置偏移后的半球1和半球2的測定結(jié)果通過拼接運算進(jìn)行連接，能夠高精度地測定單個球的整體形狀。在圖18中表示該一系列的測定步驟。
[0076]首先，在步驟300中通過與圖6的步驟100?150同樣的過程測定球的第一半球部分，在步驟310中與圖6的步驟160同樣地，通過如圖7所示的過程將球轉(zhuǎn)換，接著在步驟320中通過與圖6的步驟210?250同樣的過程來測定球的剩余的第二半球部分。
[0077]然后，在步驟330中基于兩個半球的重復(fù)區(qū)域，利用圖像相關(guān)來估計轉(zhuǎn)換中的誤差，基于估計出的誤差量，在步驟340中進(jìn)行坐標(biāo)變換來校正誤差。
[0078]接著，在步驟350中實施將兩個測定結(jié)果群連接的拼接運算，在步驟360中計算單個球的整體形狀。
[0079]在圖19中表示用于實施本發(fā)明的裝置的實施方式。
[0080]在本實施方式中，對圖5所示的參考例附加了與Θ旋轉(zhuǎn)軸42獨立的用于使球支承臺52旋轉(zhuǎn)的Φ2旋轉(zhuǎn)軸70以及用于在x、y、z正交三軸方向上移動載置有Φ旋轉(zhuǎn)軸44和球保持機(jī)構(gòu)50的臺80的由X軸方向移動機(jī)構(gòu)82x、y軸方向移動機(jī)構(gòu)82y、z軸方向移動機(jī)構(gòu)82z構(gòu)成的平移機(jī)構(gòu)82。
[0081]Φ2旋轉(zhuǎn)軸70被設(shè)為與Φ旋轉(zhuǎn)軸44同軸。像這樣，通過與Φ旋轉(zhuǎn)軸44同軸的Φ 2旋轉(zhuǎn)軸70使球支承臺52旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)球的轉(zhuǎn)換操作。由此，即使在存在支承軸12的偏心、Φ旋轉(zhuǎn)軸44存在離心旋轉(zhuǎn)的情況下，也能夠穩(wěn)定地進(jìn)行球的轉(zhuǎn)換。在此，Φ旋轉(zhuǎn)軸44的旋轉(zhuǎn)范圍也可以與圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)同樣地是0度?90度。此外，設(shè)置Φ2旋轉(zhuǎn)軸70的位置不限定于Z升降軸54與球支承臺52之間，也可以是Z升降軸54與臺56之間。
[0082]在圖中，34是激光干涉儀20用的干涉儀用計算機(jī)，62是用于控制位置變更機(jī)構(gòu)40的Θ旋轉(zhuǎn)軸42和Φ旋轉(zhuǎn)軸44的旋轉(zhuǎn)、球保持機(jī)構(gòu)50的吸附、Z升降軸54的升降、R調(diào)整軸60的伸縮、Φ2旋轉(zhuǎn)軸70的旋轉(zhuǎn)以及平移機(jī)構(gòu)82的動作等的控制器，64是用于通過該控制器62來控制位置變更機(jī)構(gòu)40和球的轉(zhuǎn)換并根據(jù)從干涉儀用計算機(jī)34獲得的信息來對球形狀進(jìn)行解析的球形狀解析用計算機(jī)。
[0083]根據(jù)本實施方式，即使存在位置變更機(jī)構(gòu)40的運動誤差等也能夠?qū)崿F(xiàn)精確的轉(zhuǎn)換，并且能夠減少伴隨由于位置變更機(jī)構(gòu)40的運動誤差、結(jié)構(gòu)部件的尺寸與設(shè)計值不同而引起的被測定球10與表面形狀測定單元的位置偏移所引起的測定誤差的影響，從而能夠高精度地測定單個球的整體形狀。
[0084]在此所示的裝置的結(jié)構(gòu)只是例示，如果裝置的動作是等效的，則也能夠選擇其以外的結(jié)構(gòu)。例如Z升降軸54和Φ 2旋轉(zhuǎn)軸70的位置也能夠選擇將Z升降軸54設(shè)置在Φ 2旋轉(zhuǎn)軸70上的結(jié)構(gòu)。像該例那樣，只要作為裝置整體的動作是等效的，則能夠自由地變更構(gòu)成軸的順序等。并且，Θ旋轉(zhuǎn)軸42與Φ旋轉(zhuǎn)軸44的位置關(guān)系等如果即使不正交也是等效的動作則能夠變更。并且，也能夠省略Φ 2旋轉(zhuǎn)軸70、平移機(jī)構(gòu)82。
[0085]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)顯而易見，上述實施例僅是例示性的，從而表示本發(fā)明的原理的應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以容易地設(shè)想許多各種其它配置。
【主權(quán)項】
1.一種球形狀測定方法， 使被測定球能夠自如地旋轉(zhuǎn)， 在各個旋轉(zhuǎn)位置針對以彼此相鄰的測定區(qū)域之間具有重復(fù)區(qū)域的方式設(shè)定的每個測定區(qū)域測定局部的球面形狀，基于這些重復(fù)區(qū)域的形狀來通過拼接運算將各個局部的球面形狀接合，由此測定表面形狀， 該球形狀測定方法的特征在于，包括以下步驟: 使得能夠轉(zhuǎn)換對被測定球進(jìn)行保持的位置；以及 將由于球的轉(zhuǎn)換中的誤差的影響而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換前后的半球的位置的偏移擬合成三個旋轉(zhuǎn)分量，利用圖像相關(guān)將這三個旋轉(zhuǎn)分量的大小進(jìn)行定量化，在校正了位置的偏移之后，進(jìn)行拼接運算，從而測定出單個球的整體形狀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形狀測定方法，其特征在于， 上述圖像相關(guān)是僅平移的圖像相關(guān)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球形狀測定方法，其特征在于， 上述三個旋轉(zhuǎn)分量是圍繞包含轉(zhuǎn)換前后的半球的極軸的相正交的三軸旋轉(zhuǎn)的偏移。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形狀測定方法，其特征在于， 上述圖像相關(guān)包含用于對旋轉(zhuǎn)進(jìn)行校正的圖像相關(guān)。5.一種球形狀測定裝置，具備: 表面形狀測定單元，其測定球面的局部形狀；以及 位置變更單元，其使被測定球相對于上述表面形狀測定單元自如地旋轉(zhuǎn)， 其中，在各個旋轉(zhuǎn)位置針對以彼此相鄰的測定區(qū)域之間具有重復(fù)區(qū)域的方式設(shè)定的每個測定區(qū)域測定局部的球面形狀，基于這些重復(fù)區(qū)域的形狀來通過拼接運算將各個局部的球面形狀接合，由此測定表面形狀， 該球形狀測定裝置的特征在于，還具備球形狀測定單元，該球形狀測定單元具有能夠自由地保持或釋放被測定球的球保持機(jī)構(gòu)、在從該球保持機(jī)構(gòu)釋放了被測定球的狀態(tài)下對球進(jìn)行保持的球支承臺以及轉(zhuǎn)換對球進(jìn)行保持的位置的單元，將由于球的轉(zhuǎn)換中的誤差的影響而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換前后的半球的位置的偏移擬合成三個旋轉(zhuǎn)分量，利用圖像相關(guān)將這三個旋轉(zhuǎn)分量的大小進(jìn)行定量化，在校正了位置的偏移之后，進(jìn)行拼接運算，從而測定出單個球的整體形狀。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的球形狀測定裝置，其特征在于， 上述表面形狀測定單元是激光干涉儀，上述位置變更單元用于使被測定球繞第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)以及使被測定球繞與該第一旋轉(zhuǎn)軸正交的第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的球形狀測定裝置，其特征在于， 上述球支承臺在上表面具有容納用凹部，該容納用凹部用于容納并支承從上述球保持機(jī)構(gòu)釋放的球。8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任一項所述的球形狀測定裝置，其特征在于， 還具備使上述球支承臺升降的機(jī)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中的任一項所述的球形狀測定裝置，其特征在于， 還具備在釋放了被測定球的期間使上述球保持機(jī)構(gòu)退避的機(jī)構(gòu)。10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中的任一項所述的球形狀測定裝置，其特征在于， 還具備使上述球支承臺旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的球形狀測定裝置，其特征在于， 使上述球支承臺旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸和上述位置變更單元的第二旋轉(zhuǎn)軸被設(shè)為同軸。12.根據(jù)權(quán)利要求5至11中的任一項所述的球形狀測定裝置，其特征在于， 還具備用于調(diào)整被測定球與表面形狀測定單元的相對位置的在正交三軸方向上平移的平移機(jī)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明提供球形狀測定方法和裝置。一種球形狀測定方法，使被測定球(10)能夠自如地旋轉(zhuǎn)，針對在各個旋轉(zhuǎn)位置以彼此相鄰的測定區(qū)域之間具有重復(fù)區(qū)域的方式設(shè)定的每個測定區(qū)域測定局部的球面形狀，基于這些重復(fù)區(qū)域的形狀來通過拼接運算將各個局部的球面形狀接合，由此測定表面形狀，在該球形狀測定方法中，能夠轉(zhuǎn)換對被測定球(10)進(jìn)行保持的位置，并且將由于球的轉(zhuǎn)換中的誤差的影響而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換前后的半球的位置的偏移擬合成三個旋轉(zhuǎn)分量，利用圖像相關(guān)將它們的大小進(jìn)行定量化，在校正了位置的偏移之后，進(jìn)行拼接運算，從而測定出單個球的整體形狀。由此，能夠降低球的轉(zhuǎn)換中的誤差的影響，從而能夠高精度地測定單個球的整體形狀。
【IPC分類】G01B11/24
【公開號】CN105318844
【申請?zhí)枴緾N201510424681
【發(fā)明人】萩野健, 橫山雄一郎
【申請人】株式會社三豐
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年7月17日
【公告號】DE102015009138A1, US9347771, US20160018216