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公開番号2025089683
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-16
出願番号2023204456
出願日2023-12-04
発明の名称座標系較正方法
出願人大同特殊鋼株式会社
代理人個人
主分類G01B 21/20 20060101AFI20250609BHJP(測定;試験)
要約【課題】三次元傾動ステージの座標系と三次元形状検出センサの座標系のズレを正確に検出して較正することが可能な座標系較正方法を提供する。
【解決手段】互いに直交する一対の軸X,Y周りに傾動可能な三次元傾動ステージ1上に置いた被測定体に対向させて設けた三次元形状検出センサ2で当該被測定体の三次元形状を測定するに際して、傾動ステージ1の座標系と形状検出センサ2の座標系を対応させる座標系較正方法であって、傾動ステージ1の載置面に平行な平面部32aと当該傾動ステージ1の軸Xに平行な直線部321とを備えた較正用治具3を傾動ステージ1上に設置し、平面部32aを形状検出センサ2に平行に対向させるとともに直線部321を前記形状検出センサ2に平行に位置させ、傾動ステージ1を軸Xと軸Y周りに傾動させた時の平面部32aの形状検出センサ2による複数の測定点の座標変位から当該傾動ステージ1の傾動中心Otを算出し、傾動中心Otの座標と形状検出センサ2の原点Osの座標の差dを検出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
互いに直交する一対の軸周りに傾動可能な三次元傾動ステージ上に置いた被測定体に対向させて設けた三次元形状検出センサで当該被測定体の三次元形状を測定するに際して、前記傾動ステージの座標系と前記形状検出センサの座標系を対応させる座標系較正方法であって、前記傾動ステージの載置面に平行な平面部と当該傾動ステージの一の軸に平行な直線部とを備えた較正用治具を前記傾動ステージ上に設置し、前記平面部を前記形状検出センサに平行に対向させるとともに前記直線部を前記形状検出センサに平行に位置させ、前記傾動ステージを一の軸と他の軸周りに傾動させた時の前記平面部の前記形状検出センサによる複数の測定点の座標変位から当該傾動ステージの傾動中心を算出し、前記傾動中心の座標と前記形状検出センサの原点の座標の差を検出することを特徴とする座標系較正方法。
続きを表示（約 100 文字）【請求項２】
傾動時の前記平面部の座標変位から、反復最近接点位置合わせ(ＩＣＰRegistration)を行って三次元回転行列を求めることにより前記傾動中心を算出する請求項1に記載の座標系較正方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二軸傾動ステージの座標系を三次元形状検出センサの座標系に一致させるための座標系較正方法に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
被測定体の三次元形状を測定するために例えば特許文献１では、精密なＸ－Ｙ－Ｚステージ上に被測定体を設置し、被測定体を移動させてその外表面を触針に接触させて接触時の三次元座標データを測定機側の座標データとして取得し、当該座標データを座標変換行列によって測定機座標系から基準座標系に較正する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０００－２８３５０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、被測定体の三次元形状をよりコンパクトかつ簡易に測定するために、互いに直交する二軸周りに傾動可能とした三次元傾動ステージ上に被測定体を置いて当該被測定体の姿勢を傾動変化させ、その外表面に三次元形状検出センサのラインレーザ光を投影してこれをステレオカメラで撮影する方法が採用されるが、この場合、機械加工誤差や組み立て誤差の影響を排して傾動ステージの座標系とセンサの座標系のズレを正確に知るための座標較正方法が求められている。
【０００５】
そこで、本発明はこのような要請に応じてなされたもので、三次元傾動ステージの座標系と三次元形状検出センサの座標系のズレを正確に検出して較正することが可能な座標系較正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明では、互いに直交する一対の軸（Ｘ,Ｙ）周りに傾動可能な三次元傾動ステージ（１）上に置いた被測定体に対向させて設けた三次元形状検出センサ（２）で当該被測定体の三次元形状を測定するに際して、前記傾動ステージ（１）の座標系と前記形状検出センサ（２）の座標系を対応させる座標系較正方法であって、前記傾動ステージ（１）の載置面に平行な平面部（３２ａ）と当該傾動ステージ（１）の一の軸（Ｘ）に平行な直線部（３２１）とを備えた較正用治具（３）を前記傾動ステージ（１）上に設置し、前記平面部（３２ａ）を前記形状検出センサ（２）に平行に対向させるとともに前記直線部（３２１）を前記形状検出センサ（２）に平行に位置させ、前記傾動ステージ（１）を一の軸（Ｘ）と他の軸（Ｙ）周りに傾動させた時の前記平面部（３２ａ）の前記形状検出センサによる複数の測定点の座標変位から当該傾動ステージ（１）の傾動中心（Ｏｔ）を算出し、前記傾動中心（Ｏｔ）の座標と前記形状検出センサ（２）の原点（Ｏｓ）の座標の差（ｄ）を検出する。
【０００７】
なお好ましくは、前記傾動中心の算出を、傾動時の前記平面部の座標変位から、反復最近接点位置合わせ(ＩＣＰRegistration)を行って三次元回転行列を求めることにより行う。
【０００８】
また、前記平面部（３２ａ）を前記形状検出センサ（２）に平行に対向させるのに際して、前記平面部（３２ａ）の複数の測定点から重回帰によって当該平面部（３２ａ）の平面方程式を算出して行うようにすることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記直線部（３２１）を前記形状検出センサ（２）に平行に位置させるのに際して、当該直線部の複数の測定点から直線近似することによって当該直線部の直線方程式の係数を算出して行うようにすることが好ましい。
【００１０】
本発明においては、傾動ステージの傾動中心は傾動ステージの座標系の原点座標であるから、これと形状検出センサの原点座標の三次元的な差を正確に検出することで、傾動ステージの座標系と形状検出センサの座標系の一方を他方に一致させる較正を正確かつ確実に行うことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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