JP2019100720A - 光走査高さ測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】測定対象物の所望の部分の形状を効率よく測定することが可能な光走査高さ測定装置を提供する。【解決手段】光学定盤111の上方に測定領域Vが設定されている。光学定盤111上に測定対象物Sが載置される。測定領域V内の測定対象物Sが撮像され、表示部に表示される。表示された画像上で測定線が指定される。測定線の1または複数の部分に交差する光移動線が設定される。画像上で設定された光移動線に対応する線状領域LVが測定領域Vに設定される。線状領域LVを移動するように測定光MBが測定領域Vに照射される。このとき、測定領域Vに照射される測定光MBの偏向方向または測定光MBの画像RI上の照射位置と測定領域Vで反射される光を受ける受光部の受光信号とに基づいて、光移動線に対応する測定対象物S上の1または複数の部分の高さが算出される。【選択図】図28
Description
本発明は、測定対象物の表面形状を測定する光走査高さ測定装置に関する。
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。
特許文献1の寸法測定装置を用いることにより、測定対象物の所望の部分の形状を測定することができる。この場合、当該部分に測定光束を照射するために、寸法測定装置に対する測定対象物の位置および姿勢を正確に決定した上で、当該部分の位置座標を予め用意しておく必要がある。しかしながら、位置および姿勢を正確に維持しつつ測定対象物を載置する作業は面倒である。そのため、測定対象物の所望の部分を容易に指定することができず、当該部分を効率よく測定することができない。
本発明の目的は、測定対象物の所望の部分の形状を効率よく測定することが可能な光走査高さ測定装置を提供することである。
(1)本発明に係る光走査高さ測定装置は、測定対象物を含む画像を取得する画像取得部と、画像取得部により取得される画像上で測定線の指定を受け付けるとともに当該測定線の位置を取得する位置取得部と、画像取得部により取得される画像上の測定線の1または複数の部分に交差する光移動線を設定する移動線設定部と、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、測定領域に照射される光が光移動線に対応する測定領域内の線状領域を移動す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画像上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、光移動線に対応する測定対象物の1または複数の部分の高さを算出する高さ算出部とを備える。
その光走査高さ測定装置においては、画像取得部により取得される画像上で測定線の指定が受け付けられる。したがって、使用者は、画像取得部により取得される画像上で測定対象物を確認しながら測定線を指定することができる。
画像上の測定線の1または複数の部分に交差する光移動線が設定される。光出射部から出射された光が偏向部により偏向され、光移動線に対応する測定領域内の線状領域を移動する。それにより、測定線が測定対象物の所望の部分に重なるかまたは所望の部分の近傍に位置するように指定される場合に、光出射部から出射された光が高い確率で測定対象物の所望の部分に照射される。したがって、使用者は、測定線を大まかに指定することにより、測定対象物の所望の部分に容易に測定光を照射させることができる。
このとき、偏向部の偏向方向または偏向部により偏向された光の画像上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、光移動線に対応する測定対象物上の1または複数の部分の高さが自動的に算出される。そのため、使用者は、光走査高さ測定装置に対する位置および姿勢を正確に調整した状態で測定対象物を載置する必要がなく、測定点の位置座標を予め用意する必要もない。これらの結果、測定対象物の所望の部分の形状を効率よく測定することが可能になる。
(2)光走査高さ測定装置は、指定された高さ対象範囲を取得する範囲取得部と、高さ算出部により算出された1または複数の高さ算出結果のうち、範囲取得部により取得された高さ対象範囲内の高さ算出結果を抽出し、取得された高さ対象範囲外の高さ算出結果を抽出しない高さ抽出部と、高さ抽出部により抽出された高さ算出結果を表示する高さ表示部をさらに備えてもよい。
この場合、適切な高さ対象範囲が取得されることにより、測定対象物のうち所望の部分の高さの算出結果が高さ表示部に表示される。したがって、光走査高さ測定装置の利便性が向上する。
(3)高さ抽出部は、抽出された1または複数の高さ算出結果に、連続して算出された複数の高さ算出結果が存在する場合に、連続して算出された複数の高さ算出結果の最大値、中央値、最小値または平均値を高さ代表値としてさらに決定し、高さ表示部は、高さ抽出部により決定された高さ代表値をさらに表示してもよい。
この場合、高さ対象範囲内で連続して抽出される複数の算出結果のうち最大値、中央値、最小値または平均値が高さ代表値として高さ表示部に表示される。それにより、使用者は、高さ代表値に基づいて測定対象物の形状を容易に把握することができる。したがって、光走査高さ測定装置の利便性がより向上する。
(4)位置取得部は、画像取得部により取得された画像上で測定線の始点および終点の指定を受け付けることにより測定線の位置を取得してもよい。
この場合、使用者は画像上で測定対象物の外観を視認しつつ測定線の始点および終点を容易に指定することができる。
(5)移動線設定部は、指定された交差回数または交差間隔を取得し、取得した交差回数または交差間隔で光移動線が測定線に交差するように、光移動線を設定してもよい。
この場合、使用者は交差回数またはピッチを指定することにより、所望の光移動線を設定することができる。
(6)移動線設定部は、指定された振幅を取得し、取得した振幅で光移動線が測定線に交差するように、光移動線を設定してもよい。
この場合、使用者は指定振幅を指定することにより、所望の光移動線を設定することができる。
(7)光走査高さ測定装置は、偏向部の偏向方向または偏向部により偏向された光の画像上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、光移動線に対応する測定対象物の1または複数の部分の座標を算出する座標算出部をさらに備えてもよい。
この場合、測定対象物の1または複数の部分の座標に基づいて、測定対象物の形状に関する所望の情報を取得することができる。
(8)位置取得部は、画像取得部により取得される画像上の1または複数の基準点の指定を受け付けるとともに当該1または複数の基準点の位置をさらに取得し、駆動制御部は、1または複数の基準点に対応する測定領域内の1または複数の基準部分に光が照射されるように偏向部をさらに制御し、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画像上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、1または複数の基準部分の座標をさらに算出し、光走査高さ測定装置は、座標算出部により算出された1または複数の基準部分の座標に基づいて基準面を取得する基準面取得部をさらに備え、高さ算出部は、座標算出部により算出された光移動線に対応する測定対象物の1または複数の部分の座標に基づいて、基準面取得部により取得された基準面を基準とする測定対象物の1または複数の部分の高さを算出してもよい。
この場合、使用者は、画像取得部により取得される画像上で1または複数の基準点を指定することにより、測定対象物の高さの基準となる基準面を容易に指定することができる。これにより、所望の基準面に対する測定対象物の所望の部分の相対的な高さを取得することができる。
本発明によれば、測定対象物の所望の部分の形状を効率よく測定することができる。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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測定結果等を表示する。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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、ハイトゲージボタン341cおよび交差ボタン341d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。
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。
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。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。
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により指定する。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。
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、測定点とともに制御基板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。
ここで、表示部340に表示される画像上で測定対象物Sのうち高さを測定すべき部分が線状に現れる場合がある。この場合、当該線状の部分に重なるように正確に測定点を指定することは難しい。そこで、設定モードにおいては、測定管理者は、図1の表示部340に表示された画像上で、測定対象物Sの測定すべき部分を測定線により指定することもできる。
測定線が指定されると、制御部310は、画面上の測定線における1または複数の部分に交差する線(以下、光移動線と呼ぶ。)を決定する。光移動線は、測定線が直線である場合に、例えば測定線の始点から終点にかけて当該測定線に対して一定周期で蛇行するように設定される。また、制御部310は、測定領域V内に光移動線に対応する線状領域を設定する。さらに、制御部310は、設定された線状領域を示す情報を線状領域情報として制御基板210に与える。
制御基板210は、線状領域情報に基づいて、図2の測定領域V内において光移動線に対応する線状領域を移動するように測定光を測定領域Vに照射する。そこで、制御基板210は、測定光が照射される測定領域V内の複数の部分の位置の三次元座標(Xd,Yd,Zd)を特定し、特定された複数の三次元座標(Xd,Yd,Zd)を制御部310に与える。
制御部310は、測定線とともに制御基板210により与えられた複数の三次元座標(Xd,Yd,Zd)を記憶部320に記憶させる。また、制御部310は、制御基板210から与えられた複数の三次元座標(Xd,Yd,Zd)および後述する基準面等の情報に基づいて、複数の三次元座標(Xd,Yd,Zd)にそれぞれ対応する複数の高さを算出し、算出結果を記憶部320に記憶させる。
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、測定点および測定線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。
ここで、設定モードにおいて測定点が設定されている場合には、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に記憶された測定点に対応する三次元座標(Xc,Yc,Zc)を制御基板210に与える。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)を特定する。また、制御基板210は、特定された三次元座標(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。
さらに、設定モードにおいて測定線が設定されている場合には、図9(b)に示すように、制御部310は、記憶部320に記憶された測定線に基づいて、その測定線に対応する線状領域情報を生成し、制御基板210に与える。制御基板210は、設定モード時の動作と同様に、線状領域情報に基づいて測定光を測定領域Vに照射する。それにより、制御基板210は、測定光が照射される測定領域V内の複数の部分の位置の三次元座標(Xd,Yd,Zd)を特定し、特定された複数の三次元座標(Xd,Yd,Zd)を制御部310に与える。制御部310は、制御基板210から与えられた複数の三次元座標(Xd,Yd,Zd)および後述する基準面等の情報に基づいて、複数の三次元座標(Xd,Yd,Zd)にそれぞれ対応する複数の高さを算出する。また、制御部310は、複数の高さの算出結果の少なくとも一部を測定対象物Sにおける1または複数の部分の高さの測定結果として表示部340に表示させる。
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測定点または測定線により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測定点が指定されている場合には、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)に基づいて当該測定点に対応する部分を高速に特定することができる。
本実施の形態においては、設定モードにおいて測定点の指定がある場合に、測定点の平面座標(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測定点の指定がある場合に、測定点の平面座標(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。
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。
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)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。
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。
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。また、測定線に対応する線状領域を移動する測定光が照射される測定対象物Sの1または複数の部分の三次元座標(Xd,Yd,Zd)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。
(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、位置取得部2、駆動制御部3、基準面取得部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、移動線設定部21、高さ抽出部22、範囲取得部23および高さ表示制御部24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、高さ算出部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をさらに含む。
(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、位置取得部2、駆動制御部3、基準面取得部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、移動線設定部21、高さ抽出部22、範囲取得部23および高さ表示制御部24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、高さ算出部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をさらに含む。
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る。また、設定モードにおける処理のうち測定点および基準点が指定される場合の基本的な処理の流れが一点鎖線で示される。また、設定モードにおける処理のうち測定線が指定される場合に特有の処理の流れが太い二点鎖線で示される。また、測定モードにおける処理の流れが点線で示される。ハイトケージモードにおける処理の流れは、設定モードにおいて測定点および基準点が指定されるときの基本的な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、設定モードにおいて測定点および基準点が指定される場合と、設定モードにおいて測定線が指定される場合と、測定モードと、ハイトゲージモードとに分けて説明する。
(b)設定モード(測定点および基準点が指定される場合)
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、測定すべき部分を測定点として指定するとともに、基準点を指定することができる。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。
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、測定すべき部分を測定点として指定するとともに、基準点を指定することができる。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。
位置取得部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。
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。
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対象物S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。
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対象物Sの部分の座標が座標算出部13により算出される。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対象物S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。
基準面取得部4は、位置取得部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取得する。測定管理者は、位置取得部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。
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。
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。
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。
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。
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。
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対象物S上の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対象物S上の測定光の照射位置の三次元座標を算出してもよい。
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。
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。
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。
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取得部4に与える。高さ算出部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、基準面取得部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。例えば、高さ算出部15は、基準面が平面である場合、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。高さ算出部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)および高さ算出部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。
(c)設定モード(測定線が指定される場合)
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、測定すべき部分を測定線により指定する。また、測定管理者は、測定点が指定される場合の例と同様に、表示部340に表示された基準画像上で基準点を指定することができる。
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、測定すべき部分を測定線により指定する。また、測定管理者は、測定点が指定される場合の例と同様に、表示部340に表示された基準画像上で基準点を指定することができる。
基準点に関して行われる位置取得部2および駆動制御部3の処理は、測定点が指定される場合の位置取得部2および駆動制御部3の処理とそれぞれ同様である。それにより、1または複数の基準点に対応する1または複数の座標が座標算出部13により算出され、基準面取得部4により基準面が取得される。
測定線が指定される場合、位置取得部2は、基準画像上で測定線の指定を受け付け、指定された測定線の位置(例えば始点および終点の平面座標)を取得する。
移動線設定部21は、表示部340に表示される基準画像上で、位置取得部2により取得された測定線の1または複数の部分に交差する光移動線を設定する。また、移動線設定部21は、測定領域V内に仮想面(本例では水平面)を設定するとともに、基準画像上に決定された光移動線と図1の記憶部320に記憶された位置変換情報とに基づいて、設定された仮想面上に光移動線に対応する線状領域を設定する。
駆動制御部3は、測定光が測定領域Vに設定された線状領域を移動するように図7の駆動回路273,274を制御する。また、駆動制御部3は、図5の駆動回路256a,256bを制御する。これにより、測定領域V内で測定光の照射位置が移動するとともに、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。
上記の駆動制御部3の動作により、測定領域V内で測定光が連続的に照射される複数の部分の複数の三次元座標(Xd,Yd,Zd)が座標算出部13により順次算出される。測定光の照射位置の三次元座標(Xd,Yd,Zd)は、高さ方向の座標Zdと、高さ方向に直交する平面内における平面座標(Xd,Yd)とからなる。
高さ算出部15は、座標算出部13により算出された複数の三次元座標(Xd,Yd,Zd)と、基準面取得部4により取得された基準面とに基づいて、測定光が連続的に照射された各部分の高さを算出する。
範囲取得部23は、例えば測定管理者による図1の操作部330の操作に基づいて、高さ算出部15による複数の高さの算出結果について抽出されるべき高さの対象範囲を高さ対象範囲として受け付ける。
高さ抽出部22は、範囲取得部23により高さ対象範囲が取得されている場合に、高さ算出部15による複数の高さの算出結果から高さ対象範囲内の算出結果を測定結果として抽出する。一方、高さ抽出部22は、高さ算出部15による複数の高さの算出結果から取得された高さ対象範囲外の算出結果を測定結果として抽出しない。高さ表示制御部24は、高さ抽出部22により抽出された測定結果を表示部340に表示させる。
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、位置取得部2により取得された測定線および基準点の位置ならびに範囲取得部23により受け付けられた高さ対象範囲を関連付けて登録する。すなわち、登録部6は、基準画像データと、測定線および基準点の位置と、高さ対象範囲との関連性を示す登録情報を記憶部320に記憶させる。本例においても、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線と、各測定値に対応する高さ対象範囲とを関連付けて登録する。
なお、測定線が指令された場合に座標算出部13が複数の三次元座標(Xd,Yd,Zd)を順次算出する際の偏向方向取得部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、測定点および基準点が指定された場合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。
また、高さ抽出部22により抽出される測定結果に関して、許容値取得部5により許容値が設定されてもよい。この場合、登録部6は、基準画像データと、測定線および基準点の位置と、高さ対象範囲と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。
(d)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。
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。
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、測定線および基準点を測定画像データに設定する。
測定点および基準点に関して、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対象物S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対象物Sの部分の三次元座標を効率よく算出することができる。
測定線に関して、移動線設定部21は、設定モードにおける処理と同様の手順で、補正部17により設定された測定線に対応する線状領域を設定する。駆動制御部3は、設定された線状領域を移動するように図7の駆動回路273,274を制御する。また、駆動制御部3は、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線に基づいて、測定領域V内の複数の部分の三次元座標が座標算出部13により算出される。
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。
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),(Xd,Yd,Zd)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),(Xd,Yd,Zd)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。
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。
基準面取得部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取得する。高さ算出部15は、座標算出部13により算出された三次元座標(Xb,Yb,Zb),(Xd,Yd,Zd)に基づいて、基準面取得部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。
測定線に関して、高さ抽出部22は、登録部6により登録された登録情報の高さ対象範囲に基づいて、高さ算出部15による複数の高さの算出結果から高さ対象範囲内の算出結果を測定結果として抽出する。高さ表示制御部24は、高さ抽出部22により抽出された測定結果を表示部340に表示させる。
測定点に関して、検査部18は、高さ算出部15により算出された測定対象物Sの部分の高さと登録部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。
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。
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。
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。
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。
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。
(e)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基準画像を図1の表示部340に表示させる。使用者は、表示部340に表示された基準画像上において、測定すべき部分を測定点として指定する。
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基準画像を図1の表示部340に表示させる。使用者は、表示部340に表示された基準画像上において、測定すべき部分を測定点として指定する。
位置取得部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。
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対象物S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。
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対象物Sの部分の座標が座標算出部13により算出される。基準面取得部4は、位置取得部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取得する。
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、設定モードにおいて測定点および基準点が指定される場合の偏向方向取得部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。
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(Xc,Yc,Zc)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および高さ算出部15の処理は、設定モードにおいて測定点および基準点が指定される場合の判定部14および高さ算出部15の処理とそれぞれ同様である。
(8)制御系の全体的な動作フロー
図12〜図15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、実測定処理および交差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、交差測定処理が制御基板210および制御部310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。
図12〜図15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、実測定処理および交差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、交差測定処理が制御基板210および制御部310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。
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。
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。
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29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。
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。
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)。
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。
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、基準面の設定指令が受け付けられたか否かを判定する(ステップS108)。
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として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、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、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(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。
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S111)。制御部310は、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、点の指定が完了した場合、ステップS110の指定測定処理で取得された1または複数の座標(Xc,Yc,Zc)に基づいて基準面を設定する(ステップS112)。本例では、1または複数の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。
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、または基準面が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)が指定されると、Z=Zbで表される平面が基準面として取得されることとなる。
制御部310は、上記のステップS112の処理後あるいはステップS108で基準面の設定指令を受け付けていない場合、測定点の設定指令が受け付けられたか否かを判定する(ステップS120)。
制御部310は、測定点の設定指令を受け付けていない場合、測定線の設定指令が受け付けられたか否かを判定する(ステップS121)。制御部310は、ステップS121において、さらに測定線の設定指令を受け付けていない場合には、測定対象物Sの測定に関する他の情報の設定指令が受け付けられたか否かを判定する(ステップS130)。測定に関する他の情報には、例えば、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の情報が挙げられる。
制御部310は、ステップS130で測定に関する他の情報の設定指令を受け付けた場合、使用者の操作部330の操作による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。一方、制御部310は、ステップS130で測定に関する他の情報の設定指令を受け付けていない場合には、ステップS131の処理を行うことなくステップS126の処理に進む。
制御部310は、ステップS121において、測定線の設定指令を受け付けた場合、制御基板210とともに交差測定処理を行う(ステップS140)。交差測定処理においては、表示部340の基準画像上で使用者により指定される測定線に基づいて、測定対象物Sの1または複数の部分の高さが算出され、記憶部320に記憶される。また、算出結果が表示部340に表示される。交差測定処理の詳細は後述する。
交差測定処理の終了後、制御部310は、当該交差測定処理において設定された基準画面上の測定線の位置を示す情報を記憶部320に記憶することにより測定線の設定を行う(ステップS141)。その後、制御部310は、後述するステップS126の処理に進む。
制御部310は、ステップS120において、測定点の設定指令を受け付けた場合、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。
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。
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)。
上記のステップS125,S131,S141のいずれかの処理後、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。
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〜S112,S120〜S125,S130,S131,S140,S141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〜S112,S120〜S125,S130,S131,S140,S141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。
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。
また、ステップS127において、制御部310は、測定線の位置の情報を登録する場合に、当該測定線についてステップS140の交差測定処理で算出された測定対象物Sの1または複数の部分の高さを登録情報にさらに含めてもよい。
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(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。
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。
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。
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。
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。
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)。
次に、制御部310は、読み込んだ登録情報から登録された測定点、測定線および基準点の情報を取得し、取得された測定点、測定線および基準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、測定点、測定線および基準点を高い精度で容易に特定し、補正することができる。
次に、制御部310は、登録情報に測定点の情報が含まれる場合に、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、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。
次に、制御部310は、登録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S210)。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。
また、制御部310および制御基板210は、登録情報に測定線の情報が含まれる場合に、補正された測定線に基づいて後述する交差測定処理を行う(ステップS211)。それにより、測定対象物Sの1または複数の部分の高さが算出され、記憶部320に記憶される。また、測定結果が表示部340に表示される。このとき、ステップS210の処理と同様に、登録された他の情報に応じた各種処理が行われてもよい。
なお、登録情報に測定点の情報が含まれない場合には、上記のステップS209,S210の処理は行われない。一方、登録情報に測定線の情報が含まれない場合には、上記のステップS211の処理は行われない。
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(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、後述するステップS101の処理に戻る。
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30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〜S112の処理と同じである。
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)を指定された測定点に対応する座標として取得し、制御部310に与える(ステップS225)。
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(Xc,Yc,Zc)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(Xc,Yc,Zc)を通る基準面の垂線を引いたときの基準面から座標(Xc,Yc,Zc)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S226)。
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測定点が指定されたか否かを判定する(ステップS227)。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、追加の測定点が指定されなくなるまでステップS224〜S227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。
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。
(9)指定測定処理の一例
図16および図17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18および図19は、図16および図17の指定測定処理を説明するための説明図である。図18(a),(b),(c)および図19(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。
図16および図17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18および図19は、図16および図17の指定測定処理を説明するための説明図である。図18(a),(b),(c)および図19(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。
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)。
図18(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18(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。
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18(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。
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18(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。
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)。
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18(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。
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18(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。
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)。
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)。
ここで、図18(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。
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。
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19(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。
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19(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測定点に対応する座標(Xc,Yc,Zc)が特定される。
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20および図21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。
(10)指定測定処理の他の例
図20および図21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22は、図20および図21の指定測定処理を説明するための説明図である。図22(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。
図20および図21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22は、図20および図21の指定測定処理を説明するための説明図である。図22(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。
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18(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。
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18(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。
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)。
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)。
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22(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。
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。
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。
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。
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22(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測定点に対応する座標(Xc,Yc,Zc)が特定される。
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16および図17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。
(11)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。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。
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。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。
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。
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。
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16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16および図17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)を取得された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)として、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。
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20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20および図21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)を取得された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)として、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。
(12)交差測定処理
図23は、測定対象物Sの一例を示す外観斜視図である。図23の測定対象物Sは、打抜型であり、平板形状を有する板部材FBと打抜刃CDとで構成される。打抜刃CDは、微小な厚みを有する帯状のトムソン刃であり、矩形状に加工されている。打抜刃CDの上端部に刃先が形成されている。打抜刃CDの下半部は板状部材FBに埋め込まれている。
図23は、測定対象物Sの一例を示す外観斜視図である。図23の測定対象物Sは、打抜型であり、平板形状を有する板部材FBと打抜刃CDとで構成される。打抜刃CDは、微小な厚みを有する帯状のトムソン刃であり、矩形状に加工されている。打抜刃CDの上端部に刃先が形成されている。打抜刃CDの下半部は板状部材FBに埋め込まれている。
上記の打抜刃CDは、板部材FBが光学定盤111上に平行に載置される場合に、画像上で細い線状に表示される。そのため、測定点を正確に指定することは難しい。測定点が正確に指定されないと、打抜刃CDの刃先の高さを測定することができない。
このような場合に、打抜刃CDの刃先の高さを容易かつ正確に測定するために測定線を用いることができる。以下、測定線を用いた交差測定処理を説明する。
図24は、制御基板210および制御部310による交差測定処理の一例を示すフローチャートである。図25〜図28は、図23の交差測定処理を説明するための説明図である。
交差測定処理が開始されると、制御部310は、図1の表示部340に測定対象物Sの画像を表示させる(ステップS501)。具体的には、制御部310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の基準画像または測定画像を表示部340にリアルタイムに表示させる。
次に、制御部310は、画面上で決定されるべき測定線の情報が存在するか否かを判定する(ステップS502)。測定モードにおいて交差測定処理が行われる場合には、予め登録情報として読み出されかつ補正された測定線が取得されている。そこで、制御部310は、測定モードにおける交差測定処理時(図15のステップS211)には、測定線の情報が存在すると判定し、後述するステップS505の処理へ進む。なお、測定線の情報には、後述する測定条件も含まれるものとする。
一方、設定モードにおいて交差測定処理が行われる場合には、測定管理者により画像上で測定線が指定されない限り、測定線は決定されない。そこで、制御部310は、設定モードにおける交差測定処理時(図13のステップS140)に測定線の情報が存在しないと判定する。この場合、制御部310は、測定管理者の操作部330の操作に基づいて交差測定処理に関する測定条件の設定処理を行う(ステップS503)。測定条件には、光移動線を決定するための種々のパラメータおよび高さを測定すべき範囲を示す上記の高さ対象範囲等が含まれる。測定条件の具体的な設定例については後述する。
続いて、制御部310は、測定管理者の操作部330の操作に基づいて、表示部340に表示される基準画像上で測定線の始点および終点が指定されたか否かを判定する(ステップS504)。
制御部310は、始点および終点の指定がない場合、ステップS504の処理を繰り返す。一方、制御部310は、ステップS504の処理で始点および終点の指定があると、基準画像上で指定された始点および終点を結ぶ測定線を決定する(ステップS505)。あるいは、ステップS505において、制御部310は、予め取得されたと登録情報に基づく測定線を測定画像上で決定する。本実施の形態では、測定線は直線である。
図25に、始点および終点が指定されることにより測定線が決定された際の基準画像の一例が示される。図25の基準画像においては、中央部に図23の測定対象物Sを上方から見た画像が示される。図25に示すように、例えば、測定管理者は、図23の打抜刃CDの一部の高さを測定したい場合に、設定モードにおいて打抜刃CDの画像CDIの一部に重なるように始点spと終点epとを指定する。それにより、始点spと終点epとを結ぶ測定線LAが決定される。このとき、基準画像においては、図25に白い丸印および白い三角印で示すように、始点spおよび終点epをそれぞれ示す指標が表示されることが好ましい。また、図25に太い点線で示すように、決定された測定線LAを示す指標が表示されることが好ましい。
次に、制御部310は、ステップS503で設定された測定条件または予め登録情報として読み出された測定条件に基づいて、ステップS504で決定された測定線の1または複数の部分に交差する光移動線を基準画像または測定画像上で決定する(ステップS506)。
図26に、光移動線が決定された際の基準画像RIの一例が示される。図26の例では、図25の測定線LAの複数の部分に交差するように、始点spから終点epにかけて一定の周期で一定の振幅を有する正弦波状の光移動線LMが決定される。このとき、基準画像RIにおいては、図26に一点鎖線で示すように、決定された光移動線LMを示す指標が表示されることが好ましい。
次に、制御部310は、測定領域V内に仮想面を設定する(ステップS507)。本実施の形態では、仮想面は、水平な平面である。図27に、仮想面の設定例が示される。図27に太い二点鎖線で示すように、仮想面VSは、例えば高さ方向(Z軸方向)における測定領域Vの中間点を含むように設定される。
なお、制御部310は、例えば測定管理者または測定作業者による操作部330の操作に基づいて水平な仮想面VSの高さ方向の位置を決定してもよい。または、制御部310は、ステップS502の処理で設定された基準面を含む水平面を仮想面VSとして設定してもよい。あるいは、制御部310は、指定された始点spまたは終点epを測定点として上記の指定測定処理を行うことにより、始点spまたは終点epに対応する測定領域V内の位置を含む水平面を仮想面VSとして設定してもよい。
次に、制御部310は、座標変換情報に基づいて、設定された仮想面VS上に光移動線に対応する線状領域を設定する(ステップS508)。図28に、測定領域V内に設定される線状領域LVの一例が太い一点鎖線で示される。このとき、制御部310は、線状領域LVの位置を示す三次元座標の情報を線状領域情報として制御基板210に与える。
続いて、制御基板210は、線状領域情報に基づいて図7の反射部271b,272bの角度を調整することにより、ステップS504で指定された始点spに対応する線状領域LVの始点に向けて測定光MBを照射する(ステップS509)。
その後、制御基板210は、図28に示すように、測定光MBが線状領域LVを始点から終点にかけて移動するように、図7の反射部271b,272bの角度の調整を開始する(ステップS510)。また、制御基板210は、図7の反射部271b,272bの角度に基づいて、測定光MBが線状領域LV上で一定距離(例えば、0.1mm程度)移動したか否かを判定する(ステップS511)。
制御基板210は、測定光MBが線状領域LV上で一定距離移動しない場合、ステップS511の処理を繰り返す。一方、制御基板210は、測定光MBが線状領域LV上で一定距離移動した場合、図3の導光部240で干渉光が発生するように可動部252a,252bの位置を調整しつつ図21のステップS405,S406の処理と同様の処理を行う。それにより、制御基板210は、現時点で測定光が照射されている位置を示す三次元座標(Xd,Yd,Zd)を算出する(ステップS512)。このとき、制御基板210は、算出された三次元座標(Xd,Yd,Zd)を制御部310に与える。
なお、制御基板210は、測定光の基準画像RI(または測定画像)上の照射位置を示す平面座標と、図5の可動部252a,252bの位置の検出結果(測定光および参照光の光路長)とに基づいて三次元座標(Xd,Yd,Zd)を算出してもよい。
制御部310は、制御基板210から三次元座標(Xd,Yd,Zd)を受けると、予め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(Xd,Yd,Zd)とに基づいて測定領域Vにおいて測定光が照射されている部分の高さを算出する(ステップS513)。このとき、制御部310は、算出結果を記憶部320に記憶する。
次に、制御基板210は、線状領域情報と図7の反射部271b,272bの角度とに基づいて測定光がステップS504で指定された終点epに対応する線状領域LVの終点に到達したか否かを判定する(ステップS514)。
制御基板210は、測定光が終点epに到達していない場合、ステップS511の処理に戻る。一方、制御基板210は、測定光が終点epに到達した場合、測定光の測定領域Vへの照射を停止する(ステップS515)。
測定光の照射が停止されると、制御部310は、ステップS513の処理で算出された1または複数の高さの算出結果から、ステップS503の処理で設定された測定条件または予め登録情報として読み出された測定条件を満たす算出結果を測定結果として抽出する(ステップS516)。例えば、制御部310は、測定条件として高さ対象範囲が設定されている場合には、1または複数の高さの算出結果のうち高さ対象範囲内の算出結果のみを測定結果として抽出する。このとき、制御部310は、抽出された算出結果のみを測定結果として記憶部320に記憶させ、他の算出結果を記憶部320から消去する。
なお、測定条件として、1または複数の高さの算出結果から一部の算出結果を抽出するための情報が設定されていない場合には、制御部310は、ステップS516の処理を行わなくてもよい。
その後、制御部310は、後述する図45に示すように、抽出された高さの算出結果を例えば基準画像RI上に重畳表示させる(ステップS517)。
上記の交差測定処理によれば、基準画像RIまたは測定画像において線状に表示される測定対象物Sの所望の部分に対して測定線LAが大まかに指定される場合でも、走査部270から測定領域Vに照射される測定光MBが高い確率で当該部分に照射される。それにより、測定対象物Sの所望の部分の高さを容易かつ正確に測定することができる。
上記の交差測定処理においては、1または複数の高さの算出結果から一部の算出結果を抽出するための情報が設定されず、ステップS516の処理が行われない場合に、全ての算出結果が測定結果として表示部340に表示されてもよい。あるいは、全ての算出結果の最大値、平均値、中央値および最小値のいずれかが測定結果として表示部340に表示されてもよい。このとき、抽出された全ての算出結果が記憶部320に記憶された状態で保持されてもよい。
(13)設定モードおよび測定モードを用いた操作例
(a)測定点の設定
測定対象物Sについて測定点を設定する場合の操作例を説明する。図29〜図35は、設定モードにおいて測定点を設定する場合の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。
(a)測定点の設定
測定対象物Sについて測定点を設定する場合の操作例を説明する。図29〜図35は、設定モードにおいて測定点を設定する場合の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。
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29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29〜図35の各図および後述する図36〜図41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。
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29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29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。
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30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29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。
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31に「+」印で示すように1または複数(本例では3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。それにより、指定された1または複数の基準点を含む基準面が設定され、図32に二点鎖線で示すように、画像表示領域351に設定された基準面RFを示す指標が表示される。ここで、4以上の基準点が指定される場合には、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設定される。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以上の基準点が指定される場合には、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設定されてもよい。
その後、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33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32の点指定ボタン352d、基準面設定ボタン352eおよび設定完了ボタン352cに代えて、測定点指定ボタン352pおよび測定線指定ボタン352qが表示される。
そこで、測定管理者は、測定点指定ボタン352pを操作することにより、測定点の設定指令を光走査高さ測定装置400に与えることができる。なお、測定管理者は、図33の測定線指定ボタン352qを操作することにより、測定線の設定指令を光走査高さ測定装置400に与えることができる。
測定点の設定指令が与えられることにより、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、ボタン表示領域352において、図33の測定点指定ボタン352pが表示されなくなるとともに、測定線指定ボタン352qに加えて、点指定ボタン352d、設定完了ボタン352cおよび許容値ボタン352gが表示される。
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。
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。
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。
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。
その後、測定管理者は、所望の設定が全て終了すると、測定管理者は、設定完了ボタン352cを操作する。それにより、複数の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、設定モードにおける設定操作が終了する。このとき、登録情報は、特定のファイル名が付与される。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。
なお、測定管理者は、測定点の設定後かつ設定完了ボタン352cの操作前であれば、測定線指定ボタン352qを操作することにより測定線の設定指令を光走査高さ測定装置400に与えることができる。それにより、測定点とともに測定線の設定を行うことができる。測定線を設定する場合の操作例については後述する。
図31、図32および図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「+」が重畳表示される。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。
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。
図36〜図38は、設定モードにおいて測定点を設定する場合の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36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、測定点設定ボタン352iおよび測定線指定ボタン352qが表示される。
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。
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。さらに、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38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。それにより、設定モードにおける設定操作が終了する。
なお、本例においても、測定管理者は、図36〜図38に示される測定線指定ボタン352qを操作することにより、測定線の設定を行うことができる。
(b)設定された測定点に基づく測定対象物の測定
図39〜図41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。
図39〜図41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。
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。
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。
その後、測定作業者は、測定対象物Sのより正確な位置決め作業を行った後、測定ボタン362bを操作する。それにより、読み込まれた登録情報の複数の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。
その結果、図41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。
(c)測定線の設定
図42〜図45は、設定モードにおいて測定線を設定する場合の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。本例では、図23の測定対象物Sについて測定線を設定するものとする。この場合、測定管理者は、図23の測定対象物Sを光学定盤111上に位置決めした上で、例えば図29〜図32の操作例と同様の手順でサーチ領域SRおよびパターン画像PIの設定を行うとともに、基準面の設定を行う。
図42〜図45は、設定モードにおいて測定線を設定する場合の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。本例では、図23の測定対象物Sについて測定線を設定するものとする。この場合、測定管理者は、図23の測定対象物Sを光学定盤111上に位置決めした上で、例えば図29〜図32の操作例と同様の手順でサーチ領域SRおよびパターン画像PIの設定を行うとともに、基準面の設定を行う。
その後、測定管理者は、図33の測定線指定ボタン352qを操作することにより、測定線の設定指令を光走査高さ測定装置400に与える。これにより、設定画面350の表示態様が図42に示すように切り替わる。具体的には、ボタン表示領域352において、図33の測定点指定ボタン352pおよび測定線指定ボタン352qに代えて、始点ボタン372a、終点ボタン372bおよび条件設定ボタン372cが表示される。なお、画像表示領域351の表示態様は、基準画像RI上に基準面RFを示す指標が表示された状態で維持される。
次に、測定管理者は、交差測定処理に関する測定条件を設定するために、条件設定ボタン372cを操作する。それにより、設定画面350の表示態様が図43に示す表示態様に切り替わる。具体的には、画像表示領域351において、基準画像RIに代えて、交差数入力欄372e、振幅入力欄372fおよび範囲入力欄372gが表示される。このとき、ボタン表示領域352には、戻るボタン372dのみが表示される。
例えば、測定管理者は、光移動線LMを決定するためのパラメータとして、測定線LAの始点spと終点epの間で光移動線LMが当該測定線LAを交差する回数を交差数入力欄372eに入力する。また、測定管理者は、光移動線LMの振幅を振幅入力欄372fに入力する。図43の例では、交差数入力欄372eに「5」が入力され、振幅入力欄372fに「20」が入力されている。この場合、例えば測定線LAを5回交差するように20画素分の振幅を有する正弦波状の光移動線LMが決定される。
また、測定管理者は、高さを測定すべき範囲を示す高さ対象範囲を範囲入力欄372gに入力する。図43の例では、範囲入力欄372gに「10mm〜13mm」が入力されている。この場合、後続の処理で測定光が線状領域LVに向けて照射されることにより算出される1または複数の高さの算出結果のうち、10mm以上13mm以下の算出結果のみが測定結果として抽出されることになる。
上記のように測定条件が設定された後、測定管理者は、戻るボタン372dを操作する。それにより、設定画面350の表示態様が図42の表示態様に戻る。
なお、光移動線LMが測定線LAを交差する回数は、指定される測定線LAの距離に応じて自動的に決定されてもよい。また、振幅は、予め定められた値に設定されてもよい。さらに、高さ対象範囲は、必ずしも設定されなくてもよい。これらの場合、測定管理者による交差数入力欄372e、振幅入力欄372fおよび範囲入力欄372gへの入力作業が不要となる。
その後、測定管理者は、始点ボタン372a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44に白い丸印で示すように始点spが指定される。また、測定管理者は、終点ボタン372b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44に白い三角印で示すように終点epが指定される。始点spおよび終点epが指定されることにより、図44に太い点線で示すように、基準画像RI上で始点spおよび終点epを結ぶ測定線LAが決定される。それにより、測定線LAの指定が完了する。その後、指定された測定線LAと設定された測定条件とに基づいて、図44に一点鎖線で示すように、光移動線LMが決定される。
続いて、図24の交差測定処理のステップS507〜S515の一連の処理が行われる。それにより、測定光が線状領域LVに向けて照射されることにより算出される1または複数の高さの算出結果のうち、測定条件として設定された高さ対象範囲内の算出結果が測定結果として抽出される。この場合、図45に示すように、抽出された1または複数の算出結果の各々が、当該高さの算出位置を示す指標とともに測定結果として基準画像RI上に表示される。このとき、ボタン表示領域352には、測定点指定ボタン352p、測定線指定ボタン352qおよび設定完了ボタン352cが表示される。測定管理者は、測定点指定ボタン352pを操作することによりさらに測定点の設定を行うことができ、測定線指定ボタン352qを操作することによりさらに他の測定線の設定を行うことができる。また、測定管理者は、設定完了ボタン352cを操作することにより設定モードにおける設定操作を終了することができる。
本例の設定モードにおける設定操作の終了時には、測定線および交差測定処理に関する測定条件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。
(14)測定線の設定に関する付加機能
上記の例では、交差測定処理時に測定条件として高さ対象範囲が設定されることにより、1または複数の算出結果から高さ対象範囲内の算出結果が測定結果として抽出される。複数の算出結果が抽出される場合には、それらの複数の算出結果の代表値を知ることができれば、測定結果の把握が容易になる。そこで、交差測定処理においては、図24のステップS516の処理後に以下の方法により複数の算出結果の代表値が決定され、決定された代表値が表示部340に表示されてもよい。
上記の例では、交差測定処理時に測定条件として高さ対象範囲が設定されることにより、1または複数の算出結果から高さ対象範囲内の算出結果が測定結果として抽出される。複数の算出結果が抽出される場合には、それらの複数の算出結果の代表値を知ることができれば、測定結果の把握が容易になる。そこで、交差測定処理においては、図24のステップS516の処理後に以下の方法により複数の算出結果の代表値が決定され、決定された代表値が表示部340に表示されてもよい。
図46は、複数の算出結果の代表値を決定する決定方法を説明するための図である。図46では、図24の交差測定処理のステップS510〜S514の処理により順次算出される複数の高さの算出結果がグラフにより時系列で示される。そのグラフにおいては、縦軸が高さを表し、横軸が時間を表す。また、測定条件として設定された高さ対象範囲HAの上限と下限とが一点鎖線で示される。
図46の例では、時点t1,t2で連続して算出された2つの算出結果が、高さ対象範囲HA内に存在する。また、時点t3,t4,t5で連続して算出された3つの算出結果が、高さ対象範囲HA内に存在する。この場合、高さ対象範囲HA内で連続して算出される複数の算出結果ごとに、それらの算出結果の最大値、中央値、最小値または平均値が代表値として決定され、決定された代表値が表示部340に表示されてもよい。
例えば、複数の算出結果の最大値が代表値として決定される場合には、図46に白抜きの矢印で示すように、時点t1,t2で連続する高さの算出結果のうち、最大値を示す時点t1の算出結果が代表値として決定される。また、時点t3,t4,t5で連続する高さの算出結果のうち、最大値を示す時点t4の算出結果が代表値として決定される。決定された代表値が図45の設定画面350に表示される。
光走査高さ測定装置400が代表値の決定機能および代表値の表示機能を有する場合、測定条件の設定を行うための設定画面350(図43)上に、最大値、中央値、最小値および平均値のうち代表値として採用すべき値を使用者に選択させるためのボタン等が表示されてもよい。この場合、使用者は、測定条件として、代表値を決定すること、および代表値として最大値、中央値、最小値および平均値のうち所望の値を用いることを設定することができる。
上記のように、高さの代表値が表示部340に表示されることにより、使用者は表示された代表値に基づいて測定対象物Sの形状の概略を容易に把握することができる。したがって、光走査高さ測定装置400の利便性がより向上する。
なお、交差測定処理においては、図24の交差測定処理のステップS510〜S514の処理で算出される全ての算出結果の最大値、中央値、最小値および平均値のいずれかが総合代表値として決定され、決定された総合代表値が表示部340に表示されてもよい。
(15)実施の形態の効果
本実施の形態に係る光走査高さ測定装置400においては、設定モードにおいて表示部340に表示される基準画像RI上で測定線LAの指定が受け付けられる。それにより、使用者は、基準画像RI上で測定対象物Sを確認しながら測定線を指定することができる。
本実施の形態に係る光走査高さ測定装置400においては、設定モードにおいて表示部340に表示される基準画像RI上で測定線LAの指定が受け付けられる。それにより、使用者は、基準画像RI上で測定対象物Sを確認しながら測定線を指定することができる。
測定線LAが指定されることにより、測定線LAの1または複数の部分に交差する光移動線LMが自動的に設定される。また、測定領域Vに仮想面VSが設定されるとともに、仮想面VS上に設定された光移動線LMに対応する線状領域LVが設定される。図7の駆動回路273,274が制御されることにより、測定光が線状領域LVを移動する。
それにより、基準画像RI上で測定対象物Sの所望の部分に重なるかまたは所望の部分の近傍に位置するように測定線LAが指定される場合に、走査部270から出射される測定光が高い確率で測定対象物Sの所望の部分に照射される。したがって、使用者は、測定線LAを大まかに指定することにより測定対象物Sの所望の部分に容易に測定光を照射させることができる。
このとき、偏向部271,272の偏向方向または測定光の基準画像RI上の照射位置と受光部232dにより取得される受光信号とに基づいて、光移動線LMに対応する測定対象物S上の1または複数の部分の高さが自動的に算出される。そのため、使用者は、光走査高さ測定装置400に対する位置および姿勢を正確に調整した状態で測定対象物Sを載置する必要がなく、測定点の位置座標を予め用意する必要もない。これらの結果、測定対象物Sの所望の部分の形状を効率よく測定することが可能になる。
(16)他の実施の形態
(a)上記実施の形態では、交差測定処理において正弦波状の光移動線LMが決定されるが、光移動線LMは使用者により指定される測定線LAに交差するように決定されればよく、正弦波以外の形状を有してもよい。
(a)上記実施の形態では、交差測定処理において正弦波状の光移動線LMが決定されるが、光移動線LMは使用者により指定される測定線LAに交差するように決定されればよく、正弦波以外の形状を有してもよい。
図47は、他の実施の形態に係る光移動線LMの決定例を示す模式図である。光移動線LMは、図47(a)に示すように、三角波の形状を有してもよい。また、光移動線LMは、図47(b)に示すように、矩形波の形状を有してもよい。あるいは、光移動線LMは、図47(c)に示すように、測定線LAの延びる方向に一定間隔で並びかつ測定線LAに直交する複数の直線で構成されてもよい。さらに、光移動線LMは、上記の例の他、のこぎり波の形状を有してもよい。なお、光移動線LMの形状は、測定条件として使用者により設定可能であってもよい。
(b)上記実施の形態では、交差測定処理における図24のステップS507の処理で測定領域V内に水平な仮想面が設定されるが、本発明はこれに限定されない。仮想面は、水平面に対して傾斜するように設定されてもよい。
例えば、光走査高さ測定装置400が、始点spの高さおよび終点epの高さをそれぞれ指定可能に構成される場合には、指定された始点spおよび終点epの高さが互いに異なる場合に、その始点spおよび終点epを含む傾斜面が仮想面として設定されてもよい。
(c)上記実施の形態では、交差測定処理において、基準画像RI上で指定された始点spと終点epとを結ぶ直線が測定線LAとして決定されるが、始点spと終点epとを結ぶ円弧等の曲線が測定線LAとして決定されてもよい。なお、測定線LAの形状は、測定条件として使用者により設定可能であってもよい。
(d)上記実施の形態に係る光走査高さ測定装置400は、交差測定処理で用いられる測定条件のうち、光移動線LMを決定するためのパラメータとして測定線LAと光移動線LMとの交差回数を受け付け可能に構成されるが、本発明はこれに限定されない。光走査高さ測定装置400は、光移動線LMを決定するためのパラメータとして、交差回数に代えて、光移動線LMが測定線LAに交差する間隔(ピッチ)を受け付け可能に構成されてもよい。この場合、使用者の操作部330の操作により交差間隔が入力されることにより、測定線LAの指定に応答して、入力された交差間隔で測定線LAに交差する光移動線LMが決定される。
(e)高さ算出部15は、光走査高さ測定装置400に定義された固有の三次元座標系における原点を基準とする測定対象物Sの部分の高さを算出してもよい。この場合、使用者は、基準面の設定を行うことなく、固有の三次元座標系における測定対象物Sの部分の高さの絶対値を取得することができる。
例えば測定対象物Sの複数の部分の高さの絶対値を取得することにより、取得された複数の高さの絶対値に基づいて複数の部分により特定される面の平面度等を算出することができる。この場合、交差測定処理により算出される複数の測定結果に基づいて平面度等が算出されてもよい。
(f)上記実施の形態では、光走査高さ測定装置400は、上記の設定モード、測定モードおよびハイトゲージモードで動作可能に構成されるが、光走査高さ測定装置400はさらに他の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は、上記の設定モードにおける動作のうち、登録動作が省略された動作モード(以下、単品モードと呼ぶ。)で動作可能に構成されてもよい。この単品モードにおいては、測定点および測定線の指定により測定対象物Sのうち指定された部分の高さが測定され、測定結果が表示されるが、登録情報のファイルは生成されない。
この場合、使用者は、設定モード、測定モード、ハイトゲージモードおよび単品モードのいずれかを選択することにより、用途に応じた適切な操作を行うことができる。したがって、光走査高さ測定装置400の利便性が向上する。
(g)高さ算出部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の部分の高さ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の部分の高さ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の部分の高さ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。
(h)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測定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。
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。
(i)上記実施の形態において、測定対象物Sの高さ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の高さは、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。
(j)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。
(k)図48は、他の実施の形態に係る光走査高さ測定装置400の光学部230の構成を示す模式図である。図48に示すように、光学部230は、例えば可視領域の光を出射するガイド光源233をさらに含む。ガイド光源233により出射される光をガイド光と呼ぶ。また、導光部240は、ハーフミラー247をさらに含む。
ハーフミラー247は、図3のファイバカプラ245のポート245dから出力される測定光の光路上の所望の位置に配置され、ガイド光源233により出射されるガイド光とポート245dから出力される測定光とを重ね合わせる。これにより、ガイド光は測定光と重ね合わされた状態で図3の走査部270により走査され、測定対象物Sに照射される。
この構成によれば、使用者は測定対象物S上のガイド光の照射位置を視認することにより、走査部270から測定対象物Sへの光の照射位置を容易に認識することができる。また、図3の撮像部220は、測定対象物S上のガイド光を測定光とともに鮮明に撮像することができる。これにより、図10の画像解析部9は、基準画像上または測定画像上のガイド光の照射位置を示す平面座標を測定光の照射位置を示す平面座標としてより容易に検出することができる。なお、測定光は典型的には低コヒーレント性を有する赤外光であり、撮像部220は典型的には赤外光を撮像することができないため、この場合、撮像部220はガイド光の照射位置を測定光の照射位置として撮像することとなる。
図48の例においては、ガイド光がファイバカプラ245のポート245dから出力される測定光と重なるようにガイド光源233およびハーフミラー247が設けられるが、本発明はこれに限定されない。ガイド光が図3の光出射部231から出力される出射光と重なるようにガイド光源233およびハーフミラー247が設けられてもよい。この場合、ハーフミラー247は、光出射部231とファイバカプラ245のポート245aとの間における出射光の光路上の所望の位置に配置される。
また、図48の例においては、ガイド光と測定光とがハーフミラー247により重ね合わされるが、本発明はこれに限定されない。測定光は典型的には低コヒーレント性を有する赤外光であり、ガイド光は可視領域の光を有するので、例えば、カットオフ波長よりも短い波長の光に対しては高い反射率を示し、カットオフ波長よりも長い波長の光に対しては高い透過率を示すダイクロイックミラー等の波長選択性ミラーによりガイド光と測定光とが重ね合わされてもよい。また、ガイド光と測定光とは、例えばファイバカプラおよび光ファイバにより重ね合わされてもよい。この場合、ファイバカプラはいわゆる2×1型の構成を有する。
(17)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。
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。
上記実施の形態においては、測定対象物Sが測定対象物の例であり、基準画像取得部1が画像取得部の例であり、測定線LAが測定線の例であり、位置取得部2が位置取得部の例であり、光移動線LMが光移動線の例であり、移動線設定部21が移動線設定部の例である。
また、光出射部231が光出射部の例であり、測定領域Vが測定領域の例であり、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、線状領域LVが線状領域の例であり、駆動制御部3が駆動制御部の例である。
また、高さ算出部15が高さ算出部の例であり、範囲取得部23が範囲取得部の例であり、高さ抽出部22が高さ抽出部の例であり、表示部340および表示制御部24が高さ表示部の例であり、座標算出部13が座標算出部の例であり、基準面取得部4が基準面取得部の例である。
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。
本発明は、種々の光走査高さ測定装置に有効に利用することができる。
1…基準画像取得部,2…位置取得部,3…駆動制御部,4…基準面取得部,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…高さ算出部,16…測定画像取得部,17…補正部,18…検査部,19…報告書作成部,21…移動線設定部,22…高さ抽出部,23…範囲取得部,24…高さ表示制御部,100…スタンド部,110…設置部,111…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…駆動回路,133,257a,257b,266,275,276…読取部,200…測定ヘッド,210…制御基板,220…撮像部,230…光学部,231…光出射部,232…測定部,232a,232c,246…レンズ,232b…分光部,232d…受光部,233…ガイド光源,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,247…ハーフミラー,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,341…選択画面,341a…設定ボタン,341b,362b…測定ボタン,341c…ハイトゲージボタン,350…設定画面,351,361…画像表示領域,352,362…ボタン表示領域,352a…サーチ領域ボタン,352b…パターン画像ボタン,352c…設定完了ボタン,352d…点指定ボタン,352e…基準面設定ボタン,352g…許容値ボタン,352h…基準点設定ボタン,352i…測定点設定ボタン,352p…測定点指定ボタン,352q…測定線指定ボタン,360…測定画面,362a…ファイル読込ボタン,372a…始点ボタン,372b…終点ボタン,372c…条件設定ボタン,372d…戻るボタン,372e…交差数入力欄,372f…振幅入力欄,372g…範囲入力欄,400…光走査高さ測定装置,410…制御系,420…報告書,421…名称表示欄,422…画像表示欄,423…状況表示欄,424…結果表示欄,425…保証表示欄,ep…終点,HA…高さ対象範囲,LA…測定線,LM…光移動線,LV…線状領域,MB…測定光,MI…測定画像,P0…点,P1,P3…仮想点,P2…照射位置,PI…パターン画像,RF…基準面,RI…基準画像,S…測定対象物,SI…画像,sp…始点,SR…サーチ領域,V…測定領域,VS…仮想面
Claims (8)
- 測定対象物を含む画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得される画像上で測定線の指定を受け付けるとともに当該測定線の位置を取得する位置取得部と、
前記画像取得部により取得される画像上の前記測定線の1または複数の部分に交差する光移動線を設定する移動線設定部と、
光を出射する光出射部と、
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、
前記測定領域に照射される光が前記光移動線に対応する前記測定領域内の線状領域を移動す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前記画像上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、前記光移動線に対応する測定対象物の1または複数の部分の高さを算出する高さ算出部とを備える、光走査高さ測定装置。 - 指定された高さ対象範囲を取得する範囲取得部と、
前記高さ算出部により算出された1または複数の高さ算出結果のうち、前記範囲取得部により取得された高さ対象範囲内の高さ算出結果を抽出し、前記取得された高さ対象範囲外の高さ算出結果を抽出しない高さ抽出部と、
前記高さ抽出部により抽出された高さ算出結果を表示する高さ表示部をさらに備える、請求項1記載の光走査高さ測定装置。 - 前記高さ抽出部は、前記抽出された1または複数の高さ算出結果に、連続して算出された複数の高さ算出結果が存在する場合に、前記連続して算出された複数の高さ算出結果の最大値、中央値、最小値または平均値を高さ代表値としてさらに決定し、
前記高さ表示部は、前記高さ抽出部により決定された高さ代表値をさらに表示する、請求項2記載の光走査高さ測定装置。 - 前記位置取得部は、前記画像取得部により取得された画像上で前記測定線の始点および終点の指定を受け付けることにより前記測定線の位置を取得する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光走査高さ測定装置。
- 前記移動線設定部は、指定された交差回数または交差間隔を取得し、取得した交差回数または交差間隔で前記光移動線が前記測定線に交差するように、前記光移動線を設定する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光走査高さ測定装置。
- 前記移動線設定部は、指定された振幅を取得し、取得した振幅で前記光移動線が前記測定線に交差するように、前記光移動線を設定する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光走査高さ測定装置。
- 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前記画像上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、前記光移動線に対応する測定対象物の1または複数の部分の座標を算出する座標算出部をさらに備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光走査高さ測定装置。
- 前記位置取得部は、前記画像取得部により取得される画像上の1または複数の基準点の指定を受け付けるとともに当該1または複数の基準点の位置をさらに取得し、
前記駆動制御部は、前記1または複数の基準点に対応する前記測定領域内の1または複数の基準部分に光が照射されるように前記偏向部をさらに制御し、
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前記画像上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1または複数の基準部分の座標をさらに算出し、
前記光走査高さ測定装置は、
前記座標算出部により算出された前記1または複数の基準部分の座標に基づいて基準面を取得する基準面取得部をさらに備え、
前記高さ算出部は、前記座標算出部により算出された前記光移動線に対応する測定対象物の1または複数の部分の座標に基づいて、前記基準面取得部により取得された基準面を基準とする測定対象物の前記1または複数の部分の高さを算出する、請求項7記載の光走査高さ測定装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017228238A JP2019100720A (ja) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | 光走査高さ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2017228238A JP2019100720A (ja) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | 光走査高さ測定装置 |
Publications (1)
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ID=66976673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2017228238A Pending JP2019100720A (ja) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | 光走査高さ測定装置 |
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2017
- 2017-11-28 JP JP2017228238A patent/JP2019100720A/ja active Pending
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