(57)【要約】      （修正有）【課題】アームの長さ、及び触針高さの最適な校正値を同時に求めることができる測定機の校正方法及びその装置を提供する。【解決手段】ボールゲージに対し、測定範囲を高さ方向に複数段階（上側、中央、下側）に分割して、ボールゲージを触針１４でトレースし、高さ方向に測定範囲の異なるボールゲージの３つ測定データ１、２、３を求める。ボールゲージの測定データ１、２、３、及び段差ゲージの測定データによって、触針１４の先端半径値を仮校正するとともに、予め定義した評価関数を計算し、算出された値が収束するまで最適化計算を行うことにより、アームの長さ、触針高さを同時に校正する。【選択図】図５
2015175704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ方向移動自在に設けられた検出器と、前記検出器に設けられた支点にＸＺ面内に揺動自在に支持された触針とが備えられ、前記触針でワークの表面をトレースしたときの前記検出器のＸ方向移動量及び前記触針のＺ方向変化量に基づき、ワークの表面粗さ及び輪郭形状を求める測定機において、
前記支点からの前記触針の先端のＺ方向距離である触針高さの設計値、前記支点からの前記触針の先端のＸ方向距離であるアーム長さの設計値及び前記触針の先端半径の設計値を入力し、
半径寸法が既知の第１のボールゲージに対し、測定範囲を高さ方向に複数段階に分割して、前記第１のボールゲージを触針でトレースし、高さ方向に測定範囲の異なる前記第１のボールゲージの複数の測定データを求め、
互いに平行で段差寸法が既知の２面を有する段差ゲージの、前記２面をＸ方向に平行に置き、前記触針で前記２面をトレースして段差測定データを求め、
前記第１のボールゲージと比較して小径で、かつ半径寸法が既知の第２のボールゲージを触針でトレースし、前記第２のボールゲージの測定データを求めるとともに、前記第２のボールゲージの測定データに基づき触針の先端半径値を仮校正し、
前記第１のボールゲージの複数の測定データ、前記段差ゲージの測定データ、及び前記仮校正された触針の先端半径値に基づき、予め定義した評価関数を計算し、算出された値が収束するまで最適化計算を行うことにより、前記触針高さ、及び前記アーム長さを同時に校正することを特徴とする測定機の校正方法。
【請求項２】
前記第２のボールゲージの測定データと前記第２のボールゲージの既知半径値との差から前記触針の先端半径値の校正を行う請求項１に記載の測定機の校正方法。
【請求項３】
Ｘ方向移動自在に設けられた検出器と、その検出器に設けられた支点にＸＺ面内に揺動自在に支持された触針とが備えられ、前記触針でワークの輪郭をトレースしたときの前記検出器のＸ方向移動量及び前記触針のＺ方向変化量に基づき、ワークの表面粗さ及び輪郭形状を求める測定機において、
半径寸法が既知の第１のボールゲージ、及び前記第１のボールゲージと比較して小径で、かつ半径寸法が既知の第２のボールゲージと、
互いに平行で段差寸法が既知の２面を有する段差ゲージと、
前記支点からの前記触針の先端のＺ方向距離である触針高さの設計値、前記支点からの前記触針の先端のＸ方向距離であるアーム長さの設計値及び前記触針の先端半径の設計値を入力する設計値入力部と、
前記第１のボールゲージに対し、測定範囲を高さ方向に複数段階に分割して、前記第１のボールゲージを触針でトレースしたときの、高さ方向に測定範囲の異なる前記第１のボールゲージの複数の測定データを記憶する第１のデータ記憶部と、
前記段差ゲージの前記２面を前記触針でトレースしたときの段差測定データを記憶する第２の記憶部と、
前記第２のボールゲージを触針でトレースしたときの、前記第２のボールゲージの測定データを記憶する第３の記憶部と、
前記第２のボールゲージの測定データに基づき触針の先端半径値を仮校正する仮校正部と、
前記第１のボールゲージの複数の測定データ、前記段差ゲージの段差測定データ、及び前記仮校正された触針の先端半径値に基づき、予め定義した評価関数を計算し、算出された値が収束するまで最適化計算を行うことにより、前記触針高さ、及び前記アーム長さを同時に校正する校正部と、
を備えることを特徴とする測定機の校正装置。
【請求項４】
前記第２のボールゲージの測定データと前記第２のボールゲージの既知半径値との差から前記触針の先端の半径値を校正する触針先端半径校正部が備えられたことを特徴とする請求項３に記載の測定機の校正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定機の校正方法及びその装置に係り、特に表面粗さ輪郭形状測定機の校正方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面粗さ輪郭形状測定機において、従来、以下の手法に従って校正を行っている。
【０００３】
すなわち、段差寸法が既知の段差ゲージの２面を測定機の触針でトレースし、測定機のＬＨ１（支点から触針先端までのＸ方向（水平方向）の距離（アームの長さ））又は感度によるＺ方向（鉛直方向）の高さを校正している。また、半径寸法が既知のボールゲージの表面を前記触針でトレースし、測定機のＬＶ１（支点から触針先端までのＺ方向の距離（離触針高さ））によるＸ方向の対称性を校正し、触針の先端半径値を校正している。
【０００４】
一方、特許文献１に開示された校正方法は、半径寸法が既知のボールゲージと、互いに平行で段差寸法が既知の２面を有する段差ゲージとを触針でトレースし、得られた測定データとこれらのゲージの既知寸法値とを比較演算することによって、ＬＨ１、ＬＶ１、及び触針の先端半径値の校正を行っている。
【０００５】
特許文献１による具体的な校正方法は、ＬＨ１、ＬＶ１、及び触針の先端半径の校正を行うため、まず、それぞれの設計値を入力する。
【０００６】
次に、前記ボールゲージのその表面を触針でトレースして球測定データを求め、その球測定データを、ボールゲージの頂点を中心に左右に分割し、左側のデータと右側のデータのそれぞれの最小二乗円の半径値の差が所定値より小さくなるようにＬＶ１を仮校正する。
【０００７】
次に、前記球測定データを、高さ方向に上下に分割し、上側のデータと下側のデータのそれぞれの最小二乗円の半径値の差が所定値より小さくなるようにＬＨ１を仮校正する。
【０００８】
次に、前記段差ゲージの平行な２面をＸ方向に平行に置き、前記２面を前記触針でトレースして段差測定データを求め、その段差測定データより算出した段差寸法値が、既知の段差寸法値と等しくなるようにＬＨ１を校正する。
【０００９】
次に、仮校正と同様に、前記球測定データの左側のデータと右側のデータのそれぞれの最小二乗円の半径値の差が所定値より小さくなるようにＬＶ１を校正する。
【００１０】
そして最後に、前記球測定データを用いて触針の先端半径値の校正を行う。上記手順でＬＨ１、ＬＶ１、及び触針先端半径値の校正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３２１５３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１の測定機のように、触針の先端が円弧状に運動しながら測定する測定機において、前記校正方法には以下の問題があった。
【００１３】
１）ＬＨ１とＬＶ１は、それぞれＺ方向の高さとＸ方向の対称性に独立に作用するパラメータではない。つまり、ＬＨ１はＸ方向の対称性にも影響を及ぼし、逆にＬＶ１はＺ方向にも影響を与える。
【００１４】
２）触針の先端形状そのものが非対称性を有することも考えられ、この場合、対称性をＬＶ１のみで校正することは適切ではない。
【００１５】
したがって、特許文献１のように、ＬＨ１及びＬＶ１及び触針先端半径値をそれぞれ個別に求めるのではなく、ＬＨ１及びＬＶ１及び触針先端半径値を同時に最適な校正値を求めることが理想となる。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、アームの長さ（ＬＨ１）、及び触針高さ（ＬＶ１）の最適な校正値を同時に求めることができる測定機の校正方法及びその装置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】
【００１７】
本願発明者は、以下の知見に基づき、本発明を提供するものである。
【００１８】
まず、特許文献１の校正方法では高精度な校正ができない理由と誤差要因とを解明した。
【００１９】
１）Ｚ方向測定ストロークとボールゲージ測定におけるＺ方向測定範囲について、従来の方法ではボールゲージを１度測定し、Ｘ方向の対称性を校正している。しかし、Ｚ方向測定ストロークの中央付近の１ヶ所での測定のため、Ｚ方向ストロークがその測定範囲に対して広い場合、ストロークの両端に近い範囲でＸ方向の対称性を高精度に校正することができない。
【００２０】
この問題を解消するために、本発明では、第１のボールゲージをＺ方向ストロークの複数範囲で広範囲に測定したので、高精度に校正できる。
【００２１】
２）ＬＨ１とＬＶ１について、特許文献１の校正では、Ｚ方向の校正をＬＨ１により行い、Ｘ方向の対称性の校正をＬＶ１により行う。しかし、ＬＨ１はＸ方向の対称性にも作用し、また、同様にＬＶ１はＺ方向にも作用する。
【００２２】
この問題を解消するために、本発明では、ＬＨ１、ＬＶ１、及びその他の校正パラメータを同時に算出することで、より高精度にＺ方向のＸ方向の対称性の校正を行う。
【００２３】
３）触針の先端半径値の校正について、特許文献１の校正では、触針の先端半径値とＸ方向の対称性の校正に、同一のボールゲージ（第１のボールゲージ）を用いているが、触針の先端形状そのものが非対称性を有する場合、その非対称性をＬＶ１で校正してしまい、結果として、触針先端半径とＬＶ１のどちらも正しく校正することができない。
【００２４】
この問題を解消するために、本発明では、触針の先端半径値を校正するための第２のボールゲージを別に用意し、触針の先端半径値（既知）とＸ方向の対称性を別々の測定データから校正する。このとき、第２のボールゲージは、第１のボールゲージに比べて半径が小さいものを使用する。これにより、ＬＨ１及びＬＶ１の誤差の影響が小さくなり、高精度に触針の先端半径値を校正できる。
【００２５】
４）ＬＨ２（アーム水平状態での、支点からＺ方向変位検出部までのＸ方向の距離）とＬＶ２（アーム水平状態での、支点からＺ方向変位検出部のＺ方向の距離（オフセット量））について、特許文献１の校正は、ＬＨ１、ＬＶ１及び触針の先端半径値の校正のみを行い、ＬＨ２とＬＶ２は工場出荷時に求めた値を固定値として使用している。しかし、検出部そのものの取り外しと取り付けの他、使用する環境（温度など）、及び触針の抜き差しなどによっても、ＬＨ２及びＬＶ２の値が変動する可能性がある。
【００２６】
この問題を解消するために、本発明では、ＬＨ２とＬＶ２も校正のパラメータに加えることで、より高精度に校正する。
【００２７】
本発明の一態様は、前記目的を達成するために、Ｘ方向移動自在に設けられた検出器と、前記検出器に設けられた支点にＸＺ面内に揺動自在に支持された触針とが備えられ、前記触針でワークの表面をトレースしたときの前記検出器のＸ方向移動量及び前記触針のＺ方向変化量に基づき、ワークの表面粗さ及び輪郭形状を求める測定機において、前記支点からの前記触針の先端のＺ方向距離である触針高さの設計値、前記支点からの前記触針の先端のＸ方向距離であるアーム長さの設計値及び前記触針の先端半径の設計値を入力し、半径寸法が既知の第１のボールゲージに対し、測定範囲を高さ方向に複数段階に分割して、前記第１のボールゲージを触針でトレースし、高さ方向に測定範囲の異なる前記第１のボールゲージの複数の測定データを求め、互いに平行で段差寸法が既知の２面を有する段差ゲージの、前記２面をＸ方向に平行に置き、前記触針で前記２面をトレースして段差測定データを求め、前記第１のボールゲージと比較して小径で、かつ半径寸法が既知の第２のボールゲージを触針でトレースし、前記第２のボールゲージの測定データを求めるとともに、前記第２のボールゲージの測定データに基づき触針の先端半径値を仮校正し、前記第１のボールゲージの複数の測定データ、前記段差ゲージの測定データ、及び前記仮校正された触針の先端半径値に基づき、予め定義した評価関数を計算し、算出された値が収束するまで最適化計算を行うことにより、前記触針高さ、及び前記アーム長さを同時に校正することを特徴とする測定機の校正方法を提供する。
【００２８】
本発明の一態様は、前記目的を達成するために、Ｘ方向移動自在に設けられた検出器と、その検出器に設けられた支点にＸＺ面内に揺動自在に支持された触針とが備えられ、前記触針でワークの輪郭をトレースしたときの前記検出器のＸ方向移動量及び前記触針のＺ方向変化量に基づき、ワークの表面粗さ及び輪郭形状を求める測定機において、半径寸法が既知の第１のボールゲージ、及び前記第１のボールゲージと比較して小径で、かつ半径寸法が既知の第２のボールゲージと、互いに平行で段差寸法が既知の２面を有する段差ゲージと、前記支点からの前記触針の先端のＺ方向距離である触針高さの設計値、前記支点からの前記触針の先端のＸ方向距離であるアーム長さの設計値及び前記触針の先端半径の設計値を入力する設計値入力部と、前記第１のボールゲージに対し、測定範囲を高さ方向に複数段階に分割して、前記第１のボールゲージを触針でトレースしたときの、高さ方向に測定範囲の異なる前記第１のボールゲージの複数の測定データを記憶する第１の記憶部と、前記段差ゲージの前記２面を前記触針でトレースしたときの段差測定データを記憶する第２の記憶部と、前記第２のボールゲージを触針でトレースしたときの、前記第２のボールゲージの測定データを記憶する第３の記憶部と、前記第２のボールゲージの測定データに基づき触針の先端半径値を仮校正する仮校正部と、前記第１のボールゲージの複数の測定データ、前記段差ゲージの段差測定データ、及び前記仮校正された触針の先端半径値に基づき、予め定義した評価関数を計算し、算出された値が収束するまで最適化計算を行うことにより、前記触針高さ、及び前記アーム長さを同時に校正する校正部と、を備えることを特徴とする測定機の校正装置を提供する。
【００２９】
本発明では粗さ輪郭形状測定機等の測定機において、以下のパラメータをより高精度に校正する方法を提案する。
【００３０】
ａ）ＬＨ１（アーム長さ）又はＺ方向感度
ｂ）ＬＶ１（触針高さ）
ｃ）触針の先端半径値
さらに必要に応じて以下のパラメータも高精度に校正する。
【００３１】
ｄ）ＬＨ２（アーム水平状態での、支点からＺ方向変位検出部までの距離）
ｅ）ＬＶ２（アーム水平状態での、支点からＺ方向変位検出部のオフセット量）
これらの校正値を用いることで、粗さ輪郭形状測定機のＸ方向及びＺ方向の空間精度が向上する。
【００３２】
本発明の校正方法は、
１）設計値の入力(Step１)
Step１において、ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２、及び触針の先端半径値の校正を行うため、それぞれの設計値を入力する。なお、ＬＨ２及びＬＶ２は必要に応じて入力する。
【００３３】
２）ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２の校正(Step２〜Step１０)
Step２からStep４において、半径既知の第１のボールゲージに対し、測定範囲を高さ方向に複数段階（例えば上側、中央、下側）に分割して、第１のボールゲージを触針でトレースし、高さ方向に測定範囲の異なる第１のボールゲージの複数の測定データを求める。なお、複数の測定範囲は、触針がもつＺ方向測定ストローク内に存在する範囲である。
【００３４】
Step５において、段差寸法が既知の段差ゲージの平行な２面をＸ方向に平行に置き、前記２面を触針でトレースして段差測定データを求める。
【００３５】
Step６において、第１のボールゲージと比較して小径で、かつ半径既知の第２のボールゲージを触針でトレースし、第２のボールゲージの測定データを求める。
【００３６】
Step７において、Step２からStep４で求めた第１のボールゲージの複数の測定データ、及びStep５で求めた段差ゲージの段差測定データよって、触針の先端半径値を仮校正するとともに、予め定義した評価関数を計算し（Step８）、算出された値が収束するまで最適化計算を行うことにより（Step９、１０）、ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２を同時に校正する。ここで、評価関数の計算に必要な触針先端半径は、Step６で得られた第２のボールゲージの測定データから仮校正された触針先端半径値を用いる。
【００３７】
したがって、本発明の一態様によれば、ＬＨ１、ＬＶ１、触針先端半径値の最適な校正値を同時に求めることができる。さらに必要に応じてＬＨ２、ＬＶ２の最適な校正値も同時に求めることができる。
【００３８】
本発明の一態様は、前記第２のボールゲージの測定データと前記第２のボールゲージの既知半径値との差から前記触針の先端半径値の校正を行うことが好ましい。
【００３９】
本発明の一態様は、前記第２のボールゲージの測定データと前記第２のボールゲージの既知半径値との差から前記触針の先端の半径値を校正する触針先端半径校正部が備えられたことが好ましい。
【００４０】
３）触針先端半径値の校正(Step１１)
最後にStep６で得られた第２のボールゲージの測定データ第２のボールゲージの既知半径値との差から触針先端半径値の校正を行う。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、アームの長さ、及び触針高さ、及び触針先端半径値の最適な校正値を同時に求めることができる。さらに必要に応じてＬＨ２（アーム水平状態での、支点からＺ方向変位検出までのＸ方向の距離）、及びＬＶ２（アーム水平状態での、支点からＺ方向変位検出までのＺ方向の距離）の最適な校正値も同時に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明が適用された表面粗さ輪郭形状測定機の測定部の構成図
【図２】触針の変位検出位置と触針の先端位置との関係を示した説明図
【図３】触針の先端半径値を校正する半径値が既知のボールゲージを示した説明図
【図４】ＬＨ１、ＬＶ１を校正する半径値が既知のボールゲージを示した説明図
【図５】図４に示したボールゲージに対する触針の測定方法を示した説明図
【図６】段差寸法が既知の段差ゲージを示した説明図
【図７】段差ゲージの測定方法を示した説明図
【図８】データ処理装置の構成を示したブロック図
【図９】図４に示したボールゲージを３つの測定範囲で測定する場合の計算ブロック線図
【図１０】第１の実施形態の校正方法を示したフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、添付図面に従って本発明に係る測定機の校正方法及びその装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００４４】
図１は、本発明が適用された表面粗さ輪郭形状測定機の測定部１０の構成図である。
【００４５】
測定部１０は、ベース１１に立設されたコラム１２に送り装置１３がＺ方向（鉛直方向）に移動自在に設けられている。また、触針１４を有し触針１４のＺ方向の変位を検出する検出器１５が送り装置１３にＸ方向（水平方向）移動自在に設けられている。送り装置１３には、検出器１５のＸ方向の移動量を検出するスケール１６が内蔵されている。これによって、ワークＷの測定位置に触針１４を当接した状態で検出器１５をＸ方向に移動させると、触針１４のＺ方向の変位が検出器１５で検出され、検出器１５のＸ方向の移動量が送り装置１３のスケール１６で検出されて、ワークＷの測定データが得られる。ワークＷの測定データは、データ処理装置１７によって演算され、ワークＷの輪郭形状を示す信号がコンピュータ１８のディスプレイ１９に出力され、ディスプレイ１９に前記輪郭形状が表示される。
【００４６】
触針１４は検出器１５に設けられた回転支点２０にＸＺ面内に揺動自在に支持されたアーム２１の先端に 固着されている。
【００４７】
図２は、触針１４の変位検出位置と触針１４の先端位置との関係を示した説明図である。
【００４８】
同図によれば、回転支点２０を通り、Ｘ軸に水平な直線上の任意の位置に原点を取る。また、図２に記載されたパラメータは、アーム２１の水平状態を基準にそれぞれ以下を表している。
【００４９】
ＬＨ１：支点から触針先端までのＸ方向の距離（アーム２１の長さ） 
ＬＶ１：支点から触針先端までのＺ方向の距離（触針１４の高さ）
ＬＨ２：アーム水平状態での、支点からＺ方向変位検出部までのＸ方向の距離
ＬＶ２：アーム水平状態での、支点からＺ方向変位検出部のＺ方向の距離
θ：アームの傾き角度
x0i：Ｘ方向変位検出器の信号のi番目のサンプル点
z0i：Ｚ方向変位検出器の信号のi番目のサンプル点
x1i：(x0i, z0i)に対応する触針先端の位置のＸ座標
z1i：(x0i, z0i)に対応する触針先端の位置のＺ座標
その他のパラメータはそれぞれ図２の寸法線又は数式によって示される。 
【００５０】
図２に示したx1i及びθの下記式（１）より、触針先端のＸ座標はx0iとＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２、z0iによって決定される。
【００５１】
【数１】
2015175704.tif 000003
【００５２】
なお、Ｌ１、Ｌ２、θ１、θ２は図２に示した下記式（２）により、求められる。
【００５３】
【数２】
2015175704.tif 000004
【００５４】
前記z1i及びθの式より、触針先端のＺ座標はＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２、z0iによって決定される。 
【００５５】
実施形態では、ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２、及び触針１４の先端半径値を校正するために、図３の実線で示す半径値が既知のボールゲージ（第２のボールゲージ）３０、図４の実線で示す半径値が既知のボールゲージ（第１のボールゲージ）３２、図６に示す段差寸法が既知の段差ゲージ３４を用いる。
【００５６】
また、図１のデータ処理装置１７は、図８の如く、以下の１）〜１０）の構成及び機能を備える。
【００５７】
１）ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２、及び触針１４の先端半径値のそれぞれの設計値を入力するキーボード３６とマウス３８（設計値入力部）。
【００５８】
２）ボールゲージ３２を検出器１５のＺ方向ストローク中の1つ又は複数の範囲（上側、中央、下側：図５参照）で測定して測定データを記憶する機能（第１の記憶部）５０。
【００５９】
３）段差ゲージ３４の段差測定データを記憶する記憶部（第２の記憶部）５２。
【００６０】
４）ボールゲージ３０の測定データを記憶する記憶部（第３の記憶部）５４。
【００６１】
５）ボールゲージ３０の測定データに基づき、触針１４の先端半径値を仮校正する仮校正部（仮校正部）５６。
【００６２】
６）段差ゲージ３４の測定データ、１つ又は複数のボールゲージ３２の測定データ、及びボールゲージ３０の測定データに基づき、予め定義された１つの評価関数を計算する計算部５８。
【００６３】
７）前記評価関数を最小とするＬＨ１又はＺ方向感度、ＬＶ１、触針１４の先端半径値を同時に校正計算するデータ処理部（校正部）６０。
【００６４】
８）前記校正計算において、必要に応じてアーム２１の水平状態での回転支点２０から検出器１５までのＸ方向の距離、Ｚ方向のオフセット量を校正することを可能とするデータ処理部６２。
【００６５】
９）ボールゲージ３０の測定データとボールゲージ３０の既知半径値との差から触針１４の先端の半径値を校正する校正部（触針先端半径校正部）６４。
【００６６】
１０）校正結果を記憶し、以降の測定において、校正値を考慮した測定を行うためのデータ処理部６６。
【００６７】
図３に戻り、図３は、触針１４の先端半径値を校正する、半径値が既知のボールゲージ３０が破線で示され、図４は、ＬＨ１、ＬＶ１を校正する、半径値が既知のボールゲージ３２が実線で示されている。ボールゲージ３０は、ボールゲージ３２と比較して半径が小さいものが使用されている。
【００６８】
＜ボールゲージ３０の測定方法＞
図３において、触針１４の先端半径値は、ボールゲージ３０を触針１４でトレースし、触針１４の先端がボールゲージ３０に接する角度に応じた値を分割数分算出することにより求める。図３の矢印は触針１４の測定点である。ボールゲージ３０として半径ＲＳが２ｍｍのものを例示する。
【００６９】
＜ボールゲージ３２の測定方法＞
ボールゲージ３２は、検出器１５のＺ方向測定ストローク中の1つ又は複数の範囲で測定する。
【００７０】
図５の如く、高さが異なる３つのＺ方向測定範囲（上側、中央、下側）を使用する場合には、Ｚ方向ストロークの上側で測定データ１を測定し、次に送り装置１３を上昇移動し、Ｚ方向ストロークの中央で測定データ２を測定し、そして送り装置１３を更に上昇移動し、Ｚ方向ストロークの下側で測定データ３を測定する。例えば、Ｚ方向ストロークが３２ｍｍで、ボールゲージの直径が３０ｍｍの場合には、基準の１点からＺ方向に１０ｍｍ間隔で送り装置１３を２段階上昇させて測定データ１、２、３を取得する。前記３つのＺ方向測定範囲は、触針１４のＺ方向測定ストロークに含まれる範囲である。
【００７１】
＜段差ゲージ３４の測定方法＞
図６の如く段差ゲージ３４は、互いに平行で段差寸法が既知の２面３４Ａ、３４ＢをＸ方向に平行に置き、触針１４で２面３４Ａ、３４Ｂをトレースして段差測定データを求める。面３４Ａに対する面３４Ｂの高さはＨである。
【００７２】
＜ボールゲージ３０の測定方法＞
図７の如く、ボールゲージ３２を触針１４でトレースし、Ｚ方向測定ストロークの中央で1つの測定データ６を測定する。
【００７３】
ボールゲージ３０の既知の半径値を、ボールゲージ３２よりも小さく選択することで、ボールゲージ３０の測定データに現れるＬＨ１及びＬＶ１等によるＸＺ方向の誤差の影響が小さくなるので、高精度に触針１４の先端半径値を求めることができる。
【００７４】
図９は、校正計算部４０による、ボールゲージ３２を３つの測定範囲で測定する場合の計算ブロック線図である。
【００７５】
校正計算部４０は、最適化計算部４２とその中の評価関数計算部４４、４６、４８とを備える。
【００７６】
最適化計算部４２の最適化計算アルゴリズムには、評価関数の複雑さから滑降シンプレックス法等の微分を必要としないアルゴリズムが用いられる。
【００７７】
最適化の対象はＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２とする。
【００７８】
触針１４の先端半径補正値Riは最適化計算中と終了後に、ボールゲージ３０の測定データから算出する。
【００７９】
Ｚ方向の高さとＸ方向の対称性を校正するため、以下の項目の総和を評価関数として定義する。
【００８０】
（ａ）測定データ４、５から計算する段差量と既知の段差寸法の差の２乗
（ｂ）測定データ１、２、３の真円度の２乗（最小二乗円からの偏差のＰ−Ｐ）
（ｃ）測定データ１、２、３の対称性
極座標データ（最小二乗円の中心を原点として、各点の(Ａ、Ｒ)データ）において、Ａ＝９０°±αの左右のＢ値の差の２乗の総和
（ｄ）測定データ１と２及び、２と３及び、３と１の形状誤差
極座標データにおいて、あるＡ値に対応する測定データ１と２のＲ値の差の２乗の総和（測定データ２と３及び、３と１についても同様） 
このような評価関数の値を最小とするＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２を最適化計算により求める。
【００８１】
図１０は、第１の実施形態の校正方法を示したフローチャートである。
【００８２】
１）設計値の入力(Step１)
Step１において、ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２、及び触針１４の先端半径値の校正を行うため、それぞれの設計値をキーボード３６からデータ処理装置１７に入力する。なお、ＬＨ１及びＬＶ２は必要に応じて入力する。
【００８３】
２）ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２の校正(Step２〜Step１０)
Step２からStep４において、ボールゲージ３２に対し、測定範囲を高さ方向に複数段階（例えば上側、中央、下側）に分割して、ボールゲージ３２を触針１４でトレースし、高さ方向に測定範囲の異なるボールゲージ３２の３つの測定データ１、２、３を求める。
【００８４】
Step５において、段差ゲージ３４の平行な２面３４Ａ、３４ＢをＸ方向に平行に置き、２面３４Ａ、３４Ｂを触針１４でトレースして段差測定データ４、５を求める。
【００８５】
Step６において、ボールゲージ３０を触針１４でトレースし、ボールゲージ３０の測定データを求める。
【００８６】
Step７において、Step２からStep４で求めたボールゲージ３２の測定データ１、２、３、及びStep５で求めた段差ゲージ３４の段差測定データ４、５よって、触針１４の先端半径値を仮校正するとともに、予め定義した評価関数を計算し（step８）、算出された値が収束するまで最適化計算を行うことにより（step９、１０）、ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２を同時に校正する。ここで、評価関数の計算に必要な触針先端半径は、Step６で得られたボールゲージ３０の測定データから仮校正された触針先端半径値を用いる。
【００８７】
したがって、第１の実施形態によれば、アームの長さ（ＬＨ１）、及び触針高さ（ＬＶ１）の最適な校正値を同時に求めることができる。
【００８８】
そして最後に、Step６で得られた第２のボールゲージの測定データ第２のボールゲージの既知半径値との差から触針先端半径値の校正を行う。
【００８９】
＜第２の実施形態＞
ボールゲージ３０の測定データを測定データ２に限定する。つまり、Step２、４の操作は行わない。また、このとき、評価関数の項（ｄ）の計算は行わない。
【００９０】
ただし、Ｚ方向測定ストロークの広範囲でＸ方向の対称性の校正を厳密に行いたい場合は測定データ１、３により、評価関数の項（ｄ）を計算する。つまり、Step２、４の操作を行う。
【００９１】
＜第３の実施形態＞ 
ボールゲージ３０の測定Ｚ方向の測定範囲を２つ以上の任意の数の範囲に増減する。
【００９２】
このとき、評価関数の項（ｃ）の計算はそれぞれの測定データで行い、項（ｄ）の計算はできるだけ全ての組み合わせで行う。
【００９３】
広範囲に多くの範囲の測定を行うことでより高精度に校正可能というメリットと、測定データの取得と校正計算に時間が掛かるデメリットがある。 
【００９４】
＜第４の実施形態＞ 
段差ゲージの段差測定データ４、５の測定を行わない。つまり、Step５の操作は行わない。また、このとき、評価関数の項（ａ）の計算は行わない。
【００９５】
ただし、Ｚ方向の高さの校正を厳密に行いたい場合は測定データ４、５により、評価関数の項（ａ）を計算する。つまり、Step５の操作を行う。
【００９６】
＜第５の実施形態＞ 
ボールゲージ３０の測定データ６の測定を行わない。つまり、Step２、６の操作は行わない。
【００９７】
このとき、最適化計算中は触針先端半径値Riの算出は行わず、最適化計算終了後、測定データ２とボールゲージ３２の既知の半径値より触針先端半径値Riを算出する。 
【００９８】
ただし、触針先端半径値Riを厳密に算出したい場合には測定データ６とボールゲージ３０の既知の半径値より、触針先端半径値Riを算出する。
【００９９】
＜第６の実施形態＞
最適化の対象をＬＨ１、ＬＶ１に限定し、ＬＨ２、ＬＶ２は既知の値で固定する。例えば、構造上、ＬＶ２の考慮が不要な場合には、ＬＶ２＝０と固定できる。ただし、ＬＨ２、ＬＶ２の値を知ることが困難である場合、又はＬＨ２、ＬＶ２の値がシステムの状態（構造的な要因や温度などの外的な要因）によって１つの値に固定することが困難な場合は、最適化の対象にＬＨ２、ＬＶ２を追加すればよい。
【符号の説明】
【０１００】
１０…測定部、１１…ベース、１２…コラム、１３…送り装置、１４…触針、１５…検出器、１６…スケール、１７…データ処理装置、１８…コンピュータ、１９…ディスプレイ、２０…回転支点、２１…アーム、３０、３２…ボールゲージ、３４…段差ゲージ、３６…キーボード、３８…マウス、４０…校正計算部、４４、４６、４８…評価関数計算部、５０、５２、５４…記憶部、５６…仮校正部、５８…計算部、６０、６２、６４、６６…データ処理部、Ｗ…ワーク
【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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