(57)【要約】【課題】本発明は、測定装置のコストを低減し、且つ測定精度を保障する誤差補正方法及びこれを用いた部品測定方法を提供する。【解決手段】前記誤差補正方法は、プローブ及びガイドを備える測定装置を提供するステップと、ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップと、プローブの取付傾斜角をフィッティングするステップと、プローブの形状誤差を計算するステップと、系統誤差補正プログラムを生成するステップと、を含む。前記部品測定方法は、前記誤差補正方法を通して系統誤差補正プログラムを生成するステップと、曲面又は曲線を有する部品を提供するステップと、前記測定装置を使用して、部品の曲面又は曲線を測定するステップと、ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップと、プローブの取付傾斜角による誤差を補正するステップと、プローブの形状誤差を補正するステップと、プログラムにより測定誤差を生成するステップと、を含む。【選択図】図１
2010249814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ及びガイドを備える測定装置を提供するステップと、
前記ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップと、
前記プローブの取付傾斜角をフィッティングするステップと、
前記プローブの形状誤差を計算するステップと、
系統誤差補正プログラムを生成するステップと、
を含むことを特徴とする誤差補正方法。
【請求項２】
前記測定装置は、２つのプローブを有し、
前記ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップは、別々に前記測定装置の両側に配置される基準球及び基準平面を提供して、前記測定装置の１つのプローブを前記基準球の表面に接触させて前記基準球を測定するとともに、前記測定装置のもう１つのプローブを前記基準平面の表面に接触させて前記基準平面を測定することにより、前記ガイドの真直度誤差を算出することを特徴とする請求項１に記載の誤差補正方法。
【請求項３】
最小二乗法を使用して前記プローブの取付傾斜角をフィッティングすることを特徴とする請求項２に記載の誤差補正方法。
【請求項４】
前記測定装置は接触式測定装置であることを特徴とする請求項１に記載の誤差補正方法。
【請求項５】
プローブ及びガイドを備える測定装置を提供するステップと、
前記ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップと、
前記プローブの取付傾斜角をフィッティングするステップと、
前記プローブの形状誤差を計算するステップと、
系統誤差補正プログラムを生成するステップと、
曲面又は曲線を有する部品を提供するステップと、
前記測定装置を使用して前記部品の曲面又は曲線を測定するステップと、
前記ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップと、
前記プローブの取付傾斜角による誤差を補正するステップと、
前記プローブの形状誤差を補正するステップと、
プログラムにより測定誤差を生成するステップと、
を含むことを特徴とする部品測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誤差補正方法及びこれを用いた部品測定方法に関し、特にソフトウェアを使用する誤差補正方法及びこれを用いた部品測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超精密測定分野においては、一般的にハードウェアの構成によって測定精度を高める。例えば、高い測定精度を有する接触式測定装置を使用して測定精度を高める。測定精度を保障するために、接触式測定装置は、一般的に高コストの精密部品、例えば、高精度のガイド、プローブやレーザ干渉計等を使用する。又、精確な測定結果を得るために、測定装置の機械伝動及び取付精度に対する要求も高くなっているため、測定装置の製造コストは更に増加していく傾向にある。そのため、従来の超精密測定装置全体の価格は高く、超精密測定装置の汎用性は低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上の問題点に鑑みて、本発明は、測定装置のコストを低減することができ、且つ測定精度を保障できる誤差補正方法及びこれを用いた部品測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記問題を解決するために、本発明に係る誤差補正方法は、プローブ及びガイドを備える測定装置を提供するステップと、前記ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップと、前記プローブの取付傾斜角をフィッティングするステップと、前記プローブの形状誤差を計算するステップと、系統誤差補正プログラムを生成するステップと、を含む。
【０００５】
本発明に係る部品測定方法は、前記誤差補正方法を通して系統誤差補正プログラムを生成するステップと、曲面又は曲線を有する部品を提供するステップと、前記測定装置を使用して、前記部品の曲面又は曲線を測定するステップと、前記ガイドの真直度誤差を測定して補正するステップと、前記プローブの取付傾斜角による誤差を補正するステップと、前記プローブの形状誤差を補正するステップと、プログラムにより測定誤差を生成するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る誤差補正方法及びこれを用いた部品測定方法は、測定装置の各種要因による誤差を補正することによって、高い測定精度を実現することができる。本発明は、ソフトウェアを使用して、各種誤差の測定精度に対する悪影響を低減することによって、測定装置の製造、取付及び伝動の精度に対する要求を適当に下げることができ、高コストの精密部品の使用量を減らして、測定装置の製造コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る誤差補正方法のフローチャートである。
【図２】図１に示した誤差補正方法において基準球を測定するステップを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る部品測定方法のフローチャートである。
【図４】図３に示した部品測定方法において部品を測定するステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る誤差補正方法及びこれを用いた部品測定方法について詳細に説明する。
【０００９】
図１及び図２を参照すると、本発明に係る誤差補正方法１００は、以下のステップ（Ｓ１０２〜Ｓ１１０）を含む。
【００１０】
ステップＳ１０２で、測定装置２０を提供する。
【００１１】
前記測定装置２０は、２つのプローブ２１ａ，２１ｂ及びガイド２３を備える接触式測定装置である。
【００１２】
ステップＳ１０４で、前記ガイド２３の真直度誤差ｅ１を測定して補正する。
【００１３】
前記ガイド２３の真直度誤差ｅ１は、以下の方法により測定と補正を行うことができる。
【００１４】
先ず、前記測定装置２０の両側に別々に配置される基準球４０及び基準平面５０を提供して、前記測定装置２０の１つのプローブ２１ａを前記基準球４０の表面に接触させて前記基準球４０を測定し、前記測定装置２０のもう１つのプローブ２１ｂを前記基準平面５０の表面に接触させて前記基準平面５０を測定する。
【００１５】
次に、前記１つのプローブ２１ａで前記基準球４０の表面をスキャンして前記基準球４０の一連のスキャンデータ（Ｘｎ、ｄｚ１ｎ）（ｎ＝１、２、３…）を取得し、且つ前記もう１つのプローブ２１ｂで前記基準平面５０の表面をスキャンして前記ガイド２３の位置ずれデータ（Ｘｎ、ｄｚ２ｎ）（ｎ＝１、２、３…）を取得する。
【００１６】
次に、前記位置ずれデータ（Ｘｎ、ｄｚ２ｎ）に基づいて直線フィッティング（Ｓｔｒａｉｇｈｔ−ｌｉｎｅ  Ｆｉｔ）して、適合値（Ｆｉｔｔｅｄ  Ｖａｌｕｅｓ）ｋ及び付加値ｂを取得する。
【００１７】
前記基準平面５０に取付傾斜誤差が存在する場合、前記基準平面５０の傾斜角をθとすると、前記傾斜角は、公式（１）：Ｋ＝ｔａｎθにより算出することができる。
【００１８】
前記ガイド２３の真直度誤差ｅ１は、式（２）：ｅ１＝ｄｚ２ｎ−（ｋ×Ｘｎ＋ｂ）により算出することができる。
【００１９】
前記ガイド２３の真直度誤差ｅ１で補正した後の補正値Ｌ１は、式（３）：Ｌ１＝ｄｚ１ｎ＋ｅ１により算出することができる。
【００２０】
ステップＳ１０６で、前記プローブ２１ａの取付傾斜角αをフィッティングする。
【００２１】
取付傾斜角αが存在する場合、前記プローブ２１と前記基準球４０の接触点の切線と前記ガイド２３の軸方向との夾角をβ、前記ガイド２３の真直度誤差ｅ１で補正した後の測定値をＬ２とすると、式（４）：Ｌ２＝Ｌ１×（ｃｏｓ（α）＋ｓｉｎ（α）×ｔａｎ（β））によりＬ２を算出することができる。従って、非線形最小二乗法を使用して前記プローブ２１の取付傾斜角αを算出することができる。なお、Ｌ１及びＬ２は、基準球４０のスキャンデータを測定した後の補正値である。Ｌ１は、ガイド２３の真直度誤差ｅ１で補正した後の測定値であるのに対して、Ｌ２は、ガイド２３の真直度誤差ｅ１で補正した後の補正値Ｌ１を基準にして得られた測定値である。
【００２２】
ステップＳ１０８で、前記プローブ２１の形状誤差ｅ２を計算する。
【００２３】
前記プローブ２１に取付傾斜角αが存在しない場合の理論値をＬ’とすると、上述したステップで前記ガイド２３の真直度誤差ｅ１及び前記プローブ２１の取付傾斜角αを取得した上で、公式（５）：ｅ２＝Ｌ１−Ｌ’に基づいて前記プローブ２１の形状誤差ｅ２を算出することができる。
【００２４】
ステップＳ１１０で、系統誤差補正プログラムを生成する。
【００２５】
得られた形状誤差ｅ２を前記プローブ２１と前記基準球４０の各接触点の切線と前記ガイド２３の軸方向との夾角βと一対一に対応させることによって、系統誤差補正プログラムを生成することができる。
【００２６】
図１、図３及び図４を一緒に参照すると、本発明に係る部品測定方法２００は、以下のステップ（Ｓ２０２〜Ｓ２１４）を含む。
【００２７】
ステップＳ２０２で、前記誤差補正方法１００を通して系統誤差補正プログラムを生成する。
【００２８】
ステップＳ２０４で、曲面又は曲線を有する部品６０を提供する。
【００２９】
ステップＳ２０６で、前記測定装置２０を使用して、前記部品６０の曲面又は曲線を測定する。
【００３０】
前記部品６０の理論値をＡ、補正なしの測定値をＡ１とする。
【００３１】
ステップＳ２０８で前記ガイド２３の真直度誤差ｅ１を測定して補正する。
【００３２】
前記ガイド２３の真直度誤差ｅ１は測定する度に変化する可能性があるため、前記ステップＳ１０４と同じ方式で前記ガイド２３の真直度誤差ｅ１を測定して補正する。
【００３３】
ステップＳ２１０で、前記プローブ２１の取付傾斜角αによる誤差を補正する。
【００３４】
前記プローブ２１の取付傾斜角αは固定値であるため、前記ステップＳ２０８で前記ガイド２３の真直度誤差ｅ１を測定した後に、コンピュータにより前記プローブ２１の取付傾斜角αによる誤差を自動的に補正することができる。
【００３５】
ステップＳ２１２で、前記プローブ２１の形状誤差ｅ２を補正する。
【００３６】
前記プローブ２１の形状誤差ｅ２も固定値であるため、コンピュータによりそれを自動的に補正することができる。
【００３７】
ステップＳ２１４で、プログラムにより測定誤差Ｅｒｒを生成する。
【００３８】
式（６）：Ａ２＝（Ａ１＋ｅ１）×（ｃｏｓ（α）＋ｓｉｎ（α）×ｔａｎ（β））−ｅ２に基づいて、上述したステップで各種誤差を補正した後の測定値Ａ２を算出することができる。従って、式（７）：Ｅｒｒ＝Ａ２−Ａ＝（Ａ１＋ｅ１）×（ｃｏｓ（α）＋ｓｉｎ（α）×ｔａｎ（β））−ｅ２−Ａに基づいて、測定誤差Ｅｒｒを算出することができる。なお、Ａ１及びＡ２は、部品６０の曲面又は曲線の測定値である。Ａ１は補正なしの測定値であるのに対して、Ａ２は各種誤差を補正した後の測定値である。
【００３９】
本発明の実施形態においては、コンピュータで数理モデルを立てるソフトウェアで補正する方法を使用して測定時の各種誤差を補正することによって、高い測定精度を実現するとともに、測定装置２０の製造、取付け及び伝動の精度に対する要求を減らすことによって、コストを低減することができる。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も又、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
θ      基準平面の傾斜角
α      プローブの取付傾斜角
β      プローブと基準球の接触点の切線とガイドの軸方向との夾角
２０    測定装置
２１ａ，２１ｂ  プローブ
２３    ガイド
４０    基準球
５０    基準平面
６０    部品
１００  誤差補正方法
２００  部品測定方法
Ｓ１０２〜Ｓ１１０  誤差補正方法のステップ
Ｓ２０２〜Ｓ２１４  部品測定方法のステップ
【図１】
2010249814.tif 000003
【図２】
2010249814.tif 000004
【図３】
2010249814.tif 000005
【図４】
2010249814.tif 000006