JP6918599B2

JP6918599B2 - 表面性状測定機、表面性状測定システム及びプログラム

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Publication number: JP6918599B2
Application number: JP2017123735A
Authority: JP
Inventors: 信策阿部
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2021-08-11
Anticipated expiration: 2037-06-23
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Description

本発明は、測定時の姿勢に応じて測定値を補正することが可能な表面性状測定機、表面性状測定システム及びプログラムに関する。

表面性状測定機は、測定対象物の表面を、触針を備える検出器で走査し、粗さやうねりなどの表面性状を測定する装置である（例えば、特許文献１参照）。具体的には、触針を測定対象物の表面（直交座標系のＸＹ平面）に接触させた上で、触針を例えばＸ軸方向に移動させ、移動中に測定対象物の表面の凹凸により生じた触針の上下方向（ｚ軸方向）の変位を検出器が検出して、この変位をＸ軸方向の移動距離の関数として表現することで、表面性状を示す様々なパラメータを把握することが可能となる。

特開２０１１-１６９６１６号公報

触針の測定対象物表面への接触は重力に基づくことから、表面性状測定機は水平な角度で使用されることを前提に設計され、その前提の下で所定の測定精度が担保されている。

しかし実際には、特に携帯型の小型表面性状測定機は、屋内屋外問わずに様々な場所で使用され、非水平な角度で使用されることも多い。その場合、精度よく測定するために、例えば、実際に測定対象物を測定する姿勢で粗さ標準片を用いた校正測定を行って当該姿勢における測定誤差を把握した上で、これにより当該測定対象物の表面性状を測定した結果を補正するという方法が採られる。

しかし、この方法は校正測定を行う時間を余分に要し、また、粗さ標準片を用いた測定ができない環境下ではそもそも採用することができない。

そこで、測定する可能性がある姿勢で予め校正測定を実施して補正値を記憶しておき、測定現場で測定姿勢に応じた適切な補正値を選択し適用する方法が考えられる。

しかし、測定現場において作業者が自身の判断で測定姿勢を把握することは、高いスキルが求められ必ずしも容易ではない。そのため、適切な補正値を選択できない、選択できても時間を多く要する、選択ミスをする、といった問題が生じやすい。

このような事情から、現状では非水平な角度で測定されていても、測定結果を補正せずに甘受していることが多い。

本発明は、表面性状測定機が非水平な角度で使用される場合に、容易にかつ迅速に測定結果を補正することが可能な表面性状測定機、表面性状測定システム及びプログラムを提供する事を目的とする。

本発明の表面性状測定機は、検出器の触針により測定対象物の表面のトレースを実行した際の、当該触針の変位の推移として把握される、測定対象物の表面性状の測定結果を出力する表面性状検出手段と、検出器の測定時における姿勢である測定姿勢を検出する姿勢検出センサと、複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値を予め記憶する記憶手段と、測定姿勢と記憶手段に記憶された複数の姿勢とを照合し、測定姿勢に相当する姿勢に対応する補正値により測定結果を補正する補正手段と、を備える。

このように構成することで、表面性状の測定時における姿勢を姿勢検出センサにより検出するため、測定姿勢を正確に特定することができ、かつ、予め複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値が用意されているため、測定姿勢に相当する姿勢に対応する補正値を用いて、容易にかつ迅速に測定結果を補正することができる。

姿勢検出センサは着脱可能に実装してもよい。具体的には例えば、姿勢検出センサを備えるスマートフォンなどの外部通信機器を、本発明の表面性状測定機の姿勢検出センサとして一体的に利用する、システム的な実現形態が挙げられる。

この方法によれば、従来技術による表面性状測定機をベースに外部通信機器が具備する姿勢検出センサを利用することで、特に、従来技術による表面性状測定機が予め通信機能を備えるものであれば、他の必要な機能の追加はソフトウェアの変更のみで実現できるため、より低いコストで本発明の表面性状測定機と同等の効果が得られるシステムを実現することができる。

検出器が受ける振動の大きさを検出する振動検出センサを更に備え、表面性状検出手段は、表面性状の測定中に検出器が受けた振動の大きさが所定の閾値を越えた場合に測定を停止するように構成してもよい。

表面性状測定機は、測定対象物の表面を検出器の触針によりトレースし、その間の触針の上下方向への変位の推移を検出することで表面性状を測定するという性質上、測定中に検出器自体に振動が加わると、触針の上下方向への変位に変化が生じ、測定結果に検出器自体の振動に基づく誤差が生じる。そこで、検出器の振動を検出し、振動の大きさが所定の閾値を越えた場合に測定を停止することで、検出器自体の振動に基づく誤差が含まれる測定結果を排除することができる。

振動検出センサは着脱可能に実装してもよい。具体的には例えば、振動検出センサを備えるスマートフォンなどの外部通信機器を、本発明の表面性状測定機の振動検出センサとして一体的に利用する、システム的な実現形態が挙げられる。

この方法によれば、従来技術による表面性状測定機をベースに外部通信機器が具備する振動検出センサを利用することで、特に、従来技術による表面性状測定機が予め通信機能を備えるものであれば、他の必要な機能の追加はソフトウェアの変更のみで実現できるため、より低いコストで本発明の表面性状測定機と同等の効果が得られるシステムを実現することができる。

本発明の表面性状測定システムは、外部通信機器からのコマンドの受信を契機に検出器の触針により測定対象物の表面のトレースを実行した際の、当該触針の変位の推移として把握される、測定対象物の表面性状の測定結果を、外部通信機器に送信する表面性状測定機と、表面性状測定機に固定される外部通信機器と、を備える表面性状測定システムであって、外部通信機器が、検出器の測定時における姿勢である測定姿勢を検出する姿勢検出センサと、複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値を予め記憶する記憶手段と、表面性状測定機に対して表面性状の測定の実行及び測定結果の送信を要求するコマンドを送信する測定制御手段と、測定姿勢と記憶手段に記憶された複数の姿勢とを照合し、測定姿勢に相当する姿勢に対応する補正値により表面性状測定機から受信した測定結果を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

また、従来技術による表面性状測定機をベースにシステムを実現する場合、外部通信機器が具備する姿勢検出センサを利用することで、特に、従来技術による表面性状測定機が予め通信機能を備えるものであれば、他の必要な機能の追加はソフトウェアの変更のみで実現できるため、より低いコストで本発明の表面性状測定機と同等な効果を得ることができる。

外部通信機器が、検出器が受ける振動の大きさを検出する振動検出センサを更に備え、測定制御手段は、表面性状の測定中に検出器が受けた振動の大きさが所定の閾値を越えた場合に測定を停止させるコマンドを表面性状測定機に送信するように構成してもよい。

表面性状測定機は、測定対象物の表面を検出器の触針によりトレースし、その間の触針の上下方向への変位の推移を検出することで表面性状を測定するという性質上、測定中に検出器自体に振動が加わると、触針の上下方向への変位に変化が生じ、測定結果に検出器自体の振動に基づく誤差が生じる。そこで、検出器の振動を検出し、振動の大きさが所定の閾値を越えた場合に測定を停止することで、検出器自体の振動に基づく誤差を含む測定結果を排除することができる。

測定制御手段及び補正手段の機能をプログラムにより記述し、当該プログラムをコンピュータである外部通信機器において実行することにより、測定制御手段及び補正手段の機能を実現してもよい。

表面性状測定機１００の機能ブロック図である。表面性状測定機１００及び８００の外観の例を示す図である。表面性状測定機８００の内部構成の例を示す図である。表面性状測定機１００の内部構成の例を示す図である。演算部８１０と駆動検出部８２０とが分離されている例を示す図である。表面性状測定システム３００の機能ブロック図である。表面性状測定システム３００及び４００を構成する表面性状測定機と外部通信機器のそれぞれ内部構成の例を示す図である。外部通信機器２０１を固定手段３１０により表面性状測定機１０１に固定する方法の一例を示す図である。表面性状測定システム４００の機能ブロック図である。

＜第１実施形態＞
〔各機能の説明〕
図１に本発明の表面性状測定機１００の機能ブロック図を示す。

表面性状測定機１００は、表面性状検出手段１１０、姿勢検出センサ１２０、記憶手段１３０、及び補正手段１４０を備える。

表面性状検出手段１１０は、検出器の触針により測定対象物の表面のトレースを実行した際の、当該触針の変位の推移として把握される、測定対象物の表面性状の測定結果を出力する。

姿勢検出センサ１２０は、検出器の測定時における姿勢である測定姿勢を検出する。なお、ここでいう測定時とは基本的には測定中を意味するが、測定の前後で姿勢に大きな変化が無い場合にはその変化の無い範囲で測定前や測定後も含む。姿勢検出センサ１２０の種別は任意であり、例えば、ジャイロセンサが好適である。

記憶手段１３０は、複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値を予め記憶する。各姿勢における補正値は、例えば、各姿勢において粗さ標準片を測定対象物とする表面性状の測定を予め行い、その測定結果を粗さ標準片の設計値と対比することにより把握される誤差として得ることができる。

補正の精度を高める観点から、記憶手段１３０には可能な限り多くの姿勢に対応する補正値を用意しておくのが望ましい。しかし、姿勢ごとの粗さ標準片の測定には一定の手間を要するため、現実的には各姿勢の補正値を順次追加していくことになる。

本発明の表面性状測定機１００は姿勢検出センサ１２０を備えるため、新たな姿勢において測定する際に、当該新たな姿勢を正確に把握できる。そのため、当該新たな姿勢での粗さ標準片の表面性状の測定結果に基づき補正値を算出し、算出結果を記憶手段１３０に記憶させるという作業を繰り返すことで、姿勢のバリエーションを充実させていくことができる。

補正手段１４０は、姿勢検出センサ１２０により検出された測定姿勢と記憶手段１３０に記憶された複数の姿勢とを照合し、測定姿勢に相当する姿勢に対応する補正値が記憶手段１３０に記憶されていた場合に、当該補正値により測定結果を補正する。

なお、測定姿勢に相当する姿勢とは、姿勢検出センサ１２０により検出された測定姿勢と記憶手段１３０に記憶された複数の姿勢との照合に際し、測定姿勢と記憶手段１３０に記憶された或る姿勢との姿勢の相違が所定の範囲内にある場合における当該或る姿勢をいう。

これは、予め用意した補正値により補正を行う場合、想定しうるすべての姿勢について補正値を用意できているのが理想であるが、実際には測定姿勢と完全に一致する姿勢を用意しておくことは極めて困難である一方、測定姿勢に近い姿勢における補正値を適用すれば測定精度の向上が十分に期待できるためである。

補正値の適用射程に係る、姿勢の相違の所定の範囲は、任意に設定してよい。例えば、補正値が用意されている姿勢が少ないほど、姿勢ごとの所定の範囲を広く設定する。もっとも、このように広く設定すると補正値が必ずしも最適なものではなくなり、測定精度の向上効果の低下につながる。そこで例えば、補正値が用意されている姿勢が少なくても、あえて広く設定せずに、測定姿勢に相当する姿勢が存在する場合において測定精度の向上効果を確保する一方、測定姿勢に相当する姿勢が存在しない場合には補正ができないという状況を甘受するという対応もありうる。

補正された測定結果は、例えば記憶手段１３０に測定姿勢とともに記憶させる。

なお、測定姿勢に相当する姿勢が無く補正ができなかった場合には、測定結果を破棄してもよいし、記憶手段１３０に補正されていない測定結果を測定姿勢とともに記憶させてもよい。補正ができなかった場合にも測定結果を測定姿勢とともに記憶させておくことで、例えば、測定姿勢ごとの未補正の測定結果を比較したり、事後的に当該測定姿勢での補正値が用意された場合に、記憶されていた未補正の測定結果を当該補正値により補正したりすることができる。

以上説明した表面性状測定機１００は、表面性状の測定時における姿勢を姿勢検出センサにより検出するため、測定姿勢を正確に特定することができ、かつ、予め複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値が用意されているため、測定姿勢に相当する姿勢に対応する補正値を用いて、容易にかつ迅速に測定結果を補正することができる。

表面性状測定機１００は、検出器が受ける振動の大きさを検出する振動検出センサ１５０を更に備え、表面性状の測定中に検出器が受けた振動の大きさが所定の閾値を越えた場合には、表面性状検出手段１１０が測定を停止するように構成してもよい。振動検出センサ１５０の種別は任意であり、例えば、加速度センサが好適である。

表面性状測定機１００は、測定対象物の表面を検出器の触針によりトレースし、その間の触針の上下方向への変位の推移を検出することで表面性状を測定するという性質上、測定中に検出器自体に振動が加わると、触針の上下方向への変位に変化が生じ、測定結果に検出器自体の振動に基づく誤差が生じる。そこで、検出器の振動を検出し、振動の大きさが所定の閾値を越えた場合に測定を停止することで、検出器自体の振動に基づく誤差を含む測定結果を排除することができる。

なお、姿勢検出センサ１２０と振動検出センサ１５０は、必ずしも別々に備える必要はなく、双方の機能を備えるひとつのセンサを採用しても構わない。

〔実際の機器への各機能の実装方法〕
本発明の表面性状測定機１００は、従来の表面性状測定機８００に以下で説明する変更を加えることで実現することができる。

まず、従来の表面性状測定機８００について説明する。図２は、従来の表面性状測定機８００の外観の例を示す図であり、図３は、その内部構成の例を示す図である。

表面性状測定機８００は、演算部８１０と、測定対象物の表面性状を検出して演算部８１０に対して検出情報を提供する駆動検出部８２０とを備える。

演算部８１０は、制御部８１１、記憶部８１２、入力部８１３、及び表示部８１４を備える。

制御部８１１は、一般的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、各種プログラムの実行により各部を制御する。記憶部８１２は、一般的にはＲＡＭ（Random Access Memory）やＨＤＤ（Hard disk drive）であり、ＲＡＭは制御部８１１の作業領域として、ＨＤＤは各種プログラムや各種データの記憶領域として、それぞれ主に使用される。入力部８１３は、オペレータから測定に関する情報の入力を受け付けるための入力手段であり、例えば、ボタンやタッチパネルディスプレイなどが用いられる。表示部８１４は、測定結果などを表示するための表示手段であり、例えば、一般的な液晶ディスプレイやタッチパネルディスプレイが用いられる。なお、表示部８１４に加えて又はその代わりに、図示しないプリンタなどの出力部を備えても構わない。

駆動検出部８２０は、駆動軸８２１ａを備える駆動部８２１と、触針８２２ａを備える検出器８２２とを備える。

駆動部８２１は、一端が検出器８２２に固定された駆動軸８２１ａの他端を把持して、駆動軸８２１ａを図２に示すＸ軸方向に駆動することで、検出器８２２をＸ軸方向に移動させるとともに、Ｘ軸方向の移動距離を制御部８１１に提供する。検出器８２２は、先端に取り付けられた触針８２２ａが、ＸＹ平面上に置かれた測定対象物の表面に接触した状態で駆動部８２１がＸ軸方向に移動することにより逐次生じる、触針８２２ａのＺ軸方向の変位を制御部８１１に提供する。

このように構成された表面性状測定機８００において、記憶部８１２には、入力部８１３から入力された測定指示に基づき、駆動部８２１を駆動して、触針８２２ａが測定対象物の表面に接した状態にある検出器８２２をＸ軸方向に移動させ、駆動部８２１からＸ軸方向の移動距離を逐次取得するとともに、検出器８２２から駆動部８２１の現在位置に対応する触針８２２ａのＺ軸方向の変位を逐次取得して、これらの測定結果を記憶部８１２に記憶させる、という制御内容が記述された表面性状検出プログラムが予め記憶されている。なお、Ｘ軸方向の移動距離とＺ軸方向の変位を記憶部８１２に記憶させるに際しては、例えば、Ｚ軸方向の変位をＸ方向の移動距離の関数として記憶させるとよい。

そして、表面性状検出プログラムが制御部８１１に読み込まれて実行されることで、各部に対してプログラムに記述された内容の制御が行われる。

一方、図４は本発明の表面性状測定機１００の内部構成の例を示す図である。表面性状測定機１００は、表面性状測定機８００に姿勢検出センサ１２０を加えた構成を備える。なお、表面性状測定機１００の演算部８１０と駆動検出部８２０とが、図２に示すように一体化されているのではなく、図５に示すように分離している場合、又は分離可能とされている場合には、姿勢検出センサ１２０は、検出器８２２が設けられる駆動検出部８２０に実装する必要がある。

図４に示す表面性状測定機１００の記憶部８１２は、図１に示す機能ブロック図における記憶手段１３０に相当し、複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値が予め記憶される。

また、記憶部８１２には、表面性状測定機８００と同様の表面性状検出プログラムと、表面性状検出プログラムの実行時に姿勢検出センサ１２０に対して測定姿勢の提供を要求するコマンドを送出し、その応答として提供された測定姿勢を記憶部８１２に記憶させる、という制御内容が記述された測定姿勢取得プログラムと、が予め記憶される。

そして、各プログラムが制御部８１１に読み込まれて実行されることで、各部に対してプログラムに記述された内容の制御が行われ、これにより図１に示す機能ブロック図における表面性状検出手段１１０の機能が実現される。

なお、表面性状の測定結果とその際の測定姿勢を記憶部８１２に記憶させるに際しては、表面性状検出プログラムか測定姿勢取得プログラムのいずれかの記述に基づき、両者が対応付けられて記憶される。

更に、記憶部８１２には、姿勢検出センサ１２０により検出された測定姿勢と記憶手段１３０に予め記憶された複数の姿勢とを照合し、測定姿勢に相当する姿勢に対応する補正値が記憶手段１３０に記憶されていた場合に、当該補正値により測定結果を補正して、補正後の測定結果を測定姿勢とともに記憶部８１２に記憶させる、という制御内容が記述された補正プログラムが予め記憶される。

そして、補正プログラムが制御部８１１に読み込まれて実行されることで、各部に対してプログラムに記述された内容の制御が行われ、これにより図１に示す機能ブロック図における補正手段１４０の機能が実現される。

なお、表面性状測定機８００に、振動検出センサ１５０を加えて振動時の停止制御が可能な表面性状測定機１００を構成する場合には、記憶部８１２には更に、振動検出センサ１５０から振動の検出を示す信号が入力されるのを待機し、信号が入力された際に当該信号に基づき振動の大きさを特定するとともに、振動が所定の大きさより大きいか否かを判定し、大きい場合に表面性状検出プログラムの実行を停止させる、という制御内容が記述された振動検出プログラムが予め記憶される。

そして、振動検出プログラムが制御部８１１に読み込まれて実行されることで、各部に対してプログラムに記述された内容の制御が行われ、これにより図１に示す機能ブロック図における補正手段１４０の機能が実現される。

また、表面性状測定機１００の演算部８１０と駆動検出部８２０とが、図２に示すように一体化されているのではなく、図５に示すように分離している場合、又は分離可能とされている場合には、振動検出センサ１５０は、検出器８２２が設けられる駆動検出部８２０に実装する必要がある。

＜第２実施形態＞
本発明の表面性状測定機１００は、従来の表面性状測定機８００自体に新たな機能を追加することで実現される。一方、本発明の表面性状測定システム３００は、従来の表面性状測定機８００をベースにしつつ、新たな機能の多くを外部通信機器が実装するものを利用して、より経済的に本発明の表面性状測定機１００と同等の効果を得ることを可能とするシステムである。

〔各機能の説明〕
図６に本発明の表面性状測定システム３００の機能ブロック図を示す。

表面性状測定システム３００は、表面性状測定機１０１と表面性状測定機１０１に固定される外部通信機器２０１とを備える。

表面性状測定機１０１は、外部通信機器２０１からのコマンドの受信を契機に検出器の触針により測定対象物の表面のトレースを実行した際の、当該触針の変位の推移として把握される、測定対象物の表面性状の測定結果を、外部通信機器２０１に送信する表面性状検出手段１１１を備える。

外部通信機器２０１は、測定制御手段２１０、姿勢検出センサ１２０、記憶手段２３０、及び補正手段２４０を備える。

測定制御手段２１０は、表面性状測定機１０１に対して表面性状の測定の実行及び測定結果の送信を要求するコマンドを送信する。

記憶手段２３０は、複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値を予め記憶する。各姿勢における補正値は、例えば、各姿勢において粗さ標準片を測定対象物とする表面性状の測定を予め行い、その測定結果を粗さ標準片の設計値と対比することにより把握される誤差として得ることができる。

補正の精度を高める観点から、記憶手段２３０には可能な限り多くの姿勢に対応する補正値を用意しておくのが望ましい。しかし、姿勢ごとの粗さ標準片の測定には一定の手間を要するため、現実的には各姿勢の補正値を順次追加していくことになる。

本発明の表面性状測定システム３００は姿勢検出センサ１２０を備えるため、新たな姿勢において測定する際に、当該新たな姿勢を正確に把握できる。そのため、当該新たな姿勢での粗さ標準片の表面性状の測定結果に基づき補正値を算出し、算出結果を記憶手段２３０に記憶させるという作業を繰り返すことで、姿勢のバリエーションを充実させていくことができる。

補正手段２４０は、姿勢検出センサ１２０により検出された測定姿勢と記憶手段２３０に記憶された複数の姿勢とを照合し、測定姿勢に相当する姿勢に対応する補正値が記憶手段２３０に記憶されていた場合に、当該補正値により測定結果を補正する。

なお、測定姿勢に相当する姿勢とは、姿勢検出センサ１２０により検出された測定姿勢と記憶手段２３０に記憶された複数の姿勢との照合に際し、測定姿勢と記憶手段２３０に記憶された或る姿勢との姿勢の相違が所定の範囲内にある場合における当該或る姿勢をいう。

補正された測定結果は、例えば記憶手段２３０に測定姿勢とともに記憶させる。

なお、測定姿勢に相当する姿勢が無く補正ができなかった場合には、測定結果を破棄してもよいし、記憶手段２３０に補正されていない測定結果を測定姿勢とともに記憶させてもよい。補正ができなかった場合にも測定結果を測定姿勢とともに記憶させておくことで、例えば、測定姿勢ごとの未補正の測定結果を比較したり、事後的に当該測定姿勢での補正値が用意された場合に、記憶されていた未補正の測定結果を当該補正値により補正したりすることができる。

以上説明した表面性状測定システム３００は、表面性状の測定時における姿勢を姿勢検出センサ１２０により検出するため、測定姿勢を正確に特定することができ、かつ、予め複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値が用意されているため、測定姿勢に相当する姿勢に対応する補正値を用いて、容易にかつ迅速に測定結果を補正することができる。

また、従来技術による表面性状測定機８００をベースに表面性状測定システム３００を実現する場合、外部通信機器２０１が具備する姿勢検出センサ１２０を利用することで、特に、従来技術による表面性状測定機８００が予め通信機能を備えるものであれば、他の必要な機能の追加はソフトウェアの変更のみで実現できるため、より低いコストで本発明の表面性状測定機１００と同等の効果を得ることができる。

表面性状測定システム３００において、外部通信機器２０１が、表面性状検出手段１１１の検出器が受ける振動の大きさを検出する振動検出センサ１５０を更に備え、表面性状の測定中に検出器が受けた振動の大きさが所定の閾値を越えた場合には、表面性状検出手段１１１が測定を停止するように構成してもよい。振動検出センサ１５０の種別は任意であり、例えば、加速度センサが好適である。

表面性状検出手段１１１は、測定対象物の表面を検出器の触針によりトレースし、その間の触針の上下方向への変位の推移を検出することで表面性状を測定するという性質上、測定中に検出器自体に振動が加わると、触針の上下方向への変位に変化が生じ、測定結果に検出器自体の振動に基づく誤差が生じる。そこで、検出器の振動を検出し、振動の大きさが所定の閾値を越えた場合に測定を停止することで、検出器自体の振動に基づく誤差を含む測定結果を排除することができる。

〔実際の機器への各機能の実装方法〕
本発明の表面性状測定システム３００は、図３に示す従来の表面性状測定機８００に以下で説明する変更を加えた表面性状測定機１０１と、以下で説明する構成を備える外部通信機器２０１と、を組み合わせることで実現することができる。

図７は、表面性状測定システム３００を構成する表面性状測定機１０１と外部通信機器２０１のそれぞれの内部構成の例を示す図である。

表面性状測定機１０１は、演算部８１０と、測定対象物の表面性状を検出して演算部８１０に対して検出情報を提供する駆動検出部８２０とを備える。

演算部８１０は、制御部８１１、記憶部８１２、入力部８１３、表示部８１４、及び通信部８１５を備える。このうち、通信部８１５以外の各部の機能については、図３に示す従来の表面性状測定機８００の説明で同じ符号を付した各部の機能と同様であるため、ここでの説明は省略する。

通信部８１５は、外部通信機器２０１から送信されたコマンドを受信して制御部８１１に提供するとともに、制御部８１１による処理結果を外部通信機器２０１に送信する。通信部８１５の通信方式は任意であり、有線でも無線でも構わない。

駆動検出部８２０は、駆動軸８２１ａを備える駆動部８２１と、触針８２２ａを備える検出器８２２とを備える。これらの機能は、図３に示す従来の表面性状測定機８００の駆動検出部８２０と同じものであるため、ここでの説明は省略する。

このように構成された表面性状測定機１０１において、記憶部８１２には、外部通信機器２０１からの測定実行コマンドの受信を契機に、駆動部８２１を駆動して、触針８２２ａが測定対象物の表面に接した状態にある検出器８２２をＸ軸方向に移動させ、駆動部８２１からＸ軸方向の移動距離を逐次取得するとともに、検出器８２２から駆動部８２１の現在位置に対応する触針８２２ａのＺ軸方向の変位を逐次取得して、これらの測定結果を外部通信機器２０１に送信する、という制御内容が記述された表面性状検出プログラムが予め記憶されている。なお、測定結果を外部通信機器２０１に送信するにあたっては、例えば、Ｚ軸方向の変位をＸ方向の移動距離の関数として両者を関連付けた形で送信するとよい。

そして、表面性状検出プログラムが制御部８１１に読み込まれて実行されることで、各部に対してプログラムに記述された内容の制御が行われ、これにより図６に示す機能ブロック図における表面性状検出手段１１１の機能が実現される。

一方、外部通信機器２０１は、制御部９１１、記憶部９１２、入力部９１３、表示部９１４、通信部９１５、及び姿勢検出センサ１２０を備える。外部通信機器２０１は、これらの機能部を直接に又は付随的に備える機器であれば、スマートフォンなど任意の通信機器を採用して構わない。

ただし、外部通信機器２０１は自身が備える姿勢検出センサ１２０により表面性状測定機１０１の姿勢を検出する必要から、表面性状測定機１０１に固定可能な機器である必要がある。

外部通信機器２０１の表面性状測定機１０１への固定方法は任意である。例えば、図８に示すように表面性状測定機１０１に固定手段３１０を更に備えて、それを用いて固定してもよいし、外部通信機器２０１に固定手段３１０を更に備えて、それを用いて固定してもよいし、表面性状測定機１０１及び外部通信機器２０１とは別の固定手段３１０を用いて固定してもよい。

また、表面性状測定機１０１の演算部８１０と駆動検出部８２０とが、図２に示すように一体化されているのではなく、図５に示すように分離している場合、又は分離可能とされている場合には、外部通信機器２０１は、検出器８２２が設けられる駆動検出部８２０に固定する必要がある。

制御部９１１は、一般的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、各種プログラムの実行により各部を制御する。記憶部９１２は、一般的にはＲＡＭ（Random Access Memory）やＨＤＤ（Hard disk drive）であり、ＲＡＭは制御部９１１の作業領域として、ＨＤＤは各種プログラムや各種データの記憶領域として、それぞれ主に使用される。入力部９１３は、オペレータから測定に関する情報の入力を受け付けるための入力手段であり、例えば、ボタンやタッチパネルディスプレイなどが用いられる。表示部９１４は、測定結果などを表示するための表示手段であり、例えば、一般的な液晶ディスプレイやタッチパネルディスプレイが用いられる。なお、表示部９１４に加えて又はその代わりに図示しないプリンタなどの出力部を備えても構わない。通信部９１５は、表面性状測定機１０１に対して、制御部９１１による制御に基づきコマンドを送信するとともに、表面性状測定機１０１からの応答を受信して制御部９１１に提供する。通信部９１５の通信方式は、通信部８１５と通信可能なものとする。

図７に示す外部通信機器２０１の記憶部９１２は、図６に示す機能ブロック図における記憶手段２３０に相当し、複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値が予め記憶される。

また、更に記憶部９１２には、入力部９１３から入力された測定指示に基づき、表面性状測定機１０１に対して表面性状の測定の実行及び測定結果の送信を要求するコマンドを送信し、表面性状測定機１０１から提供された測定結果を記憶部９１２に記憶させる、という制御内容が記述された測定制御プログラムと、姿勢検出センサ１２０に対して測定姿勢の提供を要求するコマンドを送出し、姿勢検出センサ１２０から提供された測定姿勢を記憶部９１２に記憶させる、という制御内容が記述された測定制御プログラムが予め記憶される。

そして、各プログラムが制御部９１１に読み込まれて実行されることで、各部に対してプログラムに記述された内容の制御が行われ、これにより図６に示す機能ブロック図における測定制御手段２１０の機能が実現される。

なお、表面性状の測定結果とその際の測定姿勢を記憶部９１２に記憶させるに際しては、表面性状検出プログラムか測定姿勢取得プログラムのいずれかの記述に基づき、両者が対応付けられて記憶される。

更に、記憶部９１２には、姿勢検出センサ１２０により検出された測定姿勢と記憶手段２３０に予め記憶された複数の姿勢とを照合し、測定姿勢に相当する姿勢に対応する補正値が記憶手段２３０に記憶されていた場合に、当該補正値により測定結果を補正して、補正後の測定結果を測定姿勢とともに記憶部９１２に記憶させる、という制御内容が記述された補正プログラムが予め記憶される。

そして、補正プログラムが制御部９１１に読み込まれて実行されることで、各部に対してプログラムに記述された内容の制御が行われ、これにより図１に示す機能ブロック図における補正手段２４０の機能が実現される。

また、外部通信機器２０１に、振動検出センサ１５０を加えて振動時の停止制御が可能な表面性状測定システム３００を構成する場合には、記憶部９１２には更に、振動検出センサ１５０から振動の検出を示す信号が入力されるのを待機し、信号が入力された際に当該信号に基づき振動の大きさを特定するとともに、振動が所定の大きさより大きいか否かを判定し、大きい場合に表面性状検出プログラムの実行を停止させる、という制御内容が記述された振動検出プログラムが予め記憶される。

そして、振動検出プログラムが制御部８１１に読み込まれて実行されることで、各部に対してプログラムに記述された内容の制御が行われる。

なお、表面性状測定機１０１の演算部８１０と駆動検出部８２０とが、図２に示すように一体化されているのではなく、図５に示すように分離している場合、又は分離可能とされている場合には、振動検出センサ１５０は、検出器８２２が設けられる駆動検出部８２０に実装する必要がある。
＜第３実施形態＞

第３実施形態の表面性状測定システム４００は、従来の表面性状測定機８００をベースとし、姿勢検出センサ（及び振動検出センサ）のみ外部通信機器が実装するものを利用して、より経済的に本発明の表面性状測定機１００と同等の効果を得ることを可能とするシステムである。第２実施形態との相違は、第２実施形態の表面性状測定システム３００では測定制御を外部通信機器から行うのに対し、本実施形態の表面性状測定システム４００では、第１実施形態の表面性状測定機１００と同様に表面性状測定機により行う点にある。また、第１実施形態との相違という観点では、実質的に姿勢検出センサ（及び振動検出センサ）が着脱可能である点において異なっている。

〔各機能の説明〕
図９に本発明の表面性状測定システム４００の機能ブロック図を示す。

表面性状測定システム４００は、表面性状測定機１０２と表面性状測定機１０２に固定される外部通信機器２０２とを備える。

表面性状測定機１０２は、表面性状検出手段１１０、記憶手段１３０、及び補正手段１４０を備える。すなわち、図１に示す表面性状測定機１００から姿勢検出センサ１２０を除いた構成を備える。各手段の機能は表面性状測定機１００のものと同様であるため説明は省略する。

外部通信機器２０２は姿勢検出センサ１２０を少なくとも備える。姿勢検出センサ１２０の機能は表面性状測定機１００のものと同様であるため説明は省略する。

以上説明した表面性状測定システム４００は、表面性状の測定時における姿勢を姿勢検出センサ１２０により検出するため、測定姿勢を正確に特定することができ、かつ、予め複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値が用意されているため、測定姿勢に相当する姿勢に対応する補正値を用いて、容易にかつ迅速に測定結果を補正することができる。

また、従来技術による表面性状測定機８００をベースに表面性状測定システム４００を実現する場合、外部通信機器２０２が具備する姿勢検出センサ１２０を利用することで、特に、従来技術による表面性状測定機８００が予め通信機能を備えるものであれば、他の必要な機能の追加はソフトウェアの変更のみで実現できるため、より低いコストで本発明の表面性状測定機１００と同等の効果を得ることができる。

表面性状測定システム４００において、外部通信機器２０２が、表面性状検出手段１１０の検出器が受ける振動の大きさを検出する振動検出センサ１５０を更に備えてもよい。振動検出センサ１５０の機能は表面性状測定機１００のものと同様であるため説明は省略する。

振動検出センサ１５０を更に備え、検出された検出器の振動の大きさが所定の閾値を越えた場合に測定を停止するように構成することで、検出器自体の振動に基づく誤差を含む測定結果を排除することができる。

〔実際の機器への各機能の実装方法〕
本発明の表面性状測定システム４００は、図３に示す従来の表面性状測定機８００に以下で説明する変更を加えた表面性状測定機１０２と、以下で説明する構成を備える外部通信機器２０２と、を組み合わせることで実現することができる。

図７は、表面性状測定システム４００を構成する表面性状測定機１０２と外部通信機器２０２のそれぞれの内部構成の例を示す図である。

表面性状測定機１０２は、演算部８１０と、測定対象物の表面性状を検出して演算部８１０に対して検出情報を提供する駆動検出部８２０とを備える。

通信部８１５は、外部通信機器２０２に対して、制御部８１１による制御に基づきコマンドを送信するとともに、外部通信機器２０２からの応答を受信して制御部８１１に提供する。通信部８１５の通信方式は任意であり、有線でも無線でも構わない。

このように構成された表面性状測定機１０２において、記憶部８１２には、入力部８１３から入力された測定指示に基づき、駆動部８２１を駆動して、触針８２２ａが測定対象物の表面に接した状態にある検出器８２２をＸ軸方向に移動させ、駆動部８２１からＸ軸方向の移動距離を逐次取得するとともに、検出器８２２から駆動部８２１の現在位置に対応する触針８２２ａのＺ軸方向の変位を逐次取得して、これらの測定結果を記憶部８１２に記憶させる、という制御内容が記述された表面性状検出プログラムが予め記憶されている。なお、Ｘ軸方向の移動距離とＺ軸方向の変位を記憶部８１２に記憶させるに際しては、例えば、Ｚ軸方向の変位をＸ方向の移動距離の関数として記憶させるとよい。

記憶部８１２は、図９に示す機能ブロック図における記憶手段１３０に相当し、表面性状検出プログラムとともに、複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値が予め記憶される。

また、更に記憶部８１２には、表面性状検出プログラムの実行時に、外部通信機器２０２の姿勢検出センサ１２０に対して測定姿勢の提供を要求するコマンドを送出し、その応答として外部通信機器２０２から提供された測定姿勢を記憶部８１２に記憶させる、という制御内容が記述された測定姿勢取得プログラムが予め記憶される。

そして、各プログラムが制御部８１１に読み込まれて実行されることで、各部に対してプログラムに記述された内容の制御が行われ、これにより図９に示す機能ブロック図における表面性状検出手段１１０の機能が実現される。

そして、補正プログラムが制御部８１１に読み込まれて実行されることで、各部に対してプログラムに記述された内容の制御が行われ、これにより図９に示す機能ブロック図における補正手段１４０の機能が実現される。

一方、外部通信機器２０２は、制御部９１１、記憶部９１２、入力部９１３、表示部９１４、通信部９１５、及び姿勢検出センサ１２０を備える。外部通信機器２０２は、これらの機能部を直接に又は付随的に備える機器であれば、スマートフォンなど任意の通信機器を採用して構わない。

ただし、外部通信機器２０２は自身が備える姿勢検出センサ１２０により表面性状測定機１０２の姿勢を検出する必要から、表面性状測定機１０２に固定可能な機器である必要がある。

外部通信機器２０２の表面性状測定機１０２への固定方法は任意である。例えば、表面性状測定機１０２に固定手段を更に備えて、それを用いて固定してもよいし、外部通信機器２０２に固定手段を更に備えて、それを用いて固定してもよいし、表面性状測定機１０１及び外部通信機器２０１とは別の固定手段を用いて固定しても構わない。

また、表面性状測定機１０２の演算部８１０と駆動検出部８２０とが、図２に示すように一体化されているのではなく、図５に示すように分離している場合、又は分離可能とされている場合には、外部通信機器２０２は、検出器８２２が設けられる駆動検出部８２０に固定する必要がある。

外部通信機器２０２の通信部９１５以外の各部の機能については、表面性状測定システム３００の説明で同じ符号を付した各部の機能と同様であるため、ここでの説明は省略する。

通信部９１５は、表面性状測定機１０２から送信されたコマンドを受信して制御部９１１に提供するとともに、制御部９１１による処理結果を表面性状測定機１０２に送信する。通信部９１５の通信方式は、通信部８１５と通信可能なものとする。

このように構成された外部通信機器２０２において、記憶部９１２には、表面性状測定機１０２からの測定姿勢の提供を要求するコマンドの受信を契機に、姿勢検出センサ１２０が検出した姿勢を取得して表面性状測定機１０２に送信する、という制御内容が記述された姿勢提供プログラムが予め記憶される。

そして、姿勢提供プログラムが制御部９１１に読み込まれて実行されることで、各部に対してプログラムに記述された内容の制御が行われる。

また、外部通信機器２０２に、振動検出センサ１５０を加えて振動時の停止制御が可能な表面性状測定システム４００を構成する場合には、記憶部９１２には更に、振動検出センサ１５０から振動の検出を示す信号が入力されるのを待機し、信号が入力された際に当該信号に基づき振動の大きさを特定して、この振動の大きさを含む振動情報を表面性状測定機１０２に送信する、という制御内容が記述された振動情報提供プログラムが記憶される。

また、表面性状測定機１０２の記憶部８１２には更に、外部通信機器２０２からの振動情報の受信を待機し、受信した際に、振動が所定の大きさより大きいか否かを判定し、大きい場合に表面性状検出プログラムの実行を停止させる、という制御内容が記述された振動検出プログラムが予め記憶される。

そして、振動検出プログラムが制御部８１１に、振動情報提供プログラムが制御部９１１に、それぞれ読み込まれて実行されることで、各部に対してプログラムに記述された内容の制御が行われる。

なお、表面性状測定機１０２の演算部８１０と駆動検出部８２０とが、図２に示すように一体化されているのではなく、図５に示すように分離している場合、又は分離可能とされている場合には、振動検出センサ１５０は、検出器８２２が設けられる駆動検出部８２０に実装する必要がある。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。すなわち、本発明において表現されている技術的思想の範囲内で適宜変更が可能であり、その様な変更や改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含む。

１００、１０１、１０２、８００…表面性状測定機
１１０、１１１…表面性状検出手段
１２０…姿勢検出センサ
１３０、２３０…記憶手段
１４０、２４０…補正手段
１５０…振動検出センサ
２０１、２０２…外部通信機器
２１０…測定制御手段
３００、４００…表面性状測定システム
３１０…固定手段
８１０…演算部
８１１、９１１…制御部
８１２、９１２…記憶部
８１３、９１３…入力部
８１４、９１４…表示部
８１５、９１５…通信部
８２０…駆動検出部
８２１…駆動部
８２１ａ…駆動軸
８２２…検出器
８２２ａ…触針

Claims

検出器の触針により測定対象物の表面のトレースを実行した際の、前記触針の変位の推移として把握される、前記測定対象物の表面性状の測定結果を出力する表面性状検出手段と、
前記検出器の測定時における姿勢である測定姿勢を検出する、着脱可能に実装される姿勢検出センサと、
複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値を予め記憶する記憶手段と、
前記測定姿勢と前記記憶手段に記憶された前記複数の姿勢とを照合し、前記測定姿勢に相当する姿勢に対応する補正値により前記測定結果を補正する補正手段と、
を備える表面性状測定機。
前記検出器が受ける振動の大きさを検出する振動検出センサを更に備え、
前記表面性状検出手段は、前記表面性状の測定中に前記振動の大きさが所定の閾値を越えた場合には測定を停止する、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面性状測定機。
前記振動検出センサは、着脱可能に実装されることを特徴とする請求項２に記載の表面性状測定機。
外部通信機器からのコマンドの受信を契機に検出器の触針により測定対象物の表面のトレースを実行した際の、前記触針の変位の推移として把握される、前記測定対象物の表面性状の測定結果を前記外部通信機器に送信する表面性状測定機と、
前記表面性状測定機に固定される外部機器と、
を備える表面性状測定システムであって、
前記外部通信機器は、
前記検出器の測定時における姿勢である測定姿勢を検出する姿勢検出センサと、
複数の姿勢のそれぞれに対応する補正値を予め記憶する記憶手段と、
前記表面性状測定機に対して前記表面性状の測定の実行及び前記測定結果の送信を要求するコマンドを送信する測定制御手段と、
前記測定姿勢と前記記憶手段に記憶された前記複数の姿勢とを照合し、前記測定姿勢に相当する姿勢に対応する補正値により前記表面性状測定機から受信した前記測定結果を補正する補正手段と、
を備える
ことを特徴とする表面性状測定システム。
前記外部通信機器は、
前記検出器が受ける振動の大きさを検出する振動検出センサを更に備え、
前記測定制御手段は、前記表面性状の測定中に前記振動の大きさが所定の閾値を越えた場合に測定を停止させるコマンドを前記表面性状測定機に送信する
ことを特徴とする請求項４に記載の表面性状測定システム。
コンピュータを、請求項４に記載の表面性状測定システムにおける測定制御手段及び補正手段として機能させるためのプログラム。