JPH07324928A

JPH07324928A - 加工物表面の座標測定方法

Info

Publication number: JPH07324928A
Application number: JP7122856A
Authority: JP
Inventors: Ralf Bernhardt; ベルンハルトラルフ; Guenter Grupp; グルップギュンター
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1995-05-22
Publication date: 1995-12-12
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: DE59510879D1; EP0684448B1; EP0684448A3; EP0684448A2; JP3486254B2

Abstract

(57)【要約】【目的】質量慣性により発生される力の作用がＣＭＭ
の測定誤差の中で補正されることを可能にする補正処理
方法を提供する。【構成】測定スライダの位置と少なくとも測定スライ
ダ加速度との関数としてＣＭＭたわみ特性を表す補正値
の形で記憶し、補正値により、次いで加工物を座標測定
する際にＣＭＭにより測定されたデータを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定された値を、記憶
されている補正値により数学的に補正し、補正値が、座
標測定機（以下ＣＭＭと称する）の弾性的たわみ特性を
表す、ＣＭＭを用いる加工物表面の座標測定方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＣＭＭの測定精度を高めるために、測定
データ、すなわち、機械軸線での測定スケールにより供
給される座標値は、従来は数学的に補正される。通常、
補正は、直線直交座標からのＣＭＭ測定スライダの静的
ガイド偏差の結果として行われ、これらの偏差は、いわ
ゆる”剛性モデル”に従って導出される。このような処
理方法は、例えばＫ．Ｂｕｓｃｈ及びＨ．Ｋｕｎｚｍａ
ｎｎ及びＦ．Ｗａｅｌｄｅｌｅ著の論文”ＣＭＭの数値
的誤差補正”（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ
ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｓｉｕｍｏｎ
ＭｅｔｏｒｏｌｏｇｙｆｏｒＱｕａｌｉｔｙＣ
ｏｎｔｒｏｌｉｎＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｔｏｋｙ
ｏ１９８４，２８４〜２８８頁）及び米国特許第４８
１９１９５号明細書に記載されている。

【０００３】探触形ＣＭＭでは、測定される加工物に接
触している間のプローブのたわみの量を求め、この量を
後続のデータ評価において考慮する処理方法も公知であ
る。このような処理方法は、例えばＡ．Ｗｅｃｋｅｒｍ
ａｎｎ及びＧ．Ｇｏｃｈ及びＨ．Ｄ．Ｓｐｒｉｎｇｂｏ
ｒｎ著の”ＣＭＭによる測定の際のプローブのたわみの
補正）（ＦｅｉｎｗｅｒｋｔｅｃｈｎｉｋｕｎｄＭ
ｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋ誌８７（１９７９）１，５〜９
頁）及びＷ．Ｌｏｔｚｅ著の論文”数度の自由度を有す
る測定プローブ”（ＴｅｃｈｎｉｓｃｈｅＲｕｎｄｓ
ｃｈａｕ誌，第５０巻（１９９２），２０〜２５頁）に
説明されている。

【０００４】この処理方法では、それぞれのプローブの
たわみテンソルが、異なる測定力を用いて数度にわたり
校正球を探測することにより求められる。これから、加
工物を測定するために用いられた異なるプローブのため
の補正値が、計算されて記憶され、未知の加工物の測定
値をデータ評価する際に考慮される。

【０００５】更に、ＣＭＭの測定スライダの動的偏差を
補正する処理方法、すなわち、水平アームの端部に取付
けられているＣＭＭプローブヘッドが静止しておらず、
例えば駆動加速度等の誤差原因の結果としてその静止位
置の回りを振動することに起因して発生する誤差を補正
する処理方法も公知である。このような補正処理方法
は、例えば米国特許第４３３３２３８号明細書に開示さ
れている。このような動的補正方法は、振動するプロー
ブヘッドの近辺に取付けられ、プローブ接触が行われる
瞬間にスプリアス振動の変化を表す信号を発生するセン
サを用いる。

【０００６】しかし、前述の処理方法はすべて、ＣＭＭ
により測定する際に発生することがある誤差のうちの一
部しか補正しない。ＣＭＭの測定の不確実性は、これら
の処理方法により減少できるが、しかし、多大の残留誤
差が存在し、これによりＣＭＭの測定精度が制限され
る。

【０００７】ドイツ特許出願第Ｐ４４１８５５０．２号
明細書に記載の処理方法で、ＣＭＭの構造及び測定スラ
イダの可撓性特性及び弾性特性が、初めて考慮された、
すなわち、ＣＭＭプローブヘッドへ加工物により探測プ
ロセスの際に加わる力に起因する構造及び測定スライダ
の可撓性特性及び弾性特性が考慮された。このような可
撓性特性及び弾性特性は小さいにもかかわらず、そし
て、このような可撓性特性及び弾性特性により発生され
る機械の構造の歪は小さいにもかかわらず、このような
可撓性特性及び弾性特性は、ＣＭＭの特定の測定不確実
性がサブミクロン領域内にある場合には測定誤差として
依然として現れる。この歪は、ＣＭＭ測定スライダの到
達範囲に依存し、従ってこの歪は、ＣＭＭ測定領域内の
プローブヘッドの位置の関数としての異なる振幅の座標
測定値の偏差を発生する。

【０００８】しかし、探測力は、探測プロセスの際にＣ
ＭＭに作用するいくつかの力のうちの１つにすぎない。
その他の力とは、測定スライダの加速度と運動部分の中
の質量慣性とに起因する支え応力（反力）により発生さ
れる力であり、このような力により、ＣＭＭ構造の歪が
発生し、ひいては測定誤差が発生する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ドイ
ツ特許出願第Ｐ４４１８５５０．２号明細書に開示され
ている補正処理方法を、質量慣性により発生される力の
作用がＣＭＭの測定誤差の中で補正されるように改善す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、たわみ特性
を表すパラメータを、機械の測定領域の中のいくつかの
プローブ位置において求め、パラメータの加速度に依存
する成分を求め、測定スライダの位置と少なくとも測定
スライダ加速度との関数としてＣＭＭたわみ特性を表す
補正値（ｃ１１，ｃ２２）の形で記憶し、補正値によ
り、次いで加工物を座標測定する際にＣＭＭにより測定
されたデータを補正することにより解決される。

【００１１】本発明の補正処理方法を用いて、加速され
た質量の支え応力（反力）により発生されるＣＭＭの弾
性たわみ特性が、ＣＭＭの測定領域内のプローブのいく
つかの位置に対して求められる。たわみ特性として測定
されたデータから、補正値が計算され、記憶され、未知
の加工物を後に測定する際に、例えばＣＭＭの測定スケ
ールにより供給されるプローブ点の座標データの中に考
慮されて入れられる。このようにして、従来のＣＭＭの
測定の不確実性を低減することが可能であるだけでな
く、この新規の形式の補正方法によりＣＭＭを軽量の構
造で形成することが可能となる、何故ならばこの新規の
形式の補正方法により、軽量構造に起因して発生する機
械の前述の弾性歪をより大幅に数学的に補償できるから
である。

【００１２】たわみ特性を表す補正データを多次元補正
テーブルの形に形成して記憶し、加工物データを実際に
補正する際に記憶補正データの間を補間できるようにす
ると有利である。この補間により、テーブルの補正値の
数を最小に保持することが可能となる。

【００１３】しかし、例えば多項式等の数学的関数を用
いて、たわみ特性を表す補正データの位置への依存を近
似することも可能である。この場合、これらの近似関数
の係数を記憶するだけでよい。

【００１４】本発明では、記憶されているテーブル又は
関数は、”加速度”パラメータの関数であり、実際の補
正は、駆動装置による機械スライダの加速が、測定プロ
セスの際に恒久的に測定されるか又は求められ、次い
で、加速度の測定値に、たわみ特性を表す記憶されてい
る補正値を乗算することにより補正計算の中に入れられ
る。

【００１５】例えば加速度等の非常に大きい支え応力
は、加工物の表面の例えば円又は環状の部材等の曲面
が、高速でスキャンされる場合に発生する。このような
測定タスクを解決するために用いることができる高速の
スキャン処理方法は、例えばドイツ特許出願公開第４２
１２４５５号公報に開示されている。この公知の方法を
用いて、記憶すべき補正値を前もって求めることができ
る、すなわち、このためには、リングゲージの形のテス
ト試料を順次にＣＭＭ測定領域の異なる場所に取付け、
このテスト試料を異なる速度でスキャンする。これによ
り、機械加速度の関数としてのプローブ先端位置の変分
の形で機械構造の可撓性を位置に依存して求めることが
可能となる。

【００１６】しかし、機械スライダのみが、質量慣性力
の作用により撓むのではない。質量慣性力は、プローブ
ヘッドの中に可撓的に支承され、スキャンプロセスの際
に加工物表面と接触したままであるプローブにも作用す
る。プローブの質量慣性力は、凹状の加工物表面をスキ
ャンする場合には測定力を増加し、凸状の加工物表面を
スキャンする場合には測定力を減少する。このプロセス
でプローブに加わる動的歪も、測定座標データの補正の
中に考慮されて入れられると好適である。

【００１７】歪を発生するＣＭＭ測定スライダの加速度
を別個のセンサにより測定できることは確かであるが、
しかし、測定スライダに対応している測定システムすな
わちスケールの位置データを２度時間微分することによ
りスライダ加速度を求めると有利である。これにより、
付加的センサは不要となり、加速度信号は、非常に小さ
い電子装置コストをかけるだけで、スライダ位置のため
の従来のトランスデューサから得ることができる。

【００１８】新規の補正処理方法は、”剛性モデル”に
よる測定スライダの静的ガイド偏差を補正する公知の補
正処理方法に関連して用いられると有利である。これに
より、これをしない場合にはＣＭＭを形成する際にガイ
ドの品質にかかるコストを更に低減できる。

【００１９】

【実施例】次ぎに本発明を実施例に基づき図を用いて詳
細に説明する。

【００２０】以下において、図１〜図８は、測定スライ
ダが加速される際に慣性力に起因して発生する本質的な
弾性歪すなわち機械のたわみが、ブリッジ形ＣＭＭ（Ｃ
ＭＭ）で補正される方法を説明するために用いられる。
図１のブリッジ形ＣＭＭは、テーブル２１と、テーブル
２１の上で水平にＹ方向に動くブリッジ２２とから成
り、このブリッジ２２は、クロスバー２２ａの上でＸ方
向に案内されるいわゆるクロススライダ２３を担持し、
図１のブリッジ形ＣＭＭは、スピンドル２４から更に成
り、スピンドル２４は、クロススライダ２３の中でＺ方
向に垂直に案内され、このスピンドル２４の上には、プ
ローブ２６を有するプローブヘッド２５が取付けられて
いる。

【００２１】ＣＭＭ制御装置は、２７により示され、コ
ンピュータは２８により示されている。

【００２２】加工物２９が探測される際、主に次の弾性
歪が発生する。

【００２３】１．Ｘ方向及びＹ方向で加速されると、
比較的細く軽量に形成されているスピンドル２４が、加
速方向に抗してＺ方向におけるスピンドル２４の投影の
関数としてたわむ。これにより、２つの誤差成分ｘＴｘ
（ｚ，ａｘ）及びｙＴｙ（ｚ，ａｙ）が発生する。

【００２４】２．クロスバー（２２ａ）も、ブリッジ
脚２２において横方向ガイドの支承部の回りを傾動す
る。この運動は、レバーアームにも依存する、すなわち
Ｘ方向でのクロススライダ２３の位置にも依存する。こ
れにより誤差ｙｔｙ（ｘ，ａｙ）が発生する。

【００２５】これらの誤差に比較して、ブリッジ形ＣＭ
Ｍの他方の弾性偏差は、無視できる。３つの前述の歪成
分すなわち誤差成分は、図７及び図８のＡに説明されて
いる。付加的な誤差ΔＴｋが、例えば図８のＡのプロー
ブ２６ａ等の長いプローブ又は横方向に直角に配置され
ているプローブが使用される場合に発生する。この誤差
は、プローブ座標Ｔｋと、間接的にクロスバー２２ａの
上に支障されているスピンドル２４が、機械の加速の作
用により力の加わらない位置からひねられて回転される
際の回転角度である角度αの関数である。

【００２６】通常、加速度の関数としての機械の歪は、
次式により表すことができる。

【００２７】

【数１】

【００２８】

【外３】

【００２９】このテンソルＣは、測定スライダの投影長
の関数である、すなわち、機械の測定体積の中のプロー
ブヘッド２５の位置の関数である。

【００３０】前述のただ３つの誤差成分のみが、図１の
ＣＭＭの中で作用するとの前述の仮定を基礎として、式
２の成分から、次式３及び４が得られる。

【００３１】Ｋｙ＝Ｐｙ＋ｃ２２（ｘ，ｚ）・ａｙ（３）Ｋｘ＝Ｐｘ＋ｃ１１（ｚ）・ａｘ（４）これにより、実際の座標Ｋｘ及びＫｙは、ＣＭＭの測定
システムにより供給される位置データＰｙ及びＰｘか
ら、測定体積の中のプローブヘッド位置の関数であるテ
ンソル要素ｃ２２（ｘ，ｚ）とＣ１１（ｚ）に測定加速
成分ａｙ及びａｘを乗算することにより得られる。

【００３２】たわみテンソルの要素ｃ２２及びｃ１１を
求めるために、機械の加速度の関数としてのプローブ位
置の変分を求めなければならない。このために、次のよ
うにする。リングゲージ３９は、異なる速度でスキャン
される（ひいては、機械スライダ２２及び２３が異なる
加速度で加速されてスキャンされる）。加速度正弦曲線
が、当該の機械軸線ｘ及びｙで得られる。加速度成分ａ
ｘ及びａｙの最大振幅は、それぞれの軸線方向ｘ，ｙで
のリングゲージ３９の高位置で表わされる。高位置点の
みが、このようにして得られた測定データの円形最良適
合のために用いられる場合、動的な機械たわみに起因す
る測定誤差に相応し機械加速度に比例する見掛けの直径
変分が測定される。図５は、この測定誤差を示す、すな
わち、それぞれ加速度ａｘ及びａｙの関数としての２つ
の測定方向ｘ及びｙでの”動的な機械たわみ”を示す。
曲線５３及び５４の上昇から、それぞれの測定場所での
たわみテンソルのテンソル要素ｃ１１（ｚ）及びｃ２２
（ｘ，ｙ）が得られる。

【００３３】図２に示されているように、これらの測定
は、ＣＭＭの測定体積３０のｘ／ｚ平面の中の異なる位
置で繰返される。ｘ／ｙ平面に制限しても、この場合に
は支障ない、何故ならばブリッジ形ＣＭＭの剛性は、実
際の上でｙ座標から無関係であるからである。しかし、
式１及び２の内容は、別の設計のＣＭＭにも適用でき、
その場合、図２に示されているように、ｙ軸の方向での
たわみへの依存性も求める必要がある。

【００３４】引続いての数学的補正のために、位置に依
存するテンソル要素ｃ１１及びｃ２２が、多次元データ
メモリのように記憶され、中間値が補間される。しか
し、測定された動的剛性は、機械位置（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐ
ｚ）の上の２次関数により近似することも容易に可能で
ある。多項式ｃ１１＝Ｆ（ｚ），ｃ２２＝Ｆ（ｚ）＋Ｆ
（ｘ）の関数係数Ａ０，Ａ１及びＡ２は、最良適合プロ
セスにより求められ、補正のために、図１のＣＭＭの制
御装置２７の非揮発性メモリに記憶される。関数ｃ１１
＝Ｆ（ｚ）には例えば次式を適用できる。

【００３５】ｃ１１（ｚ）＝Ａ０＋Ａ１＊ｚ＋Ａ２＊ｚ² （５）図４は、出願人のＰＲＩＳＭＯ形のＣＭＭのための関数
ｃ２２＝Ｆ（ｘ）及びｃ１１＝Ｆ（ｘ）の典型的な特性
を示す。図４は、線形関数５０と５２、それぞれの関数
ｃ２２＝Ｆ（ｘ）又はｃ１１＝Ｆ（ｘ）のための２次関
数５２又は５３の最良適合も示す。

【００３６】

【外４】

【００３７】図３の線図の点４１で、機械の動的歪を表
す補正値ＤＢが、トランスデューサにより供給された位
置測定値Ｐｙに加算され、この補正値は、次のようにし
て得られる。加速度ａｙは、機能ブロック３４及び３７
で位置測定値Ｐｙを２次微分することにより得られ、低
域フィルタ３８で平滑化される。平滑化された加速度値
ａｙは、記憶されている関数係数Ａ０，Ａ１又はＡ２を
基礎にして計算されたｃ２２に位置測定値Ｐ（ｘ）及び
Ｐ（ｚ）を適用することにより得られるテンソル値ｃ２
２（ｘ，ｚ）と乗算される。

【００３８】その上、図１のＣＭＭの誤差を完全に補正
するためにいくつかの別の補正が必要である。これらの
補正のうちの１つは、ドイツ特許出願第Ｐ４４１８５５
０．２号明細書に説明されているように、プローブによ
り加工物に加わる測定力により発生される静的たわみＳ
Ｂから成る。相応する補正ブロック４２は、測定位置
（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）の連続入力を必要とし、更に、プ
ローブヘッド２５の中の適切な測定力発生器４４により
加わる測定力ＭＦの連続入力を必要とする。しかし、プ
ローブを介して点に加わる測定力の結果としてのＣＭＭ
の静的たわみを表し位置に依存するたわみテンソルが、
加速の際に測定スライダの中の質量分配により発生され
る支え応力の結果としてのＣＭＭの動的たわみを表すた
わみテンソルではない値を表すことを言っておかなけれ
ばならない。

【００３９】更に、ガイド誤差は、冒頭に記載の従来技
術で引用した文献に説明されているいわゆる剛性モデル
に従ってブロック４５により補正される。このブロック
は、位置座標の連続入力しか必要としない、何故ならば
力の作用が、このモデルでは考慮されないからである。

【００４０】その上、プローブヘッド２５に取付けられ
ているプローブ２６の静的たわみは、補正ブロック４３
により計算され、位置測定値Ｐｙの補正値に加算され
る。この補正における処理方法は、冒頭で述べたＬｏｔ
ｚｅの論文に記載の処理方法と一致する。この補正は、
プローブヘッド２５の中の測定力発生器４４により加わ
った測定力ＭＦの入力を必要とするが、しかしそれは位
置に依存する、何故ならばプローブたわみを表すテンソ
ルと、ひいては、このテンソルから導出される補正パラ
メータも、完全に使用プローブの関数であり、従って、
これらのテンソル及び補正パラメータは、機械構造のそ
の他の部分とは別個に求めることができ、処理すること
ができる。

【００４１】最後に、プローブヘッド２５の上に取付け
られているプローブ２６の動的たわみは、別の補正ブロ
ック４６で補正される。この状態は、図７の線図に示さ
れ、図中、プローブ２６を有するプローブヘッド２５
は、リングゲージをスキャンするプロセスでのＸ座標を
含む平面の中の断面図として拡大尺度で示されている。
質量慣性力が加速方向ｘとは反対の方向でスピンドル２
４を歪曲する仕方と同様の仕方でプローブ２６は、質量
慣性を有するが、しかしこれによりプローブ２６は自由
に歪曲されない、何故ならばプローブ２６は、リングゲ
ージ３９と接触しており、従ってプローブ２６は、あた
かも付加力が加わったのと同様の仕方で反対の方向にた
わむ。しかしこの付加力は、プローブヘッド２５の中の
測定力発生器により加わってはおらず、従ってこの付加
力は、計測学的には記録されない。プローブの懸架点で
も力は発生せず、力は、実際のプローブの中の質量分布
に依存する。プローブが短く細く小さい質量を有する場
合、可撓的に懸架されているプローブの質量は本質的
に、比較的コンパクトなプローブ取付け部材２６ａの中
に集中していると仮定できる。この場合、加速度ａｘに
より発生される付加的なプローブたわみΔｓは、測定力
が加わることにより発生されるプローブたわみの場合と
同様の仕方で計算できる、すなわち、加速度から付加的
な測定力成分Ｍｋ′を計算するだけで計算できる。この
ようにして、乗算すべき記憶されているたわみテンソル
は、静的なプローブたわみ補正のために用いられたテン
ソルと同一のままである。

【００４２】これらの要求が、例えば長く重く多重分岐
形のプローブが取付け部材２６ａの上に取付けられてい
ることに起因して満足されない場合、別々の動的たわみ
テンソルをこのプローブのために求めて、補正のために
記憶しなければならない。この場合、１つの可能な処理
方法は、異なる速度又は加速度でリングゲージをスキャ
ンするか又は校正球の円周全体をスキャンすることによ
り比較的剛性のプローブを測定体積の中の任意の１つの
個所で校正し、これにより、前述のように機械構造の動
的たわみを求めることにある。次いで、同一のリングゲ
ージ又は同一の校正球が、交換による新しい”動的”な
第２のプローブにより同一の個所で同一の仕方でスキャ
ンされ、これにより校正が行われる。測定値の間の差か
ら、加速の際に発生する質量支え応力に起因して発生す
る交換による新しいプローブの動的剛性またはこわさ
が、得られる。

【００４３】図６は、前述の補正手段が、出願人のブリ
ッジ形ＣＭＭに用いられて収めた成果を示す。直径５０
ｍｍのリングゲージが、５ｍｍ／ｓと８０ｍｍ／ｓとの
間の異なるスキャン速度でこの機械で測定された。スキ
ャン速度を横軸にとって縦軸に、機械構造の弾性変形の
結果としての直径の変化が示されており、この直径の変
化は明瞭である。曲線５５は、たわみ補正が作動されな
い状態で、測定個所”左側下方”ですなわちテーブルの
上かつ脚部２２から最も離れた点で得られた。曲線５６
は、測定個所”右側下方”ですなわちテーブルの上かつ
脚部２２の隣で得られた。これは、前述の測定個所直径
誤差が、８０ｍｍ／ｓの高いスキャン速度では約３０μ
ｍまで到達することを示す。

【００４４】曲線５７及び５８は、同一の測定個所で測
定されたが、しかし補正が作動されている状態で測定さ
れた。その場所での直径の相対的変化は、１マイクロメ
ートルの広がりより小さく、左側下方の測定個所（曲線
５８）では０．２マイクロメートルよりさえ小さい。

【００４５】前述の実施例では、たわみパラメータは、
リングゲージをスキャン速度で及びひいてはスキャン加
速度でスキャンすることにより求められる。勿論、リン
グゲージの代りに別の曲線校正試料の内側輪郭又は外側
輪郭例えば校正球の赤道をスキャンすることも可能であ
る。たわみパラメータは、プローブヘッド２５の中のプ
ローブ２６の偏向を測定するために用いられる測定シス
テムを用いても求めることができ、このような測定シス
テムとして、例えば通常コイルを用いて、このコイルを
動かすことによりたわみパラメータを求める。この場
合、校正処理方法は、適切な加工物の表面を探測するこ
とにより行われ、これにより、異なる加速度での運動コ
イルの測定領域がカバーされる。

【００４６】勿論、測定スライダの中の質量分配から有
限要素法により得られるデータを用いて機械スライダの
剛性またはこわさを計算することも可能である。

【００４７】更に、別個のセンサを用いて、測定スライ
ダの加速度を求めることも可能である。

【００４８】最後に、剛性またはこわさデータを、それ
ぞれのＣＭＭに対して個別に求める必要はないことを指
摘する。すなわち、剛性またはこわさデータは、製作に
関連するばらつきを考慮して１つの特定の機械タイプに
対して１度求められ、補正パラメータの形で記憶され、
次いで、測定プロセスの際に記録された測定スライダの
現在の加速度と乗算されるだけでよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブリッジ形ＣＭＭの基本設計原理を示す概念的
である。

【図２】補正パラメータを求めるために用いられるリン
グゲージが異なる位置に取付けられている図１の座標測
定の測定体積を概念的に示す斜視図である。

【図３】いくつかの補正処理方法を図１のＣＭＭのＹ値
に適用する方法を概念的に示すブロック回路図である。

【図４】測定体積の中の異なる位置の関数としての図１
のＣＭＭの剛性を示す線図である。

【図５】当該の機械軸線での加速度の関数としての図１
のタイプのＣＭＭのＹ方向及びＹ方向での動的たわみを
示す線図である。

【図６】異なる速度でリングゲージをスキャンする際の
本発明の補正処理方法の効率を示す線図である。

【図７】Ｘ方向での加速度が作用する状態での図１のＣ
ＭＭの測定アーム及びプローブへの質量慣性の動的力の
作用を簡単化して示す概念図である。

【図８】Ｙ方向での加速度が作用する状態での図１のＣ
ＭＭの測定アーム及びプローブ位置への質量慣性の動的
力の作用を簡単化して示す概念図である。

【符号の説明】

２１テーブル２２ブリッジ２２ａクロスバー２３クロススライダ２４スピンドル２５プローブヘッド２６プローブ２６ａ取付け部材２７ＣＭＭ制御装置２８コンピュータ２９加工物２９リングゲージ３０測定体積３４機能ブロック３７機能ブロック３８低域フィルタ３９リングゲージ４１点４２補正ブロック４３補正ブロック４４測定力発生器４６補正ブロック４５ブロック５０線形関数５２２次関数５３２次関数５７曲線５８曲線ａｙ加速度ＤＢ補正値Ｐｙ測定位置値ＳＢ静的たわみ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定された値（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）を、
記憶されている補正値により数学的に処理し、補正値
（ＤＢ）が、座標測定機の弾性的たわみ特性を表す、座
標測定機を用いる加工物表面の座標測定方法においてた
わみ特性を表すパラメータを、機械の測定領域（３０）
の中のいくつかのプローブ位置において求め、前記パラメータの加速度に依存する成分を求め、測定ス
ライダ（２２，２３，２４）の位置（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐ
ｚ）と少なくとも測定スライダ加速度（ａｘ，ａｙ，ａ
ｚ）との関数として座標測定機のたわみ特性を表す補正
値（ｃ１１，ｃ２２）の形で記憶し、補正値により、次いで加工物を座標測定する際に座標測
定機により測定されたデータ（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）を補
正することを特徴とする加工物表面の座標測定方法。
【請求項２】たわみ特性を表す補正値（ｃ）を形成
し、多次元補正テーブルとして記憶することを特徴とす
る請求項１に記載の加工物表面の座標測定方法。
【請求項３】補正計算を、テーブルに記憶されている
補正値（ｃ）の間で補間して得られた中間値により行う
ことを特徴とする請求項２に記載の加工物表面の座標測
定方法。
【請求項４】たわみ特性を表す補正値の位置依存を、
数学的関数（ｃ１１＝Ｆ（ｚ））により近似することを
特徴とする請求項１に記載の加工物表面の座標測定方
法。
【請求項５】近似関数が、測定データの数学的補正の
ために記憶されている係数（Ａ０，Ａ１，Ａ２）を有す
る多項式であることを特徴とする請求項３に記載の加工
物表面の座標測定方法。
【請求項６】【外１】ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれ
か１つの請求項に記載の加工物表面の座標測定方法。
【請求項７】補正値を、座標測定機の測定領域（３
０）の中の異なる位置に順次に連続してテスト試料（３
９）を固定して前記テスト試料（３９）を異なる速度で
スキャンすることにより事前に測定することを特徴とす
る請求項１から請求項６のうちのいずれか１つの請求項
に記載の加工物表面の座標測定方法。
【請求項８】テスト試料がリングゲージ（３９）であ
り、前記リングゲージ（３９）の内側輪郭を座標測定機
械のプローブ（２６）によりスキャンするか、又はテス
ト試料が校正球であり、前記校正球の外周を前記プロー
ブ（２６）によりスキャンすることを特徴とする請求項
７に記載の加工物表面の座標測定方法。
【請求項９】座標測定機の測定スライダ(２２，２
３，２４)のガイド（２１，２２ａ，２３）の静的偏差
を、直線直交座標系にて付加的に求め、これを基礎にし
て、別の補正値を形成して記憶し、前記補正値により、
加工物の後続の測定において座標値を補正する請求項１
に記載の加工物表面の座標測定方法。
【請求項１０】座標測定機の弾性たわみを、座標測
定機に印加された力の関数として初期校正プロセスで求
め、測定されたデータから、補正値（ＤＢ）の第１の組
を計算して記憶し、前記補正値（ＤＢ）の前記第１の組
が、座標測定機の測定領域の中のプローブ位置と、【外２】測定スライダのガイド（２１，２２ａ，２３）の静的偏
差を、第２の校正プロセスで求め、これらのガイド偏差
から、加速度に依存する補正値（ＳＡ）の第２の組を計
算して記憶し、これらの値も、座標測定機の測定領域の
中のプローブ位置の関数であるステップと、加工物の測定において、補正値の双方の前記組により、
座標測定機の測定システムにより供給された座標測定値
（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）を補正するステップとを行い、こ
れらのステップを必ずしも前述の順序で行う必要はない
ことを特徴とする請求項９に記載の加工物表面の座標測
定方法。
【請求項１１】プローブ（２６）と加工物（２９，３
９）との間の測定力（ＭＦ）の結果としての座標測定機
の弾性たわみを測定し、前記弾性たわみから補正値（Ｔ
Ｂ）の第３の組を計算し、前記第３の組を、正しい座標
測定値を計算するために用いることを特徴とする請求項
１から請求項１０のうちのいずれか１つの請求項に記載
の加工物表面の座標測定方法。
【請求項１２】測定スライダの加速度（ａｘ，ａｙ，
ａｚ）を、前記測定スライダに対応する測定システム
（３１，３２，３３）の位置測定値を２度時間微分する
ことにより求めることを特徴とする請求項１から請求項
１１のうちのいずれか１つの請求項に記載の加工物表面
の座標測定方法。
【請求項１３】測定スライダの加速度（ａｘ，ａｙ，
ａｚ）を、付加的な加速度検出器により測定することを
特徴とする請求項１から請求項１１のうちのいずれか１
つの請求項に記載の加工物表面の座標測定方法。
【請求項１４】プローブヘッドの中に可撓的に支承さ
れているプローブのたわみ特性も、前記プローブヘッド
の加速度の結果として発生してプローブを変形する質量
支え応力の関数として求め、前記たわみ特性を、測定座
標値を補正する際に考慮することを特徴とする請求項１
から請求項１３のうちのいずれか１つの請求項に記載の
加工物表面の座標測定方法。
【請求項１５】加速度を駆動装置により導入すること
を特徴とする請求項１から請求項１４のうちのいずれか
１つの請求項に記載の加工物表面の座標測定方法。
【請求項１６】加速度を、手動で作動される座標測定
機の中に操作員が導入することを特徴とする請求項１か
ら請求項１４のうちのいずれか１つの請求項に記載の加
工物表面の座標測定方法。