TW201634902A - 形狀測量裝置及加工裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種形狀測量裝置及加工裝置，該形狀測量裝置能夠以高精度對測量對象物之表面形狀進行測量。本發明之形狀測量裝置係藉由將3個位移計配設成一列之檢測儀來對測量對象物進行掃描，並對前述測量對象物之表面形狀進行測量，該形狀測量裝置具備：包覆機構，設置在前述檢測儀並覆蓋前述3個位移計，且在前述3個位移計與前述測量對象物之間具有開口；及送風機構，向前述包覆機構的內部進行送風。

Description

形狀測量裝置及加工裝置
本申請主張基於2015年3月23日於日本申請之日本專利申請2015-060113號的優先權。該日本申請之全部內容藉由參閱援用於本說明書中。
本發明涉及一種形狀測量裝置及加工裝置。
已知有一種直線度測定法，其利用3個位移計且藉由逐次三點法求出測量對象物之表面形狀，並對直線度進行測定(例如，參照專利文獻1)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2003-254747號公報
上述直線度測定法中，例如，利用雷射位移計反覆進行測定時，會因雷射光源的熱而有可能導致光學系統發生位移，且雷射位移計的測定值隨著時間的流逝有可能發生 變動。並且，受到空氣層的波動影響，雷射位移計的測定值有可能發生變動，其中，該空氣層夾雜在雷射位移計與測量對象物之間。
如前述，若位移計的測定值隨時間變動，或受到空氣層的波動影響而發生偏差，則表面形狀的測量精度下降，例如，在數十nm級的高解析度中，有可能難以以高精度進行測量。
本發明是鑑於上述內容而完成的，其目的在於提供一種形狀測量裝置，該形狀測量裝置能夠以高精度對測量對象物之表面形狀進行測量。
依本發明之一方案，一種形狀測量裝置，係藉由將3個位移計配設成一列之檢測儀來對測量對象物進行掃描，並對前述測量對象物之表面形狀進行測量，該形狀測量裝置具備：包覆機構，設置在前述檢測儀並覆蓋前述3個位移計，且在前述3個位移計與前述測量對象物之間具有開口；及送風機構，向前述包覆機構的內部進行送風。
依本發明之實施形態，提供一種形狀測量裝置，該形狀測量裝置能夠以高精度對測量對象物之表面形狀進行測量。
12‧‧‧物體(測量對象物)
20‧‧‧控制裝置
21‧‧‧感測器資料取得部
23‧‧‧間隙資料計算部
25‧‧‧形狀計算部
30‧‧‧感測頭(檢測儀)
31a‧‧‧第1位移感測器(位移計)
31b‧‧‧第2位移感測器(位移計)
31c‧‧‧第3位移感測器(位移計)
50‧‧‧罩體(包覆機構)
51‧‧‧開口
60‧‧‧送風機(送風機構)
100‧‧‧形狀測量裝置
200‧‧‧加工裝置
第1圖係對實施形態中的加工裝置進行例示之圖。
第2圖係對實施形態中的形狀測量裝置的結構進行示例之圖。
第3圖係對實施形態中的感測頭的結構進行例示之圖。
第4圖係對實施形態中的罩體及送風機的結構進行例示之圖。
第5圖係用於對實施形態中的罩體內部的空氣流動進行說明之圖。
第6圖係用於對實施形態中的形狀測量進行說明之圖。
第7圖係對實施形態中的形狀測量處理的流程進行例示之圖。
第8圖係對實施形態中的間隙資料進行例示之圖。
第9圖係對沒有藉由送風機進行送風的狀態下的間隙資料進行例示之圖。
以下，參閱圖式對實施形態進行說明。在各圖式中，有時對結構相同的部分標註相同元件符號，並省略重複說明。
(加工裝置的結構)
第1圖係對加工裝置200的結構進行例示之圖，該加工裝置200中搭載有本實施形態所涉及之形狀測量裝置。
如第1圖所示，加工裝置200具有可移動工作台10、工作台引導機構11、砂輪頭15、砂輪16、導軌18、控制裝置20、顯示裝置40。另外，在以下附圖中，X方向為可移動工作台10的移動方向、Y方向為與X方向正交的砂輪頭15的移動方向、Z方向為與X方向及Y方向正交的高度方向。
可移動工作台10被設置成藉由工作台引導機構11可朝向X方向移動，且載置有成為加工對象及測量對象之物體12。工作台引導機構11使可移動工作台10朝向X方向移動。
砂輪頭15的下端部設有砂輪16，以可朝向X方向移動且可朝向Z方向升降的方式設置在導軌18。導軌18使砂輪頭15朝向X方向及Z方向移動。砂輪16為圓柱狀，以其中心軸與Y方向平行的方式旋轉自如地設置在砂輪頭15的下端部。砂輪16與砂輪頭15一同朝向X方向及Z方向移動，並旋轉而對物體12之表面進行磨削。
控制裝置20藉由控制可移動工作台10及砂輪頭15的位置，且使砂輪16旋轉，以磨削物體12之表面的方式對加工裝置200的各部進行控制。
顯示裝置40例如為液晶顯示器等。顯示裝置40由控制裝置20控制，並顯示例如物體12的加工條件等。
(形狀測量裝置的結構)
第2圖係對搭載於加工裝置200的形狀測量裝置100的結構進行例示之圖。如第2圖所示，形狀測量裝置100包括控制裝置20、感測頭30、顯示裝置40。
如前述，控制裝置20以磨削物體12之表面的方式對加工裝置200的各部進行控制，並且依據由感測頭30的各位移感測器31a、31b、31c輸出之測定值來求出物體12之表面形狀。
控制裝置20具有感測器資料取得部21、間隙資料計算部23、及形狀計算部25。控制裝置20包括例如CPU、ROM、RAM等，並使CPU與RAM配合來執行儲存於ROM的控制程序，藉此來實現各部的功能。
感測器資料取得部21從設置在感測頭30的各位移感測器31a、31b、31c取得感測器資料。間隙資料計算部23依據由感測器資料取得部21所取得之感測器資料來對間隙資料進行計算。形狀計算部25依據由間隙資料計算部23所計算出之間隙資料，對物體12之表面形狀進行計算。將藉由形狀計算部25所求出的物體12之表面形狀顯示於顯示裝置40。關於在控制裝置20的各部中執行的處理將後述。
感測頭30為檢測儀的一例，具備第1位移感測器31a、第2位移感測器31b、第3位移感測器31c，並設置在加工裝置200的砂輪頭15的下端。第3圖係對實施形態所涉及之感測頭30的結構進行例示之側視圖。
如第3圖所示，感測頭30中，第1位移感測器31a、第2位移感測器31b、第3位移感測器31c朝向X方向配設成一列。並且，感測頭30中，設有覆蓋第1位移感測器31a、第2位移感測器31b、第3位移感測器31c的罩體50、以及向罩體50的內部進行送風之送風機60。
第1位移感測器31a、第2位移感測器31b、第3位移感測器31c為位移計的一例，例如為雷射位移計。第1位移感測器31a、第2位移感測器31b、第3位移感測器31c被配設成測定點在物體12之表面以與X方向平行的直線狀等間隔排列。
若物體12被搭載於可移動工作台10而向X方向移動，則感測頭30相對物體12進行相對移動，各位移感測器31a、31b、31c對物體12之表面進行掃描而輸出測定值。
第4圖係對實施形態中的罩體50及送風機60的結構進行例示之圖。
如第4圖所示，罩體50為包覆機構的一例，並以包覆位移感測器31a、31b、31c的方式設置在感測頭30。另外，本實施形態中的罩體50為箱型，但只要能夠覆蓋位移感測器31a、31b、31c，則亦可以為其他形狀。
罩體50中，在位移感測器31a、31b、31c與作為測量對象物的物體12之間，亦即在與設置在位移感測器31a、31b、31c的下面的受發光部對向的部分形成有開口51。位移感測器31a、31b、31c藉由從罩體50的開口51 向物體12照射雷射，並接受來自物體12的反射光，對與物體12表面的測定點之間的距離進行測定。另外，罩體50中可以以分別與位移感測器31a、31b、31c的受發光部相對向的方式設有多個開口，開口的形狀並不限定於矩形。
送風機60為送風機構的一例，並設置在罩體50的一側面。送風機60可以設置在與本實施形態不同的位置，例如罩體50的上面等，亦可以在罩體50的其他位置設置多個。
送風機60從外部向罩體50的內部進行送風，且對位移感測器31a、31b、31c進行冷卻。由於位移感測器31a、31b、31c被送風機60冷卻，藉此減少因熱而使光學系統發生位移所導致的測定值隨時間變動之情況。
並且，如第5圖所示，藉由送風機60被送進罩體50內部的空氣從罩體50下面的開口51排出。如此，藉由送風機60向罩體50內部進行送風而形成從罩體50的內部通過開口51而朝向物體12之表面的空氣的流動。
藉由罩體50及送風機60在位移感測器31a、31b、31c與物體12之表面之間形成一定的空氣流動，由此位移感測器31a、31b、31c與物體12表面之間的空氣層的波動減少。從而，形狀測量裝置100中，能夠減少由位移感測器31a、31b、31c測定之測定值的偏差，並能夠以高精度對物體12之表面形狀進行測量。
另外，本實施形態中，形狀測量裝置100與加工裝置 200被構成為共用控制裝置20與顯示裝置40，但亦可以將控制裝置與顯示裝置分別設置在形狀測量裝置100與加工裝置200。並且，可移動工作台10被構成為與物體12一同朝向X方向移動，但亦可以構成為感測頭30相對物體12朝向X方向移動。
(形狀測量方法)
接著，對利用形狀測量裝置100求出物體12之表面形狀的方法進行說明。第6圖係用於對表面形狀的測量方法進行說明之圖。
如第6圖所示，位移感測器31a、31b、31c在X方向上隔著間隔P配設成一列，且分別對與物體12表面的a點、b點、c點之間的距離進行測定。若將藉由位移感測器31a、31b、31c求出之各位移感測器31a、31b、31c與物體12表面之間的距離分別設為A、B、C，則從第6圖(A)中所示的Z方向上的b點至連結a點與c點的直線之間的距離g(間隙)，係藉由以下式(1)求出。
[式1]g=B-(A+C)/2‧‧‧(1)
接著，如第6圖(B)所示，物體12表面的b點上的位移z的二階微分(d2z/dx2)為b點的曲率(1/r)，利用連結a點與b點的直線的傾斜度(dzab/dx)與連結b點與c點的直線的傾斜度(dzbc/dx)，藉由以下式(2)表示。
藉由將以下式(3)、式(4)代入式(2)，並進一步利用式(1)，如式(5)所表示可知依據間隙g及感測器之間的間隔P可以求出位移z的二階微分亦即曲率。
感測器之間的間隔P被預先設定，因此依據式(1)並藉由由各位移感測器31a、31b、31c輸出之感測器資料求出間隙g，且將依據式(5)求出之曲率以積分間距進行二階積分，由此能夠求出任意的x點上的位移z。積分間距為，例如進行掃描時X方向的各位移感測器31a、31b、31c的資料取得間隔等。
第7圖係對實施形態中的形狀測量處理的流程進行例 示之圖。
如第7圖所示，當對物體12之表面形狀進行測量時，首先藉由步驟S101，送風機60開始向罩體50內部進行送風。接著，藉由步驟S102，在作為測量對象物的物體12載置於可移動工作台10的狀態下，感測頭30對物體12之表面進行掃描。
在步驟S103中，感測器資料取得部21藉由與感測頭30一同對物體12之表面進行掃描之各位移感測器31a、31b、31c以所設定之採樣周期取得感測器資料。步驟S104中，間隙資料計算部23依據式(1)並藉由由感測器資料取得部21所取得之感測器資料來計算間隙g，且取得包括掃描範圍內的多個測定點上的間隙g的間隙資料。
在步驟S105中，形狀計算部25依據式(5)並藉由由間隙資料計算部23所求出之間隙資料對物體12之表面形狀進行計算。並且，將由形狀計算部25所計算出之物體12之表面形狀顯示於顯示裝置40。
在此，本實施形態中，將針對相同的測定點進行了10秒鐘測定時的間隙資料示出於第8圖。並且，沒有藉由送風機60進行送風之狀態下，同樣地將針對相同的測定點進行了10秒鐘測定時的間隙資料示出於第9圖。
如前述，本實施形態所涉及之形狀測量裝置100中，送風機60向罩體50內部進行送風，並對位移感測器31a、31b、31c進行冷卻，同時在位移感測器31a、31b、 31c與物體12之間形成空氣流動。從而，位移感測器31a、31b、31c中，由於熱或空氣層的波動所導致的測定值的變動減少，如第8圖所示，可以獲得大致恆定的間隙資料。
相對於此，在沒有藉由送風機60進行送風之狀態下，位移感測器31a、31b、31c的測定值受到由於熱或空氣層的波動所導致的影響而發生變化，由此如第9圖所示，可知間隙資料的變動較大。
如以上說明，依據本實施形態所涉及形狀測量裝置100，藉由送風機60對位移感測器31a、31b、31c進行冷卻，由此來減少因熱的影響所導致之位移感測器31a、31b、31c的測定值的變動。並且，藉由罩體50及送風機60，在位移感測器31a、31b、31c與物體12之間形成之空氣流動中空氣層的波動減少，使位移感測器31a、31b、31c的測定值穩定。
從而，由於位移感測器31a、31b、31c的測定值穩定，因此形狀測量裝置100能夠以高精度對物體12之表面形狀進行測量。並且，能夠以高精度反覆對物體12之表面形狀進行測量，且測量精度不會下降。
並且，本實施形態所涉及之搭載有形狀測量裝置100的加工裝置200中，在對物體12之表面進行磨削之後，依據在將物體12搭載於可移動工作台10的狀態下藉由形狀測量裝置100執行之表面形狀測量結果，能夠進行修正加工等。從而，能夠以高效率、高精度對物體12進行加 工。
以上，對實施形態所涉及之形狀測量裝置及加工裝置進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，在本發明之範圍內可施以各種變更及改良。
例如，形狀測量裝置100可以搭載於加工裝置，該加工裝置以與本實施形態不同的構成對物體12進行磨削等加工。
31a‧‧‧第1位移感測器
31b‧‧‧第2位移感測器
31c‧‧‧第3位移感測器
50‧‧‧罩體(包覆機構)
60‧‧‧送風機(送風機構)
51‧‧‧開口

Claims (4)

  1. 一種形狀測量裝置，其利用具有位移計之檢測儀對測量對象物進行掃描，並對前述測量對象物的表面形狀進行測量，其特徵為，該形狀測量裝置具備向前述位移計與前述測量對象物之間進行送風之送風機構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之形狀測量裝置，其中，具備，設置在前述檢測儀並覆蓋前述位移計，且在前述位移計與前述測量對象物之間具有開口之包覆機構，前述送風機構向前述包覆機構的內部進行送風。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之形狀測量裝置，其中，前述位移計係雷射位移計，前述包覆機構，其前述開口係設置在與前述雷射位移計的受發光部相對向的位置。
  4. 一種加工裝置，其特徵為，具備，申請專利範圍第1至第3項中任一項所述之形狀測量裝置。
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Families Citing this family (3)

* 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
CN113352237B (zh) * 2021-02-08 2022-05-06 长沙理工大学 一种在线检测并实时修正槽型的砂轮开槽装置
CN113319750B (zh) * 2021-02-08 2022-05-24 长沙理工大学 一种在线检测并实时修正槽型的砂轮开槽方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2167365Y (zh) * 1993-05-20 1994-06-01 中国科学院上海冶金研究所 表面和亚表面状态检测装置
JP3335857B2 (ja) * 1996-12-12 2002-10-21 株式会社東芝 耐熱型計測器
JP2003172607A (ja) * 2001-12-07 2003-06-20 Hitachi Industries Co Ltd 鉄道車両の車輪検査装置
JP2003254747A (ja) 2002-02-28 2003-09-10 Mitsutoyo Corp 真直度測定法
JP5138968B2 (ja) * 2007-04-11 2013-02-06 株式会社ニッケ機械製作所 良否判定装置
CN201255635Y (zh) * 2008-09-18 2009-06-10 武汉钢铁(集团)公司 基于数字ccd的钢坯侧面形状测量仪
JP2010122228A (ja) * 2009-12-25 2010-06-03 Suzuka Fuji Xerox Co Ltd 外観検査装置
CN102198607A (zh) * 2010-03-23 2011-09-28 发那科株式会社 工件形状测量方法以及具有机上测量装置的机床
JP5436706B2 (ja) * 2012-03-12 2014-03-05 キヤノン株式会社 計測装置

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