形状分析方法和形状分析程序

摘要

一种用于分析通过测量待测量工件的轮廓形状而获取的形状数据的形状分析方法，包括：决定形状分析中使用的几何元素；决定要被包括在评估范围中的一个数据点；向包括所述一个数据点的区间应用所述几何元素；在改变所述区间的宽度的同时搜索用于满足预设形状公差的阈值条件的最宽区间；查明将通过所述搜索而找到的区间夹在中间的两个边界点；获得所述两个边界点分别偏移了预设偏移量的两个边缘点；将夹在所述边缘点之间的范围设置为所述评估范围；以及将所述评估范围内的形状数据作为对象，用于几何性质的计算。

说明书

技术领域

本发明涉及一种形状分析方法和形状分析程序。具体地，本发明涉及用 于分析通过测量待测量工件的轮廓形状而获得的形状测量数据、并计算或评 估轮廓形状的诸如圆度、中心位置或尺寸（dimension）的几何性质的形状分 析方法。更具体地，本发明涉及在分析形状的情况下指定评估范围的技术。

背景技术

已知用于测量待测量工件的轮廓形状的各种形状测量装置。通过从成像 的图像数据提取轮廓、或者通过用例如接触探头或非接触探头扫描待测量工 件的表面，获得待测量工件的轮廓形状数据。另外，形状测量装置具有各种 名称或种类，诸如三维坐标测量机器、圆度测量机器、或表面粗糙度测量机 器，但是，即使名称或应用不同，能够测量待测量工件的轮廓形状的任何设 备都涵盖在形状测量装置中。

可能变得需要分析通过形状测量装置的测量而获得的测量数据并评估待 测量工件的加工精度。例如，变得需要评估测量数据中的特定范围中的平直 度、曲率、曲率圆的中心位置、尺寸等。因此，形状测量装置可以具有对测 量数据中的特定范围施加几何元素、或基于所应用的几何元素计算测量数据 的平直度、曲率、曲率圆的中心位置、尺寸等的功能（例如，JP-A-2006-214870、 JP-A-2008-116392和JP-A-11-118444）。

这里，几何元素是指诸如直线、圆弧、圆或矩形的几何形状。在本说明 书中，对特定范围中的测量数据应用几何元素，或者计算几何元素的大小、 形状、位置等可以被表示为“几何性质的计算”。此外，除了直接计算单独的 （individual）几何元素的初级（primary）几何性质之外，还可以通过从指示 这些初级几何性质的数值的进一步计算来计算次级（secondary）几何性质。 例如，次级几何性质的示例包括在一条直线与另一条直线之间的交叉点的坐 标、或一个圆弧的中心点与另一个圆弧的中心点之间的距离。

在本说明书中，用于基于测量数据计算几何性质的计算程序可以称为 “PERT程序”。

现在，例如，在从测量数据评估加工精度的情况下需要指定几何元素的 种类或作为计算的对象的数据的范围。传统地，用户已经手动地顺序输入几 何元素的种类或范围的指定。

将简要地描述传统过程。

假设对象工件具有如图35中所示的形状。当测量此工件时，如图36中 所示，上表面将获得具有从左端起的水平线性线部分L1、与线部分L1连续 的向下凸的圆弧部分C1、以及与圆弧部分C1连续的另一线性线部分L2的数 据串。

在如图36中所示的显示屏幕上显示数据串。然后，在这里，评估圆弧部 分C1是否被加工为具有如设计的曲率或中心点。

首先，必须指定作为评估的对象的范围。

在指定x轴方向的范围的情况下，移动纵向（z方向）上的两个光标21、 22，并且，将夹在两个光标21、22之间的范围指定为x方向范围，如图37 中所示。在设置z轴方向的范围的情况下，移动横向（x方向）上的两个光标 23、24，并且将夹在两个光标23、24之间的范围指定为z方向范围，如图38 中所示。然后，因此将矩形范围集中的数据串指定为几何元素，以便应用“圆”。 然后，PERT程序执行计算，其中对所指定的范围中的数据串应用圆形。从而， 如图39中所示，计算包括圆弧C1的正圆的半径r、中心点O的坐标、从正 圆的偏离等。除了圆弧部分C1之外，还关于线部分L1、线部分L2等计算这 样的几何性质。以此方式，评估测量数据的形状。

在评估形状的情况下，必须如上所述指定评估范围，但是，在此情况下， 必须指定x范围和z范围，并且需要多个输入的操作。这样的输入操作非常 复杂，并具有需要时间和努力的问题。经验不足将占用相当长的时间，并且 多个评估对象进一步需要大量时间。

而且，当用户每次手动地指定评估范围时，评估范围对每个用户都不同， 并且，即使对于同一用户，评估范围在不同时候也不同。

例如，当指定相对窄的范围（如图40的范围S1中所示）时，可能增大 对圆度的评估。在具有想要增大该评估的潜在意图的情况下，即使在无意的 情况下也可能指定窄范围。然而，当然，在进行严格且正确的评估的情况下， 应当指定适当且充分宽的范围，如范围S2中所示。另一方面，边缘部分自然 地具有诸如剪切落差（shear drop）或毛刺的变形，使得当指定太宽的范围S3 时，存在不能很好地应用圆弧的担心。因此，评估结果可能仅由于评估范围 的指定的小差异而非常不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种形状分析方法和形状分析程序，其能够在分析 形状测量数据的情况下通过使评估范围的指定自动化或半自动化而改善可操 作性并使评估稳定。

本发明的形状分析方法是用于分析通过测量待测量工件的轮廓形状而获 取的形状数据的形状分析方法，包括：决定形状分析中使用的几何元素；决 定要被包括在评估范围中的一个数据点；向包括所述一个数据点的区间应用 所述几何元素；在改变所述区间的宽度的同时搜索用于满足预设形状公差 （tolerance）的阈值条件的最宽区间；查明（pinpoint）将通过所述搜索而找 到的区间夹在中间的两个边界点；获得所述两个边界点分别偏移了预设偏移 量的两个边缘点；将夹在所述边缘点之间的范围设置为所述评估范围；以及 将所述评估范围内的形状数据作为对象，用于几何性质的计算。

在本发明中，优选地，在形状分析中使用的几何元素是圆或线；为圆设 置圆度阈值作为形状公差；以及为线设置平直度阈值作为形状公差。

在本发明中，优选地，用户触摸触摸面板显示部分上显示的形状数据的 一个点，由此指定要被包括在所述评估范围中的一个数据点。

在本发明中，优选地，所述评估范围是从具有x方向上的宽度的x方向 范围、具有z方向上的宽度的z方向范围、具有x方向和z方向上的宽度的 矩形范围、以及具有沿着数据串的布置方向的宽度的数据串方向范围之中选 择的任意一个，并且由用户预设选择的优先级。

在本发明中，优选地，将偏移量设置为长度尺寸、或区间与长度的比例。

本发明的形状分析方法是用于分析通过测量待测量工件的轮廓形状而获 取的形状数据的形状分析方法，并且，在获得评估范围内的顶点（peak point） 或底点（bottom point）的情况下，所述形状分析方法包括：决定要被包括在 所述评估范围中的一个数据点；对于包括所述一个数据点的区间计算每个点 处的导数（differential coefficient）；在改变所述区间的宽度的同时搜索夹在拐 点之间的区间；查明将通过所述搜索而找到的区间夹在中间的两个边界点； 获得所述两个边界点分别偏移了预设偏移量的两个边缘点；将夹在所述边缘 点之间的范围设置在所述评估范围中；以及将所述评估范围内的形状数据作 为对象，并计算所述顶点或所述底点。

本发明的形状分析程序的特征在于使得计算机执行上述形状分析方法。

附图说明

本发明将从下面给出的详细描述和附图而变得更加完全地被理解，所述 附图仅通过图示给出，因此不限制本发明，并且其中：

图1是示出形状测量系统100的整个配置的图；

图2是示出作为评估的对象的测量数据的一个示例的图；

图3是示出模式选择屏幕的一个示例的图；

图4是示出用于选择评估对象的屏幕的一个示例的图；

图5是示出用于选择作为评估的对象的一个测量数据的屏幕的一个示例 的图；

图6是示出用于应用圆的具有不同宽度的区间的图；

图7是示出评估范围的一个示例的图；

图8是形状分析装置的功能框图；

图9是示出评估范围条件存储部分的配置的图；

图10是示出公差阈值的设置屏幕的一个示例的图；

图11是示出作为评估的对象的测量数据的一个示例的图；

图12是示出用于对每个几何元素设置评估范围的优先级的显示屏幕的 一个示例的图；

图13是示出用于设置偏移量的显示屏幕中的一个示例的图；

图14是示出作为评估的对象的性质的列表的图；

图15是示出形状分析的整个操作过程的流程图；

图16是示出形状分析的操作过程的流程图；

图17是示出作为评估的对象的性质的选择屏幕的一个示例的图；

图18是示出用于选择线段的消息屏幕的一个示例的图；

图19是示出计算边界点的状态的图；

图20是示出所获得的评估范围的一个示例的图；

图21是示出作为评估的对象的性质的选择屏幕的一个示例的图；

图22是示出用于选择几何元素和测量数据的消息屏幕的一个示例的图；

图23是示出用于选择几何元素和测量数据的消息屏幕的一个示例的图；

图24是示出计算边界点的状态的图；

图25是示出生成评估范围的状态的图；

图26是示出获得交叉点的坐标的情形的图；

图27是示出作为评估的对象的测量数据的一个示例的图；

图28是示出作为评估的对象的性质的选择屏幕的一个示例的图；

图29是示出用于选择顶点的计算范围的消息屏幕的一个示例的图；

图30是示出搜索拐点（inflection）的情形的图；

图31是示出计算边界点的状态的图；

图32是示出矩形范围的一个示例的图；

图33是示出作为评估的对象的测量数据的一个示例的图；

图34是示出数据串方向范围的一个示例的图；

图35是示出工件的一个示例的图；

图36是示出测量数据的一个示例的图；

图37是示出通过传统方法指定x方向范围的情形的图；

图38是示出通过传统方法指定z方向范围的情形的图；

图39是示出进行形状分析的情形的图；以及

图40是示出不同评估范围的示例的图。

具体实施方式

以下将参照附图描述本发明的实施例。

（第一实施例）

将通过举例描述将本发明应用至轮廓形状测量装置的情况。

图1是示出形状测量系统100的整个配置的图。

形状测量系统100包括形状测量机器200、以及用于控制此形状测量机 器200的计算机系统300。

已知形状测量机器200的配置，并且将对其简要描述。

形状测量机器200包括其上放置工件W的工作台210、用于扫描工作台 210上放置的工件的表面的探头220、用于移动探头220（其中使探头220与 工件W接触）的驱动机构部分230、以及用于检测探头220的位置的传感器 （241、242、243）。

在工作台210上，将工件W放置在放置架211上，并且，将此放置架211 进一步放置在工作台210上。

驱动机构部分230包括用于保持探头220基本上水平的探头保持部分 231、用于在基本上水平的方向上输送探头保持部分231的水平输送驱动部分 232、在工作台210上竖立的垂直柱233、以及用于沿着垂直柱233移动探头 保持部分231和水平输送驱动部分232的垂直输送驱动部分234。因此，可 以在水平方向和垂直方向上移动探头220。

计算机系统300驱动和控制水平输送驱动部分232和垂直输送驱动部分 234，使得探头220与工件表面接触地扫描工件表面。

形成传感器241、242、243以便检测探头220的水平位置（241）、探头 220的垂直位置（242）、以及放置架211的位置（243）。可以通过在探头220 与工件W进行接触的时间获取传感器值来获取工件W的轮廓形状数据。

计算机系统300包括主机310、键盘320、鼠标330、以及触摸面板显示 器340。键盘320和鼠标330被自然地用作输入设备。此外，在本实施例中， 触摸面板显示器340用作输入设备。而且，触摸面板显示器340是作为显示 设备的输出设备。

主机310具有CPU、ROM和RAM，并通过执行各种程序实施各种功能。 例如，程序包括形状测量程序和数据分析程序。

形状测量程序是用于通过驱动和控制形状测量机器获取工件的形状数据 的程序。因为本申请人提交并公开了许多这样的控制程序，所以这里省略了 描述。

数据分析程序是用于分析获取的形状数据并计算几何性质的程序。本实 施例的特征在于数据分析程序，并且具体地，特征在于用于指定分析形状的 评估范围的用户接口。

（实施例的概要）

在使用功能框图或流程图的详细描述之前将描述本实施例的概要。

下面在概要描述之后将描述功能框图或流程图。这是因为对概要的预先 理解很有可能促进对本发明的意义的理解。

本实施例的特征在于形状分析程序。

具体地，半自动地生成评估范围。典型地，用户仅通过屏幕上的一次点 击（或一次敲击）自动地生成用以计算几何性质的评估范围。因此，本实施 例的形状分析操作称为一键（one-click）操作。作为形状分析中使用的几何 元素，典型地给出圆、线和点。

将顺序地描述用于通过一次点击而执行使用圆、线和点的形状分析的方 法的概要。

另外，在一般的术语中，使用诸如鼠标的指点设备执行的选择操作称为 “点击（click）”，而通过用手指触摸触摸面板而执行的选择操作称为“敲击 （tap）”，但两个选择操作在使用GUI的一次选择操作中基本上没有区别。在 本说明书中，两者均称为“点击”。因此，对“点击”的描述并不排除使用触 摸面板的触摸操作。此外，“点击”自然地包括使用键盘通过快捷键进行的等 同于点击的选择操作。

（评估对象是圆的部分的情况）

将描述评估对象是圆的部分（即圆弧）并且使用圆作为几何元素来评估 形状的情况。在图2中示出作为评估的对象的测量数据。也就是，从左端起 呈现水平线性线部分L1，并且呈现与线部分L1连续的向下凸的圆弧部分C1。 圆弧C1的圆心角为约90°。然后，呈现与圆弧部分C1连续的线性线部分 L2。

在相对于线性线部分L1低一个台级（stage）的位置呈现线性线部分L2。 呈现与线部分L2连续的向下凸的圆弧部分C2。圆弧C2的圆心角为约90°。 然后，呈现与圆弧部分C2连续的线性线部分L3。在相对于线性线部分L2 高一个台级的位置呈现线性线部分L3，并且线性线部分L3位于与线性线部 分L1大约相同的高度。假设在获得这样的数据串的情况下想要评估圆弧C1 的圆度。

当指示计算机执行形状分析时，在显示屏幕上呈现模式选择屏幕，如图 3中所示。模式选择屏幕询问是否使用一键操作。在选择使用一键操作（点 击“是”）的情况下，屏幕接着行进至评估对象的选择屏幕（图4）。

评估对象的选择屏幕（图4）询问评估对象是什么。这里，选择（3）的 “圆”。这意味着选择测量数据的圆度作为评估对象。

因为在圆（圆度）中设置评估对象，所以接着需要选择分析测量数据中 的哪个圆度。用户的操作是点击要评估的数据的区域的附近。

再次在图5中示出所测量的数据串。这里，要评估的数据串是圆弧区域 C1。用户点击以便选择圆弧部分C1。

此时，可以点击圆弧部分C1上的数据。图5示出点击圆弧部分C1上的 数据的情形。或者，可以点击圆弧区域C1的附近，而不点击圆弧区域C1上 的数据本身。当在所点击的坐标处不存在数据时，计算机识别与所点击的坐 标最接近的数据点作为所选择的点（选择点）。

计算机向包括所选择的数据点的数据串应用圆。此时，逐渐增大用于从 所选择的数据点P追踪（track）数据点串并应用圆的区间，如图6中所示。 当使用作为对象的圆弧部分C1中包括的数据点应用圆（如由区间Z1所示） 时，数据串基本上展现出（take on）正圆。因此，此时的圆度为较小值。

另一方面，当区间被设置得太宽并且向宽范围的数据点应用圆（如由区 间Z2所示）时，圆度变大。这是因为将圆应用至直线部分L1、L2的数据以 及圆弧部分C1的数据。

也就是，应用圆的不同区间导致计算的圆度差异。因此，用户预设圆度 阈值。然后，使得计算机在圆度阈值内搜索最宽的区间。然后，获得仅仅包 括圆弧部分C1的范围，如由图6的区间Z3所示。当获得区间Z3时，进一 步使得计算机查明此区间Z3的边界点B1、B2。

另外，在定义区间的情况下，存在具有z轴方向上的宽度的z方向区间、 以及具有x轴方向上的宽度的x方向区间，如图6中所示。此外，可以由x 轴方向上的宽度和z轴方向上的宽度定义矩形范围。或者，可以由沿着数据 串的方向的长度定义范围，而与x轴或z轴无关。这将在下面描述。

当如图6中所示查明区间Z3的边界点B1、B2时，计算机自动计算从边 界点B1、B2偏移了预定偏移量S的边缘点E1、E2。

在当前示例中，想要以x轴方向上的宽度定义评估范围，使得沿着x轴 方向偏移边界点B1、B2。此外，想要通过“圆”评估测量数据，使得宽度必 须比区间Z3窄（当宽度比区间Z3宽时，圆度自然地变为大于圆度阈值）。 因此，在区间Z3的内侧方向上沿着x轴方向偏移边界点B1、B2。然后，获 得适合于评估圆弧部分C1的范围W3，如图7中所示。

当获得范围W3时，计算机接着自动地将圆应用至范围W3中包括的数 据串以获得圆度。

将所获得的圆度作为评估值而显示在屏幕上。

因此，用户在屏幕上单击要评估的数据（圆弧部分C1的数据）（图5）。 然后，计算机使用预设值（阈值或偏移量）自动地计算评估范围W3。此外， 计算机将圆应用至评估范围W3的数据以计算评估值（圆度）。从而，发现对 于用户来说操作变得非常容易和简单。

而且，因为计算机使用预设值（阈值或偏移量）自动地计算评估范围W3， 所以无论谁在任何时候执行操作，都通过同一标准生成评估范围W3并且评 估范围W3总是具有等同的适用性。也就是，评估范围既不太宽也不太窄， 并且，可以总是在合适的评估范围中获得合适的评估值。

（配置）

因为很可能通过这里的描述理解本实施例的概要，所以将描述实施本实 施例的具体配置。

图8示出实施本实施例的功能框图。也就是，图8是表示由形状分析程 序实施的功能配置的功能框图。

图8中所示的形状分析装置400由本实施例的形状分析程序实施。

形状分析装置400包括形状测量数据读取部分410、GUI部分（图形用 户界面）420、评估范围条件存储部分430、评估对象设置部分440、评估范 围生成部分450、以及几何性质计算部分460。

形状测量数据读取部分410读取由形状测量机器200获得的工件W的形 状数据。

GUI部分420是用于控制触摸面板显示器340的输入和输出的部件。GUI 部分420自然地显示数据，并进一步生成用于提示用户基于来自每个功能部 分的命令操作选择的GUI屏幕，并且将GUI屏幕显示在触摸面板显示器340 上。而且，GUI部分420检测用户使用触摸面板显示器340的输入操作，并 将操作的内容输出至每个功能部分。

评估范围条件存储部分430存储自动生成评估范围所需要的条件。

为了通过一键操作执行对数据的形状分析，用户需要在形状分析之前设 置各种条件。

评估范围条件存储部分430包括公差阈值存储部分431、优先级存储部 分432、以及偏移量存储部分433，如图9中所示。

公差阈值存储部分431存储由用户预设的公差阈值。

公差阈值是计算如上所述的边界点所需的阈值。也就是，当几何元素是 圆时，公差阈值指示圆度阈值。而且，也就是，当几何元素是线时，公差阈 值指示平直度。

图10示出公差阈值的设置屏幕的一个示例。这里，将圆度阈值和平直度 阈值二者均设置在1.0mm。

优先级存储部分432存储在优先级的基础上使用哪个评估范围。除了如 上所述的x方向范围之外，评估范围还包括z方向范围、矩形范围和数据串 方向范围。用户预先决定使用哪个评估范围，并且设置和注册评估范围。此 时，根据几何元素要使用的评估范围可不同，使得可以构造为能够对于每个 几何元素而设置使用哪个评估范围。

而且，用户主要想要x方向范围，但是，取决于评估对象，可能不能生 成x方向范围。在这样的情况下，向评估范围分配优先级，并且，当不能使 用具有第一优先级的评估范围时，可以设置具有第二优先级的评估范围以自 动使用。例如，在图11中，当线部分L1、L2、L3作为评估的对象时，线在 x方向上延伸，使得使用具有x方向上的宽度的评估范围是合适的。然而， 当如由线部分L4或线部分L5所示的具有z方向上的长度的部分作为评估的 对象时，生成具有x方向上的宽度的评估范围是不合适的。

当试图关于线部分L4或线部分L5生成x方向范围时，错误发生，并且， 在某些情况下，程序的操作可停止。因此，生成x方向范围作为第一优先级， 但是，当不能生成x方向范围时，构造为生成具有第二优先级的评估范围。 图12是用于设置每个几何元素使用的评估范围的优先级的显示屏幕的一个 示例。

偏移量存储部分433存储由用户预设的偏移量。需要偏移量，以便在如 上所述获得边界点之后，从边界点计算评估范围的边缘点。优选地构造偏移 量，以便设置每个几何元素合适的值，并设置每个方向合适的值。

图13是用于设置偏移量的显示屏幕中的一个示例。这里，将全部偏移量 设置在1.0mm。

接下来，评估对象设置部分440使用户选择并设置评估对象。

评估对象设置部分440包括对象性质选择部分441、以及对象数据选择 部分442。

对象性质选择部分441使用户选择并设置作为评估的对象的性质。

作为评估对象的性质，给出图4中示出的性质，并且，在图14中再次示 出这些性质。

首先，作为初级性质，给出（1）点的坐标、（2）线（平直度）、以及（3） 圆（圆度）。

另外，除了获得与由用户指定的地方最接近的点的坐标值的情况之外， “（1）点的坐标”的计算还包括顶点和底点的计算。

而且，作为次级性质，给出（4）交叉点的坐标、（5）切线、（6）切圆、 （7）步阶（step）、（8）距离、以及（9）角。

这里，当评估对象性质是初级性质时，评估中使用的元素（点、线或圆） 是仅一个。

另一方面，当评估对象性质是次级性质时，需要评估中使用的两个元素。 因此，当评估对象性质是次级性质时，必须使用户选择两个元素。

对象数据选择部分442的功能使用户选择作为评估的对象的数据，并且， 将在下面所述的具体示例中描述具体选择屏幕的示例。

评估范围生成部分450生成评估范围。评估范围生成部分450根据由用 户选择的评估范围，在参考评估范围条件存储部分430中存储的每个条件的 同时，自动生成评估范围。

先前示意性地描述了生成评估范围的步骤。

当简要地重复该描述时，基于公差阈值计算边界点，并且，进一步计算 从边界点偏移预定偏移量的边缘点。然后，夹在边缘点之间的范围成为评估 范围。

将在具体示例中描述细节。

几何性质计算部分460获得所生成的评估范围内的测量数据的评估对象 性质。当评估对象性质是初级性质时，初级性质计算部分461负责计算的执 行。当评估对象性质是次级性质时，次级性质计算部分462负责计算的执行。

考虑到方便理解描述，将初级性质计算部分461和次级性质计算部分462 划分为功能块，但是在计算功能上，两个性质计算部分之间不存在特定差异。

然而，在计算次级性质的情况下，计算变为两个阶段，使得次级性质计 算的工时数可能变得大于初级性质计算的工时数。

（第一操作示例）

将描述本实施例的操作的过程。

将描述获得线段的平直度的情况，作为第一操作示例。

本实施例的操作的过程广泛地包括初始化（ST100）、工件形状测量 （ST200）、以及形状评估分析（ST300），如图15的流程图中所示。

在初始化（ST100）中，预设一键操作所需的条件。条件包括公差阈值的 设置（图10）、评估范围的优先级（图12）、以及偏移量的设置（图13）。

当完成初始化（ST100）时，测量作为评估的对象的工件W的形状。也 就是，使用图1中所示的形状测量机器获取工件W的轮廓形状数据。将形状 数据存储在主机310内部的存储器（例如，非易失性存储器）中。

为了在可以获取工件W的轮廓形状数据之后验证此工件W的加工精度， 用户激活形状分析程序并分析工件W的形状。

将参照图16的流程图描述形状分析的操作的过程。

当激活形状分析程序时，形状分析装置400通过形状测量数据读取部分 410读取所获取的形状数据（ST310）。

这里，再次采取图2的形状数据作为示例。然后，用户将想要评估线部 分L2的平直度。

接下来，形状分析装置400在触摸面板显示器340上显示模式的选择屏 幕（图3），并提示用户进行选择（ST320）。

这里，用户选择一键操作（ST330：是）。

然后，提示用户选择评估对象。

也就是，使用户选择评估对象性质（ST340）和评估对象数据（ST350）。

在ST340中，对象性质选择部分441指示图17的评估对象性质的选择屏 幕，并提示用户选择评估对象性质。

这里，用户在评估对象性质的选择屏幕中选择（2）线（平直度）（图17）。

然后，对象数据选择部分442使用户选择作为评估的对象的数据 （ST350）。

这里，评估对象性质是“线”的平直度。因此，对象数据选择部分442 提示用户选择形状数据中的线部分。

例如，显示用于选择线段的消息，如图18中所示。

用户点击要评估的线段L2上的数据。

现在，自从完成用户的全部选择指令之后，形状分析装置400然后自动 生成评估范围（ST360）。也就是，评估范围生成部分450逐渐增大从点击的 数据点P2起追踪（trace）数据点串并且应用线的范围。这里，将作为公差阈 值的线的平直度设置在1.0mm（图10）。

因此，评估范围生成部分450搜索包括点P2而不超过平直度阈值（1.0 mm）的最宽范围。

然后，获得圆弧部分C1与线段L2之间的边界点B3、以及圆弧部分C2 与线段L2之间的边界点B4，如图19中所示。也就是，获得夹在边界点B3 与边界点B4之间的区间Z4。

然后，在评估范围的优先级中，关于线，将“x方向范围”指定为第一 优先级（图12）。因此，评估范围生成部分450沿着x方向将边界点B3、B4 偏移所指定的量。作为偏移量，将x方向上的偏移量设置在1.0mm，如图13 中所示。因此，如图20中所示，将边界点B3和边界点B4向区间Z4的内侧 偏移1.0mm，并且获得边缘点E3和边缘点E4。将夹在边缘点E3与边缘点 E4之间的范围定义为评估范围W4（ST360）。评估范围生成部分450将以此 方式获得的评估范围W4输出至几何性质计算部分460。

在定义了评估范围之后，几何性质计算部分460将线应用至评估范围W4 中的数据（线段L2），并计算平直度（ST370）。在触摸面板显示器340上显 示所获得的平直度，作为评估值（ST380）。

这样的实施例具有下列效果。

（1）根据本实施例，用户变得不需要逐点地指定评估范围。传统地，即 使在指定x方向范围的情况下，也必须在屏幕上指示左边缘点和右边缘点。

这具有操作数目大且操作取决于人而改变的问题。而且，评估范围的指 定本身是初学者难以理解的概念，并且，这使得难以使用形状分析程序。

在这个方面，在本实施例中，当首先决定用于生成评估范围的条件时， 用户仅选择评估对象，由此，自动生成评估范围以计算评估值。因此，总是 可以获得极度简化操作且使评估稳定的效果。

（2）在本实施例中，采用通过触摸面板的触摸操作，使得操作更容易且 更直观。传统地，当用户手动地逐点生成评估范围时，变得需要执行操作， 例如，在键盘中键入数值等。另一方面，在本实施例中，在形状分析的情况 下，用户仅需要输入作为评估的对象的数据的一个点以及作为评估的对象的 性质。

也就是，在形状分析的情况下，不需要逐点地键入相近的数值点。因此， 输入的数目减少，并且，变得容易进行选择输入，从而可以在本实施例中采 用诸如触摸操作的简单的输入操作。

（3）构造评估范围的自动生成，使得通过公差阈值决定边界点，然后将 边界点进一步偏移预定偏移量，并且设置评估范围的边缘点。

通过边界点，可以检测线部分与圆部分之间的边界等，并且可以找到从 线过渡到圆的点。然而，仅仅通过边界点，可能将呈现在线部分的外部的圆 部分包括在区间中。因此，通过进行从边界点偏移预定偏移量，排除了线部 分与圆部分之间的过渡点，并且可以仅将线部分适当地设置在作为评估的对 象的评估范围中。

（第二操作示例）

接下来，将描述获得两条线段之间的交叉点的情况，作为第二操作示例。

再次采用图2中的形状数据作为示例。于是，用户将想要评估线段L1 与线段L4之间的交叉点的坐标。

当用户选择一键操作（ST330：是）时，对象性质选择部分441使用户选 择作为评估的对象的性质（ST340）。这里，用户选择“交叉点的坐标”（见图 21）。

接下来，对象数据选择部分442使用户选择作为评估的对象的数据 （ST350）。这里，评估对象性质是“交叉点的坐标”。

交叉点的坐标是次级性质，并且需要两个元素以便获得交叉点，如图14 中所示。因此，对象数据选择部分442使用户选择性质数据中的两个元素。

交叉点包括例如线之间的交叉点、或线和圆之间的交叉点，并且，存在 一些变型，例如，获得任意几何元素与任意几何元素之间的交叉点。因此， 对象数据选择部分442必须使用户选择几何元素的种类。

示出屏幕的具体示例。如图22中所示，也提示几何元素的选择，例如， “在几何元素的选择之后触摸数据”。作为几何元素，可以向选择菜单给出线 段和圆弧。

用户首先选择“线”作几何元素的种类，并随后点击作为要评估的数据 的线段L4。

因为作为评估的对象的性质是“交叉点”，所以需要作为评估的对象的另 一元素。随后，对象数据选择部分442提示用户选择作为评估的对象的数据。

在屏幕上，用户选择“线”作为几何元素的种类，并随后点击作为要评 估的数据的线段L1。

以此方式，确定作为评估的对象的数据的选择。

接下来，由评估范围生成部分450执行评估范围的自动生成（ST360）。

首先，生成线段L4的评估范围。搜索包括所点击的点P5而不超过平直 度阈值的最宽范围，如图24中所示。然后，如上所述计算边界点B5和边界 点B6。

这里，设置用于创建评估范围的优先级，如图12中所示。

在评估“线”的情况下，第一优先级是x方向范围。因此，想要在x方 向上将边界点B5和边界点B6偏移预定量（1.0mm）。然而，夹在边界点B5 与边界点B6之间的区间Z5不具有x方向上的宽度。于是，向区间Z5的内 侧偏移边界点B5和边界点B6的命令与在x方向上将边界点B5和边界点B6 偏移预定量（1.0mm）的命令相矛盾。

当如此在创建评估范围的步骤中出现矛盾时，将评估范围切换至具有第 二优先级的z方向范围。于是，将边界点B5和边界点B6朝向区间Z5的内 侧偏移预定量（1.0mm）。于是，生成具有z方向上的宽度的评估范围W5， 如图25中所示。

此外，评估范围生成部分450生成用于评估线段L1的评估范围W6。

省略生成评估范围W6的步骤，因为可以从以上描述理解该步骤（例如， 见生成评估范围W4的步骤（图20））。

因此，可以生成评估范围W5和评估范围W6（ST360）。接下来，使用 评估范围W5和评估范围W6计算期望的几何性质（ST370）。也就是，计算 线段L4（的延长）与线段L1（的延长）之间的交叉点。

首先，将评估范围W5中包括的数据点线性回归，并且获得从评估范围 W5获得的直线L4e（见图26）。类似地，将评估范围W6中包括的数据点线 性回归，并且获得从评估范围W6获得的直线L1e（见图26）。因为以此方式 获得直线L4e和直线L1e是从适当的评估范围获得的，所以将理解工件W的 形状被适当地反映了。然后，获得直线L4e与直线L1e之间的交叉点Pi，作 为期望的交叉点坐标（ST370）。

在触摸面板显示器340上显示作为结果而获得的交叉点Pi的坐标值。

作为第二操作示例，示出了获得两条线段（直线）之间的交叉点作为次 级性质的示例，但将容易理解，对此示例的一些修改可以容易地应用至将其 它次级性质作为评估的对象的情况。

如在此操作示例中所示，除了以上效果（1）至（3）之外，本实施例还 具有下列效果。

（4）在本实施例中，预定评估范围的优先级（图12），并且，当在创建 评估范围的处理中出现矛盾时，自动选择具有第二优先级的评估范围。因此， 例如，即使当在创建x方向范围的处理中出现矛盾时，也可以通过切换至具 有第二优先级的z方向范围来继续评估范围的自动生成，而不出现错误停止。 因此，形状分析程序的执行并不自然地停止，并且，根据评估对象自动选择 适当的评估范围。与每当错误发生时再次选择评估范围的种类的情况相比， 本实施例导致形状分析的改进。

（5）获得诸如交叉点的次级性质的情况具有减少操作的数目的非常显著 的效果。

在试图通过传统方法获得两条线段之间的交叉点的情况下，使用以下过 程。首先，获得L4e并保留一次（once）。接下来，获得L1e并保留一次。然 后，再次调用L4e和L1e，并且获得L4e和L1e二者之间的交叉点。

与这样的时间和努力相比，本实施例仅触摸屏幕几次。通过仅触摸屏幕 几次，对于各线段L4、L1，自动获得适当的评估范围，并且，进一步获得线 段L4e、L1e，并进一步获得交叉点。具体地，不需要对于每个对象线段L4、 L1顺序地考虑或再次设置z方向范围或x方向范围，从而本发明导致操作负 担减小。

（第三操作示例）

接下来，将描述获得顶点作为点的坐标值的情况，作为第三操作示例。

例如，将想要获得对应于图27中的线段L2的数据串中具有最高z坐标 的点（顶点）。

这里，如图27中所示，线段L2应当被加工为直线，但实际测量数据将 显示线段L2具有中心轻微隆起的起伏形状。这里将想要获得具有最高起伏的 点Pz的坐标值。

当用户选择一键操作（ST330：是）时，对象性质选择部分441使用户选 择作为评估的对象的性质（ST340）。

这里，用户选择“顶点的坐标”作为评估的对象的性质（见图28）。

接下来，对象数据选择部分442使用户选择作为评估的对象的数据 （ST350）。

这里，作为评估的对象的性质是“顶点的坐标”。

“顶点的坐标”是初级性质，并且，在获得顶点的情况下，可以使用户 选择一个元素，如图14中所示。

对象数据选择部分442指示用户要获得形状数据中的哪个顶点。例如， 如图29中所示，显示选择顶点的计算范围的消息。

用户触摸顶点的计算范围附近中的数据（见图29）。

因为形状分析装置400完成用户的选择指令，所以，接着执行评估范围 的自动生成（ST360）。也就是，评估范围生成部分450生成从点击的数据点 P6追踪数据点串并且计算顶点的评估范围。

当这里作为评估的对象的性质是顶点时，评估范围生成部分450获得斜 率（inclination）（导数），并搜索斜率（导数）的正负反转的点，也就是拐点。

例如，在作为所点击的数据点的点P6处的斜率（导数）为正。

在图30中，当从点P6在向左的方向上追踪数据串时，斜率在点P7处仍 为正，但是，斜率（导数）在点P8处变为零，并在点P9处进一步变为负。 因此，当从点P6观察时的左侧拐点是点P8。另一方面，当从点P6在向右的 方向上追踪数据串时，斜率（导数）在点P10处变为零，并在点P11处进一 步变为负。因此，当从点P6观察时的右侧拐点是点P10。在以此方式获得拐 点P8和拐点P10之后，使用这些拐点P8、P10作为边界点，获得夹在边界 点P8和边界点P10之间的区间Z7（图31）。

接下来，在评估范围的优先级中，对于顶点，将“x方向范围”指定为 第一优先级（图12）。因此，评估范围生成部分450将边界点B8、B10沿着 x方向偏移预定量。作为偏移量，将x方向上的偏移量设置在1.0mm，如图 13中所示。

在这里生成计算顶点的评估范围的情况下，将边界点B8、B10朝向区间 Z7的外侧移动（偏移）。当将边界点B8、B10朝向区间Z7的内侧移动时， 将容易理解，作为顶点（或底点）的主要候选者的拐点偏离了评估范围。获 得夹在作为偏移边界点B8、B10的点的边缘点E8和边缘点E10之间的范围， 作为评估范围W7（ST360）。评估范围生成部分450将以此方式获得的评估 范围W7输出至几何性质计算部分460。

在定义了评估范围之后，几何性质计算部分460获得评估范围W7中的 数据中具有最大z坐标的点，并设置此点为顶点（ST370）。将获得的顶点的 坐标值作为评估值而显示在触摸面板上（ST380）。

将容易理解，对获得顶点的第三操作示例的一些修改可以被简单地用作 获得底点的操作示例。而且，可以同时获得顶点和底点。

如在此操作示例中所示，除了以上效果（1）至（5）之外，本实施例还 具有下列效果。

（6）在如此获得顶点或底点的情况下，可以使用拐点作为基准而自动生 成适当的评估范围。

此时，进一步将拐点向区间的外侧偏移，使得可以获得适当的评估范围， 以便包括顶点或底点的候选者。

（其它评估范围的示例）

已经在上述第一至第三操作示例中描述了x方向范围和z方向范围。因 此，补充评估范围是矩形范围和数据串方向范围的情况。首先，将描述评估 范围是矩形范围的情况。

（评估范围是矩形范围的情况）

将评估范围设置为矩形范围意味着决定x方向范围和z方向范围两者。

因此，在评估范围是矩形范围的情况的操作中，可以执行生成x方向范 围的操作和生成z方向范围的操作两者，以将x方向范围与z方向范围之间 的重叠范围设置为矩形范围。

例如，假设获得圆度公差偏离公差设置值（例如，1.0mm）的点，作为 图32中的边界点B1、B2。

为了生成作为评估范围的x方向范围，将边界点B1、B2沿着x方向向 区间Zx3的内侧偏移预定值。将以此方式获得的范围设置为x方向范围Wx3。 此外，为了生成z方向范围，将边界点B1、B2沿着z方向向区间Zz3的内 侧偏移预定值。

将以此方式获得的范围设置为z方向范围Wz3。将x方向范围Wx3与z 方向范围Wz3之间的重叠范围设置为矩形评估范围Ws。将理解，以此方式 生成矩形评估范围。

（修改示例）

通过创建x方向范围和z方向范围并使用x方向范围与z方向范围之间 的重叠范围生成矩形范围，并且，在创建了x方向范围和z方向范围两者之 后，可以仅使用x方向范围和z方向范围中的一个。例如，可以使用x方向 范围和z方向范围两者中的较宽范围或较窄范围。

（评估范围是数据串方向范围的情况）

将评估范围设置为数据串方向范围意味着机器中设置的诸如x轴或z轴 的坐标值不被用作基准，而是使用测量数据的布置方向作为基准。当测量一 个工件的整个外围时，例如，获得具有如图33中所示的封闭形状的数据串， 作为轮廓形状数据。这里，如在第一操作示例中所示，将想要评估线段L2 的平直度。此时，使用x方向范围作为评估范围导致问题。这是因为，除了 形成上表面的线段L2之外，x方向范围W4还包括形成下表面的线段L6的 数据。

因此，如图34中所示，将边界点B3、B4沿着数据串的布置、而非x方 向或z方向向区间Z4的内侧偏移。然后，获得作为沿着数据串偏移的点的边 缘点E10和边缘点E11。在数据布置方向上追踪边缘点E10与边缘点E11之 间的数据，并且，夹在边缘点E10与边缘点E11之间的数据是数据串方向范 围W8。

此范围变为评估范围。

因此，可以通过使用数据串方向范围来获得仅准确地包括作为评估的对 象的数据的评估范围。

另外，本发明不限于上述实施例，并且，可以在不背离主旨的情况下适 当地进行修改。

在上述实施例中，通过长度的尺寸本身（诸如1.0mm）给出偏移量，但 可以通过诸如%（百分比）的比例指定偏移量。例如，可以规定以使得相对 于夹在边界点之间的区间的长度的例如10%的长度是偏移量。

在安装在实际机器中的情况下，可以构造以使得可以注册方便的PERT 程序。例如，一般地对于每个种类的工件决定评估项。

因此，例如，可以注册对应于工件的型号的形状分析的PER程序。也就 是，在作为程序包（package）的此PERT程序中注册工件型号、评估项（评 估对象性质）、对象数据区域、几何元素等。可以对于每个评估对象性质而改 变评估范围生成条件的设置值。

当用户输入作为评估的对象的工件的型号时，自动调用此PERT程序， 并且自动评估形状。当逐一地连续测量工件时，每当获取了轮廓形状数据时 自动分析形状。可以形成从测量到评估连贯的流水线。

用于生成评估范围的条件可以由用户设置、或者可以从过去使用的评估 范围自动设置。

例如，用户将通过传统方法设置x方向范围或z方向范围。然后，可以 回算并获得自动生成此评估范围所需的条件。

也就是，确定公差阈值、评估范围的优先级、以及偏移量。可以构造以 使得由用户按照需要存储和调用以此方式确定的公差阈值、评估范围的优先 级、以及偏移量。

而且，可以构造以使得准备“最优化”按钮，并且可以从过去通过传统 方法设置的评估范围的累积数据自动生成最佳条件。例如，可以构造以使得 将过去累积的数据的最频繁值或平均值用作公差阈值和偏移量。可以基于过 去使用的频率确定评估范围的优先级。

可以构造以使得可以存储在形状分析期间使用的几何元素。也就是，可 以构造以使得存储线段L4e或L1e。