(57)【要約】【課題】本発明の目的は、表面性状測定機によってワーク表面の端部領域を走査した結果から、ワーク座標系の原点を正確かつ容易に設定する方法および装置を提供することにある。【解決手段】スタイラスを用いてワークの端部領域を走査して収集した特徴領域データを入力するデータ入力部１２と、入力データの形状解析を行う形状解析部１４と、スタイラスの測定補正値によって形状解析結果を補正する形状解析結果補正部１８と、補正された形状解析結果に基づいて前記被測定物の座標原点を設定する原点設定部２０とを備えた。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタイラスを用いて被測定物の特徴領域を含む表面領域を走査して収集した特徴領域データを入力するステップと、
前記特徴領域データの形状解析を行うステップと、
前記スタイラスの測定補正値によって前記形状解析結果を補正するステップと、
前記補正された形状解析結果に基づいて前記被測定物の座標原点を設定するステップと、
を備えたことを特徴とする表面性状測定機の原点設定方法。
【請求項２】
前記形状解析を行うステップは前記特徴領域データを形状解析して形状要素を求めるステップを含み、
前記形状解析結果を補正するステップは、前記形状要素を前記スタイラスの測定補正値によって補正するステップと前記補正された形状要素の交点を算出するステップを含み、
前記座標原点を設定するステップは、前記補正された形状要素の交点に基づいて前記被測定物の座標原点を設定することを特徴とする請求項１に記載の表面性状測定機の原点設定方法。
【請求項３】
前記形状解析を行うステップは、前記特徴領域データを形状解析して形状要素を求めるステップと前記形状要素の交点を算出するステップを含み、
前記形状解析結果を補正するステップは前記形状要素の交点を前記スタイラスの測定補正値によって補正するステップを含み、
前記座標原点を設定するステップは、前記形状要素の補正された交点に基づいて前記被測定物の座標原点を設定することを特徴とする請求項１に記載の表面性状測定機の原点設定方法。
【請求項４】
前記形状解析を行うステップは、前記形状解析に先立って前記特徴領域データから所定の領域のデータを除去するステップを含むことを特徴とする請求項１から３に記載の表面性状測定機の原点設定方法。
【請求項５】
前記形状解析を行うステップは、前記形状解析に先立って前記特徴領域データから突出した特異点データを除去するステップを含むことを特徴とする請求項１から４に記載の表面性状測定機の原点設定方法。
【請求項６】
前記特異点データを除去するステップは、ロバスト推定法により前記特徴領域データから突出した特異点データを除去することを特徴とする請求項５に記載の表面性状測定機の原点設定方法。
【請求項７】
スタイラスを用いて被測定物の特徴領域を含む表面領域を走査して収集した特徴領域データを入力するデータ入力部と、
前記特徴領域データの形状解析を行う形状解析部と、
前記スタイラスの測定補正値によって前記形状解析結果を補正する形状解析結果補正部と、
前記補正された形状解析結果に基づいて前記被測定物の座標原点を設定する原点設定部と、
を備えたことを特徴とする表面性状測定機の原点設定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真円度測定機、表面粗さ測定機、輪郭形状測定機などに代表されるワークの表面性状を測定する表面性状測定機の原点設定方法および装置に関し、特にワーク座標系の原点設定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真円度測定機、表面粗さ測定機、輪郭形状測定機などに代表される表面性状測定機に用いられる検出器は、揺動レバー先端に触針を設ける形式が多く、この触針をワークに当接させてワークの表面方向に走査してデータを収集することによって測定データを得て、ワークの表面性状解析や座標や寸法の測定を行う。
【０００３】
ところがこの形式の検出器は、揺動方向（表面粗さ測定機や輪郭形状測定機では上下方向のＺ軸方向、真円度測定機では前後方向のＲ軸またはＸ軸方向）の凹凸を検出する１軸検出器であるために、ワーク端部（ワークの角部で、通常は９０°の角度をなす場合が多い）などの形状特徴点部位を正確に検出することが困難であり、ひいてはワーク端部などの特徴部位を検出して、この部位をワーク座標系の原点に設定することが出来なかった。
【０００４】
例えば、図１０はスタイラスＳをワークＫの表面に沿ってワーク端部Ｋｃを含んで走査してデータを収集した場合の、スタイラス先端基準点が描く走査軌跡３２（実際は測定データの点列となる）を示し、矢印はその走査方向を示している。ここでスタイラス先端基準点とは、例えばスタイラスＳの先端が略円弧状である場合には、その円弧の中心点を示す。走査軌跡上の点Ａはスタイラス先端基準点の走査開始点を示し、点Ｄは走査終了点を示す。この図１０において、走査軌跡上の点Ａから点Ｂまでは、ワークＫにスタイラスＳの先端が当接した状態で走査が行われるので、略直線状となる。走査軌跡上の点Ｂから点Ｃの走査においては、ワーク端部Ｋｃに対してスタイラスＳの先端円弧部の円弧側面部がその当接点を徐々に変えていくので、その結果、点Ｂから点Ｃの走査軌跡は、スタイラスＳの先端円弧部形状が転写された形状となる。また、走査軌跡上の点Ｃから点Ｄにおいては、もはやスタイラスＳの先端円弧部はワーク端部Ｋｃに当接しておらず、スタイラスＳの先端円弧部に連続するスタイラス側面直線部がワーク端部Ｋｃに当接した状態となるので、この範囲では、走査軌跡は略直線状となる。
【０００５】
この走査軌跡を解析して点Ｂあるいは点Ｃ、さらに直線ＡＢと直線ＣＤとの交点を求めることは、比較的に容易である。例えば、特開平１１−３３９０５２号公報に記載された発明によれば、次のような手順で求めることができる。
【０００６】
１）入力データの一部（初期あてはめ部分）を抽出する。
２）初期あてはめ部分について評価関数を用いてあてはめを実行する。
３）得られたパラメータから曲率半径Ｒを求める。
４）初期あてはめ部分の、曲率半径Ｒが所定値より大きければ線要素、小さければ円要素と判定する。
５）判定した要素（線または円）のパラメータを求める。
６）このパラメータとあてはめ関数を用いてεｉ＝ｆ（ｘｉ，ｙｉ）を求め、ｉ＝１から順に誤差チェックを行う。
７）ｉが初期あてはめ部分を超えた場合は、更にデータを順次追加しながら、誤差εｉが所定値を超えるまで、２）〜６）を繰り返す。
８）誤差εｉが所定値を超えたデータを始点として、再度１）〜７）を繰り返して、隣接する要素を決定する。
９）全入力データについて、１）〜８）を繰り返す。
１０）幾何要素を延長して交点を求める。
１１）入力データから交点までの距離が所定値を超えた場合は、隣接する要素の端点同士を接続線で接続する。
【０００７】
あるいは、特開２０００−３３１１７１号公報に記載された発明によれば、次のような手順で求めることができる。
１）入力データの一部（初期あてはめ部分）を抽出する。
２）初期あてはめ部分について複数の形状要素の評価関数を用いてあてはめを実行する。
３）初期あてはめ部分が形状要素毎に設けられた許容誤差内であれば、その形状要素として、初期あてはめ部分を延長して、２）〜３）を繰り返す。
４）初期あてはめ部分を最も延長できた形状要素を、第１の部分の形状要素とする。
５）第１の部分の次のデータを始点として、１）〜４）を繰り返す。
６）全入力データについて、１）〜５）を繰り返す。
７）隣接する幾何要素の双方をその要素として延長して交点を求める。
８）入力データから交点までの距離が所定値を超えた場合は、隣接する要素の端点同士を接続線で接続する。
【０００８】
ところが、このスタイラス先端円弧半径ｒは、微小なものでは数十μｍ以下になる。このような微小先端を正確に円弧状に加工することは必ずしも容易ではなく、通常はなんらかの歪みが生じて正確な円弧状には形成されない。
従って、点Ｂと点Ｃの間を円弧などの既知形状で近似する従来の方法では、必ずしも正確に点Ｂや点Ｃを決定することができない。
また、図１０においてワークＫにスタイラスＳの先端を当接して走査した点Ａと点Ｂの間の直線要素に対して、所定の限界値Ｌを設けておき、走査軌跡３２がこの限界値Ｌを超えた点Ｐを交点とする方法が従来から用いられているが、交点算出の正確さの点で問題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−３３９０５２号公報
【特許文献２】
特開２０００−３３１１７１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この問題は、工作機械や三次元座標測定機などに用いられる数値制御技術を、これらの表面性状測定機に応用しようとした時に、従来の交点算出方法によってワーク座標系の原点設定を行っても、正確な原点設定が出来ないため、ワークの測定部位を正しく特定して測定を行うことが困難であるという問題を新たに生じさせる。
【００１１】
本願発明は、このような問題を解決するために、ワークの端部部位などの特徴領域中の特徴部位を正確に求めて、ワーク座標系の原点設定を正確かつ容易に行える表面性状測定機の原点設定方法および装置を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明にかかる表面性状測定機の原点設定方法は、スタイラスを用いて被測定物の特徴領域を含む表面領域を走査して収集した特徴領域データを入力するステップと、前記特徴領域データの形状解析を行うステップと、前記スタイラスの測定補正値によって前記形状解析結果を補正するステップと、前記補正された形状解析結果に基づいて前記被測定物の座標原点を設定するステップとを備える。
【００１３】
この発明によれば、被測定物の端部などの特徴部位を含む特徴領域を走査して収集した特徴領域データを入力し、その入力データの形状要素算出や、形状要素と形状要素との交点算出を行って形状解析を行い、スタイラス先端の測定補正値によって形状解析結果を補正することによってスタイラス先端形状に起因する誤差を補正し、補正された形状要素の交点に基づいて被測定物の座標原点を設定する。
【００１４】
ここで、特徴領域とは、被測定物の端部領域（被測定物の角部領域）、凸部領域、凹部領域などの特徴点を含む領域をいう。
また、形状要素とは、直線要素、円要素、楕円要素、球要素などの幾何形状要素をいう。
さらに形状要素と形状要素との交点とは、形状要素同士が直接交差する場合の交点の他、位置的に離れた形状同士の場合は、それぞれの形状要素を延長して求まる交点を含む。
【００１５】
また、測定補正値とは、スタイラスの物理的な幾何形状やスタイラスの検出直線性や不感帯などのスタイラスの測定特性を補正する補正値をいう。
また、形状要素の交点に基づいて被測定物の座標原点を設定するとは、一つの特徴領域の走査の結果から求めた交点位置を被測定物座標系の原点として設定するほか、複数の特徴領域の走査の結果から求めた複数の交点位置に対して、例えばそれらの統計的中央位置を求めてその位置を被測定物座標系の原点として設定するもの、あるいは、それらの交点位置に対して所定値だけオフセットした位置を被測定物座標系の原点として設定するものを含む。
【００１６】
前記形状解析を行うステップは前記特徴領域データを形状解析して形状要素を求めるステップを含み、前記形状解析結果を補正するステップは、前記形状要素を前記スタイラスの測定補正値によって補正するステップと前記補正された形状要素の交点を算出するステップを含み、前記座標原点を設定するステップは、前記補正された形状要素の交点に基づいて前記被測定物の座標原点を設定することが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、形状要素をスタイラスの測定補正値によって補正した後、補正された形状要素の交点を算出するので、正確な交点位置を求めることができ、その結果、正確な原点設定が可能になる。
【００１８】
前記形状解析を行うステップは、前記特徴領域データを形状解析して形状要素を求めるステップと前記形状要素の交点を算出するステップを含み、前記形状解析結果を補正するステップは前記形状要素の交点を前記スタイラスの測定補正値によって補正するステップを含み、前記座標原点を設定するステップは、前記形状要素の補正された交点に基づいて前記被測定物の座標原点を設定することが好ましい。
【００１９】
この発明によれば、形状要素を算出して交点を求めたのち、その交点をスタイラスの測定補正値によって補正するので、正確な交点位置を求めることができ、その結果、正確な原点設定が可能になる。
【００２０】
前記形状解析を行うステップは、前記形状解析に先立って前記特徴領域データから所定の領域のデータを除去するステップを含むことが好ましい。
この発明によれば、被測定物の端部近辺に溝部や山部などの凹部や凸部が含まれており、その部位を含んで形状解析を行うと正確な解析が困難な場合に、その部位のデータを不要データとして除去できるので、正確な原点設定が可能になる。
【００２１】
前記形状解析を行うステップは、前記形状解析に先立って前記特徴領域データから突出した特異点データを除去するステップを含むことが好ましい。
この発明によれば、特徴領域データ中に電源変動などに起因する突出ノイズなどが含まれる場合に、特異点データとして除去できるので、正確な形状解析が行え、その結果、正確な原点設定が可能になる。
【００２２】
前記特異点データを除去するステップは、ロバスト推定法により前記特徴領域データから突出した特異点データを除去することが好ましい。
この発明によれば、従来のローパスフィルタ処理などで生じる位相歪みの発生がないので、特異点データを除去しても被測定物の表面データが正確に保たれており、形状解析結果に誤差を生じず、正確な原点設定が可能になる。
【００２３】
また、本発明による表面性状測定機の原点設定装置は、スタイラスを用いて被測定物の特徴領域を含む表面領域を走査して収集した特徴領域データを入力するデータ入力部と、前記特徴領域データの形状解析を行う形状解析部と、前記スタイラスの測定補正値によって前記形状解析結果を補正する形状解析結果補正部と、前記補正された形状解析結果に基づいて前記被測定物の座標原点を設定する原点設定部とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、データ入力部、形状解析部、形状解析結果補正部および原点設定部によって簡易な構成で正確な表面性状測定機の原点設定装置を提供できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の好適な実施形態について説明する。
図１には本発明の一実施形態にかかる表面性状測定機の原点設定方法を行うための装置の概略構成を示す。
同図に示す表面性状測定機の原点設定装置１０は、データ入力部１２、形状解析部１４、スタイラス形状補正値（測定補正値）格納部１６、形状解析結果補正部１８、原点設定部２０を備える。
【００２５】
データ入力部１２は、例えば触針を用いて真円度測定機によりワークの端部部位などの特徴領域を含む表面領域を走査して得た表面性状データを特徴領域データとして入力して図示しない記憶装置に格納する。
形状解析部１４は、格納された特徴領域データを読み出して、形状要素算出や、形状要素と形状要素との交点算出を行って形状解析を行う。この形状解析の具体的な処理手順としては、特開平１１−３３９０５２号公報や、特開２０００−３３１１７１号公報に記載された手順を採用することが出来る。
【００２６】
形状解析結果補正部１８は、スタイラス形状補正値格納部１６に格納されたスタイラス形状補正値を用いて形状解析結果を補正することによってスタイラス先端形状に起因する誤差を補正し、形状要素と形状要素との正確な交点を算出する。
スタイラス形状補正値には、スタイラス側面直線部の延長線上の交点であるスタイラス仮想先端Ｓｔとスタイラス先端とのスタイラスオフセット距離Ｓｃ（図４参照）、スタイラス先端円弧半径ｒ、スタイラス直線部角度θ、スタイラス基準点寸法ｕ（図６参照）があり、形状解析結果の補正に用いられる。
【００２７】
原点設定部２０は、算出された交点に基づいて、ワークの座標原点を設定する。例えば、交点から求められたワーク端部Ｋｃの位置をワーク座標系の原点とする。
なお、このワーク端部Ｋｃとはワークの角部位置を指しており、ワークの交差する２面の交点位置のことであって、角部角度は通常は略９０°であることが多い。
【００２８】
本実施形態にかかる表面性状測定機の原点設定装置１０は概略以上のように構成される。
図２は表面性状測定機の原点設定方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。
この方法は、まずデータ入力１２によって特徴領域データを入力してメモリーへ格納する（Ｓ２０）。
【００２９】
次に所定領域データ除去（Ｓ３０）と特異点データ除去（Ｓ４０）を行うが、これらは必ずしも不可欠というわけではなく、ワークの形状やデータ収集環境によって任意に実行要否を選択できるので、詳細は後述する。
その後、形状解析部１４において特徴領域データに含まれる形状要素を算出して形状解析を行う（Ｓ５０）。ここでの形状解析手順は、既に述べた特開平１１−３３９０５２号公報や、特開２０００−３３１１７１号公報に記載された手順を用いることが出来る。
【００３０】
次に形状解析結果補正部１８において、スタイラス形状補正値格納部１６に格納されたスタイラス形状補正値によって算出された形状要素の補正を行う（Ｓ６０）。例えば図４において、走査軌跡３２（特徴領域データ）を形状解析した結果として、直線ＡＢ、円弧ＢＣ、直線ＣＤが得られる。このうち、直線ＡＢの軌跡は、スタイラス仮想先端ＳｔがワークＫに当接して走査した場合に比べてスタイラスオフセット距離Ｓｃだけずれを生じているので、直線ＡＢを補正して直線Ａ１Ｂ１を求めて形状要素補正を行う。
【００３１】
これに対して、直線ＣＤはスタイラス側面直線部が当接して走査した結果であるので、補正の必要はない。なお、図４において、上下方向をＺ軸、左右方向をＸ軸とする。
次に補正形状要素交点算出を行う（Ｓ７０）。具体的には直線Ａ１Ｂ１と直線ＣＤの交点を求める。この際、両形状要素が直接交差していないので、これらの形状要素を延長して交点を求める。図４の例では、点Ｂ１が交点として求められる。
【００３２】
その後、原点設定部２０において座標原点設定を行う（Ｓ８０）。求められた交点Ｂ１は、ワークＫの端部Ｋｃに対して、Ｓｒ（Ｓｒ＝スタイラスオフセット距離Ｓｃ＋スタイラス先端円弧半径ｒ）のずれを生じている。従って、点Ｂ１をＺ軸方向にＳｒだけシフトさせた点Ｋｃをワーク座標系の原点として設定し、その結果を外部出力する。
この図２において、形状要素補正（Ｓ６０）と補正形状要素交点算出（Ｓ７０）は形状解析結果を補正するステップを構成しており、この両者は形状解析結果補正部１８において処理される。
【００３３】
図３は表面性状測定機の原点設定方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。
この方法における原点設定方法を図５と図６を用いて説明する。但し、この方法においては、特徴領域データ入力（Ｓ１２０）はＳ２０と、所定領域データ除去（Ｓ１３０）はＳ３０と、特異点データ除去（Ｓ１４０）はＳ４０と、形状要素算出（Ｓ１５０）はＳ５０と同一であるので説明を省略する。
【００３４】
図５においては、スタイラス基準先端点ＡがワークＫの表面を走査して得られた走査軌跡３２がワークＫ表面からスタイラス先端円弧半径ｒだけシフトしている点に着目して、直線ＡＢと直線ＣＤの交点である点Ｐの座標値を補正してワーク端部Ｋｃを求めて原点を設定する。
まず、形状解析部１４において、形状要素算出（Ｓ１５０）の結果から直線ＡＢと直線ＣＤの交点Ｐを算出する（Ｓ１６０）。
【００３５】
その後、形状解析結果補正部１８において交点補正を行う（Ｓ１７０）。図６は交点Ｐ付近の詳細説明図で、この図から分かるように交点Ｂ位置ではスタイラス先端はワーク端部Ｋｃに接している。この位置からスタイラスＳが走査を続けると、スタイラスＳのワークＫとの接触部位は徐々に変化し、図６に示すように、スタイラス先端基準点がワーク端部ＫｃとそのＺ軸座標値が同一になる点Ｏに達する。この状態においては、スタイラスＳのワークＫとの接触部位は、既にスタイラス側面直線部となっているので、直線ＣＤは点Ｏを通ることになる。一方、点Ｏを通りＺ軸に平行な直線と、直線ＡＢの延長線との交点を点Ｑとすると、直線ＯＱと直線ＯＰの成す角度θは、スタイラス側面直線部（この場合はスタイラスの左側直線部）の角度と等しい。また直線ＯＱの長さはスタイラス先端円弧半径ｒに等しいから、直線ＰＱの長さ＝ｒ・ｔａｎθとなる。また、直線ＢＱの長さはスタイラス基準点寸法ｕに等しい。（ここで、スタイラス基準点におけるスタイラス軸直交方向の直径は２ｕである。）従って交点補正量（直線ＢＰの長さ）は、ｕ−ｒ・ｔａｎθである。この交点補正量を用いて点Ｐを補正して点Ｂを求める。
【００３６】
その後、原点設定部２０において座標原点設定を行う（Ｓ１８０）。求められた交点Ｂは、ワークＫの端部Ｋｃに対して、スタイラス先端円弧半径ｒのずれを生じている。従って、点ＢをＺ軸方向にｒだけシフトさせて求めた点Ｋｃをワーク座標系の原点として設定し、その結果を外部出力する。
この図３において、形状要素算出（Ｓ１５０）と形状要素交点算出（Ｓ１６０）は形状解析を行うステップを構成し、両者は形状解析部１４において処理される。
これらの実施形態における所定領域データ除去（Ｓ２０、Ｓ１２０）はオペレータによって実施有無を選択できる。
【００３７】
所定領域データ除去を行う場合は、図７に示すように、走査軌跡３２の所定部位（例えば溝部４６）を含む所定領域Ｒｏのデータ４８を特徴領域データ（走査軌跡３２）から除去して形状解析などの処理を行う。溝部の他、山部領域データ除去を行う場合も同様に行う。
【００３８】
特異点データ除去（Ｓ４０、Ｓ１４０）はオペレータによって実施有無を選択できる。特異点除去の最も簡易な方法は、所定の遮断周波数を有するローパスフィルタによって特徴領域データを処理する方法である。また、他の方法として、最小自乗法などによって特徴領域データを自由曲線や所定の幾何形状で近似し、近似した自由曲線や幾何形状から所定値以上離れたデータを異常点として除去しても良い。しかし、確実な特異点の除去法としてはロバスト推定法を用いることが好ましい。
【００３９】
例えば特徴領域データの直線部における特異点データ除去は、次の手順によって処理する。（図８参照）
１）特徴領域データの直線部のデータを使って標準的な最小自乗法により直線ａｘ＋ｂｙ＋ｃ＝０のパラメータａ、ｂ、ｃを導出する。
２）各データに重みを付与する。すなわち、求められた直線に対して、該直線と直交する方向に重み関数ｗ（ｄ）を考え、該直線からの符号付き距離ｄからｗ（ｄ）を算出し、そのｗ（ｄ）をデータの重みとする。重み関数ｗ（ｄ）の一例は次の通りである。
ｄの絶対値＞ｗの場合は、ｗ（ｄ）＝０とする。
ｄがそれ以外の場合は、ｗ（ｄ）＝（１−（ｄ／ｗ）２）２とする。
【００４０】
ここで、算出された重みは、直線算出の際にその測定データをどれだけ重要視するかの度合いになる。例えば算出された重みの値が大きい程、重要であると考えられる。
３）前述のようにして各測定データに重みを付与した後、重み付き最小自乗法により直線を求め直す。
【００４１】
すなわち、各測定データに付与された重みを考慮しながら、重み付き最小自乗法を用いて直線を求め直す。これにより最初に求めた直線から近い測定データほど、直線計算に大きく寄与し、遠い測定データほど寄与しないで直線を求められるので、有効な直線が求まる確率を上げることができる。
４）ここで、直線を求める処理が、１回のみであると未だ十分な精度とはいえない直線が求められてしまう可能性があるため、前回求めた直線と今回求めた直線との比較を行い、大きな差があるか否かをチェックする。すなわち、大きな差がないと、求めた直線をあてはめ要素と決定し、大きな差があると、各測定データに重みを付与、重み付き最小自乗法による直線の求め直しを繰り返す。
５）決定されたあてはめ要素（直線）に対して、再度、重み関数ｗ（ｄ）を用いてｗ（ｄ）＝０となるデータを特異点データとして確定し、特徴領域データから除去する。
【００４２】
つまり、このようなロバストあてはめの結果から、特異点データの重みは、略ゼロとなるので、特異点データの推定と除去が容易に行える。
この結果、幾何要素から極端に離れている測定データ（特異点データ）に対して、標準的な最小自乗法では、あてはめ計算結果が引っ張られてしまうのに対し、本発明ではロバスト推定法を用いているので、あてはめ計算結果が幾何要素から極端に離れている測定データに引っ張られるのを大幅に低減することができる。
【００４３】
なお、直線以外を求める際も同様のアルゴリズムで求めることができる。例えば形状要素が円の場合は、その接線と直交する方向に重み関数ｗ（ｄ）を考える。
また、形状要素が不明の場合は、形状要素算出（Ｓ５０、Ｓ１５０）と同様の処理を行って形状要素を特定することが出来る。
【００４４】
このように本発明によれば、被測定物座標系の原点設定を正確かつ容易に行うことができるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記の実施形態では、ワーク端部Ｋｃは直角状の端部の場合を示したが、ワークＫの端部に面取りなどの処理があっても良い。この場合は、図９に示すように走査軌跡３３には直線ＡＢ、円弧ＢＣ、直線ＣＤ、円弧ＤＥ、直線ＥＦが含まれる。これら２箇所のワーク端部Ｋｃ１、Ｋｃ２のいずれを原点とする場合であっても、形状要素補正あるいは交点補正を行えば、正確に原点を求めることが出来る。
【００４５】
また、この実施形態においては、形状要素を補正するスタイラスの形状補正値と形状要素の交点を補正する交点補正値は所定の補正値を用いたが、例えば、スタイラス側面直線部の角度θが左右で異なる場合は、それぞれに対応する角度を補正値として用いればよい。また、スタイラスＳの先端は円弧状であるとみなして、半径ｒを補正値としたが、必ずしも円弧状である必要はなく、スタイラス先端からスタイラス先端基準点までのスタイラス軸方向の距離ｒを補正値とすればよい。要はスタイラスの形状によって定まる形状補正値あるいは交点補正値を用いれば良い。
【００４６】
この実施形態においては形状要素の交点として直線形状要素同士の交点を求めたが、これに限らず、直線形状要素と円弧形状要素、円弧形状要素と円弧形状要素の交点であってもよい。また、スタイラス先端形状が円弧に対して歪を有する場合は、円弧形状に代えてこの歪形状を用いて交点を求めてもよい。すなわち、前述の通り、例えば図４における円弧ＢＣ部分はスタイラス先端形状が転写されるので、円弧ＢＣ部分の形状解析は、円弧に代えてスタイラス先端形状で解析してもよい。同様に、スタイラス側面直線部形状は、図４の直線ＣＤ部分に転写されるので、直線ＣＤ部分の形状解析は、直線に代えてスタイラス側面形状で解析してもよい。このようにすれば、さらに正確な原点設定が可能になる。
【００４７】
さらに、これらの実施形態においてワークの片側のワーク端部領域測定データから原点を設定する方法を示したが、これに限らずワークの両側（二箇所の端部）を測定して、それらのワーク端部領域測定データから複数の交点位置（ワークの両側の角部位置）に対して、例えばそれらの統計的中央位置を求めてその位置をワーク座標系の原点として設定するもの、あるいは、それらの交点位置に対して所定値だけオフセットした位置をワーク座標系の原点として設定しても良く、さらに３箇所以上の端部測定データから形状解析（３点の交点から中心を求めるなど）あるいは統計解析（平均値や中央値の算出など）を行って原点を求めても良い。また、同一端部を複数回走査したデータから各々の原点を求め、これらの統計値（平均値など）を最終的に原点として設定してもよい。
【００４８】
また、ワークに凹部や凸部がある場合にそれらの角部を測定して特徴領域データとし、本発明によって原点設定を行っても良い。
これらの実施形態においては、二次元の表面性状測定を行って二次元のワーク座標系原点を設定する方法を示したが、三次元の表面性状測定を行って三次元のワーク座標系原点を設定しても良い。
【００４９】
これらによってワークの任意の位置を原点に設定できるので、原点設定の自由度が向上し、複雑な形状のワークに対しても効率のよい測定プログラム作成が可能になるばかりではなく、走査・収集したデータ解析の効率化あるいは解析結果の利用性においても格段の能率向上が可能になる。
さらに、スタイラスを複数切替えて用いる場合には、スタイラス毎のスタイラス形状補正値をメモリーに格納しておき、これらを自動または手動によって切り替えて用いても良い。これによって、スタイラス自動交換装置が併用された場合でも、補正値の自動切替えが可能になる。
【００５０】
また、本実施形態においては、スタイラスをワークに当接して走査・測定を行う表面性状測定機について説明したが、これに限らず、スタイラス測定特性（物理的な先端幾何形状に限らず、検出直線性や不感帯などのスタイラスの測定特性を含む）が走査・測定データに転写されるものであれば、非接触型の測定機であっても本発明を実施できることは言うまでもない。
また、本発明による表面性状測定機の原点設定装置は表面性状測定機と一体に構成されても良く、コンピュータのプログラムを実行して、データ入力部、形状解析部、形状解析結果補正部および原点設定部を構成するものであっても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる表面性状測定機の原点設定方法および装置によれば、スタイラス先端形状の補正、あるいはスタイラス先端の形状歪が形状交点などの形状解析結果に及ぼす影響を補正できるので、真円度測定機、表面粗さ測定機、輪郭形状測定機などに代表される表面性状測定機の被測定物座標系の原点設定が正確かつ容易に行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる表面性状測定機の原点設定装置の概略構成の説明図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる表面性状測定機の原点設定方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態にかかる表面性状測定機の原点設定方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。
【図４】原点設定方法の第１の実施形態の説明図である。
【図５】原点設定方法の第２の実施形態の説明図である。
【図６】原点設定方法の第２の実施形態の詳細説明図である。
【図７】原点設定方法の実施形態における所定領域データ除去の説明図である。
【図８】原点設定方法の実施形態におけるロバスト推定法による特異点データ除去の説明図である。
【図９】他の実施形態にかかる説明図である。
【図１０】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１０　表面性状測定機の原点設定装置
１２　データ入力部
１４　形状解析部
１６　スタイラス形状補正値格納部
１８　形状解析結果補正部
２０　原点設定部
３２　走査軌跡
Ｓ　　スタイラス
Ｋ　　ワーク
Ｋｃ　　ワーク端部
【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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