7669862 表面性状測定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-21

(45)【発行日】2025-04-30

(54)【発明の名称】表面性状測定システム

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/04 20060101AFI20250422BHJP

   B24B 5/04 20060101ALI20250422BHJP

【ＦＩ】

B24B49/04 A

B24B5/04

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021129573

(22)【出願日】2021-08-06

(65)【公開番号】P2022115045

(43)【公開日】2022-08-08

【審査請求日】2024-02-16

(31)【優先権主張番号】P 2021011357

(32)【優先日】2021-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】増田 祐生

(72)【発明者】

【氏名】河原 徹

(72)【発明者】

【氏名】村上 慎二

【審査官】山村 和人

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２０－５０４０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３４８３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１２９３３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ４９／００ － ４９／１８

Ｂ２４Ｂ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出対象物の凹凸面に沿って検出位置を移動させる際に前記検出位置における凹凸高さ方向の変位値に起因する変位起因要素を検出し、前記変位起因要素に関する変位起因データを出力する検出装置と、
既知の周期的な基準凹凸を有するマスタピースを前記検出対象物として前記検出装置により出力された前記基準凹凸に関する前記変位起因データを表すマスタピース変位起因データを取得し、前記マスタピース変位起因データの周波数応答特性を算出するマスタデータ生成部と、
研削装置にて砥石車により研削した工作物を前記検出対象物として前記検出装置により出力された前記工作物の表面における表面凹凸に関する前記変位起因データを表す測定変位起因データを取得し、前記マスタピース変位起因データの前記周波数応答特性を用いて前記測定変位起因データを補正することにより、前記表面凹凸の真の変位値を算出する補正部と、を備え、
前記周波数応答特性は、前記基準凹凸の形状から導出された真の変位値に関する仮想時系列データを入力とし、前記検出装置により出力される変位値に関する時系列データを出力とした場合において、入出力の関係を表す伝達関数である、表面性状測定システム。

【請求項2】

前記検出装置は、回転体である前記検出対象物を回転軸線回りに回転させることによって、前記検出対象物における周方向の前記凹凸面に沿って前記検出位置を移動させる際に、前記変位起因要素を検出し、
前記マスタピースは、回転体であって、外周面または内周面に周方向に沿って前記基準凹凸を有し、
前記工作物は、回転体であって、外周面または内周面に周方向に沿って前記表面凹凸を有する、請求項１に記載の表面性状測定システム。

【請求項3】

前記マスタデータ生成部は、前記マスタピースの回転速度を変化させながら前記検出装置が前記基準凹凸に関する前記変位起因要素を検出した場合に前記検出装置が出力した前記基準凹凸に関する前記マスタピース変位起因データを取得し、前記マスタピース変位起因データの前記周波数応答特性を算出する、請求項２に記載の表面性状測定システム。

【請求項4】

前記マスタデータ生成部は、前記マスタピース変位起因データに対してフーリエ変換を行うことにより前記基準凹凸に関する前記周波数応答特性を表す周波数応答データを生成し、
前記補正部は、フーリエ変換を行った前記測定変位起因データを、前記基準凹凸に関する前記周波数応答データにより除することにより、前記表面凹凸の真の変位値を算出する、請求項１～３のいずれか１項に記載の表面性状測定システム。

【請求項5】

前記マスタデータ生成部は、前記マスタピース変位起因データに対してフーリエ変換を行うことで得られた前記周波数応答データにおける指定周波数範囲のデータを用いて、多項式関数によるフィッティング処理を行うことで、フィッティング処理後の前記周波数応答データを生成し、
前記補正部は、フーリエ変換を行った前記測定変位起因データを、フィッティング処理後の前記基準凹凸に関する前記周波数応答データにより除することにより、前記表面凹凸の真の変位値を算出する、請求項４に記載の表面性状測定システム。

【請求項6】

前記マスタデータ生成部は、ゲインおよび位相に関する前記周波数応答データにおける前記指定周波数範囲のデータを用いて、ゲインおよび位相を含む複素数値について多項式関数によるフィッティング処理を行うことで、ゲインおよび位相に関するフィッティング処理後の前記周波数応答データを生成し、
前記補正部は、ゲインおよび位相を含む複素数値において、フーリエ変換を行った前記測定変位起因データを、フィッティング処理後の前記基準凹凸に関する前記周波数応答データにより除することにより、前記表面凹凸の真の変位値を算出する、請求項５に記載の表面性状測定システム。

【請求項7】

前記マスタデータ生成部は、前記フィッティング処理後の前記周波数応答データを用いて、前記基準凹凸の形状から得られる真の変位起因要素で表される波形を入力とし前記フィッティング処理後の前記周波数応答データを出力とした場合において入出力の関係を表す伝達関数モデルを生成し、
前記補正部は、
前記伝達関数モデルを用いて、前記工作物が研削された際のサンプリング周波数に対応するように、前記基準凹凸に関する変換後の前記周波数応答データを生成し、
フーリエ変換を行った前記測定変位起因データを、前記基準凹凸に関する変換後の前記周波数応答データにより除することにより、前記表面凹凸の真の変位値を算出する、請求項５または６に記載の表面性状測定システム。

【請求項8】

前記検出装置は、前記検出対象物の凹凸面に沿って検出位置を移動させる際に前記検出位置における凹凸高さ方向の前記変位値を前記変位起因要素として検出し、前記変位値に関する時系列データを前記変位起因データとして出力する、請求項１～７のいずれか１項に記載の表面性状測定システム。

【請求項9】

前記検出装置は、前記検出対象物の凹凸面に接触する接触子を有し、前記接触子を前記検出対象物の凹凸面に沿って移動させる際に前記接触子の加速度を前記変位起因要素として検出し、前記加速度に関する時系列データを前記変位起因データとして出力する、請求項１～７のいずれか１項に記載の表面性状測定システム。

【請求項10】

前記検出装置は、
前記検出対象物の凹凸面に沿って検出位置を移動させる際に、前記検出位置における凹凸高さ方向の前記変位値を前記変位起因要素として検出し、前記変位値に関する時系列データを前記変位起因データとして出力する変位検出装置と、
前記検出対象物の凹凸面に接触する接触子を前記検出対象物の凹凸面に沿って移動させる際に、前記接触子の加速度を前記変位起因要素として検出し、前記加速度に関する時系列データを前記変位起因データとして出力する加速度検出装置と、
を備え、
前記マスタデータ生成部は、
前記マスタピースを前記検出対象物として前記変位検出装置により出力された前記変位値に関する時系列データを第一マスタピース変位データとして取得し、前記第一マスタピース変位データの第一周波数応答特性を算出し、
前記マスタピースを前記検出対象物として前記加速度検出装置により出力された前記加速度に関する時系列データをマスタピース加速度データとして取得し、前記マスタピース加速度データを変位化した第二マスタピース変位データを算出し、前記第二マスタピース変位データの第二周波数応答特性を算出し、
前記補正部は、
前記工作物を前記検出対象物として前記変位検出装置により出力された前記変位値に関する時系列データを第一測定変位データとして取得し、
前記工作物を前記検出対象物として前記加速度検出装置により出力された前記加速度に関する時系列データを測定加速度データとして取得し、
前記測定加速度データを変位化した第二測定変位データを算出し、
前記第一周波数応答特性を用いて前記第一測定変位データを補正し、
前記第二周波数応答特性を用いて前記第二測定変位データを補正し、
補正後の前記第一測定変位データおよび補正後の前記第二測定変位データに基づいて、前記表面凹凸の真の変位値を算出し、
前記第一周波数応答特性は、前記基準凹凸の形状から導出された真の変位値に関する仮想時系列データを入力とし、前記第一マスタピース変位データを出力とした場合において、入出力の関係を表す伝達関数であり、
前記第二周波数応答特性は、前記基準凹凸の形状から導出された真の変位値に関する仮想時系列データを入力とし、前記第二マスタピース変位データを出力とした場合において、入出力の関係を表す伝達関数である、請求項１～７のいずれか１項に記載の表面性状測定システム。

【請求項11】

前記補正部は、第一使用周波数範囲における補正後の前記第一測定変位データ、および、前記第一使用周波数範囲とは異なる第二使用周波数範囲における補正後の前記第二測定変位データに基づいて、前記表面凹凸の真の変位値を算出する、請求項１０に記載の表面性状測定システム。

【請求項12】

前記マスタデータ生成部は、
前記第一マスタピース変位データに対してフーリエ変換を行うことで得られた前記第一周波数応答特性を表す第一周波数応答データを生成し、
前記第一周波数応答データにおける第一指定周波数範囲のデータを用いて、多項式関数によるフィッティング処理を行うことで、フィッティング処理後の前記第一周波数応答データを生成し、
前記マスタピース加速度データに対してフーリエ変換を行うと共に変位化することで得られた前記第二周波数応答特性を表す第二周波数応答データを生成し、
前記第二周波数応答データにおける第二指定周波数範囲のデータを用いて、多項式関数によるフィッティング処理を行うことで、フィッティング処理後の前記第二周波数応答データを生成し、
前記補正部は、
フーリエ変換を行った前記第一測定変位データを、フィッティング処理後の前記第一周波数応答データにより除することにより、補正後の前記第一測定変位データを算出し、
フーリエ変換を行った前記第二測定変位データを、フィッティング処理後の前記第二周波数応答データにより除することにより、補正後の前記第二測定変位データを算出し、
補正された前記第一測定変位データおよび補正された前記第二測定変位データに基づいて、前記表面凹凸の真の変位値を算出する、請求項１１に記載の表面性状測定システム。

【請求項13】

前記第一使用周波数範囲と前記第一指定周波数範囲とは、異なり、
前記第二使用周波数範囲と前記第二指定周波数範囲とは、異なる、請求項１２に記載の表面性状測定システム。

【請求項14】

前記検出装置は、前記研削装置において前記工作物の外径を測定する定寸装置に設けられる、請求項１～１３のいずれか１項に記載の表面性状測定システム。

【請求項15】

前記補正部は、前記表面凹凸の真の変位値を画像出力データに変換して、前記画像出力データを画像出力装置に出力する、請求項１～１４のいずれか１項に記載の表面性状測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表面性状測定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば、特許文献１に開示された自動寸法計測装置が知られている。この自動寸法計測装置は、真円度解析処理を行う制御部を備える。そして、制御部は、測定ヘッドで測定した測定データに基づいて工作物を定寸加工するように研削装置を制御すると共に、測定ヘッドの測定データに基づいて工作物の真円度を解析するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－１５３８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来の自動寸法計測装置が測定する場合、研削装置を構成する各部材の固有振動数等の固有値の影響を受け、特に、高周波領域における測定データの正確性が損なわれる虞がある。このため、一般に、測定データは、ローパスフィルタ等を用いたフィルタ処理が施されて出力される。しかしながら、測定データに対してフィルタ処理を施す場合には、フィルタ処理に起因して応答性が低下することが問題になる。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、研削加工のインプロセスにおいて、応答性を改善して工作物の表面性状を測定する表面性状測定システムを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、
検出対象物の凹凸面に沿って検出位置を移動させる際に前記検出位置における凹凸高さ方向の変位値に起因する変位起因要素を検出し、前記変位起因要素に関する変位起因データを出力する検出装置と、
既知の周期的な基準凹凸を有するマスタピースを前記検出対象物として前記検出装置により出力された前記基準凹凸に関する前記変位起因データを表すマスタピース変位起因データを取得し、前記マスタピース変位起因データの周波数応答特性を算出するマスタデータ生成部と、
研削装置にて砥石車により研削した工作物を前記検出対象物として前記検出装置により出力された前記工作物の表面における表面凹凸に関する前記変位起因データを表す測定変位起因データを取得し、前記マスタピース変位起因データの前記周波数応答特性を用いて前記測定変位起因データを補正することにより、前記表面凹凸の真の変位値を算出する補正部と、を備え、
前記周波数応答特性は、前記基準凹凸の形状から導出された真の変位値に関する仮想時系列データを入力とし、前記検出装置により出力される変位値に関する時系列データを出力とした場合において、入出力の関係を表す伝達関数である、表面性状測定システムにある。

【発明の効果】

【0007】

表面性状測定システムによれば、マスタデータ生成部が、マスタピースのマスタピース変位起因データの周波数応答特性を算出する。ここで、マスタピースは、既知の周期的な基準凹凸を有する。例えば、検出装置によりマスタピースの基準凹凸高さ方向の変位値を検出する場合、検出装置の出力データは、既知の周期的な基準凹凸に一致するデータであることが理想である。しかし、研削装置を構成する各部材の固有振動数等の固有値の影響により、実際には、検出装置の出力データは、基準凹凸に一致しないデータとなる。例えば、基準凹凸が正弦波である場合には、検出装置の実際の出力データは、正弦波とはならず、周波数に応じて振幅や位相が変化する波形となってしまう。

【0008】

そこで、上記のように、検出装置が出力するマスタピース変位起因データの周波数応答特性を算出することとした。つまり、当該周波数応答特性は、検出装置が出力する変位起因データが、どの周波数帯域で振幅や位相にどのような影響を受けたかを表す指標である。そして、補正部が、周波数応答特性を用いて測定変位起因データを補正することにより、工作物の表面凹凸の真の変位値を算出する。

【0009】

検出装置から出力された工作物を測定した際の測定変位起因データが、研削装置を構成する各部材の固有値の影響を受けているとしても、マスタピースの周波数応答特性を用いて測定変位起因データを補正するため、補正された測定変位起因データは固有値の影響を排除したデータにできる。従って、補正された測定変位起因データを用いて、工作物の表面凹凸の真の変位値を算出することができる。

【0010】

従来のようにローパスフィルタは遮断周波数より高い周波数の成分が減衰されるため、ローパスフィルタを適用した場合の変位値は高周波領域の成分を含まないものとなる。しかし、上記の表面性状測定システムによれば、高周波領域における測定変位起因データの正確性が損なわれることが抑制される。そして、表面性状測定システムによれば、測定変位起因データに対してフィルタ処理を行わずに高速演算によって補正が可能であるため、応答性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】研削装置の構成を示す平面図である。

【図2】研削装置の検出装置を説明するための図である。

【図3】研削装置の研削工程を示すフローチャートである。

【図4】凹凸検出装置としての定寸装置によるマスタピースの測定を説明するための図である。

【図5】表面性状測定システムの構成を示すブロック図である。

【図6】実施形態１の表面性状補正装置の構成を示すブロック図である。

【図7】周波数応答特性（伝達関数）を説明する図である。

【図8】表面性状補正装置のマスタデータ生成部を構成する周波数応答特性算出部の処理を示す図である。

【図9】周波数応答データＤｆ１を示すグラフであって、（ａ）はゲイン、（ｂ）は位相を示す。

【図10】フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を示すグラフであって、（ａ）はゲイン、（ｂ）は位相を示す。ただし、各点で表されるデータは、誇張して表現しているため、データ数を少なくしている。

【図11】周波数応答データＤｆ１および伝達関数モデルＤｍを示すグラフであって、（ａ）はゲイン、（ｂ）は位相を示す。

【図12】表面性状補正装置の補正部を構成する補正データ生成部の処理を示す図である。

【図13】実施形態２の表面性状補正装置の構成を示すブロック図である。

【図14】実施形態５における凹凸検出装置としての加速度センサを備える定寸装置を示す図である。

【図15】実施形態６の表面性状測定システムの構成を示すブロック図である。

【図16】表面性状補正装置のマスタデータ生成部を構成する周波数応答特性算出部の処理を示す図である。

【図17】表面性状補正装置の補正部を構成する補正データ生成部の処理の一部を示す図である。

【図18】表面性状補正装置の補正部を構成する補正データ生成部の処理の一部を示す図である。

【図19】表面性状補正装置の補正部を構成する補正データ生成部の処理の一部を示す図である。

【図20】第二周波数応答データＤｆ１２を示すグラフであって、（ａ）はゲイン、（ｂ）は位相を示す。

【図21】フィッティング処理後の第二周波数応答データＤｆ２２を示すグラフであって、（ａ）はゲイン、（ｂ）は位相を示す。ただし、各点で表されるデータは、誇張して表現しているため、データ数を少なくしている。

【図22】第二周波数応答データＤｆ１２および第二伝達関数モデルＤｍ１２を示すグラフであって、（ａ）はゲイン、（ｂ）は位相を示す。

【図23】第一周波数応答データＤｆ１１および第一伝達関数モデルＤｍ１１を示すグラフであって、（ａ）はゲイン、（ｂ）は位相を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施形態１）
１．表面性状測定システムＳの概要
以下、表面性状測定システムＳについて図面を参照しながら説明する。表面性状測定システムＳは、図１に示すように、研削装置１０、表面性状補正装置２０を備える。また、本実施形態の表面性状測定システムＳは、画像出力装置３０を備える。

【0013】

本実施形態の表面性状測定システムＳは、後述する研削装置１０に設けられた凹凸検出装置の１つとして機能する定寸装置１７により、検出対象物の凹凸面に沿って検出位置を移動させる際に検出位置における凹凸高さ方向の変位値に起因する変位起因要素検出する。そして、定寸装置１７は、変位起因要素に関する変位起因データを出力する。

【0014】

例えば、凹凸検出装置としての定寸装置１７は、研削された後或いは研削中に検出可能な工作物Ｗを検出対象物として、工作物Ｗの表面性状である表面凹凸Ｗａに関する変位値そのものを、変位起因要素として検出する。そして、定寸装置１７は、変位値としての変位起因要素に関する変位起因データを出力する。

【0015】

研削装置１０において定寸装置１７によって出力された変位起因データは、定寸装置１７や研削装置１０を構成する後述の各機械要素の固有値（例えば、固有振動数等）の影響を受ける。特に、定寸装置１７によって検出される変位値のうち、高周波領域においては、固有振動数等の固有値の影響を受けやすく、その結果、真の変位値を得られない。例えば、定寸装置１７により工作物Ｗの表面凹凸Ｗａの変位値を検出した場合において、定寸装置１７により出力される変位起因データ（変位データに相当）は、真の変位値からずれた値を示す。

【0016】

そこで、本実施形態の表面性状測定システムＳにおいては、表面性状補正装置２０が、研削装置１０の定寸装置１７により出力された変位起因データを真の変位値となるように補正して出力する。

【0017】

表面性状補正装置２０は、上記のように補正するために、予め、既知の周期的な基準凹凸ＭＰｂを有するマスタピースＭＰ（図４に示す）を定寸装置１７による検出対象物として、基準凹凸ＭＰｂに関する変位起因データを表すマスタピース変位起因データを取得する。例えば、定寸装置１７が、基準凹凸ＭＰｂに関する変位値そのものを検出し、表面性状補正装置２０が、定寸装置１７により出力される基準凹凸ＭＰｂに関するマスタピース変位起因データ（マスタピース変位データに相当）を取得する。そして、表面性状補正装置２０は、取得したマスタピース変位データの周波数応答特性を算出する。

【0018】

さらに、表面性状補正装置２０は、算出したマスタピース変位データの周波数応答特性を用いて、定寸装置１７によって出力された実際の工作物Ｗの表面凹凸Ｗａに関する測定変位起因データを補正する。このようにして、表面性状補正装置２０は、工作物Ｗの表面凹凸Ｗａの真の変位値を算出する。尚、本実施形態においては、表面性状補正装置２０は、測定変位起因データの振幅および位相を補正する。そして、本実施形態の表面性状補正装置２０は、補正した測定変位起因データによって表される真の変位値を画像出力装置３０に出力する。

【0019】

ここで、凹凸検出装置として機能する定寸装置１７が検出する変位起因要素としては、例えば、工作物Ｗの表面における表面凹凸Ｗａの変位値を例示することができる。この他に、凹凸検出装置は、例えば定寸装置１７に設けられた加速度センサとすることもできる。凹凸検出装置として機能する加速度センサが検出する変位起因要素として、表面凹凸Ｗａに対応して発生する振動の加速度等を例示することができる。

【0020】

また、定寸装置１７は、工作物Ｗに直接的または間接的に接触して変位値を検出することが可能であると共に、工作物Ｗに接触することなく（非接触により）変位値を検出することが可能である。また、凹凸検出装置が、変位起因要素として表面凹凸Ｗａに対応して発生する振動の加速度を検出する加速度センサである場合には、加速度センサが設けられた部材が工作物Ｗに接触した状態とするのが良い。尚、本実施形態においては、変位値として、定寸装置１７が工作物Ｗの表面における表面凹凸Ｗａの変位値を検出する場合を例示し、表面性状補正装置２０が検出された変位値を表す測定変位起因データを補正する場合を説明する。

【0021】

２．研削装置１０の構成
研削装置１０の構成について図１および図２を参照して説明する。本実施形態においては、研削装置１０は、テーブルトラバース型研削盤を例示するが、砥石台トラバース型研削盤を適用することもできる。

【0022】

図１および図２に示すように、研削装置１０は、ベッド１１、砥石車１２、砥石台１３、主軸台１４、心押台１５、主軸テーブル１６、および、定寸装置１７を主に備える。工作物Ｗは、回転体である場合を例示する。例えば、工作物Ｗは、研削対象部位としての円柱状または円筒状の部位を有する。また、工作物Ｗは、外周面または内周面に周方向に沿って表面凹凸Ｗａを有する。工作物Ｗは、回転軸方向の両端を、主軸台１４および心押台１５に支持され、回転する。

【0023】

研削装置１０は、工作物Ｗおよび砥石車１２を回転させ、工作物Ｗの外周面に砥石車１２を接触させて工作物を研削することにより工作物Ｗの形状を形成する。砥石車１２は、Ｚ軸に平行な軸線回りに回転可能に砥石台１３に支持される。ベッド１１上には、砥石台案内部１１ａが設けられ、砥石台１３は、Ｘ軸方向に移動可能に砥石台案内部１１ａに支持される。砥石車１２には、砥石回転モータ１２ａから回転駆動力が付与され、砥石車１２が回転軸回りに回転する。砥石車１２は、砥石台１３がＸ軸方向に移動することにより、Ｘ軸方向に離間して設置された工作物Ｗに接近し、工作物Ｗを研削する。

【0024】

ベッド１１上において、砥石台案内部１１ａからＸ軸方向に離間した位置に、主軸テーブル案内部１１ｂが固定される。主軸テーブル案内部１１ｂは、主軸テーブル１６をＺ軸方向に移動可能に支持する。主軸テーブル１６の上には、主軸台１４および心押台１５がＺ軸方向に対向配置される。工作物Ｗは、その両端が主軸台１４および心押台１５に回転可能に支持されており、主軸回転モータ１４ａから回転駆動力が付与され、回転する。

【0025】

定寸装置１７は、図２に示すように、工作物Ｗの表面に接触する接触部である一対の接触子１７ａと、一対の接触子１７ａのそれぞれを支持する一対のフィンガー１７ｂを備える。一対の接触子１７ａは、工作物Ｗの回転軸線である回転中心Ｏを挟んだ２点において工作物Ｗの外表面に接触するように設けられる。定寸装置１７は、工作物Ｗを回転軸線回りに回転させた状態で一対の接触子１７ａの機械的変位量を検出することにより、工作物Ｗの外径を検出する外径検出装置として機能する。

【0026】

定寸装置１７は、軸方向移動装置１７ｃに支持され、工作物Ｗの軸方向、すなわち、Ｚ軸方向に移動可能である。定寸装置１７のＺ軸方向の移動は、軸方向移動制御部１７ｄによって制御される。尚、定寸装置１７は、接触子１７ａが工作物Ｗの表面に接触することに限られず、例えば、非接触式のレーザセンサ、光学式センサ、渦電流型センサ等を用いることも可能である。

【0027】

３．研削方法
研削装置１０による研削方法について図３を参照して説明する。研削装置１０は、図３に示す工程により工作物Ｗを研削する。研削工程は、砥石送り速度の違いによって分けられ、粗研工程Ｓ１、精研工程Ｓ２、微研工程Ｓ３、スパークアウト工程Ｓ４の順で行われる。各工程の砥石送り速度は、粗研工程Ｓ１＞精研工程Ｓ２＞微研工程Ｓ３＞スパークアウト工程Ｓ４となる。粗研工程Ｓ１では、工作物Ｗの大まかな形状を形成する。続く精研工程Ｓ２および微研工程Ｓ３では、砥石送り速度を小さくしながら、工作物Ｗの表面形状を整える。最後のスパークアウト工程Ｓ４では、工作物Ｗの表面の仕上げを行い、工作物Ｗを完成させる。

【0028】

ここで、表面性状測定システムＳにおいては、研削工程において、工作物Ｗの表面性状を測定することが好ましい。尚、表面性状測定システムＳは、インプロセスにおいて、工作物Ｗの表面性状を測定するものであるが、インプロセスとは、工作物Ｗが研削装置１０に取り付けられてから研削装置１０から取り外されるまでの期間であって、スパークアウト工程Ｓ４後も含む。表面性状測定システムＳは、工作物Ｗの研削時の回転を維持した状態において、工作物Ｗの表面性状を測定する。

【0029】

４．マスタピースＭＰ
表面性状測定システムＳに用いられるマスタピースＭＰについて図４を参照して説明する。マスタピースＭＰは、例えば円盤状に形成された回転体であって、外周面に周方向に沿って基準凹凸ＭＰｂを有する。ただし、マスタピースＭＰは、内周面に基準凹凸ＭＰｂを有するようにしても良い。基準凹凸ＭＰｂは、既知の周期的な凹凸である。本実施形態においては、基準凹凸ＭＰｂは、一定周期であって、同一の凹凸高さを有する。例えば、基準凹凸ＭＰｂは、展開した場合において、サイン波形状などとする。

【0030】

５．凹凸検出装置としての機能
工作物Ｗの研削面には、研削により、図２の破線にて示すように、周方向の表面凹凸Ｗａが生成される場合がある。そこで、本実施形態においては、定寸装置１７は、上述した外径検出装置としての機能の他に、工作物Ｗの表面性状としての表面凹凸Ｗａを検出する凹凸検出装置としても機能する。

【0031】

つまり、凹凸検出装置として機能する定寸装置１７は、工作物ＷやマスタピースＭＰを検出対象物として、検出対象物の凹凸面に沿って検出位置を移動させる際に検出位置における凹凸高さ方向の変位値そのものを変位起因要素として検出する。そして、定寸装置１７は、変位値に関する時系列データを、変位起因データとして出力する。

【0032】

図２に示すように、定寸装置１７の少なくとも１つの接触子１７ａを回転体である工作物Ｗの外周面に接触させた状態で、工作物Ｗを回転軸線回りに回転させる。これにより、接触している１つの接触子１７ａによる検出位置を、工作物Ｗの外周面における周方向の表面凹凸Ｗａに沿って移動させることができる。そして、定寸装置１７は、工作物Ｗを回転させた状態で１つの接触子１７ａの機械的変位量を検出することにより、工作物Ｗの表面性状である表面凹凸Ｗａの凹凸高さ方向の変位値を検出する。定寸装置１７は、検出した表面凹凸Ｗａの変位値に関する時系列データである測定変位データ（「測定変位起因データ」に相当）として出力する。

【0033】

また、図４に示すように、定寸装置１７の少なくとも１つの接触子１７ａを回転体であるマスタピースＭＰの外周面に接触させた状態で、マスタピースＭＰを回転軸線回りに回転させる。これにより、接触している１つの接触子１７ａによる検出位置を、マスタピースＭＰの外周面における周方向の基準凹凸ＭＰｂに沿って移動させることができる。そして、定寸装置１７は、マスタピースＭＰを回転させた状態で１つの接触子１７ａの機械的変位量を検出することにより、マスタピースＭＰの基準凹凸ＭＰｂの凹凸高さ方向の変位値を検出する。定寸装置１７は、検出した基準凹凸ＭＰｂの変位値に関する時系列データであるマスタピース変位データ（「マスタピース変位起因データ」に相当）として出力する。

【0034】

６．表面性状補正装置２０の構成
次に、表面性状補正装置２０の構成について図５～図１２を参照して説明する。図５に示すように、表面性状補正装置２０は、マスタデータ生成部２１と補正部２２とを主に備える。

【0035】

マスタデータ生成部２１は、既知の周期的な基準凹凸ＭＰｂを有するマスタピースＭＰを検出対象物として定寸装置１７により出力された基準凹凸ＭＰｂに関するマスタピース変位データの周波数応答特性を算出する。補正部２２は、マスタデータ生成部２１によって算出されたマスタピース変位データの周波数応答特性を用いて、定寸装置１７によって測定された工作物Ｗの表面における変位値（測定変位データ）を補正することにより、表面凹凸Ｗａの真の変位値を算出する。

【0036】

６－１．マスタデータ生成部２１
マスタデータ生成部２１は、図６に示すように、ＭＰデータ取得部４１、周波数応答特性算出部４２、フィッティング処理部４３、伝達関数モデル生成部４４を主に備える。

【0037】

ＭＰデータ取得部４１は、研削装置１０の主軸台１４および心押台１５に支持されて回転するマスタピースＭＰを検出対象物として、定寸装置１７が周期的な基準凹凸ＭＰｂを所定のサンプリング周波数で測定した場合に出力されるマスタピース変位データをＭＰデータＳｍとして取得する。ＭＰデータＳｍは、定寸装置１７による検出位置をマスタピースＭＰの外周面における周方向の基準凹凸ＭＰｂに沿って移動させた際に、定寸装置１７により出力されるマスタピースＭＰの周方向の基準凹凸ＭＰｂの変位値に関する時系列データである。ここで、マスタピースＭＰは、図４に示すように、振幅および山数が既知の周期的な基準凹凸ＭＰｂが周方向に形成されている。なお、図４には、凹凸を誇張して図示しており、実際の凹凸高さは小さい。

【0038】

ＭＰデータＳｍは、工作物Ｗの研削において取得する必要のある周波数帯域において測定されたマスタピースＭＰの基準凹凸ＭＰｂの変位値を表す。このため、定寸装置１７によるマスタピースＭＰの基準凹凸ＭＰｂの測定は、次のように行われる。

【0039】

まず、必要な周波数帯域をマスタピースＭＰの山数で除することにより、主軸台１４における主軸回転速度範囲が算出される。続いて、主軸台１４および心押台１５に支持されたマスタピースＭＰの回転速度を、主軸回転速度範囲において一定の変化率で連続的に変化させる。すなわち、マスタピースＭＰの回転速度をスイープさせる。そして、マスタピースＭＰの回転速度をスイープさせながら、定寸装置１７がマスタピースＭＰの周方向における基準凹凸ＭＰｂの凹凸高さ方向の変位値を変位起因要素として検出する。定寸装置１７は、当該変位値に関する時系列データをマスタピース変位データとして出力する。

【0040】

そして、ＭＰデータ取得部４１が取得するＭＰデータＳｍは、定寸装置１７が出力するマスタピース変位データである。つまり、マスタピースＭＰの周方向における既知の基準凹凸ＭＰｂの変位値を表すマスタピース変位データであるＭＰデータＳｍが定寸装置１７により連続的に出力される。ＭＰデータ取得部４１は、定寸装置１７から連続的に出力されるＭＰデータＳｍを取得する。そして、ＭＰデータ取得部４１は、定寸装置１７から取得したＭＰデータＳｍを周波数応答特性算出部４２に出力する。

【0041】

周波数応答特性算出部４２は、ＭＰデータ取得部４１によって取得されたＭＰデータＳｍについて、周波数応答特性を算出する。算出される周波数応答特性は、図７に示すように、基準凹凸ＭＰｂの形状から導出された真の変位値に関する仮想時系列データを入力とし、定寸装置１７により出力される変位値に関する時系列データを出力とした場合において、入出力の関係を表す伝達関数である。

【0042】

まず、図８に示すように、周波数応答特性算出部４２は、図７における「出力」のデータに対応するＭＰデータＳｍ（マスタピース変位データ）に対してフーリエ変換を行う（ステップ４２ａ）。これにより、周波数応答特性算出部４２は、ＭＰデータＳｍの各周波数における変位振幅および変位位相に関するデータを生成する。生成されるデータは、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表すデータとなる。

【0043】

また、周波数応答特性算出部４２は、マスタピースＭＰの回転速度をスイープさせた際のスイープ指令と、マスタピースＭＰの基準凹凸ＭＰｂの形状とにより定義された真の変位値に関する仮想時系列データを生成する。真の変位値に関する仮想時系列データが、図７における「入力」のデータに対応する。図８に示すように、周波数応答特性算出部４２は、真の変位値に関する仮想時系列データ（真の変位データ）に対してフーリエ変換を行う（ステップ４２ｂ）。これにより、周波数応答特性算出部４２は、真の変位値に関する仮想時系列データにおける仮想変位振幅および仮想変位位相に関するデータを生成する。生成されるデータは、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表すデータとなる。

【0044】

そして、周波数応答特性算出部４２は、フーリエ変換を行ったＭＰデータＳｍにおける変位振幅および変位位相を、既知のマスタピースＭＰについての真の変位値に関する仮想時系列データに対してフーリエ変換を行った真の仮想変位振幅および真の仮想変位位相で除することにより、ゲインと位相とを含む周波数応答特性を表す周波数応答データＤｆ１を生成する（ステップ４２ｃ）。生成される周波数応答データＤｆ１は、周波数に対するゲイン、および、周波数に対する位相を表すデータとなる。ここで、周波数応答データＤｆ１は、ゲインおよび位相を含むため、複素数値として表現することができる。

【0045】

図９の（ａ）に示すように、生成された周波数応答データＤｆ１のゲインは、横軸の周波数に応じて変化するデータとなる。また、図９の（ｂ）に示すように、生成された周波数応答データＤｆ１の位相は、横軸の周波数に応じて変化するデータとなる。尚、図９に示すように、生成された周波数応答データＤｆ１は、研削装置１０の研削において工作物Ｗの表面性状の測定に必要となる加工時周波数範囲Ｒ１においては、概ねゲインおよび位相の振動が抑制されている。一方、加工時周波数範囲Ｒ１より大きな周波数範囲においては、研削装置１０を構成する各構成要素の固有値（固有振動数等）の影響が大きく、ゲインおよび位相が大きく振動し、所謂、ノイズとなる。周波数応答特性算出部４２は、生成した周波数応答データＤｆ１をフィッティング処理部４３に出力する。

【0046】

再び、図６に戻り、フィッティング処理部４３は、周波数応答特性算出部４２によって生成された周波数応答データＤｆ１について、多項式関数によるフィッティング処理を行う。特に、フィッティング処理部４３は、ゲインおよび位相に関する周波数応答データＤｆ１を用いて、ゲインおよび位相を含む複素数値について多項式関数によるフィッティング処理を行う。

【0047】

図１０の（ａ）（ｂ）に示すように、フィッティング処理部４３は、フィッティング処理を行うことにより、ゲインおよび位相に関するフィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を生成する。フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２は、周波数について離散的な点群データである。ここで、フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２は、ゲインおよび位相を含む複素数値として表現される。従って、フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２は、周波数に対するゲイン、および、周波数に対する位相を表すデータとして表現することも可能である。

【0048】

より詳細には、フィッティング処理部４３は、まず、フィッティング処理を行う指定周波数範囲Ｒ２を設定する。ここで、指定周波数範囲Ｒ２は、図９の（ａ）（ｂ）に示すように、加工時周波数範囲Ｒ１よりも狭い範囲に設定され、例えば、マスタピースＭＰをスイープさせた際の周波数の下限周波数Ｆ１から加工時周波数範囲Ｒ１の上限周波数Ｆ２までの周波数範囲として設定される。

【0049】

そして、フィッティング処理部４３は、例えば、重回帰分析や多変量解析、或いは、機械学習等の周知の方法を用いて、指定周波数範囲Ｒ２内の周波数応答データＤｆ１についての多項式関数によるフィッティング処理を行うことにより、フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を生成する。

【0050】

ここで、指定周波数範囲Ｒ２の上限周波数Ｆ２以上の周波数、換言すれば、研削装置１０による研削において工作物Ｗの表面性状の測定に使用しない周波数範囲については、周波数応答データＤｆ１が研削装置１０の固有値（固有振動数等）の影響によって振動している。また、指定周波数範囲Ｒ２の下限周波数Ｆ１未満の周波数については、研削装置１０の固有値（固有振動数等）の影響がない周波数範囲であるため、ゲインがほぼ１、位相がほぼ０°となる可能性が高いが、ノイズにより値が変動している。

【0051】

そこで、フィッティング処理部４３は、指定周波数範囲Ｒ２内の周波数応答データＤｆ１に対してフィッティング処理を行う。そうすると、図１０の（ａ）（ｂ）に示すように、指定周波数範囲Ｒ２内における周波数応答データＤｆ２が生成される。そして、フィッティング処理部４３は、指定周波数範囲Ｒ２におけるフィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を伝達関数モデル生成部４４に出力する。

【0052】

なお、指定周波数範囲Ｒ２の下限周波数Ｆ１未満の周波数については、ゲイン１、位相０°となるため、生成された周波数応答データＤｆ２に、下限周波数Ｆ１未満のデータを追加することにより、加工時周波数範囲Ｒ１の周波数応答データＤｆ２を生成しても良い。この場合、フィッティング処理部４３は、加工時周波数範囲Ｒ１の周波数応答データＤｆ２を伝達関数モデル生成部４４に出力する。

【0053】

伝達関数モデル生成部４４は、フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を用いて、図７に示すように、基準凹凸ＭＰｂの形状から得られる真の変位値で表される波形を入力としフィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を出力とした場合において、入出力の関係を表す伝達関数モデルＤｍを生成する。伝達関数モデルＤｍは、ラプラス変換により表されたモデルである。伝達関数モデルＤｍは、ラプラス変換モデルであるため、ラプラス演算子「ｓ」により表現された関数である。

【0054】

フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２は、上述したように、周波数について離散的な点群データである。そこで、伝達関数モデル生成部４４は、周波数について離散的な点群データであるフィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を用いて、周波数について連続的な関係を有する伝達関数モデルＤｍを生成する。

【0055】

図１１の（ａ）（ｂ）の実線にて示すように、伝達関数モデルＤｍは、図１０の（ａ）（ｂ）のフィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を連続線で接続したものに相当する。伝達関数モデルＤｍは、０Ｈｚから例えば無限大までの周波数範囲について表されるモデルとなる。伝達関数モデルＤｍは、フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２よりも高周波の範囲についても表現されている。伝達関数モデルＤｍは、任意の周波数を入力することにより、当該周波数におけるゲインおよび位相を得ることができる。

【0056】

６－２．補正部２２
補正部２２は、図６に示すように、伝達関数モデル再変換部５１、測定データ取得部５２、補正データ生成部５３、出力部５４を主に備える。

【0057】

伝達関数モデル再変換部５１は、マスタデータ生成部２１の伝達関数モデル生成部４４から取得した伝達関数モデルＤｍを用いて、工作物Ｗが研削された際の周波数に対応する変換後周波数応答データＤｆｃに再変換する。伝達関数モデル再変換部５１は、工作物Ｗを研削する際の周波数、換言すれば、工作物Ｗの研削において定寸装置１７が工作物Ｗの表面凹凸Ｗａを測定する際のサンプリング周波数Ｆｓを、定寸装置１７から取得する。尚、サンプリング周波数Ｆｓについては、定寸装置１７から取得することに限られず、例えば、研削装置１０の作動を制御する図示省略の制御装置等から取得することも可能である。

【0058】

そして、伝達関数モデル再変換部５１は、伝達関数モデルＤｍを用いて、取得したサンプリング周波数Ｆｓに対応するように、基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃを生成する。つまり、伝達関数モデル再変換部５１は、伝達関数モデルＤｍにサンプリング周波数Ｆｓを入力することにより、サンプリング周波数Ｆｓにおける変換後周波数応答データＤｆｃを得る。生成された基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃは、周波数に対するゲイン、および、周波数に対する位相を表すデータとなる。ここで、基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃは、ゲインおよび位相を含むため、複素数値として表現することができる。伝達関数モデル再変換部５１は、生成した基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃを補正データ生成部５３に出力する。

【0059】

測定データ取得部５２は、研削装置１０の主軸台１４および心押台１５に支持されて回転する工作物Ｗを検出対象物として、定寸装置１７が工作物Ｗの表面における周期的な表面凹凸Ｗａを測定した場合に出力される周方向における表面凹凸Ｗａの変位値を表す測定変位データを測定データＳｄとして取得する。測定データＳｄは、定寸装置１７による検出位置を工作物Ｗの外周面における周方向の表面凹凸Ｗａに沿って移動させた際に、定寸装置１７により出力される工作物Ｗの周方向の表面凹凸Ｗａの変位値に関する時系列データである。

【0060】

そして、測定データ取得部５２は、定寸装置１７から取得した測定データＳｄを補正データ生成部５３に出力する。ここで、測定データＳｄは、ＭＰデータＳｍのサンプリング周波数と異なるサンプリング周波数Ｆｓで測定されること以外、同じ条件で測定される。

【0061】

補正データ生成部５３は、伝達関数モデル再変換部５１から取得した基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃと、測定データ取得部５２から取得した測定データＳｄを用いて、測定データＳｄ（測定変位データ）を補正することにより、表面凹凸Ｗａの真の変位値を表す補正データＳｒ２を算出する。

【0062】

具体的に、図１２に示すように、補正データ生成部５３は、取得した測定データＳｄ（測定変位データ）に対してフーリエ変換を行う（ステップ５３ａ）。これにより、補正データ生成部５３は、測定データＳｄ（測定変位データ）の各周波数における変位振幅および変位位相に関するデータを生成する。生成されるデータは、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表すデータとなる。

【0063】

補正データ生成部５３は、伝達関数モデル再変換部５１から基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃを取得する（ステップ５３ｂ）。基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃは、周波数に対するゲイン、および、周波数に対する位相を表すデータである。

【0064】

そして、補正データ生成部５３は、フーリエ変換を行った測定データＳｄ（測定変位データ）を基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃで除することにより、測定データＳｄを補正した補正データＳｒ１（補正後の測定データ）を生成する（ステップ５３ｃ）。補正データＳｒ１は、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表すデータとなる。尚、上述した補正は、指定周波数範囲Ｒ２または加工時周波数範囲Ｒ１の範囲内でのみ実施し、指定周波数範囲Ｒ２または加工時周波数範囲Ｒ１の範囲外のデータを使用しない。

【0065】

ところで、マスタピースＭＰの測定時における所定のサンプリング周波数と工作物Ｗの測定時におけるサンプリング周波数Ｆｓとは異なる場合がある。ここで、基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃは、測定時におけるサンプリング周波数Ｆｓを用いて、伝達関数モデルＤｍから再変換されたデータである。従って、フーリエ変換された測定データＳｄと基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃとは、周波数が対応するデータとなる。フーリエ変換された測定データＳｄと基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃとが、周波数が対応するデータであるため、フーリエ変換を行った測定データＳｄを基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃで除することが可能となる。

【0066】

フーリエ変換を行った測定データＳｄを基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃで除することにより算出された補正データＳｒ１は、変位振幅および変位位相が補正されることになる。従って、生成された補正データＳｒ１は、表面凹凸Ｗａの真の変位値を表すデータとなる。

【0067】

補正データＳｒ１は、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表す周波数応答データである。そこで、補正データ生成部５３は、補正データＳｒ１を逆フーリエ変換することによって時系列データに変換して、変換後の補正データＳｒ２を生成する（ステップ５３ｄ）。変換された補正データＳｒ２は、時間に対する変位値を表すデータとなる。この場合、補正データ生成部５３は、加工時周波数範囲Ｒ１の範囲内のみの各周波数の振幅と位相を用い、補正データＳｒ１を逆フーリエ変換することができる。

【0068】

出力部５４は、補正データ生成部５３により生成された表面凹凸Ｗａの真の変位値を表す補正データＳｒ２を、画像出力データに変換して画像出力装置３０に出力する。

【0069】

画像出力装置３０は、補正部２２から出力された補正データＳｒ２、すなわち表面凹凸Ｗａの変位値を表す時系列データを取得する。そして、画像出力装置３０は、例えば、ディスプレイ上にて、取得した補正データＳｒ２によって表される表面凹凸Ｗａの真の変位値を表示したり、表面凹凸Ｗａの真の変位値と基準値とを比較することによる良否結果を表示したりすることができる。また、画像出力装置３０は、円柱状または円筒状の工作物Ｗについて、表面凹凸Ｗａを加味した真円度等の加工精度の良否結果を表示することも可能である。

【0070】

以上の説明からも理解できるように、本実施形態の表面性状測定システムＳによれば、マスタデータ生成部２１が、マスタピースＭＰのマスタピース変位データを表すＭＰデータＳｍを取得し、ＭＰデータＳｍの周波数応答特性を表す基準凹凸ＭＰｂに関する周波数応答データＤｆ１を算出する。

【0071】

ここで、マスタピースＭＰは、既知の周期的な基準凹凸ＭＰｂを有する。例えば、凹凸検出装置としての定寸装置１７によりマスタピースＭＰの基準凹凸高さ方向の変位値を検出する場合、定寸装置１７の出力データは、既知の周期的な基準凹凸ＭＰｂに一致するデータであることが理想である。しかし、研削装置１０を構成する各部材の固有振動数等の固有値の影響により、実際には、定寸装置１７の出力データは、基準凹凸ＭＰｂに一致しないデータとなる。例えば、基準凹凸ＭＰｂが正弦波である場合には、定寸装置１７の実際の出力データは、正弦波とはならず、周波数に応じて振幅や位相が変化する波形となってしまう。

【0072】

そこで、上記のように、定寸装置１７が出力するＭＰデータＳｍの周波数応答特性を表す基準凹凸ＭＰｂに関する周波数応答データＤｆ１を算出することとした。つまり、当該周波数応答データＤｆ１は、定寸装置１７が出力する変位データが、どの周波数帯域で振幅や位相にどのような影響を受けたかを表す指標である。そして、補正部２２が、周波数応答データＤｆ１を用いて測定変位データを表す測定データＳｄを補正することにより、工作物Ｗの表面凹凸Ｗａの真の変位値を表す補正データＳｒ１または変換後の補正データＳｒ２を出力することができる。

【0073】

定寸装置１７から出力された工作物Ｗを測定した際の測定データＳｄが、研削装置１０を構成する各部材の固有値の影響を受けているとしても、マスタピースＭＰの周波数応答データＤｆ１を用いて測定データＳｄを補正するため、補正された真の変位値を表す補正データＳｒ１，Ｓｒ２は固有値の影響を排除したデータにできる。従って、補正された真の変位値を表す補正データＳｒ１，Ｓｒ２を用いて、工作物Ｗの表面凹凸Ｗａの真の変位値を算出することができる。

【0074】

従来のようにローパスフィルタは遮断周波数より高い周波数の成分が減衰されるため、ローパスフィルタを適用した場合の変位値は高周波領域の成分を含まないものとなる。しかし、上記の表面性状測定システムＳによれば、高周波領域における測定データＳｄの正確性が損なわれることが抑制される。そして、表面性状測定システムＳによれば、測定データＳｄに対してフィルタ処理を行わずにフーリエ変換等の高速演算によって測定データＳｄの補正が可能であるため、応答性を改善することができる。

【0075】

また、周波数応答データＤｆ１に対して多項式関数によるフィッティング処理を行うことにより、フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を生成し、補正部２２による補正データＳｒ１の生成は、フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を用いることとした。フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２は、周波数応答データＤｆ１に含まれているノイズを除去したデータとなる。従って、高精度に補正データＳｒ１，Ｓｒ２を生成することができる。

【0076】

また、本実施形態においては、一旦、フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を伝達関数モデルＤｍとして表すこととした。そして、補正部２２は、伝達関数モデルＤｍを用いて、測定データＳｄを測定する際のサンプリング周波数Ｆｓに対応するように、基準凹凸ＭＰｂに関する変換後周波数応答データＤｆｃを生成している。補正部２２は、生成した変換後周波数応答データＤｆｃを用いて、補正データＳｒ１を生成している。これにより、マスタピースＭＰの測定時におけるサンプリング周波数と工作物Ｗの測定時におけるサンプリング周波数Ｆｓとは異なる場合であっても、補正データＳｒ１を生成することができる。

【0077】

（実施形態２）
実施形態２の表面性状補正装置２０について図１３を参照して説明する。表面性状補正装置２０は、実施形態１と同様に、マスタデータ生成部２１と補正部２２とを備える。本実施形態においては、実施形態１に対して、マスタデータ生成部２１が伝達関数モデル生成部４４を有しない点、および、補正部２２が、伝達関数モデル再変換部５１に代えて周波数応答特性補間処理部５５を有する点が異なる。

【0078】

本実施形態における他の構成は、実施形態１と同様である。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

【0079】

本実施形態において、周波数応答特性補間処理部５５は、フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を用いて補間処理を行うことにより、工作物Ｗが研削された際の周波数に対応する変換後周波数応答データＤｆｃを生成する。

【0080】

周波数応答特性補間処理部５５は、工作物Ｗを研削する際の周波数、換言すれば、工作物Ｗの研削において定寸装置１７が工作物Ｗの表面凹凸Ｗａを測定する際のサンプリング周波数Ｆｓを、定寸装置１７から取得する。ここで、マスタピースＭＰの測定時におけるサンプリング周波数と工作物Ｗの測定時におけるサンプリング周波数Ｆｓとは異なるものとする。そのため、フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２とフーリエ変換後の測定データＳｄとが、周波数が対応しない。従って、補正データ生成部５３が、フーリエ変換後の測定データＳｄを、フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２で除することができない。

【0081】

そこで、フィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２に対して補間処理を行うことにより、フーリエ変換後の測定データＳｄに対して周波数が対応するように、補間後の変換後周波数応答データＤｆｃを生成する。補間処理は、隣接するデータを用いて、例えば直線近似を行う。従って、本実施形態においては、実施形態１と同様の作用効果を有する。

【0082】

（実施形態３）
マスタピースＭＰの基準凹凸ＭＰｂの測定時における所定のサンプリング周波数と工作物Ｗの測定時におけるサンプリング周波数Ｆｓとが同一である場合には、実施形態１における伝達関数モデル生成部４４および伝達関数モデル再変換部５１が不要である。この場合、フィッティング処理部４３により生成されたフィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２を、補正データ生成部５３に出力することになる。従って、本実施形態においては、実施形態１と同様の作用効果を有する。

【0083】

（実施形態４）
マスタピースＭＰの基準凹凸ＭＰｂの測定時における所定のサンプリング周波数と工作物Ｗの測定時におけるサンプリング周波数Ｆｓとが同一である場合には、実施形態１におけるフィッティング処理部４３、伝達関数モデル生成部４４および伝達関数モデル再変換部５１を備えない構成とすることもできる。この場合、周波数応答特性算出部４２により生成された周波数応答データＤｆ１を、補正データ生成部５３に出力することになる。本実施形態においても、実施形態１と同様の作用効果を有する。ただし、フィッティング処理を行う方が、高精度になる。

【0084】

（実施形態５）
上述した実施形態においては、凹凸検出装置として定寸装置１７を用い、工作物Ｗの表面凹凸ＷａおよびマスタピースＭＰの基準凹凸ＭＰｂの凹凸高さ方向の変位値に起因する変位起因要素として、変位値を検出し、変位起因要素に関する変位起因データとして、変位値に関する時系列データを出力する場合を例示した。

【0085】

しかし、図１４に示すように、凹凸検出装置は、変位起因要素として変位値を検出することに限定されず、工作物Ｗの表面凹凸ＷａおよびマスタピースＭＰの基準凹凸ＭＰｂの凹凸高さ方向の変位値に関する変位起因要素として、加速度を検出する加速度センサ１７ｅとすることも可能である。

【0086】

この場合、凹凸検出装置としての加速度センサ１７ｅは、検出対象物Ｗ，ＭＰの凹凸面Ｗａ，ＭＰｂに接触する接触子１７ａを有し、接触子１７ａを検出対象物Ｗ，ＭＰの凹凸面Ｗａ，ＭＰｂに沿って移動させる際に、接触子１７ａの加速度を、変位起因要素として検出する。そして、凹凸検出装置としての加速度センサ１７ｅは、検出した加速度に関する時系列データを、変位起因データとして出力する。

【0087】

本実施形態においては、加速度に関するデータとなるため、処理の最終段階、または、処理の途中において、加速度を変位値に変換する処理が必要となる。例えば、補正データ生成部５３が、加速度に関する補正データを生成した後に、積分処理を行うことにより、表面凹凸Ｗａの変位値に関する補正データを生成する。

【0088】

また、マスタデータ生成部２１の周波数応答特性算出部４２において、加速度に関する時系列データであるＭＰデータＳｍに対して積分処理を行うことにより、変位値に関する時系列データに変換し、その後は、上記実施形態にて説明した処理を行う。さらに、補正部２２の補正データ生成部５３において、加速度に関する時系列データである測定データＳｄに対して積分処理を行うことにより、変位値に関する時系列データに変換し、その後は、上記実施形態にて説明した処理を行う。このようにして、表面性状補正装置２０は、工作物Ｗの表面凹凸Ｗａの真の変位値を得ることができる。

【0089】

（実施形態６）
実施形態６の表面性状測定システムＳについて、図１５～図２３を参照して説明する。図１５に示すように、表面性状測定システムＳは、変位検出装置としての定寸装置１７、加速度検出装置としての加速度センサ１７ｅ、表面性状補正装置２０、画像出力装置３０を備える。

【0090】

定寸装置１７は、上記実施形態１と同様の構成を有する。従って、定寸装置１７は、検出対象物の凹凸面に沿って検出位置を移動させる際に、検出位置における凹凸高さ方向の変位値を変位起因要素として検出する。そして、定寸装置１７は、検出した変位値に関する時系列データを、変位データ（変位起因データ）として出力する。

【0091】

定寸装置１７による検出対象物は、マスタピースＭＰおよび工作物Ｗである。従って、定寸装置１７は、マスタピースＭＰを検出対象物とした場合において、マスタピースＭＰの基準凹凸ＭＰｂの変位値に関する時系列データを、第一マスタピース変位データとして出力する。また、定寸装置１７は、工作物Ｗを検出対象物とした場合において、工作物Ｗの表面凹凸Ｗａの変位値に関する時系列データを、第一測定変位データとして出力する。定寸装置１７による測定方法は、実施形態１と同様である。

【0092】

加速度センサ１７ｅは、上記実施形態５と同様であって、図１４に示したように、定寸装置１７の接触子１７ａの加速度を変位起因要素として検出する。つまり、加速度センサ１７ｅは、検出対象物の凹凸面に接触する接触子１７ａを検出対象物の凹凸面に沿って移動させる際に、接触子１７ａの加速度を変位起因要素として検出する。そして、加速度センサ１７ｅは、検出した加速度に関する時系列データを、加速度データ（変位起因データ）として出力する。

【0093】

加速度センサ１７ｅによる検出対象物は、変位検出装置としての定寸装置１７による検出対象物と同様に、マスタピースＭＰおよび工作物Ｗである。従って、加速度センサ１７ｅは、マスタピースＭＰを検出対象物とした場合において、マスタピースＭＰの基準凹凸ＭＰｂに接触する接触子１７ａの加速度に関する時系列データを、マスタピース加速度データとして出力する。また、加速度センサ１７ｅは、工作物Ｗを検出対象物とした場合において、工作物Ｗの表面凹凸Ｗａに接触する接触子１７ａの加速度に関する時系列データを、測定加速度データとして出力する。加速度センサ１７ｅによる測定方法は、定寸装置１７による上記測定と同時に行う。

【0094】

表面性状補正装置２０は、実施形態１と同様に、マスタデータ生成部２１と補正部２２とを備える。表面性状補正装置２０を構成するマスタデータ生成部２１および補正部２２は、それぞれ、定寸装置１７の出力データを取得し、かつ、加速度センサ１７ｅの出力データを取得する。

【0095】

マスタデータ生成部２１は、図１５に示すように、ＭＰデータ取得部１４１、周波数応答特性算出部１４２、フィッティング処理部１４３、伝達関数モデル生成部１４４を主に備える。

【0096】

ＭＰデータ取得部１４１は、マスタピースＭＰを検出対象物として、定寸装置１７が周期的な基準凹凸ＭＰｂを所定のサンプリング周波数で測定した場合に出力される第一マスタピース変位データ（第一ＭＰ変位データ）Ｓｍ１１を取得する。第一ＭＰ変位データＳｍ１１は、実施形態１におけるＭＰデータＳｍと同様である。さらに、ＭＰデータ取得部１４１は、マスタピースＭＰを検出対象物として、加速度センサ１７ｅから出力されるマスタピース加速度データ（ＭＰ加速度データ）Ｓｍ１２を取得する。

【0097】

周波数応答特性算出部１４２は、第一ＭＰ変位データＳｍ１１の周波数応答特性、および、ＭＰ加速度データＳｍ１２の周波数応答特性を算出する。周波数応答特性算出部１４２の処理について、図１６を参照して説明する。

【0098】

周波数応答特性算出部１４２は、第一ＭＰ変位データＳｍ１１に対してフーリエ変換を行う（ステップ１４２ａ）。これにより、周波数応答特性算出部１４２は、第一ＭＰ変位データＳｍ１１の各周波数における変位振幅および変位位相に関するデータを生成する。生成されるデータは、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表すデータとなる。

【0099】

また、周波数応答特性算出部１４２は、マスタピースＭＰの回転速度をスイープさせた際のスイープ指令と、マスタピースＭＰの基準凹凸ＭＰｂの形状とにより定義された真の変位値に関する仮想時系列データを生成する。周波数応答特性算出部１４２は、真の変位値に関する仮想時系列データ（真の変位データ）に対してフーリエ変換を行う（ステップ１４２ｂ）。これにより、周波数応答特性算出部１４２は、真の変位値に関する仮想時系列データにおける仮想変位振幅および仮想変位位相に関するデータを生成する。生成されるデータは、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表すデータとなる。

【0100】

そして、周波数応答特性算出部１４２は、フーリエ変換を行った第一ＭＰ変位データＳｍ１１における変位振幅および変位位相を、既知のマスタピースＭＰについての真の変位値に関する仮想時系列データに対してフーリエ変換を行った真の仮想変位振幅および真の仮想変位位相で除することにより、ゲインと位相とを含む第一周波数応答特性を表す第一周波数応答データＤｆ１１を生成する（ステップ１４２ｃ）。生成される第一周波数応答データＤｆ１１は、周波数に対するゲイン、および、周波数に対する位相を表すデータとなる。ここで、第一周波数応答データＤｆ１１は、ゲインおよび位相を含むため、複素数値として表現することができる。

【0101】

生成された第一周波数応答データＤｆ１１のゲインは、図９の（ａ）に示すように、横軸を周波数に応じて変化するデータとなる。また、生成された第一周波数応答データＤｆ１１の位相は、図９の（ｂ）に示すように、横軸の周波数に応じて変化するデータとなる。

【0102】

周波数応答特性算出部１４２は、ＭＰ加速度データＳｍ１２に対してフーリエ変換を行う（ステップ１４２ｄ）。これにより、周波数応答特性算出部１４２は、ＭＰ加速度データＳｍ１２の各周波数における加速度振幅および加速度位相に関するデータを生成する。生成されるデータは、周波数に対する加速度振幅、および、周波数に対する加速度位相を表すデータとなる。

【0103】

周波数応答特性算出部１４２は、フーリエ変換されたＭＰ加速度データＳｍ１２に対して変位化処理を行うことにより、第二マスタピース変位データ（第二ＭＰ変位データ）Ｓｍ１３を生成する（ステップ１４２ｅ）。生成されるデータは、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表すデータとなる。

【0104】

そして、周波数応答特性算出部１４２は、第二ＭＰ変位データＳｍ１３における変位振幅および変位位相を、既知のマスタピースＭＰについての真の変位値に関する仮想時系列データに対してフーリエ変換を行った真の仮想変位振幅および真の仮想変位位相で除することにより、ゲインと位相とを含む第二周波数応答特性を表す第二周波数応答データＤｆ１２を生成する（ステップ１４２ｆ）。生成される第二周波数応答データＤｆ１２は、周波数に対するゲイン、および、周波数に対する位相を表すデータとなる。ここで、第二周波数応答データＤｆ１２は、ゲインおよび位相を含むため、複素数値として表現することができる。

【0105】

図２０の（ａ）に示すように、生成された第二周波数応答データＤｆ１２のゲインは、横軸の周波数に応じて変化するデータとなる。また、図２０の（ｂ）に示すように、生成された第二周波数応答データＤｆ１２の位相は、横軸の周波数に応じて変化するデータとなる。

【0106】

図２０に示すように、生成された第二周波数応答データＤｆ１２は、第二指定周波数範囲Ｒ１１においては、概ねゲインおよび位相の振動が抑制されている。一方、第二指定周波数範囲Ｒ１１より大きな周波数範囲においては、研削装置１０を構成する各構成要素の固有値（固有振動数等）の影響が大きく、ゲインおよび位相が大きく振動し、所謂、ノイズとなる。第二指定周波数範囲Ｒ１１より小さな周波数範囲においては、研削装置１０の固有値の影響がない周波数範囲であるため、ゲインがほぼ１、位相がほぼ０°となるが、ノイズにより値が変動している。

【0107】

図１５および図１６に示すように、フィッティング処理部１４３は、周波数応答特性算出部１４２によって生成された第一周波数応答データＤｆ１１および第二周波数応答データＤｆ１２について、多項式関数によるフィッティング処理を行う。

【0108】

図１６に示すように、フィッティング処理部１４３は、ゲインおよび位相に関する第一周波数応答データＤｆ１１を用いて、ゲインおよび位相を含む複素数値について多項式関数によるフィッティング処理を行うことにより、ゲインおよび位相に関するフィッティング処理後の第一周波数応答データＤｆ２１を生成する（ステップ１４３ａ）。フィッティング処理後の第一周波数応答データＤｆ２１は、図１０の（ａ）（ｂ）に示すように、周波数について離散的な点群データである。フィッティング処理後の第一周波数応答データＤｆ２１の生成は、実施形態１におけるフィッティング処理後の周波数応答データＤｆ２の生成と同様である。

【0109】

さらに、図１６に示すように、フィッティング処理部１４３は、ゲインおよび位相に関する第二周波数応答データＤｆ１２を用いて、ゲインおよび位相を含む複素数値について多項式関数によるフィッティング処理を行うことにより、ゲインおよび位相に関するフィッティング処理後の第二周波数応答データＤｆ２２を生成する（ステップ１４３ｂ）。フィッティング処理後の第二周波数応答データＤｆ２２は、図２１の（ａ）（ｂ）に示すように、周波数について離散的な点群データである。

【0110】

より詳細には、フィッティング処理部１４３は、まず、フィッティング処理を行う第二指定周波数範囲Ｒ１１を設定する。そして、フィッティング処理部１４３は、第二指定周波数範囲Ｒ１１内の第二周波数応答データＤｆ１２に対してフィッティング処理を行う。そうすると、図２１の（ａ）（ｂ）に示すように、第二指定周波数範囲Ｒ１１内における第二周波数応答データＤｆ２２が生成される。

【0111】

図１５および図１６に示すように、伝達関数モデル生成部１４４は、フィッティング処理後の第一周波数応答データＤｆ２１を用いて、基準凹凸ＭＰｂの形状から得られる真の変位値で表される波形を入力としフィッティング処理後の第一周波数応答データＤｆ２１を出力とした場合において、入出力の関係を表す第一伝達関数モデルＤｍ１１を生成する（ステップ１４４ａ）。第一伝達関数モデルＤｍ１１は、ラプラス変換により表されたモデルである。第一伝達関数モデルＤｍ１１は、ラプラス変換モデルであるため、ラプラス演算子「ｓ」により表現された関数である。

【0112】

フィッティング処理後の第一周波数応答データＤｆ２１は、上述したように、周波数について離散的な点群データである。そこで、伝達関数モデル生成部１４４は、周波数について離散的な点群データであるフィッティング処理後の第一周波数応答データＤｆ２１を用いて、周波数について連続的な関係を有する第一伝達関数モデルＤｍ１１を生成する。

【0113】

図２３の（ａ）（ｂ）の実線にて示すように、第一伝達関数モデルＤｍ１１は、フィッティング処理後の第一周波数応答データＤｆ２１を連続線で接続したものに相当する。第一伝達関数モデルＤｍ１１は、０Ｈｚから例えば無限大までの周波数範囲について表されるモデルとなる。第一伝達関数モデルＤｍ１１は、フィッティング処理後の第一周波数応答データＤｆ２１よりも高周波の範囲についても表現されている。第一伝達関数モデルＤｍ１１は、任意の周波数を入力することにより、当該周波数におけるゲインおよび位相を得ることができる。

【0114】

伝達関数モデル生成部１４４は、さらに、フィッティング処理後の第二周波数応答データＤｆ２２を用いて、基準凹凸ＭＰｂの形状から得られる真の変位値で表される波形を入力としフィッティング処理後の第二周波数応答データＤｆ２２を出力とした場合において、入出力の関係を表す第二伝達関数モデルＤｍ１２を生成する（ステップ１４４ｂ）。第二伝達関数モデルＤｍ１２は、ラプラス変換により表されたモデルである。第二伝達関数モデルＤｍ１２は、ラプラス変換モデルであるため、ラプラス演算子「ｓ」により表現された関数である。

【0115】

フィッティング処理後の第二周波数応答データＤｆ２２は、上述したように、周波数について離散的な点群データである。そこで、伝達関数モデル生成部１４４は、周波数について離散的な点群データであるフィッティング処理後の第二周波数応答データＤｆ２２を用いて、周波数について連続的な関係を有する第二伝達関数モデルＤｍ１２を生成する。

【0116】

図２２の（ａ）（ｂ）の実線にて示すように、第二伝達関数モデルＤｍ１２は、図２１の（ａ）（ｂ）のフィッティング処理後の第二周波数応答データＤｆ２２を連続線で接続したものに相当する。第二伝達関数モデルＤｍ１２は、０Ｈｚから例えば無限大までの周波数範囲について表されるモデルとなる。さらに、第二伝達関数モデルＤｍ１２は、フィッティング処理後の第二周波数応答データＤｆ２２よりも高周波の範囲についても表現されている。第二伝達関数モデルＤｍ１２は、任意の周波数を入力することにより、当該周波数におけるゲインおよび位相を得ることができる。

【0117】

補正部２２は、図１５に示すように、伝達関数モデル再変換部１５１、測定データ取得部１５２、補正データ生成部１５３、出力部１５４を主に備える。

【0118】

伝達関数モデル再変換部１５１は、マスタデータ生成部１２１の伝達関数モデル生成部１４４から取得した第一伝達関数モデルＤｍ１１を用いて、工作物Ｗが研削された際の周波数に対応する第一変換後周波数応答データＤｆｃ１１に再変換する。さらに、伝達関数モデル再変換部１５１は、マスタデータ生成部１２１の伝達関数モデル生成部１４４から取得した第二伝達関数モデルＤｍ１２を用いて、工作物Ｗが研削された際の周波数に対応する第二変換後周波数応答データＤｆｃ１２に再変換する。再変換の方法は、実施形態１と同様である。

【0119】

測定データ取得部１５２は、工作物Ｗを検出対象物として、定寸装置１７が周期的な基準凹凸ＭＰｂを所定のサンプリング周波数で測定した場合に出力される第一測定変位データＳｄ１１を取得する。第一測定変位データＳｄ１１は、実施形態１における測定データＳｄと同様である。さらに、測定データ取得部１５２は、工作物Ｗを検出対象物として、加速度センサ１７ｅから出力される測定加速度データＳｄ１２を取得する。

【0120】

補正データ生成部１５３は、図１７に示すように、測定データ取得部１５２から第一測定変位データＳｄ１１を取得し、取得した第一測定変位データＳｄ１１に対してフーリエ変換を行う（ステップ１５３ａ）。これにより、補正データ生成部１５３は、第一測定変位データＳｄ１１の各周波数における変位振幅および変位位相に関するデータを生成する。生成されるデータは、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表すデータとなる。

【0121】

補正データ生成部１５３は、伝達関数モデル再変換部１５１から基準凹凸ＭＰｂに関する第一変換後周波数応答データＤｆｃ１１を取得する（ステップ１５３ｂ）。そして、補正データ生成部１５３は、フーリエ変換を行った第一測定変位データＳｄ１１を、基準凹凸ＭＰｂに関する第一変換後周波数応答データＤｆｃ１１で除することにより、第一測定変位データＳｄ１１を補正した第一補正データＳｒ１１（補正後の第一測定変位データ）を生成する（ステップ１５３ｃ）。

【0122】

第一補正データＳｒ１１は、表面凹凸Ｗａの真の変位値を表すデータである。また、第一補正データＳｒ１１は、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表すデータとなる。上述した補正は、図２３の（ａ）（ｂ）に示すように、第一指定周波数範囲Ｒ２（Ｆ１～Ｆ２）内でのみ実施しても良いし、第一指定周波数範囲Ｒ２を含む周波数範囲Ｒ１（Ｆ３～Ｆ２０）内でのみ実施しても良いし、第一使用周波数範囲Ｒ２１（Ｆ３～Ｆ２０）内でのみ実施しても良い。ここで、第一使用周波数範囲Ｒ２１と第一指定周波数範囲Ｒ２とは異なる。本実施形態においては、第一使用周波数範囲Ｒ２１は、周波数範囲Ｒ１の一部の範囲とされ、第一指定周波数範囲Ｒ２とは一部のみで共通する範囲とされる。

【0123】

また、補正データ生成部１５３は、図１８に示すように、測定データ取得部１５２から測定加速度データＳｄ１２を取得し、取得した測定加速度データＳｄ１２に対してフーリエ変換を行う（ステップ１５３ｄ）。これにより、補正データ生成部１５３は、測定加速度データＳｄ１２の各周波数における加速度振幅および加速度位相に関するデータを生成する。生成されるデータは、周波数に対する加速度振幅、および、周波数に対する加速度位相を表すデータとなる。

【0124】

補正データ生成部１５３は、フーリエ変換された測定加速度データＳｄ１２に対して変位化処理を行うことにより、第二測定変位データＳｄ１３を生成する（ステップ１５３ｅ）。生成されるデータは、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表すデータとなる。

【0125】

補正データ生成部１５３は、伝達関数モデル再変換部１５１から基準凹凸ＭＰｂに関する第二変換後周波数応答データＤｆｃ１２を取得する（ステップ１５３ｆ）。そして、補正データ生成部１５３は、変位化された第二測定変位データＳｄ１３を、基準凹凸ＭＰｂに関する第二変換後周波数応答データＤｆｃ１２で除することにより、第二測定変位データＳｄ１３を補正した第二補正データＳｒ１２（補正後の第二測定変位データ）を生成する（ステップ１５３ｇ）。

【0126】

第二補正データＳｒ１２は、表面凹凸Ｗａの真の変位値を表すデータである。また、第二補正データＳｒ１２は、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表すデータとなる。上述した補正は、図２２の（ａ）（ｂ）に示すように、第二指定周波数範囲Ｒ１１（Ｆ１１～Ｆ１２）内でのみ実施しても良いし、第二使用周波数範囲Ｒ２２（Ｆ２０～Ｆ１２）内でのみ実施する。ここで、第二使用周波数範囲Ｒ２２と第二指定周波数範囲Ｒ１１とは異なる。特に、第二使用周波数範囲Ｒ２２は、第二指定周波数範囲Ｒ１１の一部の範囲とされる。さらに、第二使用周波数範囲Ｒ２２（Ｆ２０～Ｆ１２）は、第一使用周波数範囲Ｒ２１（Ｆ３～Ｆ２０）より高周波数の範囲である。

【0127】

補正データ生成部１５３は、図１９に示すように、第一補正データＳｒ１１が周波数範囲Ｒ１（Ｆ３～Ｆ２）または第一指定周波数範囲Ｒ２（Ｆ１～Ｆ２）のデータである場合には、一部を抽出することにより、第一使用周波数範囲Ｒ２１（Ｆ３～Ｆ２０）の第一補正データＳｒ１１を生成する（ステップ１５３ｈ）。補正データ生成部１５３は、第一補正データＳｒ１１が第一使用周波数範囲Ｒ２１（Ｆ３～Ｆ２０）のデータである場合には、第一補正データＳｒ１１そのものを取得する。

【0128】

また、補正データ生成部１５３は、第二補正データＳｒ１２が第二指定周波数範囲Ｒ１１（Ｆ１１～Ｆ１２）のデータである場合には、一部を抽出することにより、第二使用周波数範囲Ｒ２２（Ｆ２０～Ｆ１２）の第二補正データＳｒ１２を生成する（ステップ１５３ｉ）。補正データ生成部１５３は、第二補正データＳｒ１２が第二使用周波数範囲Ｒ２２（Ｆ２０～Ｆ１２）のデータである場合には、第二補正データＳｒ１２そのものを取得する。

【0129】

補正データ生成部１５３は、第一使用周波数範囲Ｒ２１（Ｆ３～Ｆ２０）の第一補正データＳｒ１１と第二使用周波数範囲Ｒ２２（Ｆ２０～Ｆ１２）の第二補正データＳｒ１２とを合成して、合成補正データＳｒ１３の生成する（ステップ１５３ｊ）。上述したように、第一使用周波数範囲Ｒ２１（Ｆ３～Ｆ２０）の第一補正データＳｒ１１と第二使用周波数範囲Ｒ２２（Ｆ２０～Ｆ１２）の第二補正データＳｒ１２とは、周波数Ｆ２０を境界として、低周波側のデータと高周波側のデータとに分けられたデータとなる。従って、合成補正データＳｒ１３は、周波数範囲Ｆ３～Ｆ１２のデータとなる。合成補正データＳｒ１３は、周波数に対する変位振幅、および、周波数に対する変位位相を表す周波数応答データである。

【0130】

そして、補正データ生成部１５３は、合成補正データＳｒ１３を逆フーリエ変換することによって時系列データに変換し、変換後の合成補正データＳｒ１４の生成（ステップ１５３ｋ）。変換された合成補正データＳｒ１４は、時間に対する変位値を表すデータとなる。

【0131】

出力部１５４は、補正データ生成部１５３により生成された表面凹凸Ｗａの真の変位値を表す合成補正データＳｒ１４を、画像出力データに変換して画像出力装置３０に出力する。

【0132】

本実施形態によれば、変位検出装置としての定寸装置１７により検出される変位データと、加速度検出装置としての加速度センサ１７ｅにより検出される加速度データとを用いることにより、広い周波数範囲についてのデータを用いることができる。

【0133】

特に、変位検出装置としての定寸装置１７は、低周波側にて高精度な出力が可能であるのに対して、加速度検出装置としての加速度センサ１７ｅは、高周波側にて高精度な出力が可能となる。このように、それぞれの検出装置は高精度に出力できる周波数範囲が異なることにより、広い周波数範囲についてのデータを用いることができる。従って、工作物Ｗの表面凹凸Ｗａの真の変位値を高精度に得ることができる。

【0134】

（その他）
更に、定寸装置１７に代えてリニアゲージを用いることも可能である。尚、リニアゲージは、工作物Ｗに接触する接触子と、接触子を支持するアームを備え、接触子を回転中の工作物Ｗに接触させた状態で工作物Ｗの表面の変位を検出するものである。また、リニアゲージは、定寸装置１７と同様に、軸方向移動装置に支持されており、工作物Ｗの軸方向、すなわち、Ｚ方向に移動可能とされる。

【符号の説明】

【0135】

１７…定寸装置（検出装置、変位検出装置）、１７ａ…接触子、１７ｂ…フィンガー、１７ｅ…加速度センサ（検出装置、加速度検出装置）、２０…表面性状補正装置、２１…マスタデータ生成部、２２…補正部、ＭＰ…マスタピース、ＭＰｂ…基準凹凸、Ｗ…工作物、Ｗａ…表面凹凸、Ｓｍ…ＭＰデータ（変位起因データ、マスタピース変位データ）、Ｓｄ…測定データ（変位起因データ、測定変位データ）、Ｓｒ１１，Ｓｒ１２…補正データ、Ｓ…表面性状測定システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】