形状测定装置以及形状测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种形状测定装置以及形状测定装置的形状测定方法。
【背景技术】
[0002] 以往，已知有使用仿形测头来测定被测定物的形状的形状测定装置。在这样的形 状测定装置中，当利用仿形测头进行圆形测定等时，在机械正交坐标的象限切换时（各轴 的运动方向反转时），产生形成为突起状的运动误差（象限突起），并由此产生测定误差。
[0003] 对此，提出了一种对由于这样的象限突起而产生的测定误差进行校正的形状测定 装置（例如，参照文献1(日本特开2007-315897号公报）、文献2 (日本特开2014-66693号 公报）、文献3 (日本特开2014-98610号公报））。
[0004] 文献1所记载的装置使用考虑了从标尺部到滑动件前端的频率传递特性的校正 用过滤器，来校正由于象限突起而产生的测定误差。另外，文献2所记载的装置使用考虑了 从标尺部到测头前端球的频率传递特性的校正用过滤器，并且，文献3所记载的装置使用 考虑了从标尺部到测头前端球的频率传递特性的逆特性的校正用过滤器，来校正由于象限 突起而产生的测定误差。
[0005] 另外，在上述文献2~3中，通过使用事先具有与仿形测头对应的校正系数的校正 用过滤器，来校正由于象限突起而产生的测定误差。因此，在更换了仿形测头的测针的情况 下，存在无法充分地获得校正用过滤器的校正效果这样的问题，并且存在以下问题：为了获 得充分的校正效果，伴有需要操作者重新输入与安装更换后的测针的仿形测头对应的校正 系数等繁琐的作业。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种能够容易地对校正测定误差的校正用过滤器进行设 定且能够进行高精度的形状测定的形状测定装置以及形状测定方法。
[0007] 本发明的形状测定装置的特征在于，具备：仿形测头，其具有测针以及安装有所述 测针的测头主体，该测针在前端具有与被测定物接触的前端球；滑动件，其支承所述仿形测 头，并被设置为能够移动；标尺部，其检测所述滑动件的移动量；前端球位移检测部，其检 测所述仿形测头的所述前端球相对于所述滑动件的支承部的位移量，所述滑动件的支承部 是所述滑动件支承所述仿形测头的部分；以及运算部，其根据由所述标尺部检测出的所述 移动量、由所述前端球位移检测部检测出的所述位移量以及校正测定误差的校正用过滤器 来计算测定值，其中，所述运算部具有校正用过滤器设定单元，该校正用过滤器设定单元使 用通过校准基准体的测定而由所述标尺部检测出的所述移动量和由所述前端球位移检测 部检测出的所述位移量，来计算将所述位移量与所述标尺部的坐标系进行关联的校正矩阵 的对角成分，基于所述校正矩阵的对角成分计算所述校正用过滤器的校正系数，从而对所 述校正用过滤器进行设定。
[0008] 在本发明中，使用在测头主体安装有测针的仿形测头来进行校准基准体的测定 (仿形测头的校准处理）。而且，校正用过滤器设定单元根据通过该校准处理所获得的标尺 部的检测值（滑动件的移动量）和前端球位移检测部的检测值（前端球的位移量），来计算 校正矩阵的对角成分，基于该对角成分计算用于校正由于象限突起而产生的测定误差的校 正系数，从而对校正用过滤器进行设定。
[0009] 而且，在测定被测定物时，在使用例如基于从标尺部到测头前端球的频率传递特 性的逆特性的校正用过滤器的情况下，针对前端球位移检测部的检测值应用所设定的校正 用过滤器进行校正，将校正后的检测值与来自标尺部的检测值相加来获得测定值。另外，在 使用例如基于从标尺部到测头前端球的频率传递特性的校正用过滤器的情况下，针对标尺 部的检测值应用所设定的校正用过滤器进行校正，将校正后的检测值与来自前端球位移检 测部的检测值相加来获得测定值。
[0010] 根据这样的结构，即使在更换了仿形测头的测针的情况下，也能够容易地对包含 与更换后的测针的长度等条件相应的最佳的校正系数的校正用过滤器进行设定。即，不需 要操作者重新输入与安装有更换后的测针的仿形测头对应的校正系数，并且根据与仿形测 头相应的最佳的校正系数能够实施高精度的形状测定。
[0011] 在本发明的形状测定装置中，优选的是，所述校正用过滤器设定单元使用系数计 算用函数或表数据，来计算所述校正用过滤器的校正系数，该系数计算用函数或表数据表 示针对所述仿形测头的所述校正矩阵的对角成分与针对所述仿形测头的所述校正用过滤 器的校正系数之间的关系。
[0012] 在本发明中，校正用过滤器设定单元根据系数计算用函数或表数据，来计算校正 用过滤器中的校正系数（与安装于形状测定装置的仿形测头对应的校正系数），该系数计 算用函数或表数据表示针对仿形测头的校正矩阵的对角成分与针对仿形测头的校正系数 之间的关系。
[0013] 通过使用这样的系数计算用函数，无论在仿形测头的测头主体安装有何种测针， 通过进行仿形测头的校准处理并计算校正矩阵的对角成分，都能够容易地计算出与仿形测 头对应的适当的校正系数，并能够实现处理的高速化。
[0014] 在本发明的形状测定装置中，优选的是，所述运算部还具有函数生成单元，该函数 生成单元根据通过将多种所述测针依次安装于所述测头主体来测定所述校准基准体所计 算出的针对各仿形测头的所述校正矩阵的对角成分以及针对所述各仿形测头的所述校正 用过滤器的校正系数，来生成所述系数计算用函数或所述表数据。
[0015] 在本发明中，由函数生成单元生成系数计算用函数或表数据。即，在形状测定装置 中，将多种测针依次安装于测头主体来实施仿形测头的校准处理（校准基准体的测定），函 数生成单元根据通过该校准处理获得的针对各仿形测头的校正矩阵的对角成分和针对各 仿形测头的校正系数，来计算系数计算用函数。或者，函数生成单元生成表数据，该表数据 将针对各仿形测头的校正矩阵的对角成分与针对各仿形测头的校正系数进行关联。
[0016] 根据这样的结构，即使在产生了例如测定环境的变化、仿形测头的经年变化等测 定条件的变化的情况下，也能够针对当前的测定条件生成最佳的系数计算用函数或表数 据。因而，校正用过滤器设定单元使用该系数计算用函数或表数据，能够计算出能够实施高 精度的形状测定的校正系数。
[0017] 在本发明的形状测定装置中，优选的是，所述校正用过滤器包含零点角频率、极点 角频率、零点衰减率以及极点衰减率作为所述校正用过滤器的校正系数，所述校正用过滤 器设定单元至少计算所述零点角频率。
[0018] 校正用过滤器例如日本特开2014-66693号公报等所示的那样，能够使用零点角 频率、极点角频率、零点衰减率以及极点衰减率的校正系数和拉普拉斯运算符来进行计算。 此外，零点是指校正用过滤器为0时的拉普拉斯运算符的值，极点是指校正用过滤器为0 时的拉普拉斯运算符的值。在此，在本发明中，校正用过滤器设定单元至少计算这些校正系 数中的零点角频率。由于零点角频率与其它校正系数相比，对测定误差的校正的影响大，因 此通过至少计算出零点角频率，能够设定适当的校正用过滤器。
[0019] 本发明的形状测定方法是形状测定装置的形状测定方法，该形状测定装置具备： 仿形测头，其具有测针以及安装有所述测针的测头主体，该测针在前端具有与被测定物接 触的前端球；滑动件，其支承所述仿形测头，并被设置为能够移动；标尺部，其检测所述滑 动件的移动量；以及前端球位移检测部，其检测所述仿形测头的所述前端球相对于所述滑 动件的支承部的位移量，所述滑动件的支承部是所述滑动件支承所述仿形测头的部分，该 形状测定方法的特征在于，使用通过校准基准体的测定而由所述标尺部检测出的所述移动 量和由所述前端球位移检测部检测出的所述位移量，来计算将所述位移量与所述标尺部的 坐标系进行关联的校正矩阵的对角成分，基于所述校正矩阵的对角成分计算校正系数，从 而对校正用过滤器进行设定，根据所设定的所述校正用过滤器、由所述标尺部检测出的所 述移动量以及由所述前端球位移检测部检测出的所述位移量来计算测定值。
[0020] 在本发明中，与上述发明同样地，根据通过仿形测头的校准处理而获得的校正矩 阵的对角成分，来设定校正用过滤器的校正系数。因而，不需要例如在每次更换仿形测头的 测针时，操作者都要手动输入校正系数，能够容易地设定适当的校正用过滤器。另外，通过 使用与更换后的测针（仿形测头）对应的校正用过滤器来计算测定值，能够获得高精度的 测定值。
[0021] 本发明能够提供一种能够容易地设定与仿形测头对应的校正用过滤器并能够通 过