の
    特性に最も近くなるようにするための距離に対する値を決定する手段と、前記決
    定された値に従って測定データを補正するための手段とをさらに具備することを
    特徴とする請求項２７ないし３９のいずれかに記載の装置。
  41. 【請求項４１】 前記測定プローブによって提供される測定データから表面
    形状データを除去するための手段をさらに具えたことを特徴とする請求項２７な
    いし４０のいずれかに記載の装置。
  42. 【請求項４２】 前記測定された表面領域の形を示している、もしくは斜め
    から見た画像を提供するための手段をさらに具えたことを特徴とする請求項２７
    ないし４１のいずれかに記載の装置。
  43. 【請求項４３】 物体を受容する支持体と測定プローブを受容する手段との
    間の第１の方向における第１軸に沿った相対移動を行わせることにより、前記支
    持体に受容された物体の表面を横切る測定パスを測定プローブにトラバースさせ
    、前記第１の方向と異なる第２の方向における前記測定のパスに沿った前記表面
    特徴の変化を表わす測定データを提供する第１移動手段、および、前記支持体お
    よび前記測定プローブ受容手段間の、前記第１および第２の方向とは異なる第３
    の方向における他の軸に沿った相対移動を行わせる第２移動手段を有する機器の
    、軸の相対向きを決定する方法であって、 第１移動手段に前記第１の方向における相対移動を複数回行わせるとともに、
    前記第１方向における各移動後に前記第２移動手段に前記第３の方向における相
    対移動を行わせることにより、前記支持体に取り付けられた既知形状の基準物体
    の表面の領域を横切る複数の測定パスを測定プローブにトラバースさせて、各測
    定パスに沿った表面の変化を表わす測定データを提供させる工程、および 前記測定プローブによって提供され、前記基準物体の前記表面領域にわたる変
    化を表わす測定データを用いて、前記第１および第３方向の相対向きを決定する
    工程 を具えたことを特徴とする方法。
  44. 【請求項４４】 物体を受容する支持体と測定プローブとの間の第１の方向
    における相対移動を行わせることにより、前記支持体に受容された物体の表面を
    横切る測定パスを測定プローブにトラバースさせ、前記第１の方向と異なる第２
    の方向における前記測定のパスに沿った表面特徴の変化を表わす測定データを提
    供する第１移動手段、および、前記支持体と前記測定プローブとの間の、前記第
    １および第２の方向とは異なる第３の方向における相対移動を行わせる第２移動
    手段を有する計測機器を用いて校正データを得る方法であって、 第１移動手段に前記第１の方向における相対移動を複数回行わせるとともに、
    前記第１方向における各移動後に前記第２移動手段に前記第３の方向における相
    対移動を行わせることにより、前記支持体に取り付けられた基準物体の表面の領
    域を横切る複数の測定パスを測定プローブにトラバースさせて、各測定パスに沿
    った既知形状の前記表面の変化を表わす測定データを提供させる工程、および 前記測定プローブによって提供され、前記基準物体の前記表面領域にわたる変
    化を表わす測定データを用いて、前記第１および第３方向の相対向きを決定する
    工程 を具えたことを特徴とする方法。
  45. 【請求項４５】 前記第１および第３方向の前記相対向きのエラーに従って
    、前記測定プローブによって提供される前記測定データを補正する工程をさらに
    具えたことを特徴とする請求項４３または４４に記載の方法。
  46. 【請求項４６】 前記基準物体は各測定パスが弧をなすものであり、前記決
    定工程は、各弧の中心点または軸を決定する工程と、当該決定された中心点また
    は軸を用いて前記第１および第３方向の前記相対向きを決定する工程とを具備す
    ること特徴とする請求項４３、４４または４５に記載の方法。
  47. 【請求項４７】 前記弧の中心を通る線をあてはめて前記第１方向に対する
    前記第３方向の向きを決定する工程を具備すること特徴とする請求項４６に記載
    の方法。
  48. 【請求項４８】 前記第１および第３方向を含む平面において前記弧の中心
    を通る線をあてはめて前記第１方向に対する前記第３方向の前記向きを決定する
    工程を具備すること特徴とする請求項４６に記載の方法。
  49. 【請求項４９】 前記決定工程は、前記測定プローブによって提供され、既
    知形状の前記基準物体の前記表面領域にわたる変化を表わす測定データを用いて
    、前記第１および第３方向の相対向きおよび前記第２および第３方向の相対向き
    を決定する工程を具備することを特徴とする請求項４３、４４または４５に記載
    の方法。
  50. 【請求項５０】 前記補正手段は、前記第１および第３方向の前記相対向き
    のエラーおよび前記第２および第３方向の前記相対向きのエラーに従って、前記
    測定プローブによって提供される測定データを補正する工程をさらに具えたこと
    を特徴とする、請求項４５に従属する場合の請求項４９に記載の方法。
  51. 【請求項５１】 前記基準物体は各測定パスが弧をなすものであり、前記決
    定工程は、各弧の中心点または軸を決定する工程と、当該決定された中心点また
    は軸を用いて前記第１および第３方向、および前記第２および第３方向の前記相
    対向きを決定する工程とを具備すること特徴とする請求項４９または５０に記載
    の方法。
  52. 【請求項５２】 前記弧の中心を通る線をあてはめて前記第１および第３方
    向、および前記第２および第３方向の前記向きを決定する工程を具備すること特
    徴とする請求項５１に記載の方法。
  53. 【請求項５３】 前記第１および第３方向を含む平面において前記弧の中心
    を通る第１の線をあてはめて前記第１方向に対する前記第３方向の向きを決定す
    る工程と、前記第２および第３方向を含む平面において前記弧の中心を通る第２
    の線をあてはめて前記第２方向に対する前記第３方向の向きを決定する工程を具
    備すること特徴とする請求項５１に記載の方法。
  54. 【請求項５４】 前記測定プローブの移動のエラーについて各測定パスの開
    始および終了点を補正する工程をさらに具えたことを特徴とする請求項４３ない
    し５３のいずれかに記載の方法。
  55. 【請求項５５】 前記基準物体測定データに３次元形状をあてはめる工程と
    、当該あてはめた３次元形状の特性を対応する前記基準物体の特性と比較する工
    程と、前記測定パス間の前記第３方向における相対移動距離を示す値を調整して
    、前記あてはめた形状の特性が基準物体の特性に最も近くなるようにするための
    距離に対する値を決定する工程と、前記決定された値に従って測定データを補正
    する工程とをさらに具備することを特徴とする請求項４３ないし５４のいずれか
    に記載の方法。
  56. 【請求項５６】 前記測定プローブによって提供される測定データから表面
    形状データを除去する工程をさらに具えたことを特徴とする請求項４３ないし５
    ５のいずれかに記載の方法。
  57. 【請求項５７】 ユーザに対し、測定データを、前記測定された表面領域の
    形を示している、もしくは斜めから見た画像として出力する工程をさらに具えた
    ことを特徴とする請求項４３ないし５６のいずれかに記載の方法。
  58. 【請求項５８】 表面形状およびテクスチャの少なくとも一方を含む表面特
    徴を決定するための計測機器にして、 物体を受容する支持体と測定プローブとの間の第１の方向における相対移動を
    行わせることにより、前記支持体に受容された物体の表面を横切る測定パスを測
    定プローブにトラバースさせ、前記第１の方向と異なる第２の方向における前記
    測定のパスに沿った表面特徴の変化を表わす測定データを提供する第１移動手段
    、および 物体を受容する支持体と測定プローブ受容手段との間の、前記第１および第２
    の方向とは異なる第３の方向における相対移動を行わせる第２移動手段 を有する計測機器を校正する方法であって、 前記第１の方向における前記相対移動を前記第１移動手段に複数回行わせると
    ともに、前記第１の方向における各移動後に前記第３の方向における前記相対移
    動を前記第２移動手段に行わせ、前記支持体に取り付けられた既知形状の基準物
    体の表面の領域を横切る複数の測定パスを前記測定プローブにトラバースさせて
    、各測定パスに沿った前記表面における変化を示す測定データを提供させる工程
    、 前記測定プローブによって提供され、既知形状の前記基準物体の前記表面領域
    にわたる変化を表わす測定データを用いて、前記基準物体の形状を示す特性の測
    定値とその特性の実際の値との差を決定するための手段、 前記測定パス間で前記第３方向に移動した距離を示す値を調整して、前記特性
    の測定値が実際の値に最も整合するようにするための距離値を決定し、当該決定
    された距離を用いて測定データを補正または調整する工程 を具えたことを特徴とする方法。
  59. 【請求項５９】 測定データ補正データを搬送する信号を供給する工程をさ
    らに具えたことを特徴とする請求項４３ないし５８のいずれかに記載の方法。
  60. 【請求項６０】 測定データ補正データを校正データとして記憶媒体にスト
    アする工程をさらに具えたことを特徴とする請求項４３ないし５９のいずれかに
    記載の方法。
  61. 【請求項６１】 物体を受容する支持体と測定プローブとの間の第１の方向
    における相対移動を行わせることにより、前記支持体に受容された物体の表面を
    横切る測定パスを測定プローブにトラバースさせ、前記第１の方向と異なる第２
    の方向における前記測定のパスに沿った表面特徴の変化を表わす測定データを提
    供する第１移動手段、および 物体を受容する支持体と測定プローブ受容手段との間の、前記第１および第２
    の方向とは異なる第３の方向における相対移動を行わせる第２移動手段 を有する計測機器を用い、表面形状およびテクスチャの少なくとも一方を含む表
    面特徴を表わすデータを得る方法であって、 前記第１の方向における前記相対移動を前記第１移動手段に複数回行わせると
    ともに、前記第１の方向における各移動後に前記第３の方向における前記相対移
    動を前記第２移動手段に行わせ、前記支持体表面に取り付けられた物体の前記表
    面の領域を横切る複数の測定パスを前記測定プローブにトラバースさせて、各測
    定パスに沿った前記表面における変化を示す測定データを提供させる工程、およ
    び 請求項４３ないし６０のいずれかに記載の方法を用いて得られた補正データを
    使用して前記測定データを補正する工程 を具えたことを特徴とする方法。
  62. 【請求項６２】 計算装置を請求項１ないし４２のいずれかに記載の前記プ
    ロセッサ手段として構成するためのプロセッサ実装可能な命令を記憶する記憶媒
    体。
  63. 【請求項６３】 計算装置を請求項１ないし４２のいずれかに記載の前記プ
    ロセッサ手段として構成するためのプロセッサ実装可能な命令を搬送する信号。
  64. 【請求項６４】 請求項４３ないし６１のいずれかに記載の方法を処理手段
    に実行させるためのプロセッサ実装可能な命令を記憶する記憶媒体。
  65. 【請求項６５】 請求項４３ないし６１のいずれかに記載の方法を処理手段
    に実行させるためのプロセッサ実装可能な命令を搬送する信号。
JP2001500185A 1999-05-28 2000-05-26 計測機器による移動制御 Pending JP2003500675A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9912601A GB2350429B (en) 1999-05-28 1999-05-28 A metrological instrument
GB9912601.3 1999-05-28
PCT/GB2000/002022 WO2000073731A1 (en) 1999-05-28 2000-05-26 Movement control by a metrological instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003500675A true JP2003500675A (ja) 2003-01-07

Family

ID=10854451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001500185A Pending JP2003500675A (ja) 1999-05-28 2000-05-26 計測機器による移動制御

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6594532B2 (ja)
EP (1) EP1181499B1 (ja)
JP (1) JP2003500675A (ja)
DE (1) DE60018412T2 (ja)
GB (1) GB2350429B (ja)
WO (1) WO2000073731A1 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006258612A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Mitsutoyo Corp 軸間角度補正方法
JP2007303838A (ja) * 2006-05-08 2007-11-22 Mitsutoyo Corp 補正方法、及び測定装置
JP2007303837A (ja) * 2006-05-08 2007-11-22 Mitsutoyo Corp 測定方法、及び測定装置
JP2007316046A (ja) * 2006-02-16 2007-12-06 Mitsutoyo Corp 補正プログラム、及び測定装置
JP2008533439A (ja) * 2005-02-01 2008-08-21 テイラー・ホブソン・リミテッド 測定器具
JP2010271057A (ja) * 2009-05-19 2010-12-02 Mitsutoyo Corp 形状測定装置、形状測定方法、及びプログラム
JP2013217906A (ja) * 2012-03-13 2013-10-24 Toshiba Mach Co Ltd 機上測定機能付き加工装置
JP2017517726A (ja) * 2014-05-06 2017-06-29 テイラー・ホブソン・リミテッドＴａｙｌｏｒ Ｈｏｂｓｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ 機器誤差を特徴付けるための方法及び装置

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3443050B2 (ja) * 1999-10-21 2003-09-02 株式会社ミツトヨ 姿勢調整装置
JP4794753B2 (ja) 2001-06-04 2011-10-19 パナソニック株式会社 形状測定方法
US6990743B2 (en) * 2002-08-29 2006-01-31 Micron Technology, Inc. Process for monitoring measuring device performance
DE10334219B3 (de) * 2003-07-26 2004-12-16 Carl Mahr Holding Gmbh Rauheitsmesseinrichtung mit Prüfnormal
US6948254B2 (en) * 2003-10-27 2005-09-27 Micronic Laser Systems Ab Method for calibration of a metrology stage
US7508971B2 (en) * 2004-05-28 2009-03-24 The Boeing Company Inspection system using coordinate measurement machine and associated method
US20060011002A1 (en) * 2004-07-13 2006-01-19 Rashleger Timothy L Machine tool with dimensional change compensation
JP4568621B2 (ja) * 2005-02-28 2010-10-27 株式会社ミツトヨ 表面性状測定機の真直度補正方法および表面性状測定機
JP5330297B2 (ja) * 2009-05-26 2013-10-30 株式会社ミツトヨ アライメント調整機構、および測定装置
JP5843531B2 (ja) * 2010-09-27 2016-01-13 株式会社ミツトヨ 座標測定用ヘッドユニット及び座標測定機
CN103455045A (zh) * 2012-05-30 2013-12-18 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 接触式运动控制***及方法
JP6574137B2 (ja) 2013-02-05 2019-09-11 レニショウ パブリック リミテッド カンパニーＲｅｎｉｓｈａｗ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 部品を測定する方法および装置
DE102013015237A1 (de) 2013-09-13 2015-03-19 Blum-Novotest Gmbh Rauheits-Messinstrument zum Einsatz in einer Werkzeugmaschine und Verfahren zur Rauheitsmessung in einer Werkzeugmaschine
DE102014213955A1 (de) * 2014-07-17 2016-01-21 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Vorrichtung mit einer Abtasteinheit und einer Montagehilfe und Verfahren zur Montage der Abtasteinheit
GB201417771D0 (en) 2014-10-08 2014-11-19 Delcam Ltd Measuring device and related methods
EP3051253B1 (en) 2015-02-02 2018-08-22 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Multi-axis calibration block
US11644294B2 (en) 2021-01-29 2023-05-09 Autodesk, Inc. Automatic generation of probe path for surface inspection and part alignment

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04203917A (ja) * 1990-11-29 1992-07-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 三次元測定機の校正方法
JPH04248409A (ja) * 1991-02-04 1992-09-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 三次元測定機の誤差補正方法
JPH1183450A (ja) * 1997-09-08 1999-03-26 Ricoh Co Ltd 光触針式形状測定機の誤差補正方法
JPH11281306A (ja) * 1998-03-27 1999-10-15 Nikon Corp 座標測定機の校正値検出方法及びこの校正値を用いた形状データ校正方法
JPH11281348A (ja) * 1998-03-31 1999-10-15 Matsushita Electric Works Ltd 平坦度測定装置の精度補正方法
JP2000074662A (ja) * 1998-09-01 2000-03-14 Ricoh Co Ltd 座標軸直角度誤差の校正方法及び三次元形状測定装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0150947A3 (en) * 1984-01-26 1985-08-21 E.P.R. Bureau Limited Scanning system
JPS6179549A (ja) * 1984-09-28 1986-04-23 Takaaki Nagao 曲面加工装置
EP0335474B2 (en) * 1986-03-04 1999-09-01 Taylor Hobson Limited Metrological apparatus
DE3637410A1 (de) * 1986-11-03 1988-05-11 Zeiss Carl Fa Verfahren zur messung von drehtischabweichungen
DE3781674T2 (de) * 1987-01-20 1993-04-15 Warner Swasey Co Positionsbestimmungsverfahren innerhalb des messraumes eines koordinatenmessgeraetes und dergleichen und system dafuer.
US4819195A (en) * 1987-01-20 1989-04-04 The Warner & Swasey Company Method for calibrating a coordinate measuring machine and the like and system therefor
US5154002A (en) * 1987-02-26 1992-10-13 Klaus Ulbrich Probe, motion guiding device, position sensing apparatus, and position sensing method
US5152072A (en) * 1988-02-18 1992-10-06 Renishaw Plc Surface-sensing device
US5189806A (en) * 1988-12-19 1993-03-02 Renishaw Plc Method of and apparatus for scanning the surface of a workpiece
DE69028158T2 (de) 1989-06-23 1997-02-20 Rank Taylor Hobson Ltd Messtechnische Vorrichtung und Kalibrierverfahren dafür
US5209131A (en) * 1989-11-03 1993-05-11 Rank Taylor Hobson Metrology
US5297055A (en) * 1990-04-20 1994-03-22 The Gleason Works Multi-functional measurement system
US5097602A (en) * 1990-07-09 1992-03-24 Westinghouse Electric Corp. Apparatus and method for automated inspection of a surface contour on a workpiece
GB2256476B (en) 1991-05-30 1995-09-27 Rank Taylor Hobson Ltd Positional measurement
US5419222A (en) * 1992-10-08 1995-05-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for measuring the contour of a machined part
US5724264A (en) * 1993-07-16 1998-03-03 Immersion Human Interface Corp. Method and apparatus for tracking the position and orientation of a stylus and for digitizing a 3-D object
GB2281779B (en) 1993-09-14 1997-04-23 Rank Taylor Hobson Ltd Metrological instrument
US5505003A (en) * 1993-10-08 1996-04-09 M&M Precision Systems Corporation Generative measuring system
US5461797A (en) * 1994-04-19 1995-10-31 M&M Precision Systems Corporation Object measuring system
US5671541A (en) * 1995-09-01 1997-09-30 Brown & Sharpe Manufacturing Company Accuracy verification devices for coordinate measuring machines
US6076953A (en) * 1995-10-10 2000-06-20 The Esab Group, Inc. Digitizing probe
WO1997018533A1 (en) * 1995-11-15 1997-05-22 British United Shoe Machinery Co. Ltd. Computer aided design system
GB9612383D0 (en) * 1995-12-07 1996-08-14 Rank Taylor Hobson Ltd Surface form measurement
US6044170A (en) * 1996-03-21 2000-03-28 Real-Time Geometry Corporation System and method for rapid shape digitizing and adaptive mesh generation
US5887356A (en) * 1996-09-03 1999-03-30 Sheldon/Van Someren, Inc. Multi-axis continuous probe
US5743020A (en) * 1996-09-27 1998-04-28 Sheldon; Paul C. Three-axis continuous probe
US5801381A (en) * 1997-05-21 1998-09-01 International Business Machines Corporation Method for protecting a probe tip using active lateral scanning control
US6152662A (en) * 1997-07-31 2000-11-28 Machine Magic, Llc Key duplication apparatus and method
US6161050A (en) * 1998-03-26 2000-12-12 Eastman Chemical Company Surface determination and automatic milling in spinnerette manufacturing

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04203917A (ja) * 1990-11-29 1992-07-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 三次元測定機の校正方法
JPH04248409A (ja) * 1991-02-04 1992-09-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 三次元測定機の誤差補正方法
JPH1183450A (ja) * 1997-09-08 1999-03-26 Ricoh Co Ltd 光触針式形状測定機の誤差補正方法
JPH11281306A (ja) * 1998-03-27 1999-10-15 Nikon Corp 座標測定機の校正値検出方法及びこの校正値を用いた形状データ校正方法
JPH11281348A (ja) * 1998-03-31 1999-10-15 Matsushita Electric Works Ltd 平坦度測定装置の精度補正方法
JP2000074662A (ja) * 1998-09-01 2000-03-14 Ricoh Co Ltd 座標軸直角度誤差の校正方法及び三次元形状測定装置

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008533439A (ja) * 2005-02-01 2008-08-21 テイラー・ホブソン・リミテッド 測定器具
US8296098B2 (en) 2005-02-01 2012-10-23 Taylor Hobson Limited Metrological instrument
JP4705792B2 (ja) * 2005-03-17 2011-06-22 株式会社ミツトヨ 軸間角度補正方法
JP2006258612A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Mitsutoyo Corp 軸間角度補正方法
JP2007316046A (ja) * 2006-02-16 2007-12-06 Mitsutoyo Corp 補正プログラム、及び測定装置
US7383143B2 (en) 2006-02-16 2008-06-03 Mitutoyo Corporation Correction method, computer-readable recording medium storing computer-executable correction programs and measurement apparatus
US7539586B2 (en) 2006-05-08 2009-05-26 Mitutoyo Corporation Correction method and measuring instrument
JP2007303837A (ja) * 2006-05-08 2007-11-22 Mitsutoyo Corp 測定方法、及び測定装置
JP2007303838A (ja) * 2006-05-08 2007-11-22 Mitsutoyo Corp 補正方法、及び測定装置
JP2010271057A (ja) * 2009-05-19 2010-12-02 Mitsutoyo Corp 形状測定装置、形状測定方法、及びプログラム
JP2013217906A (ja) * 2012-03-13 2013-10-24 Toshiba Mach Co Ltd 機上測定機能付き加工装置
JP2017517726A (ja) * 2014-05-06 2017-06-29 テイラー・ホブソン・リミテッドＴａｙｌｏｒ Ｈｏｂｓｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ 機器誤差を特徴付けるための方法及び装置
US10533833B2 (en) 2014-05-06 2020-01-14 Taylor Hobson Limited Method and apparatus for characterising instrument error

Also Published As

Publication number Publication date
DE60018412D1 (de) 2005-04-07
US6594532B2 (en) 2003-07-15
EP1181499B1 (en) 2005-03-02
GB2350429B (en) 2003-11-12
EP1181499A1 (en) 2002-02-27
US20020059041A1 (en) 2002-05-16
DE60018412T2 (de) 2005-12-29
WO2000073731A1 (en) 2000-12-07
GB2350429A (en) 2000-11-29
GB9912601D0 (en) 1999-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003500675A (ja) 計測機器による移動制御
EP1579168B1 (en) Workpiece inspection method and apparatus
JP4275632B2 (ja) パラレルメカニズム機構のキャリブレーション方法、キャリブレーションの検証方法、キャリブレーションの検証プログラム、データ採取方法及び空間位置補正における補正データ採取方法
JP6113507B2 (ja) 座標位置測定装置による測定エラーの修正
CN103250025B (zh) 校正使用坐标定位设备所获得的测量的误差
KR101130596B1 (ko) 기상 계측 장치의 프로브 장착 위치 산출 방법
US20020189120A1 (en) Measuring method and device, machine tool having such device, and work processing method
JP5570722B2 (ja) 計量装置の較正
EP1526356A2 (en) Method for Measuring Curved Surface of a Workpiece
EP1258700A2 (en) A method of adjusting the relative attitude of a work in a surface texture measuring instrument
JPS63182509A (ja) 座標測定機を較正する方法および装置
JP2002059340A (ja) 移動装置の位置誤差評価方法およびその評価結果に基づく移動精度向上方法
JP4695374B2 (ja) 表面倣い測定装置および倣いプローブの補正テーブル作成方法
JP2003114117A (ja) プローブの校正方法および校正プログラム
JPS63302310A (ja) 座標測定機の測定ボリューム内の点の絶対位置を決定する方法および装置
US10222193B2 (en) Method and apparatus for inspecting workpieces
JP4322087B2 (ja) ワーク曲面の測定方法とそのプログラムおよび媒体
Nikam Coordinate Measuring Machine (CMM)
JP2023035004A (ja) 工作機械における運動誤差の補正パラメータの算出方法、工作機械
KR101823052B1 (ko) 자동 선반 가공 후 자동 보정을 위한 가공물 측정 방법
JP2023536753A (ja) 測定方法
JP2024034308A (ja) 位置決め装置、加工装置、形状測定装置、位置決め方法、及び物品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070528

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20070528

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091022

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091030

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20100201

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20100208

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100702