DE102017211327A1

DE102017211327A1 - Bildmessgerät

Info

Publication number: DE102017211327A1
Application number: DE102017211327.8A
Authority: DE
Inventors: Takashi Naruse; Koji Takahashi
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2018-01-04
Also published as: US10088301B2; US20180003485A1; JP6663808B2; JP2018004497A

Abstract

Ein Bildmessgerät wird zur Verfügung gestellt, das geeignet ist, einen Scanbetrieb einer Sonde durch automatisches Identifizieren einer Vielzahl von Kontaktzielpositionen durch Festlegen eines Meßelements in einem Modellbild zu bestimmen. Umfasst sind ein Anzeigeabschnitt zum Anzeigen eines Modellbilds zum Einstellen zu einer Zeit der Messungseinstellung, ein Eingabeempfangsabschnitt zum Empfangen einer Festlegung, in dem Modellbild, eines Meßelements, für welches eine Messung durch die Sonde durchzuführen ist, einen Speicherabschnitt, der vorab eine Anordnungsregel speichert, die eine Beziehung zwischen einem Formtyp oder einer Größe eines Meßelements und angeordneten Positionen von Kontaktzielpositionen der Sonde definiert, und einen Messungssteuerabschnitt zum Identifizieren zu einer Zeit der Messungsdurchführung von Kontaktzielpositionen der Sonde basierend auf einer Position des Meßelements, das durch den Eingabeempfangsabschnitt festgelegt wird, einem Formtyp oder einer Größe des Meßelements und der Anordnungsregel, die in dem Speicherabschnitt gespeichert ist, und zum Steuern eines Horizontal-Antriebsabschnitts, sodass die Sonde sich fortlaufend zu einer Vielzahl von identifizierten Kontaktzielpositionen bewegen kann.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildmessgerät und insbesondere die Verbesserung eines Bildmessgeräts, um eine Sonde in Kontakt mit einem Werkstück, das auf einem Objekttisch ist, zu bringen, das Detektieren einer Position der Sonde auf Grundlage eines Bildes und das Bestimmen einer Dimension des Werkstücks.
2. Beschreibung des relevanten Stands der Technik
Ein Bildmessgerät ist ein Dimensionsmessinstrument zum Aufnehmen eines Bildes von einem Werkstück durch Erfassen eines Bildes des Werkstücks, das auf einem Objekttisch platziert ist, und zum Bestimmen einer Dimension des Werkstücks durch Extraktion einer Kante von dem Bild des Werkstücks. Ein Bild eines Werkstücks zeigt ein Form, die äußerst genau und dem Werkstück sehr ähnlich ist, unabhängig von der Position einer Kamera über dem Werkstück und durch Bestimmen eines Abstands oder eines Winkels in einem Werkstückbild kann eine tatsächliche Dimension oder Winkel des Werkstücks detektiert werden.
Die Kantenextraktion wird durchgeführt durch Analysieren einer Änderung in der Helligkeit des Werkstückbilds und Detektieren von Kantenpunkten und durch Anpassen einer geometrischen Form, wie z. B. einer geraden Linie, ein Kreis oder ein Bogen, mit einer Vielzahl von detektierten Kantenpunkten und eine Grenze zwischen dem Werkstück und einem Hintergrund, ein Umriss eines zurückgesetzten Teils oder eines vorstehenden Teils des Werkstücks oder Ähnliches wird als eine Kante bestimmt. Eine Größe des Werkstücks wird als der Abstand oder der Winkel zwischen Kanten, die in der oben genannten Art und Weise bestimmt werden, bestimmt. Ferner wird die Qualität eines Werkstücks bestimmt, indem eine Differenz (ein Fehler) zwischen einem bestimmten Größenwert und einem Entwurfswert mit einer Toleranz.
Einige der oben beschriebenen Bildmessgeräte bestimmen eine Dimension eines Werkstücks, das auf einem Objekttisch platziert ist, dadurch, dass sie die Sonde veranlassen eine Seitenfläche des Werkstücks zu berühren (zum Beispiel, Guijun Ji, Heinrich Schwenke, Eugen Trapet, "An Opto-mechanical Microprobe System for Measuring Very Small Parts on CMMs", United States of America, The International Society for Optical Engineering (SPIE), Vision Geometry VII, 20. Juli bis 22. Juli, 1998, Vol. 3454, Seiten 348–353). Die Sonde ist innerhalb eines Sichtfelds einer Kamera angeordnet und eine Kontaktposition der Sonde zu einem Werkstück wird bestimmt, indem die Position der Sonde von einem Bild der Sonde, die in Kontakt mit einer Seitenfläche des Werkstücks ist, identifiziert wird.
und und und sind Diagramme, die ein Betriebsbeispiel eines konventionellen Bildmeßgeräts zeigen. zeigt ein Werkstück W, das ein Messziel ist, und zeigt ein Werkstückbild Iw. Das Werkstück W umfasst ein Bodenteil w₁ und zwei vorstehende Teile w₂, die auf dem Bodenteil w₁ ausgebildet sind. Wenn ein Abstand A zwischen den inneren Seitenflächen Sa der zwei vorstehenden Teile w₂, ein Abstand B zwischen den äußeren Seitenflächen Sb und ein Abstand C zwischen den Seitenflächen Sc des Bodenteils w₁ gemessen wird, ist ein genaue Identifizierung für die Kanten der Seitenflächen Sa von dem Werkstückbild Iw schwieriger als für die Kanten der Seitenflächen Sb und Sc, weil die Seitenflächen der vorstehenden Teile w₂ gebogen sind.
zeigt ein Werkstückbild Iw, das in einem Zustand aufgenommen wurde, indem eine Sonde Pr in Kontakt mit der seitlichen Oberfläche Sa des vorstehenden Teils W₂ auf der rechten Seite stand und zeigt ein Werkstückbild Iw, das in einem Zustand aufgenommen wurde, indem die Sonde Pr in Kontakt mit der seitlichen Oberfläche Sa des vorstehenden Teils w₂ auf der linken Seite stand. Nachdem die Form und die Größe der Sonde Pr im Voraus bekannt sind, kann die Position der Sonde Pr in einem Werkstückbild Iw genau identifiziert werden. Ferner wird die Position einer seitlichen Oberfläche Sa bestimmt indem der Kontaktpunkt auf Grundlage der Größe der Verschiebung der Sonde Pr in dem Sichtfeld identifiziert wird. Demgemäß kann unter Verwendung dieses Typs von Bildmessgerät eine Dimension selbst dann genau bestimmt werden, wenn für eine Messposition eine Kante von einem Werkstückbild Iw nicht identifiziert werden kann.
Mit einem wie oben beschriebenen konventionellen Bildmessgerät muss eine Zielposition, wo die Sonde eine Seitenfläche eines Werkstücks berühren soll, vorab als Einstellungsinformation für eine Dimensionsmessung festgelegt werden, wenn eine Dimensionsmessung unter Verwendung einer Sonde durchgeführt wird. Die Festlegung einer Kontaktzielposition wird durchgeführt durch tatsächliches Bewegen der Sonde an eine Meßposition, während die relative positionelle Beziehung zwischen dem Werkstück und der Sonde überprüft wird. Umrisslinien von Meßpositionen umfassen jedoch viele Formen, wie ein Kreis, einen Bogen und eine gerade Linie, und die Längen der Umrisslinien variieren ebenso und es ist schwer für einen Verwender zu entscheiden, wo die Sonde eine Umrisslinie berühren soll, oder wie viele Kontaktzielpositionen für eine Umrisslinie festgelegt werden sollen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Umstände gemacht und hat als Aufgabe ein Bildmessgerät zur Verfügung zu stellen, das geeignet ist, einen Betrieb zum Festlegen einer Messungseinstellungsinformation, die zum Durchführen einer Dimensionsmessung unter Verwendung einer Sonde verwendet wird, zu vereinfachen. Insbesondere ist es eine Aufgabe, ein Bildmessgerät zur Verfügung zu stellen, das geeignet ist, einen Scanbetrieb einer Probe durch automatisches identifizieren einer Vielzahl von Kontaktzielpositionen durch Festlegen eines Meßelements in einem Modellbild zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Bildmessgerät einen Objekttisch, wo ein Werkstück zu platzieren ist, einen Lichtprojektionsabschnitt zum Ausstrahlen von Detektionslicht auf ein Werkstück auf einem Objekttisch, einen Bildgebungsabschnitt zum Empfangen des Detektionslichts von dem Werkstück und zum Generieren eines Werkstückbilds, eine Sonde, die in einer Weise zur Verfügung gestellt wird, die geeignet ist, in einem Bildgebungssichtfeld des Bildgebungsabschnitts angeordnet zu sein, einen Horizontal-Antriebsabschnitt zum Veranlassen der Sonde eine Seitenflächen des Werkstücks, das auf dem Objekttisch platziert ist, zu berühren, indem der Objekttisch und die Sonde relativ zueinander in einer Richtung, die parallel zu einer oberen Oberfläche des Objekttisch ist, bewegt wird, einen Anzeigeabschnitt zum Anzeigen, zu einer Zeit der Messungseinstellung, eines Modellbildes zum Einstellen, das basierend auf Entwurfsdaten des Werkstücks oder Bilddaten, die durch Erfassen eines Bildes des Werkstücks durch den Bildgebungsabschnitt erhalten werden, generiert wird, einen Eingabeempfangsabschnitt zum Empfangen einer Festlegung eines Meßelements, für welches eine Messung in dem das Modellbild, das durch den Anzeigeabschnitt angezeigt wird, durch die Sonde durchzuführen ist, einen Speicherabschnitt, der vorab eine Anordnungsregel, die eine Beziehung zwischen einem Formtyp oder einer Größe eines Meßelements, das durch den Eingabeempfangsabschnitt festgelegt wird, und angeordneten Positionen von Kontaktzielposition der Sonde definiert, speichert, und einen Messungssteuerabschnitt zum identifizieren, zu einer Zeit der Messungsdurchführung, von Kontaktzielpositionen der Sonde basierend auf einer Position des Meßelements, das durch den Eingabeempfangsabschnitt, einen Formtyp oder eine Größe des Meßelements und der Anordnungsregel, die in dem Speicherabschnitt gespeichert ist, festgelegt wird, und zum Steuern des Horizontal-Antriebsabschnitts, sodass die Sonde sich fortlaufend zu einer Vielzahl von identifizierten Kontaktzielposition in bewegt.
Gemäß einer solchen Konfiguration, kann eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen automatisch identifiziert werden und ein Scanbetrieb der Sonde kann durch Festlegen eines Meßelements in dem Modellbild bestimmt werden, weil eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen auf einer Seitenflächen des Werkstücks, wo die Sonde berühren soll, basierend auf der Position eines Meßelements, dem Formtyp oder der Größe des Meßelements, und der Anordnung Regel identifiziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration umfasst das Bildmessgerät ferner einen Anzeigesteuerabschnitt zum Anzeigen eines Symbols, das eine Kontaktzielposition der Sonde in dem Modellbild, das durch den Anzeigeabschnitt angezeigt wird, identifiziert, wo der Eingabeempfangsabschnitt eine Änderung in der Kontaktzielposition basierend auf einer Verwendereingabe empfängt.
Gemäß einer solchen Konfiguration kann ein Verwender eine Kontaktzielposition der Sonde anpassen, während er das Modell überprüft. Demgemäß kann vermieden werden, dass die Sonde mit dem Werkstück kollidiert, wenn sie sich zwischen gern wegen bewegt, selbst wenn es Abweichungen in der Werkstückdimensionsgenauigkeit gibt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration ist das Bildmessgerät so konfiguriert, dass die Anordnungsregel so bestimmt ist, dass wenn der Formtyp ein Kreis oder ein Bogen ist, drei oder mehr der Kontaktzielposition in regelmäßigen Abständen in einer umlaufenden Richtung des Kreises oder des Bogens angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration ist das Bildmessgerät so konfiguriert, dass die Anordnungsregel so bestimmt ist, dass wenn der Formtyp eine gerade Linie ist, zwei oder mehr der Kontaktzielpositionen in regelmäßigen Abständen in einer Richtung der geraden Linie angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration ist das Bildmessgerät so konfiguriert, dass der Eingabeempfangsabschnitt eine Einstellung eines Kantenextraktionsbereichs auf dem Meßelement empfängt und der Messungssteuerbereich eine Kante von dem Kantenextraktionsbereich, der auf dem Meßelement eingestellt ist, extrahiert und eine Umrisslinie des Meßelements identifiziert, die Vielzahl an Kontaktzielpositionen als Positionen auf der Umrisslinie identifiziert und eine Startposition eines Scanbetriebs identifiziert, wo die Sonde sich an einer Position, die von den Kontaktzielpositionen in einer normalen Richtung der Umrisslinie getrennt ist, annähert. Gemäß einer solchen Konfiguration kann eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen durch Einstellen eines Bereichs zur Kantenextraktion auf einem Meßelement automatisch identifiziert werden und ein Scanbetrieb der Sonde kann bestimmt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration ist das Bildmessgerät so konfiguriert, dass der Eingabeempfangsabschnitt eine Änderung in der Anzahl der Kontaktzielpositionen auf der Umrisslinie oder in einer Scanrichtung der Annäherung der Sonde empfängt. Gemäß einer solchen Konfiguration kann die Anzahl der Kontaktzielpositionen oder der Scanrichtung angepasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration ist das Bildmessgerät so konfiguriert, dass wenn das Symbol mit der Umrisslinie überlappt der Anzeigeabschnitt einen Fehler anzeigt. Gemäß einer solchen Konfiguration kann es einfach überprüft werden, ob die Sonde und das Werkstück sich stören.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration umfasst das Bildmessgerät ferner einen Vertikal-Antriebsabschnitt zum Bewegen des Objekttisch und der Sonde relativ zueinander in einer Richtung einer optischen Achse des Bildgebungsabschnitts, wo der Eingabeempfangsabschnitt eine Höheninformation einer Seitenflächen des Werkstücks festlegt, wo die Sonde als eine Kontaktzielposition berühren soll, der Messungssteuerabschnitt steuert den Vertikal-Antriebsbereich basierend auf der Höheninformation und passt eine Höhe der Sonde relativ zu dem Objekttisch an und der Eingabe Empfangsabschnitt empfängt ferner eine Änderung in der Höheninformation. Gemäß einer solchen Konfiguration kann die Sonde veranlasst werden eine Seitenfläche des Werkstücks auf eine erwünschten Höhe in Bezug auf den Objekttisch zu berühren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration ist das Bildmessgerät so konfiguriert, dass der Eingabeempfangsabschnitt eine Verwendereingabe zum Festlegen eines ersten Scanmodus oder eines zweiten Scanmodus mit unterschiedlichen Bewegungsverfahren zum relativen Bewegen der Sonde in Bezug auf den Objekttisch zwischen Kontaktzielpositionen festlegt, der Vertikal-Antriebsbereich schaltet die Höhe der Sonde relativ zu dem Objekttisch zwischen einer Meßhöhe und eine Referenzhöhe, die höher ist als die Meßhöhe, um und der Messungssteuerabschnitt steuert den Vertikal-Antriebsabschnitt und schaltet die Sonde von der Meßhöhe auf die Referenzhöhe zu einer Zeit der Bewegung zwischen Kontaktzielpositionen um, wenn der erste Scanmodus festgelegt wird und veranlasst die Sonde sich in Bezug auf den Objekttisch relativ zwischen Kontaktzielpositionen zu bewegen, ohne auf die Referenzhöhe umgeschaltet zu werden, wenn der zweite Scanmodus ausgewählt wird.
Gemäß einer solchen Konfiguration wird es dem Verwender ermöglicht den ersten Scanmodus, in welchem eine Kollision zwischen der Sonde und dem Werkstück verlässlich verhindert werden kann, oder den zweiten Scanmodus, in welchen die Zeit für eine Dimensionsmessung der Sonde reduziert werden kann, auszuwählen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration ist das Bildmessgerät so konfiguriert, dass wenn der zweite Scanmodus festgelegt wird und eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen für ein Meßelement, für welches eine geometrische Figur anzupassen ist, festgelegt werden, der Messungssteuerabschnitt die Sonde veranlasst sich in Bezug auf den Objekttisch relativ zwischen den Kontaktzielpositionen zu bewegen, ohne auf die Referenzhöhe für umgeschaltet zu werden und den Vertikal-Antriebsabschnitt steuert und die Sonde von der Meßhöhe auf die Referenzhöhe umschaltet, wenn er die Sonde veranlasst sich in Bezug auf den Objekttisch relativ zwischen zwei unterschiedlichen Meßelementen zu bewegen.
Gemäß einer solchen Konfiguration kann eine Kollision zwischen der Sonde und dem Werkstück verlässlich verhindert werden, wenn die Sonde sich zwischen Meßelementen bewegt, während die Zeit zum Detektieren einer Vielzahl von Kontaktpositionen für ein Meßelement reduziert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration umfasst das Bildmessgerät ferner einen Kontaktdetektionsabschnitt zum Detektieren eines Kontakts der Sonde mit einer Seitenfläche des Werkstücks, wo, wenn ein Kontakt durch den Kontaktdetektionsabschnitt detektiert wird, der Messungssteuerabschnitt den Bildgebungsabschnitt steuert und Werkstückbilder der Sonde, die sich in Kontakt mit einer Seitenflächen des Werkstücks befindet, erfasst, eine Vielzahl von Kontaktpositionen, wo die Sonde das Werkstück berührt, basierend auf Positionen der Sonde in den Werkstückbildern und einer relativen Position des Bildgebungsichtfelds in Bezug auf den Objekttisch identifiziert und eine Dimension des Werkstücks basierend auf der Vielzahl von identifizierten Kontaktpositionen bestimmt. Gemäß einer solchen Konfiguration kann ein Werkstückbild der Sonde, die sich in Kontakt mit einer Seitenflächen des Werkstücks befindet, erfasst werden, weil der Kontaktdetektionsabschnitt zur Verfügung gestellt wird. Auch kann eine Kontaktposition der Sonde und des Werkstücks von einem solchen Werkstückbild identifiziert werden und eine Dimension des Werkstücks kann dadurch bestimmt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration ist das Bildmessgerät so konfiguriert, dass der Speicherabschnitt ferner eine Charakteristische-Menge-Information zum Identifizieren einer Position und einer Lage des Werkstücks von dem Werkstückbild speichert und der Messungssteuerabschnitt die Position und die Lage des Werkstücks von dem Werkstückbild basierend auf der Charakteristische-Menge-Information identifiziert, die Vielzahl von Kontaktzielpositionen auf einer Seitenflächen des Werkstücks wo die Sonde berühren soll basierend auf der identifizierten Position und der identifizierten Lage des Werkstücks identifiziert und den Horizontal-Antriebsbereich steuert, sodass die Sonde sich fortlaufend zu der Vielzahl von identifizierten Kontaktzielpositionen bewegt. Gemäß einer solchen Konfiguration kann eine Dimensionsmessung durch die Sonde unabhängig von der Position und der Lage des Werkstücks in dem Bildgebungssichtfeld durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration, ist das Bildmessgerät so konfiguriert, dass der Messungssteuerabschnitt einen Kantenextraktionsbereich basierend auf der Position und der Lage des Werkstücks identifiziert, wenn der Kantenextraktionsbereich auf dem Meßelement festgelegt wird, und eine Dimension des Werkstücks basierend auf einer Umrisslinie, die durch Extrahieren einer Kante von dem identifizierten Kantenextraktionsbereich identifiziert wird, und einer Umrisslinie, die durch Berührung mit der Sonde identifiziert wird, bestimmt.
Gemäß einer solchen Konfiguration kann eine Dimension des Werkstücks bestimmt werden, indem einer Umrisslinie an einer Meßposition, wo eine Kante nicht exakt extrahiert werden kann, durch Kontakt der Sonde mit dem Werkstück identifiziert wird und indem eine Umrisslinie an einer Meßposition, wo eine Kante exakt extrahiert werden kann, durch Kantenextraktion von dem Werkstückbild identifiziert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration umfasst das Bildmessgerät ferner einen Umschalt-Antriebsbereich zum Umschalten zwischen einem Zustand, in dem die Sonde an einer Meßposition in dem Bildgebungssichtfeld positioniert ist, und einem Zustand, in dem die Sonde an der zurückgezogenen Position positioniert ist, die erreicht wird, in dem sich die Sonde in eine Richtung weg vom Zentrum des Bildgebungssichtfeld bewegt, wo der Messungssteuerabschnitt den Kantenextraktionsbereich von dem Werkstückbild, das in einem Zustand generiert wird, wo sich die Sonde an der zurückgezogenen Position befindet, identifiziert und eine Kantenextraktion durchführt. Gemäß einer solchen Konfiguration wird das Werkstückbild zum Identifizieren eines Kantenextraktionsbereichs in einem Zustand generiert, wo die Sonde sich an der zurückgezogenen Position befindet, und daher kann verhindert werden, dass die Sonde in Überlappung mit dem Werkstück aufgenommen wird oder nahe des Werkstücks aufgenommen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration ist das Bildmessgerät so konfiguriert, dass der Messungssteuerabschnitt für den Fall, dass die Sonde sich einer Seitenfläche des Werkstücks annähert, basierend auf einem Unterschied in der Helligkeit zwischen beiden Enden einer Kante, die von dem Kantenextraktionsbereich extrahiert wird, eine Scanrichtung bestimmt, wenn ein Kantenextraktionsbereich auf dem Meßelement festgelegt wird. Gemäß einer solchen Konfiguration kann der Aufwand zum Festlegen der Scanrichtung für jede Kontaktzielposition eliminiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Betrieb zum Festlegen einer Messungseinstellungsinformation, die zum Durchführen einer Dimensionsmessung unter Verwendung einer Sonde verwendet wird, vereinfacht werden. Insbesondere kann eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen automatisch identifiziert werden und ein Scanbetrieb der Sonde kann durch Festlegen eines Meßelements in einem Modellbild bestimmt werden, weil eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen auf einer Seitenflächen des Werkstücks, wo die Sonde berühren soll, basierend auf der Position eines Meßelements, dem Formtyp oder der Größe des Meßelements und der Anordnungsregel identifiziert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
ist ein Systemdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Bildmessgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
und sind beispielhafte Diagramme, die schematisch ein Beispiel des Betriebs des Bildmessgeräts der zeigen;
bis sind beispielhafte Diagramme, die schematisch ein Beispiel des Betriebs zu einem Zeitpunkt zeigen zu dem die Sonde mit einem Werkstück auf einem Objekttisch in Kontakt gebracht wird;
bis sind Diagramme, die ein Beispiel des Betriebs eines Bildmessgeräts wie in zeigen und einen Fall der Identifizierung der Position einer Umrisslinie und der Berechnung eines Abstands zwischen Seitenflächen eines Werkstücks;
ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuereinheit in zeigt;
ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Konfiguration eines Eingabeempfangsabschnitts in zeigt;
bis sind Diagramme, die Beispiele des Betriebs zum Zeitpunkt der Festlegung der Kontaktposition an dem Eingabeempfangsabschnitt in zeigen;
ist ein Diagramm, das ein Beispiele des Betriebs zum Zeitpunkt der Musterbildregistrierung im Eingabeempfangsabschnitt in ;
und sind Diagramme, die Beispiele des Betriebs zum Zeitpunkt der Festlegung der Kontaktposition im Eingabeempfangsabschnitt in zeigen und zeigen Tabellen, die einen Formtyp und die Anzahl der Scanwege in Verbindung bringen;
und sind Diagramme, die Beispiele des Betriebs zum Zeitpunkt der Festlegung der Scanposition im Eingabeverwaltungsabschnitt in zeigen und zeigen Fälle, in denen die Anzahl der Scanwege in Abhängigkeit von der Länge einer Umrisslinie unterschiedlich ist;
ist ein Blockschaltbild, das mit beispielhafter Konfiguration eines Messungseinstellungsabschnitts in zeigt;
ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs zum Zeitpunkt der Messungseinstellung in der Steuereinheit in zeigt;
und sind Diagramme, die ein Beispiel des Betriebs zum Zeitpunkt der Messungseinstellung am Bildmessgerät in zeigen und ein Werkstück, welches ein Registrierungsziel ist, und ein Musterbild;
ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Betriebs zum Zeitpunkt der Messungseinstellung am Bildmessgerät in zeigt und ein Einstellungsbildschirm der mittels eines Anzeigeabschnitt angezeigt wird;
ist ein Diagramm, das einen Toleranzeinstellungsbildschirm zeigt, der zum Zeitpunkt der Festlegung eines Entwurfswerts und einer Toleranz verwendet wird;
ist ein Diagramm, das einen Bildschirm zum Einstellen einer Charakteristischen-Menge zeigt, der zum Zeitpunkt der Festlegung der Charakteristische-Menge-Information verwendet wird;
ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des detaillierten Betriebs von Schritt S103 (Einstellung des Bildmessungselements) in zeigt;
und sind Diagramme, die ein Beispiel des Betriebs zum Zeitpunkt der Einstellung eines Bildmessungselements am Bildmessgerät in zeigen;
ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines detaillierten Betriebs von Schritt S104 (Einstellen des Sondenmesselements) in zeigt;
bis sind Diagramme, die ein Beispiel des Betriebs zum Zeitpunkt des Einstellens eines Sondenmesselements im Bildmessgerät in zeigen;
bis sind Diagramme, die Beispiele eines Betriebs zeigen, für den Fall des Anpassens von Zielkontaktpositionen auf einem Vorlagebild;
bis sind Diagramme, die ein Beispiel des Betriebs zeigen, für einen Fall, in dem eine Startposition des Scanbetriebs eine andere Position beeinträchtigt;
und sind Diagramme, die ein Beispiel des Betriebs zeigen, für einen Fall, in dem eine Höhenposition eines Scanbetriebs auf dem Vorlagebild angepasst wird;
und sind Diagramme, die Beispiele des Betriebs zeigen, für einen Fall, in dem ein Bewegungsverfahren festgelegt wird, das zu der Zeit verwendet wird, zu der die Sonde sich zwischen Kontaktzielpositionen bewegt;
ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines detaillierten Betriebs von Schritt S107 (Registrierung der charakteristischen Mengeninformation) in zeigt;
ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines detaillierten Betriebs der Schritte S201, S301 und S40 (Festlegung der Bildgebungsbedingungen) jeweils in , und zeigt;
ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs zum Zeitpunkt der fortlaufenden Messung an der Steuereinheit in zeigt;
ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs zur Zeit der fortlaufenden Messung an der Steuereinheit in zeigt;
bis sind Diagramme, die Beispiele des Betriebs zur Zeit der fortlaufenden Messung an dem Bildmessgerät in zeigen;
bis sind Diagramme, die Beispiele des Betriebs zu einer Zeit der fortlaufenden Messung an dem Bildmessgerät in zeigen;
ist ein Diagramm, das Beispiele des Betriebs zu einer Zeit der fortlaufenden Messung an dem Bildmessgerät in zeigt;
ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des detaillierten Betriebs von Schritt S615 (Scanbetrieb) in zeigt;
und sind Diagramme, die ein Beispiel des Betriebs eines konventionellen Bildmessgeräts zeigen;
und sind Diagramme, die ein Beispiel des Betriebs eines konventionellen Bildmessgeräts zeigen;
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
<Bildmessgerät 1>
ist ein Systemdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Bildmessgeräts 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Bildmessgerät 1 ist ein Gerät zum Bestimmen einer Dimension eines Werkstücks W durch Extraktion einer Kante von einem Werkstückbild des Werkstücks W auf einem Objekttisch 23 und ferner dadurch, dass eine Sonde 26 in Kontakt mit dem Werkstück W auf einem Objekttisch 23 gebracht wird und Identifizieren der Kontaktposition und umfasst einen Hauptkörper 2, eine Steuereinheit 3, eine Tastatur 41 und eine Maus 42. Das Werkstück W ist ein Messzielobjekt dessen Form oder Dimension zu messen sind.
Der Hauptkörper 2 umfasst eine Messeinheit 20, einen Anzeigenabschnitt 21, einen Vertikal-Antriebsabschnitt 22, einen Objekttisch 23, einen Horizontal-Antriebsabschnitt 24 und eine transmittierende Beleuchtungseinheit 25 und generiert ein Werkstückbild durch Ausstrahlung von Detektionslicht aus sichtbarem Licht auf ein Werkstück W auf einem Objekttisch 23 und Empfang des transmittierten oder reflektierten Lichts. Wenn die vordere Oberflächenausrichtung des Anzeigeabschnitts 21 als vorne-hinten Ausrichtung bezeichnet wird, dann ist der Anzeigeabschnitt 21 auf der Vorderseite der Messeinheit 20 angeordnet.
Vorliegend wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Dimension eines Werkstücks W durch Extraktion einer Kante von einem Werkstückbild als Bildmessung bezeichnet werden und ein Verfahren zur Bestimmung einer Dimension eines Werkstücks W durch Messung der Position einer Sonde 26 von einem Werkstückbild, das in einem Zustand erhalten wurde, indem die Sonde 26 in Kontakt mit einer Seitenfläche des Werkstücks W steht und Identifizieren von Koordinaten der Kontaktposition der Sonde 26 und des Werkstücks W wird als Sondenmessung bezeichnet werden.
Der Anzeigenabschnitt 21 ist ein Anzeigengerät zum Anzeigen eines Werkstückbilds oder eines Messresultats. Der Vertikal-Antriebsabschnitt 22 bewegt die Messeinheit 20 und den Objekttisch 23 relativ zueinander in vertikaler Richtung, um die Höhe einer Fokusposition oder die Höhe der Sonde 26 relativ zum Objekttisch 23 anzupassen. Der Vertikal-Antriebsabschnitt 22 ist geeignet die Messeinheit 20 in vertikaler Richtung zu bewegen. Zusätzlich kann der Vertikal-Antriebsabschnitt 22 alternativ so eingerichtet sein, dass er geeignet ist, getrennt die Höhe der Sonde 26 in Bezug auf die Messeinheit 20 anzupassen.
Der Objekttisch 23 ist ein Arbeitstisch, der eine flache, horizontale Befestigungsoberfläche hat, wo ein Werkstück W zu befestigen ist. Der Objekttisch 23 ist z. B. eine Glasplatte, die Detektionslicht transmittiert. Der Horizontal-Antriebsabschnitt 24 bewegt die Messeinheit 20 und den Objekttisch 23 relativ zueinander in einer Richtung parallel zur oberen Oberfläche des Objekttischs 23, um die Position eines Sichtfelds oder die Position der Sonde 26 in Bezug auf die Objekttisch 23 anzupassen. Der Horizontal-Antriebsabschnitt 24 ist dazu geeignet den Objekttisch 23 in jeder Richtung in der horizontalen Ebene zu bewegen.
Die transmittierte Beleuchtungseinheit 25 ist ein Lichtprojektionsgerät zum Ausstrahlen von Detektionslicht auf ein Werkstück W auf einem Objekttisch 23 von unten und umfasst eine transmittierte Beleuchtungslichtquelle 251, einen Spiegel 252 und eine Kondensorlinse 253. Die transmittierte Beleuchtungslichtquelle 251 ist zur Vorderseite hin angeordnet. Detektionslicht, welches von der transmittierten Beleuchtungslichtquelle 251 ausgestrahlt wird, wird durch den Spiel 252 nach oben reflektiert und wird durch die Kondensorlinse 253 ausgestrahlt. Das Detektionslicht wird durch den Objekttisch 23 transmittiert und ein Teil des transmittierten Lichts wird durch das Werkstück W blockiert und der Rest tritt in eine Objektivlinse 205 der Messeinheit 20 ein.
<Messeinheit 20>
Die Messeinheit 20 ist eine Lichtprojektions/Empfangseinheit zum Ausstrahlen von Detektionslicht auf ein Werkstück W auf einem Objekttisch 23 und zum Empfangen von Detektionslicht von dem Werkstück W und umfasst die Sonde 26, einen Umschalt-Antriebsabschnitt 27, Bildgebungsabschnitte 201, 206, Halbspiegel 204, 210, die Objektivlinse 205, eine koaxiale epi-Beleuchtungslichtquelle 209, eine Ringbeleuchtungseinheit 211, einen Vertikal-Antriebsabschnitt für die Ringbeleuchtung 212, und eine Sondenlichtquelle 263.
Die Objektivlinse 205 ist eine Lichtempfangslinse zum Sammeln von Detektionslicht von einem Werkstück W und ist in Richtung des Objekttischs 23 angeordnet. Die Bildgebungsabschnitte 201 und 206 sind Kameras zum Erfassen von Bildern eines Werkstücks W auf einem Objekttisch 23 durch die allgemeine Objektivlinse 205 und zum Generieren von Werkstückbildern.
Der Bildgebungsabschnitt 201 ist ein Bildgebungsgerät mit niedriger Bildvergrößerung und umfasst einen Bildgebungssensor 202 und einen Seitenbildgebungslinsenabschnitt mit geringer Vergrößerung 203, der eine Bildgebungslinse und einen Membranteller umfasst. Der Bildgebungssensor 202 empfängt das Detektionslicht von einem Werkstück W durch den Seitenbildgebungslinsenabschnitt mit geringer Vergrößerung 203 und generiert ein Werkstückbild. Der Bildgebungssensor 202 ist mit einer nach unten zeigenden Lichtempfangsoberfläche angeordnet.
Der Bildgebungsabschnitt 206 ist ein Bildgebungsgerät mit hoher Bildvergrößerung und umfasst einen Bildgebungssensor 207 und einen Seitenbildgebungslinsenabschnitt mit hoher Vergrößerung 208, der eine Bildgebungslinse und einen Membranteller umfasst, und bildet auf dem Objekttisch 23 ein Bildgebungssichtfeld, das koaxial mit dem Bildgebungssichtfeld des Bildgebungsabschnitts 201 ist. Der Bildgebungssensor 207 empfängt Detektionslicht von einem Werkstück W durch den Seitenbildgebungslinsenabschnitt mit hoher Vergrößerung 208 und generiert ein Werkstückbild. Der Bildgebungssensor 207 ist mit einer nach vorne zeigenden Lichtempfangsoberfläche angeordnet. Detektionslicht, das durch die Objektivlinse 205 transmittiert wird, wird durch den Halbspiegel 204 in Richtung der Rückseite reflektiert und ein Bild wird auf dem Bildgebungssensor 207 durch den Seitenbildgebungslinsenabschnitt mit hoher Vergrößerung 208 gebildet.
Als Bildgebungssensoren 202 und 207 werden z. B. Bildsensoren wie ladungsgekoppelte Bauteile (CCD) oder sich ergänzenden Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS) verwendet. Als Objektivlinse 205 wird eine telezentrische Linse verwendet, die eine Eigenschaft hat, dass die Größe eines Bildes nicht geändert wird, selbst wenn die Position der Objektivlinse 205 in vertikaler Richtung, d. h. in Richtung einer optischen Achse, verändert wird.
Die koaxiale epi-Beleuchtungslichtquelle 209 ist ein Projektionslichtquellengerät zur Ausstrahlung von Detektionslicht auf ein Werkstück W auf einem Objekttisch 23 von vertikal darüber und ist in Richtung der Vorderseite angeordnet. Das von der koaxialen epi-Beleuchtungslichtquelle 209 ausgestrahlte Detektionslicht wird durch den Halbspiegel 210 nach unten reflektiert und durch die Objektivlinse 205 ausgestrahlt.
Die Ringbeleuchtungseinheit 211 ist ein Lichtprojektionsgerät zum Ausstrahlen von Detektionslicht auf ein Werkstück W auf einem Objekttisch 23 von oben oder der Seite und hat eine Ringform, die die Objektivlinse 205 umgibt. Der Vertikal-Antriebsabschnitt für die Ringbeleuchtung 212 bewegt die Ringbeleuchtungseinheit 211 in der vertikalen Richtung, um den Bestrahlungswinkel des Detektionslichts auf den Objekttisch 23 anzupassen. Entweder die transmittierte Beleuchtung, die Ringbeleuchtung oder die koaxiale epi-Beleuchtung kann als Verfahren zur Beleuchtung des Werkstücks W ausgewählt werden.
<Sonde 26>
Die Sonde 26 ist ein Kontaktmittel zum Messen einer Dimension eines Werkstücks W, indem es in Kontakt mit einer Seitenfläche des Werkstücks W, das auf dem Objekttisch 23 platziert ist, gebracht wird. Die Sonde 26 ist in einer Weise angeordnet, die geeignet ist, sich zwischen innerhalb des Bildgebungssichtfeldes des Bildgebungsabschnitts 201 und einer zurückgezogenen Position zu bewegen. Ferner ist die Sonde 26 eine Licht ausstrahlende Sonde und umfasst einen kugelförmigen Kontaktabschnitt 261, der dem Kontakt mit einem Werkstück W dient, und ein Metallrohr 262 zum transmittieren von Führungslicht.
Eine optische Faser zum Transmittieren von Führungslicht ist innerhalb des Metallrohres 262 untergebracht. Das Metallrohr 262 wird durch ein SUS Rohr gebildet, das ausreichende Stärke besitzt und die Form des Metallrohrs 262 ändert sich nicht, selbst wenn der Kontaktabschnitt 261 mit einem Werkstück W in Kontakt tritt.
Der Kontaktabschnitt 261 ist am distalen Ende des Metallrohrs 262 ausgebildet, das sich von der Sondenlichtquelle 263 erstreckt, und strahlt diffus Führungslicht aus. Der Querschnitt des kugelförmigen Kontaktabschnitts 261 in horizontaler Richtung ist größer als der Querschnitt des Metallrohrs 262 in horizontaler Richtung und daher kann der Umriss des Kontaktabschnitts 261 festgehalten werden, selbst wenn ein Bild des Kontaktabschnitts 261 von oben durch den Bildgebungsabschnitt 201 festgehalten wird. Die Sondenlichtquelle 263 ist ein Lichtquellengerät zum Generieren von Führungslicht aus sichtbarem Licht und bedingt, dass das Licht in das Metallrohr 262 eintritt.
Der Umschalt-Antriebsabschnitt 27 ist ein horizontaler Antriebsabschnitt zum abwechselnden Umschalten zwischen einem Zustand in dem die Sonde 26 in einer Messposition im Bildgebungssichtfeld positioniert ist und einem Zustand in dem die Sonde 26 in einer zurückgezogenen Position positioniert ist, indem sie vom Zentrum des Bildgebungssichtfelds wegbewegt wird. Der Umschalt-Antriebsabschnitt 27 ist ein Rotationsantriebsabschnitt zum Rotieren der Sondenlichtquelle 263 um eine Rotationsachse in vertikaler Richtung und bedingt, dass sich die Sonde 26 zwischen der zurückgezogenen Position und der Messposition bewegt, indem die Sondenlichtquelle 263 rotiert wird. Zum Beispiel liegt die zurückgezogene Position vorzugsweise außerhalb des Bildgebungssichtfelds des Bildgebungsabschnitts 201, kann jedoch ein peripherer Kantenteil des Bildgebungssichtfelds sein, so lange die Sonde 26 nicht als Gegenstand in einem Werkstückbild gezeigt wird.
Die Steuereinheit 3 ist eine Steuereinheit zum Steuern der Bildgebung oder der Bildschirmanzeige 2 und zum analysieren eines Werkstückbildes und Bestimmen einer Dimension eines Werkstücks W durch Rechnung und die Tastatur 41 und die Maus 42 sind mit der Steuereinheit 3 verbunden. Die Tastatur 41 und die Maus 42 sind ein Eingabeabschnitt 4, der es einem Verwender erlaubt, eine Betriebseingabe durchzuführen.
und , bis und bis sind beispielhafte Diagramme, die schematisch Beispiele des Betriebs des Bildmessgerätes 1 in zeigen. und zeigen einen Zustand, indem die Sonde 26, die von dem Befestigungsarm 264 ausgehet, von vertikal darüber gesehen wird. zeigt einen Fall, in dem die Sonde 26 an der Messposition ist und zeigt einen Fall, in dem die Sonde 26 in der zurückgezogenen Position ist.
Der Befestigungsarm 264 ist ein Befestigungsteil zum Befestigen der Sonde 26 an einem Gehäuse der Messeinheit 20 und ist L-förmig. Ein Rotationsschaft 265, der sich entlang der vertikalen Ausrichtung erstreckt, ist an einem Ende des Befestigungsarm 264 angeordnet und die Sonde 26 ragt aus der Oberfläche an der anderen Seite heraus. Der Befestigungsarm 264 unterstützt das Metallrohr 262 durch eine schwebende Struktur. Wenn der Kontaktabschnitt 261 in Kontakt mit einer Seitenfläche eines Werkstücks W tritt, wird das Metallrohr 262 in X- und Y-Richtungen durch den Kontakt verschoben ohne verformt zu werden. Die Position des Kontaktabschnitts 261 auf dem Werkstückbild wird hierdurch geändert.
Ein Bildgebungsabschnitt 11 ist eine Region auf dem Objekttisch 23, die mit dem Bildgebungssichtfeld des Bildgebungsabschnitts 201 korrespondiert und hat eine rechteckige Form. Ein lichtdurchlässiger Bereich 12 ist eine kreisförmige Region auf dem Objekttisch 23, die von dem Detektionslicht von der transmittierten Beleuchtungseinheit 25 beleuchtet wird und ist in dem Bildgebungsbereich 11 ausgebildet.
Wenn sich die Sonde 26 an der Messposition befindet ist der Kontaktabschnitt 261 im Zentrum des Bildgebungsbereichs 11 und des lichtdurchlässigen Bereichs 12 angeordnet. Der Kontaktabschnitt 261 wird als Gegenstand in einem Werkstückbild gezeigt, das in einem solchen Zustand festgehalten wurde. Wenn der Umschaltantriebsabschnitt 27 gesteuert wird und der Befestigungsarm 264 um etwa 180 Grad rotiert wird, aus dem Zustand, indem sich die Sonde 26 in der Messposition befindet, wird die Sonde 26 an die zurückgezogene Position bewegt.
Die zurückgezogene Position ist eine Position, zu welcher die Sonde 26 zurückgezogen wird, damit die Sonde 26 nicht in einem Werkstückbild als Gegenstand gezeigt wird und wird vorherbestimmt. Wenn die Sonde 26 sich an der zurückgezogenen Position befindet, sind der Kontaktabschnitt 261 und das Metallrohr 262 außerhalb des Bildgebungsbereichs 11 angeordnet.
bis zeigen ein Beispiel des Betriebs zu einer Zeit zu der die Sonde 26 mit einem Werkstück W auf einem Objekttisch 23 in Kontakt gebracht wird. zeigt einen Fall, in dem die Sonde 26 auf einer Referenzhöhe relativ zum Objekttisch 23 an eine Position bewegt wird, die der Startposition eines Scanweges entspricht und zeigt einen Fall, in dem die Sonde 26 vertikal nach unten bewegt wird von einer Referenzhöhe zu einer Messhöhe. zeigt einen Fall, in dem die Sonde 26 auf der Messhöhe relativ zu dem Objekttisch 23 entlang des Scanweges bewegt wird.
In der Dimensionsmessung unter Verwendung der Sonde 26 werden eine Kontaktzielposition, die zum Zeitpunkt verwendet wird, zu dem die Sonde 26 in Kontakt mit einer Seitenfläche eines Werkstücks W gebracht wird, und ein Scanweg, der durch die Kontaktzielposition hindurchfährt, im Vorhinein festgelegt. Die Referenzhöhe ist eine Höhe, bei welcher die Sonde 26 nicht das Werkstück W auf dem Objekttisch 23 beeinträchtigt. Durch Kontrolle des Horizontal-Antriebsabschnitts 24 kann die Sonde 26 auf einer Referenzhöhe relativ zum Objekttisch 23 in horizontaler Richtung bewegt werden. Zusätzlich kann die Referenzhöhe als Höhe bestimmt werden bei welcher ein distales Endteil der Sonde 26 außerhalb des Tiefenschärfebereichs des Bildgebungsabschnitts 201 oder 206 liegt.
Die Messhöhe ist eine Höhe der Seitenfläche eines Werkstücks, bei der die Sonde 26 in Kontakt treten sollte und ist vertikal niedriger als die Referenzhöhe. Der Vertikal-Antriebsabschnitt 22 wechselt die Höhe der Sonde 26 in Bezug auf den Objekttisch 23 zwischen der Messhöhe und der Referenzhöhe, die höher ist als die Messhöhe. Wenn die Sonder 26 relativ zu dem Objekttisch 23 in einer Scanrichtung von einer Startposition zu einer Endposition entlang des Scanweges bewegt wird, kann der Kontaktabschnitt 261 in Kontakt mit einer Seitenfläche eines Werkstücks W gebracht werden. Wenn festgestellt wird, dass die Sonde 26 mit einer Seitenfläche des Werkstücks W in Kontakt getreten ist, wird die Sonder 26 relativ zum Objekttisch 23 sofort gestoppt.
Die Startposition eines Scanweges ist eine Betriebsstartposition, wo der Scanbetrieb gestartet werden muss und die Endposition ist eine Betriebsendposition, wo der Scanbetrieb beendet werden muss. Indem die Endposition vorab festgelegt wird, kann ein Kontaktfehler festgestellt werden, wenn die Endposition durch die Sonde 26 erreicht wird. Die Startposition und die Endposition des Scanweges sind auf dem Scanweg in einer Weise festgelegt, die durch die Kontaktzielpositionen führt und entlang einer normalen Linie einer Umrisslinie des Werkstücks W.
bis zeigen einen Fall des Identifizierens der Position einer Umrisslinie 14 und des Berechnens einer Entfernung D zwischen Seitenflächen eines Werkstücks W. zeigt ein Werkstück W, das ein Messziel ist, und die Sonde 26, die in Kontakt mit einer rechten Seitenfläche des Werkstücks W steht. Das Werkstück W hat treppenähnliche Stufen und einen Abstand D zwischen der rechten Seitenfläche und der linken Seitenfläche der oberen Stufe wird gemessen.
zeigt ein Werkstückbild Iw, das ein Transmissionsbild ist, welches durch transmittierte Beleuchtung aufgenommen wurde. Ein Transmissionsbild ermöglicht die Identifizierung einer äußeren Kante des Werkstücks W durch Kantenextraktion, aber eine Umrisslinie innerhalb der äußeren Kante ist mittels Kantenextraktion schwierig zu identifizieren.
zeigt ein Werkstückbild Iw, das ein Reflexionsbild ist, welches durch reflektierte Beleuchtung aufgenommen wurde. Reflektierte Beleuchtung ist ein Beleuchtungsverfahren, das eine koaxiale epi-Beleuchtung oder Ringbeleuchtung verwendet und ermöglicht die Identifizierung mittels Kantenextraktion einer Umrisslinie innerhalb der äußeren Kante eines Werkstücks W. Der obere Treppenteil des Werkstücks W hat jedoch eine gebogene Form am oberen rechten Teil und eine Umrisslinie der rechten Seitenfläche ist schwierig exakt zu bestimmten mittels Kantenextraktion im Vergleich der Umrisslinie der linken Seitenfläche. In einem solchen Fall kann eine Umrisslinie 14 der rechten Seitenfläche exakter bestimmt werden, indem die Sonde 26 in Kontakt gebracht wird.
Das Werkstückbild Iw, das in gezeigt wird, zeigt eine Umrisslinie 14 der rechten Seitenfläche, die mittels der Sonde 26 identifiziert wird, die in Kontakt tritt, und eine Umrisslinie 14 der linken Seitenfläche, die mittels Extraktion einer Kante in einer Kantenextraktionsbereich 15 identifiziert wird.
Kontakt der Sonde 26 mit einer Seitenfläche des Werkstücks W kann dadurch festgestellt werden, ob sich oder ob sich nicht die Position des Kontaktabschnitts 261, der sich entlang des Scanweges bewegt, in den Werkstückbildern Iw, um einen Betrag geändert hat, der bei oder über einem festgelegten Grenzwert liegt, in einem festgelegten Zeitraum. Die Position des Kontaktabschnitts 261 wird z. B. durch das Zentrum eines Kreises von der Kante des Kontaktabschnitts 261 identifiziert. Ferner kann die normale Richtung oder eine Kontaktposition 13 auf einer Seitenfläche des Werkstücks W in dem Werkstückbild Iw, in welchem die Sonde 26 in Kontakt mit der Seitenfläche des Werkstücks W steht, identifiziert werden auf Grundlage der Richtung der Verschiebung des Kontaktabschnitts 261 relativ zu dem Zentrum des Bildgebungssichtfelds.
Zusätzlich, in dem Fall, dass die Sonde 26 selbst horizontal bewegt wird, wird der Kontakt mit einer Seitenfläche eines Werkstücks dadurch festgestellt, ob der Kontaktabschnitt 261, der sich entlang des Scanweges bewegt, im Werkstückbild Iw angehalten hat.
Da die Form des Kontaktabschnitts 261 bereits bekannt ist, kann die Position des Kontaktabschnitts 261 unter Verwendung bekannter Suchtechniken höchst akkurat identifiziert werden. Demgemäß kann die Dimension einer Kante, die in einem Bild schwierig festzustellen ist, höchst akkurat bestimmt werden, indem die Koordinaten der Kontaktposition 13 der Sonde 26 und des Werkstücks W von der Position des Kontaktabschnitts 261 identifiziert werden, selbst in einem Fall, in dem eine Kante rund ist und in einem zweidimensionalen Werkstückbild Iw nicht exakt bestimmt werden kann, wie im Fall des Werkstücks W in bis .
Die Kontaktposition 13 wird identifiziert indem die Position des Kontaktabschnitts 261 in dem Werkstückbild Iw identifiziert wird und indem die Position in der normalen Richtung um einen Abstand verschoben wird, der dem Radius des Kontaktabschnitts 261 entspricht. Ferner wird die Position der Umrisslinie 14 der rechten Seitenfläche bestimmt, indem eine geometrische Figur, die vorherbestimmt wurde, einer Vielzahl von Kontaktposition 13 angebracht wird. Für die Position der Umrisslinie 14 der linken Seitenfläche wird bestimmt indem Kantenpunkte von dem Kantenextraktionsbereich 15 in den Werkstückbild Iw erfasst werden und indem eine geometrische Figur einer Vielzahl von Kantenpunkten, die erfasst wurden, angepasst wird. Der Abstand D zwischen der rechten Seitenfläche und der linken Seitenfläche wird berechnet auf Grundlage der Position der Umrisslinien 14, die in der oben genannten Art und Weise identifiziert werden.
<Steuereinheit 3>
ist ein Blockschaltbild, das eine Beispielkonfiguration der Steuereinheit 3 in zeigt. Die Steuereinheit 3 umfasst ein Steuergerät 31 und ein Speichergerät 33 und das Steuergerät 31 und das Steuergerät 33 sind über einen Bus 32 verbunden. Das Steuergerät 31 umfasst einen Eingabeempfangsabschnitt 311, einen Anzeigesteuerabschnitt 312, einen Bildgebungssteuerabschnitt 313, einen Beleuchtungssteuerabschnitt 314 und einen Messsteuerabschnitt 315. Der Hauptkörper 2 umfasst eine Kamera 200, die die Bildgebungsabschnitte 201 und 206 und den Vertikal-Antriebsabschnitt 22 umfasst, den Objekttisch 23, der den Horizontal-Antriebsabschnitt 24, eine Sondeneinheit 260, die eine Umschalt-Antriebseinheit 27 umfasst, den Anzeigeabschnitt 21, die transmittierte Beleuchtungseinheit 25 und eine reflektierte Beleuchtungseinheit 28. Die reflektierte Beleuchtungseinheit 28 ist konfiguriert aus der koaxialen epi-Beleuchtungslichtquelle 209 und der Ringbeleuchtungseinheit 211.
Der Anzeigesteuerabschnitt 312 zeigt ein Modellbild und Einstellungsinformationen zur Dimensionsmessung auf dem Anzeigeabschnitt 21 an. Ein Modelbild kann zum Beispiel ein Vorlagebild einer Vorlage sein oder kann ein CAD Bild auf Grundlage von CAD Daten sein, dass durch CAD (Computer Aided Design) hergestellt wurde.
Wenn ein Modellbild, das von Entwurfsdaten generiert wurde, auf dem Anzeigenabschnitt 21 angezeigt wird, zeigt der Anzeigesteuerabschnitt 312 ein Modellbild, das von Entwurfsdaten generiert wurde, in dem Bilddaten übernommen werden, die erhalten werden, indem ein Bild des Werkstücks W, das auf dem Objekttisch 23 platziert ist, von oben erfasst wird. Das ermöglicht es sogar, dass ein Modellbild, das von Entwurfsdaten hergestellt wurde, unter dem gleichen Winkel angezeigt wird wie ein Werkstückbild, das durch den Bildgebungsabschnitt 201 oder 206 erfasst wurde und die Bestimmung der Kontaktzielpositionsinformationen kann ermöglicht werden.
Auf Grundlage einer Benutzerhandlung, die an dem Eingabeabschnitt 4 erhalten wird, führt der Eingabeempfangsabschnitt 311 ein Verfahren zum Erfassen eines Modellbildes von dem Bildgebungsabschnitt 201 oder 206 durch und zum Registrieren verschiedener Teile einer Messungseinstellungsinformation zum Durchführen einer Dimensionsvermessung in dem Speichergerät 33.
Der Bildgebungssteuerabschnitt 313 steuert die Bildgebungsabschnitte 201 und 206 auf Grundlage der Messungseinstellungsinformationen, die im Speichergerät 33 registriert sind und führt das Wechseln der Bildgebungsvergrößerung und Anpassung der Bildgebungszeitwahl und Expositionszeit durch. Der Beleuchtungssteuerabschnitt 314 führt eine An/Aus-Steuerung an der transmittierten Beleuchtungseinheit 25 durch, der koaxialen epi-Beleuchtungslichtquelle 209, der Ringbeleuchtungseinheit 211 und der Sondenlichtquelle 263 auf Grundlage der Messungseinstellungsinformationen, die in dem Speichergerät 33 registriert sind, durch. Zum Beispiel, wenn von Bildmessung auf Sondenmessung gewechselt wird, schaltet der Beleuchtungssteuerabschnitt 314 die Sondenlichtquelle 263 an und schaltet die transmittierte Beleuchtungseinheit 25, die koaxiale epi-Beleuchtungslichtquelle 209 und die Ringbeleuchtungseinheit 211 aus.
Der Messungssteuerabschnitt 315 steuert den Vertikal-Antriebsabschnitt 22, den Horizontal-Antriebsabschnitt 24 und den Umschalt-Antriebsabschnitt 27 auf Grundlage der Messungseinstellungsinformationen, die im Speichergerät 33 registriert sind, nimmt ein Werkstückbild Iw von dem Bildgebungsabschnitt 201 oder 206 auf und führt eine Dimensionsmessung durch.
<Eingabeempfangsabschnitt 311>
ist ein Blockschaltbild, das eine Beispielkonfiguration des Eingabeempfangsabschnitts 311 in zeigt. Der Eingabeempfangsabschnitt 311 umfasst einen Bildgebungs- und Beleuchtungsbedingungsfestlegungsabschnitt 341 einen Kantenextraktionsbereichsfestlegungsabschnitt 342, einen Kontaktpositionsfestlegungsabschnitt 343, einen Messeinstellungsabschnitt 344, einen Vorlagewert/Toleranzfestlegungsabschnitt 345 und einen Abschnitt zum Einstellen der Information bezüglich der charakteristischen Menge 346.
Der Bildgebungs- und Beleuchtungsbedingungsfestlegungsabschnitt 341 liegt, auf Grundlage einer vom Verwender vorgegebenen Instruktion, Bildgebungsbedingungen wie Bildgebungsvergrößerung, die Belichtungszeit und eine Verstärkung, sowie Beleuchtungsbedingungen wie einen Beleuchtungstyp, Helligkeit und die Höhe der Ringbeleuchtungseinheit fest und registriert die Bedingungen in dem Speichergerät 33 als die Messungseinstellungsinformation.
Der Kantenextraktionsbereichsfestlegungsabschnitt 342 legt, auf Grundlage einer vom Verwender vorgegebenen Instruktion, einen Kantenextraktionsbereich auf einem Vorlagebild als Information bezüglich der charakteristischen Menge fest wie einen Koordinatenwert relativ zu einem Musterbild und registriert diese in dem Speichergerät 33 als Kantenextraktionsbereichsinformation.
Der Kontaktpositionsfestlegungsabschnitt 343 empfängt auf einem Vorlagebild, das von dem Anzeigeabschnitt 21 angezeigt wird, die Festlegung von Kontaktzielpositionsinformationen, die eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen auf einer Seitenfläche eines Werkstücks W angeben, wo die Sonde 26 kontaktieren soll. Das bedeutet, dass der Kontaktpositionsfestlegungsabschnitt 343 Kontaktzielpositionsinformation festlegt, die einen Sondenbetrieb bestimmt, damit die Sonde 26 eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen kontaktiert, wo die Sonder 26 kontaktieren soll als Koordinatenwerte relativ zur Information bezüglich der charakteristischen Menge (Musterbild) und registriert die Information in dem Speichergerät 33. Die Kontaktzielpositionsinformation umfasst eine Kontaktzielposition, eine Scanbetriebsstartposition und eines Scanbetriebsendposition.
Die Kontaktzielposition umfasst Positionskoordinaten relativ zu einem Musterbild (Suchdaten), die auf einem Vorlagebild registriert sind und eine Messungshöhe, die die Höhe einer Seitenfläche eines Werkstücks angibt, wo die Sonde 26 kontaktieren soll. Die Messungshöhe wird z. B. vorab von einem Verwender festgelegt.
Der Messungseinstellungsabschnitt 344 identifiziert eine Kontaktposition der Sonde 26 und eines Werkstücks W, das in einem Vorlagebild vorhanden ist, durch Kantenextraktion von dem Werkstück W, das in dem Vorlagebild vorhanden ist, von dem Kantenextraktionsbereich, der durch den Kantenextraktionsbereichsbestimmungsabschnitt 342 bestimmt wird, und bedingt die Sonde 26 mit einer Kontaktzielposition in Kontakt zu treten und erfasst ein Bild der Sonde 26 und identifiziert von einem Vorlagebild eine Umrisslinie als Referenz zur Messung oder einen Referenzpunkt basierend auf den Kanten oder der Kontaktposition. Ein Messelement, wie eine gerade Linie, ein Kreis oder ein Bogen, wird auf Grundlage einer Umrisslinie oder eines Referenzpunkts, der bestimmt wurde, identifiziert. Ferner, für den Fall, dass die Information bezüglich der charakteristischen Menge CAD Daten sind, wird die Umrisslinie oder der Referenzpunkt direkt bestimmt, ohne eine Kantenextraktion durchzuführen.
Auf Grundlage einer Anweisung von einem Verwender wählt der Messungseinstellungsabschnitt 344 ein Element aus, das als Messziel heranzuziehen ist, aus Messelementen, die durch das oben beschriebene Verfahren identifiziert wurden, und registriert das Element als Messpositionsinformation in dem Speichergerät 33. Ein Messelement kann auch auf Grundlage einer Hilfslinie (Punkt) identifiziert werden, die neu von einer Umrisslinie oder einem Referenzpunkt, der identifiziert wurde, erschaffen wird. Eine Hilfslinie (Punkt) kann z. B. ein Schnittpunkt von zwei Linien oder das Zentrum eines Kreises sein. Der Messeinstellungsabschnitt 344 kann ferner einen Radius oder einen Durchmesser als Messziel bestimmen, wenn das ausgewählte Messelement ein Kreis oder ein Bogen ist oder den Abstand zwischen geraden Linien, wenn z. B. zwei gerade Linien ausgewählt werden.
Auf Grundlage einer Anweisung von einem Verwender bestimmte der Entwurfswert/Toleranzfestlegungsabschnitt 345 einen Entwurfswert oder eine Toleranz, die für die Bestimmung der Qualität zu verwenden ist und registriert diese in dem Speichergerät 33 als Messungseinstellungsinformation.
Der charakteristische-Menge-Informationseinstellungsabschnitt 346 legt eine charakteristische-Menge-Information zum Identifizieren der Position und der Lage eines Werkstücks W von einem Werkstückbild, das durch den Bildgebungsabschnitt 201 oder 206 testgehalten wurde, zum Zeitpunkt der Durchführung der Messung fest. Das bedeutet, der Charakteristische-Menge-Informationseinstellungsabschnitt 346 legt Suchdaten fest, die Charakteristische-Menge-Information enthalten, zum Identifizieren der Position und der Lage eines Werkstücks W auf Grundlage eines Vorlagebilds, basierend auf einer Anweisung von einem Verwender und registriert diese in einem Speichergerät 33 als Messungseinstellungsinformation. Zum Beispiel ist die Charakteristische-Menge-Information ein Musterbild (Daten) zur normalisierten Korrelationssuche und wird auf Grundlage eines Vorlagebilds einer Vorlage festgelegt. Das Speichergerät 33 speichert das Musterbild, das durch den Charakteristische-Menge-Informationseinstellungsabschnitt 346 festgelegt wird und die Kontaktzielpositionsinformation, die durch den Kontaktpositionsfestlegungsabschnitt 343 festgelegt wird auf dem gleichen Koordinatensystem.
Ein Musterbild kann registriert werden, indem ein Verwender eine höchst charakteristische Position auf einem Modellbild festlegt oder das gesamte Bild kann automatisch als Musterbild registriert werden. Ferner kann ein Musterbild automatisch durch Extraktion eines charakteristischen Teils von einem Modellbild registriert werden.
Indem ein registriertes Musterbild und ein Werkstückbild eines Untersuchungszielwerkstücks W verglichen wird, kann die Position und die Lage (Koordinaten) des Werkstücks W in dem Werkstückbild identifiziert werden. Eine bekannte Vergleichstechnik wie normalisierte Korrelationssuche und geometrische Suche können für das Vergleichen verwendet werden. Ferner kann die Charakteristische-Menge-Information auf Grundlage der CAD Daten festgelegt werden, warm das Modellbild ein CAD Bild ist.
Wie oben beschrieben, werden die Kontaktzielpositionsinformation für die Sonde 26 und der der Kantenextraktionsbereich gemäß der vorliegenden Erfindung als Koordinatenwerte relativ zu einem Musterbild (Suchdaten), das auf einem Modellbild registriert ist, festgelegt. Die Kontaktzielpositionsinformation enthält eine Kontaktzielposition, die eine Zielposition ist, wo die Sonde 26 kontaktiert, eine Scanbetriebsstartposition, die eine Position ist, wo ein Scanbetrieb gestartet wird, eine Scanbetriebsendposition, die eine Position ist, wo der Scanbetrieb endet, eine Messhöhe, die die Höhe einer Seitenfläche des Werkstücks angibt, wo Kontakt gemacht wird, und Ähnliches.
Kontaktzielpositionen der Sonde 26 und der Kantenextraktionsbereich kann automatisch identifiziert werden indem ein Verwender ein zu untersuchendes Werkstück W auf einen Werktisch 23 platziert und ein Werkstückbild aufnimmt und mittels der Durchführung eines Matching-Verfahrens unter Verwendung eines Musterbildes (Suchdaten). Die Umrisslinie des Werkstücks W wird identifiziert indem die Sonde 26 fortlaufend eine Seitenfläche des Werkstücks gemäß den identifizierten Kontaktzielpositionen kontaktiert. Ferner wird die Koordinateninformation von zwei oder mehreren Kontaktpositionen benötigt, um eine gerade Umrisslinie zu identifizieren und die Koordinateninformation von drei oder mehreren Kontaktpositionen wird benötigt, um eine kreisförmige oder bogenförmige Umrisslinie zu identifizieren. Weiterhin werden zwei oder mehrere Kontaktpositionen nicht notwendigerweise benötigt und für den Fall, in dem eine Messung für einen spezifischen Punkt durchgeführt wird, können die Koordinateninformationen der Kontaktposition an diesem Punkt verwendet werden.
Der Eingabeempfangsabschnitt 311 empfängt die Festlegung eines Messelements, das von der Sonde 26 gemessen wird, auf einem Modellbild, das durch den Anzeigenabschnitt 21 angezeigt wird. Das Modellbild, das durch den Anzeigenabschnitt 21 angezeigt wird, ist ein Werkstückbild eines Werkstücks W zur Messungseinstellung. Eine Anordnungsregel, die die Beziehung zwischen dem Formtyp oder der Größe eines Messelements, das durch den Eingabeempfangsabschnitt 311 festgelegt werden kann, und anordneten Positionen von Kontaktzielpositionen der Sonde 26 wird vorab in dem Speichergerät 33 gespeichert. Die Anordnungsregel ist Information zum angemessenen Festlegen von Kontaktzielpositionen gemäß dem Formtyp oder der Größe des Messelements. Die Anordnungsregel kann z. B. eine Tabelle, eine Funktion oder ein arithmetischer Ausdruck sein, der mit dem Formtyp oder der Größe des Messelements und der Anzahl an Kontaktzielpositionen assoziiert.
Für den Fall, dass der Formtyp eines Messelements ein Kreis oder ein Bogen ist, wird die Anordnung so festgelegt, dass drei oder mehr Kontaktzielpositionen in regelmäßigen Abständen in umlaufende Richtung des Kreises oder des Bogens angeordnet sind. Weiterhin, für den Fall, dass der Formtyp eine gerade Linie ist, wird die Anordnungsregel so festgelegt, dass zwei oder mehr Kontaktzielpositionen in regelmäßigen Abständen in Richtung der geraden Linie angeordnet sind.
Zum Zeitpunkt der Durchführung der Messung identifiziert der Messungssteuerabschnitt 315 die Kontaktzielpositionen der Sonde in Übereinstimmung mit der Position des Messelements, die durch den Eingabeempfangsabschnitt festgelegt wird, dem Formtyp oder der Größe des Messelements und der Anordnungsregel, die in dem Speicherabschnitt gespeichert ist, und steuert den Horizontal-Antriebsabschnitt so, dass die Sonde sich fortlaufend zu der Vielzahl von Kontaktzielpositionen bewegt, die identifiziert wurden.
Wenn ein Kantenextraktionsbereich auf ein Messelement festgelegt wird, extrahiert der Kontaktpositionsfestlegungsabschnitt 343 eine Kante von den Kantenextraktionsbereich und bestimmt eine Umrisslinie mit Bezug auf das angezeigte Modellbild und legt eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen auf der Umrisslinie fest und ferner legt eine Startposition eines Scanbetriebs fest, wo die Sonde 26 sich in der normalen Richtung der Umrisslinie an einer Position, die von der Kontaktzielposition getrennt ist, annähern soll.
Ein Symbol, das die Startposition des Scanbetriebs angibt, wird auf dem Modellbild durch den Anzeigeabschnitt 21 angezeigt und der Kontaktpositionsfestlegungsabschnitt 343 empfängt eine Verwendereingabe zum Ändern der Startposition des Scanbetriebs, der Anzahl an Kontaktzielpositionen auf der Umrisslinie und Information bezüglich der Scanrichtung und der Höhe bei der die Sonde 26 sich annähern soll.
bis sind Diagramme, die Beispiele des Betriebs zum Zeitpunkt der Festlegung der Kontaktposition an dem Eingabeempfangsabschnitt 311 in zeigen. zeigt ein Werkstück W, für welches ein Musterbild Ip und Kontaktzielpositionsinformation registriert werden muss. Das Werkstück W ist an beiden Außenseiten eines hervorstehenden Teils w₂, das auf einem Trägerteil w₁ ausgebildet ist, gekrümmt und ein Abstand D zwischen Seitenflächend es hervorstehenden Teils w₂ wird unter Verwendung der Sonde 26 gemessen.
Ein Modellbild Im ist ein Reflexionsbild, das durch reflektierte Beleuchtung aufgenommen wird und ein Teilbereich, der das Werkstück W umfasst, wird als Musterbild Ip registriert. Das Musterbild Ip und die Kontaktzielpositionsinformation können z. B. miteinander, wie unten in bis beschrieben, auf drei Wegen assoziiert sein.
zeigt einen Fall, in dem das Musterbild Ip und die Kontaktzielpositionen direkt assoziiert sind. Zum Beispiel werden Kontaktzielpositionen automatisch identifiziert, indem eine Startposition und eine Endposition eines Scanbetriebs in dem Musterbild Ip festgelegt werden. Die Startposition und die Endposition können festgelegt werden indem ein Symbol Sm, das die Sonde 26 angibt oder ein Pfeil Y, der die Scanrichtung angibt, mittels Mausbetrieb bewegt werden. Weiterhin können die Startposition und die Endposition des Scanbetriebs automatisch bestimmt werden, indem die Kontaktzielpositionen festgelegt werden. Indem das Musterbild Ip und die Kontaktzielpositionen auf diese Weise direkt assoziiert werden, werden die Kontaktzielpositionskoordinanten relativ zu dem Musterbild (Suchdaten) gespeichert.
zeigt einen Fall, in dem eine Umrisslinie L, die identifiziert wird, indem eine Kante von einem Kantenextraktionsbereich R extrahiert wird, und Kontaktzielpositionen assoziiert sind. Kantenpunkte werden von dem Kantenextraktionsbereich R, der in dem Musterbild Ip festgelegt ist, extrahiert und eine Umrisslinie L, die zu einer Sequenz von extrahierten Kantenpunkten passt, wird identifiziert. Indem Kontaktzielpositionen auf der Umrisslinie L festgelegt werden, werden das Musterbild Ip und die Kontaktzielpositionen indirekt assoziiert. Positionskoordinaten des Kantenextraktionsbereichs R auf einem Werkstückbild, das zum Zeitpunkt der Untersuchung eingegeben wird, werden automatisch identifiziert, indem das Werkstückbild und das Musterbild (Suchdaten) gematched werden. Eine Reihe an Kantenpunkten in dem Kantenextraktionsbereich R, deren Position identifiziert wurden, werden extrahiert und Kontaktzielpositionen werden an Positionen, die vorab für die Umrisslinie L, die von einer Reihe von Kantenpunkten identifiziert wird, festgelegt. Wenn die Scanrichtung z. B. so festgelegt wird, dass die Annäherung von einer Position gemacht wird, die von der Umrisslinie L durch einen festgelegten Abstand in normaler Richtung getrennt ist, kann die Annäherung entlang der normalen Linie der Umrisslinie L gemacht werden und die Messung kann stabilisiert werden.
zeigt einen Fall, in dem der Kantenextraktionsbereich R und Kontaktzielpositionen assoziiert sind. Durch Festlegung von Kontaktzielpositionen in dem Kantenextraktionsbereich R, der in dem Musterbild Ip festgelegt ist, sind das Musterbild Ip und die Kontaktzielpositionen indirekt assoziiert. Kontaktzielpositionskoordinaten werden zur gleichen Zeit identifiziert wie die Identifikation von Positionskoordinaten des Kantenextraktionsbereichs R mittels des oben beschriebenen Matching-Verfahrens.
ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Betriebs zum Zeitpunkt der Musterbildregistrierung an dem Eingabeempfangsabschnitt 311 in zeigt und zeigt ein Modellbild Im, das durch Festhalten eines Bildes des Werkstücks W, das in gezeigt ist, durch transmittierte Beleuchtung erhalten wurde. Ein Teil des Modellbilds Im ist als Musterbild Ip für die Suche registriert. Auf diese Weise wird ein Transmissionsbild, das mittels transmittierter Beleuchtung aufgenommen wurde, für das Musterbild Ip zur Suche verwendet, während ein Reflexionsbild, das mittels reflektierter Beleuchtung aufgenommen wurde, für die Festlegung einer Kontaktzielposition verwendet wird.
Im Allgemeinen kann bei einem Transmissionsbild, das mittels transmittierter Beleuchtung aufgenommen wurde, eine klare Kante erhalten wird und ebenso ist eine Veränderung in dem Bild auf Grundlage einer Veränderung in der Umgebung klein. Demgemäß wird ein Musterbild auf Grundlage eines Transmissionsbilds registriert, das mittels transmittierter Beleuchtung aufgenommen wurde, und zur gleichen Zeit kann die Festlegung einer Kontaktzielposition der Sonde 26 auf Grundlage eines Reflexionsbilds durchgeführt werden, das mittels reflektierter Beleuchtung aufgenommen wurde, um den Umriss im Inneren der nicht mittels transmittierter Befeuchtung aufgenommen werden kann, der Form eines Werkstücks, das keine Penetration ermöglicht, zu messen. Auf diese Weise können die Beleuchtungsbedingungen für die Registrierung eines Musterbildes und die Beleuchtungsbedingungen für die Registrierung einer Kontaktierungsposition oder eines Kantenextraktionsbereichs unterschiedlich sein. Ferner werden die Beleuchtungsbedingungen zum Zeitpunkt der Festlegung als Messungseinstellungsinformation registriert, um die Beleuchtungsbedingungen für die fortlaufende Messung identisch mit den Beleuchtungsbedingungen zum Zeitpunkt der Einstellung zu halten.
Durch Matching eines Musterbildes (Suchdaten), das in einem Modellbild Im registriert ist, zum Zeitpunkt des Einstellens und einer Werkstückbildeingabe zum Zeitpunkt der Untersuchung wird eine Kontaktzielposition direkt oder indirekt identifiziert. Wenn eine zu untersuchende Position durch die Sonde 26 identifiziert wird, wird ein Betriebsplan für die Sonde 26 bestimmt und der Messungssteuerabschnitt 315 steuert den Betrieb der Sonde 26.
und sind Diagramme, die Beispiele des Betriebs zeigen zu einem Zeitpunkt der Kontaktpositionsfestlegung im Eingabeempfangsabschnitt 311 in und zeigen Tabellen, die mit einem Formtyp und der Anzahl an Scanwegen assoziiert sind. zeigt eine Tabelle für einen Fall, in dem die Anzahl der Teilungen fixiert ist. Diese Tabelle ist ein Standard für eine Ausgestaltung, die mit einem Formtyp eines Messziels und der Anzahl an Scanwegen assoziiert und spezifiziert die Anzahl an Scanwegen und die Anzahl an Teilungen für drei Formtypen (eine gerade Linie, ein Kreis und ein Bogen).
Insbesondere für den Fall, in dem der Formtyp eine gerade Linie ist, ist die Anzahl an Teilungen drei und zwei Scanwege sind so angeordnet, dass sie die gerade Linie gleichmäßig in drei teilen. Auch in dem Fall, dass der Formtyp ein Kreis ist, ist die Anzahl an Teilungen drei und drei Scanwege sind so angeordnet, dass sie den Umfang gleichmäßig in drei teilen. Für den Fall, in dem der Formtyp ein Bogen ist, ist die Anzahl an Teilungen vier und drei Scanwege sind so angeordnet, dass sie den Bogen gleichmäßig in vier teilen.
zeigt eine Tabelle für den Fall, in dem die Anzahl an Teilungen gemäß der Größe eines Messziels variiert werden kann. Diese Tabelle dient als Standard für Anordnungen, die mit einem Formtyp und einer Größe eines Messziels assoziiert sind und der Anzahl an Scanwegen und spezifiziert die Anzahl an Scanwegen für drei Formtypen (eine gerade Linie, ein Kreis und ein Bogen).
Insbesondere in dem Fall, dass der Formtyp eine gerade Linie ist und die Länge der Umrisslinie L unter einem Grenzwert TH liegt, ist die Anzahl an Teilungen drei und zwei Scanwege sind so angeordnet, dass die gerade Linie in drei geteilt wird. Auf der anderen Seite, wenn die Länge der Umrisslinie L gleich dem Grenzwert TH oder über diesem liegt, ist die Anzahl an Teilungen vier und drei Scanwege sind so angeordnet, dass die gerade Linie gleichmäßig in vier geteilt wird. Ebenso, in dem Fall, dass der Formtyp ein Kreis ist und die Länge der Umrisslinie L unter dem Grenzwert TH liegt, ist die Anzahl an Teilungen drei und drei Scanwege sind so angeordnet, dass der Umfang gleichmäßig in drei geteilt wird. Auf der anderen Seite, wenn die Länge der Umrisslinie L gleich dem Grenzwert TH oder über diesem liegt, ist die Anzahl an Teilungen vier und vier Scanwege sind so angeordnet, dass der Umfang gleichmäßig in vier geteilt wird. In dem Fall, dass der Formtyp ein Bogen ist, und die Länge der Umrisslinie L unter dem Grenzwert TH liegt, ist die Anzahl an Teilungen vier und drei Scanwege sind so angeordnet, dass der Bogen gleichmäßig in vier geteilt wird. Auf der anderen Seite, wenn die Länge der Umrisslinie L gleich dem Grenzwert TH oder über diesem liegt, ist die Anzahl an Teilungen fünf und vier Scanwege sind so angeordnet, dass der Bogen gleichmäßig in fünf geteilt wird.
und sind Diagramme, die Beispiele des Betriebs zu einer Zeit der Kontaktpositionsfestlegung in dem Eingabeempfangsabschnitt 311 in zeigen und zeigen Fälle, in denen die Anzahl an Scanwegen in Abhängigkeit von der Länge der Umrisslinie L unterschiedlich ist. zeigt eine Fall, in dem der Formtyp eine gerade Linie ist und zeigt einen Fall, in dem der Formtyp ein Kreis ist.
Wenn ein Kantenextraktionsbereich R von einem Verwender als Messzielregion in einem Modellbild Im festgelegt wird, werden Kontaktzielpositionen auf einer Umrisslinie L, die durch Extraktion einer Kante von einem Kantenextraktionsbereich R identifiziert wird, festgelegt. Die Kontaktzielpositionen werden z. B. festgelegt in regelmäßigen Intervallen, ausgehend von einem Endpunkt der Umrisslinie L. Wenn der Formtyp der Umrisslinie L eine gerade Linie ist werden zwei oder mehr Kontaktzielpositionen festgelegt und wenn der Formtyp der Umrisslinie L ein Kreis oder ein Bogen ist, werden drei oder mehr Kontaktzielpositionen festgelegt. In diesem Fall unterscheidet sich die Anzahl an Kontaktzielpositionen, die auf der Umrisslinie L festgelegt werden, in Abhängigkeit von der Länge der Umrisslinie L. Zusätzlich kann die Umrisslinie L direkt mittels Mausbetrieb oder Ähnlichem festgelegt werden.
Ferner, wie die illustrierten Scanwege, können n oder (n – 1) Scanwege, die die Umrisslinie L gleichmäßig teilen, festgelegt werden, indem die Anzahl an Teilungen n als drei oder mehr festgelegt wird. Insbesondere, wie in gezeigt, ist die Anzahl an Teilungen drei und zwei Scanwege, die die Umrisslinie L gleichmäßig teilen, werden festgelegt, für den Fall, dass der Formtyp der Umrisslinie L eine gerade Linie ist und die Länge der Umrisslinie L unter einem spezifischen Wert liegt. Auf der anderen Seite, wenn die Länge der Umrisslinie L gleich einem spezifischen Wert oder über diesem liegt, ist die Anzahl an Teilungen vier und drei Scanwege, die die Umrisslinie L gleichmäßig teilen, werden festgelegt.
Weiterhin, wie in gezeigt, ist die Anzahl an Teilungen drei und drei Scanwege, die die Umrisslinie L gleichmäßig teilen, werden festgelegt wenn der Formtyp ein Kreis ist und der Radius unterhalb eines spezifischen Werts liegt. Auf der anderen Seite, wenn der Radius gleich einem spezifischen Wert ist oder größer als dieser ist, ist die Anzahl an Teilungen vier und vier Scanwege, die die Umrisslinie L gleichmäßig teilen, werden festgelegt.
Eine Position, die von der Kontaktzielposition um einen spezifischen Abstand in einer Richtung, die senkrecht zur Umrisslinie L steht, getrennt ist, wird als Startposition eines Scanweges festgelegt. Eine Position, die gegenüber der Startposition auf der anderen Seite der Umrisslinie L liegt, wird als Endposition des Scanweges festgelegt. Ferner wird die Scanrichtung zum in die Nähe bringen der Sonde 26 zu einer Seitenfläche des Werkstücks W auf Grundlage des Unterschieds in der Helligkeit zwischen beiden Enden einer Kante, die von einem Modellbild Im extrahiert wird, festgelegt. Zusätzlich ist das Verfahren zum Bestimmen der Startposition und der Endposition eines Scanweges nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt. Es ist ausreichend, wenn die Startposition und die Endposition eines Scanweges relativ zur Kontaktzielposition bestimmt werden.
<Messungssteuerabschnitt 315>
ist ein Blockschaltbild, das eine Beispielskonfiguration des Messungssteuerabschnitts 315 in zeigt. Der Messungssteuerabschnitt 315 umfasst einen Suchverarbeitungsabschnitt 351, einen Kantenextraktionsbereichsidentifizierungsabschnitt 352, einen Kantenextraktionsverarbeitungsabschnitt 353, einen Scanbetriebsbestimmungsabschnitt 354, einen Scanbetriebssteuerabschnitt 355, einen Sondenmessabschnitt 356, einen Kontaktpositionsfestlegungsabschnitt 357, einen Umrisslinienberechnungsabschnitt 358 und einen Dimensionsberechnungsabschnitt 359.
Der Suchverarbeitungsabschnitt 351 erhält ein Werkstückbild von Bildgebungsabschnitt 201 oder 206 und identifiziert die Position und die Lage des Werkstücks W auf Grundlage der charakteristische-Menge-Information in dem Speichergerät 33. Die Identifizierung der Position und der Lage erfolgt mittels Mustersuche. Der Suchverarbeitungsabschnitt 351 erhält ein Werkstückbild, das in einem Zustand generiert wird, in dem die Sonde 26 sich in der zurückgezogenen Position außerhalb des Bildgebungssichtfelds befindet und identifiziert die Position und die Lage des Werkstücks W von dem Werkstückbild.
Der Kantenextraktionsbereichsfestlegungsabschnitt 352 identifiziert einen Kantenextraktionsbereich in dem Werkstückbild auf Grundlage der Position und der Lage des Werkstücks W, die mittels des Suchverarbeitungsabschnitts 351 und der Kantenextraktionsbereichsinformation identifiziert werden. Der Kantenextraktionsverarbeitungsabschnitt 353 extrahiert Kantenpunkte von dem Kantenextraktionsbereich, der durch den Kantenextraktionsbereichsfestlegungsabschnitt 352 identifiziert wird.
Der Scanbetriebsbestimmungsabschnitt 354 bestimmt einen Scanbetrieb in dem die Position einer Umrisslinie identifiziert wird, durch Anpassen einer geometrischen Form, die vorab als Formtyp festgelegt wird, an die Vielzahl von Kantenpunkten, die durch den Kantenextraktionsverarbeitungsabschnitt 353 extrahiert wird, und durch Identifizieren der Startposition und der Scanrichtung auf Grundlage einer Kontaktzielpositionsinformation.
Der Scanbetriebssteuerabschnitt 355 steuert den Vertikal-Antriebsabschnitt 22, den Horizontal-Antriebsabschnitt 24 und den Umschalt-Antriebsabschnitt 27 des Hauptkörpers 2 in Übereinstimmung mit dem Scanbetrieb, der durch den Scanbetriebsbestimmungsabschnitt 354 bestimmt wird. Der Scanbetriebssteuerabschnitt 355 steuert z. B. den Umschalt-Antriebsabschnitt 27, die Sonder 26 von der zurückgezogenen Position auf die Messposition umzuschalten und steuert dann den Horizontal-Antriebsabschnitt 24 so, dass die Sonde 26 sich fortlaufend zu einer Vielzahl von Kontaktpositionen bewegt.
Der Sondenmessabschnitt 356 misst den Kontakt der Sonde 26 mit einer Seitenfläche des Werkstücks W. Werkstückbilder werden z. B. wiederholt von dem Bildgebungsabschnitt 201 oder 206 erhalten und wenn eine Änderung der Position der Sonde 26, die sich entlang des Scanweges bewegt, in den Werkstückbildern einen spezifischen Grenzwert innerhalb eines spezifischen Zeitraums erreicht oder überschreitet, wird bestimmt, dass die Sonde 26 eine Seitenfläche des Werkstücks W kontaktiert hat. Zusätzlich kann ein Sensor zum Detektieren eines physischen Kontakts für die Sonde 26 zur Verfügung gestellt werden.
Wenn Kontakt der Sonde 26 mit einer Seitenfläche des Werkstücks detektiert wird, erhält der Kontaktpositionsidentifizierungsabschnitt 357 ein aufgenommenes Werkstückbild mit der Sonde 26, die in Kontakt mit der Seitenfläche des Werkstücks W ist, und identifiziert die Kontaktposition auf Grundlage der Position der Sonde 26 in dem Werkstückbild. Eine Vielzahl von Kontaktpositionen, wo diese Sonde 26 das Werkstück W kontaktiert, werden auf Grundlage der Position der Sonde 26 in den Werkstückbildern und der relativen Position des Bildgebungssichtfelds in Bezug auf den Objekttisch 23 identifiziert.
Die relative Position des Bildgebungssichtfelds in Bezug auf dien Objekttisch 23 ist Eingabe von dem Horizontal-Antriebsabschnitt 24. Jeder Kontaktposition wird von Positionskoordinaten des Bildgebungssichtfelds in einem globalen Koordinatensystem (die relative Position der Kamera 200 oder des Objekttischs 23 bestimmt, dass von dem Horizontal-Antriebsabschnitt 24 eingegeben wird, und Koordinaten von jeden Kontaktposition in einem lokalen Koordinatensystem in dem Bildgebungssichtfeld bestimmt.
Zusätzlich operieren in der vorliegenden Ausführungsform die Kamera 200 und die Sonde 26 nicht in XY Richtung und die Sonde 26 und eine Seitenfläche eines Werkstücks W kommen in Kontakt, indem der Objekttisch 23 sich in XY Richtung bewegt. Zusätzlich ist die Sonde 26 in einem Zustand in dem die Sonde 26 nicht in Kontakt mit dem Werkstück W steht, stets im Zentrum des Bildgebungssichtfelds positioniert. Solch ein Beispiel ist nicht beschränkend und die Kamera kann sich zusammen mit der Sonde 26 bewegen oder die Sonde 26 kann sich in dem Bildgebungssichtfeld bewegen.
Der Umrisslinienberechnungsabschnitt 358 identifiziert die Position einer Umrisslinie durch Anpassen einer geometrischen Form mit einer Vielzahl von Kantenpunkten, die durch den Kantenextraktionsverarbeitungsabschnitt 353 extrahiert werden oder einer Vielzahl von Kontaktpositionen, die durch den Kontaktpositionsidentifizierungsabschnitt 357 identifiziert werden.
Der Dimensionsberechnungsabschnitt 359 bestimmt eine Dimension des Werkstücks W auf Grundlage der Position der Umrisslinie, die durch den Umrisslinienberechnungsabschnitt 358 identifiziert wird und zeigt das Messresultat durch den Anzeigeabschnitt 21 an. Der Dimensionsberechnungsabschnitt 359 bestimmt eine Dimension des Werkstücks W durch Verwendung einer Umrisslinie, die durch Extraktion einer Kante von einem Kantenextraktionsbereich identifiziert wird, oder einer Umrisslinie, die identifiziert wird, indem die Sonde 26 in Kontakt tritt, oder durch beides.
Zum Beispiel kann eine Dimension bestimmt werden durch Kombination der Umrisslinie, die durch Kantenextraktion identifiziert wird und der Umrisslinie, die durch die in Kontakt gekommene Sonde 26 identifiziert wird. Indem eine solche Konfiguration angewendet wird, kann eine Dimensionsmessung durchgeführt werden durch identifizieren einer Umrisslinie an einer Messposition, wo eine Kante nicht exakt extrahiert werden kann, durch Kontakt mit der Sonde 26, und durch Identifizieren einer Umrisslinie an einer Messposition, wo eine Kante exakt extrahiert werden kann, durch Kantenextraktion. Dies bedeutet, dass bezüglich eines Falls, in dem eine Messung auf Grundlage eines Bildes durchgeführt werden kann, die für die Dimensionsmessung nötige Zeit reduziert werden kann, dadurch dass die Messung auf Grundlage eines Bildes durchgeführt werden kann.
ist ein Flussdiagramm, das in Schritten S101 bis S107 ein Beispiel des Betriebs zur Zeit der Messeinstellung in der Steuereinheit 3 in zeigt. Erstens, wenn eines der Messverfahren, Bildmessung und Sondenmessung durch einen Verwender ausgewählt wird (Schritt S101) für die Steuereinheit 3 das Einstellen eines Messelements gemäß des ausgewählten Messverfahrens durch (Schritt S102 bis S104).
und und sind Diagramme, die ein Beispiel des Betriebs zum Zeitpunkt der Messeinstellung im Bildmessgerät 1 in zeigen. zeigt ein Werkstück W, das ein Registrierungsziel ist und zeigt Kantenextraktionsbereiche R, die in einem Musterbild Ip festgelegt sind und Symbole Sm, die die Startpositionen eines Scanbetriebs angeben. Das Werkstück W hat einen zylindrischen hervorstehenden Teil w₂, der auf einem Basisteil w₁ ausgebildet ist, und drei Durchgangslöcher w₃, die an einem peripheren Kantenteil des Basisteils w₁ ausgebildet sind.
Das Musterbild Ip ist ein Bild, das von einem Werkstück W als Subjekt aufgenommen wurde. Als Messpositionen wird ein Abstand zwischen linken und rechten Seitenflächen des Basisteils w₁, ein Abstand zwischen Vorder- und Rückseite, ein Abstand zwischen zwei Durchgangslöchern w₃ und ein innerer Durchmesser des hervortretenden Teils w₂ bestimmt. Der Abstand zwischen den linken und rechten Seitenflächen des Basisteils w₁ und der Abstand zwischen zwei Durchgangslöchern w₃ wird gemessen, indem Kanten von Kantenextraktionsbereichen R, die in Bezug auf eine Umrisslinie des Werkstücks W bestimmt sind, extrahiert. Auf der Anderen Seite werden der Abstand zwischen der Vorder- und Rückseite des Basisteils w₁ und der innere Durchmesser des hervortretenden Teils w₂ durch Kontakt mit der Sonde 26 gemessen.
zeigt einen Einstellungsbildschirm 100, der durch den Anzeigebildschirm 21 zum Zeitpunkt der Festlegung der Messungseinstellungsinformationen angezeigt wird. Der Einstellungsbildschirm 100 ist ein Bearbeitungsbildschirm für Messungseinstellungsinformation und umfasst ein Anzeigenfeld 110 zum anzeigen eines Modellbildes und ein Menüfeld 111, das zur Auswahl eines Dimensionstyps verwendet wird.
Das Modellbild, das in dem Anzeigenfeld 110 angezeigt wird, ist ein aufgenommenes Bild des Werkstücks W, das in als Subjekt gezeigt wird. Geringe Vergrößerung für eine Weitfeldmessung oder große Vergrößerung für eine Messung mit hoher Genauigkeit kann als Bildvergrößerung festgelegt werden, indem ein Vergrößerungsknopf 131 oder 132 bedient wird. Ferner können die Positionen des Objekttischs 23 in der X Richtung und der Y Richtung angepasst werden, indem ein Objekttischanpassungsknopf 133 bedient wird. Weiterhin kann die Position der Messeinheit 20 in der Z Richtung angepasst werden, indem ein Z Anpassungsknopf 134 bedient wird. Ein Beleuchtungstyp kann festgelegt werden, indem ein Beleuchtungsknopf 135 bedient wird. Der Beleuchtungstyp kann transmittierte Beleuchtung, Ringbeleuchtung, koaxiale epi-Beleuchtung oder Ähnliches sein.
Die Dimensionstypen in dem Menüfeld 111 umfassen Abstandsmessung, Winkelmessung und Ähnliches. Abstandsmessung kann die Messung eines Abstands zwischen zwei geraden Linien, die Messung eines Abstands zwischen einer geraden Linie und einem Punkt, die Messung eines Abstands zwischen zwei Punkten, die Messung eines Abstands zwischen zwei Kreisen, die Messung eines Abstands zwischen einem Kreis und einer geraden Linie, die Messung eines Abstands zwischen einem Kreis und einem Punkt, die Messung eines Durchmessers eines Kreises und die Messung eines Radius eines Bogens sein.
Bei der Einstellung eines Bildmesselements in Schritt S103 wird Messungseinstellungsinformationen für ein Messelement festgelegt, für welches eine Dimensionsmessung mittels Kantenextraktion durchzuführen ist. Auf der anderen Seite wird bei der Einstellung eines Sondenmessungselements in Schritt S104 Messungseinstellungsinformation für ein Messelement festgelegt, für welches eine Dimensionsmessung mittels Kontakt mit der Sonder 26 durchgeführt wird. Die Verarbeitungsinhalte der Schritt S103 und S104 werden jeweils im Detail in Bezug auf und beschrieben. Die Steuereinheit 3 wiederholt den Verarbeitungsvorgang der Schritt S101 bis S104 bis die Einstellung für alle Messelemente im Modellbild vollständig ist (Schritt S105).
Als nächstes legt die Steuereinheit 3 einen Entwurfswert und eine Toleranz (Schritt S106) fest. In diesem Schritt wird ein Dimensionswert, der von dem Modellbild berechnet wird, in Assoziierung mit einer Umrisslinie eines Messelements angezeigt, und wenn ein Dimensionswert in dem Modellbild durch den Verwender ausgewählt wird, kann ein Entwurfswert oder eine Toleranz neu festgelegt oder geändert werden.
zeigt einen Toleranzeinstellungsbildschirm 101 zum Festlegen eines Entwurfswerts und einer Toleranz. Der Toleranzeinstellungsbildschirm 101 ist ein Bearbeitungsbildschirm für einen Entwurfswert und eine Toleranz und umfasst das Anzeigenfeld 110 zum Anzeigen eines Modellbilds und ein Eingabefeld 112 zum Festlegen eines Entwurfswerts und eines oberen Grenzwerts und eines unteren Grenzwerts einer Toleranz. Eine Dimensionslinie oder eine Identifizierungsnummer wird in dem Modellbild, das in dem Anzeigenfeld 110 angezeigt wird, in Zusammenhang mit einer Messposition angezeigt.
Entwurfswerte und obere Grenzwerte und untere Grenzwerte von Toleranzen werden im Eingabefeld 112 für eine Vielzahl von Messpositionen, die als Messungseinstellungsinformationen registriert sind, angezeigt und wenn eine Messposition ausgewählt wird, kann der Entwurfswert oder der obere Grenzwert oder der untere Grenzwert der Toleranz neu festgelegt oder geändert werden.
Als nächstes registriert die Steuereinheit 3 charakteristische-Mengen-Information (Schritt S107). In diesem Schritt wird ein Musterbild (Suchdaten) zum Identifizieren der Position und der Lage des Werkstücks W registriert, indem das Modellbild zusammen mit einer relativen positionellen Beziehung zwischen dem Musterbild und einem Kantenextraktionsbereich, der in der Einstellung jedes Messelements festgelegt ist, verwendet.
zeigt einen charakteristischen-Mengen-Einstellungsbildschirm 102 zum Festlegen einer Charakteristisch-Mengen-Information. Der charakteristische-Mengen-Einstellungsbildschirm 102 ist ein Bearbeitungsbildschirm zum Registrieren eines Musterbildes als charakteristische-Menge-Information und umfasst das Anzeigenfeld 110 zum Anzeigen eines Modellbildes und ein Eingabefeld 114 zum Festlegen eines Registrierungszielbereichs und Suchbedingungen. Ein Rahmen 113, der eine äußere Kante des Registrierungszielbereichs zeigt, wird für das Modellbild, das in dem Anzeigenfeld 110 angezeigt wird, angezeigt.
Als Suchbedingungen kann ein Suchbereich zum Begrenzen des Scanbereichs in der Rotationsrichtung und die Anzahl der detektierten Werkstücke W, die mit dem Musterbild matchen festgelegt werden. Das Modellbild, das angezeigt wird, wird als das Musterbild für die Suche registriert, indem ein Registrierknopf 115 bedient wird.
ist ein Flussdiagramm, das in Schritten S201 bis S209 ein Beispiel des detaillierten Betriebs von Schritt S103 (Einstellen des Bildmesselements) in zeigt einen Betrieb der Steuereinheit 3. Ersten legt die Steuereinheit 3 die unten beschriebenen (Schritt S201) Bildgebungsbedingungen fest und erhält als Modellbild ein aufgenommenes Bild der vorliegenden Erfindung, die auf dem Objekttisch 23 platziert ist (Schritt S202) und zeigt das Modellbild an.
Als nächstes wird der Formtyp eines Messelements durch den Verwender ausgewählt (Schritt S203) und ein Kantenextraktionsbereich wird gemäß dem Formtyp durch den Verwender festgelegt (Schritt S204). Die Steuereinheit 3 extrahiert eine Vielzahl von Kantenpunkten aus dem festgelegten Kantenextraktionsbereich (Schritt S205), passt eine geometrische Figur gemäß dem ausgewählten Formtyp die Kantenpunkte an und bestimmt dadurch die Position der Umrisslinie (Schritt S206).
Als nächstes berechnet die Steuereinheit 3 eine Dimension der Messposition auf Grundlage der Position der Umrisslinie und zeigt den Dimensionswert, der das Messergebnis des Modellbilds in Verbindung mit dem Messelement ist, an (Schritte S207, S208). Die Steuereinheit wiederholt den Verarbeitungsablauf der Schritte S203 bis S208 bis die Einstellung für alle Messelemente in dem Modellbild abgeschlossen ist (Schritt S209).
und sind Diagramme, die ein Beispiel des Betriebs zum Zeitpunkt der Einstellung eines Bildmesselements am Bildmessgerät 1 in zeigen. zeigt einen Kantenextraktionsbereich 116, der in einem Modellbild festgelegt ist und zeigt eine Umrisslinie 117, die identifiziert wird, indem eine Kante aus dem Kantenextraktionsbereich 116 extrahiert wird.
Wenn Position eines Startpunkt und eines Endpunkts eines Messelements in dem Modellbild, das in dem Anzeigefeld 110 des Einstellungsbildschirms 100 angezeigt wird, festgelegt wird, wird ein rechteckiger Bereich, der eine gerade Linie, die den Startpunkt und den Endpunkt verbindet, enthält automatisch als der Kantenextraktionsbereich 116 festgelegt und wird in dem Modellbild in Verbindung mit dem Messelement, zusammen mit der Scanrichtung der Kantenpunkte angezeigt. Wenn die Registrierung des Kantenextraktionsbereichs 116 abgeschlossen ist, wird ein Dimensionswert oder die Umrisslinie 117, die durch Extraktion einer Kante aus dem Kantenextraktionsbereich 116 identifiziert wird, im Modellbild angezeigt.
ist ein Flussdiagramm, das in Schritten S301 bis S315 ein Beispiel des detaillierten Betriebs von Schritt S104 (Einstellung des Sondenmesselements) gemäß zeigt und zeigt einen Betrieb der Steuereinheit 3. Der Verarbeitungsablauf der Schritt S301 bis S306 ist identisch mit dem Verarbeitungsablauf der Schritte S201 bis S206 gemäß .
Als nächstes legt die Steuereinheit 3 Kontaktzielpositionsinformation fest (Schritt S307). Die Kontaktzielpositionsinformation, d. h. Kontaktzielposition und ein Zielwert, werden auf Grundlage des Formtyps und der Größe des Messelements automatisch festgelegt. Weiterhin, wird der testgelegte Scanweg mit dem Modellbild überlagert dargestellt (Schritt S308).
bis sind Diagramme, die ein Beispiel des Betriebs zum Zeitpunkt der Einstellung eines Sondenmesselements am Bildmessgerät 1 gemäß zeigen. Sondenmessung wird durch Aufnehmen eines Bildes der Sonde 26 durch die Kamera 200 durchgeführt und daher ist es für den Verwender schwierig zu bestimmen wo die Sonde 26 das Werkstück W kontaktieren soll oder wie sich die Sonde 26 einer Seitenfläche des Werkstücks W annähern soll. Mit dem Bildmessgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine Kontaktzielposition einfach dadurch automatisch bestimmt, dass ein Kantenextraktionsbereich in dem Modellbild als Messzielbereich festgelegt wird.
zeigt einen Kantenextraktionsbereich 118, der in einem Modellbild im testgelegt ist. Wenn drei Punkte auf einem Umfang eines Messelements in dem Modellbild im, das in dem Anzeigefeld 110 des Einstellungsbildschirms 100 angezeigt wird, festgelegt wird, wird ein ringförmiger Bereich, der diese Punkte einschließt, automatisch als Kantenextraktionsbereich 118 festgelegt und in dem Modellbild im angezeigt.
zeigt eine Umrisslinie 119, die durch Extraktion einer Kante aus einem Kantenextraktionsbereich 118 identifiziert wird und Symbole 120, die Startpositionen eines Scanbetriebs angegeben. Wenn die Registrierung des Kantenextraktionsbereichs 118 abgeschlossen ist, wird eine Kante aus dem Kantenextraktionsbereich 118 extrahiert und die Position der Umrisslinie 119 identifiziert. Kontaktzielpositionen werden in Bezug auf die Umrisslinie 119 festgelegt und die Symbole 120, die die Startpositionen des Scanbetriebs angeben, werden in Zusammenhang mit der Umrisslinie 119 angezeigt. In diesem Beispiel sind drei Scanwege in regelmäßigen Abständen entlang der Umrisslinie 119 angeordnet.
Ein Symbol 120 und ein Werkstück W auf dem Einstellungsbildschirm 100 haben ähnliche Formen wie der tatsächliche Kontaktbereich 261 und das tatsächliche Werkstück W. Demgemäß bekommt der Verwender eine Vorstellung von der positionellen Beziehung zwischen dem Kontaktbereich 261 und dem Werkstück W auf dem Einstellungsbildschirm 100 und kann überprüfen ob der Kontaktbereich 261 das Werkstück W stören wird, wenn die Sonde 26 in Betrieb ist. Weiterhin, für den Fall, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass der Kontaktbereich 261 das Werkstück W stören wird, kann z. B. ein Fehler auf dem Einstellungsbildschirm 100 angezeigt werden, um den Verwender darüber zu informieren.
zeigt eine Umrisslinie 121, die durch Kontakt der Sonde 26 identifiziert wird und einen Dimensionswert, der in Zusammenhang mit der Umrisslinie 121 angezeigt wird. Wenn die Registrierung der Kontaktzielpositionen abgeschlossen ist, wird die Umrisslinie 121, die identifiziert wird, indem die Sonde 26 mit einer Seitenfläche des Werkstücks W kontaktiert wird, in dem Modellbild auf dem Einstellungsbildschirm 100 angezeigt und ferner wird ein Dimensionswert, der von der Umrisslinie 121 bestimmt wird, in Zusammenhang mit der Umrisslinie 121 angezeigt.
Als nächstes fragt die Steuereinheit 3 den Verwender ob der Scanweg angepasst werden soll (Schritt S309) und wenn die Anpassung des Scanweges durch den Verwender angegeben wird, wird eine Kontaktzielposition angepasst (Schritt S310).
bis und bis sind Diagramme, die Beispiele des Betriebs zu einer Zeit der Einstellung eines Sondenmesselements am Bildmessgerät 1 gemäß zeigen. zeigt einen Fall der Anpassung von Kontaktzielpositionen, die in Bezug auf eine Umrisslinie 119 in dem Modellbild im festgelegt werden, zeigt einen Fall des Änderns von Scanrichtungen und zeigt einen Fall des Änderns der Anzahl der Scanwege.
Eine Kontaktzielposition, die in Bezug auf die Umrisslinie 119 in dem Modellbild Im festgelegt ist, kann angepasst werden, indem ein Symbol 120, das die Startposition eines Scanbetriebs angibt, mittels Mausbetrieb oder Ähnlichem bewegt wird. Zum Beispiel kann die Startposition des Scanbetriebs nach Innen bewegt werden, weg von der Umrisslinie 119, indem das Symbol 120 in radialer Richtung der Umrisslinie 119 bewegt wird. Ferner kann die Scanrichtung umgekehrt werden oder ein Scanweg kann hinzugefügt werden, indem der Eingabebildschirm 100 bedient wird.
zeigt ein Werkstück W, das ein Registrierungsziel ist, zeigt Kontaktzielpositionen, die in dem Modellbild Im festgelegt sind, und zeigt Symbole 120, die angezeigt werden während sie als Fehler angegeben werden. Zwei Scanwege sind für eine Umrisslinie 119, die mit einer rechten Seitenfläche des Werkstücks W korrespondiert, festgelegt. Kontaktzielpositionen können geändert werden, indem die Symbole 120, die die Startpositionen eines Scanbetriebs angeben mittels Mausbetrieb oder Ähnlichem bewegt werden.
Die Messzeit kann reduziert werden, wenn die Startposition eines Scanbetriebs nahe an der Umrisslinie 119 an der Messposition liegt. Wenn die Startposition des Scanbetriebs jedoch zu nahe an der Umrisslinie 119 an der Messposition liegt, kann die Sonde 26 das Werkstück W stören, wenn sie zur Startposition bewegt wird, auf Grundlage einer Steuerung der Dimensionen der Werkstücke W. Das bedeutet, dass, wenn die Umrisslinie 119 auf der rechten Seite als Messziel genommen wird, und die Scanstartposition zu nahe an der Umrisslinie 119 auf der rechten Seite ist, die Sonde 26 das Werkstück W auf Grundlage der Streuung der Dimensionen der Werkstücke W stört, wenn fortlaufend gemessen wird.
Für den Fall, dass eine Kontaktzielposition, die in dem Modellbild Im festgelegt ist, nahe an der Umrisslinie 119 des Messziels liegt, wie in dem oben beschriebenen Fall, kann die Kontaktzielposition angepasst werden, um von der Umrisslinie 119 getrennt zu werden. Das heißt, dass die Startposition des Scanbetriebs angepasst werden kann, um von der Umrisslinie 119 auf der rechten Seite getrennt zu werden.
Auf der anderen Seite stört die Sonde 26 die linke Seite des Werkstücks W, wenn die Scanstartposition zu nahe an der Umrisslinie 119 auf der linken Seite liegt. Wenn, wie in diesem Fall, die Scanstartposition an einer Position festgelegt ist, die mit einer Umrisslinie 119 überlappt, die sich von der Umrisslinie 119 als das Messziel unterscheidet, wird das Symbol 120 als Fehler angezeigt. Demgemäß kann ein Verwender das Modellbild Im überprüfen und einfach die Kontaktzielposition anpassen.
und sind Diagramme, die ein Beispiel des Betriebs zur Zeit der Einstellung eines Sondenmesselements an dem Bildmessgerät 1 gemäß zeigen. zeigt ein Werkstück W, das ein Registrierungsziel ist, und zeigt einen Fall der Anpassung einer Höhenposition eines Scanbetriebs auf dem Modellbild Im. Das Werkstück W umfasst Stufen in Höhenrichtung und einen Abstand D zwischen einer rechten Seitenfläche einer niedrigeren Stufe und einer rechten Seitenfläche einer höheren Stufe in der horizontalen Richtung wird unter Verwendung der Sonde 26 gemessen.
Die Positionen in der vertikalen Richtung der rechten Seitenfläche der niedrigeren Stufe des Werkstücks W und der rechten Seitenfläche der höheren Stufe sind unterschiedlich und daher muss die Messhöhe des Scanbetriebs entsprechend festgelegt werden. Das heißt, eine Messhöhe h₂ zum Messen der rechten Seitenfläche der höheren Stufe muss an einer Position festgelegt werden, die höher ist als eine Messhöhe h₁ zum Messen der rechten Seitenfläche der niedrigeren Stufe. Eine solche Höheninformation kann durch tatsächliches Bewegen der Sonde 26 oder durch Festlegen eines numerischen Wertes festgelegt werden.
Weiterhin kann die Sonde 26 auch nach Änderung auf die Messhöhe bewegt werden, indem der Vertikal-Antriebsabschnitt 22 gesteuert wird, und die Beziehung zwischen dem Werkstück W und dem Kontaktabschnitt 261 kann in Bezug auf die Höhe tatsächlich überprüft werden.
Als nächstes beginnt die Steuereinheit 3 einen Scanbetrieb, erhält ein aufgenommenes Bild der Sonde 26, die sich in Kontakt mit einer Seitenfläche der Vorlage befindet, und identifiziert die Position des Kontaktpunkts auf Grundlage des aufgenommenen Bildes (Schritt S311). Dann bestimmt die Steuereinheit 3 die Position einer Umrisslinie von den Positionen von zwei oder mehr Kontaktpunkten (Schritt S312).
Die Steuereinheit 3 berechnet eine Dimension einer Messposition auf Grundlage der Position der Umrisslinie und zeigt ein Dimensionswert, der das Messergebnis ist, auf dem Modellbild in Verbindung mit dem Messelement an (Schritte S313, S314). Die Steuereinheit wiederholt den Verarbeitungsablauf der Schritt S303 bis S314 bis die Einstellung für alle Messelemente in dem Modellbild abgeschlossen ist (Schritt S315).
und sind Diagramme, die Beispiele des Betriebs zu einer Zeit der Einstellung eines Sondenmesselements an dem Bildmessgerät 1 gemäß zeigen. zeigt einen Fall eines ersten Scanmodus und zeigt einen zweiten Scanmodus. Der erste Scanmodus und der zweite Scanmodus sind Verfahren zur Bewegung der Sonde 26, die sich relativ zwischen Kontaktzielpositionen in Bezug auf den Objekttisch 23 bewegt, und entweder der erste Scanmodus oder der zweite Scanmodus kann festgelegt werden.
In dem ersten Scanmodus wird die Sonde 26 jedes Mal, wenn die Sonde 26 zwischen Kontaktzielpositionen bewegt wird, von der Messhöhe von der Referenzhöhe umgeschaltet. Für den Fall, dass es ein Hindernis gibt, wie eine Stufe zwischen zwei angrenzenden Kontaktzielpositionen verhindert die Auswahl des ersten Scanmodus verlässlich eine Störung des Werkstücks W.
Auf der anderen Seite wird die Sonde 26 in dem zweiten Scanmodus in Bezug auf den Objekttisch 23 relativ zwischen Kontaktzielpositionen bewegt ohne auf die Referenzhöhe umgeschaltet zu werden. Insbesondere für den Fall, dass eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen für ein Messelement festgelegt wird, wird die Sonde 26 in Bezug auf den Objekttisch 23 relativ zwischen den Kontaktzielpositionen bewegt ohne auf die Referenzhöhe umgeschaltet zu werden. Für den Fall, dass die Sonde 26 jedoch in den Bezug auf den Objekttisch 23 relativ zwischen zwei verschiedenen Messelementen bewegt wird, kann die Sonde 26 bewegt werden ohne auf die Referenzhöhe umgeschaltet zu werden, obwohl die Sonde 26 vorzugsweise von der Messhöhe auf die Referenzhöhe umgeschaltet wird. Die Messzeit kann reduziert werden, indem die Sonde 26 auf derselben Höhe in Bezug auf den Objekttisch 23 entlang der Umrisslinie bewegt wird.
ist ein Flussdiagramm, das in Schritten S401 bis S404 ein Beispiel eines detaillierten Betriebs von Schritt S107 (Registrierung der charakteristische-Menge-Information) gemäß zeigt und einen Betrieb der Steuereinheit 3. Als erstes, nach dem Festlegen von Bildgebungsbedingungen (Schritt S401) erhält die Steuereinheit 3 ein Modellbild der Vorlage und legt einen Registrierungszielbereich fest (Schritt S402).
Als nächstes legt die Steuereinheit 3 Suchbedingungen einer Mustersuche fest, die ein Musterbild verwendet (Schritt S403). Die Steuereinheit 3 wiederholt den Verarbeitungsablauf der Schritt S401 bis S403 bis alle Einstellungen bezüglich der Registrierung der charakteristische-Menge-Information abgeschlossen sind (Schritt S404) und wenn alle Einstellungen abgeschlossen sind, werden ein Musterbild, das von dem Modellbild erhalten wird, und die Suchbedingungen als charakteristische-Menge-Information gespeichert.
ist ein Flussdiagramm, das in Schritten S501 bis S508 ein Beispiel des detaillierten Betriebs der Schritt S201, S301 und S401 (Festlegung der Bildgebungsbedingungen) gemäß , und zeigt und einen Betrieb der Steuereinheit 3. Als erstes überprüft die Steuereinheit 3 die Position der Sonde 26 und wenn die Position nicht der zurückgezogenen Position entspricht steuert die Steuereinheit 3 den Umschalt-Antriebsabschnitt 27 der Messeinheit 20, um auf die zurückgezogene Position umzuschalten (Schritte S501, S502).
Als nächstes steuert die Steuereinheit 3 den Horizontal-Antriebsabschnitt 24 und passt die Positionen des Objekttischs 23 in der X Richtung und der Y Richtung in der horizontalen Ebene an (Schritt S503). Als nächstes steuert die Steuereinheit 3 den Vertikal-Antriebsabschnitt 22 und passt die Position der Messeinheit 20 in der Z Richtung an, um die Fokusposition anzupassen (Schritt S504).
Dann legt die Steuereinheit 3 die Beleuchtungsbedingungen, die Bildgebungsbedingungen und die Bildgebungsvergrößerung fest (Schritte S505 bis S507). Die Beleuchtungsbedingungen umfassen den Beleuchtungstyp, den An/Aus-Zustand, die Helligkeit und die Position der Ringbeleuchtungseinheit 211 in der Z Richtung. Die Bildgebungsbedingungen umfassen die Belichtungszeit, die Verstärkung und den Bildgebungsbereich.
Die Steuereinheit 3 wiederholt den Verarbeitungsablauf der Schritt S503 bis S507 bis alle Einstellungen bezüglich der Festlegung der Bildgebungsbedingungen abgeschlossen sind (Schritt S508) und wenn alle Einstellungen abgeschlossen sind, werden die Bildgebungsbedingen als Messungseinstellungsinformation gespeichert.
und sind Flussdiagramme, die in Schritten S601 bis S617 eines Beispiels des Betriebs zu einer Zeit der fortlaufenden Messung an der Steuereinheit 3 gemäß zeigen. Als erstes liest die Steuereinheit 3 Messungseinstellungsinformation (Schritt S601) und legt Bildgebungsbedingungen auf Grundlage der Messungseinstellungsinformation lest (Schritt S602). Als nächstes erhält die Steuereinheit 3 ein Bild des Werkstücks W, das auf den Objekttisch 23 platziert ist, unter den Bildgebungsbedingungen und erhält ein Werkstückbild (Schritt S603) und identifiziert die Position und die Lage des Werkstücks W durch Mustersuche unter Verwendung der charakteristische-Menge-Information (Schritte S604, S605).
Als nächstes identifiziert die Steuereinheit 3 die Position eines Kantenextraktionsbereichs in dem Werkstückbild auf Grundlage der Position und der Lage des Werkstücks W, die durch Mustersuche identifiziert wurden (Schritt S606). Die Steuereinheit 3 extrahiert eine Vielzahl von Kantenpunkten aus dem identifizierten Kantenextraktionsbereich (Schritt S607) und identifiziert die Position einer Umrisslinie durch Anpassen einer geometrischen Figur an die Kantenpunkte (Schritt S608).
Wenn ein Bildmesselement als Messungseinstellungsinformation registriert ist (Schritt S609) berechnet die Steuerreinheit 3 als nächstes eine Dimension einer Messposition auf Grundlage der vorliegenden Erfindung der Position der identifizierten Umrisslinie (Schritt S610) und zeigt in dem Werkstückbild in Verbindung mit dem Messelement den Dimensionswert an, der das Messergebnis ist (Schritt S611).
Wenn ein Sondenmesselement als Messungseinstellungsinformation registriert ist (Schritt S612) schaltet die Steuereinheit 3 als nächstes die Sonde 26 aus der zurückgezogenen Position auf die Messposition um, indem der Umschalt-Antriebsabschnitt 27 der Messeinheit 20 gesteuert wird und schaltet die Sonde 26 dann auf die Referenzhöhe, indem der Vertikal-Antriebsabschnitt 22 gesteuert wird (Schritt S613). Die Steuereinheit 3 identifiziert eine Scanstartposition auf Grundlage der Position der Umrisslinie, die durch Extraktion einer Kante aus dem Kantenextraktionsbereich identifiziert wird (Schritt S614) und führt einen Scanbetrieb durch (Schritt S615).
Dann erhält die Steuereinheit 3 aufgenommene Bilder der Sonde 26, die in Kontakt mit einer Seitenfläche des Werkstücks W steht, identifiziert die Position einer Umrisslinie durch Bestimmung von Positionen von Kontaktpunkten auf Grundlage des aufgenommenen Bildes und berechnet eine Dimension der Messposition (Schritt S616). Dann zeigt die Steuereinheit 3 einen Dimensionswert, der das Messergebnis ist, in dem Werkstückbild in Verbindung mit dem Messelement an (Schritt S617).
Für den Fall, dass eine Kontaktzielposition direkt mit dem Musterbild assoziiert ist, wird die Kontaktzielposition zusätzlich direkt von der Position und der Lage des Werkstücks W identifiziert, die durch Mustersuche identifiziert wurden. Ferner, wenn eine Kontaktzielposition mit dem Kantenextraktionsbereich assoziiert ist wird die Kontaktzielposition identifiziert, indem die Position des Kantenextraktionsbereichs auf Grundlage der Position und der Lage des Werkstücks W, die durch Mustersuche identifiziert worden sind, in dem Werkstück identifiziert.
bis , bis und sind Diagramme, die Beispiele des Betriebs zu einer Zeit der fortlaufenden Messung an dem Bildgebungsmessgerät 1 gemäß zeigen. In bis , bis und werden zwei Werkstückbilder Iw, die ein Werkstück W in verschiedenen Positionen und Lagen zeigen, als Fall 1 und Fall 2 gezeigt. zeigt ein Musterbild Ip, das als Suchdaten registriert ist, und zeigt Werkstückbilder Iw, die zur Mustersuche aufgenommen wurden. Das Musterbild Ip und die Werkstückbilder Iw sind alle Transmissionsbilder durch transmittierte Beleuchtung. Die Positionen und die Lagen des Werkstückbilds W werden durch Matching der Werkstückbilder Iw mit dem Musterbild Ip identifiziert.
zeigt Werkstückbilder Iw, die für die Kantenextraktion aufgenommen worden sind. Die Werkstückbilder Iw sind Reflexionsbilder durch reflektierte Beleuchtung und Kantenextraktionsbereiche werden auf Grundlage der Positionen und der Lagen des Werkstückbilds W, die mittels Mustersuche identifiziert worden sind, identifiziert.
zeigt eine Vielzahl von Kantenextraktionsbereiche R, die in den Werkstückbildern Iw, die in gezeigt sind, identifiziert worden sind. Positionskoordinaten eines Kantenextraktionsbereichs R werden auf Grundlage der Position und der Lage des Werkstücks W und der relativen Positionsinformation, die als Kantenextraktionsbereichsinformation registriert ist, identifiziert.
zeigt eine Vielzahl von Umrisslinien L₁ und L₂, die durch Extraktion von Kanten aus Kantenextraktionsbereichen R identifiziert worden sind. Die Umrisslinien L₁ sind Umrisslinien für einen Fall, in dem das Messelement als ein Bildgebungsmesselement registriert ist. Auf der anderen Seite sind die Umrisslinien L₂ vorübergehende Umrisslinien, die für den Fall, dass das Messelement als Sondenmesselement registriert ist und die Positionsgenauigkeit niedrig ist für die Identifizierung von Kontaktzielpositionen verwendet werden.
zeigt eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen, die in Bezug auf die Umrisslinien L₂ in den Werkstückbildern Iw identifiziert worden sind. Eine Kontaktzielposition wird auf Grundlage der Position der Umrisslinie L₂ und der relativen Positionsinformation, die als Kontaktzielpositionsinformation registriert ist, identifiziert.
zeigt eine Vielzahl von Kontaktpositionen P, die durch Kontakt der Sonde 26 identifiziert worden sind. Eine Kontaktposition P wird auf Grundlage des Werkstückbilds Iw, das in einem Zustand erhalten wird, indem die Sonde 26 in Kontakt mit einer Seitenfläche des Werkstücks W steht, und der Position des Objekttischs 23 identifiziert. zeigt Umrisslinien L₃, die durch Anpassung geometrischer Figuren an eine Vielzahl von Kontaktpositionen P identifiziert worden sind.
zeigt Werkstückbilder Iw, in denen Ergebnisse der Bestimmung der Qualität des Werkstücks W in Verbindung mit Messpositionen angezeigt werden. Der Dimensionswert einer Messposition wird auf Grundlage der Umrisslinie L₁, die durch Kantenextraktion identifiziert wird, oder der Umrisslinie L₃, die durch Sondenbetrieb identifiziert wird, bestimmt. Ferner wird die Qualität des Werkstücks W durch Vergleichen des bestimmten Dimensionswerts mit dem Entwurfswert bestimmt und durch Vergleichen eines Fehlers von dem Entwurfswert mit der Toleranz. Das Ergebnis der Bestimmung der Qualität wird in Verbindung mit der Messposition in dem Werkstückbild Iw angezeigt.
Für das Werkstückbild Iw, das auf der linken Seite in gezeigt wird, wird das OK für alle Messpositionen bestimmt und das Werkstück W wird bestimmt ein mangelfreies Erzeugnis zu sein. Auf der anderen Seite, für das Werkstückbild Iw, das auf der rechten Seite in gezeigt wird, wird für eine der Messpositionen, die als die Bildmesselemente registriert sind, ein NG bestimmt und das Werkstück W wird bestimmt ein mangelhaftes Erzeugnis zu sein.
ist ein Flussdiagramm, das in Schritten S701 bis S712 ein Beispiel des detaillierten Betriebs von Schritt S615 (Scanbetrieb) gemäß zeigt und einen Betrieb der Steuereinheit 3. Als Erstes steuert die Steuereinheit 3 den Horizontal-Antriebsabschnitt 24 und bewegt die Sonde 26 relativ in Bezug auf den Objekttisch 23 auf der Referenzhöhe zu einer Position, die der Startposition eines Scanweges entspricht (Schritt S701) und steuert dann den Vertikal-Antriebsabschnitt 22 und bewegt die Sonde 26 auf die Messhöhe (Schritt S702).
Als Nächstes steuert die Steuereinheit 3 den Horizontal-Antriebsabschnitt 24 und bewegt die Sonde 26 relativ in Bezug auf den Objekttisch 23 in die Scanrichtung (Schritt S703) und die Steuereinheit 3 berechnet, wenn Kontakt detektiert wird, die Kontaktposition auf Grundlage der Position der Sonde 26 in dem Werkstückbild und die Position des Objekttischs 23 (Schritte S704, S705). Die Sonde 26 wird gesteuert sich entlang der Normalen der Umrisslinie in dem Werkstückbild anzunähern. Die Steuereinheit 3 wiederholt den Verarbeitungsablauf der Schritte S701 bis S705 bis die Messung abgeschlossen ist für alle Kontaktzielpositionen und wenn die Messung für alle Kontaktzielpositionen abgeschlossen ist bewegt die Steuereinheit 3 die Sonde 26 auf die Referenzhöhe und beendet das Verfahren (Schritte S706, S707).
Wenn der erste Scanmodus festgelegt ist, bewegt die Steuereinheit 3 die Sonde 26 jedes Mal, wenn die Messung für eine Kontaktposition abgeschlossen ist auf die Referenzhöhe (Schritte S706, S711, S712).
Ferner bestimmt die Steuereinheit 3, dass ein Fehler aufgetreten ist, wenn die Sonde 26 die Endposition erreicht ohne, dass Kontakt detektiert wird und bewegt die Sonde auf die Referenzhöhe und gibt einen Fehler aus (Schritte S704, S708 bis S710).
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Dimensionsmessung unter Verwendung der Sonde 26 einfach dadurch durchgeführt werden, dass das Werkstück W auf den Objekttisch 23 platziert wird, da die Position und die Lage eines Werkstücks W von einem Werkstückbild auf Grundlage eines Musterbildes identifiziert werden. Ferner, nachdem eine Kontaktzielposition, an der die Sonde 26 kontaktieren soll, auf Grundlage einer Kontaktzielpositionsinformation identifiziert wird, kann eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen auf dem Werkstück W identifiziert werden und die Sonde 26 kann fortlaufend bewegt werden, indem einfach als Erstes eine Position relativ zum Musterbild festgelegt wird.
Weiterhin, nachdem das Werkstückbild zum Identifizieren der Position und der Lage des Werkstücks W in einem Zustand generiert wird, in dem die Sonde 26 sich in der zurückgezogenen Position befindet, kann es verhindert werden, dass die Sonde 26 aufgenommen wird, wenn sie mit dem Werkstück W überlappt oder sich in der Nähe des Werkstücks W befindet.
Ferner, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, nachdem eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen auf einer Seitenfläche eines Werkstücks, wo die Sonde 26 kontaktieren soll, auf Grundlage der Position eines Messelements liegt, des Formtyps oder der Größe des Messelements und der Anordnungsregel identifiziert werden, kann die Vielzahl von Kontaktzielpositionen automatisch identifiziert werden und ein Scanbetrieb durch die Sonde 26 kann einfach durch Festlegung eines Messelements in dem Modellbild bestimmt werden.
Zusätzlich, in der vorliegenden Ausführungsform, wird ein Beispiel für einen Fall, in dem der Horizontal-Antriebsabschnitt 24 dem Objekttisch 23 in der X-Richtung und der Y-Richtung bewegt beschrieben, aber die vorliegende Erfindung beschränkt den Horizontal-Antriebsabschnitt 24 nicht auf eine solche Konfiguration. Zum Beispiel kann der Horizontal-Antriebsabschnitt 24 so gestaltet sein, dass er die Sonde 26 oder die Messeinheit 20 in der X-Richtung und der Y-Richtung bewegt. Alternativ kann der Horizontal-Antriebsabschnitt 24 so gestaltet sein, dass er den Objekttisch 23 in der X-Richtung bewegt und so, dass er die Sonde 26 oder die Messeinheit 20 in der Y-Richtung bewegt.
Ferner, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel für einen Fall beschrieben, in dem der Vertikal-Antriebsabschnitt 22 die Messeinheit 20 in Z-Richtung bewegt, aber die vorliegende Erfindung beschränkt den Vertikal-Antriebsabschnitt 22 nicht auf eine solche Konfiguration. Zum Beispiel kann der Vertikal-Antriebsabschnitt 22 so gestaltet sein, dass er den Objekttisch 23 in der Z-Richtung bewegt.
Weiterhin wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel für einen Fall beschrieben, in dem die Scanrichtung eines Scanweges auf Grundlage des Unterschieds in der Helligkeit zwischen beiden Enden einer Kante festgelegt wird, aber die vorliegende Erfindung beschränkt das Festlegungsverfahren der Scanrichtung nicht auf ein solches Verfahren. Zum Beispiel kann eine Information über eine Höhe nahe einer Messposition erhalten werden, indem die Fokusposition des Bildgebungsabschnitts 201 oder 206 verwendet wird und die Scanrichtung kann auf Grundlage der Höheninformation festgelegt werden. Auch kann eine Richtung, die vorab festgelegt wird, als Standardscanrichtung festgelegt werden.
Weiterhin wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel für einen Fall beschrieben, in dem die Messhöhe einer Kontaktzielposition durch einen Verwender festgelegt wird, aber die vorliegende Erfindung kann so gestaltet sein, dass die Messhöhe unter Verwendung der Fokusposition des Bildgebungsabschnitts 201 oder 206 automatisch festgelegt wird.
Weiterhin wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, für einen Fall, in dem der Kontakt der Sonde 26 mit einer Seitenfläche eines Werkstücks W auf Grundlage eines Werkstückbildes detektiert wird, aber die vorliegende Erfindung beschränkt das Verfahren zum Messen eines Kontakts nicht auf ein solches Verfahren. Der Kontakt der Sonde 26 mit einer Seitenfläche eines Werkstücks W kann z. B. durch Verwendung eines Sensors, der Druck oder Schwingungen misst, detektiert werden.
Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, für einen Fall, in dem die Sonde 26 an einem Gehäuse der Messeinheit 20 befestigt ist, aber die vorliegende Erfindung kann auch auf einen Fall angewendet werden, in dem die Sonde 26 geeignet ist, sich in horizontaler Richtung in einen Messbereich in dem Bildgebungssichtfeld des Bildgebungsabschnitts 201 oder 206 zu bewegen.
Weiterhin wird in der vorliegenden Ausführungsform das Bildmessgerät 1, das die lichtausstrahlende Sonde 26 umfasst, beschrieben, wobei von der Sonderlichtquelle 263 durch das Metallrohr 262 Führungslicht transmittiert wird, aber die vorliegende Erfindung beschränkt die Konfiguration der Sonde 26 nicht auf eine solche Konfiguration. Die Sonde muss z. B. kein Führungslicht ausstrahlen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Guijun Ji, Heinrich Schwenke, Eugen Trapet, ”An Opto-mechanical Microprobe System for Measuring Very Small Parts on CMMs”, United States of America, The International Society for Optical Engineering (SPIE), Vision Geometry VII, 20. Juli bis 22. Juli, 1998, Vol. 3454, Seiten 348–353 [0004]

Claims

Ein Bildmessgerät umfassend: einen Objekttisch, wo ein Werkstück zu platzieren ist; einen Lichtprojektionsabschnitt zum Ausstrahlen von Detektionslicht auf das Werkstück auf dem Objekttisch; einen Bildgebungsabschnitt zum Empfangen des Detektionslichts von dem Werkstück und zum Generieren eines Werkstückbilds; eine Sonde, die in einer Weise zur Verfügung gestellt wird, die geeignet ist, in einem Bildgebungssichtfeld des Bildgebungsabschnitt angeordnet zu werden; einen Horizontal-Antriebsabschnitt zum Veranlassen der Sonde eine Seitenfläche des Werkstücks, das auf dem Objekttisch platziert ist, zu berühren, durch Bewegen des Objekttischs und der Sonde relativ zueinander in einer Richtung parallel zu einer oberen Oberfläche des Objekttischs; einen Anzeigeabschnitt zum Anzeigen, zu einer Zeit der Messungseinstellung, eines Modellbilds zum Einstellen, das basierend auf Entwurfsdaten des Werkstücks oder Bilddaten, die durch Erfassen eines Bildes des Werkstücks durch den Bildgebungsabschnitt erhalten werden, generiert wird; einen Eingabeempfangsabschnitt zum Empfangen einer Festlegung eines Meßelements, für welches eine Messung durch die Sonde durchzuführen ist, in dem Modellbild, dass durch den Anzeigeabschnitt angezeigt wird; einen Speicherabschnitt, der vorab eine Anordnungsegel speichert, die eine Beziehung zwischen einem Formtyp oder einer Größe eines Messlements, das durch den Eingabeempfangsabschnitt festgelegt werden kann, und angeordneten Positionen von Kontaktzielpositionen der Sonde definiert; und einen Messungssteuerabschnitt zum Identifizieren, zu einer Zeit der Messungsdurchführung, von Kontaktzielpositionen der Sonde basierend auf einer Position des Meßelements, das durch den Eingabeempfangsabschnitt festgelegt wird, einem Formtyp oder einer Größe des Meßelements und der Anordnungsregel, die in dem Speicherabschnitt gespeichert wird und zum Steuern des Horizontal-Antriebsabschnitts, so dass die Sonde sich fortlaufend zu der Vielzahl von identifizierten Kontaktzielpositionen bewegt.
Das Bildmessgerät gemäß Anspruch 1, ferner umfassend einen Anzeigesteuerabschnitt zum Anzeigen eines Symbols, das eine Kontaktzielposition der Sonde in dem Modellbild, das durch den Anzeigeabschnitt angezeigt wird, angibt, wobei der Eingabeempfangsabschnitt eine Änderung in der Kontaktzielposition basierend auf einer Verwendereingabe empfängt.
Das Bildmessgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Anordnungsregel so bestimmt ist, dass drei oder mehr der Kontaktzielpositionen in gleichmäßigen Abständen in umfänglicher Richtung des Kreises oder des Bogens angeordnet sind, wenn der Formtyp ein Kreis oder ein Bogen ist.
Das Bildmessgerät gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anordnungsregel so bestimmt ist, dass zwei oder mehr der Kontaktzielpositionen in regelmäßigen Abständen in einer Richtung der geraden Linie angeordnet sind, wenn der Formtyp eine gerade Linie ist.
Das Bildmessgerät gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Eingabeempfangsabschnitt eine Einstellung eines Kantenextraktionsbereich auf dem Meßelement empfängt, und der Messungssteuerabschnitt eine Kante von dem Kantenextraktionsbereich, der auf dem Meßelement eingestellt wird, extrahiert und eine Umrisslinie des Meßelements identifiziert, die Vielzahl von Kontaktzielpositionen als Positionen auf der Umrisslinie identifiziert und eine Startposition eines Scanbetriebs identifiziert, wo die Sonde sich einer Position, die von den Kontaktzielpositionen in einer Normalenrichtung der Umrisslinie getrennt ist, anzunähern hat.
Das Bildmessgerät gemäß Anspruch 5, wobei der Eingabeempfangsabschnitt eine Änderung in der Anzahl der Kontaktzielpositionen auf der Umrisslinie oder in einer Scanrichtung der Annäherung der Sonde empfängt.
Das Bildmessgerät gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der Anzeigeabschnitt einen Fehler anzeigt, wenn das Symbol mit der Umrisslinie überlappt.
Das Bildmessgerät gemäß irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, ferner umfassend einen Vertikal-Antriebsbereich zum Bewegen des Objekttisch und der Sonde relativ zueinander in einer Richtung der optischen Achse des Bildgebungsabschnitts, wobei der Eingabeempfangsbereich eine Höheninformation einer Seitenflächen des Werkstücks als eine Kontaktzielposition festlegt, wo die Sonde berühren soll, der Messungssteuerbereich den Vertikal-Antriebsbereich basierend auf der Höheninformation steuert und eine Höhe der Sonde relativ zu dem Objekttisch anpasst, und der Eingabeempfangsbereich ferner eine Änderung in der Höheninformation empfängt.
Das Bildmessgerät gemäß Anspruch 8, wobei der Eingabeempfangsbereich eine Verwendereingabe zum Festlegen eines ersten Scanmodus oder eines zweiten Scanmodus mit unterschiedlichen Bewegungsverfahren zum relativen Bewegen der Sonde zwischen Kontaktzielpositionen in Bezug auf den Objekttisch empfängt. Der Vertikal-Antriebsabschnitt die Höhe der Sonde relativ zu dem Objekttisch zwischen einer Meßhöhe und einer Referenzhöhe, die höher ist als die Meßhöhe, umschaltet, und der Messungssteuerabschnitt den Vertikal-Antriebsabschnitt zu einer Zeit der Bewegung zwischen Kontaktzielpositionen steuert und die Sonde von der Meßhöhe auf die Referenzhöhe umschaltet, wenn der erste Scanmodus festgelegt wird, und die Sonde veranlasst sich in Bezug auf den Objekttisch zwischen Kontaktzielpositionen relativ zu bewegen, ohne auf die Referenzhöhe umgeschaltet zu werden, wenn der zweite Scanmodus festgelegt wird.
Das Bildmessgerät gemäß Anspruch 9, wobei der Messungssteuerabschnitt die Sonde veranlasst sich in Bezug auf den Objekttisch zwischen den Kontaktzielpositionen relativ zu bewegen, ohne auf die Referenzhöhe umgeschaltet zu werden, wenn der zweite Scanmodus festgelegt ist und eine Vielzahl von Kontaktzielpositionen für ein Meßelement festgelegt sind, an welches eine geometrische Figur anzupassen ist, und den Vertikal-Antriebsabschnitt steuert und die Sonde von der Meßhöhe auf die Referenzhöhe umschaltet, wenn er die Sonde veranlasst sich in Bezug auf den Objekttisch zwischen zwei unterschiedlichen Meßelementen relativ zu bewegen.
Das Bildmessgerät gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend einen Kontaktdetektionsabschnitt zum Detektieren eines Kontakts der Sonde mit einer Seitenfläche des Werkstücks, wobei, wenn ein Kontakt durch den Kontaktdetektionsabschnitt diktiert wird, der Messungssteuerabschnitt den Bildgebungsabschnitt steuert und Werkstückbilder der Sonde, die in Kontakt mit einer Seitenflächen des Werkstücks steht, erfasst, eine Vielzahl von Kontaktpositionen, wo die Sonde das Werkstück berührt, basierend auf Positionen der Sonde in den Werkstückbildern und einer relativen Position des Bildgebungssichtfelds in Bezug auf den Objekttisch identifiziert und eine Dimension des Werkstücks basierend auf einer Vielzahl von identifizierten Kontaktpositionen bestimmt.
Das Bildmessgerät gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Speicherabschnitt ferner Charakteristische-Menge-Information zum Identifizieren einer Position und einer Lage des Werkstücks von dem Werkstückbild speichert, und der Messungssteuerabschnitt die Position und die Lage des Werkstücks von dem Werkstückbild basierend auf der Charakteristische-Menge-Information identifiziert, die Vielzahl an Kontaktzielpositionen auf einer Seitenflächen des Werkstücks, wo die Sonde berühren soll, basierend auf der identifizierten Position und der identifizierten Lage des Werkstücks identifiziert und den Horizontal-Antriebsbereich steuert, so dass die Sonde sich fortlaufend zu der Vielzahl von identifizierten Kontaktzielpositionen bewegt.
Das Bildmessgerät gemäß Anspruch 12, wobei der Messungssteuerabschnitt einen Kantenextraktionsbereich basierend auf der Position und der Lage des Werkstücks identifiziert, wenn der Kantenextraktionsbereich auf einem Meßelement festgelegt ist und eine Dimension des Werkstücks basierend auf einer Umrisslinie, die durch Extrahieren einer Kante von dem identifizierten Kantenextraktionsbereich identifiziert wird und einer Umrisslinie, die durch Kontakt der Sonde identifiziert wird, bestimmt.
Das Bildmessgerät gemäß Anspruch 13, ferner umfassend einen Umschalt-Antriebsabschnitt zum Umschalten zwischen einem Zustand, in dem die Sonde an einer Meßposition in dem Bildgebungssichtfeld positioniert ist und einem Zustand, in dem die Sonde an einer zurückgezogenen Position positioniert ist, die erreicht wird, indem sich die Sonde in eine Richtung weg vom Zentrum des Bildgebungssichtfelds bewegt, wobei der Messungssteuerabschnitt den Kantenextraktionsbereich von dem Werkstückbild, das in einem Zustand generiert wird, wo sich die Sonde sich an der zurückgezogenen Position befindet, identifiziert und eine Kantenextraktion durchführt.
Das Bildmessgerät gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Messungssteuerabschnitt eine Scanrichtung für den Fall bestimmt, dass die Sonde sich einer Seitenflächen des Werkstücks anzunähern hat, basierend auf einem Unterschied in der Heiligkeit zwischen beiden Enden einer Kante, die von dem Kantenextraktionsbereich extrahiert wird, wenn ein Kantenextraktionsbereich auf dem Messelement festgelegt wird.