JPH08219752A - Shape measuring device - Google Patents
Shape measuring deviceInfo
- Publication number
- JPH08219752A JPH08219752A JP7027160A JP2716095A JPH08219752A JP H08219752 A JPH08219752 A JP H08219752A JP 7027160 A JP7027160 A JP 7027160A JP 2716095 A JP2716095 A JP 2716095A JP H08219752 A JPH08219752 A JP H08219752A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- speed
- slide
- shape measuring
- control system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Machine Tool Copy Controls (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 プローブの接触圧の変動を抑制して測定精度
を向上させる。
【構成】 スライド部とプローブとの間隔を一定に保つ
ようにスライド部の位置をフィードバック制御する制御
系に、プローブの速度をフィードフォワード要素として
加える。
(57) [Abstract] [Purpose] To suppress the fluctuation of the contact pressure of the probe and improve the measurement accuracy. [Structure] The speed of the probe is added as a feedforward element to a control system that feedback-controls the position of the slide unit so that the distance between the slide unit and the probe is kept constant.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プローブを被測定物に
接触させて形状を測定する形状測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shape measuring device for measuring a shape by bringing a probe into contact with an object to be measured.
【0002】[0002]
【従来の技術とその問題点】近年、半導体の高集積化に
伴い周辺の装置産業分野では超高精度かつ高速な計測技
術が必要となっている。3次元形状の測定を行う形状測
定装置の分野においても、従来のポイント測定方式では
計測精度を上げるために測定点数が増加し、計測時間が
増加している。2. Description of the Related Art In recent years, with the high integration of semiconductors, ultra high precision and high speed measurement technology is required in the peripheral device industry field. Also in the field of the shape measuring device for measuring a three-dimensional shape, the number of measurement points is increased and the measurement time is increased in order to improve the measurement accuracy in the conventional point measurement method.
【0003】そこで、計測時間短縮のため、プローブを
被測定物に接触させて走査し形状を測定する接触式の形
状測定装置が提案されている。図2に接触式の形状測定
装置のプローブ部分の一例を示す。被測定物1をならい
ステージ2上に設置し、ならい方向(Y軸方向)に移動
させながらプローブ3を被測定物1に接触させる。プロ
ーブ3はガイド4に沿って支持されており、ならい方向
と直交するプローブ方向(X軸方向)に移動可能に構成
される。さらに、プローブ3の一端3aとスライド5と
の間にばね6が挿入されており、このばね力によりプロ
ーブ3を被測定物1に押圧させている。Therefore, in order to shorten the measuring time, a contact type shape measuring apparatus has been proposed in which a probe is brought into contact with an object to be measured and scanning is performed to measure the shape. FIG. 2 shows an example of the probe portion of the contact type shape measuring apparatus. The DUT 1 is placed on the tracing stage 2, and the probe 3 is brought into contact with the DUT 1 while moving in the tracing direction (Y-axis direction). The probe 3 is supported along the guide 4 and is movable in the probe direction (X-axis direction) orthogonal to the tracing direction. Further, a spring 6 is inserted between one end 3a of the probe 3 and the slide 5, and the probe 3 is pressed against the DUT 1 by this spring force.
【0004】この接触式の形状測定装置では、測定精度
を向上させるために、プローブ3の接触力を小さくし、
さらに接触力の変動を少なくしてプローブ3を確実に被
測定物1に接触させなければならない。そのため、プロ
ーブ3とスライド5との間に挿入されるばね圧を小さく
するとともに、ならい動作にともなってプローブ3が上
下してもスライド5との間隔が常に一定に保たれるよう
に、スライド5を不図示のアクチュエータで駆動して位
置のフィードバック制御を行なっている。In this contact type shape measuring apparatus, in order to improve the measurement accuracy, the contact force of the probe 3 is reduced,
Further, it is necessary to reduce the fluctuation of the contact force and surely bring the probe 3 into contact with the DUT 1. Therefore, the spring pressure inserted between the probe 3 and the slide 5 is reduced, and even if the probe 3 moves up and down along with the tracing operation, the interval between the slide 5 and the slide 5 is always kept constant. Is driven by an actuator (not shown) to perform position feedback control.
【0005】図3は、従来の接触式の形状測定装置のス
ライド駆動制御系の制御ブロック図である。スライド5
の駆動制御系は、メインループが位置のフィードバック
制御ループ、マイナーループが速度のフィードバック制
御ループにより構成されている。スライド5はアクチュ
エータ10により駆動されており、アクチュエータ10
の速度が速度センサー11により検出される。速度制御
ループでは、速度指令と速度センサー11からのスライ
ド速度フィードバックとの偏差に基づいてスピードコン
トローラー12により例えばPID演算がなされ、ドラ
イバー13へ駆動信号が出力されてアクチュエータ10
が駆動される。位置制御ループでは、不図示のプローブ
位置センサーにより検出されたプローブ位置と、スライ
ド位置センサー14により検出されたスライド位置との
偏差に基づいて、ポジションコントローラー15により
例えばPID演算がなされ、速度制御ループへ速度指令
が出力される。FIG. 3 is a control block diagram of a slide drive control system of a conventional contact type shape measuring apparatus. Slide 5
In the drive control system, the main loop is composed of a position feedback control loop and the minor loop is composed of a speed feedback control loop. The slide 5 is driven by the actuator 10, and the actuator 10
Is detected by the speed sensor 11. In the speed control loop, for example, PID calculation is performed by the speed controller 12 based on the deviation between the speed command and the slide speed feedback from the speed sensor 11, and a drive signal is output to the driver 13 to output the actuator 10
Is driven. In the position control loop, for example, PID calculation is performed by the position controller 15 based on the deviation between the probe position detected by the probe position sensor (not shown) and the slide position detected by the slide position sensor 14, and the speed control loop is entered. Speed command is output.
【0006】しかしながら、従来の形状測定装置では、
スライド駆動制御系が位置制御と速度制御のフィードバ
ック制御系で構成されているので、プローブ移動時にス
ライド駆動制御系に遅れが生じる。特にプローブの速度
急変時に大きな制御偏差が生じ、接触力の変動が大きく
なって形状測定誤差が増大するという問題がある。However, in the conventional shape measuring device,
Since the slide drive control system is composed of a position control and speed control feedback control system, a delay occurs in the slide drive control system when the probe is moved. In particular, there is a problem that a large control deviation occurs when the speed of the probe suddenly changes, the fluctuation of the contact force increases, and the shape measurement error increases.
【0007】本発明の目的は、プローブの接触圧の変動
を抑制して測定精度を向上させた接触式の形状測定装置
を提供することにある。An object of the present invention is to provide a contact type shape measuring apparatus which suppresses fluctuations in the contact pressure of the probe and improves the measurement accuracy.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、スライド部に弾性体を介して取
り付けられ、ならいステージ上に設置された被測定物に
接触するプローブと、前記スライド部を駆動するスライ
ド駆動手段と、前記スライド部の位置を検出するスライ
ド位置検出手段と、前記プローブの位置を検出するプロ
ーブ位置検出手段と、前記スライド位置検出手段および
前記プローブ位置検出手段により検出された位置に基づ
いて、前記ならいステージを移動して前記被測定物の形
状を測定する時に前記スライド部と前記プローブとの間
隔を一定に保つように前記スライド駆動手段により前記
スライド部の位置をフィードバック制御する制御手段と
を備えた形状測定装置に適用され、前記制御手段のフィ
ードバック制御系に、前記プローブの速度をフィードフ
ォワード要素として加える。請求項2の形状測定装置
は、前記制御手段によって、前記プローブ位置検出手段
により検出された位置を微分して前記プローブの速度を
算出するようにしたものである。請求項3の形状測定装
置は、前記プローブの速度を検出するプローブ速度検出
手段を設け、前記制御手段によって、前記プローブ速度
検出手段によりに検出された速度をフィードフォワード
要素として前記フィードバック制御系に加えるようにし
たものである。請求項4の形状測定装置は、前記プロー
ブの加速度を検出するプローブ加速度検出手段を設け、
前記制御手段によって、前記プローブ加速度検出手段に
より検出された加速度を積分して前記プローブの速度を
算出するようにしたものである。請求項5の形状測定装
置は、前記制御手段は前記スライド駆動手段により駆動
される前記スライド部の速度をフィードバック制御する
マイナーループを有し、前記プローブの速度をフィード
フォワード要素として前記速度フィードバック制御系の
速度指令に加えるようにしたものである。請求項6の形
状測定装置は、前記制御手段によって前記プローブの速
度にローパスフィルター処理を行なうようにしたもので
ある。In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a probe which is attached to a slide part through an elastic body and which comes into contact with an object to be measured which is installed on a tracing stage. A slide driving means for driving the slide portion, a slide position detecting means for detecting the position of the slide portion, a probe position detecting means for detecting the position of the probe, the slide position detecting means and the probe position detecting means. On the basis of the position detected by the slide drive means of the slide part so as to keep the distance between the slide part and the probe constant when the profile stage is moved to measure the shape of the object to be measured. A feedback control system of the control means, which is applied to a shape measuring apparatus having a control means for feedback-controlling a position. Added the speed of the probe as a feedforward component. According to another aspect of the shape measuring apparatus of the present invention, the control means calculates the speed of the probe by differentiating the position detected by the probe position detecting means. The shape measuring apparatus according to claim 3, further comprising probe speed detecting means for detecting the speed of the probe, wherein the control means applies the speed detected by the probe speed detecting means to the feedback control system as a feedforward element. It was done like this. The shape measuring apparatus according to claim 4, further comprising probe acceleration detecting means for detecting acceleration of the probe,
The control means integrates the acceleration detected by the probe acceleration detection means to calculate the speed of the probe. The shape measuring apparatus according to claim 5, wherein the control means has a minor loop for feedback controlling the speed of the slide portion driven by the slide driving means, and the speed feedback control system uses the speed of the probe as a feedforward element. It is added to the speed command of. According to a sixth aspect of the shape measuring apparatus, the speed of the probe is low-pass filtered by the control means.
【0009】[0009]
【作用】スライド部とプローブとの間隔を一定に保つよ
うにスライド部の位置をフィードバック制御する制御系
に、プローブの速度をフィードフォワード要素として加
える。これにより、フィードバック制御系の制御偏差が
低減され、スライド位置制御における制御精度と応答性
が改善される。これにより、プローブの接触圧の変動が
抑制されて測定精度が向上する。The speed of the probe is added as a feedforward element to the control system that feedback-controls the position of the slide portion so that the distance between the slide portion and the probe is kept constant. As a result, the control deviation of the feedback control system is reduced, and the control accuracy and responsiveness in the slide position control are improved. As a result, the fluctuation of the contact pressure of the probe is suppressed and the measurement accuracy is improved.
【0010】[0010]
【実施例】図1は一実施例のスライド駆動制御系の制御
ブロック図である。なお、図3に示す従来の駆動制御系
の要素と同様な要素に対しては同一の符号を付して相違
点を中心に説明する。また、一実施例のプローブ部分の
構成は図2に示す構成と同様であり、図2を参照しなが
らこの実施例を説明する。図1に示すように、一実施例
のスライド駆動制御系は、図3に示す従来の駆動制御系
にフィードフォワードループ20を付加したものであ
る。このフィードフォワードループ20は、プローブ位
置信号を微分回路21により微分してプローブ3の速度
を求め、速度フィードバックマイナーループの速度指令
信号に加算するものである。FIG. 1 is a control block diagram of a slide drive control system according to an embodiment. The same elements as those of the conventional drive control system shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and different points will be mainly described. The configuration of the probe portion of one embodiment is similar to that shown in FIG. 2, and this embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the slide drive control system of one embodiment is obtained by adding a feedforward loop 20 to the conventional drive control system shown in FIG. The feed forward loop 20 is for differentiating the probe position signal by a differentiating circuit 21 to obtain the speed of the probe 3 and adding it to the speed command signal of the speed feedback minor loop.
【0011】このフィードフォワードループ20では、
微分回路21により算出されたプローブ速度信号からロ
ーパスフィルター22によりノイズ成分を除去する。こ
のローパスフィルター22のカットオフ周波数には、ノ
イズによる振動が計測に悪影響を与えない範囲で、でき
る限り高い周波数を設定し、プローブの速度変動に対す
る応答性を向上させるのが望ましい。また、フィードフ
ォワードループ20のゲインはゲイン設定回路23によ
り設定する。この実施例では、定常速度偏差を0にする
という意味でのゲインKの最適値は1であるが、微分演
算により求めたプローブ速度とポジションコントローラ
ー15からの速度指令との間の単位が異なる場合にはさ
らに単位係数を掛ければよい。In this feedforward loop 20,
The low-pass filter 22 removes noise components from the probe velocity signal calculated by the differentiating circuit 21. It is desirable that the cutoff frequency of the low-pass filter 22 be set as high as possible within a range in which vibration due to noise does not adversely affect the measurement to improve the responsiveness to the speed fluctuation of the probe. The gain of the feedforward loop 20 is set by the gain setting circuit 23. In this embodiment, the optimum value of the gain K in the sense that the steady speed deviation is 0 is 1, but when the unit between the probe speed obtained by the differential operation and the speed command from the position controller 15 is different. Can be multiplied by a unit factor.
【0012】なお、図1に示すスライド駆動制御系で
は、プローブ3とスライド5との間隔が0になるように
制御系を構成しているが、プローブ位置信号またはスラ
イド位置信号にオフセットを加算することにより任意の
間隔に制御できる。アクチュエータ10にはDCモータ
ー、ACモーター、サーボモーターなどを用いることが
でき、速度センサー11にはタコゼネレーター、エンコ
ーダーなどを用いることができる。位置センサー14と
不図示のプローブ位置センサーはそれぞれ、スライド5
とプローブ3にレーザー干渉計のコーナーキューブを取
り付けて高精度にそれらの位置を検出する。また、ポジ
ションコントローラー15、スピードコントローラー1
2、フィードフォワードループ20を含むコントローラ
ー30は、マイクロコンピューターのソフトウエアによ
り構成してもよいし、アナログデバイスによるハードウ
エアにより構成してもよい。In the slide drive control system shown in FIG. 1, the control system is configured so that the distance between the probe 3 and the slide 5 becomes 0. However, an offset is added to the probe position signal or the slide position signal. By doing so, the interval can be controlled arbitrarily. The actuator 10 may be a DC motor, an AC motor, a servo motor, or the like, and the speed sensor 11 may be a tachogenerator, an encoder, or the like. The position sensor 14 and the probe position sensor (not shown) are respectively provided on the slide 5
And the corner cube of the laser interferometer is attached to the probe 3 to detect their positions with high accuracy. Also, position controller 15 and speed controller 1
2. The controller 30 including the feedforward loop 20 may be configured by software of a microcomputer or hardware by an analog device.
【0013】図4は上述した実施例によるスライドの位
置制御結果を示す。今、(a)に示すように、プローブ
3が極端な凸形の被測定物1Aを走査しているものとす
る。(b)はスライド駆動制御系で駆動制御されるスラ
イド5の位置を示す。位置y1でプローブ3がx1から
x2へ上昇すると、フィードフォワードループにより瞬
時にプローブ位置を微分したプローブ速度信号が速度指
令に加算され、位置制御ループからの速度指令の遅れを
補正するように動作する。その結果、スライド5の位置
はx1’からx2’に向けて急激に上昇する。ここで、
プローブ3とスライド5との間隔をLとすると、FIG. 4 shows a slide position control result according to the above-described embodiment. Now, as shown in (a), it is assumed that the probe 3 is scanning the object 1A having an extremely convex shape. (B) shows the position of the slide 5 driven and controlled by the slide drive control system. When the probe 3 rises from x1 to x2 at the position y1, the probe speed signal obtained by instantaneously differentiating the probe position by the feedforward loop is added to the speed command, and the probe speed signal from the position control loop operates to correct the delay of the speed command. . As a result, the position of the slide 5 rapidly rises from x1 'to x2'. here,
If the distance between the probe 3 and the slide 5 is L,
【数1】 x1’=x1+L, x2’=x2+L である。また、位置y2でプローブ3がx2からx1へ
下降すると、上述した急上昇時と同様に、フィードフォ
ワードループにより瞬時にプローブ位置を微分したプロ
ーブ速度信号が速度指令に加算され、位置制御ループか
らの速度指令の遅れを補正するように動作する。その結
果、スライド5の位置はx2’からx1’へ向けて急激
に下降する。## EQU00001 ## x1 '= x1 + L and x2' = x2 + L. Further, when the probe 3 descends from x2 to x1 at the position y2, the probe speed signal obtained by instantaneously differentiating the probe position by the feedforward loop is added to the speed command, and the speed from the position control loop is increased, as in the case of the above-mentioned sudden increase. Operates to correct the command delay. As a result, the position of the slide 5 rapidly drops from x2 'to x1'.
【0014】フィードバック制御系のみで構成した図3
に示す従来のスライド駆動制御系では、(b)に破線で
示すように、スライド5の位置の上昇時と下降時の立上
がりが遅れ、オーバーシュートとアンダーシュートが発
生して目標位置への到達が遅い。これに対し、フィード
バック制御系にフィードフォワ−ドループを加えた一実
施例のスライド駆動制御系では、スライド5の位置の上
昇時と下降時の立上がりが速く、オーバーシュートおよ
びアンダーシュートが少なく目標位置へ速く到達する。FIG. 3 constructed by only a feedback control system
In the conventional slide drive control system shown in (b), as shown by the broken line in (b), the rising of the position of the slide 5 and the rising of the slide are delayed, and overshoot and undershoot occur to reach the target position. slow. On the other hand, in the slide drive control system of the embodiment in which the feed forward loop is added to the feedback control system, the rise of the position of the slide 5 at the time of ascent and descent is fast, the overshoot and the undershoot are small, and the target position is reached. Reach fast
【0015】図5は上述した実施例による他のスライド
の位置制御結果を示す。今、(a)に示すように、プロ
ーブ3が台形状の被測定物1Bを走査しているものとす
る。(b)はスライド駆動制御系で駆動制御されるスラ
イド5の位置を示す。プローブ3が台形状の被測定物1
Bの斜面を走査している時は、プローブ3が一定速度で
X軸方向に移動する。この状態はスライド駆動制御系に
いわゆるランプ入力が加わった状態と等価になる。通
常、PID制御による1型のフィードバック制御系で
は、目標入力が定速度Vのランプ入力の場合は定常速
度偏差Evが現れ、(b)に破線で示すように目標入
力に対して制御遅れを生じる。ここで、定常速度偏差
Evは、制御系の伝達関数をG(s)とすると、FIG. 5 shows another slide position control result according to the above-described embodiment. Now, as shown in (a), it is assumed that the probe 3 is scanning the trapezoidal object 1B to be measured. (B) shows the position of the slide 5 driven and controlled by the slide drive control system. DUT 1 in which probe 3 is trapezoidal
While scanning the slope B, the probe 3 moves in the X-axis direction at a constant speed. This state is equivalent to a state in which a so-called lamp input is added to the slide drive control system. Normally, in the type 1 feedback control system by PID control, when the target input is a ramp input with a constant speed V, a steady speed deviation Ev appears, and a control delay occurs with respect to the target input as shown by a broken line in (b). . Here, when the transfer function of the control system is G (s), the steady speed deviation Ev is
【数2】Ev=V/Kv ただし、Kv=lim(s
→0)s・G(s) となる。つまり、1型のフィードバック制御系における
定常速度偏差Evは、ランプ入力の速度Vと制御系の伝
達関数G(s)により求まる定数Kvとにより求めるこ
とができる。定数Kvは制御系が決れば計算で求めるこ
とができるので、定常速度偏差Evは速度Vがわかれば
推定できる。Ev = V / Kv where Kv = lim (s
→ 0) s · G (s). That is, the steady speed deviation Ev in the type 1 feedback control system can be obtained from the speed V of the lamp input and the constant Kv obtained from the transfer function G (s) of the control system. Since the constant Kv can be calculated by determining the control system, the steady speed deviation Ev can be estimated if the speed V is known.
【0016】そこでこの実施例では、プローブ位置セン
サーにより検出されたプローブ3の位置を微分回路21
により微分してプローブ3の速度Vを求め、この速度V
と予め設定された定数Kvとを数式2へ代入して1型フ
ィードバック制御系の定常速度偏差Evを推定し、速度
フィードバックマイナーループの速度指令信号からこの
定常速度偏差の推定値Evを減じる。これにより、実施
例のスライド駆動制御系で(a)に示すような台形状の
被測定物1Bの形状を測定する場合でも、定常速度偏差
Evが大幅に低減され、(b)に太線で示すように目
標入力に近い位置制御特性を得ることができる。つま
り、位置の制御精度が向上し、プローブの接触圧の変動
が抑制されて計測精度が向上する。なお、定常速度偏差
の推定値Evを減算する位置は、ゲインを調整すること
により位置ループのどの位置にしてもよい。さらに、フ
ィードフォワードループ20の速度VのゲインKは、入
力速度とその時の定常速度偏差を測定することによって
実験的に求めることができる。Therefore, in this embodiment, the position of the probe 3 detected by the probe position sensor is used as the differentiating circuit 21.
The velocity V of the probe 3 is obtained by differentiating with
And the preset constant Kv are substituted into Equation 2 to estimate the steady speed deviation Ev of the type 1 feedback control system, and the steady speed deviation estimated value Ev is subtracted from the speed command signal of the speed feedback minor loop. As a result, even when the shape of the trapezoidal object to be measured 1B as shown in (a) is measured by the slide drive control system of the embodiment, the steady speed deviation Ev is significantly reduced, and the thick line is shown in (b). Thus, the position control characteristic close to the target input can be obtained. That is, the position control accuracy is improved, the fluctuation of the contact pressure of the probe is suppressed, and the measurement accuracy is improved. The position where the estimated value Ev of the steady speed deviation is subtracted may be any position in the position loop by adjusting the gain. Further, the gain K of the speed V of the feedforward loop 20 can be experimentally obtained by measuring the input speed and the steady speed deviation at that time.
【0017】このように、スライド位置と速度のフィー
ドバック制御系にプローブ速度のフィードフォワードル
ープを加えたので、フィードバック制御系の速度制御偏
差が低減され、スライド位置制御におけるオーバーシュ
ートおよびアンダーシュートが抑制されるとともに応答
速度が速くなって、プローブの接触圧の変動が抑制され
計測精度が向上する。また、プローブが一定速度で移動
するような台形状の被測定物を測定する場合でも、定常
速度偏差が大幅に低減されて位置の制御精度が向上し、
プローブの接触圧の変動が抑制され計測精度が向上す
る。さらに、プローブの接触圧の変動が小さくなった分
だけ接触圧自体を小さくすることができ、被測定物に与
えるダメージを軽減できるとともに、プローブにX軸方
向以外の力が作用して傾いてしまうのを防止できる。As described above, since the feedforward loop of the probe speed is added to the feedback control system of the slide position and speed, the speed control deviation of the feedback control system is reduced, and the overshoot and undershoot in the slide position control are suppressed. In addition, the response speed becomes faster, the fluctuation of the contact pressure of the probe is suppressed, and the measurement accuracy is improved. In addition, even when measuring a trapezoidal object to be measured in which the probe moves at a constant speed, the steady speed deviation is greatly reduced and the position control accuracy is improved.
Fluctuations in the contact pressure of the probe are suppressed and measurement accuracy is improved. Furthermore, the contact pressure itself can be reduced by the amount that the fluctuation of the contact pressure of the probe is reduced, and damage to the object to be measured can be reduced, and a force other than the X-axis direction acts on the probe to incline it. Can be prevented.
【0018】なお、上述した実施例では位置センサーか
らの位置信号を微分してプローブ速度を算出したが、速
度センサーを設けてプローブ速度を直接、検出するよう
にしてもよい。あるいは、加速度センサーを設けてプロ
ーブの加速度を検出し、プローブ加速度を積分してプロ
ーブ速度を算出するようにしてもよい。また、上述した
実施例ではフィードフォワードをマイナーループの速度
指令に加算したが、スライドの位置指令やポジションコ
ントローラーに加えるようにしてもよい。この場合、フ
ィードフォワードゲインKの最適値はポジションコント
ローラーの特性に依存する。Although the position signal from the position sensor is differentiated to calculate the probe speed in the above-described embodiment, a speed sensor may be provided to detect the probe speed directly. Alternatively, an acceleration sensor may be provided to detect the acceleration of the probe, and the probe acceleration may be integrated to calculate the probe speed. Further, although feedforward is added to the speed command of the minor loop in the above-described embodiment, it may be added to the slide position command or the position controller. In this case, the optimum value of the feedforward gain K depends on the characteristics of the position controller.
【0019】以上の実施例の構成において、ばね6が弾
性体を、ドライバー13とアクチュエータ10がスライ
ド駆動手段を、位置センサー14がスライド位置検出手
段を、コントローラー30が制御手段をそれぞれ構成す
る。In the construction of the above embodiment, the spring 6 constitutes an elastic body, the driver 13 and the actuator 10 constitute a slide driving means, the position sensor 14 constitutes a slide position detecting means, and the controller 30 constitutes a control means.
【0020】[0020]
【発明の効果】スライド部とプローブとの間隔を一定に
保つようにスライド部の位置をフィードバック制御する
制御系に、プローブの速度をフィードフォワード要素と
して加えるようにしたので、フィードバック制御系の制
御偏差を低減することができ、スライド位置制御におけ
るオーバーシュートおよびアンダーシュートが抑制され
るとともに応答速度が速くなって、プローブの接触圧の
変動が抑制され、計測精度が向上する。また、プローブ
が一定速度で移動するような台形状の被測定物を測定す
る場合でも、定常速度偏差が大幅に低減されて位置の制
御精度が向上し、プローブの接触圧の変動が抑制され計
測精度が向上する。さらに、プローブの接触圧の変動が
小さくなった分だけ接触圧自体を小さくすることがで
き、被測定物に与えるダメージを軽減できるとともに、
プローブにX軸方向以外の力が作用して傾いてしまうの
を防止できる。Since the speed of the probe is added as a feedforward element to the control system that feedback-controls the position of the slide portion so as to keep the distance between the slide portion and the probe constant, the control deviation of the feedback control system is increased. Can be reduced, overshoot and undershoot in the slide position control can be suppressed, the response speed can be increased, the fluctuation of the contact pressure of the probe can be suppressed, and the measurement accuracy can be improved. Even when measuring a trapezoidal object to be measured in which the probe moves at a constant speed, steady-state speed deviation is greatly reduced, position control accuracy is improved, and fluctuations in the contact pressure of the probe are suppressed. Accuracy is improved. Furthermore, the contact pressure itself can be reduced by the amount that the fluctuation of the contact pressure of the probe is reduced, and damage to the object to be measured can be reduced.
It is possible to prevent the probe from tilting due to a force other than in the X-axis direction.
【図1】一実施例のスライド駆動制御系の制御ブロック
図。FIG. 1 is a control block diagram of a slide drive control system according to an embodiment.
【図2】形状測定装置のプローブ部分を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a probe portion of the shape measuring apparatus.
【図3】従来の形状測定装置のスライド駆動制御系の制
御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram of a slide drive control system of a conventional shape measuring apparatus.
【図4】一実施例によるスライド駆動制御系の制御結果
を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a control result of a slide drive control system according to an embodiment.
【図5】一実施例による他のスライド駆動制御系の制御
結果を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a control result of another slide drive control system according to an embodiment.
1 被測定物 2 ならいステージ 3 プローブ 4 ガイド 5 スライド 6 ばね 10 アクチュエータ 11 速度センサー 12 スピードコントローラー 13 ドライバー 14 位置センサー 15 ポジションコントローラー 20 フィードフォワードループ 21 微分回路 22 ローパスフィルター 23 ゲイン設定回路 30 コントローラー 1 Object to be Measured 2 Tracing Stage 3 Probe 4 Guide 5 Slide 6 Spring 10 Actuator 11 Speed Sensor 12 Speed Controller 13 Driver 14 Position Sensor 15 Position Controller 20 Feedforward Loop 21 Differentiation Circuit 22 Low Pass Filter 23 Gain Setting Circuit 30 Controller
Claims (6)
れ、ならいステージ上に設置された被測定物に接触する
プローブと、 前記スライド部を駆動するスライド駆動手段と、 前記スライド部の位置を検出するスライド位置検出手段
と、 前記プローブの位置を検出するプローブ位置検出手段
と、 前記スライド位置検出手段および前記プローブ位置検出
手段により検出された位置に基づいて、前記ならいステ
ージを移動して前記被測定物の形状を測定する時に前記
スライド部と前記プローブとの間隔を一定に保つように
前記スライド駆動手段により前記スライド部の位置をフ
ィードバック制御する制御手段とを備えた形状測定装置
において、 前記制御手段のフィードバック制御系に、前記プローブ
の速度をフィードフォワード要素として加えることを特
徴とする形状測定装置。1. A probe which is attached to a slide part through an elastic body and which comes into contact with an object to be measured which is installed on a tracing stage, a slide drive means for driving the slide part, and a position of the slide part is detected. Slide position detecting means, probe position detecting means for detecting the position of the probe, and based on the positions detected by the slide position detecting means and the probe position detecting means, the tracing stage is moved to perform the measurement. A shape measuring apparatus comprising: a control unit that feedback-controls the position of the slide unit by the slide driving unit so as to keep the distance between the slide unit and the probe constant when measuring the shape of an object. The speed of the probe is added as a feedforward element to the feedback control system of Shape measuring apparatus according to claim and.
て、 前記制御手段は、前記プローブ位置検出手段により検出
された位置を微分して前記プローブの速度を算出するこ
とを特徴とする形状測定装置。2. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the control unit calculates the speed of the probe by differentiating the position detected by the probe position detecting unit. .
て、 前記プローブの速度を検出するプローブ速度検出手段を
設け、 前記制御手段は、前記プローブ速度検出手段によりに検
出された速度をフィードフォワード要素として前記フィ
ードバック制御系に加えることを特徴とする形状測定装
置。3. The shape measuring device according to claim 1, further comprising probe speed detecting means for detecting the speed of the probe, wherein the control means feeds the speed detected by the probe speed detecting means. A shape measuring device characterized by being added to the above feedback control system as.
て、 前記プローブの加速度を検出するプローブ加速度検出手
段を設け、 前記制御手段は、前記プローブ加速度検出手段により検
出された加速度を積分して前記プローブの速度を算出す
ることを特徴とする形状測定装置。4. The shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising a probe acceleration detecting means for detecting an acceleration of the probe, wherein the control means integrates the acceleration detected by the probe acceleration detecting means. A shape measuring device characterized by calculating the speed of a probe.
状測定装置において、 前記制御手段は前記スライド駆動手段により駆動される
前記スライド部の速度をフィードバック制御するマイナ
ーループを有し、前記プローブの速度をフィードフォワ
ード要素として前記速度フィードバック制御系の速度指
令に加えることを特徴とする形状測定装置。5. The shape measuring device according to claim 1, wherein the control unit has a minor loop that feedback-controls the speed of the slide unit driven by the slide driving unit, A shape measuring apparatus, wherein the speed of the probe is added to a speed command of the speed feedback control system as a feedforward element.
状測定装置において、 前記制御手段は前記プローブの速度にローパスフィルタ
ー処理を行なうことを特徴とする形状測定装置。6. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs a low-pass filter process on the speed of the probe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7027160A JPH08219752A (en) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | Shape measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7027160A JPH08219752A (en) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | Shape measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08219752A true JPH08219752A (en) | 1996-08-30 |
Family
ID=12213312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7027160A Pending JPH08219752A (en) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | Shape measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08219752A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006239846A (en) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Jtekt Corp | NC machining equipment |
| JP2010210380A (en) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Mitsutoyo Corp | Shape measuring machine and probing apparatus for scanning form measurement |
| KR101157008B1 (en) * | 2010-03-29 | 2012-06-21 | 화낙 가부시끼가이샤 | Machine tool having a function of setting measurement reference point of workpiece |
| JP2014006102A (en) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Canon Inc | Shape measurement device, and method for controlling shape measurement device |
-
1995
- 1995-02-15 JP JP7027160A patent/JPH08219752A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006239846A (en) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Jtekt Corp | NC machining equipment |
| JP2010210380A (en) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Mitsutoyo Corp | Shape measuring machine and probing apparatus for scanning form measurement |
| KR101157008B1 (en) * | 2010-03-29 | 2012-06-21 | 화낙 가부시끼가이샤 | Machine tool having a function of setting measurement reference point of workpiece |
| JP2014006102A (en) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Canon Inc | Shape measurement device, and method for controlling shape measurement device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3341933B2 (en) | Scanning method and scanning device for workpiece surface | |
| US7392692B2 (en) | Surface scan measuring device, surface scan measuring method, surface scan measuring program and recording medium | |
| US9352464B2 (en) | Robot, carriage device, and control method using inertia sensor | |
| JP5192196B2 (en) | Surface shape measuring device | |
| EP2474807B1 (en) | Control apparatus and measuring apparatus | |
| US20120204435A1 (en) | Shape measuring apparauts and shape measurieng method | |
| CN109085802B (en) | Control device for motor | |
| US12515343B2 (en) | Following robot | |
| EP2141445B1 (en) | Measuring instrument | |
| EP2458320B1 (en) | Contact type shape measuring apparatus | |
| JPH08219752A (en) | Shape measuring device | |
| US10058954B2 (en) | Laser processing device having gap control function and controller thereof | |
| JP4279769B2 (en) | Laser processing equipment | |
| JP2582212B2 (en) | Sensor positioning method for web movement control device | |
| JPS59115181A (en) | Method of adjusting gain of arm of industrial robot | |
| JP3617783B2 (en) | Shape measuring device | |
| US20110046839A1 (en) | Moving vehicle system and in-position determination method for moving vehicle | |
| JPH07305724A (en) | Active hydrostatic bearing device | |
| JP2003097938A (en) | Control device, control method, shape measuring device, and robot | |
| JP3488842B2 (en) | Shape measuring device | |
| JP3377153B2 (en) | Control method and apparatus for XY stage | |
| JPH1158180A (en) | Cutting position-correcting device of magnetic bearing spindle | |
| JP2956974B2 (en) | Hydraulic positioning controller | |
| KR101129176B1 (en) | Simultaneous position and rope sway control method of an unmanned overhead crane | |
| JP2845595B2 (en) | Moving stage for drawing equipment |