DE102019212936A1 - Bildprüfvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nutzbarkeit einer Bildprüfvorrichtung weiter zu verbessern. Die Bildprüfvorrichtung umfasst eine erste Kamera, die ein auf einer Bühne platziertes Werkstück abbildet und ein Werkstückbild erzeugt, und eine zweite Kamera, die ein breiteres Abbildungssichtfeld als die erste Kamera aufweist, das auf der Bühne platzierte Werkstück abbildet und ein Übersichtsbild erzeugt. Die Bildprüfvorrichtung erfasst die Position des Werkstücks auf der Bühne basierend auf dem Übersichtsbild und positioniert das Werkstück basierend auf der aus dem Übersichtsbild erfassten Position des Werkstücks derart, dass das Werkstück in oder in der Nähe eines Abbildungssichtfelds der ersten Kamera angeordnet ist, um das Werkstück mit der ersten Kamera abzubilden und das Werkstückbild zu erzeugen. Die Bildprüfvorrichtung spezifiziert eine detaillierte Position und Ausrichtung des Werkstücks in dem durch die erste Kamera erzeugten Werkstückbild und bestimmt einen Prüfpunkt des Werkstücks in dem Werkstückbild basierend auf der spezifizierten detaillierten Position und Ausrichtung des Werkstücks, um einen vorbestimmten Prüfprozess auszuführen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Erfindungsfeld
  • Die Erfindung betrifft eine Bildprüfvorrichtung für das Abbilden eines Werkstücks und das Prüfen des Werkstücks.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Durch das Messen der Dimensionen eines vorbestimmten Teils eines Produkts (Werkstücks), das in einem Werk hergestellt wird, kann eine Bildprüfvorrichtung (Bildmessvorrichtung) für das Prüfen, ob das Werkstück ein gutes Produkt ist, die Arbeitslast für einen Prüfer deutlich reduzieren.
  • Gemäß JP-A 2018-081115 wird eine Bildmessvorrichtung vorgeschlagen, die eine Kamera mit einer großen Vergrößerung und eine Kamera mit einer kleinen Vergrößerung umfasst.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Wenn die Vergrößerung der an der Bildmessvorrichtung montierten Kamera weiter vergrößert wird, kann ein kleineres Werkstück oder ein kleinerer Messpunkt in dem Werkstück gemessen werden. Andererseits benötigt dann der Prozess zum Suchen, wo das Werkstück an einer XY-Bühne platziert ist, mehr Zeit. Wenn nämlich die Vergrößerung der Kamera vergrößert wird, wird das Sichtfeld der Kamera verschmälert. Folglich verlängert sich die für das Absuchen der gesamten XY-Bühne benötigte Zeit um ein Mehrfaches (bis zu mehrere 10 mal), wodurch die Nutzbarkeit der Bildmessvorrichtung verringert wird. Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, die Nutzbarkeit der Bildprüfvorrichtung zu verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung sieht zum Beispiel eine Bildprüfvorrichtung vor, die umfasst:
    • eine Bühne, auf der ein Werkstück platziert ist,
    • eine erste Kamera, die das auf der Bühne platzierte Werkstück abbildet und ein Werkstückbild erzeugt,
    • eine zweite Kamera, die ein breiteres Sichtfeld aufweist als die erste Kamera, das auf der Bühne platzierte Werkstück abbildet und ein Übersichtsbild erzeugt,
    • einen Erfassungsabschnitt, der die Position des Werkstücks auf der Bühne basierend auf dem Übersichtsbild erfasst,
    • einen Antriebsabschnitt, der die Bühne relativ zu der ersten Kamera in einer XY-Richtung bewegt,
    • einen Steuerabschnitt, der den Antriebsabschnitt basierend auf der durch den Erfassungsabschnitt aus dem Übersichtsbild erfassten Position des Werkstücks derart steuert, dass das Werkstück in oder in der Nähe des Sichtfelds der ersten Kamera positioniert wird, und der ersten Kamera das Abbilden des Werkstücks für das Erzeugen des Werkstückbild erlaubt,
    • einen Spezifizierungsabschnitt, der die detaillierte Position und Ausrichtung des Werkstücks in dem durch die erste Kamera erzeugten Werkstückbild spezifiziert, und
    • einen Prüfabschnitt, der einen Prüfpunkt des Werkstücks in dem Werkstückbild basierend auf der durch den Spezifizierungsabschnitt spezifizierten detaillierten Position und Ausrichtung des Werkstücks bestimmt und einen vorbestimmten Prüfprozess ausführt.
  • Weil gemäß der Erfindung das verbundene Bild mit dem darin enthaltenen gesamten Werkstück erzeugt und angezeigt wird, wird die Nutzbarkeit der Bildprüfvorrichtung weiter verbessert.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Umriss einer Bildmessvorrichtung zeigt.
    • 2 ist eine Querschnittansicht einer Messeinheit.
    • 3 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung einer Übersichtskamera zeigt.
    • 4 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Erzeugen von Übersichtsbildern zeigt.
    • 5A ist eine schematische Ansicht, die ein verbundenes Bild zeigt.
    • 5B ist eine schematische Ansicht, die Anwendungsbeispiele der Übersichtsbilder zeigt.
    • 6A ist eine schematische Ansicht, die eine Steuereinrichtung zeigt.
    • 6B ist eine schematische Ansicht, die die Steuereinrichtung zeigt.
    • 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Hauptprozess zeigt.
    • 8 ist ein Flussdiagramm, das einen Setzmodus zeigt.
    • 9 ist ein Flussdiagramm, das einen kontinuierlichen Messmodus zeigt.
    • 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Erzeugen der Übersichtsbilder zeigt.
    • 11 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Setzen eines Messpunkts zeigt.
    • 12 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Erzeugen der Übersichtsbilder zeigt.
    • 13 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Erzeugen der Übersichtsbilder zeigt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die hier beschriebenen Ausführungsformen verdeutlichen verschiedene Konzepte wie etwa übergeordnete, mittlere und untergeordnete Konzepte der vorliegenden Erfindung. Der Erfindungsumfang wird in den Ansprüchen definiert und ist nicht auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
  • <Bildmessvorrichtung 1>
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Konfiguration einer Bildmessvorrichtung 1 zeigt. Die Bildmessvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung zum Aufnehmen eines Bilds eines Werkstücks für das Erzeugen eines Werkstückbilds und zum Messen einer Dimension des Werkstücks in dem Werkstückbild. In 1 umfasst die Bildmessvorrichtung 1 eine Messeinheit 10, eine Steuereinheit 20, eine Tastatur 31 und eine Zeigeeinrichtung 32. Das Werkstück ist ein Messobjekt, dessen Form und Dimension durch die Bildmessvorrichtung 1 gemessen werden.
  • Die Messeinheit 10 umfasst eine Anzeigeeinrichtung 11, eine bewegliche Bühne 12, einen XY-Einstellknopf (nicht gezeigt), einen Z-Einstellknopf 14b, einen Ein/Aus-Schalter 15 und eine Ausführungstaste 16. Die Messeinheit 10 bestrahlt das auf der beweglichen Bühne 12 platzierte Werkstück mit einem Erfassungslicht und empfängt das von dem Werkstück reflektierte Licht für das Erzeugen des Werkstückbilds. Das Werkstück ist in einem Erfassungsbereich 13 der beweglichen Bühne 12 platziert. Die Messeinheit 10 zeigt das Werkstückbild auf einem Anzeigebildschirm 18 der Anzeigeeinrichtung 11 an.
  • Die Anzeigeeinrichtung 11 ist eine Anzeigeeinrichtung für das Anzeigen des Werkstückbilds, von Messergebnissen und einer Einstellungsschnittstelle an dem Anzeigebildschirm 18. Der Benutzer betätigt die Tastatur 31 und die Zeigeeinrichtung 32, während er auf das an der Anzeigeeinrichtung 11 angezeigte Werkstückbild blickt, um dadurch eine Merkmalsposition für eine Positionierung, einen Messpunkt für das Messen einer Dimension usw. zu setzen. Die bewegliche Bühne 12 ist ein Montagetisch für das Montieren eines Werkstücks. Der Erfassungsbereich 13 ist ein Bereich, der durch ein durscheinendes Glas gebildet wird. Die bewegliche Bühne 12 bewegt sich in einer Z-Achsenrichtung parallel zu einer Abbildungsachse der Kamera und bewegt sich in einer X-Achsenrichtung und einer Y-Achsenrichtung, die senkrecht zu der Abbildungsachse sind.
  • Der XY-Einstellknopf bewegt die bewegliche Bühne 12 in der X-Achsenrichtung oder in der Y-Achsenrichtung, um die Position der beweglichen Bühne 12 relativ zu einer Kamera (d.h. eine Position in der X-Achsenrichtung und eine Position in der Y-Achsenrichtung der beweglichen Bühne 12) einzustellen. Der Z-Einstellknopf 14b bewegt die bewegliche Bühne 12 in der Z-Achsenrichtung, um die Position der beweglichen Bühne 12 relativ zu der Kamera (d.h. eine Position in der Z-Achsenrichtung) einzustellen. Der Ein/Aus-Schalter 15 ist ein Betätigungsabschnitt zum Schalten der Hauptstromversorgung der Messeinheit 10 und der Steuereinheit 20 zu einem Ein-Zustand oder einem Aus-Zustand. Die Ausführungstaste 16 ist ein Betätigungsabschnitt für das Starten einer Dimensionsmessung.
  • Die Steuereinheit 20 ist eine Steuereinrichtung, die das Abbilden und Anzeigen auf einem Bildschirm durch die Messeinheit 10 steuert, das Werkstückbild analysiert und eine Dimension des Werkstücks misst. Die Steuereinheit 20 ist mit einer Tastatur 31 und einer Zeigeeinrichtung 32 verbunden und nimmt eine Benutzereingabe über die Tastatur 31 und die Zeigeeinrichtung 32 an. Die Tastatur 31 und die Zeigeeinrichtung 32 bilden einen Betätigungsabschnitt 30. Die Steuereinheit 20 aktiviert die Messeinheit 10, wenn der Ein/Aus-Schalter 15 eingeschaltet ist. Wenn die Ausführungstaste 16 betätigt wird, steuert die Steuereinheit 20 die Messeinheit 10 in Entsprechung zu zuvor vorbereiteten Setzdaten, sucht nach dem Werkstück in dem Erfassungsbereich 13 und misst die Dimension des Werkstücks.
  • <Messeinheit 10>
  • 2 ist eine Querschnittansicht, die schematisch ein Konfigurationsbeispiel der Messeinheit 10 entlang einer vertikalen Schnittebene (YZ-Ebene) der Messeinheit 10 parallel zu der Bildachse zeigt. Die Messeinheit 10 umfasst die Anzeigeeinrichtung 11, die bewegliche Bühne 12, ein Gehäuse 100, einen Bühnenantriebsabschnitt 101, einen Hülsenabschnitt 102, einen Beleuchtungspositionseinstellabschnitt 103, Kameras 110 und 120, eine koaxiale Epi-Beleuchtung 130, eine Ringbeleuchtung 140 und eine durchlässige Beleuchtung 150.
  • Der Bühnenantriebsabschnitt 101, der Hülsenabschnitt 102, die Kameras 110 und 120, die koaxiale Epi-Beleuchtung 130 und die durchlässige Beleuchtung 150 sind in dem Gehäuse 100 angeordnet. Der Bühnenantriebsabschnitt 101 bewegt die bewegliche Bühne 12 in der X-Achsenrichtung, der Y-Achsenrichtung oder der Z-Achsenrichtung gemäß einem Antriebssignal von der Steuereinheit 20 und stellt die Position der beweglichen Bühne 12 in Bezug auf die Kameras 110 und 120 ein. Weil das Werkstück auf der beweglichen Bühne 12 platziert ist, entspricht die Positionseinstellung der beweglichen Bühne 12 der Positionseinstellung des Werkstücks.
  • Die Kamera 110 ist eine Abbildungseinrichtung, die eine kleinere Abbildungsvergrößerung aufweist als die Kamera 120. Die Kamera 110 enthält ein Abbildungselement 111, eine Abbildungslinse 112, eine Membranplatte 113 und eine Lichtempfangslinse 114. Das Abbildungselement 111 empfängt das Erfassungslicht und erzeugt das Werkstückbild. Das Abbildungselement 111 ist derart angeordnet, dass eine Lichtempfangsfläche nach unten gerichtet ist. Die Abbildungslinse 112 ist ein optisches Glied für das Abbilden des Erfassungslichts an dem Abbildungslicht 111. Die Membranplatte 113 ist eine optische Membran, die das durchgelassene Lichtvolumen des Erfassungslichts begrenzt, und ist zwischen der Abbildungslinse 112 und der Lichtempfangslinse 114 angeordnet. Die Lichtempfangslinse 114 ist ein optisches Glied, das das Erfassungslicht von dem Werkstück sammelt, und ist derart angeordnet, dass es der beweglichen Bühne 12 zugewandt ist. Die Abbildungslinse 112, die Membranplatte 113 und die Lichtempfangslinse 114 sind um eine sich in einer vertikalen Richtung erstreckende Mittenachse herum angeordnet.
  • Die Kamera 120 ist eine Abbildungseinrichtung, die eine größere Abbildungsvergrößerung aufweist als die Kamera 110. Die Kamera 120 enthält ein Abbildungselement 121, eine Abbildungslinse 122, eine Membranplatte 123, einen Halbspiegel 124 und die Lichtempfangslinse 114. Das Abbildungselement 121 empfängt das Erfassungslicht und erzeugt das Werkstückbild. Das Abbildungselement 121 ist derart angeordnet, dass eine Lichtempfangsfläche in einer horizontalen Richtung ausgerichtet ist. Das heißt, dass die Lichtempfangsfläche und die horizontale Richtung orthogonal zueinander sind. Die Abbildungslinse 122 ist ein optisches Glied für das Abbilden des Erfassungslichts an dem Abbildungselement 121. Die Membranplatte 123 ist eine optische Membran, die das durchgelassene Lichtvolumen des Erfassungslichts begrenzt, und ist zwischen der Abbildungslinse 122 und dem Halbspiegel 124 angeordnet. Die Lichtempfangslinse 114 ist gleich derjenigen der Kamera 110. Das durch die Lichtempfangslinse 114 durchgelassene Erfassungslicht wird in der horizontalen Richtung durch den Halbspiegel 124 umgelenkt und bildet ein Bild auf dem Abbildungselement 121 über die Membranplatte 123 und die Abbildungslinse 122.
  • Als die Abbildungselemente 111 und 121 werden zum Beispiel Bildsensoren wie etwa ein ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD) oder ein komplementärer Metalloxidhalbleiter (CMOS) verwendet. Als die Lichtempfangslinse 114 wird eine telezentrische Linse verwendet, die die Eigenschaft aufweist, dass die Größe des Werkstückbilds auch dann nicht variiert wird, wenn die Distanz zwischen der Lichtempfangslinse 114 und dem Werkstück variiert wird. Die optischen Systeme der Kameras 110 und 120 weisen also jeweils eine Telezentrizität auf. Eine Verzerrung des Werkstücks in dem durch das telezentrische optische System erhaltenen Werkstückbild ist sehr klein im Vergleich zu einer Verzerrung des Werkstücks in dem durch ein nicht-telezentrisches optisches System erhaltenen Werkstückbild. Deshalb kann das Werkstück mit einer großen Genauigkeit gemessen werden.
  • Die koaxiale Epi-Beleuchtung 130 ist eine Beleuchtungseinrichtung, die das Werkstück auf der beweglichen Bühne 12 von oben mit einem Beleuchtungslicht bestrahlt. Die optische Achse des Bestrahlungslichts der koaxialen Epi-Beleuchtung 130 fällt mit der Abbildungsachse zusammen. Die koaxiale Epi-Beleuchtung 130 enthält eine Lichtquelle 131, die angeordnet ist, um das Beleuchtungslicht in der horizontalen Richtung auszugeben, und einen Halbspiegel 132, der das von der Lichtquelle 131 emittierte Beleuchtungslicht nach unten ablenkt. Das Beleuchtungslicht der koaxialen Epi-Beleuchtung 130 ist vorteilhaft, wenn eine Ungleichmäßigkeit oder Muster einer Werkstückoberfläche erfasst werden.
  • Die Abbildungslinsen 112 und 122, die Membranplatten 113 und 123, die Halbspiegel 124 und 132 und die Lichtempfangslinse 114 sind in dem Hülsenabschnitt 102 angeordnet.
  • Die durchlässige Beleuchtung 150 ist eine Beleuchtungseinrichtung, die das Werkstück auf der beweglichen Bühne 12 von unten mit einem Beleuchtungslicht 12 bestrahlt. Die durchlässige Beleuchtung 150 enthält eine Lichtquelle 151, einen Spiegel 152 und eine Sammellinse 153. Die Lichtquelle 151 ist angeordnet, um ein Beleuchtungslicht in der horizontalen Richtung auszugeben. Das von der Lichtquelle 151 emittierte Beleuchtungslicht wird durch den Spiegel 152 reflektiert und durch die Sammellinse 153 verdichtet. Das Beleuchtungslicht geht durch die bewegliche Bühne 12 und bestrahlt das Werkstück. Ein Teil des Beleuchtungslichts wird durch das Werkstück blockiert, und der andere Teil des Beleuchtungslichts tritt in die Lichtempfangslinse 114 ein. Das Beleuchtungslicht der durchlässigen Beleuchtung 150 ist vorteilhaft, wenn eine Kante einer Kontur des Werkstücks erfasst wird.
  • Die Ringbeleuchtung 140 ist eine Beleuchtungseinrichtung, die das Werkstück auf der beweglichen Bühne 12 mit einem Beleuchtungslicht von oben oder von der Seite bestrahlt. Eine Vielzahl von Lichtquellen, die die Ringbeleuchtung 140 bilden, sind derart angeordnet, dass sie die Abbildungsachsen der Kameras 110 und 120 umgeben. Eine LED (lichtemittierende Diode) oder eine Halogenlampe wird jeweils als Lichtquelle der koaxialen Epi-Beleuchtung 130 der Ringbeleuchtung 140 und der durchlässigen Beleuchtung 150 verwendet. Der Beleuchtungsposition-Einstellabschnitt 103 stellt die relative Position der Ringbeleuchtung 140 in Bezug auf die bewegliche Bühne 12 durch das Bewegen der Ringbeleuchtung 140 in der Z-Achsenrichtung ein.
  • Eine Übersichtskamera 17 ist eine Abbildungseinrichtung, die für das Erhalten eines Übersichtsbilds der beweglichen Bühne 12 verwendet wird. Das Übersichtsbild ist ein Bild, das beinahe die gesamte bewegliche Bühne 12 enthält. Das Sichtfeld der Übersichtskamera 17 ist breiter als die Sichtfelder der Kameras 110 und 120. Deshalb ist die Übersichtskamera 17 geeignet für das Erhalten eines breiteren Bereichs von Bildern im Vergleich zu den Kameras 110 und 120. Andererseits ist die Telezentrizität der Übersichtskamera 17 niedrig im Vergleich zu der Telezentrizität der Kameras 110 und 120. Deshalb kann die Übersichtskamera 17 als eine nicht-telezentrische Kamera bezeichnet werden. Weil die Form des Werkstücks in dem durch die Übersichtskamera 17 erhaltenen Werkstückbild verzerrt ist, ist die Übersichtskamera 17 nicht für das Messen des Werkstücks im Vergleich zu den Kameras 110 und 120 geeignet. Ein optisches System weist ein kreisförmiges Sichtfeld auf, und ein Gegenstand in dem Sichtfeld bildet als ein Bildkreis ein Bild an dem Abbildungselement. Weiterhin kann das Abbildungselement einen rechteckigen Bereich abbilden. Das heißt, dass der Abbildungsbereich ein teilweise rechteckiger Bereich in dem Bildkreis ist. In dieser ausführlichen Beschreibung wird der rechteckige Bereich auf der beweglichen Bühne 12 in Entsprechung zu dem Abbildungsbereich des Abbildungselements als ein „Abbildungssichtfeld“ bezeichnet.
  • <Übersichtskamera>
  • Wie in 2 gezeigt, decken die Lichtempfangslinse 114 und die Ringbeleuchtung 140 einen wesentlichen Bereich der beweglichen Bühne 12 ab. Deshalb ist die Übersichtskamera 17 an einer Position angeordnet, die die Lichtempfangslinse 114 und die Ringbeleuchtung 140 vermeidet. Die Übersichtskamera 17 kann durch eine einzelne Kamera oder durch eine Vielzahl von Kameras implementiert werden.
  • 3 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung der Übersichtskamera 17 zeigt, wenn die Übersichtskamera 17 von einer vorderen Seite der Messeinheit 10 betrachtet wird. W gibt das Werkstück wieder. In diesem Beispiel ist die Übersichtskamera 17L auf der linken Seite der Lichtempfangslinse 114 angeordnet und ist die Übersichtskamera 17R auf der rechten Seite der Lichtempfangslinse 114 angeordnet. R1 gibt einen Sichtfeldbereich der Kamera 110 wieder. R2L gibt einen Sichtfeldbereich der Übersichtskamera 17L wieder. R2R gibt einen Sichtfeldbereich der Übersichtskamera 17R wieder. Durch die Verwendung der zwei Übersichtskameras 17R und 17L kann ein Großteil der beweglichen Bühne 12 auf einmal abgebildet werden. Dennoch wird neben dem Sichtfeldbereich R2L der Übersichtskamera 17L ein Blindfleckbereich R3, der nicht durch den Sichtfeldbereich R2L der Übersichtskamera 17L abgedeckt wird, auf der beweglichen Bühne 12 gebildet. Wenn die Lichtempfangslinsen der Übersichtskameras 17R und 17L durch einen weiteren Winkel abdeckende Linsen ersetzt werden, wird kein Blindfleckbereich R3 gebildet. Eine derartige Weitwinkellinse ist jedoch kostspielig. Durch das Anordnen der Übersichtskamera 17R und der Übersichtskamera 17L weiter weg von der beweglichen Bühne 12 werden die Sichtfeldbereiche R2R und R2L verbreitert. Dabei werden die Sichtfeldbereiche R2R und R2L jedoch durch die Ringbeleuchtung 140 begrenzt. Deshalb wird in diesem Beispiel ein Verfahren zum Erzeugen eines Übersichtsbilds, das die gesamte bewegliche Bühne 12 abdeckt, vorgeschlagen.
  • 4 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Erzeugen eines Übersichtsbilds zeigt. Die Steuereinheit 20 bewegt die bewegliche Bühne 12 derart, dass eine Mitte zwischen der Abbildungsachse der Übersichtskamera 17L und der Abbildungsachse der Übersichtskamera 17R mit der Mitte der beweglichen Bühne 12 zusammenfällt, und gestattet den Übersichtskameras 17L und 17R das Durchführen einer Abbildung. Ein Übersichtsbild 41a ist ein durch die Übersichtskamera 17L erhaltenes Bild. Ein Übersichtsbild 41b ist ein durch die Übersichtskamera 17R erhaltenes Bild. Weil die Übersichtskamera 17R und die Übersichtskamera 17L den Blindfleckbereich R3 aufweisen, erscheint ein in dem Blindfleckbereich R3 befindlicher Teil des Werkstücks W nicht in den Übersichtsbildern 41a und 41b.
  • Die Steuereinheit 20 bewegt die bewegliche Bühne 12 derart, dass die Abbildungsachse der Übersichtskamera 17L (oder der Übersichtskamera 17R) mit der Mitte der beweglichen Bühne 12 zusammenfällt, und gestattet der Übersichtskamera 17L (oder die Übersichtskamera 17R) das Durchführen einer Abbildung. Auf diese Weise wird ein Übersichtsbild 41c erzeugt. Das Übersichtsbild 41c zeigt einen in dem Blindfleckbereich R3 befindlichen Teil des Werkstücks W. Die Steuereinheit 20 kombiniert die Übersichtsbilder 41a und 41b mit dem Übersichtsbild 41c, um ein die gesamte bewegliche Bühne 12 enthaltendes Übersichtsbild 41d zu erzeugen. Ein linker Teil des Übersichtsbilds 41c überlappt mit dem Übersichtsbild 41a und wird deshalb entfernt. Ein rechter Teil des Übersichtsbilds 41c überlappt mit dem Übersichtsbild 41c und wird deshalb entfernt.
  • Es bestehen verschiedene Methoden zum Erzeugen des Übersichtsbilds 41d. Wenn die Geschwindigkeit für das Erhalten des Übersichtsbilds im Vordergrund steht, kann die Anzahl von für eine Synthese verwendeten Übersichtsbildern reduziert werden. Wenn eine Unterdrückung einer Verzerrung des Übersichtsbilds im Vordergrund steht, kann die Anzahl von für eine Synthese verwendeten Bildern vergrößert werden. Das Übersichtsbild wird für eine Positionserfassung verwendet, was weiter unten beschrieben wird. Wenn also eine große Verzerrung auftritt, kann auch eine grobe Positionserfassung beeinträchtigt werden. Deshalb kann eine Verzerrung des Übersichtsbilds reduziert werden.
  • <Automatische Werkstückerfassung>
  • 5A und 5B sind schematische Ansichten, die eine automatische Erfassung des Werkstücks zeigen. Wie in 5A gezeigt, wird ein einzelnes Werkstück W allgemein auf der beweglichen Bühne 12 platziert. Weil in diesem Fall der Benutzer das Werkstück W in der Nähe der Mitte der beweglichen Bühne 12 platziert, sucht die Steuereinheit 20 nach dem Werkstück W mit Bezug auf die Mitte der beweglichen Bühne 12. Wenn sich die bewegliche Bühne 12 in der Ausgangsposition befindet, erstreckt sich eine optische Achse der Lichtempfangslinse 114 durch die Mitte der beweglichen Bühne 12. In diesem Beispiel erhält die Steuereinheit 20 vier Werkstückbilder mit der Kamera 110 mit einer geringen Vergrößerung, um auf diese Weise die Position und Ausrichtung des Werkstücks W auf der beweglichen Bühne 12, d.h. einen Drehwinkel in Bezug auf ein Referenzmodell, zu erhalten. Insbesondere erhält die Steuereinheit 20 ein Geringe-Vergrößerung-Bild 43a, extrahiert das Werkstück W aus dem Geringe-Vergrößerung-Bild 43a und analysiert eine Erstreckungsrichtung des Werkstücks W. In der detaillierten Beschreibung wird die Erstreckungsrichtung des Werkstücks W als eine Richtung bezeichnet, in der ein Teil einen Leuchtdichtenwert gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Leuchtdichtenwert aufweist (d.h. einem so genannten Schatten entspricht), was durch das Analysieren des Geringe-Vergrößerung-Bilds 43a bestimmt wird.
  • Das Geringe-Vergrößerung-Bild 43a weist eine obere Seite, eine rechte Seite, eine untere Seite und eine linke Seite auf. Weil die Kante mit der unteren Seite verbunden ist, bestimmt die Steuereinheit 20, dass das Werkstück W in einer nach unten gerichteten Richtung des Geringe-Vergrößerung-Bilds 43a vorhanden ist. Die Steuereinheit 20 bewegt die bewegliche Bühne 12, um ein Geringe-Vergrößerung-Bild 43b, das in der nach unten gerichteten Richtung des Geringe-Vergrößerung-Bilds 43a angeordnet ist, zu erhalten, und gestattet der Kamera 110 das Durchführen einer Abbildung. Auf diese Weise wird das Geringe-Vergrößerung-Bild 43b erzeugt. Die Steuereinheit 20 analysiert die Erstreckungsrichtung des Werkstücks W in dem Geringe-Vergrößerung-Bild 43b. Weil die Kontur des Werkstücks W mit einer rechten Seite des Geringe-Vergrößerung-Bilds 43b verbunden ist, bestimmt die Steuereinheit 20, dass das Werkstück W in einer rechten Richtung des Geringe-Vergrößerung-Bilds 43b vorhanden ist. Weiterhin ist die Kontur des Werkstücks W auch mit einer oberen Seite des Geringe-Vergrößerung-Bilds 43b verbunden, wobei jedoch das Geringe-Vergrößerung-Bild 43a, das über dem Geringe-Vergrößerung-Bild 43b angeordnet ist, bereits analysiert wurde. Deshalb wird das Geringe-Vergrößerung-Bild 43a nicht als ein Erfassungsziel betrachtet. Die Steuereinheit 20 bewegt die bewegliche Bühne 12, um ein Geringe-Vergrößerung-Bild 43c zu erhalten, das rechts von dem Geringe-Vergrößerung-Bild 43b angeordnet ist, und gestattet der Kamera 110 das Durchführen einer Abbildung. Auf diese Weise wird das Geringe-Vergrößerung-Bild 43c erzeugt. Die Steuereinheit 20 analysiert die Erstreckungsrichtung des Werkstücks W in dem Geringe-Vergrößerung-Bild 43c. Weil die Kontur des Werkstücks W mit einer oberen Seite des Geringe-Vergrößerung-Bild 43c verbunden ist, bestimmt die Steuereinheit 20, dass das Werkstück W in einer nach oben gerichteten Richtung des Geringe-Vergrößerung-Bilds 43c vorhanden ist. Die Steuereinheit 20 bewegt die bewegliche Bühne 12, um ein Geringe-Vergrößerung-Bild 43d, das über dem Geringe-Vergrößerung-Bild 43c angeordnet ist, zu erhalten, und gestattet der Kamera 110 das Durchführen einer Abbildung. Wenn die Steuereinheit 20 die Geringe-Vergrößerung-Bilder 43a bis 43d verbindet, um ein verbundenes Bild zu erzeugen, und bestätigt, dass die Konturen des Werkstücks W verbunden sind, um eine einzelne Kontur in dem verbundenen Bild zu bilden, wird das verbundene Bild vollständig erzeugt. In einem Setzmodus nimmt die Steuereinheit 20 das Setzen einer Positionierung (Mustersuche), das Setzen eines Messpunkts und ähnliches in Bezug auf das verbundene Bild an. In einem Messmodus erfasst die Steuereinheit 20 die Position und Ausrichtung des Werkstücks W aus dem verbundenen Bild. Die Steuereinheit 20 spezifiziert Messpunkte an dem Werkstück W basierend auf der Position und Ausrichtung des Werkstücks W und misst die spezifizierten Messpunkte.
  • In dem vorstehenden Absatz wird angenommen, dass das Werkstück W in dem Bild enthalten ist, wenn die Steuereinheit 20 zuerst das Geringe-Vergrößerung-Bild 43a erhält. Wie weiter unten im Detail beschrieben, wird aber tatsächlich, nachdem eine erste Bühnenoperation, die eine Werkstück-Setzoperation ist, durchgeführt wurde, eine zweite Bühnenoperation für das Suchen des gesamten Körpers (Kontur) des Werkstücks wie in dem vorstehenden Absatz beschrieben durchgeführt.
  • Wenn jedoch wie in 5B gezeigt eine Vielzahl von Werkstücken W (W1 bis W8) nur durch ein einmaliges Drücken der Ausführungstaste 16 gemessen werden kann, wird die Arbeitslast für den Benutzer reduziert. Weil in diesem Fall das Werkstück W auch an einer anderen Position als der Mitte der beweglichen Bühne 12 vorhanden ist, ist ein Prozess zum Suchen nach dem Werkstück W an einer anderen Position als der Mitte erforderlich. Wenn nach einer Vielzahl von Werkstücken W gesucht wird, während ein Geringe-Vergrößerung-Bild wie etwa das Geringe-Vergrößerung-Bild 43b erhalten wird, ist eine längere Suchzeit erforderlich. Folglich erzeugt die Steuereinheit 20 ein Übersichtsbild 41d, spezifiziert annähernde Positionen der Vielzahl von Werkstücken W unter Verwendung des Übersichtsbilds 41d und erhält ein Geringe-Vergrößerung-Bild in Bezug auf die spezifizierten Positionen. Es ist zu beachten, dass die Messzeit für die Vielzahl von Werkstücken W wesentlich verkürzt ist. Dies wird als ein Mehrfachstapel-Messmodus bezeichnet, wobei Details dazu weiter unten beschrieben werden.
  • <Steuereinrichtung>
  • 6A ist eine schematische Ansicht, die Funktionen einer an der Steuereinheit 20 montierten Steuereinrichtung 60 zeigen. 6B zeigt optionale Funktionen, die für das Erzeugen des Übersichtsbilds 41 erforderlich sind. Die Steuereinrichtung 60 besteht aus einer CPU oder ähnlichen und steuert die Messeinheit 10. „CPU“ steht für eine zentrale Verarbeitungseinheit. Einige oder alle Funktionen der Steuereinrichtung 60 können durch eine Hardware wie etwa einen ASIC oder ein FPGA implementiert werden. „ASIC“ steht für einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis. „FPGA“ steht für ein feldprogrammierbares Gate-Array. Ein Beleuchtungs-Steuerabschnitt 81 ist an der Steuereinheit 20 oder der Messeinheit 10 montiert und steuert die koaxiale Epi-Beleuchtung 130, die Ringbeleuchtung 140 und die durchlässige Beleuchtung 150 gemäß einem Steuersignal von der Steuereinrichtung 60. Ein Abbildungs-Steuerabschnitt 82 ist an der Steuereinheit 20 oder der Messeinheit 10 montiert und steuert die Kameras 110 und 120 und die Übersichtskameras 17R und 17L für eine Messung gemäß einem Steuersignal von der Steuereinrichtung 60. Eine Speichereinrichtung 70 umfasst einen Speicher, ein Festplattenlaufwerk und ähnliches und speichert Setzdaten 71, das Geringe-Vergrößerung-Bild 43, das Übersichtsbild 41 und ähnliches.
  • Ein Setzabschnitt 61 erzeugt die Setzdaten 71 für das Messen des Werkstücks W gemäß einer Benutzereingabe von der Tastatur 31 oder ähnlichem. Die Setzdaten 71 umfassen zum Beispiel Setzinformationen in Bezug auf das Suchen (Positionieren) des Werkstücks W, Setzinformationen in Bezug auf den Messpunkt, einen Qualitätsschwellwert, Abbildungsbedingungen (eine Abbildungsvergrößerung und Beleuchtungsbedingungen) usw.
  • Ein Messsteuerabschnitt 62 schaltet beliebige der Beleuchtungseinheiten über den Beleuchtungs-Steuerabschnitt 81 an und gestattet einer der Kameraeinheiten das Durchführen einer Abbildung über den Abbildungs-Steuerabschnitt 82 gemäß den Setzdaten 71.
  • Ein Werkstück-Bestimmungsabschnitt 63 extrahiert Kanten aus durch die Kameras 110 und 120 erhaltenen Bildern und bestimmt, ob die Kanten vorhanden sind oder nicht. Der Werkstück-Bestimmungsabschnitt 63 erhält die Erstreckungsrichtung der Kante und bestimmt Koordinaten einer Abbildungsposition, an der die nächste Abbildung durchzuführen ist. Ein Bildverbindungsabschnitt 64 verbindet eine Vielzahl von Geringe-Vergrößerung-Bildern 43, die die Kanten des Werkstücks W enthalten, um ein verbundenes Bild 42 zu erzeugen.
  • Wie in 6B gezeigt, verbindet ein Übersichtsbild-Erzeugungsabschnitt 65 die durch die Übersichtskameras 17R und 17L erhaltenen Übersichtsbilder 41a bis 41c, um das größere Übersichtsbild 41d zu erzeugen. Ein Koordinatenwandlungsabschnitt 68 wandelt die Koordinaten des Werkstücks W in dem Übersichtsbild 41d zu den Koordinaten der Kamera 110. Ein Kalibrierungsabschnitt 69 kalibriert ein Koordinatensystem der Übersichtskamera 17 unter Verwendung von Kalibrierungsinformationen 72. Der Koordinatenwandlungsabschnitt 68 und der Kalibrierungsabschnitt 69 können Teile des Übersichtsbild-Erzeugungsabschnitts 65 sein.
  • Ein Suchabschnitt 66 spezifiziert die Position und Ausrichtung des Werkstücks W aus dem Übersichtsbild 41d und dem verbundenen Bild 42 basierend auf den Setzdaten 71. Zum Beispiel spezifiziert der Suchabschnitt 66 grob die Position des Werkstücks W aus dem Übersichtsbild 41d basierend auf den Setzdaten 71 und spezifiziert eine detaillierte Position und Ausrichtung des Werkstücks W basierend auf den Setzdaten 71 aus dem verbundenen Bild 42, die basierend auf der grob spezifizierten Position erhalten werden.
  • Ein Messabschnitt 67 führt verschiedene Messungen auf dem Werkstück W innerhalb des Werkstückbilds gemäß den Setzdaten 71 durch. Das Werkstückbild kann das verbundene Bild 42 sein, kann ein Große-Vergrößerung-Bild in der Nähe des Messpunkts sein, das durch die Kamera 120 basierend auf der erhaltenen Position und Ausrichtung des Werkstücks W erhalten wird, oder kann das Geringe-Vergrößerung-Bild sein. Der Messabschnitt 67 kann die Messergebnisse mit dem Qualitätsschwellwert vergleichen, um zu bestimmen, ob das Werkstück W eine ausreichende Qualität aufweist oder nicht.
  • Ein Anzeigesteuerabschnitt 83 zeigt eine Benutzerschnittstelle für das Erzeugen der Setzdaten 71 an der Anzeigeeinrichtung 11 gemäß einem Befehl von der Steuereinrichtung 60, verschiedene Bilder und die Messergebnisse an.
  • <Flussdiagramm>
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Hauptprozess zeigt, der durch die Steuereinrichtung 60 ausgeführt wird, wenn der Ein/Aus-Schalter 15 eingeschaltet ist.
  • In S701 bestimmt die Steuereinrichtung 60, ob der Setzmodus durch den Benutzer über den Betätigungsabschnitt 30 ausgewählt wurde oder nicht. Wenn der Setzmodus nicht ausgewählt wurde, überspringt die Steuereinrichtung 60 S702 und schreitet zu S703 fort. Wenn dagegen der Setzmodus ausgewählt wurde, schreitet die Steuereinrichtung 60 zu S702 fort.
  • Die Steuereinrichtung 60 (der Setzabschnitt 61) führt den Setzmodus in S702 aus. Der Setzmodus wird weiter unten im Detail mit Bezug auf 8 beschrieben.
  • In S703 bestimmt die Steuereinrichtung 60, ob der Messmodus durch den Benutzer über den Betätigungsabschnitt 30 ausgewählt wurde oder nicht. Der Messmodus kann einen Einzel-Messmodus zum Messen eines einzelnen Werkstücks W und einen Mehrfachstapel-Messmodus zum Messen einer Vielzahl von Werkstücken W umfassen. Weil in dem Einzel-Messmodus das Werkstück W gewöhnlich in der Nähe der Mitte der beweglichen Bühne 12 angeordnet ist, beginnt die Messeinheit 10 mit dem Suchen nach der Kante des Werkstücks W an der Mitte der beweglichen Bühne 12. In dem Mehrfachstapel-Messmodus dagegen ist es wie in 5B gezeigt wahrscheinlich, dass die Vielzahl von Werkstücken W über die gesamte bewegliche Bühne 12 verstreut sind, sodass die Positionen der entsprechenden Werkstücke unter Verwendung der Übersichtsbilder grob spezifiziert werden und das Suchen nach der Kante der Werkstücke W an den spezifizierten Positionen durchgeführt wird. Der Einfachheit halber wird für die detaillierte Beschreibung angenommen, dass der Messmodus ein kontinuierlicher Messmodus ist. Wenn der Messmodus nicht ausgewählt wurde, kehrt die Steuereinrichtung 60 zu S701 zurück. Wenn dagegen der Messmodus ausgewählt wurde, schreitet die Steuereinrichtung 60 zu S704 fort.
  • In S704 bestimmt die Steuereinrichtung 60, ob die Ausführungstaste 16 durch den Benutzer betätigt wurde. Wenn die Ausführungstaste 16 durch den Benutzer betätigt wurde, schreitet die Steuereinrichtung 60 zu S705 fort.
  • In S705 führt die Steuereinrichtung 60 (der Messsteuerabschnitt 62) den kontinuierlichen Messmodus aus. Der kontinuierliche Messmodus wird weiter unten im Detail mit Bezug auf 9 beschrieben.
  • Setzmodus
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das den Setzmodus zeigt. S800 entspricht der ersten Bühnenoperation für das Suchen nach dem Werkstück. S800 kann S801 bis S803 umfassen. S810 entspricht einer zweiten Bühnenoperation für das Suchen des ganzen Körpers (Kontur) des Werkstücks. S810 kann S811 bis S817 umfassen. Als die erste Bühnenoperation und die zweite Bühnenoperation wird hier ein Beispiel für das Suchen mit der Kamera 10 mit einer niedrigen Vergrößerung beschrieben. Das Suchen kann jedoch auch unter Verwendung der Kamera 120 mit einer großen Vergrößerung durchgeführt werden. Alternativ dazu kann das Suchen auch unter Verwendung der Kamera 110 mit der niedrigen Vergrößerung in Kombination mit der Kamera 120 mit der großen Vergrößerung durchgeführt werden.
  • In S801 bewegt die Steuereinrichtung 60 (der Messsteuerabschnitt 62) die bewegliche Bühne 12 gemäß der vorbestimmten Sequenz. Allgemein wird in dem Setzmodus das Werkstück W mit einer guten Qualität (Referenz) in der Nähe der Mitte der beweglichen Bühne 12 platziert. Deshalb steuert die Steuereinrichtung 60 den Bühnenantriebsabschnitt 101 derart, dass das Abbildungssichtfeld der Kamera 110 mit einer niedrigen Vergrößerung auf einem Raster in der Nähe der Mitte der beweglichen Bühne 12 positioniert wird. Die vorbestimmte Sequenz ist eine Sequenz, in der die bewegliche Bühne 12 sequentiell zu einer Vielzahl von vorbestimmten Bühnenkoordinatenpositionen bewegt wird. Die vorbestimmte Sequenz wird durch Koordinateninformationen der beweglichen Bühne 12 definiert und in der Speichereinrichtung 70 gespeichert. Weil das durch das Abbilden mit dem Abbildungssichtfeld erhaltene Bild eine rechteckige Form aufweist, kann die gesamte bewegliche Bühne 12 durch eine Vielzahl von rechteckigen Bildern abgedeckt werden. Eine Vielzahl von rechteckigen Bildern sind auf der gesamten beweglichen Bühne 12 in der Form eines Rasters angeordnet. Deshalb können die Koordinaten jedes aus der Vielzahl von rechteckigen Bildern als die Koordinaten des Rasters gehandhabt werden. Weil das Raster allgemein ein Rasterpunkt ist, entsprechen vier Ecken in dem Bild dem Raster. Ein durch vier Ecken umgebenes Rechteck ist das Abbildungssichtfeld in einem engeren Sinne. Deshalb kann jedes Abbildungssichtfeld (jede Abbildungsposition) basierend auf den Koordinaten der oberen linken Ecke des Bilds spezifiziert werden. Alternativ dazu können Mittenkoordinaten des Bilds als die Abbildungsposition gehandhabt werden.
  • In S802 gestattet die Steuereinrichtung 60 (der Messsteuerabschnitt 62) der Kamera 110 das Durchführen einer Abbildung durch den Abbildungssteuerabschnitt 82 und erhält das Niedrige-Vergrößerung-Bild 43. Das Niedrige-Vergrößerung-Bild 43 wird in der Speichereinrichtung 70 gespeichert. Das Niedrige-Vergrößerung-Bild 43 kann auch in einer Speichereinrichtung in der Messeinheit 10 gespeichert und verarbeitet werden anstatt in der Speichereinrichtung 70 der Steuereinheit 20 gespeichert zu werden.
  • In S803 bestimmt die Steuereinrichtung 60 (der Werkstückbestimmungsabschnitt 63), ob Kanten in dem Niedrige-Vergrößerung-Bild 43 vorhanden sind oder nicht. In dem Niedrige-Vergrößerung-Bild 43 ist die Kante ein Teil, in dem sich der Leuchtdichtenwert zwischen benachbarten Pixeln stark ändert. Wenn keine Kante in dem Niedrige-Vergrößerung-Bild 43 vorhanden ist, kehrt die Steuereinrichtung 60 zu S801 zurück und bewegt die bewegliche Bühne 12 zu dem nächsten Raster. Wenn die Kanten in den Niedrige-Vergrößerung-Bildern 43 gefunden werden, schreitet die Steuereinrichtung 60 zu S811 fort. Mit anderen Worten wechselt die Steuereinrichtung die Werkstücksuchsequenz in S800 zu der Kontursuchsequenz in S810.
  • In S811 stellt die Steuereinrichtung 60 (der Messsteuerabschnitt 62) Betriebsbedingungen des Abbildungssteuerabschnitts 82 und Betriebsbedingungen des Beleuchtungssteuerabschnitts 81 derart ein, dass die Kante des Werkstücks W betont wird. Diese Betriebsbedingungen werden als Abbildungsbedingungen bezeichnet. Die Abbildungsbedingungen können zum Beispiel eine Position (In-Fokus-Position) der beweglichen Bühne 12 in der Z-Richtung, einen Beleuchtungsmodus (durchlässige Beleuchtung/koaxiale Epi-Beleuchtung), eine Belichtungszeit, ein Beleuchtungslichtvolumen usw. umfassen. Außerdem können darauf folgende Schritte unter vorbestimmten Bedingungen durchgeführt werden, ohne die Abbildungsbedingungen einzustellen.
  • In S812 bestimmt die Steuereinrichtung 60 (der Werkstückbestimmungsabschnitt 63) die Erstreckungsrichtung der Kante. Wie weiter oben beschrieben, kann die Erstreckungsrichtung basierend auf einer der vier Seiten, mit denen die Kante in Kontakt ist, bestimmt werden. Alternativ dazu kann ein Vektor der Kante berechnet werden.
  • In S813 bestimmt die Steuereinrichtung (der Messsteuerabschnitt 62) die nächsten Abbildungskoordinaten. Zum Beispiel erhält der Messsteuerabschnitt 62 Koordinaten des benachbarten Rasters in der Erstreckungsrichtung der Kante.
  • In S814 setzt die Steuereinrichtung 60 (der Messsteuerabschnitt 62) die Koordinaten des benachbarten Rasters in der Erstreckungsrichtung der Kante an dem Bühnenantriebsabschnitt 101 und bewegt die bewegliche Bühne 12.
  • In S815 gestattet die Steuereinrichtung 60 (der Messsteuerabschnitt 62) der Kamera 110 das Durchführen der Abbildung über den Bildsteuerabschnitt 82 und erhält das Niedrige-Vergrößerung-Bild 43. Das Niedrige-Vergrößerung-Bild 43 wird in der Speichereinrichtung 70 gespeichert.
  • In S816 extrahiert die Steuereinrichtung 60 (der Werkstückbestimmungsabschnitt 63) eine Kante des Werkstücks aus dem Niedrige-Vergrößerung-Bild 43. Auf diese Weise kann der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 als ein Bestimmungsabschnitt dienen, der die Kante des Werkstücks bestimmt.
  • In S817 bestimmt die Steuereinrichtung 60 (der Messsteuerabschnitt 62), ob Beendigungsbedingungen erfüllt werden oder nicht, basierend auf den extrahierten Kanten. Zum Beispiel bestimmt der Werkstückbestimmungsabschnitt 63, ob alle Konturkanten des Werkstücks W extrahiert wurden oder nicht. Alternativ dazu kann der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 die Erstreckungsrichtung der aus dem Niedrige-Vergrößerung-Bild 43 extrahierten Kante bestimmen und weiterhin bestimmen, dass die Beendigungsbedingungen erfüllt werden, wenn das Raster in der Erstreckungsrichtung das bereits durch das Niedrige-Vergrößerung-Bild 43 erhaltene Raster ist. Wenn die Beendigungsbedingungen nicht erfüllt werden, kehrt die Steuereinrichtung 60 zu S811 zurück (oder kann die Steuereinrichtung alternativ zu S812 zurückkehren). Wenn dagegen die Beendigungsbedingungen erfüllt werden, schreitet die Steuereinrichtung 60 zu S821 fort.
  • In S821 liest und verbindet die Steuereinrichtung 60 (der Bildverbindungsabschnitt 64) die Niedrige-Vergrößerung-Bilder 43 des Werkstücks W aus der Speichereinrichtung 70 und erzeugt das einzelne verbundene Bild 42. Das verbundene Bild 42 wird auch in der Speichereinrichtung 70 gespeichert. Zum Beispiel wird wie in 5A gezeigt das verbundene Bild 42 aus den vier Niedrige-Vergrößerung-Bildern 43a bis43d erzeugt.
  • Die Steuereinrichtung 60 (der Setzabschnitt 61) zeigt das verbundene Bild 42 auf der Anzeigeeinrichtung 11 in S822 an und nimmt die Einstellung des Messpunkts usw. für das in dem verbundenen Bild 42 enthaltene Werkstück W an. Zum Beispiel nimmt der Messabschnitt 61 eine Angabe eines Merkmalspunkts für eine Mustersuche, eine Angabe von zwei Kanten für das Messen einer bestimmten Dimension (Distanz) usw. an. Der Setzabschnitt 61 kann einen rechteckigen oder kreisförmigen angegebenen Bereich für das Angeben eines Merkmalspunkts oder einer Kante an dem verbundenen Bild 42 in Entsprechung zu der Benutzereingabe von dem Betätigungsabschnitt 30 überlagern und anzeigen. Wie in 11 gezeigt, können zwei angegebene Bereiche 1101a und 1101b angegeben werden, um die Länge d des Werkstücks W in dem verbundenen Bild 42 zu messen. In der detaillierten Beschreibung ist die Länge D als eine Distanz von der Kante in dem angegebenen Bereich 1101a zu der Kante in dem angegebenen Bereich 1101b definiert. Der Setzbereich 61 kann die bewegliche Bühne 12 bewegen, indem er die Positionen der angegebenen Bereiche 1101a und 1101b an dem Bühnenantriebsabschnitt 101 setzt, und kann der Kamera 120 das Erhalten von Große-Vergrößerungs-Bildern in den Bereichen 1101a und 1101b gestatten. Der Setzabschnitt 61 kann die Große-Vergrößerung-Bilder 61 auf die angegebenen Bereiche 1101a und 1101b überlagern und anzeigen. Mit anderen Worten kann das Große-Vergrößerung-Bild in dem angegebenen Bereich, der auf dem Niedrige-Vergrößerung-Bild angeordnet ist, angezeigt werden. Auf diese Weise kann das Bild des Werkstücks W im größeren Detail in den angegebenen Bereichen 1101a und 1101b angezeigt werden. Der Setzabschnitt 61 kann Abbildungsbedingungen (Beleuchtungsbedingungen, Vergrößerung, Fokus usw.) für jeden der angegebenen Bereiche 1101a und 1101b annehmen. Das heißt, dass die Abbildungsbedingungen für jeden der angegebenen Bereiche 1101a und 1101b verschieden sein können. Der Setzabschnitt 61 kann die aus den angegebenen Bereichen 1101a und 1101b erhaltenen Bilder an dem verbundenen Bild 42 überlagern und anzeigen. Zum Beispiel kann der Setzabschnitt 61 die durch das Zurücksetzen der Aufnahmebedingungen für das Messen erhaltenen Bilder überlagern und anzeigen, wobei das verbundene Bild 42 automatisch zuvor als ein Hintergrundbild erhalten wird. Der Setzabschnitt 61 erzeugt die Setzdaten 71 gemäß der Benutzereingabe und speichert die Setzdaten 71 in der Speichereinrichtung 70.
  • Messmodus
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das den kontinuierlichen Messmodus zeigt. Schritte, die den bereits beschriebenen ähnlich sind oder diesen entsprechen, werden durch gleiche Bezugszeichen angegeben. In der detaillierten Beschreibung wird ein Übersichtsmodus (S901 bis S903) zum Erhalten des Übersichtsbilds 41 und zum groben Spezifizieren der Position und Ausrichtung des Werkstücks W beschrieben, wobei dieser Schritt jedoch nicht wesentlich ist.
  • In S901 nimmt die Steuereinrichtung 60 (der Messsteuerabschnitt 62) auf die Setzdaten 71 Bezug und bestimmt, ob der Übersichtsmodus aktiviert werden soll oder nicht. Wie in 5B gezeigt, ist der Übersichtsmodus ein Modus, der vorteilhaft für das Messen einer Vielzahl von Werkstücken W ist. Wenn der Übersichtsmodus aktiviert wurde, schreitet die Steuereinrichtung 60 zu S902 fort. Wenn der Übersichtsmodus nicht aktiviert wurde, überspringt die Steuereinrichtung 60 S902 und S903 und schreitet zu S800 fort.
  • Die Steuereinrichtung 60 (der Messsteuerabschnitt 62) erzeugt in S902 ein Übersichtsbild. Der Prozess zum Erzeugen des Übersichtsbilds 41 wird weiter unten mit Bezug auf 10 im Detail beschrieben.
  • In S903 verwendet die Steuereinrichtung 60 (der Messsteuerabschnitt 62) das Übersichtsbild, um eine Position des Werkstücks W grob zu spezifizieren. Der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 extrahiert das in dem Übersichtsbild enthaltene Werkstück und erhält grob die Position des Werkstücks W. Es gibt verschiedene Methoden für das Spezifizieren der Position des Werkstücks. Eine Methode für das grobe Bestimmen der Position des Werkstücks W kann wie folgt verwendet werden. In diesem Verfahren wird ein erstes Übersichtsbild erhalten, wird die Bühne etwas in der X-Richtung oder in der Y-Richtung bewegt, wird ein zweites Übersichtsbild erhalten und wird die Position des Werkstücks W grob basierend auf einem Differenzbild zwischen dem ersten Übersichtsbild und dem zweiten Übersichtsbild bestimmt. Eine Methode für das grobe Bestimmen der Position des Werkstücks W kann wie folgt verwendet werden. In dieser Methode wird die Position des Werkstücks W grob basierend auf dem Differenzbild zwischen dem ersten Übersichtsbild, das vor dem Platzieren des Werkstücks W aufgenommen wurde, und dem zweiten Übersichtsbild, das nach dem Platzieren des Werkstücks W aufgenommen wurde, bestimmt. Alternativ dazu kann eine Methode verwendet werden, in der die in dem Übersichtsbild enthaltenen Kanten extrahiert werden und die Position des Werkstücks W grob basierend auf den extrahierten Kanten erhalten wird. Wie in 5B gezeigt, kann der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 Konturkanten einer Vielzahl von Werkstücken W extrahieren und kann grob baryzentrische Positionen entsprechender Konturkanten als die Positionen der Werkstücke W bestimmen. Die Anzahl von Werkstücken W kann zuvor über den Betätigungsabschnitt 30 gesetzt werden. Der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 kann die Position jedes Werkstücks W in Entsprechung zu der Anzahl von Werkstücken W bestimmen. Wenn zum Beispiel vier Werkstücke W auf der beweglichen Bühne 12 platziert sind, müssen vier Konturkanten in dem Übersichtsbild 41 vorhanden sein. Deshalb kann der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 die Konturkanten in Entsprechung zu der Anzahl von Werkstücken extrahieren und kann die Position jeder Konturkante bestimmen. In der detaillierten Beschreibung ist die Position jedes Werkstücks W eine Position in dem Übersichtsbild. Die Position des Werkstücks W in dem Übersichtsbild ist in dem Koordinatensystem der Übersichtskamera 17 vorhanden. Deshalb kann der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 die Position des Werkstücks W in dem Koordinatensystem der Übersichtskamera 17 zu der Position in dem Koordinatensystem der Kamera 110 unter Verwendung des Koordinatenwandlungsabschnitts 68 wandeln. Dementsprechend kann das Geringe-Vergrößerung-Bild des Werkstücks W einfacher erhalten werden.
  • Die Prozesse von S800 bis S913 werden für jedes aus der Vielzahl von Werkstücken W durchgeführt.
  • In S800 führt die Steuereinrichtung 60 die erste Bühnenoperation durch und erfasst die Kanten des Werkstücks W. Die erste Bühnenoperation ist wie oben mit Bezug auf 8 beschrieben.
  • In S810 führt die Steuereinrichtung 60 die zweite Bühnenoperation durch, um eine das Werkstück W abdeckende Vielzahl von Geringe-Vergrößerung-Bildern zu erzeugen. Die zweite Bühnenoperation ist wie oben mit Bezug auf 8 beschrieben.
  • In S821 verbindet die Steuereinrichtung 60 (der Bildverbindungsabschnitt 64) die Vielzahl von Geringe-Vergrößerung-Bildern, um das verbundene Bild zu erzeugen. Das verbundene Bild kann aber auch durch das Verbinden einer Vielzahl von Große-Vergrößerung-Bildern erzeugt werden.
  • In S911 spezifiziert die Steuereinrichtung 60 (der Suchabschnitt 66) die detaillierte Position und Ausrichtung des Werkstücks W in dem verbundenen Bild basierend auf den Setzdaten 71 für die Positionierung.
  • In S912 spezifiziert die Steuereinrichtung 60 (der Messsteuerabschnitt 67) den Messpunkt in dem verbundenen Bild und misst den Messpunkt basierend auf der Position und Ausrichtung des Werkstücks W und weiterhin basierend auf den Setzdaten 71 des Messpunkts. Die Position jedes Messpunkts wird in Bezug auf eine Position eines Referenzmerkmalspunkts an dem Werkstück W gesetzt. Deshalb wird die Position jedes Messpunkts in dem verbundenen Bild durch das Drehen der Position jedes Messpunkts in Entsprechung zu der Ausrichtung des Werkstücks W in Bezug auf den Referenzmerkmalspunkt bestimmt. Um wie weiter oben beschrieben die Messgenauigkeit zu verbessern, kann ein Große-Vergrößerung-Bild des Messpunkts durch die Kamera 120 erhalten werden und kann die Messung basierend auf dem Große-Vergrößerung-Bild durchgeführt werden.
  • In S913 vergleicht die Steuereinrichtung 60 (der Messabschnitt 67) die Messergebnisse des Werkstücks W mit vorbestimmten Qualitätsschwellwerten (z.B. Toleranzen) und bestimmt, ob das Werkstück W eine ausreichende Qualität aufweist. Der Messabschnitt 67 kann die Messergebnisse an der Anzeigeeinrichtung 11 zusammen mit dem für die Messung verwendeten Bild des Werkstücks W anzeigen.
  • Erzeugung des Übersichtsbilds
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Erzeugen des Übersichtsbilds zeigt.
  • In S1001 kalibriert die Steuereinrichtung 60 (der Kalibrierungsabschnitt 69) das Koordinatensystem der Übersichtskamera 17R und das Koordinatensystem der Übersichtskamera 17L basierend auf Kalibrierungsinformationen 72, die zuvor in der Speichereinrichtung 70 gespeichert wurden. Die Übersichtskamera 17R weist individuelle Differenzen in der Montageposition und Ausrichtung in Bezug auf die Messeinheit 10 auf. Die Übersichtskamera 17L weist individuelle Differenzen in der Montageposition und Ausrichtung in Bezug auf die Messeinheit 10 auf. Zum Beispiel kann eine Kante des durch die Übersichtskamera 17R erhaltenen Übersichtsbilds nicht parallel zu einer Kante des durch die Kamera 110 erhaltenen Bilds sein. Deshalb werden nach dem Montieren der Messeinheit 10 im Werk Abweichungsgrößen der Montageposition und der Montageausrichtung für jede der Übersichtskameras 17R und 17L gemessen und werden also Kalibrierungsinformationen 72 basierend auf den Messergebnissen erzeugt und dann in einem ROM der Speichereinrichtung 70 gespeichert. Durch das Kalibrieren des Koordinatensystems der Übersichtskamera 17R basierend auf den Kalibrierungsinformationen 72 kann eine spezifische Position der Übersichtskamera 17R in dem Koordinatensystem genau zu einer spezifischen Position der Kamera 110 der Kamera 120 in dem Koordinatensystem gewandelt werden. Entsprechend kann durch das Kalibrieren des Koordinatensystems der Übersichtskamera 17L basierend auf den Kalibrierungsinformationen 72 eine spezifische Position der Übersichtskamera 17L in dem Koordinatensystem genau zu einer spezifischen Position der Kamera 110 oder der Kamera 120 in dem Koordinatensystem gewandelt werden.
  • In S1002 setzt die Steuereinrichtung 60 (der Übersichtsbilderzeugungsabschnitt 65) die Bildposition an dem Bühnenantriebsabschnitt 101 und bewegt die bewegliche Bühne 12 zu der Abbildungsposition. Zum Beispiel bewegt sich wie in 4 gezeigt die bewegliche Bühne 12, um die Übersichtsbilder 41a und 41b zu erhalten, die jeweils Teilübersichtsbildern entsprechen.
  • In S1003 gestattet die Steuereinrichtung 60 (der Übersichtsbilderzeugungsabschnitt 65) den Übersichtskameras 17R und 17L das Durchführen der Abbildung durch den Abbildungssteuerabschnitt 82, um Teilübersichtsbilder zu erhalten.
  • In S1004 bestimmt die Steuereinrichtung 60 (der Übersichtsbilderzeugungsabschnitt 65), ob alle Übersichtsbilder 41a bis 41c, die für das Synthetisieren des Übersichtsbilds 41d (des Gesamtübersichtsbilds) erforderlich sind, erhalten wurden. Wenn alle Übersichtsbilder 41a bis 41c erhalten wurden, schreitet die Steuereinrichtung 60 zu S1005 fort. Wenn dagegen nicht alle Übersichtsbilder 41a bis 41c erhalten wurden, kehrt die Steuereinrichtung 60 zu S1002 zurück. Wenn zum Beispiel die Übersichtsbilder 41a und 41b erhalten wurden, aber das Übersichtsbild 41c noch nicht erhalten wurde, kehrt die Steuereinrichtung 60 zu S1002 zurück. Die bewegliche Bühne 12 wird in S1002 zu der Abbildungsposition des Übersichtsbilds 41c bewegt. Das Übersichtsbild 41c wird in S1003 erhalten.
  • In S1005 kombiniert die Steuereinrichtung 60 (der Übersichtsbilderzeugungsabschnitt 65) eine Vielzahl von Teilübersichtsbildern, um das gesamte Übersichtsbild zu erzeugen. In einem in 4 gezeigten Beispiel wird das Übersichtsbild 41d aus den Übersichtsbildern 41a bis 41c erzeugt.
  • Mehrfachstapelmodus unter Verwendung von Übersichtsbildern
  • Mit Bezug auf 5B wird der Mehrfachstapelmodus beschrieben, in dem eine Vielzahl von Werkstücken W (W1 bis W8) auf der Bühne platziert werden und der Benutzer die Vielzahl von Werkstücken durch das einmalige Drücken der Ausführungstaste messen kann.
  • Wie in 5B gezeigt, ist die Vielzahl von Werkstücken W1 bis W8 über die gesamte bewegliche Bühne 12 verstreut platziert. Die Steuereinrichtung 60 (der Übersichtsbilderzeugungsabschnitt 65) gestattet, dass die Übersichtskameras 17R und 17L eine Abbildung durch den Abbildungssteuerabschnitt 82 durchführen, und erhält das Übersichtsbild. Der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 spezifiziert grob Koordinatenpositionen (zum Beispiel Mittenkoordinaten, Schwerpunktkoordinaten usw.) der entsprechenden Werkstücke W1 bis W8 unter Verwendung des Übersichtsbilds. Der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 misst die Koordinatenpositionen der entsprechenden Werkstücke W1 bis W8 gemäß einer vorbestimmten Regel (zum Beispiel in der Reihenfolge der Rasterabtastung von oben links nach rechts, in der Reihenfolge von dem näher an der Mitte liegenden Werkstück usw.) oder gemäß einer Eingabe des Benutzers.
  • In der detaillierten Beschreibung wird ein Fall beschrieben, in dem die Koordinatenpositionen der Werkstücke W1, W2, W3 ... W8 in dieser Reihenfolge gemessen werden. Die Steuereinrichtung 60 gestattet den Übersichtskameras 17R und 17L das Durchführen der Abbildung über den Abbildungssteuerabschnitt 82, um das Übersichtsbild zu erhalten. Die Steuereinrichtung 60 spezifiziert die Koordinatenpositionen der Werkstücke W1, W2, W3 ... W8. Die Steuereinrichtung 60 speichert die entsprechenden Koordinatenpositionen. Die Steuereinrichtung 60 bestimmt also eine Messreihenfolge. Weil das Werkstück W1 zuerst gemessen wird, bewegt die Steuereinrichtung 60 die bewegliche Bühne 12 zu der Koordinatenposition des Werkstücks W1. Wenn die bewegliche Bühne 12 die Koordinatenposition des Werkstücks W1 erreicht, führt die Steuereinrichtung 60 zuerst eine erste Bühnenoperation für das Suchen nach dem Werkstück W1 durch. Danach führt die Steuereinrichtung 60 die zweite Bühnenoperation für das Suchen des gesamten Körpers (Kontur) des Werkstücks W1 durch. Wenn die Messung eines Werkstücks W1 aus der Vielzahl von Werkstücken durch die zweite Bühnenoperation abgeschlossen ist, wechselt die Steuereinrichtung 60 zu der Messung des nächsten Werkstücks. Das nächste Werkstück ist W2. Die Steuereinrichtung 60 bewegt die bewegliche Bühne 12 zu der Koordinatenposition des Werkstücks W2 und führt die erste Bühnenoperation für das Suchen nach dem Werkstück W2 durch. Weiterhin misst die Steuereinrichtung 60 das Werkstück W2 durch die zweite Bühnenoperation für das Suchen nach dem gesamten Körper (Kontur) des Werkstücks W2. In gleicher Weise misst die Steuereinrichtung 60 die Werkstücke W3, W4 ... W8.
  • Auf diese Weise kann die Messung der Werkstücke W1 bis W8 unter Verwendung der Übersichtskameras 17R und 17L gesammelt durchgeführt werden.
  • Nachdem das Werkstück W1 erreicht wurde, kann die Steuereinrichtung 60 die zweite Bühnenoperation für das Suchen nach dem gesamten Körper (Kontur) des Werkstücks W1 ausführen, ohne die erste Bühnenoperation für das Suchen nach dem Werkstück W1 auszuführen. Der Grund hierfür ist, dass das Werkstück W bereits gefunden wurde, ohne die Suchoperation durchzuführen. Wenn zum Beispiel das Werkstück W1 bereits gefunden wurde, kann die Steuereinrichtung 60 die erste Bühnenoperation auslassen und die zweite Bühnenoperation durchführen.
  • Es wird oben beschrieben, dass der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 die Koordinatenpositionen der entsprechenden Werkstücke W1 bis W8 gemäß der vorbestimmten Regel oder alternativ dazu gemäß einer Eingabe durch den Benutzer misst, wobei dies jedoch lediglich beispielhaft aufzufassen ist. Der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 kann eine Bewegungsroute jedesmal (zum Beispiel an der Koordinatenposition jedes der Werkstücke W1 bis W8) berechnen, um die kürzeste Bewegungsdistanz zu finden, und kann dann die Koordinatenposition jedes der Werkstücke W1 bis W8 messen. Wenn zum Beispiel die Koordinatenposition eines bestimmten Werkstücks W gemessen wird, kann der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 ein anderes Werkstück W, das sich an der kürzesten Distanz von dem bestimmten Werkstück W befindet und dessen Koordinatenposition noch nicht gemessen wurde, als das nächste Messziel bestimmen.
  • <Zusammenfassung>
  • Die bewegliche Bühne 12 ist ein Beispiel für die Bühne, auf der das Werkstück W platziert wird. Die Kamera 110 ist ein Beispiel für den Abbildungsabschnitt, der das Bild in dem Abbildungssichtfeld auf der Bühne erzeugt. Der Bühnenantriebsabschnitt 101 ist ein Beispiel für den Antriebsabschnitt, der das Abbildungssichtfeld auf der Bühne durch das Bewegen der Bühne relativ zu dem Abbildungsabschnitt in der XY-Richtung wechselt. Der Bühnenantriebsabschnitt 101 kann die Kameras 110 und 120 in Bezug auf die bewegliche Bühne 12 bewegen oder kann die bewegliche Bühne 12 in Bezug auf die Kameras 110 und 120 bewegen. Der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 ist ein Beispiel für den Bestimmungsabschnitt, der bestimmt, ob das Werkstück in dem durch den Abbildungsabschnitt erzeugten Bild enthalten ist oder nicht. Die Steuereinrichtung 60 und der Messsteuerabschnitt 62 sind Beispiele für den Steuerabschnitt zum Steuern des Abbildungsabschnitts, des Antriebsabschnitts und des Bestimmungsabschnitts. Wenn wie mit Bezug auf S800 beschrieben durch den Bestimmungsabschnitt bestimmt wird, dass das Werkstück W nicht in dem Bild enthalten ist, führt der Messsteuerabschnitt 62 die erste Bühnenoperation durch, um den Werkstücksuchprozess zu wiederholen, in dem der Abbildungsabschnitt ein Bild in jedem Abbildungssichtfeld erzeugt, während die Bühne durch das Steuern des Antriebsabschnitts gemäß einer vorbestimmten Sequenz bewegt wird, und der Bestimmungsabschnitt bestimmt, ob das Werkstück in jedem Bild enthalten ist oder nicht. Wenn wie mit Bezug auf S810 beschrieben durch den Bestimmungsabschnitt bestimmt wird, dass das Werkstück W in dem Bild enthalten ist, führt der Messsteuerabschnitt 62 die zweite Bühnenoperation durch, um die Bühne durch den Antriebsabschnitt zu bewegen, sodass der Abbildungsabschnitt Bilder in einem oder mehreren in der Erstreckungsrichtung des Werkstücks W angeordneten Abbildungssichtfeldern aus der Vielzahl von Abbildungssichtfeldern um das Abbildungssichtfeld auf der Bühne, in dem das Bild erhalten wurde, herum erzeugt. Wenn das Bild mit dem darin enthaltenen Werkstück W in der ersten Bühnenoperation gefunden wird, wechselt der Messsteuerabschnitt 62 von der ersten Bühnenoperation zu der zweiten Bühnenoperation. Der Bildverbindungsabschnitt 64 ist ein Beispiel für den Bildverbindungsabschnitt, der die Vielzahl von in der zweiten Bühnenoperation erzeugten Bildern verbindet, um das verbundene Bild mit dem darin enthaltenen Werkstück W zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung ist also besonders nützlich in einem Fall, in dem die Abbildungsvergrößerung der Kameras 110 und 120 größer ist und das Werkstück W nicht in dem Abbildungssichtfeld der Kameras 110 und 120 enthalten ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Werkstück W aus dem durch die Kamera 110 erhaltenen Bild erfasst und wird das verbundene Bild 42 mit dem darin enthaltenen Werkstück W basierend auf dem Werkstück W erzeugt. Dadurch wird die Nutzbarkeit der Bildmessvorrichtung 1 weiter verbessert.
  • Der Messsteuerabschnitt 62 kann die Abbildungsbedingungen des Abbildungsabschnitts basierend auf dem Bild einstellen, wenn das Bild mit dem darin enthaltenen Werkstück W in der ersten Bühnenoperation gefunden wird, und kann die eingestellten Abbildungsbedingungen in der zweiten Bühnenoperation verwenden. Folglich wird das Werkstück W einfacher extrahiert und wird ein das gesamte Werkstück W abdeckendes Bild einfacher erzeugt.
  • Wenn durch den Bestimmungsabschnitt bestimmt wird, dass wenigstens ein Teil des Werkstücks nicht in dem Abbildungssichtfeld enthalten ist, kann der Messsteuerabschnitt 62 damit fortfahren, das verbundene Bild gemäß der vorbestimmten Sequenz in Entsprechung zu den Abbildungsbedingungen des Abbildungsabschnitts zu erzeugen. Zum Beispiel können die Standard-Abbildungsbedingungen kontinuierlich verwendet werden, bis das Werkstück W zu Beginn in der ersten Bühnenoperation gefunden wird. Die Abbildungsbedingungen können eine In-Fokus-Position, eine optische Vergrößerung, Membranbedingungen, Beleuchtungsbedingungen und eine Belichtungszeit des optischen Systems in dem Abbildungsabschnitt umfassen. Die In-Fokus-Position in Bezug auf das Werkstück W kann zum Beispiel durch das Bewegen der beweglichen Bühne 12 in der Z-Richtung in Bezug auf die Kameras 110 und 120 geändert werden.
  • Der Messsteuerabschnitt 62 kann den Setzmodus für das Setzen des Messpunkts des Werkstücks W und den Messmodus für das Durchführen einer Messung an dem durch den Setzmodus gesetzten Messpunkt aufweisen. Der Bildverbindungsabschnitt 64 kann das verbundene Bild 42 in dem Setzmodus erzeugen. Folglich kann der Benutzer die verschiedenen Einstellungen einfach setzen, während er das gesamte Werkstück W unter Verwendung des verbundenen Bilds 42 prüft.
  • Die durchlässige Beleuchtung 150 ist ein Beispiel für die durchlässige Beleuchtung, die das Werkstück W mit Licht von unterhalb der eine lichtdurchlässigen Bühne bestrahlt. Die koaxiale Epi-Beleuchtung 130 ist ein Beispiel für die Epi-Beleuchtung, die das Werkstück mit Licht von oberhalb der Bühne bestrahlt. Der Bildverbindungsabschnitt 64 kann das verbundene Bild 42 durch das Verbinden von Bildern des Werkstücks W, das durch die Epi-Beleuchtung mit Licht bestrahlt wird, erzeugen. Die Epi-Beleuchtung hilft dem Benutzer, Muster auf der Oberfläche des Werkstücks W zu betrachten. Der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 kann bestimmen, ob das Werkstück W in dem Bild des mit Licht der durchlässigen Beleuchtung bestrahlten Werkstücks W enthalten ist. Die durchlässige Beleuchtung hilft dabei, die Kanten des Werkstücks W hervorzuheben.
  • Die Anzeigeeinrichtung 11 ist ein Beispiel für den Anzeigeabschnitt, der das verbundene Bild 42 in dem Setzmodus anzeigt. Der Betätigungsabschnitt 30 kann als der Annahmeabschnitt dienen, der eine Angabe zu dem Extraktionsbereich der als der Messpunkt dienenden Kante und zu den Abbildungsbedingungen des Bilds in Bezug auf das Werkstück W, das in dem an dem Anzeigeabschnitt angezeigten verbundenen Bild 42 enthalten ist, annimmt. Weil die Abbildungsbedingungen der Kamera 110 und die Abbildungsbedingungen der Kamera 120 voneinander verschieden sind, können die Abbildungsbedingungen der Kamera 110 und der Kamera 120 angegeben werden. Der Setzabschnitt 61 kann als der Setzabschnitt dienen, der die Anzahl von Bildern, die für das Extrahieren der als Messpunkt dienenden Kante erforderlich sind, basierend auf den über den Annahmeabschnitt angenommenen Abbildungsbedingungen setzt.
  • In dem Messmodus kann der Suchabschnitt 66 die Bühnenkoordinaten des in dem Setzmodus gesetzten Messpunkts spezifizieren, indem die Mustersuche auf dem verbundenen Bild 42 durchgeführt wird. Der Messsteuerabschnitt 62 kann dem Abbildungsabschnitt das erneute Abbilden des Messpunkts unter Verwendung der an dem Messpunkt in dem Setzmodus gesetzten Abbildungsbedingungen mit den durch den Suchabschnitt 66 spezifizierten Bühnenkoordinaten gestatten. Der Messabschnitt 67 und der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 können die Kante des Messpunkts unter Verwendung des durch die erneute Abbildung erzeugten Bilds extrahieren.
  • Der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 kann den Grenzteil des Werkstücks W als die Kante basierend auf dem Leuchtdichtenwert in dem Bild bestimmen. Das heißt, dass die Kontur des Werkstücks W als die Kante extrahiert werden kann.
  • Die Speichereinrichtung 70 ist ein Beispiel für einen Speicherabschnitt, der Informationen in Bezug auf die Bühnenkoordinaten jedes Abbildungssichtfelds an der Bühne speichert. Der Messsteuerabschnitt 62 kann die Bewegungsrichtung der Bühne in der zweiten Bühnenoperation basierend auf Bühnenkoordinaten des Abbildungssichtfelds des wenigstens einen Teil des in der ersten Bühnenoperation gefundenen Werkstücks W enthaltenden Bilds, auf Informationen zu der Erstreckungsrichtung des Werkstücks W und auf Informationen zu den Bühnenkoordinaten (zum Beispiel die Rasterkoordinaten) jedes in dem Speicherabschnitt gespeicherten Abbildungssichtfelds bestimmen.
  • Der Messsteuerabschnitt 62 kann dem Bildverbindungsabschnitt das Erzeugen des verbundenen Bilds gestatten, während der Abbildungsabschnitt das Bild erzeugt und der Antriebsabschnitt die Bühne in der zweiten Bühnenoperation bewegt. Der Messsteuerabschnitt 62 kann dem Bildverbindungsabschnitt das Erzeugen des verbundenen Bilds gestatten, nachdem eine Vielzahl von Bildern vollständig durch den Abbildungsabschnitt in der zweiten Bühnenoperation erzeugt wurden.
  • Die Messkameras 110 und 120 sind Beispiele für eine erste Kamera, die das auf der Bühne platzierte Werkstück abbildet und das Werkstückbild erzeugt. Die Übersichtskamera 17 ist ein Beispiel für eine zweite Kamera, die ein breiteres Abbildungssichtfeld aufweist als die erste Kamera, das auf der Bühne platzierte Werkstück abbildet und das Übersichtsbild erzeugt. Der Werkstückbestimmungsabschnitt 63 ist ein Beispiel für einen Erfassungsabschnitt, der die Position des Werkstücks W auf der Bühne basierend auf dem Übersichtsbild erfasst. Der Bühnenantriebsabschnitt 101 ist ein Beispiel für einen Antriebsabschnitt, der die Bühne relativ zu der ersten Kamera in eine XY-Richtung bewegt. Der Messsteuerabschnitt 62 steuert den Antriebsabschnitt basierend auf der durch den Erfassungsabschnitt aus dem Übersichtsbild erfassten Position des Werkstücks W derart, dass das Werkstück in oder in der Nähe des Abbildungssichtfelds der ersten Kamera positioniert wird, und gestattet der ersten Kamera das Abbilden des Werkstücks, um das Werkstückbild zu erzeugen. Unter einer Anordnung des Werkstücks W in oder in der Nähe des Abbildungssichtfelds der ersten Kamera ist zu verstehen, dass das Werkstück W insgesamt oder wenigstens teilweise in dem Abbildungssichtfeld enthalten ist. Das Werkstück W muss also nicht in dem Abbildungssichtfeld angeordnet sein, sondern kann in der Nähe des Abbildungssichtfelds angeordnet sein. Der Suchabschnitt 66 ist ein Beispiel für einen Spezifizierungsabschnitt, der die detaillierte Position und Ausrichtung des Werkstücks in dem durch die erste Kamera erzeugten Werkstückbild spezifiziert. Der Messabschnitt 67 ist ein Beispiel für einen Prüfabschnitt, der einen Prüfungspunkt des Werkstücks W in dem Werkstückbild basierend auf der durch den Spezifizierungsabschnitt spezifizierten detaillierten Position und Ausrichtung des Werkstücks W bestimmt, und führt einen vorbestimmten Prüfprozess durch. Die designierten Bereiche 1101a und 1101b der Messpunkte sind Beispiele für die Prüfpunkte. Weil die Position des Werkstücks W unter Verwendung des Übersichtsbilds erhalten wird, wird die Position des Werkstücks W innerhalb einer kürzeren Zeit bestimmt. Auch wenn zum Beispiel das Werkstück W nicht in der Mitte der beweglichen Bühne 12 platziert ist, kann die Position des Werkstücks W innerhalb einer kurzen Zeit bestimmt werden. Und wenn eine Vielzahl von Werkstücken W an der beweglichen Bühne 12 montiert sind, kann die Position jedes Werkstücks W innerhalb einer kurzen Zeit bestimmt werden.
  • Der Koordinatenwandlungsabschnitt 68 ist ein Beispiel für einen Koordinatenwandlungsabschnitt, der die Koordinaten in dem Koordinatensystem der zweiten Kamera zu den Koordinaten in dem Koordinatensystem der ersten Kamera wandelt. Der Koordinatenwandlungsabschnitt 68 kann die Koordinaten der Position des durch den Erfassungsabschnitt aus dem Übersichtsbild erfassten Werkstücks zu den Koordinaten in dem Koordinatensystem der ersten Kamera wandeln. Der Messsteuerabschnitt 62 kann den Antriebsabschnitt basierend auf der durch den Koordinatenwandlungsabschnitt 68 erhaltenen Position des Werkstücks in dem Koordinatensystem der ersten Kamera steuern.
  • Wie in 3 gezeigt kann die zweite Kamera, von der Bühnenseite aus betrachtet, eine oder mehrere Übersichtskameras umfassen und in einem peripheren Teil der ersten Kamera vorgesehen sein. Die zweite Kamera kann eine erste Übersichtskamera und eine zweite Übersichtskamera umfassen. Die erste Kamera kann zwischen der ersten Übersichtskamera und der zweiten Übersichtskamera, von der Bühnenseite aus betrachtet, vorgesehen sein. Weiterhin können das Abbildungssichtfeld der ersten Übersichtskamera und das Abbildungssichtfeld der zweiten Übersichtskamera verschieden sein. Die Speichereinrichtung 70 kann als ein Speicherabschnitt funktionieren, der Informationen zu der Montageposition und der Montageausrichtung der ersten Übersichtskamera in Bezug auf die Bildprüfvorrichtung und Informationen zu der Montageposition und der Montageausrichtung der zweiten Übersichtskamera in Bezug auf die Bildprüfvorrichtung speichern kann. Derartige Informationen können in der Speichereinrichtung 70 als die Kalibrierungsinformationen 72 gespeichert sein. Der Kalibrierungsabschnitt 69 ist ein Beispiel für einen Kalibrierungsabschnitt, der das Koordinatensystem der ersten Übersichtskamera basierend auf den Informationen zu der Montageposition und Montageausrichtung der ersten Übersichtskamera kalibriert und das Koordinatensystem der zweiten Übersichtskamera basierend auf den Informationen zu der Montageposition und Montageausrichtung der zweiten Übersichtskamera kalibriert.
  • Der Übersichtsbilderzeugungsabschnitt 65 ist ein Beispiel für einen Erzeugungsabschnitt, der das Übersichtsbild mit der darin enthaltenen vollständigen Bühne durch das Verbinden des durch die erste Übersichtskamera erhaltenen Bilds mit dem durch die zweite Übersichtskamera erhaltenen Bild erzeugt.
  • Der Messsteuerabschnitt 62 steuert den Antriebsabschnitt derart, dass das Übersichtsbild mit der darin enthaltenen vollständigen Bühne durch das Verbinden des durch die erste Übersichtskamera erhaltenen Bilds mit dem durch die zweite Übersichtskamera erhaltenen Bild erzeugt. Die Bühne bewegt sich dabei relativ zu der ersten Übersichtskamera und der zweiten Übersichtskamera.
  • Die Telezentrizität der zweiten Kamera kann geringer als diejenige der ersten Kamera sein. Das heißt, dass die zweite Kamera vorteilhaft für das Erzeugen des Übersichtsbilds sein kann. Die erste Kamera kann vorteilhaft für das Messen des Werkstücks W sein.
  • Ein Verfahren zum Erzeugen des Übersichtsbilds unter Verwendung von zwei Übersichtskameras wurde mit Bezug auf 3 beschrieben. Das Übersichtsbild kann jedoch auch unter Verwendung von nur einer einzelnen Übersichtskamera erzeugt werden. In diesem Fall wird die Weitwinkellinse als das optische System in der Übersichtskamera verwendet.
  • In dem mit Bezug auf 4 beschriebenen Verfahren zum Erzeugen des Übersichtsbilds bewegt sich die bewegliche Bühne 12 derart, dass die Mitte zwischen der Abbildungsachse der Übersichtskamera 17L und der Abbildungsachse der Übersichtskamera 17R mit der Mitte der beweglichen Bühne 12 zusammenfällt und die Übersichtskameras 17L und 17R die Abbildung durchführen. Das Verfahren zum Erzeugen des Übersichtsbilds ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Wie in 12A gezeigt, bewegt die Steuereinrichtung 60 die bewegliche Bühne 12.
  • Wie in 12B gezeigt, gestattet die Steuereinrichtung 60 der Übersichtskamera 12R das Durchführen der Abbildung, um dadurch das Teilübersichtsbild 41a zu erhalten.
  • Wie in 12C gezeigt, bewegt die Steuereinrichtung 60 die bewegliche Bühne 12 nach links und gestattet der Übersichtskamera 12L das Durchführen der Abbildung, um das Teilübersichtsbild 41b zu erhalten.
  • Wie in 12D gezeigt, kombiniert die Steuereinrichtung 60 das Übersichtsbild 41a und das Übersichtsbild 41b, um das Übersichtsbild 41d, das die gesamte bewegliche Bühne 12 zeigt, zu erzeugen.
  • Weil wie oben beschrieben die optischen Systeme der Übersichtskameras 17L und 17R die Weitwinkellinsen verwenden, tritt eine große Verzerrung in dem peripheren Teil des Abbildungssichtfelds im Vergleich zu dem mittleren Teil des Abbildungssichtfelds auf. Deshalb kann die Übersicht nur aus der Nachbarschaft zu der Mitte der Abbildungssichtfelder der Übersichtskameras 17L und 17R erzeugt werden.
  • Wie in 13A gezeigt, bewegt die Steuereinrichtung 60 die bewegliche Bühne und gestattet der Übersichtskamera 12R das Durchführen der Abbildung, um das Teilübersichtsbild 41a zu erhalten.
  • Wie in 13B gezeigt, bewegt die Steuereinrichtung 60 die bewegliche Bühne 12 nach links und gestattet der Übersichtskamera 12R das Durchführen der Abbildung, um das Teilübersichtsbild 41b zu erhalten.
  • Wie in 13C gezeigt, bewegt die Steuereinrichtung 60 die bewegliche Bühne 12 nach links und gestattet der Übersichtskamera 12L das Durchführen der Abbildung, um das Teilübersichtsbild 41c zu erhalten.
  • Wie in 13D gezeigt, bewegt die Steuereinrichtung 60 die bewegliche Bühne 12 nach links und gestattet der Übersichtskamera 12L das Durchführen der Abbildung, um das Teilübersichtsbild 41e zu erhalten.
  • Wie in 13E gezeigt, bewegt die Steuereinrichtung 60 die bewegliche Bühne 12 nach links und gestattet der Übersichtskamera 12L das Durchführen der Abbildung, um das Teilübersichtsbild 41f zu erhalten.
  • Wie in 13F gezeigt, kombiniert die Steuereinrichtung 60 die Übersichtsbilder 41a, 41b, 41c, 41d, 41e und 41f, um ein Übersichtsbild 41d zu erzeugen, das die gesamte bewegliche Bühne 12 zeigt.
  • 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 Patentliteratur
    • JP 2018081115 A [0003]

Claims (10)

  1. Bildprüfvorrichtung, umfassend: eine Bühne, auf der ein Werkstück platziert ist, eine erste Kamera, die das auf der Bühne platzierte Werkstück abbildet und ein Werkstückbild erzeugt, eine zweite Kamera, die ein breiteres Abbildungssichtfeld aufweist als die erste Kamera, das auf der Bühne platzierte Werkstück abbildet und ein Übersichtsbild erzeugt, einen Erfassungsabschnitt, der die Position des Werkstücks auf der Bühne basierend auf dem Übersichtsbild erfasst, einen Antriebsabschnitt, der die Bühne relativ zu der ersten Kamera in einer XY-Richtung bewegt, einen Steuerabschnitt, der den Antriebsabschnitt basierend auf der durch den Erfassungsabschnitt aus dem Übersichtsbild erfassten Position des Werkstücks derart steuert, dass das Werkstück in oder in der Nähe des Abbildungssichtfelds der ersten Kamera positioniert wird, und der ersten Kamera das Abbilden des Werkstücks gestattet, um das Werkstückbild zu erzeugen, einen Spezifizierungsabschnitt, der eine detaillierte Position und Ausrichtung des Werkstücks in dem durch die erste Kamera erzeugten Werkstückbild spezifiziert, und einen Prüfabschnitt, der einen Prüfpunkt des Werkstücks in dem Werkstückbild basierend auf der durch den Spezifizierungsabschnitt spezifizierten detaillierten Position und Ausrichtung des Werkstücks bestimmt und einen vorbestimmten Prüfprozess ausführt.
  2. Bildprüfvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin umfasst: einen Koordinatenwandlungsabschnitt, der Koordinaten in einem Koordinatensystem der zweiten Kamera zu Koordinaten in einem Koordinatensystem der ersten Kamera wandelt, wobei der Koordinatenwandlungsabschnitt Koordinaten einer durch den Erfassungsabschnitt aus dem Übersichtsbild erfassten Position des Werkstücks zu Koordinaten in dem Koordinatensystem der ersten Kamera wandelt, und der Steuerabschnitt den Antriebsabschnitt basierend auf der durch den Koordinatenwandlungsabschnitt erhaltenen Position des Werkstücks in dem Koordinatensystem der ersten Kamera steuert.
  3. Bildprüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die zweite Kamera eine erste Übersichtskamera und eine zweite Übersichtskamera umfasst, und die erste Kamera, von der Bühnenseite aus betrachtet, zwischen der ersten Übersichtskamera und der zweiten Übersichtskamera vorgesehen ist.
  4. Bildprüfvorrichtung nach Anspruch 3, wobei: das Abbildungssichtfeld der ersten Übersichtskamera und das Abbildungssichtfeld der zweiten Übersichtskamera voneinander verschieden sind.
  5. Bildprüfvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, die weiterhin umfasst: einen Speicherabschnitt, der Informationen zu einer Montageposition und Montageausrichtung der ersten Übersichtskamera in Bezug auf die Bildprüfvorrichtung und Informationen zu einer Montageposition und Montageausrichtung der zweiten Übersichtskamera in Bezug auf die Bildprüfvorrichtung speichert, und einen Kalibrierungsabschnitt, der ein Koordinatensystem der ersten Übersichtskamera basierend auf den Informationen zu der Montageposition und Montageausrichtung der Übersichtskamera kalibriert und ein Koordinatensystem der zweiten Übersichtskamera basierend auf den Informationen zu der Montageposition und Montageausrichtung der zweiten Übersichtskamera kalibriert.
  6. Bildprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, die weiterhin umfasst: einen Erzeugungsabschnitt, der das Übersichtsbild mit der darin enthaltenen gesamten Bühne durch das Verbinden eines durch die erste Übersichtskamera erhaltenen Bilds mit dem durch die zweite Übersichtskamera erhaltenen Bild erzeugt.
  7. Bildprüfvorrichtung nach Anspruch 6, wobei: der Steuerabschnitt den Antriebsabschnitt derart steuert, dass das Übersichtsbild mit der darin enthaltenen gesamten Bühne durch das Verbinden des durch die erste Übersichtskamera erhaltenen Bilds mit dem durch die zweite Übersichtskamera erhaltenen Bild erzeugt wird, indem die Bühne relativ zu der ersten Übersichtskamera und der zweiten Übersichtskamera bewegt wird.
  8. Bildprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: die Telezentrizität der zweiten Kamera kleiner ist als diejenige der ersten Kamera.
  9. Bildprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei: die zweite Kamera eine oder mehrere Übersichtskameras umfasst und, von der Bühnenseite aus betrachtet, an einem peripheren Teil der ersten Kamera angeordnet ist.
  10. Steuerverfahren für eine Prüfvorrichtung, die eine Bühne, auf der ein Werkstück platziert ist, eine erste Kamera, die das auf der Bühne platzierte Werkstück abbildet und ein Werkstückbild erzeugt, und eine zweite Kamera, die ein breiteres Abbildungssichtfeld aufweist als die erste Kamera, das auf der Bühne platzierte Werkstück abbildet und ein Übersichtsbild erzeugt, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen des Übersichtsbilds durch das Abbilden der Bühne von oben mit der zweiten Kamera, Erfassen einer Position des Werkstücks auf der Bühne basierend auf dem Übersichtsbild, Bewegen der Bühne relativ zu der ersten Kamera basierend auf der aus dem Übersichtsbild erfassten Position des Werkstücks derart, dass das Werkstück in oder in der Nähe eines Abbildungssichtfelds der ersten Kamera positioniert wird, und Abbilden des Werkstücks mit der ersten Kamera, um das Werkstückbild zu erzeugen, Spezifizieren einer detaillierten Position und Ausrichtung des Werkstücks in dem durch die erste Kamera erzeugten Werkstückbild, und Bestimmen eines Prüfpunkts des Werkstücks in dem Werkstückbild basierend auf der spezifizierten detaillierten Position und Ausrichtung des Werkstücks, und Ausführen eines vorbestimmten Prüfprozesses.
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