本发明专利技术提供一种形状测定方法及形状测定装置，其使触针沿着测定面平滑地扫描，从而实现高精度且快速的形状测定。重复包括平行移动和正交移动在内的测头(26)的相对于测定面的相对移动(步骤4、5)，该平行移动使触针(20)相对于测定面而向与测定面平行的方向移动指定的距离，该正交移动以在包括触针(20)的位置相对于测头(26)的位置的位移量和位移方向在内的触针位移矢量(Di)的测定面上使法线方向的大小成为预先确定的压入量的设定值(C)的方式，使测头(26)向根据当前的触针位置(Si)与过去的触针位置(Si-1)之差而算出的测定面的法线方向移动。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种形状测定方法及形状测定装置，其使触针沿着测定面平滑地扫描，从而实现高精度且快速的形状测定。重复包括平行移动和正交移动在内的测头(26)的相对于测定面的相对移动(步骤4、5)，该平行移动使触针(20)相对于测定面而向与测定面平行的方向移动指定的距离，该正交移动以在包括触针(20)的位置相对于测头(26)的位置的位移量和位移方向在内的触针位移矢量(Di)的测定面上使法线方向的大小成为预先确定的压入量的设定值(C)的方式，使测头(26)向根据当前的触针位置(Si)与过去的触针位置(Si-1)之差而算出的测定面的法线方向移动。【专利说明】形状测定方法及形状测定装置
本专利技术涉及一种使触针与测定面接触的同时进行扫描，来顺次读取坐标和触针倾斜，由此对测定面的形状进行测定的形状测定方法及形状测定装置。
技术介绍
伴随工业产品的小型高性能化，高精度的部件不断增加。为了进行以上述部件等为测定对象的任意的三维形状的扫描测定，提出有一种使触针与测定面接触的同时进行扫描，来顺次读取坐标，由此对测定面的形状进行测定的方式的形状测定装置。在此类形状测定中，提出各种使触针相对于测定面自动地进行扫描控制的技术。在现有的触针的自动扫描控制方法中，为了避免自动扫描引起的振动对测定结果产生影响，而存在搭载有以平滑的自动扫描为目的的控制方法的情况。(例如，参照专利文献I。)图7A?图9是表示上述专利文献I所记载的现有的形状测定装置及形状测定方法的图。图7A及图7B是表示现有技术中的装置结构的图，大致分为三维测定器22、该三维测定器22的控制装置23和运算装置24。三维测定器22使在测头26上设置的触针20与测定物25的测定面25a接触的同时进行测定。测头26在安装于挠性构件的触针轴的下端具有球状的触针20，在上端具有反射镜。对于来自测定面的XY方向的测定力，触针轴通过挠性构件而进行倾斜，根据由反射镜反射的激光来检测其倾斜量。另外，对于来自测定面的Z方向的测定力，触针轴通过挠性构件而向上方移动，通过由反射镜反射的Z方向测长激光来检测Z方向的位移。控制装置23具备X坐标检测部31、Y坐标检测部32、Z坐标检测部33、倾斜检测部34、聚焦误差信号检测部35等。运算装置24具备测定点位置运算部41、触针位移矢量检测部43、移动矢量算出部49、移动指示部87、动摩擦系数存储部40等。根据上述的结构，在触针20产生位移时，根据由X坐标检测部31、Y坐标检测部32,Z坐标检测部33检测出的测头位置和由倾斜检测部34检测出的触针20 (触针轴)的倾斜来算出触针位移矢量。并且，使用加入动摩擦力引起的触针位移矢量的方向变化角度而算出的移动矢量M来执行扫描，其中，该动摩擦力根据事先存储在动摩擦系数存储部40中的触针20与测定面25a的动摩擦系数来算出。图8表示现有技术中的测头位置P与触针位置S的轨迹。测头26从触针20与测定面25a不接触的测头位置PO (在该位置处，触针20未受到测定力，因而相对于测头26不产生位移。因此，测头位置PO位于与触针位置SO相同的位置)通过触针20与测定面25a相接的触针位置SI，并移动到被压入规定的压入量Dl的测头位置P1。将从测头位置P向该时刻的触针位置S的矢量称为触针位移矢量D。从测头位置Pl向触针位置SI的位移矢量为D1。接着，使测头26从测头位置Pl向与触针位移矢量Dl垂直的方向移动移动矢量Ml。于是，在动摩擦力F的作用下，触针位移矢量D相对于与测定面成直角的矢量N而倾斜有方向变化角Θ。为了沿与测定面平行的方向对测头26进行仿形控制，相对于触针位移矢量D，向在方向变化角Θ上加上90°而得到的方向进行测头移动，其中，该方向变化角Θ根据事先存储的动摩擦系数μ，并由Θ = atan μ的关系导出。在先技术文献专利文献专利文献1:日本专利第4611403号说明书专利技术概要专利技术要解决的课题在上述现有方法中，因测头26的倾斜的方向或大小的变化，而扫描方向和压入修正方向都变化，因此成为不能称之为平滑的扫描测定。在动摩擦力的增减十分小的范围内，在上述现有方法中也能够期待平滑的扫描。但是，对于实际的测定物，存在因测定物的材质?形状和触针的材质引起的触针与测定物之间的静电引力导致的动摩擦力的增减。因该动摩擦力的增减，图8中的动摩擦力F发生变化，因动摩擦力F使触针位移矢量的方向变化角度Θ发生变动。图9是图示出以使Y轴倾斜成为固定的大小(在图表中，纵轴为0.7mm)的方式压入触针、并沿着X轴向负方向扫描平面时的触针位移矢量D的情况的图。测头中心位置P在Y轴方向上不产生压入的变动，在X轴方向上以0.01mm间距扫描约1mm。触针位移矢量D相对于测头中心位置P的值而以约200·倍进行表示。X方向的倾斜不固定，产生触针位移矢量D交叉的部位。这样，现有的扫描测定方法无法实现平滑的扫描测定，产生振动而使测定误差增大，且测定时间也延长。
技术实现思路
本专利技术用于解决上述现有的课题，其目的在于，在使触针与测定面接触的同时进行扫描并顺次读取坐标、由此对测定面的形状进行测定的方式的形状测定装置及形状测定方法中，使触针沿着测定面平滑地扫描，从而实现高精度且快速的形状测定。解决方案本专利技术的第一形态提供一种形状测定方法，其中，准备触针，该触针借助来自测定面的测定力而被支承为能够相对于测头位移，重复包括平行移动和正交移动在内的所述测头相对于所述测定面的相对移动，所述平行移动使所述触针相对于所述测定面而向与所述测定面平行的方向移动指定的距离，所述正交移动使所述测头向根据当前的触针位置与过去的触针位置之差而算出的所述测定面的法线方向移动，使得在包括所述触针的位置相对于所述测头的位置的位移量和位移方向在内的触针位移矢量的所述测定面上使法线方向的大小成为预先确定的压入量的设定值。本专利技术的第二形态提供一种形状测定装置，其特征在于，所述形状测定装置具备:测头，其将触针支承为能够借助来自测定面的测定力而位移；移动部，其使所述测头和所述测定面的相对位置移动，使得所述触针对所述测定面进行扫描；触针位移矢量检测部，其对包括所述触针的位置相对于所述测头的位置的位移量和位移方向在内的触针位移矢量进行检测；法线方向输出部，其输出所述测定面的测定点处的法线方向；法线方向矢量分量算出部，其基于所述法线方向输出部所输出的值，来算出触针位移矢量的所述法线方向分量并将其输出；压入矢量算出部，其基于所述测定面上的法线方向的压入量的设定值和法线方向矢量分量算出部的输出算出压入矢量，使得所述触针位移矢量的法线方向分量成为所述压入量的设定值；扫描矢量算出部，其算出在与所述法线方向垂直的方向上成为预先设定的扫描速度的扫描矢量；移动矢量算出部，其根据所述压入矢量算出部的输出和所述扫描矢量算出部的输出，来算出对所述测头的移动指令即移动矢量；及移动控制部，其对所述移动部的移动进行控制，使得所述测头按照所述移动矢量移动。即使触针位移矢量因摩擦等的外力变化而发生变化，从测定表面的触针的压入量也成为固定值。即使测定面具有任意的倾斜，因摩擦力而触针位移矢量相对于测定面未成为直角方向，也能够根据测定力检测出与测定面成直角的方向，从而使触针在与测定面平行的方向上扫描而进行测定。另外，即使测定本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形状测定方法，其中，准备触针，该触针借助来自测定面的测定力而被支承为能够相对于测头位移，重复包括平行移动和正交移动在内的所述测头的相对于所述测定面的相对移动，所述平行移动使所述触针相对于所述测定面而向与所述测定面平行的方向移动指定的距离，所述正交移动使所述测头向根据当前的触针位置与过去的触针位置之差而算出的所述测定面的法线方向移动，使得在包括所述触针的位置相对于所述测头的位置的位移量和位移方向在内的触针位移矢量的所述测定面上使法线方向的大小成为预先确定的压入量的设定值。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：土居正照，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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