專利名稱：表面性質和形狀測定機和表面性質和形狀測定方法
技術領域：
本發明涉及測定被測定物的表面形狀和表面粗糙度等的表面性質和形狀測定機 和表面性質和形狀測定方法。詳細說就是涉及具備具有測頭的接觸式檢測器和圖像探測器 的表面性質和形狀測定機和表面性質和形狀測定方法。
背景技術：
公知的是如下所述的表面性質和形狀測定機，在使測頭與被測定物的表面接觸的 狀態下，使測頭沿被測定物表面移動，這時，檢測由被測定物的表面形狀和表面粗糙度所引 起產生的測頭變位，根據該測頭的變位來測定被測定物的表面形狀和表面粗糙度等表面性 質和形狀(例如參照文獻1 特開平5-87562號公報)。以往，表面性質和形狀測定機在測定被測定物的表面形狀和表面粗糙度等時，測 定者要一邊通過目視調整測頭前端與被測定物測定部位的相對位置，一邊把測頭前端設置 在被測定物的測定開始位置，然后使測頭沿被測定物的表面相對移動。于是，由于被測定物 的表面形狀和表面粗糙度等而使測頭上下變位，根據該測頭的上下變位來測定被測定物的 表面形狀和表面粗糙度等表面性質和形狀。表面性質和形狀測定機中，在測定被測定物表面時若被測定物的姿態相對測定軸 傾斜，則有可能測定結果產生誤差。例如在測定圓筒表面的軸向性質和形狀時若圓筒的姿 態相對測定軸傾斜，在使測頭沿測定軸移動時，測頭則成為一邊在圓筒的軸向移動一邊在 圓筒的外周方向上也移動。因此，測定值在表示圓筒表面的軸向凹凸中還混入有表示圓筒 外周形狀的成分，測定結果產生誤差。且表面性質和形狀測定機中，在被測定面相對水平面 傾斜時，也有可能測定結果產生誤差。于是，在正式測定前使用測頭進行預備測定，根據測定結果來把被測定物的姿態 例如調整成為與測定軸平行的姿態的表面性質和形狀測定機被開發(例如文獻2 特開 2000-266534號公報)。文獻2的表面性質和形狀測定機具備使被測定物在水平面內旋轉 的旋轉臺，根據使用測頭進行預備測定的結果而使旋轉臺旋轉，進行使被測定物的姿態調 整成為與測定軸平行的姿態的所謂調準正(通>9 f L· )。且文獻2的表面性質和形狀測定機具備使被測定物相對水平面傾斜的調平臺，根 據使用測頭進行預備測定的結果而使調平臺傾斜，進行使被測定物的姿態調整成為被測定 面成為水平的姿態的所謂調準水平(水平^ L.)。近年來，在被測定物的微細化、細線化的潮流中，在被測定物和測定部位微細化的 今天，上述測頭的設置作業非常困難，且耗費時間，測定者的負擔也大。也估計有由于被測定物而使測頭與被測定物出現干涉(碰撞)并招致測頭和被測 定物破損的情況。特別是如圖18A 圖18C所示，在求微型透鏡陣模具71所形成的多個直徑Imm以 下的凸狀(或凹狀)微型透鏡成形面72的半徑值和直徑值等時，若測頭不是在具有微型透 鏡成形面72的頂點(峰值或谷底值)的中心線上正確地追跡，就不能得到正確的測定結果。對于這種測定物現有是如圖19A 圖19C所示，需要測定者一邊通過目視來確認 測頭M的前端與微型透鏡成形面72的相對位置(參照同圖(A))，一邊使測頭M的前端位 于微型透鏡成形面72上，然后使承載被測定物即微型透鏡陣模具71的工作臺運動(參照 同圖(B))，檢測微型透鏡成形面72的頂點(參照同圖(C))，在該狀態下，相對移動以使測 頭M在微型透鏡成形面72的中心線上追跡，進行測定。因此，現有的作業中，與測定時間比較而測頭的設置時間非常長(例如測定時間 是約10秒，設置時間是約120秒)。文獻2的表面性質和形狀測定機中，由于預備測定由多個工序構成，且使用測頭 對被測定物表面進行預備測定，所以有預備測定非常耗費時間的問題。而且還有由測頭有 可能使被測定物劃傷的問題。
發明內容
本發明的第一目的在于提供一種能夠縮短測頭設置時間的表面性質和形狀測定 機和表面性質和形狀測定方法。本發明的第二目的在于提供一種能夠縮短預備測定所需要的時間，而且在預備測 定時使被測定物不劃傷的表面性質和形狀測定機。本發明的表面性質和形狀測定機測定被測定物的表面性質和形狀，其中，具備承 載所述被測定物的工作臺、具有與所述被測定物表面接觸的測頭的接觸式檢測器、對所述 被測定物的表面圖像進行攝像的圖像探測器、使所述接觸式檢測器和所述圖像探測器與所 述工作臺相對移動的相對移動機構、控制對所述相對移動機構的驅動而且把由所述接觸式 檢測器得到的測定數據和由所述圖像探測器取得的圖像數據進行處理的控制裝置，所述控 制裝置包括中心位置計算機構，其當通過所述圖像探測器而被輸入所述被測定物的圓形 凹狀部或圓形凸狀部的圓形輪廓線中至少三點以上的位置數據時，對輸入的位置數據適當 配置圓并求中心位置；測頭設置機構，其在所述中心位置計算機構求出中心位置時，使所述 相對移動機構動作，使所述接觸式檢測器的測頭位于所述中心位置。根據這種結構，首先，測定者使相對移動機構動作，利用圖像探測器取入被測定物 的圓形凹狀部或圓形凸狀部的圓形輪廓線中至少三點以上的位置數據。于是，控制裝置在對輸入的位置數據適當配置圓并求出圓的中心位置后(中心位 置計算機構)，使相對移動機構動作，使接觸式檢測器的測頭位于中心位置(測頭設置機 構)。因此，由于能夠使接觸式檢測器的測頭自動地向被測定物的圓形凹狀部或圓形凸 狀部的中心位置設置，即由于也可以不用如現有這樣需要測定者一邊通過目視來調整測頭 的前端與微型透鏡成形面的相對位置，一邊使測頭的前端位于微型透鏡成形面上，所以能 夠縮短測頭的設置時間。本發明的表面性質和形狀測定機中，優選的是，所述接觸式檢測器的測頭和所述 圖像探測器在它們任一個在測定時，把另一個偏置配置在不妨礙的位置，且具備存儲所述 接觸式檢測器的測頭前端和所述圖像探測器的偏置量的偏置量存儲機構，在所述中心位置 計算機構求出所述中心位置時，則所述測頭設置機構使所述相對移動機構動作而使所述圖像探測器位于所述中心位置，然后使所述相對移動機構以存儲在所述偏置量存儲機構的偏 置量進行動作而使所述接觸式檢測器的測頭位于所述中心位置。根據這種結構，由于接觸式檢測器的測頭和圖像探測器在它們任一個在測定時， 把另一個偏置配置在不妨礙的位置，所以即使不帶有在各自測定時使另一個退避的機構， 也不會給測定帶來障礙。且由于把接觸式檢測器的測頭前端和圖像探測器的偏置量存儲在偏置量存儲機 構，所以當圓形凹狀部或圓形凸狀部的中心位置被計算出后，則使相對移動機構動作而使 圖像探測器位于中心位置，然后只要使相對移動機構以存儲在偏置量存儲機構的偏置量進 行動作，就能夠使接觸式檢測器的測頭自動地位于中心位置。因此，只要預先正確地求出并存儲接觸式檢測器的測頭和圖像探測器的偏置量， 就能夠以簡單的操作和處理自動地使接觸式檢測器的測頭位于圓形凹狀部或圓形凸狀部 的中心位置。本發明的表面性質和形狀測定方法所使用的表面性質和形狀測定機具備承載被 測定物的工作臺、具有與所述被測定物表面接觸的測頭的接觸式檢測器、對所述被測定物 的表面圖像進行攝像的圖像探測器、使所述接觸式檢測器和所述圖像探測器與所述工作臺 相對移動的相對移動機構、控制對所述相對移動機構的驅動而且把由所述接觸式檢測器得 到的測定數據和由所述圖像探測器取得的圖像數據進行處理的控制裝置，本表面性質和形 狀測定方法測定具有圓形凹狀部或圓形凸狀部的被測定物的表面性質和形狀，其中，具備 輪廓數據取得工序，其使所述相對移動機構動作而利用所述圖像探測器來取得所述被測定 物圓形凹狀部或圓形凸狀部的圓形輪廓線中至少三點以上的位置數據；適當配置圓工序， 其向所述輪廓數據取得工序取得的位置數據適當配置圓并求出圓的中心位置；測頭設置工 序，其使所述相對移動機構動作而把所述接觸式檢測器的測頭位于被所述適當配置圓工序 求出的中心位置；測定工序，其在所述接觸式檢測器的測頭位于所述被測定物的圓形凹狀 部或圓形凸狀部的中心位置的狀態下，使所述相對移動機構動作，一邊使所述接觸式檢測 器的測頭與被測定物相對移動，一邊來測定圓形凹狀部或圓形凸狀部的表面性質和形狀。根據這種結構，首先在輪廓數據取得工序中，使相對移動機構動作而利用圖像探 測器來取得被測定物圓形凹狀部或圓形凸狀部的圓形輪廓線中至少三點以上的位置數據， 然后在適當配置圓工序中，向被輪廓數據取得工序取得的位置數據適當配置圓并求出圓的 中心位置。接著，在測頭設置工序中，使相對移動機構動作而把接觸式檢測器的測頭位于被 適當配置圓工序求出的中心位置，然后在測定工序中，使相對移動機構動作，一邊使接觸式 檢測器的測頭與被測定物相對移動，一邊來測定圓形凹狀部或圓形凸狀部的表面性質和形 狀。因此，由于預先知道被測定物的圓形凹狀部或圓形凸狀部的中心位置，所以能夠 把接觸式檢測器的測頭設置在被測定物的圓形凹狀部或圓形凸狀部的中心位置。即由于也 可以不用如現有這樣需要測定者一邊通過目視來調整測頭的前端與被測定物的測定部位 的相對位置，一邊使測頭的前端位于被測定物的測定開始位置，所以能夠縮短測頭的設置 時間。本發明的表面性質和形狀測定機在把被測定物的姿態調整成為與規定的測定軸平行的姿態或垂直的姿態后來測定所述被測定物的表面性質和形狀，其中，具備工作臺， 其具有承載所述被測定物且使所述被測定物在規定平面內旋轉的旋轉臺；接觸式檢測器， 其具有與被測定物表面接觸的測頭；圖像探測器，其對所述被測定物的表面圖像進行攝像； 相對移動機構，其使所述旋轉臺和所述接觸式檢測器相對移動；控制裝置，其控制所述相對 移動機構和所述旋轉臺，所述控制裝置具備圖像探測器控制機構，其利用所述圖像探測器 來對所述被測定物進行攝像；傾斜角計算機構，其根據所述圖像探測器控制機構所攝像的 所述被測定物的圖像來計算所述被測定物相對所述測定軸的傾斜角；姿態調整機構，其根 據所述傾斜角計算機構計算出的傾斜角來使所述旋轉臺旋轉，以把所述被測定物的姿態調 整成為與所述測定軸平行的姿態或垂直的姿態。根據這種結構，由于在預備測定中僅由圖像探測器對被測定物進行攝像并計算被 測定物相對測定軸的傾斜角，所以能夠減少預備測定的工時，能夠縮短預備測定所需要的 時間。而且由于是由圖像探測器來測定，所以與由測頭的測定相比能夠縮短測定時間。由 此，能夠大幅度縮短預備測定所需要的時間。且由于在預備測定中是由圖像探測器進行的非接觸測定，所以被測定物不會劃 傷。本發明的表面性質和形狀測定機在把被測定物的姿態調整成為與規定的測定軸 平行的姿態或垂直的姿態后來測定所述被測定物的表面性質和形狀，其中，具備工作臺， 其具有承載所述被測定物且使所述被測定物相對垂直的基準面而向所述測頭的垂直方向 傾斜的調平臺；接觸式檢測器，其具有與被測定物的被測定面接觸的測頭；圖像探測器，其 對所述被測定物的表面圖像進行攝像；相對移動機構，其使所述調平臺和所述接觸式檢測 器相對移動；控制裝置，其控制所述相對移動機構和所述調平臺，所述控制裝置具備對焦 機構，其利用所述相對移動機構使所述圖像探測器在所述被測定面的多個點向與所述基準 面垂直的方向移動，使所述各點位于所述圖像探測器的焦點位置；傾斜角計算機構，其根據 所述各點中所述圖像探測器的在與所述基準面垂直方向的位置來計算所述被測定面相對 所述基準面的傾斜角；姿態調整機構，其根據所述傾斜角計算機構計算出的傾斜角來使所 述調平臺傾斜，以把所述被測定物的姿態調整成為使所述被測定面與所述基準面平行的姿 態。根據這種結構，由于在預備測定中僅為了使被測定面的各點位于圖像探測器的焦 點位置而使圖像探測器向與基準面垂直的方向移動，然后根據各點中圖像探測器的在與基 準面垂直方向的位置來計算被測定面相對基準面的傾斜角，所以能夠減少預備測定的工 時，能夠縮短預備測定所需要的時間。而且由于是由圖像探測器來測定，所以與由測頭的測 定相比能夠縮短測定時間。由此，能夠大幅度縮短預備測定所需要的時間。且由于在預備測定中是由圖像探測器進行的非接觸測定，所以被測定物不會劃 傷。本發明的表面性質和形狀測定機在上述的表面性質和形狀測定機中，為了在以所 述圖像探測器取入的被測定物圖像為基礎而指定了測定開始位置時，所述接觸式檢測器的 測頭向所述被測定物的測定開始位置接近，優選所述控制裝置包括計算所述相對移動機 構的移動軌跡并進行存儲的移動軌跡計算機構、按照該移動軌跡計算機構求出的移動軌跡 而使所述相對移動機構動作的測頭設置機構。
根據這種結構，首先，在圖像探測器取入被測定物的圖像后，當以該被取入的被測 定物圖像為基礎而指定了測定開始位置時，為了使接觸式檢測器的測頭向被測定物的測定 開始位置接近而利用移動軌跡計算機構計算并存儲相對移動機構的移動軌跡。之后，在實 行測定時，按照移動軌跡計算機構求出的移動軌跡而使相對移動機構動作。即相對移動 機構按照所存儲的移動軌跡來動作，使接觸式檢測器的測頭與被測定物的測定開始位置接 觸。因此，由于能夠把接觸式檢測器的測頭自動地向被測定物的測定開始位置設置， 即由于也可以不用如現有這樣需要測定者一邊通過目視來調整測頭的前端與被測定物測 定開始位置的相對位置，一邊使測頭的前端設置在被測定物的測定開始位置，所以能夠減 輕測定者的負擔，且能夠防止測頭與被測定物出現干涉。本發明的表面性質和形狀測定機在上述的表面性質和形狀測定機中，所述圖像探 測器包括探測器本體、被支承在該探測器本體的前端且能夠對所述被測定物的圖像進行 攝像的探測器頭，優選所述探測器頭被這樣地安裝在所述探測器本體在所述測頭與被測 定物接觸的狀態下，以與所述接觸式檢測器和所述工作臺相對移動的方向以及所述測頭的 變位方向正交的軸為中心能夠旋轉。根據這種結構，特別是由于圖像探測器包括探測器本體、被支承在該探測器本體 的前端且能夠對被測定物的圖像進行攝像的探測器頭，探測器頭被這樣地安裝在探測器本 體在測頭與被測定物接觸的狀態下，以與接觸式檢測器和工作臺相對移動的方向(即追 跡方向)以及測頭的變位方向正交的軸為中心能夠旋轉，因此，能夠使探測器頭以軸為中 心旋轉，使探測器頭的方向向測頭的變位方向和與之正交的方向變更姿態。因此，只要使探測器頭的方向向測頭的變位方向變更姿態，例如就能夠取得被測 定物水平面的圖像，只要使探測器頭的方向向與測頭的變位方向正交的方向變更姿態，就 能夠取得被測定物垂直面的圖像。因此，在測定被測定物垂直面所形成的孔的內面性質和 形狀時，通過由圖像探測器取得被測定物垂直面的圖像，也能夠使測頭正確地位于垂直面 所形成的孔的內面，因此，能夠減輕測定者的負擔，且能夠防止測頭與被測定物出現干涉。
圖1是表示本發明第一實施例表面性質和形狀測定機的立體圖；圖2是表示同上實施例的接觸式檢測器和圖像探測器部分的放大立體圖；圖3是表示同上實施例的接觸式檢測器和圖像探測器部分的主視圖；圖4是表示同上實施例的圖像探測器的圖；圖5是表示同上實施例的控制系統的方塊圖；圖6A是表示在同上實施例所測定的被測定物的圖；圖6B是表示在同上實施例所測定的被測定物的圖；圖7A是在同上實施例中圖像探測器移動到被測定物近旁狀態的圖；圖7B是在同上實施例中圖像探測器移動到被測定物近旁狀態的圖；圖8A是在同上實施例中取得圓形輪廓線位置數據的圖；圖8B是在同上實施例中取得圓形輪廓線位置數據的圖；圖9是在同上實施例中表示適當配置圓工序的圖；8
圖10是在同上實施例中圖像探測器移動到中心位置狀態的圖；圖11是在同上實施例中測頭移動到中心位置狀態的圖；圖12是表示在同上實施例所測定的被測定物其他例的圖；圖13是表示在圖12所示被測定物的測定中圖像探測器移動到被測定物近旁狀態 的圖；圖14A是在圖12所示被測定物的測定中取得圓形輪廓線位置數據的圖；圖14B是在圖12所示被測定物的測定中取得圓形輪廓線位置數據的圖；圖15是在圖12所示被測定物的測定中圖像探測器向其他位置移動狀態的圖；圖16是在圖12所示被測定物的測定中表示適當配置圓工序的圖；圖17是在同上實施例中測頭移動到中心位置狀態的圖；圖18A是測定微型透鏡模具時的圖；圖18B是測定微型透鏡模具時的圖；圖18C是測定微型透鏡模具時的圖；圖19A是表示利用現有的測定方法來測定微型透鏡模具的例的圖；圖19B是表示利用現有的測定方法來測定微型透鏡模具的例的圖；圖19C是表示利用現有的測定方法來測定微型透鏡模具的例的圖；圖20是表示本發明第二實施例表面性質和形狀測定機的立體圖；圖21是表示同上實施例的控制系統的方塊圖；圖22是用于說明姿態調整方法的流程圖；圖23是表示圖像探測器和被測定物的俯視圖；圖M是表示利用姿態調整機構的調整被測定物姿態的俯視圖；圖25是表示控制裝置的正式測定的俯視圖；圖沈是表示對被測定物進行攝像的圖像探測器的俯視圖；圖27是表示利用姿態調整機構的調整被測定物姿態的俯視圖；圖觀是表示在本發明第二實施例的表面性質和形狀測定機中，把旋轉臺替代成 調平臺的例的立體圖；圖四是表示圖觀所示例的控制裝置的方塊圖；圖30是用于說明圖觀所示例的姿態調整方法的流程圖；圖31A是表示圖觀所示例的調平臺動作的側視圖；圖31B是表示圖觀所示例的調平臺動作的側視圖；圖32是表示本發明第三實施例表面性質和形狀測定機的立體圖；圖33是表示同上實施例的圖像探測器的圖；圖34是表示在同上實施例所測定的被測定物的例的立體圖；圖35A是表示使用同上表面性質和形狀測定機來測定垂直壁的孔的情況的圖；圖35B是表示使用同上表面性質和形狀測定機來測定垂直壁的孔的情況的圖；圖36A是表示使用同上表面性質和形狀測定機來測定傾斜壁的孔的情況的圖；圖36B是表示使用同上表面性質和形狀測定機來測定傾斜壁的孔的情況的圖；圖37是表示使用同上表面性質和形狀測定機來測定水平壁的孔的情況的圖。
具體實施例方式[第一實施例]<表面性質和形狀測定機的說明(參照圖1 圖5) >如圖1和圖2所示，本實施例的表面性質和形狀測定機具備設置臺1、被固定在 該設置臺1上面的底座2、被承載在該底座2上且在上面承載被測定物的工作臺10、具有與 被測定物表面接觸的測頭M的接觸式檢測器20、對被測定物的表面圖像進行攝像的圖像 探測器30、使接觸式檢測器20和圖像探測器30與工作臺10相對移動的相對移動機構40、 控制裝置50。相對移動機構40具備被設置在底座2與工作臺10之間而使工作臺10向水平方 向的一個方向(Y軸方向)移動的作為第一移動機構的Y軸驅動機構41、豎立設置在底座2 上面的立柱42、被設置成能夠沿該立柱42向上下方向(Z軸方向)移動的作為升降部件的 Z滑塊43、使該Z滑塊43向上下方向升降的作為第二移動機構的Z軸驅動機構44、經由回 轉機構45 (參照圖幻而能夠以Y軸為中心旋轉地設置在Z滑塊43的回轉板46、被設置在 該回轉板46且設置成能夠向與工作臺10的移動方向(Y軸方向)和Z滑塊43的升降方向 (Z軸方向)正交的方向(X軸方向)移動的作為滑動部件的X滑塊47、使該X滑塊47向X 軸方向移動的作為第三移動機構的X軸驅動機構48。本實施例中，把接觸式檢測器20和圖像探測器30安裝在X滑塊47。因此，相對 移動機構40是由三維移動機構所構成，包括有使工作臺10向Y軸方向移動的Y軸驅動機 構41、使接觸式檢測器20和圖像探測器30向Z軸方向移動的Z軸驅動機構44、使接觸式 檢測器20和圖像探測器30向X軸方向移動的X軸驅動機構48。Y軸驅動機構41和Z軸驅動機構44被圖示省略了，但例如由具有滾珠絲杠軸和與 該滾珠絲杠軸旋合的螺母部件的送進絲杠機構所構成。X軸驅動機構48包括被固定在回轉板46的驅動機構本體48A、與X軸方向平行 地設置在該驅動機構本體48A且能夠移動地支承X滑塊47的導向導軌48B、使X滑塊47沿 該導向導軌48B往復移動的驅動源(圖示省略)等。如圖3所示，接觸式檢測器20具備被懸掛支承在X滑塊47的檢測器本體21和 與X軸方向平行地支承在該檢測器本體21的接觸式探測器22。接觸式探測器22包括探 測器本體部23、能夠擺動地被支承在該探測器本體部23且在前端具有測頭M的臂25、檢 測該臂25的擺動量的檢測部26。圖像探測器30具備經由連結部件31而與接觸式檢測器20 —起成一體地與X滑 塊47連結的筒狀探測器本體32和向下被支承在該探測器本體32前端的探測器頭33。如圖4所示，探測器頭33包括物鏡35、被配置在該物鏡35外周的作為光源的 LED36、接受透射物鏡35的來自被測定物的反射光而對被測定物的圖像進行攝像的CCD傳 感器37、把LED36的周圍覆蓋的罩38。圖像探測器30相對接觸式檢測器20而被配置在偏置的位置。具體則如圖2所示， 把圖像探測器30的物鏡35的焦點位置配置在在Z軸方向上比接觸式檢測器20的測頭M 前端僅有偏置量OFz的下方位置，且在Y軸方向上比測頭M的軸線僅有偏置量OFy地向后 方錯開的位置。在X軸方向上被配置在與測頭M的軸線相同的位置，即配置在偏置量OFx =0的位置。
如圖5所示，控制裝置50除了相對移動機構40、接觸式檢測器20、圖像探測器30 之外還與輸入裝置51、顯示裝置52、存儲裝置53連接。輸入裝置51例如由攜帶型的鍵盤和操作桿等構成，除了輸入各種動作指令和數 據之外，還能夠按照圖像探測器30取得的圖像來把測頭M指定設置位置(測定開始位置)。顯示裝置52顯示由圖像探測器30取得的圖像，且顯示通過接觸式檢測器20得到 形狀和粗糙度數據。存儲裝置53被設置有存儲測定程序等的程序存儲部M、存儲接觸式檢測器20 的測頭M和圖像探測器30的偏置量0FX、0Fy、0Fz的作為偏置量存儲機構的偏置量存儲部 55和存儲在測定時取入的圖像數據和測定數據等的數據存儲部56等。控制裝置50包括中心位置計算機構，其當按照程序存儲部M所存儲的測定程序 而通過圖像探測器輸入被測定物的圓形凹狀部或圓形凸狀部的圓形輪廓線中至少三點以 上的位置數據時，對輸入的位置數據適當配置圓并求圓的中心位置；測頭設置機構，其在該 中心位置計算機構求出中心位置時，使相對移動機構40動作，使接觸式檢測器20的測頭M 位于所述中心位置；測定實行機構，其在接觸式檢測器20的測頭M與被測定物接觸的狀態 下使相對移動機構40動作，一邊使接觸式檢測器20與被測定物相對移動，一邊來測定被測 定物的表面性質和形狀。測頭設置機構在中心位置計算機構求出中心位置時，使相對移動機構40動作，在 使圖像探測器30位于所述中心位置后僅使相對移動機構40以偏置量存儲部55所存儲的 偏置量OFx、OFy、OFz進行動作，使接觸式檢測器20的測頭M位于所述中心位置。且控制裝置50具備邊緣檢測功能，按照圖像探測器30取入的被測定物的圖像來 檢測被測定物的邊緣；自動對焦功能，為了使物鏡35的焦點位置與被測定物的高度方向(Z 軸方向)的面一致而使物鏡35向高度方向變位，從該變位量來檢測被測定物高度方向的位 置。作為邊緣檢測功能而能夠使用公知的檢測原理，例如也可以是求出與圖像探測器30的 檢測方向是正交方向的平均濃度(亮度濃度)，該平均濃度把預先設置的界限值以下的位 置作為邊緣來檢測的方法。<被測定物的說明(參照圖6A、圖6B) >被測定物60A在中央具有圓形的輪廓線，內部是球面狀且具有洼下成凹狀的圓形 凹狀部61。圓形凹狀部61例如是在微型透鏡陣模具形成的凹狀微型透鏡成形面等，但并不 限定于此。<測定方法的說明(參照圖7A 圖11)>(1)如圖7A、圖7B所示，使相對移動機構40動作，使被測定物60A的圓形凹狀部 61進入到圖像探測器30的視野64內地移動。(2)如圖8A、圖8B所示，在被測定物60A的圓形凹狀部61近旁使圖像探測器30 的物鏡35焦點位置與被測定物60A的圓形凹狀部61近旁一致地來進行自動對焦，之后， 利用邊緣檢測功能來取得圓形凹狀部61的圓形輪廓線中至少三點以上的位置數據D1、D2、 D3、...(輪廓數據取得工序)。(3)于是如圖9所示，控制裝置50向在輪廓數據取得工序取得的位置數據適當配 置圓63并求出圓的中心位置C(適當配置圓工序)。
(4)接著如圖10所示，使相對移動機構40動作，把圖像探測器30位于中心位置 C0(5)然后如圖11所示，使相對移動機構40以偏置量存儲部55所存儲的偏置量 OFx, OFy, OFz進行動作，使接觸式檢測器20的測頭M位于中心位置C(測頭設置工序)。(6)在該狀態，即接觸式檢測器20的測頭M位于被測定物60A的圓形凹狀部61 的中心位置C的狀態下，使相對移動機構40動作，使接觸式檢測器20的測頭M與被測定 物60A相對移動(測定工序)。由此來測定圓形凹狀部61的表面性質和形狀。〈第一實施例的效果〉根據第一實施例，在具備具有測頭M的接觸式檢測器20和圖像探測器30的表面 性質和形狀測定機中，首先測定者使相對移動機構40動作，由圖像探測器30取入被測定物 60A的圓形凹狀部61的圓形輪廓線中至少三點以上的位置數據，控制裝置50將被輸入的位 置數據適當配置圓63并求出圓63的中心位置C，然后使相對移動機構40動作，使接觸式檢 測器20的測頭M位于中心位置C。因此，由于能夠把接觸式檢測器20的測頭M自動地向被測定物60A的圓形凹狀 部61的中心位置C設置，即由于也可以不用如現有這樣需要測定者一邊通過目視來調整測 頭的前端與圓形凹狀部的相對位置，一邊使測頭的前端位于圓形凹狀部，所以能夠縮短測 頭的設置時間。由于把接觸式檢測器20的測頭M和圖像探測器30配置成在Z軸方向和Y軸方 向僅偏離偏置量0Fz、0Fy，所以即使不帶有在各自測定時使另一個退避的機構，也不會給測 定帶來障礙。且由于把接觸式檢測器20的測頭M前端和圖像探測器30的偏置量0Fx、0Fy、0Fz 存儲在偏置量存儲部55，所以在計算出圓形凹狀部61的中心位置C后，使相對移動機構40 動作而把圖像探測器30位于中心位置C，然后，只要使相對移動機構40僅動作偏置量存儲 部55所存儲的偏置量0FX、0Fy、0Fz，就能夠使接觸式檢測器20的測頭M自動地位于中心 位置C。因此，只要預先正確地求出接觸式檢測器20的測頭M和圖像探測器30的偏置量 0Fx.0Fy.0Fz并存儲在偏置量存儲部55，就能夠以簡單的操作和處理而把接觸式檢測器20 的測頭M自動地位于圓形凹狀部61的中心位置C。由于具備圖像探測器30，所以也能夠單獨使用圖像探測器30來進行測定。例如能夠根據圖像探測器30取得的圖像來測定線寬度和孔徑等，另外還能夠使 用圖像探測器30的自動對焦功能來測定物鏡35光軸方向的尺寸(臺階尺寸)等。由于相對移動機構40包括有使承載被測定物的工作臺10向Y軸方向移動的Y 軸驅動機構41、使接觸式檢測器20和圖像探測器30向X軸方向和Z軸方向移動的X軸驅 動機構48和Z軸驅動機構44，所以能夠使被測定物與接觸式檢測器20和圖像探測器30向 三維方向，即相互正交的X軸方向、Y軸方向、Z軸方向移動。因此，即使被測定物的測定部 位是任何方向和姿態，也能夠測定形狀和表面粗糙度。且由于接觸式檢測器20和圖像探測器30都是被偏置地安裝在X滑塊47，所以與 設置使接觸式檢測器20和圖像探測器30分別移動的機構的情況相比，能夠把結構簡單化， 能夠便宜地構成。
由于圖像探測器30包括物鏡35、被配置在該物鏡35外周的作為光源的LED36、 接受透射物鏡35的來自被測定物的反射光而對被測定物的圖像進行攝像的CCD傳感器37， 所以能夠使被測定物的表面圖像通過物鏡35而被CCD傳感器37高精度取得。且由于在物 鏡35的周圍配置有LED36，所以與另外設置照明裝置的情況相比，能夠緊湊化。<第一實施例的變形例(參照圖12 圖17) >作為被測定物并不限定于圖6A、圖6B所示的。例如也可以如圖12所示那樣是在中 央具有圓形的輪廓線，內部是球面狀且具有鼓出成凸狀的圓形凸狀部62的被測定物60B。為了測定這種被測定物60B的圓形凸狀部62的表面性質和形狀，如圖13 圖17 所示那樣進行。(11)如圖13所示，使相對移動機構40動作，使被測定物60B的圓形凸狀部62進 入到圖像探測器30的視野內地移動。(12)如圖14A、圖14B所示，在被測定物60B的圓形凸狀部62近旁使圖像探測器 30的物鏡35焦點位置與被測定物60B的圓形凸狀部62近旁一致地來進行自動對焦，之后， 利用邊緣檢測功能來取得圓形凸狀部62的圓形輪廓線的位置數據D1、D2、D3、...。在圖像 探測器30的視野內使被測定物60B的圓形凸狀部62進入到其他位置地移動(參照圖15) 而把以上計進行三次以上(輪廓數據取得工序)。(13)如圖16所示，控制裝置50向在輪廓數據取得工序取得的位置數據適當配置 圓63并求出圓63的中心位置C(適當配置圓工序)。(14)接著，使相對移動機構40動作，把圖像探測器30位于中心位置C。(15)然后如圖17所示，僅使相對移動機構40動作偏置量存儲部55所存儲的偏置 量OFx、OFy、OFz，使接觸式檢測器20的測頭24位于中心位置C (測頭設置工序)。(16)在該狀態，即接觸式檢測器20的測頭M位于被被測定物60B的圓形凸狀部 62的中心位置C的狀態下，使相對移動機構40動作，使接觸式檢測器20的測頭M與被測 定物60B相對移動(測定工序)。由此來測定圓形凸狀部62的表面性質和形狀。該測定時，在圖像探測器30的視野內有被測定物60B的圓形凸狀部62進入的其 他三個部位的位置中，進行自動對焦和邊緣檢測時，根據自動對焦的高度方向(Z軸方向) 數據來演算被測定物60B的傾斜(相對水平的傾斜)，只要變更被測定物60B的姿態來消除 該傾斜(成為水平)，就能夠期待有更高精度的測定。且為了變更被測定物60B的姿態，只 要在工作臺10與被測定物60B之間插入傾斜臺并使該傾斜臺動作就能夠實現。接觸式檢測器20包括有接觸式探測器22，其具備在前端具有測頭M的臂25和檢 測該臂25的擺動量的檢測部沈，但只要是測頭M —邊與被測定物的表面接觸一邊能夠測 定被測定物的表面形狀和粗糙度等的機構，則也可以是其他結構。圖像探測器30包括有探測器頭33，其具有物鏡35、被配置在該物鏡35外周的作 為光源的LED36、接受透射物鏡35的來自被測定物的反射光而對被測定物的圖像進行攝像 的CXD傳感器37，但并不限定于此。例如作為光源的LED36，就也可以相對圖像探測器而另外設置。且設定成能夠更換 物鏡35，只要能夠更換成倍率不同的物鏡35，就能夠按照被測定物的測定部位大小來實施 最合適的作業。相對移動機構40是使工作臺10能夠向Y軸方向移動、使接觸式檢測器20和圖像探測器30能夠向X軸方向和Z軸方向移動的結構，但并不限定于此。主要是只要能夠使工 作臺10與接觸式檢測器20和圖像探測器30向三維方向移動，則也可以是任何移動機構。也可以利用各自的相對移動機構來使接觸式檢測器20和圖像探測器30獨立地移動。[第二實施例]在第二實施例的說明中，對于與第一實施例相同的結構元件則付與相同的符號而 省略其說明。第二實施例的表面性質和形狀測定機能夠把被測定物的姿態調整成為與規定的 測定軸平行或垂直的姿態，如圖20和圖21所示，相對第一實施例的表面性質和形狀測定機 而附加有旋轉臺IOA0旋轉臺IOA被設置在工作臺10上，按照控制裝置50的指令旋轉。由此，使被測定 物W在水平面內(XY平面內)旋轉。在本實施例中被測定物W是圓筒狀。圖像探測器30除了上述結構之外還具備有用于使被測定物W位于物鏡35焦點位 置的恰當結構。例如在利用所謂的針孔法來使圖像探測器30位于被測定物W的情況下，具 備有設置在物鏡35光路后段的管透鏡和分別設置在管透鏡的焦點位置前側和后側的光 電二極管。控制裝置50使圖像探測器30經由相對移動機構40而相對被測定物W向上下 方向移動，以使各光電二極管的受光量沒有差，使被測定物W來到的位置設置在物鏡35的 焦點位置。在利用所謂的對比度法(二 >卜，7卜法)來使圖像探測器30位于被測定物W 的情況下，具備有投影板和經由物鏡而把規定的圖形向被測定物W投影的光源。圖像探測 器30對向被測定物W投影的規定圖形進行攝像，且控制裝置50按照所攝像的圖形圖像的 對比度并經由相對移動機構40而使圖像探測器30向上下方向移動，使被測定物W來到的 位置設置在物鏡35的焦點位置。這種表面性質和形狀測定機中，在正式測定時若被測定物W的姿態相對測定軸傾 斜，則測頭M成為一邊向被測定物W的軸向移動一邊在圓筒狀的被測定物W的外周方向也 移動，在測定值中混雜有表示圓筒外周形狀的成分，使測定結果產生誤差。于是為了防止產 生這種誤差，控制裝置50具備有圖像探測器控制機構50A、傾斜角計算機構50B、姿態調整 機構50C。這些各機構50A 50C在正式測定之前進行預備測定，把被測定物W的姿態例如 調整成為與測定軸平行的姿態。以下說明各機構50A 50C調整被測定物W姿態的方法。圖22是用于說明所述姿態調整方法的流程圖，圖23是表示圖像探測器30和被測 定物W的俯視圖。首先，操作者操作輸入裝置51來控制相對移動機構40，使圖像探測器30向被測定 物W的上方移動。在該狀態下，當通過操作者操作輸入裝置51而從輸入裝置51有指令時，則圖像探 測器控制機構50A控制相對移動機構40而使圖像探測器30在上下方向(Z軸方向)移動， 在把被測定物W位于物鏡35的焦點位置后，由圖像探測器30對被測定物W進行攝像(攝 像工序Si)。這時圖像探測器控制機構50A所進行的圖像探測器30的對焦方法，如前所述， 能夠采用針孔法和對比度法等恰當的方法。14
工序Sl后，傾斜角計算機構50B根據被攝像的被測定物W的圖像，并按照被測定 物W的外形來計算被測定物W的母線B，把母線B相對測定軸A的傾斜角θ作為被測定物 W相對測定軸A的傾斜角θ來計算(傾斜角計算工序S2)。圖M是表示利用姿態調整機構50C的調整被測定物W姿態的俯視圖。工序S2后，姿態調整機構50C按照傾斜角θ而使旋轉臺IOA旋轉，把被測定物W 的姿態調整成為與測定軸A平行的姿態(調整工序S3)。由此，被測定物W的姿態被調整成 為與測定軸A平行的姿態，能夠高精度地進行正式測定。圖25是表示控制裝置50的正式測定的俯視圖。在如上述那樣調整好被測定物W的姿態后，控制裝置50控制相對移動機構40而 使測頭M移動到被輸入的測定開始位置。且控制X軸驅動機構48使測頭M沿測定軸A從 測定開始位置移動到被輸入的測定終了位置，測定被測定物W沿軸向的表面性質和形狀。在上述的正式測定中，為了測定被測定物W沿軸向的表面性質和形狀，各機構 50Α 50C進行把被測定物W的姿態調整成為與測定軸A平行的姿態的所謂調準正，在正式 測定中，為了測定被測定物W沿與軸向成直角方向的表面性質和形狀時，各機構50Α 50C 按與調準正同樣的方法來進行把被測定物W的姿態調整成為與測定軸A成直角的姿態的所 謂調準成直角。以下簡略說明各機構50Α 50C進行的被測定物W的調準成直角。圖沈是表示對被測定物W進行攝像的圖像探測器30的俯視圖。首先，圖像探測器控制機構50Α使圖像探測器30對被測定物W進行攝像(攝像工 序Si)，接著，傾斜角計算機構50Β根據被攝像的被測定物W的圖像來計算被測定物W相對 測定軸A的傾斜角θ (傾斜角計算工序S2)。圖27是表示利用姿態調整機構50C的調整被測定物W姿態的俯視圖。然后，姿態調整機構50C按照傾斜角θ而使旋轉臺IOA旋轉，把被測定物W的姿 態調整成為與測定軸A成直角的姿態(調整工序S3)。由此，調準成直角完成。之后，控制 裝置50使測頭M沿測定軸A移動，測定被測定物W沿與軸向成直角方向的表面性質和形 狀。〈第二實施例的效果〉根據第二實施例，由于在預備測定中僅由圖像探測器30對被測定物W進行攝像而 計算出被測定物W相對測定軸A的傾斜角θ，所以能夠減少預備測定的工時，能夠縮短預備 測定所需要的時間。而且是由圖像探測器30來測定，所以與由測頭M來測定相比而能夠 縮短測定時間。由此，能夠大幅度縮短預備測定所需要的時間。由于在預備測定中進行的是圖像探測器30的非接觸測定，所以被測定物W不會劃 傷。<第二實施例的變形例>作為設置在工作臺上的臺并不限定于圖20所示的。例如如圖觀所示，表面性質和形狀測定機也可以代替旋轉臺IOA而設置調平臺 10Β。把長方狀的被測定物W承載在圖28所示的調平臺10Β。調平臺IOB使被測定物W 相對水平面(與測頭M的變位方向(上下方向)垂直的基準面)傾斜。圖四所示控制裝 置50的各機構50Α 50C在正式測定之前進行把被測定物W的姿態調整成為使被測定面S成為水平姿態的所謂調準水平。以下，參照圖30的流程圖和圖31A、圖31B表示調平臺IOB動作的側視圖來簡單說 明各機構50A 50C進行的被測定物W的調準水平。圖31A表示水平的調平臺10B，圖31B 表示使被測定面S成為水平姿態而傾斜了角度的調平臺10B。首先如圖31A所示，操作者經由輸入裝置51來控制相對移動機構40，使圖像探測 器30向被測定面S的各點(例如三點)上方移動。且圖像探測器控制機構50A對于每個 各點而利用相對移動機構40使圖像探測器30向上下方向移動而使各點位于物鏡35的焦 點位置(對焦工序SAl)。這時，由設置在Z軸驅動機構44的未圖示的傳感器來檢測在各點 的圖像探測器30的高度位置。本結構中，所述圖像探測器控制機構50A成為對焦機構。在工序SAl后，傾斜角計算機構50B根據被測定面S各點的圖像探測器30的高度 位置來計算被測定面S相對水平面的傾斜角θ (傾斜角計算工序SA2)。如圖31Β所示，在工序SA2后，姿態調整機構50C按照傾斜角θ而使調平臺IOB傾 斜。把被測定物W的姿態調整成為使被測定面S成為水平的姿態(調整工序SA!3)。由此， 調準水平完成。之后，控制裝置50使測頭M沿測定軸A移動，測定被測定面S的性質和形 狀。調平臺IOB在圖28、圖31中被模式描繪，是也能夠逆時針旋轉的結構。以上的結構由于在預備測定中也僅使圖像探測器30在被測定面S的各點進行自 動對焦，而根據各點的圖像探測器30的高度位置來計算被測定面S相對水平面的傾斜角 θ，所以能夠減少預備測定的工時，而且是由圖像探測器30來測定，所以與由測頭M進行 的現有測定相比而能夠大幅度縮短測定時間。且由于在預備測定中進行的是圖像探測器30 的非接觸測定，所以被測定物W不會劃傷。本實施例中能夠調整姿態的被測定物的形狀并不限定于上述形狀。本實施例能夠 調整合適形狀的被測定物的姿態。本實施例的表面性質和形狀測定機也可以具備把旋轉臺 和調平臺的功能一并具有的臺，本實施例的表面性質和形狀測定機也可以在把被測定面調 整成為水平的同時而把被測定物的姿態調整成為與測定軸平行的姿態。[第三實施例]在第三實施例的說明中，對于與第一實施例相同的結構元件則付與相同的符號而 省略其說明。第三實施例的表面性質和形狀測定機以被圖像探測器取入的被測定物的圖像為 基礎而能夠把接觸式檢測器的測頭自動地向被測定物的測定開始位置設置。如圖32和圖 33所示，相對第一實施例的表面性質和形狀測定機而圖像探測器30和控制裝置50的結構 不同。本實施例的圖像探測器30具備筒狀的探測器本體32，其經由連結部件31而與 接觸式檢測器20 —起成一體地與X滑塊47連結；探測器頭33，其在測頭M與被測定物接 觸的狀態下，以與接觸式檢測器20和工作臺10相對移動的方向(X軸方向)以及測頭對 的變位方向(Ζ軸方向上下方向)正交的軸(Y軸)為中心能夠旋轉地被支承在該探測器 本體32的前端；頭搖擺機構34，其是使該探測器頭33進行回轉動作的電動機等。本實施例的控制裝置50包括移動軌跡計算機構，其當按照程序存儲部M所存儲 的測定程序并以圖像探測器30取入的被測定物圖像為基礎而指定了測定開始位置時，為 了使接觸式檢測器20的測頭M與被測定物的測定開始位置相接，計算出相對移動機構40的移動軌跡并進行存儲；測頭設置機構，其按照該移動軌跡計算機構所求出的移動軌跡而 使相對移動機構40動作；測定實行機構，其在接觸式檢測器20的測頭M與被測定物接觸 的狀態下使相對移動機構40動作，一邊使接觸式檢測器20與被測定物相對移動，一邊來測 定被測定物的表面性質和形狀。且控制裝置50具備邊緣檢測功能，按照圖像探測器30取入的被測定物的圖像 來檢測被測定物的邊緣；自動對焦功能，為了使物鏡的焦點位置與被測定物的高度方向(Z 軸方向)的面一致而使物鏡35向高度方向變位，從該變位量來檢測被測定物高度方向的位 置。作為邊緣檢測功能而能夠使用公知的檢測原理，例如也可以是求出與圖像探測器30的 檢測方向是正交方向的平均濃度(亮度濃度)，該平均濃度把預先設置的界限值以下的位 置作為邊緣來檢測的方法。<測定方法的說明(參照圖34 圖37) >
例如說明測定圖34所示被測定物80的例。被測定物80是具有水平壁81、在該水平壁81的一端成直角豎立設置的垂直壁 82、在這些水平壁81與垂直壁82之間被形成傾斜狀的傾斜壁83的形狀。在隔著傾斜壁83 的垂直壁82的兩側形成有四個孔82A 82D，在水平壁81的兩側形成有兩個孔81A、81B。 在傾斜壁83的中央位置相對傾斜壁83成直角地形成有一個孔83A。(測定垂直壁82的孔82A 82D形狀的例)首先如圖35A所示，按照輸入裝置51的指令而使圖像探測器30的探測器頭33保 持水平姿態，在該狀態下由圖像探測器30取得被測定物80的垂直壁82的圖像。把被測定 物80的垂直壁82的圖像數據存儲在數據存儲部56后顯示在顯示裝置52。在此，以被顯示裝置52所顯示的垂直壁82的圖像為基礎，輸入裝置51指定測定 開始位置(使接觸式檢測器20的測頭M最初接觸的位置)，例如當指定孔82A的下側內 周面時，控制裝置50考慮到偏置量存儲部55所存儲的偏置量0Fz、0Fy，并使接觸式檢測器 20的測頭M與被測定物80的孔82A的下側內周面相接地來計算相對移動機構40的移動 軌跡，存儲在程序存儲部M。然后，發出開始測定指令，使相對移動機構40按照程序存儲部M所存儲的移動軌 跡動作。即如圖35B所示，使接觸式檢測器20的測頭M與指定的位置(孔82A的下側內 周面)接觸地來使相對移動機構40動作。當把接觸式檢測器20的測頭M設置在孔82A的下側內周面位置時，控制裝置50 使X軸驅動機構48動作。于是，接觸式檢測器20的測頭M從指定的位置向X軸方向移動。 由此，測頭M根據測頭M所接觸的被測定物80的表面粗糙度而上下變位，該變位量由檢 測部沈進行檢測，結果是根據該變位量和向X軸方向的移動量而能夠測定被測定物80的 孔82A的表面粗糙度。(測定傾斜壁83的孔83A形狀的例)首先如圖36A所示，按照輸入裝置51的指令而使圖像探測器30的探測器頭33旋 轉，在保持探測器頭33與傾斜壁83相對姿態的狀態下，由圖像探測器30取得被測定物80 的傾斜壁83的圖像。把被測定物80的傾斜壁83的圖像數據存儲在數據存儲部56后顯示 在顯示裝置52。在此，以被顯示裝置52所顯示的傾斜壁83的圖像為基礎，輸入裝置51指定測定開始位置，例如當指定孔83A的下側內周面位置時，控制裝置50考慮到偏置量存儲部55所 存儲的偏置量0Fz、0Fy，并使接觸式檢測器20的測頭M與被測定物80的孔83A的下側內 周面相接地來計算相對移動機構40的移動軌跡，存儲在程序存儲部M。然后，發出開始測定指令，使相對移動機構40按照程序存儲部M所存儲的移動軌 跡動作。即如圖36B所示，使回轉機構45旋轉而使X軸驅動機構48傾斜，使孔83A的傾斜 與X軸驅動機構48的移動方向一致。然后，使相對移動機構40動作以使接觸式檢測器20 的測頭M與指定的孔83A的下側內周面接觸。當把接觸式檢測器20的測頭M設置在指定的位置時，控制裝置50使X軸驅動機 構48動作。于是，接觸式檢測器20的測頭M從指定的位置向孔82A的軸向移動。由此， 測頭M按照測頭M所接觸的被測定物80的表面粗糙度而上下變位，該變位量由檢測部沈 進行檢測，結果是根據該變位量和向軸向的移動量而能夠測定被測定物80的孔83A的表面 粗糙度。(測定水平壁81的孔81A、81B圖像的例)首先如圖37所示，按照輸入裝置51的指令而使圖像探測器30的探測器頭33旋 轉，在保持探測器頭33向下的姿態的狀態下，由圖像探測器30取得被測定物80的水平壁 81的圖像，把被測定物80的水平壁81的圖像數據存儲在數據存儲部56后顯示在顯示裝置 52。在此，控制裝置50把存儲在數據存儲部56的被測定物80的水平壁81的圖像進 行圖像處理，來測定孔81A、81B的形狀和大小等。〈第三實施例的效果〉根據第三實施例，由于具備具有與被測定物表面接觸的測頭M的接觸式檢測器 20和對被測定物的表面圖像進行攝像的圖像探測器30，所以在由圖像探測器30取入被測 定物的圖像后，以該取入的圖像為基礎而使接觸式檢測器20的測頭M自動地與被測定物 的測定部位接觸，所以由于也可以不用如現有這樣需要測定者一邊通過目視來調整測頭的 前端與被測定物測定部位的相對位置，一邊使測頭的前端位于被測定物的測定開始位置， 所以能夠減輕測定者的負擔，且能夠防止測頭M與被測定物產生干涉。把接觸式檢測器20的測頭M前端和圖像探測器30的偏置量OFz、OFy存儲在偏 置量存儲部陽，考慮到該偏置量存儲部陽所存儲的偏置量，并使接觸式檢測器20的測頭 24與被測定物的測定開始位置接觸地來計算相對移動機構40的移動軌跡，使相對移動機 構40按照該移動軌跡動作，因此，能夠使接觸式檢測器20的測頭M正確地與被測定物的 測定開始位置接觸。由于圖像探測器30具有與接觸式檢測器20 —起成一體地與X滑塊47連結的筒 狀的探測器本體32、以與Y軸平行的軸為中心而能夠回轉地被支承在該探測器本體32前端 的探測器頭33、使該探測器頭33進行回轉動作的電動機等的頭搖擺機構34，所以利用頭搖 擺機構34而能夠使探測器頭33的方向從向下而向水平方向變更。因此，并不限定于被測定物的水平面，而且能夠取得垂直面和任意傾斜面的圖像， 通過接觸式檢測器20能夠測定設置在這些面的孔和突起等的形狀。
權利要求
1.一種表面性質和形狀測定機，測定被測定物的表面性質和形狀，其特征在于，具備承載所述被測定物的工作臺、具有與所述被測定物表面接觸的測頭的接觸式檢測器、對所述被測定物的表面圖像進行攝像的圖像探測器、使所述接觸式檢測器和所述圖像探測器與所述工作臺相對移動的相對移動機構、控制所述相對移動機構的驅動而且把由所述接觸式檢測器得到的測定數據和由所述 圖像探測器取得的圖像數據進行處理的控制裝置，所述控制裝置包括中心位置計算機構，其當通過所述圖像探測器而被輸入所述被測定物的圓形凹狀部或 圓形凸狀部的圓形輪廓線中至少三點以上的位置數據時，對輸入的位置數據適當配置圓并 求中心位置；測頭設置機構，其在所述中心位置計算機構求出中心位置時，使所述相對移動機構動 作，使所述接觸式檢測器的測頭位于所述中心位置。
2.如權利要求1所述的表面性質和形狀測定機，其特征在于，所述接觸式檢測器的測頭和所述圖像探測器在它們任一個在測定時，把另一個偏置配 置在不妨礙的位置，且具備存儲所述接觸式檢測器的測頭前端和所述圖像探測器的偏置量的偏置量存儲 機構，在所述中心位置計算機構求出中心位置時，所述測頭設置機構使所述相對移動機構動 作而使所述圖像探測器位于所述中心位置，然后使所述相對移動機構以存儲在所述偏置量 存儲機構的偏置量進行動作而使所述接觸式檢測器的測頭位于所述中心位置。
3.一種表面性質和形狀測定方法，其所使用的表面性質和形狀測定機具備承載被測 定物的工作臺、具有與所述被測定物表面接觸的測頭的接觸式檢測器、對所述被測定物的 表面圖像進行攝像的圖像探測器、使所述接觸式檢測器和所述圖像探測器與所述工作臺相 對移動的相對移動機構、控制對所述相對移動機構的驅動而且把由所述接觸式檢測器得到 的測定數據和由所述圖像探測器取得的圖像數據進行處理的控制裝置，所述表面性質和形 狀測定方法利用所述表面性質和形狀測定機測定具有圓形凹狀部或圓形凸狀部的被測定 物的表面性質和形狀，其特征在于，具備輪廓數據取得工序，其使所述相對移動機構動作而利用所述圖像探測器來取得所述被 測定物圓形凹狀部或圓形凸狀部的圓形輪廓線中至少三點以上的位置數據；適當配置圓工序，其向所述輪廓數據取得工序取得的位置數據適當配置圓并求出圓的 中心位置；測頭設置工序，其使所述相對移動機構動作而把所述接觸式檢測器的測頭位于由所述 適當配置圓工序求出的中心位置；測定工序，其在所述接觸式檢測器的測頭位于所述被測定物的圓形凹狀部或圓形凸狀 部的中心位置的狀態下，使所述相對移動機構動作，一邊使所述接觸式檢測器的測頭與被 測定物相對移動，一邊來測定圓形凹狀部或圓形凸狀部的表面性質和形狀。
4.一種表面性質和形狀測定機，在把被測定物的姿態調整成為與規定的測定軸平行的 姿態或垂直的姿態后，來測定所述被測定物的表面性質和形狀，其特征在于，具備工作臺，其承載所述被測定物且具有使所述被測定物在規定平面內旋轉的旋轉臺；接觸式檢測器，其具有與被測定物表面接觸的測頭；圖像探測器，其對所述被測定物的表面圖像進行攝像；相對移動機構，其使所述旋轉臺和所述接觸式檢測器相對移動；控制裝置，其控制所述相對移動機構和所述旋轉臺，所述控制裝置具備圖像探測器控制機構，其利用所述圖像探測器來對所述被測定物進行攝像； 傾斜角計算機構，其根據所述圖像探測器控制機構所攝像的所述被測定物的圖像來計 算所述被測定物相對所述測定軸的傾斜角；姿態調整機構，其根據所述傾斜角計算機構計算出的傾斜角來使所述旋轉臺旋轉，以 把所述被測定物的姿態調整成為與所述測定軸平行的姿態或垂直的姿態。
5.一種表面性質和形狀測定機，在把被測定物的姿態調整成為與規定的測定軸平行的 姿態或垂直的姿態后來測定所述被測定物的表面性質和形狀，其特征在于，具備工作臺，其承載所述被測定物且具有使所述被測定物相對于垂直的基準面而向測頭的 位移方向傾斜的調平臺；接觸式檢測器，其具有與被測定物的被測定面接觸的測頭； 圖像探測器，其對所述被測定物的表面圖像進行攝像； 相對移動機構，其使所述調平臺和所述接觸式檢測器相對移動； 控制裝置，其控制所述相對移動機構和所述調平臺， 所述控制裝置具備對焦機構，其利用所述相對移動機構使所述圖像探測器在所述被測定面的多個點向與 所述基準面垂直的方向移動，使所述各點位于所述圖像探測器的焦點位置；傾斜角計算機構，其根據所述各點中所述圖像探測器在與所述基準面垂直方向的位置 來計算所述被測定面相對所述基準面的傾斜角；姿態調整機構，其根據所述傾斜角計算機構計算出的傾斜角來使所述調平臺傾斜，以 把所述被測定物的姿態調整成為使所述被測定面與所述基準面平行的姿態。
6.如權利要求1、2、4、5任一項所述的表面性質和形狀測定機，其特征在于，所述控制裝置包括計算所述相對移動機構的移動軌跡并進行存儲的移動軌跡計算機 構和按照該移動軌跡計算機構求出的移動軌跡而使所述相對移動機構動作的測頭設置機 構，以使在以所述圖像探測器取入的被測定物圖像為基礎而指定了測定開始位置時，所述 接觸式檢測器的測頭向所述被測定物的測定開始位置接近。
7.如權利要求6所述的表面性質和形狀測定機，其特征在于，所述圖像探測器包括探測器本體、被支承在該探測器本體的前端且能夠對所述被測 定物的圖像進行攝像的探測器頭，所述探測器頭如下所述的方式被安裝在所述探測器本體，即，在所述測頭與被測定物 接觸的狀態下，以與所述接觸式檢測器和所述工作臺相對移動的方向以及所述測頭的變位 方向正交的軸為中心能夠旋轉。
全文摘要
一種表面性質和形狀測定機，具備工作臺、具有測頭的接觸式檢測器(20)、圖像探測器(30)、相對移動機構(40)和控制裝置(50)。控制裝置(50)包括中心位置計算機構，其當通過圖像探測器而被輸入被測定物的圓形凹狀部或圓形凸狀部的圓形輪廓線中至少三點以上的位置數據時，對輸入的位置數據適當配置圓并求圓的中心位置；測頭設置機構，其在求出中心位置時則使相對移動機構動作，使接觸式檢測器的測頭位于中心位置。
文檔編號G01B11/30GK102042813SQ20101050618
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月12日 優先權日2009年10月13日
發明者大森義幸, 小松浩一, 平野宏太郎, 有田貞治, 松宮貞行, 福本泰, 竹村文宏 申請人:株式會社三豐