JP6199205B2 - Straight shape measuring method and straight shape measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、被測定物の表面の真直形状を測定する方法、及び測定装置に関する。   The present invention relates to a method for measuring the straight shape of the surface of an object to be measured, and a measuring apparatus.

被測定物の表面の真直度を逐次三点法により測定する技術が公知である（特許文献１）。逐次三点法おいては、等ピッチに配置された３つのセンサで、同時に３点の高さを測定し、測定結果から、平面の局所的な曲がりの度合い（曲率）を求める。求められた曲率を、センサ間のピッチで２階数値積分することにより、平面の真直形状が求められる。   A technique for measuring the straightness of the surface of an object to be measured by a sequential three-point method is known (Patent Document 1). In the sequential three-point method, the heights of three points are measured simultaneously by three sensors arranged at equal pitches, and the degree of local curvature (curvature) of the plane is obtained from the measurement results. The straight shape of the plane is obtained by second-order numerical integration of the obtained curvature with the pitch between the sensors.

逐次三点法で使用する３個のセンサに、４個目のセンサを追加して真直度を求める方法が、特許文献２に開示されている。３個のセンサは、等ピッチで配置されており、４個目のセンサは、３個のセンサの最も端のセンサよりも内側に、より小さなピッチδＰだけ離れて配置されている。特許文献２に開示された方法では、４個のセンサを含むセンサユニットを、ピッチδＰずつ移動させながら、被測定物の表面の高さが測定される。   Patent Document 2 discloses a method of obtaining a straightness by adding a fourth sensor to three sensors used in the sequential three-point method. The three sensors are arranged at an equal pitch, and the fourth sensor is arranged inside the innermost sensor of the three sensors and separated by a smaller pitch δP. In the method disclosed in Patent Document 2, the height of the surface of the object to be measured is measured while moving a sensor unit including four sensors by a pitch δP.

特開２００３−２３２６２５号公報JP 2003-232625 A 特開２００７−３３３５５６号公報JP 2007-333556 A

従来の逐次三点法等では、鏡面ではない表面粗さを持つ加工面の測定結果の再現性が低いことが判明した。例えば、同一の被測定物の表面の真直形状を１ｍの長さに亘って測定すると、測定する度に数μｍの範囲でばらつきが生じる。このため、１μｍ程度以下の精密さで真直形状が求められる加工表面の評価に、従来の逐次三点法を適用することができない。   In the conventional sequential three-point method or the like, it has been found that the reproducibility of the measurement result of the processed surface having the surface roughness which is not a mirror surface is low. For example, if the straight shape of the surface of the same object to be measured is measured over a length of 1 m, variation occurs within a range of several μm every time it is measured. For this reason, the conventional sequential three-point method cannot be applied to the evaluation of a processed surface that requires a straight shape with a precision of about 1 μm or less.

本発明の目的は、被測定物の表面の真直形状を再現性よく測定することができる真直形状測定方法、及び真直形状測定装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a straight shape measuring method and a straight shape measuring apparatus capable of measuring the straight shape of the surface of the object to be measured with high reproducibility.

本発明の一観点によると、
第１の方向に等間隔で並んだ３個のセンサを、相対的に周期の長いうねりと相対的に周期の短い表面粗さとが重畳された表面を持つ被測定物の表面に対向させて、前記被測定物に対して前記第１の方向に相対移動させながら、前記被測定物の表面粗さの最大空間周波数に相当する周期の１／２以下のサンプリングピッチで前記被測定物の表面の高さデータを収集する工程と、
前記高さデータに基づいて、前記第１の方向に前記サンプリングピッチで、前記被測定物の表面上に分布するサンプリング点における曲率を求める工程と、
前記曲率に基づいて、前記被測定物の表面のうねりの形状を反映した真直形状を求める工程と
を有する真直形状測定方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
Three sensors arranged at equal intervals in the first direction are opposed to the surface of the object to be measured having a surface on which a relatively long period of waviness and a relatively short period of surface roughness are superimposed , While relatively moving in the first direction with respect to the object to be measured, the surface of the object to be measured is sampled at a sampling pitch of 1/2 or less of a period corresponding to the maximum spatial frequency of the surface roughness of the object to be measured. Collecting height data;
Obtaining curvature at sampling points distributed on the surface of the object to be measured at the sampling pitch in the first direction based on the height data;
There is provided a straight shape measuring method including a step of obtaining a straight shape reflecting the shape of the wave of the surface of the object to be measured based on the curvature.

本発明の他の観点によると、
第１の方向に等間隔で並んだ３個のセンサと、
前記センサを、相対的に周期の長いうねりと相対的に周期の短い表面粗さとが重畳された表面を持つ被測定物の表面に対向させて支持するとともに、前記被測定物に対して前記第１の方向に相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御して前記センサを前記第１の方向に移動させるとともに、前記センサで測定された高さデータを収集する処理装置と
を有し、
前記処理装置は、
前記センサを前記第１の方向に移動させながら、前記被測定物の表面粗さの最大空間周波数に相当する周期の１／２以下のサンプリングピッチで高さデータを収集し、
前記高さデータに基づいて、前記第１の方向に前記サンプリングピッチで、前記被測定物の表面上に分布するサンプリング点における曲率を求め、
前記曲率に基づいて、前記被測定物の表面のうねりの形状を反映した真直形状を求める真直形状測定装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
Three sensors arranged at equal intervals in the first direction;
The sensor is supported so as to face the surface of an object to be measured having a surface on which a relatively long period of waviness and a relatively short period of surface roughness are superimposed, and A moving mechanism for relative movement in the direction of 1;
A processing device that controls the moving mechanism to move the sensor in the first direction and collects height data measured by the sensor;
The processor is
While moving the sensor in the first direction, height data is collected at a sampling pitch of 1/2 or less of a period corresponding to the maximum spatial frequency of the surface roughness of the object to be measured ,
Based on the height data, find the curvature at the sampling points distributed on the surface of the object to be measured at the sampling pitch in the first direction,
A straight shape measuring device for obtaining a straight shape reflecting the waviness shape of the surface of the object to be measured based on the curvature is provided.

被測定物の表面粗さの最大空間周波数に相当する周期の１／２以下のピッチでサンプリングしたサンプリング点の高さデータを用いて真直形状を算出することにより、従来の逐次三点法に比べて、表面粗さが含まれる表面の真直形状の測定結果のばらつきを少なくすることができる。 Compared with the conventional sequential three-point method by calculating the straight shape using the height data of the sampling points sampled at a pitch of 1/2 or less of the period corresponding to the maximum spatial frequency of the surface roughness of the object to be measured. Thus, variation in the measurement result of the straight shape of the surface including the surface roughness can be reduced.

図１Ａは、実施例による真直形状測定装置の斜視図であり、図１Ｂは、砥石ヘッドの下端に取り付けられたセンサ及び被測定物の概略図である。FIG. 1A is a perspective view of a straight shape measuring apparatus according to an embodiment, and FIG. 1B is a schematic view of a sensor and an object to be measured attached to a lower end of a grindstone head. 図２は、従来の逐次三点法で被測定物の真直形状を測定した結果を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the result of measuring the straight shape of the object to be measured by the conventional sequential three-point method. 図３Ａ及び図３Ｂに、被測定物の表面、及びセンサユニットの模式図である。3A and 3B are schematic views of the surface of the object to be measured and the sensor unit. 図４は、実施例による真直形状測定方法のフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart of the straight shape measuring method according to the embodiment. 図５Ａ及び図５Ｂは、実施例による方法で真直形状を測定するときの、被測定物とセンサユニットとの位置関係の時刻歴を示す模式図である。5A and 5B are schematic diagrams illustrating a time history of the positional relationship between the object to be measured and the sensor unit when measuring the straight shape by the method according to the embodiment. 図６は、センサの原点、及び被測定点の位置関係を示す線図である。FIG. 6 is a diagram showing the positional relationship between the origin of the sensor and the point to be measured. 図７は、実際の測定データを用いて算出された曲率ρの一例を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an example of the curvature ρ calculated using actual measurement data. 図８は、センサの原点、及び被測定点の位置関係を示す線図である。FIG. 8 is a diagram showing the positional relationship between the origin of the sensor and the point to be measured. 図９は、実施例による方法で、被測定物の表面上の同一の直線に沿って５回の真直形状の測定を行った結果を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the result of measuring the straight shape five times along the same straight line on the surface of the object to be measured by the method according to the example. 図１０は、他の実施例による方法で真直形状を算出方法の原理を説明するための線図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of a method for calculating a straight shape by a method according to another embodiment.

図１Ａに、実施例による真直形状測定装置の斜視図を示す。この真直形状測定装置は、平面研削装置に搭載されている。可動テーブル１０が、テーブル案内機構（移動機構）１１により、一方向に移動可能に支持されている。可動テーブル１０の移動方向をｘ軸とし、鉛直下方をｙ軸とするｘｙｚ直交座標系を定義する。   FIG. 1A is a perspective view of a straight shape measuring apparatus according to an embodiment. This straight shape measuring apparatus is mounted on a surface grinding apparatus. A movable table 10 is supported by a table guide mechanism (moving mechanism) 11 so as to be movable in one direction. An xyz orthogonal coordinate system is defined in which the moving direction of the movable table 10 is the x-axis and the vertically downward direction is the y-axis.

案内レール１２が、砥石ヘッド１３を、可動テーブル１０の上方に支持する。砥石ヘッド１３は、案内レール１２に沿ってｚ軸方向に移動可能である。また、砥石ヘッド１３は、可動テーブル１０に対してｙ方向に昇降可能である。砥石ヘッド１３の下端に砥石１４が取り付けられている。砥石１４は、円柱状の外形を有し、その中心軸がｚ軸に平行になる姿勢で砥石ヘッド１３に取り付けられている。   The guide rail 12 supports the grindstone head 13 above the movable table 10. The grindstone head 13 is movable along the guide rail 12 in the z-axis direction. Further, the grindstone head 13 can be raised and lowered in the y direction with respect to the movable table 10. A grindstone 14 is attached to the lower end of the grindstone head 13. The grindstone 14 has a cylindrical outer shape, and is attached to the grindstone head 13 so that its central axis is parallel to the z-axis.

可動テーブル１０の上に、被測定物（被研削物）２０が保持される。砥石１４を被測定物２０の表面に接触させた状態で、砥石１４を回転させながら、可動テーブル１０をｘ方向に移動させることにより、被測定物２０の表面を研削することができる。   An object to be measured (object to be ground) 20 is held on the movable table 10. With the grindstone 14 in contact with the surface of the object 20 to be measured, the surface of the object 20 to be measured can be ground by moving the movable table 10 in the x direction while rotating the grindstone 14.

入力装置１６から処理装置１５に、真直形状の測定に必要な種々の指令値が入力される
。この指令値には、真直形状を測定するときの可動テーブル１０の移動速度、表面粗さの空間周波数、測定開始信号等が含まれる。処理装置１５は、測定結果に基づいて真直形状を算出し、その結果を出力装置１７に出力する。 Various command values necessary for measuring the straight shape are input from the input device 16 to the processing device 15. This command value includes the moving speed of the movable table 10 when measuring the straight shape, the spatial frequency of the surface roughness, the measurement start signal, and the like. The processing device 15 calculates a straight shape based on the measurement result, and outputs the result to the output device 17.

図１Ｂに示すように、砥石ヘッド１３の下端にセンサユニット３０が取り付けられている。センサユニット３０に、３個のセンサ３１ｉ、３１ｊ、及び３１ｋが取り付けられている。センサ３１ｉ、３１ｊ、及び３１ｋは、被測定物２０の表面に対向する。センサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋには、例えば表面粗さの振幅程度、例えばサブミクロン以下の変位を検出可能な高分解能を持つレーザ変位計が用いられる。センサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋは、それぞれセンサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋの原点から被測定物２０の表面までの距離を測定することができる。ｚｘ平面を基準としたときのセンサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋの原点の高さが、すべて等しくなるようにキャリブレーションされている。   As shown in FIG. 1B, the sensor unit 30 is attached to the lower end of the grindstone head 13. Three sensors 31i, 31j, and 31k are attached to the sensor unit 30. The sensors 31i, 31j, and 31k are opposed to the surface of the device under test 20. As the sensors 31i, 31j, and 31k, for example, laser displacement meters having high resolution capable of detecting displacement of the order of amplitude of surface roughness, for example, submicron or less are used. The sensors 31i, 31j, and 31k can measure the distances from the origins of the sensors 31i, 31j, and 31k to the surface of the object to be measured 20, respectively. Calibration is performed so that the heights of the origins of the sensors 31i, 31j, and 31k with respect to the zx plane are all equal.

３個のセンサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋは、ｘ方向に等間隔に並んでいる。相互に隣り合うセンサ３１ｉと３１ｊとの原点の間隔、及びセンサ３１ｊと３１ｋとの原点の間隔を、センサピッチということとする。このセンサピッチをｐで表す。３個のセンサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋの被測定点も、被測定物２０の表面上に、ｘ方向にセンサピッチｐで並ぶ。センサピッチｐは、例えば１００ｍｍである。被測定物２０に対して砥石ヘッド１３をｘ方向に相対的に移動させながら測定を行うことにより、ｘ方向に関して、被測定物２０の表面の真直形状を測定することができる。なお、実際には、可動テーブル１０をｘ方向に移動させることにより、砥石ヘッド１３に対して被測定物２０をｘ方向に相対移動させる。センサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋから、測定データが処理装置１５（図１Ａ）に入力される。   The three sensors 31i, 31j, 31k are arranged at equal intervals in the x direction. The distance between the origins of the sensors 31i and 31j adjacent to each other and the distance between the origins of the sensors 31j and 31k are referred to as a sensor pitch. This sensor pitch is represented by p. The measured points of the three sensors 31i, 31j, and 31k are also arranged on the surface of the measured object 20 at the sensor pitch p in the x direction. The sensor pitch p is, for example, 100 mm. By performing the measurement while moving the grindstone head 13 relative to the measurement object 20 in the x direction, the straight shape of the surface of the measurement object 20 can be measured in the x direction. Actually, the workpiece 20 is moved relative to the grindstone head 13 in the x direction by moving the movable table 10 in the x direction. Measurement data is input to the processing device 15 (FIG. 1A) from the sensors 31i, 31j, 31k.

図２を参照して、従来の逐次三点法で被測定物の真直形状を測定する場合の課題について説明する。従来の逐次三点法では、センサユニット３０（図１Ｂ）を、ｘ方向にセンサピッチｐと等しいサンプリングピッチで移動させながら、センサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋで被測定物の表面の高さを測定する。測定結果から、被測定点（サンプリング点）における曲率を求める。求められた曲率をサンプリングピッチで２階積分することにより、被測定物の表面の真直形状が求められる。従来の逐次三点法による測定結果を評価するために、被測定物の表面上の同一の直線に沿って５回の測定を行った。   With reference to FIG. 2, a problem in measuring the straight shape of the object to be measured by the conventional sequential three-point method will be described. In the conventional sequential three-point method, the height of the surface of the object to be measured is measured by the sensors 31i, 31j, and 31k while moving the sensor unit 30 (FIG. 1B) in the x direction at a sampling pitch equal to the sensor pitch p. . From the measurement result, the curvature at the measurement point (sampling point) is obtained. The straight shape of the surface of the object to be measured is obtained by second-order integrating the obtained curvature with the sampling pitch. In order to evaluate the measurement result by the conventional sequential three-point method, five measurements were performed along the same straight line on the surface of the object to be measured.

図２に、５回の測定の結果を示す。横軸は、測定される直線上の基準点からの距離を単位「ｍｍ」で表し、縦軸は、被測定物の表面の基準高さからの変位を単位「μｍ」で表す。図２の星形、四角形、三角形、六角形、円形の記号が、それぞれ１〜５回目の測定結果を示す。図２に示されているように、５回の測定結果の間で大きなばらつきが生じていることがわかる。   FIG. 2 shows the results of five measurements. The horizontal axis represents the distance from the reference point on the straight line to be measured in the unit “mm”, and the vertical axis represents the displacement from the reference height of the surface of the object to be measured in the unit “μm”. The star, square, triangle, hexagon, and circle symbols in FIG. 2 indicate the first to fifth measurement results, respectively. As shown in FIG. 2, it can be seen that there is a large variation between the five measurement results.

例えば、５回目の測定結果（円形記号）では、測定距離４００ｍｍから６００ｍｍの位置に向かって表面が約２μｍ下降しているが、２回目の測定結果（四角形記号）では、測定距離４００ｍｍから６００ｍｍの位置に向かって表面が約５μｍ上昇している。このように、測定結果がばらつくため、真直形状を高精度に測定することができない。   For example, in the fifth measurement result (circular symbol), the surface is lowered by about 2 μm toward the measurement distance from 400 mm to 600 mm, but in the second measurement result (square symbol), the measurement distance is from 400 mm to 600 mm. The surface rises by about 5 μm toward the position. Thus, since the measurement results vary, the straight shape cannot be measured with high accuracy.

図３Ａ及び図３Ｂを参照して、測定結果のばらつきの原因について説明する。図３Ａに、被測定物２０の表面、及びセンサユニット３０の模式図を示す。被測定物２０の表面は、周期の長いうねりに、周期の短い表面粗さが重畳された形状を有する。図３Ａにおいて、うねりのみを考慮した表面を破線で表し、表面粗さを考慮した実際の表面を実線で表す。例えば、精密研削を行った表面の表面粗さの空間周波数は、数十サイクル／ｍｍ程度であり、表面粗さの高低差は、０．１μｍ〜数μｍの範囲内である。   With reference to FIG. 3A and FIG. 3B, the cause of the dispersion | variation in a measurement result is demonstrated. FIG. 3A shows a schematic diagram of the surface of the measurement object 20 and the sensor unit 30. The surface of the object to be measured 20 has a shape in which a short period of surface roughness is superimposed on a long period of waviness. In FIG. 3A, the surface considering only waviness is represented by a broken line, and the actual surface considering surface roughness is represented by a solid line. For example, the spatial frequency of the surface roughness of the surface subjected to precision grinding is about several tens of cycles / mm, and the height difference of the surface roughness is in the range of 0.1 μm to several μm.

このため、センサユニット３０がｘ方向に数μｍずれただけでも、３個のセンサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋによって測定される被測定点Ａ、Ｂ、Ｃの高さが大きく変動する。その結果、測定された高さデータから算出される曲率も大きく変動し、曲率を二階積分して得られる真直形状も、測定ごとにばらついてしまう。また、仮に、測定ごとに被測定点Ａ、Ｂ、Ｃの位置が一致していたとしても、測定された高さデータは、うねりの形状そのものを反映したものではなく、うねりの形状に表面粗さの形状が重畳された形状を反映したものである。表面粗さの振幅は、うねりの波高値と同程度か、それ以上であるため、測定された高さデータから、真直形状のみに基づく曲率を正しく求めることができない。   For this reason, even if the sensor unit 30 is displaced by several μm in the x direction, the heights of the measurement points A, B, and C measured by the three sensors 31i, 31j, and 31k vary greatly. As a result, the curvature calculated from the measured height data also varies greatly, and the straight shape obtained by second-order integration of the curvature also varies from measurement to measurement. Further, even if the positions of the measurement points A, B, and C coincide with each measurement, the measured height data does not reflect the waviness shape itself, and the waviness shape has a surface roughness. This is a reflection of the shape in which the shape is superimposed. Since the amplitude of the surface roughness is equal to or higher than the wave height value of the waviness, the curvature based only on the straight shape cannot be obtained correctly from the measured height data.

例えば、図３Ａでは、センサ３１ｉによる被測定点Ａが、表面粗さの山部と谷部とのほぼ中間に位置しているのに対し、図３Ｂでは、被測定点Ａが、表面粗さの山部の頂上に位置している。３つのセンサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋによって測定される被測定点Ａ、Ｂ、Ｃの高さがばらつくと、この高さに基づいて算出される曲率もばらついてしまう。その結果、曲率から求まる真直形状の測定結果にもばらつきが生じる。以下に説明する実施例では、このばらつきを低減することができる。   For example, in FIG. 3A, the point A to be measured by the sensor 31i is located approximately in the middle between the peak and the valley of the surface roughness, whereas in FIG. 3B, the point A to be measured is the surface roughness. Located on the top of the mountain. If the measured points A, B, and C measured by the three sensors 31i, 31j, and 31k vary, the curvature calculated based on these heights also varies. As a result, the measurement result of the straight shape obtained from the curvature also varies. In the embodiment described below, this variation can be reduced.

図４〜図７を参照して、実施例による真直形状測定装置及び真直形状測定方法について説明する。図４に、実施例による真直形状測定方法のフローチャートを示す。   With reference to FIGS. 4-7, the straight shape measuring apparatus and straight shape measuring method by an Example are demonstrated. FIG. 4 shows a flowchart of a straight shape measuring method according to the embodiment.

ステップＳ１において、真直形状測定装置に高さデータの収集条件を入力する。この入力は、入力装置１６（図１）を通して行われる。高さデータの収集条件には、走査速度Ｖ、被測定物２０の表面粗さの最大空間周波数Ｆｍａｘ、及びセンサピッチｐが含まれる。なお、センサピッチｐは、予め処理装置１５に記憶させておいてもよい。   In step S1, height data collection conditions are input to the straight shape measuring apparatus. This input is performed through the input device 16 (FIG. 1). The collection conditions of the height data include the scanning speed V, the maximum spatial frequency Fmax of the surface roughness of the DUT 20, and the sensor pitch p. The sensor pitch p may be stored in the processing device 15 in advance.

ステップＳ２において、サンプリング周波数Ｆｓを決定する。サンプリング周波数Ｆｓの決定は、処理装置１５（図１）が行ってもよいし、オペレータがサンプリング周波数Ｆｓを決定してもよい。オペレータがサンプリング周波数Ｆｓを決定する場合には、決定されたサンプリング周波数Ｆｓが入力装置１６（図１）から入力される。   In step S2, the sampling frequency Fs is determined. Determination of the sampling frequency Fs may be performed by the processing device 15 (FIG. 1), or the operator may determine the sampling frequency Fs. When the operator determines the sampling frequency Fs, the determined sampling frequency Fs is input from the input device 16 (FIG. 1).

サンプリング周波数Ｆｓは、不等式Ｆｓ≧２×Ｖ×Ｆｍａｘを満たすように決定される。以下、この不等式の物理的意味について説明する。上記不等式は、Ｖ／Ｆｓ≦１／（２×Ｆｍａｘ）と書き直すことができる。左辺のＶ／Ｆｓは、高さデータを収集するｘ方向のサンプリングのピッチ（以下、サンプリングピッチΔｐという。）に等しい。右辺の１／（２×Ｆｍａｘ）は、表面粗さの最小周期Ｐｍｉｎの１／２に等しい。すなわち、上記不等式は、サンプリングピッチΔｐが、表面粗さの最小周期Ｐｍｉｎの１／２以下であることを意味する。   The sampling frequency Fs is determined so as to satisfy the inequality Fs ≧ 2 × V × Fmax. Hereinafter, the physical meaning of this inequality will be described. The above inequality can be rewritten as V / Fs ≦ 1 / (2 × Fmax). V / Fs on the left side is equal to the sampling pitch in the x direction for collecting height data (hereinafter referred to as sampling pitch Δp). 1 / (2 × Fmax) on the right side is equal to 1/2 of the minimum period Pmin of surface roughness. That is, the above inequality means that the sampling pitch Δp is ½ or less of the minimum period Pmin of surface roughness.

ステップＳ３において、被測定物２０に対してセンサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋをｘ方向に走査速度Ｖで相対移動させながら、サンプリング周波数Ｆｓで高さデータを収集する。なお、実際には、図１Ａ及び図１Ｂに示したように、センサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋを静止させ、被測定物２０をｘ方向に移動させる。   In step S3, height data is collected at the sampling frequency Fs while the sensors 31i, 31j, 31k are moved relative to the DUT 20 at the scanning speed V in the x direction. Actually, as shown in FIGS. 1A and 1B, the sensors 31i, 31j, and 31k are stopped, and the DUT 20 is moved in the x direction.

図５Ａ及び図５Ｂに、ステップＳ３において高さデータを測定するときの、被測定物２０とセンサユニット３０との位置関係の時刻歴を示す。図５Ａに示した状態において、センサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋでそれぞれ高さデータａ、ｂ、ｃを収集する。ここで、高さデータａ、ｂ、ｃは、それぞれセンサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋの原点から、被測定物２０の被測定点Ａ、Ｂ、Ｃまでの距離を意味する。   5A and 5B show a time history of the positional relationship between the DUT 20 and the sensor unit 30 when the height data is measured in step S3. In the state shown in FIG. 5A, height data a, b, and c are collected by sensors 31i, 31j, and 31k, respectively. Here, the height data a, b, and c mean the distances from the origins of the sensors 31i, 31j, and 31k to the measured points A, B, and C of the measured object 20, respectively.

図５Ｂに示すように、被測定物２０に対してセンサユニット３０がｘ方向にサンプリングピッチΔｐだけ移動した時点で、高さデータａ、ｂ、ｃを収集する。ステップＳ２（図
４）で決定されたサンプリング周波数Ｆｓに対応するサンプリングピッチΔｐは、表面粗さの最小周期Ｐｍｉｎの１／２以下である。サンプリング周波数Ｆｓで高さデータａ、ｂ、ｃを収集することにより、ｘ方向にサンプリングピッチΔｐで並ぶ複数の被測定点Ａ、Ｂ、Ｃの高さデータが収集される。サンプリングピッチΔｐを、表面粗さの最小周期Ｐｍｉｎの１／２以下にすることにより、サンプリングに伴うエイリアス現象を回避することができる。 As shown in FIG. 5B, height data a, b, and c are collected when the sensor unit 30 moves in the x direction by a sampling pitch Δp with respect to the device under test 20. The sampling pitch Δp corresponding to the sampling frequency Fs determined in step S2 (FIG. 4) is ½ or less of the minimum surface roughness period Pmin. By collecting the height data a, b, and c at the sampling frequency Fs, the height data of the plurality of measured points A, B, and C arranged at the sampling pitch Δp in the x direction is collected. By setting the sampling pitch Δp to be equal to or less than ½ of the minimum surface roughness period Pmin, an alias phenomenon accompanying sampling can be avoided.

ステップＳ４（図４）において、収集された高さデータａ、ｂ、ｃに対して、センサピッチｐの２倍未満の波長をもつ波形成分を除去するローパスフィルタ処理を実行する。このローパスフィルタ処理は、処理装置１５（図１Ａ）が実行する。   In step S4 (FIG. 4), low-pass filter processing is performed on the collected height data a, b, c to remove waveform components having a wavelength less than twice the sensor pitch p. This low-pass filter process is executed by the processing device 15 (FIG. 1A).

ステップＳ５において、ローパスフィルタ処理後の高さデータａ、ｂ、ｃに基づいて、被測定物２０の表面に、ｘ方向にサンプリングピッチΔｐで分布するサンプリング点における曲率ρを算出する。   In step S5, based on the height data a, b, and c after the low-pass filter processing, the curvature ρ at the sampling points distributed at the sampling pitch Δp in the x direction on the surface of the DUT 20 is calculated.

図６を参照して、曲率ρの求め方について説明する。図６は、センサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋの原点Ｄ、Ｅ、Ｆ、及び被測定点Ａ、Ｂ、Ｃの位置関係を示す。線分ＤＡの長さが高さデータａに相当し、線分ＥＢの長さが高さデータｂに相当し、線分ＦＣの長さが高さデータｃに相当する。線分ＤＥの長さ、及び線分ＥＦの長さが、センサピッチｐに相当する。３つの被測定点Ａ、Ｂ、Ｃを通過する円周の半径をｒで表し、この円周の中心をＯで表す。   With reference to FIG. 6, how to obtain the curvature ρ will be described. FIG. 6 shows the positional relationship between the origins D, E, and F of the sensors 31i, 31j, and 31k and the points A, B, and C to be measured. The length of the line segment DA corresponds to the height data a, the length of the line segment EB corresponds to the height data b, and the length of the line segment FC corresponds to the height data c. The length of the line segment DE and the length of the line segment EF correspond to the sensor pitch p. The radius of the circumference that passes through the three measured points A, B, and C is represented by r, and the center of this circumference is represented by O.

線分ＥＢと、線分ＡＣとの交点をＧで表し、線分ＢＯと線分ＡＣとの交点をＨで表す。線分ＢＧの長さｇは、
ｇ＝ｂ−（ａ＋ｃ）／２・・・（１）
で表される。長さｇは、被測定物２０の被測定点Ａから被測定点Ｃまでの表面の曲がりの程度を示している。長さｇも、被測定物２０の表面を高さを表す高さデータといえる。 The intersection of the line segment EB and the line segment AC is represented by G, and the intersection of the line segment BO and the line segment AC is represented by H. The length g of the line segment BG is
g = b- (a + c) / 2 (1)
It is represented by The length g indicates the degree of bending of the surface from the measurement point A to the measurement point C of the measurement object 20. The length g can also be said to be height data representing the height of the surface of the DUT 20.

線分ＥＢと線分ＢＯとのなす角度は、非常に小さい。このため、線分ＧＢの長さと線分ＨＢの長さとが等しく、線分ＧＣの長さと線分ＨＣの長さとが等しいと近似することができる。このため、線分ＨＢの長さをｇ、線分ＨＣの長さをｐと近似することができる。線分ＯＨの長さはｒ−ｇと近似される。直角三角形ＯＨＣにおいて三平方の定理を適用すると、
ｒ２＝（ｒ−ｇ）２＋ｐ２・・・（２）
が成立する。 The angle formed by the line segment EB and the line segment BO is very small. Therefore, it can be approximated that the length of the line segment GB is equal to the length of the line segment HB, and the length of the line segment GC is equal to the length of the line segment HC. For this reason, the length of the line segment HB can be approximated to g, and the length of the line segment HC can be approximated to p. The length of the line segment OH is approximated as rg. Applying the three-square theorem in the right triangle OHC,
r 2 = (r−g) 2 + p 2 (2)
Is established.

曲率ρは、ρ＝１／ｒと定義されるため、この定義式と、式（２）とから、
ρ＝１／ｒ＝２ｇ／（ｇ２＋ｐ２）・・・（３）
が得られる。式（３）の右辺のｇに、式（１）を代入すると、被測定点Ｂにおける曲率ρを算出することができる。ｐは１００ｍｍ程度であり、ｇはミクロンオーダである。ｐはｇより十分大きい（ｐ＞＞ｇ）と仮定できるため、式（３）は、
ρ＝２ｇ／ｐ２・・・（４）
と近似することができる。正の曲率ρが、下向きに凸の曲率を表し、負の曲率ρが、上向きに凸の曲率を表す。測定線上にサンプリングピッチΔｐで並ぶ複数のサンプリング点の各々について曲率ρを求める。これにより、ｘ方向に関する曲率ρの分布ρ（ｘ）が算出される。 Since the curvature ρ is defined as ρ = 1 / r, from this definition formula and the formula (2),
ρ = 1 / r = 2 g / (g 2 + p 2 ) (3)
Is obtained. By substituting Equation (1) into g on the right side of Equation (3), the curvature ρ at the measurement point B can be calculated. p is about 100 mm, and g is on the order of microns. Since p can be assumed to be sufficiently larger than g (p >> g), equation (3) becomes
ρ = 2 g / p 2 (4)
And can be approximated. A positive curvature ρ represents a downwardly convex curvature, and a negative curvature ρ represents an upwardly convex curvature. The curvature ρ is obtained for each of a plurality of sampling points arranged at the sampling pitch Δp on the measurement line. Thereby, the distribution ρ (x) of the curvature ρ in the x direction is calculated.

図７に、実際の測定データを用いて算出された曲率ρの一例を示す。横軸は被測定物２０のｘ方向の位置を、単位「ｍｍ」で表し、縦軸は曲率を単位「ｍｍ−１」で表す。図７の細い実線が、ステップＳ４のローパスフィルタ処理を行う前の高さデータａ、ｂ、ｃに
基づいて算出された曲率ρを示し、太い実線が、ローパスフィルタ処理を行った高さデータａ、ｂ、ｃに基づいて算出された曲率ρを示す。 FIG. 7 shows an example of the curvature ρ calculated using actual measurement data. The horizontal axis represents the position of the DUT 20 in the x direction in the unit “mm”, and the vertical axis represents the curvature in the unit “mm −1 ”. The thin solid line in FIG. 7 indicates the curvature ρ calculated based on the height data a, b, and c before the low-pass filter processing in step S4, and the thick solid line indicates the height data a after the low-pass filter processing. , B, c represents the curvature ρ calculated.

ローパスフィルタ処理を施す前の高さデータａ、ｂ、ｃを用いて算出された曲率ρは、表面粗さの影響を受けて、ばらつきが大きいことがわかる。ローパスフィルタ処理を施すことにより、表面粗さの影響を排除し、表面のうねりに基づく曲率を求めることができる。なお、測定された高さデータａ、ｂ、ｃにローパスフィルタ処理を施して式（１）から高さデータｇを算出する代わりに、測定された高さデータａ、ｂ、ｃに基づいて高さデータｇを算出し、算出された高さデータｇにローパスフィルタ処理を施してもよい。   It can be seen that the curvature ρ calculated using the height data a, b, and c before the low-pass filter processing is influenced greatly by the surface roughness and has a large variation. By applying the low-pass filter processing, it is possible to eliminate the influence of the surface roughness and obtain the curvature based on the surface waviness. Instead of subjecting the measured height data a, b, and c to low-pass filter processing and calculating the height data g from Equation (1), the height data a, b, and c are calculated based on the measured height data a, b, and c. The height data g may be calculated, and the calculated height data g may be subjected to low-pass filter processing.

ステップＳ６（図４）において、サンプリングピッチΔｐを数値積分の積分ピッチとして、サンプリング区間に対し曲率の分布ρ（ｘ）を二階積分することにより、真直形状を求める。以下、図７を参照して、二階積分による真直形状の具体的な求め方について説明する。   In step S6 (FIG. 4), the straight shape is obtained by second-order integrating the curvature distribution ρ (x) with respect to the sampling interval, with the sampling pitch Δp being the integration pitch of numerical integration. Hereinafter, with reference to FIG. 7, a specific method for obtaining a straight shape by second-order integration will be described.

図８に、センサ３１ｉ、３１ｊ、３１ｋの原点Ｄ、Ｅ、Ｆ、及び被測定点Ａ、Ｂ、Ｃの位置関係を示す。線分ＡＢの傾きｄｙ１／ｄｘ１、及び線分ＢＣの傾きｄｙ２／ｄｘ２は、それぞれ下記の式で表される。

Figure 0006199205
FIG. 8 shows the positional relationship between the origins D, E, and F of the sensors 31i, 31j, and 31k and the points A, B, and C to be measured. The slope dy 1 / dx 1 of the line segment AB and the slope dy 2 / dx 2 of the line segment BC are expressed by the following equations, respectively.
Figure 0006199205

被測定点Ｂにおける二階微分係数ｄ２ｙ／ｄｘ２は、以下の式で表される。

Figure 0006199205
The second order differential coefficient d 2 y / dx 2 at the measurement point B is expressed by the following equation.
Figure 0006199205

この二階微分係数は、式（４）から求められた曲率ρと等しい。このため、曲率の分布ρ（ｘ）を二階積分することにより、真直形状ｙ（ｘ）が求まることがわかる。   This second order differential coefficient is equal to the curvature ρ obtained from the equation (4). Therefore, it is understood that the straight shape y (x) can be obtained by second-order integration of the curvature distribution ρ (x).

次に、曲率ρ（ｘ）を二階数値積分する方法について説明する。サンプリング点に、１から始まる通し番号ｉを付したとき、以下の漸化式が得られる。

Figure 0006199205
Next, a method for second-order numerical integration of the curvature ρ (x) will be described. When serial numbers i starting from 1 are assigned to sampling points, the following recurrence formula is obtained.
Figure 0006199205

二階微分係数ｄ２ｙ／ｄｘ２（ｉ−１）及びｄ２ｙ／ｄｘ２（ｉ）は、式（４）から求まる曲率ρ（ｉ−１）及びρ（ｉ）と同一である。このため、上記漸化式から、真直形状ｙ（ｉ）を求めることができる。 The second order differential coefficients d 2 y / dx 2 (i−1) and d 2 y / dx 2 (i) are the same as the curvatures ρ (i−1) and ρ (i) obtained from the equation (4). For this reason, straight shape y (i) can be calculated | required from the said recurrence formula.

ステップＳ７（図４）において、真直形状の傾き補正を行う。上述の漸化式からわかるように、ｉ＝１のときのｄｙ／ｄｘ、すなわち傾きの初期値として任意の値、例えば「０」を設定して漸化式に基づく計算を行うと、真直形状ｙ（ｉ）の平均の傾きが発生する場合がある。ステップＳ７では、例えば真直形状ｙ（ｉ）の平均の傾きが「０」になるように、傾き補正を行う。   In step S7 (FIG. 4), straight inclination correction is performed. As can be seen from the above recurrence formula, dy / dx when i = 1, that is, when an arbitrary value, for example, “0” is set as the initial value of the slope, and the calculation based on the recurrence formula is performed, the straight shape An average slope of y (i) may occur. In step S7, for example, inclination correction is performed so that the average inclination of the straight shape y (i) becomes “0”.

図９に、実施例による方法で、被測定物の表面上の同一の直線に沿って５回の測定を行った結果を示す。横軸は、測定される直線上の基準点からの距離を単位「ｍｍ」で表し、縦軸は、被測定物の表面の基準高さからの変位を単位「μｍ」で表す。５回の測定結果がほぼ重なっている。図２と図９とを比較すると、実施例による真直形状測定方法を適用することにより、測定結果のばらつきが著しく少なくなっていることがわかる。このように、実施例による真直度測定方法を適用することにより、再現性が高く、かつ精度の高い測定を行うことが可能である。   FIG. 9 shows the result of measurement performed five times along the same straight line on the surface of the object to be measured by the method according to the example. The horizontal axis represents the distance from the reference point on the straight line to be measured in the unit “mm”, and the vertical axis represents the displacement from the reference height of the surface of the object to be measured in the unit “μm”. The measurement results of 5 times are almost overlapped. Comparing FIG. 2 and FIG. 9, it can be seen that the variation in the measurement results is remarkably reduced by applying the straight shape measuring method according to the embodiment. Thus, by applying the straightness measurement method according to the embodiment, it is possible to perform measurement with high reproducibility and high accuracy.

上記実施例では、ステップＳ４（図４）でローパスフィルタ処理を実行したが、ローパスフィルタ処理を省略することも可能である。積分演算は、元の波形の高周波成分を減衰させる性質を持つ。このため、ステップＳ６（図４）の二階積分の対象である曲率が、図７のローパスフィルタ処理前の波形のように短い周期で激しく変動する場合であっても、二階積分することによって高周波成分が減衰する。このため、ローパスフィルタ処理を省略しても、実質的に、ローパスフィルタ処理後の高さデータに基づく曲率を二階積分した結果と同等の真直形状を求めることができる。   In the above embodiment, the low-pass filter process is executed in step S4 (FIG. 4), but the low-pass filter process may be omitted. The integral calculation has a property of attenuating high-frequency components of the original waveform. For this reason, even if the curvature which is the object of the second order integration in step S6 (FIG. 4) fluctuates violently in a short cycle as in the waveform before the low-pass filter processing in FIG. Is attenuated. For this reason, even if the low-pass filter process is omitted, a straight shape substantially equivalent to the result of second-order integration of the curvature based on the height data after the low-pass filter process can be obtained.

また、上記実施例では、ステップＳ６（図４）で曲率ρ（ｘ）を二階積分したが、曲率ρ（ｘ）に移動平均値を求め、この移動平均値を二階積分してもよい。例えば、サンプリングピッチΔｐが１ｍｍである場合、長さ１０ｍｍごとに曲率ρ（ｘ）の移動平均値を求め、この移動平均値を二階積分してもよい。この二階積分において、積分ピッチをΔｐの１０倍の１０ｍｍとする。   In the above embodiment, the curvature ρ (x) is second-order integrated in step S6 (FIG. 4). However, a moving average value may be obtained for the curvature ρ (x), and this moving average value may be second-order integrated. For example, when the sampling pitch Δp is 1 mm, the moving average value of the curvature ρ (x) may be obtained every 10 mm and the moving average value may be second-order integrated. In this second order integration, the integration pitch is 10 mm, which is 10 times Δp.

上記実施例では、ステップＳ２において、サンプリングピッチΔｐを、表面粗さの最小周期Ｐｍｉｎの１／２以下にしたが、サンプリングピッチΔｐを１ｍｍ以下にすることにより、サンプリングピッチΔｐがセンサピッチｐと等しい従来の逐次三点法に比べて、精度の高い測定を行うことが可能である。   In the above embodiment, in step S2, the sampling pitch Δp is set to 1/2 or less of the minimum surface roughness period Pmin. However, by setting the sampling pitch Δp to 1 mm or less, the sampling pitch Δp is equal to the sensor pitch p. Compared with the conventional sequential three-point method, it is possible to perform measurement with higher accuracy.

次に、他の実施例について説明する。以下に説明する実施例では複素ベクトル法が適用される。   Next, another embodiment will be described. In the embodiment described below, the complex vector method is applied.

図１０に示すように、被測定物２０の表面の真直形状を微小単位ベクトルｘ（ｉ）の連なりで表すことができる。ここで、ｉは０以上の整数である。ベクトルｘ（ｉ−１）とｘ（ｉ）とのなす角度をΔθ（ｉ−１）で表す。ベクトルｘ（ｉ−１）の位置における曲率半径をｒ（ｉ−１）で表す。半径がｒ（ｉ−１）、中心角がΔθ（ｉ−１）の円弧の長さΔｓ（ｉ−１）は、以下の式で計算することができる。
Δｓ（ｉ−１）＝ｒ（ｉ−１）×Δθ（ｉ−１）・・・（８） As shown in FIG. 10, the straight shape of the surface of the DUT 20 can be represented by a series of minute unit vectors x (i). Here, i is an integer of 0 or more. An angle formed by the vectors x (i−1) and x (i) is represented by Δθ (i−1). The radius of curvature at the position of the vector x (i-1) is represented by r (i-1). The arc length Δs (i−1) having a radius of r (i−1) and a central angle of Δθ (i−1) can be calculated by the following equation.
Δs (i−1) = r (i−1) × Δθ (i−1) (8)

ベクトルｘ（ｉ−１）とベクトルｘ（ｉ）とのなす角度をΔθ（ｉ−１）は微小であるため、以下の近似式が成り立つ。
Δｓ（ｉ−１）＝｜ｘ（ｉ）｜・・・（９）
ここで、｜ｘ（ｉ）｜は、ベクトルｘ（ｉ）の長さを表している。微小単位ベクトルｘ（ｉ）（ｉ＝０，１，２，３・・・）の長さは一定である。 Since Δθ (i−1) is a very small angle formed by the vector x (i−1) and the vector x (i), the following approximate expression holds.
Δs (i−1) = | x (i) | (9)
Here, | x (i) | represents the length of the vector x (i). The length of the minute unit vector x (i) (i = 0, 1, 2, 3...) Is constant.

式（８）及び式（９）から、以下の式が得られる。
Δθ（ｉ−１）＝｜ｘ（ｉ）｜／ｒ（ｉ−１）・・・（１０）
ベクトルｘ（ｉ）の長さはサンプリングピッチΔｐに等しいと近似できる。曲率半径ｒ（ｉ−１）は、上述の式（３）から計算することができる。このため、ベクトルｘ（ｉ−１）とｘ（ｉ）とのなす角度Δθ（ｉ−１）を求めることができる。 From the equations (8) and (9), the following equations are obtained.
Δθ (i−1) = | x (i) | / r (i−1) (10)
It can be approximated that the length of the vector x (i) is equal to the sampling pitch Δp. The radius of curvature r (i-1) can be calculated from the above equation (3). Therefore, the angle Δθ (i−1) formed by the vectors x (i−1) and x (i) can be obtained.

ベクトルｘ（ｉ）は、ベクトルｘ（ｉ−１）を角度Δθ（ｉ−１）だけ回転させたものと等しい。従って、ベクトルｘ（ｉ）は、以下の式で表すことができる。

Figure 0006199205
The vector x (i) is equal to the vector x (i−1) rotated by an angle Δθ (i−1). Therefore, the vector x (i) can be expressed by the following equation.
Figure 0006199205

ｉ＝０からｉ＝ｎまでの微小単位ベクトルｘ（ｉ）のベクトル和を求めることにより、ｎ番目の微小単位ベクトルｘ（ｎ）の終点の座標が求まる。各微小ベクトルＸ（ｉ）の終点の座標を求めることにより、真直形状を決定することができる。   By obtaining the vector sum of the minute unit vectors x (i) from i = 0 to i = n, the coordinates of the end point of the nth minute unit vector x (n) can be obtained. The straight shape can be determined by obtaining the coordinates of the end point of each minute vector X (i).

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

１０ 可動テーブル
１１ テーブル案内機構
１２ 案内レール
１３ 砥石ヘッド
１４ 砥石
１５ 処理装置
１６ 入力装置
１７ 出力装置
２０ 被測定物
３０ センサユニット
３１ｉ、３１ｊ、３１ｋ センサ
Ａ、Ｂ、Ｃ 被測定点
ｐ センサピッチ
Δｐ サンプリングピッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Movable table 11 Table guide mechanism 12 Guide rail 13 Grinding wheel head 14 Grinding wheel 15 Processing device 16 Input device 17 Output device 20 Device to be measured 30 Sensor unit 31i, 31j, 31k Sensor A, B, C Measurement point p Sensor pitch Δp Sampling pitch

Claims (4)

第１の方向に等間隔で並んだ３個のセンサを、相対的に周期の長いうねりと相対的に周期の短い表面粗さとが重畳された表面を持つ被測定物の表面に対向させて、前記被測定物に対して前記第１の方向に相対移動させながら、前記被測定物の表面粗さの最大空間周波数に相当する周期の１／２以下のサンプリングピッチで前記被測定物の表面の高さデータを収集する工程と、
前記高さデータに基づいて、前記第１の方向に前記サンプリングピッチで、前記被測定物の表面上に分布するサンプリング点における曲率を求める工程と、
前記曲率に基づいて、前記被測定物の表面のうねりの形状を反映した真直形状を求める工程と
を有する真直形状測定方法。 Three sensors arranged at equal intervals in the first direction are opposed to the surface of the object to be measured having a surface on which a relatively long period of waviness and a relatively short period of surface roughness are superimposed , While relatively moving in the first direction with respect to the object to be measured, the surface of the object to be measured is sampled at a sampling pitch of 1/2 or less of a period corresponding to the maximum spatial frequency of the surface roughness of the object to be measured. Collecting height data;
Obtaining curvature at sampling points distributed on the surface of the object to be measured at the sampling pitch in the first direction based on the height data;
A straight shape measuring method including a step of obtaining a straight shape reflecting the shape of the undulation of the surface of the object to be measured based on the curvature. 前記曲率、または前記曲率の移動平均値を二階積分することにより、前記被測定物の表面の真直形状を求める請求項１に記載の真直形状測定方法。   The straight shape measuring method according to claim 1, wherein the straight shape of the surface of the object to be measured is obtained by second-order integration of the curvature or the moving average value of the curvature. 第１の方向に等間隔で並んだ３個のセンサと、
前記センサを、相対的に周期の長いうねりと相対的に周期の短い表面粗さとが重畳された表面を持つ被測定物の表面に対向させて支持するとともに、前記被測定物に対して前記第１の方向に相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御して前記センサを前記第１の方向に移動させるとともに、前記センサで測定された高さデータを収集する処理装置と
を有し、
前記処理装置は、
前記センサを前記第１の方向に移動させながら、前記被測定物の表面粗さの最大空間周波数に相当する周期の１／２以下のサンプリングピッチで高さデータを収集し、
前記高さデータに基づいて、前記第１の方向に前記サンプリングピッチで、前記被測定物の表面上に分布するサンプリング点における曲率を求め、
前記曲率に基づいて、前記被測定物の表面のうねりの形状を反映した真直形状を求める真直形状測定装置。 Three sensors arranged at equal intervals in the first direction;
The sensor is supported so as to face the surface of an object to be measured having a surface on which a relatively long period of waviness and a relatively short period of surface roughness are superimposed, and A moving mechanism for relative movement in the direction of 1;
A processing device that controls the moving mechanism to move the sensor in the first direction and collects height data measured by the sensor;
The processor is
While moving the sensor in the first direction, height data is collected at a sampling pitch of 1/2 or less of a period corresponding to the maximum spatial frequency of the surface roughness of the object to be measured ,
Based on the height data, find the curvature at the sampling points distributed on the surface of the object to be measured at the sampling pitch in the first direction,
A straight shape measuring apparatus that obtains a straight shape that reflects the shape of the undulation of the surface of the object to be measured based on the curvature. 前記処理装置は、前記曲率、または前記曲率の移動平均値を二階積分することにより、前記被測定物の表面の真直形状を求める請求項３に記載の真直形状測定装置。
The straight shape measuring device according to claim 3 , wherein the processing device obtains a straight shape of the surface of the object to be measured by second-order integrating the curvature or a moving average value of the curvature.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108844497A (en) * 2018-06-07 2018-11-20 东北大学 A kind of numerical control machine slide rail mounting surface linearity testing apparatus and method
CN109855590B (en) * 2019-01-12 2021-03-23 吉林大学 Lever-type continuous measuring method for bending deformation axis of cylindrical part
CN109596075A (en) * 2019-01-28 2019-04-09 天津市兆瑞测控技术有限公司 A kind of straightness or curvature on-line measurement device and method
JP7296334B2 (en) * 2020-03-26 2023-06-22 住友重機械工業株式会社 Straightness measurement system, displacement sensor calibration method, and straightness measurement method
CN111644901B (en) * 2020-04-09 2022-05-13 武汉船用机械有限责任公司 Method and device for correcting machining axis of workpiece
CN115235376B (en) * 2022-09-23 2023-01-17 国网天津市电力公司电力科学研究院 Non-contact type cable laying quality detection method and detection device
CN115854949B (en) * 2023-03-02 2023-05-16 泗水县金佳工贸有限公司 Arc automatic detection device and control method for arc roller for roll paper

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2617707C2 (en) * 1975-04-23 1986-02-20 The Rank Organisation Ltd., London Device for measuring a surface
FR2727198A1 (en) * 1994-11-18 1996-05-24 Otis Elevator Co DISTANCE SENSOR AND IN PARTICULAR THE POSITIONING OF ELEVATOR CABINS
JPH09210668A (en) * 1996-02-07 1997-08-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Straightness measuring method
JP2003254747A (en) * 2002-02-28 2003-09-10 Mitsutoyo Corp Straightness measurement method
JP2005062016A (en) * 2003-08-13 2005-03-10 Fuji Photo Film Co Ltd Radiation image converter and method for manufacturing it
JP4400331B2 (en) * 2004-06-17 2010-01-20 信越半導体株式会社 Wafer shape evaluation method and management method
JP4197339B2 (en) * 2006-01-16 2008-12-17 アンリツ株式会社 3D shape measuring device
JP2007333556A (en) * 2006-06-15 2007-12-27 Micro Engineering Inc Method and device for multiple point measurement of perpendicularity
JP5100612B2 (en) * 2008-10-29 2012-12-19 住友重機械工業株式会社 Straightness measuring method and straightness measuring device
JP5263126B2 (en) * 2009-11-09 2013-08-14 新日鐵住金株式会社 Method and apparatus for measuring optical shape of plate material
CN102221354B (en) * 2011-04-02 2013-01-09 中南大学 Method for measuring surface harshness of multi-measuring-point floating positioning
CN104359413B (en) * 2014-10-15 2017-02-15 武汉中科创新技术股份有限公司 Device and method for measuring diameter of steel pipe by laser displacement sensors

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