KR101798322B1 - 형상계측장치, 가공장치 및 형상계측장치의 교정방법 - Google Patents

형상계측장치, 가공장치 및 형상계측장치의 교정방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101798322B1
KR101798322B1 KR1020160025539A KR20160025539A KR101798322B1 KR 101798322 B1 KR101798322 B1 KR 101798322B1 KR 1020160025539 A KR1020160025539 A KR 1020160025539A KR 20160025539 A KR20160025539 A KR 20160025539A KR 101798322 B1 KR101798322 B1 KR 101798322B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
displacement
offset amount
scanning
detector
shape
Prior art date
Application number
KR1020160025539A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160108192A (ko
Inventor
코이치 이치하라
나 가오
Original Assignee
스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 filed Critical 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Publication of KR20160108192A publication Critical patent/KR20160108192A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101798322B1 publication Critical patent/KR101798322B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2504—Calibration devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/245—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)

Abstract

변위계의 장착위치의 교정을 용이하게 실행 가능하고, 계측대상물의 표면형상을 고정밀도로 계측 가능한 형상계측장치를 제공하는 것이다.
3개의 변위계가 일렬로 배치된 검출기로 계측대상물을 주사하여, 상기 계측대상물의 표면형상을 계측하는 형상계측장치로서, 상기 3개의 변위계로부터 각각의 측정값을 취득하는 취득수단과, 상기 3개의 변위계 중 중앙의 변위계에 의한 측정값과 다른 변위계에 의한 측정값의 차이에 근거하여 갭데이터를 구하는 갭산출수단과, 상기 검출기가 교정용 시료를 주사하여 얻어지는 상기 갭데이터의 평균값을, 상기 3개의 변위계의 장착위치의 옵셋량으로서 산출하는 옵셋량 산출수단과, 상기 검출기가 상기 계측대상물을 주사하여 얻어지는 상기 갭데이터를 상기 옵셋량을 이용하여 보정하여, 상기 변위계의 위치 어긋남을 교정하는 교정수단과, 상기 옵셋량을 이용하여 보정된 상기 갭데이터에 근거하여 상기 계측대상물의 표면형상을 산출하는 형상산출수단을 구비하는 형상계측장치.

Description

형상계측장치, 가공장치 및 형상계측장치의 교정방법 {shape measuring device, processing device and reforming method of shape measuring device}
본 출원은 2015년 3월 4일에 출원된 일본 특허출원 제2015-042694호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
본 발명은, 형상계측장치, 가공장치 및 형상계측장치의 교정방법에 관한 것이다.
3개의 변위계를 이용하여 축차 3점법에 의하여 계측대상물의 진직(眞直)형상을 구하는 방법이 알려져 있다. 이와 같은 방법에 의하여 진직형상을 고정밀도로 구하기 위해서는, 3개의 변위계의 장착위치의 편차를 교정할 필요가 있다.
따라서, 3개의 변위계와 3개의 원판을 대향 배치하고, 원판의 소정 회전위치에 있어서의 변위계의 측정값과, 원판의 소정 회전위치로부터 180도 회전한 위치에 있어서의 변위계의 측정값에 근거하여, 변위계의 상호위치를 교정하는 방법이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 2010-286430호
그러나, 특허문헌 1에 관한 방법에서는, 원판의 설치위치, 회전각도 등이 고정밀도로 교정되어 있을 필요가 있다. 또, 구해진 위치 어긋남량에 근거하여 변위계의 위치조정을 행하려면, 매우 번잡한 작업이 필요하게 될 가능성이 있다. 특히, 형상계측의 분해능을 높여 고정밀도의 계측을 행하는 경우에는, 보다 엄밀하게 교정할 필요가 있고, 더 번잡한 작업이 필요하게 될 가능성이 있다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 변위계의 장착위치의 교정을 용이하게 실행 가능하고, 계측대상물의 표면형상을 고정밀도로 계측 가능한 형상계측장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양(態樣)에 의하면, 3개의 변위계가 일렬로 배치된 검출기로 계측대상물을 주사(走査: scan)하여, 상기 계측대상물의 표면형상을 계측하는 형상계측장치로서, 상기 3개의 변위계로부터 각각의 측정값을 취득하는 취득수단과, 상기 3개의 변위계 중 중앙의 변위계에 의한 측정값과 다른 변위계에 의한 측정값의 차이에 근거하여 갭데이터를 구하는 갭산출수단과, 상기 검출기가 교정용 시료를 주사하여 얻어지는 상기 갭데이터의 평균값을, 상기 3개의 변위계의 장착위치의 옵셋량으로서 산출하는 옵셋량 산출수단과, 상기 검출기가 상기 계측대상물을 주사하여 얻어지는 상기 갭데이터를 상기 옵셋량을 이용하여 보정하여, 상기 변위계의 위치 어긋남을 교정하는 교정수단과, 상기 옵셋량을 이용하여 보정된 상기 갭데이터에 근거하여 상기 계측대상물의 표면형상을 산출하는 형상산출수단을 구비한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 변위계의 장착위치의 교정을 용이하게 실행 가능하고, 계측대상물의 표면형상을 고정밀도로 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 변위센서의 장착위치 편차 및 교정용 시료 표면의 요철에 대하여 설명하기 위한 도이다.
도 6은 실시형태에 있어서의 옵셋량 산출처리의 플로차트를 예시하는 도이다.
도 7은 실시형태에 있어서의 교정용 시료의 갭데이터를 예시하는 도이다.
도 8은 실시형태에 있어서의 형상계측처리의 플로차트를 예시하는 도이다.
이하, 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 형태에 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 가진다. 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 구비되어 있고, X방향으로 이동 가능하면서 Z방향으로 승강 가능하게 안내레일(18)에 마련되어 있다. 안내레일(18)은, 숫돌헤드(15)를 X방향 및 Z방향으로 이동시킨다. 숫돌(16)은, 원기둥형상을 가지고, 그 중심축이 Y방향에 평행이 되도록 숫돌헤드(15)의 하단부에 회전 가능하게 구비되어 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 제어하고, 숫돌(16)을 회전시킴으로써, 물체(12)의 표면을 연삭하도록 가공장치(200)의 각 부를 제어한다.
표시장치(40)는, 예를 들면 액정디스플레이 등이다. 표시장치(40)는, 제어장치(20)에 의하여 제어되고, 예를 들면 물체(12)의 가공 조건 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), 옵셋량 산출부(25), 교정부(27), 형상산출부(29)를 가진다. 제어장치(20)는, 예를 들면 CPU, ROM, RAM 등을 포함하며, CPU가 RAM과 협동하여 ROM에 기억되어 있는 제어 프로그램을 실행함으로써 각 부의 기능이 실현된다.
센서데이터 취득부(21)는, 취득수단의 일례이고, 센서헤드(30)에 구비되어 있는 각 변위센서(31a, 31b, 31c)로부터 센서데이터를 취득한다. 갭데이터 산출부(23)는, 갭산출수단의 일례이고, 센서데이터 취득부(21)가 취득한 센서데이터로부터 갭데이터를 산출한다. 옵셋량 산출부(25)는, 옵셋량 산출수단의 일례이고, 교정용 시료를 이용하여 얻어지는 갭데이터의 평균값을 구하고, 구한 평균값을 변위센서(31a, 31b, 31c)의 장착위치의 옵셋량으로 한다. 교정부(27)는, 산출된 옵셋량을 이용하여 갭데이터를 보정함으로써, 변위센서(31a, 31b, 31c)의 위치 어긋남을 교정한다. 형상산출부(29)는, 형상산출수단의 일례이고, 교정부(27)에 의하여 교정된 갭데이터에 근거하여 물체(12)의 표면형상을 산출한다. 제어장치(20)의 각 부에 있어서 실행되는 처리에 대해서는 후술한다.
센서헤드(30)는, 검출기의 일례이고, 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(29)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 구비되어도 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 대하여 설명하기 위한 도이다.
변위센서(31a, 31b, 31c)는, 도 4에 나타나는 바와 같이, 간격(P)으로 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 112016020684393-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 112016020684393-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 있음을 알 수 있다.
Figure 112016020684393-pat00003
Figure 112016020684393-pat00004
Figure 112016020684393-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 적분 피치로 2계 적분함으로써, 임의의 x점에 있어서의 변위 z를 구할 수 있다. 적분 피치는, 예를 들면 주사(走査)시에 있어서의 X방향의 각 변위센서(31a, 31b, 31c)의 데이터 취득간격 등이다.
여기서, 3개의 변위센서(31a, 31b, 31c)를, 예를 들면 십 수nm 레벨의 범위 내에서 엄밀하게 일직선 상에 나열되도록 높이를 조정하여 센서헤드(30)에 장착하는 것은 매우 어렵다. 따라서, 변위센서(31a, 31b, 31c)는, 도 5에 나타나는 바와 같이, 센서헤드(30)에 대한 장착위치에 Z방향에 있어서의 근소한 편차를 갖는다. 다만, 도 5에서는, 설명을 위하여 장착위치의 편차가 확대되어 나타나 있다.
도 5에 나타나는 예에서는, 제2 변위센서(31b)의 장착위치와, 제1 변위센서(31a)의 장착위치와 제3 변위센서(31c)의 장착위치를 연결하는 직선이, Z방향에 있어서 g0만큼 옵셋되어 있다.
이와 같이 변위센서(31a, 31b, 31c)의 장착위치에 편차가 있으면, 측정값에 근거하여 식 (1)에 의하여 구해지는 갭(g)이 옵셋량(g0)을 포함하는 값이 되어, 물체(12)의 표면형상에 이른바 포물선형상 오차가 발생한다.
따라서, 본 실시형태에 관한 형상계측장치(100)에서는, 이하에서 설명하는 옵셋량 산출처리에 의하여, 변위센서(31a, 31b, 31c)의 옵셋량(g0)을 구하고, 표면형상의 계측 시에 옵셋량(g0)을 이용한 교정을 행한다.
(옵셋량 산출처리)
도 6은, 실시형태에 있어서의 옵셋량 산출처리의 플로차트를 예시하는 도이다.
도 6에 나타나는 바와 같이, 옵셋량 산출처리를 행하는 경우에는, 먼저 스텝 S101에서, 가동테이블(10)에 교정용 시료(13)를 재치하고, 센서헤드(30)로 교정용 시료(13)의 표면을 주사시킨다. 교정용 시료(13)로서는, 예를 들면 옵티컬플랫과 같이, 평면도(平面度)가 제로에 가깝고, 면(面)조도가 작은 시료를 바람직하게 이용할 수 있다. 또, 곡률이 일정하고 형상 데이터가 이미 알려진 시료를 이용할 수도 있다. 센서헤드(30)에 의한 주사거리는, 예를 들면 10mm에서 100mm의 사이로 설정되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 스텝 S102에서, 센서데이터 취득부(21)가, 각 변위센서(31a, 31b, 31c)로부터 센서데이터를 취득한다. 여기에서, 센서데이터 취득부(21)가 센서데이터를 취득하는 간격은, 도 5에 나타나는 교정용 시료(13)의 표면의 주사방향(X방향)에 있어서의 표면조도의 파형에 포함되는 최대공간주파수의 주기의 1/2 이하인 것이 바람직하다.
센서데이터 취득부(21)는, 예를 들면, 센서헤드(30)의 주사속도에 근거하여 센서데이터의 취득시간 간격을 적절히 설정함으로써, 센서데이터 취득간격을 적절히 조정할 수 있다. 센서데이터 취득부(21)는, 예를 들면 센서헤드(30)의 주사방향에 있어서 10μm 간격으로 센서데이터를 취득하도록 설정되는데, 센서데이터 취득간격은 계측 조건 등에 따라 적절히 설정된다.
센서데이터 취득부(21)의 센서데이터 취득간격을, 교정용 시료(13) 표면의 주사방향(X방향)에 있어서의 표면조도의 파형에 포함되는 최대공간주파수의 주기의 1/2 이하로 함으로써, 후술하는 옵셋량(g0)을 양호한 정밀도로 구하는 것이 가능하게 된다.
다음으로 스텝 S103에서, 갭데이터 산출부(23)가, 센서데이터 취득부(21)에 의하여 취득된 센서데이터로부터, 식 (1)에 근거하여 갭데이터를 산출한다. 도 7은, 교정용 시료(13)로부터 얻어진 갭데이터를 예시하는 도이다.
교정용 시료(13)로부터 얻어지는 갭(g)은, 변위센서(31a, 31b, 31c)의 옵셋량(g0)과 대략 동일한 값이 된다. 그러나, 교정용 시료(13)로부터 얻어지는 갭데이터는, 표면조도의 영향에 의하여 도 7에 나타나는 바와 같이 평균값을 중심으로 편차를 가지고 있다. 이로 인하여, 임의의 한 점의 측정결과를 옵셋량(g0)으로서 채용하면, 옵셋량(g0)이 편차 폭의 속에서 편차가 되기 때문에, 그 값을 사용하여 구한 물체(12)의 진직도 측정결과도 편차 신뢰성이 낮은 결과가 될 가능성이 있다.
따라서, 스텝 S104에서, 옵셋량 산출부(25)가, 갭데이터 산출부(23)에 의하여 산출된 갭데이터의 평균값을 산출한다. 갭데이터의 평균값을 옵셋량(g0)으로 함으로써, 교정용 시료(13)의 표면조도의 영향을 저감하여, 변위센서(31a, 31b, 31c)의 옵셋량(g0)을 고정밀도로 구하는 것이 가능하게 된다. 단, 구해진 옵셋량(g0)에는 교정용 시료(13)의 곡률 성분(g0r)도 포함되므로, 미리 교정용 시료(13)의 곡률을 별도의 수단으로 측정하여 감산할 필요가 있다.
이와 같이 옵셋량 산출부(25)에 의하여 구해진 옵셋량(g0)을 이용하여 갭데이터를 보정함으로써, 센서위치 어긋남을 교정하여 계측대상물인 물체(12)의 표면형상을 고정밀도로 계측하는 것이 가능하게 된다.
다만, 상기한 옵셋량 산출처리는, 예를 들면 형상계측장치(100)가 물체(12)의 표면형상의 계측을 실행할 때마다 실행되어도 되고, 형상계측장치(100)의 기동 시나, 옵셋량 산출처리 후에 설정된 시간의 경과 후 등에 적절히 실행되어도 된다.
(형상계측처리)
도 8은, 실시형태에 있어서의 형상계측처리의 플로차트를 예시하는 도이다.
도 8에 나타나는 바와 같이, 물체(12)의 표면형상을 계측하는 경우에는, 먼저 스텝 S201에서, 계측대상물인 물체(12)가 가동테이블(10)에 재치되어 있는 상태에서, 센서헤드(30)가 물체(12)의 표면을 주사한다. 다음으로 스텝 S202에서, 센서데이터 취득부(21)가, 센서헤드(30)와 함께 물체(12)의 표면을 주사하는 각 변위센서(31a, 31b, 31c)로부터, 설정되어 있는 샘플링 주기로 센서데이터를 취득한다. 계속해서 스텝 S203에서, 갭데이터 산출부(23)가, 센서데이터 취득부(21)에 의하여 취득된 센서데이터로부터, 식 (1)에 근거하여 갭(g)을 산출하고, 주사범위의 복수의 측정점에 있어서의 갭(g)을 포함하는 갭데이터를 얻는다.
스텝 S204에서는, 교정부(27)가, 옵셋량 산출처리에 있어서 구해진 옵셋량(g0)을 이용하여 갭데이터를 보정한다. 구체적으로는, 갭데이터에 포함되는 갭(g)의 각 값으로부터 옵셋량(g0)을 감산한다.
다음으로 스텝 S205에서는, 형상산출부(29)가, 교정부(27)에 의하여 옵셋량(g0)으로 교정된 갭데이터로부터 식 (5)에 의하여 2계 미분값을 산출하고, 이 값을 적분 피치로 2계 적분함으로써 Z변위를 구하여, Z, X의 산포도로부터 물체(12)의 진직형상을 산출한다. 옵셋량(g0)으로 갭데이터를 보정함으로써, 변위센서(31a, 31b, 31c)의 장착위치 편차를 교정하여, 물체(12)의 표면형상을 고정밀도로 계측하는 것이 가능하게 된다. 또, 형상산출부(29)에 의하여 산출된 물체(12)의 표면형상이, 표시장치(40)에 표시된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 형상계측장치(100)에 의하면, 교정용 시료(13)의 갭데이터의 평균값을 산출함으로써, 변위센서(31a, 31b, 31c)의 옵셋량(g0)을 양호한 정밀도로 구할 수 있다. 또, 이와 같이 고정밀도로 구해진 옵셋량(g0)을 이용하여 계측대상물인 물체(12)의 갭데이터를 보정함으로써, 변위센서(31a, 31b, 31c)의 장착위치 편차를 용이하고 또한 고정밀도로 교정하여, 물체(12)의 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 올려놓은 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 형상계측장치의 교정방법에 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 상이한 구성으로 물체(12)의 연삭 등의 가공을 행하는 가공장치에 탑재되어도 된다.
본 발명은, 형상계측장치, 가공장치 및 형상계측장치의 교정방법의 산업에 이용될 수 있다.
12 물체(계측대상물)
13 교정용 시료
20 제어장치
21 센서데이터 취득부(취득수단)
23 갭데이터 산출부(갭산출수단)
25 옵셋량 산출부(옵셋량 산출수단)
27 교정부(교정수단)
29 형상산출부(형상산출수단)
30 센서헤드(검출기)
31a 제1 변위센서(변위계)
31b 제2 변위센서(변위계
31c 제3 변위센서(변위계)
100 형상계측장치
200 가공장치

Claims (5)

  1. 3개의 변위계가 일렬로 배치된 검출기로 계측대상물을 주사(走査)하여, 상기 계측대상물의 표면형상을 계측하는 형상계측장치로서,
    상기 검출기가 교정용 시료를 주사하여 얻어지는 데이터로부터 상기 3개의 변위계의 장착위치의 옵셋량을 산출하는 옵셋량 산출수단과,
    상기 검출기가 상기 계측대상물을 주사하여 얻어지는 데이터를 상기 옵셋량에 의하여 보정하여, 상기 변위계의 위치 어긋남을 교정하는 교정수단과,
    상기 3개의 변위계로부터 각각의 측정값을 취득하는 취득수단과,
    상기 3개의 변위계 중 중앙의 변위계에 의한 측정값과 다른 변위계에 의한 측정값의 차이에 근거하여 갭데이터를 구하는 갭산출수단
    을 구비하고,
    상기 옵셋량 산출수단은, 상기 검출기가 교정용 시료를 주사하여 얻어지는 상기 갭데이터의 평균값을, 상기 3개의 변위계의 장착위치의 옵셋량으로서 산출하며,
    상기 교정수단은, 상기 검출기가 상기 계측대상물을 주사하여 얻어지는 상기 갭데이터를 상기 옵셋량에 의하여 보정하여, 상기 변위계의 위치 어긋남을 교정하고,
    상기 취득수단은, 상기 검출기가 상기 교정용 시료를 주사하는 경우, 상기 3개의 변위계로부터 각각의 측정값을 취득하는 간격이, 상기 교정용 시료 표면의 주사방향에 있어서의 표면조도의 파형에 포함되는 최대공간주파수의 주기의 1/2 이하임
    을 특징으로 하는 형상계측장치.
  2. 청구항 1에 따른 형상계측장치를 구비하는 것
    을 특징으로 하는 가공장치.
  3. 3개의 변위계가 일렬로 배치된 검출기로 계측대상물을 주사(走査)하여, 상기 계측대상물의 표면형상을 계측하는 형상계측장치의 교정방법으로서,
    상기 검출기가 교정용 시료를 주사하여 얻어지는 데이터로부터 상기 3개의 변위계의 장착위치의 옵셋량을 산출하는 옵셋량 산출스텝과,
    상기 검출기가 상기 계측대상물을 주사하여 얻어지는 데이터를 상기 옵셋량에 의하여 보정하여, 상기 변위계의 위치 어긋남을 교정하는 교정스텝과,
    상기 3개의 변위계로부터 각각의 측정값을 취득하는 취득스텝과,
    상기 3개의 변위계 중 중앙의 변위계에 의한 측정값과 다른 변위계에 의한 측정값의 차이에 근거하여 갭데이터를 구하는 갭산출스텝
    을 구비하고,
    상기 옵셋량 산출스텝은, 상기 검출기가 교정용 시료를 주사하여 얻어지는 상기 갭데이터의 평균값을, 상기 3개의 변위계의 장착위치의 옵셋량으로서 산출하며,
    상기 교정스텝은, 상기 검출기가 상기 계측대상물을 주사하여 얻어지는 상기 갭데이터를 상기 옵셋량에 의하여 보정하여, 상기 변위계의 위치 어긋남을 교정하고,
    상기 취득스텝은, 상기 검출기가 상기 교정용 시료를 주사하는 경우, 상기 3개의 변위계로부터 각각의 측정값을 취득하는 간격이, 상기 교정용 시료 표면의 주사방향에 있어서의 표면조도의 파형에 포함되는 최대공간주파수의 주기의 1/2 이하임
    을 구비함을 특징으로 하는 형상계측장치의 교정방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020160025539A 2015-03-04 2016-03-03 형상계측장치, 가공장치 및 형상계측장치의 교정방법 KR101798322B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-042694 2015-03-04
JP2015042694 2015-03-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160108192A KR20160108192A (ko) 2016-09-19
KR101798322B1 true KR101798322B1 (ko) 2017-11-15

Family

ID=56897615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160025539A KR101798322B1 (ko) 2015-03-04 2016-03-03 형상계측장치, 가공장치 및 형상계측장치의 교정방법

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6599266B2 (ko)
KR (1) KR101798322B1 (ko)
CN (1) CN105937886B (ko)
TW (1) TWI609171B (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7212559B2 (ja) * 2019-03-18 2023-01-25 住友重機械工業株式会社 形状測定装置及び形状測定方法
DE102019109339B4 (de) * 2019-04-09 2021-04-08 CiTEX Holding GmbH Verfahren zur Kalibrierung einer THz-Messvorrichtung, THz-Messverfahren sowie entsprechende THz-Messvorrichtung
JP7296279B2 (ja) 2019-08-30 2023-06-22 住友重機械工業株式会社 形状計測装置、及び検出器の校正方法
JP7296334B2 (ja) * 2020-03-26 2023-06-22 住友重機械工業株式会社 真直度計測システム、変位センサ校正方法、及び真直度計測方法
CN112945063B (zh) * 2021-03-12 2022-06-28 山西阳煤化工机械（集团）有限公司 一种球形封头形状偏差的测量方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009063541A (ja) * 2007-09-10 2009-03-26 Sumitomo Heavy Ind Ltd 幾何学量計測方法及び幾何学量計測装置
JP2010286430A (ja) 2009-06-15 2010-12-24 Nagase Integrex Co Ltd 校正装置及び真直形状測定装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5205046A (en) * 1991-06-05 1993-04-27 Ford Motor Company Method for measuring surface waviness
JPH10332420A (ja) * 1997-05-30 1998-12-18 Satoshi Kiyono センサの自律校正方法
JP4216211B2 (ja) * 2004-03-10 2009-01-28 ファナック株式会社 加工装置及び加工方法
JP2005308703A (ja) * 2004-04-20 2005-11-04 Kunitoshi Nishimura 検出器のオフセット誤差校正法
JP5314239B2 (ja) * 2006-10-05 2013-10-16 株式会社キーエンス 光学式変位計、光学式変位測定方法、光学式変位測定プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器
JP5089286B2 (ja) * 2007-08-06 2012-12-05 株式会社神戸製鋼所 形状測定装置，形状測定方法
JP4980818B2 (ja) * 2007-08-07 2012-07-18 株式会社ナガセインテグレックス 多点プローブの零点誤差の変動検出方法
JP5030917B2 (ja) * 2008-10-20 2012-09-19 住友重機械工業株式会社 姿勢測定方法及び研削装置
JP5100612B2 (ja) * 2008-10-29 2012-12-19 住友重機械工業株式会社 真直度測定方法及び真直度測定装置
JP5277222B2 (ja) * 2010-09-14 2013-08-28 株式会社日立製作所 走査プローブ顕微鏡及びそれを用いた表面形状計測方法
JP5721420B2 (ja) * 2010-12-17 2015-05-20 キヤノン株式会社 計測方法及び計測装置
JP5593399B2 (ja) * 2010-12-27 2014-09-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 計測装置
JP2013186100A (ja) * 2012-03-12 2013-09-19 Hitachi Ltd 形状検査方法およびその装置
JP2014137274A (ja) * 2013-01-16 2014-07-28 Sumitomo Heavy Ind Ltd 幾何学量取得装置及び幾何学量取得方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009063541A (ja) * 2007-09-10 2009-03-26 Sumitomo Heavy Ind Ltd 幾何学量計測方法及び幾何学量計測装置
JP2010286430A (ja) 2009-06-15 2010-12-24 Nagase Integrex Co Ltd 校正装置及び真直形状測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105937886A (zh) 2016-09-14
JP2016166873A (ja) 2016-09-15
CN105937886B (zh) 2020-01-10
TWI609171B (zh) 2017-12-21
TW201632832A (zh) 2016-09-16
JP6599266B2 (ja) 2019-10-30
KR20160108192A (ko) 2016-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101798322B1 (ko) 형상계측장치, 가공장치 및 형상계측장치의 교정방법
US10234274B2 (en) Method for thickness measurement on measurement objects and device for applying the method
JP2000258153A (ja) 平面平坦度測定装置
JP2008051696A (ja) 光軸偏向型レーザ干渉計、その校正方法、補正方法、及び、測定方法
TWI534410B (zh) Linear shape measurement method and linear shape measuring device
JP7296334B2 (ja) 真直度計測システム、変位センサ校正方法、及び真直度計測方法
JP6203502B2 (ja) 加工品に対して加工工具を位置決めするための構造および方法
JP5982194B2 (ja) 起点座標補正方法
KR101974087B1 (ko) 스트랜드 가이드 롤러의 높이의 레이저 광학 판정을 위한 방법, 측정 시스템, 측정 터치 탐침부 및 측정 시스템의 용도
JP6444783B2 (ja) 形状計測装置、加工装置及び形状計測装置の校正方法
JP6611177B2 (ja) 形状計測装置及び加工装置
US9664604B2 (en) Measurement apparatus, measurement method, and method of manufacturing article
JP4996263B2 (ja) 結晶方位測定装置
JP2007327754A (ja) 被加工物の真直度測定方法およびワークの平面研削方法
JP4014376B2 (ja) 平坦度測定装置
JP2013221929A (ja) 三次元測定方法及び装置
CN1206105A (zh) 传感器的自校准方法
WO2013050007A1 (en) Method and apparatus for measuring shape deviations of mechanical parts
TWI777205B (zh) 形狀測量裝置、基準器及檢測儀的校正方法
JP6478603B2 (ja) 面形状測定方法及び面形状測定装置
JP4824647B2 (ja) 平坦度測定方法
JP2003227713A (ja) ３次元形状測定機及びその誤差校正方法
KR20230097890A (ko) 시편의 2차원 기울기 오차 보상 기법을 이용한 시편의 두께측정장치
JPH02253112A (ja) 形状測定装置
JPH07260450A (ja) 形状測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant