JP2011085401A - Instrument and method for measuring surface property - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被測定物の表面形状や表面粗さ等を測定する表面性状測定機および表面性状測定方法に関する。詳しくは、スタイラスを有する接触式検出器と画像プローブとを備えた表面性状測定機および表面性状測定方法に関する。 The present invention relates to a surface texture measuring machine and a surface texture measuring method for measuring the surface shape, surface roughness, and the like of an object to be measured. Specifically, the present invention relates to a surface texture measuring device and a surface texture measuring method provided with a contact detector having a stylus and an image probe.
被測定物の表面にスタイラスを接触させた状態において、スタイラスを被測定物の表面に沿って移動させ、このとき、被測定物の表面形状や表面粗さによって生じるスタイラスの変位を検出し、このスタイラスの変位から被測定物の表面形状や表面粗さ等の表面性状を測定する表面性状測定機が知られている(例えば、特許文献1参照)。 While the stylus is in contact with the surface of the object to be measured, the stylus is moved along the surface of the object to be measured. At this time, the displacement of the stylus caused by the surface shape and surface roughness of the object to be measured is detected. 2. Description of the Related Art A surface property measuring machine that measures surface properties such as a surface shape and surface roughness of an object to be measured from a stylus displacement is known (see, for example, Patent Document 1).
従来、表面性状測定機において、被測定物の表面形状や表面粗さ等を測定する場合、測定者は、目視で、スタイラスの先端と被測定物の測定箇所の相対位置を調整しながら、スタイラスの先端を被測定物の測定開始位置にセットし、この後、スタイラスを被測定物の表面に沿って相対移動させる。すると、被測定物の表面形状や表面粗さ等によってスタイラスが上下に変位するから、そのスタイラスの上下変位から被測定物の表面形状や表面粗さ等の表面性状が測定される。 Conventionally, when measuring the surface shape, surface roughness, etc. of an object to be measured with a surface texture measuring instrument, the measurer visually adjusts the relative position between the tip of the stylus and the measurement location of the object to be measured while measuring the stylus. Is set at the measurement start position of the object to be measured, and then the stylus is relatively moved along the surface of the object to be measured. Then, since the stylus is displaced up and down depending on the surface shape and surface roughness of the object to be measured, the surface properties such as the surface shape and surface roughness of the object to be measured are measured from the vertical displacement of the stylus.
近年、被測定物の微細化、細線化の流れのなかで、被測定物や測定箇所が微細化している今日、上述したスタイラスのセッティング作業は、非常に困難で、かつ、時間が掛かることから、測定者への負担も大きい。
また、被測定物によっては、スタイラスと被測定物とが干渉(衝突)し、スタイラスや被測定物の破損を招く場合も想定される。
In recent years, the measurement object and the measurement location have been miniaturized in the trend of miniaturization and thinning of the object to be measured, and the above-described stylus setting work is very difficult and takes time. The burden on the measurer is also great.
In addition, depending on the object to be measured, there may be a case where the stylus and the object to be measured interfere (collision) and the stylus or the object to be measured is damaged.
特に、図18に示すように、マイクロレンズアレイ金型71に複数形成された直径が1mm以下の凸状(あるいは凹状)のマイクロレンズ成形面72の半径値や直径値等を求める場合、マイクロレンズ成形面72の頂点(ピークあるいはボトム点)がある中心線上をスタイラスが正しくトレースしないと、正確な測定結果が得られない。
このような測定物に対して、従来では、図19に示すように、測定者が、目視でスタイラス24の先端とマイクロレンズ成形面72との相対位置を確認しながら(同図(A)参照)、スタイラス24の先端をマイクロレンズ成形面72に位置させ、次に、被測定物であるマイクロレンズアレイ金型71を載置したステージを動かして(同図(B)参照)、マイクロレンズ成形面72の頂点を検出し(同図(C)参照)、この状態において、スタイラス24をマイクロレンズ成形面72の中心線上をトレースするように相対移動させて、測定を行う必要があった。
そのため、従来の作業では、測定時間に比べ、スタイラスのセッティング時間が極端に長い(例えば、測定時間が約10秒、セッティング時間が約120秒)。
In particular, as shown in FIG. 18, when obtaining the radius value, diameter value, etc. of the convex (or concave)
Conventionally, with respect to such a measured object, as shown in FIG. 19, the measurer visually confirms the relative position between the tip of the
Therefore, in the conventional work, the setting time of the stylus is extremely longer than the measuring time (for example, the measuring time is about 10 seconds and the setting time is about 120 seconds).
本発明の目的は、スタイラスのセッティング時間を短縮できる表面性状測定機および表面性状測定方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a surface texture measuring machine and a surface texture measuring method that can shorten the setting time of a stylus.
本発明の表面性状測定機は、円形凹状部または円形凸状部を有する被測定物の表面性状を測定する表面性状測定機において、前記被測定物を載置するステージと、前記被測定物の表面に接触されるスタイラスを有する接触式検出器と、前記被測定物の表面画像を撮像する画像プローブと、前記接触式検出器および前記画像プローブと前記ステージとを相対移動させる相対移動機構と、前記相対移動機構の駆動を制御するとともに、前記接触式検出器から得られる測定データおよび前記画像プローブで取得された画像データを処理する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記画像プローブによって前記被測定物の円形凹状部または円形凸状部の円形輪郭線のうち少なくとも3点以上の位置データが入力されると、入力された位置データに円を当てはめて円の中心位置を求める中心位置算出手段と、前記中心位置算出手段によって中心位置が求められると、前記相対移動機構を動作させて前記接触式検出器のスタイラスを、前記中心位置に位置させるスタイラスセット手段とを含んで構成されている、ことを特徴とする。 The surface texture measuring machine of the present invention is a surface texture measuring machine for measuring the surface texture of a measurement object having a circular concave part or a circular convex part, a stage on which the measurement object is placed, and the measurement object A contact detector having a stylus in contact with the surface; an image probe that captures a surface image of the object to be measured; a relative movement mechanism that relatively moves the contact detector, the image probe, and the stage; A control device for controlling the driving of the relative movement mechanism and processing the measurement data obtained from the contact detector and the image data obtained by the image probe; When position data of at least three points of the circular concave portion of the object to be measured or the circular contour of the circular convex portion is input, a circle is added to the input position data. When the center position is obtained by the center position calculating means for obtaining the center position of the circle and the center position calculating means, the relative movement mechanism is operated to position the stylus of the contact detector at the center position. And stylus setting means to be configured.
このような構成によれば、まず、測定者が、相対移動機構を動作させて画像プローブによって被測定物の円形凹状部または円形凸状部の円形輪郭線のうち少なくとも3点以上の位置データを取り込む。
すると、制御装置は、入力された位置データに円を当てはめて円の中心位置を求めたのち(中心位置算出手段)、相対移動機構を動作させて接触式検出器のスタイラスを中心位置に位置させる(スタイラスセット手段)。
従って、接触式検出器のスタイラスを被測定物の円形凹状部または円形凸状部の中心位置に自動的にセッティングできるから、つまり、従来のように、測定者が、目視で、スタイラスの先端とマイクロレンズ成形面との相対位置を調整しながら、スタイラスの先端をマイクロレンズ成形面に位置させなくてもよいから、スタイラスのセッティング時間を短縮できる。
According to such a configuration, first, the measurer operates the relative movement mechanism to obtain position data of at least three points of the circular concave portion of the object to be measured or the circular outline of the circular convex portion by the image probe. take in.
Then, the control device applies a circle to the input position data to obtain the center position of the circle (center position calculation means), and then operates the relative movement mechanism to position the stylus of the contact detector at the center position. (Stylus setting means).
Accordingly, the stylus of the contact type detector can be automatically set to the circular concave portion of the object to be measured or the center position of the circular convex portion, that is, as in the past, the measurer can visually check the tip of the stylus. Since the tip of the stylus does not have to be positioned on the microlens molding surface while adjusting the relative position with the microlens molding surface, the setting time of the stylus can be shortened.
本発明の表面性状測定機において、前記接触式検出器のスタイラスと前記画像プローブとは、これらいずれか一方の測定時に他方が邪魔にならない位置にオフセットされて配置され、前記接触式検出器のスタイラス先端と前記画像プローブとのオフセット量を記憶したオフセット量記憶手段を備え、前記スタイラスセット手段は、前記中心位置算出手段によって中心位置が求められると、前記相対移動機構を動作させて前記画像プローブを前記中心位置に位置させたのち、前記オフセット量記憶手段に記憶されたオフセット量だけ前記相対移動機構を動作させて前記接触式検出器のスタイラスを前記中心位置に位置させる、 ことが好ましい。 In the surface texture measuring instrument according to the present invention, the stylus of the contact-type detector and the image probe are arranged offset to a position where the other does not get in the way during the measurement of one of them, and the stylus of the contact-type detector An offset amount storage means for storing an offset amount between the tip and the image probe is provided, and the stylus setting means operates the relative movement mechanism when the center position is obtained by the center position calculation means, It is preferable that after being positioned at the center position, the relative movement mechanism is operated by the offset amount stored in the offset amount storage means to position the stylus of the contact detector at the center position.
このような構成によれば、接触式検出器のスタイラスと画像プローブとは、これらいずれか一方の測定時に他方が邪魔にならない位置にオフセットされて配置されているから、それぞれの測定時に他を退避させる機構を付けなくても、測定に支障を与えることがない。
しかも、接触式検出器のスタイラス先端と画像プローブとのオフセット量はオフセット量記憶手段に記憶されているから、円形凹状部または円形凸状部の中心位置が算出された後、相対移動機構を動作させて画像プローブを中心位置に位置させ、この後、オフセット量記憶手段に記憶されたオフセット量だけ相対移動機構を動作させれば、接触式検出器のスタイラスを中心位置に自動的に位置させることができる。
従って、接触式検出器のスタイラスと画像プローブとのオフセット量を予め正確に求めて記憶させておけば、簡単な操作・処理で、接触式検出器のスタイラスを円形凹状部または円形凸状部の中心位置に自動的に位置させることができる。
According to such a configuration, the stylus and the image probe of the contact type detector are arranged so as to be offset so that the other does not get in the way during the measurement of one of them, so that the other is retracted during each measurement. Even if no mechanism is attached, measurement will not be hindered.
In addition, since the offset amount between the tip of the stylus of the contact detector and the image probe is stored in the offset amount storage means, the relative movement mechanism is operated after the center position of the circular concave portion or the circular convex portion is calculated. If the image probe is positioned at the center position and then the relative movement mechanism is operated by the offset amount stored in the offset amount storage means, the stylus of the contact detector is automatically positioned at the center position. Can do.
Therefore, if the offset amount between the stylus of the contact type detector and the image probe is accurately obtained and stored in advance, the stylus of the contact type detector can be attached to the circular concave portion or the circular convex portion with a simple operation and processing. It can be automatically positioned at the center position.
本発明の表面性状測定方法は、被測定物を載置するステージと、前記被測定物の表面に接触されるスタイラスを有する接触式検出器と、前記被測定物の表面画像を撮像する画像プローブと、前記接触式検出器および前記画像プローブと前記ステージとを相対移動させる相対移動機構と、前記相対移動機構の駆動を制御するとともに、前記接触式検出器から得られる測定データおよび前記画像プローブで取得された画像データを処理する制御装置とを備えた表面性状測定機を用いて、円形凹状部または円形凸状部を有する被測定物の表面性状を測定する表面性状測定方法において、前記相対移動機構を動作させて前記画像プローブによって前記被測定物の円形凹状部または円形凸状部の円形輪郭線のうち少なくとも3点以上の位置データを取得する輪郭データ取得工程と、前記輪郭データ取得工程で取得された位置データに円を当てはめて円の中心位置を求める円当てはめ工程と、前記相対移動機構を動作させて前記接触式検出器のスタイラスを、前記円当てはめ工程で求められた中心位置に位置させるスタイラスセット工程と、前記接触式検出器のスタイラスが前記被測定物の円形凹状部または円形凸状部の中心位置に位置された状態において、前記相対移動機構を動作させて前記接触式検出器のスタイラスと被測定物とを相対移動させながら円形凹状部または円形凸状部の表面性状を測定する測定工程と、を備えたことを特徴とする。 The surface property measuring method of the present invention includes a stage on which a measurement object is placed, a contact detector having a stylus in contact with the surface of the measurement object, and an image probe that captures a surface image of the measurement object A relative movement mechanism for relatively moving the contact detector and the image probe and the stage, and controlling the driving of the relative movement mechanism, and measuring data obtained from the contact detector and the image probe. In the surface texture measurement method for measuring the surface texture of a measurement object having a circular concave section or a circular convex section using a surface texture measuring machine provided with a control device for processing the acquired image data, the relative movement By operating the mechanism, the image probe acquires position data of at least three points of the circular concave portion of the object to be measured or the circular outline of the circular convex portion. A contour data acquisition step, a circle fitting step for applying a circle to the position data acquired in the contour data acquisition step to obtain the center position of the circle, and operating the relative movement mechanism to move the stylus of the contact detector. A stylus setting step that is positioned at the center position determined in the circle fitting step, and a state in which the stylus of the contact detector is positioned at the center position of the circular concave portion or the circular convex portion of the object to be measured. A measurement step of measuring the surface property of the circular concave portion or the circular convex portion while operating the relative movement mechanism to relatively move the stylus of the contact detector and the object to be measured. To do.
このような構成によれば、まず、輪郭データ取得工程において、相対移動機構を動作させて画像プローブによって被測定物の円形凹状部または円形凸状部の円形輪郭線のうち少なくとも3点以上の位置データを取得したのち、円当てはめ工程において、輪郭データ取得工程で取得された位置データに円を当てはめて円の中心位置を求める。
次に、スタイラスセット工程において、相対移動機構を動作させて接触式検出器のスタイラスを、円当てはめ工程で求められた中心位置に位置させたのち、測定工程において、相対移動機構を動作させて接触式検出器のスタイラスと被測定物とを相対移動させながら円形凹状部または円形凸状部の表面性状を測定する。
従って、被測定物の円形凹状部または円形凸状部の中心位置が予め分かっているから、接触式検出器のスタイラスを被測定物の円形凹状部または円形凸状部の中心位置にセッティングできる。つまり、従来のように、測定者が、目視で、スタイラスの先端と被測定物の測定箇所との相対位置を調整しながら、スタイラスの先端を被測定物の測定開始位置に位置させなくてもよいから、スタイラスのセッティング時間を短縮できる。
According to such a configuration, first, in the contour data acquisition step, the relative movement mechanism is operated and the position of at least three points of the circular concave portion of the object to be measured or the circular contour line of the circular convex portion by the image probe. After acquiring the data, in the circle fitting process, the circle is applied to the position data acquired in the contour data acquisition process to obtain the center position of the circle.
Next, in the stylus setting process, the relative movement mechanism is operated to position the stylus of the contact detector at the center position obtained in the circle fitting process, and then in the measurement process, the relative movement mechanism is operated to make contact. The surface property of the circular concave portion or the circular convex portion is measured while relatively moving the stylus of the detector and the object to be measured.
Therefore, since the center position of the circular concave portion or the circular convex portion of the object to be measured is known in advance, the stylus of the contact detector can be set to the center position of the circular concave portion or the circular convex portion of the object to be measured. In other words, as in the past, the measurer can visually adjust the relative position between the tip of the stylus and the measurement location of the object to be measured without positioning the tip of the stylus at the measurement start position of the object to be measured. Because it is good, the setting time of the stylus can be shortened.
<表面性状測定機の説明(図1〜図5参照)>
本実施形態に係る表面性状測定機は、図1および図2に示すように、設置台1と、この設置台1の上面に固定されたベース2と、このベース2上に載置され上面に被測定物を載置するステージ10と、被測定物の表面に接触されるスタイラス24を有する接触式検出器20と、被測定物の表面画像を撮像する画像プローブ30と、接触式検出器20および画像プローブ30とステージ10とを相対移動させる相対移動機構40と、制御装置50とを備える。
<Description of surface texture measuring instrument (see FIGS. 1 to 5)>
As shown in FIGS. 1 and 2, the surface texture measuring machine according to the present embodiment has an installation base 1, a base 2 fixed to the upper surface of the installation base 1, and a base 2 mounted on the base 2. A
相対移動機構40は、ベース2とステージ10との間に設けられステージ10を水平方向の一方向(Y軸方向)へ移動させる第1移動機構としてのY軸駆動機構41と、ベース2の上面に立設されたコラム42と、このコラム42に上下方向(Z軸方向)へ移動可能に設けられた昇降部材としてのZスライダ43と、このZスライダ43を上下方向へ昇降させる第2移動機構としてのZ軸駆動機構44と、Zスライダ43に旋回機構45(図5参照)を介してY軸を中心として旋回可能に設けられた旋回プレート46と、この旋回プレート46に設けられステージ10の移動方向(Y軸方向)およびZスライダ43の昇降方向(Z軸方向)に対して直交する方向(X軸方向)へ移動可能に設けられたスライド部材としてのXスライダ47と、このXスライダ47をX軸方向へ移動させる第3移動機構としてのX軸駆動機構48とを備える。
The
本実施形態では、接触式検出器20および画像プローブ30が、Xスライダ47に取り付けられている。従って、相対移動機構40は、ステージ10をY軸方向へ移動させるY軸駆動機構41と、接触式検出器20および画像プローブ30をZ軸方向へ移動させるZ軸駆動機構44と、接触式検出器20および画像プローブ30をX軸方向へ移動させるX軸駆動機構48とを含む三次元移動機構によって構成されている。
In the present embodiment, the
Y軸駆動機構41およびZ軸駆動機構44は、図示省略されているが、例えば、ボールねじ軸と、このボールねじ軸に螺合されたナット部材とを有する送りねじ機構によって構成されている。
X軸駆動機構48は、旋回プレート46に固定された駆動機構本体48Aと、この駆動機構本体48AにX軸方向と平行に設けられXスライダ47を移動可能に支持したガイドレール48Bと、このガイドレール48Bに沿ってXスライダ47を往復移動させる駆動源(図示省略)等を含んで構成されている。
The Y-
The
接触式検出器20は、図3に示すように、Xスライダ47に吊り下げ支持された検出器本体21と、この検出器本体21にX軸方向と平行に支持された接触式プローブ22とを備える。接触式プローブ22は、プローブ本体23と、このプローブ本体23に揺動可能に支持され先端にスタイラス24を有するアーム25と、このアーム25の揺動量を検出する検出部26とから構成されている。
As shown in FIG. 3, the
画像プローブ30は、連結部材31を介して、Xスライダ47に接触式検出器20とともに一体的に連結された筒状のプローブ本体32と、このプローブ本体32の先端に下向きに支持されたプローブヘッド33とを備える。
プローブヘッド33は、図4に示すように、対物レンズ35と、この対物レンズ35の外周に配置された光源としてのLED36と、対物レンズ35を透過した被測定物からの反射光を受光し被測定物の画像を撮像するCCDセンサ37と、LED36の周囲を覆うカバー38とを含んで構成されている、
The
As shown in FIG. 4, the
画像プローブ30は、接触式検出器20に対してオフセットされた位置に配置されている。具体的には、図2に示すように、画像プローブ30の対物レンズ35の焦点位置が、Z軸方向において、接触式検出器20のスタイラス24の先端よりもオフセット量OFzだけ下方位置に、また、Y軸方向において、スタイラス24の軸線よりもオフセット量OFyだけ後方へずれた位置に配置されている。なお、X軸方向においては、スタイラス24の軸線と同じ位置、つまり、オフセット量OFx=0の位置に配置されている。
The
制御装置50には、図5に示すように、相対移動機構40、接触式検出器20、画像プローブ30のほかに、入力装置51、表示装置52、記憶装置53が接続されている。
入力装置51は、例えば、携帯型のキーボードやジョイスティックなどによって構成され、各種動作指令やデータの入力のほか、画像プローブ30で取得した画像から、スタイラス24をセットする位置(測定開始位置)を指定できるようになっている。
表示装置52には、画像プローブ30で取得した画像が表示されるとともに、接触式検出器20によって得られた形状や粗さデータが表示される。
記憶装置53には、測定プログラム等を記憶したプログラム記憶部54、接触式検出器20のスタイラス24と画像プローブ30のオフセット量OFx,OFy,OFzを記憶したオフセット量記憶手段としてのオフセット量記憶部55、および、測定時に取り込んだ画像データや測定データなどを記憶するデータ記憶部56などが設けられている。
As shown in FIG. 5, in addition to the
The
The
The
制御装置50は、プログラム記憶部54に記憶された測定プログラムに従って、画像プローブによって被測定物の円形凹状部または円形凸状部の円形輪郭線のうち少なくとも3点以上の位置データが入力されると、入力された位置データに円を当てはめて円の中心位置を求める中心位置算出手段と、この中心位置算出手段によって中心位置が求められると、相対移動機構40を動作させて接触式検出器20のスタイラス24を、前記中心位置に位置させるスタイラスセット手段と、接触式検出器20のスタイラス24と被測定物とが接触された状態において、相対移動機構40を動作させて接触式検出器20と被測定物とを相対移動させながら被測定物の表面性状を測定する測定実行手段とを含んで構成されている。
スタイラスセット手段は、中心位置算出手段によって中心位置が求められると、相対移動機構40を動作させて画像プローブ30を前記中心位置に位置させたのち、オフセット量記憶部55に記憶されたオフセット量OFx,OFy,OFzだけ相対移動機構40を動作させて接触式検出器20のスタイラス24を前記中心位置に位置させる。
When the
When the center position is obtained by the center position calculating means, the stylus setting means operates the
更に、制御装置50は、画像プローブ30によって取り込まれた被測定物の画像から被測定物のエッジを検出するエッジ検出機能や、被測定物の高さ方向(Z軸方向)の面に対物レンズ35の焦点位置が一致するように、対物レンズ35を高さ方向へ変位させて、この変位量から被測定物の高さ方向の位置を検出するオートフォーカス機能を備える。エッジ検出機能としては、公知の検出原理を用いることができるが、例えば、画像プローブ30の検出方向に対して直交する方向の平均濃度(明るさの濃度)を求め、この平均濃度が予め設定された閾値を以下の位置をエッジとして検出する方法でもよい。
Furthermore, the
<被測定物の説明(図6参照)>
被測定物60Aは、中央に円形の輪郭線を有し内部が球面状でかつ凹状にくぼんだ円形凹状部61を有する。円形凹状部61は、例えば、マイクロレンズアレイ金型に形成された凹状のマイクロレンズ成形面などであるが、これに限られない。
<Description of device under test (see FIG. 6)>
The device under
<測定方法の説明(図7〜図11参照)
(1)図7に示すように、相対移動機構40を動作させて、画像プローブ30の視野64内に被測定物60Aの円形凹状部61が入る位置に移動させる。
(2)図8に示すように、被測定物60Aの円形凹状部61の近傍において、画像プローブ30の対物レンズ35の焦点位置が被測定物60Aの円形凹状部61の近傍に一致するように、オートフォーカスさせたのち、エッジ検出機能を利用して、円形凹状部61の円形輪郭線のうち少なくとも3点以上の位置データD1,D2,D3…を取得する(輪郭データ取得工程)。
<Description of measurement method (see FIGS. 7 to 11)
(1) As shown in FIG. 7, the
(2) As shown in FIG. 8, in the vicinity of the circular
(3)すると、制御装置50は、図9に示すように、輪郭データ取得工程で取得された位置データに円63を当てはめて円の中心位置Cを求める(円当てはめ工程)。
(4)続いて、図10に示すように、相対移動機構40を動作させて、画像プローブ30を中心位置Cに位置させる。
(5)この後、図11に示すように、オフセット量記憶部55に記憶されたオフセット量OFx,OFy,OFzだけ相対移動機構40を動作させて、接触式検出器20のスタイラス24を中心位置Cに位置させる(スタイラスセット工程)。
(6)この状態、つまり、接触式検出器20のスタイラス24が被測定物60Aの円形凹状部61の中心位置Cに位置された状態において、相対移動機構40を動作させて、接触式検出器20のスタイラス24と被測定物60Aとを相対移動させる(測定工程)。これにより、円形凹状部61の表面性状が測定される。
(3) Then, as shown in FIG. 9, the
(4) Subsequently, as shown in FIG. 10, the
(5) Thereafter, as shown in FIG. 11, the
(6) In this state, that is, in a state where the
<実施形態の効果>
本実施形態によれば、スタイラス24を有する接触式検出器20と、画像プローブ30とを備えた表面性状測定機において、まず、測定者が、相対移動機構40を動作させて画像プローブ30によって被測定物60Aの円形凹状部61の円形輪郭線のうち少なくとも3点以上の位置データを取り込むと、制御装置50は、入力された位置データに円63を当てはめて円63の中心位置Cを求めたのち、相対移動機構40を動作させて接触式検出器20のスタイラス24を中心位置Cに位置させる。
従って、接触式検出器20のスタイラス24を被測定物60Aの円形凹状部61の中心位置Cに自動的にセッティングできるから、つまり、従来のように、測定者が、目視で、スタイラスの先端と円形凹状部との相対位置を調整しながら、スタイラスの先端を円形凹状部に位置させなくてもよいから、スタイラスのセッティング時間を短縮できる。
<Effect of embodiment>
According to the present embodiment, in the surface texture measuring instrument including the
Accordingly, the
また、接触式検出器20のスタイラス24と画像プローブ30とは、Z軸方向およびY軸方向にオフセット量OFz、OFyだけずれて配置されているから、それぞれの測定時に他を退避させる機構を付けなくても、測定に支障を与えることがない。
しかも、接触式検出器20のスタイラス24の先端と画像プローブ30とのオフセット量OFx,OFy,OFzはオフセット量記憶部55に記憶されているから、円形凹状部61の中心位置Cが算出された後、相対移動機構40を動作させて画像プローブ30を中心位置Cに位置させ、この後、オフセット量記憶部55に記憶されたオフセット量OFx,OFy,OFzだけ相対移動機構40を動作させれば、接触式検出器20のスタイラス24を中心位置Cに自動的に位置させることができる。
従って、接触式検出器20のスタイラス24と画像プローブ30とのオフセット量OFx,OFy,OFzを予め正確に求めてオフセット量記憶部55に記憶させておけば、簡単な操作・処理で、接触式検出器20のスタイラス24を円形凹状部61の中心位置Cに自動的に位置させることができる。
Further, since the
Moreover, since the offset amounts OFx, OFy, OFz between the tip of the
Accordingly, if the offset amounts OFx, OFy, OFz between the
また、画像プローブ30を備えているので、画像プローブ30の単独使用による測定も可能である。
例えば、画像プローブ30によって取得した画像から、線幅や孔径などを測定することができるほか、画像プローブ30のオートフォーカス機能を用いて、対物レンズ35の光軸方向の寸法(段差寸法)なども測定できる。
In addition, since the
For example, the line width and the hole diameter can be measured from the image acquired by the
また、相対移動機構40は、被測定物を載置するステージ10をY軸方向へ移動させるY軸駆動機構41と、接触式検出器20および画像プローブ30をX軸方向およびZ軸方向へ移動させるX軸駆動機構48およびZ軸駆動機構44とを含んで構成されているから、被測定物と接触式検出器20および画像プローブ30とを三次元方向、つまり、互いに直交するX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向へ移動させることができる。従って、被測定物の測定部位がどのような向きや姿勢であっても形状や表面粗さを測定できる。
しかも、接触式検出器20および画像プローブ30は、共に、Xスライダ47にオフセットして取り付けられているから、接触式検出器20および画像プローブ30を別々に移動させる機構を設ける場合に比べ、構造を簡素化でき、安価に構成できる。
The
In addition, since both the
また、画像プローブ30は、対物レンズ35と、この対物レンズ35の外周に配置された光源としてのLED36と、対物レンズ35を透過した被測定物からの反射光を受光し被測定物の画像を撮像するCCDセンサ37とを含んで構成されているから、被測定物の表面画像を対物レンズ35を通じてCCDセンサ37で高精度に取得できる。しかも、対物レンズ35の周囲にLED36が配置されているから、照明装置を別途設ける場合に比べ、コンパクト化できる。
The
<変形例(図12〜図17参照)>
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
<Modification (see FIGS. 12 to 17)>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
被測定物としては、図6に示したものに限られない。例えば、図12に示すように、中央に円形の輪郭線を有し内部が球面状でかつ凸状に膨らんだ円形凸状部62を有する被測定物60Bであってもよい。
このような被測定物60Bの円形凸状部62の表面性状を測定するには、図13〜図17に示すようにして行う。
The object to be measured is not limited to that shown in FIG. For example, as shown in FIG. 12, a DUT 60 </ b> B may have a circular
In order to measure the surface property of the circular
(11)図13に示すように、相対移動機構40を動作させて、画像プローブ30の視野内に被測定物60Bの円形凸状部62が入る位置に移動させる。
(12)図14に示すように、被測定物60Bの円形凸状部62の近傍において、画像プローブ30の対物レンズ35の焦点位置が被測定物60Bの円形凸状部62の近傍に一致するように、オートフォーカスさせたのち、エッジ検出機能を利用して、円形凸状部62の円形輪郭線の位置データD1,D2,D3…を取得する。これを、画像プローブ30の視野内に被測定物60Bの円形凸状部62が入る他の位置に移動させて(図15参照)、計3回以上行う(輪郭データ取得工程)。
(11) As shown in FIG. 13, the
(12) As shown in FIG. 14, in the vicinity of the circular
(13)すると、制御装置50は、図16に示すように、輪郭データ取得工程で取得された位置データに円63を当てはめて円63の中心位置Cを求める(円当てはめ工程)。
(14)続いて、相対移動機構40を動作させて、画像プローブ30を中心位置Cに位置させる。
(15)この後、図17に示すように、オフセット量記憶部55に記憶されたオフセット量OFx,OFy,OFzだけ相対移動機構40を動作させて、接触式検出器20のスタイラス24を中心位置Cに位置させる(スタイラスセット工程)。
(16)この状態、つまり、接触式検出器20のスタイラス24が被測定物60Bの円形凸状部62の中心位置Cに位置された状態において、相対移動機構40を動作させて、接触式検出器20のスタイラス24と被測定物60Bとを相対移動させる(測定工程)。これにより、円形凸状部62の表面性状が測定される。
(13) Then, as shown in FIG. 16, the
(14) Subsequently, the
(15) Thereafter, as shown in FIG. 17, the
(16) In this state, that is, in a state where the
なお、この測定の際に、画像プローブ30の視野内に被測定物60Bの円形凸状部62が入る他の3箇所の位置において、オートフォーカスおよびエッジ検出を行った際、オートフォーカスされた高さ方向(Z軸方向)のデータから、被測定物60Bの傾き(水平に対する傾き)を演算し、この傾きがなくなるように(水平になるように)、被測定物60Bの姿勢を変更すれば、より高精度な測定が期待できる。ちなみに、被測定物60Bの姿勢を変更するには、ステージ10と被測定物60Bとの間に傾斜テーブルを挿入し、この傾斜テーブルを動作させれば実現できる。
In this measurement, when autofocusing and edge detection are performed at the other three positions where the circular
接触式検出器20は、先端にスタイラス24を有するアーム25と、このアーム25の揺動量を検出する検出部26とを有する接触式プローブ22を含んで構成されていたが、スタイラス24が被測定物の表面に接触しながら、被測定物の表面形状や粗さなどを測定できる機構であれば、他の構造であってもよい。
The contact-
画像プローブ30は、対物レンズ35と、この対物レンズ35の外周に配置された光源としてのLED36と、対物レンズ35を透過した被測定物からの反射光を受光し被測定物の画像を撮像するCCDセンサ37とを有するプローブヘッド33を含んで構成されていたが、これに限られない。
例えば、光源としてのLED36は、画像プローブとは別に設けてもよい。また、対物レンズ35を交換可能にして、倍率の異なる対物レンズ35に交換できるようにすれば、被測定物の測定箇所の大きさに応じて最適な作業が実施できる。
The
For example, the
相対移動機構40は、ステージ10をY軸方向へ、接触式検出器20および画像プローブ30をX軸方向およびZ軸方向へ移動可能に構成したが、これに限られない。要するに、ステージ10と接触式検出器20および画像プローブ30とが三次元方向へ移動可能であれば、どちらが移動する構造であっても構わない。
また、接触式検出器20と画像プローブ30とを別々の相対移動機構によって独立的に移動させるようにしてもよい。
Although the
Further, the
本発明は、例えば、機械加工された複雑形状の被測定物の形状や表面粗さを自動測定する場合などに利用できる。 The present invention can be used, for example, when automatically measuring the shape and surface roughness of a machined object having a complex shape.
10…ステージ、
20…接触式検出器、
24…スタイラス、
30…画像プローブ、
35…対物レンズ、
36…LED(光源)
37…CCDセンサ
40…相対移動機構、
41…Y軸駆動機構(第1移動機構)、
42…コラム、
43…Zスライダ、
44…Z軸駆動機構(第2移動機構)、
47…Xスライダ(スライド部材)、
48…X軸駆動機構(第3移動機構)
55…オフセット量記憶部(オフセット量記憶手段)
60A,60B…被測定物
61…円形凹状部、
62…円形凸状部、
63…円
C…中心位置、
OFx,OFy,OFz…オフセット量。
10 ... stage,
20 ... contact type detector,
24 ... Stylus,
30: Image probe,
35 ... objective lens,
36 ... LED (light source)
37 ...
41 ... Y-axis drive mechanism (first movement mechanism),
42 ... Column,
43 ... Z slider,
44 ... Z-axis drive mechanism (second movement mechanism),
47 ... X slider (sliding member),
48 ... X-axis drive mechanism (third movement mechanism)
55. Offset amount storage unit (offset amount storage means)
60A, 60B ...
62 ... circular convex part,
63 ... Circle C ... Center position,
OFx, OFy, OFz: Offset amount.
Claims (3)
前記被測定物を載置するステージと、
前記被測定物の表面に接触されるスタイラスを有する接触式検出器と、
前記被測定物の表面画像を撮像する画像プローブと、
前記接触式検出器および前記画像プローブと前記ステージとを相対移動させる相対移動機構と、
前記相対移動機構の駆動を制御するとともに、前記接触式検出器から得られる測定データおよび前記画像プローブで取得された画像データを処理する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記画像プローブによって前記被測定物の円形凹状部または円形凸状部の円形輪郭線のうち少なくとも3点以上の位置データが入力されると、入力された位置データに円を当てはめて円の中心位置を求める中心位置算出手段と、
前記中心位置算出手段によって中心位置が求められると、前記相対移動機構を動作させて前記接触式検出器のスタイラスを、前記中心位置に位置させるスタイラスセット手段とを含んで構成されている、
ことを特徴とする表面性状測定機。 In a surface texture measuring instrument for measuring the surface texture of an object to be measured having a circular concave portion or a circular convex portion,
A stage on which the object to be measured is placed;
A contact detector having a stylus that contacts the surface of the object to be measured;
An image probe for capturing a surface image of the object to be measured;
A relative movement mechanism for relatively moving the contact detector and the image probe and the stage;
A controller for controlling the driving of the relative movement mechanism and processing measurement data obtained from the contact detector and image data obtained by the image probe;
The controller is
When position data of at least three points of the circular concave portion of the object to be measured or the circular outline of the circular convex portion is input by the image probe, a circle is applied to the input position data and the center position of the circle Center position calculating means for obtaining
When the center position is obtained by the center position calculation means, the stylus setting means is configured to operate the relative movement mechanism to position the stylus of the contact detector at the center position.
A surface texture measuring machine characterized by that.
前記接触式検出器のスタイラスと前記画像プローブとは、これらいずれか一方の測定時に他方が邪魔にならない位置にオフセットされて配置され、
前記接触式検出器のスタイラス先端と前記画像プローブとのオフセット量を記憶したオフセット量記憶手段を備え、
前記スタイラスセット手段は、前記中心位置算出手段によって中心位置が求められると、前記相対移動機構を動作させて前記画像プローブを前記中心位置に位置させたのち、前記オフセット量記憶手段に記憶されたオフセット量だけ前記相対移動機構を動作させて前記接触式検出器のスタイラスを前記中心位置に位置させる、
ことを特徴とする表面性状測定機。 In the surface texture measuring machine according to claim 1,
The stylus of the contact-type detector and the image probe are arranged offset at a position where the other does not get in the way when measuring one of these,
An offset amount storing means for storing an offset amount between the stylus tip of the contact detector and the image probe;
When the center position is calculated by the center position calculation means, the stylus setting means operates the relative movement mechanism to position the image probe at the center position, and then stores the offset stored in the offset amount storage means. Operating the relative movement mechanism by an amount to position the stylus of the contact detector at the center position;
A surface texture measuring machine characterized by that.
前記相対移動機構を動作させて前記画像プローブによって前記被測定物の円形凹状部または円形凸状部の円形輪郭線のうち少なくとも3点以上の位置データを取得する輪郭データ取得工程と、
前記輪郭データ取得工程で取得された位置データに円を当てはめて円の中心位置を求める円当てはめ工程と、
前記相対移動機構を動作させて前記接触式検出器のスタイラスを、前記円当てはめ工程で求められた中心位置に位置させるスタイラスセット工程と、
前記接触式検出器のスタイラスが前記被測定物の円形凹状部または円形凸状部の中心位置に位置された状態において、前記相対移動機構を動作させて前記接触式検出器のスタイラスと被測定物とを相対移動させながら円形凹状部または円形凸状部の表面性状を測定する測定工程と、
を備えたことを特徴とする表面性状測定方法。 A stage for placing an object to be measured; a contact detector having a stylus in contact with the surface of the object to be measured; an image probe for capturing a surface image of the object to be measured; the contact detector; A relative movement mechanism for moving the image probe and the stage relative to each other, and a control for processing the measurement data obtained from the contact detector and the image data obtained by the image probe while controlling the driving of the relative movement mechanism In the surface texture measuring method for measuring the surface texture of the object to be measured having a circular concave portion or a circular convex portion using a surface texture measuring machine equipped with an apparatus,
A contour data acquisition step of operating the relative movement mechanism to acquire position data of at least three points of a circular concave portion of the object to be measured or a circular contour line of the circular convex portion by the image probe;
A circle fitting step of applying a circle to the position data acquired in the contour data acquisition step to obtain the center position of the circle;
A stylus setting step of operating the relative movement mechanism to position the stylus of the contact-type detector at a center position determined in the circle fitting step;
In a state where the stylus of the contact type detector is positioned at the circular concave portion or the center position of the circular convex portion of the object to be measured, the stylus of the contact type detector and the object to be measured are operated by operating the relative movement mechanism. Measuring step of measuring the surface properties of the circular concave portion or the circular convex portion while relatively moving
A surface texture measuring method comprising:
Priority Applications (6)
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---|---|---|---|
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US12/900,867 US8650939B2 (en) | 2009-10-13 | 2010-10-08 | Surface texture measuring machine and a surface texture measuring method |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103267472A (en) * | 2013-05-16 | 2013-08-28 | 常州纺织服装职业技术学院 | Flatness measuring instrument for engineering and measuring method thereof |
JP2016003863A (en) * | 2014-06-13 | 2016-01-12 | キヤノン株式会社 | Shape measuring method, shape measuring device, program, and recording medium |
JP2019120694A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-22 | 株式会社ミツトヨ | Position measurement device, operation method of dimension measuring measurement system, and operation method of position measurement device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005167146A (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-23 | Hitachi High-Technologies Corp | Compound microscope equipped with probe, method of calculating height of probe, and method of driving probe |
DE102006014509A1 (en) * | 2006-03-22 | 2007-09-27 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Test specimen and method for measuring a coordinate measuring machine |
-
2009
- 2009-10-13 JP JP2009236124A patent/JP2011085401A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005167146A (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-23 | Hitachi High-Technologies Corp | Compound microscope equipped with probe, method of calculating height of probe, and method of driving probe |
DE102006014509A1 (en) * | 2006-03-22 | 2007-09-27 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Test specimen and method for measuring a coordinate measuring machine |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103267472A (en) * | 2013-05-16 | 2013-08-28 | 常州纺织服装职业技术学院 | Flatness measuring instrument for engineering and measuring method thereof |
CN103267472B (en) * | 2013-05-16 | 2016-06-08 | 常州纺织服装职业技术学院 | Engineering method measuring flatness |
JP2016003863A (en) * | 2014-06-13 | 2016-01-12 | キヤノン株式会社 | Shape measuring method, shape measuring device, program, and recording medium |
JP2019120694A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-22 | 株式会社ミツトヨ | Position measurement device, operation method of dimension measuring measurement system, and operation method of position measurement device |
JP7211805B2 (en) | 2017-12-27 | 2023-01-24 | 株式会社ミツトヨ | POSITION MEASURING DEVICE, METHOD OF OPERATING DIMENSION MEASURING MEASURING SYSTEM AND METHOD OF OPERATING POSITION MEASURING DEVICE |
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