(57)【要約】  本発明は、被対象物に対する機械的誤差を実時間で補正しながら被対象物の表面座標を精密に測定することができる構造の基準板を用いた３次元座標測定機に関するもので、被対象物の上方に配置されてＸ軸ステージ軸上に左右に移動自在な状態で設置される測定部と、測定部の上方に配置されて固定される基準板とを備え測定部が、測定部と基準板との間の距離及び測定部と被対象物との間の距離を実時間で測定してＸ軸ステージの機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されているものである。【選択図】図１
2010521696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被対象物の表面領域を測定可能な３次元座標測定機において、
被対象物と、該被対象物の上方に配置されてＸ軸ステージ上に左右に移動自在な状態で設置される測定部と、該測定部の上方に配置されて固定される基準板とを備え、
前記測定部が、該測定部と基準板との間の距離及び前記測定部と被対象物との間の距離を実時間で測定して前記Ｘ軸ステージの機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されていることを特徴とする基準板を用いた座標測定機。
【請求項２】
被対象物の表面領域を測定可能な３次元座標測定機において、
前記被対象物と、前記被対象物の上方に配置されて交差したＸ軸ステージ及びＹ軸ステージ上に前後左右に移動自在な状態で設置される測定部と、該測定部の上方に配置されて固定される基準板とを備え、
前記測定部が、該測定部と基準板との間の距離及び前記測定部と被対象物との間の距離を実時間で測定して前記Ｘ軸ステージ及びＹ軸ステージ上の機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されていることを特徴とする基準板を用いた３次元座標測定機。
【請求項３】
前記測定部が、光を照射する光源と、該光源から照射された光を直進及び下方に向けて分光させる分光器と、該分光器を通して下方に向けて分光された光を反射して直進させる第１ミラーと、前記分光器及び第１ミラーから直進する光を上下に向けて反射させる第２ミラーと、該第２ミラーから上方に反射された光を受光して前記基準板との距離を実時間で測定する第１干渉計と、前記第２ミラーから下方に反射された光を受光して前記被対象物の表面との距離を実時間で測定する第２干渉計と、中央処理部に連結されて前記第１干渉計及び第２干渉計の間接信号をそれぞれ受信するレシーバーとを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基準板を用いた３次元座標測定機。
【請求項４】
前記測定部が、光を照射する光源と、該光源から照射された光を直進及び下方に向けて分光させる分光器と、該分光器を通して下方に向けて分光された光を反射して直進させる第１ミラーと、前記分光器及び第１ミラーから直進する光を上下に向けて反射する第２ミラーと、第３ミラーを上端に有するとともに前記被対象物の表面に密着した状態を維持するように前記被対象物の表面形状に沿って昇降する探針棒と、前記第２ミラーにより上方に向けて反射された光を受光して前記基準板との距離を実時間で測定する第１干渉計と、前記第２ミラーにより下方に向けて反射された光を受光して前記探針棒の昇降距離を実時間で測定する第２干渉計と、前記第１干渉計及び第２干渉計の間接信号をそれぞれ受信して比較処理できるように中央処理部に連結されるレシーバーとを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基準板を用いた３次元座標測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被対象物に対する機械的誤差を実時間で補正しながら、被対象物の表面座標、すなわち、被対象物の表面の起伏を精密に測定することができる構造の基準板を用いた３次元座標測定機に関するもので、より詳細には、測定部が設置されるＸ軸ステージまたはＸ／Ｙ軸ステージの長さが長いほど機械の垂れによる誤差が大きくなることから、基準板と測定部との間の距離及び測定部と被対象物との距離を実時間で測定し、機械の垂れによる誤差を比較判断し、座標を補正しながら被対象物の表面座標を精密に測定することができる構造の基準板を用いた３次元座標測定機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、不特定の表面対象物を測定するためには、表面座標を獲得できる３次元座標測定機が必須的である。
【０００３】
このような３次元座標測定機は、数ｃｍから数ｍに至る表面座標を精密に測定できる代表的な機器である。
【０００４】
３次元座標測定機は、探針棒が被測定対象物の表面を高さ方向（Ｚ軸）形状に沿って接触または非接触方式で通り過ぎながら、形状の高さ情報を順次測定する方法をとる。
【０００５】
結局、３次元座標測定機の性能は、広い領域で高さ方向（Ｚ軸）の座標をどれだけ正確に測定できるかによる。
【０００６】
しかしながら、従来の３次元座標測定機は、被対象物の表面を測定するためにＸ軸ステージ上で左右に移動したり、またはＸ／Ｙ軸ステージ上で前後左右に移動しなければならないので、各ステージの長さが長くなるほど各ステージの垂れによる機械的誤差が発生するという問題点があった。
【０００７】
すなわち、各軸ステージの長さが１ｍである場合、３〜５um（マイクロメートル）の機械的誤差があると報告されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述したような従来の３次元座標測定機の問題点を勘案してなされたもので、本発明の目的は、被対象物に対する機械的誤差を実時間で補正しながら、被対象物の表面座標を精密に測定することができる構造の基準板を用いた３次元座標測定機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した課題を解決する本発明の基準板を用いた３次元座標測定機は、被対象物と、被対象物の上方に配置されてＸ軸ステージ上に左右に移動自在な状態で設置される測定部と、測定部の上方に配置されて固定される基準板とを備え、測定部が、測定部と基準板との間の距離及び測定部と被対象物との間の距離を実時間で測定し、Ｘ軸ステージの機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されていることを特徴とする。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明に係る基準板を用いた３次元座標測定機は、測定部が設置されるＸ軸ステージまたはＸ／Ｙ軸ステージの長さが長くなるほど機械の垂れによる誤差が大きくなることから、基準板と測定部との間の距離及び測定部と被対象物との間の距離を実時間で測定し、機械の垂れによる誤差を比較判断し、座標を補正しながら被対象物の表面座標を精密に測定することができ、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例に係る基準板を用いた３次元座標測定機を示した構成図である。
【図２】図１の測定部を示した概念図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る基準板を用いた３次元座標測定機の機械的誤差補正を示す作動図である。
【図４】図１の測定部の変形例を示した構成図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る基準板を用いた３次元座標測定機を示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の第１実施例に係る基準板を用いた３次元座標測定機を示す構成図で、図２は、図１の測定部を示す概念図である。
【００１３】
まず、図１に示すように、本発明は、被対象物２００に対する機械的誤差を実時間で補正しながら、被対象物２００の表面座標を精密に測定することができる構造の基準板を用いた３次元座標測定機１００に関するものである。
【００１４】
このような３次元座標測定機１００は、大きく２つの部分、すなわち、被対象物２００を測定する測定部２０と、測定部２０の基準になる基準板１０とから構成されている。
【００１５】
ここで、測定部２０は、被対象物２００の上方に配置され、左右に移動できるようにＸ軸ステージ３０上に設置されている。
【００１６】
そして、Ｘ軸ステージ３０は、被対象物２００の全体に亘って測定部２０を左右に移動させるのに充分な長さを有し、ガイドレール及び測定部２０が結合された移送スクリューの組み合わせ、または測定部２０が搭載されたリニアモーターとして構成されている。
【００１７】
さらに、基準板１０は、測定部２０の上方に離隔して固定され、測定部２０が左右に移動しながら感知できるようにＸ軸ステージ３０の長さと同一の長さを有している。
【００１８】
ここで、基準板１０は、測定部２０及びＸ軸ステージ３０とは別途に、独立して固定されている。
【００１９】
一方、測定部２０は、基準板１０との間の距離及び被対象物２００との間の距離を実時間で測定し、Ｘ軸ステージ３０の機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されている。
【００２０】
このような測定部２０は、光を用いて被対象物２００の表面座標を測定する非接触式、または、被対象物２００の表面を通り過ぎながら表面座標を測定する接触式で設計されている。
【００２１】
ここで、非接触式測定部２０である場合、すなわち、測定部２０を非接触式で設計した場合、測定部２０は、図２のように、光を照射する光源２１と、光源２１から照射された光を直進（すなわち、光源２１から光を照射する際の直進方向）及び下方に向けて分光させる分光器２２と、分光器２２を通して下方に向けて分光された光を反射して直進させる（すなわち、光源２１から光を照射する際の直進方向に向けて光を進行させる）第１ミラー２３と、分光器２２及び第１ミラー２３から直進する光を上下方向に向けて反射する第２ミラー２４と、第２ミラー２４により上方に向けて反射された光を受光して基準板１０との距離を実時間で測定する第１干渉計２５ａと、第２ミラー２４から下方に向けて反射された光を受光して被対象物２００の表面との距離を実時間で測定する第２干渉計２５ｂと、中央処理部２８に連結されて第１干渉計２５ａ及び第２干渉計２５ｂの間接信号をそれぞれ受信するレシーバー２６とを備えている。
【００２２】
第１干渉計２５ａと第２干渉計２５ｂは、一つの光源２１から出た光を適切な方法で２つまたはそれ以上に分けて光路差を持たせ、再び波面を重畳するときに生じる干渉を観測する機器である。
すなわち、一つの光源２１から出た光を２個に分離し、１個の光は干渉計の内部を通り過ぎるようにし、１個の光は測定対象に照射することで、２個の光路差を用いて観測する機器である。
【００２３】
図３は、第１実施例に係る基準板を用いた３次元座標測定機の機械的誤差補正を示す作動図である。
【００２４】
まず、図２を参照して説明すると、測定部２０は、一つの光源２１から照射された光を分光器２２及び第１ミラー２３を通して２個の光に分離して第２ミラー２４に向けて照射し、第２ミラー２４は、２個の光を第１干渉計２５ａ及び第２干渉計２５ｂに向けて反射して、第１干渉計２５ａ及び第２干渉計２５ｂは、それぞれ基準板１０及び被対象物２００に向けて光を照射してその距離を観測するように設計されている。
【００２５】
そして、第１干渉計２５ａ及び第２干渉計２５ｂで観測された間接信号は、中央処理部２８に連結された各レシーバー２６に第２ミラー２４を通して送られるように設計されている。
そして、中央処理部２８は、Ｘ軸ステージ３０の機械的誤差を補正し、被対象物２００の表面座標を精密に測定するように設計されている。
【００２６】
さらに、図３に示すように、基準板を用いた３次元座標測定機１００の作動を説明すると、まず、Ｘ軸ステージ３０の垂れ（例えば、撓み）が発生しない１番区間（図３で丸１番で示す区域）では、第１干渉計２５ａと基準板１０との距離Ｄ１が測定され、中央処理部２８を通してメモリされるように設計されている。
そして、第２干渉計２５ｂと被対象物２００の表面座標Ｄ２は、レシーバー２６及び中央処理部２８を通してディスプレイされて実時間で出力されるように設計されている。
【００２７】
そして、Ｘ軸ステージ３０の垂れが発生した２番区間（図３で丸２番で示す区域）では、＋Δｄの変化量が発生するので、第１干渉計２５ａにより測定される基準板１０と測定部２０との間の値は、変化量を加えたＤ１＋Δｄである。
この値と中央処理部２８を通して１番区間（図３で丸１番で示す区域）で測定されたＤ１値とを比較判断し、＋Δｄを算出するように設計されている。
【００２８】
これと同時に、第２干渉計２５ｂで測定される被対象物２００と測定部２０との間の値はＤ２であるが、変化量も一緒に測定された値になるので、実質的に測定された値としては、Ｄ２−Δｄが算出されるようになっている。
【００２９】
したがって、最終的に中央処理部２８を通してディスプレイされる測定部２０と被対象物２００の座標値は、Ｄ２−Δｄ＋Δｄになり、この値は実時間でディスプレイされて出力されるようになっている。
【００３０】
このように、本発明は、機械的誤差であるΔｄ値を補正して精密に測定することができる。
【００３１】
図４は、図１の測定部の変形例を示した構成図である。
【００３２】
図４に示すように、測定部２０は、接触式として、光を照射する光源２１と、光源２１から照射された光を直進及び下方に向けて分光させる分光器２２と、分光器２２を通して下方に分光された光を反射して直進させる第１ミラー２３と、分光器２２及び第１ミラー２３から直進される光を上下に向けて反射させる第２ミラー２４と、第３ミラー２７ａを上端に有するとともに被対象物２００の表面に密着した状態を維持するように被対象物２００の表面形状に応じて昇降する探針棒２７と、第２ミラー２４により上方に向けて反射した光を受光して基準板１０との距離を実時間で測定する第１干渉計２５ａと、第２ミラー２４により下方に向けて反射した光を受光して探針棒２７の昇降距離を実時間で測定する第２干渉計２５ｂと、第１干渉計２５ａ及び第２干渉計２５ｂの間接信号をそれぞれ受信して比較処理できるように中央処理部２８に連結されるレシーバー２６とを備えている。
【００３３】
被対象物２００の表面形状によって昇降する探針棒２７の昇降変化を感知するために、第３ミラー２７ａが、探針棒２７の上端に装着され、第２干渉計２５ｂが、前述した昇降変化を測定するように設計されている。
【００３４】
図５は、本発明の第２実施例に係る基準板を用いた３次元座標測定機の構成図である。
【００３５】
図５に示すように、第２実施例は、第１実施例とは異なり、測定部２０は、前後左右に移動するＸ軸ステージ３０とＹ軸ステージ４０とが交差する軸上に設置されている。
【００３６】
このような３次元座標測定機１００は、被対象物２００と、被対象物２００の上方に配置されて、前後左右に移動できるように交差したＸ軸ステージ３０及びＹ軸ステージ４０の軸上に設置される測定部２０と、測定部２０の上方に固定される基準板１０とを備え、測定部２０は、測定部２０と基準板１０との間の距離及び測定部２０と被対象物２００との間の距離を実時間で測定し、Ｘ軸ステージ３０及びＹ軸ステージ４０上の機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されている。
【００３７】
このような第２実施例の３次元座標測定機１００の構成及び作動は、第１実施例を参照して詳細に説明したので、それに対する説明は省略する。
【００３８】
一方、上述した例は、本発明を説明しようとする例に過ぎない。
したがって、本発明の属する技術分野における当業者が本発明の詳細な説明を参照して部分的に変更して使用したものも本発明の範囲に属することは当然である。
【図１】
2010521696.tif 000003
【図２】
2010521696.tif 000004
【図３】
2010521696.tif 000005
【図４】
2010521696.tif 000006
【図５】
2010521696.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月14日(2009.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被対象物の表面領域を測定可能な３次元座標測定機において、
前記被対象物と、該被対象物の上方に配置されてＸ軸ステージ上に左右に移動自在な状態で設置された測定部と、前記測定部の上方に配置されて固定される基準板とを備え、
前記測定部が、光を照射する光源と、該光源から照射された光を直進及び下方に向けて分光させる分光器と、該分光器を通して下方に向けて分光された光を反射して直進させる第１ミラーと、前記分光器及び第１ミラーから直進する光を上下に向けて反射する第２ミラーと、該第２ミラーから上方に向けて反射された光を受光して前記基準板との距離を実時間で測定する第１干渉計と、前記第２ミラーから下方に向けて反射された光を受光して前記被対象物の表面との距離を実時間で測定する第２干渉計と、中央処理部に連結されて前記第１干渉計及び第２干渉計の間接信号をそれぞれ受信するレシーバーとを備え、
前記測定部と基準板との間の距離及び前記測定部と被対象物との間の距離を実時間で測定して前記Ｘ軸ステージの機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されていることを特徴とする基準板を用いた３次元座標測定機。
【請求項２】
被対象物の表面領域を測定可能な３次元座標測定機において、
前記被対象物と、該被対象物の上方に配置されて交差したＸ軸ステージ及びＹ軸ステージ上に前後左右に移動自在な状態で設置された測定部と、該測定部の上方に配置されて固定される基準板とを備え、
前記測定部が、光を照射する光源と、該光源から照射された光を直進及び下方に向けて分光させる分光器と、該分光器を通して下方に向けて分光された光を反射して直進させる第１ミラーと、前記分光器及び第１ミラーから直進する光を上下に向けて反射する第２ミラーと、該第２ミラーから上部に向けた反射された光を受光して前記基準板との距離を実時間で測定する第１干渉計と、前記第２ミラーから下方に向けて反射された光を受光して前記被対象物の表面との距離を実時間で測定する第２干渉計と、中央処理部に連結されて前記第１干渉計及び第２干渉計の間接信号をそれぞれ受信するレシーバーとを備え、
前記測定部と基準板との間の距離及び前記測定部と被対象物との間の距離を実時間で測定して前記Ｘ軸ステージ及びＹ軸ステージ上の機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されていることを特徴とする基準板を用いた３次元座標測定機。
【請求項３】
被対象物の表面領域を測定可能な３次元座標測定機において、
前記被対象物と、該被対象物の上方に配置されてＸ軸ステージ上に左右に移動自在な状態で設置された測定部と、該測定部の上方に配置されて固定される基準板とを備え、
前記測定部は、光を照射する光源と、該光源から照射された光を直進及び下方に向けて分光させる分光器と、該分光器を通して下方に向けて分光された光を反射して直進させる第１ミラーと、前記分光器及び第１ミラーから直進される光を上下に向けて反射させる第２ミラーと、第３ミラーを上端に有するとともに前記被対象物の表面に密着した状態を維持するように前記被対象物の表面形状に沿って昇降する探針棒と、前記第２ミラーから上方に向けて反射された光を受光して前記基準板との距離を実時間で測定する第１干渉計と、前記第２ミラーから下方に反射される光を受光して前記探針棒の昇降距離を実時間で測定する第２干渉計と、前記第１干渉計及び第２干渉計の間接信号をそれぞれ受信して比較処理できるように中央処理部に連結されるレシーバーとを備え、
前記測定部と基準板との間の距離及び前記測定部と被対象物との間の距離を実時間で測定して前記Ｘ軸ステージの機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されていることを特徴とする基準板を用いた３次元座標測定機。
【請求項４】
被対象物の表面領域を測定可能な３次元座標測定機において、
前記被対象物と、該被対象物の上方に配置されて交差したＸ軸ステージ及びＹ軸ステージ上に前後左右に移動自在な状態で設置された測定部と、該測定部の上方に配置されて固定される基準板とを備え、
前記測定部が、光を照射する光源と、該光源から照射された光を直進及び下方に向けて分光させる分光器と、該分光器を通して下方に向けて分光された光を反射して直進させる第１ミラーと、前記分光器及び第１ミラーから直進される光を上下に向けて反射させる第２ミラーと、第３ミラーを上端に有するとともに前記被対象物の表面に密着した状態を維持するように前記被対象物の表面形状に沿って昇降する探針棒と、前記第２ミラーから上方に向けて反射された光を受光して前記基準板との距離を実時間で測定する第１干渉計と、前記第２ミラーから下方に向けて反射される光を受光して前記探針棒の昇降距離を実時間で測定する第２干渉計と、前記第１干渉計及び第２干渉計の間接信号をそれぞれ受信して比較処理できるように中央処理部に連結されるレシーバーとを備え、
前記測定部と基準板との間の距離及び前記測定部と被対象物との間の距離を実時間で測定して前記Ｘ軸ステージ及びＹ軸ステージ上の機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されていることを特徴とする基準板を用いた３次元座標測定機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被対象物に対する機械的誤差を実時間で補正しながら、被対象物の表面座標、すなわち、被対象物の表面の起伏を精密に測定することができる構造の基準板を用いた３次元座標測定機に関するもので、より詳細には、測定部が設置されるＸ軸ステージまたはＸ／Ｙ軸ステージの長さが長いほど機械の垂れによる誤差が大きくなることから、基準板と測定部との間の距離及び測定部と被対象物との距離を実時間で測定し、機械の垂れによる誤差を比較判断し、座標を補正しながら被対象物の表面座標を精密に測定することができる構造の基準板を用いた３次元座標測定機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、不特定の表面対象物を測定するためには、表面座標を獲得できる３次元座標測定機が必須的である。
【０００３】
このような３次元座標測定機は、数ｃｍから数ｍに至る表面座標を精密に測定できる代表的な機器である。
【０００４】
３次元座標測定機は、探針棒が被測定対象物の表面を高さ方向（Ｚ軸）形状に沿って接触または非接触方式で通り過ぎながら、形状の高さ情報を順次測定する方法をとる。
【０００５】
結局、３次元座標測定機の性能は、広い領域で高さ方向（Ｚ軸）の座標をどれだけ正確に測定できるかによる。
【０００６】
しかしながら、従来の３次元座標測定機は、被対象物の表面を測定するためにＸ軸ステージ上で左右に移動したり、またはＸ／Ｙ軸ステージ上で前後左右に移動しなければならないので、各ステージの長さが長くなるほど各ステージの垂れによる機械的誤差が発生するという問題点があった。
【０００７】
すなわち、各軸ステージの長さが１ｍである場合、３〜５um（マイクロメートル）の機械的誤差があると報告されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述したような従来の３次元座標測定機の問題点を勘案してなされたもので、本発明の目的は、被対象物に対する機械的誤差を実時間で補正しながら、被対象物の表面座標を精密に測定することができる構造の基準板を用いた３次元座標測定機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した課題を解決する本発明の基準板を用いた３次元座標測定機は、被対象物と、被対象物の上方に配置されてＸ軸ステージ上に左右に移動自在な状態で設置される測定部と、測定部の上方に配置されて固定される基準板とを備え、測定部が、測定部と基準板との間の距離及び測定部と被対象物との間の距離を実時間で測定し、Ｘ軸ステージの機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されていることを特徴とする。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明に係る基準板を用いた３次元座標測定機は、測定部が設置されるＸ軸ステージまたはＸ／Ｙ軸ステージの長さが長くなるほど機械の垂れによる誤差が大きくなることから、基準板と測定部との間の距離及び測定部と被対象物との間の距離を実時間で測定し、機械の垂れによる誤差を比較判断し、座標を補正しながら被対象物の表面座標を精密に測定することができ、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例に係る基準板を用いた３次元座標測定機を示した構成図である。
【図２】図１の測定部を示した概念図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る基準板を用いた３次元座標測定機の機械的誤差補正を示す作動図である。
【図４】図１の測定部の変形例を示した構成図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る基準板を用いた３次元座標測定機を示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の第１実施例に係る基準板を用いた３次元座標測定機を示す構成図で、図２は、図１の測定部を示す概念図である。
【００１３】
まず、図１に示すように、本発明は、被対象物２００に対する機械的誤差を実時間で補正しながら、被対象物２００の表面座標を精密に測定することができる構造の基準板を用いた３次元座標測定機１００に関するものである。
【００１４】
このような３次元座標測定機１００は、大きく２つの部分、すなわち、被対象物２００を測定する測定部２０と、測定部２０の基準になる基準板１０とから構成されている。
【００１５】
ここで、測定部２０は、被対象物２００の上方に配置され、左右に移動できるようにＸ軸ステージ３０上に設置されている。
【００１６】
そして、Ｘ軸ステージ３０は、被対象物２００の全体に亘って測定部２０を左右に移動させるのに充分な長さを有し、ガイドレール及び測定部２０が結合された移送スクリューの組み合わせ、または測定部２０が搭載されたリニアモーターとして構成されている。
【００１７】
さらに、基準板１０は、測定部２０の上方に離隔して固定され、測定部２０が左右に移動しながら感知できるようにＸ軸ステージ３０の長さと同一の長さを有している。
【００１８】
ここで、基準板１０は、測定部２０及びＸ軸ステージ３０とは別途に、独立して固定されている。
【００１９】
一方、測定部２０は、基準板１０との間の距離及び被対象物２００との間の距離を実時間で測定し、Ｘ軸ステージ３０の機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されている。
【００２０】
このような測定部２０は、光を用いて被対象物２００の表面座標を測定する非接触式、または、被対象物２００の表面を通り過ぎながら表面座標を測定する接触式で設計されている。
【００２１】
ここで、非接触式測定部２０である場合、すなわち、測定部２０を非接触式で設計した場合、測定部２０は、図２のように、光を照射する光源２１と、光源２１から照射された光を直進（すなわち、光源２１から光を照射する際の直進方向）及び下方に向けて分光させる分光器２２と、分光器２２を通して下方に向けて分光された光を反射して直進させる（すなわち、光源２１から光を照射する際の直進方向に向けて光を進行させる）第１ミラー２３と、分光器２２及び第１ミラー２３から直進する光を上下方向に向けて反射する第２ミラー２４と、第２ミラー２４により上方に向けて反射された光を受光して基準板１０との距離を実時間で測定する第１干渉計２５ａと、第２ミラー２４から下方に向けて反射された光を受光して被対象物２００の表面との距離を実時間で測定する第２干渉計２５ｂと、中央処理部２８に連結されて第１干渉計２５ａ及び第２干渉計２５ｂの間接信号をそれぞれ受信するレシーバー２６とを備えている。
【００２２】
第１干渉計２５ａと第２干渉計２５ｂは、一つの光源２１から出た光を適切な方法で２つまたはそれ以上に分けて光路差を持たせ、再び波面を重畳するときに生じる干渉を観測する機器である。
すなわち、一つの光源２１から出た光を２個に分離し、１個の光は干渉計の内部を通り過ぎるようにし、１個の光は測定対象に照射することで、２個の光路差を用いて観測する機器である。
【００２３】
図３は、第１実施例に係る基準板を用いた３次元座標測定機の機械的誤差補正を示す作動図である。
【００２４】
まず、図２を参照して説明すると、測定部２０は、一つの光源２１から照射された光を分光器２２及び第１ミラー２３を通して２個の光に分離して第２ミラー２４に向けて照射し、第２ミラー２４は、２個の光を第１干渉計２５ａ及び第２干渉計２５ｂに向けて反射して、第１干渉計２５ａ及び第２干渉計２５ｂは、それぞれ基準板１０及び被対象物２００に向けて光を照射してその距離を観測するように設計されている。
【００２５】
そして、第１干渉計２５ａ及び第２干渉計２５ｂで観測された間接信号は、中央処理部２８に連結された各レシーバー２６に第２ミラー２４を通して送られるように設計されている。
そして、中央処理部２８は、Ｘ軸ステージ３０の機械的誤差を補正し、被対象物２００の表面座標を精密に測定するように設計されている。
【００２６】
さらに、図３に示すように、基準板を用いた３次元座標測定機１００の作動を説明すると、まず、Ｘ軸ステージ３０の垂れ（例えば、撓み）が発生しない１番区間（図３で丸１番で示す区域）では、第１干渉計２５ａと基準板１０との距離Ｄ１が測定され、中央処理部２８を通してメモリされるように設計されている。
そして、第２干渉計２５ｂと被対象物２００の表面座標Ｄ２は、レシーバー２６及び中央処理部２８を通してディスプレイされて実時間で出力されるように設計されている。
【００２７】
そして、Ｘ軸ステージ３０の垂れが発生した２番区間（図３で丸２番で示す区域）では、＋Δｄの変化量が発生するので、第１干渉計２５ａにより測定される基準板１０と測定部２０との間の値は、変化量を加えたＤ１＋Δｄである。
この値と中央処理部２８を通して１番区間（図３で丸１番で示す区域）で測定されたＤ１値とを比較判断し、＋Δｄを算出するように設計されている。
【００２８】
これと同時に、第２干渉計２５ｂで測定される被対象物２００と測定部２０との間の値はＤ２であるが、変化量も一緒に測定された値になるので、実質的に測定された値としては、Ｄ２−Δｄが算出されるようになっている。
【００２９】
したがって、最終的に中央処理部２８を通してディスプレイされる測定部２０と被対象物２００の座標値は、Ｄ２−Δｄ＋Δｄになり、この値は実時間でディスプレイされて出力されるようになっている。
【００３０】
このように、本発明は、機械的誤差であるΔｄ値を補正して精密に測定することができる。
【００３１】
図４は、図１の測定部の変形例を示した構成図である。
【００３２】
図４に示すように、測定部２０は、接触式として、光を照射する光源２１と、光源２１から照射された光を直進及び下方に向けて分光させる分光器２２と、分光器２２を通して下方に分光された光を反射して直進させる第１ミラー２３と、分光器２２及び第１ミラー２３から直進される光を上下に向けて反射させる第２ミラー２４と、第３ミラー２７ａを上端に有するとともに被対象物２００の表面に密着した状態を維持するように被対象物２００の表面形状に応じて昇降する探針棒２７と、第２ミラー２４により上方に向けて反射した光を受光して基準板１０との距離を実時間で測定する第１干渉計２５ａと、第２ミラー２４により下方に向けて反射した光を受光して探針棒２７の昇降距離を実時間で測定する第２干渉計２５ｂと、第１干渉計２５ａ及び第２干渉計２５ｂの間接信号をそれぞれ受信して比較処理できるように中央処理部２８に連結されるレシーバー２６とを備えている。
【００３３】
被対象物２００の表面形状によって昇降する探針棒２７の昇降変化を感知するために、第３ミラー２７ａが、探針棒２７の上端に装着され、第２干渉計２５ｂが、前述した昇降変化を測定するように設計されている。
【００３４】
図５は、本発明の第２実施例に係る基準板を用いた３次元座標測定機の構成図である。
【００３５】
図５に示すように、第２実施例は、第１実施例とは異なり、測定部２０は、前後左右に移動するＸ軸ステージ３０とＹ軸ステージ４０とが交差する軸上に設置されている。
【００３６】
このような３次元座標測定機１００は、被対象物２００と、被対象物２００の上方に配置されて、前後左右に移動できるように交差したＸ軸ステージ３０及びＹ軸ステージ４０の軸上に設置される測定部２０と、測定部２０の上方に固定される基準板１０とを備え、測定部２０は、測定部２０と基準板１０との間の距離及び測定部２０と被対象物２００との間の距離を実時間で測定し、Ｘ軸ステージ３０及びＹ軸ステージ４０上の機械的誤差を補正して精密に測定するように設計されている。
【００３７】
このような第２実施例の３次元座標測定機１００の構成及び作動は、第１実施例を参照して詳細に説明したので、それに対する説明は省略する。
【００３８】
一方、上述した例は、本発明を説明しようとする例に過ぎない。
したがって、本発明の属する技術分野における当業者が本発明の詳細な説明を参照して部分的に変更して使用したものも本発明の範囲に属することは当然である。
【符号の説明】
【００３９】
１００    ・・・  ３次元座標測定機
１０    ・・・  基準板
２０    ・・・  測定部
２１    ・・・  光源
２２    ・・・  分光器
２３    ・・・  第１ミラー
２４    ・・・  第２ミラー
２５ａ  ・・・  第１干渉計
２５ｂ  ・・・  第２干渉計
２６    ・・・  レシーバー
２７ａ  ・・・  第３ミラー
２７    ・・・  探針棒
２８    ・・・  中央処理部
３０    ・・・  Ｘ軸ステージ
４０    ・・・  Ｙ軸ステージ
２００    ・・・  被対象物
【国際調査報告】
2010521696.tif 000008
2010521696.tif 000009
2010521696.tif 000010
2010521696.tif 000011