专利名称：表面性质和形状测定机和表面性质和形状测定方法
技术领域：
本发明涉及测定被测定物的表面形状和表面粗糙度等的表面性质和形状测定机 和表面性质和形状测定方法。详细说就是涉及具备具有测头的接触式检测器和图像探测器 的表面性质和形状测定机和表面性质和形状测定方法。
背景技术：
公知的是如下所述的表面性质和形状测定机，在使测头与被测定物的表面接触的 状态下，使测头沿被测定物表面移动，这时，检测由被测定物的表面形状和表面粗糙度所引 起产生的测头变位，根据该测头的变位来测定被测定物的表面形状和表面粗糙度等表面性 质和形状(例如参照文献1 特开平5-87562号公报)。以往，表面性质和形状测定机在测定被测定物的表面形状和表面粗糙度等时，测 定者要一边通过目视调整测头前端与被测定物测定部位的相对位置，一边把测头前端设置 在被测定物的测定开始位置，然后使测头沿被测定物的表面相对移动。于是，由于被测定物 的表面形状和表面粗糙度等而使测头上下变位，根据该测头的上下变位来测定被测定物的 表面形状和表面粗糙度等表面性质和形状。表面性质和形状测定机中，在测定被测定物表面时若被测定物的姿态相对测定轴 倾斜，则有可能测定结果产生误差。例如在测定圆筒表面的轴向性质和形状时若圆筒的姿 态相对测定轴倾斜，在使测头沿测定轴移动时，测头则成为一边在圆筒的轴向移动一边在 圆筒的外周方向上也移动。因此，测定值在表示圆筒表面的轴向凹凸中还混入有表示圆筒 外周形状的成分，测定结果产生误差。且表面性质和形状测定机中，在被测定面相对水平面 倾斜时，也有可能测定结果产生误差。于是，在正式测定前使用测头进行预备测定，根据测定结果来把被测定物的姿态 例如调整成为与测定轴平行的姿态的表面性质和形状测定机被开发(例如文献2 特开 2000-266534号公报)。文献2的表面性质和形状测定机具备使被测定物在水平面内旋转 的旋转台，根据使用测头进行预备测定的结果而使旋转台旋转，进行使被测定物的姿态调 整成为与测定轴平行的姿态的所谓调准正(通>9 f L· )。且文献2的表面性质和形状测定机具备使被测定物相对水平面倾斜的调平台，根 据使用测头进行预备测定的结果而使调平台倾斜，进行使被测定物的姿态调整成为被测定 面成为水平的姿态的所谓调准水平(水平^ L.)。近年来，在被测定物的微细化、细线化的潮流中，在被测定物和测定部位微细化的 今天，上述测头的设置作业非常困难，且耗费时间，测定者的负担也大。也估计有由于被测定物而使测头与被测定物出现干涉(碰撞)并招致测头和被测 定物破损的情况。特别是如图18A 图18C所示，在求微型透镜阵模具71所形成的多个直径Imm以 下的凸状(或凹状)微型透镜成形面72的半径值和直径值等时，若测头不是在具有微型透 镜成形面72的顶点(峰值或谷底值)的中心线上正确地追迹，就不能得到正确的测定结果。对于这种测定物现有是如图19A 图19C所示，需要测定者一边通过目视来确认 测头M的前端与微型透镜成形面72的相对位置(参照同图(A))，一边使测头M的前端位 于微型透镜成形面72上，然后使承载被测定物即微型透镜阵模具71的工作台运动(参照 同图(B))，检测微型透镜成形面72的顶点(参照同图(C))，在该状态下，相对移动以使测 头M在微型透镜成形面72的中心线上追迹，进行测定。因此，现有的作业中，与测定时间比较而测头的设置时间非常长(例如测定时间 是约10秒，设置时间是约120秒)。文献2的表面性质和形状测定机中，由于预备测定由多个工序构成，且使用测头 对被测定物表面进行预备测定，所以有预备测定非�：姆咽奔涞奈侍狻６一褂杏刹馔酚� 可能使被测定物划伤的问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种能够缩短测头设置时间的表面性质和形状测定 机和表面性质和形状测定方法。本发明的第二目的在于提供一种能够缩短预备测定所需要的时间，而且在预备测 定时使被测定物不划伤的表面性质和形状测定机。本发明的表面性质和形状测定机测定被测定物的表面性质和形状，其中，具备承 载所述被测定物的工作台、具有与所述被测定物表面接触的测头的接触式检测器、对所述 被测定物的表面图像进行摄像的图像探测器、使所述接触式检测器和所述图像探测器与所 述工作台相对移动的相对移动机构、控制对所述相对移动机构的驱动而且把由所述接触式 检测器得到的测定数据和由所述图像探测器取得的图像数据进行处理的控制装置，所述控 制装置包括中心位置计算机构，其当通过所述图像探测器而被输入所述被测定物的圆形 凹状部或圆形凸状部的圆形轮廓线中至少三点以上的位置数据时，对输入的位置数据适当 配置圆并求中心位置；测头设置机构，其在所述中心位置计算机构求出中心位置时，使所述 相对移动机构动作，使所述接触式检测器的测头位于所述中心位置。根据这种结构，首先，测定者使相对移动机构动作，利用图像探测器取入被测定物 的圆形凹状部或圆形凸状部的圆形轮廓线中至少三点以上的位置数据。于是，控制装置在对输入的位置数据适当配置圆并求出圆的中心位置后(中心位 置计算机构)，使相对移动机构动作，使接触式检测器的测头位于中心位置(测头设置机 构)。因此，由于能够使接触式检测器的测头自动地向被测定物的圆形凹状部或圆形凸 状部的中心位置设置，即由于也可以不用如现有这样需要测定者一边通过目视来调整测头 的前端与微型透镜成形面的相对位置，一边使测头的前端位于微型透镜成形面上，所以能 够缩短测头的设置时间。本发明的表面性质和形状测定机中，优选的是，所述接触式检测器的测头和所述 图像探测器在它们任一个在测定时，把另一个偏置配置在不妨碍的位置，且具备存储所述 接触式检测器的测头前端和所述图像探测器的偏置量的偏置量存储机构，在所述中心位置 计算机构求出所述中心位置时，则所述测头设置机构使所述相对移动机构动作而使所述图像探测器位于所述中心位置，然后使所述相对移动机构以存储在所述偏置量存储机构的偏 置量进行动作而使所述接触式检测器的测头位于所述中心位置。根据这种结构，由于接触式检测器的测头和图像探测器在它们任一个在测定时， 把另一个偏置配置在不妨碍的位置，所以即使不带有在各自测定时使另一个退避的机构， 也不会给测定带来障碍。且由于把接触式检测器的测头前端和图像探测器的偏置量存储在偏置量存储机 构，所以当圆形凹状部或圆形凸状部的中心位置被计算出后，则使相对移动机构动作而使 图像探测器位于中心位置，然后只要使相对移动机构以存储在偏置量存储机构的偏置量进 行动作，就能够使接触式检测器的测头自动地位于中心位置。因此，只要预先正确地求出并存储接触式检测器的测头和图像探测器的偏置量， 就能够以简单的操作和处理自动地使接触式检测器的测头位于圆形凹状部或圆形凸状部 的中心位置。本发明的表面性质和形状测定方法所使用的表面性质和形状测定机具备承载被 测定物的工作台、具有与所述被测定物表面接触的测头的接触式检测器、对所述被测定物 的表面图像进行摄像的图像探测器、使所述接触式检测器和所述图像探测器与所述工作台 相对移动的相对移动机构、控制对所述相对移动机构的驱动而且把由所述接触式检测器得 到的测定数据和由所述图像探测器取得的图像数据进行处理的控制装置，本表面性质和形 状测定方法测定具有圆形凹状部或圆形凸状部的被测定物的表面性质和形状，其中，具备 轮廓数据取得工序，其使所述相对移动机构动作而利用所述图像探测器来取得所述被测定 物圆形凹状部或圆形凸状部的圆形轮廓线中至少三点以上的位置数据；适当配置圆工序， 其向所述轮廓数据取得工序取得的位置数据适当配置圆并求出圆的中心位置；测头设置工 序，其使所述相对移动机构动作而把所述接触式检测器的测头位于被所述适当配置圆工序 求出的中心位置；测定工序，其在所述接触式检测器的测头位于所述被测定物的圆形凹状 部或圆形凸状部的中心位置的状态下，使所述相对移动机构动作，一边使所述接触式检测 器的测头与被测定物相对移动，一边来测定圆形凹状部或圆形凸状部的表面性质和形状。根据这种结构，首先在轮廓数据取得工序中，使相对移动机构动作而利用图像探 测器来取得被测定物圆形凹状部或圆形凸状部的圆形轮廓线中至少三点以上的位置数据， 然后在适当配置圆工序中，向被轮廓数据取得工序取得的位置数据适当配置圆并求出圆的 中心位置。接着，在测头设置工序中，使相对移动机构动作而把接触式检测器的测头位于被 适当配置圆工序求出的中心位置，然后在测定工序中，使相对移动机构动作，一边使接触式 检测器的测头与被测定物相对移动，一边来测定圆形凹状部或圆形凸状部的表面性质和形 状。因此，由于预先知道被测定物的圆形凹状部或圆形凸状部的中心位置，所以能够 把接触式检测器的测头设置在被测定物的圆形凹状部或圆形凸状部的中心位置。即由于也 可以不用如现有这样需要测定者一边通过目视来调整测头的前端与被测定物的测定部位 的相对位置，一边使测头的前端位于被测定物的测定开始位置，所以能够缩短测头的设置 时间。本发明的表面性质和形状测定机在把被测定物的姿态调整成为与规定的测定轴平行的姿态或垂直的姿态后来测定所述被测定物的表面性质和形状，其中，具备工作台， 其具有承载所述被测定物且使所述被测定物在规定平面内旋转的旋转台；接触式检测器， 其具有与被测定物表面接触的测头；图像探测器，其对所述被测定物的表面图像进行摄像； 相对移动机构，其使所述旋转台和所述接触式检测器相对移动；控制装置，其控制所述相对 移动机构和所述旋转台，所述控制装置具备图像探测器控制机构，其利用所述图像探测器 来对所述被测定物进行摄像；倾斜角计算机构，其根据所述图像探测器控制机构所摄像的 所述被测定物的图像来计算所述被测定物相对所述测定轴的倾斜角；姿态调整机构，其根 据所述倾斜角计算机构计算出的倾斜角来使所述旋转台旋转，以把所述被测定物的姿态调 整成为与所述测定轴平行的姿态或垂直的姿态。根据这种结构，由于在预备测定中仅由图像探测器对被测定物进行摄像并计算被 测定物相对测定轴的倾斜角，所以能够减少预备测定的工时，能够缩短预备测定所需要的 时间。而且由于是由图像探测器来测定，所以与由测头的测定相比能够缩短测定时间。由 此，能够大幅度缩短预备测定所需要的时间。且由于在预备测定中是由图像探测器进行的非接触测定，所以被测定物不会划 伤。本发明的表面性质和形状测定机在把被测定物的姿态调整成为与规定的测定轴 平行的姿态或垂直的姿态后来测定所述被测定物的表面性质和形状，其中，具备工作台， 其具有承载所述被测定物且使所述被测定物相对垂直的基准面而向所述测头的垂直方向 倾斜的调平台；接触式检测器，其具有与被测定物的被测定面接触的测头；图像探测器，其 对所述被测定物的表面图像进行摄像；相对移动机构，其使所述调平台和所述接触式检测 器相对移动；控制装置，其控制所述相对移动机构和所述调平台，所述控制装置具备对焦 机构，其利用所述相对移动机构使所述图像探测器在所述被测定面的多个点向与所述基准 面垂直的方向移动，使所述各点位于所述图像探测器的焦点位置；倾斜角计算机构，其根据 所述各点中所述图像探测器的在与所述基准面垂直方向的位置来计算所述被测定面相对 所述基准面的倾斜角；姿态调整机构，其根据所述倾斜角计算机构计算出的倾斜角来使所 述调平台倾斜，以把所述被测定物的姿态调整成为使所述被测定面与所述基准面平行的姿 态。根据这种结构，由于在预备测定中仅为了使被测定面的各点位于图像探测器的焦 点位置而使图像探测器向与基准面垂直的方向移动，然后根据各点中图像探测器的在与基 准面垂直方向的位置来计算被测定面相对基准面的倾斜角，所以能够减少预备测定的工 时，能够缩短预备测定所需要的时间。而且由于是由图像探测器来测定，所以与由测头的测 定相比能够缩短测定时间。由此，能够大幅度缩短预备测定所需要的时间。且由于在预备测定中是由图像探测器进行的非接触测定，所以被测定物不会划 伤。本发明的表面性质和形状测定机在上述的表面性质和形状测定机中，为了在以所 述图像探测器取入的被测定物图像为基础而指定了测定开始位置时，所述接触式检测器的 测头向所述被测定物的测定开始位置接近，优选所述控制装置包括计算所述相对移动机 构的移动轨迹并进行存储的移动轨迹计算机构、按照该移动轨迹计算机构求出的移动轨迹 而使所述相对移动机构动作的测头设置机构。
根据这种结构，首先，在图像探测器取入被测定物的图像后，当以该被取入的被测 定物图像为基础而指定了测定开始位置时，为了使接触式检测器的测头向被测定物的测定 开始位置接近而利用移动轨迹计算机构计算并存储相对移动机构的移动轨迹。之后，在实 行测定时，按照移动轨迹计算机构求出的移动轨迹而使相对移动机构动作。即相对移动 机构按照所存储的移动轨迹来动作，使接触式检测器的测头与被测定物的测定开始位置接 触。因此，由于能够把接触式检测器的测头自动地向被测定物的测定开始位置设置， 即由于也可以不用如现有这样需要测定者一边通过目视来调整测头的前端与被测定物测 定开始位置的相对位置，一边使测头的前端设置在被测定物的测定开始位置，所以能够减 轻测定者的负担，且能够防止测头与被测定物出现干涉。本发明的表面性质和形状测定机在上述的表面性质和形状测定机中，所述图像探 测器包括探测器本体、被支承在该探测器本体的前端且能够对所述被测定物的图像进行 摄像的探测器头，优选所述探测器头被这样地安装在所述探测器本体在所述测头与被测 定物接触的状态下，以与所述接触式检测器和所述工作台相对移动的方向以及所述测头的 变位方向正交的轴为中心能够旋转。根据这种结构，特别是由于图像探测器包括探测器本体、被支承在该探测器本体 的前端且能够对被测定物的图像进行摄像的探测器头，探测器头被这样地安装在探测器本 体在测头与被测定物接触的状态下，以与接触式检测器和工作台相对移动的方向(即追 迹方向)以及测头的变位方向正交的轴为中心能够旋转，因此，能够使探测器头以轴为中 心旋转，使探测器头的方向向测头的变位方向和与之正交的方向变更姿态。因此，只要使探测器头的方向向测头的变位方向变更姿态，例如就能够取得被测 定物水平面的图像，只要使探测器头的方向向与测头的变位方向正交的方向变更姿态，就 能够取得被测定物垂直面的图像。因此，在测定被测定物垂直面所形成的孔的内面性质和 形状时，通过由图像探测器取得被测定物垂直面的图像，也能够使测头正确地位于垂直面 所形成的孔的内面，因此，能够减轻测定者的负担，且能够防止测头与被测定物出现干涉。
图1是表示本发明第一实施例表面性质和形状测定机的立体图；图2是表示同上实施例的接触式检测器和图像探测器部分的放大立体图；图3是表示同上实施例的接触式检测器和图像探测器部分的主视图；图4是表示同上实施例的图像探测器的图；图5是表示同上实施例的控制系统的方块图；图6A是表示在同上实施例所测定的被测定物的图；图6B是表示在同上实施例所测定的被测定物的图；图7A是在同上实施例中图像探测器移动到被测定物近旁状态的图；图7B是在同上实施例中图像探测器移动到被测定物近旁状态的图；图8A是在同上实施例中取得圆形轮廓线位置数据的图；图8B是在同上实施例中取得圆形轮廓线位置数据的图；图9是在同上实施例中表示适当配置圆工序的图；8
图10是在同上实施例中图像探测器移动到中心位置状态的图；图11是在同上实施例中测头移动到中心位置状态的图；图12是表示在同上实施例所测定的被测定物其他例的图；图13是表示在图12所示被测定物的测定中图像探测器移动到被测定物近旁状态 的图；图14A是在图12所示被测定物的测定中取得圆形轮廓线位置数据的图；图14B是在图12所示被测定物的测定中取得圆形轮廓线位置数据的图；图15是在图12所示被测定物的测定中图像探测器向其他位置移动状态的图；图16是在图12所示被测定物的测定中表示适当配置圆工序的图；图17是在同上实施例中测头移动到中心位置状态的图；图18A是测定微型透镜模具时的图；图18B是测定微型透镜模具时的图；图18C是测定微型透镜模具时的图；图19A是表示利用现有的测定方法来测定微型透镜模具的例的图；图19B是表示利用现有的测定方法来测定微型透镜模具的例的图；图19C是表示利用现有的测定方法来测定微型透镜模具的例的图；图20是表示本发明第二实施例表面性质和形状测定机的立体图；图21是表示同上实施例的控制系统的方块图；图22是用于说明姿态调整方法的流程图；图23是表示图像探测器和被测定物的俯视图；图M是表示利用姿态调整机构的调整被测定物姿态的俯视图；图25是表示控制装置的正式测定的俯视图；图沈是表示对被测定物进行摄像的图像探测器的俯视图；图27是表示利用姿态调整机构的调整被测定物姿态的俯视图；图观是表示在本发明第二实施例的表面性质和形状测定机中，把旋转台替代成 调平台的例的立体图；图四是表示图观所示例的控制装置的方块图；图30是用于说明图观所示例的姿态调整方法的流程图；图31A是表示图观所示例的调平台动作的侧视图；图31B是表示图观所示例的调平台动作的侧视图；图32是表示本发明第三实施例表面性质和形状测定机的立体图；图33是表示同上实施例的图像探测器的图；图34是表示在同上实施例所测定的被测定物的例的立体图；图35A是表示使用同上表面性质和形状测定机来测定垂直壁的孔的情况的图；图35B是表示使用同上表面性质和形状测定机来测定垂直壁的孔的情况的图；图36A是表示使用同上表面性质和形状测定机来测定倾斜壁的孔的情况的图；图36B是表示使用同上表面性质和形状测定机来测定倾斜壁的孔的情况的图；图37是表示使用同上表面性质和形状测定机来测定水平壁的孔的情况的图。
具体实施例方式[第一实施例]<表面性质和形状测定机的说明(参照图1 图5) >如图1和图2所示，本实施例的表面性质和形状测定机具备设置台1、被固定在 该设置台1上面的底座2、被承载在该底座2上且在上面承载被测定物的工作台10、具有与 被测定物表面接触的测头M的接触式检测器20、对被测定物的表面图像进行摄像的图像 探测器30、使接触式检测器20和图像探测器30与工作台10相对移动的相对移动机构40、 控制装置50。相对移动机构40具备被设置在底座2与工作台10之间而使工作台10向水平方 向的一个方向(Y轴方向)移动的作为第一移动机构的Y轴驱动机构41、竖立设置在底座2 上面的立柱42、被设置成能够沿该立柱42向上下方向(Z轴方向)移动的作为升降部件的 Z滑块43、使该Z滑块43向上下方向升降的作为第二移动机构的Z轴驱动机构44、经由回 转机构45 (参照图幻而能够以Y轴为中心旋转地设置在Z滑块43的回转板46、被设置在 该回转板46且设置成能够向与工作台10的移动方向(Y轴方向)和Z滑块43的升降方向 (Z轴方向)正交的方向(X轴方向)移动的作为滑动部件的X滑块47、使该X滑块47向X 轴方向移动的作为第三移动机构的X轴驱动机构48。本实施例中，把接触式检测器20和图像探测器30安装在X滑块47。因此，相对 移动机构40是由三维移动机构所构成，包括有使工作台10向Y轴方向移动的Y轴驱动机 构41、使接触式检测器20和图像探测器30向Z轴方向移动的Z轴驱动机构44、使接触式 检测器20和图像探测器30向X轴方向移动的X轴驱动机构48。Y轴驱动机构41和Z轴驱动机构44被图示省略了，但例如由具有滚珠丝杠轴和与 该滚珠丝杠轴旋合的螺母部件的送进丝杠机构所构成。X轴驱动机构48包括被固定在回转板46的驱动机构本体48A、与X轴方向平行 地设置在该驱动机构本体48A且能够移动地支承X滑块47的导向导轨48B、使X滑块47沿 该导向导轨48B往复移动的驱动源(图示省略)等。如图3所示，接触式检测器20具备被悬挂支承在X滑块47的检测器本体21和 与X轴方向平行地支承在该检测器本体21的接触式探测器22。接触式探测器22包括探 测器本体部23、能够摆动地被支承在该探测器本体部23且在前端具有测头M的臂25、检 测该臂25的摆动量的检测部26。图像探测器30具备经由连结部件31而与接触式检测器20 —起成一体地与X滑 块47连结的筒状探测器本体32和向下被支承在该探测器本体32前端的探测器头33。如图4所示，探测器头33包括物镜35、被配置在该物镜35外周的作为光源的 LED36、接受透射物镜35的来自被测定物的反射光而对被测定物的图像进行摄像的CCD传 感器37、把LED36的周围覆盖的罩38。图像探测器30相对接触式检测器20而被配置在偏置的位置。具体则如图2所示， 把图像探测器30的物镜35的焦点位置配置在在Z轴方向上比接触式检测器20的测头M 前端仅有偏置量OFz的下方位置，且在Y轴方向上比测头M的轴线仅有偏置量OFy地向后 方错开的位置。在X轴方向上被配置在与测头M的轴线相同的位置，即配置在偏置量OFx =0的位置。
如图5所示，控制装置50除了相对移动机构40、接触式检测器20、图像探测器30 之外还与输入装置51、显示装置52、存储装置53连接。输入装置51例如由携带型的键盘和操作杆等构成，除了输入各种动作指令和数 据之外，还能够按照图像探测器30取得的图像来把测头M指定设置位置(测定开始位置)。显示装置52显示由图像探测器30取得的图像，且显示通过接触式检测器20得到 形状和粗糙度数据。存储装置53被设置有存储测定程序等的程序存储部M、存储接触式检测器20 的测头M和图像探测器30的偏置量0FX、0Fy、0Fz的作为偏置量存储机构的偏置量存储部 55和存储在测定时取入的图像数据和测定数据等的数据存储部56等。控制装置50包括中心位置计算机构，其当按照程序存储部M所存储的测定程序 而通过图像探测器输入被测定物的圆形凹状部或圆形凸状部的圆形轮廓线中至少三点以 上的位置数据时，对输入的位置数据适当配置圆并求圆的中心位置；测头设置机构，其在该 中心位置计算机构求出中心位置时，使相对移动机构40动作，使接触式检测器20的测头M 位于所述中心位置；测定实行机构，其在接触式检测器20的测头M与被测定物接触的状态 下使相对移动机构40动作，一边使接触式检测器20与被测定物相对移动，一边来测定被测 定物的表面性质和形状。测头设置机构在中心位置计算机构求出中心位置时，使相对移动机构40动作，在 使图像探测器30位于所述中心位置后仅使相对移动机构40以偏置量存储部55所存储的 偏置量OFx、OFy、OFz进行动作，使接触式检测器20的测头M位于所述中心位置。且控制装置50具备边缘检测功能，按照图像探测器30取入的被测定物的图像来 检测被测定物的边缘；自动对焦功能，为了使物镜35的焦点位置与被测定物的高度方向(Z 轴方向)的面一致而使物镜35向高度方向变位，从该变位量来检测被测定物高度方向的位 置。作为边缘检测功能而能够使用公知的检测原理，例如也可以是求出与图像探测器30的 检测方向是正交方向的平均浓度(亮度浓度)，该平均浓度把预先设置的界限值以下的位 置作为边缘来检测的方法。<被测定物的说明(参照图6A、图6B) >被测定物60A在中央具有圆形的轮廓线，内部是球面状且具有洼下成凹状的圆形 凹状部61。圆形凹状部61例如是在微型透镜阵模具形成的凹状微型透镜成形面等，但并不 限定于此。<测定方法的说明(参照图7A 图11)>(1)如图7A、图7B所示，使相对移动机构40动作，使被测定物60A的圆形凹状部 61进入到图像探测器30的视野64内地移动。(2)如图8A、图8B所示，在被测定物60A的圆形凹状部61近旁使图像探测器30 的物镜35焦点位置与被测定物60A的圆形凹状部61近旁一致地来进行自动对焦，之后， 利用边缘检测功能来取得圆形凹状部61的圆形轮廓线中至少三点以上的位置数据D1、D2、 D3、...(轮廓数据取得工序)。(3)于是如图9所示，控制装置50向在轮廓数据取得工序取得的位置数据适当配 置圆63并求出圆的中心位置C(适当配置圆工序)。
(4)接着如图10所示，使相对移动机构40动作，把图像探测器30位于中心位置 C0(5)然后如图11所示，使相对移动机构40以偏置量存储部55所存储的偏置量 OFx, OFy, OFz进行动作，使接触式检测器20的测头M位于中心位置C(测头设置工序)。(6)在该状态，即接触式检测器20的测头M位于被测定物60A的圆形凹状部61 的中心位置C的状态下，使相对移动机构40动作，使接触式检测器20的测头M与被测定 物60A相对移动(测定工序)。由此来测定圆形凹状部61的表面性质和形状。〈第一实施例的效果〉根据第一实施例，在具备具有测头M的接触式检测器20和图像探测器30的表面 性质和形状测定机中，首先测定者使相对移动机构40动作，由图像探测器30取入被测定物 60A的圆形凹状部61的圆形轮廓线中至少三点以上的位置数据，控制装置50将被输入的位 置数据适当配置圆63并求出圆63的中心位置C，然后使相对移动机构40动作，使接触式检 测器20的测头M位于中心位置C。因此，由于能够把接触式检测器20的测头M自动地向被测定物60A的圆形凹状 部61的中心位置C设置，即由于也可以不用如现有这样需要测定者一边通过目视来调整测 头的前端与圆形凹状部的相对位置，一边使测头的前端位于圆形凹状部，所以能够缩短测 头的设置时间。由于把接触式检测器20的测头M和图像探测器30配置成在Z轴方向和Y轴方 向仅偏离偏置量0Fz、0Fy，所以即使不带有在各自测定时使另一个退避的机构，也不会给测 定带来障碍。且由于把接触式检测器20的测头M前端和图像探测器30的偏置量0Fx、0Fy、0Fz 存储在偏置量存储部55，所以在计算出圆形凹状部61的中心位置C后，使相对移动机构40 动作而把图像探测器30位于中心位置C，然后，只要使相对移动机构40仅动作偏置量存储 部55所存储的偏置量0FX、0Fy、0Fz，就能够使接触式检测器20的测头M自动地位于中心 位置C。因此，只要预先正确地求出接触式检测器20的测头M和图像探测器30的偏置量 0Fx.0Fy.0Fz并存储在偏置量存储部55，就能够以简单的操作和处理而把接触式检测器20 的测头M自动地位于圆形凹状部61的中心位置C。由于具备图像探测器30，所以也能够单独使用图像探测器30来进行测定。例如能够根据图像探测器30取得的图像来测定线宽度和孔径等，另外还能够使 用图像探测器30的自动对焦功能来测定物镜35光轴方向的尺寸(台阶尺寸)等。由于相对移动机构40包括有使承载被测定物的工作台10向Y轴方向移动的Y 轴驱动机构41、使接触式检测器20和图像探测器30向X轴方向和Z轴方向移动的X轴驱 动机构48和Z轴驱动机构44，所以能够使被测定物与接触式检测器20和图像探测器30向 三维方向，即相互正交的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向移动。因此，即使被测定物的测定部 位是任何方向和姿态，也能够测定形状和表面粗糙度。且由于接触式检测器20和图像探测器30都是被偏置地安装在X滑块47，所以与 设置使接触式检测器20和图像探测器30分别移动的机构的情况相比，能够把结构简单化， 能够便宜地构成。
由于图像探测器30包括物镜35、被配置在该物镜35外周的作为光源的LED36、 接受透射物镜35的来自被测定物的反射光而对被测定物的图像进行摄像的CCD传感器37， 所以能够使被测定物的表面图像通过物镜35而被CCD传感器37高精度取得。且由于在物 镜35的周围配置有LED36，所以与另外设置照明装置的情况相比，能够紧凑化。<第一实施例的变形例(参照图12 图17) >作为被测定物并不限定于图6A、图6B所示的。例如也可以如图12所示那样是在中 央具有圆形的轮廓线，内部是球面状且具有鼓出成凸状的圆形凸状部62的被测定物60B。为了测定这种被测定物60B的圆形凸状部62的表面性质和形状，如图13 图17 所示那样进行。(11)如图13所示，使相对移动机构40动作，使被测定物60B的圆形凸状部62进 入到图像探测器30的视野内地移动。(12)如图14A、图14B所示，在被测定物60B的圆形凸状部62近旁使图像探测器 30的物镜35焦点位置与被测定物60B的圆形凸状部62近旁一致地来进行自动对焦，之后， 利用边缘检测功能来取得圆形凸状部62的圆形轮廓线的位置数据D1、D2、D3、...。在图像 探测器30的视野内使被测定物60B的圆形凸状部62进入到其他位置地移动(参照图15) 而把以上计进行三次以上(轮廓数据取得工序)。(13)如图16所示，控制装置50向在轮廓数据取得工序取得的位置数据适当配置 圆63并求出圆63的中心位置C(适当配置圆工序)。(14)接着，使相对移动机构40动作，把图像探测器30位于中心位置C。(15)然后如图17所示，仅使相对移动机构40动作偏置量存储部55所存储的偏置 量OFx、OFy、OFz，使接触式检测器20的测头24位于中心位置C (测头设置工序)。(16)在该状态，即接触式检测器20的测头M位于被被测定物60B的圆形凸状部 62的中心位置C的状态下，使相对移动机构40动作，使接触式检测器20的测头M与被测 定物60B相对移动(测定工序)。由此来测定圆形凸状部62的表面性质和形状。该测定时，在图像探测器30的视野内有被测定物60B的圆形凸状部62进入的其 他三个部位的位置中，进行自动对焦和边缘检测时，根据自动对焦的高度方向(Z轴方向) 数据来演算被测定物60B的倾斜(相对水平的倾斜)，只要变更被测定物60B的姿态来消除 该倾斜(成为水平)，就能够期待有更高精度的测定。且为了变更被测定物60B的姿态，只 要在工作台10与被测定物60B之间插入倾斜台并使该倾斜台动作就能够实现。接触式检测器20包括有接触式探测器22，其具备在前端具有测头M的臂25和检 测该臂25的摆动量的检测部沈，但只要是测头M —边与被测定物的表面接触一边能够测 定被测定物的表面形状和粗糙度等的机构，则也可以是其他结构。图像探测器30包括有探测器头33，其具有物镜35、被配置在该物镜35外周的作 为光源的LED36、接受透射物镜35的来自被测定物的反射光而对被测定物的图像进行摄像 的CXD传感器37，但并不限定于此。例如作为光源的LED36，就也可以相对图像探测器而另外设置。且设定成能够更换 物镜35，只要能够更换成倍率不同的物镜35，就能够按照被测定物的测定部位大小来实施 最合适的作业。相对移动机构40是使工作台10能够向Y轴方向移动、使接触式检测器20和图像探测器30能够向X轴方向和Z轴方向移动的结构，但并不限定于此。主要是只要能够使工 作台10与接触式检测器20和图像探测器30向三维方向移动，则也可以是任何移动机构。也可以利用各自的相对移动机构来使接触式检测器20和图像探测器30独立地移动。[第二实施例]在第二实施例的说明中，对于与第一实施例相同的结构元件则付与相同的符号而 省略其说明。第二实施例的表面性质和形状测定机能够把被测定物的姿态调整成为与规定的 测定轴平行或垂直的姿态，如图20和图21所示，相对第一实施例的表面性质和形状测定机 而附加有旋转台IOA0旋转台IOA被设置在工作台10上，按照控制装置50的指令旋转。由此，使被测定 物W在水平面内(XY平面内)旋转。在本实施例中被测定物W是圆筒状。图像探测器30除了上述结构之外还具备有用于使被测定物W位于物镜35焦点位 置的恰当结构。例如在利用所谓的针孔法来使图像探测器30位于被测定物W的情况下，具 备有设置在物镜35光路后段的管透镜和分别设置在管透镜的焦点位置前侧和后侧的光 电二极管。控制装置50使图像探测器30经由相对移动机构40而相对被测定物W向上下 方向移动，以使各光电二极管的受光量没有差，使被测定物W来到的位置设置在物镜35的 焦点位置。在利用所谓的对比度法(二 >卜，7卜法)来使图像探测器30位于被测定物W 的情况下，具备有投影板和经由物镜而把规定的图形向被测定物W投影的光源。图像探测 器30对向被测定物W投影的规定图形进行摄像，且控制装置50按照所摄像的图形图像的 对比度并经由相对移动机构40而使图像探测器30向上下方向移动，使被测定物W来到的 位置设置在物镜35的焦点位置。这种表面性质和形状测定机中，在正式测定时若被测定物W的姿态相对测定轴倾 斜，则测头M成为一边向被测定物W的轴向移动一边在圆筒状的被测定物W的外周方向也 移动，在测定值中混杂有表示圆筒外周形状的成分，使测定结果产生误差。于是为了防止产 生这种误差，控制装置50具备有图像探测器控制机构50A、倾斜角计算机构50B、姿态调整 机构50C。这些各机构50A 50C在正式测定之前进行预备测定，把被测定物W的姿态例如 调整成为与测定轴平行的姿态。以下说明各机构50A 50C调整被测定物W姿态的方法。图22是用于说明所述姿态调整方法的流程图，图23是表示图像探测器30和被测 定物W的俯视图。首先，操作者操作输入装置51来控制相对移动机构40，使图像探测器30向被测定 物W的上方移动。在该状态下，当通过操作者操作输入装置51而从输入装置51有指令时，则图像探 测器控制机构50A控制相对移动机构40而使图像探测器30在上下方向(Z轴方向)移动， 在把被测定物W位于物镜35的焦点位置后，由图像探测器30对被测定物W进行摄像(摄 像工序Si)。这时图像探测器控制机构50A所进行的图像探测器30的对焦方法，如前所述， 能够采用针孔法和对比度法等恰当的方法。14
工序Sl后，倾斜角计算机构50B根据被摄像的被测定物W的图像，并按照被测定 物W的外形来计算被测定物W的母线B，把母线B相对测定轴A的倾斜角θ作为被测定物 W相对测定轴A的倾斜角θ来计算(倾斜角计算工序S2)。图M是表示利用姿态调整机构50C的调整被测定物W姿态的俯视图。工序S2后，姿态调整机构50C按照倾斜角θ而使旋转台IOA旋转，把被测定物W 的姿态调整成为与测定轴A平行的姿态(调整工序S3)。由此，被测定物W的姿态被调整成 为与测定轴A平行的姿态，能够高精度地进行正式测定。图25是表示控制装置50的正式测定的俯视图。在如上述那样调整好被测定物W的姿态后，控制装置50控制相对移动机构40而 使测头M移动到被输入的测定开始位置。且控制X轴驱动机构48使测头M沿测定轴A从 测定开始位置移动到被输入的测定终了位置，测定被测定物W沿轴向的表面性质和形状。在上述的正式测定中，为了测定被测定物W沿轴向的表面性质和形状，各机构 50Α 50C进行把被测定物W的姿态调整成为与测定轴A平行的姿态的所谓调准正，在正式 测定中，为了测定被测定物W沿与轴向成直角方向的表面性质和形状时，各机构50Α 50C 按与调准正同样的方法来进行把被测定物W的姿态调整成为与测定轴A成直角的姿态的所 谓调准成直角。以下简略说明各机构50Α 50C进行的被测定物W的调准成直角。图沈是表示对被测定物W进行摄像的图像探测器30的俯视图。首先，图像探测器控制机构50Α使图像探测器30对被测定物W进行摄像(摄像工 序Si)，接着，倾斜角计算机构50Β根据被摄像的被测定物W的图像来计算被测定物W相对 测定轴A的倾斜角θ (倾斜角计算工序S2)。图27是表示利用姿态调整机构50C的调整被测定物W姿态的俯视图。然后，姿态调整机构50C按照倾斜角θ而使旋转台IOA旋转，把被测定物W的姿 态调整成为与测定轴A成直角的姿态(调整工序S3)。由此，调准成直角完成。之后，控制 装置50使测头M沿测定轴A移动，测定被测定物W沿与轴向成直角方向的表面性质和形 状。〈第二实施例的效果〉根据第二实施例，由于在预备测定中仅由图像探测器30对被测定物W进行摄像而 计算出被测定物W相对测定轴A的倾斜角θ，所以能够减少预备测定的工时，能够缩短预备 测定所需要的时间。而且是由图像探测器30来测定，所以与由测头M来测定相比而能够 缩短测定时间。由此，能够大幅度缩短预备测定所需要的时间。由于在预备测定中进行的是图像探测器30的非接触测定，所以被测定物W不会划 伤。<第二实施例的变形例>作为设置在工作台上的台并不限定于图20所示的。例如如图观所示，表面性质和形状测定机也可以代替旋转台IOA而设置调平台 10Β。把长方状的被测定物W承载在图28所示的调平台10Β。调平台IOB使被测定物W 相对水平面(与测头M的变位方向(上下方向)垂直的基准面)倾斜。图四所示控制装 置50的各机构50Α 50C在正式测定之前进行把被测定物W的姿态调整成为使被测定面S成为水平姿态的所谓调准水平。以下，参照图30的流程图和图31A、图31B表示调平台IOB动作的侧视图来简单说 明各机构50A 50C进行的被测定物W的调准水平。图31A表示水平的调平台10B，图31B 表示使被测定面S成为水平姿态而倾斜了角度的调平台10B。首先如图31A所示，操作者经由输入装置51来控制相对移动机构40，使图像探测 器30向被测定面S的各点(例如三点)上方移动。且图像探测器控制机构50A对于每个 各点而利用相对移动机构40使图像探测器30向上下方向移动而使各点位于物镜35的焦 点位置(对焦工序SAl)。这时，由设置在Z轴驱动机构44的未图示的传感器来检测在各点 的图像探测器30的高度位置。本结构中，所述图像探测器控制机构50A成为对焦机构。在工序SAl后，倾斜角计算机构50B根据被测定面S各点的图像探测器30的高度 位置来计算被测定面S相对水平面的倾斜角θ (倾斜角计算工序SA2)。如图31Β所示，在工序SA2后，姿态调整机构50C按照倾斜角θ而使调平台IOB倾 斜。把被测定物W的姿态调整成为使被测定面S成为水平的姿态(调整工序SA!3)。由此， 调准水平完成。之后，控制装置50使测头M沿测定轴A移动，测定被测定面S的性质和形 状。调平台IOB在图28、图31中被模式描绘，是也能够逆时针旋转的结构。以上的结构由于在预备测定中也仅使图像探测器30在被测定面S的各点进行自 动对焦，而根据各点的图像探测器30的高度位置来计算被测定面S相对水平面的倾斜角 θ，所以能够减少预备测定的工时，而且是由图像探测器30来测定，所以与由测头M进行 的现有测定相比而能够大幅度缩短测定时间。且由于在预备测定中进行的是图像探测器30 的非接触测定，所以被测定物W不会划伤。本实施例中能够调整姿态的被测定物的形状并不限定于上述形状。本实施例能够 调整合适形状的被测定物的姿态。本实施例的表面性质和形状测定机也可以具备把旋转台 和调平台的功能一并具有的台，本实施例的表面性质和形状测定机也可以在把被测定面调 整成为水平的同时而把被测定物的姿态调整成为与测定轴平行的姿态。[第三实施例]在第三实施例的说明中，对于与第一实施例相同的结构元件则付与相同的符号而 省略其说明。第三实施例的表面性质和形状测定机以被图像探测器取入的被测定物的图像为 基础而能够把接触式检测器的测头自动地向被测定物的测定开始位置设置。如图32和图 33所示，相对第一实施例的表面性质和形状测定机而图像探测器30和控制装置50的结构 不同。本实施例的图像探测器30具备筒状的探测器本体32，其经由连结部件31而与 接触式检测器20 —起成一体地与X滑块47连结；探测器头33，其在测头M与被测定物接 触的状态下，以与接触式检测器20和工作台10相对移动的方向(X轴方向)以及测头对 的变位方向(Ζ轴方向上下方向)正交的轴(Y轴)为中心能够旋转地被支承在该探测器 本体32的前端；头摇摆机构34，其是使该探测器头33进行回转动作的电动机等。本实施例的控制装置50包括移动轨迹计算机构，其当按照程序存储部M所存储 的测定程序并以图像探测器30取入的被测定物图像为基础而指定了测定开始位置时，为 了使接触式检测器20的测头M与被测定物的测定开始位置相接，计算出相对移动机构40的移动轨迹并进行存储；测头设置机构，其按照该移动轨迹计算机构所求出的移动轨迹而 使相对移动机构40动作；测定实行机构，其在接触式检测器20的测头M与被测定物接触 的状态下使相对移动机构40动作，一边使接触式检测器20与被测定物相对移动，一边来测 定被测定物的表面性质和形状。且控制装置50具备边缘检测功能，按照图像探测器30取入的被测定物的图像 来检测被测定物的边缘；自动对焦功能，为了使物镜的焦点位置与被测定物的高度方向(Z 轴方向)的面一致而使物镜35向高度方向变位，从该变位量来检测被测定物高度方向的位 置。作为边缘检测功能而能够使用公知的检测原理，例如也可以是求出与图像探测器30的 检测方向是正交方向的平均浓度(亮度浓度)，该平均浓度把预先设置的界限值以下的位 置作为边缘来检测的方法。<测定方法的说明(参照图34 图37) >
例如说明测定图34所示被测定物80的例。被测定物80是具有水平壁81、在该水平壁81的一端成直角竖立设置的垂直壁 82、在这些水平壁81与垂直壁82之间被形成倾斜状的倾斜壁83的形状。在隔着倾斜壁83 的垂直壁82的两侧形成有四个孔82A 82D，在水平壁81的两侧形成有两个孔81A、81B。 在倾斜壁83的中央位置相对倾斜壁83成直角地形成有一个孔83A。(测定垂直壁82的孔82A 82D形状的例)首先如图35A所示，按照输入装置51的指令而使图像探测器30的探测器头33保 持水平姿态，在该状态下由图像探测器30取得被测定物80的垂直壁82的图像。把被测定 物80的垂直壁82的图像数据存储在数据存储部56后显示在显示装置52。在此，以被显示装置52所显示的垂直壁82的图像为基�。淙胱爸�51指定测定 开始位置(使接触式检测器20的测头M最初接触的位置)，例如当指定孔82A的下侧内 周面时，控制装置50考虑到偏置量存储部55所存储的偏置量0Fz、0Fy，并使接触式检测器 20的测头M与被测定物80的孔82A的下侧内周面相接地来计算相对移动机构40的移动 轨迹，存储在程序存储部M。然后，发出开始测定指令，使相对移动机构40按照程序存储部M所存储的移动轨 迹动作。即如图35B所示，使接触式检测器20的测头M与指定的位置(孔82A的下侧内 周面)接触地来使相对移动机构40动作。当把接触式检测器20的测头M设置在孔82A的下侧内周面位置时，控制装置50 使X轴驱动机构48动作。于是，接触式检测器20的测头M从指定的位置向X轴方向移动。 由此，测头M根据测头M所接触的被测定物80的表面粗糙度而上下变位，该变位量由检 测部沈进行检测，结果是根据该变位量和向X轴方向的移动量而能够测定被测定物80的 孔82A的表面粗糙度。(测定倾斜壁83的孔83A形状的例)首先如图36A所示，按照输入装置51的指令而使图像探测器30的探测器头33旋 转，在保持探测器头33与倾斜壁83相对姿态的状态下，由图像探测器30取得被测定物80 的倾斜壁83的图像。把被测定物80的倾斜壁83的图像数据存储在数据存储部56后显示 在显示装置52。在此，以被显示装置52所显示的倾斜壁83的图像为基�。淙胱爸�51指定测定开始位置，例如当指定孔83A的下侧内周面位置时，控制装置50考虑到偏置量存储部55所 存储的偏置量0Fz、0Fy，并使接触式检测器20的测头M与被测定物80的孔83A的下侧内 周面相接地来计算相对移动机构40的移动轨迹，存储在程序存储部M。然后，发出开始测定指令，使相对移动机构40按照程序存储部M所存储的移动轨 迹动作。即如图36B所示，使回转机构45旋转而使X轴驱动机构48倾斜，使孔83A的倾斜 与X轴驱动机构48的移动方向一致。然后，使相对移动机构40动作以使接触式检测器20 的测头M与指定的孔83A的下侧内周面接触。当把接触式检测器20的测头M设置在指定的位置时，控制装置50使X轴驱动机 构48动作。于是，接触式检测器20的测头M从指定的位置向孔82A的轴向移动。由此， 测头M按照测头M所接触的被测定物80的表面粗糙度而上下变位，该变位量由检测部沈 进行检测，结果是根据该变位量和向轴向的移动量而能够测定被测定物80的孔83A的表面 粗糙度。(测定水平壁81的孔81A、81B图像的例)首先如图37所示，按照输入装置51的指令而使图像探测器30的探测器头33旋 转，在保持探测器头33向下的姿态的状态下，由图像探测器30取得被测定物80的水平壁 81的图像，把被测定物80的水平壁81的图像数据存储在数据存储部56后显示在显示装置 52。在此，控制装置50把存储在数据存储部56的被测定物80的水平壁81的图像进 行图像处理，来测定孔81A、81B的形状和大小等。〈第三实施例的效果〉根据第三实施例，由于具备具有与被测定物表面接触的测头M的接触式检测器 20和对被测定物的表面图像进行摄像的图像探测器30，所以在由图像探测器30取入被测 定物的图像后，以该取入的图像为基础而使接触式检测器20的测头M自动地与被测定物 的测定部位接触，所以由于也可以不用如现有这样需要测定者一边通过目视来调整测头的 前端与被测定物测定部位的相对位置，一边使测头的前端位于被测定物的测定开始位置， 所以能够减轻测定者的负担，且能够防止测头M与被测定物产生干涉。把接触式检测器20的测头M前端和图像探测器30的偏置量OFz、OFy存储在偏 置量存储部阳，考虑到该偏置量存储部阳所存储的偏置量，并使接触式检测器20的测头 24与被测定物的测定开始位置接触地来计算相对移动机构40的移动轨迹，使相对移动机 构40按照该移动轨迹动作，因此，能够使接触式检测器20的测头M正确地与被测定物的 测定开始位置接触。由于图像探测器30具有与接触式检测器20 —起成一体地与X滑块47连结的筒 状的探测器本体32、以与Y轴平行的轴为中心而能够回转地被支承在该探测器本体32前端 的探测器头33、使该探测器头33进行回转动作的电动机等的头摇摆机构34，所以利用头摇 摆机构34而能够使探测器头33的方向从向下而向水平方向变更。因此，并不限定于被测定物的水平面，而且能够取得垂直面和任意倾斜面的图像， 通过接触式检测器20能够测定设置在这些面的孔和突起等的形状。
权利要求
1.一种表面性质和形状测定机，测定被测定物的表面性质和形状，其特征在于，具备承载所述被测定物的工作台、具有与所述被测定物表面接触的测头的接触式检测器、对所述被测定物的表面图像进行摄像的图像探测器、使所述接触式检测器和所述图像探测器与所述工作台相对移动的相对移动机构、控制所述相对移动机构的驱动而且把由所述接触式检测器得到的测定数据和由所述 图像探测器取得的图像数据进行处理的控制装置，所述控制装置包括中心位置计算机构，其当通过所述图像探测器而被输入所述被测定物的圆形凹状部或 圆形凸状部的圆形轮廓线中至少三点以上的位置数据时，对输入的位置数据适当配置圆并 求中心位置；测头设置机构，其在所述中心位置计算机构求出中心位置时，使所述相对移动机构动 作，使所述接触式检测器的测头位于所述中心位置。
2.如权利要求1所述的表面性质和形状测定机，其特征在于，所述接触式检测器的测头和所述图像探测器在它们任一个在测定时，把另一个偏置配 置在不妨碍的位置，且具备存储所述接触式检测器的测头前端和所述图像探测器的偏置量的偏置量存储 机构，在所述中心位置计算机构求出中心位置时，所述测头设置机构使所述相对移动机构动 作而使所述图像探测器位于所述中心位置，然后使所述相对移动机构以存储在所述偏置量 存储机构的偏置量进行动作而使所述接触式检测器的测头位于所述中心位置。
3.一种表面性质和形状测定方法，其所使用的表面性质和形状测定机具备承载被测 定物的工作台、具有与所述被测定物表面接触的测头的接触式检测器、对所述被测定物的 表面图像进行摄像的图像探测器、使所述接触式检测器和所述图像探测器与所述工作台相 对移动的相对移动机构、控制对所述相对移动机构的驱动而且把由所述接触式检测器得到 的测定数据和由所述图像探测器取得的图像数据进行处理的控制装置，所述表面性质和形 状测定方法利用所述表面性质和形状测定机测定具有圆形凹状部或圆形凸状部的被测定 物的表面性质和形状，其特征在于，具备轮廓数据取得工序，其使所述相对移动机构动作而利用所述图像探测器来取得所述被 测定物圆形凹状部或圆形凸状部的圆形轮廓线中至少三点以上的位置数据；适当配置圆工序，其向所述轮廓数据取得工序取得的位置数据适当配置圆并求出圆的 中心位置；测头设置工序，其使所述相对移动机构动作而把所述接触式检测器的测头位于由所述 适当配置圆工序求出的中心位置；测定工序，其在所述接触式检测器的测头位于所述被测定物的圆形凹状部或圆形凸状 部的中心位置的状态下，使所述相对移动机构动作，一边使所述接触式检测器的测头与被 测定物相对移动，一边来测定圆形凹状部或圆形凸状部的表面性质和形状。
4.一种表面性质和形状测定机，在把被测定物的姿态调整成为与规定的测定轴平行的 姿态或垂直的姿态后，来测定所述被测定物的表面性质和形状，其特征在于，具备工作台，其承载所述被测定物且具有使所述被测定物在规定平面内旋转的旋转台；接触式检测器，其具有与被测定物表面接触的测头；图像探测器，其对所述被测定物的表面图像进行摄像；相对移动机构，其使所述旋转台和所述接触式检测器相对移动；控制装置，其控制所述相对移动机构和所述旋转台，所述控制装置具备图像探测器控制机构，其利用所述图像探测器来对所述被测定物进行摄像； 倾斜角计算机构，其根据所述图像探测器控制机构所摄像的所述被测定物的图像来计 算所述被测定物相对所述测定轴的倾斜角；姿态调整机构，其根据所述倾斜角计算机构计算出的倾斜角来使所述旋转台旋转，以 把所述被测定物的姿态调整成为与所述测定轴平行的姿态或垂直的姿态。
5.一种表面性质和形状测定机，在把被测定物的姿态调整成为与规定的测定轴平行的 姿态或垂直的姿态后来测定所述被测定物的表面性质和形状，其特征在于，具备工作台，其承载所述被测定物且具有使所述被测定物相对于垂直的基准面而向测头的 位移方向倾斜的调平台；接触式检测器，其具有与被测定物的被测定面接触的测头； 图像探测器，其对所述被测定物的表面图像进行摄像； 相对移动机构，其使所述调平台和所述接触式检测器相对移动； 控制装置，其控制所述相对移动机构和所述调平台， 所述控制装置具备对焦机构，其利用所述相对移动机构使所述图像探测器在所述被测定面的多个点向与 所述基准面垂直的方向移动，使所述各点位于所述图像探测器的焦点位置；倾斜角计算机构，其根据所述各点中所述图像探测器在与所述基准面垂直方向的位置 来计算所述被测定面相对所述基准面的倾斜角；姿态调整机构，其根据所述倾斜角计算机构计算出的倾斜角来使所述调平台倾斜，以 把所述被测定物的姿态调整成为使所述被测定面与所述基准面平行的姿态。
6.如权利要求1、2、4、5任一项所述的表面性质和形状测定机，其特征在于，所述控制装置包括计算所述相对移动机构的移动轨迹并进行存储的移动轨迹计算机 构和按照该移动轨迹计算机构求出的移动轨迹而使所述相对移动机构动作的测头设置机 构，以使在以所述图像探测器取入的被测定物图像为基础而指定了测定开始位置时，所述 接触式检测器的测头向所述被测定物的测定开始位置接近。
7.如权利要求6所述的表面性质和形状测定机，其特征在于，所述图像探测器包括探测器本体、被支承在该探测器本体的前端且能够对所述被测 定物的图像进行摄像的探测器头，所述探测器头如下所述的方式被安装在所述探测器本体，即，在所述测头与被测定物 接触的状态下，以与所述接触式检测器和所述工作台相对移动的方向以及所述测头的变位 方向正交的轴为中心能够旋转。
全文摘要
一种表面性质和形状测定机，具备工作台、具有测头的接触式检测器(20)、图像探测器(30)、相对移动机构(40)和控制装置(50)。控制装置(50)包括中心位置计算机构，其当通过图像探测器而被输入被测定物的圆形凹状部或圆形凸状部的圆形轮廓线中至少三点以上的位置数据时，对输入的位置数据适当配置圆并求圆的中心位置；测头设置机构，其在求出中心位置时则使相对移动机构动作，使接触式检测器的测头位于中心位置。
文档编号G01B11/30GK102042813SQ20101050618
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月12日 优先权日2009年10月13日
发明者大森义幸, 小松浩一, 平野宏太郎, 有田贞治, 松宫贞行, 福本泰, 竹村文宏 申请人:株式会社三丰
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