KR101701084B1 - 형상계측장치, 가공장치 및 형상계측방법 - Google Patents

형상계측장치, 가공장치 및 형상계측방법 Download PDF

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Abstract

표면에 존재하는 이물 등의 영향을 저감시켜 계측대상물의 표면형상을 양호한 정밀도로 계측 가능한 형상계측장치를 제공하는 것이다.
3개의 변위계가 일렬로 배치된 검출기로 계측대상물을 주사하여, 상기 계측대상물의 표면형상을 계측하는 형상계측장치로서, 상기 3개의 변위계 중 중앙의 변위계에 의한 측정값과 다른 변위계에 의한 측정값의 차이로부터 갭데이터를 구하는 갭산출수단과, 상기 갭데이터의 평균값 및 표준편차를 구하고, 상기 갭데이터에 있어서 상기 표준편차에 근거하여 설정되는 범위 외의 값을 상기 평균값으로 보간하는 보간처리를, 상기 표준편차의 변화율이 미리 설정되는 값 이하가 될 때까지 반복 실행하는 보간수단과, 상기 보간처리가 실행된 상기 갭데이터에 근거하여, 상기 계측대상물의 표면형상을 산출하는 형상산출수단을 구비하는 형상계측장치.

Description

형상계측장치, 가공장치 및 형상계측방법 {shape measuring apparatus, processing apparatus, and shape measuring method}
본 출원은, 2015년 2월 26일에 출원된 일본 특허출원 제2015-036783에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
본 발명은, 형상계측장치, 가공장치 및 형상계측방법에 관한 것이다.
3개의 변위계를 이용하여 축차 3점법에 의go 계측대상물의 표면형상을 구하여, 진직도(眞直度)의 측정을 행하는 진직도 측정법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 2003-254747호
상기한 진직도 측정법에서는, 예를 들면 계측대상물의 표면에 불순물이나 기름 등의 이물, 손상 등이 존재하면, 변위계에 의한 측정값이 크게 변동하여, 계측대상물의 표면형상을 양호한 정밀도로 구하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 표면에 존재하는 이물 등의 영향을 저감시켜 계측대상물의 표면형상을 양호한 정밀도로 계측 가능한 형상계측장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 3개의 변위계가 일렬로 배치된 검출기로 계측대상물을 주사(走査)하여, 상기 계측대상물의 표면형상을 계측하는 형상계측장치로서, 상기 3개의 변위계 중 중앙의 변위계에 의한 측정값과 다른 변위계에 의한 측정값의 차이로부터 갭(Gap)데이터를 구하는 갭산출수단과, 상기 갭데이터의 평균값 및 표준편차를 구하고, 상기 갭데이터에 있어서 상기 표준편차에 근거하여 설정되는 범위 외의 값을 상기 평균값으로 보간(補間)하는 보간처리를, 상기 표준편차의 변화율이 미리 설정되는 값 이하가 될 때까지 반복 실행하는 보간수단과, 상기 보간처리가 실행된 상기 갭데이터에 근거하여, 상기 계측대상물의 표면형상을 산출하는 형상산출수단을 구비한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 표면에 존재하는 이물 등의 영향을 저감시켜 계측대상물의 표면형상을 양호한 정밀도로 계측 가능한 형상계측장치가 제공된다.
도 1은, 실시형태에 있어서의 가공장치를 예시하는 도이다.
도 2는, 실시형태에 있어서의 형상계측장치의 구성을 예시하는 도이다.
도 3은, 실시형태에 있어서의 센서헤드의 구성을 예시하는 도이다.
도 4는, 실시형태에 있어서의 형상계측을 설명하기 위한 도이다.
도 5는, 실시형태에 있어서의 형상계측처리의 플로차트를 예시하는 도이다.
도 6은, 실시형태에 있어서의 센서데이터를 예시하는 도이다.
도 7은, 실시형태에 있어서의 갭데이터를 예시하는 도이다.
도 8은, 실시형태에 있어서의 보간처리의 플로차트를 예시하는 도이다.
도 9는, 실시형태에 있어서의 보간처리 전의 갭데이터를 예시하는 도이다.
도 10은, 실시형태에 있어서의 갭데이터의 보간처리를 설명하기 위한 도이다.
도 11은, 실시형태에 있어서 보간처리가 1회 실행된 후의 갭데이터를 예시하는 도이다.
도 12는, 실시형태에 있어서 보간처리가 반복 실행된 후의 갭데이터를 예시하는 도이다.
도 13은, 실시형태에 있어서의 갭데이터의 보간처리를 설명하기 위한 도이다.
도 14는, 실시형태에 있어서의 보간처리 후의 갭데이터를 예시하는 도이다.
도 15는, 실시형태에 있어서의 표면형상 계측결과를 예시하는 도이다.
도 16은, 물체의 표면에 이물이 없는 경우의 표면형상 계측결과를 예시하는 도이다.
도 17은, 보간처리를 실행하지 않았던 경우의 표면형상 계측결과를 예시하는 도이다.
이하, 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
(가공장치의 구성)
도 1은, 본 실시형태에 관한 형상계측장치가 탑재된 가공장치(200)의 구성을 예시하는 도이다.
가공장치(200)는, 도 1에 나타나는 바와 같이, 가동테이블(10), 테이블 안내기구(11), 숫돌헤드(15), 숫돌(16), 안내레일(18), 제어장치(20), 표시장치(40)를 갖는다. 다만, 이하의 도면에 있어서, X방향은 가동테이블(10)의 이동방향, Y방향은 X방향에 직교하는 숫돌헤드(15)의 이동방향, Z방향은 X방향 및 Y방향에 직교하는 높이방향이다.
가동테이블(10)은, 테이블 안내기구(11)에 의하여 X방향으로 이동 가능하게 마련되어 있고, 가공대상 및 계측대상이 되는 물체(12)가 재치(載置: 올려놓음)된다. 테이블 안내기구(11)는, 가동테이블(10)을 X방향으로 이동시킨다.
숫돌헤드(15)는, 하단부에 숫돌(16)이 마련되어 있고, X방향으로 이동 가능하고 또한 Z방향으로 승강 가능하게 안내레일(18)에 마련되어 있다. 안내레일(18)은, 숫돌헤드(15)를 X방향 및 Z방향으로 이동시킨다. 숫돌(16)은, 원기둥형상을 갖고, 그 중심축이 Y방향에 평행이 되도록 숫돌헤드(15)의 하단부에 회전 가능하게 마련되어 있다. 숫돌(16)은, 숫돌헤드(15)와 함께 X방향 및 Z방향으로 이동하고, 회전하여 물체(12)의 표면을 연삭한다.
제어장치(20)는, 가동테이블(10) 및 숫돌헤드(15)의 위치를 제어하여, 숫돌(16)을 회전시킴으로써, 물체(12)의 표면을 연삭하도록 가공장치(200)의 각 부를 제어한다.
표시장치(40)는, 표시수단의 일례이고, 예를 들면 액정디스플레이 등이다. 표시장치(40)는, 제어장치(20)에 의하여 제어되며, 예를 들면 물체(12)의 가공조건 등이 표시된다.
(형상계측장치의 구성)
도 2는, 가공장치(200)에 탑재되어 있는 형상계측장치(100)의 구성을 예시하는 도이다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 형상계측장치(100)는, 제어장치(20), 센서헤드(30), 표시장치(40)를 포함한다.
제어장치(20)는, 상기한 바와 같이, 물체(12)의 표면을 연삭하도록 가공장치(200)의 각 부를 제어함과 함께, 센서헤드(30)의 각 변위센서(31a, 31b, 31c)로부터 출력되는 측정값에 근거하여, 물체(12)의 표면형상을 구한다.
제어장치(20)는, 센서데이터 취득부(21), 갭데이터 산출부(23), 보간처리부(25), 형상산출부(27)를 갖는다. 제어장치(20)는, 예를 들면 CPU, ROM, RAM 등을 포함하고, CPU가 RAM과 협동하여 ROM에 기억되어 있는 제어 프로그램을 실행함으로써 각 부의 기능이 실현된다.
센서데이터 취득부(21)는, 센서헤드(30)에 마련되어 있는 각 변위센서(31a, 31b, 31c)로부터 센서데이터를 취득한다. 갭데이터 산출부(23)는, 갭산출수단의 일례이고, 센서데이터 취득부(21)가 취득한 센서데이터로부터 갭데이터를 산출한다. 보간처리부(25)는, 보간수단의 일례이고, 갭데이터 산출부(23)에 의하여 산출된 갭데이터에 대하여 보간처리를 실행한다. 형상산출부(27)는, 형상산출수단의 일례이고, 보간처리부(25)에 의하여 보간처리가 실행된 갭데이터에 근거하여 물체(12)의 표면형상을 산출한다.
센서헤드(30)는, 검출기의 일례로서, 제1 변위센서(31a), 제2 변위센서(31b), 제3 변위센서(31c)를 구비하고, 가공장치(200)의 숫돌헤드(15)의 하단에 마련되어 있다. 도 3은, 실시형태에 관한 센서헤드(30)의 구성을 예시하는 도이다.
센서헤드(30)는, 도 3에 나타나는 바와 같이, 제1 변위센서(31a), 제2 변위센서(31b), 제3 변위센서(31c)가 X방향으로 일렬로 배치되어 있다.
제1 변위센서(31a), 제2 변위센서(31b), 제3 변위센서(31c)는, 변위계의 일례이고, 예를 들면 레이저 변위계이다. 제1 변위센서(31a), 제2 변위센서(31b), 제3 변위센서(31c)는, 측정점이 물체(12)의 표면 상에 있어서 X방향에 평행한 직선형상으로 등간격으로 나열되도록 배치되고, 각각 물체(12)의 표면 상의 측정점과의 사이의 거리를 측정한다. 물체(12)가 가동테이블(10)에 올려져 X방향으로 이동하면, 센서헤드(30)가 물체(12)에 대하여 상대 이동하고, 각 변위센서(31a, 31b, 31c)가 물체(12)의 표면을 주사하여 측정값을 출력한다.
표시장치(40)는, 제어장치(20)에 의하여 제어되고, 예를 들면 형상산출부(27)에 의하여 구해진 표면형상의 계측결과 등이 표시된다.
다만, 본 실시형태에서는, 형상계측장치(100)와 가공장치(200)가, 제어장치(20)및 표시장치(40)를 공용하는 구성으로 되어 있지만, 형상계측장치(100) 및 가공장치(200)의 각각에 제어장치와 표시장치가 마련되어도 된다. 또, 가동테이블(10)이 물체(12)와 함께 X방향으로 이동하는 구성으로 되어 있지만, 센서헤드(30)가 물체(12)에 대하여 X방향으로 이동하는 구성이어도 된다.
(형상계측의 기본원리)
다음으로, 형상계측장치(100)에 있어서 물체(12)의 표면형상을 구하는 방법에 대하여 설명한다. 도 4는, 표면형상의 계측방법에 대해 설명하기 위한 도이다.
변위센서(31a, 31b, 31c)는, 도 4에 나타나는 바와 같이, 간격 P로 X방향으로 일렬로 배치되고, 각각 물체(12) 표면의 a점, b점, c점과의 거리를 측정한다. 변위센서(31a, 31b, 31c)에 의하여 구해지는 각 변위센서(31a, 31b, 31c)와 물체(12)의 표면의 거리를 각각 A, B, C라 하면, 도 4 (A)에 나타나는 Z방향에 있어서의 b점으로부터 a점과 c점을 연결하는 직선과의 거리(g)(갭)는, 이하의 식 (1)에 의하여 구해진다.
Figure 112016015705638-pat00001
다음으로, 물체(12) 표면의 b점에 있어서의 변위 z의 2계 미분(d2z/dx2)은, b점의 곡률(1/r)이고, 도 4 (B)에 나타나는 바와 같이, a점과 b점을 연결하는 직선의 기울기(dzab/dx)와, b점과 c점을 연결하는 직선의 기울기(dzbc/dx)를 이용하여, 이하의 식 (2)에 의하여 나타난다.
Figure 112016015705638-pat00002
식 (2)에, 이하의 식 (3), (4)를 대입하고, 또한 식 (1)을 이용하면, 식 (5)로 나타나는 바와 같이, 변위 z의 2계 미분인 곡률을 갭(g) 및 센서 간의 거리(P)로부터 구할 수 있는 것을 알 수 있다.
Figure 112016015705638-pat00003
Figure 112016015705638-pat00004
Figure 112016015705638-pat00005
센서 간의 거리(P)는 미리 정해져 있기 때문에, 각 변위센서(31a, 31b, 31c)에 의한 센서데이터로부터 식 (1)에 근거하여 갭(g)을 구하고, 식 (5)에 의하여 구해지는 곡률을 센서간격(P)으로 2계 적분함으로써, b점에 있어서의 변위 z를 구할 수 있다.
단, 물체(12)의 표면에 불순물, 기름 등의 이물이나 손상 등이 존재하여, 센서데이터가 이물 등의 영향을 받아 크게 변동하면, 물체(12)의 표면형상을 정확하게 구할 수 없게 되는 경우가 있다. 따라서, 본 실시형태에 관한 형상계측장치(100)는, 이하에서 설명하는 형상계측처리에 의하여, 물체(12)의 표면형상을 계측한다.
(형상계측처리)
도 5는, 실시형태에 있어서의 형상계측처리의 플로차트를 예시하는 도이다.
본 실시형태에 있어서의 형상계측처리에서는, 먼저 스텝 S101에서, 가동테이블(10)이 측정대상물인 물체(12)와 함께 X방향으로 이동하고, 센서헤드(30)의 각 변위센서(31a, 31b, 31c)가 물체(12)의 표면을 주사한다.
다음으로 스텝 S102에서, 센서데이터 취득부(21)가, 각 변위센서(31a, 31b, 31c)로부터 센서데이터를 취득한다. 도 6은, 실시형태에 있어서의 센서데이터를 예시하는 도이다. 각 변위센서(31a, 31b, 31c)는, 물체(12) 표면의 측정점과의 거리를 센서데이터로서 출력한다. 도 6에 나타나는 그래프에서는, 제1 변위센서(31a)의 데이터가 일점 쇄선, 제2 변위센서(31b)의 데이터가 실선, 제3 변위센서(31c)의 데이터가 파선으로 나타나 있다.
여기에서, 물체(12)의 표면에 이물 등이 존재하면, 도 6에 예시되는 바와 같이, 이물 등이 존재하는 부분에서 센서데이터가 크게 변동한다. 도 6에 나타나는 예에서는, 변위센서(31a)에서는 150mm 부근, 변위센서(31b)에서는 250mm 부근, 변위센서(31c)에서는 350mm 부근에서, 이물 등의 영향에 의하여 각각 센서데이터가 매우 큰 값으로 되어 있다. 다만, 각 변위센서(31a, 31b, 31c)는, 주사방향인 X방향으로 간격 이격하여 구비되어 있기 때문에, 동일 표면의 계측결과에서도 이물 등에 의한 데이터 변동 위치가 상이하다.
도 5의 플로차트로 되돌아가, 다음으로 스텝 S103에서, 갭데이터 산출부(23)가, 각 변위센서(31a, 31b, 31c)의 센서데이터로부터, 식 (1)에 근거하여 갭데이터를 산출한다. 도 7은, 도 6에 나타나는 센서데이터로부터의 갭데이터 산출예이다.
이와 같이 물체(12)의 표면에 이물 등이 존재하면, 이물 등의 영향을 받아 갭데이터가 크게 변동하는 부분이 발생하여, 정확하게 물체(12)의 표면형상을 구하는 것이 곤란하게 된다. 따라서, 본 실시형태에 있어서의 형상계측처리에서는, 스텝 S104에서, 보간처리부(25)가 갭데이터에 대하여 보간처리를 실행한다.
(보간처리)
도 8은, 실시형태에 있어서의 보간처리의 플로차트를 예시하는 도이다.
보간처리에서는, 먼저 스텝 S201에서, 보간처리부(25)가, 갭데이터의 평균값 및 표준편차 σ를 산출한다. 다음으로 스텝 S202에서, 보간처리부(25)는, 갭데이터에 있어서 (평균값±3σ)의 범위 외의 데이터의 유무를 판정한다.
(평균값±3σ)의 범위 외의 데이터가 없는 경우(스텝 S202: NO), 스텝 S203으로 진행하고, 보간처리부(25)가, 물체(12)의 표면에 이물 등이 없다고 판단하여 이물 플래그를 "False"로 설정하고, 보간처리를 종료한다.
(평균값±3σ)의 범위 외의 데이터가 있는 경우(스텝 S202: YES), 스텝 S204로 진행하고, 보간처리부(25)가, 물체(12)의 표면에 이물 등이 있다고 판단하여 이물 플래그를 "True"로 설정한다. 다음으로 스텝 S205에서, 보간처리부(25)는, 갭데이터에 있어서 (평균값±3σ)의 범위 외의 데이터를 평균값으로 보간한다.
예를 들면 도 9에 나타나는 갭데이터는, (평균값±3σ)의 범위 외의 데이터가 존재한다. 이 경우에 있어서, 보간처리부(25)는, 예를 들면 도 10 (A)와 같이 (평균값＋3σ)를 넘는 데이터를 삭제하고, 도 10 (B)와 같이 삭제한 부분을 평균값으로 보간한다. 보간처리부(25)는, 마찬가지로, (평균값-3σ) 미만의 데이터를 삭제하고, 삭제한 부분을 평균값으로 보간한다. 이와 같은 처리에 의하여, 갭데이터에 있어서의 물체(12)의 표면에 존재하는 이물의 영향이 저감된다.
다음으로 스텝 S206에서, 보간처리부(25)는, 다시 갭데이터의 평균값 및 표준편차를 산출한다. 도 11은, 도 9에 나타나는 갭데이터로부터, (평균값±3σ)의 범위 외의 데이터를 평균값으로 보간한 후의 갭데이터이다. 도 11에 나타나는 바와 같이, (평균값±3σ)의 범위 외의 데이터가 있는 경우에는, 스텝 S207에서, 보간처리부(25)가, 마찬가지로 (평균값±3σ)의 범위 외의 데이터를 평균값으로 보간한다.
스텝 S208에서는, 보간처리부(25)는, 산출한 표준편차 σn과, 직전에 산출한 표준편차 σn -1의 변화율 ｜(σn-σn -1)/σn×100｜(%)을 산출하여, 표준편차 σ의 변화율이 0.1% 미만인지 여부를 판정한다. 보간처리부(25)는, 표준편차 σ의 변화율이 예를 들면 0.1% 미만이 될 때까지 스텝 S206, S207의 처리를 반복 실행한다. 스텝 S206, S207의 처리를 반복 실행함으로써, 갭데이터로부터 물체(12)의 표면에 존재하고 있던 이물의 영향이 보다 저감되어 간다.
도 12는, 표준편차 σ의 변화율이 0.1% 미만이 될 때까지 스텝 S206, S207의 처리가 반복 실행된 갭데이터이다. 도 9에 나타나는 보간처리 전의 갭데이터와 비교하면, 도 12에 나타나는 갭데이터에서는 물체(12)의 표면에 존재하고 있던 이물에 의한 데이터 변동이 크게 저감되어 있는 것을 알 수 있다. 다만, 표준편차 σ의 변화율의 목표값은, 0.1%에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 필요한 측정정밀도 등에 따라 적절히 설정된다.
다음으로 스텝 S209에서, 보간처리부(25)는, 갭데이터에 있어서의 보간데이터의 전후를 포함하는 보간영역의 데이터를, 보간데이터의 전후 각각의 평균값을 이용하여 선형 보간한다. 스텝 S209의 처리를, 도 13을 이용하여 구체적으로 설명한다.
보간처리부(25)는, 도 13 (A)에 나타나는 바와 같이, 갭데이터에 있어서 평균값으로 보간한 보간데이터와, 보간데이터의 전후의 데이터(예를 들면 전후 각 3mm분)를 포함하는 범위를 보간영역이라 한다. 다만, 보간영역은, 보간데이터의 전후 각 3mm를 포함하는 범위에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 계측조건 등에 따라 적절히 설정된다.
다음으로, 보간처리부(25)는, 보간영역에 있어서의 보간데이터의 전후 각각의 평균값을 산출한다. 도 13 (A)의 예에서는, 보간데이터 전(도 13에 있어서 보간데이터의 좌측)의 평균값이 a, 보간데이터 후(도 13에 있어서 보간데이터의 우측)의 평균값이 b로 되어 있다. 보간처리부(25)는, 도 13 (B)에 나타나는 바와 같이, 보간영역에 있어서의 갭데이터를 삭제하고, 보간영역을 평균값 a와 평균값 b를 연결하는 직선으로 선형 보간한다.
도 14는, 도 12에 나타나는 갭데이터로부터 보간영역이 선형 보간된 후의 갭데이터를 예시하는 도이다. 도 14에 나타나는 갭데이터에서는, 도 12의 갭데이터에 있어서 X좌표의 150mm 부근, 250mm 부근, 350mm 부근에 각각 남아 있던 물체(12)의 표면에 존재하는 이물의 영향이 저감되어 있는 것을 알 수 있다.
다만, 스텝 S201부터 S208까지의 처리에 의하여 갭데이터로부터 이물 등의 영향이 저감되어 있는 경우에는, 스텝 S209에 있어서의 보간영역의 선형 보간을 실행하지 않아도 되다.
보간처리부(25)에 의하여, 이상에서 설명한 보간처리가 실행되어, 갭데이터로부터 물체(12)의 표면에 존재한 이물의 영향이 제거되면, 도 5에 나타나는 형상계측처리로 되돌아가, 스텝 S105로 진행한다.
스텝 S105에서는, 보간처리부(25)에 의하여 보간처리가 실행된 갭데이터를 이용하여, 형상산출부(27)가, 식 (5)에 근거하여 물체(12)의 표면형상을 산출한다. 또, 형상산출부(27)에 의하여 산출된 물체(12)의 표면형상이, 표시장치(40)에 표시된다.
다음으로 스텝 S106에서는, 보간처리부(25)가, 이물 플래그가 "True"인지 여부를 판정한다. 이물 플래그가 "True"인 경우(스텝 S106: YES)에는, 스텝 S107에서, 예를 들면 "선두로부터 136mm 부근에 불순물 등의 이물이 검출되었습니다" 등과 같은 이물 검출결과가 경고로서 표시장치(40)에 표시된다. 이물 플래그가 "False"인 경우(스텝 S106: NO)에는, 이물 검출결과를 표시하지 않고 처리를 종료한다.
형상계측장치(100)를 사용하는 작업자는, 표시장치(40)에 표시되는 경고로부터 이물 등의 존재를 인식하여, 보다 고정밀도로 계측을 행하고 싶은 경우에는, 이물 등을 제거하고 다시 계측을 실행할 수 있다.
도 15는, 도 14에 나타나는 보간처리가 실행된 갭데이터에 근거하여 산출된, 표면에 이물 등이 존재하는 물체(12)의 표면형상 계측결과이다. 또, 표면에 불순물 등의 이물이 존재하지 않는 물체(12)의 표면형상 계측결과를 도 16에 나타낸다. 도 15와 도 16은, 동일한 물체(12)의 동일 부분의 표면형상 계측결과이며, 이물의 유무가 상이한 것이다. 또한, 도 7에 나타나는 이물 등의 영향을 받은 갭데이터를 이용하여 보간처리를 실행하지 않고 구해진 표면형상 계측결과를 도 17에 나타낸다.
도 17에 나타나는 바와 같이, 표면에 이물 등이 존재하는 물체(12)의 표면형상을 보간처리를 실행하지 않고 계측한 결과는, 도 16에 나타나는 이물 등이 없는 경우의 물체(12)의 표면형상 계측결과와는 크게 상이하다. 이와 같이, 갭데이터가 물체(12)의 표면에 존재하는 이물 등의 영향을 받고 있는 경우에는, 물체(12)의 실제의 표면형상과는 크게 상이한 결과가 되는 것을 알 수 있다.
이에 대하여, 도 15에 나타나는 본 실시형태에 있어서의 표면형상 계측결과는, 도 16에 나타나는 이물이 없는 경우의 물체(12)의 표면형상 계측결과와 동일한 결과가 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 상기한 보간처리를 실행하여 갭데이터에 있어서의 이물의 영향을 저감시킴으로써, 물체(12)의 표면에 이물 등이 존재하는 경우이더라도, 이물 등이 없는 경우와 동일한 표면형상 계측결과를 얻는 것이 가능하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 형상계측장치(100)에 의하면, 불순물, 기름 등의 이물, 손상 등이 표면에 존재하는 물체(12)이더라도, 표면형상을 양호한 정밀도로 계측하는 것이 가능하게 된다.
또, 본 실시형태에 관한 형상계측장치(100)가 탑재된 가공장치(200)는, 물체(12)의 표면을 연삭한 후, 물체(12)를 가동테이블(10)에 올려 놓은 채로 형상계측장치(100)에 의하여 실행되는 표면형상 계측결과에 근거하여, 보정가공 등을 행할 수 있다. 따라서, 물체(12)의 가공을 효율적이고, 고정밀도로 행할 수 있다.
이상, 실시형태에 관한 형상계측장치, 가공장치 및 형상계측방법에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다.
예를 들면, 형상계측장치(100)는, 본 실시형태와는 다른 구성으로 물체(12)의 연삭 등의 가공을 행하는 가공장치에 탑재되어도 된다.
본 발명은, 형상계측장치, 가공장치 및 형상계측방법의 산업에 이용될 수 있다.
12 물체(계측대상물)
20 제어장치
23 갭데이터 산출부(갭산출수단)
25 보간처리부(보간수단)
27 형상산출부(형상산출수단)
30 센서헤드(검출기)
31a 제1 변위센서(변위계)
31b 제2 변위센서(변위계)
31c 제3 변위센서(변위계)
40 표시장치(표시수단)
100 형상계측장치
200 가공장치

Claims (5)

  1. 3개의 변위계가 일렬로 배치된 검출기로 계측대상물을 주사하여, 상기 계측대상물의 표면형상을 계측하는 형상계측장치로서,
    상기 3개의 변위계 중 중앙의 변위계에 의한 측정값과 다른 변위계에 의한 측정값의 차이로부터 갭데이터를 구하는 갭산출수단과,
    상기 갭데이터의 평균값 및 표준편차를 구하고, 상기 갭데이터에 있어서 상기 표준편차에 근거하여 설정되는 범위 외의 값을 상기 평균값으로 보간하는 보간처리를, 상기 표준편차의 변화율이 미리 설정되는 값 이하가 될 때까지 반복 실행하는 보간수단과,
    상기 보간처리가 실행된 상기 갭데이터에 근거하여, 상기 계측대상물의 표면형상을 산출하는 형상산출수단
    을 구비함을 특징으로 하는 형상계측장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보간수단은, 상기 보간처리가 실행된 상기 갭데이터에 있어서, 상기 평균값으로 보간된 보간데이터의 전후를 포함하는 보간영역의 값을, 상기 보간영역의 상기 보간데이터의 전후 각각의 평균값을 이용하여 선형 보간함
    을 특징으로 하는 형상계측장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 갭데이터가 상기 범위 외의 값을 포함하는 경우에, 상기 계측대상물의 표면에 이물이 존재하는 것을 표시하는 표시수단을 구비함
    을 특징으로 하는 형상계측장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 형상계측장치를 구비함
    을 특징으로 하는 가공장치.
  5. 3개의 변위계가 일렬로 배치된 검출기로 계측대상물을 주사하여, 상기 계측대상물의 표면형상을 계측하는 형상계측방법으로서,
    상기 3개의 변위계 중 중앙의 변위계에 의한 측정값과 다른 변위계에 의한 측정값의 차이로부터 갭데이터를 구하는 갭산출스텝과,
    상기 갭데이터의 평균값 및 표준편차를 구하고, 상기 갭데이터에 있어서 상기 표준편차에 근거하여 설정되는 범위 외의 값을 상기 평균값으로 보간하는 보간처리를, 상기 표준편차의 변화율이 미리 설정되는 값 이하가 될 때까지 반복 실행하는 보간스텝과,
    상기 보간처리가 실행된 상기 갭데이터에 근거하여, 상기 계측대상물의 표면형상을 산출하는 형상산출스텝
    을 구비함을 특징으로 하는 형상계측방법.
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