JP7198631B2 - Shape measuring device and shape measuring method - Google Patents

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Description

本発明は、形状測定装置に関し、より詳しくは、対象物の表面を測定する形状測定装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a shape measuring device, and more particularly to a shape measuring device for measuring the surface of an object.

対象物の表面の形状や粗さを測定する形状測定装置には高分解能が求められる。このため、一般的に、スタイラスを備えた検出器として差動トランスや差動インダクタンス方式が採用されている。このような形状測定装置では、測定のための検出ストローク幅は約１ｍｍ程度である。このため、測定前に測定原点の設定（原点設定処理）が必要となる（例えば、特許文献１参照）。また、大きな段差や曲面のある対象物の表面を測定する場合には、スタイラスの可動範囲内で測定可能な範囲で測定を行ったのち、測定箇所を移動して原点設定処理を再度行い、新たに設定した測定原点によって測定を行うことになる。 High resolution is required for a shape measuring device that measures the shape and roughness of the surface of an object. For this reason, a differential transformer or a differential inductance system is generally adopted as a stylus-equipped detector. In such a shape measuring device, the detection stroke width for measurement is about 1 mm. For this reason, it is necessary to set the measurement origin (origin setting process) before measurement (see, for example, Patent Document 1). Also, when measuring the surface of an object with a large step or curved surface, after measuring within the measurable range within the stylus movable range, move the measurement point and perform the origin setting process again. Measurement is performed using the measurement origin set to

特開２０１０－０３２３２２号公報JP 2010-032322 A

しかしながら、測定範囲が広い場合やスタイラスの可動範囲を超える段差や曲面が多い対象物では、原点設定処理と位置測定とを何度も繰り返す必要がある。このため、ユーザは、その都度、測定箇所の移動と原点設定処理といった煩わしい作業を強いられることになる。 However, when the measurement range is wide or when the object has many steps or curved surfaces that exceed the movable range of the stylus, it is necessary to repeat the origin setting process and the position measurement many times. Therefore, the user is forced to perform troublesome operations such as moving the measurement point and setting the origin each time.

このように原点設定処理を繰り返す方法のほか、検出器による測定値を維持するように、スタイラスを支持するコラムを上下させるフィードバック制御を行い、コラムの変位量をもとに表面の形状を測定する「倣い測定」と呼ばれる方法もあるが、この方法では測定分解能がコラムの上下移動の分解能（一般に、スタイラスの変位を検出する検出器と比べ低分解能）により制限されるため、高精度の測定を行うことができない。 In addition to repeating the origin setting process in this way, feedback control is performed to move the column that supports the stylus up and down so as to maintain the value measured by the detector, and the surface shape is measured based on the amount of displacement of the column. There is also a method called "scanning measurement," but the measurement resolution is limited by the vertical movement resolution of the column (generally lower resolution than the stylus displacement detector), so high-precision measurement is not possible. can't do

本発明は、スタイラスの可動範囲を超える範囲で測定を行う場合であっても効率良く高精度の測定を行うことができる形状測定装置および形状測定方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a shape measuring apparatus and a shape measuring method capable of performing efficient and highly accurate measurement even when measuring in a range exceeding the movable range of a stylus.

本発明の一態様は、対象物の表面の位置を測定する形状測定装置であって、スタイラスを有し、スタイラスを第１方向に移動させながらスタイラスの可動範囲内で対象物の表面の位置を検出する検出器と、検出器を第１方向と直交する第２方向に移動させるコラムと、検出器の移動を制御するとともに、コラムによる検出器の位置を調整して可動範囲内での測定原点を設定する原点設定処理を行う制御部と、を備え、制御部は、測定中にスタイラスが可動範囲を逸脱したときスタイラスの第１方向への移動を一旦停止し、原点の再設定処理を行った後にスタイラスの第１方向への移動および位置検出を再開するよう制御を行うことを特徴とする。 One aspect of the present invention is a shape measuring device for measuring the position of the surface of an object, which has a stylus and measures the position of the surface of the object within a movable range of the stylus while moving the stylus in a first direction. A detector for detection, a column for moving the detector in a second direction orthogonal to the first direction, and a measurement origin within the movable range by controlling the movement of the detector and adjusting the position of the detector by the column. and a control unit that performs an origin setting process to set the origin, and the control unit temporarily stops movement of the stylus in the first direction when the stylus deviates from the movable range during measurement, and performs the origin resetting process. It is characterized by performing control so as to restart the movement of the stylus in the first direction and the detection of the position after the movement of the stylus.

このような構成によれば、測定中にスタイラスの可動範囲を逸脱した場合に、制御部の制御によってスタイラスの第１方向への移動を一旦停止し、原点の再設定処理、および位置検出の再開が自動的に行われる。なお、本発明において、スタイラスの可動範囲の逸脱は、スタイラスの第２方向の位置が可動範囲内であっても予め設定された許容範囲を超えた場合を含む。 According to such a configuration, when the stylus deviates from the movable range during measurement, the movement of the stylus in the first direction is temporarily stopped under the control of the control unit, and the origin resetting process and the position detection are restarted. is done automatically. In the present invention, deviation from the movable range of the stylus includes the case where the position of the stylus in the second direction is within the movable range but exceeds a preset allowable range.

上記形状測定装置において、制御部は、測定中に前記スタイラスが可動範囲を逸脱したときスタイラスの前記第１方向への移動を一旦停止し、前記スタイラスの位置を前記第１方向に所定距離だけずらし、その位置で原点の再設定処理を行った後にスタイラスの第１方向への移動および位置検出を再開するよう制御を行ってもよい。これにより、大きな段差の部分でスタイラスの可動範囲を逸脱した場合であっても、段差に干渉されることなく原点の再設定処理、および位置検出の再開を自動的に行うことができる。 In the shape measuring apparatus described above, the control unit temporarily stops movement of the stylus in the first direction when the stylus deviates from the movable range during measurement, and shifts the position of the stylus in the first direction by a predetermined distance. , the control may be performed such that the movement of the stylus in the first direction and the position detection are resumed after performing the origin resetting process at that position. As a result, even when the stylus is out of the movable range at a large step portion, the origin resetting process and the position detection can be automatically restarted without being interfered by the step.

本発明の一態様は、スタイラスを第１方向に移動させながらスタイラスの可動範囲内で対象物の表面の位置を測定する形状測定方法であって、スタイラスの第１方向と直交する第２方向の位置を調整して可動範囲内での測定原点を設定する原点設定処理を行う第１工程と、第１工程で設定した測定原点による測定中にスタイラスが可動範囲を逸脱したときスタイラスの第１方向への移動を一旦停止し、原点の再設定処理によって新たな測定原点を設定する第２工程と、第２工程で設定した新たな測定原点によってスタイラスの第１方向への移動および位置検出を行う第３工程と、を備えたことを特徴とする。 One aspect of the present invention is a shape measuring method for measuring a position of a surface of an object within a movable range of the stylus while moving the stylus in a first direction, the shape measuring method comprising: A first step of performing an origin setting process of adjusting the position and setting the measurement origin within the movable range; A second step of temporarily stopping movement to and setting a new measurement origin by resetting the origin, and moving the stylus in the first direction and detecting the position by the new measurement origin set in the second step. and a third step.

このような構成によれば、測定中にスタイラスの可動範囲を逸脱した場合に、スタイラスの第１方向への移動を一旦停止し、原点の再設定処理、および位置検出の再開が自動的に行われる。 According to such a configuration, when the stylus deviates from the movable range during measurement, the movement of the stylus in the first direction is temporarily stopped, and the origin resetting process and the position detection are automatically restarted. will be

上記形状測定方法において、第２工程は、スタイラスの移動を一旦停止した後、スタイラスの位置を第１方向に所定距離だけずらし、その位置で原点の再設定処理を行うことを含んでいてもよい。これにより、大きな段差の部分でスタイラスの可動範囲を逸脱した場合であっても、段差に干渉されることなく原点の再設定処理、および位置検出の再開を自動的に行うことができる。 In the shape measuring method, the second step may include temporarily stopping the movement of the stylus, shifting the position of the stylus by a predetermined distance in the first direction, and resetting the origin at that position. . As a result, even when the stylus is out of the movable range at a large step portion, the origin resetting process and the position detection can be automatically restarted without being interfered by the step.

本実施形態に係る形状測定装置を例示する正面図である。It is a front view which illustrates the shape measuring device concerning this embodiment. 本実施形態に係る形状測定装置を例示するブロック図である。1 is a block diagram illustrating a shape measuring device according to an embodiment; FIG. 本実施形態に係る形状測定方法を例示するフローチャートである。It is a flow chart which illustrates a shape measuring method concerning this embodiment. 形状測定の具体例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the specific example of shape measurement. 形状測定の具体例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the specific example of shape measurement.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description of members that have already been described will be omitted as appropriate.

〔形状測定装置の構成〕
図１は、本実施形態に係る形状測定装置を例示する正面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る形状測定装置１は、基台（ベース）１００に載置された対象物Ｗの表面の位置を測定する装置である。形状測定装置１は、スタイラス１１を有する検出器１５と、検出器１５を上下動させるコラム２３と、検出器１５の移動などの制御を行う制御部３０とを備える。なお、本実施形態では、説明の便宜上、基台１００の対象物Ｗの載置面に沿った方向の一つをＸ方向（第１方向）、載置面に沿った方向でＸ方向と直交する方向をＹ方向、Ｘ、Ｙ方向と直交する方向（載置面の法線方向）をＺ方向（第２方向）とする。また、Ｚ方向は上下方向とも言うことにする。 [Configuration of shape measuring device]
FIG. 1 is a front view illustrating a shape measuring device according to this embodiment.
As shown in FIG. 1 , the shape measuring apparatus 1 according to this embodiment is an apparatus for measuring the surface position of an object W placed on a base 100 . The shape measuring apparatus 1 includes a detector 15 having a stylus 11 , a column 23 for vertically moving the detector 15 , and a controller 30 for controlling movement of the detector 15 . In this embodiment, for convenience of explanation, one of the directions along the mounting surface of the object W of the base 100 is the X direction (first direction), and the direction along the mounting surface is orthogonal to the X direction. The direction perpendicular to the X and Y directions (normal direction of the mounting surface) is defined as the Z direction (second direction). Also, the Z direction is also referred to as the vertical direction.

検出器１５は、スタイラス１１の可動範囲内で対象物Ｗの表面の位置を検出する。スタイラス１１はＸ方向に延びるロッド１３の先端に揺動可能に取り付けられ、検出器１５は、差動トランスや差動インダクタンス方式によってスタイラス１１のＺ方向の変位量を検出する。検出器１５は、Ｘ軸駆動機構２０によって吊り下げ支持されている。Ｘ軸駆動機構２０は、測定用の駆動機構が収容され、吊り下げ支持した検出器１５をＸ軸方向に移動可能に構成されている。 The detector 15 detects the position of the surface of the object W within the movable range of the stylus 11 . The stylus 11 is swingably attached to the tip of a rod 13 extending in the X direction, and a detector 15 detects the amount of displacement of the stylus 11 in the Z direction using a differential transformer or differential inductance method. The detector 15 is suspended and supported by the X-axis drive mechanism 20 . The X-axis drive mechanism 20 accommodates a drive mechanism for measurement, and is configured to be able to move the detector 15 suspended and supported in the X-axis direction.

Ｘ軸駆動機構２０は、基台１００に垂設されたコラム２３に沿ってＺ方向に移動可能に設けられる。すなわち、コラム２３にはＺ軸駆動機構２にＸ軸駆動機構２０が設けられ、Ｚ軸駆動機構２にＸ軸駆動機構２０が接続され、Ｘ軸駆動機構２０をＺ軸方向に移動可能に構成されている。これにより、コラム２３でＸ軸駆動機構２０をＺ方向に移動させると、Ｘ軸駆動機構２０とともに検出器１５もＺ方向に移動することになる。すなわち、検出器１５は、コラム２３によりＸ軸駆動機構２０と共にＺ方向に移動され、Ｘ軸駆動機構２０によりＸ軸方向に移動されることになる。Ｘ軸駆動機構２０には表示部２１や操作ボタン２２が設けられていてもよい。Ｘ軸駆動機構２０は、例えば操作ボタン２２によって電動で上下動する。 The X-axis drive mechanism 20 is provided movably in the Z direction along a column 23 vertically provided on the base 100 . That is, the column 23 is provided with the X-axis drive mechanism 20 in the Z-axis drive mechanism 2, the X-axis drive mechanism 20 is connected to the Z-axis drive mechanism 2, and the X-axis drive mechanism 20 is configured to be movable in the Z-axis direction. It is Accordingly, when the X-axis drive mechanism 20 is moved in the Z direction by the column 23, the detector 15 is also moved in the Z direction together with the X-axis drive mechanism 20. FIG. That is, the detector 15 is moved in the Z-direction together with the X-axis drive mechanism 20 by the column 23 and is moved in the X-axis direction by the X-axis drive mechanism 20 . The X-axis drive mechanism 20 may be provided with a display section 21 and operation buttons 22 . The X-axis drive mechanism 20 is electrically moved up and down by an operation button 22, for example.

制御部３０には、例えばコンピュータが用いられる。なお、制御部３０はパーソナルコンピュータであってもよいし、コラム２３などに内蔵された専用回路であってもよい。制御部３０は、検出器１５の移動を制御するとともに、測定に係る各部の制御を行う。 A computer, for example, is used for the control unit 30 . Note that the control unit 30 may be a personal computer, or may be a dedicated circuit built in the column 23 or the like. The control unit 30 controls movement of the detector 15 and controls each unit related to measurement.

形状測定装置１によって測定を行う場合、対象物Ｗの表面にスタイラス１１が接触した際のＺ方向の座標を測定する。そして、このＺ方向の座標の測定を、検出器１５をＸ方向に移動させながら連続して行うことで、対象物Ｗの表面の形状又は粗さを得る。 When the shape measuring device 1 performs measurement, the coordinates in the Z direction are measured when the stylus 11 contacts the surface of the object W. FIG. Then, the shape or roughness of the surface of the object W is obtained by continuously measuring the coordinates in the Z direction while moving the detector 15 in the X direction.

〔形状測定装置のブロック構成〕
図２は、本実施形態に係る形状測定装置を例示するブロック図である。
図２に示すように、形状測定装置１の機能ブロックは、測定機構部５０、コンピュータ６０および電源７０を備える。 [Block configuration of shape measuring device]
FIG. 2 is a block diagram illustrating the shape measuring device according to this embodiment.
As shown in FIG. 2 , functional blocks of the shape measuring apparatus 1 include a measuring mechanism section 50 , a computer 60 and a power supply 70 .

測定機構部５０は、検出器１５から出力された信号に基づきＺ方向の座標を検出する検出回路１１０と、検出器１５をＸ方向に移動させるモータ１２５を制御するＸ軸モータ制御回路１２０と、Ｘ軸駆動機構２０を上下動させるモータ１３５を制御するコラムモータ制御回路１３０と、全体を制御するロジック（制御回路）１６０とを備える。 The measurement mechanism unit 50 includes a detection circuit 110 that detects coordinates in the Z direction based on a signal output from the detector 15, an X-axis motor control circuit 120 that controls a motor 125 that moves the detector 15 in the X direction, It comprises a column motor control circuit 130 that controls a motor 135 that moves the X-axis drive mechanism 20 up and down, and a logic (control circuit) 160 that controls the whole.

測定機構部５０に接続されるコンピュータ６０には制御部３０が含まれる。なお、制御部３０はロジック１６０に組み込まれていてもよい。ユーザは、形状測定装置１の操作ボタン２２を操作することで、Ｘ軸駆動機構２０を電動で上下させることができる。すなわち、上または下の操作ボタン２２が選択されると、コラムモータ制御回路１３０から正転または逆転の指示がモータ１３５に送られる。モータ１３５の回転によってＸ軸駆動機構２０がコラム２３に沿って上下動することになる。 A computer 60 connected to the measurement mechanism section 50 includes a control section 30 . Note that the controller 30 may be incorporated in the logic 160 . The user can electrically move the X-axis driving mechanism 20 up and down by operating the operation button 22 of the shape measuring device 1 . That is, when the up or down operation button 22 is selected, the column motor control circuit 130 sends a forward or reverse rotation instruction to the motor 135 . Rotation of the motor 135 causes the X-axis drive mechanism 20 to move up and down along the column 23 .

形状測定装置１において、制御部３０は、対象物Ｗの表面の位置を測定するにあたり、原点設定処理を行う。原点設定処理とは、コラム２０によるＸ軸駆動機構２０の位置(検出器１５の位置とも言える)を調整してスタイラス１１の可動範囲内での測定原点を設定するための処理である。高い測定精度を得るため、スタイラス１１の可動範囲（測定可能なＺ方向の移動範囲）は１ｍｍ程度である。このため、可動範囲の例えば中央を原点としてその位置にスタイラスをセットし、測定を行う必要がある。この原点設定処理によって、スタイラス１１のＺ方向の位置が可動範囲内でのゼロ点に設定され、可動範囲内で上下の位置を検出できるようになる。 In the shape measuring apparatus 1, the control unit 30 performs origin setting processing when measuring the position of the surface of the object W. FIG. The origin setting process is a process for adjusting the position of the X-axis drive mechanism 20 by the column 20 (also called the position of the detector 15) and setting the measurement origin within the movable range of the stylus 11. FIG. In order to obtain high measurement accuracy, the movable range of the stylus 11 (measurable moving range in the Z direction) is about 1 mm. Therefore, it is necessary to set the stylus at the origin, for example, the center of the movable range, and perform the measurement. By this origin setting processing, the position of the stylus 11 in the Z direction is set to the zero point within the movable range, and the vertical position within the movable range can be detected.

原点設定処理を行うには、スタイラス１１が対象物Ｗの表面に接触していない状態からＸ軸駆動機構２０を下降させ、スタイラス１１を対象物Ｗの表面に接触させる。そして、検出器１５による検出値がゼロになる位置でＸ軸駆動機構２０の下降を停止する。これにより、スタイラス１１のＺ方向の位置がゼロ点に設定され、ここを基準として表面形状および粗さの測定が開始される。 To perform the origin setting process, the X-axis driving mechanism 20 is lowered from a state where the stylus 11 is not in contact with the surface of the object W, and the stylus 11 is brought into contact with the surface of the object W. FIG. Then, the lowering of the X-axis drive mechanism 20 is stopped at the position where the detection value by the detector 15 becomes zero. As a result, the position of the stylus 11 in the Z direction is set to the zero point, and measurement of the surface shape and roughness is started with this point as a reference.

本実施形態に係る形状測定装置１における制御部３０は、測定中にスタイラス１１が可動範囲を逸脱したときスタイラス１１のＸ方向への移動を一旦停止する。なお、ここで、スタイラスの可動範囲の逸脱（オーバレンジ）は、スタイラスのＺ方向の位置が可動範囲内であっても予め設定された許容範囲を超えた場合を含むものとする。そして、停止後、原点の再設定処理を行う。その後、スタイラス１１のＸ方向への移動および位置検出を再開するよう制御を行う。 The control unit 30 in the shape measuring apparatus 1 according to this embodiment temporarily stops the movement of the stylus 11 in the X direction when the stylus 11 deviates from the movable range during measurement. It should be noted that deviation from the movable range of the stylus (over range) includes cases where the stylus position in the Z direction exceeds a preset allowable range even if it is within the movable range. Then, after stopping, processing for resetting the origin is performed. After that, control is performed to resume movement of the stylus 11 in the X direction and position detection.

このような制御部３０による制御によって、測定中にスタイラス１１が可動範囲を逸脱した場合であっても、スタイラス１１のＸ方向への移動を一旦停止して再度の原点設定処理を自動的に行い、その後、位置検出の再開を自動的に行うことができるようになる。したがって、測定範囲内に大きな段差や大きな曲面の部分があっても１回の操作によって測定範囲全体の連続的な測定を行うことができるようになる。 With such control by the control unit 30, even if the stylus 11 deviates from the movable range during measurement, the movement of the stylus 11 in the X direction is temporarily stopped and the origin setting process is automatically performed again. , and then resumption of position detection can be performed automatically. Therefore, even if there is a large step or a large curved surface within the measurement range, it is possible to continuously measure the entire measurement range with one operation.

〔形状測定方法〕
次に、形状測定方法について説明する。ここでは、先に説明した形状測定装置１による測定方法を例とする。
図３は、本実施形態に係る形状測定方法を例示するフローチャートである。
先ず、ステップＳ１０１に示すように、測定条件の設定を行う。測定条件としては、測定範囲、測定長さ（１回の走査で行う測定の長さ）、測定速度、測定ピッチ、オーバレンジ後の移動距離などである。 [Shape measurement method]
Next, a shape measuring method will be described. Here, the measuring method by the shape measuring apparatus 1 described above is taken as an example.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a shape measuring method according to this embodiment.
First, as shown in step S101, measurement conditions are set. The measurement conditions include measurement range, measurement length (length of measurement performed in one scan), measurement speed, measurement pitch, movement distance after overrange, and the like.

次に、ステップＳ１０２に示すように、対象物Ｗの載置を行う。対象物Ｗは基台１００の所定位置に載置される。次に、ステップＳ１０３に示すように、原点設定処理を行う。制御部３０の制御によってＸ軸駆動機構２０をＺ方向に移動させて検出器１５を上下移動させ、スタイラス１１の原点位置の設定が行われる。 Next, as shown in step S102, the object W is placed. An object W is placed at a predetermined position on the base 100 . Next, as shown in step S103, origin setting processing is performed. The X-axis drive mechanism 20 is moved in the Z direction under the control of the control unit 30 to move the detector 15 up and down, and the origin position of the stylus 11 is set.

次に、ステップＳ１０４に示すように、表面位置の測定を行う。位置測定は、ステップＳ１０１で設定された測定条件に従って行われる。制御部３０はＸ軸駆動機構２０を制御して検出器１５をＸ方向に移動させ、スタイラス１１による対象物Ｗの表面位置の検出を行う。 Next, as shown in step S104, the surface position is measured. Position measurement is performed according to the measurement conditions set in step S101. The control unit 30 controls the X-axis drive mechanism 20 to move the detector 15 in the X direction, and detects the surface position of the object W by the stylus 11 .

測定中、ステップＳ１０５に示すように、制御部３０はスタイラス１１の可動範囲を逸脱したか否かの判断を行う。可動範囲を逸脱していない場合には測定を続行し、ステップＳ１０６に示すように、測定範囲に達したか否かの判断を行う。測定範囲に達していない場合にはステップＳ１０４に戻り、測定を続行する。一方、測定範囲に達した場合には測定処理を終了する。 During the measurement, as shown in step S105, the control unit 30 determines whether or not the stylus 11 has deviated from the movable range. If it does not deviate from the movable range, the measurement is continued, and as shown in step S106, it is determined whether or not the measurement range has been reached. If the measurement range has not been reached, the process returns to step S104 to continue the measurement. On the other hand, when the measurement range is reached, the measurement process is terminated.

また、測定中、制御部３０によってスタイラス１１の可動範囲を逸脱したと判断した場合（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、ステップＳ１０７へ進み、スタイラス１１のＸ方向への移動を一旦停止する。その後、ステップＳ１０８に示すオートセット処理を行う。オートセット処理は、原点の再設定処理である。すなわち、検出器１５を上下移動させて可動範囲の中央位置に設定する。オートセット処理を行った後、ステップＳ１０４に示す表面位置の測定を再開する。 If the controller 30 determines that the stylus 11 has deviated from the movable range during measurement (Yes in step S105), the process proceeds to step S107, and the movement of the stylus 11 in the X direction is temporarily stopped. After that, an auto-set process shown in step S108 is performed. Autoset processing is processing for resetting the origin. That is, the detector 15 is vertically moved and set at the center position of the movable range. After performing the autoset process, the measurement of the surface position shown in step S104 is resumed.

このフローチャートにおけるステップＳ１０３の原点設定処理は第１工程であり、ステップＳ１０５、ステップＳ１０７およびステップＳ１０８の処理は第２工程であり、ステップＳ１０８を経由して行われるステップＳ１０４の処理は第３工程である。 In this flowchart, the origin setting process of step S103 is the first process, the processes of steps S105, S107 and S108 are the second process, and the process of step S104 performed via step S108 is the third process. be.

これにより、測定中にスタイラス１１が可動範囲を逸脱した場合であっても、スタイラス１１のＸ方向への移動を一旦停止して再度の原点設定処理を自動的に行い、その後、位置検出の再開を自動的に行い、予め設定された測定範囲の全体の測定を完了することができる。 As a result, even if the stylus 11 deviates from the movable range during measurement, the movement of the stylus 11 in the X direction is temporarily stopped, the origin setting processing is automatically performed again, and then the position detection is restarted. can be automatically performed to complete the entire measurement of the preset measurement range.

なお、ステップＳ１０７に示すスタイラス１１のＸ方向の移動の一旦停止と、ステップＳ１０３に示す原点設定処理との間に、検出器１５をＸ方向に所定距離だけ移動させてもよい。これは、測定範囲内に大きな段差があってスタイラス１１の可動範囲を逸脱した場合であって、段差に干渉されることなく再度の原点設定処理、および位置検出の再開を自動的に行うためである。この移動距離は、ステップＳ１０１で設定される測定条件のうちの「オーバレンジ後の移動距離」で設定可能である。 It should be noted that the detector 15 may be moved in the X direction by a predetermined distance between the temporary stop of movement of the stylus 11 in the X direction shown in step S107 and the origin setting process shown in step S103. This is because when there is a large step within the measurement range and the stylus 11 deviates from the movable range, the origin setting process and position detection are automatically restarted without being interfered by the step. be. This moving distance can be set by "moving distance after overrange" of the measurement conditions set in step S101.

〔形状測定の具体例〕
次に、形状測定の具体例について説明する。
図４および図５は、形状測定の具体例を説明する模式図である。
図４には段差を有する対象物Ｗの測定例が示され、図５には曲面を有する対象物Ｗの測定例が示される。 [Specific example of shape measurement]
Next, a specific example of shape measurement will be described.
4 and 5 are schematic diagrams for explaining a specific example of shape measurement.
FIG. 4 shows a measurement example of an object W having a step, and FIG. 5 shows a measurement example of an object W having a curved surface.

先ず、図４に基づき段差を有する対象物Ｗの測定例について説明する。
段差を有する対象物Ｗの測定では、測定範囲Ｌ１、測定長さＬ２、測定ピッチＬ３、オーバレンジ後の移動距離Ｌ４、を測定条件として少なくとも設定しておく。 First, an example of measurement of an object W having a step will be described with reference to FIG.
In the measurement of the object W having steps, at least the measurement range L1, the measurement length L2, the measurement pitch L3, and the movement distance L4 after overrange are set as measurement conditions.

一例として、図４に示す対象物Ｗは４つの段（表面Ｗａ、Ｗｂ、ＷｃおよびＷｄ）を有している。測定は、最も高い段の表面Ｗａから開始される。先ず、表面Ｗａの測定開始位置にスタイラス１１をセットし、この位置で原点設定処理を行う。制御部３０による制御によって原点設定処理を行った後、表面Ｗａの測定を開始する。測定開始によってスタイラス１１がＸ方向に移動していく。これによりスタイラス１１の変位を検出器１５で検出し、表面Ｗａの位置を測定する。 As an example, the object W shown in FIG. 4 has four steps (surfaces Wa, Wb, Wc and Wd). The measurement starts from the surface Wa of the highest step. First, the stylus 11 is set at the measurement start position on the surface Wa, and the origin setting process is performed at this position. After performing the origin setting process under the control of the control unit 30, the measurement of the surface Wa is started. The stylus 11 is moved in the X direction by the start of measurement. Thereby, the displacement of the stylus 11 is detected by the detector 15, and the position of the surface Wa is measured.

１回の測定は、予め条件設定された測定長さＬ２に達するまで行われる。１回の測定を行っている間にスタイラス１１のＺ方向の位置が表面Ｗａの端部から外れる（脱落する）と、制御部３０はスタイラス１１の可動範囲から逸脱したと判断する。 One measurement is performed until a preset measurement length L2 is reached. If the position of the stylus 11 in the Z direction deviates (falls off) from the edge of the surface Wa during one measurement, the controller 30 determines that the stylus 11 has deviated from the movable range.

スタイラス１１の可動範囲から逸脱したと判断した場合、制御部３０はスタイラス１１のＸ方向の移動を一旦停止し、検出器１５をＸ方向にオーバレンジ後の移動距離Ｌ４だけ移動させる。移動後、制御部３０はその位置で原点設定処理を自動的に行う。これにより、次の段差の表面Ｗｂの高さに基づきスタイラス１１の原点が再設定される。 When it is determined that the stylus 11 has deviated from the movable range, the controller 30 temporarily stops moving the stylus 11 in the X direction, and moves the detector 15 in the X direction by a moving distance L4 after the overrange. After the movement, the control unit 30 automatically performs origin setting processing at that position. As a result, the origin of the stylus 11 is reset based on the height of the surface Wb of the next step.

原点設定処理が完了した後、制御部３０は位置測定を再開する。すなわち、スタイラス１１をＸ方向に移動して、スタイラス１１の変位を検出器１５で検出し、表面Ｗｂの位置を測定する。測定長さＬ２に達するまでスタイラス１１の可動範囲の逸脱がなければ、測定長さＬ２の測定の完了後、予め設定された測定ピッチＬ３だけ検出器１５をＸ方向に移動させる。その後、次の段差の表面Ｗｃの高さに基づき原点設定処理を行い、表面Ｗｃの測定を自動的に再開する。この処理を繰り返し、表面Ｗｄの位置の測定を行う。測定中、測定範囲Ｌ１に達した場合には処理を終了する。これにより、測定範囲Ｌ１について１回の操作で段差のある対象物Ｗについて位置測定を完了することができる。 After the origin setting process is completed, the control unit 30 resumes position measurement. That is, the stylus 11 is moved in the X direction, the displacement of the stylus 11 is detected by the detector 15, and the position of the surface Wb is measured. If the movable range of the stylus 11 does not deviate until the measurement length L2 is reached, the detector 15 is moved in the X direction by a preset measurement pitch L3 after the measurement of the measurement length L2 is completed. After that, the origin setting process is performed based on the height of the surface Wc of the next step, and the measurement of the surface Wc is automatically restarted. This process is repeated to measure the position of the surface Wd. If the measurement range L1 is reached during measurement, the process is terminated. This makes it possible to complete the position measurement for the object W having a step in the measurement range L1 with one operation.

次に、図５に基づき曲面を有する対象物Ｗの測定例について説明する。
曲面を有する対象物Ｗの測定では、測定範囲Ｌ１を測定条件として少なくとも設定しておく。
測定は、表面Ｗｅの所望の箇所から開始される。先ず、表面Ｗｅの測定開始位置にスタイラス１１をセットし、この位置で原点設定処理を行う。制御部３０による制御によって原点設定処理を行った後、表面Ｗｅの測定を開始する。測定開始によってスタイラス１１がＸ方向に移動していく。これによりスタイラス１１の変位を検出器１５で検出し、表面Ｗｅの位置を測定する。 Next, an example of measurement of an object W having a curved surface will be described with reference to FIG.
When measuring an object W having a curved surface, at least the measurement range L1 is set as a measurement condition.
Measurement is started from a desired point on the surface We. First, the stylus 11 is set at the measurement start position on the surface We, and the origin setting process is performed at this position. After the origin setting process is performed under the control of the control unit 30, the measurement of the surface We is started. The stylus 11 is moved in the X direction by the start of measurement. Thereby, the displacement of the stylus 11 is detected by the detector 15, and the position of the surface We is measured.

連続した測定を行っている間、スタイラス１１の可動範囲から逸脱したと判断した場合、制御部３０はスタイラス１１のＸ方向の移動を一旦停止する。そして、制御部３０はその位置で原点設定処理を自動的に行う。これにより、一旦停止したスタイラス１１の位置における表面Ｗｅの高さに基づきスタイラス１１の原点が再設定される。 If it is determined that the stylus 11 has deviated from the movable range during continuous measurements, the control unit 30 temporarily stops the movement of the stylus 11 in the X direction. Then, the control unit 30 automatically performs origin setting processing at that position. As a result, the origin of the stylus 11 is reset based on the height of the surface We at the position of the stylus 11 that has temporarily stopped.

原点設定処理が完了した後、制御部３０は位置測定を再開する。すなわち、スタイラス１１をＸ方向に移動して、スタイラス１１の変位を検出器１５で検出し、表面Ｗｅの位置を測定する。このような測定を測定範囲Ｌ１に達するまで行う。その間、スタイラス１１の可動範囲から逸脱した場合には、その都度、一旦停止して原点設定処理を再度行い、原点の再設定をして、再設定後、測定を再開する。これにより、測定範囲Ｌ１について１回の操作で曲面のある対象物Ｗについて位置測定を完了することができる。 After the origin setting process is completed, the control unit 30 resumes position measurement. That is, the stylus 11 is moved in the X direction, the displacement of the stylus 11 is detected by the detector 15, and the position of the surface We is measured. Such measurements are performed until the measurement range L1 is reached. During this time, each time the stylus 11 deviates from the movable range, the process is temporarily stopped and the origin setting process is performed again to reset the origin. After resetting, the measurement is restarted. As a result, the position measurement of the object W having a curved surface can be completed with one operation in the measurement range L1.

〔形状測定プログラム〕
図３に示す形状測定方法のフローチャートのうち、ステップＳ１０３の第１工程、ステップＳ１０５、ステップＳ１０７およびステップＳ１０８の第２工程、並びにステップＳ１０７を経由して行われるステップＳ１０４の第３工程の各工程をコンピュータに実行させるプログラム（形状測定プログラム）として構成してもよい。 [Shape measurement program]
In the flowchart of the shape measuring method shown in FIG. may be configured as a program (shape measurement program) to be executed by a computer.

このような形状測定プログラムによれば、測定中にスタイラス１１の可動範囲を逸脱した場合に、スタイラス１１のＸ方向への移動を一旦停止し、再度の原点設定処理、および位置検出の再開を自動的に行うことができる。したがって、ユーザは測定開始の操作を１回行うだけで、スタイラス１１の可動範囲を逸脱するような段差や曲面のある対象物Ｗであっても測定範囲全体の形状および粗さを測定することが可能となる。 According to such a shape measurement program, when the stylus 11 deviates from the movable range during measurement, the movement of the stylus 11 in the X direction is temporarily stopped, and the origin setting process and position detection are automatically restarted. can be done systematically. Therefore, the user can measure the shape and roughness of the entire measurement range even if the object W has steps or curved surfaces that deviate from the movable range of the stylus 11 by performing the measurement start operation only once. It becomes possible.

以上説明したように、実施形態によれば、スタイラスの可動範囲を超える範囲で測定を行う場合であっても効率良く高精度の測定を行うことができる形状測定装置および形状測定方法を提供することが可能となる。 As described above, according to the embodiments, it is possible to provide a shape measuring apparatus and a shape measuring method capable of performing efficient and highly accurate measurement even when measuring in a range exceeding the movable range of the stylus. becomes possible.

〔実施形態の変形〕
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、上記では、対象物Ｗの上面についての形状や粗さを測定する例を示したが、対象物Ｗの側面が下面についての形状や粗さを測定する場合であっても同様に適用可能である。また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。 [Modification of Embodiment]
Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to these examples. For example, in the above, an example of measuring the shape and roughness of the upper surface of the object W was shown, but the side surface of the object W can be applied similarly even when measuring the shape and roughness of the lower surface. is. In addition, additions, deletions, and design changes made by those skilled in the art to the above-described embodiments, and combinations of features of the embodiments as appropriate, do not include the gist of the present invention. to the extent possible are included within the scope of the present invention.

１…形状測定装置
２…Ｚ軸駆動機構
１１…スタイラス
１３…ロッド
１５…検出器
２０…Ｘ軸駆動機構
２１…表示部
２２…操作ボタン
２３…コラム
３０…制御部
５０…測定機構部
６０…コンピュータ
７０…電源
１００…基台
１１０…検出回路
１２０…Ｘ軸モータ制御回路
１２５…モータ
１３０…コラムモータ制御回路
１３５…モータ
１６０…ロジック
Ｌ１…測定範囲
Ｌ３…測定ピッチ
Ｌ４…移動距離
Ｗ…対象物
Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄ，Ｗｅ…表面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Shape measuring apparatus 2... Z-axis drive mechanism 11... Stylus 13... Rod 15... Detector 20... X-axis drive mechanism 21... Display part 22... Operation button 23... Column 30... Control part 50... Measurement mechanism part 60... Computer 70 power supply 100 base 110 detection circuit 120 X-axis motor control circuit 125 motor 130 column motor control circuit 135 motor 160 logic L1 measurement range L3 measurement pitch L4 moving distance W object Wa , Wb, Wc, Wd, We... surface

Claims (2)

対象物の表面の位置を測定する形状測定装置であって、
スタイラスを有し、前記スタイラスを第１方向に移動させながら前記スタイラスの可動範囲内で前記対象物の表面の位置を検出する検出器と、
前記検出器を前記第１方向と直交する第２方向に移動させるコラムと、
前記検出器の移動を制御するとともに、前記コラムによる前記検出器の位置を調整して前記可動範囲内での測定原点を設定する原点設定処理を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
測定中に前記スタイラスが前記可動範囲を逸脱したとき前記スタイラスの前記第１方向への移動を一旦停止し、前記スタイラスの位置を前記第１方向に所定距離だけずらし、その位置で原点の再設定処理を行った後に前記スタイラスの前記第１方向への移動および位置検出を再開するよう制御を行う、ことを特徴とする形状測定装置。 A shape measuring device for measuring the position of the surface of an object,
a detector that has a stylus and detects the position of the surface of the object within a movable range of the stylus while moving the stylus in a first direction;
a column for moving the detector in a second direction orthogonal to the first direction;
a control unit that controls the movement of the detector and performs origin setting processing for adjusting the position of the detector by the column and setting the measurement origin within the movable range;
with
The control unit
When the stylus deviates from the movable range during measurement, the movement of the stylus in the first direction is temporarily stopped, the position of the stylus is shifted in the first direction by a predetermined distance, and the origin is reset at that position. A shape measuring apparatus, wherein control is performed so as to resume movement of the stylus in the first direction and position detection after processing. スタイラスを第１方向に移動させながら前記スタイラスの可動範囲内で対象物の表面の位置を測定する形状測定方法であって、
前記スタイラスの前記第１方向と直交する第２方向の位置を調整して前記可動範囲内での測定原点を設定する原点設定処理を行う第１工程と、
前記第１工程で設定した測定原点による測定中に前記スタイラスが前記可動範囲を逸脱したとき前記スタイラスの前記第１方向への移動を一旦停止し、前記スタイラスの位置を前記第１方向に所定距離だけずらし、その位置で原点の再設定処理によって新たな測定原点を設定する第２工程と、
前記第２工程で設定した新たな測定原点によって前記スタイラスの前記第１方向への移動および位置検出を行う第３工程と、
を備えたことを特徴とする形状測定方法。 A shape measuring method for measuring a position of a surface of an object within a movable range of the stylus while moving the stylus in a first direction,
a first step of performing an origin setting process of adjusting the position of the stylus in a second direction perpendicular to the first direction and setting a measurement origin within the movable range;
When the stylus deviates from the movable range during measurement based on the measurement origin set in the first step, the movement of the stylus in the first direction is temporarily stopped, and the position of the stylus is moved in the first direction by a predetermined distance. a second step of setting a new measurement origin by shifting the position by an amount and resetting the origin at that position;
a third step of moving the stylus in the first direction and detecting the position thereof based on the new measurement origin set in the second step;
A shape measuring method comprising:
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