JPH07280540A - 非接触式表面形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 断面曲線中の異常値を除去して測定データの
信頼性向上を可能とした非接触式表面形状測定装置を提
供する。 【構成】 光学変位センサ１は、トラバースヘッド２に
取り付けられて、制御駆動回路３により駆動されて、ワ
ーク４の表面を走査して断面曲線を得る。変位センサ１
から得られる断面曲線はデータ処理装置に送られる。デ
ータ処理装置は、２段の転がり円フィルタ５，６と二次
データ処理回路７を有する。第１の転がり円フィルタ５
は、断面曲線に対して、その波形の上から接する所定半
径の転がり円により処理して、第１の転がり円うねり曲
線を得る。第２の転がり円フィルタ６は、得られた第１
の転がり円うねり曲線に対して、その波形の下から接す
る所定半径の転がり円により処理して第２の転がり円う
ねり曲線を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的変位検出器によ
りワーク表面を走査して、表面粗さ測定等を行う非接触
式表面形状測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】三角測量法を利用した光学的変位検出器
によりワーク表面を走査して、ワークの表面粗さその他
の形状特性を測定する技術が知られている。変位検出器
により得られる生のデータは断面曲線と呼ばれる。この
断面曲線をフィルタ処理すればうねり曲線や表面粗さ曲
線が得られ、更にこれらのデータに基づいてＪＩＳ規格
で定められたＲy （最大高さ）、Ｒz （平均粗さ）、Ｒ
a （中心線平均値）等を求めることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光学的変位検
出器を用いたこのような表面形状測定装置では、ワーク
の表面性状によっては、得られる断面曲線中にヒゲ状の
異常値が生じることがある。これは、用いる照射光ビー
ム径が２〜２０μm 程度であって、ワークの表面性状に
よって光位置検出器に入る光強度分布が正規分布から外
れるためである。これは触針式の変位検出器を用いた場
合にはない光学式に特有の問題であり、その異常値が各
種測定結果にも大きく影響を与える。また、触針式の形
状測定装置とのデータの相関が悪くなる。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、断面曲線中の異常値を除去して測定データの信頼性
向上を可能とした非接触式表面形状測定装置を提供する
ことを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、光ビームによ
りワーク表面を走査してそのワークの断面曲線データを
得る変位検出器と、この変位検出器から得られる断面曲
線データを処理するデータ処理装置とを有する非接触式
表面形状測定装置において、前記データ処理装置は、前
記断面曲線データについてその波形の上及び下から接す
る転がり円で処理してうねり曲線を得る２段の転がり円
フィルタ手段を有することを特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明によると、断面曲線の波形に上から接す
る転がり円によるフィルタ処理を行うことによって、断
面曲線に含まれる下方に突出する異常値を除去すること
ができ、また下から接する転がり円によるフィルタ処理
を行うことによって、上方に突出する異常値を除去する
ことができる。これにより、一次断面曲線データから、
光学的変位検出器を用いた場合に特有のヒゲ状異常値を
除去した二次データを得ることができ、この二次データ
に基づいて各種の測定データ処理を信頼性よく行うこと
ができる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図１は、本発明の一実施例による非接触式表面
形状測定装置の構成である。三角測量法により変位検出
を行う光学変位センサ１は、トラバースヘッド２に取り
付けられて、制御駆動回路３により矢印で示す方向に駆
動されて、ワーク４の表面を光ビームにより走査してワ
ーク４の断面曲線を得るものである。

【０００８】この光学変位センサ１から得られる断面曲
線はデータ処理装置に送られて、データ処理がなされ
る。データ処理装置は、第１の転がり円フィルタ５、第
２の転がり円フィルタ６及び二次データ処理回路７を有
する。第１の転がり円フィルタ５は、一次データである
断面曲線Ｃ０を、その波形の上から接する所定半径の転
がり円により処理して、第１の転がり円うねり曲線Ｃ１
を得る。第２の転がり円フィルタ６は、第１の転がり円
フィルタ５により得られた第１の転がり円うねり曲線Ｃ
２を、その波形の下から接する所定半径の転がり円によ
り処理して第２の転がり円うねり曲線Ｃ２を得る。

【０００９】以上の２段の転がり円フィルタ５，６によ
り得られた第２の転がり円うねり曲線Ｃ２は、断面曲線
Ｃ０からこれに含まれるヒゲ状の異常値が除去されたも
のとなる。そしてこの第２の転がり円うねり曲線Ｃ２と
断面曲線Ｃ０を含めたものを二次データとして、これが
二次データ処理回路７により処理されて、各種測定デー
タが得られる。なお以上の転がり円フィルタ５，６及び
二次データ処理回路７を含むデータ処理装置は、実際に
はコンピュータによるディジタル処理装置として構成さ
れる。

【００１０】二次データ処理回路７の具体的な処理の例
としては、断面曲線Ｃ０から第２の転がり円うねり曲線
Ｃ２を差し引くことにより表面粗さ曲線を得る処理、転
がり粗さ曲線（中心線軌跡）を求める処理、ＪＩＳ規格
に定められたＲz ，Ｒy ，Ｒa 等を求める処理等があ
る。二次データ処理回路７で処理された測定データは表
示装置８に表示される。

【００１１】２段の転がり円フィルタ５，６による異常
値除去の動作を、具体的に図２を参照して説明する。断
面曲線Ｃ０には、図２（ａ）に示すように、下方に突出
するヒゲ状の異常値Ａ１，Ａ２、上方に突出するヒゲ状
の異常値Ｂが含まれる。これらの異常値の発生状況（個
数やピーク値）は、ワーク４の加工条件により決まる表
面性状により異なる。

【００１２】この断面曲線Ｃ０に対して第１の転がり円
フィルタ５は、その波形の上方から接する所定半径の転
がり円の軌跡を求める処理を行うもので、これにより図
２（ｂ）に破線で示すような第１の転がり円うねり曲線
Ｃ１が得られる。この処理では、転がり円の半径を最適
設定することにより、断面曲線中の下方に突出する異常
値Ａ１，Ａ２が除去されるが、上方に突出する異常値Ｂ
は除去されない。

【００１３】第２の転がり円フィルタ６は、第１の転が
り円フィルタ５により得られた第１の転がり円うねり曲
線Ｃ１について、図２（ｂ）に示すようにその波形の下
方から接する所定半径の転がり円の軌跡を求める。これ
により図２（ｃ）に破線で示すように、上方に突出する
異常値Ｂが除去されて、第２の転がり円うねり曲線Ｃ２
が得られる。即ち最終的に図２（ｄ）に示すように、上
下のヒゲ状の異常値が共に除去されたうねり曲線Ｃ２が
求められる。

【００１４】以上のようにこの実施例によれば、断面曲
線に対して２段の転がり円フィルタ処理を施すことによ
り、光学式に特有の異常値を除去した、触針式のデータ
との相関度合が高いうねり曲線を得ることができ、信頼
性の高い表面形状測定が可能になる。

【００１５】なお実施例では、２段の転がり円フィルタ
５，６の前段が下方に突出する異常値を除去し、後段が
上方に突出する異常値を除去するものとしたが、これら
は逆であってもよい。また実施例では三角測量法により
変位検出器を用いたが、合焦点型変位検出器を用いた場
合も本発明は有効である。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、光学
的変位検出器により得られる断面曲線に対して２段の転
がり円フィルタ処理を施すことにより、断面曲線に含ま
れる異常値を除去して信頼性の高い測定データ処理を可
能とした非接触式表面形状測定装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例にかかる表面形状測定装置
の構成を示す。

【図２】 同実施例による異常値除去の動作を示す。

【符号の説明】

１…光学変位センサ、２…トラバースヘッド、３…制御
駆動回路、４…ワーク、５…第１の転がり円フィルタ、
６…第２の転がり円フィルタ、７…二次データ処理回
路、８…表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームによりワーク表面を走査してそ
   のワークの断面曲線データを得る変位検出器と、この変
   位検出器から得られる断面曲線データを処理するデータ
   処理装置とを有する非接触式表面形状測定装置におい
   て、 前記データ処理装置は、前記断面曲線データについてそ
   の波形の上および下から接する転がり円で処理してうね
   り曲線を得る２段の転がり円フィルタ手段を有すること
   を特徴とする非接触式表面形状測定装置。