表面性状測定装置、その接触子モデル生成方法、及びプログラム

【課題】高精度で３次元接触子モデルを生成可能な表面性状測定装置、その接触子モデル生成方法、及びプログラムを提供する。
【解決手段】表面性状測定装置は、被測定物に先端が接触可能な接触子２４と、接触子２４を互いにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って移動させる制御部４１とを備える。制御部４１は、接触子２４を被測定物の表面に倣うように駆動すると共に接触子２４の先端位置を疑似測定点Ｐｉとして取得する。制御部４１は、基準ワーク４を接触子２４で倣い測定して３次元接触子モデルＭ２を算出する。制御部４１は、接触子２４を、Ｚ軸を中心として回転駆動する。制御部４１は、回転駆動される接触子２４の複数の回転位置のそれぞれにおいて、接触子２４をＸ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動させて基準ワーク４を倣い測定して疑似測定点Ｐｉを取得し、取得された疑似測定点Ｐｉに基づいて３次元接触子モデルＭ２を算出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触子を用いて変位測定を行う３次元測定機などの表面性状測定装置、その接触子モデル生成方法、及び接触子モデル生成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
接触式プローブ（接触子）を使用した接触測定方式においては、一般に接触子の先端は、球であると仮定し、その中心の位置を測定点として与える。この場合の測定点は、接触子が被測定物に接触している位置とは異なる為、被測定物の実形状に対して誤差を含んでいる。従って、そのような測定点をここでは疑似測定点と呼ぶ。疑似測定点と真の測定点との間の誤差は、接触子の形状を理想的な球と考え、先端球の半径分オフセットすることで解消し、被測定物の実形状により近い座標値を得ることができる。
【０００３】
しかしながら、求めるべき被測定物上の位置は、接触子の形状に依存しており、高精度な測定点取得のためには、接触子の形状を考慮する必要がある。近年の測定精度の向上に伴い、接触子の形状を理想的な球としたこれまでの補正処理では、十分な精度が得られなくなってきているという実情もあり、新たな接触子形状を考慮した高精度な測定点取得方法の開発が望まれている。
【０００４】
このようなことから、特許文献１には、校正の基準となる形状が既知の基準ワークを測定して求めた接触子の形状誤差データを用いて、接触子の形状誤差に起因した被測定物の測定誤差を補正するようにした表面性状測定装置が提案されている。
【０００５】
しかし、特許文献１に開示の技術は、接触子をＸＹＺの三軸方向に駆動して基準ワークを倣い測定するものである。一般に、測定精度は駆動する軸の数が増えるほど劣化する。したがって、三軸駆動では、誤差の影響が大きくなって十分に高い精度で接触子モデルを生成することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５７４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、高精度で３次元接触子モデルを生成可能な表面性状測定装置、その接触子モデル生成方法、及びプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る表面性状測定装置は、被測定物に先端が接触可能な接触子と、前記接触子を互いに直交する水平方向の第１軸及び第２軸並びに垂直方向の第３軸に沿って移動させる接触子駆動手段と、前記接触子駆動手段によって前記接触子を前記被測定物の表面に倣うように駆動すると共に前記接触子の先端位置を疑似測定点として取得する疑似測定点取得手段と、前記取得された疑似測定点と前記接触子の先端形状を規定する３次元接触子モデルとに基づいて前記被測定物の表面形状を算出する演算手段と、基準形状を持つ基準ワークを前記接触子で倣い測定して前記３次元接触子モデルを算出する接触子モデル算出手段とを備えた表面性状測定装置において、前記接触子駆動手段は、前記接触子を、前記第３軸を中心として回転駆動するものであり、前記接触子モデル算出手段は、前記回転駆動される接触子の複数の回転位置のそれぞれにおいて、前記接触子駆動手段で前記接触子を前記第１軸方向及び第３軸方向に沿って移動させて前記基準ワークを倣い測定して前記疑似測定点を取得し、取得された疑似測定点に基づいて前記３次元接触子モデルを算出することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る表面性状測定装置の接触子モデル生成方法は、被測定物に先端が接触可能な接触子と、前記接触子を互いに直交する水平方向の第１軸及び第２軸並びに垂直方向の第３軸に沿って移動させる接触子駆動手段と、前記接触子駆動手段によって前記接触子を前記被測定物の表面に倣うように駆動すると共に前記接触子の先端位置を疑似測定点として取得する疑似測定点取得手段と、前記取得された疑似測定点と前記接触子の先端形状を規定する３次元接触子モデルとに基づいて前記被測定物の表面形状を算出する演算手段とを備えた表面性状測定装置の接触子モデル生成方法であって、前記接触子を、前記第３軸を中心として回転させ、前記接触子の複数の回転位置のそれぞれにおいて、前記接触子駆動手段で前記接触子を前記第１軸方向及び第３軸方向に沿って移動させて前記基準ワークを倣い測定して前記疑似測定点を取得し、取得された疑似測定点に基づいて前記３次元接触子モデルを算出することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る表面性状測定装置の接触子モデル生成プログラムは、被測定物に先端が接触可能な接触子と、前記接触子を互いに直交する水平方向の第１軸及び第２軸並びに垂直方向の第３軸に沿って移動させる接触子駆動手段と、前記接触子駆動手段によって前記接触子を前記被測定物の表面に倣うように駆動すると共に前記接触子の先端位置を疑似測定点として取得する疑似測定点取得手段と、前記取得された疑似測定点と前記接触子の先端形状を規定する３次元接触子モデルとに基づいて前記被測定物の表面形状を算出する演算手段とを備えた表面性状測定装置の接触子モデル生成プログラムであって、コンピュータに、前記接触子を、前記第３軸を中心として回転させ、前記接触子の複数の回転位置のそれぞれにおいて、前記接触子駆動手段で前記接触子を前記第１軸方向及び第３軸方向に沿って移動させて前記基準ワークを倣い測定して前記疑似測定点を取得し、取得された疑似測定点に基づいて前記３次元接触子モデルを算出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高精度で３次元接触子モデルを生成可能な表面性状測定装置、その接触子モデル生成方法、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表面性状測定装置の概略構成を示す外観斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る表面性状測定装置のスタイラス２３、及び接触子２４を示す拡大図である。
【図３】第１実施形態に係る表面性状測定装置の演算処理装置本体３１の構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態に係る表面性状測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】ステップＳ１０１の動作を説明するための図である。
【図６】擬似測定点Ｐｉを示す図である。
【図７】２次元接触子モデルＭ１ｉを示す図である。
【図８】ステップＳ１０３の動作を説明するための図である。
【図９】ステップＳ１０５の動作を説明するための図である。
【図１０】ステップＳ１０５の動作を説明するための図である。
【図１１】３次元接触子モデルＭ２を示す図である。
【図１２】ステップＳ１０５の動作を説明するフローチャートである
【図１３】ステップＳ２０５の動作を説明するための図である。
【図１４】ステップＳ２０５の動作を説明するための図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る表面性状測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】ステップＳ３０４、Ｓ３０５における、「３次元擬似測定点Ｐ１ｉｊ」を説明するための図である。
【図１７】基準形状Ｍ４（Ｍ４Ａ、Ｍ４Ｂ、Ｍ４Ｃ）を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
（第１実施形態に係る表面性状測定装置の構成）
先ず、図１を参照して、第１実施形態に係る表面性状測定装置の構成を説明する。図１は、第１実施形態に係る表面性状測定装置（形状測定装置）の外観斜視図である。
【００１５】
この表面性状測定装置は、測定機本体１と、駆動制御装置１ａを介して測定機本体１に接続された演算処理装置２とから構成される。測定機本体１は、基台３と、この基台３上に設けられて基準ワーク４（既知の基準形状を持つ被測定物）を載置するテーブル５と、このテーブル５に載置された基準ワーク４の表面の変位を検出する変位検出装置６と、これらを操作するための操作部７とを備えて構成されている。テーブル５は、基台３上を図中Ｘ軸方向（左右方向）、及び図中Ｙ軸方向（紙面と直交する方向）に移動可能に構成されている。また、テーブル５は、基準ワーク４の載置面を任意の姿勢に調整可能な傾斜調整機能付きの構成を有している。
【００１６】
変位検出装置６は次のように構成されている。即ち、基台３には上方に延びるコラム２１が立設されており、このコラム２１にスライダ２２が上下動可能に装着されている。スライダ２２にはスタイラス２３が装着されている。スタイラス２３は、水平（Ｘ軸、Ｙ軸）、垂直（Ｚ軸）方向に駆動可能に構成されており、その先端には接触子２４が設けられている。すなわち、スタイラス２３は、テーブル５に対して相対移動可能に構成されている。接触子２４は、その先端が被測定物に接触可能に構成されている。
【００１７】
接触子２４は、図２に示すように、スタイラス２３先端の下面から下方に延び且つテーブル５に対する垂直方向（Ｚ軸方向）を回転軸として回転可能に構成されている。接触子２４の回転駆動も含め、コラム２１、スライダ２２、及びスタイラス２３で接触子駆動手段を構成している。
【００１８】
上記スライダ２２、スタイラス２３を移動させ、接触子２４を基準ワーク４の表面を走査（トレース）することによって、Ｘ軸方向の各位置における表面の高さＺが測定データ（擬似測定点Ｐｉ）として得られるようになっている。また、テーブル５で基準ワーク４をＹ軸方向に移動させることにより、Ｘ軸方向に延びるスキャンライン（測定経路）を切り替えることができる。
【００１９】
演算処理装置２は、変位検出装置６で得られた擬似測定点Ｐｉを取り込む。演算処理装置２は、演算処理を実行する演算処理装置本体３１、及び操作部３２、表示画面３３を有する。また、演算処理装置２は、操作部７と同様に測定機本体１の動作を制御可能に構成されている。
【００２０】
次に、図３を参照して、演算処理装置本体３１の構成について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る演算処理装置本体３１の構成を示すブロック図である。
【００２１】
演算処理装置本体３１は、図３に示すように、主に、制御部（ＣＰＵ：Central Processing Unit）４１、ＲＡＭ（Random Access Memory）４２、ＲＯＭ（Read Only Memory）４３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）４４、表示制御部４５を有する。演算処理装置本体３１において、操作部３２から入力されるコード情報及び位置情報は、Ｉ／Ｆ４６ａを介して制御部４１に入力される。制御部４１は、ＲＯＭ４３に格納されたマクロプログラム及びＨＤＤ４４からＩ／Ｆ４６ｂを介してＲＡＭ４２に格納された各種プログラムに従って、各種の処理を実行する。
【００２２】
制御部４１は、測定実行処理に従って、Ｉ／Ｆ４６ｃを介して測定機本体１を制御する。ＨＤＤ４４は、各種制御プログラムを格納する記録媒体である。ＲＡＭ４２は、各種プログラムを格納する他、各種処理のワーク領域を提供する。また、制御部４１は、表示制御部４５を介して表示画面３３に測定結果等を表示する。
【００２３】
制御部４１は、ＨＤＤ４４から各種プログラムを読み出し、そのプログラムを実行することにより、後述する図４及び図１２に示す動作を実行する。制御部４１は、コラム２１、スライダ２２及びスタイラス２３を制御して、接触子２４を互いに直交する水平方向のＸ軸及びＹ軸並びに垂直方向のＺ軸に沿って移動させる。制御部４１は、測定時に、接触子２４を被測定物の表面に倣うように駆動すると共に接触子２４の先端位置を疑似測定点Ｐｉとして取得する。制御部４１は、取得された疑似測定点Ｐｉと接触子２４の先端形状を規定する３次元接触子モデルＭ２とに基づいて被測定物の表面形状を算出する。制御部４１は、基準形状を持つ基準ワーク４を接触子２４で倣い測定して３次元接触子モデルＭ２を算出する。
【００２４】
また、制御部４１は、図示しないスタイラス２３内部の駆動機構を制御して接触子２４を、Ｚ軸を中心として回転駆動させる。制御部４１は、回転駆動される接触子２４の複数の回転位置のそれぞれにおいて、接触子２４をＸ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動させて基準ワーク４を倣い測定して疑似測定点Ｐｉを取得し、取得された疑似測定点Ｐｉに基づいて３次元接触子モデルＭ２を算出する。
【００２５】
また、制御部４１は、接触子２４の各回転位置において、取得された疑似測定点Ｐｉに基づき２次元接触子モデルＭ１ｉを算出し、算出された接触子２４の各回転位置における２次元接触子モデルＭｉを合成して３次元接触子モデルＭ２を算出する。
【００２６】
また、制御部４１は、仮想空間内で、初期値として与えられた３次元接触子モデルＭ０又は算出された３次元接触子モデルを疑似測定点Ｐｉに配置し、３次元接触子モデルと基準ワーク４との接触状況を調べ、接触状況に基づいて３次元接触子モデルを修正する処理を繰り返す。
【００２７】
（第１実施形態に係る表面性状測定装置の動作）
次に、図４を参照して第１実施形態に係る表面性状測定装置の動作について説明する。図４は、第１実施形態に係る表面性状測定装置の動作を示すフローチャートである。
【００２８】
先ず、制御部４１は、スタイラス２３をＸ軸方向に走査して、擬似測定点Ｐｉを取得する（ステップＳ１０１）。例えば、図５に示すように、スタイラス２３は、接触子２４が基準ワーク４の表面（ワーク面Ｓ０）に接するように、Ｘ軸方向に走査される。擬似測定点Ｐｉは、図６に示すように、基準ワーク４への接触時における接触子２４の所定位置を示す点である。複数の擬似測定点Ｐｉを結ぶ線分は、ワーク面Ｓ０から所定距離をもって、擬似測定面Ｓ１を構成する。
【００２９】
次に、制御部４１は、擬似測定点Ｐｉに基づき、２次元接触子モデルＭ１ｉを生成する（ステップＳ１０２）。２次元接触子モデルＭ１ｉは、図７に示すように、離散的な点列の集合として表される。
【００３０】
続いて、制御部４１は、接触子２４をＺ軸方向を中心に所定角度回転させる（ステップＳ１０３）。接触子２４は、図８に示すように、基準ワーク４を横断した後、所定位置にて回転する。
【００３１】
次に、制御部４１は、接触子２４が１８０°回転したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ここで、制御部４１は、接触子２４が１８０°回転していないと判断すると（ステップＳ１０４、Ｎ）、再びステップＳ１０１からの制御を実行する。すなわち、制御部４１は、接触子２４が１８０°回転するまで、接触子２４の各回転位置において、取得された擬似測定点Ｐｉに基づき２次元接触子モデルＭ１ｉを算出する。
【００３２】
一方、制御部４１は、接触子２４が１８０°回転したと判断すると（ステップＳ１０４、Ｙ）、算出された接触子２４の各回転位置における２次元接触子モデルＭ１ｉを合成して、３次元接触子モデルＭ２を生成する（ステップＳ１０５）。
【００３３】
３次元接触子モデルＭ２は、図９に示すように、複数の平面（平面−１、平面−２、平面−３、…、平面−ｉ、…）を表す複数の２次元接触子モデルＭ１ｉを重ね合わせることで生成される。例えば、図１０に示すように、２次元接触子モデルＭ１ｉの頂点ｃｉの座標と、２次元接触子モデルＭ１ｉの頂点ｃｊの座標とが異なる場合がある。この場合、２次元接触子モデルＭ１ｉ、又は２次元接触子モデルＭ１ｊの座標系を平行移動させ、頂点ｃｉと頂点ｃｊとを頂点ｃの座標に合わせる。このような工程を経て生成された３次元接触子モデルＭ２は、図１１に示すように、離散的な点列の集合として表される。以上で、制御部４１の動作は終了する。
【００３４】
次に、図１２を参照して、上述したステップＳ１０５の詳細について説明する。図１２は、図４のステップＳ１０５を示すフローチャートである。
【００３５】
先ず、制御部４１は、仮想空間内で、擬似測定面Ｓ１とワーク面Ｓ０とを同一の座標系で表す（図６参照）。すなわち、制御部４１は、擬似測定面Ｓ１とワーク面Ｓ０の位置合わせを行う（ステップＳ２０１）。例えば、球を擬似測定面Ｓ１に当てはめ、その球の中心位置に基準ワーク４の中心があるものとする。
【００３６】
続いて、制御部４１は、初期値としての初期３次元接触子モデルＭ０の入力を受け付ける（ステップＳ２０２）。ここで、初期３次元接触子モデルＭ０は、例えば、接触子２４の公称値によって決定される。次に、制御部４１は、初期３次元接触子モデルＭ０を擬似測定面Ｓ１の擬似測定点Ｐｉに配置する（ステップＳ２０３）。
【００３７】
続いて、制御部４１は、初期３次元接触子モデルＭ０とワーク面Ｓ０の接触状況を確認する（ステップＳ２０４）。次に、制御部４１は、その接触状況に基づき、初期３次元接触子モデルＭ０を修正する（ステップＳ２０５）。ここで、図１３に示すように、初期３次元接触子モデルＭ０が、ワーク面Ｓ０に食い込んでいる場合、初期３次元接触子モデルＭ０は、ワーク面Ｓ０に接触するように修正される。また、図１４に示すように、初期３次元接触子モデルＭ０が、ワーク面Ｓ０から離れている場合、初期３次元接触子モデルＭ０は、ワーク面Ｓ０に接触するように修正される。
【００３８】
次に、制御部４１は、修正した値が所定値未満であるか否かを判断する（ステップＳ２０６）。ここで、制御部４１は、修正した値が所定値未満でないと判断した場合（ステップＳ２０６、Ｎ）、再びステップＳ２０３からの動作を実行する。なお、続く、ステップＳ２０３からの動作において、制御部４１は、上記ステップＳ２０６までの処理で算出された３次元接触子モデルを用いる。
【００３９】
一方、制御部４１は、ステップＳ２０６において、修正した値が所定値未満であると判断した場合（ステップＳ２０６、Ｙ）、その動作を終了する。なお、ステップＳ２０３〜Ｓ２０６の処理を繰り返し実行することにより、３次元接触子モデルの形状は、所定値に収束する。
【００４０】
（第１実施形態に係る表面性状測定装置の効果）
次に、第１実施形態に係る表面性状測定装置の効果について説明する。第１実施形態に係る表面性状測定装置は、スタイラス２３のＸ軸方向の走査、及び接触子２４のＺ軸方向を中心とする回転、すなわち２軸駆動のみにより、３次元接触子モデルＭ２を生成するこができる。したがって、３軸駆動によって３次元接触子モデルを生成する装置よりも、第１実施形態に係る表面性状測定装置は、誤差の要因となる駆動軸が少ないので、高精度で３次元接触子モデルＭ２を生成することができる。
【００４１】
ここで、３軸駆動の表面性状測定装置の場合、３次元接触子モデルを生成する際に用いられるワークは、球（半球）状の形状に限られる。一方、第１実施形態に係る表面性状測定装置は２軸駆動であるので、３次元接触子モデルの生成に用いる基準ワーク４は、球（半球）状に限られず、半円柱、三角柱状であってもよい。すなわち、第１実施形態に係る表面性状測定装置においては、校正測定が多様化でき、その使い勝手は向上する。
【００４２】
［第２実施形態］
（第２実施形態に係る表面性状測定装置の構成）
次に、第２実施形態に係る表面性状測定装置の構成について説明する。第２実施形態に係る表面性状測定装置においては、制御部４１のみが第１実施形態と異なる。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
第２実施形態において、制御部４１は、接触子２４の各回転位置において、取得された疑似測定点Ｐｉを接触子２４の回転位置に応じて座標変換して得られた３次元疑似測定点Ｐ１ｉｊから３次元接触子モデルＭ２を算出する。
【００４４】
（第２実施形態に係る表面性状測定装置の動作）
次に、図１５を参照して、第２実施形態に係る表面性状測定装置の動作について説明する。図１５は、第２実施形態に係る表面性状測定装置の動作を示すフローチャートである。
【００４５】
先ず、制御部４１は、スタイラス２３をＸ軸方向に走査して、擬似測定点Ｐｉを取得する（ステップＳ３０１）。次に、制御部４１は、接触子２４をＺ軸方向を中心に所定角度回転させる（ステップＳ３０２）。
【００４６】
続いて、制御部４１は、接触子２４が１８０°回転したか否かを判断する（ステップＳ３０３）。ここで、制御部４１は、接触子２４が１８０°回転していないと判断した場合（ステップＳ３０３、Ｎ）、再びステップＳ３０１からの制御を実行する。
【００４７】
一方、制御部４１は、接触子２４が１８０°回転していると判断した場合（ステップＳ３０３、Ｙ）、取得された擬似測定点Ｐｉを接触子２４の回転位置に応じて座標変換して、３次元擬似測定点Ｐ１ｉｊを生成する（ステップＳ３０４）。次に、制御部４１は、全ての３次元擬似測定点Ｐ１ｉｊに基づき、基準形状Ｍ４を生成する（ステップＳ３０５）。なお、３次元擬似測定点Ｐ１ｉｊ、及び基準形状Ｍ４の詳細については、後述する。
【００４８】
続いて、制御部４１は、基準形状Ｍ４に基づき、３次元接触子モデルＭ２を生成する（ステップＳ３０６）。以上で、制御部４１の動作は終了する。
【００４９】
次に、図１６及び図１７を参照して、ステップＳ３０４、Ｓ３０５における、「３次元擬似測定点Ｐ１ｉｊ」、及び「基準形状Ｍ４」を説明する。
【００５０】
図１６に示すように、実際の測定において、基準ワーク４上の同一経路で、スタイラス２３をＸ軸方向に走査して、測定［Ａ］、［Ｂ］が行われる。測定［Ａ］、［Ｂ］において、接触子２４はα°回転する。
【００５１】
一方、図１６に示すように、接触子２４の回転がない測定を想定すると、実際の測定［Ａ］、［Ｂ］は、測定［Ａ’］、［Ｂ’］に変換される。すなわち、測定［Ａ’］、［Ｂ’］において、接触子２４は、回転しない。また、測定［Ａ’］においてスタイラス２３は、Ｘ軸方向に走査され、測定［Ｂ’］においてスタイラス２３は、Ｘ軸方向からα°の角度をもつ方向に走査される。測定［Ａ］、［Ｂ］における擬似測定点Ｐｉを、上記のような測定［Ａ’］、［Ｂ’］に変換した場合に対応する値が、「３次元擬似測定点Ｐ１ｉｊ」である。
【００５２】
制御部４１は、上記の３次元擬似測定点Ｐ１ｉｊに基づき、図１７に示すような基準形状Ｍ４（Ｍ４Ａ、Ｍ４Ｂ、Ｍ４Ｃ）を生成し、３次元接触子モデルＭ２を生成する。
【００５３】
例えば、図１７に示すように、実際の基準ワーク４Ａが半円柱である場合、３次元擬似測定点Ｐ１ｉｊに基づき生成される基準形状Ｍ４Ａは半球となる。また、実際の基準ワーク４Ｂが三角柱である場合、基準形状Ｍ４Ｂは円錐となる。また、実際の基準ワーク４Ｃが半球である場合、基準形状Ｍ４Ｃは半球となる。
【００５４】
（第２実施形態に係る表面性状測定装置の効果）
第２実施形態に係る表面性状測定装置は、第１実施形態と略同様の構成を有し、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００５５】
［その他の実施形態］
以上、表面性状測定装置の実施形態を説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。例えば、本発明は、輪郭測定機、粗さ測定機にも適応可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１…測定機本体、２…演算処理装置、３…基台、４…ワーク、５…テーブル、６…変位検出装置、７…操作部、２１…コラム、２２…スライダ、２３…スタイラス、２４…接触子、３１…演算処理装置本体、３２…操作部、３３…表示画面。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に先端が接触可能な接触子と、
前記接触子を互いに直交する水平方向の第１軸及び第２軸並びに垂直方向の第３軸に沿って移動させる接触子駆動手段と、
前記接触子駆動手段によって前記接触子を前記被測定物の表面に倣うように駆動すると共に前記接触子の先端位置を疑似測定点として取得する疑似測定点取得手段と、
前記取得された疑似測定点と前記接触子の先端形状を規定する３次元接触子モデルとに基づいて前記被測定物の表面形状を算出する演算手段と、
基準形状を持つ基準ワークを前記接触子で倣い測定して前記３次元接触子モデルを算出する接触子モデル算出手段と
を備えた表面性状測定装置において、
前記接触子駆動手段は、前記接触子を、前記第３軸を中心として回転駆動するものであり、
前記接触子モデル算出手段は、前記回転駆動される接触子の複数の回転位置のそれぞれにおいて、前記接触子駆動手段で前記接触子を前記第１軸方向及び第３軸方向に沿って移動させて前記基準ワークを倣い測定して前記疑似測定点を取得し、取得された疑似測定点に基づいて前記３次元接触子モデルを算出する
ことを特徴とする表面性状測定装置。
【請求項２】
前記接触子モデル算出手段は、前記接触子の各回転位置において、前記取得された疑似測定点に基づき２次元接触子モデルを算出し、算出された前記接触子の各回転位置における２次元接触子モデルを合成して３次元接触子モデルを算出する
ことを特徴とする請求項１記載の表面性状測定装置。
【請求項３】
前記接触子モデル算出手段は、前記接触子の各回転位置において、前記取得された疑似測定点を前記接触子の回転位置に応じて座標変換して得られた３次元疑似測定点から前記３次元接触子モデルを算出する
ことを特徴とする請求項１記載の表面性状測定装置。
【請求項４】
前記接触子モデル算出手段は、仮想空間内で、初期値として与えられた３次元接触子モデル又は算出された３次元接触子モデルを前記疑似測定点に配置し、前記３次元接触子モデルと前記基準ワークとの接触状況を調べ、前記接触状況に基づいて前記３次元接触子モデルを修正する処理を繰り返す
ことを特徴とする請求項１記載の表面性状測定装置。
【請求項５】
被測定物に先端が接触可能な接触子と、
前記接触子を互いに直交する水平方向の第１軸及び第２軸並びに垂直方向の第３軸に沿って移動させる接触子駆動手段と、
前記接触子駆動手段によって前記接触子を前記被測定物の表面に倣うように駆動すると共に前記接触子の先端位置を疑似測定点として取得する疑似測定点取得手段と、
前記取得された疑似測定点と前記接触子の先端形状を規定する３次元接触子モデルとに基づいて前記被測定物の表面形状を算出する演算手段と
を備えた表面性状測定装置の接触子モデル生成方法であって、
前記接触子を、前記第３軸を中心として回転させ、
前記接触子の複数の回転位置のそれぞれにおいて、前記接触子駆動手段で前記接触子を前記第１軸方向及び第３軸方向に沿って移動させて前記基準ワークを倣い測定して前記疑似測定点を取得し、取得された疑似測定点に基づいて前記３次元接触子モデルを算出する
ことを特徴とする表面性状測定装置の接触子モデル生成方法。
【請求項６】
被測定物に先端が接触可能な接触子と、
前記接触子を互いに直交する水平方向の第１軸及び第２軸並びに垂直方向の第３軸に沿って移動させる接触子駆動手段と、
前記接触子駆動手段によって前記接触子を前記被測定物の表面に倣うように駆動すると共に前記接触子の先端位置を疑似測定点として取得する疑似測定点取得手段と、
前記取得された疑似測定点と前記接触子の先端形状を規定する３次元接触子モデルとに基づいて前記被測定物の表面形状を算出する演算手段と
を備えた表面性状測定装置の接触子モデル生成プログラムであって、
コンピュータに
前記接触子を、前記第３軸を中心として回転させ、
前記接触子の複数の回転位置のそれぞれにおいて、前記接触子駆動手段で前記接触子を前記第１軸方向及び第３軸方向に沿って移動させて前記基準ワークを倣い測定して前記疑似測定点を取得し、取得された疑似測定点に基づいて前記３次元接触子モデルを算出させる
ことを特徴とする表面性状測定装置の接触子モデル生成プログラム。

【図１】