(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に予め設けられた３つの球面の各中心位置を測定する中心測定手段と、
前記中心測定手段により測定された各中心位置から、被測定物の取付誤差を算出する誤差算出手段と、
前記被測定物の形状を測定する形状測定手段と、
前記形状測定手段による測定データを前記誤差算出手段による誤差データを用いて補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された測定データと被測定物の設計データとの差により被測定物の誤差形状を算出する形状算出手段とを具備することを特徴とする形状測定装置。
【請求項２】
被測定物を固定する治具に予め設けられた３つの球面の各中心位置を測定する中心測定手段と、
前記中心測定手段により測定された各中心位置から、被測定物の取付誤差を算出する誤差算出手段と、
前記被測定物の形状を測定する形状測定手段と、
前記形状測定手段による測定データを前記誤差算出手段による誤差データを用いて補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された測定データと被測定物の設計データとの差により被測定物の誤差形状を算出する形状算出手段とを具備することを特徴とする形状測定装置。
【請求項３】
被測定物に予め設けられた３つの球面の各中心位置を測定する中心測定工程と、
前記中心測定工程にて測定された各中心位置から、被測定物の取付誤差を算出する誤差算出工程と、
前記被測定物の形状を測定する形状測定工程と、
前記形状測定工程での測定データを前記誤差算出工程での誤差データを用いて補正する補正工程と、
前記補正工程により補正された測定データと被測定物の設計データとの差により被測定物の誤差形状を算出する形状算出工程とを備えることを特徴とする形状測定方法。
【請求項４】
被測定物を固定する治具に予め設けられた３つの球面の各中心位置を測定する中心測定工程と、
前記中心測定工程にて測定された各中心位置から、被測定物の取付誤差を算出する誤差算出工程と、
前記被測定物の形状を測定する形状測定工程と、
前記形状測定工程での測定データを前記誤差算出工程での誤差データを用いて補正する補正工程と、
前記補正工程により補正された測定データと被測定物の設計データとの差により被測定物の誤差形状を算出する形状算出工程とを備えることを特徴とする形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は形状測定装置及びその方法に関し、例えばレンズ面やミラー面等の連続した曲面形状を有する被測定物の表面を３次元座標測定した場合の測定データと設計形状との差（誤差形状）を演算し、この演算結果により被測定物の形状を高精度に測定する形状測定装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被測定物の表面形状を３次元的に測定する３次元座標測定装置として、接触式プローブと呼ばれる装置が用いられている。図５Ａは、特開平９−１８９５４４号に開示され、或いは特願平８−１７１７９号に記載された従来の接触式プローブを用いた３次元形状測定装置の要部概略図である。
【０００３】
図５Ａに示すように、被測定物１はベース２に取り付けられ、先端部に球体６ａを有する接触式プローブ６はＸ、Ｙ、Ｚの３次元に移動可能に設けられた移動部材３、４、５に取り付けられている。そして、接触式プローブ６の球体６ａで被測定物表面１ａをトレースするようになっている。
【０００４】
図６は図５Ａの測定装置でトレースする際の接触式プローブ６の先端部に設けられた球体６ａと被測定物の表面１ａを示す拡大図である。
【０００５】
図６に示すように、接触式プローブ６は、半径Ｒの球体６ａを被測定物表面１ａにトレースさせることにより座標点が測定可能となっている。プローブ６の球体６ａは被測定物表面１ａに接触しながら、被測定物表面１ａ上を移動させることで、そのときのプローブ６の位置を不図示のリニアスケール等の位置測定手段を用いて測定する。このとき測定される位置、すなわち座標値は先端部の球体６ａの中心位置であり、被測定物表面１ａ上の座標ではない。
【０００６】
また、図７は図６をＺ軸方向から見た被測定物表面１ａのトレース軌跡１６と測定点１７を示す概略図である。
【０００７】
図７に示すように、測定点１７はランダムに並んだ複数の点群となっている。
【０００８】
図６、７に示すような接触式プローブ６を用いた測定方法では、測定装置の座標系（以後、「装置座標系」と呼ぶ）と、被測定物表面１ａの形状を定義する座標系（以後、「被測定物座標系」と呼ぶ）とは被測定物１の取付誤差（セッティング誤差）のため一般に異なっている。そこで、装置座標系で測定した測定点群から設計形状（｛ｒij｝の記号で表現する）を差し引いて誤差形状を計算する場合、この装置座標系による形状上の測定点群（｛ｐij｝の記号で表現する）を被測定物座標系の形状上の表現（｛ｐ'ij｝の記号で表現する）に座標変換する必要がある。
【０００９】
ここで、被測定物の形状を測定するために被測定物を所定位置に装着したときの予め設定された位置からの誤差（ずれ）を取付誤差或いはセッティング誤差と呼ぶ。このセッティング誤差を補正することは「装置座標系」で測定した測定点群を「被測定物座標系」での位置の表現に変換する座標変換と理解することができる。以後、この座標変換を被測定物の「取付誤差の補正」、又は「セッティング誤差補正」と呼ぶ。
【００１０】
一般にセッティング誤差は、３次元空間において、３つの位置誤差（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の位置ずれ誤差）と３つの角度誤差（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸回りの回転誤差）の合計６種類ある。すなわち６自由度の「セッティング誤差」がある。
【００１１】
従来例でのセッティング誤差の計算は、図５Ｂに示すように、ステップＳ５１で座標データを取り込み、測定データの点群｛Ｐij｝を得る。ステップＳ５２でカウンタｆを１にセットして、ステップＳ５３で最小二乗法を用いてセッティング誤差を計算する。ステップＳ５４、５５では、誤差形状｛Ｑij｝とセッティング誤差が算出され、ステップＳ５６では、カウンタｆがゼロを超えているか否かを判定する。ステップＳ５６でカウンタｆがゼロを超えているならば、ステップＳ５７でカウンタｆを１ディクリメントして、ステップＳ５８で異常データの抽出処理を行い、抽出された異常データの位置にマークをする。ステップＳ５９では異常データを除いたデータを得て、再度ステップＳ５３に戻って、セッティング誤差補正処理を行い精度を高める。一方、カウンタｆがゼロ未満ならば、ステップＳ６０で抽出位置の補完処理を行ない、その結果をステップＳ６１、６２にて記憶又は表示する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、以下の欠点があり、高い精度で３次元的な形状の誤差を計算することができない。即ち、
▲１▼形状誤差、即ち実際の形状と設計形状との差が大きい場合、セッティング誤差の推定精度が悪い。これは異常データの抽出処理において、全ての測定点に対し、異常な測定点なのか正しい被測定物の形状を反映した測定点なのかの区別がつかないためである。
【００１３】
図８、図９に示すように、図８の×マークで示した被測定物の形状が右端で設計形状から大きく逸脱している場合を想定する。この場合、期待される測定結果、即ち測定した点群から設計形状を差し引いた誤差形状は、図９の上段に示したように、右端で誤差が大きく、その他は誤差が小さくなるはずである。ところが、最小二乗法を用いたセッティング誤差補正では、全ての測定点に対して設計形状との差の二乗和が最小になるように設計形状を移動させてしまう（座標変換してしまう）ので、図９の下段に示すような誤差形状となってしまう。この場合、誤差の平均二乗和は小さい（標準偏差は小さい）が、想定した実際の被測定物の形状（図９の上段）とは全く異なった結果となってしまう。
【００１４】
▲２▼設計形状により６自由度あるセッティング誤差の全てを計算することができないものがある。例えば、放物面の場合、被測定物の位置がずれているのか傾きがずれているのか区別できない。これは放物面の特性である。
【００１５】
これをｙ＝ａｘ＾2の放物線で説明する。
【００１６】
実際の測定では、Ｘ、Ｙ方向の位置ずれΔｘ、Δｙと傾きのずれΔｓが生じるため以下の数１の曲線上の点が測定されるはずである。
【００１７】
【数１】
0003679582.tif 000002
【００１８】
測定した点群から、最小二乗法によって０次から２次までの係数を推定計算できる。その係数を大文字のＡ、Ｂ、Ｃとおくと、以下の数２となる。
【００１９】
【数２】
0003679582.tif 000003
【００２０】
これから、３つのずれΔｘ、Δｙ、Δｓを求めるため、数１、２を比較することにより以下の数３の連立方程式が得られる。
【００２１】
【数３】
0003679582.tif 000004
【００２２】
しかしながら、４つの未知数（ａ、Δｘ、Δｙ、Δｓ）に対して式が３つしかないので計算不能である。従って、これら３つのずれΔｘ、Δｙ、Δｓを同時に求めることができない。
【００２３】
従来では、このような欠点があり、高い精度で３次元的な形状の誤差を計算することができなかった。
【００２４】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、大きな形状誤差を有する被測定物の形状を精度よく測定できる形状測定装置及びその方法を提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するため、第１の発明の形状測定装置は、以下の構成を備える。即ち、
被測定物に予め設けられた３つの球面の各中心位置を測定する中心測定手段と、前記中心測定手段により測定された各中心位置から、被測定物の取付誤差を算出する誤差算出手段と、前記被測定物の形状を測定する形状測定手段と、前記形状測定手段による測定データを前記誤差算出手段による誤差データを用いて補正する補正手段と、前記補正手段により補正された測定データと被測定物の設計データとの差により被測定物の誤差形状を算出する形状算出手段とを具備する。
【００２６】
また、第２の発明の形状測定装置は、以下の構成を備える。即ち、
被測定物を固定する治具に予め設けられた３つの球面の各中心位置を測定する中心測定手段と、前記中心測定手段により測定された各中心位置から、被測定物の取付誤差を算出する誤差算出手段と、前記被測定物の形状を測定する形状測定手段と、前記形状測定手段による測定データを前記誤差算出手段による誤差データを用いて補正する補正手段と、前記補正手段により補正された測定データと被測定物の設計データとの差により被測定物の誤差形状を算出する形状算出手段とを具備する。
【００２７】
また、第３の発明の形状測定方法は、以下の特徴を備える。即ち、
被測定物に予め設けられた３つの球面の各中心位置を測定する中心測定工程と、前記中心測定工程にて測定された各中心位置から、被測定物の取付誤差を算出する誤差算出工程と、前記被測定物の形状を測定する形状測定工程と、前記形状測定工程での測定データを前記誤差算出工程での誤差データを用いて補正する補正工程と、前記補正工程により補正された測定データと被測定物の設計データとの差により被測定物の誤差形状を算出する形状算出工程とを備える。
【００２８】
また、第４の発明の形状測定方法は、以下の特徴を備える。即ち、
被測定物を固定する治具に予め設けられた３つの球面の各中心位置を測定する中心測定工程と、前記中心測定工程にて測定された各中心位置から、被測定物の取付誤差を算出する誤差算出工程と、前記被測定物の形状を測定する形状測定工程と、前記形状測定工程での測定データを前記誤差算出工程での誤差データを用いて補正する補正工程と、前記補正工程により補正された測定データと被測定物の設計データとの差により被測定物の誤差形状を算出する形状算出工程とを備える。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
［取付誤差の測定方法１］
先ず、図１０を参照して取付誤差の測定方法１について説明する。
【００３０】
取付誤差の測定方法１は、被測定物の取り付け位置を示す球面を３ヵ所設け、その球面の中心点を測定することにより、「装置座標系」で測定した測定点群を「被測定物座標系」での位置の表現に変換する座標変換行列を求め座標を変換する、換言すると被測定物の取り付け誤差を計算する。
【００３１】
図中、３つの球面の中心点を｛ｐ1｝、｛ｐ2｝、｛ｐ3｝とする。以後、｛｝は列ベクトルを、［］は行列を表す。これらは座標測定装置で測定した位置なので、「装置座標系」での座標値である。この３つの球面の位置から座標変換行列を求め、すべての測定点を「被測定物座標系」の座標値に座標変換する、即ち、セッティング誤差補正する。また、図１０に示すように、点｛ｐ1｝から｛ｐ2｝までのベクトルを｛ｖ12｝、点｛ｐ1｝から｛ｐ3｝までのベクトルを｛ｖ13｝とする。
【００３２】
ここで、Ｚ軸の方向を３点を通る平面に垂直な方向と定義する。すると、「被測定物座標系」のＺ方向の方向ベクトル｛ｅz｝は以下の数４のように求まる。
【００３３】
【数４】
0003679582.tif 000005
【００３４】
ここで、｜｛ａ｝｜はベクトル｛ａ｝の大きさ（ノルム）を表し、以下の数５のように表される。即ち、
【００３５】
【数５】
0003679582.tif 000006
【００３６】
次に、Ｘ軸の方向をベクトル｛ｅｘ｝を｛ｖ12｝の方向とする。即ち、
【００３７】
【数６】
0003679582.tif 000007
【００３８】
残る、Ｙ軸の方向をベクトル｛ｅy｝とすると、これまで計算した軸の方向に直交することから以下の数７となる。即ち、
【００３９】
【数７】
0003679582.tif 000008
【００４０】
また、点｛ｐ1｝を原点とすれば、以上の数４〜７より「被測定物座標系」から「装置座標系」への座標変換行列［Ｔ1］は以下の数８のように求まる。
【００４１】
【数８】
0003679582.tif 000009
【００４２】
これを用いて、「装置座標系」で測定した被測定物表面上の点｛ｐij｝は、以下の数９により「被測定物座標系」での座標値｛ｐ'ij｝に変換できる。また、上記座標変換行列は位置姿勢の自由度として６つ全てを持っている。
【００４３】
【数９】
0003679582.tif 000010
【００４４】
このようにして「被測定物座標系」での座標値｛ｐ'ij｝に変換した点から設計形状を差し引けば、求める誤差形状が得られる。ここで、注意すべきことは、測定した座標が被測定物上の点ではなく、プローブ先端部の球体６ａの球の中心位置であることである。これに対して、次の２つの方法が考えられる。
【００４５】
▲１▼１つの方法は、測定した形状｛ｐ'ij｝から各点における法線方向を推定し、先端部の球体と被測定物の接触点、所謂あたり点の位置を求める。この法線方向の推定方法はスプライン関数による補間などを用いる。その法線ベクトルを｛ｎij｝とし、先端部の球体の半径をＲとすると以下の数１０に従って、先端球と被測定物のあたり点｛ｑij｝が計算できる。
【００４６】
【数１０】
0003679582.tif 000011
【００４７】
このあたり点｛ｑij｝と設計形状とを比較する。
【００４８】
今、設計形状がｚ＝ｆ(x,y)で与えられたとすると、誤差形状｛ｒij｝は次の数１１で計算できる。
【００４９】
【数１１】
0003679582.tif 000012
【００５０】
▲２▼他の方法は設計形状から法線方向を推定する方法である。設計形状がｘ＝ｆ(x,y)で与えられたとするとその法線ベクトル｛ｎij｝は次の数１２で与えられるので、
【００５１】
【数１２】
0003679582.tif 000013
【００５２】
先端部の球体の半径をＲとすると、誤差形状｛ｒij｝は次の数１３で計算できる。
【００５３】
【数１３】
0003679582.tif 000014
【００５４】
以上のように、測定した点｛ｐij｝に大きな誤差が含まれていても、座標変換行列の計算には使用しないので、精度の高い誤差形状が得られる。
【００５５】
また、設計形状の如何に関わらず６自由度のセッティング誤差補正が可能である。
［取付誤差の測定方法２］
次に、図１１を参照して取り付け誤差の測定方法２について説明する。
【００５６】
取付誤差の測定方法２は、被測定物の取り付け位置を示す平面上の点を３ヵ所、球面を２ヵ所設け、平面上の３点とその２つの球面の中心点を測定することにより、「装置座標系」で測定した測定点群を「被測定物座標系」での位置の表現に変換する座標変換行列を求めて座標を変換する、換言すると被測定物の取り付け誤差を計算する。
【００５７】
図中、平面上の３点を｛ｐ1｝、｛ｐ2｝、｛ｐ3｝とし、２つの球面の中心点を｛ｐ4｝、｛ｐ5｝とする。これらは座標測定装置で測定した位置なので、「装置座標系」での座標値である。これら５点の位置から座標変換行列を求め、全ての測定点を「被測定物座標系」の座標値に座標変換する、即ち、セッティング誤差補正する。点｛ｐ1｝から｛ｐ2｝までのベクトルを｛ｖ12｝、点｛ｐ1｝から｛ｐ3｝までのベクトルを｛ｖ13｝、点｛ｐ4｝から｛ｐ5｝までのベクトルを｛ｖ45｝とする。
【００５８】
ここで、Ｚ軸の方向を３点を通る平面に垂直な方向と定義する。すると、「被測定物座標系」のＺ方向の方向ベクトル｛ｅz｝は次の数１４のように求まる。
【００５９】
【数１４】
0003679582.tif 000015
【００６０】
次に、Ｘ軸の方向をベクトル｛ｅx｝を｛ｖ45｝ベクトルを｛ｐ1｝、｛ｐ2｝、｛ｐ3｝の３点を通る平面に射影した方向とする。即ち、
【００６１】
【数１５】
0003679582.tif 000016
【００６２】
残るＹ軸の方向をベクトル｛ｅy｝とすると、これまで計算した軸の方向に直交することから、
【００６３】
【数１６】
0003679582.tif 000017
【００６４】
また、点｛ｐ4｝を原点とすれば、「被測定物座標系」から「装置座標系」への座標変換行列［Ｔ1］は次の数１７のように求まる。
【００６５】
【数１７】
0003679582.tif 000018
【００６６】
その後の手順は方法１と同じである。
【００６７】
以上のように、測定した点｛ｐij｝に大きな誤差が含まれていても、座標変換行列の計算には使用しないので、精度の高い誤差形状が得られる。
【００６８】
また、設計形状の如何に関わらず６自由度のセッティング誤差補正が可能である。
［第１の実施形態］
図１Ａは第１の実施形態の形状測定装置を示し、図１Ｂは第１の実施形態の測定方法を示すフローチャートである。
【００６９】
図１Ａに示すように、被測定物１は測定すべき面１ａと３つの球面１ｂ、１ｃ、１ｄを有する。ここで、これらの球面の位置と、面１ａの形状を定義している座標系の位置との相対的な位置姿勢は既知とする。この条件は、例えば、面１ａの形状を仕上げ加工する工程において、面１ａを仕上げるとともに、同じ加工条件で３つの球面１ｂ、１ｃ、１ｄの形状も仕上げるような、所謂同時加工の方法により達成できる。
【００７０】
測定する際には、被測定物１をベース２に取り付けて、先端部に球体６ａを有する接触式プローブ６をＸ、Ｙ、Ｚの３次元に移動可能に設けられた移動部材３、４、５に取り付ける。
【００７１】
図１Ｂに示すように、処理が開始されると、ステップＳ１では、球面座標データ取り込み処理として、接触式プローブ６の球体６ａで３つの球面１ｂ、１ｃ、１ｄの表面を夫々トレースし、各球面１ｂ、１ｃ、１ｄ上の点群を３つの球面について３セット測定する。ステップＳ２では、ステップＳ１で測定された点群について球面カーブフィット処理を行う。この球面カーブフィット処理は点群を用い、次の数１８の２乗和が最小になるように、最小２乗法を用いて４つのパラメータｘi、ｙi、ｚi、Ｒiを推定計算する。
【００７２】
【数１８】
0003679582.tif 000019
【００７３】
このステップＳ２で得られたパラメータｘi、ｙi、ｚiが球の中心位置である。３つの球面１ｂ、１ｃ、１ｄについて中心位置を計算し、３つの球の中心位置を得る。その３つの位置ベクトルを｛ｐ1｝、｛ｐ2｝、｛ｐ3｝とする。
【００７４】
ステップＳ３では、ステップＳ２で得られた位置ベクトル｛ｐ1｝、｛ｐ2｝、｛ｐ3｝について座標変換行列計算処理を行なう。この座標変換行列計算では、上述の数８に従って座標変換行列［Ｔ1］を計算する。
【００７５】
次に、ステップＳ４では、座標データ取り込み処理を行ない、面１ａ上の点群｛ｐij｝を測定する。ステップＳ５では、ステップＳ４で得られた点群｛ｐij｝についてセッティング誤差補正処理を行ない、上述の数１１に従って誤差形状｛ｒij｝を計算する。ステップＳ６、７では、ステップＳ５で得られた誤差形状｛ｒij｝について記憶処理或いは表示処理を実行する。
【００７６】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、面形状の測定点に被測定物の取り付け誤差が含まれている場合、隣接して設けられた３つの球面の位置を測定することによって、これを補正し、さらに先端部の球のあたり点の補正を行い、設計形状と測定した形状との差、すなわち、誤差形状を求めることができる。
【００７７】
また、球の中心位置は、オフセットを加えても同じことである。例えば定数ベクトルを｛ｏ1｝とし、｛ｐ1｝＋｛ｏ1｝を新たに｛ｐ1｝としても同じことである。
［第２の実施形態］
図２は第２の実施形態の形状測定装置を示す図である。図３は、図２の平面図である。
【００７８】
図２、３に示すように、第１の実施形態の装置と異なる点は、３つの球面２６ａ、２６ｂ、２６ｃを被測定物突き当てジグ２５の上に設けた点である。この突き当てジグ２５はベース２に固定されている。突き当てジグ２５は被測定物１に突き当たる３つの突起２７ａ、２７ｂ、２７ｃと、３つの球体を取り付けるための３つの穴を有し、その穴上に穴の直径より僅かに大きい３つの球体２６ａ、２６ｂ、２６ｃを乗せて、ベース２に固定されたプランジャ固定ブロック２８のばね２９とプランジャ３０によって被測定物１を突き当てジグ２５に押し付ける。
【００７９】
その後の形状の測定手順は、第１の実施形態と同様でありその説明を省略するが、３つの球面の位置から被測定物の取り付け誤差を求め、セッティング誤差を補正する。
【００８０】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、球面を被測定物に固定する必要がないので、より簡便に形状測定を行うことができる。
［第３の実施形態］
図４Ａは第３の実施形態の形状測定装置を示し、図４Ｂは第３の実施形態の測定方法を示すフローチャートである。
【００８１】
図４Ａに示すように、第２の実施形態の装置と異なる点は、突き当てジグ２５に２つの穴を設け、これら２つの穴径より僅かに大きい直径を有する球体２６ａ、２６ｂを乗せて固定し、突き当てジグ２５の上面に３つの平面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃを設けた点である。
【００８２】
測定する際には、被測定物１を突き当てジグ２５に載置してプランジャ固定ブロック２８により押し付けて、先端部に球体６ａを有する接触式プローブ６をＸ、Ｙ、Ｚの３次元に移動可能に設けられた移動部材３、４、５に取り付ける。
【００８３】
図４Ｂに示すように、処理が開始されると、ステップＳ１１では、平面座標データ取り込み処理を行ない、接触式プローブ６の球体６ａで３つの平面部２８ａ、２８ｂ、２８ｃの座標｛ｐ1｝、｛ｐ2｝、｛ｐ3｝を読み取る。ステップＳ１２では、球面座標データ取り込み処理を行ない、接触式プローブ６の球体６ａで２つの球面２６ａ、２６ｂの表面を夫々トレースし、球面２６ａ、２６ｂ上の点群を２つの球面について２セット測定する。ステップＳ１３では、ステップＳ１２で得られた点群について球面カーブフィット処理を行う。この球面カーブフィット処理は点群を用い、上述の数１５の２乗和が最小になるように、最小２乗法を用いて４つのパラメータｘi、ｙi、ｚi、Ｒiを推定計算する。また、その２つの位置ベクトルを｛ｐ4｝、｛ｐ5｝とする。
【００８４】
ステップＳ１４では、ステップＳ１１〜１３で得られた｛ｐ1｝、｛ｐ2｝、｛ｐ3｝、｛ｐ4｝、｛ｐ5｝の点位置について座標変換行列計算処理を実行し、上述の数１４に従って座標変換行列［Ｔ1］を計算する。
【００８５】
次に、ステップＳ１５では、座標データ取り込み処理を行ない、面１ａ上の点群｛ｐij｝を測定する。ステップＳ１６では、ステップＳ１５で得られた点群｛ｐij｝についてセッティング誤差補正処理を行ない、上述の数８や数１０に従って誤差形状｛ｒij｝を計算する。ステップＳ１７、１８では、ステップＳ１６で得られた誤差形状｛ｒij｝について記憶処理或いは表示処理を実行する。
【００８６】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、形状の測定点に被測定物の取り付け誤差が含まれている場合、隣接して設けられた３つの平面部と２つの球面の位置を測定することによって、これを補正し、さらに先端部の球のあたり点の補正を行い、設計形状と測定した形状との差、すなわち、誤差形状を求めることができる。
【００８７】
また、上述の第３の実施形態に特有な効果として次の効果がある。即ち、
第２の実施形態のように、突き当てジグ２５に設けた穴に穴径より僅かに大きい球体を乗せて固定する方法を用いると、穴径の加工誤差などによって、球体の上下方向の位置が定まりにくい。従って、第１、第２の実施形態のように、球体の上下方向の座標を用いて座標変換行列を計算すると、この穴径のサイズに関する加工誤差が悪影響を及ぼす可能性がある。ところが、第３の実施形態のように、３つの平面部を用いて上下方向（Ｚ方向）を求める方法を取るとこの穴径の加工誤差の影響を受けずに済む。
【他の実施形態】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【００８８】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００８９】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００９０】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００９１】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９２】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、被測定物に大きな形状誤差が含まれている場合でも、６自由度あるセッティング誤差を同時に補正することができ、精度の高い誤差形状の測定が可能となる。
【００９４】
また、設計形状と測定した形状との差を計算でき、且つ設計形状の如何によらず、６自由度全てについてその誤差形状を求めることができる。
【００９５】
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】第１の実施形態の形状測定装置を示す図である。
【図１Ｂ】第１の実施形態の測定方法を示すフローチャートである。
【図２】第２の実施形態の形状測定装置を示す図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４Ａ】第３の実施形態の形状測定装置を示す図である。
【図４Ｂ】第３の実施形態の測定方法を示すフローチャートである。
【図５Ａ】従来例の形状測定装置を示す図である。
【図５Ｂ】従来例の測定方法を示すフローチャートである。
【図６】従来例の接触式プローブで形状を測定する方法を説明する図である。
【図７】測定点群の位置関係を説明する図である。
【図８】従来の問題点を説明するための設計形状と測定点の関係を示す図である。
【図９】従来の問題点を説明するための誤差形状を示す図である。
【図１０】本実施形態の取付誤差の測定方法１を説明する図である。
【図１１】本実施形態の取付誤差の測定方法２を説明する図である。
【符号の説明】
１  被測定物
１ａ  被測定物上の被測定面
１ｂ、１ｃ、１ｄ  被測定物上の球面
２  ベース
３  Ｙスライド
４  Ｘスライド
５  Ｚスライド
６  プローブ
６ａ  プローブの先端部の球体
２５  突き当てジグ
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ  球体
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ  突き当て用突起部
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ  平面部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0003679582.tif 000021
【図２】
0003679582.tif 000022
【図３】
0003679582.tif 000023
【図４Ａ】
0003679582.tif 000024
【図４Ｂ】
0003679582.tif 000025
【図５Ａ】
0003679582.tif 000026
【図５Ｂ】
0003679582.tif 000027
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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