補正ボール径算出方法および形状測定装置
【課題】解析精度を向上させることができる補正ボール径を算出できる補正ボール径算出方法および形状測定装置を提供すること。
【解決手段】本発明によれば、基準ゲージを回転させながら該基準ゲージを測定することにより補正ボール径を算出する。そのため、基準ゲージを回転させながら測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。また、基準ゲージの複数の高さ位置を測定することにより各高さ位置毎に補正ボール径を算出する。そのため、測定する高さ位置に応じて生じる誤差を含んだ補正ボール径を各高さ位置毎に算出することができる。従って、被測定物Ｗを回転させながら測定した際に、これらの誤差を含んだ補正ボール径を用いて被測定物Ｗの形状等を解析することで、被測定物Ｗの形状等を高精度に解析することができる。
【解決手段】本発明によれば、基準ゲージを回転させながら該基準ゲージを測定することにより補正ボール径を算出する。そのため、基準ゲージを回転させながら測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。また、基準ゲージの複数の高さ位置を測定することにより各高さ位置毎に補正ボール径を算出する。そのため、測定する高さ位置に応じて生じる誤差を含んだ補正ボール径を各高さ位置毎に算出することができる。従って、被測定物Ｗを回転させながら測定した際に、これらの誤差を含んだ補正ボール径を用いて被測定物Ｗの形状等を解析することで、被測定物Ｗの形状等を高精度に解析することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補正ボール径算出方法および形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定物の寸法や形状等を測定する形状測定装置として例えば三次元測定機が知られている。
【０００３】
図１０は、従来の三次元測定機１を示す図である。
三次元測定機１は、測定機本体２と、測定機本体２により取得した測定データを処理して被測定物Ｗの寸法や形状等を求めるＰＣ３（パーソナルコンピュータ）とを備えている。
【０００４】
測定機本体２は、定盤２１と、定盤２１上において前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられた門型フレーム２２と、門型フレーム２２の水平ビーム２２１に沿って左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に設けられたスライダ２３と、スライダ２３に上下方向（Ｚ軸方向）に昇降自在に設けられた昇降軸２４と、昇降軸２４の下端に取り付けられたプローブ２５とを備えている。門型フレーム２２、スライダ２３、および昇降軸２４から、プローブ２５を３軸方向に移動可能に支持する移動機構２６が構成される。プローブ２５は、先端に測定子２７が設けられたスタイラス２８を備えている。
【０００５】
このような三次元測定機１による被測定物Ｗの測定方法としては、一般に、ポイント測定と倣い測定とが知られている。
ポイント測定では、三次元測定機１は、まず、プローブ２５を３軸方向へ移動させながら、被測定物Ｗの測定部位に順次測定子２７を当接させていき、各当接点におけるプローブ２５の座標値を取得していく。ここで、測定子２７と被測定物Ｗとの接触点は、図１１に示すように、プローブ２５の座標値から定まる測定子２７の中心点Ｐから測定子２７の半径ｒ分だけずれた位置に存在する。従って、三次元測定機１は、プローブ２５の座標値から測定子２７と被測定物Ｗとの接触点を求めることができるので、取得した各座標値を用いて所定の演算を行うことで被測定物Ｗの寸法や形状等を求めることができる。
倣い測定では、三次元測定機１は、測定子２７を被測定物Ｗに当接させた状態でプローブ２５を被測定物Ｗの輪郭に沿って倣い移動させるとともに、所定のサンプリングピッチでプローブ２５の座標値を取得していく。従って、これらの座標値を用いて所定の演算を行うことで被測定物Ｗの寸法や形状等を求めることができる。
【０００６】
ところで、このような三次元測定機１を用いた測定においては、スタイラス２８を測定対象に応じて付け替える必要があるが、三次元測定機１は、スタイラス２８が取り付けられた際に自動でスタイラス２８の長さおよびスタイラス２８の先端に設けられた測定子２７の直径値を認識することができない。スタイラス２８の長さおよび測定子２７の直径値は、プローブ２５の座標値から測定子２７の中心点Ｐを求めるのに必要な値であり、また、該中心点Ｐから測定子２７と被測定物Ｗとの接触点を求める際に必要な値である。そのため、このような三次元測定機１を用いて被測定物を測定する際には、事前に、三次元測定機１にマスタボールの測定を行わせ、スタイラス２８の長さや測定子２７の直径値を三次元測定機１に認識させるキャリブレーションを行う必要がある。
【０００７】
図１２は、キャリブレーションを示す図である。
キャリブレーションでは、三次元測定機１にマスタボールＭの直径校正値Ｄを入力してからマスタボールＭを測定させることで、三次元測定機１にスタイラス２８の長さや測定子２７の直径値を求めさせ認識させる。この際、マスタボールＭの測定により求められる計算上の測定子２７の直径値は、マスタボールＭの測定の際にスタイラスの撓み等の影響により生じる誤差により、通常、測定子２７の直径校正値とは異なることとなる。以降、このような計算上の測定子２７の直径値を補正ボール径と呼ぶことにする。
【０００８】
ところで、マスタボールＭの測定の際に生じる誤差の大きさは、マスタボールＭの測定を静的なポイント測定または動的な倣い測定のいずれにより行うかによって異なることとなる。従って、キャリブレーションにより求められる補正ボール径は、マスタボールＭの測定をポイント測定または倣い測定のいずれによって行なったかにより異なることとなる。そのため、三次元測定機１によりポイント測定を行う際には、キャリブレーションをポイント測定により行って得たポイント測定用の補正ボール径を用いる必要があり、三次元測定機１により倣い測定を行う際には、キャリブレーションを倣い測定により行って得た倣い測定用の補正ボール径を用いる必要がある。
【０００９】
ポイント測定によるキャリブレーションにおいては、図１２に示すように、マスタボールＭの複数の測定部位に測定子２７を当接させ、各測定部位に当接した際の測定子２７の中心点近傍を通る円の直径値である測定直径値Ｄｐを求める。
【００１０】
図１３は、ポイント測定の際に認識される測定子２７の中心点Ｐ１を示す図である。
この測定の際、測定子２７の中心点は、図１３に示すように、スタイラス２８の撓み等の影響により、本来の位置Ｐより誤差Ｇ分、例えば僅かに内側にずれた点Ｐ１の位置に認識されてしまう。そのため、測定直径値Ｄｐはこの誤差Ｇを２つ分含んだ値となる。そこで、以下の（１）式に示すように、この測定直径値ＤｐからマスタボールＭの直径校正値Ｄを引くことにより、この誤差Ｇを２つ分含んだポイント測定用の補正ボール径ｄｐ（計算上の測定子２７の直径値）を求めることができる。
ｄｐ＝Ｄｐ−Ｄ・・・（１）
【００１１】
図１４は、倣い測定により行うキャリブレーションを示す図である。
一方、倣い測定によるキャリブレーションにおいては、マスタボールＭの赤道一周、北半球のＸＺ面内半周、および北半球のＹＺ面内半周を所定のサンプリングピッチにて倣い測定して前述と同様に測定直径値Ｄｓを求め、以下の（２）式に示すように、該測定直径値ＤｓからマスタボールＭの直径校正値Ｄを引くことにより、誤差Ｇを２つ分含んだ倣い測定用の補正ボール径ｄｓを求めることができる。
ｄｓ＝Ｄｓ−Ｄ・・・（２）
【００１２】
そして、このようにして求めた各補正ボール径ｄｐ，ｄｓを２で割ることにより、誤差Ｇを含んだ測定子２７の半径ｒ１（図１３）を測定方法に応じて算出することができる。測定子２７の中心点は、三次元測定機１には、測定方法に応じて生じる誤差Ｇを含んだ位置Ｐ１に認識されるので、三次元測定機１は、認識する測定子２７の中心点Ｐ１から、測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じて算出した測定子２７の半径ｒ１分ずれた位置を求めることで、測定方法に応じて生じる誤差Ｇを抑えながら測定子２７と被測定物Ｗとの接触点を求めることができ、被測定物の形状等を高精度に解析することができる。このように三次元測定機１は、測定時の誤差Ｇを含んだ補正ボール径ｄｐ，ｄｓを予め算出しておき、この補正ボール径ｄｐ，ｄｓを用いて被測定物の形状等を解析することにより、被測定物の形状等を高精度に解析することができる。
【００１３】
ところで、このような三次元測定機において、近年、回転テーブルを用いて被測定物を回転させながら測定を行うものが提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の三次元測定機は、移動機構の３軸と回転テーブルの１軸との計４軸により被測定物を測定することができるので、複雑な形状の被測定物でも効率的に測定することができ、その形状等の解析時間を短縮することができる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−２６４０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、このように回転テーブルを用いて被測定物を測定し、補正ボール径を用いてその形状等を解析した場合、解析結果に僅かにではあるが誤差が生じてしまうことが判明した。しかもこの誤差は、測定する被測定物の高さ位置に影響を受けることが判明した。これは、被測定物を回転させながら該被測定物を測定する際には、回転テーブルの面ぶれや被測定物の振れ回り、スタイラスの撓み等により、回転させながら被測定物を測定することによる誤差、および測定する高さ部位に応じた誤差が生じ、これらの測定誤差により解析結果に誤差が生じてしまうものと考えられる。
【００１６】
すなわち、静止させた状態のマスタボールＭを測定することにより算出される従来の補正ボール径には、回転させながら被測定物を測定することにより生じる誤差、および測定する高さ部位に応じて生じる誤差が含まれていないので、被測定物を回転させながら測定した際に従来の補正ボール径を用いて被測定物の形状等を解析すると、補正ボール径にこれらの誤差が含まれていない分、解析精度が低下してしまうものと考えられる。
【００１７】
本発明の目的は、回転テーブルを用いて被測定物の形状等を測定し解析する際に、解析精度を向上させることができる補正ボール径を算出できる補正ボール径算出方法および形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の補正ボール径算出方法は、回転可能に設けられて被測定物が載置される回転テーブルと、前記回転テーブルの回転角を検出する回転角センサと、測定子を有するプローブと、前記プローブの座標値を検出する座標値センサとを備え、前記被測定物に前記プローブを当接させた際に検出される各センサの検出値および前記測定子の計算上の直径値である補正ボール径等を用いて前記被測定物の形状等を解析する形状測定装置において、前記形状測定装置に用いられる前記補正ボール径を算出する補正ボール径算出方法であって、外周面および内周面のうち少なくとも一方の基準周面を有する基準ゲージを用意し、この基準ゲージに対して前記基準ゲージの底面から異なる複数の高さ位置で前記基準周面の直径値の値付けを行い、前記各高さ位置毎に値付け直径値を算出する値付け直径値算出工程と、前記基準ゲージを前記回転テーブル上に載置し、前記回転テーブルの駆動により前記基準ゲージを回転させた状態において、前記各高さ位置で前記基準周面上の複数の測定部位に前記測定子を当接させることにより、前記測定子が前記各測定部位に当接した際の前記測定子の中心点近傍を通る円の直径値である測定直径値を前記各高さ位置毎に算出する測定直径値算出工程と、前記各高さ位置毎に算出された前記値付け直径値および前記測定直径値から前記各高さ位置毎に前記補正ボール径を算出する補正ボール径算出工程とを備えることを特徴とする。
なお、値付け直径値算出工程は、所定の高精度な形状測定装置により行う。
【００１９】
本発明によれば、基準ゲージを回転させながら該基準ゲージを測定することにより補正ボール径を算出するので、基準ゲージ（被測定物）を回転させながら測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。
また、基準ゲージの複数の高さ位置を測定することにより各高さ位置毎に補正ボール径を算出するので、測定する高さ位置に応じて生じる誤差を含んだ補正ボール径を各高さ位置毎に算出することができる。
従って、被測定物を回転させながら測定した際に、これらの誤差を含んだ補正ボール径を用いて被測定物の形状等を解析することで、被測定物の形状等を高精度に解析することができる。
【００２０】
本発明の補正ボール径算出方法では、前記測定直径値算出工程では、前記基準周面をポイント測定および倣い測定することにより、ポイント測定による測定直径値および倣い測定による測定直径値を算出し、前記補正ボール径算出工程では、前記値付け直径値と、前記ポイント測定による測定直径値および前記倣い測定による測定直径値とから、ポイント測定による補正ボール径および倣い測定による補正ボール径を算出することが好ましい。
【００２１】
回転テーブルを用いて被測定物を測定しその被測定物の形状等を解析する場合、被測定物をポイント測定するか倣い測定するかによっても誤差の生じ方が異なることとなる。
本発明によれば、基準ゲージを回転させた状態において基準ゲージをポイント測定することにより補正ボール径を算出するので、ポイント測定を行うことにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。同様に、基準ゲージを倣い測定することにより補正ボール径を算出するので、倣い測定を行うことにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。
そのため、被測定物への測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じた補正ボール径を用いて被測定物の形状等を解析することで、測定方法に応じて生じる解析誤差を抑えることができ、被測定物の形状等をより高精度に解析することができる。
【００２２】
本発明の補正ボール径算出方法では、前記測定直径値算出工程では、前記基準ゲージの外周面および内周面を測定することにより、外周面の測定による測定直径値および内周面の測定による測定直径値を算出し、前記補正ボール径算出工程では、前記値付け直径値と、前記外周面の測定による測定直径値および前記内周面の測定による測定直径値とから、外周面の測定による補正ボール径および内周面の測定による補正ボール径を算出することが好ましい。
【００２３】
回転テーブルを用いて被測定物を測定しその被測定物の形状等を解析する場合、被測定物の外周面（例えば軸）を測定するか内周面（例えば穴）を測定するかによっても誤差の生じ方が異なることとなる。
本発明によれば、基準ゲージを回転させた状態において基準ゲージの外周面を測定することにより補正ボール径を算出するので、外周面を測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。同様に、被測定物の内周面を測定することにより補正ボール径を算出するので、被測定物の内周面を測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。
そのため、測定対象（外周面、内周面）に応じた補正ボール径を用いて被測定物の形状等を解析することで、測定対象に応じて生じる解析誤差を抑えることができ、被測定物の形状等をより高精度に解析することができる。
【００２４】
本発明の形状測定装置は、回転可能に設けられて被測定物が載置される回転テーブルと、前記回転テーブルの回転角を検出する回転角センサと、測定子を有するプローブと、前記プローブを移動させる移動機構と、前記プローブの座標値を検出する座標値センサと、前記回転テーブルおよび前記移動機構を制御して前記測定子を前記被測定物に当接させる制御手段と、前記制御手段により前記測定子が前記被測定物に当接した際に前記各センサにより検出される検出値および前記測定子の計算上の直径値である補正ボール径等を用いて前記被測定物の形状等を解析する解析手段とを備えた形状測定装置であって、前記解析手段は、外周面および内周面のうち少なくとも一方の基準周面を有する基準ゲージに対して前記基準ゲージの底面からの異なる複数の高さ位置で、前記基準ゲージの前記基準周面の直径値の値付けを行うことにより前記各高さ位置毎に算出された値付け直径値を予め記憶している記憶部と、前記基準ゲージが前記回転テーブル上に載置されて回転された状態において、前記各高さ位置で前記基準ゲージの前記基準周面上の複数の測定部位に前記測定子が当接されることにより、前記各測定部位に当接した際の前記測定子の中心点近傍を通る円の直径値である測定直径値を前記各高さ位置毎に算出する測定直径値算出部と、前記各高さ位置毎に算出された前記値付け直径値および前記測定直径値から前記各高さ位置毎に前記補正ボール径を算出する補正ボール径算出部と、前記補正ボール径を用いて前記被測定物の形状等を解析する解析部とを備えることを特徴とする。
【００２５】
なお、値付け直径値算出部および測定直径値算出部は、制御手段を介して回転テーブルおよび移動機構を駆動して基準ゲージを測定し、該測定の際に検出される検出値から各直径値を算出してもよいし、回転テーブルおよび移動機構が制御手段を介して作業者に手動操作されて基準ゲージが測定されることにより、該測定の際に検出される検出値から各直径値を算出してもよい。
同様に解析部は、自身が制御手段を介して回転テーブルおよび移動機構を駆動することにより被測定物を測定し、被測定物の形状等を解析してもよいし、回転テーブルおよび移動機構が制御手段を介して作業者に手動操作され被測定物が測定されることにより、被測定物の形状等を解析してもよい。
【００２６】
本発明によれば、基準ゲージを回転させながら該基準ゲージを測定することにより補正ボール径を算出するので、基準ゲージを回転させながら測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。また、基準ゲージの複数の高さ位置を測定することにより各高さ位置毎に補正ボール径を算出するので、測定する高さ位置に応じて生じる誤差を含んだ補正ボール径を各高さ位置毎に算出することができる。
そして、被測定物を回転させながら測定した際に、これらの誤差を含む補正ボール径を用いて被測定物の形状等を解析するので、被測定物の形状等を高精度に解析することができる。
【００２７】
本発明の形状測定装置では、前記解析部は、前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径から前記被測定物の解析時に用いる解析用補正ボール径を算出する解析用補正ボール径算出部と、前記解析用補正ボール径を用いて前記被測定物の形状等を解析する被測定物解析部とを備え、前記解析用補正ボール径算出部は、前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径から測定する高さ位置を変数とする近似関数を算出し、前記近似関数から前記制御手段が測定する前記被測定物の高さ位置に応じた解析用補正ボール径を算出することが好ましい。
【００２８】
本発明によれば、各高さ位置毎に算出された補正ボール径から高さ位置の近似関数を算出し、該近似関数から測定する被測定物の高さ位置に応じた解析用補正ボール径を算出する。この解析用補正ボール径には、制御手段が測定する被測定物の高さ位置に応じて生じる誤差が含まれているので、前記解析用補正ボール径を用いて被測定物の形状等を解析することで、測定する高さ位置に応じて生じる解析誤差を抑えることができ、被測定物の形状等をより高精度に解析することができる。
【００２９】
本発明の形状測定装置では、前記解析部は、前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径から前記被測定物の解析時に用いる解析用補正ボール径を算出する解析用補正ボール径算出部と、前記解析用補正ボール径を用いて前記被測定物の形状等を解析する被測定物解析部とを備え、前記解析用補正ボール径算出部は、前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径の平均値を前記解析用補正ボール径として算出することが好ましい。
【００３０】
本発明によれば、各高さ位置毎に算出された補正ボール径の平均値を解析用補正ボール径として算出するので、測定する被測定物の高さ位置毎に所定の近似関数から解析用補正ボール径を算出する構成に比べ、形状測定装置が処理する計算量を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
〔第１実施形態〕
〔１．三次元測定機の全体構成〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。以下、背景技術において説明した従来の三次元測定機１と同一機能部位には同一符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。
図１は、本実施形態に係る形状測定装置としての三次元測定機１を示す斜視図である。
三次元測定機１は、測定機本体２とＰＣ３とを備えている。
【００３２】
〔２．測定機本体の全体構成〕
測定機本体２は、載置される被測定物を回転可能な回転テーブル２９と、回転テーブル２９の回転角を検出する回転角センサ２９１（図２参照）と、先端部に測定子２７が設けられたスタイラス２８、スタイラス２８の基端部を所定の３軸方向にスライド自在に支持する支持部２５１、スタイラス２８の前記３軸方向の変位量を検出する変位量センサ２５２（図２参照）を有するプローブ２５と、プローブ２５を３軸方向に移動可能な移動機構２６と、移動機構２６に設けられ、プローブ２５の座標値を検出するスケール等からなる座標値センサ２６１（図２参照）とを備えている。
【００３３】
〔３．ＰＣの全体構成〕
図２は、ＰＣ３の構成を示す図である。
ＰＣ３は、測定機本体２を制御して被測定物Ｗに測定子２７を当接させることにより被測定物Ｗを測定する。そしてＰＣ３は、測定子２７と被測定物Ｗとが当接した際に各センサ２５２，２６１，２９１から検出される検出値と、予め求められている計算上の測定子２７の直径値である補正ボール径等とを用いて所定の演算を行うことにより、被測定物Ｗの寸法や形状等を求める。
【００３４】
このようなＰＣ３は、制御手段３１および解析手段４を有するＰＣ本体３００と、ＰＣ本体３００に接続された操作手段３２、入力手段３３、および表示手段３４とを備えている。
制御手段３１は、解析手段４の制御の下、または操作手段３２から入力される指令に従って回転テーブル２９および移動機構２６を制御し、被測定物Ｗに測定子２７を当接させて被測定物Ｗを測定する。
【００３５】
操作手段３２は、回転テーブル２９および移動機構２６を制御手段３１を介して手動操作するためのものである。
入力手段３３は、ＰＣ本体３００に測定条件等を入力するためのものである。
表示手段３４は、ＰＣ本体３００から出力される測定結果を表示するためのものである。
【００３６】
〔４．解析手段の全体構成〕
解析手段４は、記憶部４１と、測定直径値算出部４２と、補正ボール径算出部４３と、解析部４４とを備えている。
【００３７】
〔５．記憶部の構成〕
図３は、外径値が既知である円筒スコヤ５を示す図である。
記憶部４１は、予め所定の高精度の三次元測定機により値付けされた円筒スコヤ５外周面の複数の高さ位置（高さ方向上端部、中央部、および下端部）の外径値付け直径値Ｄｏを記憶している。具体的に、本実施形態では、円筒スコヤ５として直径１００ｍｍ、高さ３００ｍｍのものが使用され、記憶部４１は、円筒スコヤ５の底面から２０ｍｍ、１５０ｍｍ、および２８０ｍｍの高さ位置の値付け直径値Ｄｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３を記憶している。なお、記憶部４１は、円筒スコヤ５外周面の外径値付け直径値Ｄｏを３点だけでなく、各高さ位置に渡って満遍なく記憶していてもよく、後述する補正ボール径算出部４３は、記憶部４１から計算に必要な高さ位置の外径値付け直径値Ｄｏを読み出すように構成されていてもよい。
【００３８】
図４は、内径値が既知であるリングゲージ６を示す図である。
また、記憶部４１は、予め所定の高精度の三次元測定機により値付けされたリングゲージ６内周面の内径値付け直径値Ｄｉを記憶している。この内径値付け直径値Ｄｉは所定の値となるが、以降、都合上、内径値付け直径値ＤｉをＤｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３と記載する。しかしながら、ｊ＝１〜３において内径値付け直径値Ｄｉの値は変わらないものとする。本実施形態では、前記円筒スコヤ５と、リングゲージ６および後述するスペーサ７（図７参照）とが基準ゲージとなり、円筒スコヤ５の外周面およびリングゲージ６の内周面が基準ゲージの基準周面となる。
記憶部４１は、各部３１，４により算出される各種の値を記憶する機能も有する。
【００３９】
〔６．測定直径値算出部の構成〕
〔６−１．ポイント測定による外径測定直径値Ｄｒｐｏの算出〕
図５は、測定直径値算出部４２による円筒スコヤ５の測定を示す図である。図６は、円筒スコヤ５の外径に係る各直径値Ｄｏ，Ｄｒｐｏ，Ｄｒｓｏを示す図である。
測定直径値算出部４２は、制御手段３１を介して回転テーブル２９および移動機構２６を制御し、円筒スコヤ５を回転させた状態で円筒スコヤ５外周面の前記各高さ位置（底面から２０ｍｍ、１５０ｍｍ、および２８０ｍｍ）における同一円周上の複数の測定部位に測定子２７を当接させて該測定部位をポイント測定する。
【００４０】
なお、円筒スコヤ５は、回転テーブル２９のチャック２９２により該回転テーブル２９の中心軸上に固定されている。また、測定直径値算出部４２は、例えば回転テーブル２９を駆動して円筒スコヤ５を回転させた状態で測定子２７を一方向（図５の左右方向）にのみ進退させることにより、円筒スコヤ５外周面の前記各高さ位置における同一円周上において、９０°ずつ周方向にずれた４つの測定部位をポイント測定する。
そして、測定直径値算出部４２は、各測定部位に当接した際の測定子２７の中心点近傍を通る円の直径値である外径測定直径値Ｄｒｐｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３を各高さ位置毎に算出する。なお、各測定部位に当接した際の測定子２７の中心点近傍を通る円とは、各測定子２７の中心点からの距離の自乗和が最小になる最小自乗円等、各測定子２７の中心点の分布状態に適合する回帰円のことを言う。以降も同様である。
【００４１】
この各高さ位置毎に算出された外径測定直径値Ｄｒｐｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３には、円筒スコヤ５を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定する円筒スコヤ５の高さ位置に応じて生じる誤差、ポイント測定することにより生じる誤差、および外周面を測定することによる誤差が含まれることとなる。
【００４２】
〔６−２．倣い測定による外径測定直径値Ｄｒｓｏの算出〕
また、測定直径値算出部４２は、制御手段３１を介して回転テーブル２９および移動機構２６を制御し、円筒スコヤ５を回転させた状態で円筒スコヤ５外周面の各高さ位置を一周分、所定のサンプリングピッチで同期倣い測定することにより、前記各高さ位置毎に倣い測定による外径測定直径値Ｄｒｓｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３を算出する。
外径測定直径値Ｄｒｓｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３には、円筒スコヤ５を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定する円筒スコヤ５の高さ位置に応じて生じる誤差、倣い測定することにより生じる誤差、および外周面を測定することによる誤差が含まれることとなる。
なお、倣い測定の際の測定条件、例えば移動機構２６により移動させるプローブ２５の倣い速度や、測定時におけるスタイラス２８の押込量等の条件は、実際に被測定物Ｗを倣い測定する際の条件と同一の条件に設定されるものとする。
【００４３】
〔６−３．ポイント測定による内径測定直径値Ｄｒｐｉの算出〕
図７は、測定直径値算出部４２によるリングゲージ６の測定を示す図である。図８は、リングゲージ６の内径に係る各直径値Ｄｉ，Ｄｒｐｉ，Ｄｒｓｉを示す図である。
また、測定直径値算出部４２は、制御手段３１を介して回転テーブル２９および移動機構２６を同様に制御し、リングゲージ６を回転させた状態で各高さ位置（回転テーブル２９から２０ｍｍ、１５０ｍｍ、２８０ｍｍの高さ位置）に設置されたリングゲージ６の内周面をポイント測定することにより、前記各高さ位置毎にポイント測定による内径測定直径値Ｄｒｐｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３を算出する。
【００４４】
なお、リングゲージ６は、チャック２９２により固定されたスペーサ７により、各高さ位置（回転テーブル２９から１５０ｍｍおよび２８０ｍｍの高さ位置）に設置されるものとする。リングゲージ６は、スペーサ７に接着剤により固定されるものとする。また、回転テーブル２９から２０ｍｍの高さ位置でリングゲージ６を測定する場合には、スペーサ７は用いず、回転テーブル２９上に直接設置されたリングゲージ６を測定するものとする。
内径測定直径値Ｄｒｐｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３には、リングゲージ６を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定するリングゲージ６の高さ位置に応じて生じる誤差、ポイント測定することにより生じる誤差、および内周面を測定することによる誤差が含まれることとなる。
【００４５】
〔６−４．倣い測定による内径測定直径値Ｄｒｓｉの算出〕
また、測定直径値算出部４２は、制御手段３１を介して回転テーブル２９および移動機構２６を制御し、リングゲージ６を回転させた状態で各高さ位置に設置されたリングゲージ６の内周面を同期倣い測定することにより、前記各高さ位置毎に倣い測定による内径測定直径値Ｄｒｓｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３を算出する。
内径測定直径値Ｄｒｓｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３には、リングゲージ６を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定するリングゲージ６の高さ位置に応じて生じる誤差、倣い測定することにより生じる誤差、および内周面を測定することによる誤差が含まれることとなる。
【００４６】
〔７．補正ボール径算出部の構成〕
補正ボール径算出部４３は、以下の（３）式に示すように、記憶部４１から各高さ位置毎の値付け直径値Ｄｏを読み出し、該各高さ位置毎の値付け直径値Ｄｏと、ポイント測定を行うことにより各高さ位置毎に算出された外径測定直径値Ｄｒｐｏとから、計算上の測定子２７の直径値である補正ボール径ｄｒｐｏを各高さ位置毎に算出する。
ｄｒｐｏ（ｊ）＝Ｄｒｐｏ（ｊ）−Ｄｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（３）
【００４７】
この各高さ位置毎に算出された補正ボール径ｄｒｐｏ（ｊ）には、外径測定直径値Ｄｒｐｏ（ｊ）内に含まれる誤差、すなわち、円筒スコヤ５を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定する円筒スコヤ５の高さ位置に応じて生じる誤差、ポイント測定することにより生じる誤差、および外周面を測定することによる誤差が含まれることとなる。
【００４８】
補正ボール径算出部４３は、同様にして、以下の（４）〜（６）式に示すように、各高さ位置毎に補正ボール径ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出する。これらの補正ボール径ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉにも、各測定直径値Ｄｒｐｉ，Ｄｒｓｏ，Ｄｒｓｉに応じた誤差が含まれることとなる。
ｄｒｐｉ（ｊ）＝Ｄｉ（ｊ）−Ｄｒｐｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（４）
ｄｒｓｏ（ｊ）＝Ｄｒｓｏ（ｊ）−Ｄｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（５）
ｄｒｓｉ（ｊ）＝Ｄｉ（ｊ）−Ｄｒｓｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（６）
【００４９】
〔８−１．解析部の全体構成〕
解析部４４は、補正ボール径算出部４３により算出された補正ボール径ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを用いて被測定物Ｗの形状等を解析する。この解析部４４は、解析用補正ボール径算出部４４１と、被測定物解析部４４２とを備えている。
【００５０】
〔８−２．解析用補正ボール径算出部の構成〕
解析用補正ボール径算出部４４１は、各高さ位置毎に算出された補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉから、被測定物Ｗの形状等の解析時に用いる解析用補正ボール径を、制御手段３１の測定方法（ポイント測定、倣い測定）、測定対象（外周面、内周面）、および制御手段３１が測定する被測定物Ｗの底面からの高さ位置に応じて算出する。
【００５１】
具体的に、解析用補正ボール径算出部４４１は、各高さ位置毎の補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉから最小２乗法等を利用して高さ位置の関数である３次関数等の近似関数を算出し、記憶部４１に記憶させる。そして、解析用補正ボール径算出部４４１は、制御手段３１が被測定物Ｗを測定した際には、測定方法および測定対象に応じた近似関数を記憶部４１から読み出し、該近似関数から、測定する被測定物Ｗの底面からの高さ位置に応じた解析用補正ボール径を算出する。
【００５２】
解析用補正ボール径算出部４４１は、制御手段３１が例えばポイント測定により被測定物Ｗの外周面の測定を行う際には、円筒スコヤ５外周面をポイント測定することにより算出された補正ボール径ｄｒｐｏに基づいて算出された近似関数を記憶部４１から読み出し、該近似関数から、制御手段３１が測定する被測定物Ｗの高さ位置に応じた解析用補正ボール径を算出する。
【００５３】
この解析用補正ボール径算出部４４１により算出される解析用補正ボール径には、基準ゲージ（円筒スコヤ５、およびリングゲージ６とスペーサ７）を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定する基準ゲージの高さ位置に応じて生じる誤差、測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じて生じる誤差、および測定対象（外周面、内周面）に応じて生じる誤差が含まれることとなる。
【００５４】
〔８−３．被測定物解析部の構成〕
被測定物解析部４４２は、制御手段３１が被測定物Ｗの測定を行う際に、各センサ２５２，２６１，２９１により検出される検出値、および解析用補正ボール径算出部４４１により算出される解析用補正ボール径を用いて被測定物Ｗの寸法や形状等を解析する。
【００５５】
ここで、回転テーブル２９を用いて被測定物Ｗを測定する場合、解析結果に僅かにではあるが誤差が生じてしまうこと、および、その誤差は測定する被測定物Ｗの高さ位置により影響を受けることを背景技術において述べたが、前記誤差は、測定方法（ポイント測定、倣い測定）、および測定対象（外周面、内周面）によっても影響を受ける。
【００５６】
従って、図１３を参照して説明すると、回転テーブル２９を用いて被測定物Ｗを測定する場合、測定子２７の中心点が、ＰＣ３に、測定条件に応じて生じる誤差Ｇ、すなわち、被測定物Ｗを回転させながら測定することにより生じる誤差、測定する被測定物Ｗの高さ位置に応じて生じる誤差、測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じて生じる誤差、および測定対象（外周面、内周面）に応じて生じる誤差を含んだ位置Ｐ１に認識される。
そこで、被測定物解析部４４２は、解析用補正ボール径算出部４４１により算出された解析用補正ボール径に基づいて前記各誤差Ｇを含む測定子２７の半径ｒ１を求め、認識する測定子２７の中心点Ｐ１から、この測定子２７の半径ｒ１分ずれた位置を求める。これにより、被測定物解析部４４２は、測定条件に応じて生じる各誤差Ｇを抑えながら測定子２７と被測定物Ｗとの接触点を求めることができ、被測定物Ｗの形状等を高精度に解析することができる。
【００５７】
〔９．補正ボール径算出方法および被測定物の形状等の解析方法の説明〕
以下、補正ボール径算出方法および被測定物の形状等の解析方法について、図９のフローチャートを参照しながら簡略に説明する。
まず、作業者が、基準ゲージとして、円筒スコヤ５、およびリングゲージ６とスペーサ７とを用意し、所定の高精度の三次元測定機に円筒スコヤ５を設置する。そして、所定の高精度の三次元測定機が、作業者に操作される等により、円筒スコヤ５外周面の複数の高さ位置（高さ方向上端部、中央部、および下端部）の外径値付け直径値Ｄｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３を値付けする。この値は、作業者等により、被測定物Ｗの測定に用いる三次元測定機１の記憶部４１に記憶される。この後、所定の高精度の三次元測定機に作業者により、スペーサ７を介して各高さ位置にリングゲージ６が設置されるとともに、所定の高精度の三次元測定機が、各高さ位置のリングゲージ６内周面の内径値付け直径値Ｄｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３を値付けする。この値も、作業者等により、被測定物Ｗの測定に用いる三次元測定機１の記憶部４１に記憶される（値付け直径値算出工程Ｓ１）。
【００５８】
値付け直径値算出工程Ｓ１の後、作業者は、三次元測定機１の回転テーブル２９上に円筒スコヤ５を設置する。そして、三次元測定機１が作業者に操作される等により、測定直径値算出部４２が、制御手段３１を介して回転テーブル２９および移動機構２６を制御し、円筒スコヤ５を回転させた状態で円筒スコヤ５外周面の各高さ位置における同一円周上の複数の測定部位をポイント測定し、各測定部位に当接した際の測定子２７の中心点近傍を通る円の直径値である外径測定直径値Ｄｒｐｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３を各高さ位置毎に算出する。また、測定直径値算出部４２は、円筒スコヤ５外周面の各高さ位置を同期倣い測定することにより、各高さ位置毎に倣い測定による外径測定直径値Ｄｒｓｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３を算出する。この後、作業者は、回転テーブル２９上にスペーサ７を介して各高さ位置にリングゲージ６を設置し、測定直径値算出部４２が、リングゲージ６を回転させた状態で各高さ位置に設置されたリングゲージ６の内周面をポイント測定することにより、各高さ位置毎にポイント測定による内径測定直径値Ｄｒｐｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３を算出する。また、測定直径値算出部４２は、各高さ位置に設置されたリングゲージ６の内周面を倣い測定することにより、各高さ位置毎に倣い測定による内径測定直径値Ｄｒｓｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３を算出する（測定直径値算出工程Ｓ２）。
【００５９】
測定直径値算出工程Ｓ２の後、補正ボール径算出部４３は、以下の各式（３）〜（６）に示すように、各高さ位置毎に算出された値付け直径値Ｄｏ，Ｄｉおよび測定直径値Ｄｒｐｏ，Ｄｒｐｉ，Ｄｒｓｏ，Ｄｒｓｉから補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出する（補正ボール径算出工程Ｓ３）。
ｄｒｐｏ（ｊ）＝Ｄｒｐｏ（ｊ）−Ｄｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（３）
ｄｒｐｉ（ｊ）＝Ｄｉ（ｊ）−Ｄｒｐｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（４）
ｄｒｓｏ（ｊ）＝Ｄｒｓｏ（ｊ）−Ｄｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（５）
ｄｒｓｉ（ｊ）＝Ｄｉ（ｊ）−Ｄｒｓｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（６）
【００６０】
以上の工程Ｓ１〜Ｓ３により、基準ゲージ（円筒スコヤ５、およびリングゲージ６とスペーサ７）を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定する基準ゲージの高さ位置に応じて生じる誤差、測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じて生じる誤差、および測定対象（外周面、内周面）に応じて生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出することができる。
【００６１】
補正ボール径算出工程Ｓ３の後、作業者により被測定物Ｗが回転テーブル２９上に設置される。そして、解析部４４の制御の下または作業者による操作手段３２の操作に従って、制御手段３１が回転テーブル２９および移動機構２６を制御し、被測定物Ｗに測定子２７を当接させて被測定物Ｗを測定する（測定工程Ｓ４）。この測定工程Ｓ４の後、以下の各工程Ｓ５，Ｓ６が行われ、再び該測定工程Ｓ４が行われる。すなわち、制御手段３１による被測定物Ｗの測定の間、以下の各工程Ｓ５，Ｓ６が行われることとなる。本実施形態では、これらの工程Ｓ４〜Ｓ６から解析工程が構成される。
【００６２】
測定工程Ｓ４の後、解析用補正ボール径算出部４４１は、測定条件に応じて算出された補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉから解析用補正ボール径を制御手段３１の測定条件、すなわち制御手段３１が測定する被測定物Ｗの高さ位置、測定方法（ポイント測定、倣い測定）、および測定対象（外周面、内周面）に応じて算出する（解析用補正ボール径算出工程Ｓ５）。
【００６３】
解析用補正ボール径算出工程Ｓ５の後、被測定物解析部４４２は、各センサ２５２，２６１，２９１により検出される検出値、および解析用補正ボール径算出部４４１により算出される解析用補正ボール径を用いて被測定物Ｗの寸法や形状等を解析する（被測定物解析工程Ｓ６）。
【００６４】
〔１０．本実施形態の効果〕
以上のような本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）基準ゲージ（円筒スコヤ５、およびリングゲージ６とスペーサ７）を回転させながら該基準ゲージを測定することにより補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出するので、基準ゲージ（被測定物Ｗ）を回転させながら測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出することができる。また、基準ゲージの複数の高さ位置を測定することにより各高さ位置毎に補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出するので、測定する高さ位置に応じて生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを各高さ位置毎に算出することができる。そして、被測定物Ｗを回転させながら測定した際に、これらの誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを用いて被測定物Ｗの形状等を解析するので、被測定物Ｗの形状等を高精度に解析することができる。
【００６５】
（２）基準ゲージを回転させた状態において基準ゲージをポイント測定することにより補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉを算出するので、ポイント測定を行うことにより生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉを算出することができる。同様に、基準ゲージを倣い測定することにより補正ボール径ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出するので、倣い測定を行うことにより生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出することができる。そして、被測定物Ｗへの測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じた補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを用いて被測定物Ｗの形状等を解析するので、測定方法に応じて生じる解析誤差を抑えることができ、被測定物Ｗの形状等をより高精度に解析することができる。
【００６６】
（３）基準ゲージを回転させた状態において基準ゲージの外周面を測定することにより補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｓｏを算出するので、外周面を測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｓｏを算出することができる。同様に、被測定物Ｗの内周面を測定することにより補正ボール径ｄｒｐｉ，ｄｒｓｉを算出するので、被測定物Ｗの内周面を測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｉ，ｄｒｓｉを算出することができる。そして、測定対象（外周面、内周面）に応じた補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを用いて被測定物Ｗの形状等を解析するので、測定対象に応じて生じる解析誤差を抑えることができ、被測定物Ｗの形状等をより高精度に解析することができる。
【００６７】
（４）各高さ位置毎に算出された補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉから高さ位置の近似関数を算出し、該近似関数から測定する高さ位置に応じた解析用補正ボール径を算出する。この解析用補正ボール径には、測定する高さ位置に応じて生じる誤差が含まれるところ、本実施形態では、この解析用補正ボール径を用いて被測定物Ｗの形状等を解析するので、測定する高さ位置に応じて生じる解析誤差を抑えることができ、被測定物Ｗの形状等を一層高精度に解析することができる。
【００６８】
〔第２実施形態〕
本実施形態では、解析用補正ボール径算出部が、補正ボール径算出部により各高さ位置毎に算出された補正ボール径の平均値を解析用補正ボール径として算出する点が特徴である。本実施形態の他の構成は前記第１実施形態と同様である。このような本実施形態でも、前記第１実施形態と同様の効果（１）〜（３）を奏することができるうえ、以下の効果を奏することができる。
（５）解析用補正ボール径算出部が、各高さ位置毎に算出された補正ボール径の平均値を解析用補正ボール径として算出するので、測定する高さ位置毎に所定の近似関数から解析用補正ボール径を算出する前記第１実施形態の構成に比べ、形状測定装置が行う計算量を低減させることができる。
【００６９】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、基準ゲージの外周面および内周面を測定し、測定対象（外周面、内周面）に応じた補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出した。しかしながら、基準ゲージの外周面および内周面のいずれか一方のみを測定することにより補正ボール径を算出してもよい。
【００７０】
前記各実施形態では、基準ゲージをポイント測定および倣い測定し、測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じた補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出した。しかしながら、基準ゲージを、ポイント測定および倣い測定のうちいずれか一方のみで測定することにより補正ボール径を算出してもよい。
【００７１】
前記各実施形態では、測定直径値算出部４２は、制御手段３１を介して円筒スコヤ５およびリングゲージ６を測定し、これにより各測定直径値Ｄｒｓｏ，Ｄｒｐｉ，Ｄｒｓｏ，Ｄｒｓｉを算出したが、測定直径値算出部４２は、回転テーブル２９および移動機構２６が制御手段３１を介して手動操作され、円筒スコヤ５およびリングゲージ６が測定されることにより各測定直径値Ｄｒｓｏ，Ｄｒｐｉ，Ｄｒｓｏ，Ｄｒｓｉを算出してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、補正ボール径算出方法、および粗さ測定機、輪郭形状測定機、真円度測定機、三次元測定機等の形状測定装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る形状測定装置を示す斜視図。
【図２】ＰＣの構成を示す図。
【図３】円筒スコヤを示す図。
【図４】リングゲージを示す図。
【図５】測定直径値算出部による円筒スコヤの測定を示す図。
【図６】円筒スコヤの外径に係る各直径値を示す図。
【図７】測定直径値算出部によるリングゲージの測定を示す図。
【図８】円筒スコヤの内径に係る各直径値を示す図。
【図９】補正ボール径算出方法および被測定物の形状等の解析方法を示すフローチャート。
【図１０】従来の三次元測定機を示す図。
【図１１】測定子と被測定物との接触点を説明するための図。
【図１２】キャリブレーションを示す図。
【図１３】ポイント測定の際に認識される測定子の中心点を示す図。
【図１４】倣い測定により行うキャリブレーションを示す図。
【符号の説明】
【００７４】
１ 三次元測定機（形状測定装置）
４ 解析手段
５ 円筒スコヤ（基準ゲージ）
２６ 移動機構
２７ 測定子
２９ 回転テーブル
３１ 制御手段
４１ 記憶部
４２ 測定直径値算出部
４３ 補正ボール径算出部
４４ 解析部
２６１ 座標値センサ
２９１ 回転角センサ
４４１ 解析用補正ボール径算出部
４４２ 被測定物解析部
Ｄｏ，Ｄｉ 基準ゲージの値付け直径値
Ｄｒｐｏ，Ｄｒｐｉ，Ｄｒｓｏ，Ｄｒｓｉ 測定直径値
ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉ 補正ボール径
Ｓ１ 値付け直径値算出工程
Ｓ２ 測定直径値算出工程
Ｓ３ 補正ボール径算出工程
Ｗ 被測定物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補正ボール径算出方法および形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定物の寸法や形状等を測定する形状測定装置として例えば三次元測定機が知られている。
【０００３】
図１０は、従来の三次元測定機１を示す図である。
三次元測定機１は、測定機本体２と、測定機本体２により取得した測定データを処理して被測定物Ｗの寸法や形状等を求めるＰＣ３（パーソナルコンピュータ）とを備えている。
【０００４】
測定機本体２は、定盤２１と、定盤２１上において前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられた門型フレーム２２と、門型フレーム２２の水平ビーム２２１に沿って左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に設けられたスライダ２３と、スライダ２３に上下方向（Ｚ軸方向）に昇降自在に設けられた昇降軸２４と、昇降軸２４の下端に取り付けられたプローブ２５とを備えている。門型フレーム２２、スライダ２３、および昇降軸２４から、プローブ２５を３軸方向に移動可能に支持する移動機構２６が構成される。プローブ２５は、先端に測定子２７が設けられたスタイラス２８を備えている。
【０００５】
このような三次元測定機１による被測定物Ｗの測定方法としては、一般に、ポイント測定と倣い測定とが知られている。
ポイント測定では、三次元測定機１は、まず、プローブ２５を３軸方向へ移動させながら、被測定物Ｗの測定部位に順次測定子２７を当接させていき、各当接点におけるプローブ２５の座標値を取得していく。ここで、測定子２７と被測定物Ｗとの接触点は、図１１に示すように、プローブ２５の座標値から定まる測定子２７の中心点Ｐから測定子２７の半径ｒ分だけずれた位置に存在する。従って、三次元測定機１は、プローブ２５の座標値から測定子２７と被測定物Ｗとの接触点を求めることができるので、取得した各座標値を用いて所定の演算を行うことで被測定物Ｗの寸法や形状等を求めることができる。
倣い測定では、三次元測定機１は、測定子２７を被測定物Ｗに当接させた状態でプローブ２５を被測定物Ｗの輪郭に沿って倣い移動させるとともに、所定のサンプリングピッチでプローブ２５の座標値を取得していく。従って、これらの座標値を用いて所定の演算を行うことで被測定物Ｗの寸法や形状等を求めることができる。
【０００６】
ところで、このような三次元測定機１を用いた測定においては、スタイラス２８を測定対象に応じて付け替える必要があるが、三次元測定機１は、スタイラス２８が取り付けられた際に自動でスタイラス２８の長さおよびスタイラス２８の先端に設けられた測定子２７の直径値を認識することができない。スタイラス２８の長さおよび測定子２７の直径値は、プローブ２５の座標値から測定子２７の中心点Ｐを求めるのに必要な値であり、また、該中心点Ｐから測定子２７と被測定物Ｗとの接触点を求める際に必要な値である。そのため、このような三次元測定機１を用いて被測定物を測定する際には、事前に、三次元測定機１にマスタボールの測定を行わせ、スタイラス２８の長さや測定子２７の直径値を三次元測定機１に認識させるキャリブレーションを行う必要がある。
【０００７】
図１２は、キャリブレーションを示す図である。
キャリブレーションでは、三次元測定機１にマスタボールＭの直径校正値Ｄを入力してからマスタボールＭを測定させることで、三次元測定機１にスタイラス２８の長さや測定子２７の直径値を求めさせ認識させる。この際、マスタボールＭの測定により求められる計算上の測定子２７の直径値は、マスタボールＭの測定の際にスタイラスの撓み等の影響により生じる誤差により、通常、測定子２７の直径校正値とは異なることとなる。以降、このような計算上の測定子２７の直径値を補正ボール径と呼ぶことにする。
【０００８】
ところで、マスタボールＭの測定の際に生じる誤差の大きさは、マスタボールＭの測定を静的なポイント測定または動的な倣い測定のいずれにより行うかによって異なることとなる。従って、キャリブレーションにより求められる補正ボール径は、マスタボールＭの測定をポイント測定または倣い測定のいずれによって行なったかにより異なることとなる。そのため、三次元測定機１によりポイント測定を行う際には、キャリブレーションをポイント測定により行って得たポイント測定用の補正ボール径を用いる必要があり、三次元測定機１により倣い測定を行う際には、キャリブレーションを倣い測定により行って得た倣い測定用の補正ボール径を用いる必要がある。
【０００９】
ポイント測定によるキャリブレーションにおいては、図１２に示すように、マスタボールＭの複数の測定部位に測定子２７を当接させ、各測定部位に当接した際の測定子２７の中心点近傍を通る円の直径値である測定直径値Ｄｐを求める。
【００１０】
図１３は、ポイント測定の際に認識される測定子２７の中心点Ｐ１を示す図である。
この測定の際、測定子２７の中心点は、図１３に示すように、スタイラス２８の撓み等の影響により、本来の位置Ｐより誤差Ｇ分、例えば僅かに内側にずれた点Ｐ１の位置に認識されてしまう。そのため、測定直径値Ｄｐはこの誤差Ｇを２つ分含んだ値となる。そこで、以下の（１）式に示すように、この測定直径値ＤｐからマスタボールＭの直径校正値Ｄを引くことにより、この誤差Ｇを２つ分含んだポイント測定用の補正ボール径ｄｐ（計算上の測定子２７の直径値）を求めることができる。
ｄｐ＝Ｄｐ−Ｄ・・・（１）
【００１１】
図１４は、倣い測定により行うキャリブレーションを示す図である。
一方、倣い測定によるキャリブレーションにおいては、マスタボールＭの赤道一周、北半球のＸＺ面内半周、および北半球のＹＺ面内半周を所定のサンプリングピッチにて倣い測定して前述と同様に測定直径値Ｄｓを求め、以下の（２）式に示すように、該測定直径値ＤｓからマスタボールＭの直径校正値Ｄを引くことにより、誤差Ｇを２つ分含んだ倣い測定用の補正ボール径ｄｓを求めることができる。
ｄｓ＝Ｄｓ−Ｄ・・・（２）
【００１２】
そして、このようにして求めた各補正ボール径ｄｐ，ｄｓを２で割ることにより、誤差Ｇを含んだ測定子２７の半径ｒ１（図１３）を測定方法に応じて算出することができる。測定子２７の中心点は、三次元測定機１には、測定方法に応じて生じる誤差Ｇを含んだ位置Ｐ１に認識されるので、三次元測定機１は、認識する測定子２７の中心点Ｐ１から、測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じて算出した測定子２７の半径ｒ１分ずれた位置を求めることで、測定方法に応じて生じる誤差Ｇを抑えながら測定子２７と被測定物Ｗとの接触点を求めることができ、被測定物の形状等を高精度に解析することができる。このように三次元測定機１は、測定時の誤差Ｇを含んだ補正ボール径ｄｐ，ｄｓを予め算出しておき、この補正ボール径ｄｐ，ｄｓを用いて被測定物の形状等を解析することにより、被測定物の形状等を高精度に解析することができる。
【００１３】
ところで、このような三次元測定機において、近年、回転テーブルを用いて被測定物を回転させながら測定を行うものが提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の三次元測定機は、移動機構の３軸と回転テーブルの１軸との計４軸により被測定物を測定することができるので、複雑な形状の被測定物でも効率的に測定することができ、その形状等の解析時間を短縮することができる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−２６４０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、このように回転テーブルを用いて被測定物を測定し、補正ボール径を用いてその形状等を解析した場合、解析結果に僅かにではあるが誤差が生じてしまうことが判明した。しかもこの誤差は、測定する被測定物の高さ位置に影響を受けることが判明した。これは、被測定物を回転させながら該被測定物を測定する際には、回転テーブルの面ぶれや被測定物の振れ回り、スタイラスの撓み等により、回転させながら被測定物を測定することによる誤差、および測定する高さ部位に応じた誤差が生じ、これらの測定誤差により解析結果に誤差が生じてしまうものと考えられる。
【００１６】
すなわち、静止させた状態のマスタボールＭを測定することにより算出される従来の補正ボール径には、回転させながら被測定物を測定することにより生じる誤差、および測定する高さ部位に応じて生じる誤差が含まれていないので、被測定物を回転させながら測定した際に従来の補正ボール径を用いて被測定物の形状等を解析すると、補正ボール径にこれらの誤差が含まれていない分、解析精度が低下してしまうものと考えられる。
【００１７】
本発明の目的は、回転テーブルを用いて被測定物の形状等を測定し解析する際に、解析精度を向上させることができる補正ボール径を算出できる補正ボール径算出方法および形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の補正ボール径算出方法は、回転可能に設けられて被測定物が載置される回転テーブルと、前記回転テーブルの回転角を検出する回転角センサと、測定子を有するプローブと、前記プローブの座標値を検出する座標値センサとを備え、前記被測定物に前記プローブを当接させた際に検出される各センサの検出値および前記測定子の計算上の直径値である補正ボール径等を用いて前記被測定物の形状等を解析する形状測定装置において、前記形状測定装置に用いられる前記補正ボール径を算出する補正ボール径算出方法であって、外周面および内周面のうち少なくとも一方の基準周面を有する基準ゲージを用意し、この基準ゲージに対して前記基準ゲージの底面から異なる複数の高さ位置で前記基準周面の直径値の値付けを行い、前記各高さ位置毎に値付け直径値を算出する値付け直径値算出工程と、前記基準ゲージを前記回転テーブル上に載置し、前記回転テーブルの駆動により前記基準ゲージを回転させた状態において、前記各高さ位置で前記基準周面上の複数の測定部位に前記測定子を当接させることにより、前記測定子が前記各測定部位に当接した際の前記測定子の中心点近傍を通る円の直径値である測定直径値を前記各高さ位置毎に算出する測定直径値算出工程と、前記各高さ位置毎に算出された前記値付け直径値および前記測定直径値から前記各高さ位置毎に前記補正ボール径を算出する補正ボール径算出工程とを備えることを特徴とする。
なお、値付け直径値算出工程は、所定の高精度な形状測定装置により行う。
【００１９】
本発明によれば、基準ゲージを回転させながら該基準ゲージを測定することにより補正ボール径を算出するので、基準ゲージ（被測定物）を回転させながら測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。
また、基準ゲージの複数の高さ位置を測定することにより各高さ位置毎に補正ボール径を算出するので、測定する高さ位置に応じて生じる誤差を含んだ補正ボール径を各高さ位置毎に算出することができる。
従って、被測定物を回転させながら測定した際に、これらの誤差を含んだ補正ボール径を用いて被測定物の形状等を解析することで、被測定物の形状等を高精度に解析することができる。
【００２０】
本発明の補正ボール径算出方法では、前記測定直径値算出工程では、前記基準周面をポイント測定および倣い測定することにより、ポイント測定による測定直径値および倣い測定による測定直径値を算出し、前記補正ボール径算出工程では、前記値付け直径値と、前記ポイント測定による測定直径値および前記倣い測定による測定直径値とから、ポイント測定による補正ボール径および倣い測定による補正ボール径を算出することが好ましい。
【００２１】
回転テーブルを用いて被測定物を測定しその被測定物の形状等を解析する場合、被測定物をポイント測定するか倣い測定するかによっても誤差の生じ方が異なることとなる。
本発明によれば、基準ゲージを回転させた状態において基準ゲージをポイント測定することにより補正ボール径を算出するので、ポイント測定を行うことにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。同様に、基準ゲージを倣い測定することにより補正ボール径を算出するので、倣い測定を行うことにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。
そのため、被測定物への測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じた補正ボール径を用いて被測定物の形状等を解析することで、測定方法に応じて生じる解析誤差を抑えることができ、被測定物の形状等をより高精度に解析することができる。
【００２２】
本発明の補正ボール径算出方法では、前記測定直径値算出工程では、前記基準ゲージの外周面および内周面を測定することにより、外周面の測定による測定直径値および内周面の測定による測定直径値を算出し、前記補正ボール径算出工程では、前記値付け直径値と、前記外周面の測定による測定直径値および前記内周面の測定による測定直径値とから、外周面の測定による補正ボール径および内周面の測定による補正ボール径を算出することが好ましい。
【００２３】
回転テーブルを用いて被測定物を測定しその被測定物の形状等を解析する場合、被測定物の外周面（例えば軸）を測定するか内周面（例えば穴）を測定するかによっても誤差の生じ方が異なることとなる。
本発明によれば、基準ゲージを回転させた状態において基準ゲージの外周面を測定することにより補正ボール径を算出するので、外周面を測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。同様に、被測定物の内周面を測定することにより補正ボール径を算出するので、被測定物の内周面を測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。
そのため、測定対象（外周面、内周面）に応じた補正ボール径を用いて被測定物の形状等を解析することで、測定対象に応じて生じる解析誤差を抑えることができ、被測定物の形状等をより高精度に解析することができる。
【００２４】
本発明の形状測定装置は、回転可能に設けられて被測定物が載置される回転テーブルと、前記回転テーブルの回転角を検出する回転角センサと、測定子を有するプローブと、前記プローブを移動させる移動機構と、前記プローブの座標値を検出する座標値センサと、前記回転テーブルおよび前記移動機構を制御して前記測定子を前記被測定物に当接させる制御手段と、前記制御手段により前記測定子が前記被測定物に当接した際に前記各センサにより検出される検出値および前記測定子の計算上の直径値である補正ボール径等を用いて前記被測定物の形状等を解析する解析手段とを備えた形状測定装置であって、前記解析手段は、外周面および内周面のうち少なくとも一方の基準周面を有する基準ゲージに対して前記基準ゲージの底面からの異なる複数の高さ位置で、前記基準ゲージの前記基準周面の直径値の値付けを行うことにより前記各高さ位置毎に算出された値付け直径値を予め記憶している記憶部と、前記基準ゲージが前記回転テーブル上に載置されて回転された状態において、前記各高さ位置で前記基準ゲージの前記基準周面上の複数の測定部位に前記測定子が当接されることにより、前記各測定部位に当接した際の前記測定子の中心点近傍を通る円の直径値である測定直径値を前記各高さ位置毎に算出する測定直径値算出部と、前記各高さ位置毎に算出された前記値付け直径値および前記測定直径値から前記各高さ位置毎に前記補正ボール径を算出する補正ボール径算出部と、前記補正ボール径を用いて前記被測定物の形状等を解析する解析部とを備えることを特徴とする。
【００２５】
なお、値付け直径値算出部および測定直径値算出部は、制御手段を介して回転テーブルおよび移動機構を駆動して基準ゲージを測定し、該測定の際に検出される検出値から各直径値を算出してもよいし、回転テーブルおよび移動機構が制御手段を介して作業者に手動操作されて基準ゲージが測定されることにより、該測定の際に検出される検出値から各直径値を算出してもよい。
同様に解析部は、自身が制御手段を介して回転テーブルおよび移動機構を駆動することにより被測定物を測定し、被測定物の形状等を解析してもよいし、回転テーブルおよび移動機構が制御手段を介して作業者に手動操作され被測定物が測定されることにより、被測定物の形状等を解析してもよい。
【００２６】
本発明によれば、基準ゲージを回転させながら該基準ゲージを測定することにより補正ボール径を算出するので、基準ゲージを回転させながら測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径を算出することができる。また、基準ゲージの複数の高さ位置を測定することにより各高さ位置毎に補正ボール径を算出するので、測定する高さ位置に応じて生じる誤差を含んだ補正ボール径を各高さ位置毎に算出することができる。
そして、被測定物を回転させながら測定した際に、これらの誤差を含む補正ボール径を用いて被測定物の形状等を解析するので、被測定物の形状等を高精度に解析することができる。
【００２７】
本発明の形状測定装置では、前記解析部は、前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径から前記被測定物の解析時に用いる解析用補正ボール径を算出する解析用補正ボール径算出部と、前記解析用補正ボール径を用いて前記被測定物の形状等を解析する被測定物解析部とを備え、前記解析用補正ボール径算出部は、前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径から測定する高さ位置を変数とする近似関数を算出し、前記近似関数から前記制御手段が測定する前記被測定物の高さ位置に応じた解析用補正ボール径を算出することが好ましい。
【００２８】
本発明によれば、各高さ位置毎に算出された補正ボール径から高さ位置の近似関数を算出し、該近似関数から測定する被測定物の高さ位置に応じた解析用補正ボール径を算出する。この解析用補正ボール径には、制御手段が測定する被測定物の高さ位置に応じて生じる誤差が含まれているので、前記解析用補正ボール径を用いて被測定物の形状等を解析することで、測定する高さ位置に応じて生じる解析誤差を抑えることができ、被測定物の形状等をより高精度に解析することができる。
【００２９】
本発明の形状測定装置では、前記解析部は、前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径から前記被測定物の解析時に用いる解析用補正ボール径を算出する解析用補正ボール径算出部と、前記解析用補正ボール径を用いて前記被測定物の形状等を解析する被測定物解析部とを備え、前記解析用補正ボール径算出部は、前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径の平均値を前記解析用補正ボール径として算出することが好ましい。
【００３０】
本発明によれば、各高さ位置毎に算出された補正ボール径の平均値を解析用補正ボール径として算出するので、測定する被測定物の高さ位置毎に所定の近似関数から解析用補正ボール径を算出する構成に比べ、形状測定装置が処理する計算量を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
〔第１実施形態〕
〔１．三次元測定機の全体構成〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。以下、背景技術において説明した従来の三次元測定機１と同一機能部位には同一符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。
図１は、本実施形態に係る形状測定装置としての三次元測定機１を示す斜視図である。
三次元測定機１は、測定機本体２とＰＣ３とを備えている。
【００３２】
〔２．測定機本体の全体構成〕
測定機本体２は、載置される被測定物を回転可能な回転テーブル２９と、回転テーブル２９の回転角を検出する回転角センサ２９１（図２参照）と、先端部に測定子２７が設けられたスタイラス２８、スタイラス２８の基端部を所定の３軸方向にスライド自在に支持する支持部２５１、スタイラス２８の前記３軸方向の変位量を検出する変位量センサ２５２（図２参照）を有するプローブ２５と、プローブ２５を３軸方向に移動可能な移動機構２６と、移動機構２６に設けられ、プローブ２５の座標値を検出するスケール等からなる座標値センサ２６１（図２参照）とを備えている。
【００３３】
〔３．ＰＣの全体構成〕
図２は、ＰＣ３の構成を示す図である。
ＰＣ３は、測定機本体２を制御して被測定物Ｗに測定子２７を当接させることにより被測定物Ｗを測定する。そしてＰＣ３は、測定子２７と被測定物Ｗとが当接した際に各センサ２５２，２６１，２９１から検出される検出値と、予め求められている計算上の測定子２７の直径値である補正ボール径等とを用いて所定の演算を行うことにより、被測定物Ｗの寸法や形状等を求める。
【００３４】
このようなＰＣ３は、制御手段３１および解析手段４を有するＰＣ本体３００と、ＰＣ本体３００に接続された操作手段３２、入力手段３３、および表示手段３４とを備えている。
制御手段３１は、解析手段４の制御の下、または操作手段３２から入力される指令に従って回転テーブル２９および移動機構２６を制御し、被測定物Ｗに測定子２７を当接させて被測定物Ｗを測定する。
【００３５】
操作手段３２は、回転テーブル２９および移動機構２６を制御手段３１を介して手動操作するためのものである。
入力手段３３は、ＰＣ本体３００に測定条件等を入力するためのものである。
表示手段３４は、ＰＣ本体３００から出力される測定結果を表示するためのものである。
【００３６】
〔４．解析手段の全体構成〕
解析手段４は、記憶部４１と、測定直径値算出部４２と、補正ボール径算出部４３と、解析部４４とを備えている。
【００３７】
〔５．記憶部の構成〕
図３は、外径値が既知である円筒スコヤ５を示す図である。
記憶部４１は、予め所定の高精度の三次元測定機により値付けされた円筒スコヤ５外周面の複数の高さ位置（高さ方向上端部、中央部、および下端部）の外径値付け直径値Ｄｏを記憶している。具体的に、本実施形態では、円筒スコヤ５として直径１００ｍｍ、高さ３００ｍｍのものが使用され、記憶部４１は、円筒スコヤ５の底面から２０ｍｍ、１５０ｍｍ、および２８０ｍｍの高さ位置の値付け直径値Ｄｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３を記憶している。なお、記憶部４１は、円筒スコヤ５外周面の外径値付け直径値Ｄｏを３点だけでなく、各高さ位置に渡って満遍なく記憶していてもよく、後述する補正ボール径算出部４３は、記憶部４１から計算に必要な高さ位置の外径値付け直径値Ｄｏを読み出すように構成されていてもよい。
【００３８】
図４は、内径値が既知であるリングゲージ６を示す図である。
また、記憶部４１は、予め所定の高精度の三次元測定機により値付けされたリングゲージ６内周面の内径値付け直径値Ｄｉを記憶している。この内径値付け直径値Ｄｉは所定の値となるが、以降、都合上、内径値付け直径値ＤｉをＤｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３と記載する。しかしながら、ｊ＝１〜３において内径値付け直径値Ｄｉの値は変わらないものとする。本実施形態では、前記円筒スコヤ５と、リングゲージ６および後述するスペーサ７（図７参照）とが基準ゲージとなり、円筒スコヤ５の外周面およびリングゲージ６の内周面が基準ゲージの基準周面となる。
記憶部４１は、各部３１，４により算出される各種の値を記憶する機能も有する。
【００３９】
〔６．測定直径値算出部の構成〕
〔６−１．ポイント測定による外径測定直径値Ｄｒｐｏの算出〕
図５は、測定直径値算出部４２による円筒スコヤ５の測定を示す図である。図６は、円筒スコヤ５の外径に係る各直径値Ｄｏ，Ｄｒｐｏ，Ｄｒｓｏを示す図である。
測定直径値算出部４２は、制御手段３１を介して回転テーブル２９および移動機構２６を制御し、円筒スコヤ５を回転させた状態で円筒スコヤ５外周面の前記各高さ位置（底面から２０ｍｍ、１５０ｍｍ、および２８０ｍｍ）における同一円周上の複数の測定部位に測定子２７を当接させて該測定部位をポイント測定する。
【００４０】
なお、円筒スコヤ５は、回転テーブル２９のチャック２９２により該回転テーブル２９の中心軸上に固定されている。また、測定直径値算出部４２は、例えば回転テーブル２９を駆動して円筒スコヤ５を回転させた状態で測定子２７を一方向（図５の左右方向）にのみ進退させることにより、円筒スコヤ５外周面の前記各高さ位置における同一円周上において、９０°ずつ周方向にずれた４つの測定部位をポイント測定する。
そして、測定直径値算出部４２は、各測定部位に当接した際の測定子２７の中心点近傍を通る円の直径値である外径測定直径値Ｄｒｐｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３を各高さ位置毎に算出する。なお、各測定部位に当接した際の測定子２７の中心点近傍を通る円とは、各測定子２７の中心点からの距離の自乗和が最小になる最小自乗円等、各測定子２７の中心点の分布状態に適合する回帰円のことを言う。以降も同様である。
【００４１】
この各高さ位置毎に算出された外径測定直径値Ｄｒｐｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３には、円筒スコヤ５を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定する円筒スコヤ５の高さ位置に応じて生じる誤差、ポイント測定することにより生じる誤差、および外周面を測定することによる誤差が含まれることとなる。
【００４２】
〔６−２．倣い測定による外径測定直径値Ｄｒｓｏの算出〕
また、測定直径値算出部４２は、制御手段３１を介して回転テーブル２９および移動機構２６を制御し、円筒スコヤ５を回転させた状態で円筒スコヤ５外周面の各高さ位置を一周分、所定のサンプリングピッチで同期倣い測定することにより、前記各高さ位置毎に倣い測定による外径測定直径値Ｄｒｓｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３を算出する。
外径測定直径値Ｄｒｓｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３には、円筒スコヤ５を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定する円筒スコヤ５の高さ位置に応じて生じる誤差、倣い測定することにより生じる誤差、および外周面を測定することによる誤差が含まれることとなる。
なお、倣い測定の際の測定条件、例えば移動機構２６により移動させるプローブ２５の倣い速度や、測定時におけるスタイラス２８の押込量等の条件は、実際に被測定物Ｗを倣い測定する際の条件と同一の条件に設定されるものとする。
【００４３】
〔６−３．ポイント測定による内径測定直径値Ｄｒｐｉの算出〕
図７は、測定直径値算出部４２によるリングゲージ６の測定を示す図である。図８は、リングゲージ６の内径に係る各直径値Ｄｉ，Ｄｒｐｉ，Ｄｒｓｉを示す図である。
また、測定直径値算出部４２は、制御手段３１を介して回転テーブル２９および移動機構２６を同様に制御し、リングゲージ６を回転させた状態で各高さ位置（回転テーブル２９から２０ｍｍ、１５０ｍｍ、２８０ｍｍの高さ位置）に設置されたリングゲージ６の内周面をポイント測定することにより、前記各高さ位置毎にポイント測定による内径測定直径値Ｄｒｐｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３を算出する。
【００４４】
なお、リングゲージ６は、チャック２９２により固定されたスペーサ７により、各高さ位置（回転テーブル２９から１５０ｍｍおよび２８０ｍｍの高さ位置）に設置されるものとする。リングゲージ６は、スペーサ７に接着剤により固定されるものとする。また、回転テーブル２９から２０ｍｍの高さ位置でリングゲージ６を測定する場合には、スペーサ７は用いず、回転テーブル２９上に直接設置されたリングゲージ６を測定するものとする。
内径測定直径値Ｄｒｐｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３には、リングゲージ６を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定するリングゲージ６の高さ位置に応じて生じる誤差、ポイント測定することにより生じる誤差、および内周面を測定することによる誤差が含まれることとなる。
【００４５】
〔６−４．倣い測定による内径測定直径値Ｄｒｓｉの算出〕
また、測定直径値算出部４２は、制御手段３１を介して回転テーブル２９および移動機構２６を制御し、リングゲージ６を回転させた状態で各高さ位置に設置されたリングゲージ６の内周面を同期倣い測定することにより、前記各高さ位置毎に倣い測定による内径測定直径値Ｄｒｓｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３を算出する。
内径測定直径値Ｄｒｓｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３には、リングゲージ６を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定するリングゲージ６の高さ位置に応じて生じる誤差、倣い測定することにより生じる誤差、および内周面を測定することによる誤差が含まれることとなる。
【００４６】
〔７．補正ボール径算出部の構成〕
補正ボール径算出部４３は、以下の（３）式に示すように、記憶部４１から各高さ位置毎の値付け直径値Ｄｏを読み出し、該各高さ位置毎の値付け直径値Ｄｏと、ポイント測定を行うことにより各高さ位置毎に算出された外径測定直径値Ｄｒｐｏとから、計算上の測定子２７の直径値である補正ボール径ｄｒｐｏを各高さ位置毎に算出する。
ｄｒｐｏ（ｊ）＝Ｄｒｐｏ（ｊ）−Ｄｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（３）
【００４７】
この各高さ位置毎に算出された補正ボール径ｄｒｐｏ（ｊ）には、外径測定直径値Ｄｒｐｏ（ｊ）内に含まれる誤差、すなわち、円筒スコヤ５を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定する円筒スコヤ５の高さ位置に応じて生じる誤差、ポイント測定することにより生じる誤差、および外周面を測定することによる誤差が含まれることとなる。
【００４８】
補正ボール径算出部４３は、同様にして、以下の（４）〜（６）式に示すように、各高さ位置毎に補正ボール径ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出する。これらの補正ボール径ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉにも、各測定直径値Ｄｒｐｉ，Ｄｒｓｏ，Ｄｒｓｉに応じた誤差が含まれることとなる。
ｄｒｐｉ（ｊ）＝Ｄｉ（ｊ）−Ｄｒｐｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（４）
ｄｒｓｏ（ｊ）＝Ｄｒｓｏ（ｊ）−Ｄｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（５）
ｄｒｓｉ（ｊ）＝Ｄｉ（ｊ）−Ｄｒｓｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（６）
【００４９】
〔８−１．解析部の全体構成〕
解析部４４は、補正ボール径算出部４３により算出された補正ボール径ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを用いて被測定物Ｗの形状等を解析する。この解析部４４は、解析用補正ボール径算出部４４１と、被測定物解析部４４２とを備えている。
【００５０】
〔８−２．解析用補正ボール径算出部の構成〕
解析用補正ボール径算出部４４１は、各高さ位置毎に算出された補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉから、被測定物Ｗの形状等の解析時に用いる解析用補正ボール径を、制御手段３１の測定方法（ポイント測定、倣い測定）、測定対象（外周面、内周面）、および制御手段３１が測定する被測定物Ｗの底面からの高さ位置に応じて算出する。
【００５１】
具体的に、解析用補正ボール径算出部４４１は、各高さ位置毎の補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉから最小２乗法等を利用して高さ位置の関数である３次関数等の近似関数を算出し、記憶部４１に記憶させる。そして、解析用補正ボール径算出部４４１は、制御手段３１が被測定物Ｗを測定した際には、測定方法および測定対象に応じた近似関数を記憶部４１から読み出し、該近似関数から、測定する被測定物Ｗの底面からの高さ位置に応じた解析用補正ボール径を算出する。
【００５２】
解析用補正ボール径算出部４４１は、制御手段３１が例えばポイント測定により被測定物Ｗの外周面の測定を行う際には、円筒スコヤ５外周面をポイント測定することにより算出された補正ボール径ｄｒｐｏに基づいて算出された近似関数を記憶部４１から読み出し、該近似関数から、制御手段３１が測定する被測定物Ｗの高さ位置に応じた解析用補正ボール径を算出する。
【００５３】
この解析用補正ボール径算出部４４１により算出される解析用補正ボール径には、基準ゲージ（円筒スコヤ５、およびリングゲージ６とスペーサ７）を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定する基準ゲージの高さ位置に応じて生じる誤差、測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じて生じる誤差、および測定対象（外周面、内周面）に応じて生じる誤差が含まれることとなる。
【００５４】
〔８−３．被測定物解析部の構成〕
被測定物解析部４４２は、制御手段３１が被測定物Ｗの測定を行う際に、各センサ２５２，２６１，２９１により検出される検出値、および解析用補正ボール径算出部４４１により算出される解析用補正ボール径を用いて被測定物Ｗの寸法や形状等を解析する。
【００５５】
ここで、回転テーブル２９を用いて被測定物Ｗを測定する場合、解析結果に僅かにではあるが誤差が生じてしまうこと、および、その誤差は測定する被測定物Ｗの高さ位置により影響を受けることを背景技術において述べたが、前記誤差は、測定方法（ポイント測定、倣い測定）、および測定対象（外周面、内周面）によっても影響を受ける。
【００５６】
従って、図１３を参照して説明すると、回転テーブル２９を用いて被測定物Ｗを測定する場合、測定子２７の中心点が、ＰＣ３に、測定条件に応じて生じる誤差Ｇ、すなわち、被測定物Ｗを回転させながら測定することにより生じる誤差、測定する被測定物Ｗの高さ位置に応じて生じる誤差、測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じて生じる誤差、および測定対象（外周面、内周面）に応じて生じる誤差を含んだ位置Ｐ１に認識される。
そこで、被測定物解析部４４２は、解析用補正ボール径算出部４４１により算出された解析用補正ボール径に基づいて前記各誤差Ｇを含む測定子２７の半径ｒ１を求め、認識する測定子２７の中心点Ｐ１から、この測定子２７の半径ｒ１分ずれた位置を求める。これにより、被測定物解析部４４２は、測定条件に応じて生じる各誤差Ｇを抑えながら測定子２７と被測定物Ｗとの接触点を求めることができ、被測定物Ｗの形状等を高精度に解析することができる。
【００５７】
〔９．補正ボール径算出方法および被測定物の形状等の解析方法の説明〕
以下、補正ボール径算出方法および被測定物の形状等の解析方法について、図９のフローチャートを参照しながら簡略に説明する。
まず、作業者が、基準ゲージとして、円筒スコヤ５、およびリングゲージ６とスペーサ７とを用意し、所定の高精度の三次元測定機に円筒スコヤ５を設置する。そして、所定の高精度の三次元測定機が、作業者に操作される等により、円筒スコヤ５外周面の複数の高さ位置（高さ方向上端部、中央部、および下端部）の外径値付け直径値Ｄｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３を値付けする。この値は、作業者等により、被測定物Ｗの測定に用いる三次元測定機１の記憶部４１に記憶される。この後、所定の高精度の三次元測定機に作業者により、スペーサ７を介して各高さ位置にリングゲージ６が設置されるとともに、所定の高精度の三次元測定機が、各高さ位置のリングゲージ６内周面の内径値付け直径値Ｄｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３を値付けする。この値も、作業者等により、被測定物Ｗの測定に用いる三次元測定機１の記憶部４１に記憶される（値付け直径値算出工程Ｓ１）。
【００５８】
値付け直径値算出工程Ｓ１の後、作業者は、三次元測定機１の回転テーブル２９上に円筒スコヤ５を設置する。そして、三次元測定機１が作業者に操作される等により、測定直径値算出部４２が、制御手段３１を介して回転テーブル２９および移動機構２６を制御し、円筒スコヤ５を回転させた状態で円筒スコヤ５外周面の各高さ位置における同一円周上の複数の測定部位をポイント測定し、各測定部位に当接した際の測定子２７の中心点近傍を通る円の直径値である外径測定直径値Ｄｒｐｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３を各高さ位置毎に算出する。また、測定直径値算出部４２は、円筒スコヤ５外周面の各高さ位置を同期倣い測定することにより、各高さ位置毎に倣い測定による外径測定直径値Ｄｒｓｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３を算出する。この後、作業者は、回転テーブル２９上にスペーサ７を介して各高さ位置にリングゲージ６を設置し、測定直径値算出部４２が、リングゲージ６を回転させた状態で各高さ位置に設置されたリングゲージ６の内周面をポイント測定することにより、各高さ位置毎にポイント測定による内径測定直径値Ｄｒｐｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３を算出する。また、測定直径値算出部４２は、各高さ位置に設置されたリングゲージ６の内周面を倣い測定することにより、各高さ位置毎に倣い測定による内径測定直径値Ｄｒｓｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３を算出する（測定直径値算出工程Ｓ２）。
【００５９】
測定直径値算出工程Ｓ２の後、補正ボール径算出部４３は、以下の各式（３）〜（６）に示すように、各高さ位置毎に算出された値付け直径値Ｄｏ，Ｄｉおよび測定直径値Ｄｒｐｏ，Ｄｒｐｉ，Ｄｒｓｏ，Ｄｒｓｉから補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出する（補正ボール径算出工程Ｓ３）。
ｄｒｐｏ（ｊ）＝Ｄｒｐｏ（ｊ）−Ｄｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（３）
ｄｒｐｉ（ｊ）＝Ｄｉ（ｊ）−Ｄｒｐｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（４）
ｄｒｓｏ（ｊ）＝Ｄｒｓｏ（ｊ）−Ｄｏ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（５）
ｄｒｓｉ（ｊ）＝Ｄｉ（ｊ）−Ｄｒｓｉ（ｊ）；ｊ＝１〜３・・・（６）
【００６０】
以上の工程Ｓ１〜Ｓ３により、基準ゲージ（円筒スコヤ５、およびリングゲージ６とスペーサ７）を回転させながら測定することにより生じる誤差、測定する基準ゲージの高さ位置に応じて生じる誤差、測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じて生じる誤差、および測定対象（外周面、内周面）に応じて生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出することができる。
【００６１】
補正ボール径算出工程Ｓ３の後、作業者により被測定物Ｗが回転テーブル２９上に設置される。そして、解析部４４の制御の下または作業者による操作手段３２の操作に従って、制御手段３１が回転テーブル２９および移動機構２６を制御し、被測定物Ｗに測定子２７を当接させて被測定物Ｗを測定する（測定工程Ｓ４）。この測定工程Ｓ４の後、以下の各工程Ｓ５，Ｓ６が行われ、再び該測定工程Ｓ４が行われる。すなわち、制御手段３１による被測定物Ｗの測定の間、以下の各工程Ｓ５，Ｓ６が行われることとなる。本実施形態では、これらの工程Ｓ４〜Ｓ６から解析工程が構成される。
【００６２】
測定工程Ｓ４の後、解析用補正ボール径算出部４４１は、測定条件に応じて算出された補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉから解析用補正ボール径を制御手段３１の測定条件、すなわち制御手段３１が測定する被測定物Ｗの高さ位置、測定方法（ポイント測定、倣い測定）、および測定対象（外周面、内周面）に応じて算出する（解析用補正ボール径算出工程Ｓ５）。
【００６３】
解析用補正ボール径算出工程Ｓ５の後、被測定物解析部４４２は、各センサ２５２，２６１，２９１により検出される検出値、および解析用補正ボール径算出部４４１により算出される解析用補正ボール径を用いて被測定物Ｗの寸法や形状等を解析する（被測定物解析工程Ｓ６）。
【００６４】
〔１０．本実施形態の効果〕
以上のような本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）基準ゲージ（円筒スコヤ５、およびリングゲージ６とスペーサ７）を回転させながら該基準ゲージを測定することにより補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出するので、基準ゲージ（被測定物Ｗ）を回転させながら測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出することができる。また、基準ゲージの複数の高さ位置を測定することにより各高さ位置毎に補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出するので、測定する高さ位置に応じて生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを各高さ位置毎に算出することができる。そして、被測定物Ｗを回転させながら測定した際に、これらの誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを用いて被測定物Ｗの形状等を解析するので、被測定物Ｗの形状等を高精度に解析することができる。
【００６５】
（２）基準ゲージを回転させた状態において基準ゲージをポイント測定することにより補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉを算出するので、ポイント測定を行うことにより生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉを算出することができる。同様に、基準ゲージを倣い測定することにより補正ボール径ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出するので、倣い測定を行うことにより生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出することができる。そして、被測定物Ｗへの測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じた補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを用いて被測定物Ｗの形状等を解析するので、測定方法に応じて生じる解析誤差を抑えることができ、被測定物Ｗの形状等をより高精度に解析することができる。
【００６６】
（３）基準ゲージを回転させた状態において基準ゲージの外周面を測定することにより補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｓｏを算出するので、外周面を測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｓｏを算出することができる。同様に、被測定物Ｗの内周面を測定することにより補正ボール径ｄｒｐｉ，ｄｒｓｉを算出するので、被測定物Ｗの内周面を測定することにより生じる誤差を含んだ補正ボール径ｄｒｐｉ，ｄｒｓｉを算出することができる。そして、測定対象（外周面、内周面）に応じた補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを用いて被測定物Ｗの形状等を解析するので、測定対象に応じて生じる解析誤差を抑えることができ、被測定物Ｗの形状等をより高精度に解析することができる。
【００６７】
（４）各高さ位置毎に算出された補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉから高さ位置の近似関数を算出し、該近似関数から測定する高さ位置に応じた解析用補正ボール径を算出する。この解析用補正ボール径には、測定する高さ位置に応じて生じる誤差が含まれるところ、本実施形態では、この解析用補正ボール径を用いて被測定物Ｗの形状等を解析するので、測定する高さ位置に応じて生じる解析誤差を抑えることができ、被測定物Ｗの形状等を一層高精度に解析することができる。
【００６８】
〔第２実施形態〕
本実施形態では、解析用補正ボール径算出部が、補正ボール径算出部により各高さ位置毎に算出された補正ボール径の平均値を解析用補正ボール径として算出する点が特徴である。本実施形態の他の構成は前記第１実施形態と同様である。このような本実施形態でも、前記第１実施形態と同様の効果（１）〜（３）を奏することができるうえ、以下の効果を奏することができる。
（５）解析用補正ボール径算出部が、各高さ位置毎に算出された補正ボール径の平均値を解析用補正ボール径として算出するので、測定する高さ位置毎に所定の近似関数から解析用補正ボール径を算出する前記第１実施形態の構成に比べ、形状測定装置が行う計算量を低減させることができる。
【００６９】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、基準ゲージの外周面および内周面を測定し、測定対象（外周面、内周面）に応じた補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出した。しかしながら、基準ゲージの外周面および内周面のいずれか一方のみを測定することにより補正ボール径を算出してもよい。
【００７０】
前記各実施形態では、基準ゲージをポイント測定および倣い測定し、測定方法（ポイント測定、倣い測定）に応じた補正ボール径ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉを算出した。しかしながら、基準ゲージを、ポイント測定および倣い測定のうちいずれか一方のみで測定することにより補正ボール径を算出してもよい。
【００７１】
前記各実施形態では、測定直径値算出部４２は、制御手段３１を介して円筒スコヤ５およびリングゲージ６を測定し、これにより各測定直径値Ｄｒｓｏ，Ｄｒｐｉ，Ｄｒｓｏ，Ｄｒｓｉを算出したが、測定直径値算出部４２は、回転テーブル２９および移動機構２６が制御手段３１を介して手動操作され、円筒スコヤ５およびリングゲージ６が測定されることにより各測定直径値Ｄｒｓｏ，Ｄｒｐｉ，Ｄｒｓｏ，Ｄｒｓｉを算出してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、補正ボール径算出方法、および粗さ測定機、輪郭形状測定機、真円度測定機、三次元測定機等の形状測定装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る形状測定装置を示す斜視図。
【図２】ＰＣの構成を示す図。
【図３】円筒スコヤを示す図。
【図４】リングゲージを示す図。
【図５】測定直径値算出部による円筒スコヤの測定を示す図。
【図６】円筒スコヤの外径に係る各直径値を示す図。
【図７】測定直径値算出部によるリングゲージの測定を示す図。
【図８】円筒スコヤの内径に係る各直径値を示す図。
【図９】補正ボール径算出方法および被測定物の形状等の解析方法を示すフローチャート。
【図１０】従来の三次元測定機を示す図。
【図１１】測定子と被測定物との接触点を説明するための図。
【図１２】キャリブレーションを示す図。
【図１３】ポイント測定の際に認識される測定子の中心点を示す図。
【図１４】倣い測定により行うキャリブレーションを示す図。
【符号の説明】
【００７４】
１ 三次元測定機（形状測定装置）
４ 解析手段
５ 円筒スコヤ（基準ゲージ）
２６ 移動機構
２７ 測定子
２９ 回転テーブル
３１ 制御手段
４１ 記憶部
４２ 測定直径値算出部
４３ 補正ボール径算出部
４４ 解析部
２６１ 座標値センサ
２９１ 回転角センサ
４４１ 解析用補正ボール径算出部
４４２ 被測定物解析部
Ｄｏ，Ｄｉ 基準ゲージの値付け直径値
Ｄｒｐｏ，Ｄｒｐｉ，Ｄｒｓｏ，Ｄｒｓｉ 測定直径値
ｄｒｐｏ，ｄｒｐｉ，ｄｒｓｏ，ｄｒｓｉ 補正ボール径
Ｓ１ 値付け直径値算出工程
Ｓ２ 測定直径値算出工程
Ｓ３ 補正ボール径算出工程
Ｗ 被測定物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設けられて被測定物が載置される回転テーブルと、前記回転テーブルの回転角を検出する回転角センサと、測定子を有するプローブと、前記プローブの座標値を検出する座標値センサとを備え、前記被測定物に前記プローブを当接させた際に検出される各センサの検出値および前記測定子の計算上の直径値である補正ボール径等を用いて前記被測定物の形状等を解析する形状測定装置において、前記形状測定装置に用いられる前記補正ボール径を算出する補正ボール径算出方法であって、
外周面および内周面のうち少なくとも一方の基準周面を有する基準ゲージを用意し、この基準ゲージに対して前記基準ゲージの底面から異なる複数の高さ位置で前記基準周面の直径値の値付けを行い、前記各高さ位置毎に値付け直径値を算出する値付け直径値算出工程と、
前記基準ゲージを前記回転テーブル上に載置し、前記回転テーブルの駆動により前記基準ゲージを回転させた状態において、前記各高さ位置で前記基準周面上の複数の測定部位に前記測定子を当接させることにより、前記測定子が前記各測定部位に当接した際の前記測定子の中心点近傍を通る円の直径値である測定直径値を前記各高さ位置毎に算出する測定直径値算出工程と、
前記各高さ位置毎に算出された前記値付け直径値および前記測定直径値から前記各高さ位置毎に前記補正ボール径を算出する補正ボール径算出工程とを備える
ことを特徴とする補正ボール径算出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の補正ボール径算出方法において、
前記測定直径値算出工程では、前記基準周面をポイント測定および倣い測定することにより、ポイント測定による測定直径値および倣い測定による測定直径値を算出し、
前記補正ボール径算出工程では、前記値付け直径値と、前記ポイント測定による測定直径値および前記倣い測定による測定直径値とから、ポイント測定による補正ボール径および倣い測定による補正ボール径を算出する
ことを特徴とする補正ボール径算出方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の補正ボール径算出方法において、
前記測定直径値算出工程では、前記基準ゲージの外周面および内周面を測定することにより、外周面の測定による測定直径値および内周面の測定による測定直径値を算出し、
前記補正ボール径算出工程では、前記値付け直径値と、前記外周面の測定による測定直径値および前記内周面の測定による測定直径値とから、外周面の測定による補正ボール径および内周面の測定による補正ボール径を算出する
ことを特徴とする補正ボール径算出方法。
【請求項４】
回転可能に設けられて被測定物が載置される回転テーブルと、前記回転テーブルの回転角を検出する回転角センサと、測定子を有するプローブと、前記プローブを移動させる移動機構と、前記プローブの座標値を検出する座標値センサと、前記回転テーブルおよび前記移動機構を制御して前記測定子を前記被測定物に当接させる制御手段と、前記制御手段により前記測定子が前記被測定物に当接した際に前記各センサにより検出される検出値および前記測定子の計算上の直径値である補正ボール径等を用いて前記被測定物の形状等を解析する解析手段とを備えた形状測定装置であって、
前記解析手段は、
外周面および内周面のうち少なくとも一方の基準周面を有する基準ゲージに対して前記基準ゲージの底面からの異なる複数の高さ位置で、前記基準ゲージの前記基準周面の直径値の値付けを行うことにより前記各高さ位置毎に算出された値付け直径値を予め記憶している記憶部と、
前記基準ゲージが前記回転テーブル上に載置されて回転された状態において、前記各高さ位置で前記基準ゲージの前記基準周面上の複数の測定部位に前記測定子が当接されることにより、前記各測定部位に当接した際の前記測定子の中心点近傍を通る円の直径値である測定直径値を前記各高さ位置毎に算出する測定直径値算出部と、
前記各高さ位置毎に算出された前記値付け直径値および前記測定直径値から前記各高さ位置毎に前記補正ボール径を算出する補正ボール径算出部と、
前記補正ボール径を用いて前記被測定物の形状等を解析する解析部とを備える
ことを特徴とする形状測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の形状測定装置において、
前記解析部は、
前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径から前記被測定物の解析時に用いる解析用補正ボール径を算出する解析用補正ボール径算出部と、
前記解析用補正ボール径を用いて前記被測定物の形状等を解析する被測定物解析部とを備え、
前記解析用補正ボール径算出部は、前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径から測定する高さ位置を変数とする近似関数を算出し、前記近似関数から前記制御手段が測定する前記被測定物の高さ位置に応じた解析用補正ボール径を算出する
ことを特徴とする形状測定装置。
【請求項６】
請求項４に記載の形状測定装置において、
前記解析部は、
前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径から前記被測定物の解析時に用いる解析用補正ボール径を算出する解析用補正ボール径算出部と、
前記解析用補正ボール径を用いて前記被測定物の形状等を解析する被測定物解析部とを備え、
前記解析用補正ボール径算出部は、前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径の平均値を前記解析用補正ボール径として算出する
ことを特徴とする形状測定装置。
【請求項１】
回転可能に設けられて被測定物が載置される回転テーブルと、前記回転テーブルの回転角を検出する回転角センサと、測定子を有するプローブと、前記プローブの座標値を検出する座標値センサとを備え、前記被測定物に前記プローブを当接させた際に検出される各センサの検出値および前記測定子の計算上の直径値である補正ボール径等を用いて前記被測定物の形状等を解析する形状測定装置において、前記形状測定装置に用いられる前記補正ボール径を算出する補正ボール径算出方法であって、
外周面および内周面のうち少なくとも一方の基準周面を有する基準ゲージを用意し、この基準ゲージに対して前記基準ゲージの底面から異なる複数の高さ位置で前記基準周面の直径値の値付けを行い、前記各高さ位置毎に値付け直径値を算出する値付け直径値算出工程と、
前記基準ゲージを前記回転テーブル上に載置し、前記回転テーブルの駆動により前記基準ゲージを回転させた状態において、前記各高さ位置で前記基準周面上の複数の測定部位に前記測定子を当接させることにより、前記測定子が前記各測定部位に当接した際の前記測定子の中心点近傍を通る円の直径値である測定直径値を前記各高さ位置毎に算出する測定直径値算出工程と、
前記各高さ位置毎に算出された前記値付け直径値および前記測定直径値から前記各高さ位置毎に前記補正ボール径を算出する補正ボール径算出工程とを備える
ことを特徴とする補正ボール径算出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の補正ボール径算出方法において、
前記測定直径値算出工程では、前記基準周面をポイント測定および倣い測定することにより、ポイント測定による測定直径値および倣い測定による測定直径値を算出し、
前記補正ボール径算出工程では、前記値付け直径値と、前記ポイント測定による測定直径値および前記倣い測定による測定直径値とから、ポイント測定による補正ボール径および倣い測定による補正ボール径を算出する
ことを特徴とする補正ボール径算出方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の補正ボール径算出方法において、
前記測定直径値算出工程では、前記基準ゲージの外周面および内周面を測定することにより、外周面の測定による測定直径値および内周面の測定による測定直径値を算出し、
前記補正ボール径算出工程では、前記値付け直径値と、前記外周面の測定による測定直径値および前記内周面の測定による測定直径値とから、外周面の測定による補正ボール径および内周面の測定による補正ボール径を算出する
ことを特徴とする補正ボール径算出方法。
【請求項４】
回転可能に設けられて被測定物が載置される回転テーブルと、前記回転テーブルの回転角を検出する回転角センサと、測定子を有するプローブと、前記プローブを移動させる移動機構と、前記プローブの座標値を検出する座標値センサと、前記回転テーブルおよび前記移動機構を制御して前記測定子を前記被測定物に当接させる制御手段と、前記制御手段により前記測定子が前記被測定物に当接した際に前記各センサにより検出される検出値および前記測定子の計算上の直径値である補正ボール径等を用いて前記被測定物の形状等を解析する解析手段とを備えた形状測定装置であって、
前記解析手段は、
外周面および内周面のうち少なくとも一方の基準周面を有する基準ゲージに対して前記基準ゲージの底面からの異なる複数の高さ位置で、前記基準ゲージの前記基準周面の直径値の値付けを行うことにより前記各高さ位置毎に算出された値付け直径値を予め記憶している記憶部と、
前記基準ゲージが前記回転テーブル上に載置されて回転された状態において、前記各高さ位置で前記基準ゲージの前記基準周面上の複数の測定部位に前記測定子が当接されることにより、前記各測定部位に当接した際の前記測定子の中心点近傍を通る円の直径値である測定直径値を前記各高さ位置毎に算出する測定直径値算出部と、
前記各高さ位置毎に算出された前記値付け直径値および前記測定直径値から前記各高さ位置毎に前記補正ボール径を算出する補正ボール径算出部と、
前記補正ボール径を用いて前記被測定物の形状等を解析する解析部とを備える
ことを特徴とする形状測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の形状測定装置において、
前記解析部は、
前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径から前記被測定物の解析時に用いる解析用補正ボール径を算出する解析用補正ボール径算出部と、
前記解析用補正ボール径を用いて前記被測定物の形状等を解析する被測定物解析部とを備え、
前記解析用補正ボール径算出部は、前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径から測定する高さ位置を変数とする近似関数を算出し、前記近似関数から前記制御手段が測定する前記被測定物の高さ位置に応じた解析用補正ボール径を算出する
ことを特徴とする形状測定装置。
【請求項６】
請求項４に記載の形状測定装置において、
前記解析部は、
前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径から前記被測定物の解析時に用いる解析用補正ボール径を算出する解析用補正ボール径算出部と、
前記解析用補正ボール径を用いて前記被測定物の形状等を解析する被測定物解析部とを備え、
前記解析用補正ボール径算出部は、前記各高さ位置毎に算出された前記補正ボール径の平均値を前記解析用補正ボール径として算出する
ことを特徴とする形状測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２２３８６５（Ｐ２０１０−２２３８６５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７３５７２（Ｐ２００９−７３５７２）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
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