JP5262070B2 - 被検査物の真円度測定方法 - Google Patents

Description

本発明は被測定物の真円度測定方法に関し、特に、ゴミ等の付着による誤判定を生じない真円度測定方法に関する。

例えばハードディスクドライブ装置に使用するリング状のボンド磁石等ではその内外周の真円度をミクロンオーダーで管理する必要がある。ところで、ボンド磁石等の被検査物には往々にして検査時にゴミ等が付着することがあり、これによって真円度の測定に誤差を生じることがあった。そこで例えば特許文献１では、被検査物の画像データに包絡線処理を施すことによって、ゴミ等の付着があっても真円度を正確に算出できる方法が開示されている。
特開２００３−３０７４１３

しかし、従来の方法では、包絡線処理に使用する仮想円の半径をゴミの大きさ等を考慮して最適に設定する必要があるとともに、包絡線処理の演算も煩雑である等、真円度の算出に手間を要するという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、ゴミ等の付着の影響を受けることなく真円度の算出を簡易に行うことができる被検査物の真円度測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、撮像された被検査物の円形外周の、回帰計算によって求めた円（以下、回帰円という）の中心点を特定するステップと、上記中心点から上記円形外周上の各点までの距離を算出してこのうちの最小値より最小外半径を得るステップと、上記中心点から上記円形外周上の各点までの距離の平均値を算出して平均外半径を得るステップと、上記平均外半径と上記最小外半径の差を２倍した値を上記被検査物の外周の真円度とするステップとを具備している。

本第１発明において、円形外周にゴミ等が付着するとその外半径はゴミが付着した部分で局部的に大きくなるため、この部分で最大外半径を示すことがある。ここにおいて、本第１発明では最大外半径に代えて平均外半径を使用して、これと最小外半径の差に基づいて被検査物の外周真円度を算出しているから、ゴミ等付着による影響をほとんど受けることがない。特に平均外半径と最小外半径の差の２倍の値は、ゴミ等の付着がない場合の本来の外周真円度に近い値となる。

また、本第２発明では、撮像された被検査物の円形内周の回帰円の中心点を特定するステップと、上記中心点から上記円形内周上の各点までの距離を算出してこのうちの最大値より最大内半径を得るステップと、上記中心点から上記円形内周上の各点までの距離の平均値を算出して平均内半径を得るステップと、上記最大内半径と平均内半径の差を２倍した値を上記被検査物の内周の真円度とするステップとを具備している。

円形内周にゴミ等が付着するとその内半径はゴミが付着した部分で局部的に小さくなるため、この部分で最小内半径を示すことがある。ここにおいて、本第１発明では最小内半径に代えて平均内半径を使用して、これと最大内半径の差に基づいて被検査物の内周真円度を算出しているから、ゴミ等付着による影響をほとんど受けることがない。特に平均内半径と最大内半径の差の２倍の値は、ゴミ等の付着がない場合の本来の内周真円度に近い値となる。

以上のように、本発明の被測定物の真円度測定方法によれば、ゴミ等の付着の影響を受けることのない真円度の算出を簡易に行うことができる。

図１には本発明の方法を実施する装置の構成を示す。図１において、水平な透明基板１上に円形リング状の被検査物Ｗが載置されており、その下方の照明器２から平行光Ｌ１が入射している。照明器２は発光ダイオード（ＬＥＤ）２１を内設しており、ＬＥＤ２１から出力された発散光をコリメートレンズ２２で平行光Ｌ１に変換して上方の基板１へ向けて出力する。透明基板１を上方へ通過した平行光Ｌ１はテレセントリックレンズ３に入射し、再び平行光Ｌ２として撮像カメラ４のＣＣＤ４１に入射する。

撮像カメラ４はコンピュータ５に接続されている。コンピュータ５は撮像カメラ４から上記被検査物Ｗを含む画像を得て、後述する手順でその真円度や同軸度を算出するとともに、これに接続されたモニタ６上に、公差範囲内で拡大した被検査物Ｗの内周および外周の外形を描画する。

図２（１）、（２）には、本装置により得た被検査物Ｗの円周一周分の内外半径値を測定した一例を示す。被検査物Ｗの内周にゴミが付着すると、その内半径はゴミ等が付着した部分で局部的に小さくなるため、この部分（図２（１）のＫ部）で最小内半径を示すことがある。また、被検査物Ｗの外周にゴミ等が付着すると、その外半径はゴミ等が付着した部分で局部的に大きくなるため、この部分（図２（２）のＬ部）で最大外半径を示すことがある。したがって、内周の真円度を算出するために最大内半径と最小内半径の差をとり、また、外周の真円度を判定するために最大外半径と最小外半径の差をとると、ゴミ等が付着した場合には、実際の内周真円度や外周真円度とは大きく異なる値となることがある。

そこで、上記コンピュータ５では以下の手順でゴミ等の付着に左右されない真円度の判定を行う。すなわち、図３のステップ１０１では、撮像カメラ４から入力した画像データから微分処理によって被検査物Ｗの輪郭抽出を行う。ステップ１０２では、輪郭抽出によって得られた被検査物Ｗの内周および外周の各点（例えば総計３６０点）の座標に基づいて、最小二乗法によってそれぞれ内周と外周の各回帰円の中心Ｏi，Ｏoの座標を算出する。ステップ１０３では、内周および外周の各点について上記各中心Ｏi，Ｏｏからの距離を算出して内半径および外半径を得、続いてステップ１０４では算出された内半径および外半径のうちのそれぞれ最大値と最小値から最大内半径Ｄimxと最小外半径Ｄomiを得る。ステップ１０５では内半径および外半径の平均値を算出してそれぞれ平均内半径Ｄiavと平均外半径Ｄoavを得る。これら中心Ｏi，Ｏo、最大内半径Ｄimxと平均内半径Ｄiav、最小外半径Ｄomiと平均外半径Ｄoavの関係を図４に示す。

図３のステップ１０６では、（最大内半径−平均内半径）×２を内周真円度とする（図２（１））。これにより、ゴミ等の付着によって最小内半径が変動してもこれに無関係に内周真円度を算出し判定することができる。また、（平均外半径−最小外半径）×２を外周の真円度とする（図２（２））。これにより、ゴミ等の付着によって最大外半径が変動してもこれに無関係に外周の真円度を算出して、これが許容範囲内か否か判定し（ステップ１０７）、判定結果に応じて必要な処置を取るようにモニタ６上で報知する。

表１にはゴミ等が付着していない場合とゴミ等が付着した場合について、３種の被検査物Ｗ１〜Ｗ２に対して（最大内半径−最小内半径）で算出した本来の内周真円度と（最大内半径−平均内半径）×２で算出し近似した内周真円度を比較したものである。これより明らかなように、近似した内周真円度はゴミ等が付着していない場合は本来の内周真円度と１μｍ程度以下しか異ならず、近似した内周真円度を本来の内周真円度に代えて使用して、真円度を判定して良い。これに対してゴミ等が付着すると、近似した内周真円度はその影響を受けないのに対して、（最大内半径−最小内半径）で算出される内周真円度はこれに影響されて大きく変動する。この関係は外周真円度についても同様である。

なお、上記実施形態ではリング状の被検査物についてその内周と外周の真円度を測定する場合について説明したが、円形の被検査物の外周、あるいは円形開口を有する被検査物の内周を個別に測定する場合にも本発明が適用できることはもちろんである。

コンピュータ５は被検査物の輪郭抽出を行った段階（ステップ１０１）で被検査物の内周外形および外周外形をモニタ６上に公差範囲内で表示する。図５（１），（２）にはモニタ６上に表示される３種の被検査物Ｗ４〜Ｗ６の内周外形の一例を示し、公差範囲内で内周外形が表示されてその変形の程度やゴミの付着（図５（２）のＭ部）を明確に知ることができる。

また、コンピュータ５は内周と外周の各中心Ｏi，Ｏo（図４）の座標を算出した段階で（ステップ１０２）、両中心Ｏi，Ｏo間の距離を二倍し、この値によって同軸度を判定して必要な処置を取るようにモニタ６上で報知する。このように、真円度に加えて、同軸度や、さらには平均径等の検査項目をモニタ６上に表示することができる。こうすることによって、複数検査項目から総合的に被検査物Ｗの良否判定を行うことができる。

本発明方法を実施する装置の構成を示す図である。 ゴミ等が付着した際の、リング状被検査物の内半径と外半径の周方向への変化の一例を示すグラフである。 コンピュータにおける処理手順を示すフローチャートである。 リング状被検査物の概略外形図である。 モニタ上に表示される被検査物の内半径の変化を示す図である。

符号の説明

１…透明基板、２…照明器、３１，３２…レンズ、４…撮像カメラ、４１…ＣＣＤ、５…コンピュータ、６…モニタ、Ｗ…ワーク。

Claims (2)

1. 撮像された被検査物の円形外周の回帰計算によって求めた円の中心点を特定するステップと、前記中心点から前記円形外周上の各点までの距離を算出してこのうちの最小値より最小外半径を得るステップと、前記中心点から前記円形外周上の各点までの距離の平均値を算出して平均外半径を得るステップと、前記平均外半径と前記最小外半径の差を２倍した値を前記被検査物の外周の真円度とするステップとを具備する被検査物の真円度測定方法。
2. 撮像された被検査物の円形内周の回帰計算によって求めた円の中心点を特定するステップと、前記中心点から前記円形内周上の各点までの距離を算出してこのうちの最大値より最大内半径を得るステップと、前記中心点から前記円形内周上の各点までの距離の平均値を算出して平均内半径を得るステップと、前記最大内半径と前記平均内半径の差を２倍した値を前記被検査物の内周の真円度とするステップとを具備する被検査物の真円度測定方法。

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