(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブによりワークを一方向の走査ラインに沿って走査させるプローブ走査部と、前記プローブ走査部により、複数のワーク姿勢において前記走査ラインに沿って前記ワークを走査させ、前記複数のワーク姿勢でそれぞれ取得した前記プローブの位置情報を合成して前記ワークの形状を測定する制御装置を備えた形状測定装置において、
前記ワークを保持する雇であって、前記プローブ走査部が前記走査ラインに沿って走査させる前記プローブにより走査可能な装着位置において着脱可能な雇を備え、
前記雇は、固定部と、前記固定部に対して回転中心軸を中心に回転し、複数のワーク姿勢のいずれかに前記ワークの姿勢を変化させ、そのワーク姿勢を維持可能な回転可動部を有し、
前記回転可動部には、ワーク保持部と、このワーク保持部により保持されるワークを挟む位置に２つの基準平面が設けられ、
前記２つの基準平面が、前記雇の前記装着位置において、前記プローブ走査部の前記一方向の走査ラインに一部重なる位置であって、かつ前記回転可動部の前記回転中心軸と直交する軸回りに傾斜した傾斜角度で配置される形状測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の形状測定装置において、前記制御装置は、前記プローブ走査部のプローブにより、前記２つの基準平面、およびワークを一方向の走査ラインに沿って走査させ、当該走査で取得した前記２つの基準平面の形状測定データに基づき、前記回転可動部の前記回転中心軸および前記一方向の走査ラインの直交関係からのずれ量に相当する直交ずれ量を算出し、算出した前記直交ずれ量を予め定められた許容値と比較し、算出した前記直交ずれ量が前記許容値の範囲内である場合に前記複数のワーク姿勢でそれぞれ取得した前記プローブの位置情報を合成して前記ワークの形状を測定する形状測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の形状測定装置において、前記制御装置は、前記プローブ走査部のプローブにより、前記２つの基準平面を一方向の走査ラインに沿って走査させて取得した前記２つの基準平面の形状測定データに基づき、前記回転可動部の前記回転中心軸および前記一方向の走査ラインの直交関係からのずれ量に相当する直交ずれ量を算出し、算出した前記直交ずれ量を予め定められた許容値と比較し、算出した前記直交ずれ量が前記許容値の範囲を逸脱している場合、その旨を測定者に報知する出力装置を備えた形状測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の形状測定装置において、
前記回転可動部の前記回転中心軸および前記一方向の走査ラインの直交関係を回転補正すべく、前記装着位置において前記雇を回転させる回転ステージを備え、
前記制御装置は、前記プローブ走査部のプローブにより、前記２つの基準平面を一方向の走査ラインに沿って走査させて取得した前記２つの基準平面の形状測定データに基づき、前記回転可動部の前記回転中心軸および前記一方向の走査ラインの直交関係からのずれ量に相当する直交ずれ量を算出し、算出した前記直交ずれ量に基づき、前記回転ステージにより前記装着位置において前記雇を回転させ、前記回転可動部の前記回転中心軸および前記一方向の走査ラインが直交関係となるよう回転補正する形状測定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の形状測定装置を用いた形状測定方法であって、
前記雇の前記ワーク保持部にワークを保持し、前記雇を前記装着位置に装着する工程と、
前記制御装置が、前記雇の前記回転可動部を回転させて前記雇の前記ワーク保持部で保持した前記ワークを第１のワーク姿勢に制御し、前記プローブ走査部のプローブにより前記２つの基準平面、およびワークを一方向の走査ラインに沿って走査させて測定した前記プローブの位置を介して前記２つの基準平面および前記ワークの第１の形状測定データを取得する工程と、
前記制御装置が、前記雇の前記回転可動部を回転させて前記雇の前記ワーク保持部で保持した前記ワークを第２のワーク姿勢に制御し、前記プローブ走査部のプローブにより前記２つの基準平面、およびワークを一方向の走査ラインに沿って走査させて測定した前記プローブの位置を介して前記２つの基準平面および前記ワークの第２の形状測定データを取得する工程と、
前記制御装置が、第１ないし第２の形状測定データにおいて取得した前記２つの基準平面の形状測定データに基づき、前記回転可動部の前記回転中心軸と、前記一方向の走査ラインと、の直交関係からのずれ量に相当する直交ずれ量を算出し、算出した前記直交ずれ量を予め定められた許容値と比較し、算出した前記直交ずれ量が前記許容値の範囲内であるか否かを判定する判定工程と、
前記制御装置が、前記判定工程の結果、前記角度が許容値の範囲内であれば第１および第２の形状測定データを合成し、前記ワークの形状を測定する測定工程と、
を含む形状測定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の形状測定方法に記載の各工程を前記制御装置に実行させるための形状測定プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載の形状測定プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物をプローブ走査し、対象物の形状を測定する形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズや金型の光学素子を製造する際の性能評価として、光学素子の形状の測定が実施されている。一般に用いられる多くのレンズや金型は回転対称形であり、回転の中心軸を通る断面（以下、赤道断面と呼ぶ）の形状を測定することにより、レンズや金型（以下、ワークと呼ぶ）を評価している。このように特に断面形状を測定する装置を、断面形状測定装置、と呼ぶことがある。
【０００３】
この種の断面形状測定装置には、ワークの表面に微小な接触力で接触子（以下、プローブと呼ぶ）を当接させ、なぞるようにプローブとワークを相対移動させる、いわゆるプローブ走査を行うものがある。この時、ワーク形状にならって例えば上下動する接触子の座標を計測することにより、ワークの断面形状を測定することができる。ワークの表面にプローブを走査させるために、断面形状測定機は直交した２軸以上の走査軸を持つものがある。
【０００４】
直交した複数の走査軸で構成された断面形状測定機では９０°に近い高傾斜のワークを測定することは難しい。特に接触式のプローブで高傾斜ワークを測定する場合、プローブをワークに沿って昇降させるのが困難であり、これによりプローブとワークとの接触状態が不安定となり、正確な測定を行えない場合がある。
【０００５】
この点に鑑み、高傾斜のワークを測定する場合、姿勢が変更可能な傾斜ステージ上にワークを載せ、ワークを傾斜した姿勢で測定する方法が提案されている（例えば下記の特許文献１）。傾斜ステージを用いてワークを傾斜姿勢とすることにより、高傾斜部をプローブから見て相対的に緩い傾斜とすることができる。特許文献１では、ワークに異なる姿勢を取らせ、各姿勢においてプローブ走査を行い、その検出結果を合成する。このため、特許文献１では、ワークに基準となる目印を設けておき、目印の位置に基づき、複数の姿勢で測定したワークの一端から他端までの断面形状を合成する。また、ワークの基準を平面とし、傾斜したワークを測定する際に、基準となる平面も同時に測定することにより、測定結果を繋ぎ合わせる構成も提案されている（例えば下記の特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１８２０５６号
【特許文献２】特表２００８−５３３４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、複数姿勢での測定断面が互いに近接した断面である必要がある。もし、互いに近傍にない断面の測定結果を繋ぎ合わせようとすれば、三次元的にずれている測定断面同士を無理に１つの断面に繋ぎ合わせる処理となり、大きな測定誤差が生じる場合がある。
【０００８】
特に、プローブ走査軸を２軸しか持たない測定機では、プローブの走査可能領域は一つの面となる。通常、この種の装置は、コストなどの問題もあって、ワークの複数の姿勢に合わせてプローブ走査方向を変更するような構成は用いられない。このため、ワークの複数の姿勢それぞれで、プローブの走査可能領域に測定断面が合致するようにワークを傾斜させる必要がある。
【０００９】
特許文献１のような、ある中心軸基準に回転をする回転ステージを傾斜ステージとして用いる場合には、走査可能領域と複数の傾斜姿勢での測定断面を合致させるために、回転ステージの中心軸を走査方向と直交させる必要がある。
【００１０】
一方で、形状測定を効率よく行うため、ワークを複数の測定姿勢に傾斜させるための支持体を形状測定装置に着脱できるような構成が望まれている。ところが、特許文献１のような構成では、ワークの支持体を着脱式とする場合に困難が生じる。特許文献１のようなワーク回転ステージを着脱式とすれば、プローブ走査軸と回転ステージの関係が変わるため、着脱を行った場合には、回転ステージの装着状態を確認しなければ、高精度な測定は行えない。
【００１１】
特許文献２の基本構成でも、ワークを傾斜させる支持体を着脱式とする場合、プローブを走査させる経路とワークが傾斜する方向を正確に一致させて設置することは難しい。そのため、どの方向にどの程度、支持体ないしはそれにより支持されるワークの装着位置がずれているかを判別するために、ワーク〜支持体を着脱する毎に、毎回、着脱位置を確認するキャリブレーション（校正）作業が必要にある。このキャリブレーション（校正）には、特別な治具などの特別に作成した部材が必要であり、また、そのための作業時間によって工程が遅延する可能性がある。
【００１２】
本発明の課題は、以上に鑑み、ワークの姿勢を複数に変更可能で、かつ形状測定装置に着脱可能な支持体（雇）を介してプローブ走査により異なるワーク姿勢において形状測定を行う場合、支持体（雇）の装着精度を高精度に維持できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明においては、プローブによりワークを一方向の走査ラインに沿って走査させるプローブ走査部と、前記プローブ走査部により、複数のワーク姿勢において前記走査ラインに沿って前記ワークを走査させ、前記複数のワーク姿勢でそれぞれ取得した前記プローブの位置情報を合成して前記ワークの形状を測定する制御装置を備えた形状測定装置において、前記ワークを保持する雇であって、前記プローブ走査部が前記走査ラインに沿って走査させる前記プローブにより走査可能な装着位置において着脱可能な雇を備え、前記雇は、固定部と、前記固定部に対して回転中心軸を中心に回転し、複数のワーク姿勢のいずれかに前記ワークの姿勢を変化させ、そのワーク姿勢を維持可能な回転可動部を有し、前記回転可動部には、ワーク保持部と、このワーク保持部により保持されるワークを挟む位置に２つの基準平面が設けられ、前記２つの基準平面が、前記雇の前記装着位置において、前記プローブ走査部の前記一方向の走査ラインに一部重なる位置であって、かつ前記回転可動部の前記回転中心軸と直交する軸回りに傾斜した傾斜角度で配置される構成を採用した。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成によれば、雇の回転可動部に、プローブの一方向の走査ラインに一部重なる位置であって、かつ回転可動部の回転中心軸と直交する軸回りに傾斜した傾斜角度で２つの基準平面を配置している。そして、これらの基準平面をプローブ走査して得た形状測定結果に応じて、雇５００の装着状態を評価する。基準平面を上記のような配置で雇の回転可動部に設けるのは容易であり、また、基準平面を傾斜して配置することにより、基準平面の形状測定に関して、容易に良好な形状測定分解能を実現できる。このため、基準平面の形状測定を介して、雇の装着状態の評価を高精度に実行することができる。従って、基準平面の形状測定を介して、支持体（雇）の装着精度を高精度に維持することができる。このため、ワークの姿勢を複数に変更可能で、かつ置に着脱可能な支持体（雇）を介してプローブ走査により異なるワーク姿勢において形状測定を行う形状測定装置において、高精度にワークの形状測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を採用した形状測定装置の雇のワーク保持基準部と基準平面の位置関係を示した上面図である。
【図２】図１の形状測定装置に用いられる雇を示すもので、（ａ）は雇を正面方向から示した斜視図、（ｂ）は雇を背面方向から示した斜視図である。
【図３】図１および図２の雇を用いる形状測定装置を示すもので、（ａ）は形状測定装置を正面方向から示した斜視図、（ｂ）は同装置を背面方向から示した斜視図である。
【図４】本発明を採用した形状測定装置の測定制御手順を示したフローチャート図である。
【図５】図１および図２の雇の回転ずれ量を求めるための幾何学的な構成を示し、（ａ）は図１および図２の雇の２つの基準平面を斜視様式で示した説明図、（ｂ）は同じ２つの基準平面を上方から示した説明図である。
【図６】本発明を採用した形状測定装置における形状測定結果の合成処理を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。
【００１７】
＜実施例＞
図３（ａ）、（ｂ）に本発明を採用した断面形状測定装置の全体構成を示す。図３（ａ）、（ｂ）は、断面形状測定装置に雇が装着されていない状態に相当する。図３（ａ）は断面形状測定装置を正面方向から示した斜視図、（ｂ）は同装置を後方から示した斜視図である。以下、図３（ａ）、（ｂ）に基づき本発明の断面形状測定装置の本体構成と作用について説明する。
【００１８】
図３（ａ）、（ｂ）の断面形状測定装置では、基準ベース１に回転ステージ２が固定され、この回転ステージ２上にＸワークステージ３とＹワークステージ８が装着されている。図３（ａ）、（ｂ）の右下には、この断面形状測定装置の測定制御に用いられる３次元座標系のＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸の方向を示してある。
【００１９】
Ｙワークステージ８上には雇取付面５が設けられ、雇取付面５の上面には、雇（５００：後述の図１、図２）を位置決めするための雇取付基準６、７が設置されている。基準ベース１上にはコラム３６、３７（支柱）が固定され、これらコラム３６、３７上にＸガイド固定部１５が固定されている。
【００２０】
Ｘガイド固定部１５、Ｘガイド可動部１６を備えたこのＸガイドは例えば静圧ガイドにより構成される。Ｘガイド可動部１６は、図示しない静圧パッドにより、Ｘガイド固定部１５上に支持される。Ｘガイド可動部１６は、Ｘガイド固定部１５に固定されたＸリニアモータ固定子１７とＸガイド可動部１６上に固定されたＸリニアモータ可動子１９の間に発生する駆動力によって駆動される。これにより、Ｘガイド可動部１６は、Ｘガイド固定部１５に沿ってＸ軸方向に移動させることができ、後述のプローブ３８をＸ軸（プローブ走査）方向に走査させる。
【００２１】
Ｘガイド可動部１６には、Ｘレーザスケールヘッド２０（図３（ｂ））が装着されている。プローブ走査に同期して、Ｘガイド可動部１６のＸレーザスケールヘッド２０は基準ベース１上にＸスケールベース２９を介して装着されたＸレーザスケール３５を走査し、このＸレーザスケール３５を基準としたＸ座標を測定する。
【００２２】
さらに、Ｘガイド可動部１６上にはＺガイド固定部２４、Ｚリニアモータ固定子２５、２６、Ｚレーザスケールヘッド２７、２８が固定されている。Ｚガイド固定部２４は図示しない静圧パッドを介してＺガイド可動部３０を支持している。このＺガイド可動部３０は、ワークを測定するためのプローブ３８を支持する。Ｚガイド可動部３０にはＺリニアモータ可動子３１、３２が取り付けられ、これら可動子とＺリニアモータ固定子２５、２６との間にそれぞれ発生する駆動力により、Ｚ軸方向にＺリニアモータ可動子３１、３２を移動させる。Ｚガイド可動部３０にはＺレーザスケール３３、３４が固定されており、Ｚレーザスケールヘッド２７、２８を基準としたＺの座標を測定する。
【００２３】
上記のＸガイド固定部１５、Ｘガイド可動部１６、Ｚガイド固定部２４、Ｚガイド可動部３０などによって、プローブ３８によりワーク（５０）を一方向の走査ラインに沿って走査させるプローブ走査部が構成される。
【００２４】
基準ベース１上の回転ステージ２は、その上部のＸワークステージ３、Ｙワークステージ８の回動姿勢を制御するために設けられる。回転ステージ２は、例えばエアベアリング、カップリング、サーボモータなどを用いて（詳細不図示）構成することができる。回転ステージ２の構成は、上記に限定されるものではなく、Ｘワークステージ３、Ｙワークステージ８の回動姿勢を制御可能であれば、回転ステージ２にはどのような構成を用いてもよい。回転ステージ２を設けることにより、雇（５００）のＺ中心方向の回転ずれを自動補正することができる。ただし、後述の自動補正を行わない場合は、回転ステージ２は必ずしも設けなくてもよい。
【００２５】
Ｘワークステージ３、およびＹワークステージ８は、例えばクロスローラガイド、ボールネジ、カップリング、ステッピングモータを使用した一般的な一軸ステージとしてそれぞれ構成することができる（詳細不図示）。これらのワークステージの駆動機構やガイドの構成は、特に本発明を限定をするものではなく、これらワークステージには、どのような機構を用いても構わない。Ｘワークステージ３、Ｙワークステージ８を設けることにより、並進方向のワークないし雇（５００）の取付誤差を自動補正することができる。ただし、後述するような自動補正を行わない場合には、Ｘワークステージ３、Ｙワークステージ８は省略しても構わない。なお、Ｘワークステージ３とＹワークステージ８は、回転ステージ２上で各々の駆動方向が直交した状態に調整されていることが望ましい。
【００２６】
なお、以上では、ＸガイドとＺガイドとして（圧縮空気による）静圧ガイドを例示したが、これらのガイドは、ＬＭガイドやクロスローラガイドなど他の方式のガイドを用いて構成しても構わない。また、以上では、Ｘ駆動モータとしてシャフトタイプのリニアモータ、Ｚ駆動モータとして同様の２つのリニアモータを想定している。しかし、これらの駆動機構の構成は、回転モータとボールネジの組合せなど、可動部を直動させることができるものであれば任意であり、駆動機構の構成は特に本発明を限定するものではない。
【００２７】
また、以上では、ＸＺ軸方向の座標測定、駆動制御にはレーザスケールを用いることを想定している。しかしながら、これらの測定手段としては、位置測定が可能な、例えばレーザ干渉計とミラー、変位計、磁気スケールなど、どのような位置測定手段を用いても良く、これらの構成は特に本発明を限定するものではない。
【００２８】
プローブ３８は、例えば、不図示の板ばねなどにより支持した接触子と接触子までの距離を測定するレーザ変位計として、構成することができる。ただし、プローブ３８は、ワークの表面の距離が測定できるものであればよく、プローブ３８には、レーザ光のフォーカスによって距離を測定する非接触測距機構など、任意の測距機構の構成を用いて構わない。
【００２９】
各可動部材を駆動するモータ、各スケール、スケールヘッドのセンサの配線、あるいは静圧パッドの配管の詳細については図示しないが、これらは適宜、ケーブルベア（登録商標）などのような支持手段を介して支持されるものとする。
【００３０】
図３（ａ）の右側には、同図（ａ）、（ｂ）に示した断面形状測定装置の制御装置６００の構成をブロック図形式で示してある。図示のように、この制御装置６００は、制御装置の主要部たるＣＰＵ６０１、ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３、各種のインターフェース（６０４、６０６）を備えている。
【００３１】
ＣＰＵ６０１には、ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３、および各種入出力方式によるインターフェース６０４、６０６が接続される。ＲＯＭ６０２には、ＢＩＯＳ等の基本プログラムの他、後述の測定制御手順（図４）を記述した制御プログラムを格納することができる。ＲＡＭ６０３は、ＣＰＵ６０１の演算処理結果を一時的に記憶する記憶装置である。ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０２（あるいは不図示のＨＤＤなど）に記録（格納）されたプログラムに基づいて後述の測定制御手順を実行する。
【００３２】
インターフェース６０４には、後述の測定制御において、例えばユーザ（本装置を取り扱う作業者）に対して、情報通知を行うための出力装置６０５を接続してある。出力装置６０５には、ＬＣＤパネルのような表示装置（ディスプレイ）や、音声出力装置（音声合成回路＋増幅器＋スピーカなど）、任意の出力形式の出力装置を用いることができる。
【００３３】
インターフェース６０６は、上記の各部のモータ、各スケール、スケールヘッドのセンサを制御し、またこれらに対して情報の入出力を行うインターフェースに相当する。インターフェース６０６は、便宜上、１ブロックで示してあるが、実際には上記各部との通信に必要な入出力仕様に応じて、異なる回路構成のインターフェースブロックを用いて構成される場合もある。制御装置６００のＣＰＵ６０１は、プローブ３８の検出位置を測定するＺレーザスケールヘッド２７、２８の測定情報はインターフェース６０６を介して取得することができる。また、Ｘ軸に沿った走査ライン上の位置（Ｘ座標）を測定するＸレーザスケールヘッド２０の測定情報もインターフェース６０６を介して取得可能であり、また、他のセンサ類についても同様とする。
【００３４】
後述の測定制御手順をＣＰＵ６０１に実行させるプログラムをＲＯＭ６０２（あるいはＨＤＤなどの他の記録媒体）に記録（格納）する場合、これらの記録媒体は、本発明を実施するための制御手順を格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を構成する。なお、後述の測定制御手順に相当する形状測定プログラムは、ＲＯＭ６０２のような固定的な記録媒体に格納する他、各種フラッシュメモリや光（磁気）ディスクのように着脱可能なコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このような格納形態は、本実施例の形状測定プログラムをインストールしたり更新したりする場合に利用できる。また、本実施例の形状測定プログラムをインストールしたり更新したりする場合、上記のような着脱可能な記録媒体を用いる他、後述のようにネットワークなどを介してプログラムをダウンロードする方式を利用してもよい。
【００３５】
図３（ａ）、（ｂ）の装置に、雇（５００）を介してワークをセットし、プローブ３８で所望のワーク領域を走査し、ワーク表面までの距離を測定する。このプローブ走査時、プローブ３８の位置はＸレーザスケールおよびＺレーザスケールにてＸＺ座標として随時測定される。なお、測定に係るシステムエラーの補正手段については図示しないが、Ｘ軸の真直誤差、Ｚ軸の真直誤差、Ｘ軸とＺ軸の直交誤差、ＸＺ座標測定のリニアリティ誤差の補正は、公知の補正方式に基づき実行することができる。複数の姿勢で測定する際に、断面形状測定装置上での別座標の測定となるため、システムエラーの補正が適切に行われていない場合は、形状測定結果の合成をすることは困難である。このため、好ましくは上記のようなシステムエラーの補正に関しては、公知の補正方式による補正処理機能を演算部に実装しておく。
【００３６】
図２に本発明の一実施形態の断面形状測定装置の雇５００を示す。図２（ａ）は、雇５００を正面方向から示した斜視図であり、（ｂ）は雇を背面方向から示した斜視図である。以下、図２（ａ）、（ｂ）に基づき、本発明の雇の構成例について説明する。
【００３７】
雇５００の雇固定部３９の下部には、雇側取付基準９、１０と雇座面１１が設けられる。雇固定部３９の上部は、例えばコの字型であり、その内側に回転傾斜軸４２、４３を介して同じくコの字型に形成された雇可動部５３（回転可動部）を回動自在に支持する。雇可動部５３の外側には、回転シリンダ４０が固定され回転シリンダ４０からベルト４１とプーリ４６、回転傾斜軸４２、４３を介して雇可動部５３を回転傾斜駆動できるよう構成する。
【００３８】
本実施例では、雇可動部５３の回動姿勢は、２つの回動姿勢に変更、保持することができるよう構成する。雇可動部５３の回動範囲は雇固定部３９に固定配置されたブレーキ部４４、４５（各々図３（ａ）、（ｂ））によって規制される。そして、回転シリンダ４０によって、雇可動部５３を回動させ、ブレーキ部４４または４５のいずれかに付き当てた位置がそれぞれ雇可動部５３の２つの回動姿勢である。
【００３９】
雇可動部５３はコの字形状の底部内側にワーク保持基準４７（基準平面）を有し、詳細不図示の固定手段によって、ワーク保持基準４７上の所定位置にワーク５０を保持できるよう構成される。
【００４０】
さらに、本実施例の雇５００では、雇可動部５３には、そのコの字形状の腕部の両側を結合するよう壁部５１ａ、５２ａが装着され、この壁部５１ａ、５２ａの上縁にそれぞれ基準平面５１、５２が固定されている。
【００４１】
これら２つの基準平面５１、５２は、図３の断面形状測定装置に雇５００が装着された際、装置のＸ軸と平行なプローブ３８の走査ライン（６５：後述）に一部重なる位置であって、かつ回転中心軸（６０：後述）と直交する軸回りに傾斜して配置される。これら２つの基準平面５１、５２は、ワーク５０とともにプローブ３８によって走査することができる。その際、検出した基準平面５１、５２の位置に基づき、雇５００（ワーク支持体）の装着位置を検出することができる。
【００４２】
上記の雇固定部３９、およびその上部の雇可動部５３（回転可動部）の各部の寸法や相対的な位置精度は製造および組立条件のコントロールによって予め、所定の範囲内にあることが保証されているものとする。
【００４３】
雇可動部５３は、基準平面５１、５２やワーク５０の位置関係が傾斜姿勢ごとに変わらないよう、温度条件に応じた変形量が小さい、また高剛性な構造、材質であることが好ましい。このような観点から、雇可動部５３や雇固定部３９は、適当な熱膨張率や、硬度、剛性などの条件に合致する例えば金属材料から構成する。ただし、雇可動部５３や雇固定部３９の材質は、所定範囲の条件を満足する材料であれば任意であり、場合によっては例えば樹脂などの他の材質を用いることは本発明の実施を妨げるものではない。
【００４４】
図２の雇５００を図３の断面形状測定装置に装着する場合、雇５００は、断面形状測定装置側の雇取付面５の上面に面して、雇固定部３９の雇座面１１が載置される。これにより、雇装着姿勢が決定される。従って、これらの雇取付面５、雇固定部３９の平面精度や、雇取付面５のＸＹ平面との平行性は、好ましくは予め水準器などを用いて確認済みであるものとする。
【００４５】
また、雇５００の断面形状測定装置上における装着位置（ＸＹ座標）は、例えば雇固定部３９の下部側面に配置した雇側取付基準９、１０と、断面形状測定装置側の雇取付基準６、７の係合によって保証する。本実施例では、図示のように、雇取付基準７が半球凹形状、雇側取付基準９、１０が半球形状とし、相互に密に嵌合して雇５００の装着位置を規制する。
【００４６】
これら雇取付面５、雇座面１１、雇側取付基準９、１０は突き当てや着脱を繰り返すため、好ましくは焼入れ鋼などの硬度が高い材質で製作するのが良い。なお、以上では、雇取付面５と雇座面が平面雇取付基準６が平面、雇取付基準７が半球凹形状、雇側取付基準９、１０が半球形状であるものと説明したが、これらの雇５００の断面形状測定装置に対する位置決め機構は任意の構造でよい。例えば、ある程度の雇５００の位置決めが可能な構造であれば、タップと切り穴の寸法公差などを利用した各種の係合構造を用いることができる。
【００４７】
なお、雇５００は雇側取付基準９、１０と回転傾斜軸４２、４３の位置関係が調整可能な構造となっていることが好ましい。これは、ワークに応じて新たに雇５００を製作する際に、雇取付基準６、７と雇側取付基準９、１０を突き当てた状態で装着した際、回転傾斜軸４２、４３がある精度範囲で測定軸ＸＺと直交する状態を形成するためである。
【００４８】
また、雇５００の回転傾斜駆動は本実施例では回転シリンダ４０とベルト４１とプーリ４６を用いたが、電動の回転駆動機構や直動を回転に変換する機構、例えばゴニオステージなどを用いても構わない。また、回転傾斜軸４２、４３は、深溝玉軸受などを用いて構成するが、所定の回転軸保持精度を達成できる構造であればどのような軸受手段を用いてもよい。
【００４９】
また、以上では、雇可動部５３と２つのブレーキ部４４、４５への突き当てによって、雇可動部５３（回転可動部）ないしこれにより保持されたワークの２つの傾斜（回動）姿勢を選択する構成を例示した。しかしながら、雇可動部５３（回転可動部）ないしこれにより保持されたワークの傾斜（回動）姿勢選択には、ディスクブレーキなど所定の傾斜姿勢の保持が可能であればどのような機構を用いても構わない。また、本実施例では、測定時、雇可動部５３（回転可動部）ないしこれにより保持されたワークは２姿勢のいずれかを取る構成を想定している。しかしながら、電動の回転駆動機構とディスクブレーキの組合せ（いずれも詳細不図示）などを用いて、形状測定時、３つ以上の傾斜（回動）姿勢に制御する構成を実施してもよい。形状測定時に、雇可動部５３（回転可動部）ないしワークをより多数の傾斜（回動）姿勢に制御できれば、異なる角度の多数の高傾斜面が組み合わされた複雑な形状の形状測定に対応できるようになる。
【００５０】
図１に、ワーク（５０）が装着されていない状態で、雇可動部５３のワーク保持基準４７上の構成、および基準平面５１、５２の位置関係を示す。図１は雇可動部５３の上面図に相当する。
【００５１】
ワーク保持基準４７は本実施例では高精度に仕上げられたワーク座面６２と円断面の穴６１から構成されている。この穴６１は本実施例では透孔の丸孔である。ワーク（５０）は、保持用の治具などに保持された上、この治具の下部に配置した、例えば丸棒状の位置決め部（不図示）を穴６１に挿入する。そして例えば、保持用の治具に対して押し当て用のローレット付き止めネジ５４を締め付けることにより、ワーク（５０）のずれを抑えた上、ワーク座面６２の中心に装着することができる。
【００５２】
これら、ワーク座面６２、円断面の穴６１を有するワーク保持基準４７は、ワーク（５０）を保持するためのワーク保持部を構成する。なお、これら各部の耐久性や寸法精度は、適当な耐久期間の間はワークの保持、着脱を繰り返してもワークの保持位置ずれが生じないように予め選ばれる。このため、ワーク保持基準４７も、焼入れ鋼などの金属で、硬度が高い材質で作られることが望ましい。
【００５３】
なお、図３の断面形状測定装置では、雇取付面５の下部にＸワークステージ３、Ｙワークステージ８を配置している。このため、ワーク５０ないしこれを保持する雇５００のワーク中心合せ、特にＸＹ平面（と平行な面）内の並進位置についてはワーク取付後でも修正が可能である。
【００５４】
図１の左右には、上述の雇可動部５３の２つの基準平面５２、５１を左方、および右方から見た側面図示が追加してある。これら２つの基準平面５１、５２は、同図のように、回転傾斜軸４２、４３（図２）の中心に一致する回転中心軸６０に直交し、かつ、ワーク保持基準４７の円筒状の穴６１の中心を通る断面６５に対して、それぞれ傾斜角度６３、６４を持つよう設置される。
【００５５】
なお、上述の雇５００の各部の寸法精度は、雇５００を雇取付面５上の装着位置に装着し、位置決めした際に、少なくともプローブ３８の一方向の走査ライン（後述の３８ａ：図５）に一部重なることが保証される範囲内にコントロールされているものとする。
【００５６】
また、基準平面５１、５２は、本実施例では同じ軸廻りに傾斜させているが、別々の軸廻りに傾斜させても構わない。また、本実施例では基準平面５１、５２は、概略同じ角度で傾斜させているが、異なる角度で傾斜させても構わない。また、本実施例では、円筒状の穴６１は透孔を用い、側面方向からのローレット付き止めネジ５４の押し当てでワーク（ないしその保持用の治具）を固定するものと説明した。しかし、円筒状の穴６１を、ワーク保持用の治具の下部の丸棒状の位置決め部と螺合できるような、雄ネジや、雌ネジ構造としても良い。これにより、雇可動部５３のワーク座面６２に対するネジ込みによって、ワークないしその保持治具を装着する。その場合、ローレット付き止めネジ５４のような側面押し当て機構は不要である。
【００５７】
雇可動部５３に配置する２つの基準平面５１、５２はワーク毎に何度も測定を繰り返すため、石英やルビー、セラミックなどの硬度が高い材質が好ましい。また、ワーク断面形状測定結果の合成、ワークの測定断面のずれ量の推定に用いるため、表面粗さは小さいことが好ましい。また、本実施例では平面としたが、姿勢を変化させて測定を行っても断面形状が概略同じであれば、平面に限定するものではなく、球面やその他の自由曲面であっても構わない。基準平面の固定は接着剤などで基準平面の取付変形を小さく取り付けることが好ましい。基準平面の傾斜角度６３、６４は、基準平面５１、５２を雇可動部５３に取り付け、ワーク保持基準に対する角度を予め単体で測定し、既知としておく。また、本実施例では基準平面５１、５２を雇可動部５３と別体としているが、雇可動部５３上に基準となる平面や曲面を設けてもよい。
【００５８】
雇５００は測定先立ち、断面形状測定装置に取り付ける。その際、雇５００の装着位置は雇側取付基準を雇取付基準に突き当てた状態で、雇可動部５３の回転傾斜軸（４２、４３）がプローブ３８の走査軸（Ｘ軸方向：測定軸）と直交となるように調整する。なお、図１の状態は、この調整がほぼ正確に行われた後の状態に相当し、プローブ３８の走査軸（Ｘ軸方向の走査線：測定軸）は、ワーク保持基準４７の円筒状の穴６１の中心を通る断面６５に一致する。
【００５９】
また、この状態で雇可動部５３を２の姿勢に傾斜させ、それぞれの傾斜姿勢で基準平面５１、５２を測定し、正常な取り付け状態での基準平面の角度を算出し、二つの基準平面（とその中間に保持されるワーク５０）を測定できるか、事前に確認しておく。また、基準平面５１、５２の角度を調整する機構を設けて、基準平面の測定結果に基づいて、基準平面の角度を調整できるようにしても良い。
【００６０】
図４のフローチャートは、本実施例の断面形状測定装置で実施可能な測定制御手順の流れを示している。図示の手順は、一部に作業者の操作により行われるものも含んでいるが、図３の断面形状測定装置の各部の制御手順については、制御装置６００のＣＰＵ６０１が実行可能な制御プログラムとして、例えばＲＯＭ６０２などに格納しておくことができる。
【００６１】
図４のステップＳ１０１では、雇（図１、図２）を断面形状測定装置（図３）の雇取付面５に装着する。雇５００を取り付ける際には雇座面１１、雇取付面５のゴミなどをきれいに拭き取り、雇取付基準６、７に雇側取付基準９、１０を突き当てた状態で装着する。雇５００の取付手段については特に限定されず、作業者が手動操作による装着作業を行ってもよく、また、ロボット装置などによって装着作業を行ってもよい。ワーク５０は最初から雇５００のワーク座面６２上に固定されていても良いし、雇（図１、図２）を断面形状測定装置（図３）の雇取付面５に装着した後でワーク５０を固定しても良い。
【００６２】
次に、制御装置６００のＣＰＵ６０１は、回転シリンダ４０を駆動して、雇可動部５３の姿勢を１番目の傾斜姿勢に制御する（ステップＳ１０２）。これにより、ワーク５０が第１のワーク姿勢に制御される。
【００６３】
次に、必要に応じて、ワーク５０の中心出しを行う（ステップＳ１０３）。Ｙワークステージ８を設けている場合は、Ｙワークステージ８を駆動して測定することができる。回転ステージ２を設けている場合は、回転ステージ２を９０°回した状態でプローブ走査を行い、断面測定した結果を用いても良い。結果からＹワークステージ８を用いても良いし、手動でワーク５０を固定し直しても良い。
【００６４】
この中心出しが終了した段階では、図１のワーク保持基準４７の円筒状の穴６１の中心を通る断面６５とプローブ３８の走査ライン（Ｘ軸方向）がほぼ一致する。この状態において、プローブ３８により基準平面５１、５２とワーク５０を走査してこれらの形状を測定することができる。
【００６５】
そこで、ステップＳ１０４では、基準平面５１、５２とワーク５０を測定する（２つの基準平面５１、５２、およびワーク５０の第１の形状測定データを取得する工程）。制御装置６００のＣＰＵ６０１はＸガイド可動部１６を制御して、プローブ３８を走査させ、その際のＺレーザスケールヘッド２７、２８を基準としたＺ座標を測定する。形状測定値（Ｚ座標）と走査位置（Ｘ座標）は、逐次、ＲＡＭ６０３などに第１のワーク傾斜姿勢に関連して割り当てられている所定の記憶領域に格納していく。
【００６６】
次に、制御装置６００のＣＰＵ６０１は、回転シリンダ４０を駆動して、雇可動部５３の姿勢を第２の傾斜姿勢に制御する（ステップＳ１０５）。これにより、ワーク５０が第２のワーク姿勢に制御される。
【００６７】
続いて、ステップＳ１０３と同様、必要に応じてワークの中心出しを実施する（ステップＳ１０６）。この中心出しを行う時、Ｙステージを用いて雇５００ごとワークを移動した場合は、その駆動量をＲＡＭ６０３に用意した所定領域に記憶しておく。ステップＳ１０６は必須ではないが、このステップＳ１０６を実施することにより、回転軸ずれが多少大きくても測定位置が補正されるため、断面形状測定結果を合成する際に誤差が小さくなる。
【００６８】
続いて、ステップＳ１０７において、ステップＳ１０４と同様にして、第２の傾斜姿勢によって基準平面５１、５２とワーク５０を測定する（２つの基準平面５１、５２、およびワーク５０の第２の形状測定データを取得する工程）。形状測定値（Ｚ座標）と走査位置（Ｘ座標）は、逐次、ＲＡＭ６０３などに第２のワーク傾斜姿勢に関連して割り当てられている所定の記憶領域に格納する。
【００６９】
次に、２つの基準平面５１、５２の形状（位置）測定結果に基づき雇５００の装着姿勢を推定する演算を実施する（ステップＳ１０８）。図５に、雇５００の装着姿勢を演算するための幾何学的な関係を示した概念図を示す。図５（ａ）は、雇可動部に設けた２つの基準平面５２、５１を斜視形態で示している。
【００７０】
ここで、図１に示したように、プローブ３８による走査時、ワーク（５０）は、雇可動部５３の回転傾斜軸（４２、４３）の中心に一致する回転中心軸６０廻りに回動され、異なる傾斜角度を有する第１または第２のワーク姿勢を取る。
【００７１】
このプローブ３８による走査時、好ましくは、雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０、および（Ｘ軸と平行な）プローブ３８の走査ラインが直交関係となる装着姿勢で、雇５００が装着位置に（雇取付面５に対して）装着されている必要がある。
【００７２】
本実施例では、２つの基準平面５１、５２の形状測定データに基づき、雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０と、プローブ３８による一方向（Ｘ軸方向）の走査ライン（下記の３８ａ）と、の直交関係からのずれ量に相当する直交ずれ量を求める。本実施例では、この直交ずれ量を介して、雇５００の装着姿勢を評価する。
【００７３】
図５（ａ）、（ｂ）において、３８ａは、プローブ３８による一方向（Ｘ軸方向）の走査ラインに相当する。なお、基準平面５１、５２の間にワークが装着されていれば、図５（ａ）ではプローブ３８の測定点（接触式であればその先端）が移動する走査線はワーク形状に倣う形状となる。しかし、ここでは説明を容易にするため、基準平面５１、５２の間を直線的に走査ラインが走るような図示を採用している。また、以下に図５（ａ）、（ｂ）に関して示す演算では、雇可動部５３（ワーク５０）の２つの傾斜位置を考慮せず、１つの傾斜位置のみにおける測定原理を示すものとする。
【００７４】
なお、前述のように、基準平面５１、５２の傾斜角度は、互いに異なるものとするなどの実施例も考えられるが、ここでは２つの基準平面５１、５２の形状、材質は同じであり、これらの傾斜角度は雇可動部５３に対して同一であるものとする。
【００７５】
ここで、図５（ａ）、（ｂ）においてステップＳ１０４ないしＳ１０７で得た２つの基準平面５２、５１の形状測定データとして得た代表的な測定点の座標は、それぞれ座標Ａ（Ｘａ、Ｚａ）、Ｂ（Ｘｂ、Ｚｂ）であるものとする。なお、これらの代表的な測定点は、２つの基準平面５１、５２を検出するデータ処理に基づき取得する。たとえば予めＲＯＭ６０２に２つの基準平面５２、５１の形状データを格納しておき、ステップＳ１０４ないしＳ１０７で得た２つの基準平面５１、５２の形状測定データとのパターンマッチングなどを行う。これにより、代表的な測定点の座標Ａ（Ｘａ、Ｚａ）、Ｂ（Ｘｂ、Ｚｂ）を取得することができる。また、その場合、基準平面５１、５２の形状測定結果を線形近似等により、線分で近似し、線分の中点の座標として代表点の座標Ａ（Ｘａ、Ｚａ）、Ｂ（Ｘｂ、Ｚｂ）を求めることもできる。
【００７６】
理想的な雇５００の装着状態においては、雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０と、プローブ３８による一方向（Ｘ軸方向）の走査ライン３８ａと、が直交関係（直交性）を有している必要がある。この直交関係がある場合、上述の構成においては、当然ながら、走査ライン３８ａは、２つの基準平面５２、５１の斜面の同じ高さの位置を通る。
【００７７】
これに対して、図５（ａ）、（ｂ）は、雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０と、プローブ３８による一方向（Ｘ軸方向）の走査ライン３８ａと、の間に上記の直交性がない状態を示している。即ち、図５（ｂ）に示すように、プローブ３８による一方向（Ｘ軸方向）の走査ライン３８ａは、上記の雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０とは直交しない経路を通過している。
【００７８】
従って、図５（ａ）、（ｂ）では、走査ライン３８ａは、２つの基準平面５２、５１の斜面の異なる高さの位置を通ることになる。ここで、基準平面５１、５２の傾斜角度をψとする（この値も事前に測定し、ＲＯＭ６０２などに格納しておく）と、ベクトルＡＢの、回転中心軸６０方向の長さ（成分）Ｌは、以下の式（１）のようになる。
【００７９】
【数１】
0006672032.tif 000002
なお、このＬの値は、Ｚａ＝Ｚｂ、即ち、走査ライン３８ａが２つの基準平面５２、５１の斜面の同じ高さの位置を通っていれば（上記の直交性が存在すれば）、０になる。逆に、Ｌの値が０より大きければ、上記の直交性が破綻していることになる。Ｌの値が０より大きい場合には、次のような演算により、上記の雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０と、プローブ３８による一方向（Ｘ軸方向）の走査ライン３８ａと、の直交関係からの直交ずれ量（図５（ｂ）のθ）を取得できる。
【００８０】
図５（ｂ）には、雇可動部５３の回転中心軸６０と直交するＸＹ平面上のベクトルＰを示してある。ステップＳ１０４、１０７で得た２つの形状測定データを正確に合成するには、プローブ３８による一方向（Ｘ軸方向）の走査ライン３８ａ（ベクトルＡＢ）は、このベクトルＰの上を通過する必要がある。しかしながら、上記のＬがＬ＞０であれば、図５（ｂ）に示すように、走査ライン３８ａ（ベクトルＡＢ）と、上記の雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０の直交性に直交ずれが生じた状態となっている。
【００８１】
そこで、この演算例では、走査ライン３８ａ（ベクトルＡＢ）と、雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０の直交関係からの直交ずれ量は例えば、ベクトルＡＢとベクトルＰのなす角度θとして求める。この角度θは、以下の式（２）により取得することができる。
【００８２】
【数２】
0006672032.tif 000003
制御装置６００（ＣＰＵ６０１）は、この走査ライン３８ａ（ベクトルＡＢ）と、上記の雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０の直交関係からの直交ずれ量（θ）を介して、雇５００の取り付け状態を評価することができる。
【００８３】
なお、制御装置６００（ＣＰＵ６０１）は、この走査ライン３８ａと、上記の雇可動部の回転中心軸６０の直交関係からの直交ずれ量（θ）は、ステップＳ１０４、１０７で各々測定した基準平面５２、５１の形状測定データについてそれぞれ求めることができる。例えば、ステップＳ１０４、１０７でそれぞれ測定した第１、第２の傾斜姿勢におけるベクトルＡＢとベクトルＰとのなす角度θを求め、平均値を算出する。
【００８４】
なお、以上では、上記の雇可動部５３（ワーク５０）を傾斜させていない状態で計算式を示したが、傾斜のある場合でも、各点の座標計算において、回転軸の回転方向と角度を反映した回転行列を乗算することによって同様の結果が得られる。また、ベクトルＡＢの推定方法は、近似した線分の中点を用いる方法に限定するものではなく、測定した断面上の任意の点を選んでも構わない。また、基準平面５１、５２でそれぞれ傾斜角度が異なる場合でも、基準平面ごとに角度を推定し、平均化を行ってもよい。また、３姿勢以上ある場合も各姿勢で同様に計算を行い、角度の平均値を用いることができる。
【００８５】
以上のようにして求めた角度（θ）は、例えば走査ライン３８ａ（ベクトルＡＢ）と、雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０の直交関係からの直交ずれ量として雇５００の装着状態の評価に用いることができる。
【００８６】
例えば、図４のステップＳ１０９において、雇５００の装着状態を評価することができる。ここでは、例えばステップＳ１０８で算出した直交ずれ量（θ）を事前に設定した許容値と比較し、直交ずれ量（θ）が当該の許容値の範囲を超過しているか否かを判定する。ステップＳ１０９で直交ずれ量（θ）が事前に設定した許容値の範囲を超過している場合にはステップＳ１１０へ、許容値の範囲内であればステップＳ１１１に移行する。なお、この許容値（閾値）はワーク形状と形状測定仕様などに応じて予め定めた測定誤差から設定し、ＲＯＭ６０２などに格納しておけばよい。
【００８７】
ステップＳ１０９において、直交ずれ量（θ）が事前に設定した許容値の範囲を超過している場合には、ステップＳ１１０において、雇５００の取り付け状態を修正する。ステップＳ１１０の修正後は、処理はステップＳ１０２に復帰する。
【００８８】
ステップＳ１１０の修正は、作業者に手動によって行わせる場合と、例えば上記のようにして求めた直交ずれ量（θ）に応じた回転量だけ、制御装置６００が回転ステージ２を回転駆動して自動的に行う手法が考えられる。
【００８９】
ここで、作業者に手動によって修正作業を行わせる場合には、制御装置６００は上記のように求めた直交ずれ量（θ）が前記許容値の範囲を逸脱している旨、出力装置６０５によって出力させ、作業者に雇装着位置の修正が必要であることを報知する。その場合、出力装置６０５の出力方式には、例えば音声出力や、文字（列）、シンボル、数値などの表示出力などの各出力方式を利用することができる。この時、直交ずれ量（θ）を雇５００の回転ずれ量などとして回転補正方向などとともに出力装置６０５で出力することが考えられる。
【００９０】
また、回転ステージ２を用いた自動補正の場合には、制御装置６００（ＣＰＵ６０１）は、上記のように求めた直交ずれ量（θ）を解消する回転方向、および回転量で回転ステージ２を駆動する。これにより、手動作業を必要とせず、雇５００の装着位置におけるＸＹ平面内の回転方向に係る上記の直交ずれ量（θ）を自動補正することができる。
【００９１】
一方、ステップＳ１０９直交ずれ量（θ）が事前に設定した許容値の範囲を超えなかった場合は、次に一番目の姿勢の測定結果と二番目の姿勢の測定結果を合成する（ステップＳ１１１）。
【００９２】
図６にステップＳ１０４、１０７の測定時の各傾斜姿勢において取得したワーク５０の断面形状測定結果を合成する処理（ステップＳ１１１）の概略を示す。図６のＤ１、Ｄ２は、ステップＳ１０４、１０７の測定時の各姿勢において、ワーク５０をプローブ３８で走査し、得た断面形状である。断面形状Ｄ１、Ｄ２は、具体的には、Ｚレーザスケールヘッド２７を介して得た、プローブ３８のＺ軸方向の位置情報の変化に相当する。
【００９３】
また、図６において、５１１、５１２は２つの基準平面５１、５２の検出位置に相当する。ステップＳ１０４、１０７では、雇可動部５３が２つの傾斜姿勢に制御されるため、これらのうち第１の傾斜姿勢では、図示のように、基準平面５１側が低く、また、第２の傾斜姿勢では、基準平面５２側が低く傾斜姿勢でワーク（５０）が測定される。当然ながら、これらの傾斜姿勢で測定される断面形状Ｄ１、Ｄ２も同じ角度だけ傾斜した状態で測定されている。
【００９４】
そこで、制御装置６００（ＣＰＵ６０１）が測定された２つの断面形状Ｄ１、Ｄ２を合成するには、例えば基準平面５１、５２の検出位置５１１〜５１２を結ぶ線分が１直線上で一致するよう、断面形状Ｄ１、Ｄ２を回転補正する。例えば、このためには、まず制御装置６００（ＣＰＵ６０１）は、それぞれの姿勢における測定時の基準平面５１、５２の検出位置５１１〜５１２を結ぶ線分が水平線（例えばＸ軸）となす角度を補正角度量として求める。なお、理論的には、この補正角度量は、雇５００の各部の寸法精度やその経時変化の範囲が正確に保たれている場合には、仕様上、取り得る雇可動部５３の２つの傾斜角度に一致する。そこで、この補正角度量として、雇可動部５３の仕様上定められた２つの傾斜角度を用いることも考えられる。そして、制御装置６００（ＣＰＵ６０１）は上記の補正角度量だけ、測定した断面形状Ｄ１、Ｄ２を回転補正する。さらに、基準平面５１、５２の検出位置５１１〜５１２が図６の下部の位置５１３、５２３で一致するよう、ＸＺ平面内で断面形状Ｄ１、Ｄ２を並進補正する。
【００９５】
ステップＳ１１１で上記のような合成処理を行うことにより、それぞれステップＳ１０４、１０７で異なるワーク傾斜姿勢において測定した断面形状Ｄ１、Ｄ２を合成し、ワーク（５０）の断面形状Ｄ３を取得することができる。なお、以上に示したステップＳ１１１における断面形状の合成処理は一例であって、合成処理手順の細部は当業者において制御装置６００のハードウェアないしソフトウェア構成に応じて種々変更が可能である。
【００９６】
本実施例の形状測定装置では、ワークを保持する雇５００は、一方向の走査ラインに沿って走査されるプローブ３８により走査可能な装着位置において着脱可能に構成される。
【００９７】
雇５００は、雇固定部３９と、この雇固定部３９に対して回転中心軸６０を中心に回転し、複数のワーク姿勢のいずれかにワーク５０の姿勢を変化させ、ワーク姿勢を維持可能な雇可動部５３（回転可動部）を備える。そして雇可動部５３（回転可動部）には、２つの基準平面５１、５２を設ける。これら基準平面５１、５２は、雇５００の装着位置において、プローブ３８の一方向の走査ラインに一部重なる位置であって、かつ雇可動部５３の回転中心軸６０と直交する軸（６５）回りに傾斜した傾斜角度で配置する。このような傾斜した基準平面は、例えば球状の基準部位などよりも、適当な精度範囲で製造するのが容易である。また、基準平面の形状測定については、上記のような配置によって、プローブ（３８）の走査線と、雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０との直交性にずれがあれば、２つの基準平面で大きな差を出力させることができる。このため、基準平面の形状測定に関して、容易に良好な形状測定分解能を実現でき、下記の雇５００の装着状態の評価を高精度に実行することができる。
【００９８】
本実施例によれば、傾斜角度が既知の基準平面５１、５２を用いているため、基準平面の形状測定結果から、本来、直交関係であるべき走査ライン３８ａと、雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０と、の直交ずれ量（角度（θ））取得できる。そして、この直交ずれ量（角度（θ））を介して、雇５００の装着状態を評価することができる。
【００９９】
例えば、上記実施例に示したように、算出した直交ずれ量（角度（θ））が予め定めた許容値の範囲を逸脱している場合、その旨を測定者に報知するための出力装置６０５を配置する。この場合、ユーザ（作業者）は出力装置６０５の報知内容に応じて、雇５００の装着状態を修正することができる。
【０１００】
また、本実施例では、回転ステージ２を設けており、この回転ステージ２により、雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０、および走査ライン（３８ａ）の直交関係を回転補正するために用いることができる。例えば、上記のようにして算出した直交ずれ量（角度（θ））に応じて、回転ステージ２を回転させることにより、雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０、および走査ライン（３８ａ）を直交関係に回転補正することができる。これにより、雇５００の装着状態を自動的に補正することができる。
【０１０１】
以上のように、本実施例では、基準平面５１、５２の形状測定結果を用いて、走査ライン（３８ａ）と、雇可動部５３（回転可動部）の回転中心軸６０の直交性を介して雇５００の装着状態を評価することができる。そして、もし雇５００の装着状態が本来の装着状態から逸脱している場合には、必要に応じて、ユーザによる雇５００の装着状態調整、あるいは上記自動補正を行い、再測定することができる。このため、ワーク（５０）の姿勢を複数に変更可能な雇５００（支持体）を形状測定装置に対して着脱可能とする構成において、雇５００の装着精度を高精度に維持でき、高精度にワーク（５０）の形状測定を行うことができる。
【０１０２】
本実施例によれば、ワーク（５０）の傾斜姿勢を複数姿勢に制御して、それぞれの姿勢でプローブ走査を行って得た形状情報を合成し、ワーク（５０）の断面形状測定を行うことができる。このため、高傾斜部位を備えたワーク（５０）であっても断面形状を測定できる優れた形状測定装置を提供することができる。
【０１０３】
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１…基準ベース、２…回転ステージ、３…Ｘワークステージ、５００…雇、５…雇取付面、６…雇取付基準、７…雇取付基準、８…Ｙワークステージ、９…雇側取付基準、１０…雇側取付基準、１８…雇座面、２０…Ｘレーザスケールヘッド、２４…Ｚガイド固定部、２７、２８…Ｚレーザスケールヘッド、３４…Ｚレーザスケール、３５…Ｘレーザスケール、３６、３７…コラム、３８…プローブ、３９…雇固定部、４０…回転シリンダ、４１…ベルト、４２、４３…回転傾斜軸、４４、４５…ブレーキ、４６…プーリ、５０…ワーク、５１…基準平面、５２…基準平面、５３…雇可動部、５４…ローレット付き止めネジ、６０…回転中心軸、６１…円筒状の穴、６２…ワーク座面。
【図１】
0006672032.tif 000004
【図２】
0006672032.tif 000005
【図３】
0006672032.tif 000006
【図４】
0006672032.tif 000007
【図５】
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【図６】
0006672032.tif 000009