形狀測(cè)定裝置以及形狀測(cè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種形狀測(cè)定裝置以及形狀測(cè)定裝置的形狀測(cè)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，已知有使用仿形測(cè)頭來(lái)測(cè)定被測(cè)定物的形狀的形狀測(cè)定裝置。在這樣的形 狀測(cè)定裝置中，當(dāng)利用仿形測(cè)頭進(jìn)行圓形測(cè)定等時(shí)，在機(jī)械正交坐標(biāo)的象限切換時(shí)（各軸 的運(yùn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)），產(chǎn)生形成為突起狀的運(yùn)動(dòng)誤差（象限突起），并由此產(chǎn)生測(cè)定誤差。
[0003] 對(duì)此，提出了一種對(duì)由于這樣的象限突起而產(chǎn)生的測(cè)定誤差進(jìn)行校正的形狀測(cè)定 裝置（例如，參照文獻(xiàn)1(日本特開(kāi)2007-315897號(hào)公報(bào)）、文獻(xiàn)2 (日本特開(kāi)2014-66693號(hào) 公報(bào)）、文獻(xiàn)3 (日本特開(kāi)2014-98610號(hào)公報(bào)））。
[0004] 文獻(xiàn)1所記載的裝置使用考慮了從標(biāo)尺部到滑動(dòng)件前端的頻率傳遞特性的校正 用過(guò)濾器，來(lái)校正由于象限突起而產(chǎn)生的測(cè)定誤差。另外，文獻(xiàn)2所記載的裝置使用考慮了 從標(biāo)尺部到測(cè)頭前端球的頻率傳遞特性的校正用過(guò)濾器，并且，文獻(xiàn)3所記載的裝置使用 考慮了從標(biāo)尺部到測(cè)頭前端球的頻率傳遞特性的逆特性的校正用過(guò)濾器，來(lái)校正由于象限 突起而產(chǎn)生的測(cè)定誤差。
[0005] 另外，在上述文獻(xiàn)2~3中，通過(guò)使用事先具有與仿形測(cè)頭對(duì)應(yīng)的校正系數(shù)的校正 用過(guò)濾器，來(lái)校正由于象限突起而產(chǎn)生的測(cè)定誤差。因此，在更換了仿形測(cè)頭的測(cè)針的情況 下，存在無(wú)法充分地獲得校正用過(guò)濾器的校正效果這樣的問(wèn)題，并且存在以下問(wèn)題：為了獲 得充分的校正效果，伴有需要操作者重新輸入與安裝更換后的測(cè)針的仿形測(cè)頭對(duì)應(yīng)的校正 系數(shù)等繁瑣的作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠容易地對(duì)校正測(cè)定誤差的校正用過(guò)濾器進(jìn)行設(shè) 定且能夠進(jìn)行高精度的形狀測(cè)定的形狀測(cè)定裝置以及形狀測(cè)定方法。
[0007] 本發(fā)明的形狀測(cè)定裝置的特征在于，具備：仿形測(cè)頭，其具有測(cè)針以及安裝有所述 測(cè)針的測(cè)頭主體，該測(cè)針在前端具有與被測(cè)定物接觸的前端球；滑動(dòng)件，其支承所述仿形測(cè) 頭，并被設(shè)置為能夠移動(dòng)；標(biāo)尺部，其檢測(cè)所述滑動(dòng)件的移動(dòng)量；前端球位移檢測(cè)部，其檢 測(cè)所述仿形測(cè)頭的所述前端球相對(duì)于所述滑動(dòng)件的支承部的位移量，所述滑動(dòng)件的支承部 是所述滑動(dòng)件支承所述仿形測(cè)頭的部分；以及運(yùn)算部，其根據(jù)由所述標(biāo)尺部檢測(cè)出的所述 移動(dòng)量、由所述前端球位移檢測(cè)部檢測(cè)出的所述位移量以及校正測(cè)定誤差的校正用過(guò)濾器 來(lái)計(jì)算測(cè)定值，其中，所述運(yùn)算部具有校正用過(guò)濾器設(shè)定單元，該校正用過(guò)濾器設(shè)定單元使 用通過(guò)校準(zhǔn)基準(zhǔn)體的測(cè)定而由所述標(biāo)尺部檢測(cè)出的所述移動(dòng)量和由所述前端球位移檢測(cè) 部檢測(cè)出的所述位移量，來(lái)計(jì)算將所述位移量與所述標(biāo)尺部的坐標(biāo)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)的校正矩陣 的對(duì)角成分，基于所述校正矩陣的對(duì)角成分計(jì)算所述校正用過(guò)濾器的校正系數(shù)，從而對(duì)所 述校正用過(guò)濾器進(jìn)行設(shè)定。
[0008] 在本發(fā)明中，使用在測(cè)頭主體安裝有測(cè)針的仿形測(cè)頭來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)基準(zhǔn)體的測(cè)定 (仿形測(cè)頭的校準(zhǔn)處理）。而且，校正用過(guò)濾器設(shè)定單元根據(jù)通過(guò)該校準(zhǔn)處理所獲得的標(biāo)尺 部的檢測(cè)值（滑動(dòng)件的移動(dòng)量）和前端球位移檢測(cè)部的檢測(cè)值（前端球的位移量），來(lái)計(jì)算 校正矩陣的對(duì)角成分，基于該對(duì)角成分計(jì)算用于校正由于象限突起而產(chǎn)生的測(cè)定誤差的校 正系數(shù)，從而對(duì)校正用過(guò)濾器進(jìn)行設(shè)定。
[0009] 而且，在測(cè)定被測(cè)定物時(shí)，在使用例如基于從標(biāo)尺部到測(cè)頭前端球的頻率傳遞特 性的逆特性的校正用過(guò)濾器的情況下，針對(duì)前端球位移檢測(cè)部的檢測(cè)值應(yīng)用所設(shè)定的校正 用過(guò)濾器進(jìn)行校正，將校正后的檢測(cè)值與來(lái)自標(biāo)尺部的檢測(cè)值相加來(lái)獲得測(cè)定值。另外，在 使用例如基于從標(biāo)尺部到測(cè)頭前端球的頻率傳遞特性的校正用過(guò)濾器的情況下，針對(duì)標(biāo)尺 部的檢測(cè)值應(yīng)用所設(shè)定的校正用過(guò)濾器進(jìn)行校正，將校正后的檢測(cè)值與來(lái)自前端球位移檢 測(cè)部的檢測(cè)值相加來(lái)獲得測(cè)定值。
[0010] 根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，即使在更換了仿形測(cè)頭的測(cè)針的情況下，也能夠容易地對(duì)包含 與更換后的測(cè)針的長(zhǎng)度等條件相應(yīng)的最佳的校正系數(shù)的校正用過(guò)濾器進(jìn)行設(shè)定。即，不需 要操作者重新輸入與安裝有更換后的測(cè)針的仿形測(cè)頭對(duì)應(yīng)的校正系數(shù)，并且根據(jù)與仿形測(cè) 頭相應(yīng)的最佳的校正系數(shù)能夠?qū)嵤└呔鹊男螤顪y(cè)定。
[0011] 在本發(fā)明的形狀測(cè)定裝置中，優(yōu)選的是，所述校正用過(guò)濾器設(shè)定單元使用系數(shù)計(jì) 算用函數(shù)或表數(shù)據(jù)，來(lái)計(jì)算所述校正用過(guò)濾器的校正系數(shù)，該系數(shù)計(jì)算用函數(shù)或表數(shù)據(jù)表 示針對(duì)所述仿形測(cè)頭的所述校正矩陣的對(duì)角成分與針對(duì)所述仿形測(cè)頭的所述校正用過(guò)濾 器的校正系數(shù)之間的關(guān)系。
[0012] 在本發(fā)明中，校正用過(guò)濾器設(shè)定單元根據(jù)系數(shù)計(jì)算用函數(shù)或表數(shù)據(jù)，來(lái)計(jì)算校正 用過(guò)濾器中的校正系數(shù)（與安裝于形狀測(cè)定裝置的仿形測(cè)頭對(duì)應(yīng)的校正系數(shù)），該系數(shù)計(jì) 算用函數(shù)或表數(shù)據(jù)表示針對(duì)仿形測(cè)頭的校正矩陣的對(duì)角成分與針對(duì)仿形測(cè)頭的校正系數(shù) 之間的關(guān)系。
[0013] 通過(guò)使用這樣的系數(shù)計(jì)算用函數(shù)，無(wú)論在仿形測(cè)頭的測(cè)頭主體安裝有何種測(cè)針， 通過(guò)進(jìn)行仿形測(cè)頭的校準(zhǔn)處理并計(jì)算校正矩陣的對(duì)角成分，都能夠容易地計(jì)算出與仿形測(cè) 頭對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)男Ｕ禂?shù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)處理的高速化。
[0014] 在本發(fā)明的形狀測(cè)定裝置中，優(yōu)選的是，所述運(yùn)算部還具有函數(shù)生成單元，該函數(shù) 生成單元根據(jù)通過(guò)將多種所述測(cè)針依次安裝于所述測(cè)頭主體來(lái)測(cè)定所述校準(zhǔn)基準(zhǔn)體所計(jì) 算出的針對(duì)各仿形測(cè)頭的所述校正矩陣的對(duì)角成分以及針對(duì)所述各仿形測(cè)頭的所述校正 用過(guò)濾器的校正系數(shù)，來(lái)生成所述系數(shù)計(jì)算用函數(shù)或所述表數(shù)據(jù)。
[0015] 在本發(fā)明中，由函數(shù)生成單元生成系數(shù)計(jì)算用函數(shù)或表數(shù)據(jù)。即，在形狀測(cè)定裝置 中，將多種測(cè)針依次安裝于測(cè)頭主體來(lái)實(shí)施仿形測(cè)頭的校準(zhǔn)處理（校準(zhǔn)基準(zhǔn)體的測(cè)定），函 數(shù)生成單元根據(jù)通過(guò)該校準(zhǔn)處理獲得的針對(duì)各仿形測(cè)頭的校正矩陣的對(duì)角成分和針對(duì)各 仿形測(cè)頭的校正系數(shù)，來(lái)計(jì)算系數(shù)計(jì)算用函數(shù)?；蛘?，函數(shù)生成單元生成表數(shù)據(jù)，該表數(shù)據(jù) 將針對(duì)各仿形測(cè)頭的校正矩陣的對(duì)角成分與針對(duì)各仿形測(cè)頭的校正系數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
[0016] 根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，即使在產(chǎn)生了例如測(cè)定環(huán)境的變化、仿形測(cè)頭的經(jīng)年變化等測(cè) 定條件的變化的情況下，也能夠針對(duì)當(dāng)前的測(cè)定條件生成最佳的系數(shù)計(jì)算用函數(shù)或表數(shù) 據(jù)。因而，校正用過(guò)濾器設(shè)定單元使用該系數(shù)計(jì)算用函數(shù)或表數(shù)據(jù)，能夠計(jì)算出能夠?qū)嵤└?精度的形狀測(cè)定的校正系數(shù)。
[0017] 在本發(fā)明的形狀測(cè)定裝置中，優(yōu)選的是，所述校正用過(guò)濾器包含零點(diǎn)角頻率、極點(diǎn) 角頻率、零點(diǎn)衰減率以及極點(diǎn)衰減率作為所述校正用過(guò)濾器的校正系數(shù)，所述校正用過(guò)濾 器設(shè)定單元至少計(jì)算所述零點(diǎn)角頻率。
[0018] 校正用過(guò)濾器例如日本特開(kāi)2014-66693號(hào)公報(bào)等所示的那樣，能夠使用零點(diǎn)角 頻率、極點(diǎn)角頻率、零點(diǎn)衰減率以及極點(diǎn)衰減率的校正系數(shù)和拉普拉斯運(yùn)算符來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 此外，零點(diǎn)是指校正用過(guò)濾器為0時(shí)的拉普拉斯運(yùn)算符的值，極點(diǎn)是指校正用過(guò)濾器為0 時(shí)的拉普拉斯運(yùn)算符的值。在此，在本發(fā)明中，校正用過(guò)濾器設(shè)定單元至少計(jì)算這些校正系 數(shù)中的零點(diǎn)角頻率。由于零點(diǎn)角頻率與其它校正系數(shù)相比，對(duì)測(cè)定誤差的校正的影響大，因 此通過(guò)至少計(jì)算出零點(diǎn)角頻率，能夠設(shè)定適當(dāng)?shù)男Ｕ眠^(guò)濾器。
[0019] 本發(fā)明的形狀測(cè)定方法是形狀測(cè)定裝置的形狀測(cè)定方法，該形狀測(cè)定裝置具備： 仿形測(cè)頭，其具有測(cè)針以及安裝有所述測(cè)針的測(cè)頭主體，該測(cè)針在前端具有與被測(cè)定物接 觸的前端球；滑動(dòng)件，其支承所述仿形測(cè)頭，并被設(shè)置為能夠移動(dòng)；標(biāo)尺部，其檢測(cè)所述滑 動(dòng)件的移動(dòng)量；以及前端球位移檢測(cè)部，其檢測(cè)所述仿形測(cè)頭的所述前端球相對(duì)于所述滑 動(dòng)件的支承部的位移量，所述滑動(dòng)件的支承部是所述滑動(dòng)件支承所述仿形測(cè)頭的部分，該 形狀測(cè)定方法的特征在于，使用通過(guò)校準(zhǔn)基準(zhǔn)體的測(cè)定而由所述標(biāo)尺部檢測(cè)出的所述移動(dòng) 量和由所述前端球位移檢測(cè)部檢測(cè)出的所述位移量，來(lái)計(jì)算將所述位移量與所述標(biāo)尺部的 坐標(biāo)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)的校正矩陣的對(duì)角成分，基于所述校正矩陣的對(duì)角成分計(jì)算校正系數(shù)，從 而對(duì)校正用過(guò)濾器進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)所設(shè)定的所述校正用過(guò)濾器、由所述標(biāo)尺部檢測(cè)出的所 述移動(dòng)量以及由所述前端球位移檢測(cè)部檢測(cè)出的所述位移量來(lái)計(jì)算測(cè)定值。
[0020] 在本發(fā)明中，與上述發(fā)明同樣地，根據(jù)通過(guò)仿形測(cè)頭的校準(zhǔn)處理而獲得的校正矩 陣的對(duì)角成分，來(lái)設(shè)定校正用過(guò)濾器的校正系數(shù)。因而，不需要例如在每次更換仿形測(cè)頭的 測(cè)針時(shí)，操作者都要手動(dòng)輸入校正系數(shù)，能夠容易地設(shè)定適當(dāng)?shù)男Ｕ眠^(guò)濾器。另外，通過(guò) 使用與更換后的測(cè)針（仿形測(cè)頭）對(duì)應(yīng)的校正用過(guò)濾器來(lái)計(jì)算測(cè)定值，能夠獲得高精度的 測(cè)定值。
[0021] 本發(fā)明能夠提供一種能夠容易地設(shè)定與仿形測(cè)頭對(duì)應(yīng)的校正用過(guò)濾器并能夠通 過(guò)