JP2014215153A - Image measuring apparatus and program for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象を撮像する事によって測定対象を三次元測定する画像測定装置及びその制御用プログラムに関する。 The present invention relates to an image measurement apparatus that measures a measurement object three-dimensionally by imaging the measurement object and a control program therefor.
撮像装置によって取得された画像情報に基づいて被測定対象を三次元測定する画像測定装置としては、例えば広域のスペクトル幅を有する白色光を用いるものや、コントラスト情報を用いるもの等がある。このような画像測定装置は、撮像装置をステージに対して垂直方向に走査して各垂直位置で得られた画像情報から被測定対象の三次元形状を測定する。この様な画像測定装置において、例えば被測定対象の大きさが撮像装置の1つの視野に収まらない場合には、撮像装置をステージに対して移動させ、各測定位置における測定結果を取得したのち合成する、いわゆるスティッチング法が用いられることがある(特許文献1)。 Examples of an image measuring device that three-dimensionally measures a measurement target based on image information acquired by an imaging device include a device that uses white light having a wide spectrum width and a device that uses contrast information. Such an image measuring apparatus measures the three-dimensional shape of the object to be measured from image information obtained at each vertical position by scanning the imaging apparatus in a direction perpendicular to the stage. In such an image measuring apparatus, for example, when the size of the object to be measured does not fit in one field of view of the imaging apparatus, the imaging apparatus is moved with respect to the stage, and the measurement results at each measurement position are acquired and then combined. The so-called stitching method is sometimes used (Patent Document 1).
しかしながら、この様な画像測定装置においては、上記被測定対象の全体が含まれる様に矩形状の測定範囲を指定し、この矩形状の測定範囲全体を撮像装置の視野範囲に基づいて分割し、分割された範囲全てについて測定を行っていた。このため、被測定対象の形状によっては、この分割された範囲に被測定対象が含まれない場合があるにも拘わらず、分割された範囲全てについて測定を行っていたため、効率的な測定が困難であるという問題があった。 However, in such an image measurement device, a rectangular measurement range is specified so that the entire measurement target is included, and the entire rectangular measurement range is divided based on the visual field range of the imaging device, Measurements were made for all of the divided ranges. For this reason, depending on the shape of the object to be measured, although the object to be measured may not be included in this divided range, the measurement was performed for the entire divided range, so that it is difficult to perform efficient measurement. There was a problem of being.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、広域な測定範囲を効率的に測定することが可能な画像測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide an image measurement apparatus capable of efficiently measuring a wide measurement range.
本発明に係る画像測定装置は、測定対象物を載置するステージと、このステージに対して相対移動可能に設けられ、測定対象物を測定範囲よりも狭い所定の撮像範囲について撮像し画像情報を出力する撮像装置と、撮像装置を測定範囲内の複数の測定位置に移動させ、各測定位置においてステージに対して垂直な方向に走査させる位置制御装置と、撮像装置の走査によって得られた各測定位置の所定の撮像範囲の画像情報に基づいて各測定位置における走査方向の変位を算出する演算処理装置とを備える。また、演算処理装置は、測定範囲を複数の本測定視野範囲に分割し、複数の本測定視野範囲のうち測定対象範囲として選択された本測定視野範囲についてのみ測定処理を行う。 An image measurement apparatus according to the present invention is provided with a stage on which a measurement object is placed, and a relative movement with respect to the stage. The measurement object is imaged in a predetermined imaging range narrower than the measurement range, and image information is obtained. An imaging device to output, a position control device that moves the imaging device to a plurality of measurement positions within the measurement range, and scans each measurement position in a direction perpendicular to the stage, and each measurement obtained by scanning the imaging device And an arithmetic processing unit that calculates a displacement in the scanning direction at each measurement position based on image information of a predetermined imaging range of the position. Further, the arithmetic processing device divides the measurement range into a plurality of main measurement visual field ranges, and performs the measurement process only on the main measurement visual field range selected as the measurement target range among the plurality of main measurement visual field ranges.
即ち、本発明に係る画像測定装置は、測定範囲を複数の本測定視野範囲に分割し、複数の本測定視野範囲のうち測定対象範囲として選択された本測定視野範囲についてのみ測定処理を行うため、例えば被測定対象が含まれる本測定視野範囲についてのみ測定対象範囲として選択することにより、広域な測定範囲を効率的に測定することが可能である。 That is, the image measuring apparatus according to the present invention divides the measurement range into a plurality of main measurement visual field ranges and performs measurement processing only on the main measurement visual field range selected as the measurement target range among the plurality of main measurement visual field ranges. For example, it is possible to efficiently measure a wide measurement range by selecting only the main measurement visual field range including the measurement target as the measurement target range.
また、上記演算処理装置は、撮像装置の撮像範囲に基づいて、測定範囲に複数の本測定視野範囲を並べてなる矩形マップを生成し、複数の本測定視野範囲から1又は2以上の本測定視野範囲を選択して測定対象範囲としても良い。 In addition, the arithmetic processing device generates a rectangular map in which a plurality of main measurement visual field ranges are arranged in the measurement range based on the imaging range of the imaging device, and one or more main measurement visual fields from the plurality of main measurement visual field ranges. It is good also as a measuring object range by selecting a range.
また、本発明の一実施形態に係る画像測定装置は、各測定位置における走査方向の変位を測定する本測定に先立ち、所定の撮像範囲よりも広い予備測定範囲を撮像可能に構成される。また、この様な実施形態において、上記演算処理装置は、予備測定時において予備測定範囲を撮像装置が走査して得られた画像情報から前記矩形マップを生成する。この様な実施形態においては、例えばこの矩形マップをディスプレイ等に表示することにより、被測定対象と本測定視野範囲との相対的な位置や大きさを直感的に視認することが可能となり、適切な測定対象範囲の選択を容易に行う事が可能となる。 In addition, the image measurement apparatus according to an embodiment of the present invention is configured to be able to image a preliminary measurement range wider than a predetermined imaging range prior to the main measurement for measuring the displacement in the scanning direction at each measurement position. In such an embodiment, the arithmetic processing unit generates the rectangular map from image information obtained by scanning the preliminary measurement range by the imaging device during preliminary measurement. In such an embodiment, for example, by displaying this rectangular map on a display or the like, it becomes possible to intuitively visually recognize the relative position and size between the measurement target and the main measurement visual field range. It is possible to easily select a range to be measured.
また、本発明の他の実施形態に係る画像測定装置において、上記演算処理装置は、所定の比較対象データを入力し、比較対象データに対応する画像上に、本測定視野範囲を並べてなる矩形マップを生成してもよい。即ち、上記矩形マップは、CADデータ等の設計データから生成することも可能であり、この様な場合にも適切な測定対象範囲の選択を容易に行う事が可能である。また、本実施形態においては、この設計データによって生成された複数の被測定対象に対し、同様の条件によって撮像を行う事が可能であり、作業性を向上させることが可能である。 Further, in the image measurement device according to another embodiment of the present invention, the arithmetic processing device inputs predetermined comparison target data, and a rectangular map in which the main measurement visual field range is arranged on an image corresponding to the comparison target data. May be generated. That is, the rectangular map can be generated from design data such as CAD data, and in such a case, it is possible to easily select an appropriate measurement target range. Further, in the present embodiment, it is possible to perform imaging under the same conditions for a plurality of objects to be measured generated based on this design data, and workability can be improved.
本発明に係る画像測定装置の制御用プログラムは、測定対象物を載置するステージと、ステージに対して相対移動可能に設けられ、測定対象物を測定範囲よりも狭い所定の撮像範囲について撮像し画像情報を出力する撮像装置と、撮像装置を測定範囲内の複数の測定位置に移動させ、各測定位置においてステージに対して垂直な方向に走査させる位置制御装置と、撮像装置の走査によって得られた各測定位置の所定の撮像範囲の画像情報に基づいて各測定位置における走査方向の変位を算出する演算処理装置とを備えた画像測定装置を制御する。また、本発明に係る画像測定装置の制御用プログラムは、測定範囲を複数の本測定視野範囲に分割し、複数の本測定視野範囲のうち測定対象範囲として選択された本測定視野範囲についてのみ測定処理を行う。 A control program for an image measuring apparatus according to the present invention is provided with a stage on which a measurement object is placed and a relative movement with respect to the stage, and images the measurement object in a predetermined imaging range narrower than the measurement range. Obtained by scanning the imaging device that outputs image information, a position control device that moves the imaging device to a plurality of measurement positions within the measurement range, and scans in the direction perpendicular to the stage at each measurement position. And an arithmetic processing unit that calculates a displacement in the scanning direction at each measurement position based on image information of a predetermined imaging range at each measurement position. Further, the control program for the image measurement apparatus according to the present invention divides the measurement range into a plurality of main measurement field ranges, and measures only the main measurement field range selected as the measurement target range among the plurality of main measurement field ranges. Process.
本発明によれば、広域な測定範囲を効率的に測定することが可能な画像測定装置及びその制御用プログラムを提供することが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the image measurement apparatus which can measure a wide measurement range efficiently, and its control program.
[第1の実施形態]
次に、本発明の第1の実施形態に係る画像測定装置の構成について図面を参照して説明する。
[First Embodiment]
Next, the configuration of the image measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[構成]
図1は、本実施形態に係る画像測定装置の全体図である。画像測定装置は、ワーク12を撮像する撮像装置としてカメラ17a,17bが搭載された画像測定機10と、この画像測定機10と電気的に接続され、内部に格納されたプログラムによって画像測定機10を駆動制御するコンピュータ(以下、「PC」と呼ぶ。)20とを備えている。
[Constitution]
FIG. 1 is an overall view of an image measuring apparatus according to the present embodiment. The
画像測定機10は、次のように構成されている。即ち、架台11上には、ワーク12(測定対象物)を載置するためのステージ13が装着されており、このステージ13は、Y軸駆動機構18によってステージ13の上面に平行なY軸方向に駆動される。架台11の両側縁中央部には上方に延びる支持アーム14、15が固定されており、この支持アーム14、15の両上端部を連結するようにX軸ガイド16が固定されている。このX軸ガイド16には、ワーク12を撮像する撮像ユニット17が支持されている。撮像ユニット17は、X軸ガイド16に沿ってX軸駆動機構16aによりステージ13の上面に平面でY軸方向と直交するX軸方向に駆動可能に構成されている。また、撮像ユニット17は、本測定時に使用される所定の撮像範囲を測定視野とする第1の撮像装置17aと、予備測定時に使用され本測定の視野範囲よりも広い、測定範囲全体を撮像可能な第2の撮像装置17bとを有している。これらの撮像装置17a,17bは、予備測定時と本測定時とで切り替え可能に構成されている。これらの撮像装置17a,17bは、対物レンズの倍率効率により1つのカメラとして構成されていても良い。撮像ユニット17は、Z軸駆動機構17cによりステージ13の上面と直交するZ軸方向に移動可能に構成されている。以上のように、X軸駆動機構16a、Y軸駆動機構18及びZ軸駆動機構17cは、撮像ユニット17をステージ13に対して互いに直交するX,Y,Z軸方向に相対的に駆動させる位置制御装置を構成している。
The
本実施形態に係る画像測定機10は、第1の撮像装置17a及び第2の撮像装置17bをステージ13の上面に対してXY方向に移動させつつ、Z軸方向に走査しながら撮像を行い、第1の撮像装置17aまたは第2の撮像装置17bのXY方向の測定位置情報とその位置において得られた画像の各微小範囲のコントラスト情報からワーク12の各測定位置におけるZ軸方向の変位(Z値)を検出するものである。なお、Z軸方向の変位は、このようなコントラスト情報から検出する他に、白色干渉計により検出することもできる。白色干渉計は、例えば広帯域スペクトルを有する白色光をワーク12及び参照面に導き、それぞれの反射光を干渉させて画素毎の干渉信号のピーク値が観測される位置を取得し、画素毎のピーク位置と参照面を構成する参照板の位置とに応じてワーク12のZ軸方向の変位を検出する。
The
コンピュータ20は、コンピュータ本体21、キーボード22、ジョイスティックボックス(J/S)23、マウス24、ディスプレイ25及びプリンタ26を有する。コンピュータ本体21は、例えば図2に示すように構成されている。即ち、撮像ユニット17から入力されるワーク12の画像情報は、インタフェース(I/F)31を介して画像メモリ32に格納される。
The
また、ワーク12のCADデータは、I/F33を介してCPU35に入力され、CPU35で所定の処理がなされた後に画像メモリ32に格納される。画像メモリ32に格納された画像情報は、表示制御部36を介してディスプレイ25に表示される。
The CAD data of the
一方、キーボード22、J/S23、及びマウス24から入力されるコード情報及び位置情報は、I/F34を介してCPU35に入力される。CPU35は、ROM37に格納されたマクロプログラム及びHDD38からI/F39を介してRAM40に格納されたプログラムに従って各種処理を実行する。
On the other hand, code information and position information input from the
CPU35は、プログラムに従ってI/F41を介して画像測定機10を制御する。HDD38は各種データを格納する記録媒体である。RAM40は各種処理のワーク領域を提供する。
The
[動作]
次に、本実施形態に係る画像測定装置の測定方法について説明する。図3は、本実施形態に係る画像測定装置の製造方法について説明するためのフローチャートである。
[Operation]
Next, a measurement method of the image measurement apparatus according to this embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart for explaining the manufacturing method of the image measuring apparatus according to this embodiment.
ステップS11においては、第2の撮像装置17bによる撮像を行い、図4に示す様な予備画像情報50をディスプレイ25によって表示する。但し、第2の撮像装置17bによって取得された画像情報から更に測定範囲を選択し、これを予備画像情報50とすることも可能である。この場合、予備画像情報50の指定は、例えば画像情報に対応する所定の座標を測定開始位置51及び測定終了位置52とすることによって行う事が可能である。
In step S11, imaging by the
ステップS12においては、図5に示す通り、予備撮像情報50から矩形マップ53を生成し、ディスプレイ25に表示する。矩形マップ53は、予備画像情報50上に第1の撮像装置17aの視野範囲に対応する本測定視野範囲54を並べてなる座標データである。また、矩形マップ53は、予備画像情報50を複数の本測定視野範囲54に分割してなる、と言う事も可能である。ここで、本測定視野範囲54は、お互いに所定量ずつ重なるように並べることも可能である。これにより、スティッチング処理を高精度に行う事が可能である。
In step S12, a rectangular map 53 is generated from the preliminary imaging information 50 and displayed on the
ステップS13においては、図6に示す通り、マウス24やキーボード22からの入力に基づき、矩形マップ53から1又は2以上の本測定視野範囲54を選択し、測定対象範囲541と非測定対象範囲542とに分類する。尚、当該選択処理は、例えばディスプレイ25に表示された矩形マップ53をユーザが視認し、測定対象範囲541又は非測定対象範囲542として選択する本測定視野範囲54にカーソルを合わせ、マウス24によって選択することも可能であるし、キーボードから選択することも可能である。更に、エッジ検出処理等によって明らかにワーク3を含まない本測定視野範囲54を予め非測定対象範囲532に分類しておくことも考えられる。
In step S13, as shown in FIG. 6, one or more main measurement visual field ranges 54 are selected from the rectangular map 53 based on the input from the
ステップS14においては、所定の条件に従い、第1の撮像装置17aによる測定を実行する。即ち、X軸駆動機構16a及びY軸駆動機構18によって、第1の撮像装置17aの視野範囲を測定対象範囲541に該当する座標位置に順次移動させる。また、Z軸駆動機構17c及び第1の撮像装置17aを制御して、各座標位置における撮像を行う。
In step S14, measurement by the
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る画像測定方法について説明する。第1の実施形態においては、第2の撮像装置17bによって撮像を行い、予備画像情報50上に第1の視野範囲54を並べることによって矩形マップ53を生成していた。本実施形態においては、図7に示す通り、CADデータ等の座標データをPC20に入力し(ステップS21)、CADデータから予備画像情報50を生成し、更に本測定視野範囲54を並べることによって矩形マップ53を生成する(ステップS22)。測定対象範囲541の選択方法は、第1の実施形態と同様の方法によって行う事が可能である(ステップS13)。また、本実施形態における、第1の撮像装置17aを用いた測定(ステップS24)においては、第1の撮像装置17a等によってワーク12に設けられたマーカの位置を参照しつつX軸駆動機構16a及びY軸駆動機構18を制御し、位置合わせ等を行ってから各測定対象視野範囲541に対応する座標の撮像を開始する。
[Second Embodiment]
Next, an image measurement method according to the second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, a rectangular map 53 is generated by imaging with the
10…画像測定機、11…架台、12…ワーク(測定対象物)、13…ステージ、14、15…支持アーム、16…X軸ガイド、16a…X軸駆動機構、17…撮像ユニット、17a…第1の撮像装置、17b…第2の撮像装置、17c…Z軸駆動機構、18…Y軸駆動機構、20…コンピュータ(PC)、53…矩形マップ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ステージに対して相対移動可能に設けられ、前記測定対象物を測定範囲よりも狭い所定の撮像範囲について撮像し画像情報を出力する撮像装置と、
前記撮像装置を前記測定範囲内の複数の測定位置に移動させ、各測定位置において前記ステージに対して垂直な方向に走査させる位置制御装置と、
前記撮像装置の走査によって得られた前記各測定位置の前記所定の撮像範囲の画像情報に基づいて前記各測定位置における走査方向の変位を算出する測定処理を行う演算処理装置と
を備え、
前記演算処理装置は、前記測定範囲を複数の本測定視野範囲に分割し、前記複数の本測定視野範囲のうち測定対象範囲として選択された本測定視野範囲についてのみ測定処理を行う
ことを特徴とする画像測定装置。 A stage on which a measurement object is placed;
An imaging device provided so as to be relatively movable with respect to the stage, and imaging the measurement object in a predetermined imaging range narrower than the measurement range and outputting image information;
A position control device that moves the imaging device to a plurality of measurement positions within the measurement range and scans the measurement devices in a direction perpendicular to the stage at each measurement position;
An arithmetic processing unit that performs measurement processing for calculating displacement in the scanning direction at each measurement position based on image information of the predetermined imaging range at each measurement position obtained by scanning of the imaging device;
The arithmetic processing unit divides the measurement range into a plurality of main measurement visual field ranges, and performs measurement processing only for the main measurement visual field range selected as a measurement target range among the plurality of main measurement visual field ranges. Image measuring device.
前記撮像装置の撮像範囲に基づいて、前記測定範囲に前記複数の本測定視野範囲を並べてなる矩形マップを生成し、
前記複数の本測定視野範囲から1又は2以上の前記本測定視野範囲を選択して前記測定対象範囲とする
ことを特徴とする請求項1記載の画像測定装置。 The arithmetic processing unit includes:
Based on the imaging range of the imaging device, generate a rectangular map in which the plurality of main measurement visual field ranges are arranged in the measurement range,
The image measurement apparatus according to claim 1, wherein one or two or more main measurement visual field ranges are selected from the plurality of main measurement visual field ranges to be the measurement target range.
前記演算処理装置は、前記予備測定時において前記予備測定範囲を前記撮像装置が走査して得られた画像情報から前記矩形マップを生成する
ことを特徴とする請求項2記載の画像測定装置。 The imaging device is configured to be able to image a preliminary measurement range wider than the predetermined imaging range prior to the main measurement for measuring the displacement in the scanning direction at each measurement position,
The image processing device according to claim 2, wherein the arithmetic processing unit generates the rectangular map from image information obtained by the imaging device scanning the preliminary measurement range during the preliminary measurement.
所定の比較対象データを入力し、
前記比較対象データに対応する画像上に、前記本測定視野範囲を並べてなる矩形マップを生成する
ことを特徴とする請求項2記載の画像測定装置。 The arithmetic processing unit includes:
Enter the specified comparison target data,
The image measurement apparatus according to claim 2, wherein a rectangular map in which the main measurement visual field ranges are arranged on an image corresponding to the comparison target data is generated.
前記ステージに対して相対移動可能に設けられ、前記測定対象物を測定範囲よりも狭い所定の撮像範囲について撮像し画像情報を出力する撮像装置と、
前記撮像装置を前記測定範囲内の複数の測定位置に移動させ、各測定位置において前記ステージに対して垂直な方向に走査させる位置制御装置と、
前記撮像装置の走査によって得られた前記各測定位置の前記所定の撮像範囲の画像情報に基づいて前記各測定位置における走査方向の変位を算出する測定処理を行う演算処理装置と
を備えた画像測定装置の制御用プログラムであって、
前記測定範囲を複数の本測定視野範囲に分割し、前記複数の本測定視野範囲のうち測定対象範囲として選択された本測定視野範囲についてのみ測定処理を行う
ことを特徴とする画像測定装置の制御用プログラム。 A stage on which a measurement object is placed;
An imaging device provided so as to be relatively movable with respect to the stage, and imaging the measurement object in a predetermined imaging range narrower than the measurement range and outputting image information;
A position control device that moves the imaging device to a plurality of measurement positions within the measurement range and scans the measurement devices in a direction perpendicular to the stage at each measurement position;
An image measurement apparatus comprising: an arithmetic processing unit that performs measurement processing for calculating a displacement in the scanning direction at each measurement position based on image information of the predetermined imaging range at each measurement position obtained by scanning of the imaging device. A device control program,
The measurement range is divided into a plurality of main measurement visual field ranges, and only the main measurement visual field range selected as a measurement target range among the plurality of main measurement visual field ranges is subjected to measurement processing. Program.
前記複数の本測定視野範囲から1又は2以上の本測定視野範囲を選択して前記測定対象範囲とする
ことを特徴とする請求項5記載の画像測定装置の制御用プログラム。 Based on the imaging range of the imaging device, generate a rectangular map in which the plurality of main measurement visual field ranges are arranged in the measurement range,
6. The program for controlling an image measurement apparatus according to claim 5, wherein one or more main measurement visual field ranges are selected from the plurality of main measurement visual field ranges and set as the measurement target range.
前記画像測定装置は、前記予備測定時において前記予備測定範囲を前記撮像装置が走査して得られた画像情報から前記矩形マップを生成する
ことを特徴とする請求項6記載の画像測定装置の制御用プログラム。 The imaging device is configured to be capable of imaging a preliminary imaging range wider than the predetermined imaging range prior to the main measurement for measuring the displacement in the scanning direction at each measurement position,
The control of the image measurement device according to claim 6, wherein the image measurement device generates the rectangular map from image information obtained by scanning the image pickup device in the preliminary measurement range during the preliminary measurement. Program.
前記比較対象データに対応する画像上に、前記本測定視野範囲を並べてなる矩形マップを生成する
ことを特徴とする請求項6記載の画像測定装置の制御用プログラム。 Enter the specified comparison target data,
The control program for an image measurement apparatus according to claim 6, wherein a rectangular map in which the main measurement visual field ranges are arranged on an image corresponding to the comparison target data is generated.
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