(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物を取付け可能に構成された試料支持部と、
上記加工対象物を接触加工する加工工具を取付け可能に構成された工具支持軸部と、
上記加工対象物の被加工面を観察する観察部と、を備えた加工装置において、
上記加工工具により接触加工されかつ上記加工対象物とは異なる位置決め試料を取付け可能に構成された位置決め試料支持部と、
上記位置決め試料の被加工面と上記加工工具との距離情報を取得し、当該距離情報に基づき上記加工対象物の被加工面と上記加工工具との距離を補正する位置補正部と、を備え、
上記位置補正部は、上記加工工具の交換において加工対象物の被加工面と加工工具との上記距離を補正するものであり、
上記加工工具の交換前に取得した上記距離情報と、上記加工工具の交換後に取得した上記距離情報との差分を、上記距離に対する補正量とすることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
加工対象物を取付け可能に構成された試料支持部と、
上記加工対象物を接触加工する加工工具を取付け可能に構成された工具支持軸部と、
上記加工対象物の被加工面を観察する観察部と、を備えた加工装置において、
上記加工工具により接触加工されかつ上記加工対象物とは異なる位置決め試料を取付け可能に構成された位置決め試料支持部と、
上記位置決め試料の被加工面と上記加工工具との距離情報を取得し、当該距離情報に基づき上記加工対象物の被加工面と上記加工工具との距離を補正する位置補正部と、を備え、
上記位置補正部は、上記加工工具の取付け直しにおいて加工対象物の被加工面と加工工具との上記距離を補正するものであり、
上記加工工具の取付け直し前に取得した上記距離情報と、上記加工工具の取付け直し後に取得した上記距離情報との差分を、上記距離に対する補正量とすることを特徴とする加工装置。
【請求項３】
上記観察部は、上記加工対象物及び上記位置決め試料に対して、上記工具支持軸部の軸方向に沿った相対移動が可能に構成され、
上記位置補正部は上記観察部を含んで構成され、
上記位置決め試料を上記加工工具により接触加工した後に、上記位置補正部は、上記位置決め試料の被加工面と上記観察部との間隔を変更しながら、当該観察部により当該被加工面を観察し、合焦するまでの当該観察部の相対的な移動量を、上記距離情報とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工装置。
【請求項４】
上記観察部と上記工具支持軸部とは、当該工具支持軸部の軸方向に沿った一体的な移動が可能に構成され、
上記位置補正部は上記観察部を含んで構成され、
上記位置決め試料を上記加工工具により接触加工した後に、上記位置補正部は、上記位置決め試料の被加工面と上記観察部との間隔を変更しながら、当該観察部により当該被加工面を観察し、合焦するまでの当該観察部の移動量を、上記距離情報とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工装置。
【請求項５】
上記位置補正部は、得られた上記距離情報に基づき、上記工具支持軸部をその軸方向に沿って移動することで、加工対象物の被加工面と加工工具との上記距離を補正することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の加工装置。
【請求項６】
上記観察部は撮像ユニットを備え、
上記撮像ユニットが撮像した上記加工対象物の被加工面の連続画像から、当該加工対象物の三次元構造を構成する三次元構造構成部を備えることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の加工装置。
【請求項７】
上記観察部は撮像ユニットを備え、
上記撮像ユニットが撮像した上記加工対象物の被加工面の画像から、上記加工工具の交換又は取付け直しの要否を判定する判定部を備えることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の加工装置。
【請求項８】
上記加工工具は、バイト、砥石、又はナイフであることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の加工装置。
【請求項９】
上記位置決め試料は、上記加工対象物より硬度の低い材料であることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の加工装置。
【請求項１０】
上記位置決め試料は樹脂製又は粘土製であり、上記加工対象物は金属製であることを特徴とする請求項９に記載の加工装置。
【請求項１１】
上記位置決め試料は、二種以上の色で着色された上記被加工面を有する、又は焦点合わせのための所定のパターンが形成された上記被加工面を有することを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載の加工装置。
【請求項１２】
工具支持軸部に加工工具を、位置決め試料支持部に位置決め試料を、試料支持部に加工対象物を取付けた状態で、請求項１〜１１の何れか一項に記載の加工装置を駆動する方法であって、
上記位置決め試料を上記加工工具で接触加工した後に、上記位置決め試料の被加工面と上記加工工具との距離情報を、上記観察部を用いて取得する工程（１）と、上記加工対象物を上記加工工具で接触加工する工程（２）とを行い、次いで、
上記加工工具を交換又は取付け直し後に、上記位置決め試料を上記加工工具で接触加工して、当該位置決め試料の被加工面と加工工具との距離情報を、上記観察部を用いて取得する工程（３）を行い、次いで、
上記位置補正部により、上記工程（１）で取得した上記距離情報と上記工程（３）で取得した上記距離情報との差分に基づき、上記加工対象物の被加工面と上記加工工具との距離を補正する工程（４）を行うことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工工具の位置補正機構を備える加工装置、及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削装置は、バイトを用いて加工対象物の接触加工を行う装置である。切削装置を用いた加工工程において、バイトに欠け等の損傷が生じた場合、バイトの交換が必要となる。
【０００３】
バイトを交換した場合には、バイト先端と加工対象物との位置あわせが必要となる。この位置あわせは、例えば、バイト先端と加工対象物との位置関係を肉眼で観察して追い込む方法（方法１と称する）で行われる。或いは、接触式のセンサを用いてバイト先端の位置を計測する方法（方法２と称する）、又は非接触式のセンサを用いてバイト先端の位置を計測する方法（方法３：特許文献１等参照）等により得られた、バイト先端と加工対象物との位置関係から、バイトを交換した後の切削加工再開位置の算出を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国公開特許公報：特開２００４−３４２７８（２００４年２月５日出願公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記方法１では、バイト先端と加工対象物との位置関係を微細に調整することは困難であるため、交換後のバイト先端は、加工対象物の被加工面から充分な距離をもったところに留める必要がある。また、切削加工再開後の切り込みも、バイトの破損を防ぐために微細な精度で行う必要があることから、バイト先端が加工対象物に到達するまでに、必然的に数百断面分以上にも相当する加工動作を繰り返す事が必要となるという課題を有する。特に、ダイヤモンド製等の非常に脆い材料からなるバイトを用いる場合、非常に鋭い形状からなるバイトを用いる場合、或いはミクロン単位の精度での加工が求められている場合には、上記の課題が顕著となる。
【０００６】
一方、上記方法２では、計測に際してバイト先端をセンサに押し当てる必要があるため、非常に脆い材料からなるバイトを用いる場合や、非常に鋭い形状からなるバイトを用いる場合には、バイトの先端を損傷する虞があるという課題を有する。特に、精密加工に用いるバイトではこの課題が顕著となるため、採用することができない。
【０００７】
また、上記方法３では、上記方法２で示すバイトの先端が損傷するという虞は回避される。しかし、非接触計測という性質から、計測の正確性に劣るという課題を有する。特に、バイトが、ダイヤモンド等の透明材料で作成されている場合にはこの課題が顕著となる。さらに、非接触式のセンサは高価であるというコスト面での課題も有する。
【０００８】
本願発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で、かつ正確に加工工具の位置補正を行うことが出来る加工装置、及びその駆動方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る加工装置は、加工対象物を取付け可能に構成された試料支持部と、上記加工対象物を接触加工する加工工具を取付け可能に構成された工具支持軸部と、上記加工対象物の被加工面を観察する観察部と、を備えた加工装置において、上記加工工具により接触加工されかつ上記加工対象物とは異なる位置決め試料を取付け可能に構成された位置決め試料支持部と、上記位置決め試料の被加工面と上記加工工具との距離情報を取得し、当該距離情報に基づき上記加工対象物の被加工面と上記加工工具との距離を補正する位置補正部と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
なお、上記の距離情報とは、位置決め試料の被加工面と加工工具との距離自体であってもよく、或いは、当該被加工面と加工工具との距離を間接的に示す距離情報（後述するような、合焦するまでの観察部の移動量等）であってもよい。
【００１１】
本発明に係る加工装置では、上記観察部は、上記加工対象物及び上記位置決め試料に対して、上記工具支持軸部の軸方向に沿った相対移動が可能に構成され、上記位置補正部は上記観察部を含んで構成され、上記位置決め試料を上記加工工具により接触加工した後に、上記位置補正部は、上記位置決め試料の被加工面と上記観察部との間隔を変更しながら、当該観察部により当該被加工面を観察し、合焦するまでの当該観察部の相対的な移動量を、上記距離情報とするものであってもよい。
【００１２】
本発明に係る加工装置では、上記観察部と上記工具支持軸部とは、当該工具支持軸部の軸方向に沿った一体的な移動が可能に構成され、上記位置補正部は上記観察部を含んで構成され、上記位置決め試料を上記加工工具により接触加工した後に、上記位置補正部は、上記位置決め試料の被加工面と上記観察部との間隔を変更しながら、当該観察部により当該被加工面を観察し、合焦するまでの当該観察部の移動量を、上記距離情報とするものであることが好ましい。
【００１３】
なお、上記観察部の相対的な移動量、又は上記観察部の移動量の一例には、上記位置決め試料を加工工具により接触加工した際における観察部の高さを基準位置とし、観察部が上記被加工面に合焦する高さを合焦位置とした場合に、合焦位置と基準位置との高さ方向における距離が挙げられる。
【００１４】
本発明に係る加工装置では、上記位置補正部は、得られた上記距離情報に基づき、上記工具支持軸部をその軸方向に沿って移動することで、加工対象物の被加工面と加工工具との上記距離を補正することが好ましい。
【００１５】
本発明に係る加工装置では、上記位置補正部は、上記加工工具の交換において加工対象物の被加工面と加工工具との上記距離を補正するものであり、上記加工工具の交換前に取得した上記距離情報と、上記加工工具の交換後に取得した上記距離情報との差分を、上記距離に対する補正量とするものであってもよい。
【００１６】
なお、上記補正量をより正確なものとするためには、接触加工時における観察部と工具支持軸部との相対的な位置関係が、加工工具の交換前後において一定であることが好ましい。或いは、加工工具の交換前の接触加工時における観察部と工具支持軸部との相対的な位置関係を基準として、加工工具の交換後における上記距離情報を取得することが好ましい。
【００１７】
本発明に係る加工装置では、上記位置補正部は、上記加工工具の取付け直しにおいて加工対象物の被加工面と加工工具との上記距離を補正するものであり、上記加工工具の取付け直し前に取得した上記距離情報と、上記加工工具の取付け直し後に取得した上記距離情報との差分を、上記距離に対する補正量とするものであってもよい。
【００１８】
なお、上記補正量をより正確なものとするためには、接触加工時における観察部と工具支持軸部との相対的な位置関係が、加工工具の取付け直しの前後において一定であることが好ましい。或いは、加工工具の取付け直し前の接触加工時における観察部と工具支持軸部との相対的な位置関係を基準として、加工工具の取付け直し後における上記距離情報を取得することが好ましい。
【００１９】
本発明に係る加工装置では、上記観察部は撮像ユニットを備え、上記撮像ユニットが撮像した上記加工対象物の被加工面の連続画像から、当該加工対象物の三次元構造を構成する三次元構造構成部を備えるものであることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る加工装置では、上記観察部は撮像ユニットを備え、上記撮像ユニットが撮像した上記加工対象物の被加工面の画像から、上記加工工具の交換又は取付け直しの要否を判定する判定部を備えるものであることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る加工装置では、上記加工工具は、バイト、砥石、又はナイフであってもよい。
【００２２】
本発明に係る加工装置では、上記位置決め試料は、上記加工対象物より硬度の低い材料であることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る加工装置では、上記位置決め試料は樹脂製又は粘土製であり、上記加工対象物は金属製であることが好ましい。
【００２４】
本発明に係る加工装置では、上記位置決め試料は、二種以上の色で着色された上記被加工面を有する、又は焦点合わせのための所定のパターンが形成された上記被加工面を有することが好ましい。
【００２５】
本発明は、また、工具支持軸部に加工工具を、位置決め試料支持部に位置決め試料を、試料支持部に加工対象物を取付けた状態で上記加工装置を駆動する方法であって、上記位置決め試料を上記加工工具で接触加工した後に、上記位置決め試料の被加工面と上記加工工具との距離情報を、上記観察部を用いて取得する工程（１）と、上記加工対象物を上記加工工具で接触加工する工程（２）とを行い、次いで、上記加工工具を交換又は取付け直し後に、上記位置決め試料を上記加工工具で接触加工して、当該位置決め試料の被加工面と加工工具との距離情報を、上記観察部を用いて取得する工程（３）を行い、次いで、上記位置補正部により、上記工程（１）で取得した上記距離情報と上記工程（３）で取得した上記距離情報との差分に基づき、上記加工対象物の被加工面と上記加工工具との距離を補正する工程（４）を行う方法を提供する。さらに、工程（４）に次いで、交換又は取付け直し後の加工工具を用いて上記加工対象物を加工工具で接触加工する工程（５）を含むこともできる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、簡素な構成で、かつ正確に加工工具の位置補正を行うことが出来る加工装置、及びその駆動方法が提供されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る三次元構造構成装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す三次元構造構成装置に適用される、スピンドル及び観察部の主要な動作制御機構を示す概略ブロック図である。
【図３】図１に示す三次元構造構成装置における、バイトの位置補正動作の一例を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係るバイト高さ検出用ワーク（位置決め試料）の構成を示す斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、バイトとして平バイトを用いてプレーナ加工を行った場合に得られる、被加工面の一例を示す図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、バイトとしてＲバイトを用いて回転切削加工を行った場合に得られる、被加工面の一例を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、図１に示す三次元構造構成装置において、バイトの磨耗等により生じる不所望な加工痕を除去する画像処理を行った様子を示す図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、観察ワークに対するバイト位置の補正量を算出する方法の一例を模式的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
〔実施の形態１〕
＜加工装置の概略構成＞
図１は、本発明に係る加工装置としての三次元構造構成装置１００の概略構成を示す斜視図である。三次元構造構成装置１００は、観察ワーク用台座（試料支持部）１１と、バイト（加工工具）２２取り付け用のスピンドル（工具支持軸部）２１と、観察ワーク（加工対象物）１２の被加工面を観察する観察部３１とを備える。
【００２９】
三次元構造構成装置１００は、さらに、観察ワーク１２とは異なる、バイト高さ検出用ワーク（位置決め試料）１４を取付け可能に構成された位置決めワーク用台座（位置決め試料支持部）１５を備える。バイト高さ検出用ワーク１４は、観察ワーク１２と共通のバイト２２により接触加工がなされ、かつその被加工面は上記観察部３１により観察可能である。
【００３０】
三次元構造構成装置１００では、バイト高さ検出用ワーク１４をバイト２２により切削加工し、次いで観察部３１を用いてその被加工面を観察することで、当該被加工面とバイトとの距離（距離情報）を計測する。そして、バイトの交換又は取付け直しを行った際に、三次元構造構成装置１００は、取得した距離情報に基づき、観察ワーク１２の被加工面とバイト２２との距離を補正する。なお、当該距離の補正動作の詳細については後述する。
【００３１】
以下、三次元構造構成装置１００の構造をより詳細に説明する。スピンドル２１は、鉛直方向に伸びる回転軸であり、その下端側にバイト２２を取り付けるバイト用台座２１ａを有する。バイト用台座２１ａに取り付けられたバイト２２は、スピンドル２１の回転により回転し、バイト２２の先端に接触する対象物（観察ワーク１２等）を切削加工する。
【００３２】
観察部３１は、顕微鏡部３３と、当該顕微鏡部３３に接続されたＣＣＤカメラ（撮像部）３２とを備える。顕微鏡部３３は、顕微鏡用の光学部品を内蔵し鉛直方向に伸びる鏡筒３３ａと、鏡筒３３ａの下端側に接続された対物レンズ３３ｂとを備える。顕微鏡部３３は、対物レンズ３３ｂの下方に対向して配置された対象物（観察ワーク１２等）を観察する。ＣＣＤカメラ３２は、顕微鏡部３３が観察する対象物（観察ワーク１２の被加工面等）の撮像を行う。
【００３３】
スピンドル２１及び観察部３１は、共通のＺステージ４１に支持固定されている。スピンドル２１及び観察部３１は、Ｚステージ４１が内蔵するアクチュエータ（移動機構：図示せず）を用いた鉛直方向（Ｚ方向：上下方向）に沿う一体的な移動が可能に構成されている。ここで、「一体的な移動」とは、スピンドル２１と観察部３１との相対的な位置関係が変化しない移動を指す。なお、スピンドル２１及び観察部３１は、異なるアクチュエータにより互いに独立に、鉛直方向に沿う移動も可能に構成されている。また、観察部３１には、観察部用手動ステージ４２が設けられている。観察部用手動ステージ４２を用いれば、鉛直方向に沿って、観察部３１のみを手動で移動させることができる。
【００３４】
また、Ｚステージ４１は、Ｘステージ５１に支持固定されている。Ｚステージ４１は、Ｘステージ５１が内蔵するアクチュエータ（移動機構：図示せず）を用いた水平一方向（Ｘ方向：装置の左右方向）に沿う移動が可能に構成されている。すなわち、Ｚステージ４１に支持固定されたスピンドル２１及び観察部３１は、Ｚ方向のみならず、Ｘ方向にも一体的な移動が可能に構成されている。
【００３５】
観察ワーク用台座１１は、観察ワーク１２の表面の一つがスピンドル２１の下端側（バイト２２の先端）と対向可能に、観察ワーク１２を支持固定する。位置決めワーク用台座１５は、バイト高さ検出用ワーク１４の表面の一つがスピンドル２１の下端側（バイト２２の先端）と対向可能に、バイト高さ検出用ワーク１４を支持固定する。観察ワーク用台座１１及び位置決めワーク用台座１５は、共通のベースプレート１６上に固定される。ベースプレート１６は、基台（Ｙステージ）１７上に支持固定されている。ベースプレート１６は、図示しないアクチュエータにより、基台１７と一体的に水平一方向（Ｙ方向：装置の前後方向）に沿う移動が可能に構成されている。すなわち、ベースプレート１６に支持固定された観察ワーク用台座１１及び位置決めワーク用台座１５は、Ｙ方向に沿った一体的な移動が可能に構成されている。なお、観察ワーク用台座１１、位置決めワーク用台座１５、ベースプレート１６、及び基台１７はいずれも、その上面が水平となるように設計されている。
【００３６】
以上のように、三次元構造構成装置１００では、スピンドル２１及び観察部３１は、観察ワーク用台座１１及び位置決めワーク用台座１５に対して、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれの方向に対しても相対移動が可能に構成されている。よって、三次元構造構成装置１００では、観察ワーク１２とバイト２２とを対向させて切削加工をすることや、観察ワーク１２と観察部（対物レンズ３３ｂ）３１とを対向させて、観察ワーク１２の被加工面を顕微鏡部３３を用いて観察することができる。同様に、三次元構造構成装置１００では、バイト高さ検出用ワーク１４とバイト２２とを対向させて切削加工をすることや、バイト高さ検出用ワーク１４と観察部（対物レンズ３３ｂ）３１とを対向させて、バイト高さ検出用ワーク１４の被加工面を顕微鏡部３３を用いて観察することができる。なお、観察ワーク１２又はバイト高さ検出用ワーク１４の切削加工時には、所定の加工ピッチに応じてＺステージ４１をＸ方向に連続的に移動させる。これにより、観察ワーク１２又はバイト高さ検出用ワーク１４の被加工面全体を、所定の加工ピッチで加工する。
【００３７】
なお、スピンドル２１は、一体的に取り付けられたエアブローノズル６１を備える。エアブローノズル６１は、観察ワーク１２の被加工面、及びバイト高さ検出用ワーク１４の被加工面に気体を吹付けて、切削加工で生じた屑等を除去する。
【００３８】
＜スピンドル及び観察部の主要な動作制御機構＞
図２は、図１に示す三次元構造構成装置１００に適用される、スピンドル２１及び観察部３１の主要な動作制御機構を示す概略ブロック図である。
【００３９】
図２に示すように、上記の動作制御機構は、三次元構造構成装置１００の動作全体を制御する主制御部８２と、Ｚ方向位置制御部８１とを制御機構として備える。Ｚ方向位置制御部８１は、主制御部８２の制御下で、Ｚステージ４１に設けられた観察部３１及びスピンドル２１のＺ方向への移動を制御する。また、観察部３１及びスピンドル２１がＺ方向へ移動した場合、その移動量情報は、Ｚステージ４１を介して主制御部８２及びＺ方向位置制御部８１に送信され、記憶される。
【００４０】
Ｚ方向への移動以外の動作に関して、観察部３１及びスピンドル２１は、主制御部８２により制御される。また、観察部３１に内蔵されたＣＣＤカメラ３２の撮像データは、常時、主制御部８２に入力され、当該撮像データが合焦状態で得られたものか否かが主制御部８２で判定される。すなわち、主制御部８２は、観察部３１が観察対象物に対して合焦しているか否かの情報と、観察部３１のＺ方向への移動量情報とを関連付けて保持する。後述するように、バイト２２の位置補正に際して、これら情報を利用する。詳細は、＜バイトの位置補正＞の欄で後述する。
【００４１】
上記ＣＣＤカメラ３２の撮像データは、画像記憶部（メモリ）７１に記録された後に、画像記憶部７１から画像判定・処理部７２に送信される。画像判定・処理部７２は、切削加工が正常に行われているか否かを撮像データから判定し、切削加工が正常に行われていないと判定した場合には、主制御部８２に警告信号を送信してスピンドル２１の動作を停止する。
【００４２】
また、画像判定・処理部７２は、撮像データの良否判定を行う。そして、撮像データが良品と判定された場合は、当該撮像データが三次元構造構成部７３に送信されて、切削加工対象物（観察ワーク１２等）の三次元構造が、連続した複数枚の撮像データより再構成される。また、撮像データが不良品と判定された場合であっても、撮像データに所定の画像処理を施すことで、当該撮像データを三次元構造の再構成に利用する場合がある。画像判定・処理部７２の動作詳細は、後述する＜バイト交換、又は付け直しタイミングの判定＞、及び＜画像補正を用いた三次元構造構成＞の欄において説明する。
【００４３】
上記画像記憶部７１、画像判定・処理部７２、及び三次元構造構成部７３の動作制御は、主制御部８２により行われる。なお、画像判定・処理部７２、三次元構造構成部７３、Ｚ方向位置制御部８１、及び主制御部８２は、ハードウェアロジックによって構成すればよい。または、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【００４４】
＜バイトの位置補正の一例＞
以下、図３に示すフローチャートを用いて、三次元構造構成装置１００における、バイトの位置補正動作を説明する。なお、バイトの位置補正は、例えば、バイト２２を新しいものに交換する、又はバイト２２を取付け直す場合に行われる。以下、バイト２２を新しいものに交換する場合を例にとり説明する。
【００４５】
（ステップＳ１〜Ｓ３）
図３に示すように三次元構造構成装置１００を使用する際には、ステップＳ１〜Ｓ３に示すように、スピンドル２１のバイト用台座２１ａにバイト２２を取り付ける。さらに、観察ワーク用台座１１に観察ワーク１２を取り付け、位置決めワーク用台座１５にバイト高さ検出用ワーク１４を取り付ける。なお、ステップＳ１〜Ｓ３を行う順序は、適宜入れ替えてもよい。
【００４６】
（ステップＳ４）
次いで、ステップＳ４に進み、主制御部８２及びＺ方向位置制御部８１からの指令により、バイト２２とバイト高さ検出用ワーク１４とを対向した状態で近接させて、バイト２２を用いたバイト高さ検出用ワーク１４の切削加工を行う。切削加工に際しては、バイト２２とバイト高さ検出用ワーク１４とを所定のピッチでＸ方向に相対移動させて、バイト高さ検出用ワーク１４表面の切削を行う。次いで、バイト高さ検出用ワーク１４の表面切削が一巡すれば、Ｚ方向における、バイト２２とバイト高さ検出用ワーク１４との距離を微細に近づけて、バイト高さ検出用ワーク１４表面の切削を継続する。以降、バイト２２とバイト高さ検出用ワーク１４とをＸ方向に相対移動させた表面切削、及びＺ方向に沿ったバイト送りを、必要な回数反復して行う。なお、切削加工中のバイト２２のＺ方向の位置（正確にはスピンドル２１及び観察部３１の位置）は、Ｚ方向位置制御部８１に入力され、記憶されている。
【００４７】
（ステップＳ５）
次いで、ステップＳ５に進む。バイト高さ検出用ワーク１４の切削加工が終了すると、主制御部８２からの指令により、観察部３１（正確には対物レンズ３３ａ）とバイト高さ検出用ワーク１４の被加工面（被切削面）とが対向するように、観察部３１及びスピンドル２１をＸ方向に一体的に移動する。次いで、観察部３１及びスピンドル２１をＺ方向に一体的に移動させながら、観察部３１が、上記被加工面の撮像を連続的に行う。観察部３１に内蔵されたＣＣＤカメラ３２の撮像データは、常時、主制御部８２に入力され、当該撮像データが合焦状態で得られたものか否かが主制御部８２で判定される。合焦した撮像データが得られると、観察部３１及びスピンドル２１のＺ方向への移動を停止する。
【００４８】
なお、三次元構造構成装置１００において、合焦状態であるか否かを機械的に（画像分析により）行うことで、作業者が目視でピント合わせを行う場合のようなピント位置のバラつきを防止することができる。
【００４９】
（ステップＳ６）
次いで、ステップＳ６に進む。主制御部８２は、ステップＳ４（切削加工）の終了時におけるスピンドル２１及び観察部３１のＺ方向での位置情報と、ステップＳ５の終了時におけるスピンドル２１及び観察部３１のＺ方向での位置情報との差分を算出し、算出結果を、スピンドル２１及び観察部３１のＺ方向への移動量（距離Ａ（１）：距離情報）として記憶する。
【００５０】
（ステップＳ７）
次いで、ステップＳ７に進み、主制御部８２及びＺ方向位置制御部８１からの指令により、バイト２２と観察ワーク１２とを対向した状態で近接させて、バイト２２を用いた観察ワーク１２の切削加工を行う。また、観察ワーク１２の被加工面（被切削面）の観察、撮像、並びに三次元構造構成部７３による観察ワーク１２の三次元構造の再構成が行われる。
【００５１】
観察ワーク１２の切削加工は上記ステップＳ４と同様に行われ、観察ワーク１２の被加工面の観察及び撮像は上記ステップＳ５と同様に行うことができる。具体的には、バイト２２と観察ワーク１２とを所定のピッチでＸ方向に相対移動させて、観察ワーク１２表面の切削を行う。次いで、観察ワーク１２の表面切削が一巡すれば、観察部３１を用いて観察ワークの被加工面（被切削面）を観察し、撮像をする。次いで、Ｚ方向における、バイト２２と観察ワーク１２との距離を微細に近づけて、観察ワーク１２表面の切削を継続する。以降、バイト２２とバイト高さ検出用ワーク１４とをＸ方向に相対移動させた表面切削、観察部３１を用いた被加工面の観察、及びＺ方向に沿ったバイト送りを、必要な回数反復して行う。
【００５２】
なお、切削の終了後、ステップＳ６で得た上記移動量（距離Ａ（１））分、スピンドル２１及び観察部３１をＺ方向に沿って一体的に移動させれば、観察ワーク１２の被加工面に対する観察部３１のピント合わせを比較的容易に行いうる。
【００５３】
（ステップＳ８）
次いで、ステップＳ８に進み、画像判定・処理部７２は、切削加工が正常に行われているか否かを観察部３１（ＣＣＤカメラ３２）が取得した撮像データから判定する。後述するように、バイト２２の磨耗又は欠けが発生した場合には特有のパターンが撮像データ内に出現するため、バイト２２の磨耗等を画像判定可能である。
【００５４】
（ステップＳ９）
次いで、ステップＳ９に進み、画像判定・処理部７２が、バイト２２の磨耗又は欠けが原因となり切削加工が正常に行われていないと判定した場合には、主制御部８２に警告信号を送信してスピンドル２１の動作（すなわち切削動作）を停止する。そして、切削動作停止時のバイト２２のＺ方向の位置（正確にはスピンドル２１及び観察部３１の位置）は、Ｚ方向位置制御部８１に入力され、記憶される。
【００５５】
（ステップＳ１０）
次いで、ステップＳ１０に進み、スピンドル２１のバイト用台座２１ａから磨耗等が生じたバイト２２を取り外し、新品のバイト２２に交換する。
【００５６】
（ステップＳ１１〜Ｓ１２）
次いで、ステップＳ１１及びステップＳ１２に進む。ステップＳ１１は、上記ステップＳ４と同様に行うことができる。ステップＳ１２は、上記ステップＳ５と同様に行うことができる。
【００５７】
（ステップＳ１３）
次いで、ステップＳ１３に進む。主制御部８２は、ステップＳ５の合焦時におけるスピンドル２１及び観察部３１のＺ方向での位置情報と、ステップＳ１２の終了時におけるスピンドル２１及び観察部３１のＺ方向での位置情報とが異なるか否かを判定する。これら位置情報が同じ場合（図３中でＮＯ）には、交換後のバイト２２がバイト高さ検出用ワーク１４に到達しておらず、切削が行われていないため、ステップＳ１１に戻り切削動作を継続する。一方、これら位置情報が異なる場合（図中でＹＥＳ）は、バイト高さ検出用ワーク１４が切削されているため、ステップＳ１４に進む。
【００５８】
（ステップＳ１４）
次いで、ステップＳ１４に進む。主制御部８２は、ステップＳ１１（切削加工）の終了時におけるスピンドル２１及び観察部３１のＺ方向での位置情報と、ステップＳ１２の終了時におけるスピンドル２１及び観察部３１のＺ方向での位置情報との差分を算出し、算出結果を、スピンドル２１及び観察部３１のＺ方向への移動量（距離Ａ（２）：距離情報）として記憶する。
【００５９】
（ステップＳ１５）
次いで、ステップＳ１５に進み、主制御部８２は、ステップＳ６で得た距離Ａ（１）と、ステップＳ１４で得た距離Ａ（２）との差分を算出する。ステップＳ５及びステップＳ１２で、観察部３１が合焦する位置（すなわちＺ方向における観察部３１と、バイト高さ検出用ワーク１４との距離：対物レンズ３３ｂの作動距離）は等しいので、距離Ａ（１）と距離Ａ（２）との差分は、交換前後のバイト先端の位置ずれ量（バイトサイズの相違、及び／又は取付け誤差）を表す。この点は、後に図８を用いて詳述する。
【００６０】
（ステップＳ１６）
次いで、ステップＳ１６に進み、Ｚ方向位置制御部８１及び主制御部８２は、ステップＳ９における切削動作停止時のバイト２２（交換前のバイト）の位置を基準として、交換後のバイト２２のＺ方向への位置補正を行う。より具体的には、ステップＳ１５で得た距離Ａ（１）と距離Ａ（２）との差分の絶対値を補正量とし、ステップＳ９におけるバイト２２（交換前のバイト）の高さを補正して、切削再開時のバイト２２（交換後のバイト）の高さを決定する。例えば、距離Ａ（１）と距離Ａ（２）との差分が負の値である場合は、バイト２２の位置をＺ方向に沿って補正量分上昇させる。距離Ａ（１）と距離Ａ（２）との差分が正の値である場合は、バイト２２の位置をＺ方向に沿って補正量分下降させる。
【００６１】
（ステップＳ１７）
次いで、ステップＳ１７に進み、ステップＳ７と同様にして、観察ワーク１２の切削、及び被加工面の観察・撮像を再開する。そして、以降、バイト２２の交換が生じる度に、ステップＳ４からステップＳ１７の工程を繰り返し、バイト２２の高さ方向の位置補正を行いながら観察ワーク１２の切削等を行う。
【００６２】
なお、三次元構造構成装置１００では、ステップＳ１〜Ｓ３、及びステップＳ１０以外の工程は、全自動化されている。
【００６３】
（各ステップでの変形的態様）
なお、上記のステップＳ１５における上記補正量は、距離Ａ（１）と距離Ａ（２）との差分の絶対値に対してマージンを持たせて設定してもよい。当該マージンは、例えば、５ミクロン以下とし、当該マージンの分だけさらにバイト２２と観察ワーク１２とが離間するように、バイト２２の位置補正を行う。これにより、観察ワーク１２の切削再開後に、バイト２２が観察ワーク１２に深く切り込んで破損する等の虞をより確実に防止することが可能となる。また、マージンを上記の範囲内とすれば、観察ワーク１２とバイト２２とが接触するまでのバイト２２の無駄な切削動作を最小限に抑えることが可能となる。
【００６４】
また、バイト高さ検出用ワーク１４として後述するような比較的硬度の低いものを用いる場合は、深く切り込んでもバイト２２が損傷する虞が低い。そのため、上記ステップＳ４及びＳ１１における、バイト高さ検出用ワーク１４の切削は、初めから高速かつ狭ピッチで行うことも可能である。ここで高速かつ狭ピッチとは、例えば、観察ワーク１２を高速切削する際に求められるものと同条件である。また、上記ステップＳ４〜Ｓ５、或いはステップＳ１１〜Ｓ１２では、まず、バイト高さ検出用ワーク１４を深くかつ広ピッチ（粗い切削条件）で切削して観察部が合焦する位置を大まかに確定し、次いで、より浅くかつ狭ピッチ（より精密な切削条件）で切削して観察部が合焦する位置を正確に確定することもできる。これによれば、上記ステップＳ４〜Ｓ５、或いはステップＳ１１〜Ｓ１２に要する時間を短縮できる。
【００６５】
＜補正量算出の詳細例＞
以下、図３中のステップＳ１５において算出される差分（補正量：距離情報）を決定する方法について、図８を用いてより詳細に説明する。
【００６６】
図８中の（ａ）は、切削動作時のスピンドル２１と観察部３１とのＺ方向（高さ方向）における相対的な位置関係が、バイト２２の交換前後を通じて同一な場合を説明する模式図である。なお、説明の便宜上、バイト２２の交換前（図中の左側）と交換後（同右側）とで、スピンドル２１の高さが同一となるように記載しているが、特にこの状態に限定されるものではない。
【００６７】
図８中の（ａ）において、実線で示すスピンドル２１及び観察部３１は、切削動作時の位置を示し、破線で示す観察部３１は切削動作後の観察により合焦した状態での位置を示している。交換前（図中の左側）のバイト２２の長さはＸ１で、交換後（図中の右側）のバイト２２の長さはＸ２とする。また、観察部３１は、バイト高さ検出用ワーク１４の被加工面との距離がＹとなる位置で、当該被加工面に合焦するものとする。
【００６８】
バイト２２の交換前の状態では、観察部３１は、距離Ａ（１）だけＺ方向に移動することで、バイト高さ検出用ワーク１４の被加工面との距離がＹとなり合焦する（図３のステップＳ５〜Ｓ６に相当）。
【００６９】
一方、バイト２２の交換後の状態では、観察部３１は、距離Ａ（２）だけＺ方向に移動することで、バイト高さ検出用ワーク１４の被加工面との距離がＹとなり合焦する（図３のステップＳ１２〜Ｓ１３に相当）。
【００７０】
ここで、スピンドル２１と観察部３１とのＺ方向（高さ方向）における相対的な位置関係が、バイト２２の交換前後を通じて同一であるから、上記距離Ａ（２）と上記距離Ａ（１）との差分は、交換後のバイト２２の長さＸ２と、交換前のバイト２２の長さＸ１との差（図中のＣ）に相当する。
【００７１】
従って、バイト交換前における、観察ワーク１２に対する切削動作停止時のバイト２２のＺ方向の位置（図３に示すステップＳ９に相当）に対して、上記距離Ａ（２）と上記距離Ａ（１）との差分だけ上方に、交換後のバイト２２の位置を補正すれば、円滑かつバイト２２の破損を招来することなく、バイト交換後の切削動作を再開可能となる。
【００７２】
なお、図８中の（ａ）に示す位置補正の方法は、切削動作時の切削動作時のスピンドル２１と観察部３１とのＺ方向における相対的な位置関係が、バイト２２の交換前後を通じて同一な場合に広く適用可能である。よって、観察部３１をＺ方向に移動させて合焦する位置を確定する工程は、観察部３１とスピンドル２１とを一体にして移動させる場合（図３参照）のみならず、観察部３１のみをＺ方向に移動させることで行ってもよい。
【００７３】
一方、図８中の（ｂ）は、切削動作時のスピンドル２１と観察部３１とのＺ方向（高さ方向）における相対的な位置関係が同一ではない場合、すなわち切削動作時における観察部３１の待機位置が複数種類ある場合を説明する模式図である。なお、説明の便宜上、バイト２２の交換前（図中の左側）と交換後（同右側）とで、スピンドル２１の高さが同一となるように記載しているが、特にこの状態に限定されるものではない。
【００７４】
図８中の（ｂ）において、実線で示すスピンドル２１及び観察部３１は、切削動作時の位置を示し、破線で示す観察部３１は切削動作後の観察により合焦した状態での位置を示している。交換前（図中の左側）のバイト２２の長さはＸ１で、交換後（図中の右側）のバイト２２の長さはＸ２とする。また、観察部３１は、バイト高さ検出用ワーク１４の被加工面との距離がＹとなる位置で、当該被加工面に合焦するものとする。
【００７５】
バイト２２の交換前の状態では、観察部３１は、距離Ａ（１）だけＺ方向に移動することで、バイト高さ検出用ワーク１４の被加工面との距離がＹとなり合焦する（図３のステップＳ５〜Ｓ６に相当）。
【００７６】
一方、バイト２２の交換後の状態では、観察部３１とスピンドル２１との相対的な位置関係がバイト交換前と同一となる位置を基準として、さらに距離Ａ（２）だけ観察部３１をＺ方向に移動することで、バイト高さ検出用ワーク１４の被加工面との距離がＹとなり合焦する（図３のステップＳ１２〜Ｓ１３に相当）。
【００７７】
ここで、上記距離Ａ（２）と上記距離Ａ（１）との差分は、交換後のバイト２２の長さＸ２と、交換前のバイト２２の長さＸ１との差（図中のＣ）に相当する。
【００７８】
従って、バイト交換前における、観察ワーク１２に対する切削動作停止時のバイト２２のＺ方向の位置（図３に示すステップＳ９に相当）に対して、上記距離Ａ（２）と上記距離Ａ（１）との差分だけ上方に、交換後のバイト２２の位置を補正すれば、円滑かつバイト２２の破損を招来することなく、バイト交換後の切削動作を再開可能となる。
【００７９】
＜バイト高さ検出用ワークの詳細例＞
本発明の特徴点の一つは、バイト高さ検出用ワーク１４を用いて、観察ワーク１２とバイト２２との距離を調整する点にある。この構成による利点の一つは、観察ワーク１２に対するバイト２２の接触を行わずして、両者の正確な位置決めができるため、観察ワーク１２の表面が損傷することがない点にある。
【００８０】
しかし、上記の特徴点を最大限に活かすためには、バイト高さ検出用ワーク１４は、観察ワーク１２より硬度の低い材料であることが好ましい。この構成によれば、観察ワーク１２をバイト２２で深く切り込む場合（直接的な位置決め）と比較して、バイト２２が破損又は磨耗する虞が低減される。一例としては、バイト高さ検出用ワーク１４が樹脂製又は粘土製であり、観察ワーク１２がアルミ合金等の金属製であるような組合せが挙げられる。樹脂製のバイト高さ検出用ワーク１４としては、例えば、ケミカルウッド等が挙げられる。粘土製のバイト高さ検出用ワーク１４としては、例えば、クレイモデル等が挙げられる。金属製の観察ワーク１２としては、例えば、航空機部品、船舶部品、自動車部品その他の金属部品又はその試験片が挙げられる。樹脂製又は粘土製のバイト高さ検出用ワーク１４は切削加工が容易でかつ鏡面が形成し易いという利点もある。
【００８１】
また、バイト高さ検出用ワーク１４は、焦点合わせのための所定のパターンが形成された被加工面（被切削面）を供するものが好ましい。このようなバイト高さ検出用ワーク１４として、例えば、図４に示すように、所定の大きさに設定された円柱状構造１４ｂが中央部に形成されたブロックであり、円柱状構造１４ｂとその周辺構造１４ａとが画像処理により識別可能なものが挙げられる。また、円柱状構造１４ｂとその周辺構造１４ａとの境界が明確で、かつ、異なる深さで切削した場合でも同一パターンの断面形状（被加工面）を供するものが好ましい。なお、図４に示すバイト高さ検出用ワーク１４は、その上面が切削加工の対象面であり、どの深さで切削した場合でも四角形の中央に円形パターンを有する断面が得られる。
【００８２】
図４に示すバイト高さ検出用ワーク１４の一例として、円柱状構造１４ｂと周辺構造１４ａとが異なる色で着色されているものが挙げられる。ここで、異なる色としては、例えば、黒と白等、互いに輝度値が大きく異なり、画像処理により容易に識別可能なものが好ましい。このようなバイト高さ検出用ワーク１４を用いた場合、主制御部８２で行われる合焦状態であるか否かの判断（図３中のステップＳ５）は、例えば、撮像データを輝度値による閾値を基準として２値化し（たとえは、所定の輝度値以上は白、所定の輝度値未満は黒とする）、２値化後の面積比又はエッジ間距離（円柱状構造１４ｂに対応する領域の直径）に基づき行うことが出来る。
【００８３】
或いは、図４に示すバイト高さ検出用ワーク１４の他の例として、円柱状構造１４ｂがワークの中央部に形成された中空部（孔部）であるものが挙げられる。このようなバイト高さ検出用ワーク１４を用いた場合、主制御部８２で行われる合焦状態であるか否かの判定（図３中のステップＳ５）は、例えば、撮像データを輝度値による閾値を基準として２値化し（たとえは、所定の輝度値以上は白、所定の輝度未満は黒とする）、２値化後の面積比又はエッジ間距離（黒領域の直径）に基づき行うことが出来る。なお、撮像データを輝度値により２値化した場合、中空部（孔部）は通常、黒となる。
【００８４】
なお、バイト高さ検出用ワーク１４が、図４に示すような直方体ブロック形状である場合には、直方体の角を用いて合焦状態であるか否かの判定を行うこともできる。
【００８５】
また、バイト高さ検出用ワークは、その被加工面にエッジ（加工痕、溝、穴等：溝、穴は予め設けておけばよい）があればより容易に合焦状態であるか否かの判定を行うことができる。
【００８６】
また、三次元構造構成装置１００において、異なる対物レンズ３３ｂに交換を行った場合でも、同一のバイト高さ検出用ワークを用いて合焦状態であるか否かの判定を行うこともできる。
【００８７】
＜バイト交換、又は付け直しタイミングの判定例＞
図３に示すステップＳ８において、画像判定・処理部７２が行う判定の一例を以下に説明する。この判定は、バイト２２の磨耗又は欠けが発生した場合には特有のパターンが撮像データ内に出現することを利用して行う。
【００８８】
（平バイトを用いる場合）
図５は、バイトとして平バイト（先端刃物形状が平らなバイト）を用いてプレーナ加工を行った場合に得られる、被加工面の撮像データである。平バイトを用いる場合には、必然的に加工段差（いわゆる鼻落ち）が生じるため、この加工段差と、平バイトの磨耗又は欠けによる傷とを識別する必要がある。
【００８９】
図５中の（ａ）は、刃の欠け等がほぼ無い平バイトを用いた場合に得られる被加工面の撮像データであり、平バイトのサイズ及び加工ピッチに応じた所定の間隔で、上記加工段差に相当するパターン（Ａ）のみが出現する。図５中の（ｂ）は、（ａ）中で加工段差を含まない領域をより高倍率で観察した場合に得られる撮像データである。
【００９０】
一方、図５中の（ｃ）は、刃の欠け等が生じた平バイトを用いた場合に得られる被加工面の撮像データである。この撮像データには、図５中の（ａ）で見られた加工段差に相当するパターン（Ａ）の他に、複数の線状のパターンとして繰り返し出現するパターン（Ｂ）が観察される。
【００９１】
画像判定・処理部７２は、撮像データを経時的に連続観察し、上記パターン（Ａ）に加えてパターン（Ｂ）が出現し始めたタイミングを、バイト交換、又は付け直しのタイミングとして判定するように構成されていればよい。なお、パターン（Ａ）・（Ｂ）以外のパターンであって、平バイトによる加工で必然的に生じる微細パターンを除去するために、画像判定・処理部７２は、撮像データを輝度値に応じて２値化する処理を行ってもよい。
【００９２】
（Ｒバイトを用いる場合）
図６は、バイト２２としてＲバイト（先端刃物形状に所定のＲを設けたバイト）を用いて回転切削加工を行った場合に得られる、被加工面の撮像データである。
【００９３】
図６中の（ａ）は、刃の欠け等がほぼ無いＲバイトを用いた場合に得られる被加工面の撮像データであり、ＲバイトのＲ及び加工ピッチに応じた微細凹凸パターン（Ｃ）が出現する。微細凹凸パターン（Ｃ）は、バイト２２の回転方向に沿って連続的に伸び、その高さ（深さ）は、通常１００ｎｍ以下の極微小なものである。なお、同図中に不規則に分布する黒色の針状構造は、切削サンプルに含まれる結晶である。
【００９４】
一方、図６中の（ｂ）は、刃の欠け等が生じたＲバイトを用いた場合に得られる被加工面の撮像データである。この撮像データには、バイト２２の回転方向に沿って連続的に伸びる線状パターン（Ｄ）が観察される。なお、図６中の（ｂ）は（ａ）より低倍率で観察を行ったものであり、この倍率では微細凹凸パターン（Ｃ）は確認できない。図６に示すように、微細凹凸パターン（Ｃ）と線状パターン（Ｄ）とは、そのサイズ、及び出現の仕方に基づき容易に識別可能である。
【００９５】
画像判定・処理部７２は、撮像データを経時的に連続観察し、上記線状パターン（Ｄ）が出現し始めたタイミングを、バイト交換、又は付け直しのタイミングとして判定するように構成されていればよい。なお、線状パターン（Ｄ）以外のパターンであって、Ｒバイトによる加工で必然的に生じる微細パターン（上記微細凹凸パターン（Ｃ）等）を除去するために、画像判定・処理部７２は、撮像データを輝度値に応じて２値化する処理を行ってもよい。
【００９６】
＜画像補正を用いた三次元構造構成＞
三次元構造構成装置１００は、バイト２２の磨耗又は欠けが発生した後の撮像データを用いて、切削加工対象物（観察ワーク１２等）の三次元構造を再構成することも可能に構成されている。
【００９７】
例えば、図２に示す画像判定・処理部７２において、撮像データが不良品と判定された場合に、三次元構造構成部７３は、バイト２２の磨耗又は欠けにより生じる不所望な加工痕（加工パターン）を除去する画像処理（画像補正）を行い、処理後のデータから上記三次元構造を再構成する。以下、図７を用いて具体的に説明をする。
【００９８】
精密切削により切削加工対象物表面を平坦になるように削っていくと、介在物、亀裂、及び空隙等の介在組織が存在する場所では、撮像データ中にこれら介在組織の断面が観察される。通常、これら介在組織の境界はデジタル画像の色又は輝度値から周囲組織と区別できる。同様に、切削加工対象物表面の加工による傷、及び切粉の付着などがあると、色又は輝度値情報として反映される。
【００９９】
図７中の（ａ）は、バイト２２の刃先欠けによる加工痕の残る断面組織画像を示す。精密切削条件下では、上記加工痕はバイト２２の進行方向に沿って生じる。図７中の（ｂ）は、上記と同じ刃先欠けのあるバイト２２で、介在組織の存在部を切削した際の組織画像を示す。この画像から、介在組織の形状を輝度値から抽出しても加工痕と区別できない。
【０１００】
そこで、図７中の（ａ）に示す、加工痕のみが示されている断面画像の各ピクセルの輝度値を、同図中の（ｂ）に示す画像の輝度値と演算することで、加工痕の影響のみを低減する。
【０１０１】
図７中の（ｃ）は、同図中の（ｂ）に示す画像の各ピクセルの輝度値を、同図中の（ａ）に示す画像の対応するピクセルの輝度値で除算して得た画像である。図７中の（ｃ）に示す画像では介在組織のみが強調されるので、介在組織が存在する領域の抽出が容易となる。
【０１０２】
なお、図７中の（ｄ）は、同図中の（ｂ）をピクセルの輝度値に応じて２値化処理した画像であり、同図中の（ｅ）は、同図中の（ｃ）をピクセルの輝度値に応じて２値化処理した画像である。ここで、２値化処理後の画像は、ピクセルの輝度値が所定の閾値以上のものを白、当該閾値未満のものを黒として表示している。これら図から明らかなように、２値化処理を施すことで、介在組織が存在する領域の抽出がより一層容易となる。
【０１０３】
すなわち、三次元構造構成部７３は、上記介在組織の境界を正確に認識するために、バイト２２の磨耗又は欠けにより生じる不所望な加工痕（加工パターン）を撮像データから除去する画像処理（画像補正）を行う。この画像処理は、実質的に上記加工痕のみを有する基準データ（図７中の（ａ）等）を取得する工程、次いで、加工痕を有する基準データ以外の撮像データと基準データとを比較して、当該撮像データから加工痕に相当する画像データを除去する工程を含む。なお、基準データの取得は、実質的に上記加工痕のみを有する一枚の撮像データを取得することで行ってもよいが、上記加工痕を有する撮像データを複数枚用意して、これらデータに共通に含まれる領域を加工痕として抽出することで作成してもよい。加工痕に相当する画像データを除去する工程は、上記の通り、比較される基準データと撮像データとの間で、対応する各ピクセルの輝度値を比較し、除算することにより実現可能である。
【０１０４】
そして、上記のような画像補正を用いれば、バイト交換の頻度をより一層低減することが可能となるので、材料内部の介在物、空隙、及び亀裂等の介在組織の形状をより迅速かつ正確に観察することができる。すなわち、精密切削による高速化の効果がより顕著となり、かつ、工具摩耗の影響を低減できることからより長期間（多断面）にわたる自動観察が可能となる。
【０１０５】
特に自動車部品などに用いられる鋳造品には無数の鋳巣が存在している。そのため、鋳巣の発生数を低減し、発生箇所を制御する技術が求められている。製造工程における鋳巣低減の最適条件を探索する際に、高速かつ正確な鋳巣分布観察技術（本発明の技術）を利用することで、検討時間をより一層短縮することができる。
【０１０６】
＜加工装置の変形例＞
以上の説明では、加工工具としてバイトを用いるものを例示したが、加工工具は、砥石、又はナイフであってもよい。
【０１０７】
以上の説明では、加工装置として三次元構造構成装置を例示したが、本発明は例えば、切削装置又は研削装置等の、バイト、砥石、又はナイフ等の接触加工用の加工工具を備えた装置に広く適用可能である。
【０１０８】
以上の説明では、加工装置として、鉛直方向に伸びる回転軸の下端に取付けられた加工工具を備えたものを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、水平一方向に伸びる回転軸の周囲に交換又は取付け直し可能な加工工具が設けられ、当該加工工具と対向配置された加工対象物の接触加工を行う装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明によれば、簡素な構成で、かつ正確に加工工具の位置補正を行うことが出来る加工装置、及びその駆動方法が提供される。
【符号の説明】
【０１１０】
１１      観察ワーク用台座（試料支持部）
１２      観察ワーク（加工対象物）
１４      バイト高さ検出用ワーク（位置決め試料）
１５      位置決めワーク用台座（位置決め試料支持部）
１６      ベースプレート
１７      基台
２１      スピンドル（工具支持軸部）
２１ａ    バイト用台座
２２      バイト（加工工具）
３１      観察部（位置補正部の一構成を兼ねる）
３２      ＣＣＤカメラ（観察部の一構成：撮像ユニット）
３３      顕微鏡部（観察部の一構成）
３３ａ    鏡筒（観察部の一構成）
３３ｂ    対物レンズ（観察部の一構成）
４１      Ｚステージ
４２      観察部用手動ステージ
５１      Ｘステージ
６１      エアブローノズル
７１      画像記憶部
７２      画像判定・処理部（判定部）
７３      三次元構造構成部
８１      Ｚ方向位置制御部（位置補正部の一構成）
８２      主制御部（位置補正部の一構成）
１００    三次元構造構成装置（加工装置）
Ａ（１）  距離（距離情報）
Ａ（２）  距離（距離情報）
【図１】
0005549010.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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