JP2020183900A - Optical measuring device and optical measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学計測装置及び光学計測方法に関する。 The present invention relates to an optical measuring device and an optical measuring method.
例えばスマートホンに代表される小型製品は、さらなる小型化が要求されており、その要求に伴い、小型製品を構成する部品の組付け精度に対する要求も高まっている。したがって、組付けられた部品の姿勢を精度良く検査することが必要となる。 For example, small products such as smartphones are required to be further miniaturized, and along with these demands, the demand for assembly accuracy of parts constituting the small products is also increasing. Therefore, it is necessary to accurately inspect the posture of the assembled parts.
部品等の計測対象物の変位を非接触で計測する計測装置として、例えば、共焦点光学系を利用して計測対象物の変位を計測する共焦点計測装置が知られている（下記特許文献１参照）。 As a measuring device that measures the displacement of a measurement object such as a part in a non-contact manner, for example, a confocal measuring device that measures the displacement of a measurement object using a confocal optical system is known (Patent Document 1 below). reference).
ところで、対象物の姿勢や位置を検査する場合、一般に、対象物に対して同一直線上に位置しない複数の測定ポイントを設け、各測定ポイントで計測した値に基づいて姿勢や位置を検査する。特許文献１の共焦点計測装置を含む従来の計測装置では、それぞれの測定ポイントに対し、センサヘッド又は対象物を直線的に動かしながら各測定ポイント間を移動させることになるか、複数のセンサヘッドを各測定ポイントに配置して測定を行うことになる。 By the way, when inspecting the posture and position of an object, generally, a plurality of measurement points that are not located on the same straight line with respect to the object are provided, and the posture and position are inspected based on the values measured at each measurement point. In the conventional measuring device including the confocal measuring device of Patent Document 1, the sensor head or the object is moved linearly between the measurement points for each measurement point, or a plurality of sensor heads are moved. Will be placed at each measurement point for measurement.
各測定ポイント間を直線的に移動させる場合、各測定ポイントで移動方向が大きく変わることになる。移動方向を変えるには、測定ポイントごとにセンサヘッド又は対象物の移動速度を緩めたり、一旦止めることが必要となるため、その際に発生する加減速により、振動等の問題が生ずることになる。この問題を解消するために、移動速度を全体的に遅くすることが考えられるが、移動速度を遅くすると、対象物の姿勢や位置を検査する時間が長くなってしまう。 When moving linearly between each measurement point, the moving direction changes greatly at each measurement point. In order to change the moving direction, it is necessary to slow down or temporarily stop the moving speed of the sensor head or the object at each measurement point, so the acceleration / deceleration that occurs at that time causes problems such as vibration. .. In order to solve this problem, it is conceivable to slow down the moving speed as a whole, but if the moving speed is slowed down, it takes a long time to inspect the posture and position of the object.
また、複数のセンサヘッドを配置する場合、対象物の姿勢や位置を検査する時間が長くなるという問題は生じないものの、計測装置全体のコストが嵩むため、ユーザの導入障壁を高くしてしまう。 Further, when a plurality of sensor heads are arranged, the problem of lengthening the time for inspecting the posture and position of the object does not occur, but the cost of the entire measuring device increases, which raises the introduction barrier of the user.
このような事情に鑑み、本発明は、対象物の姿勢又は位置を一つのセンサヘッドで検査する際の時間を短縮することができ、さらに複数のセンサヘッドを配置する場合に比べてコストを削減することができる光学計測装置及び光学計測方法を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, the present invention can shorten the time required to inspect the posture or position of an object with one sensor head, and further reduce the cost as compared with the case where a plurality of sensor heads are arranged. It is an object of the present invention to provide an optical measuring device and an optical measuring method which can be used.
本発明の一態様に係る光学計測装置は、光を出射する光源と、対象物に照射した光の反射光に基づいて、対象物との距離を計測する計測部と、照射した光により対象物上に形成される光の軌道が、基準点を中心にする円及び楕円並びに基準点を中心にして旋回する曲線的な形状を含む一つ以上の略円形状を形成するように、対象物と光学計測装置との相対的な位置関係を制御する位置関係制御部と、計測部により計測される対象物との距離に基づいて、対象物の姿勢又は位置を算定する算定部と、を備え、計測部は、略円形状に形成される光の軌道上に位置する、少なくとも三つ以上の測定ポイントにおける前記対象物との距離を計測する。 The optical measuring device according to one aspect of the present invention includes a light source that emits light, a measuring unit that measures the distance to the object based on the reflected light of the light emitted to the object, and the irradiated light. With the object, the orbit of light formed above forms one or more substantially circular shapes, including a circle and ellipse centered on the reference point and a curved shape swirling around the reference point. It is equipped with a positional relationship control unit that controls the relative positional relationship with the optical measuring device, and a calculation unit that calculates the posture or position of the object based on the distance between the object and the object measured by the measuring unit. The measuring unit measures the distance to the object at at least three or more measurement points located on the orbit of light formed in a substantially circular shape.
この態様によれば、対象物と光学計測装置との相対的な位置関係を、加減速が生じない任意の速度で曲線的に変化させ、その変化の過程で略円形状に形成される光の軌道上に位置する三つ以上の測定ポイントで順次対象物との距離を計測し、その計測した距離に基づいて、対象物の姿勢又は位置を算定することができる。これにより、加減速が生じない任意の速度を維持しながら距離を計測し、対象物の姿勢又は位置を算定することができるため、対象物の姿勢又は位置を算定する際に要する時間を短縮することが可能となる。 According to this aspect, the relative positional relationship between the object and the optical measuring device is changed in a curve at an arbitrary speed at which acceleration / deceleration does not occur, and the light formed in a substantially circular shape in the process of the change. The distance to the object can be sequentially measured at three or more measurement points located on the orbit, and the posture or position of the object can be calculated based on the measured distance. As a result, the distance can be measured and the posture or position of the object can be calculated while maintaining an arbitrary speed at which acceleration / deceleration does not occur, so that the time required for calculating the posture or position of the object can be shortened. It becomes possible.
前述した態様において、基準点の補正用に対象物上にさらに形成される光の軌道上において計測部により計測される対象物との距離に基づいて、基準点を補正する補正部を、さらに備えることとしてもよい。 In the above-described embodiment, the correction unit for correcting the reference point is further provided based on the distance to the object measured by the measurement unit on the trajectory of light further formed on the object for correction of the reference point. It may be that.
この態様によれば、検査対象となる対象物を用いて、検査時の測定ポイントを特定するための基準点を補正することができるため、検査の精度を高めることが可能となる。 According to this aspect, since the reference point for specifying the measurement point at the time of inspection can be corrected by using the object to be inspected, the accuracy of inspection can be improved.
前述した態様において、補正部は、対象物上にさらに形成される光の軌道上において計測部により計測される対象物との距離に基づいて、当該距離が最大又は最小となるピーク座標を決定し、当該決定したピーク座標を基準点にすることとしてもよい。 In the above-described embodiment, the correction unit determines the peak coordinates at which the distance becomes the maximum or the minimum based on the distance to the object measured by the measurement unit on the orbit of light further formed on the object. , The determined peak coordinates may be used as a reference point.
この態様によれば、計測部により計測される対象物との距離が最大又は最小となるピーク座標を、検査時の測定ポイントを特定するための基準点にすることができるため、検査時における基準点の誤差を低減することが可能となる。 According to this aspect, the peak coordinates at which the distance to the object measured by the measuring unit is the maximum or the minimum can be used as a reference point for specifying the measurement point at the time of inspection. It is possible to reduce the point error.
前述した態様において、算定部は、対象物との距離に加え、対象物の形状を特定する形状情報に基づいて、対象物の姿勢又は位置を算定することとしてもよい。 In the above-described embodiment, the calculation unit may calculate the posture or position of the object based on the shape information that specifies the shape of the object in addition to the distance to the object.
この態様によれば、対象物の形状ごとに異なる情報を加味して対象物の姿勢又は位置を算定することができるため、検査の精度をさらに高めることが可能となる。 According to this aspect, the posture or position of the object can be calculated by adding different information for each shape of the object, so that the accuracy of the inspection can be further improved.
前述した態様において、対象物によって反射された反射光を集光する光学系を含む一つのセンサヘッドを、さらに備え、計測部は、反射光の受光量に基づいて、センサヘッドから対象物までの距離を計測し、位置関係制御部は、少なくとも対象物及びセンサヘッドのいずれかを動かすことで、対象物と光学計測装置との相対的な位置関係を制御することとしてもよい。 In the above-described embodiment, the sensor head further includes one sensor head including an optical system that collects the reflected light reflected by the object, and the measuring unit moves from the sensor head to the object based on the received amount of the reflected light. The distance may be measured and the positional relationship control unit may control the relative positional relationship between the object and the optical measuring device by moving at least one of the object and the sensor head.
この態様によれば、センサヘッドから対象物までの距離に基づいて、対象物の姿勢又は位置を算定することが可能となる。 According to this aspect, it is possible to calculate the posture or position of the object based on the distance from the sensor head to the object.
前述した態様において、位置関係制御部は、直行する２軸の移動機構を制御することで、対象物と光学計測装置との相対的な位置関係を制御することとしてもよい。 In the above-described embodiment, the positional relationship control unit may control the relative positional relationship between the object and the optical measuring device by controlling the orthogonal two-axis movement mechanism.
この態様によれば、対象物と光学計測装置との相対的な位置関係を、直行する２軸の移動機構により制御することができるため、位置関係を簡易に制御することが可能となる。 According to this aspect, the relative positional relationship between the object and the optical measuring device can be controlled by the orthogonal two-axis movement mechanism, so that the positional relationship can be easily controlled.
また、本発明の他の態様に係る光学計測方法は、光学計測装置を制御するための光学計測方法であって、光源から光を出射するステップと、対象物に照射した光の反射光に基づいて、対象物との距離を計測するステップと、照射した光により対象物上に形成される光の軌道が、基準点を中心にする円及び楕円並びに基準点を中心にして旋回する曲線的な形状を含む一つ以上の略円形状を形成するように、対象物と光学計測装置との相対的な位置関係を制御するステップと、計測される対象物との距離に基づいて、対象物の姿勢又は位置を算定するステップと、を含み、対象物との距離を計測するステップにおいて、略円形状に形成される光の軌道上に位置する、少なくとも三つ以上の測定ポイントにおける対象物との距離を計測する。 Further, the optical measurement method according to another aspect of the present invention is an optical measurement method for controlling an optical measurement device, which is based on a step of emitting light from a light source and reflected light of light irradiating an object. The step of measuring the distance to the object and the trajectory of the light formed on the object by the irradiated light are circular and elliptical around the reference point and curved around the reference point. Based on the step of controlling the relative positional relationship between the object and the optical measuring device so as to form one or more substantially circular shapes including the shape, and the distance between the objects to be measured. In the step of calculating the posture or position and the step of measuring the distance to the object, the object at at least three or more measurement points located on the orbit of light formed in a substantially circular shape. Measure the distance.
この態様によれば、対象物と光学計測装置との相対的な位置関係を、加減速が生じない任意の速度で曲線的に変化させ、その変化の過程で略円形状に形成される光の軌道上に位置する三つ以上の測定ポイントで順次対象物との距離を計測し、その計測した距離に基づいて、対象物の姿勢又は位置を算定することができる。これにより、加減速が生じない任意の速度を維持しながら距離を計測し、対象物の姿勢又は位置を算定することができるため、対象物の姿勢又は位置を算定する際に要する時間を短縮することが可能となる。 According to this aspect, the relative positional relationship between the object and the optical measuring device is changed in a curve at an arbitrary speed at which acceleration / deceleration does not occur, and the light formed in a substantially circular shape in the process of the change. The distance to the object can be sequentially measured at three or more measurement points located on the orbit, and the posture or position of the object can be calculated based on the measured distance. As a result, the distance can be measured and the posture or position of the object can be calculated while maintaining an arbitrary speed at which acceleration / deceleration does not occur, so that the time required for calculating the posture or position of the object can be shortened. It becomes possible.
前述した態様において、基準点の補正用に対象物上にさらに形成される光の軌道上において計測される対象物との距離に基づいて、基準点を補正するステップを、さらに含むこととしてもよい。 In the above aspect, the step of correcting the reference point may be further included based on the distance to the object measured in the orbit of the light further formed on the object for the correction of the reference point. ..
この態様によれば、検査対象となる対象物を用いて、検査時の測定ポイントを特定するための基準点を補正することができるため、検査の精度を高めることが可能となる。 According to this aspect, since the reference point for specifying the measurement point at the time of inspection can be corrected by using the object to be inspected, the accuracy of inspection can be improved.
前述した態様において、基準点を補正するステップにおいて、対象物上にさらに形成される光の軌道上において計測される対象物との距離に基づいて、当該距離が最大又は最小となるピーク座標を決定し、当該決定したピーク座標を基準点にすることとしてもよい。 In the above-described embodiment, in the step of correcting the reference point, the peak coordinates at which the distance is the maximum or the minimum are determined based on the distance to the object measured in the orbit of the light further formed on the object. Then, the determined peak coordinates may be used as a reference point.
この態様によれば、計測される対象物との距離が最大又は最小となるピーク座標を、検査時の測定ポイントを特定するための基準点にすることができるため、検査時における基準点の誤差を低減することが可能となる。 According to this aspect, the peak coordinates at which the distance to the object to be measured is the maximum or the minimum can be used as a reference point for specifying the measurement point at the time of inspection, so that an error of the reference point at the time of inspection can be used. Can be reduced.
前述した態様において、対象物の姿勢又は位置を算定するステップにおいて、対象物との距離に加え、対象物の形状を特定する形状情報に基づいて、対象物の姿勢又は位置を算定することとしてもよい。 In the above-described embodiment, in the step of calculating the posture or position of the object, the posture or position of the object may be calculated based on the shape information for specifying the shape of the object in addition to the distance to the object. Good.
この態様によれば、対象物の形状ごとに異なる情報を加味して対象物の姿勢又は位置を算定することができるため、検査の精度をさらに高めることが可能となる。 According to this aspect, the posture or position of the object can be calculated by adding different information for each shape of the object, so that the accuracy of the inspection can be further improved.
前述した態様において、対象物との距離を計測するステップにおいて、反射光の受光量に基づいて、反射光を集光する光学系を含むセンサヘッドから対象物までの距離を計測し、位置関係を制御するステップにおいて、少なくとも対象物及びセンサヘッドのいずれかを動かすことで、対象物と光学計測装置との相対的な位置関係を制御することとしてもよい。 In the above-described embodiment, in the step of measuring the distance to the object, the distance from the sensor head including the optical system that collects the reflected light to the object is measured based on the received amount of the reflected light, and the positional relationship is determined. In the control step, at least one of the object and the sensor head may be moved to control the relative positional relationship between the object and the optical measuring device.
この態様によれば、センサヘッドから対象物までの距離に基づいて、対象物の姿勢又は位置を算定することが可能となる。 According to this aspect, it is possible to calculate the posture or position of the object based on the distance from the sensor head to the object.
前述した態様において、位置関係を制御するステップにおいて、直行する２軸の移動機構を制御することで、対象物と光学計測装置との相対的な位置関係を制御することとしてもよい。 In the above-described embodiment, the relative positional relationship between the object and the optical measuring device may be controlled by controlling the orthogonal two-axis movement mechanism in the step of controlling the positional relationship.
この態様によれば、対象物と光学計測装置との相対的な位置関係を、直行する２軸の移動機構により制御することができるため、位置関係を簡易に制御することが可能となる。 According to this aspect, the relative positional relationship between the object and the optical measuring device can be controlled by the orthogonal two-axis movement mechanism, so that the positional relationship can be easily controlled.
本発明によれば、対象物の姿勢又は位置を一つのセンサヘッドで検査する際の時間を短縮することができ、さらに複数のセンサヘッドを配置する場合に比べてコストを削減することができる光学計測装置及び光学計測方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to shorten the time required to inspect the posture or position of an object with one sensor head, and further to reduce the cost as compared with the case where a plurality of sensor heads are arranged. A measuring device and an optical measuring method can be provided.
添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each figure, those having the same reference numerals have the same or similar configurations.
まず、図１を参照し、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る光学計測装置１００の概略構成を例示する模式図である。光学計測装置１００は、センサヘッド２０からワーク（対象物）２００までの距離を計測する。なお、センサヘッド２０からワーク２００までの距離を計測することには限定されず、ある位置を基準とした距離の変化、つまり、変位を計測することとしてもよい。 First, an example of a situation in which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of an optical measuring device 100 according to the present embodiment. The optical measuring device 100 measures the distance from the sensor head 20 to the work (object) 200. The distance from the sensor head 20 to the work 200 is not limited to the measurement, and the change in the distance with respect to a certain position, that is, the displacement may be measured.
図１に示すように、光学計測装置１００は、例えば、コントローラ１０、センサヘッド２０及び設定端末３０を備える。コントローラ１０は、例えば、光源１１、分光器１２、受光センサ１３及び制御部１４を備える。 As shown in FIG. 1, the optical measuring device 100 includes, for example, a controller 10, a sensor head 20, and a setting terminal 30. The controller 10 includes, for example, a light source 11, a spectroscope 12, a light receiving sensor 13, and a control unit 14.
光源１１は、例えば白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含んで構成され、白色光を出射する。光源１１が出射する光は、光学計測装置１００に要求される距離範囲をカバーする波長範囲を含む光であればよく、白色光に限定されない。光源１１は、制御部１４から入力される制御信号に基づいて動作し、例えば、制御信号に基づいて光の光量を変更する。 The light source 11 is configured to include, for example, a white LED (Light Emitting Diode) and emits white light. The light emitted by the light source 11 may be any light that includes a wavelength range that covers the distance range required for the optical measuring device 100, and is not limited to white light. The light source 11 operates based on a control signal input from the control unit 14, and changes the amount of light based on the control signal, for example.
センサヘッド２０は、ワーク２００に光を照射するとともに、ワーク２００からの反射光を集光する。センサヘッド２０は、例えば、コリメータレンズ、回折レンズ及び対物レンズ等の光学系を含んで構成される。例示的に、コリメータレンズは、センサヘッド２０に入射された光を平行光に変換し、回折レンズは、平行光に光軸方向に沿う色収差を生じさせ、対物レンズは、色収差を生じさせた光をワーク２００に集めて照射する。回折レンズで軸上色収差を生じさせることで、対物レンズから照射される光は、波長ごとに異なる距離（位置）に焦点を合わせることが可能となる。 The sensor head 20 irradiates the work 200 with light and collects the reflected light from the work 200. The sensor head 20 includes, for example, an optical system such as a collimator lens, a diffraction lens, and an objective lens. Illustratively, the collimator lens converts the light incident on the sensor head 20 into parallel light, the diffractive lens causes chromatic aberration along the optical axis direction in the parallel light, and the objective lens causes chromatic aberration. Is collected on the work 200 and irradiated. By causing axial chromatic aberration in the diffractive lens, the light emitted from the objective lens can be focused on a different distance (position) for each wavelength.
ワーク２００の表面で反射された光は、対物レンズ及び回折レンズを通ってコリメータレンズで集光され、ケーブル（光ファイバ）を介してコントローラ１０に出射される。 The light reflected on the surface of the work 200 is collected by the collimator lens through the objective lens and the diffractive lens, and is emitted to the controller 10 via the cable (optical fiber).
コントローラ１０の分光器１２は、例えば、コリメータレンズ、回折格子及び調整レンズを含んで構成される。例示的に、コリメータレンズは、センサヘッド２０から出射された光を平行光に変換し、回折格子は、平行光を波長成分毎に分光（分離）し、調整レンズは、分光した波長別の光のスポット径を調整する。 The spectroscope 12 of the controller 10 includes, for example, a collimator lens, a diffraction grating, and an adjustment lens. Illustratively, the collimator lens converts the light emitted from the sensor head 20 into parallel light, the diffraction grating disperses (separates) the parallel light for each wavelength component, and the adjusting lens disperses the light for each wavelength. Adjust the spot diameter of.
コントローラ１０の受光センサ１３は、分光器１２で分光された光に対し、波長成分毎に受光量を検出する。受光センサ１３は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を含んで構成され、複数の受光素子を含む。各受光素子は、分光器１２の回折格子の分光方向に対応させて一次元に配列される。これにより、各受光素子は分光された各波長成分の光に対応して配置され、受光センサ１３は波長成分毎に受光量を検出できるようになる。 The light receiving sensor 13 of the controller 10 detects the amount of light received for each wavelength component with respect to the light dispersed by the spectroscope 12. The light receiving sensor 13 is configured to include, for example, CMOS (Complementary Metal Oxide Sensor), and includes a plurality of light receiving elements. Each light receiving element is arranged one-dimensionally corresponding to the spectral direction of the diffraction grating of the spectroscope 12. As a result, each light receiving element is arranged corresponding to the light of each wavelength component dispersed, and the light receiving sensor 13 can detect the amount of light received for each wavelength component.
受光センサ１３の一つの受光素子は、一つの画素に対応する。つまり、受光センサ１３は、複数の画素のそれぞれが受光量を検出できるように構成されている。なお、各受光素子は、一次元に配列される場合に限定されるものではなく、二次元に配列されてもよい。この場合、各受光素子は、例えば回折格子の分光方向を含む検出面上に、二次元に配列されることが好ましい。 One light receiving element of the light receiving sensor 13 corresponds to one pixel. That is, the light receiving sensor 13 is configured so that each of the plurality of pixels can detect the light receiving amount. The light receiving elements are not limited to the case where they are arranged in one dimension, and may be arranged in two dimensions. In this case, it is preferable that the light receiving elements are arranged two-dimensionally on the detection surface including the spectral direction of the diffraction grating, for example.
受光センサ１３の各受光素子は、制御部１４から入力される制御信号に基づいて、所定の露光時間の間に受光した光の受光量に応じて電荷を蓄積する。各受光素子は、制御部１４から入力される制御信号に基づいて、露光時間以外（非露光時間）に、上記蓄積した電荷に応じた電気信号を出力する。これにより、露光時間に受光した受光量が電気信号に変換される。 Each light receiving element of the light receiving sensor 13 accumulates electric charges according to the amount of light received during a predetermined exposure time based on the control signal input from the control unit 14. Based on the control signal input from the control unit 14, each light receiving element outputs an electric signal corresponding to the accumulated electric charge other than the exposure time (non-exposure time). As a result, the amount of light received during the exposure time is converted into an electric signal.
コントローラ１０の制御部１４は、光学計測装置１００の各部の動作を制御する。制御部１４は、例えば、ＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)等のマイクロプロセッサと、ＲＯＭ(Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)、ＲＡＭ(Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ)及びバッファメモリ等のメモリと、を含んで構成される。制御部１４は、機能的な構成として、例えば、計測部１４１、位置関係制御部１４２、算定部１４３及び補正部１４４を有する。 The control unit 14 of the controller 10 controls the operation of each unit of the optical measuring device 100. The control unit 14 includes, for example, a microprocessor such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory such as a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a buffer memory. The control unit 14 has, for example, a measurement unit 141, a positional relationship control unit 142, a calculation unit 143, and a correction unit 144 as functional configurations.
計測部１４１は、受光センサ１３の各受光素子から入力される電気信号に基づいて、受光素子（画素）毎の受光量の分布信号（以下、「受光量分布信号」ともいう）を算出する。計測部１４１は、受光量分布信号に基づいて、センサヘッド２０からワーク２００までの距離を計測する。つまり、計測部１４１は、ワーク２００に照射した光の反射光に基づいて、ワーク２００との距離を計測する。図１に示す例において、センサヘッド２０からワーク２００までの距離はＺ軸方向の距離となる。 The measuring unit 141 calculates a light receiving amount distribution signal (hereinafter, also referred to as “light receiving amount distribution signal”) for each light receiving element (pixel) based on an electric signal input from each light receiving element of the light receiving sensor 13. The measuring unit 141 measures the distance from the sensor head 20 to the work 200 based on the received light amount distribution signal. That is, the measuring unit 141 measures the distance to the work 200 based on the reflected light of the light applied to the work 200. In the example shown in FIG. 1, the distance from the sensor head 20 to the work 200 is the distance in the Z-axis direction.
位置関係制御部１４２は、センサヘッド２０から照射される光によりワーク２００上に描かれる光の軌道が、略円形状を形成するように、センサヘッド２０を動作させる。略円形状には、例えば、基準点を中心にする円及び楕円、並びに基準点を中心にして旋回する曲線的な形状が含まれる。基準点を中心にして旋回する曲線的な形状には、例えば、渦巻形状等が含まれる。形成する略円形状は、一つであることに限らず、複数形成してもよい。略円形状を複数形成する場合に、基準点は一つであってもよいし、複数であってもよい。本実施形態では、略円形状が、一つの基準点を中心にする円である場合について例示的に説明する。 The positional relationship control unit 142 operates the sensor head 20 so that the trajectory of the light drawn on the work 200 by the light emitted from the sensor head 20 forms a substantially circular shape. The substantially circular shape includes, for example, a circle and an ellipse centered on the reference point, and a curved shape that swivels around the reference point. The curved shape that swirls around the reference point includes, for example, a spiral shape. The substantially circular shape to be formed is not limited to one, and a plurality of substantially circular shapes may be formed. When forming a plurality of substantially circular shapes, the number of reference points may be one or a plurality. In the present embodiment, a case where the substantially circular shape is a circle centered on one reference point will be exemplified.
センサヘッド２０は、可動部材２５に取り付けられている。可動部材２５は、直行する２軸の移動機構であり、制御部１４の制御信号に基づいて、図１に例示するＸ軸方向及びＹ軸方向に任意に移動する。 The sensor head 20 is attached to the movable member 25. The movable member 25 is an orthogonal two-axis movement mechanism, and moves arbitrarily in the X-axis direction and the Y-axis direction illustrated in FIG. 1 based on the control signal of the control unit 14.
制御部１４の制御信号は、例えば、ユーザが設定端末３０を操作して設定した所定の半径となる円を描く円運動を行うように、可動部材２５に対して指示する信号である。センサヘッド２０は、可動部材２５の動きに合わせて、ワーク２００上に照射する光の軌道が略円形状を形成するように回転する。 The control signal of the control unit 14 is, for example, a signal instructing the movable member 25 to perform a circular motion of drawing a circle having a predetermined radius set by operating the setting terminal 30 by the user. The sensor head 20 rotates in accordance with the movement of the movable member 25 so that the trajectory of the light emitted onto the work 200 forms a substantially circular shape.
位置関係制御部１４２は、例えば、（１）ワーク２００の姿勢を検査する際の測定ポイントを特定するための基準点を補正するとき、及び（２）ワーク２００の姿勢を検査するとき、のそれぞれにおいてセンサヘッド２０を動作させる。 The positional relationship control unit 142, for example, (1) corrects a reference point for specifying a measurement point when inspecting the posture of the work 200, and (2) inspects the posture of the work 200, respectively. The sensor head 20 is operated in.
上記（１）及び（２）で形成される円について、図面を参照して説明する。以下においては、ワーク２００が凸レンズである場合について例示的に説明する。 The circle formed by the above (1) and (2) will be described with reference to the drawings. In the following, a case where the work 200 is a convex lens will be described exemplary.
（１）ワーク２００の姿勢を検査する際の測定ポイントを特定するための基準点を補正するとき：
図２及び図３に例示するように、センサヘッド２０から照射される光により、予め設定された半径が異なる３つの円の軌道Ａ、Ｂ、Ｃが形成される。円の軌道Ａ、Ｂ、Ｃの半径は、軌道Ａ、軌道Ｂ、軌道Ｃの順に大きくなるように設定される。なお、円の軌道Ａ、Ｂ、Ｃの半径は、軌道Ａ、軌道Ｂ、軌道Ｃの順に小さくなるように設定されてもよい。円の軌道Ａ、Ｂ、Ｃの半径は、検査時に生ずるワーク２００の位置ずれが起こり得る範囲を考慮して設定することが好ましい。
(1) When correcting the reference point for specifying the measurement point when inspecting the posture of the work 200:
As illustrated in FIGS. 2 and 3, the light emitted from the sensor head 20 forms three circular orbits A, B, and C having different preset radii. The radii of the orbits A, B, and C of the circle are set so as to increase in the order of the orbit A, the orbit B, and the orbit C. The radii of the orbits A, B, and C of the circle may be set so as to decrease in the order of the orbit A, the orbit B, and the orbit C. The radii of the orbits A, B, and C of the circle are preferably set in consideration of the range in which the displacement of the work 200 that occurs during the inspection can occur.
具体的には、ワーク２００の位置が検査時の基準位置からずれた場合に、基準点が、円の軌道Ａ、Ｂ、Ｃの内側に納まるように設定する。なお、半径が異なる３つの円であることには限定されず、半径が異なる２つ以上（複数）の円であればよい。 Specifically, when the position of the work 200 deviates from the reference position at the time of inspection, the reference point is set so as to be inside the orbits A, B, and C of the circle. The circles are not limited to three circles having different radii, and may be two or more (plural) circles having different radii.
（２）ワーク２００の姿勢を検査するとき：
図５及び図６に例示するように、センサヘッド２０から照射される光により、基準点を中心にして、予め設定された半径となる円の軌道Ｄが形成される。測定ポイントは、４点であり、それぞれ軌道Ｄ上に設定される。なお、測定ポイントは、４点であることには限定されず、ワークの姿勢を検査するために必要となる個数を任意に設定することができる。複数の測定ポイントを設ける場合には、それぞれの測定ポイント間の距離が最大となるように設けることが望ましい。
(2) When inspecting the posture of the work 200:
As illustrated in FIGS. 5 and 6, the light emitted from the sensor head 20 forms a circular orbit D having a preset radius around the reference point. There are four measurement points, each of which is set on the orbit D. The number of measurement points is not limited to four, and the number required for inspecting the posture of the work can be arbitrarily set. When a plurality of measurement points are provided, it is desirable to provide them so that the distance between the measurement points is maximized.
ここで、円の軌道Ａ、Ｂ、Ｃの半径は、円の軌道Ｄの半径よりも小さくなるように設定することが好ましい。 Here, it is preferable to set the radius of the circular orbits A, B, and C to be smaller than the radius of the circular orbit D.
図１の説明に戻る。制御部１４の算定部１４３は、上記（１）ワーク２００の姿勢を検査する際の測定ポイントを特定するための基準点を補正するときに、センサヘッド２０から照射される光によりワーク２００上に形成される、半径が異なる複数の円周上において計測されたセンサヘッド２０からワーク２００までの距離に基づき、当該距離が最小となるピーク座標を算出する。距離を計測する測定ポイントは、ピーク座標の算出精度を考慮し、任意の間隔で設定することができる。図２乃至図４を参照して具体的に説明する。 Returning to the description of FIG. When the calculation unit 143 of the control unit 14 corrects the reference point for specifying the measurement point when inspecting the posture of the work 200, the light emitted from the sensor head 20 causes the work 200 to be on the work 200. The peak coordinates that minimize the distance are calculated based on the distances from the sensor head 20 to the work 200 measured on a plurality of circumferences having different radii formed. The measurement points for measuring the distance can be set at arbitrary intervals in consideration of the calculation accuracy of the peak coordinates. A specific description will be given with reference to FIGS. 2 to 4.
最初に、算定部１４３は、図２及び図３に例示する３つの円の軌道Ａ、Ｂ、Ｃ上において計測されたセンサヘッド２０からワーク２００までの値に基づいて距離を算出し、各測定位置での測定値等と共にメモリに記憶させる。 First, the calculation unit 143 calculates the distance based on the values from the sensor head 20 to the work 200 measured on the trajectories A, B, and C of the three circles illustrated in FIGS. 2 and 3, and each measurement is performed. It is stored in the memory together with the measured value at the position.
図４は、測定位置と測定値との関係を示すグラフであり、具体的には、測定位置により特定される時間と、その時間の経過により変化する測定値となる高さとの関係を例示するグラフである。高さは、ワーク２００のＺ軸方向の高さであり、センサヘッド２０からワーク２００までの距離に対応する値である。距離が短いほど、高さが高くなる関係にある。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the measurement position and the measured value. Specifically, FIG. 4 illustrates the relationship between the time specified by the measurement position and the height of the measured value that changes with the passage of the time. It is a graph. The height is the height of the work 200 in the Z-axis direction, and is a value corresponding to the distance from the sensor head 20 to the work 200. The shorter the distance, the higher the height.
続いて、算定部１４３は、図４に示す軌道Ａ、Ｂ、Ｃの高さのうち、最大となる高さＰに対応する三次元座標を、ピーク座標として算出する。このピーク座標が、後述するように測定ポイントを特定するための基準点として用いられることになる。 Subsequently, the calculation unit 143 calculates the three-dimensional coordinates corresponding to the maximum height P among the heights of the orbits A, B, and C shown in FIG. 4 as peak coordinates. These peak coordinates will be used as a reference point for specifying the measurement point as will be described later.
なお、本実施形態では、最大となる高さ（最小となる距離）に対応する三次元座標を、ピーク座標として算出するが、これに限定されない。例えば、対象物が凹レンズである場合には、最小となる高さ（最大となる距離）に対応する三次元座標を、ピーク座標として算出することになる。 In the present embodiment, the three-dimensional coordinates corresponding to the maximum height (minimum distance) are calculated as peak coordinates, but the present invention is not limited to this. For example, when the object is a concave lens, the three-dimensional coordinates corresponding to the minimum height (maximum distance) are calculated as peak coordinates.
図１の説明に戻る。制御部１４の補正部１４４は、算定部１４３により算出されたピーク座標を基準点に設定することで、測定ポイントを定める際の基準点を補正する。図５及び図６を参照して具体的に説明する。 Returning to the description of FIG. The correction unit 144 of the control unit 14 corrects the reference point when determining the measurement point by setting the peak coordinates calculated by the calculation unit 143 as the reference point. A specific description will be given with reference to FIGS. 5 and 6.
補正部１４４は、ピーク座標により補正された基準点を中心とし、予め設定された半径となる円上に、測定ポイントである４点を定める。 The correction unit 144 defines four measurement points on a circle having a preset radius centered on a reference point corrected by the peak coordinates.
図１の説明に戻る。制御部１４の計測部１４１は、上記（２）ワーク２００の姿勢を検査するときに、補正部１４４により補正された基準点により定まる測定ポイントにおけるセンサヘッド２０からワーク２００までの距離を計測する。図５乃至図７を参照して具体的に説明する。 Returning to the description of FIG. When inspecting the posture of the work 200, the measurement unit 141 of the control unit 14 measures the distance from the sensor head 20 to the work 200 at the measurement point determined by the reference point corrected by the correction unit 144. A specific description will be given with reference to FIGS. 5 to 7.
計測部１４１は、図５及び図６に例示する円の軌道Ｄ上にある４つの測定ポイントで計測されたセンサヘッド２０からワーク２００までの値に基づいて距離を算出し、各測定位置での測定値等と共にメモリに記憶させる。 The measuring unit 141 calculates the distance based on the values from the sensor head 20 to the work 200 measured at the four measurement points on the circular orbit D illustrated in FIGS. 5 and 6, and at each measurement position. Store in memory together with measured values.
図７は、測定位置と測定値との関係を示すグラフであり、具体的には、測定位置により特定される時間と、その時間の経過により変化する測定値となる高さとの関係を例示するグラフである。前述したように、高さは、ワーク２００のＺ軸方向の高さであり、センサヘッド２０からワーク２００までの距離に対応し、距離が短いほど、高さが高くなる関係にある。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the measurement position and the measured value. Specifically, FIG. 7 illustrates the relationship between the time specified by the measurement position and the height of the measured value that changes with the passage of the time. It is a graph. As described above, the height is the height of the work 200 in the Z-axis direction, and corresponds to the distance from the sensor head 20 to the work 200. The shorter the distance, the higher the height.
図７は、図５及び図６に例示する円の軌道Ｄ上にある４つの測定ポイントのうち、ワーク２００上に“３”と表示されている測定ポイントに対応する位置が高くなっていることを例示している。 FIG. 7 shows that, of the four measurement points on the circular orbit D illustrated in FIGS. 5 and 6, the position corresponding to the measurement point displayed as “3” on the work 200 is higher. Is illustrated.
次に、図８を参照して、実施形態に係る光学計測装置１００の動作の一例について説明する。 Next, an example of the operation of the optical measuring device 100 according to the embodiment will be described with reference to FIG.
最初に、制御部１４の算定部１４３は、ワーク２００上に形成される、半径が異なる複数の円周上におけるセンサヘッド２０からワーク２００までの距離を算出する（ステップＳ１０１）。 First, the calculation unit 143 of the control unit 14 calculates the distance from the sensor head 20 to the work 200 on a plurality of circumferences having different radii formed on the work 200 (step S101).
続いて、制御部１４の算定部１４３は、上記ステップＳ１０１で算出した距離に基づいて、当該距離が最小（ワーク２００の高さが最大）となるピーク座標を算出する（ステップＳ１０２）。 Subsequently, the calculation unit 143 of the control unit 14 calculates the peak coordinates at which the distance is the minimum (the height of the work 200 is the maximum) based on the distance calculated in step S101 (step S102).
続いて、制御部１４の補正部１４４は、上記ステップＳ１０２で算出されたピーク座標に基づいて、測定ポイントを特定するための基準点を補正する（ステップＳ１０３）。 Subsequently, the correction unit 144 of the control unit 14 corrects the reference point for specifying the measurement point based on the peak coordinates calculated in step S102 (step S103).
続いて、制御部１４の計測部１４１は、上記ステップＳ１０３で補正された基準点により定まる測定ポイントにおけるセンサヘッド２０からワーク２００までの距離を計測し、ワーク２００の姿勢を検査する（ステップＳ１０４）。 Subsequently, the measurement unit 141 of the control unit 14 measures the distance from the sensor head 20 to the work 200 at the measurement point determined by the reference point corrected in step S103, and inspects the posture of the work 200 (step S104). ..
前述したように、実施形態に係る光学計測装置１００によれば、一つのセンサヘッド２０から照射される光によりワーク２００上に形成される光の軌道が、略円形状を形成するように、一つのセンサヘッド２０を動作させることができ、略円形状に形成される光の軌道上に位置する４つの測定ポイントにおけるワーク２００との距離に基づいて、ワーク２００の姿勢又は位置を算定することができる。 As described above, according to the optical measuring device 100 according to the embodiment, the trajectory of the light formed on the work 200 by the light emitted from one sensor head 20 forms a substantially circular shape. One sensor head 20 can be operated, and the posture or position of the work 200 can be calculated based on the distance to the work 200 at four measurement points located on the orbit of light formed in a substantially circular shape. it can.
これにより、一つのセンサヘッド２０を加減速が生じない任意の速度で曲線的に変化させ、その変化の過程で略円形状に形成される光の軌道上に位置する４つの測定ポイントで順次ワーク２００との距離を計測し、その計測した距離に基づいて、ワーク２００の姿勢又は位置を算定することができる。つまり、加減速が生じない任意の速度を維持しながら距離を計測し、ワーク２００の姿勢又は位置を算定することができるため、ワーク２００の姿勢又は位置を算定する際に要する時間を短縮することが可能となる。また、一つのセンサヘッド２０で実現できるため、複数のセンサヘッドを配置する必要がない。 As a result, one sensor head 20 is curvedly changed at an arbitrary speed at which acceleration / deceleration does not occur, and in the process of the change, the work is sequentially performed at four measurement points located on the orbit of light formed in a substantially circular shape. The distance to the work 200 can be measured, and the posture or position of the work 200 can be calculated based on the measured distance. That is, since the distance can be measured and the posture or position of the work 200 can be calculated while maintaining an arbitrary speed at which acceleration / deceleration does not occur, the time required to calculate the posture or position of the work 200 can be shortened. Is possible. Further, since it can be realized by one sensor head 20, it is not necessary to arrange a plurality of sensor heads.
それゆえ、実施形態に係る光学計測装置１００によれば、ワーク２００の姿勢又は位置を一つのセンサヘッド２０で検査する際の時間を短縮することができ、さらに複数のセンサヘッドを必要としないことから、複数のセンサヘッドを配置する光学計測装置に比べてコストを削減することができる。 Therefore, according to the optical measuring device 100 according to the embodiment, the time required for inspecting the posture or position of the work 200 with one sensor head 20 can be shortened, and a plurality of sensor heads are not required. Therefore, the cost can be reduced as compared with the optical measuring device in which a plurality of sensor heads are arranged.
ここで、従来のセンサヘッドは、スポット径を変更することとなった場合、センサヘッドの形式を変更する必要があった。これに対し、実施形態に係る光学計測装置１００によれば、センサヘッド２０から照射される光により描かれる円を小さくすることで、スポット径を疑似的に大きくすることができるという効果をさらに奏する。以下に、（ａ）ワークの表面が粗い場合、及び（ｂ）微細なワークを測定する場合にわけて説明する。 Here, in the conventional sensor head, when the spot diameter is changed, it is necessary to change the type of the sensor head. On the other hand, according to the optical measuring device 100 according to the embodiment, the effect that the spot diameter can be pseudo-larged can be further achieved by reducing the circle drawn by the light emitted from the sensor head 20. .. Hereinafter, (a) a case where the surface of the work is rough and (b) a case where a fine work is measured will be described separately.
（ａ）ワークの表面が粗い場合：
図９に例示するように、ワーク２０１の表面が粗い（例えば自動車の傷）場合、センサヘッド２０から照射される光のスポットを円運動させ、複数点の計測値を取得する。取得した複数の計測値の平均を、最終的な測定値として確定する。これにより、表面の粗いワーク２０１に対する測定値を、安定化することができる。
(A) When the surface of the work is rough:
As illustrated in FIG. 9, when the surface of the work 201 is rough (for example, a scratch on an automobile), the spots of light emitted from the sensor head 20 are circularly moved to acquire measured values at a plurality of points. The average of the acquired multiple measured values is determined as the final measured value. Thereby, the measured value for the work 201 having a rough surface can be stabilized.
（ｂ）微細なワークを測定する場合：
図１０に例示するように、ワーク２０２が微細である（例えばサイズが数十μｍ程度）場合、センサヘッド２０から照射される光のスポットを円運動させずに、計測値を取得する。取得した計測値を、最終的な測定値として確定する。これにより、同一のセンサヘッドを用いて、多様なワークに対応することが可能となる。
(B) When measuring a fine workpiece:
As illustrated in FIG. 10, when the work 202 is fine (for example, the size is about several tens of μm), the measured value is acquired without making the spot of the light emitted from the sensor head 20 circularly move. The acquired measured value is confirmed as the final measured value. This makes it possible to handle a variety of workpieces using the same sensor head.
［変形例］
以上説明した実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。また、前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
[Modification example]
The embodiments described above are merely examples of the present invention in all respects. Needless to say, various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention. That is, in carrying out the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be appropriately adopted. Further, the above-described embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and is not for limiting and interpreting the present invention. Each element included in the embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, etc. are not limited to those exemplified, and can be changed as appropriate.
前述した実施形態では、位置関係制御部１４２が可動部材２５を動作させているが、これに限定されない。例えば、位置関係制御部１４２がワーク２００を載置する台２６を可動部材として動作させることとしてもよい。この変形例に係る光学計測装置の概略構成を、図１１に例示する。 In the above-described embodiment, the positional relationship control unit 142 operates the movable member 25, but the present invention is not limited to this. For example, the positional relationship control unit 142 may operate the table 26 on which the work 200 is placed as a movable member. A schematic configuration of the optical measuring device according to this modification is illustrated in FIG.
図１１に示す変形例に係る光学計測装置１００ａが、図１に示す実施形態に係る光学計測装置１００と異なる点は、変形例に係る光学計測装置１００ａが、実施形態に係る光学計測装置１００が備える可動部材２５を省略し、その代わりに、ワーク２００を載置する台２６を可動とした点である。
これ以外については、実施形態に係る光学計測装置１００の構成と同様であり、同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略することとする。以下においては、実施形態に係る光学計測装置１００と異なる点について主に説明する。
The difference between the optical measuring device 100a according to the modified example shown in FIG. 11 and the optical measuring device 100 according to the embodiment shown in FIG. 1 is that the optical measuring device 100a according to the modified example is different from the optical measuring device 100 according to the embodiment. The movable member 25 provided is omitted, and instead, the base 26 on which the work 200 is placed is made movable.
Other than this, the configuration is the same as that of the optical measuring device 100 according to the embodiment, and the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof will be omitted. Hereinafter, the points different from the optical measuring device 100 according to the embodiment will be mainly described.
位置関係制御部１４２は、センサヘッド２０から照射される光によりワーク２００上に描かれる光の軌道が、略円形状を形成するように、センサヘッド２０を動作させる。台２６は、直行する２軸の移動機構であり、制御部１４の制御信号に基づいて、図１１に例示するＸ軸方向及びＹ軸方向に任意に移動する。制御部１４の制御信号は、例えば、ユーザが設定端末３０を操作して設定した所定の半径となる円を描く円運動を行うように、台２６に指示するための信号である。ワーク２００は、台２６の動きに合わせて、センサヘッド２０によりワーク２００上に照射される光の軌道が略円形状を形成するように回転する。 The positional relationship control unit 142 operates the sensor head 20 so that the trajectory of the light drawn on the work 200 by the light emitted from the sensor head 20 forms a substantially circular shape. The platform 26 is a two-axis moving mechanism that is orthogonal to each other, and moves arbitrarily in the X-axis direction and the Y-axis direction illustrated in FIG. 11 based on the control signal of the control unit 14. The control signal of the control unit 14 is, for example, a signal for instructing the table 26 to perform a circular motion of drawing a circle having a predetermined radius set by operating the setting terminal 30 by the user. The work 200 rotates in accordance with the movement of the table 26 so that the trajectory of the light emitted on the work 200 by the sensor head 20 forms a substantially circular shape.
また、例えば、実施形態に係る光学計測装置１００が備える可動部材２５を省略し、その代わりに、センサヘッド２０に、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーを組み込むこととしてもよい。この場合には、例えば、ＭＥＭＳミラーの角度を制御する等し、センサヘッド２０から照射される光の方向を操作し、ワーク２００上に所定の円を描かせることが好ましい。 Further, for example, the movable member 25 included in the optical measuring device 100 according to the embodiment may be omitted, and a MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) mirror may be incorporated in the sensor head 20 instead. In this case, for example, it is preferable to control the angle of the MEMS mirror and control the direction of the light emitted from the sensor head 20 to draw a predetermined circle on the work 200.
また、前述した実施形態では、対象物が凸レンズや凹レンズである場合について説明したが、対象物の形状は、凸レンズ形状や凹レンズ形状であることには限定されない。例えば、回転体等を含む立体形状であってもよいし、紙状や板状等を含む平面形状であってもよい。さらに、対象物の姿勢又は位置を算定する際に、前述した対象物との距離に加え、対象物の形状を特定する形状情報を付与することが好ましい。形状情報には、例えば、対象物が平面であるのか立体であるのか等の形状を特定する情報、及び形状ごとに異なる情報（各種パラメータ）等を含めることができる。形状情報を付与することにより、対象物の形状ごとに異なる情報を加味して対象物の姿勢又は位置を算定することができるため、検査の精度をさらに高めることが可能となる。 Further, in the above-described embodiment, the case where the object is a convex lens or a concave lens has been described, but the shape of the object is not limited to the convex lens shape or the concave lens shape. For example, it may have a three-dimensional shape including a rotating body or the like, or a two-dimensional shape including a paper shape or a plate shape. Further, when calculating the posture or position of the object, it is preferable to add shape information for specifying the shape of the object in addition to the distance to the object described above. The shape information can include, for example, information for specifying the shape such as whether the object is a flat surface or a three-dimensional object, and information (various parameters) different for each shape. By adding the shape information, it is possible to calculate the posture or position of the object by adding different information for each shape of the object, so that the accuracy of the inspection can be further improved.
また、前述した実施形態では、光学計測装置１００がセンサヘッド２０を備える場合について説明したが、光学計測装置１００がセンサヘッド２０を備えることは必須ではない。対象物に照射した光の反射光に基づいて、対象物との距離を計測することができる光学計測装置であれば、本発明を適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, the case where the optical measuring device 100 includes the sensor head 20 has been described, but it is not essential that the optical measuring device 100 includes the sensor head 20. The present invention can be applied to any optical measuring device capable of measuring the distance to the object based on the reflected light of the light applied to the object.
［付記］
本実施形態における態様は、以下のような開示を含む。
[Additional Notes]
Aspects of this embodiment include the following disclosures.
（付記１）
光学計測装置（１００）であって、
光を出射する光源（１１）と、
対象物（２００）に照射した光の反射光に基づいて、前記対象物（２００）との距離を計測する計測部（１４１）と、
照射した光により対象物（２００）上に形成される光の軌道が、基準点を中心にする円及び楕円並びに基準点を中心にして旋回する曲線的な形状を含む一つ以上の略円形状を形成するように、前記対象物（２００）と前記光学計測装置（１００）との相対的な位置関係を制御する位置関係制御部（１４２）と、
前記計測部（１４１）により計測される前記対象物（２００）との距離に基づいて、前記対象物（２００）の姿勢又は位置を算定する算定部（１４３）と、
を備え、
前記計測部（１４１）は、前記略円形状に形成される前記光の軌道上に位置する、少なくとも三つ以上の測定ポイントにおける前記対象物（２００）との距離を計測する、
光学計測装置（１００）。
(Appendix 1)
Optical measuring device (100)
A light source (11) that emits light and
A measuring unit (141) that measures the distance to the object (200) based on the reflected light of the light that irradiates the object (200).
One or more substantially circular shapes in which the orbit of light formed on the object (200) by the irradiated light includes a circle and an ellipse centered on the reference point and a curved shape swirling around the reference point. A positional relationship control unit (142) that controls the relative positional relationship between the object (200) and the optical measuring device (100) so as to form the above.
A calculation unit (143) that calculates the posture or position of the object (200) based on the distance to the object (200) measured by the measurement unit (141).
With
The measuring unit (141) measures the distance to the object (200) at at least three or more measurement points located on the orbit of the light formed in the substantially circular shape.
Optical measuring device (100).
（付記２）
光学計測装置（１００）を制御するための光学計測方法であって、
光源（１１）から光を出射するステップと、
対象物（２００）に照射した光の反射光に基づいて、前記対象物（２００）との距離を計測するステップと、
照射した光により対象物（２００）上に形成される光の軌道が、基準点を中心にする円及び楕円並びに基準点を中心にして旋回する曲線的な形状を含む一つ以上の略円形状を形成するように、前記対象物（２００）と前記光学計測装置（１００）との相対的な位置関係を制御するステップと、
前記計測される前記対象物（２００）との距離に基づいて、前記対象物（２００）の姿勢又は位置を算定するステップと、
を含み、
前記対象物（２００）との距離を計測するステップにおいて、前記略円形状に形成される前記光の軌道上に位置する、少なくとも三つ以上の測定ポイントにおける前記対象物（２００）との距離を計測する、
光学計測方法。
(Appendix 2)
An optical measurement method for controlling an optical measurement device (100).
The step of emitting light from the light source (11) and
A step of measuring the distance to the object (200) based on the reflected light of the light applied to the object (200), and
One or more substantially circular shapes in which the orbit of light formed on the object (200) by the irradiated light includes a circle and an ellipse centered on the reference point and a curved shape swirling around the reference point. A step of controlling the relative positional relationship between the object (200) and the optical measuring device (100) so as to form
A step of calculating the posture or position of the object (200) based on the measured distance to the object (200), and
Including
In the step of measuring the distance to the object (200), the distance to the object (200) at at least three or more measurement points located on the orbit of the light formed in the substantially circular shape is determined. measure,
Optical measurement method.
１０…コントローラ、１１…光源、１２…分光器、１３…受光センサ、１４…制御部、２０…センサヘッド、２５…可動部材、２６…台、３０…設定端末、１００、１００ａ…光学計測装置、１４１…計測部、１４２…位置関係制御部、１４３…算定部、１４４…補正部、２００、２０１、２０２…ワーク 10 ... controller, 11 ... light source, 12 ... spectroscope, 13 ... light receiving sensor, 14 ... control unit, 20 ... sensor head, 25 ... movable member, 26 ... stand, 30 ... setting terminal, 100, 100a ... optical measuring device, 141 ... Measurement unit, 142 ... Positional relationship control unit, 143 ... Calculation unit, 144 ... Correction unit, 200, 201, 202 ... Work
Claims (12)
光を出射する光源と、
対象物に照射した光の反射光に基づいて、前記対象物との距離を計測する計測部と、
照射した光により対象物上に形成される光の軌道が、基準点を中心にする円及び楕円並びに基準点を中心にして旋回する曲線的な形状を含む一つ以上の略円形状を形成するように、前記対象物と前記光学計測装置との相対的な位置関係を制御する位置関係制御部と、
前記計測部により計測される前記対象物との距離に基づいて、前記対象物の姿勢又は位置を算定する算定部と、
を備え、
前記計測部は、前記略円形状に形成される前記光の軌道上に位置する、少なくとも三つ以上の測定ポイントにおける前記対象物との距離を計測する、
光学計測装置。 It is an optical measuring device
A light source that emits light and
A measuring unit that measures the distance to the object based on the reflected light of the light that irradiates the object,
The orbit of light formed on the object by the irradiated light forms one or more substantially circular shapes including a circle and an ellipse centered on the reference point and a curved shape swirling around the reference point. As described above, the positional relationship control unit that controls the relative positional relationship between the object and the optical measuring device,
A calculation unit that calculates the posture or position of the object based on the distance to the object measured by the measurement unit.
With
The measuring unit measures the distance to the object at at least three or more measurement points located on the orbit of the light formed in the substantially circular shape.
Optical measuring device.
請求項１記載の光学計測装置。 A correction unit that corrects the reference point based on the distance to the object measured by the measurement unit on the orbit of the light further formed on the object for correction of the reference point. Prepare, prepare
The optical measuring device according to claim 1.
請求項２記載の光学計測装置。 The correction unit determines the peak coordinates at which the distance becomes the maximum or the minimum based on the distance to the object measured by the measurement unit on the orbit of the light further formed on the object. , The determined peak coordinates are used as the reference point.
The optical measuring device according to claim 2.
請求項１から３のいずれか一項に記載の光学計測装置。 The calculation unit calculates the posture or position of the object based on the shape information that specifies the shape of the object in addition to the distance to the object.
The optical measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記計測部は、前記反射光の受光量に基づいて、前記センサヘッドから対象物までの距離を計測し、
前記位置関係制御部は、少なくとも前記対象物及び前記センサヘッドのいずれかを動かすことで、前記対象物と前記光学計測装置との相対的な位置関係を制御する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の光学計測装置。 Further equipped with one sensor head including an optical system that collects the reflected light reflected by the object.
The measuring unit measures the distance from the sensor head to the object based on the amount of received light received by the reflected light.
The positional relationship control unit controls the relative positional relationship between the object and the optical measuring device by moving at least one of the object and the sensor head.
The optical measuring device according to any one of claims 1 to 4.
請求項１から５のいずれか一項に記載の光学計測装置。 The positional relationship control unit controls the relative positional relationship between the object and the optical measuring device by controlling an orthogonal two-axis movement mechanism.
The optical measuring device according to any one of claims 1 to 5.
光源から光を出射するステップと、
対象物に照射した光の反射光に基づいて、前記対象物との距離を計測するステップと、
照射した光により対象物上に形成される光の軌道が、基準点を中心にする円及び楕円並びに基準点を中心にして旋回する曲線的な形状を含む一つ以上の略円形状を形成するように、前記対象物と前記光学計測装置との相対的な位置関係を制御するステップと、
前記計測される前記対象物との距離に基づいて、前記対象物の姿勢又は位置を算定するステップと、
を含み、
前記対象物との距離を計測するステップにおいて、前記略円形状に形成される前記光の軌道上に位置する、少なくとも三つ以上の測定ポイントにおける前記対象物との距離を計測する、
光学計測方法。 An optical measurement method for controlling an optical measurement device.
Steps to emit light from a light source
A step of measuring the distance to the object based on the reflected light of the light applied to the object, and
The orbit of light formed on the object by the irradiated light forms one or more substantially circular shapes including a circle and an ellipse centered on the reference point and a curved shape swirling around the reference point. As described above, the step of controlling the relative positional relationship between the object and the optical measuring device, and
A step of calculating the posture or position of the object based on the measured distance to the object, and
Including
In the step of measuring the distance to the object, the distance to the object is measured at at least three or more measurement points located on the orbit of the light formed in the substantially circular shape.
Optical measurement method.
請求項７記載の光学計測方法。 It further comprises a step of correcting the reference point based on the measured distance to the object on the orbit of the light further formed on the object for the correction of the reference point.
The optical measurement method according to claim 7.
請求項８記載の光学計測方法。 In the step of correcting the reference point, the peak coordinates at which the distance becomes the maximum or the minimum are determined based on the measured distance to the object on the orbit of the light further formed on the object. Then, the determined peak coordinates are used as the reference point.
The optical measurement method according to claim 8.
請求項７から９のいずれか一項に記載の光学計測方法。 In the step of calculating the posture or position of the object, the posture or position of the object is calculated based on the shape information that specifies the shape of the object in addition to the distance to the object.
The optical measurement method according to any one of claims 7 to 9.
前記位置関係を制御するステップにおいて、少なくとも前記対象物及び前記センサヘッドのいずれかを動かすことで、前記対象物と前記光学計測装置との相対的な位置関係を制御する、
請求項７から１０のいずれか一項に記載の光学計測方法。 In the step of measuring the distance to the object, the distance from the sensor head including the optical system that collects the reflected light to the object is measured based on the received amount of the reflected light.
In the step of controlling the positional relationship, at least one of the object and the sensor head is moved to control the relative positional relationship between the object and the optical measuring device.
The optical measurement method according to any one of claims 7 to 10.
請求項７から１１のいずれか一項に記載の光学計測方法。 In the step of controlling the positional relationship, the relative positional relationship between the object and the optical measuring device is controlled by controlling the orthogonal two-axis movement mechanism.
The optical measurement method according to any one of claims 7 to 11.
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