JP2018165730A - 画像測定器 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態による画像測定器1の一構成例を示した斜視図であり、接触式の変位計16を備えた画像測定器1が示されている。この画像測定器1は、可動ステージ12上のワークを撮影したワーク画像からエッジを抽出してワークの寸法を測定する寸法測定装置であり、測定ユニット10、制御ユニット20、キーボード31及びマウス32により構成される。ワークは、その形状や寸法が測定される測定対象物である。
図2及び図3は、図1の変位計16の構成例を示した図である。図2には、変位計16を前方から見た様子が示され、図3には、変位計16を上方から見た様子が示されている。図中には、接触子17の装着位置を変更することにより、ストレートポジション及びオフセットポジションを高さ計測の位置として選択可能な変位計16が示されている。ストレートポジションは、XY平面内において、ガイド用シャフト162の下端の位置であり、オフセットポジションは、ストレートポジションよりもカメラの光軸中心に近い位置である。
図4は、図1の測定ユニット10内の光学系の構成例を模式的に示した説明図であり、測定ユニット10を対物レンズ104の光軸を含むYZ平面により切断した場合の切断面が示されている。この測定ユニット10は、画面表示部11、可動ステージ12、筐体100、ステージ位置調整部101、鏡筒部102、照明位置調整部103、対物レンズ104、低倍率撮像部110、高倍率撮像部120、同軸落射照明ユニット130、リング照明ユニット140及び透過照明ユニット150により構成される。
図7は、図1の画像測定器1における寸法測定時の動作の一例を示した図であり、低倍率撮像部110により撮影されたワーク画像Iwが示されている。このワーク画像Iwは、低倍率撮像部110により可動ステージ12上のワークを低倍率で撮影された撮影画像であり、低倍率視野Lv内に存在する複数のワークWが被写体として撮影されている。この例では、同一の形状で略同一サイズの3つのワークWが被写体として撮影されている。
図8は、図1の制御ユニット20内の機能構成の一例を示したブロック図である。この制御ユニット20は、撮影画像取得部201、ワーク画像記憶部202、撮影画像表示部203、測定箇所情報生成部204、測定設定データ記憶部205、ワーク検出部206、エッジ抽出部207、寸法値算出部208、高さ計測制御部209及び高さ測定値補正部210により構成される。
図11は、図1の画像測定器1の動作の一例を示した図であり、測定設定データの作製時に、測定ユニット10の画面表示部11に表示される設定画面6が示されている。この設定画面6は、測定設定時に表示される編集画面であり、マスター画像を表示するための表示欄61と、測定種別を選択するためのメニュー欄62とが設けられている。
10 測定ユニット
11 画面表示部
11a 表示画面
12 可動ステージ
13 電源スイッチ
14 実行ボタン
15 Z調整つまみ
16 変位計
160 水平フレーム
161 高さ調整部
162 ガイド用シャフト
163 ストレートポジション着脱部
164 オフセットアーム
165 オフセットポジション着脱部
168 変位計位置調整部
17 接触子
171 プローブ部
172 着脱部
100 筐体
101 ステージ位置調整部
102 鏡筒部
103 照明位置調整部
104 対物レンズ
110 低倍率撮像部
120 高倍率撮像部
130 同軸落射照明ユニット
140 リング照明ユニット
150 透過照明ユニット
20 制御ユニット
201 撮影画像取得部
202 ワーク画像記憶部
203 撮影画像表示部
204 測定箇所情報生成部
205 測定設定データ記憶部
206 ワーク検出部
207 エッジ抽出部
208 寸法値算出部
209 高さ計測制御部
210 高さ測定値補正部
31 キーボード
32 マウス
2,3 撮影エリア
4,5 高さの測定エリア
6 設定画面
Claims (12)
- ワークを載置するためのステージと、
上記ステージと対向する対物レンズを介し、上記ステージ上のワークを撮影してワーク画像を生成するカメラと、
上記対物レンズの光軸方向におけるワークの高さを計測する変位計と、
上記カメラにより撮影したマスターピースを撮影した画像に基づいて得られ、あるいは、ワークの設計データに基づいて得られたマスター画像に基づいて設定され、上記ワーク画像からワークを検出するための特徴量情報と、上記マスター画像に基づいて設定され、上記対物レンズの光軸に垂直な平面内における2次元の寸法を測定するための2次元寸法測定箇所を示す2次元寸法測定箇所情報と、上記マスター画像に基づいて設定され、上記対物レンズの光軸方向におけるワークの高さを計測する測定箇所を示す高さ測定箇所情報とを、上記特徴量情報と関連づけて記憶する測定設定データ記憶手段と、
上記測定設定データ記憶手段に記憶された上記特徴量情報に基づいて、上記ワーク画像におけるワークの位置及び姿勢を特定するワーク検出手段と、
上記ワーク検出手段により特定されたワークの上記位置及び姿勢と、上記測定設定データ記憶手段に記憶された2次元寸法測定箇所情報とに基づいて、上記ワーク画像上の2次元寸法測定箇所を特定し、特定された2次元寸法測定箇所のエッジを抽出するエッジ抽出手段と、
上記エッジ抽出手段により抽出された上記エッジに基づいて、上記2次元寸法測定箇所の寸法値を求める寸法値算出手段と、
上記ワーク検出手段により特定されたワークの上記位置及び姿勢と上記測定設定データ記憶手段に記憶された上記高さ測定箇所情報とに基づいて、上記ワーク画像上の高さ測定箇所を特定し、上記ステージ及び上記変位計を相対的に移動させることにより、上記カメラにより撮影可能な撮影エリア内において高さの測定位置を制御し、上記変位計の出力に基づいて、高さの測定値を求める高さ計測制御手段と、
上記寸法値算出手段により算出された寸法値と、上記高さ計測制御手段により求められた高さの測定値とをあらかじめ定められた設計値と比較し、良否判定が可能な良否判定手段と、
を備えたことを特徴とする画像測定器。 - 上記ステージを上記対物レンズの光軸に垂直なX方向に移動させるステージ位置調整手段と、
上記変位計を上記光軸及びX方向に垂直なY方向に移動させる変位計位置調整手段とを備え、
上記変位計は、上記対物レンズの周縁よりもX方向の外側に配置され、
上記高さ計測制御手段は、上記ステージ位置調整手段及び上記変位計位置調整手段を制御することにより、XY平面内において高さの測定位置を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像測定器。 - 上記変位計は、上記ステージ上のワークに接触させる接触子と、上記接触子を上記対物レンズの光軸方向に移動させて上記接触子の高さ調整を行う高さ調整手段とを有することを特徴とする請求項2に記載の画像測定器。
- 上記変位計は、上記対物レンズの光軸方向に延びるシャフトであって、上記接触子が上記高さ調整手段に対してX方向及びY方向に移動するのを制限するためのガイド用シャフトを有し、
上記ガイド用シャフトは、上記対物レンズの周縁よりもX方向の外側に配置され、
上記接触子は、上記ガイド用シャフトの一端に固定され、
上記高さ調整手段は、上記ガイド用シャフトを上記対物レンズの光軸方向に移動させることにより、上記接触子の高さ調整を行い、
上記接触子の先端は、上記対物レンズの光軸方向から見て、上記ガイド用シャフトの周縁よりも内側に位置決めされていることを特徴とする請求項3に記載の画像測定器。 - 上記変位計は、上記対物レンズの光軸方向に延びるシャフトであって、上記接触子が上記高さ調整手段に対してX方向及びY方向に移動するのを制限するためのガイド用シャフトを有し、
上記ガイド用シャフトは、上記対物レンズの周縁よりもX方向の外側に配置され、
上記接触子は、上記ガイド用シャフトに固定され、
上記高さ調整手段は、上記ガイド用シャフトを上記対物レンズの光軸方向に移動させることにより、上記接触子の高さ調整を行い、
上記接触子の先端は、上記対物レンズの周縁よりもX方向の内側に位置決めされていることを特徴とする請求項3に記載の画像測定器。 - 上記ステージ上の異なる2以上の位置で計測された高さの測定値に基づいて、上記ステージの傾きを求め、上記高さの測定値を補正する高さ測定値補正手段を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像測定器。
- 上記カメラは、上記ステージ上のワークを低倍率で撮影する低倍率撮像手段と、上記低倍率撮像手段の低倍率視野よりも狭い高倍率視野を上記低倍率視野内に形成し、上記ワークを高倍率で撮影する高倍率撮像手段とを有し、
上記高さ計測制御手段は、上記低倍率撮像手段により低倍率で撮影可能な領域からなる撮影エリアの一部又は全部を高さ計測の可能なエリアとして、測定位置の制御を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の画像測定器。 - 上記低倍率撮像手段がマスターピースを低倍率で撮影したマスター画像を表示する撮影画像表示手段と、
上記マスター画像に対し、測定対象箇所及び測定方法を指定し、上記測定箇所情報を生成する測定箇所情報生成手段とを備えたことを特徴とする請求項7に記載の画像測定器。 - 上記測定箇所情報生成手段は、複数の上記高さ測定箇所を同一のマスター画像に対して指定し、
上記高さ計測制御手段は、上記ワーク検出手段により特定されたワークの位置及び姿勢に基づいて、上記ワーク画像において複数の高さ測定箇所の位置を特定することを特徴とする請求項8に記載の画像測定器。 - 上記ワーク検出手段は、上記特徴量情報に基づいて、同一のワーク画像から同一形状かつ略同一サイズの複数のワークを検出して各ワークの位置及び姿勢を特定し、
上記高さ計測制御手段は、上記同一のワーク画像に対する各ワークの2次元の寸法測定が終了した後、複数のワークのそれぞれについて特定された位置及び姿勢に基づいて、高さの測定位置が上記高さ測定箇所と一致するように、上記ステージ及び上記変位計を相対的に移動させる処理を連続的に繰り返すことを特徴とする請求項8又は9に記載の画像測定器。 - 上記寸法値算出手段により算出された寸法値及び上記高さ計測制御手段により算出された高さの測定値を上記ワーク画像上に表示する撮影画像表示手段を備え、
上記測定設定データ記憶手段は、設計値及び公差からなる設計値情報を記憶し、
上記撮影画像表示手段は、複数のワークのそれぞれについて算出された2次元の寸法測定の結果と高さ測定結果とを対応するワークに重ねて表示するとともに、これらの測定結果と設計値との誤差が公差の範囲内にあるか否かを識別可能な状態で表示することを特徴とする請求項10に記載の画像測定器。 - ワークを載置するためのステージと、
上記ステージと対向する対物レンズを介し、上記ステージ上のワークを撮影してワーク画像を生成するカメラと、
上記ワーク画像からワークを検出するための特徴量情報、及び、測定対象として指定された測定対象箇所を示す測定箇所情報を保持する測定設定データ記憶手段と、
上記特徴量情報に基づいて、上記ワーク画像におけるワークの位置及び姿勢を特定するワーク検出手段と、
特定されたワークの上記位置及び姿勢と上記測定箇所情報とに基づいて、上記ワーク画像から上記測定対象箇所のエッジを抽出するエッジ抽出手段と、
抽出された上記エッジに基づいて、上記測定対象箇所の寸法値を求める寸法値算出手段と、
上記対物レンズの光軸方向におけるワークの高さを計測する変位計と、
特定されたワークの上記位置及び姿勢と上記測定箇所情報とに基づいて、上記ステージ及び上記変位計を相対的に移動させることにより、上記カメラにより撮影可能な撮影エリア内において高さの測定位置を制御し、上記変位計の出力に基づいて、高さの測定値を求める高さ計測制御手段と、
マスター画像に対し、測定対象箇所及び測定方法を指定し、上記測定箇所情報を生成する測定箇所情報生成手段を備え、
上記測定設定データ記憶手段は、高さを測定するための高さ測定箇所も上記測定箇所情報として記憶し、
上記測定箇所情報生成手段は、上記測定対象箇所として、上記対物レンズの光軸に垂直な平面内における2次元の寸法を測定するための2次元寸法測定箇所と上記高さ測定箇所とを同一のマスター画像に対して指定し、
上記ワーク検出手段は、上記特徴量情報に基づいて、同一のワーク画像から同一形状かつ略同一サイズの複数のワークを検出して各ワークの位置及び姿勢を特定し、
上記高さ計測制御手段は、上記同一のワーク画像に対する各ワークの2次元の寸法測定が終了した後、複数のワークのそれぞれについて特定された位置及び姿勢に基づいて、高さの測定位置が上記高さ測定箇所と一致するように、上記ステージ及び上記変位計を相対的に移動させる処理を連続的に繰り返すことを特徴とする画像測定器。
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