CN1188776C

CN1188776C - 图像测定装置、方法以及媒体

Info

Publication number: CN1188776C
Application number: CNB001188631A
Authority: CN
Inventors: 清水雅人; 小松浩一
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2020-06-15
Also published as: EP1061331A2; JP2001059708A; CN1277385A; JP3593302B2; EP1061331A3; US6816609B1

Abstract

在这个用于测量多个工件的装置中，包括用于支持放置的测量对象的载物台；用于对放置在所述载物台上的测量对象成像的成像装置；和用于测量由所述成像装置获取的图像中的测量对象图像的处理装置；其中所述处理装置将所述载物台分为多个部分，以形成多个测量部分，其中每一个所述测量部分具有一个测量对象图像，并为所述多个测量部分中的每一个测量部分设置测量程序，并根据相应的测量程序，分别在所述多个测量部分中测量每一个测量对象图像，从而能够通过简单操作有效测量多个工件。本发明还揭示了基于此的图像测定装置和方法。

Description

图像测定装置、方法以及媒体

技术领域

本发明涉及一种图像测定装置，诸如显微镜的测量装置或无接触图像测量CMM，本发明尤其涉及一种使用程序(部分程序)的测量。

背景技术

传统地，将手工操作的图像测定装置和CNC(计算机化数字控制)图像测定装置用于对诸如IC、读框架(read frame)、IC封装件等的检查。通常，在使用图像测定装置的测量中，将要测量的诸如IC之类的对象(工件)放置在载物台上，并通过诸如照相机之类的成像装置拍成照片，从而其图像在CRT上显示。随后激活用于工件测量的部分程序。部分程序是通过存储有关一个样品的一系列测量过程(由操作员教授)的信息，以及有关工件的位置和形状的信息而准备的程序。当激活了部分程序时，相继从准备好的部分程序文件中读出命令。响应于载物台移动命令，传动装置移动载物台。响应于工具命令，诸如箱形刀具、圆车刀等等的工具的图像被加到显示在CRT上的工件图像。在这种过程中，使用提供的工具检测边缘点，并使用至少方格法之类的方法从检测到的点接近连续的边缘。响应于操作执行命令，对应于工件图像，根据连续边缘执行诸如行宽操作、圆心操作、圆半径操作之类的指定的操作。

如上所述，在传统的图像测定装置中，为了自动测量，为每一个要测量的工件准备一个包括测量路径的测量程序，并执行该程序。

对于相同形状的多个工件的测量，首先通过手工测量一个工件并将该测量过程记录下来(由手工测量可知)准备一个测量程序，此后，当将剩余的工件一个一个放置到载物台上时，对载物台上的工件提供坐标匹配测量(测量参考位置调节)，然后执行准备好的测量程序。

注意，可以手工进行的坐标匹配测量通常通过在将一次将一个工件放置在载物台上的一个由带子之类做了记号的位置上时，执行工件坐标系统测量程序(部分坐标系统或PCS程序)达到。

但是，由于每一个工件必须放置在载物台上以进行测量，并且当要测量多个不同类型的工件时，必须为每一个类型的工件改变测量程序，故这样做是麻烦和费时的。

为了针对上述问题，可以将多个工件都放置在载物台上，并使用单个测量程序测量。但是，目前使用的单个测量程序是多个测量程序的综合，每一个测量程序专门对于一个特定类型的工件，这样的程序不可避免地冗长，并难以组合。另外，如果在测量多个工件时引起错误，测量程序必须进行修改，这可能花费时间。当重新开始修改过的测量程序时，在测量程序中的错误之前测量的工件必须重新测量。这种重复的测量是浪费的。另外，因将通过反复执行单个部分程序得到的多个工件的测量结果存储在单个文件(一个结果文件)中，这可能是复杂的统计处理。因而每次对测量数据作统计处理时，都必须编辑结果文件。

还有，由于载物台上的多个工件的测量常常可能费时，所以非常希望有在晚上和假日里的无人的自动测量。即，非常希望即使在测量过程中发生错误，仍然继续对载物台上的工件进行测量直到完成。也希望提示在测量之后检测载物台上的工件在容差内或不是。还希望能够容易地重新测量到工件错误容差。由于这些需要无法由传统的测量装置满足，所以用设备或方法容易和有效地测量多个工件的装置的需要仍然未满足。

发明内容

本发明已经要考虑到上述问题，并且目的在于提供一种用于通过简单操作有效测量多个工件的装置、方法和媒体。

为了达到上述目的，根据本发明，提供了一种图像测定装置，包含用于支持放置的测量对象的载物台；用于对放置在所述载物台上的测量对象成像的成像装置；和用于测量由所述成像装置获取的图像中的测量对象图像的处理装置；其中所述处理装置将所述载物台分为多个部分，以形成多个测量部分，其中每一个所述测量部分具有一个测量对象图像，并为所述多个测量部分中的每一个测量部分设置测量程序，并根据相应的测量程序，分别在所述多个测量部分中测量每一个测量对象图像。

还有，根据本发明，提供了一种图像测定装置，它包含用于给被分为多个部分的托台上的多个测量对象成像的成像装置，和用于测量由所述成像装置获取的图像中的测量对象图像的处理装置；其中，所述处理装置将托台上的测量区分为多个部分，以形成多个测量部分，其中每一个所述测量部分具有一个测量对象图像，为所述多个测量部分的每一个设置测量程序，并根据相应的测量程序测量多个测量部分中的每一个测量对象图像。

这里，较好地，处理装置确定多个测量部分中的每一个测量部分的测量数据是否在预定的容差内，并为多个测量部分的每一个输出确定结果。

还有，较好地，处理装置输出多个测量部分的每一个测量部分的测量数据。

另外，较好地，即使当在任何的测量部分发生测量错误或失败，处理装置仍然测量多个测量部分中的其它测量部分。

还有，较好地，处理装置仅测量从多个测量部分中选出的测量部分。

还有，多个测量部分的每一个具有预定的形状，并且将多个测量部分安排为矩阵，并且所述多个测量部分的每一个都是封闭的单元。

还有较好地，成像装置同时对多个测量部分成像，并且所述处理装置同时或相继地执行为多个测量部分的每一个测量部分设定的测量程序。

另外，较好地，处理装置为每一种形状的元素设定要执行的测量程序，确定多个测量部分中的测量对象图像的形状元素，并选择和执行适合于所确定的形状元素的测量程序。

另外，较好地，每一个测量程序是由变量替代数字元素的程序。

处理装置校正测量错误。

本发明的图像测定装置还可以包含用于决定托台相对于图像测定装置的位置的定位装置。

图像测定装置还可以包含用于自动变换测量对象的自动工件交换机。

图像测定装置还包含用于自动变换托台的自动调物板交换机。

还有，根据本发明，提供了一种图像测定方法，用于处理通过给多个放置在载物台上的测量对象拍照得到的图像，由此测量测量对象。

这种方法包含步骤：a.获取放置在载物台上的多个测量对象的图像；b.将所述载物台分为多个部分，以形成多个测量部分，其中每一个所述测量部分具有一个测量对象图像；c.为多个测量部分的每一个测量部分设定测量程序；和d.根据相应的测量程序测量多个测量对象图像中的每一个图像。

还有，根据本发明，提供了一种图像测定方法，处理被捕获的，在被分为多个部分的调物板中的多个测量对象的图像，由此测量测量对象。这种方法包含以下步骤：a.对被分为多个部分的板上的多个测量对象成像；b.将板上的测量区分为多个部分，以形成多个测量部分，其中每一个所述测量部分具有一个测量对象图像；c.为所述多个测量部分中的每一个测量部分设定测量程序；和d.根据相应的测量程序测量多个测量部分中的每一个测量对象图像。

但是，上述方法还包含以下步骤：显示表示多个测量部分的每一个测量部分的测量结果是否在预定容差内的数据。

还有，上述方法还可以包含步骤：显示多个测量部分的每一个测量部分的测量结果。

另外，在上述方法中，即使当在一个测量部分发生测量错误和失败，仍然在步骤d测量多个测量部分中的其他测量部分。

还有，上述方法还包含步骤：选择多个测量部分中要测量的测量部分，其中在步骤d只测量从多个测量部分中选择的测量部分。

还有，多个测量部分中的每一个测量部分都具有预定的形状，并且将多个测量部分安排为矩阵，并且多个测量部分中的每一个都是封闭单元。

在测量步骤中，较好地，同时对多个测量对象成像，并且同时或相继地执行为多个测量部分的每一个测量部分设定的测量程序。

上述方法还包含步骤：e.为每一种形状元素设定要执行的测量程序，f.确定多个测量部分中的测量对象图像的形状元素，和g.根据所确定的形状元素选择并执行测量程序。

较好地，每一个测量程序是数字元素由变量替代的程序。

进一步较好地，测量步骤可以包含校正测量对象图像中的测量错误的步骤。

还有，较好地，测量步骤可以包含自动变换测量对象的步骤和变换调物板的步骤。

如上所述，在本发明中，在多个测量部分的单元中一起处理多个工件。这与各自测量多个工件的传统技术是不同的。多个工件的每一个工件都对应于多个部分中的每一个测量部分，并且测量部分的选择使得能够指定对应的工件。另外，可以通过为多个部分中的每一个测量部分设定测量程序，为多个工件容易地设定测量程序。

可以将为多个测量部分中的每一个测量部分设定测量程序的技术原理提供给各种情况。例如，多个测量部分安排为一个矩阵，或者相同类型的工件出现在一排中的情况可以通过为一排一起设定同样的测量程序来处理。可以通过对多个部分中的相应的测量部分选择性设定测量程序，来处理选择多个工件中的一些工件进行测量的情况。

另外，根据本发明，即使当对于连续测量的多个工件中的一个发生测量错误或中断，测量仍然可以对其它测量部分继续，以结束对多个部分中的所有其它测量部分的测量。这不同于传统的技术，在这种技术中，当中断时测量将不继续，因为对载物台上的所有工件只使用单个测量程序。本发明使这成为可能，因为为一个诸如单元之类的测量部分分别设置了测量程序。

“测量程序”包含PCS部分程序，以及测量部分程序，等等。PCS部分程序是用于在测量之前使图像测定装置的坐标系统与每一个工件的参考位置匹配的程序。测量部分程序是用于通过使用测量工具检测工件图像边缘，并根据检测到的边缘执行预定操作(行宽操作、圆心操作等等)的程序。

基本上，多个测量部分的每一个的位置和尺寸被理想地确定。因此，可指定一个或更多的岛状的部分，该部分可表示工件中测量的一个部分或几个部分以及剩余的工件部分，虽然顺序地排列成矩阵的各个部分可以有助于多个部分的位置的指定。

对于测量，可以对多个测量部分中的一个部分成像，并可以执行相关的程序。或者，可以捕获多个测量部分中的一些部分，并同时或相继地执行相关的程序。后一种方法可以减少测量时间，并且在每一个测量部分较小，并且并排排列时对减小测量时间尤其有效。

另外，可以为每一个形状元素(圆形、矩形、直线形等等)预先确定测量程序。在实际工件测量中，根据每一个部分的成像识别每一个测量对象图像的形状元素，并且根据识别结果选择要提供的测量程序。这可以改进测量程序准备中的效率。在这种情况下，一个有效的测量程序的例子是参数程序，在第Hei8-14876号JP公开公告中有揭示，其中其数字部分根据需要由变量替代。在实际测量中，根据测量对象图像的识别结果得到的形状参数(直径、圆的中心坐标等等)值，在执行测量程序之前代入到变量中。

通过这种安排，在圆形测量例子中，可以准备对圆形的尺寸或位置没有依赖性的测量程序。这使得能够共享测量程序，因此能够显著地减小程序的准备时间。

另外，当有各种错误校正(诸如对工件或测量装置由于温度而引起的膨胀/收缩的校正)时，可以提供对测量位移精确度、对体积测量精确度等等，以改进测量精确度。本发明可以应用于下面的情况，即将被分为多个部分的调物板放置在载物台上，以及将一个具有要测量的多个部分的工件或多个工件有规则地安排在载物台上的情况。通过设置在载物台上的定位装置给调物板定位，由此可以容易地确定调物板相对于装置的位置，并且可以有助于测量。

本发明还包含自动工件交换机，用于自动变换工件。这使得即使在夜晚也能够无人连续操作，由此进一步降低了成本。另外，还可以设置自动调物板交换机，它能够产生由自动工件交换机一样的优点。

附图说明

从下面参照附图对较佳实施例的描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将是更加显然。

图1是示出本发明的较佳实施例的透视图；

图2是示出该实施例的结构的方框图；

图3、4和5是流程图的部分，它们一起说明了本实施例中的整个处理；

图6是实施例中的测量的详细的流程图；

图7示出实施例中的示范的初始图像屏；

图8示出设定实施例中的图像屏的参考坐标系统的例子；

图9示出实施例中参数设定屏幕的例子；

图10示出实施例中矩阵图像屏的例子；

图11示出揭示实施例中显示的图像屏的示图；

图12示出实施例中测量的图像屏例子；

图13示出实施例中完成测量时显示的例子；

图14示出实施例中显示列出测量数据文件显示屏幕的例子；和

图15示出显示实施例中的测量数据文件的例子。

具体实施方式

下面将参照附图，描述本发明的较佳实施例。

图1是透视图，示出在本较佳实施例中的图像测定装置完整的结构。本实施例中的图像测定装置包含无接触图像测量型的测量装置部分1，用于辅助移动测量装置部分1的载物台和用于执行所需数据测量的计算机系统2，用于将必须的测量命令或参数提供给测量装置部分1的命令输入部分3，键盘32、鼠标33和用于将稳定的电源提供给装置的各个部分的电源装置4。

图像测定装置1的控制台11上具有载物台，其上放置有诸如读出框架、IC之类的测量对象12。载物台13由相应的X轴转动轴14和Y轴转动轴15驱动，沿X轴和Y轴方向移动。控制台具有框架17，固定地安装在其背后侧上。朝前延伸的框架17支持CCD照相机单元18。CCD照相机单元18可以通过Z轴转动轴19，沿形成在框架17上的导轨，沿Z轴方向移动。CCD照相机单元18结合了CCD照相机20以从上面给载物台拍照。CCD照相机20的下端部具有用于为工件12照明的环形的照明单元21。在计算机系统2的CRT34上显示使用CCD照相机单元18捕获的工件12的图像(工件图像)。

图2是方框图，示出本实施例中图像测定装置的结构。在A到D转换器35中将由CCD照相机20捕获的工件12的图像信号转换为数字图像数据，并存储在多值图像存储器36中。通过显示控制器37的操作，将多值存储器36中的数字图像数据显示在CRT34上。CPU38根据存贮在程序存储器39中的部分程序执行测量。工件存储器40为CPU38提供工件区，以执行处理。

另外，提供X轴、Y轴和Z轴编码器41、42、43，检测CCD照相机20相对于载物台13沿X轴、Y轴和Z轴的方向，并将输出提供给CPU38。光控制器44根据CPU38中产生的命令值产生模拟命令电压，并将命令电压提供给照明单元21。

下面，参照图3到5中的流程图，将详细描述对载物台上的多个工件12由CPU38产生和执行部分程序，尤其是对载物台上分为矩阵的调物板上的多个工件12的情况。

用于测量多个工件12(下面称为矩阵程序)的应用将用作CPU38中执行的主图像测量程序的客户应用程序。在程序存储器39中存储了图像测量程序和矩阵程序。响应于当激活时从图像测量程序发出的应用接口(API)，激活矩阵程序。

可以通过从下拉菜单选择，或通过图像测量程序的激活引发矩阵程序的激活来实现激活。当在矩阵程序中指定测量参数时，为多个工件12准备部分程序。

图7示出响应于从图像测量程序的矩阵程序的激活显示的CRT34的图像屏。在附图中，由图标100表示已经准备好的部分程序。在窗口102中示出由选出的图标表示的详细的部分程序。细节包含部分程序名称、测量数据文件名称、统计结果文件名称和工件的数量。“测量数据文件名称”是存储通过执行部分程序得到的测量数据的文件的名称。注意，在本实施例中，由于每一个工件的测量数据都存储在各个文件中(如上所述)，上面指定的文件将作为为每一个工件准备的子文件的父文件。每一个工件测量数据子文件可以由操作员手工设定，或者可以由CPU38根据矩阵程序相继自动准备。统计结果文件名称是存储使用测量数据的统计处理的结果的文件名称。“工件的数量”是放置在载物台上的工件数量，它由矩阵的行和列定义。在附图中，在载物台上放置了49个工件(7行×7列)。由一个选出的图标表示的将使用部分程序测量的工件的类型在窗口103中通过图表示出。在附图中，选择用于测量多个IC的程序作为部分程序。

通过这一显示的图像屏，用于测量多个工件12的部分程序可以通过在图标100中选择“新”的图标重新准备。因此，CPU38转换依照矩阵程序显示在图8的图像屏。

图8示出用于通过输入必须的参数(图3中的S101)设定参考坐标系统的图像屏。这里，“参考坐标系统”指支持多个工件12的调物板的坐标系统，而不是载物台的(X、Y、Z)坐标系统，并且由调物板相对于(X、Y、Z)坐标系统的参考位置(即，原点)的参考位置(即矩形调物板的四个角中的一个角的位置)表示。调物板参考位置可以通过输入X轴、Y轴和Z轴坐标值(键名称)、通过选择坐标系统匹配程序以自动检测参考位置(PCS程序)、或者通过指定具体的部分程序来指定。用于上述项目的菜单示于位置匹配窗口部分104，从而操作员选择一理想的选择，由此指定一个参考坐标系统，或调物板的参考位置。

一旦设置好了坐标系统，在调物板上安排为矩阵的行和列的数量设定(S102)。特别地，从图8的上部示出的“位置”、“设定”和“结果”的标记中选出“设定”标记。当已经选择了“设定”的标记后，如图9所示的设定屏幕在CRT34上示出。

参照图9，显示了行和列标记设定窗口部分105。通过将适当的数量输入到部分105的各个窗口中，指定了要测量的工件的行和列的数量。在附图中设定了“七”行和“七”列，因为在分为一矩阵的调物板上显示了49(垂直7×水平7)个工件。

在设定了行和列的数量后，设定(S103)了测量执行的数量。虽然通常只执行一次测量，但是整个参数设定也考虑到必须重复两次或更多次测量的情况。

执行的数量可以通过将理想的数量输入到行和列标志设定窗口部分105中的适当的窗口来指定。在附图中，选择“一次”。

一旦已经设定执行的数量，如图9所示，通过使用部分程序窗口部分106选择预定的部分程序文件设定处理部分程序(S104)。如上所述，部分程序是通过存储一个样品的测量过程(由操作员授予)的信息，以及有关工件位置、形状等等的信息而构成的，并包含步骤：对于工件图像执行图像处理，以提取边缘用于暂时存储，并读出提取的边缘以执行预定操作(测量行宽、圆心坐标、圆半径和圆度)。为了图像处理，为工件图像的一部分提供测量工具以进行测量。可以将部分程序文件预先存储在程序存储器39中，从而以后可以使用部分程序窗口部分106，通过从多个存储在存储器39中的部分程序中选出想要的程序，指定想要的部分程序。注意，在这个实施例中，知道可以设置两个部分程序，如图9所示，考虑到工件由一个被另一个替位，由此为每一个工件进行参考位置匹配的PCS部分程序，以及在参考位置匹配后的测量的测量部分程序都必须设置。

一旦已经设定了部分程序，开始位置也设定(S105)。开始位置是测量要开始的位置，并使用最初要测量的工件的位置指定，以作为一个参考。如图9所示，可以通过输入适当的X、Y、Z坐标值，使用开始位置设定窗口部分107指定。

一旦已经设定了开始位置，则设定测量数据文件(S106)。测量数据文件是存储多个工件的测量数据的文件，并且可以通过使用图9中的测量数据文件窗口部分108，输入理想的文件名称来指定。这里，应该注意，在本实施例中，由于每一个测量数据个别地存储在每一个测量数据文件中(这不同于将多个工件的测量数据一起存储在单个测量数据文件中的传统技术)，实际上，其名称被指定的测量数据文件将用作为每一个工件准备的多个测量数据子文件的父文件。换句话说，实际上测量数据存储在这里所设定的文件的从属文件中。从属文件自动制成。特别地，响应于将“R990601_01.txt”指定为测量数据文件的名称，“R99060101A01.txt”、“R9906010A02.txt”、“R9906010A03.txt”等等将各自为每一个测量的工件而制成，如图9所示。这些可由操作员为每一个工件设定的子文件可以默认自动连续地制成地。另外，如果必要，还可以通过将想要的文件名称输入到统计结果文件设定窗口109中来指定统计结果文件。

在设定了测量数据文件后，设定开始位置替位(S107)。开始位置替位定义一个节矩，载物台在测量多个工件的过程中移动该节矩的距离，并可以通过使用开始位置指定窗口部分107，输入“水平替位”和“垂直替位”指定。

在已经设定了开始位置位移后，设定移动顺序(S108)。移动顺序是排列为矩阵的多个工件测量的顺序，并通过在移动顺序设定窗口110中选择“行”或“列”指定。当选择“行”时，排列为矩阵的多个工件沿横向连续地测量。当选择“列”时，这些工件沿垂直方向测量；还可以指定任何除“行”或“列”之外的移动顺序。例如，矩阵中的每一个工件或单元可以被编号，并可以将号码安排为理想的次序，由此指定移动顺序。

进行了上述设定处理后，为多个工件的每一个设定参数。随后，如图4所示(S109)，确定是否需要为每一行、列或工件设定参数。当所有的工件是同一类型时，不必进行这种设定。当在每一列、行或工件中是不同类型的工件时，必须为每一列、行或工件设定参数。然后，示出相关的参数输入图像屏。

图10示出了在完成了直到S108的所有处理时，根据矩阵程序在CRT34上显示的图像屏的例子。当已经设定了行和列的数量后，显示具有所设定的单元数量的矩阵111，以及围绕矩阵111的列标志112和行标志113。列标志是诸如A、B、C之类的字母表，而行标志是诸如1、2、3之类的数字。还可以将其它类型的指示用于符号。矩阵111中的各个单元被顺序地编号，例如“1”是列A行1中的单元，“2”是列E行1中的单元。矩阵中的每一个单元对应于调物板上要测量的工件。由此，理想的单元规格使得能够对相应的工件进行唯一指定。可以通过在矩阵111、列标志112或者行标志113中选择理想的号码或符号指定每一行、列和工件的参数。

特别地，为设定每一个工件，选择对应于有关工件的单元。一旦已经选择了一个单元，CPU38控制CRT34，根据矩阵程序来显示与那个特定的单元相关的测量参数输入图像屏。图像屏大致上如图9所示，其中它包含一个执行数设定窗口，部分程序设定窗口、开始位置设定窗口、和测量数据文件设定窗口，并允许通过将需要的值或文件名称输入到适当的窗口(S110-S115)进行参数指定。为每一行或列设定，从各个行标志112或列标志113选择相应的有关行或列的数。然后，CPU38控制CRT34根据矩阵程序，显示有关的测量参数输入图像屏，从而可以设定执行数量以及部分程序(S110-S115)。

同时，当不必为每一行、列或工件设定参数时，在S101到S108设定的参数为矩阵中的所有的单元复制(S116)，由此为多个工件中同一类型的所有工件设定同一部分程序，从而对它们中的每一个工件执行同一测量。应该注意，如上所述，每一个工件测量数据存储在一个子文件中，而不是存储在单个文件中。

如上所述，可以通过执行矩阵程序为每一个单元或工件设定一个部分程序。注意，矩阵程序的每一个图像屏可以重叠在图像测量程序的图像屏上显示。图11示出矩阵程序重叠在图像测量程序的图像屏114上显示的图像屏的例子。这里，在图像测量程序中，工件图像显示在CRT34上，并且将测量工具提供给图像，以使用这一工具从那里提取出一边缘。由于如上所述，矩阵程序的各个设定的图像屏重叠在图像测量程序的图像屏上显示，故可以看着工件图像设定参数。

当已经设定了所有的参数时，按动示于图11中的矩阵程序屏幕中的“测量开始”按钮，由此开始测量(图5中的S117)。当完成测量时，显示测量数据(S118)。

图6示出一流程图，详细描述了S117的处理或测量。该处理通过与图像测量程序和矩阵程序的合作来实现。尤其地，矩阵程序响应测量命令，提供测量部分程序和信息，而图像测量程序执行所提供的程序，并将结果返回到矩阵程序。

参照图6，为了测量，最初地设定坐标系统，并存储(S201)。该处理和S101处的相同。将设定的参数从矩阵程序提供到图像测量程序。然后，确定是否存在要测量的工件(S202)。当要结束所有工件的测量时，通过将要测量的剩余工件的测量开始位置作为原点，进行PCS设定(S203)。这一设定根据使用部分程序设定窗口为每一个工件指定的PCS文件实现，它用于使测量参考位置与每一个工件的实际位置匹配。可以知道的是可以在本实施例中设定两个部分程序(PCS部分程序和测量部分程序)。在设定PCS后，即在参考位置匹配后，执行测量部分程序(S204)。这个部分程序是根据已经使用部分程序设定窗口为每一个工件设定的测量部分程序执行的。在执行测量部分程序中，使用测量工具从工件图像中提取边缘，并根据提取的边缘测量行宽、圆心坐标、圆半径和圆度。

在通过执行部分程序对单元或工件完成预定操作后，输出那个单元或工件的测量数据(S205)。可以输出测量数据作为表示行宽或圆半径，或测量数据和预定的容差之间的比较结果的值。容差比较结果最好为在容差范围内表示为“通过(pass)”，为在容差外面表示为“失败(fail)”，并为无法进行边缘的提取而无法测量表示为“错误(error)”。然后，在将测量坐标系统重新设置到原点(S206)后，根据测量数据确定下一步采取什么处理(步骤207)。即，在本实施例中，当通过矩阵处理实现多个工件的测量时，如果在对某一个工件的测量中发生任何的测量扰乱，即错误或失败，测量原则上继续下去，直到矩阵中的所有单元已经被测量，而不会在扰乱或成败处中断。

但是，操作员也可以宁可再次测量产生错误的工件(或单元)。为了对付这种要求，在本实施例中可以如需要设定对错误或失败提供的处理。这一处理可以在测量开始之前根据矩阵程序，通过CPU38控制CRT34显示图像屏以设定一个以在错误或失败时提供的处理，并由操作员输入需要的参数而设定。处理默认“跳到下一个”以外，在错误或失败时提供的处理最好可以包含“重试”。还可以有“中断部分程序”作为替换。当选择“跳到下一个”时，即使可能发生错误或失败，图像测量程序根据来自矩阵程序命令转移到下一个工件的继续测量，而不会在那里中断(S207到S202)。当选择“重试”时，对发生错误或失败的测量工件再次执行PCS部分程序和测量部分程序(S207到S203)。这被重复，直到所有工件或单元都已经被测量(S202和S209)。

图12示出了显示测量数据图像屏的例子，它是S205的输出，其中为每一个单元显示测量数据，如“通过”124、“错误”126或“失败”128。对于仍在测量的工件或单元，显示“正在测量”，一看图像屏就可以确定迄今矩阵中已经测量过的工件或单元在整体中的比例。还指出通过率132以及到完成测量的时间134。通过率是通过的工件数量与迄今已经测量过的工件的数量的比值。根据完成一个工件的测量所需的时间以及要测量的工件的数量计算完成测量的时间。除了在S205输出测量数据外，还计算和输出这种信息。

图13示出当完成对所有的工件或单元的测量时显示的图像屏的例子。在附图中，为矩阵11中所有的单元显示测量数据，这是单元的整体通过率。为了以文件格式确定结果，应该提及存储测量数据的测量数据文件。

图14示出显示当访问测量数据文件时显示的图像屏的例子。在全面的信息显示窗口部分130中，指出了测量的工件(即行数×列数)、通过的工件、失败的工件和错误，同时，在结果文件窗口部分132中示出文件名称和对应于各个工件或单元的测量数据。例如，对于单元号1，示出名为“R990601_010A01.txt”的文件，以及测量数据“通过”。可以通过对照关联的文件确定每一个工件或单元的测量数据的详细内容。

图15示出在访问每一个工件或单元的测量数据文件时显示的图像屏的例子，其中示出元件、工件的实际测量值、设计值、错误、容差上限、容差下限，以及OK/NG判别。

如上所述，在本实施例中，将载物台或调物板分成矩阵，从而可以为矩阵中的每一个单元设定部分程序，每一个单元的测量数据存储在各个文件中，从而它可以个别输出。通过这样的安排，即使当共同存在多个不同类型的工件时，可以容易地测量它们，以得到结果。还有，当为每一个单元输出多个工件的测量数据时，如果随后进行统计或其它处理，可以通过使用需要的单元的编号的测量数据容易地执行。另外，当整个矩阵作为一个处理单元共同处理，如果在测量中发生错误，则剩下的工件仍然可以测量。这使得能够进行有效的测量。

注意，可以通过CPU8相继执行图像测量程序和矩阵程序实现图3中的处理。这些程序可以存储在计算机可读媒体中，诸如CD-ROM、DVD-ROM以及硬盘上，它们可以电磁地、化学地、光学地保持信息。在图1中，这些程序存储在CD-ROM200中，以从那里安装到图像测定装置。

另外，矩阵中的每一个单元可以设定为除了本实施例中所示的矩形以外的其它期望的形状，或者替换地，可以根据要测量的工件的形状使用封闭的弯曲的线来定义。

另外，虽然在本实施例中7×7个工件都测量了，但是也可以随意地选择工件进行测量。为了随意选择，可以产生随机数，并测量具有那个相同编号的单元。或者，可以由操作员手工地选择要测量的单元。根据随意选择的工件的测量数据，可以以统计方式估计整个单元的出错率。

另外，虽然一般通过对一个测量部分成像，并执行相关的测量程序来进行测量，但可以依赖指定的测量部分的尺寸以及CCD照相机的放大因数(见图11，两个圆形测量部分，包含上圆和下圆)同时捕获多个测量部分的图像。在这种情况下，同时或相继执行为多个测量部分设定的测量程序以进行测量。这种安排可以消除为每一个测量进行测量部分的定位的需要，并由此有助于高速测量。

除了为每一个测量部分设定测量程序，可以预先设定测量程序元件。当给测量部分拍照时，识别测量对象图像的形状，并根据识别结果选择和执行测量程序。

通过这种安排，程序准备可作为一个整体进行简化，并改进了程序准备的效率。还有，使用其中在需要时由变量替代数字部分的参数的程序可以进一步改进效率。即，从拍照的结果测量测量对象的参数(圆的直径或中心坐标)，并将参数的测量值在执行测量程序之前存储到变量中。

通过这样的安排，可以不依赖测量对象图像的尺寸来准备测量程序。即，可以将一个程序公共地用于以不同放大因数拍照的对象的测量以及不同尺寸的工件的测量中。换句话说，可以达到程序的共享，这导致显著改进程序准备效率。

另外，可以为改进的测量精确度提供各种错误校正(对由于温度引起的工件或测量工具的扩张/收缩的校正、对测量位移精确度的校正、对体积测量精确度的校正等等)。例如，可以从测量到的测量工件、测量装置、每一个编码器(X、Y和Z轴)以及CCD照相机的温度、以及每一个线性热膨胀系数计算在20摄氏度时得到的测量值。另外，可以校正相对于CCD照相机拍照部分的X和Y轴的垂直误差，或者Z轴方向的焦点误差。

还有，可以校正CCD照相机的拍照系统(即透镜)的失真。由于可以校正三维空间测量的失真，故可以达到高度精确的测量。

另外，除了如在本实施例中使用分割矩阵的调物板，可以直接在载物台上将多个工件排列成矩阵，虽然使用这种调物板具有可以对整个元件容易地定位的优点。对于调物板，最好使用不影响图像测量的材料。例如，最好使用由丙烯酸、玻璃等制成的透明的容器。

还有，可以提供用于将调物板定位在载物台上的部件，诸如限位块或拐角，用于确定调物板相对于装置的位置，以得到更为精确的定位。

另外，还可以提供自动调物板交换机。这使得能够在夜晚无人的操作。即，响应来自自动调物板交换机的调物板设定完成信号，开始测量，以跟随图6所示的过程。当在S208完成时，将测量完成信号输出到自动调物板交换机，它然后将支持测量工件的调物板从测量装置移走，替代地，在将调物板设定完成信号输出到测量装置之前，将具有未测量工件的另一个调物板放置到装置的载物台上。通过重复这种处理，可以自动提供测量，保存了人力和成本。

当不使用调物板而将工件直接放置到载物台上时，自动工件交换机可以自动变换工件。这使得能够进行连续的工件测量。

如上所述，根据本发明，可以通过简单的操作有效测量多个工件。

本发明的装置可以容易地处理相同或不同类型的多个工件。

虽然可能对某些工件发生测量扰乱，但是本发明的装置仍然可以自动地测量载物台上所有的工件。结果，可以在短时间内完成测量。

本发明的装置个别输出多个工件的测量数据。结果，可以更加容易地提供随后的统计处理。

Claims

1.一种图像测定装置，其特征在于包含：

用于支持放置的测量对象的载物台；

用于对放置在所述载物台上的测量对象成像的成像装置；和

用于测量由所述成像装置获取的图像中的测量对象图像的处理装置；

其中所述处理装置将所述载物台分为多个部分，以形成多个测量部分，其中每一个所述测量部分具有一个测量对象图像，并为所述多个测量部分中的每一个测量部分设置测量程序，并根据相应的测量程序，分别在所述多个测量部分中测量每一个测量对象图像。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于处理装置确定多个测量部分中的每一个测量部分的测量数据是否在预定的容差内，并为多个测量部分的每一个输出确定结果。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于处理装置输出多个测量部分的每一个测量部分的测量数据。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于即使当在任何的测量部分发生测量错误或失败，处理装置仍然测量多个测量部分中的其它测量部分。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于处理装置仅测量从多个测量部分中选出的测量部分。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于多个测量部分的每一个具有预定的形状，并且将多个测量部分安排为矩阵，并且所述多个测量部分的每一个都是封闭的单元。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于成像装置同时对多个测量部分成像，并且所述处理装置同时或相继地执行为多个测量部分的每一个测量部分设定的测量程序。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于处理装置为每一种形状的元素设定要执行的测量程序，确定多个测量部分中的测量对象图像的形状元素，并选择和执行适合于所确定的形状元素的测量程序。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于每一个测量程序是由变量替代数字元素的程序。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于处理装置校正测量错误。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包含：用于自动变换测量对象的自动工件交换机。

12.一种图像测定装置，其特征在于包含：

用于给被分为多个部分的托台上的多个测量对象成像的成像装置，和

用于测量由所述成像装置获取的图像中的测量对象图像的处理装置；其中，

所述处理装置将托台上的测量区分为多个部分，以形成多个测量部分，其中每一个所述测量部分具有一个测量对象图像，为所述多个测量部分的每一个设置测量程序，并根据相应的测量程序测量多个测量部分中的每一个测量对象图像。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于处理装置确定多个测量部分的每一个测量部分的测量数据是否在预定的容差内，并为多个测量部分的每一个测量部分输出确定结果。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于处理装置输出多个测量部分的每一个测量部分的测量数据。

15.如权利要求12所述的装置，其特征在于即使当在任何的测量部分中发生测量错误或失败，处理装置仍然测量多个测量部分中的所有其它测量部分。

16.如权利要求12所述的装置，其特征在于处理装置只测量从多个测量部分中选出的测量部分。

17.如权利要求12所述的装置，其特征在于多个测量部分中的每一个都具有预定的形状，并且将多个测量部分安排为矩阵，并且每一个测量部分都是封闭的单元。

18.如权利要求12所述的装置，其特征在于成像装置同时对多个测量部分成像，并且处理装置同时或相继执行为多个测量部分的每一个设定的测量程序。

19.如权利要求12所述装置，其特征在于处理装置为每一个形状的元素设定一个要执行的测量程序，确定多个测量部分中的测量对象图像的形状元素，并选择和执行适合于所确定的形状元素的测量程序。

20.如权利要求12所述的装置，其特征在于每一个测量程序是数字元素由变量替代的程序。

21.如权利要求12所述的装置，其特征在于处理装置校正测量错误。

22.如权利要求12所述的装置，其特征在于还包含：

用于决定托台相对于图像测定装置的位置的定位装置。

23.如权利要求12所述的装置，其特征在于还包含：用于自动变换托台的自动调物板交换机。

24.一种图像测定方法，其特征在于包含以下步骤：

a.获取放置在载物台上的多个测量对象的图像；

b.将所述载物台分为多个部分，以形成多个测量部分，其中每一个所述测量部分具有一个测量对象图像；

c.为多个测量部分的每一个测量部分设定测量程序；和

d.根据相应的测量程序测量多个测量对象图像中的每一个图像。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于还包含步骤：显示表示多个测量部分的每一个测量部分的测量结果是否在预定容差内的数据。

26.如权利要求24所述的方法，其特征在于还包含步骤：显示多个测量部分的每一个测量部分的测量结果。

27.如权利要求24所述的方法，其特征在于即使当在一个测量部分发生测量错误和失败，仍然在步骤d测量多个测量部分中的其他测量部分。

28.如权利要求24所述的方法，其特征在于还包含步骤：选择多个测量部分中要测量的测量部分，其中在步骤d只测量从多个测量部分中选择的测量部分。

29.如权利要求24所述的方法，其特征在于多个测量部分中的每一个测量部分都具有预定的形状，并且将多个测量部分安排为矩阵，并且多个测量部分中的每一个都是封闭单元。

30.如权利要求24所述的方法，其特征在于同时对多个测量对象成像，并且同时或相继地执行为多个测量部分的每一个测量部分设定的测量程序。

31.如权利要求24所述的方法，其特征在于还包含步骤：

e.为每一种形状元素设定要执行的测量程序，

f.确定多个测量部分中的测量对象图像的形状元素，和

g.根据所确定的形状元素选择并执行测量程序。

32.如权利要求24所述的方法，其特征在于每一个测量程序是数字元素由变量替代的程序。

33.如权利要求24所述的方法，其特征在于还包含步骤：校正测量对象图像中的测量错误。

34.如权利要求24所述的方法，其特征在于还包含步骤：自动变换测量对象。

35.一种图像测定方法，其特征在于包含下述步骤：

a.对被分为多个部分的板上的多个测量对象成像；

b.将板上的测量区分为多个部分，以形成多个测量部分，其中每一个所述测量部分具有一个测量对象图像；

c.为所述多个测量部分中的每一个测量部分设定测量程序；和

d.根据相应的测量程序测量多个测量部分中的每一个测量对象图像。

36.如权利要求35所述的方法，其特征在于还包含步骤：

显示表示多个测量部分中的每一个测量部分的测量结果是否在预定容差内的数据。

37.如权利要求35所述的方法，其特征在于还包含步骤：

显示多个测量部分中的每一个的测量结果。

38.如权利要求35所述的方法，其特征在于即使当在一个测量部分发生测量错误和失败，仍然在步骤d测量多个测量部分中的其他测量部分。

39.如权利要求35所述的方法，其特征在于还包含步骤：在多个测量部分中选择要测量的测量部分，其中在步骤d只测量从多个测量部分中选出的测量部分。

40.如权利要求35所述的方法，其特征在于多个测量部分中的每一个测量部分都具有预定的形状，并且将多个测量部分安排为矩阵，并且多个测量部分中的每一个测量部分都是封闭的单元。

41.如权利要求35所述的方法，其特征在于同时对多个测量对象成像，并且同时或相继地执行为多个测量部分中的每一个测量部分设定的测量程序。

42.如权利要求35所述的方法，其特征在于还包含以下步骤：

e.为每一个形状元素设定一个要执行的测量程序，

f.确定多个测量部分中的测量对象图像的形状元素，和

g.根据所确定的形状元素选择和执行测量程序。

43.如权利要求35所述的方法，其特征在于每一个测量程序是数字元素由变量替代的程序。

44.如权利要求35所述的方法，其特征在于还包含步骤：校正测量对象图像中的测量错误。

45.如权利要求35所述的方法，其特征在于还包含步骤：自动变换测量对象。