JP2005049222A - High precision positioning device - Google Patents

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JP2005049222A JP2003281557A JP2003281557A JP2005049222A JP 2005049222 A JP2005049222 A JP 2005049222A JP 2003281557 A JP2003281557 A JP 2003281557A JP 2003281557 A JP2003281557 A JP 2003281557A JP 2005049222 A JP2005049222 A JP 2005049222A
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Yoshinori Nishimoto
吉範 西本
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Toto Ltd
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Toto Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high precision positioning device suitable for positioning for processing or inspection requiring high precision positioning between a work and a tool or the work and a sensor, especially for processing or inspection of many micro-holes. <P>SOLUTION: This high precision positioning control device is characterized by being provided with an image acquisition means for installing a reference sample on which a target point of the position for performing processing or inspection is marked on the different position from the work on a table and acquiring the reference sample as an image, an image analysis means for analyzing the target point marked on the reference sample from the acquired image, and a positioning error detection means for determining a positioning error on the table from the analyzed target point, and generating position error data for urging a positioning control means to perform table position correction. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ワークと工具、またはワークとセンサとの高精度な位置決めを必要とする加工や検査に係り、特に多数の微細穴の加工や検査のための位置決めに好適な高精度位置決め装置に関する発明である。   The present invention relates to processing and inspection that require high-precision positioning between a workpiece and a tool or between a workpiece and a sensor, and particularly relates to a high-precision positioning device suitable for positioning for processing and inspection of a large number of fine holes. It is.

従来の自動位置決め設定方法は、複数のワークに加工する際の位置決め補正をするための基準マークをワーク上の複数の位置に設け、加工工程で基準マークをＣＣＤカメラで読み取り、位置ずれ誤差を測定し、加工時の動作を補正している（例えば、特許文献１参照）。
このような場合、基準マークは例えばワークの４隅に設けて主にワークの傾きや固定台に対する位置ずれ補正の範囲でしか行われないため、各加工点が設計どおり加工されるためには、ワークと工具の相対位置決めを行うテーブルの位置決め精度が正確でなければならず、高精度保証するためには高価なリニアスケールによるフィードバック制御が必要になるなど位置決め装置が高価になるという問題があった。 In the conventional automatic positioning setting method, reference marks for positioning correction when machining into multiple workpieces are provided at multiple positions on the workpiece, and the reference marks are read with a CCD camera in the machining process to measure misalignment errors. And the operation | movement at the time of a process is correct | amended (for example, refer patent document 1).
In such a case, the reference marks are provided at, for example, the four corners of the workpiece, and are mainly performed only within the range of correction of the tilt of the workpiece and the positional deviation with respect to the fixed base. Therefore, in order to machine each machining point as designed, The positioning accuracy of the table that performs relative positioning of the workpiece and tool must be accurate, and there is a problem that the positioning device becomes expensive, such as feedback control using an expensive linear scale is necessary to guarantee high accuracy .

また、検査ステージの移動補正量をあらかじめワークを検査して求めておき、同一品種のワークに対して移動補正量を行うものもある（例えば、特許文献２参照。）。
しかし、この場合もテーブルの繰り返し位置決め精度が正確でなければならず、これも位置決め装置が高価になるという問題があった。 In some cases, the movement correction amount of the inspection stage is obtained by inspecting a workpiece in advance, and the movement correction amount is performed on a workpiece of the same type (for example, see Patent Document 2).
However, in this case as well, the positioning accuracy of the table must be accurate, which also has a problem that the positioning device is expensive.

また、ＣＣＤカメラで図面の線をトレーサで倣い、ワークを加工するという倣い装置もある（例えば特許文献３参照）。
しかし、この場合も加工は板材の切断に使用され、倣う線が連続的であり、線に倣うための画像処理方法しか考えられていなかったという問題があった。
特開平４−１１３８４６号公報（第６−７頁、第４図） 特開２００２−１０７１３７号公報（第４−５頁、第３−４図） 特開平５−２８２０３０号公報（第３−５頁、第１図） There is also a copying apparatus that uses a CCD camera to copy a drawing line with a tracer and process a workpiece (see, for example, Patent Document 3).
However, in this case as well, there is a problem that the processing is used for cutting the plate material, the line to be copied is continuous, and only an image processing method for copying the line has been considered.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-113848 (page 6-7, FIG. 4) JP 2002-107137 A (page 4-5, FIG. 3-4) JP-A-5-282030 (page 3-5, Fig. 1)

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、ワークと工具、またはワークとセンサとの高精度な位置決めを必要とする加工や検査に係り、特に多数の微細穴の加工や検査のための位置決めに好適な高精度位置決め装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention relates to processing and inspection that require highly accurate positioning between a workpiece and a tool or a workpiece and a sensor, and in particular, a large number of microscopic features. It is an object of the present invention to provide a high-accuracy positioning device suitable for positioning for hole processing and inspection.

少なくとも１方向以上の可動部を有するテーブルと、前記テーブルを駆動する少なくとも１つ以上のテーブル駆動手段と、前記テーブル駆動手段に対して位置指令を行う位置決め制御手段と、そのテーブル上に固定されたワークを固定するワーク固定手段と、前記ワークに加工または検査を行うための工具またはセンサを具備した主軸より成る高精度位置決め装置において、前記テーブル上で、前記ワーク固定手段と異なる位置に、加工や検査を行う位置の目標点をマーキングした基準サンプルを固定する基準サンプル固定手段と、基準サンプルを画像として取得するための画像取得手段と、取得した画像より基準サンプル上にマーキングされた前記目標点を解析する画像解析手段と、解析した前記目標点より前記テーブルの位置決め誤差を求め、前記位置決め制御手段にテーブル位置補正を働きかけるための位置誤差データを生成する位置決め誤差検出手段を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、高価なリニアスケールを使った高度な位置フィードバック制御を使用せず、さらに前記テーブル駆動手段の絶対位置決め精度や繰り返し位置決め精度によらず、基準サンプルにマーキングされた目標点に倣ってワークを加工したり、検査したりすることを可能とした。 A table having a movable part in at least one direction, at least one table driving means for driving the table, positioning control means for giving a position command to the table driving means, and fixed on the table In a high-accuracy positioning apparatus comprising a workpiece fixing means for fixing a workpiece and a spindle provided with a tool or a sensor for processing or inspecting the workpiece, the workpiece is fixed at a position different from the workpiece fixing means on the table. Reference sample fixing means for fixing a reference sample marking a target point at a position to be inspected, image acquisition means for acquiring the reference sample as an image, and the target point marked on the reference sample from the acquired image The image analysis means for analyzing and the positioning error of the table from the analyzed target point Because, characterized in that a positioning error detection means for generating a position error data to encourage the table position correction to the positioning control unit.
According to the present invention, the advanced position feedback control using an expensive linear scale is not used, and the target position marked on the reference sample is copied regardless of the absolute positioning accuracy or the repeated positioning accuracy of the table driving means. The workpiece can be machined and inspected.

また、請求項２記載の発明は、前記基準サンプル上にマーキングされた目標点が１次元または２次元の穴の配列であり、前記画像解析手段において、画像中のそれぞれの穴の重心を算出して、前記重心の位置と設定位置との差により、位置決め誤差を検出する位置決め誤差検出手段を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、あらかじめ設定された目標点に対して、その目標点を穴中心として高精度に合わせた穴加工や穴検査が可能となる。 In the invention described in claim 2, the target point marked on the reference sample is a one-dimensional or two-dimensional array of holes, and the image analysis means calculates the center of gravity of each hole in the image. And a positioning error detecting means for detecting a positioning error based on a difference between the position of the center of gravity and a set position.
According to the present invention, it is possible to perform hole processing and hole inspection with high accuracy with respect to a preset target point with the target point as the center of the hole.

また、請求項３記載の発明によれば、基準サンプル上にマーキングされた目標点を取得する画像取得手段が、同じ位置の画像を異なる倍率の複数の画像として認識するための異なる倍率の複数の画像取得手段から成り、それぞれの画像取得手段で取得した画像をそれぞれ画像解析する画像解析手段と、倍率の低い画像での解析結果からテーブル位置を粗補正する位置誤差データを生成し、倍率の高い画像での解析結果からテーブル位置を精密補正する位置誤差データを生成する位置決め誤差検出手段を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、２つの穴加工の目標点の間隔が離れていても、重心位置の認識分解能を下げず、位置決め誤差の補正範囲の拡大を可能とする。 According to the invention described in claim 3, the image acquisition means for acquiring the target point marked on the reference sample has a plurality of different magnifications for recognizing an image at the same position as a plurality of images with different magnifications. The image acquisition means comprises image analysis means for analyzing each of the images acquired by the respective image acquisition means, and generates position error data for roughly correcting the table position from the analysis result of the low-magnification image, and has a high magnification. Positioning error detection means for generating position error data for precisely correcting the table position from the analysis result on the image is provided.
According to the present invention, it is possible to expand the correction range of positioning error without reducing the recognition resolution of the center-of-gravity position even if the distance between the two drilling target points is separated.

本発明によれば、ワークと工具、またはワークとセンサとの高精度な位置決めを必要とする加工や検査に係り、特に多数の微細穴の加工や検査のための位置決めに好適な高精度位置決め装置を提供することが可能であるという効果がある。   According to the present invention, a high-precision positioning apparatus suitable for processing and inspection that requires high-precision positioning of a workpiece and a tool or a workpiece and a sensor, and particularly suitable for positioning for processing and inspection of a large number of fine holes. There is an effect that it is possible to provide.

本発明の実施の形態に関し、以下に図面を用いて詳説する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は本発明の実施に係る高精度位置決め装置を加工機に適用した場合の構成図である。
加工機本体１上に、テーブル２を備える。テーブル２は、位置決め制御手段１７からの指令によりテーブル駆動手段３を介して前後左右に移動し、位置決めデータ記憶手段１９に記憶された位置決めデータに基づき位置決め制御手段１７が指定する位置に移動する。 FIG. 1 is a configuration diagram when a high-precision positioning device according to an embodiment of the present invention is applied to a processing machine.
A table 2 is provided on the processing machine main body 1. The table 2 moves back and forth and right and left via the table driving means 3 in response to a command from the positioning control means 17 and moves to a position designated by the positioning control means 17 based on the positioning data stored in the positioning data storage means 19.

テーブル上には、ワーク固定治具４と基準サンプル固定治具９を設置し、それぞれワーク５と基準サンプル１０を固定している。なお、基準サンプル固定治具９はアクリルなどの透明材料を使用しており、照明１１より透過光が基準サンプルの下側から当てられるようになっている。なお、照明１１は基準サンプルの上方にあってもよい。   A workpiece fixing jig 4 and a reference sample fixing jig 9 are installed on the table, and the workpiece 5 and the reference sample 10 are fixed thereto, respectively. The reference sample fixing jig 9 uses a transparent material such as acrylic, and transmitted light is applied from below the reference sample by the illumination 11. The illumination 11 may be above the reference sample.

ワーク５の上には、スピンドル７に保持された工具８があり、スピンドル７は主軸６に設置されている。主軸６は主軸＆スピンドル制御手段１８の指令により上下に動作し、スピンドルは主軸＆スピンドル制御手段１８の指令により工具８を回転する。この主軸６とスピンドル７の動作により工具８は、テーブル２が位置決めした位置でワーク５を加工することが出来る。   Above the workpiece 5 is a tool 8 held by a spindle 7, which is installed on a main shaft 6. The spindle 6 moves up and down by a command from the spindle & spindle control means 18, and the spindle rotates the tool 8 according to a command from the spindle & spindle control means 18. By the operation of the spindle 6 and the spindle 7, the tool 8 can process the workpiece 5 at the position where the table 2 is positioned.

基準サンプル１０は、位置決めデータ記憶手段１９に記憶された位置決めデータに基づき、目標となる少なくとも１つ以上の点にマーキングを施したものである。
基準サンプル１０の上には、レンズ１３とＣＣＤカメラ１４から構成される画像取得手段１２を備える。テーブル２が次の目標点に到達した後、画像取得手段１２は基準サンプル１０の画像を取得し、画像解析手段１５に画像データを送信する。画像解析手段１５では、基準サンプルの画像データを二値化などの画像処理を施し、基準サンプル上にマーキングされた目標点を取得する。位置決め誤差検出手段１６は、前記目標点と現在のテーブル位置との位置誤差を求めて、位置誤差データを位置決め制御手段１７に送る。位置決め制御手段１７は、位置誤差データよりテーブル２の位置を補正するようにテーブル駆動手段３に指令する。 The reference sample 10 is obtained by marking at least one target point based on the positioning data stored in the positioning data storage unit 19.
On the reference sample 10, an image acquisition unit 12 including a lens 13 and a CCD camera 14 is provided. After the table 2 reaches the next target point, the image acquisition unit 12 acquires an image of the reference sample 10 and transmits the image data to the image analysis unit 15. The image analysis unit 15 performs image processing such as binarization on the image data of the reference sample, and acquires target points marked on the reference sample. The positioning error detection unit 16 obtains a position error between the target point and the current table position, and sends the position error data to the positioning control unit 17. The positioning control means 17 instructs the table driving means 3 to correct the position of the table 2 from the position error data.

図２は本発明の実施に係る基準サンプルの構成図である。
基準サンプル１０の材料として、熱膨張係数が少ないガラスを使用する実施例を示す。基準サンプル１０はワーク５と等しい寸法の外形であり、基準サンプル１０の表面上に、位置決めデータに基づき、外形のあらかじめ設定した１点を基準として、位置決めの目標となる少なくとも１つ以上の点に十分高精度にマーキングを施す。マーキングは、前記目標点を中心とする円形の透過窓２０であり、この透過窓以外の基準サンプル１０表面には蒸着マスク２１を施している。 FIG. 2 is a configuration diagram of a reference sample according to the embodiment of the present invention.
An example in which glass having a small coefficient of thermal expansion is used as the material of the reference sample 10 will be described. The reference sample 10 has an outer shape with the same dimensions as the workpiece 5, and on the surface of the reference sample 10, at least one point that is a positioning target based on one preset point of the outer shape based on positioning data. Mark with sufficient precision. The marking is a circular transmission window 20 centered on the target point, and a vapor deposition mask 21 is provided on the surface of the reference sample 10 other than the transmission window.

基準サンプル１０を裏側から光を当てると、透過窓２０の部分は明るく、蒸着マスク２１の部分は暗くなる。従って、透過窓２０を含む画像を取得して、二値化すると前記目標点を中心とする円は白くなり、その他の蒸着マスク２１の部分は黒くなる。前記円の中心を求めることにより、前記目標点を取得することが出来る。円の中心は円の重心を計算し、この重心を中心と設定する方法が好ましい。   When the reference sample 10 is irradiated with light from the back side, the portion of the transmission window 20 is bright and the portion of the vapor deposition mask 21 is dark. Therefore, when an image including the transmission window 20 is acquired and binarized, the circle centered on the target point becomes white and the other portions of the vapor deposition mask 21 become black. The target point can be acquired by obtaining the center of the circle. The center of the circle is preferably a method of calculating the center of gravity of the circle and setting this center of gravity as the center.

なお、基準サンプル１０はガラス以外の材料、例えばワー５クと同じ材料を使用して、蒸着ではなく実際の加工と同じ加工を施したものでもよい。また、基準サンプル１０の外形寸法は、ワーク５の外形寸法と異なってもよいが、この場合は、ワーク５と基準サンプル１０で位置決めやアライメントの基準とするルールやマーキングを設定しなければならない。   The reference sample 10 may be a material other than glass, for example, the same material as the workpiece 5 and subjected to the same processing as actual processing instead of vapor deposition. In addition, the outer dimensions of the reference sample 10 may be different from the outer dimensions of the workpiece 5, but in this case, rules and markings for positioning and alignment must be set for the workpiece 5 and the reference sample 10.

また、ワーク５が穴加工品であり、穴位置に対向して剣山状にピンを持つ別の物がある場合には、このピンを持つ物を基準サンプル１０として、このピンの頂点位置を画像取得し、位置決めの目標点としてもよい。   In addition, when the workpiece 5 is a hole processed product and there is another object having a pin in a sword mountain shape facing the hole position, the object having the pin is used as a reference sample 10 and the apex position of the pin is imaged. It may be acquired and used as a positioning target point.

図３は本発明の実施に係るテーブル上治具の構成図である。
ワーク５は、ワーク固定手段４上でワーク位置決め治具３０でアライメントされている。また、基準サンプル１０は、基準サンプル固定手段９上で基準サンプル位置決め治具３１でアライメントされている。基準サンプル固定手段９と基準サンプル位置決め治具３１は光を透過することが可能なアクリルなどの材料を使用している。 FIG. 3 is a configuration diagram of a table jig according to the embodiment of the present invention.
The workpiece 5 is aligned by the workpiece positioning jig 30 on the workpiece fixing means 4. The reference sample 10 is aligned by the reference sample positioning jig 31 on the reference sample fixing means 9. The reference sample fixing means 9 and the reference sample positioning jig 31 use materials such as acrylic that can transmit light.

ワーク位置決め治具３０と基準サンプル位置決め治具３１により、ワーク５と基準サンプル１０は、対応する辺がそれぞれ平行になるように固定されている。また、工具８がワーク５の左上隅の真上にある時に、画像取得手段１２は、基準サンプル１０の右上隅を中心とする画像を取得するように設置している。   The workpiece 5 and the reference sample 10 are fixed by the workpiece positioning jig 30 and the reference sample positioning jig 31 so that the corresponding sides are parallel to each other. Further, when the tool 8 is directly above the upper left corner of the workpiece 5, the image acquisition unit 12 is installed so as to acquire an image centered on the upper right corner of the reference sample 10.

ワーク５と基準サンプル１０は、外形寸法が等しく、それぞれの右上隅を位置決めの基準点とすることで、テーブル２移動時に、ワーク５外形に対するワーク５の工具８による加工中心点の相対位置座標と、基準サンプル１０外形に対する画像取得手段１２で取得する画像中心点の相対位置座標とが常に等しくなるようにしている。例えば、スタート時工具位置３２がワークの右上隅真上にあるときは、スタート時画像取得手段位置３３は基準サンプル右上隅真上にある。   The workpiece 5 and the reference sample 10 have the same outer dimensions, and each upper right corner is used as a positioning reference point, so that when the table 2 is moved, the relative position coordinates of the processing center point by the tool 8 of the workpiece 5 with respect to the workpiece 5 outer shape The relative position coordinates of the image center point acquired by the image acquisition unit 12 with respect to the outer shape of the reference sample 10 are always equal. For example, when the starting tool position 32 is directly above the upper right corner of the workpiece, the starting image acquisition means position 33 is immediately above the upper right corner of the reference sample.

図４は本発明の実施に係る位置決め補正の説明図である。
テーブル上治具の構成は図３のとおりである。
位置決めデータに基づき、位置決め目標点の１つの位置にテーブルを移動し、停止後画像取得手段１２で基準サンプルの画像を取得する。この画像を画像解析手段１５で画像処理すると、穴加工位置移動時画像４０が得られる。穴加工位置移動時画像４０には、元画像に二値化処理を行い、背景が黒で、透過丸窓画像４５の部分が白い円になっており、この透過丸窓画像４５の重心４６を算出している。 FIG. 4 is an explanatory diagram of positioning correction according to the embodiment of the present invention.
The structure of the jig on the table is as shown in FIG.
Based on the positioning data, the table is moved to one position of the positioning target point, and the image of the reference sample is acquired by the post-stop image acquisition means 12. When this image is image-processed by the image analysis means 15, an image 40 at the time of hole processing position movement is obtained. The hole processing position moving image 40 is binarized on the original image, the background is black, and the transparent round window image 45 is a white circle. Calculated.

また、画像には、Ｘ方向位置合わせ目標線４２とＹ方向位置合わせ目標線４３が描画されており、この交点である位置合わせ目標点４４の位置と円の重心４６の位置の差が、位置合わせデータどおりの目標点と現在のテーブル位置との位置誤差に等しく、位置決め誤差検出手段１６で、位置誤差データを算出している。
この位置誤差データにより位置決め制御手段１７でテーブル２の位置を補正し、補正後に穴加工位置補正時画像４１のように透過丸窓画像４５の重心４６が位置合わせ目標点４４と重なるようにすることで、基準サンプル１０の透過丸窓２１の位置に倣って、基準サンプル１０と同等な精度の位置決め性能を得ることが出来る。 Further, an X-direction alignment target line 42 and a Y-direction alignment target line 43 are drawn on the image, and the difference between the position of the alignment target point 44 that is the intersection and the position of the center of gravity 46 of the circle is the position. The position error data is calculated by the positioning error detection means 16 which is equal to the position error between the target point according to the alignment data and the current table position.
Based on this position error data, the position of the table 2 is corrected by the positioning control means 17, and after correction, the center of gravity 46 of the transparent round window image 45 overlaps the alignment target point 44 as in the hole drilling position correction time image 41. Thus, the positioning performance with the same accuracy as that of the reference sample 10 can be obtained following the position of the transmission round window 21 of the reference sample 10.

従って、基準サンプル１０の位置決め目標点を示すマーキングの位置精度を、位置決めデータに対して正確にするほど、より高精度な位置決めが可能となる。特にガラス蒸着を使った基準サンプルでは、１μｍ未満の高精度なマーキングが可能であるので、１μｍ未満の精度を要求する位置決め用途に好適である。   Therefore, the more accurate the positioning accuracy of the marking indicating the positioning target point of the reference sample 10 with respect to the positioning data, the more accurate positioning becomes possible. In particular, a reference sample using glass vapor deposition is capable of highly accurate marking of less than 1 μm, and is therefore suitable for positioning applications that require accuracy of less than 1 μm.

図５は本発明の実施に係る２種類の倍率での画像取得が可能な画像取得手段の構成図である。
基準サンプルの画像を、まず共通レンズ５５で取り込む。次に、画像分岐手段５４でプリズムを利用して画像を２系統に分岐し、一方を低倍率レンズ５２を介して、ＣＣＤカメラＡ５０に取り込み、他方を高倍率レンズ５３を介して、ＣＣＤカメラＢ５１に取り込む。
これにより、画像解析手段１５では、異なる倍率の基準サンプルの画像を解析することができるので、位置誤差が大きく高倍率の画像で基準サンプル透過丸窓画像４５の一部または全部が解析画像内にないときに、低倍率の画像を使って、テーブル位置を粗補正し、再度高倍率の画像を取得し、高倍率の画像を使ってより高い分解能でテーブル位置を補正することが出来る。 FIG. 5 is a configuration diagram of image acquisition means capable of acquiring images at two different magnifications according to the embodiment of the present invention.
First, the image of the reference sample is captured by the common lens 55. Next, the image branching means 54 uses a prism to branch the image into two systems, one is taken into the CCD camera A50 via the low magnification lens 52, and the other is taken through the high magnification lens 53 to the CCD camera B51. Into.
As a result, the image analysis means 15 can analyze the images of the reference samples having different magnifications, so that a part or all of the reference sample transmission round window image 45 is a high magnification image in the analysis image. When not, the table position can be roughly corrected using the low magnification image, the high magnification image can be acquired again, and the table position can be corrected with higher resolution using the high magnification image.

図６は本発明の実施に係る高精度位置決め装置を検査機に適用した場合の構成図
である。
スピンドル７および工具８を、検査用ＣＣＤカメラ６０および検査用レンズ６１で置き換えており、画像検査手段６２で、位置決めデータ記憶手段１９に記憶された位置決めデータに基づき位置決めされたテーブル位置で加工されたワークの検査を行う。
この場合も、基準サンプル１０を画像取得手段１２で取得し、取得した画像の解析結果からテーブル２の位置を補正し、その時の検査用ＣＣＤカメラ６０で取得したワークの加工画像の解析結果を検査基準と比較して、合否判定を行うものである。 FIG. 6 is a configuration diagram when the high-precision positioning device according to the embodiment of the present invention is applied to an inspection machine.
The spindle 7 and the tool 8 are replaced with an inspection CCD camera 60 and an inspection lens 61, and processed by the image inspection means 62 at the table position positioned based on the positioning data stored in the positioning data storage means 19. Inspect the workpiece.
Also in this case, the reference sample 10 is acquired by the image acquisition means 12, the position of the table 2 is corrected from the analysis result of the acquired image, and the analysis result of the processed image of the workpiece acquired by the CCD camera 60 for inspection at that time is inspected. The pass / fail judgment is performed in comparison with the reference.

本発明の実施に係る高精度位置決め装置を加工機に適用した場合の構成図である。It is a block diagram at the time of applying the high precision positioning device which concerns on implementation of this invention to a processing machine. 本発明の実施に係る基準サンプルの構成図である。It is a block diagram of the reference | standard sample which concerns on implementation of this invention. 本発明の実施に係るテーブル上治具の構成図である。It is a block diagram of the jig on a table which concerns on implementation of this invention. 本発明の実施に係る位置決め補正の説明図である。It is explanatory drawing of the positioning correction which concerns on implementation of this invention. 本発明の実施に係る２種類の倍率での画像取得が可能な画像取得手段の構成図Configuration diagram of image acquisition means capable of acquiring images at two different magnifications according to the embodiment of the present invention 本発明の実施に係る高精度位置決め装置を検査機に適用した場合の構成図である。It is a block diagram at the time of applying the high precision positioning device which concerns on implementation of this invention to an inspection machine.

符号の説明Explanation of symbols

１…加工機本体
２…テーブル
３…テーブル駆動手段
４…ワーク固定手段
５…ワーク
６…主軸
７…スピンドル
８…工具
９…基準サンプル固定手段
１０…基準サンプル
１１…照明
１２…画像取得手段
１３…レンズ
１４…ＣＣＤカメラ
１５…画像解析手段
１６…位置決め誤差検出手段
１７…位置決め制御手段
１８…主軸＆スピンドル制御手段
１９…位置決めデータ記憶手段
２０…透過丸窓（位置決め目標点を中心とする円）
２１…蒸着マスク
３０…ワーク位置決め治具
３１…基準サンプル位置決め治具
３２…スタート時工具位置
３３…スタート時画像取得手段位置
４０…画像取得手段で取得した穴加工位置移動時画像
４１…画像取得手段で取得した穴加工位置補正時画像
４２…Ｘ方向位置合わせ目標線
４３…Ｙ方向位置合わせ目標線
４４…位置合わせ目標点
４５…基準サンプル透過丸窓画像
４６…基準サンプル透過丸窓重心
５０…ＣＣＤカメラＡ
５１…ＣＣＤカメラＢ
５２…低倍率レンズ
５３…高倍率レンズ
５４…画像分岐手段
５５…共通レンズ
６０…検査用ＣＣＤカメラ
６１…検査用レンズ
６２…画像検査手段


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing machine main body 2 ... Table 3 ... Table drive means 4 ... Work fixing means 5 ... Work 6 ... Spindle 7 ... Spindle 8 ... Tool 9 ... Reference | standard sample fixing means 10 ... Reference | standard sample 11 ... Illumination 12 ... Image acquisition means 13 ... Lens 14 ... CCD camera 15 ... Image analysis means 16 ... Positioning error detection means 17 ... Positioning control means 18 ... Spindle & spindle control means 19 ... Positioning data storage means 20 ... Transmission round window (circle centering on positioning target point)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Deposition mask 30 ... Work positioning jig 31 ... Reference | standard sample positioning jig 32 ... Tool position at the time of start 33 ... Image acquisition means position at the start 40 ... Image at the time of hole processing position movement acquired by the image acquisition means 41 ... Image acquisition means 42. X-direction alignment target line 43 ... Y-direction alignment target line 44 ... Registration target point 45 ... Reference sample transmission round window image 46 ... Reference sample transmission round window center of gravity 50 ... CCD Camera A
51 ... CCD camera B
52 ... Low magnification lens 53 ... High magnification lens 54 ... Image branching means 55 ... Common lens 60 ... CCD camera for inspection 61 ... Inspection lens 62 ... Image inspection means


Claims (3)

少なくとも１方向以上の可動部を有するテーブルと、前記テーブルを駆動する少なくとも１つ以上のテーブル駆動手段と、前記テーブル駆動手段に対して位置指令を行う位置決め制御手段と、そのテーブル上に固定されたワークを固定するワーク固定手段と、前記ワークに加工または検査を行うための工具またはセンサを具備した主軸より成る高精度位置決め装置において、
前記テーブル上で、前記ワーク固定手段と異なる位置に、加工や検査を行う位置の目標点をマーキングした基準サンプルを固定する基準サンプル固定手段と、基準サンプルを画像として取得するための画像取得手段と、取得した画像より基準サンプル上にマーキングされた前記目標点を解析する画像解析手段と、解析した前記目標点より前記テーブルの位置決め誤差を求め、前記位置決め制御手段にテーブル位置補正を働きかけるための位置誤差データを生成する位置決め誤差検出手段を設けたことを特徴とする高精度位置決め制御装置。 A table having a movable part in at least one direction, at least one table driving means for driving the table, positioning control means for giving a position command to the table driving means, and fixed on the table In a high-accuracy positioning device comprising a workpiece fixing means for fixing a workpiece and a spindle provided with a tool or a sensor for processing or inspecting the workpiece,
On the table, a reference sample fixing means for fixing a reference sample marked with a target point at a position to be processed or inspected at a position different from the work fixing means, and an image acquisition means for acquiring the reference sample as an image An image analyzing unit for analyzing the target point marked on the reference sample from the acquired image, and a position for determining the positioning error of the table from the analyzed target point and for urging the positioning control unit to perform table position correction. A high-accuracy positioning control device comprising positioning error detection means for generating error data. 前記基準サンプル上にマーキングされた目標点が１次元または２次元の穴の配列であり、
前記画像解析手段において、画像中のそれぞれの穴の重心を算出して、前記重心の位置と設定位置との差により、位置決め誤差を検出する位置決め誤差検出手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の高精度位置決め装置。 The target point marked on the reference sample is a one-dimensional or two-dimensional array of holes;
The positioning means for detecting a positioning error based on a difference between the position of the center of gravity and a set position is provided in the image analysis means, and the center of gravity of each hole in the image is calculated. The high-precision positioning device according to 1. 基準サンプル上にマーキングされた目標点を取得し、同じ位置の画像を異なる倍率の複数の画像として認識するための異なる倍率の複数の画像取得手段から成る画像取得手段と、それぞれの画像取得手段で取得した画像をそれぞれ画像解析する画像解析手段と、前記画像解析手段による倍率の低い画像での解析結果からテーブル位置を粗補正する位置誤差データを生成し、かつ倍率の高い画像での解析結果からテーブル位置を精密補正する位置誤差データを生成する位置決め誤差検出手段を設けたことを特徴とする請求項１及至２記載の高精度位置決め装置。


An image acquisition unit comprising a plurality of image acquisition units with different magnifications for acquiring target points marked on the reference sample and recognizing images at the same position as a plurality of images with different magnifications, and each image acquisition unit Image analysis means for analyzing each of the acquired images, and position error data for roughly correcting the table position from the analysis result for the low magnification image by the image analysis means, and from the analysis result for the high magnification image 3. A high-accuracy positioning apparatus according to claim 1, further comprising positioning error detecting means for generating position error data for precisely correcting the table position.


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