JP2019074474A - Shape measurement device - Google Patents
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Description
本発明は、測定対象物の表面形状を測定する形状測定装置に関する。 The present invention relates to a shape measuring device that measures the surface shape of a measurement object.
測定対象物の表面形状を測定するために、光走査高さ測定装置が用いられる。例えば、特許文献1に記載された寸法測定装置においては、白色光源から放射された光が、光カプラにより測定光束と参照光束とに分割される。測定光束は、測定物走査光学系により走査され、被測定物の表面上の任意の測定点に照射される。参照光束は、参照光走査光学系に照射される。被測定物により反射された測定光束と参照光束との干渉に基づいて、被測定物の測定点の表面高さが求められる。
An optical scanning height measuring device is used to measure the surface shape of the measurement object. For example, in the dimension measurement device described in
特許文献1の寸法測定装置では、予め定められた基準面を基準として、被測定物の表面高さが算出される。この場合、基準面が固定されているので、測定の自由度が低い。そこで、より高い自由度で物理量を測定可能な測定装置が求められる。
In the dimension measurement device of
本発明の目的は、高い自由度で物理量を測定可能な形状測定装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a shape measuring apparatus capable of measuring a physical quantity with a high degree of freedom.
(1)本発明に係る形状測定装置は、光を出射する光出射部と、光出射部から出射された光を偏向して測定対象物を含む測定領域に照射する偏向部と、測定領域からの光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、測定領域における複数の基準点の位置を表す第1の位置情報を取得する位置情報取得部と、情報取得部により取得された第1の位置情報に基づいて、複数の基準点にそれぞれ対応する測定領域の複数の第1の対象部分に光が照射されるように偏向部を制御する駆動制御部と、偏向部の偏向方向または偏向部により偏向された光の照射位置と受光部により出力される受光信号とに基づいて、各第1の対象部分の三次元座標を算出するための処理を行う座標算出部と、座標算出部により複数の第1の対象部分の三次元座標が算出された場合に、座標算出部により算出された複数の第1の対象部分の三次元座標に基づいて基準面を特定し、座標算出部により少なくとも1つの第1の対象部分の三次元座標が算出されなかった場合に、予め選択された座標欠落処理を行う基準面特定部と、基準面特定部により特定された基準面を基準とする物理量を算出する物理量算出部と、座標欠落処理として第1の処理および第2の処理のいずれかを行うか選択する選択部とを備え、基準面特定部は、選択部により第1の処理が選択されている場合に基準面を特定せず、選択部により第2の処理が選択されかつ座標算出部により算出された三次元座標により基準面を特定可能である場合には、当該算出された三次元座標に基づいて基準面を特定する。 (1) The shape measuring apparatus according to the present invention comprises a light emitting unit for emitting light, a deflecting unit for deflecting light emitted from the light emitting unit and irradiating the light onto a measurement area including the object to be measured; Light receiving unit for receiving a light receiving signal indicating the amount of light received, a position information acquiring unit for acquiring first position information indicating the positions of a plurality of reference points in the measurement area, and an information acquiring unit A drive control unit configured to control the deflection unit such that light is emitted to the plurality of first target portions of the measurement area respectively corresponding to the plurality of reference points based on the first position information; A coordinate calculation unit for performing processing for calculating three-dimensional coordinates of each first target portion based on the irradiation position of light deflected by the direction or the deflection unit and the light reception signal output by the light reception unit; Three-dimensional coordinates of the plurality of first target portions by the calculation unit When it is calculated, the reference plane is specified based on the three-dimensional coordinates of the plurality of first target portions calculated by the coordinate calculation unit, and the three-dimensional coordinates of at least one first target portion are determined by the coordinate calculation unit. When it is not calculated, a reference surface specifying unit that performs coordinate loss processing selected in advance, a physical amount calculation unit that calculates a physical quantity based on the reference surface specified by the reference surface specifying unit, and The reference surface identification unit does not identify the reference surface when the first processing is selected by the selection unit. When the second process is selected by the unit and the reference plane can be specified by the three-dimensional coordinates calculated by the coordinate calculation unit, the reference plane is specified based on the calculated three-dimensional coordinates.
この形状測定装置においては、光出射部から出射された光が、偏向部により偏向され、複数の基準点にそれぞれ対応する複数の第1の対象部分に照射される。第1の対象部分で反射された光が、受光部により受光される。偏向部の偏向方向または偏向部により偏向された光の照射位置と受光部により出力される受光信号とに基づいて、各第1の対象部分の三次元座標を算出するための処理が行われる。算出された三次元座標に基づいて基準面が特定され、その基準面を基準とする物理量が算出される。この場合、任意の位置に基準点を設定することにより、所望の基準面を設定することができる。したがって、高い自由度で物理量を測定することができる。 In this shape measuring apparatus, the light emitted from the light emitting unit is deflected by the deflecting unit, and the plurality of first target portions respectively corresponding to the plurality of reference points are irradiated. The light reflected by the first target portion is received by the light receiving unit. A process for calculating three-dimensional coordinates of each first target portion is performed based on the deflection direction of the deflection unit or the irradiation position of light deflected by the deflection unit and the light reception signal output by the light reception unit. A reference plane is specified based on the calculated three-dimensional coordinates, and a physical quantity based on the reference plane is calculated. In this case, a desired reference plane can be set by setting the reference point at an arbitrary position. Therefore, physical quantities can be measured with a high degree of freedom.
また、少なくとも1つの第1の対象部分の三次元座標が算出されなかった場合、予め選択された座標欠落処理が行われる。座標欠落処理として第1の処理が選択されている場合には、基準面が特定されない。この場合、使用者の要求と異なる基準面が特定されることが防止される。それにより、算出される物理量の信頼性の低下が防止される。一方、座標欠落処理として第2の処理が選択されかつ算出された三次元座標により基準面を特定可能である場合、算出された三次元座標に基づいて基準面が特定される。この場合、基準点を再指定することなく、効率良く物理量を算出することができる。このように、目的に応じて異なる座標欠落処理を選択的に行うことができる。したがって、使用者の利便性を高めることができかつ適切に基準面を特定することができる。 In addition, when the three-dimensional coordinates of at least one first target portion are not calculated, a coordinate loss process selected in advance is performed. When the first process is selected as the coordinate loss process, the reference plane is not identified. In this case, it is prevented that a reference plane different from the user's request is identified. This prevents the decrease in the reliability of the calculated physical quantity. On the other hand, if the second process is selected as coordinate loss processing and the reference plane can be identified by the calculated three-dimensional coordinates, the reference plane is identified based on the calculated three-dimensional coordinates. In this case, the physical quantity can be efficiently calculated without re-specifying the reference point. Thus, different coordinate missing processes can be selectively performed according to the purpose. Therefore, the convenience of the user can be enhanced and the reference surface can be appropriately identified.
(2)第1の位置情報は、測定対象物を含む基準画像上における複数の基準点の位置を表し、形状測定装置は、基準画像を取得する基準画像取得部と、測定対象物を含む測定画像を取得する測定画像取得部と、基準画像取得部により取得された基準画像と測定画像取得部により取得された測定画像との比較に基づいて、基準画像上の複数の基準点にそれぞれ対応する測定画像上の複数の位置を複数の補正基準点として特定する補正部とをさらに備え、駆動制御部は、補正部により特定された複数の補正基準点に基づいて、複数の第1の対象部分に光が照射されるように偏向部を制御してもよい。 (2) The first position information indicates the positions of a plurality of reference points on the reference image including the measurement object, and the shape measurement apparatus measures the reference image acquisition unit that acquires the reference image and the measurement object Corresponding to a plurality of reference points on the reference image based on a comparison of a measurement image acquisition unit for acquiring an image, a reference image acquired by the reference image acquisition unit, and a measurement image acquired by the measurement image acquisition unit The drive control unit further includes a correction unit that specifies a plurality of positions on the measurement image as a plurality of correction reference points, and the drive control unit determines a plurality of first target portions based on the plurality of correction reference points specified by the correction unit. The deflection unit may be controlled so that light is emitted to the light source.
この場合、基準画像における測定対象物の位置と測定画像における測定対象物の位置とが異なっていても、基準画像上で指定された基準点に対応するように測定画像上で補正基準点が特定される。その補正基準点に基づいて、測定画像により表される第1の対象部分に光を照射することができる。これにより、測定画像を用いて実際の物理量の測定を行なう場合、予め用意された基準画像に基づいて、測定画像により表される第1の対象部分に光を照射することができ、その第1の対象部分の三次元座標を算出することができる。その結果、物理量の測定に要する使用者の作業量が低減されるので、使用者の利便性がより高められる。 In this case, even if the position of the measurement object in the reference image and the position of the measurement object in the measurement image are different, the correction reference point is specified on the measurement image to correspond to the reference point specified on the reference image Be done. Based on the correction reference point, light can be irradiated to the first object portion represented by the measurement image. Thereby, when the actual physical quantity is measured using the measurement image, light can be irradiated to the first target portion represented by the measurement image based on the reference image prepared in advance, It is possible to calculate three-dimensional coordinates of the target portion of As a result, the amount of work of the user required to measure the physical quantity is reduced, and the convenience of the user is further enhanced.
(3)位置情報取得部は、測定対象物における測定点の位置を表す第2の位置情報をさらに取得し、駆動制御部は、位置情報取得部により取得された第2の位置情報に基づいて、測定点に対応する測定対象物の第2の対象部分に光が照射されるように偏向部を制御し、座標算出部は、偏向部の偏向方向または偏向部により偏向された光の照射位置と受光部により出力される受光信号とに基づいて、第2の対象部分の三次元座標を算出し、基準面は平面であり、物理量算出部は、基準面取得部により取得された基準面および座標算出部により算出された第2の対象部分の座標に基づいて、基準面を基準とする第2の対象部分の高さを物理量として算出してもよい。この場合、基準面を基準とする測定対象物の所望の部分の高さを算出することができる。 (3) The position information acquisition unit further acquires second position information indicating the position of the measurement point on the measurement object, and the drive control unit is based on the second position information acquired by the position information acquisition unit. And controlling the deflection unit such that light is emitted to the second target portion of the measurement object corresponding to the measurement point, and the coordinate calculation unit determines the irradiation direction of the deflection unit or the irradiation position of the light deflected by the deflection unit. The three-dimensional coordinates of the second target portion are calculated based on the light receiving signal and the light receiving unit, the reference plane is a plane, and the physical quantity calculating unit calculates the reference plane and the reference plane acquired by the reference plane acquiring unit. The height of the second target portion based on the reference plane may be calculated as the physical quantity based on the coordinates of the second target portion calculated by the coordinate calculation unit. In this case, it is possible to calculate the height of the desired portion of the measurement object relative to the reference surface.
(4)物理量算出部は、基準面特定部により基準面が特定されない場合に物理量を算出しなくてもよい。この場合、信頼性の低い物理量が算出されることが防止される。 (4) The physical quantity calculation unit may not calculate the physical quantity when the reference surface identification unit does not identify the reference surface. In this case, it is prevented that the unreliable physical quantity is calculated.
(5)形状測定装置は、選択部により第1の処理が選択されている場合および選択部により第2の処理が選択されている場合の少なくとも一方において、座標算出部により少なくとも1つの第1の対象部分の三次元座標が算出されなかった場合に、警告情報を提示する警告提示部をさらに備えてもよい。この場合、少なくとも1つの第1の対象部分の三次元座標が算出されなかったことを使用者が容易に認識することができる。それにより、使用者が必要に応じて基準点の再指定等を効率良く行うことができる。 (5) The shape measuring device is controlled by the coordinate calculation unit at least in one of the cases where the first process is selected by the selection unit and the second process is selected by the selection unit. You may further provide the warning presentation part which presents warning information, when the three-dimensional coordinate of an object part is not calculated. In this case, the user can easily recognize that the three-dimensional coordinates of at least one first target portion have not been calculated. As a result, the user can efficiently redesign the reference point as needed.
(6)形状測定装置は、選択部により第2の処理が選択されている場合に、基準面を特定するために必要な第1の対象部分の三次元座標の数を設定する座標数設定部をさらに備え、基準面特定部は、選択部により第2の処理が選択されかつ座標算出部により算出された三次元座標の数が座標数設定部により設定された数以上である場合には、当該算出された三次元座標に基づいて基準面を特定してもよい。この場合、測定の条件および目的に応じて、基準面を特定するために必要な第1の対象部分の三次元座標の数を設定することができる。 (6) The number-of-coordinates setting unit that sets the number of three-dimensional coordinates of the first target portion necessary to specify the reference plane when the second processing is selected by the selection unit The reference surface identification unit further includes: if the second processing is selected by the selection unit and the number of three-dimensional coordinates calculated by the coordinate calculation unit is equal to or greater than the number set by the coordinate number setting unit, The reference plane may be specified based on the calculated three-dimensional coordinates. In this case, the number of three-dimensional coordinates of the first target portion necessary to specify the reference surface can be set in accordance with the condition and purpose of the measurement.
(7)形状測定装置は、座標算出部により少なくとも1つの第1の対象部分の座標が算出されなかった場合に、当該座標が算出されなかった第1の対象部分の代替となる測定領域の代替部分を特定し、特定された代替部分を使用者に提示する代替提示部をさらに備えてもよい。この場合、使用者が基準点の再指定を容易にかつ効率良く行うことができる。 (7) The shape measuring apparatus substitutes the measurement area as a substitute for the first target portion for which the coordinates were not calculated when the coordinates of the at least one first target portion were not calculated by the coordinate calculation unit. It may further comprise an alternative presentation part which identifies the part and presents the identified alternative part to the user. In this case, the user can easily and efficiently respecify the reference point.
(8)駆動制御部は、座標算出部により少なくとも1つの第1の対象部分の座標が算出されなかった場合に、当該座標が算出されなかった第1の対象部分の代替となる測定領域の代替部分に光が照射されるように偏向部を制御し、座標算出部は、代替部分の三次元座標を算出してもよい。この場合、使用者が基準点を再指定することなく、自動的に代替部分の三次元座標を算出し、その三次元座標に基づいて基準面を特定することが可能となる。 (8) The drive control unit substitutes the measurement area as a substitute for the first target portion for which the coordinates were not calculated when the coordinates of the at least one first target portion were not calculated by the coordinate calculation unit. The deflection unit may be controlled such that light is irradiated to the part, and the coordinate calculation unit may calculate three-dimensional coordinates of the alternative part. In this case, it is possible to automatically calculate the three-dimensional coordinates of the alternative portion and to specify the reference plane based on the three-dimensional coordinates, without the user re-specifying the reference point.
本発明によれば、高い自由度で物理量を測定することができる。 According to the present invention, physical quantities can be measured with a high degree of freedom.
(1)光走査高さ測定装置の全体構成
以下、本発明の実施の形態に係る光走査高さ測定装置について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る光走査高さ測定装置の全体構成を示すブロック図である。図2は、図1のスタンド部100を示す外観斜視図である。図1に示すように、光走査高さ測定装置400は、スタンド部100、測定ヘッド200および処理装置300を備える。
(1) Overall Configuration of Light Scanning Height Measuring Device Hereinafter, a light scanning height measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an entire configuration of an optical scanning height measuring device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external perspective view showing the
スタンド部100は、縦断面がL字形状を有し、設置部110、保持部120および昇降部130を含む。設置部110は、水平な平板形状を有し、設置面に設置される。図2に示すように、設置部110の上面には、測定対象物S(図1)が載置される正方形状の光学定盤111が設けられる。光学定盤111の上方には、測定ヘッド200により測定対象物Sを測定可能な測定領域Vが定義される。図2においては、測定領域Vが点線で図示される。
The
光学定盤111には、互いに直交する2方向に等間隔で並ぶように複数のねじ孔が形成される。これにより、クランプ部材およびねじ部材を用いて測定対象物Sの表面が測定領域V内に位置する状態で測定対象物Sを光学定盤111に固定することができる。
A plurality of screw holes are formed in the
保持部120は、設置部110の一端部から上方に延びるように設けられる。保持部120の上端部には、光学定盤111の上面に対向するように測定ヘッド200が取り付けられる。この場合、測定ヘッド200と設置部110とが保持部120により保持されるので、光走査高さ測定装置400の取り扱いが容易になる。また、測定対象物Sを設置部110上の光学定盤111に載置することにより、測定対象物Sを測定領域V内に容易に位置させることができる。
The holding
図1に示すように、昇降部130は、保持部120の内部に設けられる。昇降部130は、光学定盤111上の測定対象物Sに対して測定ヘッド200を上下方向(測定対象物Sの高さ方向)に移動させることができる。測定ヘッド200は、制御基板210、撮像部220、光学部230、導光部240、参照部250、合焦部260および走査部270を含む。制御基板210は、例えばCPU(中央演算処理装置)、ROM(リードオンリメモリ)およびRAM(ランダムアクセスメモリ)を含む。制御基板210は、マイクロコンピュータにより構成されてもよい。
As shown in FIG. 1, the
制御基板210は、処理装置300に接続され、処理装置300による指令に基づいて、昇降部130、撮像部220、光学部230、参照部250、合焦部260および走査部270の動作を制御する。また、制御基板210は、撮像部220、光学部230、参照部250、合焦部260および走査部270から取得する種々の情報を処理装置300に与える。撮像部220は、光学定盤111に載置された測定対象物Sを撮像することにより測定対象物Sの画像データを生成し、生成された画像データを制御基板210に与える。
The
光学部230は、時間的に低いコヒーレンス性を有する出射光を導光部240に出射する。導光部240は、光学部230からの出射光を参照光と測定光とに分割し、参照光を参照部250に導くとともに、測定光を合焦部260に導く。参照部250は、参照光を導光部240に反射する。合焦部260は、自己を通過する測定光に焦点を付与する。走査部270は、合焦部260により焦点が付与された測定光を走査することにより、測定対象物Sの所望の部分に測定光を照射する。
The
測定対象物Sに照射された測定光の一部は、測定対象物Sにより反射され、走査部270および合焦部260を通して導光部240に導かれる。導光部240は、参照部250により反射された参照光と測定対象物Sにより反射された測定光との干渉光を生成し、光学部230に導く。光学部230は、干渉光の波長ごとの受光量を検出し、検出結果を示す信号を制御基板210に与える。測定ヘッド200の詳細は後述する。
A part of the measurement light irradiated to the measurement object S is reflected by the measurement object S, and is guided to the
処理装置300は、制御部310、記憶部320、操作部330および表示部340を含む。制御部310は、例えばCPUを含む。記憶部320は、例えばROM、RAMおよびHDD(ハードディスクドライブ)を含む。記憶部320には、システムプログラムが記憶される。また、記憶部320は、種々のデータの記憶およびデータの処理のために用いられる。
The
制御部310は、記憶部320に記憶されたシステムプログラムに基づいて、測定ヘッド200の撮像部220、光学部230、参照部250、合焦部260および走査部270の動作を制御するための指令を制御基板210に与える。また、制御部310は、測定ヘッド200の制御基板210から種々の情報を取得して記憶部320に記憶させる。
操作部330は、マウス、タッチパネル、トラックボールまたはジョイスティック等のポインティングデバイスおよびキーボードを含み、制御部310に指示を与えるために使用者により操作される。表示部340は、例えばLCD(液晶ディスプレイ)パネルまたは有機EL(エレクトロルミネッセンス)パネルを含む。表示部340は、記憶部320に記憶された画像データに基づく画像および計測結果等を表示する。
The
(2)昇降部および導光部
図3は、スタンド部100および測定ヘッド200の構成を示すブロック図である。図3では、昇降部130、光学部230および導光部240の詳細な構成が示される。図3に示すように、昇降部130は、駆動部131、駆動回路132および読取部133を含む。
(2) Lifting Unit and Light Guide Unit FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the
駆動部131は、例えばモータであり、図3に太い矢印で示すように、光学定盤111上の測定対象物Sに対して測定ヘッド200を上下方向に移動させる。これにより、測定光の光路長を広い範囲にわたって調整することができる。ここで、測定光の光路長は、測定光が後述する導光部240のポート245dから出力された後、測定対象物Sにより反射された測定光がポート245dに入力されるまでの光学的な光路の長さである。
The
駆動回路132は、制御基板210に接続され、制御基板210による制御に基づいて駆動部131を駆動させる。読取部133は、例えば光学式のリニアエンコーダであり、駆動部131の駆動量を読み取ることにより測定ヘッド200の上下方向における位置を検出する。また、読取部133は、検出結果を制御基板210に与える。
The
光学部230は、光出射部231および測定部232を含む。光出射部231は、光源として例えばSLD(スーパールミネッセントダイオード)を含み、比較的低いコヒーレンス性を有する出射光を出射する。具体的には、出射光のコヒーレンス性は、LED(発光ダイオード)により出射される光または白色光のコヒーレンス性よりも高く、レーザ光のコヒーレンス性よりも低い。したがって、出射光は、LEDにより出射される光または白色光の波長帯域幅よりも狭く、レーザ光の波長帯域幅よりも広い波長帯域幅を有する。光学部230からの出射光は、導光部240に入力される。
The
導光部240から干渉光が測定部232に出力される。図4は、測定部232の構成を示す模式図である。図4に示すように、測定部232は、レンズ232a,232c、分光部232bおよび受光部232dを含む。後述する導光部240の光ファイバ242から出力された干渉光は、レンズ232aを通過することにより略平行化され、分光部232bに入射される。分光部232bは、例えば反射型の回折格子である。分光部232bに入射された光は、波長ごとに異なる角度で反射するように分光され、レンズ232cを通過することにより波長ごとに異なる一次元上の位置に合焦される。
Interference light is output from the
受光部232dは、例えば複数の画素が一次元状に配列された撮像素子(一次元ラインセンサ)を含む。撮像素子は、多分割PD(フォトダイオード)、CCD(電荷結合素子)カメラまたはCMOS(相補性金属酸化膜半導体)イメージセンサであってもよいし、他の素子であってもよい。受光部232dは、レンズ232cにより形成された波長ごとに異なる複数の合焦位置で撮像素子の複数の画素がそれぞれ光を受光するように配置される。
The
受光部232dの各画素からは、受光量に対応するアナログの電気信号(以下、受光信号と呼ぶ。)が出力され、図3の制御基板210に与えられる。これにより、制御基板210は、受光部232dの各画素(干渉光の波長)と受光量との関係を示すデータを取得する。制御基板210は、当該データに所定の演算および処理を行うことにより、測定対象物Sの部分の高さを算出する。
An analog electric signal (hereinafter referred to as a light reception signal) corresponding to the amount of light received is output from each pixel of the
図3に示すように、導光部240は、4本の光ファイバ241,242,243,244、ファイバカプラ245およびレンズ246を含む。ファイバカプラ245は、いわゆる2×2型の構成を有し、4個のポート245a,245b,245c,245dおよび本体部245eを含む。ポート245a,245bとポート245c,245dとは、本体部245eを挟んで対向するように本体部245eに設けられる。
As shown in FIG. 3, the
光ファイバ241は、光出射部231とポート245aとの間に接続される。光ファイバ242は、測定部232とポート245bとの間に接続される。光ファイバ243は、参照部250とポート245cとの間に接続される。光ファイバ244は、合焦部260とポート245dとの間に接続される。なお、本実施の形態においては、光ファイバ243は、光ファイバ241,242,244よりも長い。レンズ246は、光ファイバ243と参照部250との光路上に配置される。
The
光出射部231からの出射光は、光ファイバ241を通してポート245aに入力される。ポート245aに入力された出射光の一部は、ポート245cから参照光として出力される。参照光は、光ファイバ243およびレンズ246を通過することにより略平行化され、参照部250に導かれる。また、参照部250により反射された参照光は、レンズ246および光ファイバ243を通してポート245cに入力される。
The light emitted from the
ポート245aに入力された出射光の他の一部は、ポート245dから測定光として出力される。測定光は、光ファイバ244、合焦部260および走査部270を通して測定対象物Sに照射される。また、測定対象物Sにより反射された測定光の一部は、走査部270、合焦部260および光ファイバ244を通してポート245dに入力される。ポート245cに入力された参照光とポート245dに入力された測定光とは、ポート245bから干渉光として出力され、光ファイバ242を通して測定部232に導かれる。
The other part of the emitted light input to the
(3)参照部
図5は、参照部250の構成を示す模式図である。図5に示すように、参照部250は、固定部251、直線状に延びるリニアガイド251g、可動部252a,252b、固定ミラー253、可動ミラー254a,254b,254c、駆動部255a,255b、駆動回路256a,256bおよび読取部257a,257bを含む。固定部251およびリニアガイド251gは、測定ヘッド200の本体に固定される。可動部252a,252bは、リニアガイド251gが延びる方向に沿って移動可能にリニアガイド251gに取り付けられる。
(3) Reference Section FIG. 5 is a schematic view showing the configuration of the
固定ミラー253は、固定部251に取り付けられる。可動ミラー254a,254cは可動部252aに取り付けられる。可動ミラー254bは、可動部252bに取り付けられる。可動ミラー254cは、いわゆる参照ミラーとして用いられる。可動ミラー254cは、コーナーキューブにより構成されることが好ましい。この場合、光学部材の配列を容易に行うことができる。
The fixed
光ファイバ243から出力された参照光は、レンズ246を通過することにより略平行化された後、固定ミラー253、可動ミラー254a、可動ミラー254bおよび可動ミラー254cにより順次反射される。可動ミラー254cにより反射された参照光は、可動ミラー254b、可動ミラー254aおよび固定ミラー253により順次反射され、レンズ246を通して光ファイバ243に入力される。
The reference light output from the
駆動部255a,255bは、例えばボイスコイルモータであり、図5に白抜きの矢印で示すように、固定部251に対して可動部252a,252bをリニアガイド251gが延びる方向に沿ってそれぞれ移動させる。この場合、可動部252a,252bの移動方向に平行な方向において、固定ミラー253と可動ミラー254aとの間の距離、可動ミラー254aと可動ミラー254bとの間の距離および可動ミラー254bと可動ミラー254cとの間の距離が変化する。これにより、参照光の光路長を調整することができる。
The driving
ここで、参照光の光路長は、参照光が図3のポート245cから出力された後、可動ミラー254cにより反射された参照光がポート245cに入力されるまでの光学的な光路の長さである。参照光の光路長と測定光の光路長との差が一定の値以下のとき、参照光と測定光との干渉光が図3のポート245bから出力される。
Here, the optical path length of the reference light is an optical path length until the reference light reflected by the
本実施の形態においては、リニアガイド251gが延びる方向に沿って可動部252a,252bが互いに逆方向に移動するが、本発明はこれに限定されない。リニアガイド251gが延びる方向に沿って可動部252aおよび可動部252bのいずれか一方のみが移動し、他方は移動しなくてもよい。この場合においては、他方の移動しない可動部252a,252bは、リニアガイド251gではなく固定部251または測定ヘッド200の本体に非可動部として固定されてもよい。
In the present embodiment, the
駆動回路256a,256bは、図3の制御基板210に接続され、制御基板210による制御に基づいて駆動部255a,255bをそれぞれ駆動させる。読取部257a,257bは、例えば光学式のリニアエンコーダである。読取部257aは、駆動部255aの駆動量を読み取ることにより固定部251に対する可動部252aの相対位置を検出し、検出結果を制御基板210に与える。読取部257bは、駆動部255bの駆動量を読み取ることにより固定部251に対する可動部252bの相対位置を検出し、検出結果を制御基板210に与える。
The
(4)合焦部
図6は、合焦部260の構成を示す模式図である。図6に示すように、合焦部260は、固定部261、可動部262、可動レンズ263、駆動部264、駆動回路265および読取部266を含む。可動部262は、一方向に沿って移動可能に固定部261に取り付けられる。可動レンズ263は、可動部262に取り付けられる。可動レンズ263は、対物レンズとして用いられ、自己を通過する測定光に焦点を付与する。
(4) Focusing Unit FIG. 6 is a schematic view showing a configuration of the focusing
光ファイバ244から出力された測定光は、可動レンズ263を通して図3の走査部270に導かれる。また、図3の測定対象物Sにより反射された測定光の一部は、走査部270を通過した後、可動レンズ263を通して光ファイバ244に入力される。
The measurement light output from the
駆動部264は、例えばボイスコイルモータであり、図6に太い矢印で示すように、固定部261に対して可動部262を一方向(測定光の進行方向)に移動させる。これにより、測定光の焦点を測定対象物Sの表面上に位置させることができる。
The
駆動回路265は、図3の制御基板210に接続され、制御基板210による制御に基づいて駆動部264を駆動させる。読取部266は、例えば光学式のリニアエンコーダであり、駆動部264の駆動量を読み取ることにより固定部261に対する可動部262(可動レンズ263)の相対位置を検出する。また、読取部266は、検出結果を制御基板210に与える。
The
なお、光ファイバ244と可動レンズ263との間に光ファイバ244から出力された測定光を平行化するコリメータレンズを配置してもよい。この場合、可動レンズ263に入射される測定光が平行化され、測定光のビーム径が可動レンズの移動位置によらず変化しないため、可動レンズを小型に形成することが可能となる。
A collimator lens may be disposed between the
(5)走査部
図7は、走査部270の構成を示す模式図である。図7に示すように、走査部270は、偏向部271,272、駆動回路273,274および読取部275,276を含む。偏向部271は、例えばガルバノミラーにより構成され、駆動部271aおよび反射部271bを含む。駆動部271aは、例えば略垂直方向の回転軸を有するモータである。反射部271bは、駆動部271aの回転軸に取り付けられる。図3の光ファイバ244から合焦部260を通過した測定光は、反射部271bに導かれる。駆動部271aが回転することにより、反射部271bで反射される測定光の反射角度が略水平面内で変化する。
(5) Scanning Unit FIG. 7 is a schematic view showing a configuration of the
偏向部272は、偏向部271と同様に、例えばガルバノミラーにより構成され、駆動部272aおよび反射部272bを含む。駆動部272aは、例えば水平方向の回転軸を有するモータである。反射部272bは、駆動部272aの回転軸に取り付けられる。反射部271bにより反射された測定光は、反射部272bに導かれる。駆動部272aが回転することにより、反射部272bで反射される測定光の反射角度が略垂直面内で変化する。
The deflecting
このように、駆動部271a,272aが回転することにより、図3の測定対象物Sの表面上で測定光が互いに直交する二方向に走査される。これにより、測定対象物Sの表面上の任意の位置に測定光を照射することができる。測定対象物Sに照射された測定光は、測定対象物Sの表面で反射される。反射された測定光の一部は、反射部272bおよび反射部271bにより順次反射された後、図3の合焦部260に導かれる。
Thus, when the
駆動回路273,274は、図3の制御基板210に接続され、制御基板210による制御に基づいて駆動部271a,272aをそれぞれ駆動させる。読取部275,276は、例えば光学式のロータリエンコーダである。読取部275は、駆動部271aの駆動量を読み取ることにより反射部271bの角度を検出し、検出結果を制御基板210に与える。読取部276は、駆動部272aの駆動量を読み取ることにより反射部272bの角度を検出し、検出結果を制御基板210に与える。
The
(6)動作モード
図1の光走査高さ測定装置400は、複数の動作モードから使用者により選択された動作モードで動作する。具体的には、動作モードは、設定モード、測定モードおよびハイトゲージモードを含む。図8は、光走査高さ測定装置400の表示部340に表示される選択画面341の一例を示す図である。
(6) Operation Mode The optical scanning
図8に示すように、表示部340の選択画面341には、設定ボタン341a、測定ボタン341bおよびハイトゲージボタン341cが表示される。使用者が図1の操作部330を用いて設定ボタン341a、測定ボタン341bおよびハイトゲージボタン341cを操作することにより、光走査高さ測定装置400が設定モード、測定モードおよびハイトゲージモードでそれぞれ動作する。
As shown in FIG. 8, on the
以下の説明では、使用者のうち測定対象物Sの測定作業を管理する熟練した使用者を適宜測定管理者と呼び、測定管理者の管理の下で測定対象物Sの測定作業を行う使用者を適宜測定作業者と呼ぶ。設定モードは主として測定管理者により使用され、測定モードは主として測定作業者により使用される。 In the following description, among the users, a skilled user who manages the measurement operation of the measurement object S is appropriately referred to as a measurement manager, and a user who performs the measurement operation of the measurement object S under the management of the measurement administrator. Is appropriately called a measurement worker. The setting mode is mainly used by the measurement manager, and the measurement mode is mainly used by the measurement operator.
ここで、光走査高さ測定装置400においては、図2の測定領域Vを含む空間に固有の三次元座標系がX軸、Y軸およびZ軸により予め定義されている。ここで、X軸およびY軸は図2の光学定盤111に平行でかつ互いに直交し、Z軸はX軸およびY軸に直交する。各動作モードにおいては、上記の座標系により特定される座標のデータおよび撮像部220の撮像により取得される画像上の平面座標のデータが制御部310と制御基板210との間で伝送される。図9は、各動作モードにおいて制御部310と制御基板210との間で伝送されるデータの内容を示す図である。
Here, in the optical scanning
設定モードにおいては、測定管理者は、所望の測定対象物Sについての情報を光走査高さ測定装置400に登録することができる。具体的には、測定管理者は、所望の測定対象物Sを図2の光学定盤111上に載置し、図3の撮像部220により測定対象物Sを撮像する。また、測定管理者は、図1の表示部340に表示された測定対象物Sの測定すべき部分を画像上で測定点として指定する。この場合、図9(a)に示すように、制御部310は、画像上で指定された測定点により特定される平面座標(Ua,Va)を制御基板210に与える。
In the setting mode, the measurement manager can register information on the desired measurement object S in the light scanning
制御基板210は、図2の測定領域V内において平面座標(Ua,Va)に対応する位置の三次元座標(Xc,Yc,Zc)を特定し、特定された三次元座標(Xc,Yc,Zc)を制御部310に与える。制御部310は、制御基板210により与えられた三次元座標(Xc,Yc,Zc)を図1の記憶部320に記憶させる。また、制御部310は、記憶部320に記憶された三次元座標(Xc,Yc,Zc)および後述する基準面等の情報に基づいて測定点に対応する部分の高さを算出し、算出結果を記憶部320に記憶させる。
The
測定モードは、設定モードにおいて光走査高さ測定装置400に情報が登録された測定対象物Sと同一種類の測定対象物Sについて、測定点に対応する部分の高さを測定するために用いられる。具体的には、測定作業者は、設定モードにおいて光走査高さ測定装置400に情報が登録された測定対象物Sと同一種類の測定対象物Sを光学定盤111上に載置し、撮像部220により撮像する。この場合、図9(b)に示すように、制御部310は、設定モードにおいて記憶部320に記憶された三次元座標(Xc,Yc,Zc)を制御基板210に与える。
The measurement mode is used to measure the height of the portion corresponding to the measurement point for the measurement object S of the same type as the measurement object S whose information is registered in the optical scanning
制御基板210は、取得した三次元座標(Xc,Yc,Zc)に基づいて、測定点に対応する測定対象物Sの部分の三次元座標(Xb,Yb,Zb)を算出する。また、制御基板210は、算出された三次元座標(Xb,Yb,Zb)を制御部310に与える。制御部310は、制御基板210により与えられた三次元座標(Xb,Yb,Zb)および後述する基準面等の情報に基づいて測定点に対応する部分の高さを算出する。また、制御部310は、算出結果を図1の表示部340に表示させる。
The
このように、測定モードにおいては、測定作業者は測定対象物Sの測定すべき部分を指定することなく当該位置の高さを取得することができる。そのため、測定作業者が熟練していない場合でも、測定対象物の所望の部分の形状を容易かつ正確に測定することができる。また、設定モードにおいて三次元座標(Xc,Yc,Zc)が記憶部320に記憶されるので、測定モードにおいては、記憶された三次元座標(Xc,Yc,Zc)に基づいて測定点に対応する部分を高速に特定することができる。
Thus, in the measurement mode, the measurement operator can acquire the height of the position without specifying the portion of the measurement object S to be measured. Therefore, even if the measurement operator is not skilled, it is possible to easily and accurately measure the shape of the desired part of the measurement object. In addition, since the three-dimensional coordinates (Xc, Yc, Zc) are stored in the
本実施の形態においては、設定モードにおいて平面座標(Ua,Va)に対応する三次元座標(Xc,Yc,Zc)が特定され、記憶部320に記憶されるが、本発明はこれに限定されない。設定モードにおいては、平面座標(Ua,Va)に対応する平面座標(Xc,Yc)が特定され、Z軸の成分Zcが特定されなくてもよい。この場合、特定された平面座標(Xc,Yc)が記憶部320に記憶される。また、測定モードにおいては、記憶部320に記憶された平面座標(Xc,Yc)が制御基板210に与えられる。
In the present embodiment, three-dimensional coordinates (Xc, Yc, Zc) corresponding to plane coordinates (Ua, Va) are specified in the setting mode and stored in
ハイトゲージモードは、使用者が画面上で測定対象物Sを確認しながら、測定対象物Sの所望の部分を測定点として画面上で指定し、当該部分の高さを測定するために用いられる。具体的には、使用者は、所望の測定対象物Sを光学定盤111上に載置し、撮像部220により測定対象物Sを撮像する。また、使用者は、表示部340に表示された測定対象物Sの画像上で測定すべき部分を測定点として指定する。この場合、図9(c)に示すように、制御部310は、画像上で指定された測定点により特定される平面座標(Ua,Va)を制御基板210に与える。
The height gauge mode is used to designate the desired part of the measurement object S as a measurement point on the screen while the user confirms the measurement object S on the screen, and to measure the height of the part. Specifically, the user mounts the desired measurement target S on the
制御基板210は、図2の測定領域V内において平面座標(Ua,Va)に対応する位置の三次元座標(Xc,Yc,Zc)を特定し、特定された三次元座標(Xc,Yc,Zc)に基づいて測定点に対応する測定対象物Sの部分の三次元座標(Xb,Yb,Zb)を算出する。また、制御基板210は、算出された三次元座標(Xb,Yb,Zb)を制御部310に与える。制御部310は、制御基板210により与えられた三次元座標(Xb,Yb,Zb)および後述する基準面等の情報に基づいて測定点に対応する部分の高さを算出し、算出結果を表示部340に表示させる。
The
図1の記憶部320には、座標変換情報および位置変換情報が予め記憶されている。座標変換情報は、測定領域V内の高さ方向(Z軸方向)の各位置における平面座標(Ua,Va)に対応する平面座標(Xc,Yc)を示す。また、制御基板210は、図5の可動部252a,252bの位置と図7の反射部271b,272bの角度とを制御することにより測定領域V内の所望の位置に測定光を照射することができる。位置変換情報は、測定領域V内の座標と可動部252a,252bの位置および反射部271b,272bの角度との関係を示す。
Coordinate conversion information and position conversion information are stored in advance in the
制御部310および制御基板210により構成される制御系は、座標変換情報および位置変換情報を用いることにより、測定点に対応する位置の三次元座標(Xc,Yc,Zc)および三次元座標(Xb,Yb,Zb)を特定することができる。座標変換情報および位置変換情報の詳細は後述する。
The control system configured by the
(7)光走査高さ測定装置の制御系
(a)制御系の全体構成
図10は、図1の光走査高さ測定装置400の制御系を示すブロック図である。図10に示すように、制御系410は、基準画像取得部1、位置情報取得部2、駆動制御部3、基準面特定部4、許容値取得部5、登録部6、偏向方向取得部7、検出部8および画像解析部9を含む。また、制御系410は、参照位置取得部10、受光信号取得部11、距離情報算出部12、座標算出部13、判定部14、物理量算出部15、測定画像取得部16、補正部17、検査部18および報告書作成部19を含む。さらに、制御系410は、選択部21、警告提示部22、座標数設定部23および代替提示部24を含む。
(7) Control System of Optical Scanning Height Measurement Device (a) Overall Configuration of Control System FIG. 10 is a block diagram showing a control system of the optical scanning
図1の制御基板210および制御部310が記憶部320に記憶されたシステムプログラムを実行することにより、上記の制御系410の各構成部の機能が実現される。図10においては、全ての動作モードにおける共通の処理の流れが実線で示され、設定モードにおける処理の流れが一点鎖線で示され、測定モードにおける処理の流れが点線で示される。後述する図35においても同様である。ハイトケージモードにおける処理の流れは、設定モードにおける処理の流れと略等しい。以下、理解を容易にするために、制御系410の各構成部を設定モードと測定モードとに分けて説明する。
When the
(b)設定モード
測定管理者は、所望の測定対象物Sを図2の光学定盤111上に載置し、図3の撮像部220により測定対象物Sを撮像する。基準画像取得部1は、撮像部220により生成される画像データを基準画像データとして取得し、取得された基準画像データに基づく画像を基準画像として図1の表示部340に表示させる。表示部340に表示される基準画像は、静止画像であってもよく、順次更新される動画像であってもよい。測定管理者は、表示部340に表示された基準画像上において、測定対象物Sの測定すべき部分を測定点として指定するとともに、測定領域V内に基準点を指定することができる。本例において、基準点は、測定対象物Sの高さを算出する際の基準となる基準面を定めるための点である。基準点は、光学定盤111上に指定されてもよく、測定対象物S上に指定されてもよい。
(B) Setting Mode The measurement manager places the desired measurement object S on the
位置情報取得部2は、基準画像取得部1により取得された基準画像上における測定点の指定を受け付け、受け付けられた測定点の位置(上記の平面座標(Ua,Va))を取得する。また、位置情報取得部2は、基準画像を用いて基準点の指定を受け付け、受け付けられた基準点の位置を取得する。位置情報取得部2は、測定点を複数受け付けることも可能であり、基準点を複数受け付けることも可能である。
The position
駆動制御部3は、図3の昇降部130の読取部133から測定ヘッド200の位置を取得し、取得された測定ヘッド200の位置に基づいて図3の駆動回路132を制御する。これにより、測定ヘッド200が上下方向の所望の位置に移動される。また、駆動制御部3は、図6の合焦部260の読取部266から可動レンズ263の位置を取得し、取得された可動レンズ263の位置に基づいて図6の駆動回路265を制御する。これにより、測定対象物Sの表面付近で測定光に焦点が付与されるように可動レンズ263が移動される。
The
また、駆動制御部3は、図1の記憶部320に記憶された位置変換情報と位置情報取得部2により取得された位置とに基づいて、図7の駆動回路273,274および図5の駆動回路256a,256bを制御する。これにより、図7の偏向部271,272の反射部271b,272bの角度が調整され、測定点および基準点に対応する測定領域Vの部分に測定光が照射される。また、測定光の光路長が変化することに応じて、測定光の光路長と参照光の光路長との差が一定の値以下になるように参照光の光路長が調整される。基準点に対応する測定領域Vの部分が、第1の対象部分の例であり、測定点に対応する制御対象物Sの部分が、第2の対象部分の例である。
Further, the
上記の駆動制御部3の動作により、後述するように測定点および基準点に対応する測定領域Vの部分の座標が座標算出部13により算出される。駆動制御部3の動作の詳細は後述する。以下、測定点に対応する測定対象物Sの部分の座標を算出する処理を説明するが、基準点に対応する測定領域Vの部分の座標を算出する処理も測定点に対応する測定対象物Sの部分の座標を算出する処理と同様である。
By the operation of the
基準面特定部4は、位置情報取得部2により取得された1または複数の基準点に対応して座標算出部13により算出された1または複数の座標に基づいて基準面を特定する。本例において、基準面は、1または複数の基準点を通る平面、または複数の基準点に対する近似平面である。例えば、測定管理者は、位置情報取得部2により取得された測定点について、高さに対する許容値を入力することができる。許容値は、後述する測定モードにおける測定対象物Sの検査に用いられ、設計値と設計値からの公差とを含む。許容値取得部5は、入力された許容値を受け付ける。
The reference surface identification unit 4 identifies a reference surface based on one or more coordinates calculated by the coordinate
後述のように、座標算出部13は、基準点に対応する測定領域Vの部分の座標を算出することができない場合がある。そこで、基準面特定部4は、指定された全ての基準点に対応する座標が算出された場合、それらの座標に基づいて基準面を特定する。一方、基準面特定部4は、少なくとも1つの基準点に対応する座標が算出されなかった場合に、座標欠落処理を行う。
As described later, the coordinate
選択部21は、座標欠落処理として第1の処理および第2の処理のいずれを行うか選択する。例えば、測定管理者が、図1の操作部330を操作して第1の処理および第2の処理の一方を指定すると、選択部21が、指定された一方の処理を選択する。選択部21により第1の処理が選択されている場合、基準面特定部4は、座標欠落処理として、基準面を特定しない。
The
選択部21により第2の処理が選択されている場合、基準面特定部4は、座標欠落処理として、座標算出部13により算出された座標により基準面を特定可能であるか否かを判定し、基準面を特定可能である場合には、算出された座標に基づいて基準面を特定する。算出された座標のみでは基準面を特定することができない場合、基準面特定部4は、基準面を特定しない。
When the second process is selected by the
座標数設定部23は、選択部21により第2の処理が選択されている場合に、基準面を特定するために必要な座標の数(以下、必要座標数と呼ぶ。)を設定する。例えば、基準面が平面である場合、算出された座標が3つ以上であると基準面の特定が可能であり、算出された座標が2つ以下であると基準面の特定ができない。そのため、必要座標数が“3”に設定される。算出された座標が3つ以上である場合には、基準面特定部4がそれらの座標に基づいて基準面を特定し、算出された座標が2つ以下である場合には、基準面特定部4が基準面を特定しない。
When the second process is selected by the
警告提示部22は、選択部21により第1の処理が選択されている場合および選択部21により第2の処理が選択されている場合の少なくとも一方において、座標算出部13により少なくとも1つの基準点に対応する部分の座標が算出されなかった場合に警告情報を提示する。第1の処理が選択されている場合における警告情報の提示態様と第2の処理が選択されている場合における警告情報の提示態様とが互いに異なってもよい。警告情報は、図1の表示部340に表示されてもよく、音または光等によって提示されてもよい。警告情報の提示例については後述する。
The
代替提示部24は、座標算出部13により少なくとも1つの基準点に対応する部分の座標が算出されなかった場合、当該座標が算出されなかった部分の代替となる測定領域Vの部分を代替部分として特定し、特定された代替部分を使用者に提示する。代替部分の提示の詳細については後述する。
When the coordinates of the part corresponding to at least one reference point is not calculated by the coordinate
登録部6は、基準画像取得部1により取得された基準画像データ、位置情報取得部2により取得された位置および許容値取得部5により設定された許容値を関連付けて登録する。具体的には、登録部6は、基準画像データと、測定点および基準点の位置と、各測定値に対応する許容値との関連性を示す登録情報を記憶部320に記憶させる。複数の基準面が設定されてもよい。この場合、登録部6は、基準面ごとに、当該基準面に対応する基準点と、当該基準面に対応する測定点と、各測定値に対応する許容値とを関連付けて登録する。
The
偏向方向取得部7は、図7の読取部275,276から反射部271b,272bの角度をそれぞれ取得する。検出部8は、偏向方向取得部7により取得された反射部271b,272bの角度に基づいて偏向部271,272の偏向方向をそれぞれ検出する。また、撮像部220による撮像が継続されることにより、基準画像には測定対象物S上の測定光が現れる。画像解析部9は、基準画像取得部1により取得された基準画像データを解析する。検出部8は、画像解析部9の解析結果に基づいて偏向部271,272により偏向された測定光の基準画像上の照射位置を示す平面座標を検出する。
The deflection
参照位置取得部10は、図5の参照部250の読取部257a,257bから可動部252a,252bの位置をそれぞれ取得する。受光信号取得部11は、図4の受光部232dから受光信号を取得する。距離情報算出部12は、受光部232dにより取得された受光信号に基づいて、干渉光の波長と受光量との関係を示すデータに所定の演算および処理を行う。この演算および処理は、例えば波長から波数への周波数軸変換および波数のフーリエ変換を含む。
The reference
距離情報算出部12は、処理により得られたデータと参照位置取得部10により取得された可動部252a,252bの位置とに基づいて、図2の測定ヘッド200における測定光の出射位置と測定対象物Sにおける測定光の照射位置との間の距離を示す距離情報を算出する。測定ヘッド200における測定光の出射位置は、例えば図3のファイバカプラ245のポート245dの位置である。
The distance
座標算出部13は、検出部8により検出された偏向部271,272の偏向方向と距離情報算出部12により算出された距離情報とに基づいて、測定対象物S上の測定光の照射位置の三次元座標(Xc,Yc,Zc)を算出する。測定光の照射位置の三次元座標(Xc,Yc,Zc)は、高さ方向の座標Zcと、高さ方向に直交する平面内における平面座標(Xc,Yc)とからなる。
The coordinate
座標算出部13は、例えば三角測距方式を用いて、検出部8により検出される測定光の基準画像上の照射位置を示す平面座標と偏向部271,272の偏向方向とに基づいて測定光の照射位置の三次元座標を算出してもよい。あるいは、座標算出部13は、検出部8により検出される測定光の基準画像上の照射位置を示す平面座標と距離情報算出部12により算出される距離情報とに基づいて測定光の照射位置の三次元座標を算出してもよい。
The coordinate
判定部14は、測定点に対応する測定対象物Sの部分またはその近傍の部分に測定光が照射されているか否かを判定する。具体的には、座標算出部13は、算出された高さ方向の座標と記憶部320に記憶された座標変換情報とに基づいて、登録部6により登録された測定点に対応する平面座標(後述する平面座標(Xa’,Ya’))を取得する。また、判定部14は、座標算出部13により算出された平面座標(Xc,Yc)が測定点に対応する平面座標(Xa’,Ya’)から予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
The
あるいは、画像解析部9は、基準画像データを画像解析することにより、基準画像における測定光の照射位置の平面座標(後述する平面座標(Uc,Vc))を特定してもよい。この場合、判定部14は、画像解析部9により特定された測定光の照射位置の平面座標(Uc,Vc)が登録部6により登録された測定点の平面座標(Ua,Va)から予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
Alternatively, the
測定点に対応する測定対象物Sの部分およびその近傍の部分に測定光が照射されていないと判定部14により判定された場合には、駆動制御部3は、測定光の照射位置が移動するように図7の駆動回路273,274および図5の駆動回路256a,256bを制御する。測定点に対応する測定対象物Sの部分またはその近傍の部分に測定光が照射されていると判定部14により判定された場合には、駆動制御部3は測定光の照射位置が固定されるように駆動回路273,274および駆動回路256a,256bを制御する。
When the
座標算出部13は、基準点について算出された座標を基準面特定部4に与える。物理量算出部15は、測定点に対応して座標算出部13により算出された三次元座標(Xc,Yc,Zc)に基づいて、基準面特定部4により取得された基準面を基準とする物理量を算出する。物理量は、高さ、径、平面度および曲率等を含む。本例において、物理量算出部15は、基準面として特定される平面を基準とする測定対象物Sの対象部分の高さを算出する。例えば、物理量算出部15は、三次元座標(Xc,Yc,Zc)を通る基準面の垂線における基準面から三次元座標(Xc,Yc,Zc)までの長さを高さとして算出する。物理量算出部15は、算出された高さを表示部340に表示させる。登録部6は、座標算出部13により算出された三次元座標(Xc,Yc,Zc)および物理量算出部15により算出された高さを基準画像データ、測定点の位置、基準点の位置および許容値と関連付けて登録情報として登録する。
The coordinate
(c)測定モード
測定作業者は、設定モードにおいて登録情報が登録された測定対象物Sと同一種類の測定対象物Sを図2の光学定盤111上に載置し、図3の撮像部220により撮像する。測定画像取得部16は、撮像部220により生成される画像データを測定画像データとして取得し、取得された測定画像データに基づく画像を測定画像として図1の表示部340に表示させる。
(C) Measurement mode The measurement operator places the measurement object S of the same type as the measurement object S whose registration information is registered in the setting mode on the
補正部17は、登録部6により登録された登録情報に基づいて、基準画像データに対する測定画像データのずれを補正する。これにより、補正部17は、登録部6により登録された登録情報に対応する測定点および基準点を測定画像データに設定する。
The
駆動制御部3は、設定モードにおいて登録部6により登録された登録情報に基づいて、図7の駆動回路273,274および図5の駆動回路256a,256bを制御する。これにより、補正部17により設定された測定点および基準点に対応する測定領域Vの部分の三次元座標が座標算出部13により算出される。ここで、駆動制御部3は、設定モードにおいて登録された三次元座標および高さに基づいて制御を行うので、座標算出部13は、補正部17により設定された測定点および基準点に対応する測定領域Vの部分の三次元座標を効率よく算出することができる。
The
測定モードにおける偏向方向取得部7および検出部8の処理は、設定モードにおける偏向方向取得部7および検出部8の処理とそれぞれ同様である。測定モードにおける画像解析部9の処理は、基準画像取得部1により取得された基準画像データに代えて測定画像取得部16により取得された測定画像データが用いられる点を除き、設定モードにおける画像解析部9の処理と同様である。測定モードにおける参照位置取得部10、受光信号取得部11および距離情報算出部12の処理は、設定モードにおける参照位置取得部10、受光信号取得部11および距離情報算出部12の処理とそれぞれ同様である。
The processing of the deflection
座標算出部13は、検出部8により検出された偏向部271,272の偏向方向と距離情報算出部12により算出された距離情報とに基づいて、測定対象物S上の測定光の照射位置の三次元座標(Xb,Yb,Zb)を算出する。座標算出部13は、検出部8により検出される測定光の測定画像上の照射位置を示す平面座標と距離情報算出部12により算出される距離情報とに基づいて測定対象物S上の測定光の照射位置の三次元座標(Xb,Yb,Zb)を算出してもよい。測定光の照射位置の三次元座標(Xb,Yb,Zb)は、高さ方向の座標Zbと、高さ方向に直交する平面内における平面座標(Xb,Yb)とからなる。
The coordinate
測定モードにおける判定部14の処理は、登録部6により登録された測定点に代えて補正部17により設定された測定点を用いる点、および三次元座標(Xc,Yc,Zc)に代えて三次元座標(Xb,Yb,Zb)を用いる点を除き、設定モードにおける判定部14の処理と同様である。これにより、座標算出部13は、補正部17により設定された基準点に対応する座標を算出する。
The process of the
基準面特定部4は、座標算出部13により算出された基準点に対応する座標に基づいて基準面を特定する。また、設定モードと同様に、少なくとも1つの基準点に対応する座標が算出されなかった場合、基準面特定部4は、座標欠落処理を行ってもよい。
The reference surface identification unit 4 identifies a reference surface based on the coordinates corresponding to the reference point calculated by the coordinate
警告提示部22は、設定モードと同様に、少なくとも1つの基準点に対応する部分の座標が算出されなかった場合に警告情報を提示してもよい。代替提示部24は、設定モードと同様に、座標が算出されなかった部分の代替となる代替部分を提示してもよい。
The
物理量算出部15は、座標算出部13により算出された三次元座標(Xb,Yb,Zb)に基づいて、基準面特定部4により取得された基準面を基準とする測定対象物Sの部分の高さを算出する。
The physical
検査部18は、物理量算出部15により算出された物理量(高さ)と登録部6に登録された許容値とに基づいて測定対象物Sを検査する。具体的には、算出された高さが設計値を基準とする公差の範囲内である場合には、検査部18は、測定対象物Sは良品であると判定する。一方、算出された高さが設計値を基準とする公差の範囲外である場合には、検査部18は、測定対象物Sは不良品であると判定する。
The
報告書作成部19は、検査部18による検査結果と測定画像取得部16により取得された測定画像に基づいて報告書を作成する。これにより、測定作業者は報告書を用いて測定対象物Sについての高さの測定値または検査結果を測定管理者または他の使用者に容易に報告することができる。報告書は、予め決定された記載様式に従って作成される。図11は、報告書作成部19により作成される報告書の一例を示す図である。
The report creation unit 19 creates a report based on the inspection result by the
図11の記載様式においては、報告書420は、名称表示欄421、画像表示欄422、状況表示欄423、結果表示欄424および保証表示欄425を含む。名称表示欄421には、報告書420の名称(図11の例では「検査成績書」)が表示される。画像表示欄422には、検査対象の測定画像が表示される。状況表示欄423には、検査対象の名称、検査対象の識別番号、測定作業者の氏名および検査日時等が表示される。
In the description format of FIG. 11, the
結果表示欄424には、検査対象についての検査結果が表示される。具体的には、結果表示欄424には、検査対象に設定された種々の検査項目の名称、測定値および判定結果が、設計値および公差と対応付けられた状態で一覧表の形式で表示される。保証表示欄425は、署名または押印されるための空欄である。測定作業者および測定管理者は、保証表示欄425に署名または押印することにより検査結果を保証することができる。
In the
報告書作成部19は、検査部18により良品と判定された測定対象物Sについてのみ報告書420を作成してもよい。このような報告書420は、検査対象の製品を顧客に納品する際に、製品の品質を保証するために納品書に添付される。また、報告書作成部19は、検査部18により不良品と判定された測定対象物Sについてのみ報告書420を作成してもよい。このような報告書420は、検査対象の製品が不良品であると判定された原因を解析するために自社で用いられる。
The report creation unit 19 may create the
本実施の形態においては、報告書420の結果表示欄424に測定対象物Sの部分の高さの測定値と当該部分について設定された検査項目の判定結果とが対応付けられた状態で表示されるが、本発明はこれに限定されない。報告書420の結果表示欄424に高さの測定値および検査項目の判定結果のいずれか一方が表示され、他方が表示されなくてもよい。
In the present embodiment, the
(d)ハイトゲージモード
使用者は、所望の測定対象物Sを図2の光学定盤111上に載置し、図3の撮像部220により測定対象物Sを撮像する。基準画像取得部1は、撮像部220により生成される画像データを取得し、取得された画像データに基づく画像を図1の表示部340に表示させる。使用者は、表示部340に表示された画像上において、測定すべき部分を測定点として指定する。
(D) Height Gauge Mode The user places a desired measurement object S on the
位置情報取得部2は、基準画像取得部1により取得された画像上における測定点の指定を受け付け、受け付けられた測定点の位置(上記の平面座標(Ua,Va))を取得する。また、位置情報取得部2は、基準画像を用いて基準点の指定を受け付け、受け付けられた基準点の位置を取得する。位置情報取得部2は、測定点を複数受け付けることも可能であり、基準点を複数受け付けることも可能である。
The position
駆動制御部3は、図1の記憶部320に記憶された位置変換情報と位置情報取得部2により取得された位置とに基づいて、図7の駆動回路273,274および図5の駆動回路256a,256bを制御する。これにより、測定点および基準点に対応する測定領域Vの部分に測定光が照射されるとともに、参照光の光路長が調整される。
Drive
上記の駆動制御部3の動作により、測定点および基準点に対応する測定領域Vの部分の座標が座標算出部13により算出される。基準面特定部4は、位置情報取得部2により取得された基準点に対応して座標算出部13により算出された座標に基づいて基準面を特定する。また、設定モードと同様に、少なくとも1つの基準点に対応する座標が算出されなかった場合、基準面特定部4は、座標欠落処理を行ってもよい。警告提示部22は、設定モードと同様に、少なくとも1つの基準点に対応する部分の座標が算出されなかった場合に警告情報を提示してもよい。代替提示部24は、設定モードと同様に、座標が算出されなかった部分の代替となる代替部分を提示してもよい。
By the operation of the
ハイトゲージモードにおける偏向方向取得部7、検出部8、画像解析部9、参照位置取得部10、受光信号取得部11および距離情報算出部12の処理は、設定モードにおける偏向方向取得部7、検出部8、画像解析部9、参照位置取得部10、受光信号取得部11および距離情報算出部12の処理とそれぞれ同様である。
The processes of the deflection
座標算出部13は、検出部8により検出された偏向部271,272の偏向方向または測定光の照射位置と距離情報算出部12により算出された距離情報に基づいて、測定対象物S上の測定光の照射位置の三次元座標(Xb,Yb,Zb)を算出する。座標算出部13は、検出部8により検出される測定光の測定画像上の照射位置を示す平面座標と距離情報算出部12により算出される距離情報とに基づいて測定対象物S上の測定光の照射位置の三次元座標(Xb,Yb,Zb)を算出してもよい。ハイトゲージモードにおける判定部14および物理量算出部15の処理は、設定モードにおける判定部14および物理量算出部15の処理とそれぞれ同様である。
The coordinate
(8)制御系の全体的な動作フロー
図12〜図17は、図1の光走査高さ測定装置400において実行される光走査高さ測定処理の一例を示すフローチャートである。以下に示す一連の処理は、光走査高さ測定装置400の電源がオン状態にあるときに、制御部310および制御基板210により一定周期で実行される。なお、光走査高さ測定処理には、後述する指定測定処理および実測定処理が含まれる。以下の説明では、光走査高さ測定処理のうち指定測定処理および実測定処理が制御基板210により実行され、光走査高さ測定処理のうち他の処理が制御部310により実行されるが、本発明はこれに限定されない。例えば光走査高さ測定処理の全ての処理が制御基板210または制御部310により実行されてもよい。
(8) Overall Operation Flow of Control System FIGS. 12 to 17 are flowcharts showing an example of an optical scanning height measurement process performed in the optical scanning
初期状態においては、図2の光学定盤111上に測定対象物Sが載置された状態で、光走査高さ測定装置400の電源がオンされているものとする。このとき、図1の表示部340には、図8の選択画面341が表示される。
In the initial state, it is assumed that the power of the optical scanning
光走査高さ測定処理が開始されると、制御部310は、使用者の操作部330の操作により設定モードが選択されたか否かを判定する(ステップS101)。より具体的には、制御部310は、使用者により図8の設定ボタン341aが操作されたか否かを判定する。
When the light scanning height measurement process is started, the
制御部310は、設定モードが選択されない場合、後述する図15のステップS201の処理に進む。一方、制御部310は、設定モードが選択された場合、図1の表示部340に後述する図28の設定画面350を表示させる(ステップS102)。設定画面350においては、撮像部220により一定周期で取得される図2の測定領域Vの基準画像がリアルタイムに表示される。
When the setting mode is not selected, the
本実施の形態に係る光走査高さ測定装置400においては、図10の補正部17の補正機能を実現するために、設定モードにおいてパターン画像およびサーチ領域を設定しておく必要がある。パターン画像は、使用者により指定された時点で表示される基準画像の全領域のうち少なくとも測定対象物Sを含む部分の画像を意味する。また、サーチ領域は、設定モードでパターン画像が設定された後に、測定モードにおいて測定画像内でパターン画像に類似する部分をサーチする範囲(撮像部220の撮像視野内の範囲)を意味する。
In the light scanning
そこで、制御部310は、使用者の操作部330の操作によりサーチ領域の指定があったか否かを判定する(ステップS103)。制御部310は、サーチ領域の指定がない場合、後述するステップS105の処理に進む。一方、制御部310は、サーチ領域の指定がある場合、指定されたサーチ領域の情報を記憶部320に記憶することにより設定する(ステップS104)。
Therefore,
次に、制御部310は、使用者の操作部330の操作によりパターン画像の指定があったか否かを判定する(ステップS105)。制御部310は、パターン画像の指定がない場合、後述するステップS107の処理に進む。一方、制御部310は、パターン画像の指定がある場合、指定されたパターン画像の情報を記憶部320に記憶することにより設定する(ステップS106)。なお、パターン画像の情報には、基準画像における当該パターン画像の位置を示す情報も含まれる。使用者によるパターン画像およびサーチ領域の具体的な設定例については後述する。
Next, the
次に、制御部310は、ステップS104,S106の処理により、サーチ領域およびパターン画像が設定されたか否かを判定する(ステップS107)。制御部310は、サーチ領域およびパターン画像のうち少なくとも一方が設定されていない場合、ステップS103の処理に戻る。一方、制御部310は、サーチ領域およびパターン画像が設定されている場合、基準面の設定が受け付けられたか否かを判定する(ステップS108)。
Next, the
制御部310は、ステップS108で基準面の設定を受け付けた場合、使用者の操作部330の操作により表示部340に表示される基準画像上で基準点の指定を受けたか否かを判定する(ステップS109)。制御部310は、基準点の指定を受けない場合、後続のステップS111の処理に進む。一方、制御部310は、基準点の指定を受けた場合、制御基板210に、指定測定処理を指令するとともに、画像上で指定された基準点により特定される平面座標(Ua,Va)を与える(図9(a)参照)。それにより、制御基板210は、指定測定処理を行うとともに(ステップS110)、指定測定処理により特定された座標(Xc,Yc,Zc)を制御部310に与える。指定測定処理の詳細は後述する。
When
その後、制御部310は、使用者の操作部330の操作により基準点の指定が完了したか否かを判定する(ステップS111)。制御部310は、基準点の指定が完了していない場合、ステップS109の処理に戻る。一方、制御部310は、基準点の指定が完了した場合、指定された全ての基準点に対応する座標(Xc,Yc,Zc)が算出されたか否かを判定する(ステップS112)。
Thereafter, the
指定された全ての基準点に対応する座標(Xc,Yc,Zc)が算出された場合、制御部310は、算出された座標(Xc,Yc,Zc)に基づいて基準面を特定する(ステップS113)。この場合、指定された基準点に対応する座標(Xc,Yc,Zc)に基づいて基準面の座標を示す情報、例えば、各基準点に対応する平面座標(Xc,Yc)または各基準点に対応する座標(Xc,Yc,Zc)が記憶部320に記憶される。
When coordinates (Xc, Yc, Zc) corresponding to all designated reference points are calculated,
ここで、基準面の座標を示す情報は、基準面を決定するための基準面拘束条件を含んでもよい。基準面拘束条件には、例えば、基準面が載置面に平行であること、または基準面は予め記憶された他の面に平行であること等の条件が含まれる。基準面が載置面に平行であるという基準面拘束条件の場合、1つの基準点に対する座標(Xb,Yb,Zb)が算出されると、Z=Zbで表される平面が基準面として特定される。すなわち、基準面を特定するために必要な座標数は1である。 Here, the information indicating the coordinates of the reference surface may include a reference surface constraint condition for determining the reference surface. The reference surface restraint conditions include, for example, conditions such that the reference surface is parallel to the mounting surface, or that the reference surface is parallel to another surface stored in advance. In the case of the reference surface restraint condition that the reference surface is parallel to the mounting surface, when the coordinates (Xb, Yb, Zb) for one reference point are calculated, the plane represented by Z = Zb is specified as the reference surface. Be done. That is, the number of coordinates required to specify the reference plane is one.
ステップS112において、少なくとも1つの基準点に対応する座標(Xc,Yc,Zc)が算出されていない場合、制御部310は、座標欠損処理として第1の処理が選択されているか否かを判定する(ステップS114)。第1の処理が選択されている場合、制御部310は、基準面を特定することなく、警告情報を提示する(ステップS115)。例えば、図1の表示部340にエラーメッセージが表示される。その後、制御部310は、ステップS109に戻り、基準点の再指定を受け付ける。この場合、後述のように、設定画面350(図46)上に代替部分が提示されてもよく、代替部分について自動的に指定測定処理が行われてもよい。
When the coordinates (Xc, Yc, Zc) corresponding to at least one reference point are not calculated in step S112,
座標欠損処理として第1の処理が選択されていない場合、すなわち第2の処理が選択されている場合、制御部310は、算出された座標(Xc,Yc,Zc)により基準面を特定可能か否かを判定する(ステップS116)。例えば、算出された座標(Xc,Yc,Zc)の数が、予め設定された必要座標数以上である場合、基準面の特定が可能であると判定され、算出された座標(Xc,Yc,Zc)の数が、予め設定された必要座標数より少ない場合、基準面の特定が不可能であると判定される。なお、指定された基準点のうち座標が算出されるべき基準点の割合が予め設定され、実際に座標が算出された基準点の割合が、予め設定された割合より大きい場合に、基準面の特定が可能であると判定されてもよい。
When the first process is not selected as the coordinate loss process, that is, when the second process is selected, the
基準面を特定可能な場合、制御部310は、ステップS113に進み、算出された座標(Xc,Yc,Zc)に基づいて基準面を特定する。基準面を特定できない場合、制御部310は、ステップS115に進み、基準面を特定することなく、警告情報を提示する。例えば、ステップS114で第1の処理が選択されている場合と同様に、図1の表示部340にエラーメッセージが表示される。
If the reference plane can be identified, the
なお、ステップS116で基準面を特定可能な場合に、ステップS113で基準面が特定されることに加えて、警告情報が提示されてもよい。その場合、警告情報として、例えば、座標(Xc,Yc,Zc)が算出されなかった基準点を確認するための情報が図1の表示部340に表示される。
When the reference surface can be specified in step S116, warning information may be presented in addition to the specification of the reference surface in step S113. In that case, as the warning information, for example, information for confirming the reference point for which the coordinates (Xc, Yc, Zc) were not calculated is displayed on the
ステップS113で基準面が特定された後、制御部310は、測定対象物Sの測定に関する設定が受け付けられたか否かを判定する(図14のステップS121)。より具体的には、制御部310は、物理量(本例では、高さ)が測定されるべき測定対象物Sの部分を特定する設定が受け付けられたか否かを判定する(ステップS121)。
After the reference plane is specified in step S113, the
測定に関する設定が受け付けられていない場合、制御部310は、他の設定が受け付けられたか否かを判定する(ステップS130)。他の設定は、上記の許容値、測定モード時に測定画像上に表示させるべき指標およびコメント等に関する設定を含む。他の設定が受け付けられた場合、制御部310は、当該設定に関する情報を取得し、記憶部320に記憶する(ステップS131)。その後、制御部310は、後述するステップS126の処理に進む。
If the setting regarding measurement has not been received, the
ステップS121で測定に関する設定が受け付けられた場合、制御部310は、使用者の操作部330の操作により表示部340に表示される基準画像上で測定点として点の指定を受けたか否かを判定する(ステップS122)。制御部310は、点の指定を受けない場合、後続のステップS124の処理に進む。一方、制御部310は、点の指定を受けた場合、上記のステップS110と同様に、制御基板210に、指定測定処理を指令するとともに、画像上で指定された点により特定される平面座標(Ua,Va)を与える。それにより、制御基板210は、指定測定処理を行うとともに(ステップS123)、指定測定処理により特定された座標(Xc,Yc,Zc)を制御部310に与える。
When the setting regarding measurement is accepted in step S121,
その後、制御部310は、使用者の操作部330の操作により測定点としての点の指定が完了したか否かを判定する(ステップS124)。制御部310は、点の指定が完了していない場合、ステップS122の処理に戻る。
Thereafter, the
一方、制御部310は、点の指定が完了した場合、ステップS123の指定測定処理で取得された1または複数の測定点の座標(Xc,Yc,Zc)を記憶部320に記憶することにより測定点の設定を行う(ステップS125)。
On the other hand, when the designation of the point is completed, the
次に、制御部310は、設定の完了が指令されたか、または新たな設定が指令されたかを判定する(ステップS126)。制御部310は、新たな設定が指令された場合、すなわち設定の完了が指令されない場合、ステップS108の処理に戻る。
Next,
一方、制御部310は、設定の完了が指令された場合、上記のステップS103〜S113,S121〜S125,S131のいずれかにおいて設定された情報を互いに関連付けて登録情報として登録する(ステップS127)。その後、光走査高さ測定処理が設定モードで終了する。登録される登録情報のファイルは、使用者により特定のファイル名が付された上で記憶部320に保存される。このとき、ステップS103〜S113,S121〜S125,S131のいずれかにおいて、設定のために一時的に記憶部320に記憶された情報が消去されてもよい。
On the other hand, when the completion of setting is instructed,
ここで、ステップS127において、制御部310は、上記のステップS112の処理により基準面が設定されている場合、基準面と特定された座標(Xc,Yc,Zc)とに基づいて測定点の高さを算出し、算出結果を登録情報に含める。なお、上記のステップS125の時点で基準面が既に設定されている場合、ステップS125において、設定された基準面と特定された座標(Xc,Yc,Zc)とに基づいて測定点の高さが算出されてもよい。この場合、算出結果が測定点の高さとして設定画面350(図35)に表示されてもよい。
Here, in step S127, when the reference plane is set in the process of step S112, the
上記のステップS101において、設定モードが選択されない場合、制御部310は、使用者の操作部330の操作により測定モードが選択されたか否かを判定する(図15のステップS201)。より具体的には、制御部310は、使用者により図8の測定ボタン341bが操作されたか否かを判定する。制御部310は、測定モードが選択された場合、図1の表示部340に後述する図39の測定画面360を表示させる(ステップS202)。測定画面360においては、撮像部220により一定周期で取得される図2の測定領域Vの測定画像がリアルタイムに表示される。
When the setting mode is not selected in step S101 described above, the
次に、制御部310は、使用者の操作部330の操作により登録情報のファイルが指定されたか否かを判定する(ステップS203)。具体的には、使用者により登録情報のファイル名の指定があったか否かを判定する。制御部310は、ファイルの指定がない場合、ファイルの指定を受けるまで待機状態となる。一方、制御部310は、ファイルの指定を受けると、指定された登録情報のファイルを記憶部320から読み込む(ステップS204)。なお、制御部310は、指定された登録情報のファイルが記憶部320に記憶されていない場合、指定されたファイルが存在しないことを示す情報を表示部340に表示してもよい。
Next, the
次に、制御部310は、読み込んだ登録情報から登録されたパターン画像の情報を取得し、取得したパターン画像を表示部340に表示される測定画像上に重畳表示する(ステップS205)。このとき、制御部310は、パターン画像に加えてサーチ領域も取得する。なお、上記のように、パターン画像の情報には、基準画像における当該パターン画像の位置を示す情報も含まれる。そのため、パターン画像は、設定モードで設定された位置と同じ位置で測定画像上に重畳表示される。
Next, the
ここで、パターン画像は半透明で表示されてもよい。この場合、使用者は、現在撮像されている測定対象物Sの測定画像と設定モード時に取得された測定対象物Sの基準画像とを容易に比較することができる。その上で、使用者は、光学定盤111上の測定対象物Sの位置決め作業を行うことができる。
Here, the pattern image may be displayed semi-transparently. In this case, the user can easily compare the measurement image of the measurement object S currently imaged and the reference image of the measurement object S acquired in the setting mode. Then, the user can perform the positioning operation of the measuring object S on the
次に、制御部310は、パターン画像と測定画像との対比を行う(ステップS206)。具体的には、制御部310は、パターン画像における測定対象物Sのエッジを基準エッジとして抽出するとともに、取得されたサーチ領域内で基準エッジに対応する形状のエッジが存在しないか否かをサーチする。
Next, the
この場合、測定画像における測定対象物Sのエッジ部分が、最も基準エッジに類似すると考えられる。そこで、制御部310は、基準エッジに最も類似する測定画像の部分が検出されると、検出された部分が画像上で基準エッジからどれだけずれているのかを算出するとともに、検出された部分が画像上で基準エッジからどれだけ回転しているのかを算出する(ステップS207)。
In this case, the edge portion of the measurement object S in the measurement image is considered to be most similar to the reference edge. Therefore, when the portion of the measurement image most similar to the reference edge is detected, the
次に、制御部310は、読み込んだ登録情報から登録された基準点および測定点の情報を取得し、取得された測定点の情報を算出されたずれ量および回転量に基づいて補正する(ステップS208)。これらのステップS206〜S208の処理が、図10の補正部17の機能に相当する。この構成によれば、補正画像における測定対象物がパターン画像における測定対象物に対して変位または回転している場合でも、基準点および測定点を高い精度で容易に特定し、補正することができる。
Next, the
次に、制御部310は、制御基板210に、補正された基準点ごとに実測定処理を指令するとともに、補正された基準点の座標(Xc,Yc,Zc)を与える(図9(b)参照)。それにより、制御基板210は、各基準点の実測定処理を行うとともに(ステップS209)、実測定処理により特定された座標(Xb,Yb,Zb)を制御部310に与える。実測定処理の詳細は後述する。
Next, the
次に、制御部310は、補正後の全ての基準点に対応する座標(Xb,Yb,Zb)が算出されたか否かを判定する(ステップS210)。全ての基準点に対応する座標(Xb,Yb,Zb)が算出された場合、制御部310は、算出された座標(Xb,Yb,Zb)に基づいて基準面を特定する(ステップS211)。
Next, the
ステップS210において、少なくとも1つの基準点に対応する座標(Xb,Yb,Zb)が算出されていない場合、制御部310は、座標欠損処理として第1の処理が選択されているか否かを判定する(ステップS212)。第1の処理が選択されている場合、制御部310は、ステップS115と同様にして、基準面を特定することなく、警告情報を提示する(ステップS213)。その後、光走査高さ測定処理が測定モードで終了する。この場合、光走査高さ測定処理を終了せずに、基準点の再指定が受け付けられてもよい。また、後述のように、測定画面360(図39)上に代替部分が提示されてもよく、代替部分について自動的に指定測定処理が行われてもよい。
In step S210, when the coordinates (Xb, Yb, Zb) corresponding to at least one reference point are not calculated, the
座標欠損処理として第1の処理が選択されていない場合、すなわち第2の処理が選択されている場合、制御部310は、算出された座標(Xb,Yb,Zb)により基準面を特定可能か否かを判定する(ステップS214)。基準面を特定可能な場合、制御部310は、ステップS211に進み、算出された座標(Xb,Yb,Zb)に基づいて基準面を特定する。基準面を特定できない場合、制御部310は、ステップS213に進み、基準面を特定することなく、警告情報を提示する。ステップS214で基準面を特定可能な場合に、ステップS211で基準面が特定されることに加えて、警告情報が提示されてもよい。
When the first process is not selected as the coordinate loss process, that is, when the second process is selected, the
ステップS211で基準面が特定された後、制御部310は、制御基板210に、補正された測定点ごとに実測定処理を指令するとともに、補正された測定点の座標(Xc,Yc,Zc)を与える(図9(b)参照)。それにより、制御基板210は、各測定点の実測定処理を行うとともに(ステップS215)、実測定処理により特定された座標(Xb,Yb,Zb)を制御部310に与える。
After the reference plane is specified in step S211, the
次に、制御部310は、特定された基準面と取得された座標(Xb,Yb,Zb)とに基づいて測定点の高さを算出し、算出結果を測定結果として記憶部320に記憶する。また、登録された他の情報に応じた各種処理を行う(ステップS216)。登録された他の情報に応じた各種処理として、例えば読み込んだ登録情報に許容値が含まれる場合には、高さの算出結果が許容値で設定される公差の範囲内であるか否かを判定する検査処理があってもよい。その後、光走査高さ測定処理が測定モードで終了する。
Next,
上記のステップS201において、測定モードが選択されない場合、制御部310は、使用者の操作部330の操作によりハイトゲージモードが選択されたか否かを判定する(図17のステップS221)。より具体的には、制御部310は、使用者により図8のハイトゲージボタン341cが操作されたか否かを判定する。制御部310は、ハイトゲージモードが選択されない場合、ステップS101の処理に戻る。
If the measurement mode is not selected in step S201 described above, the
一方、制御部310は、ハイトゲージモードが選択された場合、図1の表示部340に後述する図29の設定画面350を表示させる(ステップS222)。その後、制御部310は、使用者の操作部330の操作に基づいて基準面の設定を行う(ステップS223)。この設定処理は、上記のステップS109〜S116の処理と同じである。
On the other hand, when the height gauge mode is selected,
その後、制御部310は、点の指定を受けた場合、制御基板210に、指定測定処理を指令するとともに、画像上で指定された点により特定される平面座標(Ua,Va)を与える(図9(c)参照)。それにより、制御基板210は、指定測定処理を行う(ステップS224)。また、制御基板210は、指定測定処理により特定された座標(Xc,Yc,Zc)と位置変換情報とに基づいて図5の可動部252a,252bの位置および図7の反射部271b,272bの角度を調整して測定光を照射する(ステップS225)。
Thereafter, when the
続いて、制御基板210は、図4の受光部232dから出力される受光信号、図5の可動部252a,252bの位置、および図7の偏向部271,272の偏向方向に基づいて、測定対象物S上で測定光が照射される部分の三次元座標(Xb,Yb,Zb)を算出し、制御部310に与える(ステップS226)。
Subsequently, the
なお、制御基板210は、上記のステップS225において、図4の受光部232dから出力される受光信号、図5の可動部252a,252bの位置、および図1の撮像部220により取得される画像上の測定光の照射位置を示す平面座標に基づいて、測定対象物S上で測定光が照射される部分の三次元座標(Xb,Yb,Zb)を算出してもよい。
The
次に、制御部310は、設定された基準面の情報を取得し、基準面と取得された座標(Xb,Yb,Zb)とに基づいて測定対象物S上で測定光が照射される部分の高さを算出し、算出結果を測定結果として表示部340に表示する。例えば、制御部310は、基準面が平面である場合、取得された座標(Xb,Yb,Zb)を通る基準面の垂線を引いたときの基準面から座標(Xb,Yb,Zb)までの垂線の長さを高さとして算出し、算出結果を測定結果として表示部340に表示する。また、制御部310は、撮像部220により取得される画像上の測定光の照射位置を示す平面座標または画像上で指定された点により特定される平面座標に、測定点に対応する測定対象物Sの部分の高さを算出できたことを示す緑色の「+」印を表示部340に表示する(ステップS227)。
Next, the
続いて、制御部310は、使用者の操作部330の操作により追加の点が指定されたか否かを判定する(ステップS228)。追加の点が指定された場合、制御部310は、ステップS224の処理に戻る。これにより、追加の点が指定されなくなるまでステップS224〜S228の処理が繰り返される。追加の点が指定されない場合、光走査高さ測定処理がハイトゲージモードで終了する。
Subsequently,
上記のハイトゲージモードによれば、使用者は、画像上で点を指定することにより、基準点および基準面を指定することができる。また、使用者は、測定点を画面上で指定することにより、高さの測定結果を取得することができる。さらに、使用者は、複数の測定点を指定することにより、引き続き基準面を維持したまま測定を継続することができる。 According to the height gauge mode described above, the user can designate the reference point and the reference plane by designating the point on the image. Also, the user can acquire the measurement result of the height by designating the measurement point on the screen. Furthermore, the user can continue measurement while maintaining the reference surface by specifying a plurality of measurement points.
(9)指定測定処理
図18および図19は、制御基板210による指定測定処理の一例を示すフローチャートである。図20および図21は、図18および図19の指定測定処理を説明するための説明図である。ここでは、測定対象物Sの部分の三次元座標を算出する場合を例に説明する。図20(a),(b),(c)および図21(a),(b)の各々では、左側に光学定盤111上に載置される測定対象物Sと撮像部220および走査部270との位置関係が側面図で示されるとともに、右側に撮像部220の撮像により表示部340に表示される画像が示される。表示部340に表示される画像には、測定対象物Sの画像SIが含まれる。以下の説明では、表示部340に表示される画像上の平面座標を画面座標と呼ぶ。
(9) Designated Measurement Process FIGS. 18 and 19 are flowcharts showing an example of the designated measurement process by the
制御基板210は、制御部310から指定測定処理の指令を受けることにより、指定測定処理を開始する。そこで、制御基板210は、制御部310から指令とともに与えられる画面座標(Ua,Va)を取得する(ステップS301)。
The
図20(a)の右側においては、表示部340に表示される画像上に画面座標(Ua,Va)が示される。また、図20(a)の左側においては、画面座標(Ua,Va)に対応する測定対象物Sの部分が点P0で示される。
On the right side of FIG. 20A, screen coordinates (Ua, Va) are shown on the image displayed on the
ステップS301において、画面座標(Ua,Va)に対応する点P0の座標のうちZ軸の成分(高さ方向の成分)は不明である。そこで、制御基板210は、使用者により指定された点P0のZ軸の成分を「Za」と仮定する(ステップS302)。この場合、図20(b)に示すように、仮定されるZ軸の成分は、実際に指定された点P0のZ軸の成分に一致するとは限らない。
In step S301, among the coordinates of the point P0 corresponding to the screen coordinates (Ua, Va), the Z-axis component (the component in the height direction) is unknown. Therefore, the
次に、制御基板210は、上記の座標変換情報に基づいてZ軸の成分が仮定された「Za」であるときの画面座標(Ua,Va)に対応する平面座標(Xa,Ya)を算出する(ステップS303)。それにより、図20(b)に示すように、画面座標(Ua,Va)および仮定されたZ軸の成分に対応する仮想点P1の座標(Xa,Ya,Za)が得られる。なお、本例では、「Za」は図2の測定領域V内のZ方向における中間位置とする。
Next, the
次に、制御基板210は、ステップS303の処理により得られる座標(Xa,Ya,Za)および位置変換情報に基づいて図5の可動部252a,252bの位置および図7の反射部271b,272bの角度を調整して測定光を照射する(ステップS304)。
Next, on the basis of the coordinates (Xa, Ya, Za) and position conversion information obtained by the process of step S303, the
この場合、ステップS302で仮定されるZ軸の成分が実際に指定された点P0のZ軸の成分から大きくずれていると、図20(c)の左側の側面図に示すように、測定対象物S上の測定光の照射位置が実際に指定された点P0から大きくずれる。そこで、以降の処理が行われる。 In this case, if the component of the Z-axis assumed in step S302 is largely deviated from the component of the Z-axis of the actually designated point P0, as shown in the side view on the left side of FIG. The irradiation position of the measurement light on the object S is largely deviated from the actually designated point P0. Therefore, the following processing is performed.
ステップS304の処理により、撮像部220により取得される画像上には、走査部270から測定対象物Sに照射される測定光の照射部分(光スポット)が現れる。この場合、測定光の照射部分の画面座標は画像処理等を用いて容易に検出することができる。図20(c)の右側の図では、表示部340に表示される画像上に現れる測定光の照射部分(光スポット)が丸印で示される。
By the process of step S304, an irradiation portion (light spot) of the measurement light emitted from the
制御基板210は、ステップS304の処理後、撮像部220により取得される画像上で測定光の照射位置を示す平面座標を画面座標(Uc,Vc)として検出するとともに、図7の反射部271b,272bの角度から測定光の偏向方向を検出する(ステップS305)。
After the process of step S304, the
次に、制御基板210は、検出された画面座標(Uc,Vc)および偏向方向に基づいて測定対象物Sまたは光学定盤111上の測定光の照射位置P2の座標を座標(Xc,Yc,Zc)とする(ステップS306)。
Next, the
ここで、図20(c)に示すように、照射位置P2が点P0からずれていると、画面座標(Uc,Vc)も画面座標(Ua,Va)からずれる。そこで、制御基板210は、画面座標(Ua,Va)に対する検出された画面座標(Uc,Vc)の誤差(Ua−Uc,Va−Vc)を算出するとともに、算出された誤差が予め定められた判定範囲内であるか否かを判定する(ステップS307)。このとき用いられる判定範囲は、使用者により設定可能であってもよいし、光走査高さ測定装置400の工場出荷時に予め設定されていてもよい。
Here, as shown in FIG. 20C, when the irradiation position P2 deviates from the point P0, the screen coordinates (Uc, Vc) also deviate from the screen coordinates (Ua, Va). Therefore, the
ステップS307において、誤差(Ua−Uc,Va−Vc)が予め定められた判定範囲内である場合、制御基板210は、直前のステップS306で定められた座標(Xc,Yc,Zc)を使用者により指定された座標として特定し(ステップS308)、指定測定処理を終了する。その後、制御基板210は、特定された座標(Xc,Yc,Zc)を制御部310に与える。
In step S307, when the errors (Ua-Uc, Va-Vc) are within the predetermined determination range, the
ステップS307において、誤差(Ua−Uc,Va−Vc)が予め定められた判定範囲外である場合、制御基板210は、上記の誤差(Ua−Uc,Va−Vc)に基づいて測定光の偏向方向を調整する(ステップS309)。具体的には、例えばX軸およびY軸に対応する画面座標上の誤差と反射部271b,272bの調整すべき角度との関係を誤差対応関係として予め記憶部320に記憶させておく。その上で、制御基板210は、図21(a)に白抜きの矢印で示すように、算出された誤差(Ua−Uc,Va−Vc)と誤差対応関係とに基づいて測定光の偏向方向を微調整する。
In step S307, when the error (Ua-Uc, Va-Vc) is out of a predetermined determination range, the
その後、制御基板210は、ステップS305の処理に戻る。それにより、測定光の偏向方向が微調整された上で再度ステップS305〜S307の処理が行われる。その結果、最終的に、図21(b)に示すように、誤差(Ua−Uc,Va−Vc)が判定範囲内となることにより、使用者により指定された基準点および測定点に対応する座標(Xc,Yc,Zc)が特定される。
Thereafter, the
本例では、照射位置P2の座標(Xc,Yc,Zc)の座標がステップS306の処理により算出されるが、本発明はこれに限定されない。照射位置P2の座標(Xc,Yc,Zc)は、後述する図22および図23の指定測定処理におけるステップS405,S406の処理により算出されてもよい。 In this example, the coordinates of the coordinates (Xc, Yc, Zc) of the irradiation position P2 are calculated by the process of step S306, but the present invention is not limited to this. The coordinates (Xc, Yc, Zc) of the irradiation position P2 may be calculated by the processes of steps S405 and S406 in the designated measurement process of FIGS. 22 and 23 described later.
図22および図23は、制御基板210による指定測定処理の他の例を示すフローチャートである。図24は、図22および図23の指定測定処理を説明するための説明図である。図24(a),(b)の各々では、左側に光学定盤111上に載置される測定対象物Sと撮像部220および走査部270との位置関係が側面図で示されるとともに、右側に撮像部220の撮像により表示部340に表示される画像が示される。
22 and 23 are flowcharts showing another example of the designated measurement process by the
指定測定処理が開始されると、制御基板210は、制御部310から指令とともに与えられる画面座標(Ua,Va)を取得する(ステップS401)。続いて、制御基板210は、上記のステップS302の処理と同様に、使用者により指定された点P0のZ軸の成分を「Za」と仮定する(ステップS402)。この場合、図20(b)の例と同様に、仮定されるZ軸の成分は、実際に指定された点P0のZ軸の成分に一致するとは限らない。
When the designated measurement process is started, the
次に、制御基板210は、上記のステップS303の処理と同様に、Z軸の成分が仮定された「Za」であるときの画面座標(Ua,Va)に対応する平面座標(Xa,Ya)を算出する(ステップS403)。また、制御基板210は、上記のステップS304の処理と同様に、ステップS403の処理により得られる仮想点P1の座標(Xa,Ya,Za)および位置変換情報に基づいて図5の可動部252a,252bの位置および図7の反射部271b,272bの角度を調整して測定光を照射する(ステップS404)。ステップS404において、使用者により指定される点P0と測定対象物Sに照射される測定光の照射位置との関係は、上記の図20(c)の状態と同じである。その後、測定対象物S上の測定光の照射位置が実際に指定された点P0に一致するかまたは近づくように、以降の処理が行われる。
Next, in the
まず、制御基板210は、図5の可動部252a,252bの位置を検出するとともに、図7の反射部271b,272bの角度から測定光の偏向方向を検出する(ステップS405)。
First, the
次に、制御基板210は、直前のステップS405で検出された可動部252a,252bの位置と図4の受光部232dにより取得される受光信号とに基づいて測定光の出射位置と測定対象物Sにおける測定光の照射位置との間の距離を算出する。また、制御基板210は、算出された距離および直前のステップS405で検出された測定光の偏向方向に基づいて測定対象物Sまたは光学定盤111上の測定光の照射位置P2の座標を座標(Xc,Yc,Zc)とする(ステップS406)。
Next, the
上記のステップS406の処理により、測定光の照射位置P2のZ軸の成分「Zc」は、使用者により指定された点P0のZ軸の成分に一致するかまたは近い値であると推定される。そこで、制御基板210は、座標変換情報に基づいてZ軸の成分が仮定された「Zc」であるときの画面座標(Ua,Va)に対応する平面座標(Xa’,Ya’)を算出する(ステップS407)。それにより、図24(a)に示すように、画面座標(Ua,Va)および仮定されたZ軸の成分に対応する仮想点P3の座標(Xa’,Ya’,Zc)が得られる。
By the process of step S406 described above, the component "Zc" of the Z axis of the irradiation position P2 of the measurement light is estimated to be a value that matches or is close to the component of the Z axis of the point P0 designated by the user . Therefore, the
次に、制御基板210は、仮想点P3の平面座標(Xa’,Ya’)に対する照射位置P2の平面座標(Xc,Yc)の誤差(Xa’−Xc,Ya’−Yc)を算出するとともに、算出された誤差が予め定められた判定範囲内であるか否かを判定する(ステップS408)。このとき用いられる判定範囲は、使用者により設定可能であってもよいし、光走査高さ測定装置400の工場出荷時に予め設定されていてもよい。
Next, the
ステップS408において、誤差(Xa’−Xc,Ya’−Yc)が予め定められた判定範囲内である場合、制御基板210は、直前のステップS406で定められた照射位置P2の座標(Xc,Yc,Zc)を使用者により指定された座標として特定し(ステップS409)、指定測定処理を終了する。その後、制御基板210は、特定された座標(Xc,Yc,Zc)を制御部310に与える。
In step S408, when the error (Xa '-Xc, Ya'-Yc) is within the predetermined determination range, the
ステップS408において、誤差(Xa’−Xc,Ya’−Yc)が予め定められた判定範囲外である場合、制御基板210は、直前のステップS407で得られた仮想点P3の座標(Xa’,Ya’,Zc)を上記のステップS404で測定光の照射対象となる座標(Xa,Ya,Za)とする(ステップS410)。その後、制御基板210は、上記のステップS404の処理に戻る。
In step S408, when the error (Xa'-Xc, Ya'-Yc) is out of the predetermined determination range, the
それにより、測定光の偏向方向が変更された上で再度ステップS404〜S408の処理が行われる。その結果、最終的に、図24(b)に示すように、誤差(Xa’−Xc,Ya’−Yc)が判定範囲内となることにより、使用者により指定された基準点および測定点に対応する座標(Xc,Yc,Zc)が特定される。 As a result, after the deflection direction of the measurement light is changed, the processes of steps S404 to S408 are performed again. As a result, finally, as shown in FIG. 24 (b), the errors (Xa'-Xc, Ya'-Yc) fall within the judgment range, so that the reference point and the measurement point designated by the user are obtained. The corresponding coordinates (Xc, Yc, Zc) are identified.
本例では、照射位置P2の座標(Xc,Yc,Zc)の座標がステップS405,S406の処理により算出されるが、本発明はこれに限定されない。照射位置P2の座標(Xc,Yc,Zc)の座標は、図18および図19の指定測定処理におけるステップS306の処理により算出されてもよい。 In this example, the coordinates of the coordinates (Xc, Yc, Zc) of the irradiation position P2 are calculated by the processing of steps S405 and S406, but the present invention is not limited to this. The coordinates of the coordinates (Xc, Yc, Zc) of the irradiation position P2 may be calculated by the process of step S306 in the designated measurement process of FIGS. 18 and 19.
このような指定測定処理において、測定光の照射位置または測定対象物の形状等によっては、その反射光を適切に受光することができない。図25〜図27は、反射光を適切に受光することができない場合の例について説明するための図である。 In such a designated measurement process, the reflected light can not be properly received depending on the irradiation position of the measurement light, the shape of the measurement object, and the like. 25 to 27 are diagrams for describing an example in the case where reflected light can not be received properly.
図25の例では、測定領域Vの端部に位置する測定対象物Sの水平な面上の部分P11に、測定光が照射される。図26の例では、測定ヘッド200の外側に向けられた測定対象物Sの傾斜面上の部分P12に測定光が照射される。このような場合、測定光の入射角が大きいため、測定ヘッド200の走査部270に戻る反射光の光量が少なくなる。入射角とは、測定光が照射される面に対して垂直な方向と、測定光の照射方向との間の角度である。図27の例では、測定対象物Sに設けられた凹部の底面上の部分P13に測定光が照射される。この場合、反射光の大部分が凹部内で遮られるため、測定ヘッド200の走査部270に戻る反射光の光が少なくなる。
In the example of FIG. 25, the measurement light is emitted to the portion P11 on the horizontal surface of the measurement object S located at the end of the measurement region V. In the example of FIG. 26, the measurement light is emitted to the portion P12 on the inclined surface of the measurement object S directed to the outside of the
測定光の照射位置の座標を算出するためには、一定量以上の受光量が必要である。そのため、図25〜図27の例のように、走査部270に戻る反射光の光量が少ないと、測定光の照射位置の三次元座標を適切に算出することができない。また、測定光の照射位置が鏡面上である場合、または光透過性を有する部分に測定光が照射される場合にも、適切に反射光が受光されず、三次元座標が算出されにくい。
In order to calculate the coordinates of the irradiation position of the measurement light, it is necessary to receive a certain amount of light received. Therefore, as in the example of FIGS. 25 to 27, when the light amount of the reflected light returning to the
本実施の形態では、少なくとも1つの基準点に対応する三次元座標が算出されない場合に、予め選択された座標欠落処理が行われる。座標欠落処理として第1の処理が選択されている場合には、基準面が特定されない。この場合、使用者の要求と異なる基準面が特定されることが防止される。それにより、算出される物理量(高さ)の信頼性の低下が防止される。一方、座標欠落処理として第2の処理が選択されかつ算出された三次元座標により基準面を特定可能である場合、算出された三次元座標に基づいて基準面が特定される。この場合、基準点を再指定することなく、効率良く物理量を算出することができる。このように、目的に応じて異なる座標欠落処理を選択的に行うことができる。したがって、使用者の利便性を高めることができかつ適切に基準面を特定することができる。 In the present embodiment, when the three-dimensional coordinates corresponding to at least one reference point are not calculated, the coordinate loss process selected in advance is performed. When the first process is selected as the coordinate loss process, the reference plane is not identified. In this case, it is prevented that a reference plane different from the user's request is identified. This prevents the decrease in the reliability of the calculated physical quantity (height). On the other hand, if the second process is selected as coordinate loss processing and the reference plane can be identified by the calculated three-dimensional coordinates, the reference plane is identified based on the calculated three-dimensional coordinates. In this case, the physical quantity can be efficiently calculated without re-specifying the reference point. Thus, different coordinate missing processes can be selectively performed according to the purpose. Therefore, the convenience of the user can be enhanced and the reference surface can be appropriately identified.
(10)実測定処理
制御基板210は、制御部310から実測定処理の指令を受けることにより、実測定処理を開始する。以下、測定点の実測定処理について説明する。基準点の実測定処理は、測定点の実測定処理と同様である。実測定処理が開始されると、制御基板210は、まず制御部310から指令とともに与えられる測定点の座標(Xc,Yc,Zc)を取得する。
(10) Actual Measurement Process The
ここで、設定モードで設定された測定点の座標(Xc,Yc,Zc)と位置変換情報とに基づいて測定光を照射しても、測定モードで測定される測定対象物Sの形状によっては、測定対象物S上の測定光の照射位置の平面座標が測定点の座標から大きくずれる場合がある。 Here, even if the measurement light is irradiated based on the coordinates (Xc, Yc, Zc) of the measurement point set in the setting mode and the position conversion information, depending on the shape of the measurement object S measured in the measurement mode The plane coordinates of the irradiation position of the measurement light on the measurement object S may be largely deviated from the coordinates of the measurement point.
例えば、測定点に対応する測定対象物Sの部分のZ軸の成分が「Zc」から大きくずれていると、測定光の照射位置の平面座標も設定された測定点の平面座標(Xc,Yc)から大きくずれる。そこで、実測定処理では、測定光の照射位置の平面座標が測定点の平面座標(Xc,Yc)から一定の範囲内に収まるように調整される。 For example, if the component of the Z axis of the portion of the measurement target S corresponding to the measurement point is largely deviated from “Zc”, the plane coordinates of the measurement point at which the plane coordinates of the irradiation position of the measurement light are also set (Xc, Yc Greatly deviate from). Therefore, in the actual measurement process, the plane coordinates of the irradiation position of the measurement light are adjusted to be within a certain range from the plane coordinates (Xc, Yc) of the measurement point.
具体的には、制御基板210は、例えば取得された測定点の座標(Xc,Yc,Zc)に対応する画面座標を(Ua,Va)とした上で、取得された測定点の座標(Xc,Yc,Zc)を図18のステップS303の処理で得られる仮想点P1の座標(Xa,Ya,Za)とする。次に、制御基板210は、図18および図19のステップS304〜S308の処理を行う。続いて、制御基板210は、ステップS308の処理で特定された座標(Xc,Yc,Zc)と位置変換情報とに基づいて図5の可動部252a,252bの位置および図7の反射部271b,272bの角度を調整して測定光を照射する。
Specifically, the
続いて、制御基板210は、図4の受光部232dから出力される受光信号、図5の可動部252a,252bの位置、および図7の偏向部271,272の偏向方向に基づいて、測定対象物S上で測定光が照射される部分の三次元座標(Xb,Yb,Zb)を算出し、制御部310に与える。それにより、実測定処理が終了する。なお、制御基板210は、図4の受光部232dから出力される受光信号、図5の可動部252a,252bの位置、および図1の撮像部220により取得される画像上の測定光の照射位置を示す平面座標に基づいて、測定対象物S上で測定光が照射される部分の三次元座標(Xb,Yb,Zb)を算出してもよい。
Subsequently, the
あるいは、制御基板210は、以下のように実測定処理を実行してもよい。制御基板210は、例えば取得された測定点の座標(Xc,Yc,Zc)に対応する画面座標を(Ua,Va)とした上で、取得された測定点の座標(Xc,Yc,Zc)を図22のステップS403の処理で得られる仮想点P1の座標(Xa,Ya,Za)とする。次に、制御基板210は、図22および図23のステップS404〜S409の処理を行う。続いて、制御基板210は、ステップS408の処理で特定された座標(Xc,Yc,Zc)と位置変換情報とに基づいて図5の可動部252a,252bの位置および図7の反射部271b,272bの角度を調整して測定光を照射する。
Alternatively, the
その後、制御基板210は、上記の例と同様に、図4の受光部232dから出力される受光信号、図5の可動部252a,252bの位置、および図7の偏向部271,272の偏向方向に基づいて、測定対象物S上で測定光が照射される部分の三次元座標(Xb,Yb,Zb)を算出し、制御部310に与える。または、制御基板210は、図4の受光部232dから出力される受光信号、図5の可動部252a,252bの位置、および図1の撮像部220により取得される画像上の測定光の照射位置を示す平面座標に基づいて、測定対象物S上で測定光が照射される部分の三次元座標(Xb,Yb,Zb)を算出し、制御部310に与える。
After that, the
実測定処理においても、指定測定処理と同様に、十分な受光量が得られず、基準点に対応する座標を算出することができない場合がある。そのため、実測定処理においても、指定測定処理と同様に、少なくとも1つの基準点に対応する座標が算出されない場合に、予め選択された座標欠落処理が行われることが好ましい。 Also in the actual measurement process, as in the case of the designated measurement process, a sufficient amount of received light may not be obtained, and the coordinates corresponding to the reference point may not be calculated. Therefore, also in the actual measurement process, as in the case of the designated measurement process, it is preferable that the coordinate drop process selected in advance is performed when the coordinates corresponding to at least one reference point are not calculated.
(11)設定モードおよび測定モードを用いた操作例
図28〜図35は、設定モードにおける光走査高さ測定装置400の操作例を説明するための図である。以下では、光走査高さ測定装置400の使用者を測定管理者と測定作業者とに区別して説明する。
(11) Operation Example Using Setting Mode and Measurement Mode FIGS. 28 to 35 are diagrams for explaining an operation example of the optical scanning
まず、測定管理者は、高さ測定の基準となる測定対象物Sを光学定盤111上に位置決めし、図1の操作部330を用いて図8の設定ボタン341aを操作する。それにより、光走査高さ測定装置400が設定モードの動作を開始する。この場合、例えば図23に示すように、図1の表示部340に設定画面350が表示される。設定画面350は、画像表示領域351およびボタン表示領域352を含む。画像表示領域351には、現在撮像されている測定対象物Sの画像が基準画像RIとして表示される。図28〜図35の各図および後述する図36〜図45の各図では、画像表示領域351に表示される基準画像RIおよび後述する測定画像MIのうち測定対象物Sの形状を示す輪郭が太い実線で示される。
First, the measurement manager positions the measurement target S, which is the reference of height measurement, on the
設定モードの開始時点には、ボタン表示領域352に、サーチ領域ボタン352a、パターン画像ボタン352bおよび設定完了ボタン352cが表示される。測定管理者は、例えばサーチ領域ボタン352aを操作し、画像表示領域351上でドラッグ操作等を行う。それにより、図28に点線で示すようにサーチ領域SRを設定する。また、測定管理者は、例えばパターン画像ボタン352bを操作し、画像表示領域351上でドラッグ操作等を行う。それにより、図28に一点鎖線で示すようにパターン画像PIを設定することができる。
At the start time of the setting mode, a
測定管理者は、サーチ領域SRおよびパターン画像PIの設定を行った後、設定完了ボタン352cを操作する。それにより、サーチ領域SRおよびパターン画像PIの設定が完了するとともに、設定画面350の表示態様が図29に示すように切り替わる。具体的には、画像表示領域351において、設定されたサーチ領域SRおよびパターン画像PIを示す指標が除去される。また、ボタン表示領域352において、図28のサーチ領域ボタン352aおよびパターン画像ボタン352bに代えて、点指定ボタン352dおよび基準面設定ボタン352eが表示される。
After setting the search area SR and the pattern image PI, the measurement manager operates the
測定管理者は、点指定ボタン352dを操作し、画像表示領域351上でクリック操作等を行う。それにより、図30に「+」印で示すように1または複数(本例では4つ)の基準点が指定される。その後、測定管理者は、基準面設定ボタン352eを操作する。
The measurement manager operates the
指定された全ての基準点に対応する三次元座標が算出された場合、それらの座標に基づいて基準面(本例では平面)が特定され、図31に二点鎖線で示すように、画像表示領域351に特定された基準面RFを示す指標が表示される。ここで、4以上の基準点に対応する座標が算出された場合、4以上の全ての基準点が必ずしも基準面RFに含まれる必要はない。この場合、基準面RFは、例えば複数の基準点との間の距離が全体的に小さくなるように特定される。同様に、基準面を決定するための基準面拘束条件が定められている場合、例えば、基準面が載置面に平行であること、または基準面が予め記憶された他の面と平行であること等の条件が定められている場合において、2以上の基準点に対応する座標が算出された場合、2以上の全ての基準点が必ずしも基準面RFに含まれる必要はない。なお、基準面RFは、点指定ボタン352dおよび基準面設定ボタン352eの操作が繰り返されることにより複数特定されてもよい。
When three-dimensional coordinates corresponding to all designated reference points are calculated, the reference plane (in the present example, a plane) is specified based on those coordinates, and image display is performed as shown by a two-dot chain line in FIG. An index indicating the reference plane RF specified in the
指定された複数の基準点のうち少なくとも1つの基準点に対応する三次元座標が算出されなかった場合、予め選択された座標欠落処理が行われる。座標欠落処理として第1の処理が選択されている場合、基準面が特定されず、図32に示すように、警告情報が提示される。図32の例では、警告情報として、エラーメッセージEM1,EM2およびエラーマークEKが表示される。エラーメッセージEM1は、基準面が特定されていないことを測定管理者に通知するための文字列である。エラーメッセージEM2およびエラーマークEMは、座標が算出されなかった基準点を測定管理者に通知するための文字列およびマーク(本例では、「×」印)である。エラーマークEKは、座標が算出されなかった基準点を表す「+」印と重なるように表示される。エラーマークEKの代わりに、座標が算出されなかった基準点を表す「+」印が例えば赤色に変化されてもよい。図32の例のように基準面が特定されない場合、測定管理者は、座標が算出されなかった基準点と異なる位置を基準点として再指定する。 If the three-dimensional coordinates corresponding to at least one reference point among the plurality of designated reference points are not calculated, the coordinate loss process selected in advance is performed. When the first process is selected as the coordinate loss process, the reference surface is not identified, and as shown in FIG. 32, warning information is presented. In the example of FIG. 32, error messages EM1 and EM2 and an error mark EK are displayed as warning information. The error message EM1 is a character string for notifying the measurement manager that the reference plane has not been identified. The error message EM2 and the error mark EM are a character string and a mark (in this example, an “x” mark) for notifying the measurement manager of the reference point whose coordinates were not calculated. The error mark EK is displayed so as to overlap with the “+” mark representing the reference point whose coordinates were not calculated. Instead of the error mark EK, the “+” mark representing the reference point whose coordinates were not calculated may be changed to, for example, red. When the reference plane is not specified as in the example of FIG. 32, the measurement manager re-specifies a position different from the reference point for which the coordinates were not calculated as the reference point.
座標欠落処理として第2の処理が選択されている場合、算出された座標に基づいて基準面RFが特定され、図33に示すように、特定された基準面RFを示す指標が表示される。また、図33の例では、警告情報として、図32の例と同様に、指標が算出されなかった基準点を測定管理者に通知するためのエラーマークEMが表示される。エラーマークEMに加えて図32のエラーメッセージEM2が表示されてもよい。 When the second process is selected as the coordinate loss process, the reference plane RF is specified based on the calculated coordinates, and as shown in FIG. 33, an index indicating the specified reference plane RF is displayed. Further, in the example of FIG. 33, as in the example of FIG. 32, an error mark EM for notifying the measurement manager of the reference point whose index has not been calculated is displayed as the warning information. In addition to the error mark EM, an error message EM2 of FIG. 32 may be displayed.
基準面RFが特定されると、測定管理者は、設定完了ボタン352cを操作する。それにより、基準面RFの設定が完了するとともに、設定画面350の表示態様が図34に示すように切り替わる。具体的には、画像表示領域351において、基準面RFの設定に用いられた1または複数の基準点を示す指標が除去される。また、ボタン表示領域352において、図34の基準面設定ボタン352eに代えて、許容値ボタン352gが表示される。
When the reference plane RF is specified, the measurement manager operates the
測定管理者は、点指定ボタン352dを操作し、画像表示領域351上でクリック操作等を行う。それにより、図35に「+」印で示すように、測定点が指定される。このとき、複数の基準面RFが設定されている場合、指定された測定点の基準となる基準面RFとして設定された複数の基準面RFの中から一の選択を受け付ける。また、指定された測定点について、上記の指定測定処理が行われ、測定点に対応する測定対象物Sの部分の高さを算出できたときには、測定点に対応する測定対象物Sの部分の高さが画像表示領域351上に表示される。このとき「+」印の色を例えば緑色に変化させることにより、測定点に対応する測定対象物Sの部分の高さを算出できたことを示してもよい。
The measurement manager operates the
一方、指定された測定点について、上記の指定測定処理が行われ、測定点に対応する測定対象物Sの部分の高さを算出できないときには、「FAIL」等のエラーメッセージが画像表示領域351上に表示されてもよい。このとき「+」印の色を例えば赤色に変化させることにより、測定点に対応する測定対象物Sの部分の高さを算出できないことを示してもよい。
On the other hand, when the designated measurement process described above is performed for the designated measurement point and the height of the portion of the measurement object S corresponding to the measurement point can not be calculated, an error message such as “FAIL” appears on the
複数の測定点が指定されている場合、測定経路情報を指定可能であってもよい。例えば、複数の測定点の指定順通りに測定経路を設定する、あるいは、測定経路が最短になるような測定経路を設定する等の情報を設定可能であってもよい。 When a plurality of measurement points are designated, it may be possible to designate measurement path information. For example, it may be possible to set information such as setting measurement paths in accordance with the designation order of a plurality of measurement points, or setting measurement paths such that the measurement path is shortest.
測定点の指定時に、測定管理者は、さらに許容値ボタン352gを操作することにより、測定点ごとに許容値として設計値および公差を設定することができる。最後に、測定管理者は、設定完了ボタン352cを操作する。それにより、基準点、測定点および許容値を含む一連の情報が互いに関連付けられて登録情報として記憶部320に記憶される。このとき、登録情報は、特定のファイル名が付与される。なお、このファイル名は、測定管理者により設定可能であってもよい。
At the time of designation of the measurement point, the measurement manager can further set the design value and the tolerance as the tolerance value for each measurement point by operating the
図30〜図35に示すように、基準画像RIには、測定管理者により指定された基準点および測定点の位置を示す指標「+」に重畳表示される。これにより、測定管理者は、測定対象物Sの基準画像RI上に重畳表示された指標を視認することにより、指定された基準点および測定点を容易に確認することができる。 As shown in FIGS. 30 to 35, the reference image RI is superimposed on the reference point designated by the measurement manager and the index "+" indicating the position of the measurement point. Thereby, the measurement manager can easily confirm the designated reference point and measurement point by visually recognizing the index superimposed and displayed on the reference image RI of the measurement object S.
ここで、本発明においては、設定モードにおける基準点および測定点の設定の順は上記の例に限定されない。基準点および測定点の設定は、以下のように行われてもよい。 Here, in the present invention, the order of setting of the reference point and the measurement point in the setting mode is not limited to the above example. The setting of the reference point and the measurement point may be performed as follows.
図36〜図38は、設定モードにおける光走査高さ測定装置400の他の操作例を説明するための図である。本例では、サーチ領域SRおよびパターン画像PIの設定後、図38に示すように、ボタン表示領域352に、設定完了ボタン352c、点指定ボタン352d、基準面設定ボタン352e、許容値ボタン352g、基準点設定ボタン352hおよび測定点設定ボタン352iが表示される。
36 to 38 are diagrams for explaining another operation example of the optical scanning
この状態で、測定管理者は、点指定ボタン352dを操作し、画像表示領域351上でクリック操作等を行う。このとき、測定管理者は、図36に「+」印で示すように、基準点または測定点になりえる複数(本例では5つ)の点を指定する。
In this state, the measurement manager operates the
次に、測定管理者は、指定した各点ごとに、基準点設定ボタン352hまたは測定点設定ボタン352iを操作することにより、当該点を基準点として用いるのか測定点として用いるのかを決定する。さらに、測定管理者は、1または複数の点を基準点として決定した後、基準面設定ボタン352eを操作する。それにより、図37に示すように、画像表示領域351に点線の「+」印で示すように1または複数(本例では3つ)の基準点が表示される。また、二点鎖線で示すように1または複数の基準点に基づく基準面が表示される。指定された複数の基準点のうち少なくとも1つの基準点に対応する三次元座標が算出されなかった場合には、図32および図33の例と同様に、予め選択された座標欠落処理が行われる。この場合、選択されている第1または第2の処理に応じた情報が表示される。
Next, the measurement manager operates the reference
また、実線の「+」印で示すように1または複数(本例では2つ)の測定点が表示される。その後、図31に示すように、指定された測定点に対応する測定対象物Sの部分の高さが画像表示領域351上に表示される。このとき、測定管理者は、上記の例と同様に、許容値ボタン352gを操作することにより、測定点ごとに許容値として設計値および公差を設定することができる。最後に、測定管理者は、設定完了ボタン352cを操作する。
In addition, one or more (two in this example) measurement points are displayed as indicated by the solid “+” mark. Thereafter, as shown in FIG. 31, the height of the portion of the measurement target S corresponding to the designated measurement point is displayed on the
図39〜図45は、測定モードにおける光走査高さ測定装置400の操作例を説明するための図である。測定作業者は、高さ測定の対象となる測定対象物Sを光学定盤111上に位置決めし、図1の操作部330を用いて図8の測定ボタン341bを操作する。それにより、光走査高さ測定装置400が測定モードの動作を開始する。この場合、例えば図39に示すように、図1の表示部340に測定画面360が表示される。測定画面360は、画像表示領域361およびボタン表示領域362を含む。画像表示領域361には、現在撮像されている測定対象物Sの画像が測定画像MIとして表示される。
39 to 45 are diagrams for describing an operation example of the optical scanning
測定モードの開始時点には、ボタン表示領域362に、ファイル読込ボタン362aが表示される。測定作業者は、ファイル読込ボタン362aを操作することにより、測定管理者に指示されたファイル名を選択する。それにより、光学定盤111に載置された測定対象物Sに対応する高さ測定の登録情報が読み込まれる。
At the start time of the measurement mode, a
登録情報が読み込まれると、図40に示すように、画像表示領域361の測定画像MI上に、読み込まれた登録情報に対応するパターン画像PIが半透明の状態で重畳表示される。また、ボタン表示領域362に測定ボタン362bが表示される。この場合、測定作業者は、パターン画像PIを参照しつつ、図41に示すように、光学定盤111上で測定対象物Sをより適切な位置に位置決めすることができる。
When the registration information is read, as shown in FIG. 40, the pattern image PI corresponding to the read registration information is superimposed and displayed on the measurement image MI of the
測定作業者は、測定対象物Sの位置決め作業後、測定ボタン362bを操作する。それにより、図42に示すように、登録情報に基づいて測定画像MI上で基準点および測定点が設定される。この場合、パターン画像PIと測定画像MIとの対比に基づいて、登録された基準点および測定点の位置が補正される。図42においては、基準点が点線の「+」印で示され、測定点が実線の「+」印で示される。続いて、特定された基準点に対応する三次元座標が算出され、その座標に基づいて基準面RFが特定される。
The measurement worker operates the
設定された複数の基準点のうち少なくとも1つの基準点に対応する三次元座標が算出されなかった場合、設定モードと同様に、予め選択された座標欠落処理が行われる。座標欠落処理として第1の処理が選択されている場合、基準面が特定されず、図43に示すように、警告情報が提示される。図43の例では、図32の例と同様に、警告情報として、エラーメッセージEM1,EM2およびエラーマークEKが表示される。この場合、測定作業者が基準点を再指定可能であってもよい。 If the three-dimensional coordinates corresponding to at least one of the plurality of set reference points are not calculated, the coordinate loss process selected in advance is performed as in the setting mode. When the first process is selected as the coordinate loss process, the reference surface is not identified, and as shown in FIG. 43, warning information is presented. In the example of FIG. 43, as in the example of FIG. 32, error messages EM1 and EM2 and an error mark EK are displayed as warning information. In this case, the measurement operator may be able to re-specify the reference point.
座標欠落処理として第2の処理が選択されている場合、図44に示すように、算出された座標に基づいて基準面RFが特定される。図44の例では、図33の例と同様に、警告情報として、エラーマークEMが表示される。 When the second process is selected as the coordinate loss process, as shown in FIG. 44, the reference plane RF is specified based on the calculated coordinates. In the example of FIG. 44, as in the example of FIG. 33, the error mark EM is displayed as the warning information.
基準面RFが特定されると、設定された測定点に対応する測定対象物Sの複数の部分の基準面からの高さが測定される。また、読み込まれた登録情報に許容値が含まれる場合には、その許容値に基づいて測定点の対応部分の良否判定が行われる。 When the reference plane RF is specified, the heights from the reference plane of the plurality of portions of the measurement target S corresponding to the set measurement point are measured. If the read registration information includes an allowance, the quality of the corresponding part of the measurement point is determined based on the allowance.
その結果、図45に示すように、画像表示領域361上に、設定されている測定点にそれぞれ対応する測定対象物Sの部分の高さが表示される。また、ボタン表示領域362上に、設定されている測定点にそれぞれ対応する測定対象物Sの部分の高さが表示されるとともに、許容値に基づく良否判定の結果が検査結果として表示される。
As a result, as shown in FIG. 45, the height of the portion of the measurement target S corresponding to each of the set measurement points is displayed on the
(12)代替部分の測定
指定された基準点に対応する部分の三次元座標が算出されなかった場合、その部分の代替となる代替部分が提示されてもよい。図46は、代替部分の提示例を説明するための図である。ここでは、設定モードにおいて、座標欠落処理として第1の処理が選択されている場合を例に説明する。図46の例では、指定された基準点BP1〜BP4のうち、基準点BP4の三次元座標が算出されていない。そこで、基準点BP4に対応する部分の代替となる代替部分BP4’が特定され、その代替部分BP4’が基準画像RI上に「○」印で表示される。
(12) Measurement of Substitute Part If the three-dimensional coordinate of the part corresponding to the designated reference point is not calculated, a substitute part that is a substitute for that part may be presented. FIG. 46 is a diagram for describing a presentation example of the alternative part. Here, the case where the first process is selected as the coordinate missing process in the setting mode will be described as an example. In the example of FIG. 46, among the designated reference points BP1 to BP4, three-dimensional coordinates of the reference point BP4 are not calculated. Therefore, an alternative portion BP4 'that is an alternative to the portion corresponding to the reference point BP4 is identified, and the alternative portion BP4' is displayed on the reference image RI by the "o" mark.
代替部分BP4’の特定方法として、例えば、基準画像RI上で基準点BP4を中心とする一定範囲の代替領域が特定される。その代替領域内の任意の位置が代替候補点として特定される。特定された代替候補点について、上記の指定測定処理が行われる。指定測定処理によって代替候補点に対応する三次元座標が算出された場合、その代替候補点に対応する部分が代替部分に特定される。代替候補点に対応する三次元座標が算出されない場合、代替領域内において他の位置が代替候補点として特定され、その代替候補点について指定測定処理が行われる。代替候補点に対応する三次元座標が算出されるまで同様の処理が繰り返され、三次元座標が算出されると、代替候補点に対応する部分が代替部分に特定される。 As a method of specifying the alternative portion BP4 ', for example, a range of alternative regions centered on the reference point BP4 is specified on the reference image RI. An arbitrary position within the alternative area is identified as an alternative candidate point. The above-described designated measurement process is performed on the identified alternative candidate points. When the three-dimensional coordinates corresponding to the alternative candidate point are calculated by the designated measurement process, the part corresponding to the alternative candidate point is specified as the alternative part. If the three-dimensional coordinates corresponding to the alternative candidate point are not calculated, another position is identified as an alternative candidate point in the alternative area, and designated measurement processing is performed on the alternative candidate point. The same process is repeated until the three-dimensional coordinates corresponding to the alternative candidate points are calculated, and when the three-dimensional coordinates are calculated, the part corresponding to the alternative candidate points is identified as the alternative part.
また、基準画像RIが解析され、その解析結果に基づいて代替部分が特定されてもよい。例えば、基準画像RIにおいて、陰影部分および鏡面部分等の三次元座標が算出されにくい箇所が検出され、それらの箇所を除いた領域に代替部分が特定されてもよい。 In addition, the reference image RI may be analyzed, and a substitute portion may be identified based on the analysis result. For example, in the reference image RI, a portion where three-dimensional coordinates are difficult to be calculated, such as a shaded portion and a mirror surface portion, may be detected, and a substitute portion may be identified in an area excluding these portions.
このようにして代替部分が提示されることにより、使用者は、基準点の再指定を容易にかつ効率良く行うことができる。それにより、使用者の作業効率が向上される。 By presenting the alternative part in this manner, the user can easily and efficiently respecify the reference point. This improves the work efficiency of the user.
測定モードにおいても同様に代替部分が提示されてもよい。その場合、設定モードで登録された基準点の情報に基づいて、代替部分が特定されてもよい。例えば、測定モードで暫定的に代替候補点が特定され、その代替候補点に対応する三次元座標が算出される。続いて、代替候補点に対応する三次元座標と、設定モードで登録された基準点に対応する三次元座標とが比較される。その差分が、予め定められた範囲内である場合にのみ、当該代替候補点に対応する部分が代替部分に特定される。 In the measurement mode, alternative parts may be presented as well. In that case, the alternative part may be identified based on the information of the reference point registered in the setting mode. For example, a substitute candidate point is tentatively specified in the measurement mode, and three-dimensional coordinates corresponding to the substitute candidate point are calculated. Subsequently, the three-dimensional coordinates corresponding to the alternative candidate point and the three-dimensional coordinates corresponding to the reference point registered in the setting mode are compared. The part corresponding to the alternative candidate point is specified as the alternative part only when the difference is within the predetermined range.
代替部分が特定された後、その代替部分が使用者に提示される代わりに、自動的に基準点が再指定されてもよい。この場合、代替部分に測定光が照射されるように駆動制御部3が偏向部271,272を制御する。それにより、使用者が基準点を再指定することなく、自動的に算出された代替部分の三次元座標に基づいて基準面を特定することができる。
After the substitute part is identified, the reference point may be automatically re-designated instead of presenting the substitute part to the user. In this case, the
(13)効果
本実施の形態に係る光走査高さ測定装置400においては、測定光が偏向部271,272により偏向されて各基準点に対応する部分に照射され、その反射光が、受光部232dにより受光される。偏向部271,272の偏向方向または測定光の照射位置と受光部232dにより出力される受光信号とに基づいて、基準点に対応する部分の三次元座標を算出するための処理が行われる。算出された三次元座標に基づいて基準面が特定され、その基準面を基準とする物理量が算出される。この場合、使用者は、任意の位置に基準点を設定することにより、所望の基準面を設定することができる。したがって、高い自由度で物理量を測定することができる。
(13) Effects In the optical scanning
また、少なくとも1つの基準点に対応する部分の三次元座標が算出されなかった場合、予め選択された座標欠落処理が行われる。座標欠落処理として第1の処理が選択されている場合には、基準面が特定されない。この場合、使用者の要求と異なる基準面が特定されることが防止される。それにより、算出される物理量の信頼性の低下が防止される。一方、座標欠落処理として第2の処理が選択されかつ算出された三次元座標により基準面を特定可能である場合、算出された三次元座標に基づいて基準面が特定される。この場合、基準点を再指定することなく、効率良く物理量を算出することができる。このように、目的に応じて異なる座標欠落処理を選択的に行うことができる。したがって、使用者の利便性を高めることができかつ適切に基準面を特定することができる。 In addition, when the three-dimensional coordinates of the portion corresponding to at least one reference point are not calculated, the coordinate loss process selected in advance is performed. When the first process is selected as the coordinate loss process, the reference plane is not identified. In this case, it is prevented that a reference plane different from the user's request is identified. This prevents the decrease in the reliability of the calculated physical quantity. On the other hand, if the second process is selected as coordinate loss processing and the reference plane can be identified by the calculated three-dimensional coordinates, the reference plane is identified based on the calculated three-dimensional coordinates. In this case, the physical quantity can be efficiently calculated without re-specifying the reference point. Thus, different coordinate missing processes can be selectively performed according to the purpose. Therefore, the convenience of the user can be enhanced and the reference surface can be appropriately identified.
また、本実施の形態では、基準画像における測定対象物の位置と測定画像における測定対象物の位置とが異なっていても、基準画像上で指定された基準点に対応するように測定画像上で基準点が特定される。これにより、設定モードにおいて基準画像上で基準点を指定し、測定モードにおいてその基準点に対応する部分の三次元座標を容易に算出することができる。その結果、物理量の測定に要する使用者の作業量が低減されるので、使用者の利便性がより高められる。 Further, in the present embodiment, even if the position of the measurement object in the reference image and the position of the measurement object in the measurement image are different, on the measurement image so as to correspond to the reference point designated on the reference image. Reference points are identified. Thus, a reference point can be designated on the reference image in the setting mode, and three-dimensional coordinates of a portion corresponding to the reference point can be easily calculated in the measurement mode. As a result, the amount of work of the user required to measure the physical quantity is reduced, and the convenience of the user is further enhanced.
また、本実施の形態では、座標欠落処理として第1の処理が選択されている場合および座標欠落処理として第2の処理が選択されている場合の少なくとも一方において、座標算出部により少なくとも1つの基準点に対応する部分の三次元座標が算出されなかった場合に、警告情報が提示される。これにより、少なくとも1つの第1の対象部分の三次元座標が算出されなかったことを使用者が容易に認識することができる。それにより、使用者が必要に応じて基準点の再指定等を効率良く行うことができる。 Further, in the present embodiment, at least one of the reference by the coordinate calculation unit is at least one of when the first process is selected as the coordinate missing process and when the second process is selected as the coordinate missing process. Warning information is presented when the three-dimensional coordinates of the portion corresponding to the point are not calculated. This allows the user to easily recognize that the three-dimensional coordinates of at least one first target portion have not been calculated. As a result, the user can efficiently redesign the reference point as needed.
(14)他の実施の形態
(a)上記実施の形態では、基準面として平面が特定され、物理量として基準面を基準とする高さが算出されるが、他の基準面が特定されてもよく、他の物理量が算出されてもよい。例えば、基準面として、円筒面、球面、および他の曲面が特定されてもよい。基準面として円筒面または球が特定される場合、物理量として、円筒面または球の径(直径または半径)が算出されてもよい。また、基準面として平面が特定される場合に、物理量として平面度が算出されてもよい。
(14) Other Embodiments (a) In the above embodiment, the plane is specified as the reference plane, and the height based on the reference plane is calculated as the physical quantity, but other reference planes may be specified. Other physical quantities may be calculated. For example, cylindrical surfaces, spherical surfaces, and other curved surfaces may be identified as reference surfaces. When a cylindrical surface or a sphere is specified as the reference surface, the diameter (diameter or radius) of the cylindrical surface or the sphere may be calculated as the physical quantity. Also, when a plane is specified as the reference plane, the flatness may be calculated as the physical quantity.
(b)上記実施の形態では、設定モード、測定モードおよびハイトゲージモードの各々において座標欠落処理が行われるが、これらのうち1つまたは2つのモードでのみ座標欠落処理が行われてもよい。 (B) In the above embodiment, the coordinate dropout process is performed in each of the setting mode, the measurement mode, and the height gauge mode, but the coordinate dropout process may be performed in only one or two of these modes.
(c)物理量算出部15は、設定モードにおいて、測定点に対応する測定対象物Sの部分の物理量を算出できないときには、「FAIL」等のエラーメッセージを表示部340に表示させてもよい。この場合、測定管理者は、表示部340を視認することにより、測定点に対応する測定対象物Sの部分の物理量が算出不可能であることを認識することができる。これにより、測定管理者は、測定対象物Sの部分の物理量が算出可能になるように測定対象物Sまたは光走査高さ測定装置400の配置を変更するか、または指定する測定点の位置を変更することができる。
(C) In the setting mode, when the physical quantity of the portion of the measurement target S corresponding to the measurement point can not be calculated in the setting mode, the physical
(d)光走査高さ測定装置400は、設定モードにおいて取得される基準画像または計測モードにおいて取得される測定画像に描画およびコメントを挿入可能に構成されてもよい。これにより、測定対象物Sの測定状況をより詳細に記録することができる。また、基準画像に挿入された描画およびコメントは、登録情報として登録されてもよい。
(D) The optical scanning
例えば、設定モードにおいて設定されたサーチ領域を示す枠線が基準画像に描画されてもよい。この場合、測定モードにおいては、測定画像に当該枠線が表示される。これにより、測定モードにおいて、測定作業者が測定画像に表示された枠線内に測定対象物Sが収まるように測定対象物Sを光学定盤111に載置することが容易になる。その結果、基準画像データに対する測定画像データのずれを効率的に補正することができる。
For example, a frame line indicating a search area set in the setting mode may be drawn on the reference image. In this case, in the measurement mode, the frame line is displayed on the measurement image. Thereby, in the measurement mode, it becomes easy for the measurement worker to place the measurement object S on the
(e)基準画像取得部1は、取得した基準画像を画像処理することにより表示部340に鳥瞰表示させてもよい。同様に、測定画像取得部16は、取得した測定画像を画像処理することにより表示部340に鳥瞰表示させてもよい。
(E) The reference
(f)上記実施の形態において、基準画像取得部1および測定画像取得部16は、撮像部220による測定対象物Sの撮像画像をそれぞれ基準画像および測定画像として取得するが、本発明はこれに限定されない。基準画像取得部1および測定画像取得部16は、予め準備された測定対象物SのCAD(Computer Aided Design)画像をそれぞれ基準画像および測定画像として取得してもよい。
(F) In the above embodiment, the reference
あるいは、測定対象物Sの複数の部分に測定光が照射される場合には、物理量算出部15は、測定対象物Sの複数の部分の高さを算出可能である。そこで、基準画像取得部1および測定画像取得部16は、測定対象物Sの複数の部分の高さに基づいて、測定対象物Sの距離画像をそれぞれ基準画像および測定画像として取得してもよい。
Alternatively, when the measurement light is irradiated to a plurality of portions of the measurement target S, the physical
基準画像としてCAD画像または距離画像が用いられる場合、測定管理者は、測定対象物Sの立体的な形状を認識しつつ、CAD画像または距離画像上で所望の基準点および測定点を正確に指定することができる。また、基準画像および測定画像として距離画像が用いられる場合には、当該距離画像は、分解能が低減されることにより高速に生成されてもよい。 When a CAD image or a distance image is used as a reference image, the measurement manager correctly specifies a desired reference point and measurement point on the CAD image or the distance image while recognizing the three-dimensional shape of the measurement object S. can do. In addition, when a distance image is used as the reference image and the measurement image, the distance image may be generated at high speed by reducing the resolution.
(g)上記実施の形態において、測定作業者は、測定モードの開始時に登録情報のファイルを指定するが、本発明はこれに限定されない。例えば、登録情報のファイルに対応するID(Identification)タグが測定対象物Sに貼付されていてもよい。この場合、測定モードの開始時に測定対象物SとともにIDタグが撮像部220に撮像されることにより、当該タグに対応する登録情報のファイルが自動的に指定される。この構成によれば、測定作業者は、測定モードの開始時に登録情報のファイルを指定する必要がない。そのため、図15のステップS203の処理は省略される。
(G) In the above embodiment, the measurement operator designates the file of registration information at the start of the measurement mode, but the present invention is not limited to this. For example, an ID (Identification) tag corresponding to a file of registration information may be attached to the measurement object S. In this case, when the measurement object S and the ID tag are imaged by the
(h)上記実施の形態において、測定対象物Sの物理量が分光干渉方式により算出されるが、本発明はこれに限定されない。測定対象物Sの物理量は、白色干渉方式、共焦点方式、三角測距方式またはTOF(Time Of Flight)方式等の他の方式により算出されてもよい。 (H) In the above embodiment, the physical quantity of the measuring object S is calculated by the spectral interference method, but the present invention is not limited to this. The physical quantity of the measurement target S may be calculated by another method such as a white light interference method, a confocal method, a triangular distance measurement method, or a TOF (Time Of Flight) method.
(i)上記実施の形態において、光走査高さ測定装置400の動作モードは複数の動作モードを含み、光走査高さ測定装置400は使用者により選択された動作モードで動作するが、本発明はこれに限定されない。光走査高さ測定装置400の動作モードは複数の動作モードを含まずに単一の動作モードのみを含み、光走査高さ測定装置400は当該動作モードで動作してもよい。例えば、光走査高さ測定装置400の動作モードは設定モードおよび測定モードを含まず、光走査高さ測定装置400はハイトゲージモードと同様の動作モードで動作してもよい。
(I) In the above embodiment, the operation mode of the light scanning
(j)上記実施の形態において、導光部240は光ファイバ241〜244およびファイバカプラ245を含むが、本発明はこれに限定されない。導光部240は、光ファイバ241〜244およびファイバカプラ245に代えてハーフミラーを含んでもよい。
(J) In the above embodiment, the
(15)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
(15) Correspondence Between Each Component of the Claim and Each Part of the Embodiment Hereinafter, an example of correspondence between each component of the claim and each part of the embodiment will be described, but the present invention is not limited to the following example. It is not limited.
上記実施の形態においては、光走査高さ測定装置400が形状測定装置の例であり、測定対象物Sが測定対象物の例であり、光出射部231が光出射部の例であり、偏向部271,272が偏向部の例であり、受光部232dが受光部の例であり、位置情報取得部2が位置情報取得部の例であり、駆動制御部3が駆動制御部の例であり、座標算出部13が座標算出部の例であり、基準面特定部4が基準面特定部の例であり、物理量算出部15が物理量算出部の例であり、選択部21が選択部の例である。また、基準画像取得部1が基準画像取得部の例であり、測定画像取得部16が測定画像取得部の例であり、補正部17が補正部の例であり、警告提示部22が警告提示部の例であり、座標数設定部23が座標数設定部の例であり、代替提示部24が代替提示部の例である。
In the above embodiment, the light scanning
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。 As each component of a claim, other various elements having the configuration or function described in the claim can also be used.
1…基準画像取得部,2…位置情報取得部,3…駆動制御部,4…基準面特定部,5…許容値取得部,6…登録部,7…偏向方向取得部,8…検出部,9…画像解析部,10…参照位置取得部,11…受光信号取得部,12…距離情報算出部,13…座標算出部,14…判定部,15…物理量算出部,16…測定画像取得部,17…ずれ補正部,18…検査部,19…報告書作成部,21…選択部,22…警告提示部,23…座標数設定部,24…代替提示部,100…スタンド部,110…設置部,111,460…光学定盤,120…保持部,130…昇降部,131,255a,255b,264,271a,272a…駆動部,132,256a,256b,265,273,274,471…駆動回路,133,257a,257b,266,275,276,472…読取部,200…測定ヘッド,210,310…制御基板,220…撮像部,230…光学部,231…光出射部,231…補正光出射部,232…測定部,232a,232c,246…レンズ,232b…分光部,232d…受光部,240…導光部,241,242,243,244…光ファイバ,245…ファイバカプラ,245a,245b,245c,245d…ポート,245e…本体部,250…参照部,251,261…固定部,251g…リニアガイド,252a,252b,262…可動部,253…固定ミラー,254a,254b,254c…可動ミラー,260…合焦部,263…可動レンズ,270…走査部,271,272…偏向部,271b,272b…反射部,300…処理装置,310…制御部,320…記憶部,330…操作部,340…表示部,360…測定画面,362a…ファイル読込ボタン,400…光走査高さ測定装置,V…測定領域
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記光出射部から出射された光を偏向して測定対象物を含む測定領域に照射する偏向部と、
前記測定領域からの光を受光し、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、
前記測定領域における複数の基準点の位置を表す第1の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報取得部により取得された前記第1の位置情報に基づいて、前記複数の基準点にそれぞれ対応する前記測定領域の複数の第1の対象部分に光が照射されるように前記偏向部を制御する駆動制御部と、
前記偏向部の偏向方向または前記偏向部により偏向された光の照射位置と前記受光部により出力される受光信号とに基づいて、各第1の対象部分の三次元座標を算出するための処理を行う座標算出部と、
前記座標算出部により前記複数の第1の対象部分の三次元座標が算出された場合に、前記座標算出部により算出された前記複数の第1の対象部分の三次元座標に基づいて基準面を特定し、前記座標算出部により少なくとも1つの第1の対象部分の三次元座標が算出されなかった場合に、予め選択された座標欠落処理を行う基準面特定部と、
前記基準面特定部により特定された基準面を基準とする物理量を算出する物理量算出部と、
前記座標欠落処理として第1の処理および第2の処理のいずれかを行うか選択する選択部とを備え、
前記基準面特定部は、前記選択部により前記第1の処理が選択されている場合に前記基準面を特定せず、前記選択部により前記第2の処理が選択されかつ前記座標算出部により算出された三次元座標により前記基準面を特定可能である場合には、当該算出された三次元座標に基づいて前記基準面を特定する、形状測定装置。 A light emitting unit that emits light;
A deflecting unit that deflects the light emitted from the light emitting unit and irradiates the measurement area including the measurement object;
A light receiving unit that receives light from the measurement area and outputs a light receiving signal indicating a light receiving amount;
A position information acquisition unit that acquires first position information representing positions of a plurality of reference points in the measurement area;
The deflection unit is configured to irradiate light to a plurality of first target portions of the measurement area respectively corresponding to the plurality of reference points based on the first position information acquired by the position information acquisition unit. A drive control unit that controls
Processing for calculating three-dimensional coordinates of each first target portion based on the deflection direction of the deflection unit or the irradiation position of light deflected by the deflection unit and the light reception signal output by the light reception unit Coordinate calculation unit to be performed,
When three-dimensional coordinates of the plurality of first target portions are calculated by the coordinate calculation unit, the reference plane is determined based on the three-dimensional coordinates of the plurality of first target portions calculated by the coordinate calculation unit. A reference surface specifying unit that specifies and performs coordinate dropout processing that is selected in advance when three-dimensional coordinates of at least one first target portion are not calculated by the coordinate calculation unit;
A physical quantity calculation unit that calculates a physical quantity based on the reference plane identified by the reference plane identification unit;
A selector configured to select which one of a first process and a second process is to be performed as the coordinate loss process;
The reference surface identification unit does not identify the reference surface when the first processing is selected by the selection unit, and the second processing is selected by the selection unit and calculated by the coordinate calculation unit. The shape measuring device which specifies the reference plane based on the calculated three-dimensional coordinates when the reference plane can be specified by the calculated three-dimensional coordinates.
前記基準画像を取得する基準画像取得部と、
測定対象物を含む測定画像を取得する測定画像取得部と、
前記基準画像取得部により取得された前記基準画像と前記測定画像取得部により取得された前記測定画像との比較に基づいて、前記基準画像上の前記複数の基準点にそれぞれ対応する測定画像上の複数の位置を複数の補正基準点として特定する補正部とをさらに備え、
前記駆動制御部は、前記補正部により特定された前記複数の補正基準点に基づいて、前記複数の第1の対象部分に光が照射されるように前記偏向部を制御する、請求項1記載の形状測定装置。 The first position information represents positions of a plurality of reference points on a reference image including a measurement object,
A reference image acquisition unit that acquires the reference image;
A measurement image acquisition unit that acquires a measurement image including a measurement object;
Based on the comparison between the reference image acquired by the reference image acquisition unit and the measurement image acquired by the measurement image acquisition unit, the measurement images respectively correspond to the plurality of reference points on the reference image And a correction unit that specifies a plurality of positions as a plurality of correction reference points,
The drive control unit controls the deflection unit such that light is emitted to the plurality of first target portions based on the plurality of correction reference points specified by the correction unit. Shape measuring device.
前記駆動制御部は、前記位置情報取得部により取得された前記第2の位置情報に基づいて、前記測定点に対応する測定対象物の第2の対象部分に光が照射されるように前記偏向部を制御し、
前記座標算出部は、前記偏向部の偏向方向または前記偏向部により偏向された光の照射位置と前記受光部により出力される受光信号とに基づいて、前記第2の対象部分の三次元座標を算出し、
前記基準面は平面であり、
前記物理量算出部は、前記基準面取得部により取得された基準面および前記座標算出部により算出された前記第2の対象部分の座標に基づいて、前記基準面を基準とする前記第2の対象部分の高さを前記物理量として算出する、請求項1または2記載の形状測定装置。 The position information acquisition unit further acquires second position information representing the position of the measurement point on the measurement object,
The drive control unit is configured to cause the light to be irradiated to a second target portion of the measurement object corresponding to the measurement point based on the second position information acquired by the position information acquisition unit. Control the department,
The coordinate calculation unit determines three-dimensional coordinates of the second target portion based on the deflection direction of the deflection unit or the irradiation position of light deflected by the deflection unit and the light reception signal output by the light reception unit. Calculate
The reference plane is a plane,
The physical quantity calculation unit may set the second object based on the reference surface based on the reference surface acquired by the reference surface acquisition unit and the coordinates of the second target portion calculated by the coordinate calculation unit. The shape measuring device according to claim 1, wherein the height of the part is calculated as the physical quantity.
前記基準面特定部は、前記選択部により前記第2の処理が選択されかつ前記座標算出部により算出された三次元座標の数が前記座標数設定部により設定された数以上である場合には、当該算出された三次元座標に基づいて前記基準面を特定する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の形状測定装置。 A coordinate number setting unit configured to set the number of three-dimensional coordinates of a first target portion necessary to specify the reference plane when the second process is selected by the selection unit,
When the second process is selected by the selection unit and the number of three-dimensional coordinates calculated by the coordinate calculation unit is equal to or more than the number set by the coordinate number setting unit, the reference surface identification unit The shape measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the reference plane is specified based on the calculated three-dimensional coordinates.
前記座標算出部は、前記代替部分の三次元座標を算出する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の形状測定装置。 The drive control unit is configured to substitute the measurement area as a substitute for the first target portion for which the coordinates were not calculated when the coordinates of the at least one first target portion were not calculated by the coordinate calculation unit. Control the deflection unit so that light is emitted to the part;
The shape measurement device according to any one of claims 1 to 6, wherein the coordinate calculation unit calculates three-dimensional coordinates of the alternative portion.
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