形状测定装置、形状测定方法及点感测器的定位单元的制作方法
形状测定装置、形状测定方法及点感测器的定位单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明有关一种形状测定装置。例如，有关通过接触或非接触方式扫描被测定物表面以测定被测定物的形状、表面粗度、真圆度等的形状测定装置。更具体言之，有关可让形状测定装置的检测点和使用者所意图的测定开始点(measurement start point)进行定位的技术。
【背景技术】
[0002]在检测对象物的感测器方面，例如有接触式的探针、触针(stylus)。或，已知悉有光学式、静电电容型非接触感测器等(专利文献1、专利文献2)。本说明书中，将所述感测器称为点感测器。所述点感测器沿着被测定物表面的法线方向靠近被测定物表面，检测在法线上的被测定物表面的位置(坐标)。(当然，从斜向靠近亦不无可能。若组装有其相应的补偿功能则亦可从斜向靠近。)若以点感测器沿着被测定物表面扫描，则可详细了解在扫描线上的被测定物表面的形状、粗度、起伏等。利用通过以所述感测器扫描被测定物表面而测定被测定物的形状、表面粗度、真圆度等的形状测定装置。
[0003]在以形状测定装置测定被测定物(工件)时，首先，当然必须将点感测器的检测点安排在测定开始点。亦即，在已决定要测定工件的何处之后，须使点感测器的检测点和欲测定处定位。
[0004]在朝测定开始点进行定位的方法方面，例如已提供以下的方法(非专利文献1)。形状测定装置中除了点感测器外，还设有影像感测器。首先，一开始以影像感测器事先对工件全体作影像测定并借以预先取得工件影像。在此工件影像中详细地决定要测定的范围，使用工件影像中的坐标值来指示测定开始点与结束测定点。于是，形状测定装置使点感测器移往所指示的坐标值并开始测定。从而执行按照使用者所意图的测定，使用者能获得所期望的测定结果。
[0005][专利文献]
[0006]专利文献1:专利4929161号
[0007]专利文献2:特开2008 - 256679号公报
[0008][非专利文献]
[0009]非专利文献1:
[0010]http://www.mitutoy0.c0.jp/support/service/catalog/1l_gazo/14007.pdf
【发明内容】
[0011][发明所欲解决的课题]
[0012]然而，设有影像感测器的形状测定装置当然价格高昂。一般的形状测定装置仅附带有点感测器很普通，要以预备取得的工件影像的坐标值来指示测定开始点是很勉强的。因此，使用者凭借目视与手感以手动方式将点感测器与测定开始点定位成为不得不的唯一方法，但这并没有那么简单。
[0013]作为一例，试着考虑色点感测器(chromatic point sensor，CPS)(专利文献1、2)。(色点感测器(CPS)亦有时称为共焦点(confocal)显微镜。)CPS的工作距离(workingdistance)极短，例如为5mm到20mm左右。相对地，镜筒的直径为50mm左右。因此，这CPS的检测点即便是想从镜筒外侧窥视亦不得见。又，CPS虽是朝工件发射光，但由于光的点径极微小达到2μπι至4μπι，难以用肉眼目视。
[0014]即使是接触式点感测器亦有相同的问题。例如，滑撬(skid)型的接触式点感测器广泛普及。滑撬型的接触式点感测器于备有贯通孔的滑撬中配设有触针，仅触针的前端从滑撬稍微露出(例如露出0.5_左右)。在此情况亦无法直接看到触针前端接触于工件何处，是否与所意图的测定开始点碰触，最终还是需仰赖使用者的经验与直觉。
[0015]或许重新靠近几次能完成按照所意图的定位，但耗费时间。
[0016]本发明的目的在于可容易且迅速地将点感测器的检测点与测定开始点定位。
[0017][解决课题的手段]
[0018]本发明提供一种形状测定装置，具备:点感测器，其靠近被测定物表面以检测被测定物；移动机构，其使被测定物与前述点感测器在三维空间相对移动；及定位单元，其用以将前述点感测器的检测点定位在所期望的测定开始点，其中，前述定位单元包括两个以上的激光源，来自于前述两个以上的激光源的激光在远离前述点感测器的与前述检测点相距既定距离的调整点处交叉。
[0019]本发明中，较佳为:前述调整点位于沿着前述点感测器的测定轴与前述检测点相距既定距离Dz的位置。
[0020]本发明中，较佳为:前述既定距离是前述点感测器的工作距离的20倍至100倍。
[0021]本发明中，较佳为:该形状测定装置内无影像测定用的影像感测器。
[0022]本发明中，较佳为:在前述点感测器附设有在与前述点感测器的测定轴正交的方向伸出的凸缘，前述两个以上的激光源配设于前述凸缘。
[0023]本发明中，较佳为:前述点感测器是色点感测器。
[0024]本发明中，来自于前述两个以上的激光源的激光具有互不相同的颜色或图案。
[0025]本发明还提供一种使用前述形状测定装置的形状测定方法，包括:将前述调整点定位在工件上的所期望的测定开始点；通过将前述点感测器移动前述既定距离来接近前述工件；以及开始工件的测定扫描。
[0026]本发明的点感测器的定位单元，用以将靠近被测定物表面以检测被测定物的点感测器的检测点定位在所期望的测定开始点，该定位单元包括配设在前述点感测器的周围的两个以上的激光源，来自于前述两个以上的激光源的激光在远离前述点感测器的与前述检测点相距既定距离的调整点处交叉。
[0027]本发明还提供一种形状测定装置的定位偏差计算方法，包括:准备光电感测器作为计算偏差用的工件；将前述调整点定位在光电感测器；取得此时的前述移动机构的坐标值(X2，Y2，Z2)与在前述光电感测器上的受光点的坐标值(x2，y2，0);将前述检测点定位在前述光电感测器上；取得此时的移动机构的坐标值(XI，Yl，Z1)与在光电感测器上的受光点的坐标值(xl，yl，0);以及将偏差(ΔΧ，ΔΥ, Dz)设为:
[0028]Δ X = (X2 - XI) + (x2 一 xl)，
[0029]ΔΥ = (Y2 - Yl) + (y2 — yl)，
[0030]Dz = (Z2 — Zl)。
[0031]本发明中，较佳为:在前述光电感测器的受光面积最小时，判定前述调整点或前述检测点已定位于前述光电感测器上。
[0032]本发明还提供一种形状测定装置的控制方法，包括:将以前述形状测定装置的定位偏差计算方法所求得的偏差存储在计算机的存储器；以及在将前述调整点定位在被测定物表面上的所期望的测定开始点之后，通过计算机自动控制使前述点感测器与前述被测定物相对移动前述偏差的量。
【附图说明】
[0033]图1显示第1实施形态的形状测定装置100。
[0034]图2显示CPS200与工件W之间取有距离的状态。
[0035]图3显示CPS200与工件W之间取有距离的状态的示意斜视图。
[0036]图4显示调整成调整点会来到工件上的状态。
[0037]图5显示已定位成调整点Pc与测定开始点Pm重叠的状态。
[0038]图6显示成像点Ps来到测定开始点Pm的状态。
[0039]图7显示激光的图案的组合例。
[0040]图8显示求取高度方向的偏差Dz的样子。
[0041]图9显示求取高度方向的偏差Dz的样子。
[0042]图10显示求取横向偏差Dt的样子。
[0043]图11显示求取横向偏差Dt的样子。
[0044]图12显示变形例。
[0045]其中，附图中符号的简单说明如下:
[0046]100形状测定装置
[0047]110 Z 轴转轴
[0048]120移动台
[0049]150计算机
[0050]210 镜筒
[0051]220 凸缘
[0052]231、232 激光源
[0053]310 滑撬
[0054]320 触针
[0055]400光电感测器。
【具体实施方式】
[0056]以下就本发明实施形态进行图示并参照附注于图中各要素的符号作说明。
[0057][第1实施形态]
[0058]图1显示第1实施形态的形状测定装置100。此处，以具备作为点感测器的CPS (色点感测器)200的形状测定装置100为例作说明。CPS200设置在Z轴转轴110的下端。Z轴转轴110设置成可于Z轴柱(未图示)上下方向(Z方向)升降。借此，CPS200可于上下方向(z方向)升降。
[0059]作为被测定物的工件W被载置于移动台120之上。此处工件W仅描绘成平板，但实际上被加工形成为各种的图案或沟等。为检查其加工精度而决定出检查所需的测定对象领域。移动台120可于X方向及y方向移动。因此，工件W与CPS200可于三维空 间相对移动。
[0060]由Z轴柱(未图示)、Z轴转轴110及移动台120构成移动机构，移动机构只要能使CPS200与工件W三维空间地相对移动即可，不受上述构成所限。例如，亦可事先将移动台方面作固定以将CPS200支持成可三维空间移动，其相反亦可。又，若形状测定装置是真圆度测定机，则移动台120被置换成旋转台。
[0061]图1显示从旁观看着CPS200在测定工件W表面的状态的情况。CPS200以点光源(未图示)的像可在工件表面上点成像的方式对工件W照射测定光LM。图中以成像点Ps表示成像点。从CPS200到成像点Ps为止的工作距离(working distance)WD非常短，例如5mm至20mm左右。
[0062]图1中显示CPS200的(物镜的)光轴Αχ。由于CPS200对位于此光轴Αχ上的工件表面进行点检测，故将此光轴Αχ设为测定轴。CPS200为利用光通过透镜时焦距会依波长而异的轴上色像差的位移感测器。将测定光LM照射于工件表面，在将该反射光分光时，通过将哪个波长强度强检测作为线型感测器上的位置，以测定CPS200与工件表面的距离。此时，将测定光LM照射于工件表面的部位是成像点Ps，此乃相当于检测点。
[0063]本实施形态中，CPS200除了测定用的测定光LM外，还可发射定位用的调整光LA。在CPS200的镜筒210设有朝径向伸出的凸缘220。此凸缘220内配设两个激光源231、232。两个激光源231、232位于将CPS200的(物镜的)光轴Αχ包夹在中间的彼此相反侧。来自于所述激光源231、232的激光为定位用的调整光LA。而且，以调整光LA彼此的交点是位于沿着光轴Αχ从成像点Ps下降既定距离Dz程度的点Pc的方式调整各激光源231、232的角度。将此激光(调整光)LA的交点Pc称为调整点Pc。
[0064]在抬起Z轴转轴110 (CPS200)让使用者窥看CPS200与工件W之间时，以使用者能不勉强地目视调整点Pc的程度的方式事先取有既定距离Dz较为理想。因为与Z轴转轴110、CPS200的大小(直径大小)相依而无法一概论，例如工作距离WD为2mm到4mm，相对地，既定距离Dz例如为50mm、100mm，甚至亦可因情况而异为200mm左右。以比率来说，既定距离Dz是工作距离WD的20倍至25倍，亦可依情况而异为100倍左右。
[0065]通过该两个激光源231、232来构成定位单元(posit1ning unit)。
[0066]以下说明此种定位单元的作用效果。
[0067]关于如图1使测定光LM点成像于工件W上的状态下使用者本身无法直接观看成像点Ps这点已作了说明。图2显示使Z轴转轴110上升且在CPS200与工件W之间取有距离的状态。若其以斜视图表示则成为图3那样。来自于激光源231、232的调整光LA、LA虽会在从成像点Ps沿着光轴Αχ下降既定距离Dz程度的点Pc形成交点，但通常地，CPS200与工件W的距离太宽。因此，激光(调整光)LA大概会越过交点Pc各自分开，在工件W上呈现两个照射点Pe。
[0068]使用者让Z轴转轴110上升或下降，两个照射点Pe在工件W上交叉成一个调整点Pc。该状态为图4。此调整点Pc沿着光轴Αχ位于成像点Ps的正下方。工件W上的所期望的测定开始点设成图3中的点Pm。使用者让移动台移动，并调整点Pc与测定开始点Pm重叠。该状态为图5。之后，让Z轴转轴110下降既定距离Dz程度。于是，如图6所示，测定光LM的成像点Ps来到所期望的测定开始点Pm。若由此状态开始测定扫描则能测定所期望的范围。
[0069]此外，定位用的激光源不受限于两个。
[0070]只要作成在调整点Pc交叉，则激光源亦可为三个或四个，甚至更多。
[0071]依据此种第1实施形态可获得以下效果。
[0072](1)以往，测定光LM本身难以目视，若没有CCD相机等的影像感测器则难以将测定光LM的成像点Ps正确地定位在测定开始点Pm。针对这点，在本实施形态的形状测定装置100中，为了谋定测定开始点Pm，除了测定光LM外还使用定位用的调整光LA、LA。在工件W与CPS200取有距离的状态(图3、图4)下使用者得以目视工件W上的调整点Pc。通过将此调整点Pc定位在所期望的测定开始点Pm的直觉地自然操作而能谋定测定开始点Pm。
[0073](2)本实施形态中，设成两个以上的激光(调整光)LA、LA在称为调整点Pc这一点处交叉。由于调整点Pc固定在一点上，故测定光LM的成像点Ps与此调整点Pc的高度方向的偏差Dz亦成为定值。因此，在将调整点Pc定位在测定开始点Pm后，若使CPS200下降所决定的偏差Dz份量的程度，则成像点Ps会来到工件W上。借此，在朝向测定开始点Pm定位之后，可迅速地移至测定扫描。相对地，例如，或许亦有人考量到与CPS200的光轴Αχ平行地事先发射一道激光，将此光用在定位上。经定位后，CPS200的功能方面，可沿着光轴Αχ 一边下降一边自动地检测成像点Ps来到工件W上的点。然而，这样从定位一直到移至实际的测定为止太耗费时间。关于这点，依据本实施形态具有在未降低测定效率的情况下亦可正确进行测定开始点的定位的效果。
[0074](3)本实施形态的定位单元为在CPS200的镜筒210的周围配置的激光源231、232，CPS200的内部构造当然不会对形状测定装置100的构成施加变更。
[0075]因此，亦容易对既存的形状测定装置100进行附加。
[0076][第2实施形态]
[0077]针对本发明第2实施形态作说明。
[0078]第2实施形态的基本的构成与第1实施形态相同，但通过定位用的激光附上颜色或图案而易于识别交点(调整点Pc)这点上具有特征。激光(调整光)LA、LA的照射点Pe是具有特定尺寸的圆形或椭圆形。虽有需要调整CPS200的高度使两个照射点Pe重叠，但判断是否为重叠乃凭借使用者的目视。因此，会发生因人而异的情形。(若重叠前或重叠后都仅为椭圆形时则难知悉是正确重叠或者稍微错位。)若重叠不严谨(欠缺正确性)则会导致将自光轴Αχ偏离的点识别为成像点Ps的正下方。这样，导致成像点Ps从所期望的测定开始点Pm偏离。
[0079]于是，介绍几个容易识别交点(调整点Pc)的变形例。
[0080](变形例1)
[0081]将一激光LA设为红色，另一激光LA设为蓝色。于是，在交点(调整点Pc)应可看见紫色。如此一来，若事先作成调整光LA的颜色互异则容易辨识交点(调整点Pc)。
[0082](变形例2)
[0083]在定位用的激光LA、LA上附上图案而易于识别重叠。欲将图案附在激光LA时，亦可利用切有与图案对应的狭缝的板。或者，激光源231、232自身或使微镜微驱动以描绘图案亦可。图案的例子列举在图7。当然，亦可将图案和颜色做组合。
[0084]此外，当附上颜色附上图案使右边的激光LA与左边的激光LA成为在外观上可区别时则在操作性上亦有次要的效果。在照射点Pe没有重叠于工件W上而看见两个时，必须使CPS200上升或下降并让两个照射点Pe、Pe重叠。但无法立刻知悉是该上升或下降才好。当然，若首先试着进行上升或下降其中一者就马上可知道答案，但凭借试行错误还是很麻烦。在Z轴转轴110附有手动用的握把的情况倒还好，但若是从键盘打入指令以进行CPS200的上下就相当麻烦，心理上的障碍很大。关于这点，若可区别依据右边的激光LA的照射点Pe与依据左边的激光LA的照射点Pe，则可立刻知道CPS200是应上升抑或下降才好。
[0085][第3实施形态]
[0086]针对本发明第3实施形态作说明。
[0087]第3实施形态的基本构成和第1、第2实施形态相同，但在事先正确地求取成像点Ps与调整点Pc的偏差量这点上具有特征。
[0088]如前述，以调整点Pc可来到从成像点Ps沿着光轴Αχ下降既定距离Dz程度的位置的方式配置了激光源231、232。但在设计上的考量与实际设备在组装上会发生误差，故而照道理是行不通的。于是，以事先求取成像点Ps与调整点Pc的偏差量，当进行工件W的测定时自动补偿此偏差量者较为理想。
[0089](求取高度方向的偏差Dz)
[0090]如图8所示，准备作为校正用工件的(XD、CMOS之类的光电感测器400。
[0091]首先，以定位用的激光(调整光)LA、LA的交点(调整点)Pc可来到光电感测器400上的方式调整CPS200的高度。此处，以可检测基于光电感测器400的受光面成为最小时的z轴转轴110的高度的方式事先在计算机150安装程序。照这样来求取在调整点Pc已来到光电感测器400上时的Z轴转轴110的高度Z2。
[0092]下一个步骤为，求取在成像点Ps已来到光电感测器400上时的Z轴转轴110的高度Z1。
[0093]和前面相同地，检测在基于光电感测器400的受光面积成为最小时的Z轴转轴110的高度Zl(参照图9)。
[0094](Z2 - Z1)是高度方向的偏差Dz。使计算机150事先存储高度偏差Dz。然后，以在调整点Pc与测定开始点Pm定位之后，自动在使Z轴转轴110下降此高度偏差Dz之后开始进行测定动作的方式事先程序化。
[0095](求取横向偏差Dt)
[0096]偏差不仅是高度方向亦可考量横向的偏差，即使在求取横向的偏差时亦可和前述同样使用光电感测器400。如图10所示，以定位用的激光(调整光)LA、LA的交点(调整点Pc)可来到光电感测器400上的方式调整CPS200的高度。此时，检测光电感测器400的何种范围的元件正在接收何种程度的强度光，以受光范围成为最小的方式微调整CPS200的高度位置。然后，将受光强度成为最大的点设为调整点Pc的坐标值。此处，设移动台120的坐标值为(X2，Y2)，设光电感测器400上的调整点Pc的坐标值为(x2，y2)。
[0097]同样地，如图11所示，以成像点Ps可来到光电感测器400上的方式调整CPS200的高度。亦即，检测光电感测器400的何种范围的元件正接收何种程度的强度光，以受光范围成为最小的方式微调整CPS200的高度位置。然后，将受光强度成为最大的点设为成像点Ps的坐标值。此处，设移动台的坐标值为(X1，Y1)，设光电感测器400上的调整点Pc的坐标值为(xl，yl)。(此外，由于无需让移动台120移动，故实质上亦可为(X2，Y2) = (XI，Yl)。)
[0098]横向偏差Dt以(ΔΧ，ΔΥ)表示
[0099]于是，用以下式子求得:
[0100]ΔΧ = (X2 — Xl) + (x2 — xl)，
[0101]ΔΥ = (Y2 — Yl) + (y2 — yl) ο
[0102]使计算机150事先存储横向偏差Dt。然后，以在调整点Pc与测定开始点Pm定位之后，自动地补偿此横向偏差Dt的方式事先程序化。
[0103]此外，本发明不受限于上述实施形态，可在不悖离主旨的范围下作适宜变更。
[0104]点感测器方面例示了 CPS，但例如亦可为接触式触针。就被滑撬310所保护的触针320而言，无法直接看见前端是否正抵接于工件W的何处。于是，如图12所示，在滑撬310的周围配设定位用的激光源231、232，作成使用调整点Pc可进行测定开始点Pm的定位即可。这情况亦可解释为从滑撬310的下端到触针的前端为止的距离相当于工作距离。在图12的情况下，触针320响应于工件表面的凹凸在Z方向上下移动，由此触针的上下移动可检测工件表面的形状。因此，触针的可动方向(上下方向，Z方向)相当于测定轴。又，因为以触针的前端检测工件，故触针的前端相当于检测点。
[0105]此外，当然若无滑撬型(skidless type)的触针亦附带有定位单元时就会很方便。在难以确保配设定位单元(激光源231、232)的空间的情况等只要当场的情况作适宜设计变更即可。然而，若设成可补偿横向偏差Dt则调整点Pc和成像点Ps无需位于相同轴线上。换句话说，也有可能积极地使调整点Pc偏离触针的测定轴。
[0106]上述第3实施形态中例示了在求取偏差时使用光电感测器400的情况，但若只是求取高度方向的偏差则无需CCD。仅使用平板亦可求得高度方向的偏差。只是因为在求取横向的偏差时使用光电感测器是有效率的，故在求取横向偏差Dt时若可同时求得高度方向的偏差Dz更好。亦即，在求取(X2，Y2)时同时亦检测Z2。同样地在求取(XI，Y1)时同时亦检测Z1。如此一来，可同时求得横向偏差Dt与高度方向偏差Dz。亦即，在将调整点Pc定位于光电感测器上时，若取得移动机构的坐标值(X2，Y2，Z2)和光电感测器上的受光点的坐标值(x2，y2，0)，在将检测点Pm定位于光电感测器上时，若取得移动机构的坐标值(X1，Y1，Z1)和光电感测器上的受光点的坐标值(xl，yl，0)，则偏差(ΔΧ，ΔΥ, Dz)能用下列各式求得:
[0107]ΔΧ = (X2 — Xl) + (x2 — xl)，
[0108]ΔΥ = (Y2 — Yl) + (y2 — yl)，
[0109]Dz = (Z2 — Zl)。
[0110]上述实施形态中，就调整点Pc与成像点Ps位于相同光轴Αχ上作了说明。若调整点Pc在从成像点Ps沿着光轴Αχ的正下方则有使用者可容易直觉地知悉的优点。然而，若设成可补偿横向偏差Dt则调整点Pc和成像点Ps无需位于相同轴线上。换句话说，也有可能积极地使调整点Pc偏离轴线(光轴Αχ)。在难以确保用以配设定位单元(激光源231、232)的空间等情况，只要依当场的情况作判断即可。
[0111]在配设定位用的激光源231、232时，于CPS200 (点感测器)设置凸缘，在此凸缘埋设激光源。但不受此所限，例如，当然亦可在Z轴转轴110的下端配设激光源。
【主权项】
1.一种形状测定装置，其特征在于，具备: 点感测器，其靠近被测定物表面以检测被测定物； 移动机构，其使被测定物与前述点感测器在三维空间相对移动；及 定位单元，其用以将前述点感测器的检测点定位在所期望的测定开始点， 其中，前述定位单元包括两个以上的激光源， 来自于前述两个以上的激光源的激光在远离前述点感测器的与前述检测点相距既定距离的调整点处交叉。2.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，前述调整点位于沿着前述点感测器的测定轴与前述检测点相距既定距离Dz的位置。3.根据权利要求2所述的形状测定装置，其特征在于，前述既定距离Dz是前述点感测器的工作距离的20倍至100倍。4.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，该形状测定装置内没有用于测定影像的影像感测器。5.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，前述点感测器附设有在与前述点感测器的测定轴正交的方向伸出的凸缘，前述两个以上的激光源配设于前述凸缘。6.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，前述点感测器是色点感测器。7.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，来自于前述两个以上的激光源的激光具有互不相同的颜色或图案。8.一种形状测定方法，使用如权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，该形状测定方法包括: 将前述调整点定位在工件上的所期望的测定开始点； 通过将前述点感测器移动前述既定距离来接近前述工件；以及 开始前述工件的测定扫描。9.一种形状测定装置的定位偏差计算方法，使用如权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，该定位偏差计算方法包括: 准备光电感测器作为计算偏差用的工件； 将前述调整点定位在光电感测器上； 取得此时的前述移动机构的坐标值(X2，Y2，Z2)和前述光电感测器上的受光点的坐标值(x2，y2，0); 将前述检测点定位在前述光电感测器上； 取得此时的前述移动机构的坐标值(X1，Y1，Z1)与前述光电感测器上的受光点的坐标值(xl，yl，0);以及 将偏差(A X，Δ Y，Dz)设为:ΔΧ = (X2 - Xl) + (x2 - xl)，ΔΥ = (Υ2 - Yl) + (y2 — yl)，Dz = (Z2 - Zl)。10.根据权利要求9所述的形状测定装置的定位偏差计算方法，其特征在于，定位前述调整点或前述检测点包括:在前述光电感测器的受光面积最小时，判定前述调整点或前述检测点已定位于前述光电感测器上。11.一种形状测定装置的控制方法，其特征在于，包括: 将以根据权利要求9所述的形状测定装置的定位偏差计算方法所求得的偏差存储在计算机的存储器；以及 在将前述调整点定位在被测定物表面上的所期望的测定开始点之后，通过计算机自动控制使前述点感测器与前述被测定物相对移动前述偏差的量。12.一种点感测器的定位单元，用以将靠近被测定物表面以检测被测定物的点感测器的检测点定位在所期望的测定开始点，其特征在于，该定位单元包括: 配设在前述点感测器的周围的两个以上的激光源， 其中，来自于前述两个以上的激光源的激光在远离前述点感测器的与前述检测点相距既定距离的调整点处交叉。
【专利摘要】一种形状测定装置、形状测定方法及点感测器的定位单元，定位单元包括配设在点感测器(200)周围的两个以上的激光源(231、232)。来自于两个以上的激光源(231、232)的激光(LA、LA)在远离点感测器(200)的与检测点(Ps)相距既定距离的调整点(Pc)处交叉。使调整点(Pc)定位在工件(W)上的所期望的测定开始点(Pm)，使点感测器(200)移动既定距离(Dz)以接近工件(W)并开始进行工件(W)的测定扫描。本发明可容易且迅速地将点感测器的检测点和测定开始点定位。
【IPC分类】G01B11/30, G01B11/24
【公开号】CN105486251
【申请号】CN201510633501
【发明人】平野宏太郎, 和泉直树, 进藤秀树
【申请人】株式会社三丰
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月29日
【公告号】US20160097635
【技术领域】
[0001]本发明有关一种形状测定装置。例如，有关通过接触或非接触方式扫描被测定物表面以测定被测定物的形状、表面粗度、真圆度等的形状测定装置。更具体言之，有关可让形状测定装置的检测点和使用者所意图的测定开始点(measurement start point)进行定位的技术。
【背景技术】
[0002]在检测对象物的感测器方面，例如有接触式的探针、触针(stylus)。或，已知悉有光学式、静电电容型非接触感测器等(专利文献1、专利文献2)。本说明书中，将所述感测器称为点感测器。所述点感测器沿着被测定物表面的法线方向靠近被测定物表面，检测在法线上的被测定物表面的位置(坐标)。(当然，从斜向靠近亦不无可能。若组装有其相应的补偿功能则亦可从斜向靠近。)若以点感测器沿着被测定物表面扫描，则可详细了解在扫描线上的被测定物表面的形状、粗度、起伏等。利用通过以所述感测器扫描被测定物表面而测定被测定物的形状、表面粗度、真圆度等的形状测定装置。
[0003]在以形状测定装置测定被测定物(工件)时，首先，当然必须将点感测器的检测点安排在测定开始点。亦即，在已决定要测定工件的何处之后，须使点感测器的检测点和欲测定处定位。
[0004]在朝测定开始点进行定位的方法方面，例如已提供以下的方法(非专利文献1)。形状测定装置中除了点感测器外，还设有影像感测器。首先，一开始以影像感测器事先对工件全体作影像测定并借以预先取得工件影像。在此工件影像中详细地决定要测定的范围，使用工件影像中的坐标值来指示测定开始点与结束测定点。于是，形状测定装置使点感测器移往所指示的坐标值并开始测定。从而执行按照使用者所意图的测定，使用者能获得所期望的测定结果。
[0005][专利文献]
[0006]专利文献1:专利4929161号
[0007]专利文献2:特开2008 - 256679号公报
[0008][非专利文献]
[0009]非专利文献1:
[0010]http://www.mitutoy0.c0.jp/support/service/catalog/1l_gazo/14007.pdf
【发明内容】
[0011][发明所欲解决的课题]
[0012]然而，设有影像感测器的形状测定装置当然价格高昂。一般的形状测定装置仅附带有点感测器很普通，要以预备取得的工件影像的坐标值来指示测定开始点是很勉强的。因此，使用者凭借目视与手感以手动方式将点感测器与测定开始点定位成为不得不的唯一方法，但这并没有那么简单。
[0013]作为一例，试着考虑色点感测器(chromatic point sensor，CPS)(专利文献1、2)。(色点感测器(CPS)亦有时称为共焦点(confocal)显微镜。)CPS的工作距离(workingdistance)极短，例如为5mm到20mm左右。相对地，镜筒的直径为50mm左右。因此，这CPS的检测点即便是想从镜筒外侧窥视亦不得见。又，CPS虽是朝工件发射光，但由于光的点径极微小达到2μπι至4μπι，难以用肉眼目视。
[0014]即使是接触式点感测器亦有相同的问题。例如，滑撬(skid)型的接触式点感测器广泛普及。滑撬型的接触式点感测器于备有贯通孔的滑撬中配设有触针，仅触针的前端从滑撬稍微露出(例如露出0.5_左右)。在此情况亦无法直接看到触针前端接触于工件何处，是否与所意图的测定开始点碰触，最终还是需仰赖使用者的经验与直觉。
[0015]或许重新靠近几次能完成按照所意图的定位，但耗费时间。
[0016]本发明的目的在于可容易且迅速地将点感测器的检测点与测定开始点定位。
[0017][解决课题的手段]
[0018]本发明提供一种形状测定装置，具备:点感测器，其靠近被测定物表面以检测被测定物；移动机构，其使被测定物与前述点感测器在三维空间相对移动；及定位单元，其用以将前述点感测器的检测点定位在所期望的测定开始点，其中，前述定位单元包括两个以上的激光源，来自于前述两个以上的激光源的激光在远离前述点感测器的与前述检测点相距既定距离的调整点处交叉。
[0019]本发明中，较佳为:前述调整点位于沿着前述点感测器的测定轴与前述检测点相距既定距离Dz的位置。
[0020]本发明中，较佳为:前述既定距离是前述点感测器的工作距离的20倍至100倍。
[0021]本发明中，较佳为:该形状测定装置内无影像测定用的影像感测器。
[0022]本发明中，较佳为:在前述点感测器附设有在与前述点感测器的测定轴正交的方向伸出的凸缘，前述两个以上的激光源配设于前述凸缘。
[0023]本发明中，较佳为:前述点感测器是色点感测器。
[0024]本发明中，来自于前述两个以上的激光源的激光具有互不相同的颜色或图案。
[0025]本发明还提供一种使用前述形状测定装置的形状测定方法，包括:将前述调整点定位在工件上的所期望的测定开始点；通过将前述点感测器移动前述既定距离来接近前述工件；以及开始工件的测定扫描。
[0026]本发明的点感测器的定位单元，用以将靠近被测定物表面以检测被测定物的点感测器的检测点定位在所期望的测定开始点，该定位单元包括配设在前述点感测器的周围的两个以上的激光源，来自于前述两个以上的激光源的激光在远离前述点感测器的与前述检测点相距既定距离的调整点处交叉。
[0027]本发明还提供一种形状测定装置的定位偏差计算方法，包括:准备光电感测器作为计算偏差用的工件；将前述调整点定位在光电感测器；取得此时的前述移动机构的坐标值(X2，Y2，Z2)与在前述光电感测器上的受光点的坐标值(x2，y2，0);将前述检测点定位在前述光电感测器上；取得此时的移动机构的坐标值(XI，Yl，Z1)与在光电感测器上的受光点的坐标值(xl，yl，0);以及将偏差(ΔΧ，ΔΥ, Dz)设为:
[0028]Δ X = (X2 - XI) + (x2 一 xl)，
[0029]ΔΥ = (Y2 - Yl) + (y2 — yl)，
[0030]Dz = (Z2 — Zl)。
[0031]本发明中，较佳为:在前述光电感测器的受光面积最小时，判定前述调整点或前述检测点已定位于前述光电感测器上。
[0032]本发明还提供一种形状测定装置的控制方法，包括:将以前述形状测定装置的定位偏差计算方法所求得的偏差存储在计算机的存储器；以及在将前述调整点定位在被测定物表面上的所期望的测定开始点之后，通过计算机自动控制使前述点感测器与前述被测定物相对移动前述偏差的量。
【附图说明】
[0033]图1显示第1实施形态的形状测定装置100。
[0034]图2显示CPS200与工件W之间取有距离的状态。
[0035]图3显示CPS200与工件W之间取有距离的状态的示意斜视图。
[0036]图4显示调整成调整点会来到工件上的状态。
[0037]图5显示已定位成调整点Pc与测定开始点Pm重叠的状态。
[0038]图6显示成像点Ps来到测定开始点Pm的状态。
[0039]图7显示激光的图案的组合例。
[0040]图8显示求取高度方向的偏差Dz的样子。
[0041]图9显示求取高度方向的偏差Dz的样子。
[0042]图10显示求取横向偏差Dt的样子。
[0043]图11显示求取横向偏差Dt的样子。
[0044]图12显示变形例。
[0045]其中，附图中符号的简单说明如下:
[0046]100形状测定装置
[0047]110 Z 轴转轴
[0048]120移动台
[0049]150计算机
[0050]210 镜筒
[0051]220 凸缘
[0052]231、232 激光源
[0053]310 滑撬
[0054]320 触针
[0055]400光电感测器。
【具体实施方式】
[0056]以下就本发明实施形态进行图示并参照附注于图中各要素的符号作说明。
[0057][第1实施形态]
[0058]图1显示第1实施形态的形状测定装置100。此处，以具备作为点感测器的CPS (色点感测器)200的形状测定装置100为例作说明。CPS200设置在Z轴转轴110的下端。Z轴转轴110设置成可于Z轴柱(未图示)上下方向(Z方向)升降。借此，CPS200可于上下方向(z方向)升降。
[0059]作为被测定物的工件W被载置于移动台120之上。此处工件W仅描绘成平板，但实际上被加工形成为各种的图案或沟等。为检查其加工精度而决定出检查所需的测定对象领域。移动台120可于X方向及y方向移动。因此，工件W与CPS200可于三维空 间相对移动。
[0060]由Z轴柱(未图示)、Z轴转轴110及移动台120构成移动机构，移动机构只要能使CPS200与工件W三维空间地相对移动即可，不受上述构成所限。例如，亦可事先将移动台方面作固定以将CPS200支持成可三维空间移动，其相反亦可。又，若形状测定装置是真圆度测定机，则移动台120被置换成旋转台。
[0061]图1显示从旁观看着CPS200在测定工件W表面的状态的情况。CPS200以点光源(未图示)的像可在工件表面上点成像的方式对工件W照射测定光LM。图中以成像点Ps表示成像点。从CPS200到成像点Ps为止的工作距离(working distance)WD非常短，例如5mm至20mm左右。
[0062]图1中显示CPS200的(物镜的)光轴Αχ。由于CPS200对位于此光轴Αχ上的工件表面进行点检测，故将此光轴Αχ设为测定轴。CPS200为利用光通过透镜时焦距会依波长而异的轴上色像差的位移感测器。将测定光LM照射于工件表面，在将该反射光分光时，通过将哪个波长强度强检测作为线型感测器上的位置，以测定CPS200与工件表面的距离。此时，将测定光LM照射于工件表面的部位是成像点Ps，此乃相当于检测点。
[0063]本实施形态中，CPS200除了测定用的测定光LM外，还可发射定位用的调整光LA。在CPS200的镜筒210设有朝径向伸出的凸缘220。此凸缘220内配设两个激光源231、232。两个激光源231、232位于将CPS200的(物镜的)光轴Αχ包夹在中间的彼此相反侧。来自于所述激光源231、232的激光为定位用的调整光LA。而且，以调整光LA彼此的交点是位于沿着光轴Αχ从成像点Ps下降既定距离Dz程度的点Pc的方式调整各激光源231、232的角度。将此激光(调整光)LA的交点Pc称为调整点Pc。
[0064]在抬起Z轴转轴110 (CPS200)让使用者窥看CPS200与工件W之间时，以使用者能不勉强地目视调整点Pc的程度的方式事先取有既定距离Dz较为理想。因为与Z轴转轴110、CPS200的大小(直径大小)相依而无法一概论，例如工作距离WD为2mm到4mm，相对地，既定距离Dz例如为50mm、100mm，甚至亦可因情况而异为200mm左右。以比率来说，既定距离Dz是工作距离WD的20倍至25倍，亦可依情况而异为100倍左右。
[0065]通过该两个激光源231、232来构成定位单元(posit1ning unit)。
[0066]以下说明此种定位单元的作用效果。
[0067]关于如图1使测定光LM点成像于工件W上的状态下使用者本身无法直接观看成像点Ps这点已作了说明。图2显示使Z轴转轴110上升且在CPS200与工件W之间取有距离的状态。若其以斜视图表示则成为图3那样。来自于激光源231、232的调整光LA、LA虽会在从成像点Ps沿着光轴Αχ下降既定距离Dz程度的点Pc形成交点，但通常地，CPS200与工件W的距离太宽。因此，激光(调整光)LA大概会越过交点Pc各自分开，在工件W上呈现两个照射点Pe。
[0068]使用者让Z轴转轴110上升或下降，两个照射点Pe在工件W上交叉成一个调整点Pc。该状态为图4。此调整点Pc沿着光轴Αχ位于成像点Ps的正下方。工件W上的所期望的测定开始点设成图3中的点Pm。使用者让移动台移动，并调整点Pc与测定开始点Pm重叠。该状态为图5。之后，让Z轴转轴110下降既定距离Dz程度。于是，如图6所示，测定光LM的成像点Ps来到所期望的测定开始点Pm。若由此状态开始测定扫描则能测定所期望的范围。
[0069]此外，定位用的激光源不受限于两个。
[0070]只要作成在调整点Pc交叉，则激光源亦可为三个或四个，甚至更多。
[0071]依据此种第1实施形态可获得以下效果。
[0072](1)以往，测定光LM本身难以目视，若没有CCD相机等的影像感测器则难以将测定光LM的成像点Ps正确地定位在测定开始点Pm。针对这点，在本实施形态的形状测定装置100中，为了谋定测定开始点Pm，除了测定光LM外还使用定位用的调整光LA、LA。在工件W与CPS200取有距离的状态(图3、图4)下使用者得以目视工件W上的调整点Pc。通过将此调整点Pc定位在所期望的测定开始点Pm的直觉地自然操作而能谋定测定开始点Pm。
[0073](2)本实施形态中，设成两个以上的激光(调整光)LA、LA在称为调整点Pc这一点处交叉。由于调整点Pc固定在一点上，故测定光LM的成像点Ps与此调整点Pc的高度方向的偏差Dz亦成为定值。因此，在将调整点Pc定位在测定开始点Pm后，若使CPS200下降所决定的偏差Dz份量的程度，则成像点Ps会来到工件W上。借此，在朝向测定开始点Pm定位之后，可迅速地移至测定扫描。相对地，例如，或许亦有人考量到与CPS200的光轴Αχ平行地事先发射一道激光，将此光用在定位上。经定位后，CPS200的功能方面，可沿着光轴Αχ 一边下降一边自动地检测成像点Ps来到工件W上的点。然而，这样从定位一直到移至实际的测定为止太耗费时间。关于这点，依据本实施形态具有在未降低测定效率的情况下亦可正确进行测定开始点的定位的效果。
[0074](3)本实施形态的定位单元为在CPS200的镜筒210的周围配置的激光源231、232，CPS200的内部构造当然不会对形状测定装置100的构成施加变更。
[0075]因此，亦容易对既存的形状测定装置100进行附加。
[0076][第2实施形态]
[0077]针对本发明第2实施形态作说明。
[0078]第2实施形态的基本的构成与第1实施形态相同，但通过定位用的激光附上颜色或图案而易于识别交点(调整点Pc)这点上具有特征。激光(调整光)LA、LA的照射点Pe是具有特定尺寸的圆形或椭圆形。虽有需要调整CPS200的高度使两个照射点Pe重叠，但判断是否为重叠乃凭借使用者的目视。因此，会发生因人而异的情形。(若重叠前或重叠后都仅为椭圆形时则难知悉是正确重叠或者稍微错位。)若重叠不严谨(欠缺正确性)则会导致将自光轴Αχ偏离的点识别为成像点Ps的正下方。这样，导致成像点Ps从所期望的测定开始点Pm偏离。
[0079]于是，介绍几个容易识别交点(调整点Pc)的变形例。
[0080](变形例1)
[0081]将一激光LA设为红色，另一激光LA设为蓝色。于是，在交点(调整点Pc)应可看见紫色。如此一来，若事先作成调整光LA的颜色互异则容易辨识交点(调整点Pc)。
[0082](变形例2)
[0083]在定位用的激光LA、LA上附上图案而易于识别重叠。欲将图案附在激光LA时，亦可利用切有与图案对应的狭缝的板。或者，激光源231、232自身或使微镜微驱动以描绘图案亦可。图案的例子列举在图7。当然，亦可将图案和颜色做组合。
[0084]此外，当附上颜色附上图案使右边的激光LA与左边的激光LA成为在外观上可区别时则在操作性上亦有次要的效果。在照射点Pe没有重叠于工件W上而看见两个时，必须使CPS200上升或下降并让两个照射点Pe、Pe重叠。但无法立刻知悉是该上升或下降才好。当然，若首先试着进行上升或下降其中一者就马上可知道答案，但凭借试行错误还是很麻烦。在Z轴转轴110附有手动用的握把的情况倒还好，但若是从键盘打入指令以进行CPS200的上下就相当麻烦，心理上的障碍很大。关于这点，若可区别依据右边的激光LA的照射点Pe与依据左边的激光LA的照射点Pe，则可立刻知道CPS200是应上升抑或下降才好。
[0085][第3实施形态]
[0086]针对本发明第3实施形态作说明。
[0087]第3实施形态的基本构成和第1、第2实施形态相同，但在事先正确地求取成像点Ps与调整点Pc的偏差量这点上具有特征。
[0088]如前述，以调整点Pc可来到从成像点Ps沿着光轴Αχ下降既定距离Dz程度的位置的方式配置了激光源231、232。但在设计上的考量与实际设备在组装上会发生误差，故而照道理是行不通的。于是，以事先求取成像点Ps与调整点Pc的偏差量，当进行工件W的测定时自动补偿此偏差量者较为理想。
[0089](求取高度方向的偏差Dz)
[0090]如图8所示，准备作为校正用工件的(XD、CMOS之类的光电感测器400。
[0091]首先，以定位用的激光(调整光)LA、LA的交点(调整点)Pc可来到光电感测器400上的方式调整CPS200的高度。此处，以可检测基于光电感测器400的受光面成为最小时的z轴转轴110的高度的方式事先在计算机150安装程序。照这样来求取在调整点Pc已来到光电感测器400上时的Z轴转轴110的高度Z2。
[0092]下一个步骤为，求取在成像点Ps已来到光电感测器400上时的Z轴转轴110的高度Z1。
[0093]和前面相同地，检测在基于光电感测器400的受光面积成为最小时的Z轴转轴110的高度Zl(参照图9)。
[0094](Z2 - Z1)是高度方向的偏差Dz。使计算机150事先存储高度偏差Dz。然后，以在调整点Pc与测定开始点Pm定位之后，自动在使Z轴转轴110下降此高度偏差Dz之后开始进行测定动作的方式事先程序化。
[0095](求取横向偏差Dt)
[0096]偏差不仅是高度方向亦可考量横向的偏差，即使在求取横向的偏差时亦可和前述同样使用光电感测器400。如图10所示，以定位用的激光(调整光)LA、LA的交点(调整点Pc)可来到光电感测器400上的方式调整CPS200的高度。此时，检测光电感测器400的何种范围的元件正在接收何种程度的强度光，以受光范围成为最小的方式微调整CPS200的高度位置。然后，将受光强度成为最大的点设为调整点Pc的坐标值。此处，设移动台120的坐标值为(X2，Y2)，设光电感测器400上的调整点Pc的坐标值为(x2，y2)。
[0097]同样地，如图11所示，以成像点Ps可来到光电感测器400上的方式调整CPS200的高度。亦即，检测光电感测器400的何种范围的元件正接收何种程度的强度光，以受光范围成为最小的方式微调整CPS200的高度位置。然后，将受光强度成为最大的点设为成像点Ps的坐标值。此处，设移动台的坐标值为(X1，Y1)，设光电感测器400上的调整点Pc的坐标值为(xl，yl)。(此外，由于无需让移动台120移动，故实质上亦可为(X2，Y2) = (XI，Yl)。)
[0098]横向偏差Dt以(ΔΧ，ΔΥ)表示
[0099]于是，用以下式子求得:
[0100]ΔΧ = (X2 — Xl) + (x2 — xl)，
[0101]ΔΥ = (Y2 — Yl) + (y2 — yl) ο
[0102]使计算机150事先存储横向偏差Dt。然后，以在调整点Pc与测定开始点Pm定位之后，自动地补偿此横向偏差Dt的方式事先程序化。
[0103]此外，本发明不受限于上述实施形态，可在不悖离主旨的范围下作适宜变更。
[0104]点感测器方面例示了 CPS，但例如亦可为接触式触针。就被滑撬310所保护的触针320而言，无法直接看见前端是否正抵接于工件W的何处。于是，如图12所示，在滑撬310的周围配设定位用的激光源231、232，作成使用调整点Pc可进行测定开始点Pm的定位即可。这情况亦可解释为从滑撬310的下端到触针的前端为止的距离相当于工作距离。在图12的情况下，触针320响应于工件表面的凹凸在Z方向上下移动，由此触针的上下移动可检测工件表面的形状。因此，触针的可动方向(上下方向，Z方向)相当于测定轴。又，因为以触针的前端检测工件，故触针的前端相当于检测点。
[0105]此外，当然若无滑撬型(skidless type)的触针亦附带有定位单元时就会很方便。在难以确保配设定位单元(激光源231、232)的空间的情况等只要当场的情况作适宜设计变更即可。然而，若设成可补偿横向偏差Dt则调整点Pc和成像点Ps无需位于相同轴线上。换句话说，也有可能积极地使调整点Pc偏离触针的测定轴。
[0106]上述第3实施形态中例示了在求取偏差时使用光电感测器400的情况，但若只是求取高度方向的偏差则无需CCD。仅使用平板亦可求得高度方向的偏差。只是因为在求取横向的偏差时使用光电感测器是有效率的，故在求取横向偏差Dt时若可同时求得高度方向的偏差Dz更好。亦即，在求取(X2，Y2)时同时亦检测Z2。同样地在求取(XI，Y1)时同时亦检测Z1。如此一来，可同时求得横向偏差Dt与高度方向偏差Dz。亦即，在将调整点Pc定位于光电感测器上时，若取得移动机构的坐标值(X2，Y2，Z2)和光电感测器上的受光点的坐标值(x2，y2，0)，在将检测点Pm定位于光电感测器上时，若取得移动机构的坐标值(X1，Y1，Z1)和光电感测器上的受光点的坐标值(xl，yl，0)，则偏差(ΔΧ，ΔΥ, Dz)能用下列各式求得:
[0107]ΔΧ = (X2 — Xl) + (x2 — xl)，
[0108]ΔΥ = (Y2 — Yl) + (y2 — yl)，
[0109]Dz = (Z2 — Zl)。
[0110]上述实施形态中，就调整点Pc与成像点Ps位于相同光轴Αχ上作了说明。若调整点Pc在从成像点Ps沿着光轴Αχ的正下方则有使用者可容易直觉地知悉的优点。然而，若设成可补偿横向偏差Dt则调整点Pc和成像点Ps无需位于相同轴线上。换句话说，也有可能积极地使调整点Pc偏离轴线(光轴Αχ)。在难以确保用以配设定位单元(激光源231、232)的空间等情况，只要依当场的情况作判断即可。
[0111]在配设定位用的激光源231、232时，于CPS200 (点感测器)设置凸缘，在此凸缘埋设激光源。但不受此所限，例如，当然亦可在Z轴转轴110的下端配设激光源。
【主权项】
1.一种形状测定装置，其特征在于，具备: 点感测器，其靠近被测定物表面以检测被测定物； 移动机构，其使被测定物与前述点感测器在三维空间相对移动；及 定位单元，其用以将前述点感测器的检测点定位在所期望的测定开始点， 其中，前述定位单元包括两个以上的激光源， 来自于前述两个以上的激光源的激光在远离前述点感测器的与前述检测点相距既定距离的调整点处交叉。2.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，前述调整点位于沿着前述点感测器的测定轴与前述检测点相距既定距离Dz的位置。3.根据权利要求2所述的形状测定装置，其特征在于，前述既定距离Dz是前述点感测器的工作距离的20倍至100倍。4.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，该形状测定装置内没有用于测定影像的影像感测器。5.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，前述点感测器附设有在与前述点感测器的测定轴正交的方向伸出的凸缘，前述两个以上的激光源配设于前述凸缘。6.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，前述点感测器是色点感测器。7.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，来自于前述两个以上的激光源的激光具有互不相同的颜色或图案。8.一种形状测定方法，使用如权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，该形状测定方法包括: 将前述调整点定位在工件上的所期望的测定开始点； 通过将前述点感测器移动前述既定距离来接近前述工件；以及 开始前述工件的测定扫描。9.一种形状测定装置的定位偏差计算方法，使用如权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，该定位偏差计算方法包括: 准备光电感测器作为计算偏差用的工件； 将前述调整点定位在光电感测器上； 取得此时的前述移动机构的坐标值(X2，Y2，Z2)和前述光电感测器上的受光点的坐标值(x2，y2，0); 将前述检测点定位在前述光电感测器上； 取得此时的前述移动机构的坐标值(X1，Y1，Z1)与前述光电感测器上的受光点的坐标值(xl，yl，0);以及 将偏差(A X，Δ Y，Dz)设为:ΔΧ = (X2 - Xl) + (x2 - xl)，ΔΥ = (Υ2 - Yl) + (y2 — yl)，Dz = (Z2 - Zl)。10.根据权利要求9所述的形状测定装置的定位偏差计算方法，其特征在于，定位前述调整点或前述检测点包括:在前述光电感测器的受光面积最小时，判定前述调整点或前述检测点已定位于前述光电感测器上。11.一种形状测定装置的控制方法，其特征在于，包括: 将以根据权利要求9所述的形状测定装置的定位偏差计算方法所求得的偏差存储在计算机的存储器；以及 在将前述调整点定位在被测定物表面上的所期望的测定开始点之后，通过计算机自动控制使前述点感测器与前述被测定物相对移动前述偏差的量。12.一种点感测器的定位单元，用以将靠近被测定物表面以检测被测定物的点感测器的检测点定位在所期望的测定开始点，其特征在于，该定位单元包括: 配设在前述点感测器的周围的两个以上的激光源， 其中，来自于前述两个以上的激光源的激光在远离前述点感测器的与前述检测点相距既定距离的调整点处交叉。
【专利摘要】一种形状测定装置、形状测定方法及点感测器的定位单元，定位单元包括配设在点感测器(200)周围的两个以上的激光源(231、232)。来自于两个以上的激光源(231、232)的激光(LA、LA)在远离点感测器(200)的与检测点(Ps)相距既定距离的调整点(Pc)处交叉。使调整点(Pc)定位在工件(W)上的所期望的测定开始点(Pm)，使点感测器(200)移动既定距离(Dz)以接近工件(W)并开始进行工件(W)的测定扫描。本发明可容易且迅速地将点感测器的检测点和测定开始点定位。
【IPC分类】G01B11/30, G01B11/24
【公开号】CN105486251
【申请号】CN201510633501
【发明人】平野宏太郎, 和泉直树, 进藤秀树
【申请人】株式会社三丰
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月29日
【公告号】US20160097635
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