形狀測定裝置以及形狀測定方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種形狀測定裝置以及形狀測定裝置的形狀測定方法。
【背景技術】
[0002] 以往，已知有使用仿形測頭來測定被測定物的形狀的形狀測定裝置。在這樣的形 狀測定裝置中，當利用仿形測頭進行圓形測定等時，在機械正交坐標的象限切換時（各軸 的運動方向反轉時），產生形成為突起狀的運動誤差（象限突起），并由此產生測定誤差。
[0003] 對此，提出了一種對由于這樣的象限突起而產生的測定誤差進行校正的形狀測定 裝置（例如，參照文獻1(日本特開2007-315897號公報）、文獻2 (日本特開2014-66693號 公報）、文獻3 (日本特開2014-98610號公報））。
[0004] 文獻1所記載的裝置使用考慮了從標尺部到滑動件前端的頻率傳遞特性的校正 用過濾器，來校正由于象限突起而產生的測定誤差。另外，文獻2所記載的裝置使用考慮了 從標尺部到測頭前端球的頻率傳遞特性的校正用過濾器，并且，文獻3所記載的裝置使用 考慮了從標尺部到測頭前端球的頻率傳遞特性的逆特性的校正用過濾器，來校正由于象限 突起而產生的測定誤差。
[0005] 另外，在上述文獻2~3中，通過使用事先具有與仿形測頭對應的校正系數的校正 用過濾器，來校正由于象限突起而產生的測定誤差。因此，在更換了仿形測頭的測針的情況 下，存在無法充分地獲得校正用過濾器的校正效果這樣的問題，并且存在以下問題：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針的仿形測頭對應的校正 系數等繁瑣的作業。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種能夠容易地對校正測定誤差的校正用過濾器進行設 定且能夠進行高精度的形狀測定的形狀測定裝置以及形狀測定方法。
[0007] 本發明的形狀測定裝置的特征在于，具備：仿形測頭，其具有測針以及安裝有所述 測針的測頭主體，該測針在前端具有與被測定物接觸的前端球；滑動件，其支承所述仿形測 頭，并被設置為能夠移動；標尺部，其檢測所述滑動件的移動量；前端球位移檢測部，其檢 測所述仿形測頭的所述前端球相對于所述滑動件的支承部的位移量，所述滑動件的支承部 是所述滑動件支承所述仿形測頭的部分；以及運算部，其根據由所述標尺部檢測出的所述 移動量、由所述前端球位移檢測部檢測出的所述位移量以及校正測定誤差的校正用過濾器 來計算測定值，其中，所述運算部具有校正用過濾器設定單元，該校正用過濾器設定單元使 用通過校準基準體的測定而由所述標尺部檢測出的所述移動量和由所述前端球位移檢測 部檢測出的所述位移量，來計算將所述位移量與所述標尺部的坐標系進行關聯的校正矩陣 的對角成分，基于所述校正矩陣的對角成分計算所述校正用過濾器的校正系數，從而對所 述校正用過濾器進行設定。
[0008] 在本發明中，使用在測頭主體安裝有測針的仿形測頭來進行校準基準體的測定 (仿形測頭的校準處理）。而且，校正用過濾器設定單元根據通過該校準處理所獲得的標尺 部的檢測值（滑動件的移動量）和前端球位移檢測部的檢測值（前端球的位移量），來計算 校正矩陣的對角成分，基于該對角成分計算用于校正由于象限突起而產生的測定誤差的校 正系數，從而對校正用過濾器進行設定。
[0009] 而且，在測定被測定物時，在使用例如基于從標尺部到測頭前端球的頻率傳遞特 性的逆特性的校正用過濾器的情況下，針對前端球位移檢測部的檢測值應用所設定的校正 用過濾器進行校正，將校正后的檢測值與來自標尺部的檢測值相加來獲得測定值。另外，在 使用例如基于從標尺部到測頭前端球的頻率傳遞特性的校正用過濾器的情況下，針對標尺 部的檢測值應用所設定的校正用過濾器進行校正，將校正后的檢測值與來自前端球位移檢 測部的檢測值相加來獲得測定值。
[0010] 根據這樣的結構，即使在更換了仿形測頭的測針的情況下，也能夠容易地對包含 與更換后的測針的長度等條件相應的最佳的校正系數的校正用過濾器進行設定。即，不需 要操作者重新輸入與安裝有更換后的測針的仿形測頭對應的校正系數，并且根據與仿形測 頭相應的最佳的校正系數能夠實施高精度的形狀測定。
[0011] 在本發明的形狀測定裝置中，優選的是，所述校正用過濾器設定單元使用系數計 算用函數或表數據，來計算所述校正用過濾器的校正系數，該系數計算用函數或表數據表 示針對所述仿形測頭的所述校正矩陣的對角成分與針對所述仿形測頭的所述校正用過濾 器的校正系數之間的關系。
[0012] 在本發明中，校正用過濾器設定單元根據系數計算用函數或表數據，來計算校正 用過濾器中的校正系數（與安裝于形狀測定裝置的仿形測頭對應的校正系數），該系數計 算用函數或表數據表示針對仿形測頭的校正矩陣的對角成分與針對仿形測頭的校正系數 之間的關系。
[0013] 通過使用這樣的系數計算用函數，無論在仿形測頭的測頭主體安裝有何種測針， 通過進行仿形測頭的校準處理并計算校正矩陣的對角成分，都能夠容易地計算出與仿形測 頭對應的適當的校正系數，并能夠實現處理的高速化。
[0014] 在本發明的形狀測定裝置中，優選的是，所述運算部還具有函數生成單元，該函數 生成單元根據通過將多種所述測針依次安裝于所述測頭主體來測定所述校準基準體所計 算出的針對各仿形測頭的所述校正矩陣的對角成分以及針對所述各仿形測頭的所述校正 用過濾器的校正系數，來生成所述系數計算用函數或所述表數據。
[0015] 在本發明中，由函數生成單元生成系數計算用函數或表數據。即，在形狀測定裝置 中，將多種測針依次安裝于測頭主體來實施仿形測頭的校準處理（校準基準體的測定），函 數生成單元根據通過該校準處理獲得的針對各仿形測頭的校正矩陣的對角成分和針對各 仿形測頭的校正系數，來計算系數計算用函數。或者，函數生成單元生成表數據，該表數據 將針對各仿形測頭的校正矩陣的對角成分與針對各仿形測頭的校正系數進行關聯。
[0016] 根據這樣的結構，即使在產生了例如測定環境的變化、仿形測頭的經年變化等測 定條件的變化的情況下，也能夠針對當前的測定條件生成最佳的系數計算用函數或表數 據。因而，校正用過濾器設定單元使用該系數計算用函數或表數據，能夠計算出能夠實施高 精度的形狀測定的校正系數。
[0017] 在本發明的形狀測定裝置中，優選的是，所述校正用過濾器包含零點角頻率、極點 角頻率、零點衰減率以及極點衰減率作為所述校正用過濾器的校正系數，所述校正用過濾 器設定單元至少計算所述零點角頻率。
[0018] 校正用過濾器例如日本特開2014-66693號公報等所示的那樣，能夠使用零點角 頻率、極點角頻率、零點衰減率以及極點衰減率的校正系數和拉普拉斯運算符來進行計算。 此外，零點是指校正用過濾器為0時的拉普拉斯運算符的值，極點是指校正用過濾器為0 時的拉普拉斯運算符的值。在此，在本發明中，校正用過濾器設定單元至少計算這些校正系 數中的零點角頻率。由于零點角頻率與其它校正系數相比，對測定誤差的校正的影響大，因 此通過至少計算出零點角頻率，能夠設定適當的校正用過濾器。
[0019] 本發明的形狀測定方法是形狀測定裝置的形狀測定方法，該形狀測定裝置具備： 仿形測頭，其具有測針以及安裝有所述測針的測頭主體，該測針在前端具有與被測定物接 觸的前端球；滑動件，其支承所述仿形測頭，并被設置為能夠移動；標尺部，其檢測所述滑 動件的移動量；以及前端球位移檢測部，其檢測所述仿形測頭的所述前端球相對于所述滑 動件的支承部的位移量，所述滑動件的支承部是所述滑動件支承所述仿形測頭的部分，該 形狀測定方法的特征在于，使用通過校準基準體的測定而由所述標尺部檢測出的所述移動 量和由所述前端球位移檢測部檢測出的所述位移量，來計算將所述位移量與所述標尺部的 坐標系進行關聯的校正矩陣的對角成分，基于所述校正矩陣的對角成分計算校正系數，從 而對校正用過濾器進行設定，根據所設定的所述校正用過濾器、由所述標尺部檢測出的所 述移動量以及由所述前端球位移檢測部檢測出的所述位移量來計算測定值。
[0020] 在本發明中，與上述發明同樣地，根據通過仿形測頭的校準處理而獲得的校正矩 陣的對角成分，來設定校正用過濾器的校正系數。因而，不需要例如在每次更換仿形測頭的 測針時，操作者都要手動輸入校正系數，能夠容易地設定適當的校正用過濾器。另外，通過 使用與更換后的測針（仿形測頭）對應的校正用過濾器來計算測定值，能夠獲得高精度的 測定值。
[0021] 本發明能夠提供一種能夠容易地設定與仿形測頭對應的校正用過濾器并能夠通 過