[发明专利]表面形状测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及表面形状测定装置。

例如，涉及对被测定物表面进行仿形扫描，从而测定被测定物的轮廓、表面粗糙度、弯曲度等的表面仿形测定装置。

背景技术

已知对被测定物表面进行仿形扫描，从而测定被测定物的立体形状的表面仿形测定装置。

图19表示作为利用了仿形探测器130的表面仿形测定装置的测定系统100的结构。

该测定系统100包括：使仿形探测器130移动的三维探测器110；进行手动操作的操作部分150；控制三维探测器110的动作的动作控制器160；通过动作控制器160使三维探测器110动作，同时对三维探测器110所取得的测定数据进行处理而求出被测定物W的尺寸或形状等的主计算机200。

三维探测器110包括：固定盘111；立着设置在固定盘111上，使仿形探测器130三维地移动的驱动机构120；以及用于检测驱动机构120的驱动量的驱动传感器(未图示)。

驱动机构120包括：两个横梁支撑体121，从固定盘111的两端在与固定盘111大致成垂直方向的Zm轴方向上具有高度，同时可以沿着固定盘111的侧端的Ym轴方向滑动地设置；横梁122，支撑在横梁支撑体121的上端并在Xm轴方向上具有长度；立柱123，在横梁122上被设置为可以沿Xm轴方向滑动并在Zm轴方向具有导轨(guide)；以及主轴124，被设置为可以在立柱123内沿Z轴方向滑动并在下端保持仿形探测器130。

驱动传感器包括：Ym轴传感器，检测横梁支撑体121沿Ym轴方向的移动；Xm轴传感器，检测立柱123沿Xm轴方向的移动；以及Zm轴传感器，检测主轴124沿Zm轴方向的移动。

如图20所示，仿形探测器130包括：触针131，前端具有接触部分(测定子)132；以及支撑部分133，支撑触针131的基端在一定的范围内可以沿Xp方向、Yp方向、Zp方向滑动。

支撑部分133包括：滑动机构(未图示)，具有可以在互相正交的方向上移动的xp滑块、yp滑块、zp滑块；以及探测器传感器(未图示)，检测滑动机构在各轴方向的位移量，同时输出所检测的位移量。

触针131通过滑动机构被支撑为可以在一定的范围内相对于支撑部分133滑动。

另外，这样的仿形探测器130的结构，例如被记载在文献1(特开平05-256640号)中。

在这样的结构中，使接触部分132以基准压入量Δr接触到被测定物表面S的状态下，使仿形探测器130沿着被测定物表面S仿形移动。

此时，根据驱动机构120的驱动量得到仿形探测器130的移动轨迹。

而且，仿形探测器130的移动轨迹，即成为接触部分132的移动轨迹的部分，在相对于接触部分132的中心点的移动轨迹仅偏移了规定量(ΔQ)的位置上存在被测定物表面S和接触部分132的接触点。

因此，对通过驱动传感器而检测的仿形探测器130的位置和通过探测器传感器而检测的触针131的位移进行合计而求出接触部分132的位置之后，从接触部分132的位置仅校正规定的偏移量(ΔQ)来计算被测定物表面S的位置。

这里，在通过表面仿形测定装置对被测定物表面进行仿形扫描时，具有加速度进行驱动的部分中惯性力起作用。

例如，在被测定物W为圆形或者圆孤的情况下，如图21所示地，产生圆形运动的离心力，从而产生驱动机构120(主轴124)变形的问题。

产生这样的加速度引起的变形的情况下，相当于产生的变形，传感器的检测值中包含有误差。

例如，在产生离心力的情况下，相当于主轴124变形到外侧，传感器的检测值进入圆的内侧，例如，产生如图22所示的径向偏移。

另外，在图22中，L₁是环规的直径、L₂是测定数据。

这样的课题，例如在需要通过测定汽车的车身的大型的三维探测器110进行高速仿形测定的情况下，呈现为非常大的问题。

在例如文献2(特开平7-324928号)中，这一点作为校正加速度所产生的测定误差的方法，公开了以下结构。

即，在该文献2中，作为测定滑块的位置和测定滑块的加速度的函数而预先求出表示伸缩特性的校正值。

例如，通过在测定区域的各个位置中，用各个加速度测定已知半径的环规，从而可以求出加速度和伸缩特性之间的函数。

而且，在测定被测定物时，除了得到各个传感器的检测数据之外，还从测定时的加速度确定校正值，用校正值校正所述检测数据。