JP2000227329A - 表面性状測定機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面性状測定機において、測定データを表示
する際の特異点消失を防止する。 【解決手段】 被測定物１００の表面を検出器１０ａで
走査し、電装ユニット１２で処理して粗さ曲線等の測定
結果を表示器１２ａに表示し、プリンタ１２ｂでプリン
トアウトする。ｍ個の測定データに対し、ｎ個のデータ
しか表示できない場合、ｍ個のデータを２ｍ／ｎデータ
毎にｎ／２群のデータに分割し、各群の最大値と最小値
を抽出することでｎ個のデータに間引く。間引いたデー
タを表示し、あるいは印刷する。最大値と最小値のデー
タを抽出することで、特異点を確実に表示、印刷するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面性状測定機、特
に測定結果の表示、印刷に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被測定物表面をスタイラス等
の検出器で走査し、表面の凹凸（あるいは粗さ）を測定
する表面性状測定機が周知である。

【０００３】通常、被測定物の表面の凹凸により生じた
検出器の上下方向の移動（Ｚ軸方向の移動）は電気信号
に変換され、所定のゲインで増幅されてデジタル変換さ
れた後、移動距離（Ｘ軸方向の移動）の関数として表示
装置に表示され、あるいは印刷装置に印字される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表示領
域あるいは表示解像度の制約から、測定して得られた全
データ（例えばｍ個）の全てを表示装置で表示すること
ができない場合が少なくなく、この場合にはｍ個の測定
データをｎ個（ｎ＜ｍ）に間引きして表示する必要があ
る。

【０００５】ｍ個のデータをｎ個に間引く方法として
は、 （１）全測定データをｍ／ｎデータ毎のｎ群のデータに
分割し、各群のデータを平均してその群の代表データと
し、残りのデータを廃棄する （２）全測定データをｍ／ｎデータ毎のｎ群のデータに
分割し、各群のデータを平均するとともに、その平均値
と個別データの差の絶対値が最大となるデータをその群
の代表データとし、残りのデータを廃棄する 等がある。

【０００６】これらの間引き方法のうち、（１）の方法
では、その群の平均値を抽出しているため、その群の中
での特異点が消えてしまい、表示装置に表示されない問
題がある。

【０００７】また、（２）の方法でも、差の絶対値が最
大となるデータだけが残るため、例えば差の絶対値が２
番目に大きい特異点が消えてしまう問題がある。

【０００８】図５には、全測定データをｍ／ｎデータ毎
のｎ群のデータに分割した場合の２つの群（第ｉ群と第
ｊ群）のデータが模式的に示されている。図において、
白丸が測定データである。

【０００９】図６には、上記の（２）の方法で各群のデ
ータを間引きした結果が示されている。第ｉ群に着目す
ると、他のデータに比べて不連続的にその値が変化して
いる特異点データ１０１、１０２が存在するが、第ｉ群
の平均値との差の絶対値は特異点データ１０１の方が特
異点データ１０２よりも大きいため、第ｉ群のデータと
しては特異点１０１のみが残され、特異点データ１０２
は廃棄されてしまう（図では、廃棄されてしまうことを
黒丸で示している）。

【００１０】一般に、特異点データは被測定物の表面性
状を把握するために重要であり、特異点を消去して表示
あるいは印刷したのでは、表面粗さを正確に把握するこ
とが困難となる問題が生じる。

【００１１】また、表示解像度と印刷解像度が異なる場
合には、表示用の間引き率と印刷用の間引き率が異なる
ため、表示用の間引きデータでは特異点データが消去さ
れている一方、印刷用の間引きデータにはその特異点デ
ータが残されている事態も生じ得る。この場合には、表
示装置に表示された波形（粗さ曲線）と印刷装置で印刷
された波形（粗さ曲線）とでは波形が異なることにな
り、測定機の操作性が低下する問題も生じる。

【００１２】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、第１に、全測定デ
ータを表示できないため間引き処理が必要となった場合
でも、測定データ中に存在する特異点を確実に表示する
ことができる測定機を提供することであり、第２に、表
示装置に表示された測定データ（粗さ曲線）と印刷装置
で印刷された測定データとを一致させることができる測
定機を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、ｍ個の測定データを間引き処理して
ｎ個（ｎ＜ｍ）のデータを表示する表面性状測定機にお
いて、前記ｍ個の測定データを複数群に分割し、各群の
少なくとも最大値と最小値をその群の代表測定データと
する間引き処理を実行する処理手段を有することを特徴
とする。各群の少なくとも最大値と最小値を残すこと
で、間引きしつつ特異点を確実に残すことができる。こ
こで、「少なくとも最大値と最小値」とは、最大値と最
小値のみの他、最大値と最小値に準ずるデータを残す場
合も含む意である。

【００１４】また、第２の発明は、第１の発明におい
て、前記処理手段は、前記ｍ個の測定データを２ｍ／ｎ
個ごとのｎ／２群（ｎ＜ｍ）に分割し、かつ、各群の最
大値と最小値以外のデータを廃棄することで前記間引き
処理を実行することを特徴とする。

【００１５】また、第３の発明は、第１、第２の発明に
おいて、さらに前記間引き処理されたデータを印刷する
印刷手段を有することを特徴とする。前記間引き処理に
よれば測定データ内の特異点を確実に抽出することがで
きる。したがって、たとえ表示解像度と印刷解像度が異
なっていても、前記間引き処理されたデータを印刷用デ
ータとすることで、印刷用のデータにも表示用データと
同様の特異点が含まれることになり、表示された測定デ
ータの波形と印刷された測定データの波形をほぼ一致さ
せることができる。なお、「前記間引き処理されたデー
タ」とは、表示用データそのものではなく、表示用デー
タを生成する際に用いられた間引き処理と同様の間引き
処理を行って得られたデータの意である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。

【００１７】図１には、本実施形態にかかる表面性状測
定機の構成が示されている。本実施形態の表面性状測定
機は可搬型であり、持ち運びが容易なため測定室内での
使用に限らず、ワークの加工現場や使用現場において自
由な測定が可能である。表面性状測定機は大別して駆動
ユニット１０と電装ユニット１２から構成されており、
検出器１０ａをワーク（被測定物）１００の表面に沿っ
て移動させて粗さを測定する駆動ユニット１０はワーク
１００の表面に自由に設置することができるので、大型
のワークであっても測定が可能である。駆動ユニット１
０の制御や検出器１０ａからの検出信号の処理は接続ケ
ーブル１１を介して電装ユニット１２で行われる。電装
ユニット１２には、各種の測定条件を入力するための設
定部及び測定結果を表示する表示部を兼用した表示器１
２ａ及び測定結果を出力するプリンタ１２ｂが設けられ
ており、現場で測定したデータを直ちに印刷する、各部
の測定結果を容易に比較、検証することが可能となって
いる。

【００１８】図２には、図１に示された表面性状測定機
の機能ブロック図が示されている。駆動ユニット１０
は、検出器１０ａと駆動部２２を含んで構成されてい
る。検出器１０ａとしては例えばコイルバネによりワー
ク（被測定物）の表面方向に対して付勢されたスタイラ
スが用いられ、被測定物の凹凸により生じた上下方向
（Ｚ軸方向）の動きを電気信号に変換して出力する。駆
動部２２は上述したＤＣモータ等を含み、検出器１０ａ
のスタイラス等を被測定物の表面に沿って（Ｘ軸方向）
移動させる。駆動部２２を駆動するための制御信号は、
電装ユニット１２から供給される。

【００１９】一方、電装ユニット１２は、検出用増幅部
２４、測定結果記憶部２６、表面性状演算部２８、測定
条件記憶部３０、駆動制御部３２、表示設定様式変更部
３４、表示設定部３６、印刷様式変更部３８及び印刷部
４０を含んで構成されている。検出用増幅部２４は、駆
動ユニット１０の検出器１０ａから供給された検出信号
を増幅し、測定結果記憶部２６に出力する。増幅時のゲ
インは、定期的に校正を行うことで調整される。増幅さ
れたデータは一定時間毎（あるいは一定距離毎）にサン
プリングされてＡ／Ｄ変換される。測定結果記憶部２６
はデジタル変換された測定結果を記憶し、表面性状演算
部２８からの要求に応じて適宜測定データを供給する。
表面性状演算部２８は、測定結果に基づいて各種のフィ
ルタ処理（ハイパスフィルタによる粗さ成分の抽出やロ
ーパスフィルタによるうねり成分の抽出）を行い、さら
に抽出結果を用いて各種の粗さパラメータの演算を実行
してその結果を表示設定様式変更部３４及び印刷様式変
更部３８に出力する。表示設定様式変更部３４及び印刷
様式変更部３８は、それぞれ表面性状演算部２８からの
測定データ、及び測定条件記憶部３０に記憶されている
測定時の各種条件（測定速度や測定距離、使用するフィ
ルタの種類、粗さ規格や粗さパラメータ等）データを所
望の形式に編集し、表示設定部３６あるいは印刷部４０
に出力する。

【００２０】編集とは、具体的にはデータの間引き処理
や拡大、縮小処理である。駆動制御部３２は、駆動部２
２に対して駆動信号（具体的にはＤＣモータへの印加電
圧）を出力し、検出器１０ａを一定時間一定の速度でＸ
軸方向に駆動する。駆動に際しては、過去の測定条件と
同一の条件で駆動すべく、測定条件記憶部３０に記憶さ
れたデータを利用する。表示設定部３６は、上述した各
種測定条件を設定するためのタッチパネルを有して測定
条件を設定するとともに、設定された測定条件と表面性
状演算部２８で得られた測定データをＬＣＤ表示する。
表示設定部３６は、内部のＣＰＵ及びＲＡＭを用いてＬ
ＣＤ表示された測定データ、具体的には粗さ曲線のスク
ロール機能や波形の一部拡大機能を実行する。表示デー
タのスクロールや一部拡大処理は公知技術であり、その
詳細は省略する。印刷部４０は、表示設定部３６に表示
されたデータをプリントアウトする。なお、図１におけ
る表示器１２ａは表示設定部３６に対応し、プリンタ１
２ｂは印刷部４０に対応する。

【００２１】図３には、図１及び図２に示される表面性
状測定機を用いて被測定物の表面粗さを測定する全体処
理フローチャートが示されている。まず、表面粗さを測
定する際の粗さ規格、測定曲線及び算出する粗さパラメ
ータを選択する（Ｓ１０１）。粗さ規格には、例えばＪ
ＩＳ’９４、ＩＳＯ’９７等があり、測定曲線には断面
曲線Ｐ（測定面に直角な平面で切断したときに、その切
り口に現れる輪郭）、粗さ曲線Ｒ（断面曲線から所定の
波長より長いうねり成分を位相補償高域フィルタで除去
した曲線）等がある。また、粗さパラメータには算術平
均粗さＲａ、最大高さＲｙ、十点平均粗さＲｚ、二乗平
均粗さＲｑ、最大粗さＲｔ、最大山高さＲｐ、最大谷深
さＲｖ、凹凸の平均間隔Ｓｍ等がある。

【００２２】粗さ規格や粗さパラメータ等を選択した
後、次に校正を行う（Ｓ１０２）。校正とは、具体的に
は検出用増幅部２４での検出信号の増幅率（ゲイン）を
適当な値に調整することをいう。表面性状測定機におけ
る検出器出力（Ｚ軸出力）は、被測定物の凹凸自体が微
小量であるため高倍率の増幅が必要で、温度、経時変化
の影響を受けやすく、定期的に校正を行う必要がある。
具体的な校正方法は以下の通りである。すなわち、粗さ
標準片を用意し、この標準片を測定して得られた粗さパ
ラメータ（通常はＲａ）が、その標準片固有の既知の値
に一致しているか否かを判定し、一致していない場合に
は両者が一致するようにゲインを調整する。

【００２３】なお、校正ステップにおいて、ゲインの調
整のみならず、さらに検出器１０ａをＸ軸方向に移動さ
せるための送り速度の調整を行ってもよい。

【００２４】校正が終了した後、検出器１０ａをＸ軸方
向に移動させて被測定物の測定を行い（Ｓ１０３）、測
定結果を表示設定部３６に表示する。

【００２５】測定結果を表示設定部３６に表示する場合
には、既述したようにｍ個のデータからｎ個のデータ
（ｎ＜ｍ）を抽出する間引き処理が行われるが、従来技
術で説明した（１）、あるいは（２）の方法では、測定
データ内の特異点が消えてしまう。そこで、本実施形態
における表示設定様式変更部３４では、測定データ内の
特異点データを確実に残す間引き処理を実行する。

【００２６】図４には、表示設定様式変更部３４におけ
る間引き処理フローチャートが示されている。まず、ｍ
個の全測定データを２ｍ／ｎデータ毎のｎ／２群のデー
タに分割する（Ｓ２０１）。次に、各群のデータから最
大値と最小値を抽出する。但し、抽出する際には各群の
データの最大値と最小値には元のデータのデータ番号
（先頭データを０番とし、最終データをｍ−１番とす
る）を付加しておく（Ｓ２０２）。そして、抽出した合
計ｎ個のデータ（ｎ／２群からそれぞれ最大値と最小値
の２個のデータを抽出するので、合計ｎ個）をデータ番
号順に並べる（Ｓ２０３）。このようにしてデータ番号
順に並べたｎ個のデータを間引きデータとし（Ｓ２０
４）、表示設定部３６に供給して粗さ曲線を表示する。

【００２７】図７には、以上のようにして各群のデータ
を間引きした結果が示されている。第ｉ群に着目する
と、最大値である特異点データ１０１及び最小値である
特異点データ１０２がともに残されてその群の代表デー
タとされる。図６と比較すると、特異点データ１０２も
残されることから本方法の有効性は明らかであろう。

【００２８】なお、本実施形態では全測定データをｎ／
２群に分割して各群から最大値と最小値の２個のデータ
を抽出したが、全測定データをｎ／４群に分割し、各群
から最大値、２番目に大きいデータ、最小値、２番目に
小さいデータの４個のデータを抽出することで間引き処
理を行うことも可能である。要は、少なくとも各群の最
大値データと最小値データを残すような間引き処理を行
えばよい。

【００２９】このように、少なくとも各群の最大値と最
小値を残すような間引き処理を実行することで、特異点
を確実に抽出することができるので、表示設定部３６に
間引き処理したデータを表示した場合でも、被測定物の
粗さ特性を反映した粗さ曲線を表示することができる。

【００３０】一方、表示設定部３６に表示された粗さ曲
線を印刷部４０からプリントアウトすることも可能であ
るが、表示設定部３６の表示倍率と印刷部４０の印刷倍
率が独立に設定されていて互いに異なる場合や、表示設
定部３６の分解能と印刷部４０の分解能（印字密度）が
異なる場合（例えば表示分解能が４８ｍｍ／１６０ドッ
トで印刷分解能が４８ｍｍ／３８４ドット）には、表示
設定部３６に表示された波形（粗さ曲線）と印刷部４０
でプリントアウトされた波形（粗さ曲線）とが一致しな
い場合もあり得る。

【００３１】そこで、本実施形態では、印刷部４０で印
刷する際には、表示設定様式変更部３４でのデータ処理
と同様な処理を印刷様式変更部３８で印刷用データを処
理し、印刷部４０に供給している。

【００３２】具体的には、表示設定様式変更部３４で表
示倍率が設定された場合、印刷様式変更部３８では表示
倍率に連動させて印刷倍率を決定し（表示倍率が２倍に
なったら印刷倍率も２倍とする）、かつ、印刷用データ
を得るためにｍ個のデータを間引き処理する場合にも、
表示設定様式変更部３４で処理したようにｍ個のデータ
を複数の群に分割し、少なくとも各群の最大値と最小値
を残すような間引き処理を行って表示された特異点を印
刷時にも同様に抽出する。

【００３３】これにより、表示設定部３６に表示された
波形とほぼ同一の波形をプリントアウトすることが可能
となり、試し印刷や印刷プレビューが不要となる。

【００３４】図８には、印刷様式変更部３８での処理フ
ローチャートが示されている。まず、オペレータが表示
倍率を設定すると（Ｓ３０１）、表示設定様式変更部３
４は設定された表示倍率（Ｘ軸方向の横倍率）に従い、
上述した間引き方法で特異点を抽出して表示設定部３６
に間引きデータを供給し、表示する（Ｓ３０２）。表示
領域が狭く、表示用データの一部しか表示されていない
場合でオペレータが現在表示されていない部分の波形を
観察したい場合には、表示内容をＸ軸方向にスクロール
させる（Ｓ３０３）。表示倍率を変更したい場合には、
Ｓ３０１以降の処理を繰り返し（Ｓ３０４）、表示倍率
が適当である場合には、印刷様式変更部３８はＳ３０１
で設定された表示倍率に連動して印刷倍率を決定する
（Ｓ３０５）。すなわち、表示横倍率をＤｘとした場
合、印刷横倍率Ｐｘを

【数１】Ｐｘ＝Ｄｘ・Ｚｐ／Ｚｄ で決定する。ここで、Ｚｄは表示設定部３６の表示領域
サイズ、Ｚｐは印刷部４０の印刷領域サイズである。も
ちろん、横倍率だけでなく、縦倍率も表示縦倍率に連動
して決定するのが好適である。すなわち、表示縦倍率を
Ｄｚとした場合、印刷縦倍率Ｐｚを

【数２】Ｐｚ＝Ｄｚ・Ｚｐ／Ｚｄ で決定する。

【００３５】印刷倍率を表示倍率に連動させて決定した
後、表示用データを生成する際に用いた間引き方法と同
様の間引きを行い、印刷部に供給して印刷する（Ｓ３０
６）。

【００３６】表示用解像度と印刷用解像度が異なり、両
者のデータ間引き率が異なっていても、ともに少なくと
も各群の最大値と最小値を残すような間引きを行うこと
で、特異点が消失することを防ぐことができ、倍率を連
動させることと相俟って表示波形と印刷波形の同一性を
確保することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、全測定データを表示で
きないため間引き処理が必要となった場合でも、測定デ
ータ中に存在する特異点を確実に表示することができ
る。

【００３８】また、表示装置に表示された測定データと
印刷装置で印刷された測定データとをほぼ一致させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の斜視図である。

【図２】 図１の構成の機能ブロック図である。

【図３】 本発明の実施形態の全体処理フローチャート
である。

【図４】 間引き処理のフローチャートである。

【図５】 複数群に分割した測定データを示す説明図で
ある。

【図６】 図５に示す測定データを間引きした従来の説
明図である。

【図７】 図５に示す測定データを間引きした本実施形
態の説明図である。

【図８】 本発明の実施形態の印刷処理フローチャート
である。

【符号の説明】

１０ 駆動ユニット、１０ａ 検出器、１２ 電装ユニ
ット、１２ａ 表示器、１２ｂ プリンタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 博臣 宮崎県宮崎市橘通東３丁目１番47号 株式 会社ミツトヨ内 (72)発明者 沖田 進 神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目20番１号 株式会社ミツトヨ内 Ｆターム(参考） 2F062 AA66 CC30 EE01 EE62 FF03 FF25 FG07 GG41 GG52 GG61 HH05 HH14 HH21 JJ08 JJ10 LL11 LL12 LL19 2F069 AA57 DD30 GG02 GG06 GG62 HH05 JJ06 JJ25 LL03 MM21 MM32 NN00 NN03 NN04 NN08 NN09 NN12 QQ04 QQ05 QQ08 QQ13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｍ個の測定データを間引き処理してｎ個
   （ｎ＜ｍ）のデータを表示する表面性状測定機におい
   て、 前記ｍ個の測定データを複数群に分割し、各群の少なく
   とも最大値と最小値をその群の代表測定データとする間
   引き処理を実行する処理手段を有することを特徴とする
   表面性状測定機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の表面性状測定機におい
   て、 前記処理手段は、前記ｍ個の測定データを２ｍ／ｎ個ご
   とのｎ／２群（ｎ＜ｍ）に分割し、かつ、各群の最大値
   と最小値以外のデータを廃棄することで前記間引き処理
   を実行することを特徴とする表面性状測定機。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかに記載の表面性
   状測定機において、さらに、 前記間引き処理されたデータを印刷する印刷手段を有す
   ることを特徴とする表面性状測定機。