CN101113891A - 光学式测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明的光学式测量装置包括：具有基准线的屏幕；可移动的载物台；使被放置在该载物台上的测量对象物的光学图像成像在前述屏幕上的光学系统；以及在前述屏幕上的任意位置中检测前述光学图像的测量边缘部的通过的边缘检测传感器(112)，该光学式测量装置还包括：偏移值存储单元(143)，将从前述基准线到前述边缘检测传感器(112)的距离作为偏移值进行存储；以及校正数据计算单元(144)，对于利用前述基准线和前述边缘检测传感器(112)测量的测量数据，利用前述偏移值进行校正。

Description

光学式测量装置

技术领域

本发明涉及具有将被放置在载物台上的测量对象物的光学图像成像在屏幕上的光学系统的光学式测量装置。

背景技术

已知一种光学式测量装置，对被放置在载物台上的测量对象物照射照明光，并且将来自该测量对象物的透过光或者反射光放大成像在屏幕上，根据被放大成像在该屏幕上的光学图像来测量测量对象物的尺寸或形状等。

在载物台上具有二轴的线性编码器等的光学式测量装置中，通过将被成像在屏幕上的测量对象物的光学图像的测量边缘部与屏幕上的基准点重合，读取这时的载物台的二维坐标，可以测量测量对象物的尺寸或形状等。

而且，如果使用被设置在屏幕上的检测光学图像的测量边缘部的通过的边缘检测传感器、以及记录测量边缘部通过边缘检测传感器时载物台的二维坐标的数据处理装置，则可以自动地检测测量边缘部的通过并读取这时的载物台的二维坐标。由于通过边缘检测传感器检测测量边缘部，所以可以排除测量者的感觉不同所造成的测量数据的个人差异。

对于具有这样的边缘检测传感器的光学式测量装置，从各种观点完成了多个提案。例如，在特开平3-35106号公报中公开了通过利用多个边缘检测传感器来缩短测量时间的光学式测量装置。

但是，在通过边缘检测传感器检测测量边缘部的通过的光学式测量装置中，存在测量边缘部不鲜明的时候或进行反射测量的时候等不能通过边缘检测传感器检测测量边缘部的情况。

在这样的情况下，虽然也可以如上所述那样以目视将光学图像的测量边缘部和屏幕上的基准点重合来指定测量边缘部并进行测量，但是产生以下的问题。

通常，边缘检测传感器被设置在与屏幕上的基准点不同的位置。这是因为若将边缘检测传感器设置在与基准点相同的位置，则边缘检测传感器成为遮挡，不能视觉识别基准点。因此，在目视下的测量数据和边缘检测传感器下的测量数据之间，产生屏幕上的基准点和边缘检测传感器离开距离的偏差。

因此，为了测量多个测量边缘部来得到测量对象物的尺寸或形状等，需要用目视和边缘检测传感器的其中一个来进行全部的测量，不能使目视下的测量和边缘检测传感器下的测量混合。

发明内容

本发明的目的是提供光学式测量装置，具有边缘检测传感器，能够进行使目视下的测量和边缘检测传感器下的测量混合的测量。

本发明的光学式测量装置包括：具有基准线的屏幕；可移动的载物台；使被放置在该载物台上的测量对象物的光学图像成像在所述屏幕上的光学系统；以及在所述屏幕上的任意位置中检测所述光学图像的测量边缘部的通过的边缘检测传感器，其特征在于，还包括：偏移值存储单元，将从所述基准线到所述边缘检测传感器的距离作为偏移值进行存储；以及校正数据计算单元，对于利用所述基准线和所述边缘检测传感器测量的测量数据，利用所述偏移值进行校正。

按照本发明，由于具有将从基准线到边缘检测传感器的距离作为偏移值进行存储的偏移值存储单元，以及对于利用基准线和边缘检测传感器测量的测量数据，利用偏移值进行校正的校正数据计算单元，所以可以校正目视下的测量数据和边缘检测传感器下的测量数据之间产生的偏差，取得测量数据的一致性。

即，虽然在目视下的测量数据和边缘检测传感器下的测量数据之间，产生屏幕上的基准线和边缘检测传感器离开的距离的偏差，偏移值存储单元预先将基准点和边缘检测传感器的距离作为偏移值存储，校正数据计算单元从偏移值存储单元读入偏移值，从目视下的测量数据或者边缘检测传感器下的测量数据减去偏移值，所以测量数据的偏差消除，可以取得测量数据的一致性。

因此，在具有边缘检测传感器的光学式测量装置中，可以进行使目视下的测量和边缘检测传感器下的测量混合的测量。

在本发明的光学式测量装置中，最好所述基准线是正交的两根直线所构成的十字线，所述偏移值被作为沿着所述十字线的两根直线的两个方向的二维信息进行存储。

按照这样的结构，在通常的XY坐标系中的二维测量中，可以校正在目视下的测量数据和边缘检测传感器下的测量数据之间产生的偏差，取得测量数据的一致性。由此，可以使目视下的测量和边缘检测传感器下的测量混合。

本发明的光学式测量装置最好包括：测量方法指定单元，对利用所述基准线和所述边缘检测传感器中的哪一个进行测量进行指定。

按照这样的结构，由于可以对利用基准线和边缘检测传感器中的哪一个进行测量进行指定，所以可以根据各个测量边缘部的每一个的状况，用目视或者边缘检测传感器进行测量。

附图说明

图1是本实施方式的光学式测量装置的立体图。

图2是本实施方式的数据处理装置的结构的略图。

图3是表示本实施方式的校准(calibration)的操作步骤的图。

图4是表示利用了本实施方式的光学式测量装置的测量的步骤的图。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的光学式测量装置的实施方式。

图1是本实施方式的光学式测量装置1的立体图。

如图1所示，光学式测量装置1具有：主体10、屏幕11、放置测量对象物的载物台12、具有对测量对象物照射光并使基于该光的测量对象物的光学图像成像在屏幕11上的光学系统的投影机13、数据处理装置14。

主体10由以下部件构成：具有载物台12的基部101、被设置在基部101的上面一端部的体部102、包括被设置在体部102的正面上部的屏幕11和投影机13的头部103。

屏幕11被设置在主体10的头部103的前面，具有以目视进行测量时作为基准线的十字线111、和边缘检测传感器112。

十字线111由在圆形的屏幕11的中心正交的两根直线构成。

圆柱状的边缘检测传感器112内置光学传感器，在屏幕11上的任意位置中检测被成像在屏幕11上的测量对象物的光学图像的测量边缘部的通过。边缘检测传感器112被垂直地固定在屏幕11上，一端与屏幕11接触，另一端经由连接电缆115与数据处理装置14连接。

而且，边缘检测传感器112被设置在与十字线111的交点不同的位置。这是由于如果边缘检测传感器112被设置在十字线111的交点，则边缘检测传感器112成为遮挡，不能视觉识别十字线111的交点。

载物台12被设置在主体10的基部101的上面，可向相互垂直的X、Y、Z方向移动，其中内置用于检测载物台12向各个方向的移动的三个线性编码器121、122、123。三个线性编码器121、122、123经由连接电缆124与数据处理装置14连接。

而且，在图1中前后方向与Y方向对应，左右方向与X方向对应，上下方向与Z方向对应。在屏幕11上，左右方向与X方向对应，上下方向与Y方向对应。

投影机13被设置在主体10的头部103的下面，具有从载物台12的下方对放置在载物台12上的测量对象物照射光，并且基于其透过光使测量对象物的光学图像成像在屏幕11上的光学系统131。

数据处理装置14具有显示器141和操作按钮142。显示器141显示测量结果或偏移值等与测量有关的数据。操作按钮142是测量方法指定部件，通过操作操作按钮142，可以指定利用十字线111和边缘检测传感器112的哪一个来进行测量。而且，操作按钮142除此之外还被用于与测量有关的各种操作。而且，数据处理装置14如上所述那样，经由连接电缆115与边缘检测传感器112连接，经由连接电缆124与三个线性编码器121、122、123连接。而且，145是放置数据处理装置14的架子。

图2表示数据处理装置14的结构的略图。数据处理装置14具有偏移值存储单元143、校正数据计算单元144。偏移值存储单元143将从十字线111的交点到边缘检测传感器112的距离作为偏移值存储。偏移值被作为沿着十字线111的X、Y方向的二维信息进行存储。校正数据计算单元144利用被存储在偏移值存储单元143中的偏移值，对利用十字线111和边缘检测传感器112测量的测量数据进行校正。

对利用这样的光学式测量装置1，同时使用目视和边缘检测传感器112来进行测量边缘部的指定，并测量测量对象物的尺寸或形状等时的操作进行说明。

(1)校准

在测量之前进行校准，即偏移值的存储。图3表示校准的操作步骤。

将正方体形状的基准件放置在载物台12上。这时，被放置为基准件的各边与X、Y、Z方向平行。操作数据处理装置14的操作按钮142从而消除前次测量时的偏移值(设定初始化)。

接着，测量并存储X方向的偏移值。

使载物台12向X方向移动，从而使被成像在屏幕11上的基准件的光学图像的一边与十字线111中Y方向的直线重合。在该状态下，操作数据处理装置14的操作按钮142，并且使这时的载物台的X方向的位置作为零来存储(X轴端面零设定)。

接着，用边缘检测传感器112检测基准件的光学图像的同一边(X轴端面边缘检测)，使这时的载物台的X方向的位置(a)作为偏移值存储在偏移值存储单元143中(X轴偏移值存储)。

接着，测量并存储Y方向的偏移值。

使载物台12向Y方向移动，从而使被成像在屏幕11上的基准件的光学图像的一边与十字线111中X方向的直线重合。在该状态下，操作数据处理装置14的操作按钮142，并且使这时的载物台的Y方向的位置作为零来存储(Y轴端面零设定)。

接着，用边缘检测传感器112检测基准件的光学图像的同一边(Y轴端面边缘检测)，使这时的载物台的Y方向的位置(b)作为偏移值存储在偏移值存储单元143中(Y轴偏移存储)。

通过以上的步骤，存储了偏移值(a，b)(XY偏移值存储)。而且，也可以不按照以上那样的操作，而操作操作按钮142，将偏移值直接输入数据处理装置14，并使其存储在偏移值存储单元143中。

(2)测量

图4表示测量的步骤。

首先，操作数据处理装置14的操作按钮142，并且选择尺寸测量或者形状测量等测量项目(选择测量项目)。

将测量对象物放置在载物台12上，移动载物台12从而使成像在屏幕11上的测量对象物的光学图像的测量边缘部移动至十字线111的交点或者边缘检测传感器112附近(移动工件)。

这里，通过操作按钮142指定使用十字线111和边缘检测传感器112中的哪一个来进行测量(测量方法的选择)。

在使用十字线111的情况下(不进行边缘检测)，校正数据计算单元144经由连接电缆124从三个线性编码器121、122、123接收这时的载物台12的位置的测量数据(输入XY计数器值)，将该测量数据作为测量值存储并输出(测量值的决定)。

在使用边缘检测传感器112的情况下(附带校正的边缘检测)，进行基于边缘检测传感器112的测量边缘部的检测，校正数据计算单元144经由连接电缆124从三个线性编码器121、122、123接收检测测量边缘部时的载物台12的位置的测量数据(输入XY计数器值)，从该测量数据减去被存储在偏移值存储单元143中的偏移值(偏移校正)，将其作为测量值存储并输出(测量值的决定)。

在用边缘检测传感器112进行全部的测量的情况下，在选择测量项目时，可以指定不进行偏移校正的边缘检测传感器112测量(仅边缘检测)。这时，虽然与上述的情况一样进行XY计数器值输入，但是不进行偏移校正，完成测量值的决定。

按照本实施方式，具有如下所示的效果。

(1)由于具有将从十字线111至边缘检测传感器112的距离作为偏移值存储的偏移值存储单元143，以及利用前述偏移值，对使用十字线111和边缘检测传感器112测量的测量数据进行校正的校正数据计算单元144，所以可以取得目视下的测量数据和边缘检测传感器112下的测量数据的一致性。即，可以进行使目视下的测量和边缘检测传感器112下的测量混合的测量。

(2)由于可以指定用十字线111和边缘检测传感器112的哪一个来进行测量后进行测量，所以可以根据状况，选择以目视进行测量，还是以边缘检测传感器112进行测量。

(3)由于可以对数据处理装置14直接输入偏移值，并使其存储在偏移值存储单元143中，所以可以省略校准，可以缩短测量时间。例如，在不需要测量精度等情况下，可以将用规尺等读取的边缘检测传感器112大致的位置用作偏移值，简略地进行测量。

(4)由于在用边缘检测传感器112进行全部的测量的情况下，在选择测量项目时，可以指定不进行偏移校正的边缘检测传感器112测量，所以可以进行与以往的光学式测量装置一样的测量。

而且，本发明不限于前述实施方式，包含可达到本发明的目的的其他结构等的如下所示的变形等也包含在本发明中。

(i)在前述实施方式中，表示了在每次测量时指定每次测量方法的步骤，但是不限于此。例如，在没有指定测量方法的情况下，可以自动地用与之前的测量相同的测量方法进行测量。按照这样的设定，在用相同的方法进行几次测量的情况下，可以节省指定每次测量方法的时间，缩短测量时间。

(ii)在前述实施方式的校准步骤中，设为以目视进行零设定，接着以边缘检测传感器112进行基准件的检测，但是该步骤也可以相反。即，先以边缘检测传感器112进行零设定，然后以目视进行基准件的检测。这时，在测量中，将从基于十字线111的测量数据减去了偏移值的结果作为测量值，而且基于边缘检测传感器112的测量数据原样作为测量值。

(iii)光学式测量装置1的形状或结构不限于前述实施方式的形状或结构。

例如，虽然表示了使载物台12移动的光学式测量装置1，但是，也可以是固定载物台12保持不动，使投影机13移动的光学式测量装置1。

而且，在前述实施方式中，与光学式测量装置1的主体10分开而设置了数据处理装置14，但是数据处理装置14也可以内置在主体10内。这时，具有不需要另外准备架子145等优点。

Claims (3)

1.一种光学式测量装置，包括：

具有基准线的屏幕；

可移动的载物台；

使被放置在该载物台上的测量对象物的光学图像成像在所述屏幕上的光学系统；以及

在所述屏幕上的任意位置中检测所述光学图像的测量边缘部的通过的边缘检测传感器，

该光学式测量装置还包括：

偏移值存储单元，将从所述基准线到所述边缘检测传感器的距离作为偏移值进行存储；以及

校正数据计算单元，对于利用所述基准线和所述边缘检测传感器测量的测量数据，利用所述偏移值进行校正。

2.如权利要求1所述的光学式测量装置，其特征在于，

所述基准线是正交的两根直线所构成的十字线，所述偏移值被作为沿着所述十字线的两根直线的两个方向的二维信息进行存储。

3.如权利要求1或2所述的光学式测量装置，包括：

测量方法指定单元，对利用所述基准线和所述边缘检测传感器中的哪一个进行测量进行指定。

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