(57)【要約】【課題】  ３次元形状測定機のプローブによる走査経路に依存して正常な測定データを異常データとして誤って抽出することを防ぐことができる３次元形状測定方法を提供する。【解決手段】  ３次元形状測定方法は、被測定面に所定の経路に沿ってプローブを走査させて前記被測定面の３次元形状を測定し、前記測定した３次元形状のデータの中で前記経路の走査方向が変化している位置を検出し、前記測定した３次元形状のデータを前記検出した位置で分割し、前記分割したデータ毎にフィルタ処理し、前記フィルタ処理したデータを再構成して測定データとする。【選択図】      図６
2006322725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定面に所定の経路に沿ってプローブを走査させて前記被測定面の３次元形状を測定し、
前記測定した３次元形状のデータの中で前記経路の走査方向が変化している位置を検出し、
前記測定した３次元形状のデータを前記検出した位置で分割し、
前記分割したデータ毎にフィルタ処理し、
前記フィルタ処理したデータを再構成して測定データとする
ことを特徴とする３次元形状測定方法。
【請求項２】
前記経路は、直線的な経路であり、
前記経路の走査方向が変化している位置は、前記直線的な経路の走査方向が反転する位置であることを特徴とする請求項１に記載の３次元形状測定方法。
【請求項３】
前記経路は、複数の不連続な経路であり、
前記経路の走査方向が変化している位置は、前記複数の不連続な経路の不連続点であることを特徴とする請求項１に記載の３次元形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定面上をＸＹ座標方向に接触式又は非接触式プローブによって走査し、走査位置のＸＹ座標とプローブによって検出したＺ座標との座標のデータ列として３次元形状測定データを得る３次元形状測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、測定面の３次元形状は、接触式又は非接触式のプローブをＸＹ面内で走査してＺ座標を検出する３次元形状測定機によって（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のデータ列として測定される。また、測定面の形状が設計式からどれだけずれているかを、測定された３次元測定データと設計式から得られるＺ座標値との差分として評価する。具体的には、測定対象物であるレンズやミラーの表面形状は、一般的にＺ＝ｆ（Ｘ，Ｙ）という設計式で表される。そこで、測定点のＸＹ座標におけるＺ座標の測定値からこの設計式から算出されるＺ座標値を差し引いて形状誤差が算出される。しかし、被測定面に埃が付着している場合には、埃の部分も被測定面の形状誤差として評価されることになり大きな問題となる。
【０００３】
従来、多数の測定点中の隣り合う数点の測定点の平均値を元に異常データの抽出を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１８４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
接触式プローブを用いて被測定面上を走査する場合には、プローブは被測定面から常に抗力を受けており測定位置における被測定面の傾斜角度が変化するとプローブが受ける抗力も変化し測定誤差が発生する。特に、図２および図３に示すように接触式プローブ３を用いて被測定面２０上の直線状の経路を中心から第１経路１２、第２経路１４、第３経路１６の順に往復走査を行なう場合において、走査方向が反転する点１８、１９ではプローブ３が被測定面２０から受ける抗力の方向が反転する等の影響により測定誤差の性質が変化するため特異な点（以下、特異点と呼ぶ。）となる。
【０００６】
また、接触式又は被接触式プローブ３を用いて被測定面全体を走査する際に、図９に示すような直線的な各経路３２、３４、３６が２次元的に離間して配置された経路を順に走査する場合や、図１１に示すような円形状の経路４２、４４、４６が同心円状に配置された経路を順に走査する方法などが用いられる場合がある。図９において、一般的にＸ方向の測定ピッチに対してＹ方向の測定ピッチが広くなるので、第１経路３２上の測定データと第２経路３４上の測定データでは、点３８の近傍で形状誤差及び測定誤差の性質が変化する恐れがある（以下、この点を不連続点と呼ぶ）。また、図１１では、円形状の第１経路４２での接線方向の測定ピッチに対して、第１経路４２から第２経路４４への移行時には法線方向の測定ピッチが広くなるので、第１経路４２の終点の測定データと第２経路４４の始点の測定データとの間では、点４８の近傍で形状誤差及び測定誤差の性質が変化する恐れがある（以下、この点を不連続点と呼ぶ）。
【０００７】
しかし、これらの測定データはコンピュータ等に取り込まれる際にはあたかも連続しているかのように記録媒体に記録されるため、例えば、特許文献１に示される隣り合う点から異常データを抽出する方法を用いてデータ処理を行なうと、形状誤差及び測定誤差の性質が変化する特異点あるいは不連続点近傍では正常なデータを異常データとして抽出される場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、３次元形状測定機のプローブによる走査経路に依存して正常な測定データを異常データとして誤って抽出することを防ぐことができる３次元形状測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る３次元形状測定方法は、被測定面に所定の経路に沿ってプローブを走査させて前記被測定面の３次元形状を測定し、
前記測定した３次元形状のデータの中で前記経路の走査方向が変化している位置を検出し、
前記測定した３次元形状のデータを前記検出した位置で分割し、
前記分割したデータ毎にフィルタ処理し、
前記フィルタ処理したデータを再構成して測定データとする
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る３次元形状測定方法によれば、被測定物をプローブで走査することにより得られた３次元形状測定データを処理する際、経路の走査方向が変化する位置を検出し、走査方向の変化前後で経路を分割し、各経路ごとの測定データについてフィルタ処理を行って、その後、再構成して一つの測定データとすることにより特異点・不連続点の前後での正常な測定データを見かけ上の異常データとして誤検出することを回避することができる。
【００１１】
また、前述の３次元形状測定データに対して移動平均フィルタ等のローパスフィルタを含む各種フィルタを適用する際においても、本発明を利用すれば特異点・不連続点の影響を遮断し好ましい結果を得る事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る３次元形状測定方法について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る３次元形状測定方法において、３次元形状測定データを得るために用いる接触式プローブ３を用いた３次元形状測定機１０の構成を示す概略斜視図である。この３次元形状測定機１０では、レーザ測長光学系（図示せず）およびプローブ３を搭載した移動体４は、Ｘステージ６及びＹステージ７によりＸＹ面内方向に移動し、プローブ３は、定盤５上に固定した測定物１の測定面２に沿ってＺ軸方向に移動する。レーザ測長光学系によって、周知の光干渉法等によりプローブ３のＺ軸方向の移動量を測定する。したがって、この３次元形状測定機１０は測定面２上で測定プローブ３をＸＹ面内方向に走査することにより、測定用プローブ３の設定されたＸＹ座標でＺ座標を検出し、測定面２の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の３次元形状測定データ列を得る。
【００１４】
次に、被測定面上を走査する経路について説明する。
図２は、被測定面上を一直線上に往復走査する経路を図示したものである。図３は、図２の正面図である。被測定物２０は、一例として円筒形状のものである。被測定物２０の表面上を接触式プローブ３を用いて第１経路１２、第２経路１４、第３経路１６の順に走査して測定する。図２において、プローブ３の走査方向が反転する折り返し点１８、１９では、プローブ３が被測定面２０から受ける抗力の方向が反転するため、折り返し点１８、１９の前後の形状誤差の性質が大きく変化するため特異な点となる。
【００１５】
次に、図６のフローチャートを用いて、３次元形状測定方法について説明する。
（ａ）測定面２の図２に示す経路に沿ってプローブ３をＸＹ面内方向に走査させることにより、プローブ３の設定されたＸＹ座標でＺ座標を検出し、測定面２の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の３次元形状測定データ列を得る（Ｓ０１）。得られた３次元形状のデータを記録媒体に取り込む。
（ｂ）３次元形状測定データにおいて、経路のうち走査方向が変化する位置を検出する（Ｓ０２）。この走査方向が変化する位置が特異点・不連続点である。例えば、図２及び図３の例では、経路１２から経路１４への折り返し点１８と、経路１４から経路１６への折り返し点１９とが走査方向の変化する位置として検出される。なお、このステップＳ０２の詳細については後述する。
（ｃ）走査方向が変化する位置を測定データの経路の区切りと定め、走査方向の変化前後で測定データを走査方向の変化前の第１経路の測定データと走査方向の変化後の第２経路の測定データとに分割する（Ｓ０３）。例えば、図２及び図３の例では、折り返し点１８の前後で、第１経路１２の測定データと第２経路１４の測定データとに分割される。また、折り返し点１９の前後で、第２経路１４の測定データと第３経路１６の測定データとに分割される。そこで、全体の測定データは、第１経路１２の測定データ、第２経路１４の測定データ、第３経路１６の測定データに分割される。
（ｄ）上記ステップＳ０３で求めた各経路の測定データに対して、個別にフィルタ処理を行なう（Ｓ０４）。
（ｅ）上記ステップＳ０４でフィルタ処理されたデータを一群のデータとして再構成する（Ｓ０５）。
３次元形状測定データに対してフィルタ処理を行なう際に、前述の３ステップを追加することにより測定データに含まれる特異点及び不連続点の影響を遮断した好ましいフィルタ処理が可能となる。なお、上記各ステップのうちＳ０２〜Ｓ０５は、コンピュータで実行可能なプログラムとして実現することができる。これによって、３次元形状測定データの処理プログラムとすることができる。
【００１６】
また、上記ステップＳ０２の走査経路の中で走査方向の変化する位置を検出する方法について以下に説明する。
（ａ）時系列的に隣接するｋ−１番目、ｋ番目、ｋ＋１番目の３点の測定データ（Ｘｋ−１、Ｙｋ−１、Ｚｋ−１）、（Ｘｋ、Ｙｋ、Ｚｋ）、（Ｘｋ＋１、Ｙｋ＋１、Ｚｋ＋１）について、隣接する２つの測定データのＸ座標の差分ΔＸｋ、ΔＸｋ＋１、及び、Ｙ座標の差分ΔＹｋ、ΔＹｋ＋１を算出する。具体的には、下記式により算出される。
ΔＸｋ＝Ｘｋ−Ｘｋ−１      ΔＹｋ＝Ｙｋ−Ｙｋ−１
ΔＸｋ＋１＝Ｘｋ＋１−Ｘｋ    ΔＹｋ＋１＝Ｙｋ＋１−Ｙｋ
（ｂ）隣接する２つの測定データのＸ座標の差分ΔＸｋ、ΔＸｋ＋１、及び、Ｙ座標の差分ΔＹｋ、ΔＹｋ＋１の符号変化の有無を検出し、符号変化があった場合には、走査方向が変化したと認定し、ｋ番目の測定データを走査方向が変化した位置として検出する。これは、各測定データを始点及び終点とするベクトルを考えた場合、そのベクトルの向き、すなわち走査方向が変化したことを検出することに相当する。
【００１７】
さらに、図２及び図３の例で、上記の折り返し点１８、１９を走査方向の変化する位置として検出し、測定データを各経路ごとに分割する場合について具体的に説明する。
ｉ）第１番目の測定データを第１経路１２の測定データとして記録する。
ｉｉ）第１番目の測定データ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）を始点とし第２番目の測定データ（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を終点とするベクトル（Ｘ２−Ｘ１、Ｙ２−Ｙ１、Ｚ２−Ｚ１）を求める。このとき、先程記録した第１番目の測定データの後ろに第２番目の測定データを第１経路１２の測定データとして追加記録する。
ｉｉｉ）次に、第２番目の測定データ（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を始点とし第３番目の測定データ（Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３）を終点とするベクトル（Ｘ３−Ｘ２、Ｙ３−Ｙ２、Ｚ３−Ｚ２）を求める。上述のように第３番目の測定データと第２番目の測定データとのＸ座標の差分、Ｙ座標の差分を算出し、第２番目の測定データと第１番目の測定データとのＸ座標の差分、Ｙ座標の差分との符号変化の有無を検出し、いずれの差分にも符号変化がなければ、先程記録した第２番目の測定データの後ろに第３番目の測定データを第１経路１２の測定データとして追加記録する。
ｉｖ）同様に、第ｋ−１番目の測定データ（Ｘｋ−１、Ｙｋ−１、Ｚｋ−１）を始点とし第ｋ番目の測定データ（Ｘｋ、Ｙｋ、Ｚｋ）を終点とするベクトル（Ｘｋ−Ｘｋ−１、Ｙｋ−Ｙｋ−１、Ｚｋ−Ｚｋ−１）を求める。第ｋ番目の測定データと第ｋ−１番目の測定データとのＸ座標の差分、Ｙ座標の差分を算出し、第ｋ−１番目の測定データと第ｋ−２番目の測定データとのＸ座標の差分、Ｙ座標の差分との符号変化の有無を検出し、いずれの差分にも符号変化がなければ、第ｋ−１番目まで記録した測定データの後ろに第ｋ番目の測定データを第１経路１２の測定データとして追加記録する。
ｖ）一方、第ｋ＋１番目の測定データと第ｋ番目の測定データとのＸ座標の差分、Ｙ座標の差分を算出し、第ｋ番目の測定データと第ｋ−１番目の測定データとのＸ座標の差分、Ｙ座標の差分との符号変化の有無を検出し、少なくとも一方の差分に符号変化がある場合には、第ｋ番目の測定データで走査方向が変化したと認定し、第ｋ＋１番目の測定データは、第１経路１２ではなく、次の第２経路１４の測定データとして記録する。なお、第ｋ番目の測定データと第ｋ＋１番目の測定データとの間に特異点が存在すると考えることもできる。この場合、第１経路１２には、第１番目の測定データから第ｋ番目の測定データまでのｋ個の測定データが含まれる。
ｖｉ）また、第ｋ＋２番目以降の測定データについても同様の処理方法を行って、折り返し点１９を走査方向の変化する位置として検出できる。これによって、測定データを第１経路１２、第２経路１４、第３経路１６のそれぞれに分割できる。
なお、ここでは、任意の走査方向の測定データについて走査方向の変化する位置を検出する方法を説明したが、走査方向をＸ方向の往復走査あるいはＹ方向の往復走査に限定することにより簡略化してもよい。
【００１８】
図４は、図２の円筒面上を一直線状の経路を往復走査して得られた３次元形状測定データをプロットしたグラフである。図の横軸はＸ座標であり、横軸は測定されたＺ座標である。この測定データは接触式プローブ３を用いて円筒面の傾斜角度が７０°になる位置まで測定した結果である。図５は、円筒面の設計値と図４の測定データとの差分として得られた形状誤差を時系列に沿ってプロットしたグラフである。横軸はデータ番号であり、縦軸は形状誤差である。図５を参照すると、図３の折り返し点１８、１９でプローブ３の走査方向が反転することによって、形状誤差の正負が変化することがわかる。このように走査方向の変化する折り返し点１８、１９での特異性が明確に現れている。このため、経路１２、経路１４、経路１６の測定データをそのまま一群の連続した測定データとして扱って、例えば、フィルタ処理として、特許文献１に示すような異常データの抽出方法を適用した場合には、図８に示すように、両端の折り返し点１８、１９のデータ２４が閾値２２を越えているため異常データとして抽出される。しかし、図５では、第１経路１２の測定データのみによる形状誤差、第２経路１４の測定データのみによる形状誤差、第３経路１６の測定データのみによる形状誤差では、スパイク状の異常データは含まれていないことがわかる。
【００１９】
図７は、図５の経路１４の測定データのみによる形状誤差について、フィルタ処理として、特許文献１に示すような異常データの抽出方法を適用した場合のグラフである。図７では、経路１４の測定データのみによる形状誤差を用いているので、閾値２２を超える異常データは検出されない。本発明の実施の形態１に係る３次元形状測定データの処理方法によれば、経路のうちで走査方向の変化する位置を検出し、走査方向の変化前後で経路を分割して、各経路ごとのデータについてフィルタ処理を行う。そこで、走査方向の変化する位置の前後での形状誤差の特異性の影響を受けることなく、許容範囲内にあるデータを誤って異常データとして検出することを防ぐことができる。その後、全体の測定データを一群の測定データとして再構成できる。
【００２０】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る３次元形状測定方法について説明する。
まず、３次元形状測定データを得る経路について説明する。図９は、円筒形状の被測定物３０の被測定面上に、一直線上に走査する複数の経路３２、３４、３６を間隔を空けて配置したプローブ３の走査経路を図示したものである。被測定物３０の表面上を接触式プローブ３を用いて第１経路３２、第２経路３４、第３経路３６の順に走査して測定する。図９において、プローブ３の走査経路がＹ方向について不連続となる不連続点３８、３９では、実施の形態１と同様に走査方向が反転することによりプローブ３が被測定面３０から受ける抗力の方向が反転することに加えて、プローブ３のＹ軸方向の移動によって、図１０に示すように、不連続点３８、３９の前後の形状誤差の性質が大きく変化するため特異な点となる。経路３２の終点と経路３４の始点の間で形状誤差及び測定誤差の性質が大きく変化するため、得られる測定データは点３８において不連続となる。ここで「不連続」とは、一般的に経路３２、３４、３６上における測定データの取り込み間隔に比べて経路３２、３４、３６のそれぞれの間隔が非常に大きく、その間で測定データの性質が変化することを意味する。
【００２１】
この３次元形状測定方法は、実施の形態１に係る３次元形状測定方法と比較すると、走査方向の変化する位置を検出するステップＳ０２において、測定データのＹ軸方向の変化量ΔＹが、測定時のＹ軸方向の所定の送り量ｄＹの１／２を超える場合に不連続点であると認定する点で異なる。具体的には、第ｋ番目の測定データ（Ｘｋ、Ｙｋ、Ｚｋ）が経路３２の終点であって、第ｋ＋１番目の測定データ（Ｘｋ＋１、Ｙｋ＋１、Ｚｋ＋１）が経路３４の始点の場合について以下のようにして不連続点を検出し、測定データを各経路の測定データに分割する。
１）それぞれの測定データのＹ軸方向の変化量ΔＹ（＝Ｙｋ＋１−Ｙｋ）を算出する。
２）Ｙ軸方向の変化量ΔＹと測定時のＹ軸方向の送り量ｄＹの１／２とを比較し、変化量ΔＹがｄＹ／２を超える場合には第ｋ番目の測定データと第ｋ＋１番目の測定データとは不連続であると認定する。
３）不連続点の前後で、第ｋ番目の測定データまでを第１経路の測定データとし、第ｋ＋１番目の測定データ以降を第２経路の測定データとする。
【００２２】
本発明の実施の形態２に係る３次元形状測定方法によれば、時系列的に隣接する測定データについてＹ軸方向の変化量ΔＹが、測定時のＹ軸方向の送り量ｄＹの１／２を超える場合に不連続であることを認定する。これによって各経路が２次元的に離間して配置されている場合に各経路ごとの測定データとして分割できる。なお、ここでは、Ｙ軸方向の変化量ΔＹの大きさをＹ軸方向の送り量ｄＹの１／２と比較しているが、これに限られない。例えば、各経路がＹ軸方向に平行であって、Ｘ軸方向に離間して配置されている場合には、Ｘ軸方向の変化量ΔＸの大きさをＸ軸方向の送り量ｄＸの１／２と比較するようにしてもよい。
【００２３】
（実施の形態３）
実施の形態３に係る３次元形状測定方法について説明する。
まず、３次元形状測定データを得る経路について説明する。図１１は、被測定面４０全体を半径が異なる複数の円形状の経路４２、４４、４６が同心円状に配置されたプローブ３の走査経路を示す図である。被測定面４０上を接触式又は非接触式プローブ３により矢印で示す円形状の経路４２、４４、４６の順に被測定面４０全体を走査する。図１１において、各経路４２、４４、４６では円の接線方向に走査することにより測定データを取り込むが、経路４２から経路４４への移行時には、円の接線方向の測定ピッチに対して法線方向の測定ピッチが大きくなる。このため、経路４２の終点と経路４４の始点の間で形状誤差及び測定誤差の性質が変化することが予想され、得られる測定データは、経路４２と経路４４との間で不連続となる。
【００２４】
次に、図１２のフローチャートを用いて、３次元形状測定方法について説明する。
（ａ）測定面４０の図１１に示す経路に沿ってプローブ３をＸＹ面内方向に走査させることにより、プローブ３の設定されたＸＹ座標でＺ座標を検出し、測定面４０の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の３次元形状測定データ列を得る（Ｓ１１）。得られた３次元形状のデータを記録媒体に取り込む。
（ｂ）３次元形状測定データにおいて、経路のうち走査方向が円の接線方向から法線方向に変化する位置を検出する（Ｓ１２）。この走査方向が変化する位置が特異点・不連続点である。例えば、図１１の例では、経路４２から経路４４への間の点４８が走査方向の変化する位置として検出される。なお、このステップＳ１２の詳細については後述する。
（ｃ）走査方向が変化する位置を測定データの経路の区切りと定め、走査方向の変化前後で測定データを走査方向の変化前の第１経路の測定データと走査方向の変化後の第２経路の測定データとに分割する（Ｓ１３）。例えば、図１１の例では、点４８の内側と外側の経路４２の測定データと経路４４の測定データとに分割される。同様にして、全体の測定データは、経路４２の測定データ、経路４４の測定データ、経路４６の測定データに分割される。
（ｄ）上記ステップＳ１３で求めた各経路の測定データに対して、個別にフィルタ処理を行なう（Ｓ１４）。
（ｅ）上記ステップＳ１４で得られたフィルタ処理されたデータを一群のデータとして再構成する（Ｓ１５）。
３次元形状測定データに対してフィルタ処理を行なう際に、前述の３ステップを追加することにより測定データに含まれる特異点及び不連続点の影響を遮断した好ましいフィルタ処理ができる。なお、上記各ステップのうちＳ１２〜Ｓ１５は、コンピュータで実行可能なプログラムとして実現することができる。これによって、３次元形状測定データの処理プログラムとすることができる。
【００２５】
また、上記ステップＳ１２の走査経路の中で走査方向の変化する位置を検出し、上記ステップＳ１３の測定データを各経路ごとに分割する方法について以下に説明する。
（ａ）第ｋ番目の測定データ（Ｘｋ、Ｙｋ、Ｚｋ）について、円形状の経路４２の円の中心からの距離ｒｋを算出する。具体的には、下記式により算出される。
ｒｋ＝（Ｘｋ２＋Ｙｋ２）１／２
なお、ここでは、円形状の各経路４２、４４、４６がＸＹ面内に原点を円の中心として、半径が送り量ｄＲごとに変化し、同心円状に配置されているとしている。
（ｂ）第ｋ番目の測定データの円形状の経路４２の中心からの距離ｒｋと、経路４２の半径Ｒ１とＸＹステージ６、７の送り量ｄＲの１／２との和とを比較する。プローブ３が円形状の経路４２を走査し続ける間に得られる測定データの経路４２の円の中心からの距離ｒｋについて、Ｒ１±δとなる関係が成立する。ここで、Ｒ１はプローブ３が走査する経路４２の円の半径であり、δはＸＹステージ６、７の送り量ｄＲに比べて十分に小さい値と仮定する。プローブ３が走査している経路４２から次の経路４４に移動する場合には、送り量ｄＲだけ半径Ｒ１の値が変化するので、ｄＲ／２を閾値として不連続点を検出することができる。
上記比較結果のぞれぞれの場合について説明する。
（ｃ−１）下記不等式を満足する場合
ｒｋ＜Ｒ１＋ｄＲ／２
この場合には、半径ｒｋが半径（Ｒ１＋ｄＲ／２）未満にある場合であり、半径が変化していないと認定する。これは、各測定データを始点及び終点とするベクトルを考えた場合、そのベクトルの向き、すなわち走査方向が円の接線方向であることを検出することに相当する。この場合には第ｋ番目の測定データは経路４２の測定データであるとして記録される。
（ｃ−２）下記不等式を満足する場合
ｒｋ≧Ｒ１＋ｄＲ／２
この場合には、半径ｒｋが半径Ｒ１からｄＲ／２以上大きい場合であり、半径が有意に変化していると認定する。これは、各測定データを始点及び終点とするベクトルを考えた場合、そのベクトルの向き、すなわち走査方向が円の接線方向から法線方向に変化したことを検出することに相当する。そこで、第ｋ番目の測定データは経路４４の測定データとして記録される。
【００２６】
さらに、図１１の例で、測定データについて円の接線方向から法線への走査方向の変化を検出し、測定データを各経路ごとに分割する場合について具体的に説明する。
ｉ）第１番目の測定データ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）が下記不等式を満たすか判定する。
（Ｘ１２＋Ｙ１２）１／２＜Ｒ１＋ｄＲ／２
上記判定が成立する場合、第１番目の測定データを第１経路４２の測定データとして記録する。ここで、Ｒ１は第１経路４２の円の半径であり、走査経路の中で最も半径の小さいものとする。
ｉｉ）次に、第２番目の測定データ（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）が下記不等式を満たすか判定する。
（Ｘ２２＋Ｙ２２）１／２＜Ｒ１＋ｄＲ／２
上記判定が成立するならば、先程記録した第１番目の測定データの後ろに第２番目の測定データを第１経路４２の測定データとして追加記録する。
ｉｉｉ）第ｋ番目の測定データ（Ｘｋ、Ｙｋ、Ｚｋ）が下記不等式を満たすか判定する。
（Ｘｋ２＋Ｙｋ２）１／２＜Ｒ１＋ｄＲ／２
上記判定が成立するならば、先程記録した第ｋ−１番目の測定データの後ろに第ｋ番目の測定データを第１経路４２の測定データとして追加記録する。
ｉｖ）同様に、第ｋ＋１番目の測定データ（Ｘｋ＋１、Ｙｋ＋１、Ｚｋ＋１）が下記不等式を満たすか判定する。
（Ｘｋ＋１２＋Ｙｋ＋１２）１／２＜Ｒ１＋ｄＲ／２
ここでは、上記判定が成立しない場合について説明する。上記判定が成立しない場合には、第ｋ＋１番目の測定データは第１経路４２の半径Ｒ１から有意に変化していると認定され、第ｋ番目の測定データと第ｋ＋１番目の測定データとの間に不連続点が存在すると検出される。そこで、第ｋ＋１番目の測定データは、第１経路４２ではなく第２経路４４の測定データとして記録される。この場合、第１経路４２には第１番目の測定データから第ｋ番目の測定データまでのｋ個の測定データが含まれる。
ｖ）また、第ｋ＋２番目以降の測定データについても同様の処理方法を行って、走査方向が円の接線方向から法線方向に変化する位置を検出できる。これによって、測定データを第１経路４２、第２経路４４、第３経路４６のそれぞれに分割できる。
【００２７】
本発明の実施の形態３に係る３次元形状測定方法によれば、経路のうちで走査方向が円の接線方向から法線方向へ変化する位置を検出し、走査方向の変化前後で経路を分割して、各経路ごとのデータについてフィルタ処理を行う。そこで、円形状の経路で半径の異なる経路へと移行した場合の不連続点に起因する形状誤差の特異性の影響を受けることなく、許容範囲内にあるデータを誤って異常データとして検出することを防ぐことができる。その後、全体の測定データを一群の測定データとして再構成できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る３次元形状測定方法は、接触式又は非接触式プローブを有する３次元形状測定機により３次元形状測定データを得る３次元形状測定方法全般に適用できるものである。また、実施の形態においては異常データ抽出フィルタを例にしているが、移動平均フィルタなどのローパスフィルタを含む各種フィルタを適用する際にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】３次元形状測定機の構成を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る円筒形状の被測定物の表面を直線的な走査経路を往復走査して測定する測定方法の概略図である。
【図３】図２の測定方法の正面図である。
【図４】円筒面上を一直線状に往復走査して得られた形状測定データの例である。
【図５】図４の形状測定データから設計値との差である形状誤差を時系列に沿ってプロットしたグラフである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る３次元形状測定方法のフローチャートである。
【図７】図５の第２経路の測定データのみについてフィルタ処理した結果である。
【図８】図５の第１経路から第３経路の全てについて同時にフィルタ処理した結果である。
【図９】本発明の実施の形態２において、円筒形状の被測定物の表面をｘ軸について直線的に走査した後、ｙ軸方向に走査位置を変化させて測定する測定方法の概略図である。
【図１０】図９の測定方法によって得られた３次元形状測定データから設計値との差である形状誤差を時系列に沿ってプロットしたグラフである。
【図１１】互いに異なる半径を有する複数の円形経路が同心円状に配置された経路に沿って走査が行われ、走査方向が円の接線方向から法線方向に変化する測定方法の概略図である。
【図１２】実施の形態３に係る３次元形状測定方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
１  被測定物、２  被測定物の測定面、３  プローブ、４  移動体、５  定盤、６  Ｘステージ、７  Ｙステージ、１０  ３次元形状測定機、１２  第１経路、１４  第２経路、１６  第３経路、１８、１９  折り返し点、２０、３０、４０  被測定物、２２  閾値、２４  特異点、３２  第１経路、３４  第２経路、３６  第３経路、３８、３９  不連続点、４２  第１経路、４４  第２経路、４６  第３経路、４８  特異点
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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