JP2010008192A - Fixture for measuring shape of object to be measured and method for measuring three-dimensional shape - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、三次元形状測定機等の測定機にてレンズ等の被測定物の表裏面の相対的な位置関係に基づいて、表裏面の偏心及び傾きを求めるための被測定物形状測定治具及び三次元形状測定方法に関する。 The present invention provides a measuring object shape measuring tool for determining the eccentricity and inclination of the front and back surfaces based on the relative positional relationship between the front and back surfaces of a measuring object such as a lens with a measuring machine such as a three-dimensional shape measuring machine. The present invention relates to a tool and a three-dimensional shape measuring method.
従来より、レンズの表裏面の偏心や傾きを求める方法として、例えば次のようなものが知られている。下記特許文献1に開示されている測定方法は、表面側及び裏面側から測定可能な被測定物保持治具を用いてレンズの三次元形状データと3つの基準球の中心点座標を測定し、基準球の中心点座標を基準にレンズの表裏面の三次元形状データを合成し、レンズ表裏面合成データからレンズの表面と裏面との間の偏心及び傾きを算出するとされている。
Conventionally, for example, the following methods are known as methods for obtaining the eccentricity and inclination of the front and back surfaces of a lens. The measurement method disclosed in the following
しかしながら、上記特許文献1に開示されている測定方法では、3つの基準球を三次元測定して各中心点座標を得た後に、これらの中心点座標を基準にしてレンズ表裏面の三次元測定データを位置合わせし、レンズ表裏面の頂点の偏心及び傾きを測定するため、特に基準の三次元測定に時間がかかり、全体として三次元測定に時間がかかってしまうという問題がある。
However, in the measurement method disclosed in
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、被測定物の表裏面の三次元測定を高精度かつ高速に行うことができる被測定物形状測定治具及び三次元形状測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and a measurement object shape measuring jig and a three-dimensional shape measurement method capable of performing high-precision and high-speed three-dimensional measurement of the front and back surfaces of the measurement object. The purpose is to provide.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る被測定物形状測定治具は、第1面及びこれに対向する第2面を有する板状体と、前記第1面及び前記第2面のそれぞれにおいてその表面が外部に露出するように前記板状体に固定された2つの基準球と、互いに平行な第1平面及び第2平面を有すると共に前記第1面及び前記第2面において前記第1平面及び前記第2平面が外部に露出するように前記板状体に固定された基準平面と、前記板状体を貫通するように形成された孔部を有し被測定物の表面及び裏面がそれぞれ前記第1面及び第2面において露出するように前記孔部において前記被測定物を保持する被測定物保持部とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a workpiece shape measurement jig according to the present invention includes a plate-like body having a first surface and a second surface facing the first surface, the first surface, and the first surface. Each of the second surfaces has two reference spheres fixed to the plate-like body so that the surface is exposed to the outside, and a first plane and a second plane parallel to each other, and the first and second planes. An object to be measured having a reference plane fixed to the plate-like body so that the first plane and the second plane are exposed to the outside, and a hole formed so as to penetrate the plate-like body. And a measured object holding portion for holding the measured object in the hole so that the front surface and the back surface are exposed on the first surface and the second surface, respectively.
本発明に係る被測定物形状測定治具は、上記のように構成することにより、2つの基準球と基準平面の三次元形状測定により被測定物の基準面(参照面)を得ることができるので、被測定物の表裏面の三次元測定を高精度かつ高速に行うことが可能となる。 By configuring the object shape measuring jig according to the present invention as described above, the reference surface (reference surface) of the object to be measured can be obtained by three-dimensional shape measurement of two reference spheres and a reference plane. Therefore, three-dimensional measurement of the front and back surfaces of the object to be measured can be performed with high accuracy and high speed.
なお、前記被測定物形状測定治具は、前記板状体を前記第1面と前記第2面が反転可能なように回動自在に支持する支持軸部を更に備えることができる。 In addition, the said to-be-measured object shape measurement jig | tool can further be provided with the support shaft part which supports the said plate-shaped object so that rotation is possible so that the said 1st surface and the said 2nd surface can be reversed.
また、本発明に係る三次元形状測定方法は、第1面及びこれに対向する第2面を有すると共に、2つの基準球、及び互いに平行な2平面を有する基準平面を固定的に保持する板状体からなる被測定物形状測定治具において、前記基準球、前記基準平面及び少なくとも一つの被測定物を、前記第1面及び前記第2面のそれぞれにおいてそれらの表面が露出する状態で保持する工程と、前記2つの基準球の三次元形状をそれぞれ測定して各基準球の中心点座標を算出する工程と、前記基準平面の三次元形状を測定して、前記基準平面のX軸回りの傾き及びY軸回りの傾きを算出する工程と、前記被測定物の一方の面の三次元形状を測定して測定データを得る工程と、前記基準平面の三次元形状の測定結果に基づいて、前記基準平面が水平となるよう、前記中心点座標、前記傾き、及び前記測定データに関し座標変換を行う工程と、前記2つの基準球の前記中心点座標を結ぶ線がY軸と平行となるよう、前記中心点座標、前記傾き、及び前記測定データに関し、前記X軸及びY軸と直交するZ軸の回りに座標変換を行う工程とを、前記被測定物の表面、及び裏面のそれぞれについて実行すると共に、前記被測定物の表面に関し得られた測定データと前記被測定物の裏面に関し得られた測定データとに基づき、前記表面と前記裏面との間の相対位置データを算出する工程とを備えることを特徴とする。 The three-dimensional shape measuring method according to the present invention includes a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a plate that holds two reference spheres and a reference plane having two planes parallel to each other. A measuring object shape measuring jig comprising a body, wherein the reference sphere, the reference plane and at least one object to be measured are held in a state in which the surfaces of the first surface and the second surface are exposed. Measuring the three-dimensional shape of each of the two reference spheres to calculate the center point coordinates of each reference sphere; measuring the three-dimensional shape of each of the reference planes; Based on the step of calculating the inclination and the inclination about the Y axis, the step of measuring the three-dimensional shape of one surface of the object to be measured to obtain measurement data, and the measurement result of the three-dimensional shape of the reference plane , The reference plane is horizontal , The step of performing coordinate conversion on the center point coordinates, the tilt, and the measurement data, and the center point coordinates, the tilt so that a line connecting the center point coordinates of the two reference spheres is parallel to the Y axis. And the step of performing coordinate transformation about the Z-axis orthogonal to the X-axis and the Y-axis with respect to the measurement data, for each of the front surface and the back surface of the measurement object, A step of calculating relative position data between the front surface and the back surface based on measurement data obtained on the front surface and measurement data obtained on the back surface of the object to be measured.
本発明によれば、2つの基準球と基準平面とを備える被測定物形状測定治具の基準球及び基準平面の測定結果を用いて被測定物の表裏面の三次元測定を高精度かつ高速に行うことができる。
また、異なる工程で取得した三次元形状測定データを基準球及び基準平面の測定結果を用いて座標変換により位置合わせし、一つの工程で測定した三次元形状データとして解析することができる。
さらに、基準平面に設けられた面を利用することで、基準球のみによる被測定物の表裏面の位置合わせに比べて精度を高め、表裏面の偏心及び傾きの測定を高速に行うことができる。
According to the present invention, high-accuracy and high-speed three-dimensional measurement of the front and back surfaces of the object to be measured using the measurement results of the reference sphere and reference plane of the object shape measuring jig having two reference spheres and a reference plane Can be done.
In addition, three-dimensional shape measurement data acquired in different steps can be aligned by coordinate conversion using the measurement results of the reference sphere and the reference plane, and analyzed as three-dimensional shape data measured in one step.
Furthermore, by using the surface provided on the reference plane, it is possible to increase the accuracy compared to the alignment of the front and back surfaces of the object to be measured using only the reference sphere, and to measure the eccentricity and inclination of the front and back surfaces at high speed. .
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る被測定物形状測定治具及び三次元形状測定方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an object shape measuring jig and a three-dimensional shape measuring method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る被測定物形状測定治具の全体構成を示す斜視図、なお、以下に示す実施形態においては、被測定物としては、例えば樹脂成形によって製造されるレンズを例に挙げて説明し、このレンズの表裏面の偏心及び傾きを求めるために、本発明に係る三次元形状測定方法を適用したものを例にして説明する。 FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a workpiece shape measuring jig according to an embodiment of the present invention. In the embodiment described below, the workpiece is manufactured by resin molding, for example. A lens will be described as an example, and in order to determine the eccentricity and inclination of the front and back surfaces of this lens, an example in which the three-dimensional shape measuring method according to the present invention is applied will be described.
図1に示すように、被測定物形状測定治具(以下、「測定治具」と呼ぶ。)10は、表裏両面にX−Y平面が形成された鋼、ステンレス、アルミニウム、真鍮などの材料を矩形状に成形した板状体11からなり、少なくとも一つの被測定物としてのレンズ20をこの板状体11の表裏両面からレンズ20の表裏面が露出する状態で保持するものである。そして、この測定治具10は、レンズ20の表裏面のいずれ側からでもレンズ20の三次元形状測定などによる偏心や傾きを測定可能に構成されている。
As shown in FIG. 1, an object shape measuring jig (hereinafter referred to as “measuring jig”) 10 is made of a material such as steel, stainless steel, aluminum, or brass having XY planes formed on both front and back surfaces. Is formed in a rectangular shape, and the
また、測定治具10は、セラミックスや超硬合金などの材料を略真球に加工してなる2つの基準球20A,20Bと、セラミックスやガラスなどの材料からなるオプチカルパラレルや、鋼あるいはセラミックスなどの材料からなるゲージブロックなどの平行な2面を有する基準平面30とを板状体11上に固定して保持している。
The
この測定治具10は、具体的には、例えばレンズ20を板状体11の中心部にてその表裏面が露出する状態で保持する被測定物保持部12と、2つの基準球20A,20Bが板状体11の一方の端部側にて、板状体11の表裏両面からそれぞれの表面が露出する状態で接着などにより取り付けられた基準球搭載部13と、基準平面30が板状体11の基準球搭載部13が設けられた端部と被測定物保持部12を介して反対側の他方の端部側にて、板状体11の表裏両面からそれぞれ平面を露出する状態で接着などにより取り付けられた基準平面搭載部14と、板状体11をその表裏両面に図1中矢印Rで示す方向に回動自在に支持する支持軸部15とを備えて構成されている。被測定物保持部12は、被測定物を保持した際、被測定物の表面及び裏面が露出されるよう、図示しない孔部を有している。
Specifically, the
図2は、このように構成された測定治具10を備えた三次元形状測定装置全体の例を示す斜視図である。三次元形状測定装置は、例えば非接触型の三次元測定機1と、この三次元測定機1を駆動制御すると共に必要なデータ処理を実行するコンピュータシステム2とから構成されている。
FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of the entire three-dimensional shape measuring apparatus including the
三次元測定機1は、例えば次のように構成されている。すなわち、架台3上には、測定治具10を回動自在に保持する測定テーブル4が装着されており、この測定テーブル4は、図示しないY軸駆動機構によってY軸方向に駆動される。架台3の両側縁部中央部には上方に延びる支持アーム5,6が固定されており、この支持アーム5,6の両上端部を連結するようにX軸ガイド7が固定されている。このX軸ガイド7には、撮像ユニット8が支持されている。撮像ユニット8は、図示しないX軸駆動機構によってX軸ガイド7に沿って駆動する。
The
撮像ユニット8の内部は、次のように構成されている。すなわち、X軸ガイド7に沿って移動可能に図示しないスライダが設けられ、このスライダに一体にZ軸ガイド(図示せず)が固定されている。このZ軸ガイドには、図示しない支持板がZ軸方向に摺動自在に設けられ、この支持板に画像測定用の撮像手段であるCCDカメラ31と、非接触式変位計であるレーザプローブ32とが併設されている。これにより、CCDカメラ31とレーザプローブ32とは、一定の位置関係を保ってX、Y、Zの3軸方向に同時に移動できるようになっている。
The inside of the
図3に示すように、CCDカメラ31には、撮像範囲を照明するための照明装置33が付加されている。レーザプローブ32の近傍位置には、レーザプローブ32のレーザビームによる測定位置を確認するために、測定位置の周辺を撮像するCCDカメラ34と、レーザプローブ32の測定位置を照明するための照明装置35とが設けられている。レーザプローブ32は、撮像ユニット8の移動の際にレーザプローブ32を退避するための上下動機構36と、レーザビームの方向性を最適な方向に適合させるための回転機構37とにより支持されている。
As shown in FIG. 3, an
レーザプローブ32は、半導体レーザ51と、この半導体レーザ51から放射される光の光量を制限する光量制御部51aとを備えている。半導体レーザ51から放射された光は、図示しないビームスプリッタ、1/4波長板、及び対物レンズを介して測定治具10の測定部に光スポットを形成する。測定治具10から反射された光は、1/4波長板を介しビームスプリッタで反射され、コノスコープ部(図示せず)を通過し、CCDカメラのCCD素子上において干渉縞を形成する。
The
コノスコープ部は、入射側の偏光子と、出射側の検格子と、それらの間に挟まれた複屈折結晶とからなる。すなわち、入射した光は、偏光子において偏光されて、複屈折結晶において、偏光方向に直交した2つの波面に分割されると共に2つの偏光光間で位相差を生じさせ、2つの偏光成分の間に90°の位相シフトが導かれる。その後、検格子を介して再び重ね合わせることにより、同心円状の干渉縞が生じる。 The conoscope unit is composed of an incident-side polarizer, an exit-side grating, and a birefringent crystal sandwiched between them. In other words, the incident light is polarized in the polarizer and is split into two wavefronts orthogonal to the polarization direction in the birefringent crystal, and a phase difference is generated between the two polarized light components. This leads to a 90 ° phase shift. Then, concentric interference fringes are generated by superimposing again through the lattice.
このとき、生成される干渉縞の周期には、物体の高さ(散乱角)により決定されるので、この干渉縞を周波数解析することにより、被測定対象の光軸方向の変位を検出することができる。このように、レーザプローブ32の出力には、高さ情報が含まれているので、走査面における断面形状、表面性状等の情報を得ることができるという利点がある。
At this time, since the period of the generated interference fringe is determined by the height (scattering angle) of the object, the frequency of the interference fringe is analyzed to detect the displacement of the measurement target in the optical axis direction. Can do. As described above, since the output of the
三次元測定機1において、画像測定用のCCDカメラ31及びレーザプローブ32の測定位置確認用のCCDカメラ34で測定治具10を撮像して得られた画像信号は、コンピュータ21に供給される。この2種類の画像は、後述する選択回路Scによっていずれかが選択されてCRTディスプレイ25上に表示される。CCDカメラ31,34の撮像に必要な照明光は、コンピュータ21の制御に基づき、照明制御部74,75が照明装置33,35をそれぞれ制御することにより与えられる。
In the three-
レーザプローブ32から得られた変位量の信号は、A/D変換器76を介して第2メモリ83に一時的に格納され、コンピュータ21に供給される。そして、これらを含む撮像ユニット8が、コンピュータ21の制御に基づいて動作するXYZ軸駆動部77によってXYZ軸方向に駆動される。撮像ユニット8のXYZ軸方向の位置は、XYZ軸エンコーダ78によって検出され、コンピュータ21に供給される。また、レーザプローブ32中の半導体レーザ51から放射されるレーザ光の光量を制御する光量制御部51aは、CPU81からの制御信号に基づき制御を実行する。
The displacement signal obtained from the
一方、コンピュータ21は、制御の中心をなすCPU81と、このCPU81に接続される第1メモリ82と、第2メモリ83と、プログラム記憶部84と、ワークメモリ85と、インタフェース86,87,89と、第1メモリ82に記憶された多値画像データ又はCCDカメラ34から供給される画像信号を選択する選択回路Scと、選択回路Scで選択された多値画像データをCRTディスプレイ25に表示するための表示制御部88とにより構成されている。
On the other hand, the
CPU81は、画像測定モードとレーザ測定モードとで選択回路Scを切り換える。第1メモリ82に格納された多値画像データによる画像、又はCCDカメラ34から供給された画像信号による画像は、表示制御部88の表示制御動作によってCRTディスプレイ25に表示される。
The
一方、キーボード22、ジョイスティック23及びマウス24から入力されるオペレータの指示情報は、インタフェース86を介してCPU81に入力される。また、CPU81には、レーザプローブ32で検出された変位量やXYZ軸エンコーダ78からのXYZ座標情報等が取り込まれる。
On the other hand, operator instruction information input from the keyboard 22,
CPU81は、これらの入力情報、オペレータの指示及びプログラム記憶部84に格納されたプログラム及びテーブル84tに基づいて、XYZ軸駆動部77によるステージ移動、測定治具10のレンズ20等の画像の解析、測定値の演算処理及び半導体レーザ51の出力レーザ光量の制御処理等の各種の処理を実行する。また、CPU81は、測定テーブル4に設けられた図示しない測定治具10の回動機構を制御して、測定治具10を支持軸部15を中心に回動させる。
Based on the input information, the operator's instruction, the program stored in the
ワークメモリ85は、CPU81の各種処理のための作業領域を提供する。測定値は、インタフェース87を介してプリンタ26に出力される。また、インタフェース89は、外部の図示しないCADシステム等により提供されるレンズ20等のCADデータを、所定の形式に変換してコンピュータシステム2に入力するためのものである。
The
図4及び図5は、本発明の一実施形態に係る被測定物形状測定治具を用いた被測定物の三次元形状測定処理手順の例を示すフローチャートである。レンズ20をセットした上記の測定治具10を三次元測定機1に取り付け、レンズ20の三次元形状を測定する処理の例について説明する。なお、説明の便宜上、レンズ20の凹面側をR1面側とし、凸面側をR2面側として説明する。図4に示すように、まず、測定治具10の被測定物保持部12の孔部にレンズ20を取り付けて固定する(ステップS100)。
4 and 5 are flowcharts showing an example of a 3D shape measurement processing procedure of the object to be measured using the object shape measuring jig according to the embodiment of the present invention. An example of processing for measuring the three-dimensional shape of the
そして、測定治具10に取り付けられたレンズ20のR1面側が上になっているか否かを判断し(ステップS101)、上になっていると判断した場合(ステップS101のY)は、ステップS102に進み、レンズ20のR1面側を上に位置させたまま測定治具10を三次元測定機1の測定テーブル4上に配置する(ステップS102)。
Then, it is determined whether or not the R1 surface side of the
一方、上になっていないと判断した場合(ステップS101のN)は、ステップS112に進み、レンズ20のR2面側を上に位置させたまま測定治具10を三次元測定機1の測定テーブル4上に配置する(ステップS112)。ここでは、このステップS112以降の処理については後述する。
On the other hand, if it is determined that it is not up (N in step S101), the process proceeds to step S112, and the
レンズ20のR1面側を上に位置させて配置した場合、次に、測定治具10の基準球搭載部13に取り付けられた2つの基準球20A,20Bを三次元形状測定して、各基準球20A,20Bの三次元形状測定データである基準球測定データを取得し、この基準球測定データをコンピュータ21に備えられた第1メモリ82等に記録して保存する(ステップS103)。
When the
そして、得られた基準球測定データを用いて、コンピュータ21のCPU81による演算処理にて、図6に示すように、各基準球20A,20Bのそれぞれの中心点の座標O1,O2を算出し(ステップS104)、基準球20A,20Bの中心点座標算出結果を第1メモリ82等に保存する。
Then, using the obtained reference sphere measurement data, the coordinates O1, O2 of the respective center points of the
次に、測定治具10の基準平面搭載部14に取り付けられた基準平面30を三次元形状測定して、基準平面30の三次元形状測定データである基準平面測定データを取得し、この基準平面測定データを第1メモリ82等に記録して保存する(ステップS105)。
Next, the
そして、得られた基準平面測定データを用いて、CPU81によって座標変換などの演算処理を行い、基準平面30の測定機座標系100におけるX軸回りの図中矢印α方向の傾きとY軸回りの図中矢印β方向の傾きを算出し(ステップS106)、基準平面の30の傾き算出結果を第1メモリ82等に保存する。
Then, the
次に、測定治具10の被測定物保持部12に固定保持されたレンズ20のR1面側を三次元形状測定して、レンズ20のR1面の三次元形状測定データであるR1面側測定データを取得し、このR1面側測定データを第1メモリ82等に保存する(ステップS107)。
Next, three-dimensional shape measurement is performed on the R1 surface side of the
そして、このR1面側測定データを用い、CPU81による演算処理で、レンズ20のR1面側の頂点座標Pr1及び光軸L1の方向を算出し(ステップS108)、レンズ20のR1面側算出結果を第1メモリ82等に保存する。
Then, the R1 surface side measurement data is used to calculate the vertex coordinate Pr1 on the R1 surface side of the
ここで、上記ステップS106にて第1メモリ82等に保存した基準平面30の傾き算出結果(α方向及びβ方向の傾き)に基づいて、CPU81にて座標変換を行い、基準平面30が水平になる方向に、すべての測定データ(基準球測定データ、基準平面測定データ、R1面側測定データ)を回転させる(ステップS109)。
Here, the
測定データを回転させたら、上記ステップS104にて第1メモリ82等に保存した基準球20A,20Bの中心点座標算出結果を用いて、CPU81によって、これら基準球20A,20Bの中心点座標O1,O2を結ぶ線分LR1が、測定機座標系100のY軸と平行になるようにZ軸回りのγ方向へ回転させる(ステップS110)。なお、ここでは、γ方向以外の方向へは回転させないこととする。
When the measurement data is rotated, the
ここまでの処理が完了したら、レンズ20のR2面側について、三次元形状測定が済んでいるか否かを判断し(ステップS111)、済んでいないと判断した場合(ステップS111のN)は、上記ステップS112に移行して、図7に示すように、レンズ20のR2面側についても上記ステップS103〜ステップS110と同様に、ステップS113〜ステップS120を行って、各測定データ(基準球測定データ、基準平面測定データ、R2面側測定データ)や各算出結果(基準球20A,20Bの中心点座標算出結果、基準平面30の傾き算出結果、レンズ20のR2面側算出結果(R2面側の頂点座標Pr2及び光軸L2の方向))を得るとともに、測定データ回転処理(ステップS119)とγ方向回転処理(S120)を行う。
When the processing so far is completed, it is determined whether or not the three-dimensional shape measurement has been completed for the R2 surface side of the lens 20 (step S111). If it is determined that the measurement has not been completed (N in step S111), Shifting to step S112, as shown in FIG. 7, the step S113 to step S120 are also performed on the R2 surface side of the
こうして、レンズ20のR2面側の各処理が完了したら、同様にレンズ20のR1面側について、三次元形状測定が済んでいるか否かを判断し(ステップS121)、済んでいないと判断した場合(ステップS121のN)は、上記ステップS102に移行して、以降の処理を行う。
When each process on the R2 surface side of the
レンズ20のR2面側及びレンズ20のR1面側のいずれについても三次元形状測定が済んでいる場合(ステップS111のY、ステップS121のY)は、図5に示すように、CPU81によって座標変換を行い、例えばレンズ20のR2面側測定データを測定機座標系100のY軸回りのβ方向に180°回転させる(ステップS122)。
When the three-dimensional shape measurement has been completed for both the R2 surface side of the
そして、レンズ20のR1面側測定データとR2面側測定データとを、例えば基準球20Aの中心点座標O1が一致するように平行移動させ(ステップS123)、図8に示すように、レンズ20のR1面を基準として、レンズ20のR2面の偏心d及び傾きθを求め(ステップS124)、本フローチャートによる一連の三次元形状測定処理を終了する。なお、上記ステップS124では、レンズ20のR1面とR2面の2面の偏心dを求めたが、例えばこれら2面のレンズ20の外径に対する偏心dを求めるようにしてもよい。
Then, the R1 surface side measurement data and the R2 surface side measurement data of the
以上述べたように、上述した実施形態によれば、2つの基準球20A,20Bと基準平面30とを備える測定治具10の基準球20A,20B及び基準平面30の各測定結果を用いて、レンズ20の表裏面(R1面、R2面)の三次元測定を高精度かつ高速に行うことが可能となる。
As described above, according to the above-described embodiment, the measurement results of the
また、レンズ20のR1面側とR2面側の異なる工程でそれぞれ取得した三次元形状測定データを基準球20A,20B及び基準平面30の測定結果を用いて座標変換により位置合わせし、結果的に一つの工程でレンズ20を測定した三次元形状データとして解析することが可能となる。
Further, the three-dimensional shape measurement data acquired in different steps on the R1 surface side and the R2 surface side of the
さらに、基準平面30に設けられた面を利用することで、基準球20A,20Bのみによるレンズ20の表裏面の位置合わせに比べて精度を高め、表裏面の偏心d及び傾きθの測定を高速に行うことが可能となる。
Further, by using the surface provided on the
なお、以上説明した測定処理は、測定治具10に1個のレンズ20を保持した場合についてであるが、複数のレンズを保持した場合には、各レンズについて上記処理を行えばよく、基準球20A,20B、基準平面30及びレンズ20に対する測定順序は任意に決定することができると共に、レンズ20のR1面及びR2面の測定順序も任意に決定することができる。
The measurement process described above is for the case where one
また、本実施形態で説明した三次元形状測定方法は、あらかじめ用意されたプログラムを上述した三次元測定機1のみならず、輪郭形状測定機などを含む表面性状測定装置において実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MO、DVD、Blu−ray Disc等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、このコンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
In addition, the three-dimensional shape measuring method described in the present embodiment is realized by executing a program prepared in advance on the surface texture measuring device including not only the above-described three-
以上の説明の通り本発明によれば、三次元形状測定によりレンズ等の表裏面で光軸が一致するように製造されるべき被測定物の偏心や傾きを測定するのに有用である。 As described above, according to the present invention, it is useful for measuring the eccentricity and inclination of an object to be manufactured so that the optical axes coincide on the front and back surfaces of a lens or the like by three-dimensional shape measurement.
1 三次元測定機
2 コンピュータシステム
3 架台
4 測定テーブル
5,6 支持アーム
7 X軸ガイド
8 撮像ユニット
10 被測定物形状測定治具(測定治具)
11 板状体
12 被測定物保持部
13 基準球搭載部
14 基準平面搭載部
15 支持軸部
20 レンズ
20A 基準球
20B 基準球
21 コンピュータ
22 キーボード
23 ジョイスティック
24 マウス
26 プリンタ
30 基準平面
100 測定機座標系
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1面及び前記第2面のそれぞれにおいてその表面が外部に露出するように前記板状体に固定された2つの基準球と、
互いに平行な第1平面及び第2平面を有すると共に前記第1面及び前記第2面において前記第1平面及び前記第2平面が外部に露出するように前記板状体に固定された基準平面と、
前記板状体を貫通するように形成された孔部を有し被測定物の表面及び裏面がそれぞれ前記第1面及び第2面において露出するように前記孔部において前記被測定物を保持する被測定物保持部と
を備えた
ことを特徴とする被測定物形状測定治具。 A plate-like body having a first surface and a second surface facing the first surface;
Two reference spheres fixed to the plate-like body such that the surfaces of the first surface and the second surface are exposed to the outside;
A reference plane having a first plane and a second plane parallel to each other and fixed to the plate-like body so that the first plane and the second plane are exposed to the outside on the first plane and the second plane; ,
The hole is formed so as to penetrate the plate-like body, and the object to be measured is held in the hole so that the front surface and the back surface of the object to be measured are exposed on the first surface and the second surface, respectively. A measuring object shape measuring jig comprising: a measuring object holding part.
前記2つの基準球の三次元形状をそれぞれ測定して各基準球の中心点座標を算出する工程と、
前記基準平面を三次元形状測定して、前記基準平面のX軸回りの傾き及びY軸回りの傾きを算出する工程と、
前記被測定物の一方の面の三次元形状を測定して測定データを得る工程と、
前記基準平面の三次元形状の測定結果に基づいて、前記基準平面が水平となるよう、前記中心点座標、前記傾き、及び前記測定データに関し座標変換を行う工程と、
前記2つの基準球の前記中心点座標を結ぶ線がY軸と平行となるよう、前記中心点座標、前記傾き、及び前記測定データに関し、前記X軸及びY軸と直交するZ軸の回りに座標変換を行う工程と
を、前記被測定物の表面、及び裏面のそれぞれについて実行すると共に、
前記被測定物の表面に関し得られた測定データと前記被測定物の裏面に関し得られた測定データとに基づき、前記表面と前記裏面との間の相対位置データを算出する工程と
を備えることを特徴とする三次元形状測定方法。 In an object shape measuring jig comprising a plate-like body that has a first surface and a second surface opposite to the first surface and holds two reference spheres and a reference plane having two planes parallel to each other, Holding the reference sphere, the reference plane and at least one object to be measured in a state where the surfaces of the first sphere and the second surface are exposed on each of the first surface and the second surface;
Measuring the three-dimensional shape of each of the two reference spheres to calculate the center point coordinates of each reference sphere;
Measuring the reference plane in a three-dimensional shape and calculating an inclination about the X axis and an inclination about the Y axis of the reference plane;
Measuring the three-dimensional shape of one surface of the object to be measured to obtain measurement data;
Based on the measurement result of the three-dimensional shape of the reference plane, performing a coordinate transformation on the center point coordinates, the inclination, and the measurement data so that the reference plane is horizontal;
About the center point coordinate, the inclination, and the measurement data, the line connecting the center point coordinates of the two reference spheres is around the Z axis orthogonal to the X axis and the Y axis. Performing the coordinate transformation step for each of the front surface and the back surface of the object to be measured;
Calculating relative position data between the front surface and the back surface based on measurement data obtained regarding the surface of the device under test and measurement data obtained regarding the back surface of the device under test. A characteristic three-dimensional shape measuring method.
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