校準表面結構測量裝置的方法
2023-09-13 21:14:40
專利名稱：校準表面結構測量裝置的方法
技術領域：
本發明涉及校準表面結構測量裝置的方法。特別地，本發明涉及校準表面結構測量裝置的方法，該表面結構測量裝置通過採用觸針跟蹤表面來測量被測物體的形狀、粗糙
昨坐反寸。
背景技術：
眾所周知，表面結構測量裝置為在當觸針與被測物體表面接觸階段沿著被測物體的表面移動觸針，檢測由於被測物體表面形狀和表面粗糙度引起的觸針的位移，以及由觸針的位移測量被測物體的表面結構，例如形狀和粗糙度。
這樣的表面結構測量裝置通常具有包括可搖擺支撐在作為支撐點的旋轉軸的測量臂的檢測器、裝備在測量臂的端部的觸針以及檢測測量臂的搖擺量的檢測單元；承載被測物體的平臺；以及相對地移動檢測器和平臺的相對移動機構。對於測量，在當觸針與被測物體的表面接觸的階段，相對移動機構相對地移動檢測器和平臺，然後檢測器檢測測量臂的搖擺量。裝置基於搖擺量檢測被測物體的表面結構。例如，為了使用這樣的表面結構測量裝置測量圓柱エ件內徑的上部和下部表面，通常需要將在其端部具有向下的觸針的臂附接到檢測器主體，測量圓柱エ件內徑的下表面，移除該臂，將觸針的方向改變為向上，將該臂附接到檢測器主體，然後測量圓柱エ件內徑的上表面。測量因此由於該臂的移除和附接而費時。提出了允許圓柱エ件內徑的上和下表面的測量而無需測量臂的移除和附接的結構(日本專利公開公布號S58-83201)。在該結構中，向上的觸針和向下的觸針裝備在測量臂的端部。測量臂的端部向上推動從而允許向上的觸針測量圓柱エ件內徑的上表面。接著，測量臂的端部切換為向下推動從而允許向下的觸針測量圓柱エ件內徑的下表面。上述表面結構測量裝置具有向上的觸針和向下的觸針，然而，由向上的觸針提供的測量結果和由向下的觸針提供的測量結果之間的相互關係不可能精確地估計，除非已經精確地知道向上的觸針和向下的觸針的相互位置關係。例如，為了測量被測物體的厚度，採用向上的觸針測量被測物體的下表面的形狀；採用向下的觸針測量被測物體的上表面的形狀；然後從下表面測量結果和上表面測量結果中獲取被測物體的厚度。除非已經精確地知道向上的觸針和向下的觸針的相互位置關係，否則不肯能精確地估計被測物體的厚度。
發明內容
本發明的優點是提供校準具有向上的觸針和向下的觸針的表面結構測量裝置的方法，該方法提供了向上的觸針和向下的觸針的精確的相互位置關係。本發明的ー個方面提供了包括檢測器的校準表面結構測量裝置的方法，該檢測器包括以垂直方向搖擺支撐在作為支撐點的旋轉軸的測量臂、向上的觸針和向下的觸針，每一個觸針都裝備在測量臂的端部且在測量臂的搖擺方向上伸出，以及檢測測量臂的搖擺量的檢測單元；承載被測物體的平臺；以及相對地移動檢測器和平臺的相對移動機構。該方法包括通過當向下的觸針與參考球的上表面接觸時在第一軸方向上相對地移動檢測器和平臺以獲取第一軸上部形狀測量數據、以及通過當向上的觸針與參考球的下表面接觸時在第一軸方向上相對地移動檢測器和平臺以獲取第一軸下部形狀測量數據從而獲取第一軸形狀測量數據；以及基於由第一軸上部形狀測量數據獲取的第一中心坐標和由第一軸下部形狀測量數據獲取的第二中心坐標計算向上的觸針和向下的觸針的偏移量。根據上面的結構，在獲取第一軸形狀測量數據中，通過當向下的觸針與參考球的上表面接觸時在第一軸方向上相對地移動檢測器和平臺來獲取第一軸上部形狀測量數據。通過當向上的觸針與參考球的下表面接觸時在第一軸方向上相對地移動檢測器和平臺來獲取第一軸下部形狀測量數據。接著，在偏移量的計算中，向上的觸針和向下的觸針的偏移量基於由第一軸上部形狀測量數據獲取的第一中心坐標和由第一軸下部形狀測量數據獲取的第二中心坐標來計算。因此，可在第一軸方向上精確地提供向上的觸針和向下的觸針之間的相互位置關係，從而允許精確的估計向上的觸針的測量結果和向下的觸針的測量結果的相互關係。在根據本發明的校準表面結構測量裝置的方法中，獲取第一軸形狀測量數據可以 包括通過在與第一軸方向正交的第二軸方向上移動以獲取多個第一軸上部形狀測量數據和多個第一軸下部形狀測量數據來獲取最大直徑，並且進而從所獲取的多個第一軸上部形狀測量數據獲取參考球的上部最大直徑部分、並從所獲取的多個第一軸下部形狀測量數據獲取參考球的下部最大直徑部分。根據本發明的校準表面結構測量裝置的方法可以進一歩包括通過當向下的觸針與參考球上部最大直徑部分接觸時在正交於第一軸方向上的第二軸方向上相對地移動檢測器和平臺以獲取參考球的第二軸上部形狀測量數據、以及當向上的觸針與參考球的下部最大直徑部分接觸時在第二軸方向上相對地移動檢測器和平臺以獲取第二軸下部形狀測量數據，從而獲取第二軸形狀測量數據。可以基於第一中心坐標和第二中心坐標以及從第ニ軸上部形狀測量數據獲取的第三中心坐標和從第二軸下部形狀測量數據獲取的第四中心坐標而計算向上的觸針和向下的觸針的偏移量來計算偏移量。優選的是，本發明的校準表面結構測量裝置的方法包括設定校正參數以獲取用於包括在第二軸上部形狀測量數據和第二軸下部形狀測量數據中的測量誤差的校正的最優校正參數。校正參數的設定同步地獲取用於在測量範圍內沿著測量臂的搖擺方向分成的多個區域中的每個區域的校正參數。在這樣的結構中，對於沿著測量臂的搖擺方向分成的多個區域中的每ー個區域，同步地估計校正參數。因此可以以更高的精度校正通過執行搖擺運動的觸針(測量臂)而測量的測量數據。優選的是，在本發明的校準表面結構測量裝置的方法中，校正參數包括測量臂的臂長、向下的觸針和向上的觸針的每一個觸針的邊長以及増益係數。根據該結構，也獲取測量臂的臂長、向下的觸針和向上的觸針的每一個觸針的邊長以及増益係數作為校正參數，從而確保高精度的測量。
在下面的詳細的說明書中進ー步描述本發明，通過本發明的非限定的典型實施例參考多個附圖，其中在附圖的多個視圖中，相同的附圖標記表示相同的部件，並且其中
圖I是示出了根據本發明的第一實施例的表面結構測量裝置的透視圖；圖2示出了根據第一實施例的X軸驅動機構和觸針位移檢測器；圖3是示出了根據第一實施例的校準方法的過程的流程圖；圖4示出了根據第一實施例的校準方法中的獲取第一軸形狀測量數據和最大直徑部分的過程；圖5示出了根據第一實施例的校準方法中的獲取第二軸形狀測量數據的過程 ；圖6示出了根據第一實施例的計算偏移量(Λ y)的過程；圖7示出了根據第一實施例的計算偏移量(ΛΧ，Λζ)的過程；圖8示出了表面結構測量裝置的測量臂的弧形運動的測量誤差；圖9示出了根據本發明的第二實施例的校正機構；圖10是示出了相據第二實施例的校準過程的流程圖；圖11示出了根據第二實施例的Z範圍分配過程；以及圖12示出了校準工具的例子。
具體實施例方式此處特別示出的是通過示例的方式且僅用於示例性的討論本發明的實施例，且其出現是為了提供認為是本發明概念和原理方面最有用且容易理解的說明。在此考慮中，沒有嘗試示出比必要的用於基本理解本發明更詳細的詳細結構，帶有附圖的說明使得本領域技術人員明了本發明的形式如何在實踐中具體化。第一實施例(表面結構測量裝置的說明)參見圖1，根據本實施例的表面結構測量裝置具有基座I ;平臺10位於基座I上，這樣被測物體置於其上表面；觸針位移檢測器20具有與被測物體表面接觸的觸針26Α和26Β ；以及相對移動機構(也稱作相對移動驅動器)40相對地移動觸針位移檢測器20和平臺10。 相對移動機構40具有提供在基座I和平臺10之間的Y軸驅動機構41，其將平臺10移動到水平的ー個方向(Y軸方向);柱42立在基座I的上表面；Ζ滑動器43在垂直方向(Ζ軸方向)可移動地裝備在柱42 ；Ζ軸驅動機構44上下移動Z滑動器43 ;並且X軸驅動機構45裝備在Z滑動器43，並將在正交方向(X軸方向)上的觸針位移檢測器20移動到平臺10的移動方向(Y軸方向)以及Z滑動器43上下移動的方向(Ζ軸方向)。因此，該相對移動機構40由包括在Y軸方向移動平臺10的Y軸驅動機構41、在Z軸方向移動觸針位移檢測器20的Z軸驅動機構44以及在X軸方向移動觸針位移檢測器20的X軸驅動機構45的三維移動機構組成。該Y軸驅動機構41和Z軸驅動機構44由進給螺杆機構(在附圖中未示出)組成，例如，包括球螺紋軸和螺旋進球螺紋軸的螺母元件。參見圖2，該X軸驅動機構45具有固定到Z滑動器43的驅動機構主體46 ;導軌47與X軸方向平行地裝備到驅動機構主體46 ；X滑動器48沿著導軌47在X軸方向可移動地裝備；Χ軸位置檢測器49檢測滑動器48在X軸方向的位置；並且進給機構50沿著導軌47移動X滑動器48。進給機構50具有平行於導軌47提供到驅動機構主體46且螺旋進X滑動器48的進給螺紋軸51 ;電機52作為驅動源；以及旋轉傳動機構53將電機52的轉動傳送給進給螺紋軸51。旋轉傳動機構53由諸如例如，齒輪系、皮帶和滑輪的機構組成。參見圖2，觸針位移檢測器20具有通過螺栓21由X滑動器48懸吊及支撐的可附接及可拆卸的託架22 ;測量臂24由託架22搖擺地支撐在垂直方向(Z軸方向)上以旋轉軸23作為支撐點；一對觸針26A和26B裝備在測量臂24的末端部分；Z軸位置檢測器27檢測測量臂24在Z軸方向上的搖擺量(位移量)；測量臂位置轉換機構60在擺動方向(例如向上的方向)的一側上的位置和擺動方向(向下的方向)的另ー側的位置之間轉換測量臂24 ；以及殼體28覆蓋託架22、測量臂24、Z軸位置檢測器27和測量臂位置轉換機構60。測量臂24包括第一測量臂24A和第二測量臂24B，所述第一測量臂24A由託架22在垂直方向上搖擺地支撐在作為支撐點的旋轉軸23上，第二測量臂24B通過附接/拆卸機構25可替換地附接到第一測量臂24A的端部。觸針26A和26B裝備到第二測量臂24B並且在搖擺方向上伸出。具體地，向上的觸針26A和向下的觸針26B分別在向上和向下方向 上伸出，正交於第二測量臂24B。Z軸位置檢測器27根據測量臂24的搖擺範圍提供，並且由輸出對應於測量臂24的搖擺量的數量的脈衝信號的檢測器組成。Z軸位置檢測器27包括刻度27A以及檢測頭(在圖中未示出)，例如刻度27A根據測量臂24的搖擺範圍裝備到殼體28，檢測頭附接到測量臂24與刻度27A的相對方向。(計算偏移量的方法的說明)為了獲得向上的觸針26A和向下的觸針26B相互的位置關係(偏移量)，在圖3中所示依次執行了獲取Y軸形狀測量數據作為第一軸和最大直徑部分(Si)的過程、獲取X軸形狀測量數據作為第二軸(S2)的過程、以及計算偏移量(S3)的過程。在獲取Y軸形狀測量數據和最大直徑部分的過程中(SI)，參考球100設置在平臺10上，接著使向下的觸針26B與參考球100的上表面接觸，如圖4所示。在此階段，觸針位移檢測器20和平臺10在Y軸方向相對移動。在此處平臺10在Y軸方向移動。在當觸針位移檢測器20以預定節距在X軸方向移動時重複上述測量。因此獲得參考球100的多個Y軸上部形狀測量數據。在Y軸上部形狀測量數據中的最高位置作為參考球100的上部最大直徑部分而提供。接著，使向上的觸針26A與參考球100的下表面接觸。在此階段，平臺10在Y軸方向相對移動。上述測量在當觸針位移檢測器20以預定節距在X軸方向移動時重複。因此獲得參考球100的多個Y軸下部形狀測量數據。Y軸下部形狀測量數據中的最低位置作為參考球100的下部最大直徑部分而提供。在獲得X軸形狀測量數據的過程中(S2)，使向下的觸針26B與參考球100的上部最大直徑部分接觸，如圖5所示。在此階段，觸針位移檢測器20以及平臺10在與Y軸方向正交的X軸方向上相對移動。在此觸針位移檢測器20在X軸方向移動。因此獲得參考球100的X軸上部形狀測量數據。接著，使向上的觸針26A與參考球100的下部最大直徑部分接觸。在此階段，觸針位移檢測器20在X軸方向上相對移動。因此獲得參考球100的X軸下部形狀測量數據。在計算偏移量的過程中(S3)，向上的觸針26A和向下的觸針26B的偏移量基於從Y軸上部形狀測量數據獲得的第一中心坐標、從Y軸下部形狀測量數據獲得的第二中心坐標、從X軸上部形狀測量數據獲得的第三中心坐標以及從X軸下部形狀測量數據獲得的第四中心坐標來計算。參見圖6，例如，向上的觸針26A和向下的觸針26B在Y軸方向上的偏移量Ay由從Y軸上部形狀測量數據獲得的第一中心坐標Ol和從Y軸下部形狀測量數據獲得的第二中心坐標02之間的差來計算。參見圖7，在Z軸方向上的偏移量Λζ正交於Y軸和X軸，並且在X軸方向的偏移量ΛΧ由從X軸上部形狀測量數據獲得的第三中心坐標03與從X軸下部形狀測量數據獲得的第四中心坐標04之間的差來計算。因此，精確地提供了向上的觸針26Α和向下的觸針26Β之間的相互位置關係。因此，採用偏移量校正由向上的觸針26Α測量的結果和由向下的觸針26Β測量的結果可以精確地估計由向上的觸針26Α測量的結果和由向下的觸針26Β測量的結果之間的相互關係。例如，在測量被測物體厚度的例子中，被測物體的下表面形狀由向上的觸針26Α測量，並且因此被測物體上表面形狀由向下的觸針26Β測量。下表面測量結果和上表面測量結果採用偏移量校正。被測物體的厚度由校正的結果獲得，因此可以精確地估計被測物體的厚度。同樣地，在測量圓柱形被測物體的內徑的上表面和下表面的例子中，圓柱形被測物體內徑的上表面由向上的觸針26Α測量，並且圓柱形被測物體內徑的下表面由向下的觸針26Β測量。測量結果採用偏移量校正，因此基於測量結果提供了圓柱內表面的上表面和下表面的精確估計。
在向上的觸針26Α和向下的觸針26Β視為沒有在X軸方向或Y軸方向未對準(例如，在相同的方向上)的情況中，上部和下部形狀測量數據僅可在其它方向中獲得。在上述實施例中，例如，在Y軸方向視為沒有未對準的情況中，排除獲得Y軸形狀數據和最大直徑部分的過程(SI)並且執行將X軸作為第一軸的獲取X軸形狀數據的過程(S2)。在該過程中，可通過將觸針接觸上表面和下表面來獲得X軸上部形狀數據和X軸下部形狀數據。沒有必要使觸針接觸上部最大直徑部分和下部最大直徑部分。在計算偏移量的過程(S3)中，向上的觸針26Α和向下的觸針26Β的偏移量基於從X軸上部形狀測量數據獲得的作為第一中心坐標的中心坐標以及從X軸下部形狀測量數據獲得的作為第二中心坐標的中心坐標來計算。可選地，可執行獲取Y軸形狀數據和最大直徑部分(SI)的過程來獲取上部最大直徑部分和下部最大直徑部分。在獲取X軸形狀數據的過程(S2)中，可使觸針與上部最大直徑部分和下部最大直徑部分接觸。在這種情況下，Y軸是第一軸並且X軸是第二軸。在上面的實施例中，在其中視為X軸方向上沒有未對準的情況下，獲取Y軸形狀數據和最大直徑部分的過程(Si)採用Y軸作為第一軸來執行，並且獲取X軸形狀數據的過程
(S2)可以被忽略。在計算偏移量的過程(S3)中，向上的觸針26Α和向下的觸針26Β的偏移量基於從Y軸上部形狀測量數據獲取的作為第一中心坐標的中心坐標以及從Y軸下部形狀測量數據獲取的作為第二中心坐標的中心坐標來計算。在該過程中沒有必要獲取最大直徑部分來獲取Y軸形狀數據和最大直徑部分(SI)。關於參考球100，可以採用包括如圖12中所示的參考球100的校準工具200。校準工具200具有臺階210、參考球100以及銷規220，其布置在鄰近位置並且由具有暴露其上下表面的支撐板230支撐。校準工具200通過將塊規240安裝到臺階210的側表面以及將支撐板230安裝到立在基座250的上表面的柱260上來保持支撐板230水平。通過將下部觸針26Β與平臺210的上表面接觸來獲取X軸上部形狀數據；在接觸階段在X軸方向上相對地移動觸針位移檢測器20和平臺10 ;並且採用向下的觸針26Β依次掃描臺階210、參考球100以及銷規220的上表面。接著，通過將向上的觸針26Α與臺階210的下表面接觸來獲取X軸下部形狀數據；在接觸階段在X軸方向上相對地移動觸針位移檢測器20以及平臺10 ;並且採用向上的觸針26A依次掃描臺階210、參考球100以及銷規220的下表面。採用如上獲取的X軸上部形狀數據和X軸下部形狀數據使得不僅可以校準偏移量，還可以同時校準Z増益、対稱性(相同被測物體的向上傾斜表面和向下傾斜表面的測量中的相同測量值)以及觸針半 徑。第二實施例在第一實施例中說明的表面結構測量裝置的結構中，測量臂24在垂直方向以旋轉軸23為支撐點執行搖擺運動(弧形運動)，因此引起測量誤差。例如，如圖8所示，由向下的觸針26B提供的測量數據(Xm，zm)與由測量臂24的弧形運動影響的校正測量位置(Xr，zr)不同。對於高精度測量，測量數據(xm，zm)應該被適當地校正。在第二實施例中，提供了校正機構來校正由測量臂24的弧形運動引起的測量誤差。儘管校正機構在由本發明申請人提交的公開公布號為2007-316046的日本專利中詳細說明，然而，在此簡要描述了相同的概述。在下面的說明中，包括X軸驅動機構45和觸針位移檢測器20的機構指的是拾取機構。(校正機構的說明)參見圖9,校正機構118具有Z範圍分配器(測量範圍分配器)130執行Z範圍分配過程(測量範圍分配過程)；校正參數設定器132執行校正參數設定過程；測量數據校正器134執行測量數據校正過程；形狀分析器140由在測量數據校正器134中獲取的校正數據分析被測物體的形狀；校正程序142允許計算機70執行上述過程。對於由具有觸針的測量臂24的弧形運動引起的測量誤差的高精度校正，觸針的Z軸測量範圍分成多個區域，在本實施例中對每ー個區域設定最優的校正參數。因此，校正程序142允許計算機70執行在本發明實施例圖10中所示的校準測量過程(Sll)、Z範圍分配過程(S12)以及校正參數設定過程(S13)。校準測量過程(Sll)獲取在第一個實施例中描述的獲取X軸形狀測量數據的過程中獲取的X軸上部形狀測量數據和X軸下部形狀測量數據。具體地，由X軸位置檢測器49提供的X軸方向上的位移和Z軸位置檢測器27提供的Z軸方向上的位移來獲取觸針在X軸方向上的位移和在Z軸方向上的位移。由獲取的X軸方向上的位移和Z軸方向上的位移計算觸針的XZ坐標值，然後由XZ坐標值獲取校準測量數據。Z範圍分配過程(S12)將Z範圍(在高度方向上的測量範圍)分成多個由觸針可測的區域。具體地，該過程採用了如圖11所示的多層結構模型。觸針可測量的Z範圍分成多個區域(areal, area2, . . . areaN)。對甸個區域(areal, area2, . . . areaN)設定最優的校正參數。在其中應用拾取機構的弧形運動模型的情況中，校正參數包括測量臂24的臂長I、觸針26A和26B的每個觸針的邊長h、以及增益係數g。對每個區域設定校正參數。在本實施例中，包括Z範圍分配過程(S12)等允許甚至觸針的實際弧形運動偏離理想的弧形運動的階段的適當的建摸。因此，對於觸針的實際弧形運動，可更精確地獲取由於Z軸的未對準引起的測量誤差，從而允許更適當的測量誤差的校正。校正參數設定過程(S13)在XZ平面內將在校準測量過程(Sll)中獲取的校準測量數據與作為參考球100的參考形狀數據的圓周進行比較。對每個在Z範圍分配過程(S12)中分成的區域的校正參數值和這些區域公用的校正參數值同時被估計並且設置為最佳地校正由觸針的弧形運動引起的測量誤差。在本實施例中，比較校準測量數據與參考球的參考形狀數據，並且以非線性最小二乗法同時計算所有的用於由觸針的弧形運動引起的測量誤差的校正所必需的校正參數值。因此，參考球100的一次校準測量允許同時計算校正所必需的所有校正參數值，從而提高了校正的效率。在校正參數設定過程(S13)中，在對每個區域設定最優的校正參數後，測量被測物體。測量數據校正器134接著基於測量數據的Z坐標數據識別出測量數據所屬的區域i。對識別出的區域i，測量數據校正器134從在校正參數設定過程中獲取的校正參數中選擇最優的校正參數值，並且採用選擇的校正參數校正測量數據。形狀分析器140從由測量數據校正器134校正的校正數據中獲取被測物體的形狀。因此，獲取了其中校正了測量誤差的測量結果，測量誤差與測量臂24以旋轉軸23作為支撐點的垂直弧形運動相關。在本實施例中，特別地，採用對於Z範圍的每個區域最優的校正參數來校正測量的數據。因此，與將相同校正參數施加到Z範圍所有區域的傳統方 法相比，可以以更高程度的精度校正誤差。這是通過多層結構算法實現的，其中，Z軸測量範圍分成多個區域，對每ー個區域設定最優的校正參數值。下面說明根據本實施例應用多層結構算法的模型。在圖8中所示的模型中，從觸針獲取的測量數據(Xm，Zffl)與由測量臂24的弧形運動影響的校正測量位置(\，Zr)不同。對於高精度測量，應該恰當地校正測量數據(xm，zm)。由觸針獲取的測量數據的Z坐標值zm由下面的表達式I提供，其中Z軸增益係數為g。[表達式I]
Iht I sin ΘZm =—=-
gl g真實的Z坐標值由下面的表達式2提供。[表達式2]zr = h-(hcos Θ -lsin) = h(Ι-cos Θ ) +Isin Θ測量數據的真實的X坐標值\和X坐標值Xm具有由下面的表達式3表示的關係。[表達式3]xr-xm = I-Icos Θ -hsin Θ = I (Ι-cos Θ ) -hsin Θ因此，正確的測量位置(Xy zr)由下面的表達式4表示。[表達式4]x,=xm+/(/-^-(^L)2Zr =^+^(/-^/-(^-)2)下面說明其中將根據本發明的多層結構算法應用到上述模型的例子。多層結構算法的基本概念是採用在圖8中示出的模型中的如圖11所示的多層結構模型。具體地，在本發明中，觸針可測的Z範圍分成多個區域(areal, area2, . . . arenN),對姆個區域都設定最優校正參數值。在由表達式4表示的應用拾取機構的弧形運動模型的情況下，例如，校正參數為測量臂24的臂長I、觸針26A和26B的每ー個觸針的邊長h、以及增益係數g。對每個區域設定校正參數。
下面說明的例子中根據本發明圖11中示出的多層結構算法應用到圖8中示出的模型來估計校正參數。執行採用參考球100的校準測量來估計校正參數。具體地，執行在第一實施例中說明的獲取X軸形狀測量數據的過程。假定參考球100是具有精確加工表面和半徑R的接近真實球的已知エ件，每個觸針26A和26B的端部形狀是圓的，並且Z範圍分成N個區域(areal, area2, . ·· areaN)。然而這些區域不需要被等分。通過採用觸針26A和26B測量參考球100獲取的測量數據是.(Xmk，Zmk )，其中k = 1，2，... η。接著假定校正參數使得參考球100的差值的平方和最小。估計量滬由下面的表達式5表示，其中參考球100的半徑為R，參考球100的中心坐標是(X。，zc)，並且觸針26Α和26Β每ー個觸針的端部半徑為r。[表達式5]
權利要求
1.校準表面結構測量裝置的方法，該裝置具有 具有以旋轉軸作為支撐點在垂直方向上可搖擺地支撐的測量臂的檢測器，向上的觸針和向下的觸針，每個觸針都裝備在該測量臂的端部並且在該測量臂的搖擺方向上伸出，以及檢測該測量臂的搖擺量的檢測單元； 承載被測物體的平臺；以及 相對地移動該檢測器和平臺的相對移動驅動器， 該方法包括 獲取第一軸形狀測量數據，通過 當該向下的觸針與參考球的上表面接觸時在第一軸方向上相對地移動該檢測器和平臺以獲取第一軸上部形狀測量數據；以及 當該向上的觸針與該參考球的下表面接觸時在該第一軸方向上相對地移動該檢測器和平臺以獲取第一軸下部形狀測量數據；以及 基於從該第一軸上部形狀測量數據獲取的第一中心坐標和從該第一軸下部形狀測量數據獲取的第二中心坐標計算該向上的觸針和向下的觸針的偏移量。
2.根據權利要求I的校準表面結構測量裝置的方法，其中所述獲取該第一軸形狀測量數據包括通過在正交於該第一軸方向的第二軸方向上移動來獲取多個該第一軸上部形狀測量數據和多個該第一軸下部形狀測量數據，以獲取最大直徑，因此從多個獲取的第一軸上部形狀測量數據獲取該參考球的上部最大直徑部分，以及從多個獲取的第一軸下部形狀測量數據獲取該參考球的下部最大直徑部分。
3.根據權利要求2的校準表面結構測量裝置的方法，進ー步包括 獲取第二軸形狀測量數據，通過 當該向下的觸針與該參考球的上部最大直徑部分接觸時，在正交於該第一軸方向的第ニ軸方向上相對地移動該檢測器和平臺，以獲取該參考球的第二軸上部形狀測量數據；並且 當該向上的觸針與該參考球的下部最大直徑部分接觸時，在該第二軸方向上相對地移動該檢測器和平臺，以獲取第二軸下部形狀測量數據， 其中所述計算該向上的觸針和向下的觸針偏移量的偏移量的計算基於該第一中心坐標、第二中心坐標、從該第二軸上部形狀測量數據獲取的第三中心坐標、以及從該第二軸下部形狀測量數據獲取的第四中心坐標。
4.根據權利要求3的校準表面結構測量裝置的方法，進ー步包括 設定校正參數以獲取用於校正包括在該第二軸上部形狀測量數據和第二軸下部形狀測量數據中的測量誤差的校正參數，其中所述校正參數的設定同步地獲取用於測量範圍內的沿著該測量臂的搖擺方向分成的多個區域中的每個區域的校正參數。
5.根據權利要求4的校準表面結構測量裝置的方法，其中該校正參數包括該測量臂的臂長、每個向下的觸針和向上的觸針的邊長、以及増益係數。
全文摘要
校準表面結構測量裝置的方法，包括獲取Y軸形狀測量數據和最大直徑部分，以從當向下的和向上的觸針分別與參考球的上和下表面接觸時通過在Y軸方向上相對移動而獲取的Y軸上部和下部形狀數據來獲取參考球的上部和下部最大直徑部分；獲取X軸形狀測量數據，從而當向下的觸針與參考球的上部直徑部分接觸以及向上的觸針與參考球的下部直徑部分接觸時，通過相對地在X軸方向移動來獲取參考球的X軸上部和下部形狀數據；以及由形狀數據獲取的中心坐標O3和O4計算向上的和向下的觸針的偏移量Δx和Δz。
文檔編號G01B21/20GK102692203SQ20121014938
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月19日 優先權日2011年3月18日
發明者三木章生, 大森義幸 申請人:株式會社三豐