直线形状测定方法及直线形状测定装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请主张基于2014年3月5日申请的日本专利申请第2014-042251号的优先 权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种测定被测定物表面的直线形状的方法及测定装置。
【背景技术】
[0003] 已知有利用逐次三点法来测定被测定物表面的直线度的技术（专利文献1)。逐次 三点法中，通过等间距配置的3个传感器同时测定3个点的高度，并根据测定结果求出平面 的局部弯曲程度（曲率）。并且以传感器之间的间距对所求出的曲率进行二阶数值积分，从 而求出平面的直线形状。
[0004] 专利文献2中公开有在逐次三点法中使用的3个传感器上追加第4个传感器来求 出直线度的方法。3个传感器等间距配置，第4个传感器配置在3个传感器中的最端部的传 感器的内侧，并且与该最端部的传感器隔着更小的间距SP。专利文献2公开的方法中，使 包括4个传感器在内的传感器单元每次移动间距SP的同时测定被测定物表面的高度。
[0005] 专利文献1 :日本特开2003-232625号公报
[0006] 专利文献2 :日本特开2007-333556号公报
[0007] 已经证实了以往的逐次三点法等中非镜面的具有表面粗糙度的加工面的测定结 果的再现性较低。例如，若以lm的长度测定同一被测定物表面的直线形状，则每次测定时 都在数微米的范围内产生偏差。因此，无法将以往的逐次三点法应用于需要以1um程度以 下的精确度求出直线形状的加工表面的评价中。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种能够测定被测定物表面的直线形状且再现性良好的 直线形状测定方法及直线形状测定装置。
[0009] 根据本发明的一种观点，提供一种直线形状测定方法，其具有：
[0010] 使沿第1方向等间隔排列的3个传感器与被测定物的表面对置，并且使该传感器 相对于所述被测定物沿所述第1方向相对移动的同时以1mm以下的采样间距收集所述被测 定物表面的高度数据的工序；
[0011] 根据所述高度数据，求出沿所述第1方向以所述采样间距分布于所述被测定物表 面上的采样点的曲率的工序；及
[0012] 根据所述曲率，求出所述被测定物表面的直线形状的工序。
[0013] 根据本发明的另一观点，提供一种直线形状测定装置，其具有：
[0014]3个传感器，沿第1方向等间隔排列；
[0015] 移动机构，将所述传感器支承为与被测定物的表面对置，并且使所述传感器相对 于所述被测定物沿所述第1方向相对移动；及
[0016] 处理装置，控制所述移动机构来使所述传感器沿所述第1方向移动，并且收集由 所述传感器测定的高度数据，
[0017] 所述处理装置中，
[0018] 使所述传感器沿所述第1方向移动的同时以1_以下的采样间距收集高度数据，
[0019] 根据所述高度数据，求出沿所述第1方向以所述采样间距分布于所述被测定物表 面上的采样点的曲率，
[0020] 根据所述曲率，求出所述被测定物表面的直线形状。
[0021] 通过使用以1mm以下的间距采样的采样点的高度数据来计算直线形状，与以往的 逐次三点法相比，能够减少具有表面粗糙度的表面的直线形状的测定结果的偏差。
【附图说明】
[0022] 图1A是基于实施例的直线形状测定装置的立体图，图1B是安装于砂轮头下端的 传感器及被测定物的概要图。
[0023] 图2是表示利用以往的逐次三点法来测定被测定物的直线形状的结果的曲线图。
[0024] 图3A及图3B是被测定物的表面及传感器单元的示意图。
[0025] 图4是基于实施例的直线形状测定方法的流程图。
[0026] 图5A及图5B是表示通过基于实施例的方法来测定直线形状时的被测定物与传感 器单元的位置关系的随时间的变化的示意图。
[0027] 图6是表示传感器的原点及被测定点的位置关系的线图。
[0028] 图7是表示使用实际的测定数据计算出的曲率P的一例的曲线图。
[0029]图8是表示传感器的原点及被测定点的位置关系的线图。
[0030] 图9是表示通过基于实施例的方法沿着被测定物表面上的同一直线进行5次直线 形状测定的结果的曲线图。
[0031] 图10是用于说明通过基于其他实施例的方法来计算直线形状的方法的原理的线 图。
[0032] 图中：10_活动工作台，11-工作台导向机构，12-导轨，13-砂轮头，14-砂轮， 15-处理装置，16-输入装置，17-输出装置，20-被测定物，30-传感器单元，31i、31j、 31k-传感器，A、B、C-被测定点，p-传感器间距，A p-采样间距。
【具体实施方式】
[0033] 图1A中示出基于实施例的直线形状测定装置的立体图。该直线形状测定装置搭 载于平面磨削装置。活动工作台10通过工作台导向机构（移动机构）11支承为能够向单 方向移动。定义将活动工作台10的移动方向作为X轴并将铅垂方向下方作为y轴的xyz 正交坐标系。
[0034] 导轨12将砂轮头13支承于活动工作台10的上方。砂轮头13能够沿着导轨12 沿z轴方向移动。并且，砂轮头13能够相对于活动工作台10沿y方向升降。在砂轮头13 的下端安装有砂轮14。砂轮14具有圆柱状外形，并以其中心轴与z轴平行的姿势安装于砂 轮头13。
[0035] 在活动工作台10上保持有被测定物（被磨削物）20。在使砂轮14与被测定物20 的表面接触的状态下，使砂轮14旋转的同时使活动工作台10沿x方向移动，由此能够磨削 被测定物20的表面。
[0036] 从输入装置16向处理装置15输入测定直线形状所需的各种指令值。该指令值中 包括：测定直线形状时的活动工作台10的移动速度、表面粗糙度的空间频率、测定开始信 号等。处理装置15根据测定结果计算出直线形状，并将该结果输出至输出装置17。
[0037] 如图1B所示，在砂轮头13的下端安装有传感器单元30。传感器单元30中安装 有3个传感器31i、31j及31k。传感器31i、31j及31k与被测定物20的表面对置。传感器 31i、31j、31k例如使用能够检测表面粗糙度的振幅程度，例如能够检测超微级以下的位移 的具有高分辨率的激光位移仪。传感器31i、31j、31k能够测定从各个传感器31i、31j、31k 的原点至被测定物20的表面为止的距离。对传感器31i、31j、31k进行校准，以使以zx平 面为基准时的传感器31i、31j、31k的原点的高度均相等。
[0038] 3个传感器31i、31j、31k沿x方向等间隔排列。将相邻的传感器31i与31j的原 点的间距及相邻的传感器31j与31k的原点的间距称为传感器间距。以p表示该传感器间 距。3个传感器31i、31j、31k的被测定点在被测定物20的表面上也沿x方向隔着传感器 间距P而排列。传感器间距P例如为100mm。通过使砂轮头13相对于被测定物20沿x方 向相对移动的同时进行测定，从而能够测定x方向上的被测定物20的表面的直线形状。另 外，实际上，通过使活动工作台10沿x方向移动，使被测定物20相对于砂轮头13沿x方向 相对移动。从传感器31i、31j、31k向处理装置15(图1A)输入测定数据。
[0039] 参考图2,对利用以往的逐次三点法来测定被测定物的直线形状时的课题进行说 明。以往的逐次三点法中，使传感器单元30 (图1B)沿x方向按照与传感器间距p相等的 采样间距移动的同时通过传感器31i、31j、31k测定被测定物表面的高度。并且根据测定结 果求出被测定点（采样点）的曲率。通过以采样间距对所求出的曲率进行二阶积分，求出