JPH11344330A - Three dimensional shape measuring device - Google Patents
Three dimensional shape measuring deviceInfo
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- JPH11344330A JPH11344330A JP16607298A JP16607298A JPH11344330A JP H11344330 A JPH11344330 A JP H11344330A JP 16607298 A JP16607298 A JP 16607298A JP 16607298 A JP16607298 A JP 16607298A JP H11344330 A JPH11344330 A JP H11344330A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、１面あるいは複数
の曲面からなる対象物の三次元形状を測定する三次元形
状測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of an object having one or more curved surfaces.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、非球面を有する光学レンズ等の表
面形状の測定には三次元形状測定装置が使用されてお
り、この種の三次元形状測定装置としては、特開平８−
５３４６号公報に記載されている測定装置が知られてい
る。この種の三次元形状測定装置は、図５に図示するよ
うに、ワーク載置台１０２に載置された測定対象物であ
るワーク１０１をトレースするプローブ１０３、このプ
ローブ１０３を保持して垂直方向に移動するＺステージ
１０４と、Ｚステージ１０４を保持して水平方向に移動
可能なＸＹステージ１０５と、ＸＹステージ１０５上に
設けられたレーザ測長機１０６を有し、レーザ測長機１
０６の光路上にビームスプリッタ１０７とレーザ光を反
射させる複数のミラー１０８、１０９、１１０を配し
て、複数のミラーの内の１つのミラー１０８をレーザ測
長用ミラーとしてプローブ１０３を保持するＺステージ
１０４上に配設し、また他の１つのミラー１０９をミラ
ー１０８に対向する位置であってワーク載置台１０２よ
り一定の距離にある固定位置に配設してある。そして、
ＸＹステージ１０５の水平方向の移動により、プローブ
１０３は、ワーク１０１の表面を走査し、ワーク１０１
のＺ方向の面の高さにしたがいＺステージ１０４を上下
動させるとともにＺステージ１０４に固定されたレーザ
測長用ミラー１０８を上下動させる。このレーザ測長用
ミラー１０８の動きをレーザ測長機１０６により測定
し、その測定結果からワーク１０１の三次元形状を算出
するようにしている。2. Description of the Related Art Conventionally, a three-dimensional shape measuring device has been used for measuring the surface shape of an optical lens or the like having an aspherical surface.
A measuring device described in Japanese Patent No. 5346 is known. As shown in FIG. 5, a three-dimensional shape measuring apparatus of this type includes a probe 103 for tracing a work 101, which is a measurement target placed on a work mounting table 102, and holding the probe 103 in a vertical direction. The laser measuring device 1 includes a Z stage 104 that moves, an XY stage 105 that can move in the horizontal direction while holding the Z stage 104, and a laser length measuring device 106 provided on the XY stage 105.
A beam splitter 107 and a plurality of mirrors 108, 109, and 110 for reflecting laser light are arranged on the optical path 06, and one of the plurality of mirrors 108 holds the probe 103 as a laser length measuring mirror. The other mirror 109 is disposed on the stage 104, and another mirror 109 is disposed at a fixed position that is opposite to the mirror 108 and at a fixed distance from the work mounting table 102. And
By moving the XY stage 105 in the horizontal direction, the probe 103 scans the surface of the work 101 and
The Z stage 104 is moved up and down according to the height of the surface in the Z direction, and the laser length measuring mirror 108 fixed to the Z stage 104 is moved up and down. The movement of the laser length measuring mirror 108 is measured by the laser length measuring device 106, and the three-dimensional shape of the workpiece 101 is calculated from the measurement result.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、測定する測
定対象物は、上面の１面のみで構成される物体とは限ら
ず、例えば、通常の光学レンズでも表裏の２面が存在
し、また、今日の光学部品では、各面が非球面や自由曲
面で構成されている２面以上の複数の面から構成される
プリズム等の光学素子が存在している。By the way, the object to be measured is not limited to an object composed of only one upper surface. For example, a normal optical lens has two front and rear surfaces. In today's optical components, there are optical elements such as prisms composed of a plurality of two or more surfaces each having an aspherical surface or a free-form surface.
【０００４】このように２面以上の面から構成されるプ
リズム等の光学素子を前述した従来のような三次元形状
測定装置で測定する場合、各測定面をプローブ側に向け
て設置するための段取りが必要となる。この段取りは手
数がかかりかつ熟練を要するために、測定が非常に煩雑
になるという問題点があった。[0004] When an optical element such as a prism composed of two or more surfaces is measured by the above-described conventional three-dimensional shape measuring apparatus, each measuring surface is set to face the probe. Setup is required. This setup is troublesome and requires skill, so that the measurement is very complicated.
【０００５】また、前述した従来のような三次元形状測
定装置で２面以上の複数面から構成されるプリズム等の
光学素子を測定する際に該光学素子の各面の相対位置誤
差を測定することは不可能であった。Further, when measuring an optical element such as a prism composed of a plurality of two or more surfaces using a conventional three-dimensional shape measuring apparatus as described above, the relative position error of each surface of the optical element is measured. That was impossible.
【０００６】そこで、本発明は、上記のような従来技術
の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、
２面以上の複数の面から構成される光学素子等の測定対
象物の各面の三次元形状を簡単にかつ高精度に測定する
ことができる三次元形状測定装置を提供することを目的
とするものである。Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art,
It is an object of the present invention to provide a three-dimensional shape measuring apparatus capable of easily and accurately measuring a three-dimensional shape of each surface of a measurement object such as an optical element composed of a plurality of two or more surfaces. Things.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の三次元形状測定装置は、測定対象物の三次
元形状を接触または非接触プローブで走査することによ
って測定対象物の形状を測定する三次元形状測定装置に
おいて、該測定対象物の割り出しを行なう手段を有する
ことを特徴とする。In order to achieve the above object, a three-dimensional shape measuring apparatus of the present invention scans a three-dimensional shape of a measurement object with a contact or non-contact probe to thereby change the shape of the measurement object. A three-dimensional shape measuring apparatus for measuring is characterized in that it has means for determining the object to be measured.
【０００８】そして、本発明の三次元形状測定装置にお
いては、測定対象物の割り出しを行なう手段は、測定対
象物を保持する測定対象物保持具と該測定対象物保持具
を割り出し駆動する割り出し装置とを備えていることが
好ましい。In the three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention, the means for indexing the measuring object includes a measuring object holder for holding the measuring object and an indexing device for indexing and driving the measuring object holder. Is preferably provided.
【０００９】さらに、本発明の三次元形状測定装置にお
いては、測定対象物の割り出しを行なう手段に設けられ
た測定対象物保持具に少なくとも３個以上の球体を配置
することが好ましい。Further, in the three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention, it is preferable that at least three or more spheres are arranged on the holder for the object to be measured provided in the means for indexing the object to be measured.
【００１０】また、本発明の三次元形状測定装置におい
ては、測定対象物の割り出しを行なう手段を複数備えて
いることが好ましい。In the three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention, it is preferable that the three-dimensional shape measuring apparatus includes a plurality of means for determining an object to be measured.
【００１１】[0011]
【作用】本発明の三次元形状測定装置によれば、測定対
象物の割り出しを行なう手段を備えることによって、２
面以上の複数の面から構成される光学素子等の測定対象
物の各面の三次元形状を接触または非接触プローブにて
走査することにより測定する際に、測定対象物の測定面
を測定プローブに対して適切に設置する際の段取りが簡
略化され時間も短縮でき、さらに段取りのために熟練を
要する作業も必要としない。According to the three-dimensional shape measuring apparatus of the present invention, the means for determining the object to be measured is provided.
When measuring the three-dimensional shape of each surface of an object such as an optical element composed of multiple surfaces or more by scanning with a contact or non-contact probe, the measurement surface of the object to be measured is In this case, the setup for proper installation can be simplified and the time can be shortened, and the work requiring skill for the setup is not required.
【００１２】さらに、測定対象物保持具に配置した少な
くとも３個以上の基準球としての真球を用いて、これら
の真球の形状を測定することにより真球の中心点を求
め、それらの中心点を通る仮想平面を基準平面とし、該
基準平面から２面以上の複数の面から構成される光学素
子等の測定対象物の各面の相対位置を測定することがで
き、この場合においても、測定操作が簡略化され、測定
時間を短縮することができる。Furthermore, using at least three or more true spheres as reference spheres arranged on the object holder, the shapes of these true spheres are measured to determine the center points of the true spheres, and the centers of the true spheres are determined. A virtual plane passing through a point is used as a reference plane, and the relative position of each surface of a measurement target such as an optical element composed of a plurality of two or more surfaces from the reference plane can be measured. The measurement operation is simplified, and the measurement time can be reduced.
【００１３】また、測定対象物の割り出しを行なう手段
を複数設けることにより、２面以上の複数の面から構成
される光学素子等の測定対象物の各測定面を適確にかつ
精度よく割り出しすることが可能となり、各測定面を精
度良く測定することができる。Further, by providing a plurality of means for determining the measurement object, each measurement surface of the measurement object such as an optical element composed of two or more surfaces can be accurately and accurately determined. This makes it possible to accurately measure each measurement surface.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１５】図１は、本発明の三次元形状測定装置の全
体構成の概略図であり、図２は、本発明の三次元形状測
定装置における割り出し装置および測定治具の部分を拡
大して示す模式的な斜視図であり、図３は、同じく割り
出し装置および測定治具の部分を測定対象物を測定して
いる状態で示す模式的な斜視図である。FIG. 1 is a schematic view of the overall configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of an indexing device and a measuring jig in the three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a schematic perspective view showing the indexing device and the measuring jig in a state where the measuring object is being measured.
【００１６】図１において、１は測定治具２に搭載され
る測定対象物（図１には図示しない）の表面を走査する
プローブであり、このプローブ１はＺ方向（図１におけ
る上下方向）に移動可能なＺスライド３に保持されてい
る。プローブ１は測定治具２に搭載された測定対象物の
測定表面に接触してトレースするためのセンサーが組み
込まれており、その構造は例えば特開平５−６０５４２
号公報等に開示されているような構造を有するものを用
いる。なお、本実施例では接触式のプローブを例にとっ
て説明するけれども、接触式プローブに代えて非接触プ
ローブを用いることも可能である。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a probe for scanning the surface of an object to be measured (not shown in FIG. 1) mounted on a measuring jig 2, and the probe 1 is moved in a Z direction (vertical direction in FIG. 1). Is held by a Z slide 3 which can be moved to The probe 1 has a built-in sensor for contacting and tracing the measurement surface of the measurement object mounted on the measurement jig 2.
The one having a structure as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. HEI 10-301 is used. In this embodiment, a contact-type probe will be described as an example, but a non-contact probe may be used instead of the contact-type probe.
【００１７】三次元形状測定装置の架台６上にはＹスラ
イド５がＹ方向に移動可能に設けられ、Ｘスライド４
は、Ｙスライド５に支持されてＸ方向に移動可能に設け
られ、また、Ｚ方向に移動可能なＺスライド３はＸスラ
イド４に支持されており、これらのＺスライド３、Ｘス
ライド４およびＹスライド５は、後述する電装ラック８
内に配設される各駆動ドライバーにより、それぞれＺ、
ＸおよびＹ方向に駆動されるように構成されている。こ
れらの各スライド３、４、５を駆動させることによっ
て、Ｚスライド３に保持されるプローブ１を架台６上を
Ｘ方向、Ｙ方向にそしてＺ方向に移動させることがで
き、そして、Ｚスライド３のＺ方向の移動量（図１の上
下方向）、Ｘスライド４のＸ方向の移動量（図１の左右
方向）およびＹスライド５のＹ方向の移動量（図１の紙
面に対し垂直な方向）は、図示しないレーザ測長機また
は光学スケール等のスケールなどにより測長する。A Y slide 5 is provided on a mount 6 of the three-dimensional shape measuring apparatus so as to be movable in the Y direction.
Are supported by a Y slide 5 so as to be movable in the X direction, and a Z slide 3 that is movable in the Z direction is supported by an X slide 4. These Z slide 3, X slide 4, and Y The slide 5 is an electrical equipment rack 8 described later.
By each drive driver arranged in, Z, respectively
It is configured to be driven in the X and Y directions. By driving these slides 3, 4, and 5, the probe 1 held by the Z slide 3 can be moved on the gantry 6 in the X direction, the Y direction, and the Z direction. , The amount of movement of the X slide 4 in the X direction (horizontal direction of FIG. 1), and the amount of movement of the Y slide 5 in the Y direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 1). ) Is measured by a laser length measuring machine or a scale such as an optical scale (not shown).
【００１８】架台６上に配設された割り出し装置７は、
その回転軸７ａの先端に装着された測定治具２の回転お
よび割り出しを行なうための装置であって、測定治具２
に搭載される測定対象物の各測定面をプローブ１に対向
するように割り出し位置決めする。８は、Ｘスライド
４、Ｙスライド５およびＺスライド３のＸ、Ｙ、Ｚ軸の
各駆動を行なうドライバーや割り出し装置７の駆動ドラ
イバー、およびＸ、Ｙ、Ｚ軸の各スライドの移動量を測
長するレーザ測長データを取り込む電気系等が搭載され
た電装ラックであり、９は、電装ラック８のＸ、Ｙ、Ｚ
軸の各駆動用のドライバ等に対して駆動量や駆動方法を
指令するための制御用コンピュータであり、１０は、マ
ンマシンインターフェイスを備えたコンピュータであ
り、測定のために必要な設計値や測定手順の設定等を行
なう機能や測定結果をモニターに表示したり記憶装置に
記録したりする機能を備えている。The indexing device 7 arranged on the gantry 6
An apparatus for rotating and indexing the measuring jig 2 attached to the tip of the rotating shaft 7a,
Each measurement surface of the measurement object mounted on the device is indexed and positioned so as to face the probe 1. Reference numeral 8 denotes a driver for driving the X slide 4, the Y slide 5 and the Z slide 3 in the X, Y, and Z axes, a driving driver for the indexing device 7, and the amount of movement of each slide in the X, Y, and Z axes. Reference numeral 9 denotes an electrical equipment rack on which an electrical system or the like for taking longer laser measurement data is mounted.
A control computer for instructing a driving amount and a driving method to each driver for driving each axis, etc., a computer 10 having a man-machine interface, and a design value and a measurement value required for the measurement. It has a function of setting procedures and the like, and a function of displaying measurement results on a monitor and recording them in a storage device.
【００１９】測定治具２は、図２および図３に図示する
ように、測定対象物としての測定ワーク１５を測定しよ
うとする各面をプローブ１に対向するように上方に向け
て保持することができるように構成された矩形状枠体で
あり、割り出し装置７の回転軸７ａの先端部に装着され
ている。したがって、割り出し装置７が制御用コンピュ
ータ９から駆動ドライバーへ送信される割り出し指令に
応じて割り出し駆動されると、測定治具２は、割り出し
装置７の割り出し駆動により回転軸７ａを介して回転さ
れ、測定治具２に搭載された測定ワーク１５の測定面を
プローブ１に対向するように割り出す。As shown in FIGS. 2 and 3, the measuring jig 2 holds each surface of the measuring work 15 to be measured, which is to be measured, upward so as to face the probe 1. And is attached to the tip of the rotating shaft 7a of the indexing device 7. Therefore, when the indexing device 7 is indexed and driven in accordance with the indexing command transmitted from the control computer 9 to the drive driver, the measuring jig 2 is rotated via the rotary shaft 7a by the indexing drive of the indexing device 7, The measurement surface of the measurement work 15 mounted on the measurement jig 2 is indexed so as to face the probe 1.
【００２０】また、測定治具２には少なくとも３個以上
の基準球としての真球が取り付けられ、図２および図３
においては、３個の基準球（真球）１１ａ、１１ｂおよ
び１１ｃが、測定治具２の矩形状枠体の回転軸７ａに装
着された辺を除く３辺にそれぞれ支持体１２ａ、１２ｂ
および１２ｃを介して取り付けられている。これらの少
なくとも３個の基準球（真球）１１ａ、１１ｂ、１１ｃ
は、後述するように、プローブ１により各基準球の表面
形状を測定することにより各基準球の中心座標を求めて
それらの中心座標が作る仮想平面を算出し、この仮想平
面を基準平面とすることにより、測定ワーク１５の各測
定表面の相対位置を測定することができるようにするも
のである。Further, at least three or more true spheres as reference spheres are attached to the measuring jig 2, and FIGS.
, Three reference spheres (true spheres) 11a, 11b, and 11c are provided on three sides of the rectangular frame of the measuring jig 2 except for the side mounted on the rotating shaft 7a.
And 12c. At least three reference spheres (true spheres) 11a, 11b, 11c
As will be described later, the probe 1 measures the surface shape of each reference sphere to determine the center coordinates of each reference sphere, calculates a virtual plane formed by the center coordinates, and sets this virtual plane as the reference plane. Thus, the relative position of each measurement surface of the measurement work 15 can be measured.
【００２１】次に、以上のように構成された本発明の三
次元形状測定装置について、図４に図示する測定フロー
にしたがって説明する。なお、本実施例における測定ワ
ーク１５は、表面と裏面の２面の形状を測定する光学素
子を例にとって説明する。Next, the three-dimensional shape measuring apparatus of the present invention configured as described above will be described with reference to the measurement flow shown in FIG. The measurement work 15 in the present embodiment will be described using an optical element that measures the shape of two surfaces, a front surface and a back surface, as an example.
【００２２】図１のコンピュータ１０で測定を選択する
と制御用コンピュータ９により図４に図示する測定フロ
ーが開始する。ステップＳ０１（設計データ読み込み）
において、制御用コンピュータ９に予め記憶されている
測定ワーク１５の設計値ならびに測定範囲等の測定条件
データを読み込む。また、設計データや測定条件データ
が予め記憶されていない場合にはコンピュータ１０によ
ってキーボード等から入力することも可能である。ステ
ップＳ０２（割り出し駆動）では、測定条件データが制
御用コンピュータ９からコンピュータ１０へ送られ、さ
らに、制御用コンピュータ９から電装ラック８の割り出
し装置７の駆動ドライバーへ測定ワーク１５の第１面を
割り出すべく指令が送られる。これにより、割り出し装
置７が回転し、測定治具２に搭載されている測定ワーク
１５の第１面がプローブ１に対向するように上方に向
く。When measurement is selected by the computer 10 in FIG. 1, the control computer 9 starts the measurement flow shown in FIG. Step S01 (read design data)
In step (2), design condition data and measurement condition data such as a measurement range of the measurement work 15 stored in the control computer 9 in advance are read. When the design data and the measurement condition data are not stored in advance, the computer 10 can input the data from a keyboard or the like. In step S02 (indexing drive), the measurement condition data is sent from the control computer 9 to the computer 10, and the control computer 9 determines the first surface of the measurement work 15 to the drive driver of the indexing device 7 of the electrical rack 8. A command is sent in order to do so. As a result, the indexing device 7 rotates, and the first surface of the measurement work 15 mounted on the measurement jig 2 faces upward so as to face the probe 1.
【００２３】次に、ステップＳ０３（基準球測定）で、
３個の基準球１１ａ、１１ｂ、１１ｃの中心座標を計測
する。すなわち、先ず、Ｘスライド４およびＹスライド
５を駆動してプローブ１を予め設定されている基準球１
１ａの中心位置へ位置決めし、そして、Ｚスライド３を
駆動してプローブ１を基準球１１ａの表面に接触させ
る。なお、プローブ１を最初に位置決めする基準球１１
ａに対する位置は、プローブ１が基準球１１ａを測定で
きれば良いので、正確に基準球１１ａの中心位置とする
必要はなく、通常は、設計図面から読みとった座標位置
で十分である。その後、プローブ１が基準球１１ａの表
面に接触した状態でＸスライド４およびＹスライド５を
駆動させて、Ｚスライド３、Ｘスライド４およびＹスラ
イド５の各測長データを取り込み、これらの測長データ
から基準球１１ａの表面形状が計測される。基準球１１
ａの形状測定が終わると、同様に基準球１１ｂおよび１
１ｃの表面形状の測定を順次行なう。そして、これらの
各基準球１１ａ、１１ｂ、１１ｃの形状測定データから
各基準球の正確な中心位置を算出して、記憶される。Next, in step S03 (reference sphere measurement),
The center coordinates of the three reference spheres 11a, 11b, 11c are measured. That is, first, the X slide 4 and the Y slide 5 are driven to move the probe 1 to the preset reference sphere 1.
The probe 1 is positioned at the center position of 1a, and the probe 1 is brought into contact with the surface of the reference sphere 11a by driving the Z slide 3. The reference sphere 11 for positioning the probe 1 first
Since the position with respect to a need only be that the probe 1 can measure the reference sphere 11a, it is not necessary to accurately set the center position of the reference sphere 11a, and the coordinate position read from the design drawing is usually sufficient. Thereafter, the X slide 4 and the Y slide 5 are driven in a state where the probe 1 is in contact with the surface of the reference sphere 11a, and the respective length measurement data of the Z slide 3, the X slide 4 and the Y slide 5 are taken in, and these length measurement are performed. The surface shape of the reference sphere 11a is measured from the data. Reference sphere 11
When the shape measurement of a is completed, the reference spheres 11b and 1
The surface shape of 1c is sequentially measured. Then, an accurate center position of each reference sphere is calculated from the shape measurement data of each of the reference spheres 11a, 11b, 11c and stored.
【００２４】次に、ステップＳ０４（ワーク第１面測
定）において、測定ワーク１５の第１面の形状測定を行
なう。先ず、Ｘスライド４およびＹスライド５を駆動し
てプローブ１を測定ワーク１５の予め設定されている測
定開始点へ位置決めし、そして、Ｚスライド３を駆動し
てプローブ１を測定ワーク１５の表面に接触させる。そ
の後、予め測定条件データとして制御用コンピュータ９
から送られているデータにしたがって、Ｘスライド４お
よびＹスライド５を駆動させ、Ｚスライド３、Ｘスライ
ド４およびＹスライド５の各測長データを取り込む。こ
れにより、これらの測長データから測定ワーク１５の第
１面の三次元形状が計測される。Next, in step S04 (workpiece first surface measurement), the shape of the first face of the measurement work 15 is measured. First, the X slide 4 and the Y slide 5 are driven to position the probe 1 at a preset measurement start point of the measurement work 15, and the Z slide 3 is driven to move the probe 1 on the surface of the measurement work 15. Make contact. Thereafter, the control computer 9 is used as measurement condition data in advance.
The X-slide 4 and the Y-slide 5 are driven according to the data sent from the PC, and the length measurement data of the Z-slide 3, the X-slide 4 and the Y-slide 5 are taken in. Thus, the three-dimensional shape of the first surface of the measurement work 15 is measured from the length measurement data.
【００２５】ステップＳ０４（ワーク第１面測定）が終
わると、ステップＳ０５（計算処理）において座標変換
処理演算が行なわれ、測定ワーク１５の第１面の形状が
３個の基準球１１ａ、１１ｂおよび１１ｃの中心３点を
通る基準平面上の基準球１１ａの中心を基準として算出
される。その後、ステップＳ０６（割り出し駆動）で制
御用コンピュータ９から電装ラック８の割り出し装置７
の駆動ドライバーへ測定ワーク１５の第２面を割り出す
べく指令が送られる。この指令に応じて、割り出し装置
７が回転して測定ワーク１５を測定治具２とともに回転
させ、測定ワーク１５の第２面が上方に向きプローブ１
に対向するように割り出される。本実施例においては測
定ワーク１５は表裏２面を持つ光学素子であるので、１
８０度回転の割り出し駆動が行なわれる。After step S04 (workpiece first surface measurement) is completed, a coordinate conversion processing operation is performed in step S05 (calculation processing), and the shape of the first surface of the measurement work 15 is three reference spheres 11a, 11b and It is calculated based on the center of the reference sphere 11a on the reference plane passing through the three center points of 11c. Then, in step S06 (indexing drive), the control computer 9 sends the indexing device 7 of the electrical rack 8
A command is sent to the drive driver for determining the second surface of the measurement work 15. In response to this command, the indexing device 7 rotates to rotate the measurement work 15 together with the measurement jig 2 so that the second surface of the measurement work 15 faces upward and the probe 1
Is determined to face. In this embodiment, the measurement work 15 is an optical element having two front and back surfaces,
Index driving of 80-degree rotation is performed.
【００２６】次に、ステップＳ０７（基準球測定）にお
いて、前述したステップＳ０３（基準球測定）と同様
に、３個の基準球１１ａ、１１ｂ、１１ｃの形状を測定
して各球の中心座標を算出する。そして、ステップＳ０
８（ワーク第２面測定）では、前述したステップＳ０４
（ワーク第１面測定）と同様に、測定ワーク１５の第２
面の形状測定を行ない、さらに、ステップＳ０９（計算
処理）において、前述したステップＳ０５（計算処理）
と同様に、測定ワーク１５の第２面の形状が基準球を基
準として算出される。また、測定ワーク１５の第１面の
三次元形状と第２面の三次元形状は、同じ基準球１１
ａ、１１ｂ、１１ｃの中心座標が作る平面でかつ基準球
１１の中心を基準としているので、測定ワーク１５の第
１面と第２面の位置関係も算出することができる。ステ
ップＳ０９（計算処理）が終わるとステップ１０（結果
出力）にて測定および算出の結果がコンピュータ１０を
介してモニターあるいはプリンター等の出力機器（図示
しない）で出力され、さらに、ステップＳ１１（測定デ
ータ記憶）では測定および算出の結果が制御用コンピュ
ータ９あるいはコンピュータ１０に内蔵の記憶装置ある
いは外部の記憶装置（図示しない）に記憶され、測定ワ
ーク１５の表裏２面の形状測定が完了する。Next, in step S07 (reference sphere measurement), similarly to step S03 (reference sphere measurement), the shapes of the three reference spheres 11a, 11b, and 11c are measured, and the center coordinates of each sphere are determined. calculate. Then, step S0
8 (measurement of the second surface of the work), the above-described step S04
Similarly to (work first surface measurement), the second work
The shape of the surface is measured, and in step S09 (calculation processing), the above-described step S05 (calculation processing) is performed.
Similarly to the above, the shape of the second surface of the measurement work 15 is calculated based on the reference sphere. In addition, the three-dimensional shape of the first surface and the three-dimensional shape of the second surface of the measurement work 15 are the same as the reference sphere 11.
Since the plane formed by the center coordinates of a, 11b, and 11c is based on the center of the reference sphere 11, the positional relationship between the first surface and the second surface of the measurement work 15 can also be calculated. When step S09 (calculation processing) is completed, in step 10 (result output), the measurement and calculation results are output via a computer 10 to an output device (not shown) such as a monitor or a printer. In the storage, the measurement and calculation results are stored in a storage device built in the control computer 9 or the computer 10 or an external storage device (not shown), and the shape measurement of the front and back surfaces of the measurement work 15 is completed.
【００２７】本実施例においては、測定ワーク１５は表
裏２面を持つ光学素子について説明したけれども、３面
以上の面から構成される光学素子の場合でも同様に各面
を割り出し装置において適切に割り出すことによって各
面を精度良く測定できることはいうまでもない。また、
測定面形状によっては基準となる位置で割り出すよりも
傾けた方が測定プローブに対する測定面の傾斜が緩くな
る場合には測定条件において最適となる割り出し角度を
選ぶことも可能である。また、本実施例においては、割
り出し装置はＸ軸回りに回転する割り出しを行なう機構
としているけれども、その他の割り出し機構あるいは傾
斜機構を設けることにより、さらにＹ軸回りの回転によ
り割り出しを行なう機構を追加することも可能である。In the present embodiment, the measurement work 15 has been described as an optical element having two front and back surfaces. However, even in the case of an optical element having three or more surfaces, each surface is similarly appropriately determined by the indexing device. It goes without saying that each surface can be measured with high accuracy. Also,
Depending on the shape of the measurement surface, if the inclination of the measurement surface with respect to the measurement probe becomes gentler when it is inclined than at the reference position, it is also possible to select an optimal index angle under measurement conditions. Further, in this embodiment, the indexing device is a mechanism for performing an indexing rotation about the X axis. However, by providing another indexing mechanism or a tilting mechanism, a mechanism for performing the indexing by rotating around the Y axis is added. It is also possible.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定対象物の三次元形状を接触または非接触プローブに
て走査することにより測定する三次元形状測定装置に測
定対象物の割り出しを行なう手段を備えることによっ
て、２面以上の複数の面から構成される光学素子等の測
定対象物の各面の三次元形状を測定する際に、測定プロ
ーブに対して測定面を適切に設置する際の段取りが簡略
化され時間も短縮でき、さらに、段取りのために熟練を
要する作業も必要でなくなった。As described above, according to the present invention,
A three-dimensional shape measuring device that measures the three-dimensional shape of a measurement target by scanning with a contact or non-contact probe is provided with a means for determining the measurement target, thereby comprising a plurality of two or more surfaces. When measuring the three-dimensional shape of each surface of an object to be measured, such as an optical element, the setup for properly installing the measurement surface with respect to the measurement probe can be simplified and the time can be shortened. No more skilled work is required.
【００２９】さらに、測定対象物保持具に配置した少な
くとも３個以上の基準球としての真球を用いて、これら
の真球の形状を測定することにより真球の中心点を求
め、それらの中心点を通る仮想平面を基準平面とし、該
基準平面から２面以上の複数の面から構成される光学素
子等の測定対象物の各面の相対位置を測定することがで
き、この場合においても、測定操作が簡略化され、測定
時間を短縮することができる。Further, using the true spheres as at least three or more reference spheres arranged on the measuring object holder, the shapes of these spheres are measured to determine the center points of the spheres, and the centers of the spheres are determined. A virtual plane passing through a point is used as a reference plane, and the relative position of each surface of a measurement target such as an optical element composed of a plurality of two or more surfaces from the reference plane can be measured. The measurement operation is simplified, and the measurement time can be reduced.
【図１】本発明の三次元形状測定装置の全体構成の概略
図である。FIG. 1 is a schematic diagram of the overall configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention.
【図２】本発明の三次元形状測定装置における割り出し
装置および測定治具の部分を拡大して示す模式的な斜視
図である。FIG. 2 is an enlarged schematic perspective view showing an indexing device and a measuring jig in the three-dimensional shape measuring apparatus of the present invention.
【図３】本発明の三次元形状測定装置における割り出し
装置および測定治具の部分を測定対象物を測定している
状態で示す模式的な斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing a part of an indexing device and a measuring jig in the three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention in a state where an object to be measured is measured.
【図４】本発明の三次元形状測定装置の測定フロー図で
ある。FIG. 4 is a measurement flowchart of the three-dimensional shape measuring apparatus of the present invention.
【図５】従来の三次元形状測定装置の概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a conventional three-dimensional shape measuring apparatus.
１ プローブ ２ 測定治具 ３ Ｚスライド ４ Ｘスライド ５ Ｙスライド ７ 割り出し装置 ８ 電装ラック ９ 制御用コンピュータ １０ コンピュータ １１ａ、１１ｂ、１１ｃ 基準球（真球） １５ 測定ワーク（測定対象物） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe 2 Measurement jig 3 Z slide 4 X slide 5 Y slide 7 Indexing device 8 Electrical rack 9 Control computer 10 Computer 11a, 11b, 11c Reference sphere (true sphere) 15 Measurement work (object to be measured)
Claims (4)
接触プローブで走査することによって測定対象物の形状
を測定する三次元形状測定装置において、該測定対象物
の割り出しを行なう手段を有することを特徴とする三次
元形状測定装置。1. A three-dimensional shape measuring apparatus for measuring the shape of a measurement object by scanning the three-dimensional shape of the measurement object with a contact or non-contact probe, comprising means for determining the measurement object. A three-dimensional shape measuring device characterized by the following.
測定対象物を保持する測定対象物保持具と該測定対象物
保持具を割り出し駆動する割り出し装置とを備えている
ことを特徴とする請求項１記載の三次元形状測定装置。2. The means for determining an object to be measured includes:
The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a measuring object holder for holding the measuring object; and an indexing device for indexing and driving the measuring object holder.
けられた測定対象物保持具に少なくとも３個以上の球体
を配置したことを特徴とする請求項１または２記載の三
次元形状測定装置。3. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, wherein at least three or more spheres are arranged on the measuring object holder provided in the means for determining the measuring object.
数備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいず
れか１項記載の三次元形状測定装置。4. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of means for determining an object to be measured.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16607298A JPH11344330A (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Three dimensional shape measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16607298A JPH11344330A (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Three dimensional shape measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11344330A true JPH11344330A (en) | 1999-12-14 |
Family
ID=15824470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16607298A Pending JPH11344330A (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Three dimensional shape measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11344330A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1998
- 1998-05-29 JP JP16607298A patent/JPH11344330A/en active Pending
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