JP2009257812A - 形状測定方法及び形状測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1情報取得手段(CPU61、第1情報取得プログラム63a)により、ステム201と平行な球体200の断面形状に係る第1情報を取得し、第2情報取得手段(CPU61、第2情報取得プログラム63b)により、ステム201と異なる角度における球体200の断面形状に係る第2情報を取得し、位置算出手段(CPU61、位置算出プログラム63c)により、球体200の断面形状間の所定の拘束条件を用いることにより、第1情報及び第2情報に基づき、球体200における断面形状間の相対的な位置を算出し、形状測定手段(CPU61、形状測定プログラム63d)により、算出した相対的な位置に基づき、球体200の形状を算出する。
【選択図】図1
Description
ところが、かかる微細な先端球を有する測定子を加工することができても、加工された測定子の微細な先端球の真球度を測定することまでは行うことができず、かかる先端球の真球度測定は、今後、発展が期待される微小なプロービングシステムの高精度化の鍵となっていた。
そして、かかる微細な先端球の真球度測定方法として、被測定物体である球体から複数の断面形状を測定し、「各断面((部分)円)の中心が、球の中心と合致する」との仮定を用いて、この断面形状を数値的に合成し、合成により得られた形状に基づき真球度を測定する方法が考えられている。
回転対称体である被測定物体の断面形状を測定して当該被測定物体の形状を測定する形状測定方法において、
前記被測定物体の回転対称軸と平行な前記被測定物体の断面形状に係る第1情報を、当該回転対称軸回りに当該被測定物体を所定の角度で回転させる度に取得する工程と、
前記被測定物体の回転対称軸と異なる角度における前記被測定物体の断面形状に係る第2情報を取得する工程と、
前記回転対称軸と平行な前記被測定物体の断面形状と前記回転対称軸と異なる角度における前記被測定物体の断面形状との断面形状間の所定の拘束条件を用いることにより、前記第1情報及び前記第2情報に基づき、前記第1情報を取得する工程において取得された前記回転対称軸と平行な前記被測定物体の断面形状の夫々における断面形状間の相対的な位置を算出する工程と、
算出した前記相対的な位置に基づき、前記被測定物体の形状を算出する工程と、
を備えることを特徴とする。
前記第1情報を取得する工程は、前記回転対称軸と平行な前記被測定物体の一断面形状情報を取得する工程と前記被測定物体を前記回転対称軸回りに所定の角度で回転させる工程とを交互に繰り返すことにより、当該被測定物体の断面形状に係る第1情報を取得し、
前記第2情報を取得する工程は、前記回転対称軸を所定の角度に傾けた後、前記被測定物体の一断面形状情報を取得する工程と傾ける前の前記回転対称軸回りに前記被測定物体を所定の角度で回転させる工程とを交互に繰り返すことにより、当該被測定物体の断面形状に係る第2情報を取得することを特徴とする。
前記第1情報を取得する工程は、前記回転対称軸と平行な前記被測定物体の一断面形状情報を取得する工程と前記被測定物体を前記回転対称軸回りに所定の角度で回転させる工程とを交互に繰り返すことにより、当該被測定物体の断面形状に係る第1情報を取得し、
前記第2情報を取得する工程は、前記回転対称軸を所定の角度に傾けた後、前記被測定物体の一断面形状情報を取得する工程と傾けた後の前記回転対称軸回りに前記被測定物体を所定の角度で回転させる工程とを交互に繰り返すことにより、当該被測定物体の断面形状に係る第2情報を取得することを特徴とする。
前記被測定物体にステムを取り付ける工程を備え、
前記被測定物体を所定の角度で回転させる工程は、前記ステムとともに前記被測定物体を所定の角度で回転させることを特徴とする。
前記被測定物体は、球体であることを特徴とする。
前記被測定物体の断面形状に係る前記第1情報及び前記第2情報を非接触測定により測定して取得することを特徴とする。
回転対称体である被測定物体の断面形状を測定して当該被測定物体の形状を測定する形状測定装置において、
前記被測定物体を前記回転対称軸回りに所定の角度で回転させる回転手段と、
前記回転手段により前記被測定物体を所定の角度で回転させる度に前記被測定物体の回転対称軸と平行な前記被測定物体の一断面形状を算出し、当該被測定物体の断面形状に係る第1情報を取得する第1情報取得手段と、
前記回転対称軸を所定の角度に傾けて保持する回転対称軸保持手段と、
前記回転対称軸保持手段により当該回転対称軸を所定の角度に傾けた後、当該被測定物体の断面形状に係る第2情報を取得する第2情報取得手段と、
前記回転対称軸と平行な前記被測定物体の断面形状と前記回転対称軸と異なる角度における前記被測定物体の断面形状との断面形状間の所定の拘束条件を用いることにより、前記第1情報取得手段により取得された第1情報及び前記第2情報取得手段により取得された第2情報に基づき、前記第1情報取得手段により取得された前記回転対称軸と平行な前記被測定物体の断面形状の夫々における断面形状間の相対的な位置を算出する位置算出手段と、
算出した前記相対的な位置に基づき、前記被測定物体の形状を算出する形状測定手段と、
を備えることを特徴とする。
前記第2情報取得手段は、
前記回転対称軸保持手段により当該回転対称軸を所定の角度に傾けた後、傾ける前の前記回転対称軸回りに前記回転手段により前記被測定物体を所定の角度で回転させる度に前記被測定物体の一断面形状を算出し、当該被測定物体の断面形状に係る第2情報を取得することを特徴とする。
前記回転対称軸保持手段により前記回転対称軸を所定の角度に傾けて保持された前記被測定物体を前記回転対称軸回りに所定の角度で回転させる第2の回転手段を備え、
前記第2情報取得手段は、
前記回転対称軸保持手段により当該回転対称軸を所定の角度に傾けた後、傾けた後の前記回転対称軸回りに前記第2の回転手段により前記被測定物体を所定の角度で回転させる度に前記被測定物体の一断面形状を算出し、当該被測定物体の断面形状に係る第2情報を取得することを特徴とする。
前記被測定物体は、球体であることを特徴とする。
前記被測定物体に光を照射するための光源部と、
前記被測定物体に前記光源部から出力された光を照射してできる写像を撮像する撮像手段と、
を備え、
前記第1情報取得手段及び前記第2情報取得手段は、
前記撮像手段によって撮像された写像に基づき前記被測定物体の一断面形状を算出することを特徴とする。
従って、被測定物体の互いに交わる複数の断面形状を、当該被測定物体における断面形状間の所定の拘束条件に基づき測定することにより、回転対称軸回りに被測定物体を回転させる際に回転誤差が生じた場合であっても、当該拘束条件によって、回転対称軸と平行な被測定物体の断面形状の夫々における断面形状間の相対的な位置を算出することができることとなり、より適切な断面形状が得られることとなり、精度良く且つ信頼度の高い形状測定を行うことができる。
従って、被測定物体の互いに交わる複数の断面形状を、当該被測定物体における断面形状間の所定の拘束条件に基づき測定することにより、回転対称軸回りに被測定物体を回転させる際に回転誤差が生じた場合であっても、当該拘束条件によって、回転対称軸と平行な被測定物体の断面形状の夫々における断面形状間の相対的な位置を算出することができることとなり、より適切な断面形状が得られることとなり、精度良く且つ信頼度の高い形状測定を行うことができる。
従って、被測定物体の互いに交わる複数の断面形状を、当該被測定物体における断面形状間の所定の拘束条件に基づき測定することにより、回転対称軸回りに被測定物体を回転させる際に回転誤差が生じた場合であっても、当該拘束条件によって、回転対称軸と平行な被測定物体の断面形状の夫々における断面形状間の相対的な位置を算出することができることとなり、より適切な断面形状が得られることとなり、精度良く且つ信頼度の高い形状測定を行うことができる。
従って、被測定物体にステムを取り付けることにより、形状測定を行う際の当該被測定物体の位置決めを好適に行うことができるとともに、被測定物体を所定の角度で回転させる際のハンドリング性能を向上させることができる。
従って、被測定物体の表面に傷を付けることなく、好適に形状測定を行うことができる。
従って、被測定物体の互いに交わる複数の断面形状を、当該被測定物体における断面形状間の所定の拘束条件に基づき測定することにより、回転対称軸回りに被測定物体を回転させる際に回転誤差が生じた場合であっても、当該拘束条件によって、回転対称軸と平行な被測定物体の断面形状の夫々における断面形状間の相対的な位置を算出することができることとなり、より適切な断面形状が得られることとなり、精度良く且つ信頼度の高い形状測定を行うことができる。
従って、被測定物体の互いに交わる複数の断面形状を、当該被測定物体における断面形状間の所定の拘束条件に基づき測定することにより、回転対称軸回りに被測定物体を回転させる際に回転誤差が生じた場合であっても、当該拘束条件によって、回転対称軸と平行な被測定物体の断面形状の夫々における断面形状間の相対的な位置を算出することができることとなり、より適切な断面形状が得られることとなり、精度良く且つ信頼度の高い形状測定を行うことができる。
従って、被測定物体の互いに交わる複数の断面形状を、当該被測定物体における断面形状間の所定の拘束条件に基づき測定することにより、回転対称軸回りに被測定物体を回転させる際に回転誤差が生じた場合であっても、当該拘束条件によって、回転対称軸と平行な被測定物体の断面形状の夫々における断面形状間の相対的な位置を算出することができることとなり、より適切な断面形状が得られることとなり、精度良く且つ信頼度の高い形状測定を行うことができる。
従って、被測定物体の表面に傷を付けることなく、好適に形状測定を行うことができる。
第1実施形態における形状測定装置100は、図1に示すように、光源部10と、コリメートレンズ20と、球体(被測定物体)200を回転支持する回転機構30と、対物レンズ40と、撮像部50と、画像処理部60と、を備え、光源部10から照射される光の光軸に沿って順に、コリメートレンズ20と、球体200と、対物レンズ40と、撮像部50とが配置されている。
具体的には、図2に示すように、光源部10から出力された光が、コリメートレンズ20を介して球体200を照射してできる写像を、対物レンズ40を通して撮像する。
撮像部50は、かかるCCDカメラを用いて写像を撮像することによって、撮像手段として機能する。
具体的には、例えば、CPU61は、第1情報取得プログラム63aを実行することにより、球体200に取り付けられたステム201と平行な球体200の一断面形状を撮像部50によって撮像し、図2に示すように、撮像された球体200の一断面形状の写像についてエッジ検出を行うことにより当該球体200の断面形状に係る第1情報を取得する。そして、CPU61は、第1情報取得プログラム63aを実行することにより、回転テーブル33を所定の角度で回転させた後、再度、球体200の一断面形状を撮像部50によって撮像し、撮像された球体200の一断面形状の写像についてエッジ検出を行うことにより当該球体200の断面形状に係る第1情報を取得する。そして、最初に撮像された球体200の一断面が180°回転するまで、かかる一連の動作を繰り返し、図3(球形状を表す細線)に示すように、かかる第1情報を取得する。
CPU61は、かかる第1情報取得プログラム63aを実行することで、第1情報取得手段として機能する。
具体的には、例えば、CPU61は、第2情報取得プログラム63bを実行することにより、図4に示すように、角度位置調整機構32によって、把持部31をスライドさせ、把持部31によって把持されたステム201を所定の角度に傾ける。そして、CPU61は、第2情報取得プログラム63bを実行することにより、第1情報取得プログラム63aを実行したときと同じように、球体200の一断面形状を撮像部50によって撮像し、撮像された球体200の一断面形状の写像についてエッジ検出を行うことにより当該球体200の断面形状に係る第2情報(図3の球形状を表す太線)を取得する。そして、CPU61は、第2情報取得プログラム63bを実行することにより、図5,6に示すように、回転テーブル33を所定の角度θで回転させた後、再度、球体200の一断面形状を撮像部50によって撮像し、撮像された球体200の一断面形状の写像についてエッジ検出を行うことにより当該球体200の断面形状に係る第2情報を取得する。そして、最初に撮像された球体200の一断面が180°回転するまで、かかる一連の動作を繰り返し、かかる第2情報を取得する。
CPU61は、かかる第2情報取得プログラム63bを実行することで、第2情報取得手段として機能する。
具体的には、例えば、CPU61は、位置算出プログラム63cを実行することにより、球体200のステム201と平行な球体200の断面形状とステム201と異なる角度における球体200の断面形状との断面形状間の所定の拘束条件を用いることにより、第1情報取得プログラム63aの実行により取得された第1情報及び第2情報取得プログラム63bの実行により取得された第2情報に基づき、球体200のステム201と平行な球体200における断面形状間の相対的な位置を算出する。
CPU61は、かかる形状測定プログラム63dを実行することで、形状測定手段として機能する。
そして、このとき、互いに交差する2つのノミナルな断面(理想球体の断面)であれば、各断面による円形状は、2交点を持つはずであるが、実際には測定誤差が含まれるため、完全には一致しない。
そこで、2つのノミナルな断面による円形状の交点を結ぶ直線方向に円形状を平行移動させ、同一点の位置が等しくなるようにする(差が最小となるようにする)。
そして、これを、第1情報取得プログラム63aの実行により取得された第1情報及び第2情報取得プログラム63bの実行により取得された第2情報に基づき、得られた全ての断面の組み合わせを考え、最小二乗法等により最適な調整量を求める。
そして、n個の断面形状Ci(i=1,2,…,n)を測定したとする。
このとき、球体200の断面形状は、Z軸方向から測定しているので、Z軸に垂直な平面と球体200との交線(円)が最大になるものを測定している。つまり、Z軸に垂直で、球体200の中心を通る断面である。
そのため、測定された任意の2つの断面はともに球体200の中心を通る。よって、2つの断面を含む平面がなす交線は球体200の中心を通る直線であり、この直線は球体200と2点で交わる。
このとき、i番目の測定の断面を含む平面方程式は、次式となる。
(sinθi cosφi)x −(sinφi)y +(cosθi cosφi)z=0 ・・・式(1)
簡略化すると、次式のようになる。
ai x + bi y + ciz =0 ・・・式(2)
そして、このとき、平面の法線ベクトルは、(ai ,bi ,ci )となる。
同様に、j番目の測定の断面を含む平面の方程式は、次式となる。
(sinθj cosφj)x −(sinφj)y +(cosθj cosφj)z=0 ・・・式(3)
簡略化すると、次式のように書き表す。
aj x + bjy + cjz =0 ・・・式(4)
そして、このとき、2つの断面Ci,Cj(i≠j)を含む直線の方程式は次式で表される。
(x,y,z)=k(cjbi−cibj,ciaj−cjai,aibj−biaj)・・・式(5)
(k:任意の数)
簡略化すると、この式(5)の直線の方程式は次式のようになる。
(x,y,z)=k(ai,j,bi,j,ci,j) ・・・式(6)
このとき、直線の方向ベクトルは、(ai,j,bi,j,ci,j)となる。
また、ノミナルな球の方程式は、次式のように書き表される。
x2+y2+z2=r2 ・・・式(7)
そして、ノミナルな球と2つの断面Ci,Cj(i≠j)を含む直線との交点は数1に示す式で求められる。
このとき、この交点は、測定された2つの断面上の点であり、同一点を測定していることになるため、測定値の座標値は理論上等しくなる。
しかし、(i)断面の中心を球体200の中心座標と仮定して算出していることや、(ii)測定誤差のため、必ずしもこれらは一致しない。そのため、両者が出来るだけ一致するように、以下に説明する拘束条件に基づき、測定データを平行移動させて球形状のデータを作成する。このとき、拘束される条件としては、
(a)交点を結ぶ方向に平行移動のみを行う。
(b)測定時の光軸に垂直かつ球の中心を通る平面内でのみ平行移動を行う。この平面は測定時の座標系で、z=0である。
この拘束条件の下、有効な全ての組み合わせについて、最小二乗法により最適解を求める。但し、これらの拘束条件のみでは、必ずしも式が解けない。これは、球全体の平行移動する成分が不定になるためである。
よって、次の拘束条件を追加する。
(c)球全体の平行移動成分は、球の中心が、座標上の原点にくるように拘束する。
このとき、測定は離散的になることが一般的である。そのため、必ずしも交点上に測定データがあるとは限らない。そのため、最近傍点のデータを用いたり、周辺データから内挿することになる。また、その際、測定ノイズや空間高周波のデータを除くためにフィルタを用いても良い。
このとき、上記の拘束条件は、次式で表される。
ωi,i,j=0 ・・・式(10)
ωj,j,i=0 ・・・式(11)
ξi,i,j−ξj,i,j=δi,j ・・・式(12)
また、δi,jは、ノミナルな2交点を結ぶ直線方向の断面の位置の差である(Pi,j,Qi,jの2点の平均などを利用することが望ましい)。
ここで、断面Cjの元のxyz座標で表した移動量(調整量)ベクトルをMi=(xi,yi,zi)とする。
xyz座標系とξi,i,jζi,i,jωi,i,j座標系は、共通の原点をもち、回転のみで関係付けられる関係である。よって、ベクトルMiをξi,i,jζi,i,jωi,i,j座標系に変換するには、3×3行列Ri,jを用いて変換でき、座標変換後の値は次式のように表される。
Ri,jMi=(αi,j(xi,yi,zi),βi,j(xi,yi,zi),γi,j(xi,yi,zi)) ・・・式(13)
Rj,iMj=(αj,i(xj,yj,zj),βj,i(xj,yj,zj),γj,i(xj,yj,zj)) ・・・式(14)
回転後の座標系のベクトルは、式(2)(6)により判明しているので、回転角度を同定することが可能であり、一般に知られている回転の式を用いて変換行列Ri,jを求める。なお、このとき、z軸をx軸回りにφi回転し、さらにy軸回りにθiだけ回転することによりωi,i,j軸が得られ、さらにωi,i,j軸回りに回転を行い、前記φi、θi回転後のx軸がξj,i,j軸に合致するように回転している。回転の式は、例えば、参考文献(ロボット・マニピュレータ、R.P.ポール著、吉川恒夫訳、コロナ社刊、1984年)などによって計算することができる。
αi,j(xi,yi,zi)−αj,i(xj,yj,zj)=δi,j ・・・式(15)
γi,j(xi,yi,zi)=0 ・・・式(16)
γj,i(xj,yj,zj)=0 ・・・式(17)
ここで、αi,j(xi,yi,zi),αj,i(xj,yj,zj),γi,j(xi,yi,zi),γj,i(xj,yj,zj)は、式(13),(14)から明らかなように、xi,yi,zi,xj,yj,zjの1次結合で表される式である。
よって、次式の形式で書き表すことができる。
Di,jxi+Ei,jyi+Fi,jzi+Dj,ixj+Ej,iyj+Fj,izj=δi,j ・・・式(18)
Gi,jxi+Hi,jyi+Ii,jzi=0 ・・・式(19)
Gj,ixj+Hj,iyj+Ij,izj=0 ・・・式(20)
これらの式を、全ての可能な断面の組み合わせについてあてはめる。
しかし、上記の拘束条件は一般に過拘束であるので、測定ノイズがあることを考慮すると、一意な解をもたない。そのため、最小二乗法(一般化逆行列)により解を求める。
そこで、式(18)〜(23)を行列表記にすると、次式で表される。
また、式(24)は、一般化逆行列により、次式で表される。
CPU61は、かかる位置算出プログラム63cを実行することで、位置算出手段として機能する。
具体的には、例えば、CPU61は、形状測定プログラム63dを実行することにより、位置算出プログラム63cの実行により算出された調整量(xi,yi,zi)(i=1,…,n)に基づいて、ステム201と平行な球体200の断面形状の夫々を平行移動させ合成することにより、球体200の形状のマップデータを求め、球形状を算出することができる。また、このデータにより、真球度(最小二乗球からの偏差や、最大内接球と最小外接球の差など)を算出することができる。
従って、球体の互いに交わる複数の断面形状を、当該被測定物体における断面形状間の所定の拘束条件に基づき測定することにより、回転対称軸回りに球体を回転させる際に回転誤差が生じた場合であっても、当該拘束条件によって、球体における断面形状間の相対的な位置を算出することができることとなり、より適切な断面形状が得られることとなり、精度良く且つ信頼度の高い形状測定を行うことができる。
また、球体200に光を照射するための光源部と、球体に光源部から出力された光を照射してできる写像を撮像する撮像部50と、を備え、CPU61は、第1情報取得プログラム63a及び第2情報取得プログラム63bを実行することによって、撮像部50によって撮像された写像に基づき球体の一断面形状を算出することができる。
従って、球体の表面に傷を付けることなく、好適に形状測定を行うことができる。
次に、本発明の形状測定装置に係る第2実施形態について、図10を参照して説明する。第2実施形態の基本的構成は、第1実施形態と同様であり、第1実施形態の構成と異なる部分について説明する。
これにより、第2駆動モータ34は、第2の回転手段として機能する。
具体的には、例えば、CPU61は、第2情報取得プログラム363bを実行することにより、図4に示すように、角度位置調整機構32によって、把持部31をスライドさせ、把持部31によって把持されたステム201を所定の角度に傾ける。そして、CPU61は、第2情報取得プログラム363bを実行することにより、球体200の一断面形状を撮像部50によって撮像し、撮像された球体200の一断面形状の写像についてエッジ検出を行うことにより当該球体200の断面形状に係る第2情報を取得する。そして、CPU61は、第2情報取得プログラム363bを実行することにより、第2駆動モータ34を所定の角度で回転させた後、再度、球体200の一断面形状を撮像部50によって撮像し、撮像された球体200の一断面形状の写像についてエッジ検出を行うことにより当該球体200の断面形状に係る第2情報を取得する。そして、最初に撮像された球体200の一断面が180°回転するまで、かかる一連の動作を繰り返し、かかる第2情報を取得する。
CPU61は、かかる第2情報取得プログラム363bを実行することで、第2情報取得手段として機能する。
従って、球体の互いに交わる複数の断面形状を、当該被測定物体における断面形状間の所定の拘束条件に基づき測定することにより、回転対称軸回りに球体を回転させる際に回転誤差が生じた場合であっても、当該拘束条件によって、球体における断面形状間の相対的な位置を算出することができることとなり、より適切な断面形状が得られることとなり、精度良く且つ信頼度の高い形状測定を行うことができる。
また、球体200に光を照射するための光源部と、球体に光源部から出力された光を照射してできる写像を撮像する撮像部50と、を備え、CPU61は、第1情報取得プログラム63a及び第2情報取得プログラム363bを実行することによって、撮像部50によって撮像された写像に基づき球体の一断面形状を算出することができる。
従って、球体の表面に傷を付けることなく、好適に形状測定を行うことができる。
また、この実施の形態においては、第2情報取得プログラム363bを実行することによって、角度位置調整機構32により当該ステム201を所定の角度に傾けた後、傾ける前のステム201回りに回転テーブル33により球体200を所定の角度で回転させる度に球体200の一断面形状を算出し、当該球体200の断面形状に係る第2情報を取得する設計(第1実施形態)、もしくは、角度位置調整機構32により当該ステム201を所定の角度に傾けた後、傾けた後のステム201回りに第2駆動モータ34により球体200を所定の角度で回転させる度に球体200の一断面形状を算出し、当該球体200の断面形状に係る第2情報を取得する設計(第2実施形態)としたが、これに限らず、測定データ間の拘束条件が適切であれば良く、例えば、第2情報は、一断面形状のみでも良い。つまり、第2情報を取得する際、ステム201を所定の角度に傾ける前又は後の当該ステム201まわりに必ずしも回転させなくても良い。
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
10 光源部
20 コリメートレンズ
30 回転機構
32 角度位置調整機構(回転対称軸保持手段)
33 回転テーブル(回転手段、第1の回転手段)
34 第2駆動モータ(第2の回転手段)
40 対物レンズ
50 撮像部(撮像手段)
60 画像処理部
61 CPU(第1情報取得手段、第2情報取得手段、位置算出手段、形状測定手段)
63a 第1情報取得プログラム(第1情報取得手段)
63b 第2情報取得プログラム(第2情報取得手段)
63c 位置算出プログラム(位置算出手段)
63d 形状測定プログラム(形状測定手段)
200 球体(被測定物体)
201 ステム(回転対称軸)
300 形状測定装置(第2実施形態)
330 回転機構(第2実施形態)
363b 第2情報取得プログラム(第2情報取得手段(第2実施形態))
Claims (11)
- 回転対称体である被測定物体の断面形状を測定して当該被測定物体の形状を測定する形状測定方法において、
前記被測定物体の回転対称軸と平行な前記被測定物体の断面形状に係る第1情報を、当該回転対称軸回りに当該被測定物体を所定の角度で回転させる度に取得する工程と、
前記被測定物体の回転対称軸と異なる角度における前記被測定物体の断面形状に係る第2情報を取得する工程と、
前記回転対称軸と平行な前記被測定物体の断面形状と前記回転対称軸と異なる角度における前記被測定物体の断面形状との断面形状間の所定の拘束条件を用いることにより、前記第1情報及び前記第2情報に基づき、前記第1情報を取得する工程において取得された前記回転対称軸と平行な前記被測定物体の断面形状の夫々における断面形状間の相対的な位置を算出する工程と、
算出した前記相対的な位置に基づき、前記被測定物体の形状を算出する工程と、
を備えることを特徴とする形状測定方法。 - 前記第1情報を取得する工程は、前記回転対称軸と平行な前記被測定物体の一断面形状情報を取得する工程と前記被測定物体を前記回転対称軸回りに所定の角度で回転させる工程とを交互に繰り返すことにより、当該被測定物体の断面形状に係る第1情報を取得し、
前記第2情報を取得する工程は、前記回転対称軸を所定の角度に傾けた後、前記被測定物体の一断面形状情報を取得する工程と傾ける前の前記回転対称軸回りに前記被測定物体を所定の角度で回転させる工程とを交互に繰り返すことにより、当該被測定物体の断面形状に係る第2情報を取得することを特徴とする請求項1に記載の形状測定方法。 - 前記第1情報を取得する工程は、前記回転対称軸と平行な前記被測定物体の一断面形状情報を取得する工程と前記被測定物体を前記回転対称軸回りに所定の角度で回転させる工程とを交互に繰り返すことにより、当該被測定物体の断面形状に係る第1情報を取得し、
前記第2情報を取得する工程は、前記回転対称軸を所定の角度に傾けた後、前記被測定物体の一断面形状情報を取得する工程と傾けた後の前記回転対称軸回りに前記被測定物体を所定の角度で回転させる工程とを交互に繰り返すことにより、当該被測定物体の断面形状に係る第2情報を取得することを特徴とする請求項1に記載の形状測定方法。 - 前記被測定物体にステムを取り付ける工程を備え、
前記被測定物体を所定の角度で回転させる工程は、前記ステムとともに前記被測定物体を所定の角度で回転させることを特徴とする請求項2又は3に記載の形状測定方法。 - 前記被測定物体は、球体であることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の形状測定方法。
- 前記被測定物体の断面形状に係る前記第1情報及び前記第2情報を非接触測定により測定して取得することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の形状測定方法。
- 回転対称体である被測定物体の断面形状を測定して当該被測定物体の形状を測定する形状測定装置において、
前記被測定物体を前記回転対称軸回りに所定の角度で回転させる回転手段と、
前記回転手段により前記被測定物体を所定の角度で回転させる度に前記被測定物体の回転対称軸と平行な前記被測定物体の一断面形状を算出し、当該被測定物体の断面形状に係る第1情報を取得する第1情報取得手段と、
前記回転対称軸を所定の角度に傾けて保持する回転対称軸保持手段と、
前記回転対称軸保持手段により当該回転対称軸を所定の角度に傾けた後、当該被測定物体の断面形状に係る第2情報を取得する第2情報取得手段と、
前記回転対称軸と平行な前記被測定物体の断面形状と前記回転対称軸と異なる角度における前記被測定物体の断面形状との断面形状間の所定の拘束条件を用いることにより、前記第1情報取得手段により取得された第1情報及び前記第2情報取得手段により取得された第2情報に基づき、前記第1情報取得手段により取得された前記回転対称軸と平行な前記被測定物体の断面形状の夫々における断面形状間の相対的な位置を算出する位置算出手段と、
算出した前記相対的な位置に基づき、前記被測定物体の形状を算出する形状測定手段と、
を備えることを特徴とする形状測定装置。 - 前記第2情報取得手段は、
前記回転対称軸保持手段により当該回転対称軸を所定の角度に傾けた後、傾ける前の前記回転対称軸回りに前記回転手段により前記被測定物体を所定の角度で回転させる度に前記被測定物体の一断面形状を算出し、当該被測定物体の断面形状に係る第2情報を取得することを特徴とする請求項7に記載の形状測定装置。 - 前記回転対称軸保持手段により前記回転対称軸を所定の角度に傾けて保持された前記被測定物体を前記回転対称軸回りに所定の角度で回転させる第2の回転手段を備え、
前記第2情報取得手段は、
前記回転対称軸保持手段により当該回転対称軸を所定の角度に傾けた後、傾けた後の前記回転対称軸回りに前記第2の回転手段により前記被測定物体を所定の角度で回転させる度に前記被測定物体の一断面形状を算出し、当該被測定物体の断面形状に係る第2情報を取得することを特徴とする請求項7に記載の形状測定装置。 - 前記被測定物体は、球体であることを特徴とする請求項7〜9の何れか一項に記載の形状測定装置。
- 前記被測定物体に光を照射するための光源部と、
前記被測定物体に前記光源部から出力された光を照射してできる写像を撮像する撮像手段と、
を備え、
前記第1情報取得手段及び前記第2情報取得手段は、
前記撮像手段によって撮像された写像に基づき前記被測定物体の一断面形状を算出することを特徴とする請求項7〜10の何れか一項に記載の形状測定装置。
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