CN115406368B - 一种大范围曲面圆孔测量方法 - Google Patents

一种大范围曲面圆孔测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115406368B
CN115406368B CN202210935692.3A CN202210935692A CN115406368B CN 115406368 B CN115406368 B CN 115406368B CN 202210935692 A CN202210935692 A CN 202210935692A CN 115406368 B CN115406368 B CN 115406368B
Authority
CN
China
Prior art keywords
image
sample
scanning
object stage
curved surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210935692.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115406368A (zh
Inventor
易定容
吴栋梁
袁涛
叶一青
刘奕乐
谢佳豪
林泽金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo 5 D Inspection Technology Co ltd
Huaqiao University
Original Assignee
Ningbo 5 D Inspection Technology Co ltd
Huaqiao University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo 5 D Inspection Technology Co ltd, Huaqiao University filed Critical Ningbo 5 D Inspection Technology Co ltd
Priority to CN202210935692.3A priority Critical patent/CN115406368B/zh
Publication of CN115406368A publication Critical patent/CN115406368A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115406368B publication Critical patent/CN115406368B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/12—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters internal diameters
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
    • G06T3/40—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting
    • G06T3/4038—Image mosaicing, e.g. composing plane images from plane sub-images
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10056—Microscopic image
    • G06T2207/10061—Microscopic image from scanning electron microscope

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明提供一种大范围曲面圆孔测量方法，确定轴向扫描次数、X向扫描最小次数以及Y向扫描最小次数，采用横向扫描采图外加纵向扫描采图的扫描方法，并采用图像中单位范围内环形分割加环形拼接，多阈值分层式计算直径；测量速度快，测量精度高，可以达到工业快速检测的要求，且测量方法鲁棒性强，可以大批量测出大变化范围孔径。

Description

一种大范围曲面圆孔测量方法
技术领域
本发明涉及圆孔测量领域，特别是指一种大范围曲面圆孔测量方法。
背景技术
雾化器芯片的圆孔布置在斜面上，且数量为1000-2000，数量多，这些特点使得对雾化器芯片的圆孔测量提出了很大的挑战，目前，对于雾化器芯片中的大范围的曲面圆孔的直径和数量测量，依靠扫描电镜(SEM)逐个测量。在直径上精度上，可以达到测量要求，在测量数量上无法准确给出具体数量。且扫描电镜测量速度慢，对雾化器芯片会造成一定的破坏。传统的显微镜检测，数量检测上可以达到要求，但是直径精度上，无法达到要求。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种大范围曲面圆孔测量方法，测量速度快，测量精度高，可以达到工业快速检测的要求，且测量方法鲁棒性强，可以大批量测出大变化范围孔径；对应的大范围曲面圆孔测量装置方案结构简单，易于操作，价格便宜，可移性强。
本发明采用如下技术方案：
一种大范围曲面圆孔测量方法，包括如下步骤：
大范围曲面圆孔测量装置包括：透射式照明光源(6)、带有孔的样品、放置样品的电动载物台(5)、显微物镜(4)、支架(3)、管镜(2)、相机(1)，所述其中放置样品的电动载物台(5)连接在支架(3)，透射式照明光源放置在支架(3)上，显微物镜(4)和管镜(2)通过支架(3)的槽孔；样品放置在透射式照明光源(6)的视场中心以及显微物镜(4)焦平面；相机1放置显微物镜(4)和管镜(2)的清晰成像像面；
步骤1：准备步骤；将所述大范围曲面圆孔测量装置开机并初始化；将带有孔的样品底端朝下，凸面端向上放在所述放置样品的电动载物台(5)上，通过载物台粗细调焦按钮，将样本凸面顶端调至到所述大范围曲面圆孔测量装置的清晰成像范围；根据样本高度H和显微物镜轴向测量景深F确定轴向扫描次数及轴向移动步距δ≤F；根据样本沿着载物台X方向移动长度L及所述大范围曲面圆孔测量装置FOVx估算X向扫描最小次数据样本沿着载物台Y方向移动长度W，以及所述大范围曲面圆孔测量装置FOVY估算Y向扫描最小次数
步骤2：单层子孔径扫描步骤；(1)去横带扫描：控制放置样品的电动载物台(5)沿着X方向按照速度VX移动，使得样本进入大范围曲面圆孔测量装置清晰成像视场内，控制相机对样本成像获取图1，保存图像1及载物台XYZ位置信息；控制XYZ电动载物台(5)沿着X轴移动距离，控制相机对样本获取图像2，保存图像2及载物台XYZ位置信息；循环重复C次，共获取图像C张并保存相应图像的载物台位置信息；(2)回横带扫描：控制载物台Y方向移动，控制相机获取图像第C+1张并保存图像及载物台位置信息，之后控制电动载物台(5)沿着X反方向按照速度VX移动，获取图像第C+2张并保存，循环重复C次，获取图像2*C张，直到获取图像C*R张图像；(3)子孔径图像拼接步骤，获取拼接后的样本在第一层子孔径扫描图像I1；
步骤3：轴向移动步骤；控制载物台将样本向物镜方向移动步距δ，重复步骤2，获取拼接后的样本在第一层子孔径扫描图像I2，同样步骤获取样品在第2,3，..N层子孔径扫描拼接图像I3,…,IN；
步骤4：图像融合步骤，将N层子孔径扫描拼接图像I1,I2…,IN纵向融合，形成样本超景深清晰图像H；
步骤5：孔径测量和统计步骤。
具体地，所述子图像融合步骤具体为：
步骤41：读取相机拍摄到的N层子孔径扫描拼接图像I1，I2...，IN；
步骤42：选中拼接图像I1，选取直径为D1的圆，作为纵向融合图H1；
步骤43：选中拼接图像I2，选取直径为D2的圆，将D2-D1后的圆环1作为纵向融合图H2；
步骤44：选中拼接图像I3，选取直径为D3的圆，将D3-D2后的圆环2作为纵向融合图H3；
步骤45：重复上述步骤共N次，获取样本在第4，5...N层子孔径扫描的纵向融合图H4，...，HN；
步骤46：图像融合步骤，将N层子孔径图像H1，H2...HN纵向按顺序堆叠融合，形成样本超景深清晰图像H。
具体地，所述孔径测量和统计步骤具体包括：
步骤51.样本超景深清晰图像H；
步骤52.对读取的超景深清晰图像H进行亚像素阈值分割，阈值为G1，G2，G3...GN，在不同阈值下进行层扫累进测量与统计。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供一种大范围曲面圆孔测量方法，确定轴向扫描次数、X向扫描最小次数以及Y向扫描最小次数，采用横向扫描采图外加纵向扫描采图的扫描方法，并采用图像中单位范围内环形分割加环形拼接，多阈值分层式计算直径；测量速度快，测量精度高，可以达到工业快速检测的要求，且测量方法鲁棒性强，可以大批量测出大变化范围孔径。
(2)本发明提供的测量方法对应的大范围曲面圆孔测量装置，方案结构简单，易于操作，价格便宜，可移性强。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种大范围曲面圆孔测量装置结构图；
图2为本发明实施例提供的一种大范围曲面圆孔测量装置另一角度结构图；
图3为本发明实施例提供的孔径测量和统计的具体流程图。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
具体实施方式
本发明提出一种大范围曲面圆孔测量方法，测量速度快，测量精度高，可以达到工业快速检测的要求，且测量方法鲁棒性强，可以大批量测出大变化范围孔径；对应的大范围曲面圆孔测量装置方案结构简单，易于操作，价格便宜，可移性强。
一种大范围曲面圆孔测量方法，包括如下步骤：
如图1-2为大范围曲面圆孔测量装置示意图，包括：透射式照明光源(6)、带有孔的样品、放置样品的电动载物台(5)、显微物镜(4)、支架(3)、管镜(2)、相机(1)，所述其中放置样品的电动载物台(5)连接在支架(3)，透射式照明光源放置在支架(3)上，显微物镜(4)和管镜(2)通过支架(3)的槽孔；样品放置在透射式照明光源(6)的视场中心以及显微物镜(4)焦平面；相机1放置显微物镜(4)和管镜(2)的清晰成像像面；
步骤1：准备步骤；将所述大范围曲面圆孔测量装置开机并初始化；将带有孔的样品底端朝下，凸面端向上放在所述放置样品的电动载物台(5)上，通过载物台粗细调焦按钮，将样本凸面顶端调至到所述大范围曲面圆孔测量装置的清晰成像范围；根据样本高度H和显微物镜轴向测量景深F确定轴向扫描次数及轴向移动步距δ≤F；根据样本沿着载物台X方向移动长度L及所述大范围曲面圆孔测量装置FOVx估算X向扫描最小次数据样本沿着载物台Y方向移动长度W，以及所述大范围曲面圆孔测量装置FOVY估算Y向扫描最小次数
步骤2：单层子孔径扫描步骤；(1)去横带扫描：控制放置样品的电动载物台(5)沿着X方向按照速度VX移动，使得样本进入大范围曲面圆孔测量装置清晰成像视场内，控制相机对样本成像获取图1，保存图像1及载物台XYZ位置信息；控制XYZ电动载物台(5)沿着X轴移动距离，控制相机对样本获取图像2，保存图像2及载物台XYZ位置信息；循环重复C次，共获取图像C张并保存相应图像的载物台位置信息；(2)回横带扫描：控制载物台Y方向移动，控制相机获取图像第C+1张并保存图像及载物台位置信息，之后控制电动载物台(5)沿着X反方向按照速度Vx移动，获取图像第C+2张并保存，循环重复C次，获取图像2*C张，直到获取图像C*R张图像；(3)子孔径图像拼接步骤，获取拼接后的样本在第一层子孔径扫描图像I1；
步骤3：轴向移动步骤；控制载物台将样本向物镜方向移动步距δ，重复步骤2，获取拼接后的样本在第一层子孔径扫描图像I2，同样步骤获取样品在第2，3，..N层子孔径扫描拼接图像I3，...，IN；
步骤4：图像融合步骤，将N层子孔径扫描拼接图像I1，I2...，IN纵向融合，形成样本超景深清晰图像H；
步骤5：孔径测量和统计步骤。
具体地，所述子图像融合步骤具体为：
步骤41：读取相机拍摄到的N层子孔径扫描拼接图像I1，I2...，IN；
步骤42：选中拼接图像I1，选取直径为D1的圆，作为纵向融合图H1；
步骤43：选中拼接图像I2，选取直径为D2的圆，将D2-D1后的圆环1作为纵向融合图H2；
步骤44：选中拼接图像I3,选取直径为D3的圆，将D3-D2后的圆环2作为纵向融合图H3；
步骤45：重复上述步骤共N次,获取样本在第4，5...N层子孔径扫描的纵向融合图H4,…,HN；
步骤46：图像融合步骤，将N层子孔径图像H1,H2…HN纵向按顺序堆叠融合，形成样本超景深清晰图像H。
具体地，所述孔径测量和统计步骤具体包括：
步骤51.样本超景深清晰图像H；
步骤52.对读取的超景深清晰图像H进行亚像素阈值分割，阈值为G1,G2,G3...GN，在不同阈值下进行层扫累进测量与统计；如图3为具体流程图：
对读取的超景深清晰图像H进行亚像素阈值分割，选取G1亚像素阈值，识别出A1个孔，孔半径为R1，选取G2亚像素阈值，识别出A2个孔，孔半径为R2...，选取GN亚像素阈值，识别出AN，孔半径为RN，最后进行汇总、统计。
具体操作时，灯源和相机规格可以替换，但要保持灯源和相机保持在同一母线上。测量范围和测量次数可以根据实际情况来定。
本发明提供一种大范围曲面圆孔测量方法，确定轴向扫描次数、X向扫描最小次数以及Y向扫描最小次数，采用横向扫描采图外加纵向扫描采图的扫描方法，并采用图像中单位范围内环形分割加环形拼接，多阈值分层式计算直径；测量速度快，测量精度高，可以达到工业快速检测的要求，且测量方法鲁棒性强，可以大批量测出大变化范围孔径。
本发明提供的测量方法对应的大范围曲面圆孔测量装置，方案结构简单，易于操作，价格便宜，可移性强。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (3)

1.一种大范围曲面圆孔测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
大范围曲面圆孔测量装置包括：透射式照明光源(6)、带有孔的样品、放置样品的电动载物台(5)、显微物镜(4)、支架(3)、管镜(2)、相机(1)，所述其中放置样品的电动载物台(5)连接在支架(3)，透射式照明光源放置在支架(3)上，显微物镜(4)和管镜(2)通过支架(3)的槽孔；样品放置在透射式照明光源(6)的视场中心以及显微物镜(4)焦平面；相机(1)放置显微物镜(4)和管镜(2)的清晰成像像面；
步骤1：准备步骤；将所述大范围曲面圆孔测量装置开机并初始化；将带有孔的样品底端朝下，凸面端向上放在所述放置样品的电动载物台(5)上，通过载物台粗细调焦按钮，将样本凸面顶端调至到所述大范围曲面圆孔测量装置的清晰成像范围；根据样本高度H和显微物镜轴向测量景深F确定轴向扫描次数及轴向移动步距δ≤F；根据样本沿着载物台X方向移动长度L及所述大范围曲面圆孔测量装置FOVx估算X向扫描最小次数据样本沿着载物台Y方向移动长度W，以及所述大范围曲面圆孔测量装置FOVY估算Y向扫描最小次数
步骤2：单层子孔径扫描步骤；(1)去横带扫描：控制放置样品的电动载物台(5)沿着X方向按照速度VX移动，使得样本进入大范围曲面圆孔测量装置清晰成像视场内，控制相机对样本成像获取图像1，保存图像1及载物台XYZ位置信息；控制XYZ电动载物台(5)沿着X轴移动距离，控制相机对样本获取图像2，保存图像2及载物台XYZ位置信息；循环重复C次，共获取图像C张并保存相应图像的载物台位置信息；(2)回横带扫描：控制载物台Y方向移动，控制相机获取图像第C+1张并保存图像及载物台位置信息，之后控制电动载物台(5)沿着X反方向按照速度VX移动，获取图像第C+2张并保存，循环重复C次，获取图像2*C张，直到获取图像C*R张图像；(3)子孔径图像拼接步骤，获取拼接后的样本在第一层子孔径扫描图像I1；
步骤3：轴向移动步骤；控制载物台将样本向物镜方向移动步距δ，重复步骤2，获取拼接后的样本在第一层子孔径扫描图像I2，同样步骤获取样品在第2，3，..N层子孔径扫描拼接图像I3，...，IN；
步骤4：图像融合步骤，将N层子孔径扫描拼接图像I1，I2...，IN纵向融合，形成样本超景深清晰图像H；
步骤5：孔径测量和统计步骤。
2.根据权利要求1所述的一种大范围曲面圆孔测量方法，其特征在于，所述图像融合步骤包括：
步骤41：读取相机拍摄到的N层子孔径扫描拼接图像I1，I2...，IN；
步骤42：选中拼接图像I1，选取直径为D1的圆，作为纵向融合图H1；
步骤43：选中拼接图像I2，选取直径为D2的圆，将D2-D1后的圆环1作为纵向融合图H2；
步骤44：选中拼接图像I3，选取直径为D3的圆，将D3-D2后的圆环2作为纵向融合图H3；
步骤45：重复上述步骤共N次，获取样本在第4，5...N层子孔径扫描的纵向融合图H4，...，HN；
步骤46：图像融合步骤，将N层纵向融合图H1，H2...HN纵向按顺序堆叠融合，形成样本超景深清晰图像H。
3.根据权利要求1或2所述的一种大范围曲面圆孔测量方法，其特征在于，所述孔径测量和统计步骤具体包括：
步骤51.样本超景深清晰图像H；
步骤52.对读取的超景深清晰图像H进行亚像素阈值分割，阈值为G1，G2，G3...GN，在不同阈值下进行层扫累进测量与统计。
CN202210935692.3A 2022-08-04 2022-08-04 一种大范围曲面圆孔测量方法 Active CN115406368B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210935692.3A CN115406368B (zh) 2022-08-04 2022-08-04 一种大范围曲面圆孔测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210935692.3A CN115406368B (zh) 2022-08-04 2022-08-04 一种大范围曲面圆孔测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115406368A CN115406368A (zh) 2022-11-29
CN115406368B true CN115406368B (zh) 2024-07-12

Family

ID=84159018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210935692.3A Active CN115406368B (zh) 2022-08-04 2022-08-04 一种大范围曲面圆孔测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115406368B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110470233A (zh) * 2019-08-02 2019-11-19 中船动力有限公司 柴油机喷油嘴喷射孔孔径检测工装和检测方法
CN110849289A (zh) * 2019-12-11 2020-02-28 宁波五维检测科技有限公司 一种双摄像头并行共焦差动显微3d形貌测量装置及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201724654U (zh) * 2009-12-09 2011-01-26 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种五维坐标远心光学测量系统
JP6887141B2 (ja) * 2017-03-08 2021-06-16 株式会社東京精密 表面形状測定方法および表面形状測定装置
CN210922541U (zh) * 2019-12-11 2020-07-03 宁波五维检测科技有限公司 一种双摄像头并行共焦差动显微3d形貌测量装置
CN111121655B (zh) * 2019-12-18 2021-01-19 浙江大学 一种共面等大多孔型工件位姿与孔径视觉检测方法
CN113670205B (zh) * 2021-09-02 2022-06-21 西安交通大学 基于变焦显微技术的航空发动机叶片气膜孔几何参数三维检测系统及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110470233A (zh) * 2019-08-02 2019-11-19 中船动力有限公司 柴油机喷油嘴喷射孔孔径检测工装和检测方法
CN110849289A (zh) * 2019-12-11 2020-02-28 宁波五维检测科技有限公司 一种双摄像头并行共焦差动显微3d形貌测量装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115406368A (zh) 2022-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110006905B (zh) 一种线面阵相机结合的大口径超净光滑表面缺陷检测装置
CN109765234B (zh) 同时对物体正反两个表面进行光学检测的装置及方法
US7315359B2 (en) Method for monitoring micro-lens curvature in-line
CN110411346A (zh) 一种非球面熔石英元件表面微缺陷快速定位方法
KR101629610B1 (ko) 고해상도 영상 추출을 위한 광경로 변환 유닛, 광경로 변환 모듈, 광경로 변환 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체, 반도체 기판 패턴 검사 장치
CN112881419B (zh) 芯片检测方法、电子设备及存储介质
CN111553897B (zh) 晶圆缺陷检测设备
US10852519B2 (en) Confocal imaging of an object utilising a pinhole array
CN110530293A (zh) 一种基于相位测量偏折的晶圆翘曲度非接触式测量装置
CN115406368B (zh) 一种大范围曲面圆孔测量方法
CN114113115B (zh) 一种大口径元件表面微缺陷高精度自动定位方法
CN209992407U (zh) 线面阵相机结合的大口径超净光滑表面缺陷检测装置
JP2008198966A (ja) ウエーハ欠陥検査装置
CN110702036A (zh) 一种复光束角度传感器及小型非球面形貌检测方法
CN110322561A (zh) 用于机器人无序分拣的3d相机及其测量方法
CN104136881B (zh) 计测物品表面上的突起或突条的高度的方法及用于该方法的装置
CN112748564A (zh) 一种显微装置及显微装置的调焦方法
JP2009109682A (ja) 自動焦点調節装置、および自動焦点調節方法
CN105758337A (zh) 一种获取透镜平面与图像传感器平面之间夹角的方法
KR20120129302A (ko) 웨이퍼 결함 고속 검사장치
CN112326681B (zh) 一种利用离焦差分平场矫正检测镜头洁净度的方法
CN108833789A (zh) 一种实时自动聚焦装置及自动聚焦方法
CN103453855A (zh) 中心偏检测装置及检测方法
JP2014228670A (ja) 焦点位置調整方法および検査方法
US20210325655A1 (en) Stepped biological chip and gene sequencing device for testing the same

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant