(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す際に上記測定データの前後の不足データを補うための不足データ処理方法において、
前記測定データからそのトレンドを求め、
このトレンド上の前記測定データの前後の始点及び終点の近傍位置に基準点を設定し、
この基準点に対して前記測定データと点対称となるように前記測定データの前後の不足データを補う
ようにしたことを特徴とする不足データ処理方法。
【請求項２】
二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す際に上記測定データの前後の不足データを補うための不足データ処理方法において、
前記測定データの前後の部分データから前後の部分トレンドをそれぞれ別々に求め、
前記測定データの前後の部分トレンドに沿って前記測定データの前後の不足データを前記測定データの値の分布と等しい値の分布を持つようにそれぞれ補う
ようにしたことを特徴とする不足データ処理方法。
【請求項３】
前記不足データは、前記測定データの値の分布と等しい値の分布を持つように生成されるものである
ことを特徴とする請求項１記載の不足データ処理方法。
【請求項４】
二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す際に上記測定データの前後の不足データを補うための不足データ処理方法において、
前記測定データの前後の部分データから前後の部分トレンドをそれぞれ別々に求め、
前記測定データの前後の部分トレンドに沿って前記測定データの前後の部分データの値の分布と等しい値の分布を持つ不足データをそれぞれ補う
ようにしたことを特徴とする不足データ処理方法。
【請求項５】
二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す際に上記測定データの前後の不足データを補うための不足データ処理方法において、
前記測定データからそのトレンドを求め、
前記測定データのトレンドに沿って前記測定データの前後の不足データを前記測定データの値の分布と等しい値の分布を持つようにそれぞれ補う
ようにしたことを特徴とする不足データ処理方法。
【請求項６】
前記測定データとその前後を補う不足データとを滑らかに接続する曲線又は曲面を生成し、この生成された曲線又は曲面に沿うように前記不足データの位置を補正するようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の不足データ処理方法。
【請求項７】
二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す測定データ処理装置において、
前記測定データを記憶する記憶手段と、
前記記憶された測定データからその前後の不足データを補充処理する不足データ処理手段と、
前記不足データが補充された測定データに対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備え、
前記不足データ処理手段が、前記測定データからそのトレンドを求め、前記測定データの前後のトレンド上に基準点を設定し、この基準点に対して前記測定データと点対称となるように前記測定データの前後の不足データを補う処理を実行するものである
ことを特徴とする測定データ処理装置。
【請求項８】
二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す測定データ処理装置において、
前記測定データを記憶する記憶手段と、
前記記憶された測定データからその前後の不足データを補充処理する不足データ処理手段と、
前記不足データが補充された測定データに対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備え、
前記不足データ処理手段が、前記測定データの前後の部分データから前後の部分トレンドをそれぞれ別々に求め、前記測定データの前後の部分トレンドに沿って前記測定データの前後の不足データを前記測定データの値の分布と等しい値の分布を持つようにそれぞれ補う処理を実行するものである
ことを特徴とする測定データ処理装置。
【請求項９】
二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す測定データ処理装置において、
前記測定データを記憶する記憶手段と、
前記記憶された測定データからその前後の不足データを補充処理する不足データ処理手段と、
前記不足データが補充された測定データに対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備え、
前記不足データ処理手段が、前記測定データの前後の部分データから前後の部分トレンドをそれぞれ別々に求め、前記測定データの前後の部分トレンドに沿って前記測定データの前後の部分データの値の分布と等しい値の分布を持つ不足データをそれぞれ補う処理を実行するものである
ことを特徴とする測定データ処理装置。
【請求項１０】
二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す測定データ処理装置において、
前記測定データを記憶する記憶手段と、
前記記憶された測定データからその前後の不足データを補充処理する不足データ処理手段と、
前記不足データが補充された測定データに対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備え、
前記不足データ処理手段が、前記測定データからそのトレンドを求め、前記測定データのトレンドに沿って前記測定データの前後の不足データを前記測定データの値の分布と等しい値の分布を持つようにそれぞれ補う処理を実行するものである
ことを特徴とする測定データ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粗さ測定機、三次元形状測定機等から得られた測定データをフィルタ処理する際等に、測定データの前後の不足データを補うための不足データ処理方法及び測定データ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、三次元測定機や三次元粗さ測定機等において、測定対象の表面性状を解析する際に、測定データから高周波ノイズの影響を除去したり、トレンド補正を行うために、測定データをディジタルフィルタによってフィルタ処理することが一般に行われている。図１５は、トレンド補正の例であり、同図（ａ）に示すように、測定データＤmから、それをローパスフィルタ処理して得られた曲線Ｃを減算して、同図（ｂ）に示すように、トレンド補正された測定データを出力データＤOとして出力することにより、表面粗さの解析を行うといった用途にフィルタ処理が用いられる。
【０００３】
通常、この種のディジタルフィルタ処理を実行する場合、対象とする測定区間のデータだけではフィルタ処理に必要なデータは足りず、その前後にわたるデータが必要となる。このため、粗さ計等では測定区間の前後に助走区間及び後走区間を設けて、測定データの前後のデータも同時に取得するようにしている。しかし、このような助走区間や後走区間を設けられないような狭い区間の測定を行う場合、フィルタ処理に必要なデータ数が得られないため、擬似的に助走データ及び後走データを生成することがなされている。
【０００４】
従来、このような擬似的な助走データ及び後走データの生成方法としては、例えば特公平７−６００８９号公報に開示された方法が知られている。この方法では、図１６に示すように、測定区間で得られた測定データから平均線を求め、この平均線が連続するように、測定データをその始点位置及び終点位置で折り返すことにより助走データ及び後走データを生成するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した処理では、同図に示すように、データのつながりが不連続になることがあり、フィルタ処理上、過渡応答による悪影響が生じるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、擬似的に助走データ及び後走データを生成する際に、フィルタ処理上の過渡応答を極力少なくすることができ、もって高い精度のフィルタ処理を実現することができる不足データ処理方法及び測定データ処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る第１の不足データ処理方法は、二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す際に上記測定データの前後の不足データを補うための不足データ処理方法において、前記測定データからそのトレンドを求め、前記測定データの前後のトレンド上に基準点を設定し、この基準点に対して前記測定データと点対称となるように前記測定データの前後の不足データを補うようにしたことを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る第２の不足データ処理方法は、二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す際に上記測定データの前後の不足データを補うための不足データ処理方法において、前記測定データの前後の部分データから前後の部分トレンドをそれぞれ別々に求め、前記測定データの前後の部分トレンドに沿って前記測定データの前後の不足データを前記測定データの値の分布と等しい値の分布を持つようにそれぞれ補うようにしたことを特徴とする。
また、この発明に係る第３の不足データ処理方法は、二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す際に上記測定データの前後の不足データを補うための不足データ処理方法において、前記測定データの前後の部分データから前後の部分トレンドをそれぞれ別々に求め、前記測定データの前後の部分トレンドに沿って前記測定データの前後の部分データの値の分布と等しい値の分布を持つ不足データをそれぞれ補うようにしたことを特徴とする。
更に、この発明に係る第４の不足データ処理方法は、二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す際に上記測定データの前後の不足データを補うための不足データ処理方法において、前記測定データからそのトレンドを求め、前記測定データのトレンドに沿って前記測定データの前後の不足データを前記測定データの値の分布と等しい値の分布を持つようにそれぞれ補うようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る第１の測定データ処理装置は、二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す測定データ処理装置において、前記測定データを記憶する記憶手段と、前記記憶された測定データからその前後の不足データを補充処理する不足データ処理手段と、前記不足データが補充された測定データに対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備え、前記不足データ処理手段が、前記測定データからそのトレンドを求め、前記測定データの前後のトレンド上に基準点を設定し、この基準点に対して前記測定データと点対称となるように前記測定データの前後の不足データを補う処理を実行するものであることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明に係る第２の測定データ処理装置は、二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す測定データ処理装置において、前記測定データを記憶する記憶手段と、前記記憶された測定データからその前後の不足データを補充処理する不足データ処理手段と、前記不足データが補充された測定データに対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備え、前記不足データ処理手段が、前記測定データの前後の部分データから前後の部分トレンドをそれぞれ別々に求め、前記測定データの前後の部分トレンドに沿って前記測定データの前後の不足データを前記測定データの値の分布と等しい値の分布を持つようにそれぞれ補う処理を実行するものであることを特徴とする。
また、この発明に係る第３の測定データ処理装置は、二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す測定データ処理装置において、前記測定データを記憶する記憶手段と、前記記憶された測定データからその前後の不足データを補充処理する不足データ処理手段と、前記不足データが補充された測定データに対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備え、 前記不足データ処理手段が、前記測定データの前後の部分データから前後の部分トレンドをそれぞれ別々に求め、前記測定データの前後の部分トレンドに沿って前記測定データの前後の部分データの値の分布と等しい値の分布を持つ不足データをそれぞれ補う処理を実行するものであることを特徴とする。
更に、この発明に係る第４の測定データ処理装置は、二次元以上の測定空間上で得られた測定データに対して所定のデータ処理を施す測定データ処理装置において、前記測定データを記憶する記憶手段と、前記記憶された測定データからその前後の不足データを補充処理する不足データ処理手段と、前記不足データが補充された測定データに対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段とを備え、前記不足データ処理手段が、前記測定データからそのトレンドを求め、前記測定データのトレンドに沿って前記測定データの前後の不足データを前記測定データの値の分布と等しい値の分布を持つようにそれぞれ補う処理を実行するものであることを特徴とする。
【００１１】
即ち、測定データから、その平均線、平均面、最小二乗曲線等のトレンドを求めると、測定データは、このトレンドを中心として上下に均一に分布するデータとなる。従って、従来のように測定データの始点及び終点位置の近傍で、平均線が連続するように測定データを折り返した場合、折り返し部近傍では、必ずデータがどちらかに偏るために過渡的な応答が生じてしまうのを避けることはできなかった。
【００１２】
この点、第１の発明によれば、測定データの前後のトレンド上に設定された基準点に対して測定データと点対称となるように測定データの前後の不足データを補うようにしているので、不足データの接続部でデータがトレンドに対してどちらか一方に偏ることがなく、この結果、過渡応答が生じるのを効果的に防止することができる。
【００１３】
また、第２の発明によれば、測定データの前後の部分データからそれぞれ部分トレンドが生成され、これら部分トレンドに沿って不足データが、例えば折り返し処理等によって生成されるので、前後のデータの連続性が確保される。
【００１４】
不足データは、前記測定データの値の分布と等しい値の分布を持つように生成されるものであると、有効な測定データの信号成分に大きな影響を与えずに不足データを補うことが可能になる。なお、この発明は、二次元データのみならず三次元データにも適用可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１は、この発明の一実施例に係る表面性状測定装置の要部構成を示すブロック図である。
この表面性状測定装置には、測定テーブル１上に載置されたワーク２の表面を走査して、その表面の変位を非接触に検出する変位検出器３が備えられている。駆動装置４は、変位検出器３が、予め決められたワーク２の測定範囲内を走査するように駆動制御する。変位検出器３から出力される変位信号は、測定値サンプリング部５に供給されている。測定値サンプリング部５は、駆動装置４から供給される変位検出器３の走査位置の情報に基づいて、所定の間隔、例えば三次元測定空間内でＸＹ方向に一定の間隔で変位検出器３からの信号を測定データとしてサンプリングする。サンプリングされた測定データは、記憶装置６に一旦記憶される。記憶された測定データは、適当なタイミングで信号処理部７に供給される。信号処理部７は、図２に示すように、測定データ区間判定部１１、不足データ処理部１２、フィルタ処理部１３及びトレンド補正部１４を備える。信号処理部７からのデータ処理結果は、記憶装置６に格納され、更に表示部８で、元の測定データと共に表示される。操作部９は、信号処理部７におけるフィルタ処理時に測定データとして有効な範囲を指定したり、助走区間、後走区間等の不足データ補充範囲を指定したりするのに用いられる。
【００１６】
次に、このように構成された表面性状測定装置における測定データ処理について説明する。
図３は、同測定データ処理の手順を示すフローチャートである。
まず、駆動装置４の駆動制御に従って変位検出器３でワーク２の表面を走査し、測定値サンプリング部５において所定の間隔で測定データをサンプリングする（Ｓ１）。次に、操作部９の操作によって、不足データの追加指示がなされた場合、又は信号処理部７の測定データ範囲の判定処理によって、不足データ処理が必要であると判断された場合（Ｓ２）、不足データ処理が実行される（Ｓ３）。そして、フィルタ処理を実行する（Ｓ４）。
【００１７】
図４は、不足データ処理Ｓ３の更に詳細を示すフローチャートである。なお、ここでは、二次元データの処理例について説明する。
まず、サンプリングされた測定データから、トレンドとして平均線を算出する（Ｓ１１）。平均線が算出されたら次に、基準点を算出する（Ｓ１２）。即ち、図５に示すように、測定区間の先頭のデータを始点データＤｓ、最後のデータを終点データＤｅ、測定データのサンプリング間隔をｘsとすると、始点データＤｓ側の基準点Ｐｓ及び終点データＤｅ側の基準点Ｐｅは、それぞれ始点データＤｓ及び終点データＤｅからｘs／２だけ外側の平均線上に設定される。
【００１８】
基準点Ｐｓ，Ｐｅが設定されたら、次に助走区間データを生成する（Ｓ１３）。助走区間のデータは、図５に示すように、基準点Ｐｓに対して測定区間のデータと点対称となるように生成される。同様に、後走区間のデータが、基準点Ｐｅに対して測定区間のデータと点対称となるように生成される（Ｓ１４）。助走区間及び後走区間のデータは、点対称位置に配置されることにより、自動的に一定のサンプリング間隔ｘsを維持することになる。このように助走区間及び後走区間のデータが生成されると、測定区間と助走区間及び後走区間のデータのつながりが良くなり、データが平均線に対して一方に偏るということもなくなるので、過渡応答の発生がなく、精度の良い測定が可能になる。
【００１９】
なお、このように生成された助走区間及び後走区間のデータは、測定データ（有効データ）の信号成分を大きく変えないという条件を満たすように、適宜修正されても良い。このような条件を満たす例としては、例えば図６（ａ）に示すように、有効データの変位量の分布を調べ、同図（ｂ）のように、助走区間及び後走区間のデータの変位の分布が、この有効データの変位の分布と等しくなるように助走及び後走データを生成することも有効である。
【００２０】
図７は、三次元データの不足データ処理を説明するための図である。
ここではＹ軸座標ｙにおけるＸＺ平面をＹ（ｙ）と定義する。また、Ｙ（０），Ｙ（１），…，Ｙ（ｎ）を測定区間、Ｙ（−１），Ｙ（−２），…を助走区間、Ｙ（ｎ＋１），Ｙ（ｎ＋２），…を後走区間とする。Ｙ（０）とＹ（−１）との中間位置に、図中点線で示す助走側基準面Ｙｓを設定し、この助走側基準面Ｙｓと測定データのトレンドとして求められた平均面Ｓとの交差線上に基準点Ｐｓを設定する。そして、この基準点Ｐｓに対してＹ（０）平面上の測定データと点対称のＹ（−１）平面上の位置に第１の助走データを生成する。Ｙ（−１）平面上のデータが生成されたら、基準点Ｐｓに対してＹ（１）平面上の測定データと点対称なＹ（−２）平面上位置に次のデータを生成する。後走データについても同様の方法で生成することができる。以上はＹ軸方向についてのみ説明したが、Ｘ軸方向についても同様よに助走・後走区間データを生成することができる。
【００２１】
また、図８に示すように、各Ｘ軸方向の位置に対して基準点ＰS1，ＰS2，…を設定し、これら各基準点ＰS1，ＰS2，…を基準としてＸ位置毎に点対称な点を助走・後走区間データとして生成するようにしても良い。更に、このような三次元データについても、図６に示したような解析目的に沿う分布データを生成して助走・後走データとすることができる。
【００２２】
図９は、その他の実施例に係る不足データ処理を説明するための図、図１０は、その処理のフローチャートである。先の実施例では、測定区間の測定データ全てを用いて平均線を算出し、この平均線に沿って助走区間と後走区間のデータを生成するようにしていたが、この実施例では、不足データ処理部１２が、助走区間データ生成には、測定区間の始点付近の部分データ▲１▼のみを使用し、後走区間データ生成には、測定区間の終点付近の部分データ▲２▼のみを使用して、前後の部分トレンドとして、助走区間のための平均線と後走区間のための平均線とを求めている（Ｓ２１，Ｓ２２）。そして、助走区間では、助走区間の平均線に沿った助走区間データが生成され（Ｓ２３）、後走区間では、後走区間の平均線に沿った後走区間データが生成される（Ｓ２４）。このような処理を行うと、測定区間の前後のデータの傾向が異なる場合でも、それぞれの傾向を反映して助走区間と後走区間でのデータのつながりをより滑らかにすることができる。ここで、部分データ▲１▼又は▲２▼のデータ数（つまり助走区間又は後走区間のデータ数）は、形状解析に先立って使用されるフィルタ（高域フィルタ又は低域フィルタ）の条件によってその最低数が決まり、通常はカットオフ長さ（遮断長さ）分のデータ数（ガウシアンフィルタの場合はカットオフの１／２のデータ数）が必要である。
【００２３】
上述した例は、各区間の平均線に沿って測定データを対称に折り返している。しかし、このような折り返し処理を行わないで、図１１及び図１２に示すように、助走区間及び後走区間の平均線をそれぞれ算出し（Ｓ３１，Ｓ３２）、これら平均線に沿って折り返しの最初の部分は、データを与えずに▲３▼の区間のデータを使用してスプライン補間を行ってそのスプライン曲線に沿ってデータを与える（図中黒丸のデータ）ようにする（Ｓ３３〜Ｓ３６）。このような処理を行うことにより、測定データの前後を更に滑らかに接続することができる。
【００２４】
図１３の例は、上述した各種の方法によって助走区間（後走区間）のデータを生成したのち、これらに滑らかな曲線又は曲面を当てはめ、各データをこれら曲線上又は曲線上に移動させるようにした例である。図中黒丸は移動後のデータを示している。この実施例によると、測定区間と助走区間又は後走区間のデータのつながりを、先の方法よりも更に滑らかにすることができる。このような滑らかな曲線としては、スプライン曲線やベジェ曲線等を用いることができる。
【００２５】
図１４の例は、生成された曲線又は曲面との距離が所定値よりも大きいデータのみを図中黒丸で示すように移動させた例である。この場合、全てのデータを移動させるわけではないので、先の実施例よりも高速な処理が可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、第１の発明によれば、測定データの前後のトレンド上に設定された基準点に対して測定データと点対称となるように測定データの前後の不足データを補うようにしているので、不足データの接続部でデータがトレンドに対してどちらか一方に偏ることがなく、過渡応答が生じるのを防止することができるという効果を奏する。
【００２７】
また、第２の発明によれば、測定データの前後の部分データからそれぞれ部分トレンドが生成され、これら部分トレンドに沿って不足データが、例えば折り返し処理等によって生成されるので、前後のデータの連続性が確保されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施例に係る表面性状測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】  同装置における信号処理部の機能ブロック図である。
【図３】  同装置のデータ処理を示すフローチャートである。
【図４】  同データ処理における不足データ処理のフローチャートである。
【図５】  同不足データ処理によって追加された助走・後走データを示す図である。
【図６】  測定データと助走・後走データの変位分布の例を示す図である。
【図７】  本発明の他の実施例に係る三次元の不足データ処理を説明するための図である。
【図８】  本発明の更に他の実施例に係る三次元の不足データ処理を説明するための図である。
【図９】  本発明の更に他の実施例を説明するための図である。
【図１０】  同実施例のフローチャートである。
【図１１】  本発明の更に他の実施例を説明するための図である。
【図１２】  同実施例のフローチャートである。
【図１３】  本発明の更に他の実施例を説明するための図である。
【図１４】  本発明の更に他の実施例を説明するための図である。
【図１５】  測定データのフィルタ処理を説明するための図である。
【図１６】  従来の不足データ処理を説明するための図である。
【符号の説明】
１…測定テーブル、２…ワーク、３…変位検出器、４…駆動装置、５…測定値サンプリング部、６…記憶装置、７…信号処理部、８…表示部、９…操作部、１１…測定データ区間判定部、１２…不足データ処理部、１３…フィルタ処理部、１４…トレンド補正部。
【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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【図１１】
0003793661.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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