專利名稱：直線性測(cè)量方法及直線性測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)主張基于2008年10月29日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2008-277596號(hào)的優(yōu)
先權(quán)。該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過參照援用在該說明書中。 本發(fā)明涉及利用3點(diǎn)法測(cè)量直線性的方法、及測(cè)量直線性的裝置。
背景技術(shù)：
可通過3點(diǎn)法測(cè)量測(cè)量對(duì)象物的表面的直線性(專利文獻(xiàn)1)。例如，利用3個(gè)位 移計(jì)的基準(zhǔn)點(diǎn)移動(dòng)的軌跡的仿形曲線的輪廓、測(cè)量對(duì)象物的表面輪廓、及3個(gè)位移計(jì)的俯 仰成分的輪廓來記述3個(gè)位移計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)，通過將該記述式作為聯(lián)立方程式求解，可確 定表面輪廓。 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2003-254747號(hào)公報(bào) 解上述聯(lián)立方程式的運(yùn)算復(fù)雜，輪廓的制作費(fèi)工夫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種可容易地計(jì)算測(cè)量對(duì)象物的表面輪廓的直線性測(cè)量 方法。 本發(fā)明的其他目的在于，提供一種適用上述方法測(cè)量直線性的直線性測(cè)量裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)，提供一種直線性測(cè)量方法，該方法具有 使排列在第1方向、相對(duì)位置被固定的3個(gè)位移計(jì)與測(cè)量對(duì)象物相對(duì)，將該位移計(jì)
及該測(cè)量對(duì)象物的一方的活動(dòng)物，相對(duì)于另一方的固定物一邊在第1方向移動(dòng)，一邊測(cè)量
從3個(gè)位移計(jì)分別到在測(cè)量對(duì)象物的表面沿著在第1方向延伸的測(cè)量對(duì)象線排列的3個(gè)被
測(cè)量點(diǎn)的距離的工序； 確定多個(gè)候選解的工序，所述候選解由沿上述測(cè)量對(duì)象線的表面輪廓、固定在上 述活動(dòng)物的基準(zhǔn)點(diǎn)的軌跡的仿形曲線的輪廓、及伴隨上述活動(dòng)物的移動(dòng)的俯仰成分的輪廓 中的2個(gè)輪廓來規(guī)定； 將基于上述表面輪廓、上述仿形曲線的輪廓、及上述俯仰成分的輪廓中的未規(guī)定 為上述候選解的輪廓來定義的評(píng)價(jià)函數(shù)的值作為適應(yīng)度，對(duì)上述多個(gè)候選解適用遺傳算 法，提取適應(yīng)度最高的候選解的工序。 根據(jù)本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，提供一種直線性測(cè)量裝置，其具有
支承測(cè)量對(duì)象物的工作臺(tái)； 傳感器頭，包括排列在第1方向、分別測(cè)量到在該測(cè)量對(duì)象物的表面排列于該第1 方向的被測(cè)量點(diǎn)的距離的3個(gè)位移計(jì)； 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，相對(duì)于另一方的固定物沿著上述第1方向可移動(dòng)地支承上述傳感器頭 及上述工作臺(tái)的一方的活動(dòng)物； 控制裝置，基于由上述3個(gè)位移計(jì)測(cè)量的測(cè)量數(shù)據(jù)，求出沿平行于上述第1方向的 測(cè)量對(duì)象線的上述表面的輪廓；
3
上述控制裝置執(zhí)行 沿著固定在上述活動(dòng)物的基準(zhǔn)點(diǎn)的軌跡的仿形曲線，一邊移動(dòng)上述活動(dòng)物，一邊 通過3個(gè)位移計(jì)的每一個(gè)，測(cè)量到沿上述測(cè)量對(duì)象線的表面上的被測(cè)量點(diǎn)的距離而取得測(cè) 量數(shù)據(jù)的工序； 定義多個(gè)候選解的工序，所述候選解由沿上述測(cè)量對(duì)象線的表面輪廓、上述仿形 曲線的輪廓、及上述活動(dòng)物的俯仰成分的輪廓中的2個(gè)輪廓來規(guī)定 將利用剩余的1個(gè)輪廓而定義的評(píng)價(jià)函數(shù)的值作為適應(yīng)度，在上述多個(gè)候選解適 用遺傳算法，提取適應(yīng)度最高的候選解的工序。 由于適用遺傳算法，所以不必進(jìn)行如解聯(lián)立方程式的復(fù)雜的運(yùn)算就能夠求出表面 輪廓。


圖1A是根據(jù)實(shí)施例的直線性測(cè)量裝置的立體圖，圖1B是傳感器頭部分的簡略圖。
圖2是表示測(cè)量對(duì)象物的表面輪廓W(y)、位移計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)i (y) 、 j (y) 、 k(y)、仿 形曲線h(y)、及俯仰成分T(y)的定義的曲線圖。
圖3是根據(jù)實(shí)施例的直線性測(cè)量方法的流程圖。 圖4是在根據(jù)實(shí)施例的直線性測(cè)量方法中采用的遺傳算法的流程圖。
圖5是用于說明由遺傳算法進(jìn)行的交叉的圖。
圖6是用于說明由遺傳算法進(jìn)行的突變的圖。 圖7是表示通過遺傳算法，評(píng)價(jià)值隨著世代增加而減小(適應(yīng)度變高)的情況的 圖表。 圖8A是表示由遺傳算法求出的仿形曲線h(y)及俯仰成分T(y)的最佳解的圖表， 圖8B是表示3個(gè)位移計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)的圖表，圖8C是表示適用通過遺傳算法求出的最佳解 時(shí)的表面輪廓的圖表。 圖中10-活動(dòng)工作臺(tái)，ll-工作臺(tái)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，15-磨頭，16-磨石，18-導(dǎo)軌，19-控 制裝置，20-測(cè)量對(duì)象物，30-傳感器頭，31 i 、 31 j 、 3lk-位移計(jì)。
具體實(shí)施例方式
圖1A表示根據(jù)實(shí)施例的直線性測(cè)量裝置的簡略立體圖。通過工作臺(tái)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)11， 活動(dòng)工作臺(tái)10被支承為可在一方向移動(dòng)。定義xyz直角坐標(biāo)系，將活動(dòng)工作臺(tái)10的移動(dòng) 方向設(shè)為x軸、將豎直下方設(shè)為z軸。 導(dǎo)軌18在活動(dòng)工作臺(tái)10的上方支承磨頭15。磨頭15可沿著導(dǎo)軌18在y軸方向 移動(dòng)。而且，磨頭15相對(duì)于導(dǎo)軌18在z方向也可移動(dòng)。即，磨頭15可相對(duì)于活動(dòng)工作臺(tái) IO升降。在磨頭15的下端安裝有磨石16。磨石16具有圓柱狀的外形，以其中心軸平行于 y軸的姿勢(shì)安裝在磨頭15。 在活動(dòng)工作臺(tái)10上保持測(cè)量對(duì)象物(被磨削物)20。在使磨石16接觸于測(cè)量對(duì) 象物20的表面的狀態(tài)下，通過一邊旋轉(zhuǎn)磨石16，一邊在x方向移動(dòng)活動(dòng)工作臺(tái)IO，從而可 磨削測(cè)量對(duì)象物20的表面。 控制裝置19控制活動(dòng)工作臺(tái)10及磨頭15的移動(dòng)。
如圖IB所示，在磨頭15的下端安裝有傳感器頭30。在傳感器頭30上，安裝有3 個(gè)位移計(jì)31i、31j、31k。在位移計(jì)31i、3j、31k上例如使用激光位移計(jì)。位移計(jì)31i、31j、 31k可分別測(cè)量從位移計(jì)到測(cè)量對(duì)象物20的表面上的被測(cè)量點(diǎn)的距離。3個(gè)位移計(jì)31i、 31 j 、3lk排列在y方向。而且，3個(gè)位移計(jì)31 i 、31 j 、3lk的被測(cè)量點(diǎn)也排列在y方向。因此， 可測(cè)量沿平行于y方向的測(cè)量對(duì)象線的表面的高度。通過一邊在y方向移動(dòng)磨頭15 —邊 進(jìn)行測(cè)量，可測(cè)量沿測(cè)量對(duì)象物20的表面的測(cè)量對(duì)象線的表面的輪廓。測(cè)量數(shù)據(jù)從位移計(jì) 31i、31j、31k輸入到控制裝置19。 參照?qǐng)D2對(duì)坐標(biāo)系及各種函數(shù)進(jìn)行說明。在圖2中，將上方設(shè)為z軸的正方向。因 此，傳感器頭30和測(cè)量對(duì)象物20的上下關(guān)系與圖1B所示的上下關(guān)系相反。位移計(jì)31i、 31j、31k朝向y軸的負(fù)方向按該順序配置。3個(gè)位移計(jì)31i、31j、31k的零點(diǎn)調(diào)整結(jié)束，3個(gè) 位移計(jì)的零點(diǎn)排列在一直線上。將位移計(jì)31i的零點(diǎn)和位移計(jì)31j的零點(diǎn)的間隔、及位移 計(jì)31j的零點(diǎn)和位移計(jì)31k的零點(diǎn)的間隔設(shè)為P。 將測(cè)量對(duì)象物20的表面的、沿測(cè)量對(duì)象線的輪廓設(shè)為W(y)。將在y方向移動(dòng)傳感 器頭30時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)的軌跡(仿形曲線)設(shè)為h(y)。該基準(zhǔn)點(diǎn)例如與中央的位移計(jì)31j的 零點(diǎn)一致。理想地，仿形曲線h(y)是直線，但是實(shí)際上從理想的直線變形。
將連結(jié)3個(gè)位移計(jì)31i、31j、31k的零點(diǎn)的直線從y軸傾斜的角度設(shè)為e (y)。理想
地，傾斜角e (y) =0，但是實(shí)際上隨著傳感器頭30的移動(dòng)而產(chǎn)生俯仰，由此傾斜角e (y)
與仿形曲線h(y)的傾斜度獨(dú)立地變動(dòng)。位移計(jì)31i的零點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)的高度之差、及位移 計(jì)31k的零點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)的高度之差可表示為T(y)XP。此處，被近似為俯仰成分T(y)= sin( e (y))。若將位移計(jì)31i、31j、31k的測(cè)量值分別設(shè)為i (y) 、 j (y) 、k (y)，則下述式成立。
[數(shù)學(xué)式1] W (y+P) = h (y) +i (y) +T (y) X P. (1) W(y) = h(y)+j(y)…(2) W (y-P) = h (y) +k (y) _T (y) X P. (3) 由于傾斜角e (y)非常小，因此，將cos( 9 (y))近似為1。 測(cè)量對(duì)象物20的形狀，例如是一邊的長度為2m的正方形，位移計(jì)的間隔P例如是 lOOmm。 圖3表示根據(jù)實(shí)施例的直線性測(cè)量方法的流程圖。首先， 一邊在y方向移動(dòng)磨頭 15及傳感器頭30，一邊由位移計(jì)31i、31j、31k測(cè)量到測(cè)量對(duì)象物20的表面的被測(cè)量點(diǎn)的 距離i (y) 、 j (y) 、 k(y)。被測(cè)量的數(shù)據(jù)輸入到控制裝置19。 在步驟SA2中，在測(cè)量數(shù)據(jù)i (y) 、 j (y) 、k(y)適用低通濾波器，除去噪聲成分。為了 有效地使低通濾波器起作用，相對(duì)于位移計(jì)的間隔P以非常窄的刻度取得測(cè)量數(shù)據(jù)i (y)、 j (y) 、 k (y)。例如，用0. 05mm的刻度寬取得i (y) 、 j (y) 、 k (y)。 在步驟SA3中，對(duì)適用低通濾波器之后的測(cè)量數(shù)據(jù)i (y) 、 j (y) 、k(y)進(jìn)行采樣而生 成步驟數(shù)據(jù)。采樣的周期例如設(shè)為位移計(jì)的間隔P的一半，即50mm。 在步驟SA4中，基于步驟數(shù)據(jù)i (y) 、 j (y) 、 k(y)，利用遺傳算法導(dǎo)出仿形曲線h(y) 和俯仰成分T(y)。 圖4表示適用遺傳算法的步驟SA4的詳細(xì)的流程圖。在該遺傳算法中，將仿形曲 線h(y)和俯仰成分T(y)的組設(shè)為1個(gè)個(gè)體。
在步驟SB1中，生成初始一代的個(gè)體群。例如，個(gè)體數(shù)設(shè)為200。作為一例將1個(gè) 個(gè)體的仿形曲線h(y)和俯仰成分T(y)設(shè)為0。其他的199個(gè)個(gè)體的仿形曲線h(y)和俯仰 成分T(y)由隨機(jī)數(shù)確定。另外，在初始狀態(tài)中，也可以將所有的個(gè)體的仿形曲線h(y)及俯 仰成分T(y)設(shè)定為O。 在步驟SB2中，通過評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)各個(gè)體，計(jì)算各個(gè)體的適應(yīng)度。評(píng)價(jià)函數(shù)基于表 面輪廓W(y)設(shè)定。由于3個(gè)位移計(jì)31i、31j、31k測(cè)量沿同一測(cè)量對(duì)象物20的表面的同一 測(cè)量對(duì)象線的輪廓，所以利用式(1) 式(3)分別計(jì)算的3個(gè)表面輪廓Wjy)、W2(y)、W"y)
應(yīng)該一致。 因此，首先求出W！ (y)和W2 (y)的差分W丄(y) _W2 (y)、及W2 (y)和W3 (y)的差分 W2(y)_W3(y)。用多項(xiàng)式表示表面輪廓W(y)時(shí)的0次成分相當(dāng)于測(cè)量對(duì)象物20和傳感器頭 30的間隔，1次成分相當(dāng)于測(cè)量對(duì)象物20的姿勢(shì)。即，表面輪廓W(y)的0次成分和1次成 分不直接關(guān)系到測(cè)量對(duì)象物20的表面輪廓。因此，從差分Wjy)-W2(y)及差分W2 (y) _W3 (y) 除去O次成分和1次成分。 計(jì)算除去0次成分和1次成分的W工(y) _W2 (y)及差分W2 (y) _W3 (y)的各個(gè)的方差。 將這2個(gè)方差之和設(shè)為評(píng)價(jià)函數(shù)?？梢哉f，評(píng)價(jià)函數(shù)的值越小，適應(yīng)度越高。根據(jù)適應(yīng)度對(duì) 所有個(gè)體進(jìn)行排序。 在步驟SB3中，選擇成為交叉對(duì)象的個(gè)體。作為一例，越是適應(yīng)度高的個(gè)體，選擇
個(gè)體的概率設(shè)定為越高?；谠撨x擇概率，選擇由2個(gè)個(gè)體構(gòu)成的10對(duì)。 在步驟SB4中，使被選擇的個(gè)體對(duì)的仿形曲線h(y)或俯仰成分T(y)的至少一方
交叉而生成新的個(gè)體。 參照?qǐng)D5說明交叉的方法。示出當(dāng)前一代的個(gè)體中，被選擇為交叉對(duì)象的2個(gè)個(gè) 體Ua及Ub的仿形曲線h (y)及俯仰成分的輪廓T (y)。更換(使交叉)個(gè)體Ua的仿形曲線 h(y)的一部分和個(gè)體Ub的仿形曲線h(y)的對(duì)應(yīng)的部分而生成新的個(gè)體Uc及Ud。新的個(gè) 體Uc及Ud的俯仰成分的輪廓T (y)分別原樣繼承原來的個(gè)體Ua及Ub的俯仰成分的輪廓 T(y)。這樣，從2個(gè)個(gè)體新生成2個(gè)個(gè)體。在步驟SB3中選擇出10對(duì)個(gè)體，所以在步驟SB4 中新生成10對(duì)即20個(gè)個(gè)體。 另夕卜，既可以交叉俯仰成分的輪廓T(y)，也可以交叉仿形曲線h(y)和俯仰成分的 輪廓T(y)兩者。 若步驟SB4結(jié)束，則在步驟SB5中選擇成為突變的對(duì)象的個(gè)體。作為一例，適應(yīng)度
高的10個(gè)個(gè)體除外，從剩余的190個(gè)個(gè)體選擇80個(gè)。 在步驟SB6中，使選擇的個(gè)體產(chǎn)生突變而生成新的個(gè)體。 參照?qǐng)D6對(duì)突變的方法進(jìn)行說明。在圖6示出在步驟SB5中選擇的1個(gè)個(gè)體Ue。 在個(gè)體Ue的仿形曲線h(y)上重疊隨機(jī)的寬度及高度的高斯曲線，生成新的個(gè)體Uf。另外， 既可以在個(gè)體Ue的俯仰成分的輪廓T(y)上重疊高斯曲線，也可以在仿形曲線h(y)和俯仰 成分的輪廓T(y)兩者上重疊高斯曲線。在步驟SB5中選擇了80個(gè)個(gè)體，所以在步驟SB6 新生成80個(gè)個(gè)體。 在步驟SB7中，淘汰適應(yīng)度低的個(gè)體。具體地，用新生成的100個(gè)體替換當(dāng)前一代
200個(gè)個(gè)體中、適應(yīng)度低的100個(gè)個(gè)體。由此，確定新一代200個(gè)個(gè)體。 在步驟SB8中，評(píng)價(jià)新一代200個(gè)個(gè)體，求出適應(yīng)度。另外，對(duì)在步驟SB7未淘汰的上一代100個(gè)個(gè)體已計(jì)算出適應(yīng)度，所以沒有必要重新計(jì)算適應(yīng)度。根據(jù)適應(yīng)度對(duì)新一 代200個(gè)個(gè)體進(jìn)行排序。 在步驟SB9中，判斷世代數(shù)是否達(dá)到目標(biāo)值，在未達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，返回步驟SB3。在 達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，在步驟SB10中，將最新一代個(gè)體中適應(yīng)度最高的個(gè)體的仿形曲線h (y)及俯 仰成分的輪廓T(y)設(shè)為最佳解。 圖7表示評(píng)價(jià)值的位移。橫軸表示世代數(shù)，縱軸表示當(dāng)前一代個(gè)體中適應(yīng)度最高 的個(gè)體的評(píng)價(jià)函數(shù)的值(評(píng)價(jià)值)。可知評(píng)價(jià)值隨著世代進(jìn)化而下降(適應(yīng)度上升)。在 2000世代，評(píng)價(jià)函數(shù)的值下降到大約0. 4 ii m2?？芍獦?biāo)準(zhǔn)偏差成為0. 63 ii m并得到充分的 精度。而且，在500世代左右，評(píng)價(jià)值收斂為90 %左右，其后，根據(jù)最佳解的探索緩慢進(jìn)化的 情況考慮到遺傳算法的各參數(shù)的設(shè)定也適當(dāng)。 圖8A表示適應(yīng)度最高的個(gè)體的仿形曲線h(y)及俯仰成分的輪廓T (y)?？v軸表示 h(y)及T(y)的值，h(y)的單位是"ym"， T(y)的單位是"10 y rad"。橫軸以單位"mm"表 示y方向的位置。另外，仿形曲線h(y)及俯仰成分的輪廓T(y)的0次成分和1次成分與 表面輪廓無關(guān)，所以在圖8A中除去0次成分和1次成分而表示。 圖8B表示由位移計(jì)31i、31j、31k得到的測(cè)量數(shù)據(jù)i (y) 、 j (y) 、k(y)。橫軸以單位 "mm"表示y方向的位置，縱軸以單位"P m"表示測(cè)量數(shù)據(jù)的值。另外，除去0次成分及1次 成分。 圖8C表示將仿形曲線h(y)及俯仰成分的輪廓T(y)的最佳解代入到式(1) (3) 而求出的表面輪廓W工(y) 、W2(y) 、W3(y)?？芍勺罴呀庥?jì)算的3個(gè)表面輪廓與圖8B所示的 3個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)相比差較小。 這樣，在根據(jù)實(shí)施例的方法中，不必直接解出包括3個(gè)未知函數(shù)的聯(lián)立方程式就
可求出仿形曲線h(y)、俯仰成分的輪廓T(y)、及表面輪廓W(y)的最佳解。 在上述實(shí)施例中以將3個(gè)位移計(jì)31i、31j、31k的零點(diǎn)進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整為位于一直線
上作為前提。接著，對(duì)未進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整的情況進(jìn)行說明。若將從連接兩端的位移計(jì)31i、31k
的零點(diǎn)之間的直線到中央的位移計(jì)31j的零點(diǎn)的距離設(shè)為S ，則上述式(2)如下被改寫。[數(shù)學(xué)式2] W(y) = h(y)+j(y)+S…(4) 若從式(1) 、 (3) 、 (4)消去T(y)和h(y)，則得到以下的式。
[數(shù)學(xué)式3] W (y+P) -2W (y) +W (y-P) +2 S = i (y) -2 j (y) +k (y) (5) 這里，假設(shè)用以下3次式(6)表示表面輪廓W(y)。 [數(shù)學(xué)式4] W(y) = ay3+by2+cy+d. . . (6) 若將式(6)代入到式(5)，則得到以下的式(7)。 [數(shù)學(xué)式5] 6aP2y+2bP2+2 S = i (y) -2 j (y) +k (y) (7) 式(7)的右邊全部是測(cè)量數(shù)據(jù)，位移計(jì)的間隔P是已知的。從而，左邊的未知數(shù)a 可根據(jù)右邊的變量y的l次成分計(jì)算。但是，即使求出右邊的y的O次成分，由于左邊的S 未知，所以也不能夠確定未知數(shù)b。即，雖可確定表面輪廓W(y)的3次成分a，但是不可確定2次成分b。另外，表面輪廓W(y)的4次以上的成分也可與3次成分同樣地確定。
認(rèn)為仿形曲線h(y)的2次成分是確定仿形曲線的粗略形狀的低次成分，再現(xiàn)性 高。即，認(rèn)為在每次測(cè)量時(shí)沒有大的變動(dòng)。從而，事先測(cè)量好仿形成分h(y)的2次成分，通 過將該2次成分代入式(4)，從而可確定表面輪廓W(y)的2次成分。 認(rèn)為仿形曲線h(y)的3次以上的成分在每次測(cè)量時(shí)變動(dòng)。在實(shí)施例中，表面輪 廓W(y)的3次以上的成分基于實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)i(y)、j(y)、k(y)確定。因此，即使仿形曲線 h(y)的3次以上的成分在每次測(cè)量時(shí)變動(dòng)，也不受該變動(dòng)的影響，可高精度地計(jì)算表面輪 廓W(y)。 接著，對(duì)測(cè)量仿形曲線h(y)的2次成分的方法的一例進(jìn)行說明。首先，將已知表 面輪廓W(y)的測(cè)量對(duì)象物20放置于活動(dòng)工作臺(tái)10?；蛘?，用不受仿形曲線h(y)的影響的 方法測(cè)量放置于活動(dòng)工作臺(tái)10的測(cè)量對(duì)象物20的表面輪廓W(y)。例如，在測(cè)量對(duì)象物20 的表面上，通過沿著測(cè)量對(duì)象線移動(dòng)傾斜儀而可測(cè)量表面輪廓W(y)。 由中央的位移計(jì)31 j測(cè)量已知表面輪廓W(y)的測(cè)量對(duì)象物20的表面。在式(5) 中，已知表面輪廓W(y)及測(cè)量數(shù)據(jù)j(y)，因此，可確定仿形曲線h(y)的2次成分。
在上述實(shí)施例中，不必進(jìn)行如解出包含3個(gè)未知函數(shù)的聯(lián)立方程式的復(fù)雜的運(yùn)算 就可計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物20的表面輪廓。 在上述實(shí)施例中，用仿形曲線h(y)和俯仰成分的輪廓T(y)定義遺傳算法的候選 解，根據(jù)表面輪廓W(y)定義評(píng)價(jià)函數(shù)。此外，可以由仿形曲線h(y)、俯仰成分的輪廓T(y)、 表面輪廓W(y)中的2個(gè)輪廓來定義候選解，由剩余的1個(gè)輪廓來定義評(píng)價(jià)函數(shù)。
在上述實(shí)施例中，使位移計(jì)31i、31j、31k相對(duì)于測(cè)量對(duì)象物20移動(dòng)，但是反之也 可以相對(duì)于位移計(jì)31i、31j、31k移動(dòng)測(cè)量對(duì)象物20。例如，在圖1A中，在x方向排列位移 計(jì)31i、31j、31k，通過一邊在x方向移動(dòng)測(cè)量對(duì)象物20 —邊進(jìn)行測(cè)量，可測(cè)量測(cè)量對(duì)象物 20的表面的沿平行于x方向的測(cè)量對(duì)象線的表面輪廓。將圖1B所示的傳感器頭30以平行 于z軸的旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)90。，從而可以使位移計(jì)31i、31j、31k排列在x方向。也可在 傳感器頭30設(shè)置這種旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。 通過重疊沿平行于y方向的多個(gè)測(cè)量對(duì)象線的表面輪廓和沿平行于x方向的多個(gè) 測(cè)量對(duì)象線的表面輪廓，可得到測(cè)量對(duì)象物20的表面的2維的表面輪廓信息。
根據(jù)以上實(shí)施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這些。例如可進(jìn)行各種變更、改 良、組合等對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。
8
權(quán)利要求
一種直線性測(cè)量方法，其中，具有使排列在第1方向、相對(duì)位置被固定的3個(gè)位移計(jì)與測(cè)量對(duì)象物相對(duì)，將該位移計(jì)及該測(cè)量對(duì)象物的一方的活動(dòng)物，相對(duì)于另一方的固定物一邊在第1方向移動(dòng)，一邊測(cè)量從3個(gè)位移計(jì)到分別在測(cè)量對(duì)象物的表面沿著在第1方向延伸的測(cè)量對(duì)象線排列的3個(gè)被測(cè)量點(diǎn)的距離的工序；確定多個(gè)候選解的工序，所述候選解由沿上述測(cè)量對(duì)象線的表面輪廓、固定在上述活動(dòng)物的基準(zhǔn)點(diǎn)的軌跡的仿形曲線的輪廓、及伴隨上述活動(dòng)物的移動(dòng)的俯仰成分的輪廓中的2個(gè)輪廓來規(guī)定；將基于上述表面輪廓、上述仿形曲線的輪廓、及上述俯仰成分的輪廓中的未規(guī)定為上述候選解的輪廓來定義的評(píng)價(jià)函數(shù)的值作為適應(yīng)度，對(duì)上述多個(gè)候選解適用遺傳算法，提取適應(yīng)度最高的候選解的工序。
2. 如權(quán)利要求l所述的直線性測(cè)量方法，其中，通過上述仿形曲線的輪廓及上述俯仰成分的輪廓確定上述候選解，利用上述表面輪廓 來定義上述評(píng)價(jià)函數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的直線性測(cè)量方法，其中，根據(jù)由上述3個(gè)位移計(jì)得到的測(cè)量結(jié)果，分別計(jì)算第1、第2、及第3表面輪廓；求出上述第1表面輪廓和上述第2表面輪廓的差分，從該差分除去0次成分及1次成 分之后，求出第l方差；求出上述第2表面輪廓和上述第3表面輪廓的差分，從該差分除去0次成分及1次成 分之后，求出第2方差；基于上述第1方差和上述第2方差，定義上述評(píng)價(jià)函數(shù)。
4. 一種直線性測(cè)量裝置，其中，具有 支承測(cè)量對(duì)象物的工作臺(tái)；傳感器頭，包括排列在第1方向、分別測(cè)量到在該測(cè)量對(duì)象物的表面排列于該第1方向 的被測(cè)量點(diǎn)的距離的3個(gè)位移計(jì)；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，相對(duì)于另一方的固定物沿著上述第1方向可移動(dòng)地支承上述傳感器頭及上 述工作臺(tái)的一方的活動(dòng)物；控制裝置，基于由上述3個(gè)位移計(jì)測(cè)量的測(cè)量數(shù)據(jù)，求出沿平行于上述第1方向的測(cè)量 對(duì)象線的上述表面的輪廓；上述控制裝置執(zhí)行沿著固定在上述活動(dòng)物的基準(zhǔn)點(diǎn)的軌跡的仿形曲線，一邊移動(dòng)上述活動(dòng)物，一邊通過3 個(gè)位移計(jì)的每一個(gè)，測(cè)量到沿上述測(cè)量對(duì)象線的表面上的被測(cè)量點(diǎn)的距離而取得測(cè)量數(shù)據(jù) 的工序；定義多個(gè)候選解的工序，所述候選解由沿上述測(cè)量對(duì)象線的表面輪廓、上述仿形曲線 的輪廓、及上述活動(dòng)物的俯仰成分的輪廓中的2個(gè)輪廓規(guī)定將利用剩余的1個(gè)輪廓而定義的評(píng)價(jià)函數(shù)的值作為適應(yīng)度，對(duì)上述多個(gè)候選解適用遺 傳算法，提取適應(yīng)度最高的候選解的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可容易計(jì)算測(cè)量對(duì)象物的表面輪廓的直線性測(cè)量方法。將排列在第1方向的3個(gè)位移計(jì)和測(cè)量對(duì)象物的一方(活動(dòng)物)相對(duì)于另一方(固定物)一邊在第1方向移動(dòng)，一邊測(cè)量從3個(gè)位移計(jì)到分別在測(cè)量對(duì)象物的表面沿著在第1方向延伸的測(cè)量對(duì)象線排列的3個(gè)被測(cè)量點(diǎn)的距離。確定多個(gè)候選解，所述候選解由沿測(cè)量對(duì)象線的表面輪廓、固定在活動(dòng)物的基準(zhǔn)點(diǎn)的軌跡的仿形曲線的輪廓、及伴隨活動(dòng)物的移動(dòng)的俯仰成分的輪廓中的2個(gè)輪廓來規(guī)定。將基于表面輪廓、仿形曲線的輪廓、及俯仰成分的輪廓中的未規(guī)定為候選解的輪廓來定義的評(píng)價(jià)函數(shù)的值作為適應(yīng)度，對(duì)多個(gè)候選解適用遺傳算法，提取適應(yīng)度最高的候選解。
文檔編號(hào)G01B21/30GK101726278SQ20091017947
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者市原浩一, 清田芳永 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社