直線形狀測定方法及直線形狀測定裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請主張基于2014年3月5日申請的日本專利申請第2014-042251號的優(yōu)先 權(quán)。該日本申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種測定被測定物表面的直線形狀的方法及測定裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 已知有利用逐次三點法來測定被測定物表面的直線度的技術(shù)（專利文獻1)。逐次 三點法中，通過等間距配置的3個傳感器同時測定3個點的高度，并根據(jù)測定結(jié)果求出平面 的局部彎曲程度（曲率）。并且以傳感器之間的間距對所求出的曲率進行二階數(shù)值積分，從 而求出平面的直線形狀。
[0004] 專利文獻2中公開有在逐次三點法中使用的3個傳感器上追加第4個傳感器來求 出直線度的方法。3個傳感器等間距配置，第4個傳感器配置在3個傳感器中的最端部的傳 感器的內(nèi)側(cè)，并且與該最端部的傳感器隔著更小的間距SP。專利文獻2公開的方法中，使 包括4個傳感器在內(nèi)的傳感器單元每次移動間距SP的同時測定被測定物表面的高度。
[0005] 專利文獻1 :日本特開2003-232625號公報
[0006] 專利文獻2 :日本特開2007-333556號公報
[0007] 已經(jīng)證實了以往的逐次三點法等中非鏡面的具有表面粗糙度的加工面的測定結(jié) 果的再現(xiàn)性較低。例如，若以lm的長度測定同一被測定物表面的直線形狀，則每次測定時 都在數(shù)微米的范圍內(nèi)產(chǎn)生偏差。因此，無法將以往的逐次三點法應(yīng)用于需要以1um程度以 下的精確度求出直線形狀的加工表面的評價中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠測定被測定物表面的直線形狀且再現(xiàn)性良好的 直線形狀測定方法及直線形狀測定裝置。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一種觀點，提供一種直線形狀測定方法，其具有：
[0010] 使沿第1方向等間隔排列的3個傳感器與被測定物的表面對置，并且使該傳感器 相對于所述被測定物沿所述第1方向相對移動的同時以1mm以下的采樣間距收集所述被測 定物表面的高度數(shù)據(jù)的工序；
[0011] 根據(jù)所述高度數(shù)據(jù)，求出沿所述第1方向以所述采樣間距分布于所述被測定物表 面上的采樣點的曲率的工序；及
[0012] 根據(jù)所述曲率，求出所述被測定物表面的直線形狀的工序。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一觀點，提供一種直線形狀測定裝置，其具有：
[0014]3個傳感器，沿第1方向等間隔排列；
[0015] 移動機構(gòu)，將所述傳感器支承為與被測定物的表面對置，并且使所述傳感器相對 于所述被測定物沿所述第1方向相對移動；及
[0016] 處理裝置，控制所述移動機構(gòu)來使所述傳感器沿所述第1方向移動，并且收集由 所述傳感器測定的高度數(shù)據(jù)，
[0017] 所述處理裝置中，
[0018] 使所述傳感器沿所述第1方向移動的同時以1_以下的采樣間距收集高度數(shù)據(jù)，
[0019] 根據(jù)所述高度數(shù)據(jù)，求出沿所述第1方向以所述采樣間距分布于所述被測定物表 面上的采樣點的曲率，
[0020] 根據(jù)所述曲率，求出所述被測定物表面的直線形狀。
[0021] 通過使用以1mm以下的間距采樣的采樣點的高度數(shù)據(jù)來計算直線形狀，與以往的 逐次三點法相比，能夠減少具有表面粗糙度的表面的直線形狀的測定結(jié)果的偏差。
【附圖說明】
[0022] 圖1A是基于實施例的直線形狀測定裝置的立體圖，圖1B是安裝于砂輪頭下端的 傳感器及被測定物的概要圖。
[0023] 圖2是表示利用以往的逐次三點法來測定被測定物的直線形狀的結(jié)果的曲線圖。
[0024] 圖3A及圖3B是被測定物的表面及傳感器單元的示意圖。
[0025] 圖4是基于實施例的直線形狀測定方法的流程圖。
[0026] 圖5A及圖5B是表示通過基于實施例的方法來測定直線形狀時的被測定物與傳感 器單元的位置關(guān)系的隨時間的變化的示意圖。
[0027] 圖6是表示傳感器的原點及被測定點的位置關(guān)系的線圖。
[0028] 圖7是表示使用實際的測定數(shù)據(jù)計算出的曲率P的一例的曲線圖。
[0029]圖8是表示傳感器的原點及被測定點的位置關(guān)系的線圖。
[0030] 圖9是表示通過基于實施例的方法沿著被測定物表面上的同一直線進行5次直線 形狀測定的結(jié)果的曲線圖。
[0031] 圖10是用于說明通過基于其他實施例的方法來計算直線形狀的方法的原理的線 圖。
[0032] 圖中：10_活動工作臺，11-工作臺導(dǎo)向機構(gòu)，12-導(dǎo)軌，13-砂輪頭，14-砂輪， 15-處理裝置，16-輸入裝置，17-輸出裝置，20-被測定物，30-傳感器單元，31i、31j、 31k-傳感器，A、B、C-被測定點，p-傳感器間距，A p-采樣間距。
【具體實施方式】
[0033] 圖1A中示出基于實施例的直線形狀測定裝置的立體圖。該直線形狀測定裝置搭 載于平面磨削裝置?；顒庸ぷ髋_10通過工作臺導(dǎo)向機構(gòu)（移動機構(gòu)）11支承為能夠向單 方向移動。定義將活動工作臺10的移動方向作為X軸并將鉛垂方向下方作為y軸的xyz 正交坐標(biāo)系。
[0034] 導(dǎo)軌12將砂輪頭13支承于活動工作臺10的上方。砂輪頭13能夠沿著導(dǎo)軌12 沿z軸方向移動。并且，砂輪頭13能夠相對于活動工作臺10沿y方向升降。在砂輪頭13 的下端安裝有砂輪14。砂輪14具有圓柱狀外形，并以其中心軸與z軸平行的姿勢安裝于砂 輪頭13。
[0035] 在活動工作臺10上保持有被測定物（被磨削物）20。在使砂輪14與被測定物20 的表面接觸的狀態(tài)下，使砂輪14旋轉(zhuǎn)的同時使活動工作臺10沿x方向移動，由此能夠磨削 被測定物20的表面。
[0036] 從輸入裝置16向處理裝置15輸入測定直線形狀所需的各種指令值。該指令值中 包括：測定直線形狀時的活動工作臺10的移動速度、表面粗糙度的空間頻率、測定開始信 號等。處理裝置15根據(jù)測定結(jié)果計算出直線形狀，并將該結(jié)果輸出至輸出裝置17。
[0037] 如圖1B所示，在砂輪頭13的下端安裝有傳感器單元30。傳感器單元30中安裝 有3個傳感器31i、31j及31k。傳感器31i、31j及31k與被測定物20的表面對置。傳感器 31i、31j、31k例如使用能夠檢測表面粗糙度的振幅程度，例如能夠檢測超微級以下的位移 的具有高分辨率的激光位移儀。傳感器31i、31j、31k能夠測定從各個傳感器31i、31j、31k 的原點至被測定物20的表面為止的距離。對傳感器31i、31j、31k進行校準(zhǔn)，以使以zx平 面為基準(zhǔn)時的傳感器31i、31j、31k的原點的高度均相等。
[0038] 3個傳感器31i、31j、31k沿x方向等間隔排列。將相鄰的傳感器31i與31j的原 點的間距及相鄰的傳感器31j與31k的原點的間距稱為傳感器間距。以p表示該傳感器間 距。3個傳感器31i、31j、31k的被測定點在被測定物20的表面上也沿x方向隔著傳感器 間距P而排列。傳感器間距P例如為100mm。通過使砂輪頭13相對于被測定物20沿x方 向相對移動的同時進行測定，從而能夠測定x方向上的被測定物20的表面的直線形狀。另 外，實際上，通過使活動工作臺10沿x方向移動，使被測定物20相對于砂輪頭13沿x方向 相對移動。從傳感器31i、31j、31k向處理裝置15(圖1A)輸入測定數(shù)據(jù)。
[0039] 參考圖2,對利用以往的逐次三點法來測定被測定物的直線形狀時的課題進行說 明。以往的逐次三點法中，使傳感器單元30 (圖1B)沿x方向按照與傳感器間距p相等的 采樣間距移動的同時通過傳感器31i、31j、31k測定被測定物表面的高度。并且根據(jù)測定結(jié) 果求出被測定點（采樣點）的曲率。通過以采樣間距對所求出的曲率進行二階積分，求出