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JPH079367B2 - Shape measuring method and device - Google Patents
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JPH079367B2 - Shape measuring method and device - Google Patents

Shape measuring method and device

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JPH079367B2
JPH079367B2 JP17842188A JP17842188A JPH079367B2 JP H079367 B2 JPH079367 B2 JP H079367B2 JP 17842188 A JP17842188 A JP 17842188A JP 17842188 A JP17842188 A JP 17842188A JP H079367 B2 JPH079367 B2 JP H079367B2
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displacement data
data
measured
measurement
pitch
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久夫 原
三男 田中
正英 山崎
信治 濱野
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Description

【発明の詳細な説明】 <本発明の産業上の利用分野> 本発明は、被測定物の表面形状を測定するための形状測
定方法および装置に関する。
The present invention relates to a shape measuring method and apparatus for measuring the surface shape of an object to be measured.

<従来技術>(第12図) 物体表面のソリや凹凸等を測定するために、X−Y方向
に移動する移動台上に被測定物を載置して、その測定表
面の移動による測定点の高さ変化をセンサによって検出
する形状測定装置が従来より用いられている。
<Prior Art> (Fig. 12) In order to measure the warp, unevenness, etc. of the object surface, an object to be measured is placed on a moving table that moves in the XY directions, and the measurement points by the movement of the measuring surface 2. Description of the Related Art A shape measuring device that detects a change in height of a sensor with a sensor has been conventionally used.

第12図は、光学的なセンサを用いた形状測定装置の概略
を示す図であり、センサ1の光源2より出力されるビー
ム光を照射レンズ3を介して被測定物8の表面8aに照射
し、この反射光点の像を結像レンズ4で受光素子5の受
光面に結像させる。
FIG. 12 is a schematic view of a shape measuring apparatus using an optical sensor, in which the beam light output from the light source 2 of the sensor 1 is irradiated onto the surface 8a of the DUT 8 through the irradiation lens 3. Then, the image of this reflected light spot is formed on the light receiving surface of the light receiving element 5 by the imaging lens 4.

受光素子5は、反射光点の結像位置の変化に応じた受光
信号を出力するように形成されているため、この受光信
号を演算処理することによってその反射光点(測定点)
のZ方向の高さを測定することができる。
Since the light receiving element 5 is formed so as to output a light receiving signal according to a change in the image forming position of the reflected light point, the reflected light point (measurement point) is calculated by processing this light receiving signal.
The height in the Z direction can be measured.

したがって、移動台6の移動により測定点の位置を任意
に設定して測定された高さデータに基づいて表面8aのソ
リや凹凸の度合等を判断することができる。
Therefore, it is possible to determine the warp of the surface 8a, the degree of unevenness, and the like based on the height data measured by arbitrarily setting the position of the measurement point by moving the moving table 6.

しかして、前記のように光学的なセンサを用いて測定表
面の高さを高精度に測定しようとする装置の場合、第11
図に示すように移動台6の移動時におけるZ方向への変
位が僅かでもあると測定誤差を生じる。
Therefore, as described above, in the case of an apparatus that intends to measure the height of the measurement surface with high accuracy using an optical sensor,
As shown in the figure, if the displacement of the movable table 6 in the Z direction is small, a measurement error will occur.

この誤差を補正するため、従来の形状測定装置では、移
動台6の上に光学的に平坦な板(オプチカルフラット)
を載置した状態で移動台6を移動し、移動台6全面にわ
たって十分に細かく測定した変位データを予め記憶して
おき、被測定物の測定の際に、測定された高さデータ
を、その測定点の位置に対応する変位データによって補
正するようにしている。
In order to correct this error, in the conventional shape measuring device, an optically flat plate (optical flat) is placed on the moving table 6.
The movable table 6 is moved in a state of being mounted, and the displacement data measured in sufficient detail over the entire surface of the movable table 6 is stored in advance, and the measured height data is measured at the measurement of the measured object. The displacement data corresponding to the position of the measurement point is used for correction.

<本発明が解決しようとする問題点> しかしながら、前記のように移動台のZ方向の変位デー
タを全面にわたって細かく測定する作業は、非常に長い
時間を要するという問題がある。
<Problems to be Solved by the Present Invention> However, as described above, the work of finely measuring the displacement data of the movable table in the Z direction over the entire surface has a problem that it takes a very long time.

特に、移動台を移動させるための機構の経時変化による
誤差を補正するためには、定期的にこの作業が必要とな
り、測定の能率が著しく低下する。
Particularly, in order to correct the error due to the change with time of the mechanism for moving the movable table, this work is required periodically, and the efficiency of measurement is significantly reduced.

また、移動台全面にわたる変位データを記憶するために
は、長時間にわたって大量のデータを記憶保持できる記
憶装置が必要となるという問題があった。
Further, there is a problem that a storage device capable of storing and holding a large amount of data for a long time is required to store the displacement data over the entire surface of the movable table.

<前記問題点を解決するための手段> 前記問題点を解決するために本発明の形状測定方法は、 前記移動台の可動範囲よりも低く、かつ平坦な面を持つ
物体を載せた移動台をX−Y方向に移動させ、センサか
らの検出信号に基づいて移動台のZ方向の変位を所定ピ
ッチで測定する段階と、 前記測定された変位データを記憶する段階と、 前記所定ピッチ間をXY方向に補間ピッチで細分化した格
子点を設定する段階と、 前記格子点のZ方向の変位データを前記測定された変位
データの補間演算によって算出する段階と、 前記格子点の変位データをそのX−Y座標値に対応させ
て記憶する段階と、 前記移動台に載置された被測定物の測定点のZ方向の高
さ値を前記センサからの検出信号に基づいて算出する段
階と、 測定された高さ値を該測定点のX−Y座標値に最も近い
格子点の変位データによって補正する段階とを備えてい
る。
<Means for Solving the Problems> In order to solve the problems, the shape measuring method of the present invention is a moving table on which an object having a flat surface lower than the movable range of the moving table is placed. Moving in the X-Y directions and measuring the displacement of the movable table in the Z direction at a predetermined pitch based on the detection signal from the sensor; storing the measured displacement data; and XY between the predetermined pitches. Direction, setting grid points subdivided in the interpolating pitch in the direction, calculating displacement data in the Z direction of the grid points by interpolation calculation of the measured displacement data, and calculating the displacement data of the grid points in the X direction. Storing the value corresponding to the Y coordinate value, calculating the height value in the Z direction of the measuring point of the object to be measured placed on the movable table based on the detection signal from the sensor, The height value of the measured point Correcting with the displacement data of the lattice point closest to the XY coordinate values.

また、前記方法を実現するために本発明の形状測定装置
は、 被測定物を載置してX−Y方向に移動させる移動台と、 前記移動台に載置された被測定物の表面の測定点のZ方
向の変位を検出するセンサと、 前記移動台を移動させ設定されたX−Y座標位置に測定
点を移動させる移動手段と、 移動台上の所定のピッチ毎のX−Y座標値を前記移動手
段に設定するピッチ座標設定手段と、 前記ピッチ座標設定手段によって所定ピッチで移動され
る移動台自身の前記所定ピッチ毎のZ方向の変位データ
を前記センサからの検出信号に基づいて算出するデータ
算出手段と、 前記データ算出手段によって算出された変位データを記
憶する第1の記憶手段と、 前記所定のピッチより小さな補間ピッチを設定する補間
ピッチ設定手段と、 前記所定ピッチ間を前記補間ピッチで格子状に区切る格
子点のZ方向の変位データを前記第1の記憶手段に記憶
された変位データより算出する補間演算手段と、 前記補間演算手段により算出された変位データを記憶す
る第2の記憶手段と、 前記移動台に載置される被測定物に対する測定点のX−
Y座標値を前記移動手段に設定する測定設定手段と、 前記測定設定手段により設定された測定点のZ方向の高
さを前記センサからの検出信号に基づいて算出する高さ
算出手段と、 演算結果に基づいて算出される測定点のX−Y座標値に
最も近い格子点の変位データを前記第2の記憶手段より
読み出すデータ読み出し手段と、 前記高さ算出手段により算出された測定点の高さを前記
テータ読み出し手段から読み出された変位データによっ
て補正する補正演算手段とを備えている。
Further, in order to realize the method, the shape measuring apparatus of the present invention comprises: a movable table on which an object to be measured is placed and moved in the XY direction; and a surface of the object to be measured placed on the movable table. A sensor for detecting the displacement of the measuring point in the Z direction, a moving means for moving the moving table to move the measuring point to a set XY coordinate position, and an XY coordinate for each predetermined pitch on the moving table. Pitch coordinate setting means for setting a value in the moving means, and displacement data in the Z direction for each of the predetermined pitches of the moving table itself, which is moved by the pitch coordinate setting means at a predetermined pitch, based on a detection signal from the sensor. Data calculating means for calculating, first storing means for storing displacement data calculated by the data calculating means, interpolation pitch setting means for setting an interpolation pitch smaller than the predetermined pitch, and the predetermined pitch Interpolation calculation means for calculating the displacement data in the Z direction of the grid points dividing the grid at the interpolation pitch from the displacement data stored in the first storage means, and the displacement data calculated by the interpolation calculation means are stored. And a second storage means for measuring the measurement point X- of the object to be measured placed on the movable table.
Measurement setting means for setting a Y coordinate value in the moving means; height calculation means for calculating the height in the Z direction of the measurement point set by the measurement setting means based on a detection signal from the sensor; Data reading means for reading the displacement data of the lattice point closest to the XY coordinate value of the measurement point calculated based on the result from the second storage means, and the height of the measurement point calculated by the height calculation means. Correction calculation means for correcting the height based on the displacement data read from the data reading means.

<作用> したがって、被測定物の測定された高さデータは、第1
の記憶手段に記憶された格子点の変位データより補間演
算によって算出された格子点の変位データのうち、測定
点のXY座標に最も近い格子点の変位データによって補正
される。
<Operation> Therefore, the measured height data of the measured object is the first
The displacement data of the lattice point closest to the XY coordinate of the measurement point is corrected by the displacement data of the lattice point calculated by the interpolation calculation from the displacement data of the lattice point stored in the storage means.

<本発明の実施例>(第1〜10図) 以下図面に基づいて、本発明の一実施例を説明する。<Embodiment of the present invention> (Figs. 1 to 10) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、一実施例の形状測定装置の全体構成を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a shape measuring apparatus according to an embodiment.

図において10は測定機構部、11は基台、12は基台11上に
設けられたXY移動台である。
In the figure, 10 is a measuring mechanism unit, 11 is a base, and 12 is an XY moving base provided on the base 11.

13は、基台枠11aに取付けられた後述する光センサ15をX
Y移動台12のXY移動平面と直交するZ方向に上下させる
Z移動装置である。
X is an optical sensor 15 to be described later attached to the base frame 11a.
It is a Z moving device for moving up and down in the Z direction orthogonal to the XY moving plane of the Y moving table 12.

14は、後述する測定制御部30からの移動信号によってXY
移動台12、およびZ移動装置13を駆動するXYZ駆動部で
ある。
14 is XY in response to a movement signal from the measurement control unit 30 described later.
An XYZ driving unit that drives the moving table 12 and the Z moving device 13.

15は、Z移動装置13に取付けられた光センサである。Reference numeral 15 is an optical sensor attached to the Z moving device 13.

第2図は光センサ15の内部の光学的な構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an optical configuration inside the optical sensor 15.

第2図において、16はレーザ光源、17は、レーザ光をXY
移動台12のXY平面に直交するZ方向に沿って被測定物の
表面に照射する照射レンズである。
In FIG. 2, 16 is a laser light source, 17 is a laser light XY
It is an irradiation lens that irradiates the surface of the object to be measured along the Z direction orthogonal to the XY plane of the movable table 12.

18は、測定表面の反射光点の像を結像させる結像レン
ズ、19は反射光点の位置(Z方向の高さ)の変化に応じ
て移動する結像位置の軌跡と一致する受光面19aを有す
る位置検出素子である。
Reference numeral 18 is an imaging lens that forms an image of the reflected light spot on the measurement surface, and 19 is a light-receiving surface that coincides with the locus of the imaging position that moves according to the change in the position of the reflected light spot (height in the Z direction). 19a is a position detecting element.

位置検出素子19は、第3図に示すように、受光面19aの
中心線Cから結像点Qまでの距離Lと、両端の端子19
b、19cから抵抗R1、R2を介して流れる受光電流I1、I2と
の間に L=K(I1−I2)/(I1+I2)の関係が成り立つ受光素
子(例えば一次元の拡散型PINダイオード)が用いられ
ており(Kは定数)、この演算を行なう演算器20により
中心線Cから結像位置Qまでの距離L(変位値)が算出
されることになる。
As shown in FIG. 3, the position detecting element 19 has a distance L from the center line C of the light receiving surface 19a to the image forming point Q and terminals 19 at both ends.
A light receiving element (for example, a one-dimensional diffusion type PIN diode) that has a relationship of L = K (I1−I2) / (I1 + I2) between the light receiving currents I1 and I2 flowing from b and 19c through the resistors R1 and R2. It is used (K is a constant), and the calculator 20 for performing this calculation calculates the distance L (displacement value) from the center line C to the image forming position Q.

なお、照射レンズ17と結像レンズ18の光軸は点Pで交わ
り、この点Pからの反射光点に対する結像位置は受光面
19aの中心線C上の設定されており、このときの受光電
流I1、I2は等しく変位値Lは0となる。
Note that the optical axes of the irradiation lens 17 and the imaging lens 18 intersect at a point P, and the imaging position for the reflected light point from this point P is the light receiving surface.
It is set on the center line C of 19a, and the light receiving currents I1 and I2 at this time are equal and the displacement value L is zero.

また、第1図において25は、XY移動台12の所定の基準原
点に対する光ビームの反射光点のXY平面上の位置を検出
してその位置信号を出力するXY位置検出装置であり、こ
の位置信号および光センサ15からの変位信号は測定制御
部30に送出されている。
Further, in FIG. 1, reference numeral 25 denotes an XY position detecting device for detecting the position on the XY plane of the reflected light point of the light beam with respect to a predetermined reference origin of the XY moving table 12 and outputting the position signal. The signal and the displacement signal from the optical sensor 15 are sent to the measurement control unit 30.

測定制御部30は、第4図に示すようにコンピュータによ
り構成されている。
The measurement control unit 30 is composed of a computer as shown in FIG.

第4図において、31は入出力インタフェイス、32は演算
処理装置、33は外部記憶装置、34は内部記憶装置、35は
キーボード等の入力操作部、36は表示部である。
In FIG. 4, 31 is an input / output interface, 32 is an arithmetic processing unit, 33 is an external storage unit, 34 is an internal storage unit, 35 is an input operation unit such as a keyboard, and 36 is a display unit.

この測定制御部30は、移動台20の移動時のZ方向の変位
データを所定のピッチで測定検出する第1のモードと、
測定された変位データに基づいてさらに細かなピッチで
の変位データを作成する第2のモードと、被測定物に対
する測定データを変位データで補正する第3のモードと
を有している。
The measurement control unit 30 has a first mode in which displacement data in the Z direction when the movable table 20 is moved is measured and detected at a predetermined pitch.
It has a second mode for creating displacement data at a finer pitch based on the measured displacement data, and a third mode for correcting the measured data for the object to be measured with the displacement data.

第1のモードは、第5図に示すように、予め移動台12上
に載置されたオプチカルフラット40の表面の高さを、始
点(X1、Y1)から終点(Xm、Xn)まで格子状にピッチLp
で測定して、その高さZ(1、1)〜Z(m、n)の変
位データを記憶するモードである。
In the first mode, as shown in FIG. 5, the height of the surface of the optical flat 40 previously placed on the moving table 12 is grid-shaped from the starting point (X1, Y1) to the ending point (Xm, Xn). To pitch Lp
Is a mode in which the displacement data of the heights Z (1,1) to Z (m, n) are measured.

第6図は、この処理手順を示すフロチャートであり、ス
テップ1では測定の始点、終点の座標、測定ピッチLpお
よびオプチカルフラットの高さHとが入力操作部35より
設定され、ステップ2では設定された始点(X1、Y1)位
置に光センサ15からのビーム光が照射されるように移動
台12が移動される。
FIG. 6 is a flow chart showing this processing procedure. In step 1, the start and end coordinates of the measurement, the measurement pitch Lp, and the height H of the optical flat are set by the input operation unit 35, and in step 2, the setting is made. The moving table 12 is moved so that the beam light from the optical sensor 15 is irradiated to the position (X1, Y1) of the designated starting point.

ステップ3では始点(X1、Y1)の高さ値が光センサ15か
らの変位信号Lに基づいて算出される。
In step 3, the height value of the starting point (X1, Y1) is calculated based on the displacement signal L from the optical sensor 15.

この演算は、XY移動台12上の基準原点から被測定物表面
の基準点に光センサ15の光軸一致点PをZ移動装置13に
よって移動させたときの移動量Z0を予め記憶しておき、
変位信号Lを反射光点の実際の変位量ZLに変換して、Z0
からZLを減じる(または加算する)ことにより、その高
さデータZ(1、1)を算出するようにしている。
In this calculation, the movement amount Z 0 when the optical axis coincidence point P of the optical sensor 15 is moved by the Z moving device 13 from the reference origin on the XY moving table 12 to the reference point on the surface of the object to be measured is stored in advance. Every
The displacement signal L is converted into the actual displacement amount ZL of the reflected light spot, and Z 0
The height data Z (1, 1) is calculated by subtracting (or adding) ZL from.

ステップ4では、この始点の高さデータZ(1、1)か
らオプチカルフラット40の高さH(真の高さデータ)が
減算された値d0が内部記憶装置33の所定アドレスに記憶
される。
In step 4, a value d 0 obtained by subtracting the height H (true height data) of the optical flat 40 from the height data Z (1, 1) at the starting point is stored in a predetermined address of the internal storage device 33. .

ステップ5では、次の測定点の座標位置が始点座標およ
び測定ピッチに基づいて第4図の測定ルートに従って演
算され、ステップ6でその算出された座標位置に移動台
12が移動され、ステップ7では測定点の高さが前記同様
に算出される。
In step 5, the coordinate position of the next measurement point is calculated according to the measurement route of FIG. 4 based on the starting point coordinates and the measurement pitch, and in step 6, the mobile station is moved to the calculated coordinate position.
12 is moved, and in step 7, the height of the measurement point is calculated as described above.

ステップ8では、算出された高さデータから前回算出さ
れた高さデータが減算されて、第1の差分データdiが算
出され、ステップ9では順次算出された第1の差分デー
タdiが所定のアドレスから順に記憶される。
In step 8, the previously calculated height data is subtracted from the calculated height data to calculate the first difference data di, and in step 9, the sequentially calculated first difference data di is set to a predetermined address. It is stored in order from.

ステップ10ではすべての測定点の測定が終了したか否か
が判別され、終了していないときはステップ5に戻り、
終了したときはステップ11に移る。
In step 10, it is determined whether or not the measurement of all the measurement points is completed. If not completed, the process returns to step 5,
When finished, move to step 11.

ステップ11は、第4図の測定ルートの行間の第2の差分
データDkを算出するステップであり、算出された第2の
差分データDkはステップ12において順次所定アドレスに
記憶される。
Step 11 is a step of calculating the second difference data Dk between the rows of the measurement route in FIG. 4, and the calculated second difference data Dk is sequentially stored in a predetermined address in step 12.

この処理により内部記憶載置34には、移動台12の移動時
におけるZ方向の第1、第2の差分データが所定のピッ
チLp毎に記憶されたことになり、このデータは始点の真
の変位データd0とともにステップ13で外部記憶装置33に
記憶される。
By this processing, the first and second difference data in the Z direction at the time of movement of the movable table 12 are stored in the internal storage table 34 at every predetermined pitch Lp, and this data is the true value of the starting point. It is stored in the external storage device 33 in step 13 together with the displacement data d 0 .

第2のモードは、測定の開始時に第1のモードで記憶さ
れた差分データを外部記憶装置33から読出して、さらに
細かなピッチでの変位データを演算によって作成するモ
ードである。
The second mode is a mode in which the difference data stored in the first mode is read from the external storage device 33 at the start of measurement and displacement data at a finer pitch is calculated.

第7図はこのモードの処理手順を示すフロチャートであ
り、ステップ1では、補間ピッチSpが設定され、ステッ
プ2では、第1のモードで測定された始点の真の変位デ
ータd0と、ピッチLpで四辺形をなす4つの測定点間の差
分データが外部記憶装置33から読出される。
FIG. 7 is a flowchart showing the processing procedure of this mode. In step 1, the interpolation pitch Sp is set, and in step 2, the true displacement data d 0 of the starting point measured in the first mode and the pitch The difference data between the four measurement points forming a quadrangle with Lp is read from the external storage device 33.

ステップ3では、このデータと補間ピッチSpから、4つ
の測定点の変位データと、その間をSp毎に細分化した格
子点の変位データとが演算される。
In step 3, displacement data of four measurement points and displacement data of grid points obtained by subdividing the intervals between Sp are calculated from this data and the interpolation pitch Sp.

この演算は、第8図に示すように例えば差分データから
算出される4つの変位データh1〜h4を測定点のZ方向の
高さ点として表した場合、この点を結んで形成される面
を平面とみなし、ピッチLp間をピッチSpで細分化したXY
位置の(m、n)番目の格子点の高さhpを次式の線形補
間により算出する。
As shown in FIG. 8, when the four displacement data h1 to h4 calculated from the difference data are represented as the height points in the Z direction of the measurement points as shown in FIG. XY that is regarded as a plane and is subdivided between pitches Lp by pitch Sp
The height hp of the (m, n) th grid point at the position is calculated by the linear interpolation of the following formula.

hp=[n・h2+m・h4]Sp/Lp +[1−(m+n)・Sp/Lp]・h3 ステップ4では、補間演算によって算出された変位デー
タが内部記憶装置34のXY座標に対応するアドレスに順次
記憶される。
hp = [n · h2 + m · h4] Sp / Lp + [1- (m + n) · Sp / Lp] · h3 In step 4, the displacement data calculated by the interpolation calculation is the address corresponding to the XY coordinate of the internal storage device 34. Are sequentially stored in.

ステップ5では、第1のモードで測定された4つの測定
点で構成されるすべての面について補間処理が終了した
か否かが判別され、終了していない場合は、ステップ2
に戻る。また全ての補間処理が終了した場合は、ステッ
プ6で測定準備完了の表示が表示部36に表示される。
In step 5, it is judged whether or not the interpolation processing has been completed for all the surfaces formed by the four measurement points measured in the first mode, and if not completed, step 2
Return to. When all the interpolation processing is completed, the display of the measurement preparation completion is displayed on the display unit 36 in step 6.

以上の処理により、内部記憶装置34には、第9図に示す
ように、格子点の変位データhijが配列記憶されること
になる。
Through the above processing, the displacement data hij of the lattice points are array-stored in the internal storage device 34, as shown in FIG.

第3のモードは、移動台12上載置された被測定物を所定
の測定ルートに従って測定するモードであり、ステップ
1では、入力操作部35から測定点R(I)〜R(K)の
XY座標および測定方法が設定されると、ステップ2でn
が1に初期化される。
The third mode is a mode in which the object to be measured placed on the movable table 12 is measured according to a predetermined measurement route, and in step 1, the measurement points R (I) to R (K) are input from the input operation unit 35.
When the XY coordinates and measurement method are set, n
Are initialized to 1.

ステップ3では、測定点R(n)のXY座標値と、格子点
のXY座標値とを比較して、測定点R(n)のXY座標値が
格子点のXY座標値±Sp/2の範囲内となる格子点座標を探
索する。
In step 3, the XY coordinate value of the measurement point R (n) is compared with the XY coordinate value of the grid point, and the XY coordinate value of the measurement point R (n) is the XY coordinate value of the grid point ± Sp / 2. Search for grid point coordinates that fall within the range.

ステップ4では探索された格子点座標(Xi、Yj)アドレ
スAに記憶され、ステップ5では、アドレスAに記憶さ
れた格子点座標の変位データhijが読出されアドレスB
(n)に記憶される。
In step 4, the searched grid point coordinates (Xi, Yj) are stored in the address A, and in step 5, the displacement data hij of the grid point coordinates stored in the address A are read out and read in the address B.
It is stored in (n).

ステップ6では、nが1増加され、ステップ7ではnが
K−1に達したか否かが判別される。
In step 6, n is incremented by 1, and in step 7, it is determined whether or not n has reached K-1.

nがK−1に達していない場合は、次の測定点R(n)
のXY座標とアドレスAに記憶された前回の格子点座標の
差の絶対値即ち P=|X(n)−Xi|、 Q=|Y(n)−Yj| が計算される。
If n does not reach K-1, the next measurement point R (n)
The absolute value of the difference between the XY coordinate of X and the previous coordinate of the grid point stored in the address A, that is, P = | X (n) -Xi |, Q = | Y (n) -Yj | is calculated.

ステップ9では、P、Qの値がともに格子点ピッチSpの
1/2以下であるか否かが判別され、Sp/2以下のときはス
テップ5に戻り、Sp/2以上のときはステッ3に戻る。
In step 9, the values of P and Q are both at the grid point pitch Sp.
Whether it is 1/2 or less is determined. If Sp / 2 or less, the process returns to step 5, and if Sp / 2 or more, the process returns to step 3.

したがってステップ2からステップ9までの処理がすべ
ての測定点R(1)〜R(k)について行なわれ、測定
点に対する最寄の格子点の変位データがアドレスB
(1)〜B(k)に記憶されることになる。
Therefore, the processing from step 2 to step 9 is performed for all the measurement points R (1) to R (k), and the displacement data of the nearest grid point to the measurement point is the address B.
(1) to B (k) will be stored.

ステップ7でnがK−1に達すると、ステップ11で再び
nが1に初期化され、測定動作に移行する。
When n reaches K-1 in step 7, n is initialized to 1 again in step 11 and the measurement operation is started.

ステップ12では測定点R(n)の座標位置に移動台12が
移動制御され、ステップ13では測定点R(n)の高さ値
Z(n)が算出される。
In step 12, the moving table 12 is controlled to move to the coordinate position of the measuring point R (n), and in step 13, the height value Z (n) of the measuring point R (n) is calculated.

ステップ14ではこの測定値Z(n)から、アドレスB
(n)に記憶された変位データh(n)が減算され、補
正された高さデータH(n)が算出される。
In step 14, from the measured value Z (n), the address B
The displacement data h (n) stored in (n) is subtracted, and the corrected height data H (n) is calculated.

ステップ15では、高さデータH(n)がアドレスB
(n)に記憶され、ステップ16でnが1増加される。
In step 15, the height data H (n) is the address B
It is stored in (n), and n is incremented by 1 in step 16.

ステップ17ではnがK−1に達したか否かが判別され、
達していない場合はステップ12に戻る。
In step 17, it is judged whether or not n has reached K-1.
If not, return to step 12.

nがK−1に達した場合は、アドレスB(1)〜B
(k)に記憶された測定点R(1)〜R(k)の高さデ
ータH(1)〜H(k)に基づいて、予め設定された測
定方法による判定演算がステップ18でなされる。
If n reaches K-1, addresses B (1) -B
Based on the height data H (1) to H (k) of the measurement points R (1) to R (k) stored in (k), the determination calculation by the preset measuring method is performed in step 18. .

判定結果はステップ19で表示部36に表示される。The determination result is displayed on the display unit 36 in step 19.

<本発明の他の実施例> なお、前記実施例では、被測定物表面の高さ変位を光セ
ンサ15によって検出していたが、これは、本発明を限定
すのものでなく他の非接触式光センサや接触式センサ等
を用いてもよい。
<Other Embodiments of the Present Invention> In the above embodiment, the height displacement of the surface of the object to be measured was detected by the optical sensor 15. However, this does not limit the present invention and other non-existence may be performed. A contact type optical sensor or a contact type sensor may be used.

また、前記実施例では、第1のモードで測定された移動
台のZ方向の変位データを外部記憶装置33に記憶してい
たが、内部記憶装置34の一部に記憶保持するようにして
もよい。
Further, in the above-described embodiment, the displacement data of the movable table in the Z direction measured in the first mode is stored in the external storage device 33, but it may be stored and held in a part of the internal storage device 34. Good.

また、このモードにおいて、移動台12のZ方向の変位デ
ータを移動台12の右上の始点から左下に蛇行するように
検出しているがこれは本発明を限定するものでなく任意
の方向から移動して検出することができる。
Further, in this mode, the displacement data of the moving base 12 in the Z direction is detected so as to meander from the starting point at the upper right of the moving base 12 to the lower left, but this does not limit the present invention and the moving data can be moved from any direction. And can be detected.

また、前記実施例では、移動台を測定ピッチに該当する
位置への移動指令をピッチ毎に出していたが、移動台を
測定開始点から終了点まで連続的に移動させるような指
令のみを行なっても同様の処理が可能である。
Further, in the above embodiment, the movement command to the position corresponding to the measurement pitch is issued for each pitch, but only the command for continuously moving the movement table from the measurement start point to the measurement end point is issued. However, the same processing is possible.

即ち、第11図に示すようにXY移動台40のX方向、Y方向
の移動量を測定するxセンサ41、Yセンサ42を設け、移
動座標を測定する。Xセンサ41、Yセンサ42から得られ
た移動座標とピッチ設定手段45からのピッチ座標とをピ
ッチ検出器46で比較し、移動座標とピッチ座標とが一致
する毎に、光センサ43からの信号に基づいて測定値を測
定制御部50より出力させるようにする。
That is, as shown in FIG. 11, an x sensor 41 and a Y sensor 42 for measuring the movement amount of the XY moving base 40 in the X and Y directions are provided to measure the moving coordinates. The pitch detector 46 compares the moving coordinates obtained from the X sensor 41 and the Y sensor 42 with the pitch coordinates from the pitch setting means 45, and outputs a signal from the optical sensor 43 every time the moving coordinates and the pitch coordinates match. Based on the above, the measurement value is output from the measurement control unit 50.

このようにすると、前記実施例より高速な測定が可能と
なる。
By doing so, the measurement can be performed at a higher speed than in the above-mentioned embodiment.

<本発明の効果> 本発明の形状測定方法および装置は、前記説明のよう
に、所定ピッチで測定検出した移動台のZ方向の変位デ
ータを予め記憶しておき、この変位データに基づいてさ
らに細かなピッチで補間算出された格子点の変位データ
により測定点の高さ補正を行なうようにしているため、
変位データを従来のように細かく測定することが不要と
なり、定期的に必要なこの作業を短時間で行なうことが
でき、測定効率が著しく向上する。
<Effects of the Present Invention> As described above, the shape measuring method and apparatus of the present invention stores displacement data in the Z direction of the movable table, which is measured and detected at a predetermined pitch, and further stores the displacement data based on the displacement data. Since the height of the measurement point is corrected by the displacement data of the grid points calculated by interpolation at a fine pitch,
It is not necessary to measure displacement data in detail as in the conventional case, and this required work can be performed on a regular basis in a short time, and the measurement efficiency is significantly improved.

また、変位データを記憶するための記憶装置の容量は、
所定ピッチで測定された変位データと、この変位データ
から算出された格子点の変位データとを記憶するための
容量で済み、記憶容量の小さい記憶装置で構成すること
ができる。
In addition, the capacity of the storage device for storing the displacement data is
It is sufficient to store the displacement data measured at a predetermined pitch and the displacement data of the lattice points calculated from this displacement data, and the storage device can have a small storage capacity.

また、前記のように4つの測定点で囲まれる面を3つの
点で形成される平面として近似すると、補間演算が非常
に簡単で済み、格子点のデータを短時間で算出すること
ができる。
Further, when the surface surrounded by the four measurement points is approximated as a plane formed by the three points as described above, the interpolation calculation is very simple and the data of the grid points can be calculated in a short time.

さらに、移動台のZ方向の変位データを記憶する場合、
前記のように前回の測定値からの差分データとして記憶
すると、少ないデータ長で十分な分解能が得られ、記憶
容量をさらに節約することができる。
Furthermore, when storing displacement data of the movable table in the Z direction,
When the difference data from the previous measurement value is stored as described above, sufficient resolution can be obtained with a small data length, and the storage capacity can be further saved.

また、測定ルートの座標に対して変位データを読み出す
際、前記のように前回読み出された変位データの格子点
座標と測定点座標との差が所定値以下のときには前回と
同一の変位データを用いて測定データを補正することに
より、 測定点に対する格子点座標の変位データを短時間に読み
出すことができるという効果がある。
Also, when reading displacement data for the coordinates of the measurement route, if the difference between the grid point coordinates of the previously read displacement data and the measurement point coordinates is less than a predetermined value, the same displacement data as the previous time is read. By correcting the measurement data by using it, there is an effect that the displacement data of the grid point coordinates with respect to the measurement point can be read in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の一実施例の全体構成を示す図、第2
図は、第1図の要部の光学機構を示す図、第3図は、第
2図の要部の回路を示す図である。 第4図は、第1図の要部のブロック図、第5図は、一実
施例の測定モードを説明するための平面図である。 第6図は、一実施例の第1の処理手順を示すフロチャー
ト、第7図は第2の処理手順を示すフロチャート、第8
図は第7図の処理手順を説明するための図である。 第9図は、第7図の処理手順によって記憶されるデータ
を示すメモリ図、第10図は、一実施例の第3の処理手順
を示すフロチャート図である。 第11図は本発明の他の実施例の要部を示すブロック図で
あり、第12図は、従来装置の要部を示す概略図である。 10……測定機構部、12……移動台、13……Z移動装置、
14……XYZ駆動部、15……光センサ、25……XY位置検出
器、30……測定制御部、31……入出力インタフェイス、
32……演算処理装置、33……外部記憶装置、34……内部
記憶装置、35……入力操作部、36……表示部。
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention, and FIG.
1 is a diagram showing an optical mechanism of a main part of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing a circuit of a main part of FIG. FIG. 4 is a block diagram of a main part of FIG. 1, and FIG. 5 is a plan view for explaining a measurement mode of one embodiment. FIG. 6 is a flow chart showing the first processing procedure of one embodiment, FIG. 7 is a flow chart showing the second processing procedure, and FIG.
The figure is a diagram for explaining the processing procedure of FIG. FIG. 9 is a memory diagram showing the data stored by the processing procedure of FIG. 7, and FIG. 10 is a flow chart showing the third processing procedure of the embodiment. FIG. 11 is a block diagram showing a main part of another embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a schematic view showing a main part of a conventional device. 10 …… Measurement mechanism section, 12 …… Movement base, 13 …… Z movement device,
14 …… XYZ drive section, 15 …… Optical sensor, 25 …… XY position detector, 30 …… Measurement control section, 31 …… I / O interface,
32 ... Arithmetic processing device, 33 ... External storage device, 34 ... Internal storage device, 35 ... Input operation part, 36 ... Display part.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】移動台に載置された被測定物をX−Y方向
に移動させながら、センサによって被測定物表面の測定
点のZ方向の高さを測定する形状測定方法において、 前記移動台の可動範囲よりも広く、かつ平坦な面を持つ
物体を載せた前記移動台をX−Y方向に移動させ、前記
センサからの検出信号に基づいて移動台のZ方向の変位
を所定ピッチで測定する段階と、 測定された変位データを記憶する段階と、 前記所定ピッチ間をXY方向に補間ピッチで細分化した格
子点を設定する段階と、 前記格子点のZ方向の変位データを前記測定された変位
データの補間演算によって算出する段階と、 前記格子点の変位データをそのX−Y座標値に対応させ
て記憶する段階と、 前記移動台に載置された被測定物の測定点のZ方向の高
さ値を前記センサからの検出信号に基づいて算出する段
階と、 測定された高さ値を該測定点のX−Y座標値に最も近い
格子点の変位データによって補正する段階とを備えたこ
とを特徴とする形状測定方法。
1. A shape measuring method for measuring the height in the Z direction of a measurement point on the surface of an object to be measured by a sensor while moving the object to be measured placed on a moving table in the XY directions. The movable table on which an object having a flat surface, which is wider than the movable range of the table, is placed is moved in the XY directions, and the displacement of the movable table in the Z direction is displaced at a predetermined pitch based on a detection signal from the sensor. A step of measuring, a step of storing the measured displacement data, a step of setting grid points subdivided between the predetermined pitches in an XY direction at an interpolating pitch, and a step of measuring the displacement data of the grid points in the Z direction. The displacement data of the measured displacement data is interpolated, the displacement data of the grid points is stored in association with the XY coordinate values thereof, and the measurement points of the object to be measured mounted on the movable table are stored. The height value in the Z direction is measured by the sensor. A shape comprising: a step of calculating the measured height value based on the detection signal; and a step of correcting the measured height value by the displacement data of the lattice point closest to the XY coordinate value of the measurement point. Measuring method.
【請求項2】被測定物を載置してX−Y方向に移動させ
る移動台と、 前記移動台に載置された被測定物の表面の測定点のZ方
向の変位を検出するセンサと、 前記移動台を移動させ設定されたX−Y座標位置に測定
点を移動させる移動手段と、 移動台上の所定ピッチ毎のX−Y座標値を前記移動手段
に設定するピッチ座標設定手段と、 前記ピッチ座標設定手段によって所定ピッチで移動され
る移動台自身の前記所定ピッチ毎のZ方向の変位データ
を前記センサからの検出信号に基づいて算出するデータ
算出手段と、 前記データ算出手段によって算出された変位データを記
憶する第1の記憶手段と、 前記所定のピッチより小さな補間ピッチを設定する補間
ピッチ設定手段と、 前記所定ピッチ間を前記補間ピッチで格子状に区切る格
子点のZ方向の変位データを前記第1の記憶手段に記憶
された変位データより算出する補間演算手段と、 前記補間演算手段により算出された変位データを記憶す
る第2の記憶手段と、 前記移動台に載置される被測定物に対する測定点のX−
Y座標値を前記移動手段に設定する測定設定手段と、 前記測定設定手段により設定された測定点のZ方向の高
さを前記センサからの検出信号に基づいて算出する高さ
算出手段と、 演算結果に基づいて算出される測定点のX−Y座標値に
最も近い格子点の変位データを前記第2の記憶手段より
読み出すデータ読み出し手段と、 前記高さ算出手段により算出された測定点の高さを前記
テータ読み出し手段から読み出された変位データによっ
て補正する補正演算手段とを備えた形状測定装置。
2. A movable table on which an object to be measured is placed and moved in the XY directions, and a sensor for detecting a displacement in the Z direction of a measurement point on the surface of the object to be measured placed on the movable table. A moving means for moving the moving table to move a measurement point to a set XY coordinate position; and a pitch coordinate setting means for setting an XY coordinate value for each predetermined pitch on the moving table in the moving means. Data calculation means for calculating displacement data in the Z direction for each of the predetermined pitches of the movable table itself, which is moved by the pitch coordinate setting means at a predetermined pitch, based on a detection signal from the sensor, and calculated by the data calculation means First storage means for storing the displaced displacement data, interpolation pitch setting means for setting an interpolation pitch smaller than the predetermined pitch, and Z direction of grid points dividing the predetermined pitch with the interpolation pitch in a grid pattern. Interpolation calculation means for calculating the displacement data in the direction from the displacement data stored in the first storage means, second storage means for storing the displacement data calculated by the interpolation calculation means, X- of the measuring point for the object to be placed
Measurement setting means for setting a Y coordinate value in the moving means; height calculation means for calculating the height in the Z direction of the measurement point set by the measurement setting means based on a detection signal from the sensor; Data reading means for reading the displacement data of the lattice point closest to the XY coordinate value of the measurement point calculated based on the result from the second storage means, and the height of the measurement point calculated by the height calculation means. A shape measuring device including a correction calculation unit that corrects the height based on the displacement data read from the data reading unit.
【請求項3】前記補間演算手段は、前記所定ピッチで四
辺形をなす4つの測定点間に囲まれた面を平面近似する
ことにより、該平面内の格子点のZ方向の変位データを
線形補間によって算出することを特徴とする第2項記載
の形状測定装置。
3. The interpolation calculation means linearly approximates displacement data in the Z direction of grid points in the plane by approximating a plane surrounded by four measurement points forming a quadrangle at the predetermined pitch. The shape measuring device according to the second item, which is calculated by interpolation.
【請求項4】前記データ算出手段は、所定ピッチ毎に前
記センサからの検出信号に基づいて算出される変位デー
タと直前に算出された変位データとの差分データをその
測定点の変位データとして前記第1の記憶手段に記憶さ
せることを特徴とする第2項記載の形状測定装置。
4. The data calculating means uses the difference data between the displacement data calculated based on the detection signal from the sensor and the displacement data calculated immediately before for each predetermined pitch as the displacement data of the measurement point. The shape measuring device according to the second aspect, characterized in that the shape measuring device is stored in the first storage means.
【請求項5】前記データ読み出し手段は、被測定物の測
定点のX−Y座標値と直前に読み出された格子点のX−
Y座標値との差が前記補間ピッチの半分以下のとき、前
回と同一の変位データを読み出すことを特徴とする第2
項記載の形状測定装置。
5. The data reading means comprises XY coordinate values of measurement points of an object to be measured and X-Y values of grid points read immediately before.
When the difference from the Y coordinate value is less than half of the interpolation pitch, the same displacement data as the previous time is read out.
The shape measuring device according to the item.
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