JP5690941B2 - 表面走査座標測定装置の制御方法及び制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、全般的に表面走査座標装置の制御に関し、より詳細には、表面走査座標装置のプローブの動きの制御に関する。
本発明の1つの実施態様によれば、本方法は、測定する物体の表面にチップが接触する衝撃をできるだけ抑えるとともに、表面走査測定装置の速度を改善する。特に、本方法では、測定する物体の表面に接触する先端のプローブチップを備えたプローブヘッドを有する表面走査測定装置を制御する。そのために、本方法では、法線ベクトルを有する(表面上の)名目初期接触点を選択し、次に、先端のプローブチップを、接近経路に沿って名目初期接触点に向かって動かす。接近経路は、名目初期接触点から、表面から離れたある非接触点へ全般的に直線状に延びる全般的に直線状な領域を有する。全般的に直線状な領域は、法線ベクトルと約20度及び約60度の間の角度を形成する。
上記で要約された図面を参照して議論される以下に述べる“図示された実施形態の説明”から、当業者は、本発明の様々な実施形態の利点をより十分に理解するであろう。
− 直線軸部ボールチップ22A
− ネジ込みボールチップ22B
− ネジ込みディスクチップ22C
− ネジ込み先細シリンダチップ22D
− ネジ込みフラットシリンダチップ22E
− ネジ込み丸形シリンダチップ22F
− ネジ込み半球チップ22G,及び
− 9方向ギアクラスタチップ22H
を含む。
[技術分野]
本発明は、全般として、表面走査座標装置の制御する方法に関する。
表面走査装置の分野で、所謂座標測定装置が、未知の表面外形(プロファイル)を測定するため、または既知の表面の外形(トポグラフィ)を検証するためにしばしば用いられる。この目的のため、測定する面にプローブチップを備えたプローブヘッドを接触させ、このプローブチップを予め規定された経路に沿って動かすことが一般的なやり方である。チップが動く間に、チップの位置を記載した位置データが生成され、よって、表面の外形が生成されて記録される。
表面への一般的な接近経路において、いくつかの振動や悪い影響をプローブヘッドに及ぼす。この影響は、チップの表面への物理的接触によって増大される。
本発明の特別な目的は、プローブヘッドの悪い影響を抑制することにある。
組み合わせ可能な幾つかの発明を規定する幾つかの独立請求項の一部または全ての特徴を実現することによって、これらの目的を達成する。代替的または有利な態様で更に発明を展開する特徴が、従属請求項に記載される。全ての独立した発明の組み合わせが表面走査装置を制御する方法を改善するであろうが、1つの発明を用いること、または異なる発明の部分集合を独立してまたは関連しない態様で用いることが、原則として可能である。
本発明による幾つかの方法が、図面で模式的に示される実施例に関連して、単なる例として、下記により詳細に記載され説明される。特に、図8は、従来技術による表面の走査の方法論を示す。図9は、従来技術の解決法の本発明との比較を示す。図10A〜Cには、異なる場所の表面の接触点への接近経路を示す。図11は、データを伴うプローブピンの位置データを記録する実施例を示し、特に特定のタイプの経路を示す。図12は、座標測定装置の表面走査を制御するために全ての独立した発明を、1つに組み合わせた方法に一体化することを示す。図13は、本発明で用いることができるスタイラスの実施例を示す。
図8には、プローブヘッドのチップが、開始位置1から表面に垂直な方向に動かされる従来技術の方法論が図示される。接触点2において物理的接触を形成した後、チップが、予め規定されたオフセッ位置に動かされ、続いて走査が開始される。停止点3において、チップは、離昇位置4まで垂直に離れ、その他の開始点5へ動かされて、再び、プロセスが開始される。従って、この方法論は、異なる連続したステップに分割できる。
指令された走査プローブオフセットが許容振動範囲内に達するまで、CMMは、表面の法線及び平行部分に沿って、プローブを降下させる。
CMMは、指令された走査プローブオフセットを維持しながら、オブザーバを用いて、指令された走査経路に沿って走査を行なう。走査の終了点におけるドウエルは、一般的には、コントローラの能力によって定まり、走査速度における要求測定点密度や、データ収集及びデータ送信レートを送信する。
CMMは、引き込み点まで引き込まれる。
CMMは、次の走査手順の事前接触点に移動し、プロセスが繰り返される。
− 実際の表面位置40が、図10Bに示される名目表面ベクトル10に沿った位置にない。この場合、全走査可能状態設定走査経路6及び規定された走査経路7は、名目経路44から、図9の記載で説明されたのと同じ態様でCMMがサーボ制御されることによる点へ位置が変更される。
− 実際の表目位置42は、図10B、Cで示される名目表面ベクトル10と反対の位置から外れる。
図面の図形は、オンスケールで描かれると考えるべきではない。
1.測定する物体の表面に接触するプローブピンを備えた走査プローブヘッドを伴う表面走査座標測定装置の制御方法であって、
移動経路に沿って、プローブピンを位置速度で移動させるステップと、
接近経路に沿って、接近速度で、表面へ侵入及び移動するステップと、
事前に規定された接触点で表面に接触して、走査条件を生成するステップと、
表面を走査するステップと、
を伴い、
接近速度が、接触点における表面の法線に平行な法線速度成分と、接触点における接平面と平行な接線速度成分とを有し、法線速度成分の接線速度成分に対する関係が、2:1から1:2の範囲にある方法。
移動経路に沿って、プローブピンを位置速度で移動させるステップと、
接近経路に沿って、接近速度で、表面へ侵入及び移動するステップと、
事前に規定された接触点で表面に接触して、走査条件を生成するステップと、
表面を走査するステップと、
を伴い、
接触点における接近経路のベクトルと接触点における接平面との間の角度が、30度より大きく、80度未満の範囲にある方法。
振動及び/または測定プロセスの較正を抑制するため、プローブピンオフセットが、走査可能状態設定経路に沿って、規定された走査プローブオフセットへ向かって、徐々に減じられる、請求項6に記載の方法。
移動経路に沿って、プローブピンを位置速度で移動させるステップと、
接近経路に沿って、接近速度で、表面へ侵入及び移動するステップと、
予め規定された接触点で表面に接触して、走査条件を生成するステップと、
表面を走査するステップと、
を伴い、
プローブピンの位置データを獲得することが、接近経路上で開始される方法。
付属書の終了
Claims (23)
- 測定する物体の表面に接触するように構成された先端のプローブチップを備えたプローブヘッドを有する表面走査測定装置を制御する方法であって、
法線ベクトルを有する表面上の名目初期接触点を選択するステップと、
先端のプローブチップを、接近経路に沿って名目初期接触点に向かって動かすステップと、
を含み、
接近経路は、名目初期接触点から、表面から離れたある非接触点へ全般的に直線状に延びる全般的に直線状な領域を有し、
全般的に直線状な領域は、法線ベクトルと約20度及び約60度の間の角度を形成すし、
更に、先端のプローブヘッドを名目初期接触点に関連する接触点に接触するように動かした後、先端のプローブヘッドを下側に動かして、オフセット位置で走査可能状態にするステップを含み、
オフセット位置で走査可能状態になる前に、プローブヘッドがオフセット位置をオーバーシュートする、または、
オフセット位置で走査可能状態になる前に、プローブヘッドがオフセット位置の上下に動く方法。 - 更に、先端のプローブチップを、オフセット経路に沿って、名目初期接触点に関連する接触点から初期走査点へ動かすステップと、
先端のチップを、走査経路に沿って、初期走査点から物体の表面に沿って動かすステップと、
を含み、
先端のプローブチップが、接近経路、オフセット経路及び走査経路に沿って、及びそれらの間で連続的に動く、請求項1に記載の方法。 - 全般的に直線状な領域が、法線ベクトルと約20度から約55度の間の角度を形成する、請求項1に記載の方法。
- 更に、先端のプローブチップを、走査経路の後から始まり、物体の表面との接触から離れる離脱経路に沿って動かすステップを含み、
先端のプローブチップが、走査経路及び離脱経路に沿って、及びそれらの間で連続的に動く、請求項1に記載の方法。 - 更に、第2の法線ベクトルを有する表面上の第2の名目初期接触点を選択するステップと、
先端のプローブチップを離脱経路から動かした後、先端のプローブチップを、第2の接近経路に沿って第2の名目初期接触点に接触するように動かすステップと、
を含み、
第2の接近経路は、第2の名目初期接触点から、表面から離れたある第2の非接触点へ全般的に直線状に延びる第2の全般的に直線状な領域を有し、
第2の全般的に直線状な領域は、第2の法線ベクトルと約20及び約59度の間の角度を形成する、請求項4に記載の方法。 - 先端のプローブチップが、離脱経路及び第2の接近経路に沿って、及びそれらの間で連続的に動く、請求項5に記載の方法。
- 測定する物体の表面に接触するように構成された先端のプローブチップを備えたプローブヘッドを有する表面走査測定装置を制御する方法であって、
法線ベクトルを有する表面上の名目初期接触点を選択するステップと、
先端のプローブチップを、接近経路に沿って名目初期接触点に向かって動かすステップと、
先端のプローブチップを、オフセット経路に沿って、初期走査点へ動かすステップと、
を含み、
接近経路は、名目初期接触点から、表面から離れたある非接触点へ全般的に直線状に延びる全般的に直線状な領域を有し、
全般的に直線状な領域は、法線ベクトルと約60度未満の角度を形成し、
先端のプローブチップが、接近経路及びオフセット経路に沿って、及びそれらの間で連続的に動き、
更に、先端のプローブヘッドを名目初期接触点に関連する接触点に接触するように動かした後、先端のプローブヘッドを下側に動かして、オフセット位置で走査可能状態にするステップを含み、
オフセット位置で走査可能状態になる前に、プローブヘッドがオフセット位置をオーバーシュートする、または、
オフセット位置で走査可能状態になる前に、プローブヘッドがオフセット位置の上下に動く方法。 - 全般的に直線状な領域が、法線ベクトルと約0度及び約5度の間の角度を形成する、請求項7に記載の方法。
- 更に、先端のプローブチップを、表面上の実際の接触点に接触するように動かすステップを含み、
実際の接触点が名目初期接触点に関連し、
オフセット経路が、実際の接触点から開始する、請求項7に記載の方法。 - 更に、プローブチップを、実際の接触点と接触させずに、名目初期接触点を通過して動かすステップと、
プローブチップが、名目初期接触点を通過した後であって実際の接触点に接触する前に、接近経路の法線ベクトルに対する角度を減じるステップと、
を含む、請求項9に記載の方法。 - 接近経路が、名目初期接触点を通過した後であって実際の接触点に接触する前に、接近経路が対数の形状を有する、請求項10に記載の方法。
- 測定する物体の表面に接触する表面走査測定装置であって、
先端のプローブチップを備えたプローブヘッドと、
法線ベクトルを有する表面上の名目初期接触点を選択するように構成される、プローブヘッドに動作可能に接続されたコントローラと、
コントローラに動作可能に接続された駆動装置と、
を備え、
駆動装置がコントローラと協働して、先端のプローブチップを接近経路に沿って名目接触点に向けて動かすように構成され、
接近経路は、名目初期接触点から、表面から離れたある非接触点へ全般的に直線状に延びる全般的に直線状な領域を有し、
全般的に直線状な領域は、法線ベクトルと約20度及び約60度の間の角度を形成し、
駆動装置がコントローラと協働して、先端のプローブヘッドを名目初期接触点に関連する接触点に接触するように動かした後、先端のプローブヘッドを下側に動かして、オフセット位置で走査可能状態にし、
オフセット位置で走査可能状態になる前に、プローブヘッドがオフセット位置をオーバーシュートする、または
オフセット位置で走査可能状態になる前に、プローブヘッドがオフセット位置の上下に動くようにする装置。 - 駆動装置がコントローラと協働して、先端のプローブチップを、オフセット経路に沿って、名目初期接触点に関連する実際の接触点から初期走査点へ動かし、
駆動装置がコントローラと協働して、先端のチップを、走査経路に沿って、初期走査点から物体の表面に沿って動かし、
先端のプローブチップが、接近経路、オフセット経路及び走査経路に沿って、及びそれらの間で連続的に動く、請求項12に記載の装置。 - 全般に直線状な領域が、法線ベクトルと約20度及び約55度の間の角度を形成する、請求項12に記載の装置。
- 駆動装置がコントローラと協働して、先端のプローブチップを、走査経路の後から始まり、物体の表面との接触から離れる離脱経路に沿って動かし、
先端のプローブチップが、走査経路及び離脱経路に沿って、及びそれらの間で連続的に動く、請求項12に記載の方法。 - 駆動装置がコントローラと協働して、
(1)第2の法線ベクトルを有する表面上の第2の名目初期接触点を選択し、
(2)先端のプローブチップを離脱経路から動かした後、先端のプローブチップを、第2の接近経路に沿って第2の名目初期接触点に関連する点に接触するように動かす、
用に構成され、
第2の接近経路は、第2の名目初期接触点から、表面から離れたある第2の非接触点へ全般的に直線状に延びる第2の全般的に直線状な領域を有し、
第2の全般的に直線状な領域が、第2の法線ベクトルと約20及び約59度の間の角度を形成する、請求項15に記載の装置。 - 先端のプローブチップが、離脱経路及び第2の接近経路に沿って、及びそれらの間で連続的に動く、請求項16に記載の装置。
- コンピュータ読み込み可能コードを有する具体的なコンピュータ使用可能媒体を含み、測定する物体の表面に接触するように構成された先端のプローブチップを備えたプローブヘッドを有する表面走査測定装置を制御するコンピュータシステムで用いられるコンピュータプログラム製品であって、
法線ベクトルを有する表面上の名目初期接触点を選択するプログラムコードと、
先端のプローブチップを、接近経路に沿って名目初期接触点と接触するように動かすプログラムコードと、
を含み、
接近経路は、名目初期接触点から、表面から離れたある非接触点へ全般的に直線状に延びる全般的に直線状な領域を有し、
全般的に直線状な領域は、法線ベクトルと約20度及び約60度の間の角度を形成し、
更に、先端のプローブヘッドを名目初期接触点に関連する実際の接触点に接触するように動かした後、先端のプローブヘッドを下側に動かして、オフセット位置で走査可能状態にするプログラムコードを含み、
オフセット位置で走査可能状態になる前に、プローブヘッドがオフセット位置をオーバーシュートする、または、
オフセット位置で走査可能状態になる前に、プローブヘッドがオフセット位置の上下に動くようにするプログラム製品。 - 更に、先端のプローブチップを、オフセット経路に沿って、名目初期接触点に関連する実際の接触点から初期走査点へ動かすプログラムコードと、
先端のチップを、走査経路に沿って、初期走査点から物体の表面に沿って動かすプログラムコードと、
を含み、
先端のプローブチップが、接近経路、オフセット経路及び走査経路に沿って、及びそれらの間で連続的に動く、請求項18に記載のプログラム製品。 - 全般に直線状な領域が、法線ベクトルと約20度及び約55度の間の角度を形成する、請求項18に記載のプログラム製品。
- 更に、先端のプローブチップを、走査経路の後から始まり、物体の表面との接触から離れる離脱経路に沿って動かすプログラムコードと、
先端のプローブチップが、走査経路及び離脱経路に沿って、及びそれらの間で連続的に動く、請求項18に記載のプログラム製品。 - 更に、第2の法線ベクトルを有する表面上の第2の名目初期接触点を選択するプログラムコードと、
先端のプローブチップを離脱経路から動かした後、先端のプローブチップを、第2の接近経路に沿って第2の実際の接触点に接触するように動かすプログラムコードと、
を含み、
第2の接近経路は、第2の名目初期接触点から、表面から離れたある第2の非接触点へ全般的に直線状に延びる第2の全般的に直線状な領域を有し、
第2の全般的に直線状な領域は、第2の法線ベクトルが約20度以上であって、約59度未満の角度を形成する、請求項21に記載のプログラム製品。 - プログラムコードにより、先端のプローブチップを、離脱経路及び第2の接近経路に沿って、及びそれらの間で連続的に動かす、請求項22に記載のプログラム製品。
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