JP6366921B2 - 画像測定装置、及び高さ測定方法 - Google Patents
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かかる画像測定装置は、まず、ステージ上に載置されたワークの画像をディスプレイに表示させる。ここで、ワークは、例えば、1倍以上の大きな倍率でディスプレイに表示されるため、ワーク全体の画像ではなく、ワークの一部のみの画像が表示される。従って、画像測定装置は、ワークの画像をディスプレイに表示させた後、CCDカメラやステージを水平方向に移動させてワークの測定対象となる領域の画像をディスプレイに表示させ、その測定領域において所定の測定を実行する。
また、上記従来の画像測定装置において、ワークの高さを自動測定する場合、まず、ワークの寸法を測定する必要がある。上記従来の画像測定装置では、ワークの寸法を測定する際、ワークの形状に関わらず、CCDカメラやステージを移動させて撮像した複数の画像を繋ぎ合わせてワーク全体の画像を取得していたため、作業効率が悪く、無駄に作業時間が掛かっていた。
画像測定装置において、
測定対象物が載置されるステージと、
前記ステージに載置された測定対象物を撮像する撮像手段と、
前記ステージ及び前記撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させて、当該ステージ及び当該撮像手段の相対的な位置関係を制御する移動制御手段と、
前記測定対象物の形状を特定する形状特定手段と、
前記形状特定手段により特定された測定対象物の形状に応じて当該測定対象物の寸法を取得する寸法取得手段と、
前記形状特定手段により特定された測定対象物の形状及び前記寸法取得手段により取得された測定対象物の寸法に基づいて、測定経路を設定する経路設定手段と、
前記移動制御手段を制御して、前記ステージ及び前記撮像手段の相対的な位置関係が前記経路設定手段により設定された測定経路に沿うように当該ステージ及び当該撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させ、高さ測定を行う測定制御手段と、
前記ステージと前記撮像手段との間の相対距離を変化させて前記測定対象物の表面に焦点を合わせる合焦手段と、
を備え、
前記測定対象物は、前記撮像手段による一回の撮影で撮像可能な範囲を超える大きさであり、
前記寸法取得手段は、前記測定対象物の形状に応じて設定された当該測定対象物における複数の異なる特徴点の画像を前記撮像手段によりそれぞれ撮像させ、当該撮像された複数の異なる特徴点の画像に基づいて当該測定対象物の寸法を取得し、
前記測定制御手段は、前記合焦手段を制御して前記測定対象物の表面に焦点を合わせた際の焦点位置情報により高さ測定を行うことを特徴とする。
前記寸法取得手段は、矩形状の前記測定対象物に対しては、任意の3角を特徴点としてその画像を前記撮像手段により撮像させ、円形状の前記測定対象物に対しては、輪郭部分の任意の3点を特徴点としてその画像を前記撮像手段により撮像させることを特徴とする。
測定対象物が載置されるステージと、前記ステージに載置された測定対象物を撮像する撮像手段と、前記ステージ及び前記撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させて、当該ステージ及び当該撮像手段の相対的な位置関係を制御する移動制御手段と、を備える画像測定装置の高さ測定方法において、
前記測定対象物の形状を特定する形状特定工程と、
前記形状特定工程で特定された測定対象物の形状に応じて当該測定対象物の寸法を取得する寸法取得工程と、
前記形状特定工程で特定された測定対象物の形状及び前記寸法取得工程で取得された測定対象物の寸法に基づいて、測定経路を設定する経路設定工程と、
前記移動制御手段を制御して、前記ステージ及び前記撮像手段の相対的な位置関係が前記経路設定工程で設定された測定経路に沿うように当該ステージ及び当該撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させ、高さ測定を行う測定制御工程と、
を含み、
前記測定対象物は、前記撮像手段による一回の撮影で撮像可能な範囲を超える大きさであり、
前記寸法取得工程は、前記測定対象物の形状に応じて設定された当該測定対象物における複数の異なる特徴点の画像を前記撮像手段によりそれぞれ撮像させ、当該撮像された複数の異なる特徴点の画像に基づいて当該測定対象物の寸法を取得し、
前記測定制御工程は、前記ステージと前記撮像手段との間の相対距離を変化させて前記測定対象物の表面に焦点を合わせる合焦手段を制御して前記測定対象物の表面に焦点を合わせた際の焦点位置情報により高さ測定を行うことを特徴とする。
なお、ステージ13は、図示しないY軸駆動機構により、Y方向に駆動される。また、撮像ユニット17は、図示しないX軸駆動機構により、X軸ガイド16に沿ってX方向に駆動される。
なお、CCDカメラ34は、ステージ13に載置されたワーク12を撮像する撮像手段として機能する。
即ち、XYZ駆動部73は、ステージ13及び撮像ユニット17(CCDカメラ34)を移動させて、ステージ13及びCCDカメラ34の相対的な位置関係を制御する移動制御手段として機能する。また、XYZ駆動部73は、ステージ13とCCDカメラ34との間の相対距離を変化させてワーク12の表面に焦点を合わせる合焦手段として機能する。
まず、CPU81は、ワーク12の寸法を測定する(ステップS11:形状特定工程、寸法取得工程)。具体的には、CPU81は、CCDカメラ34を制御してステージ13上に載置された矩形状のワーク12の表面を撮像させ、ワーク12の表面の画像データを取得する。このとき、CPU81は、XYZ駆動部73を制御して撮像ユニット17(CCDカメラ34)及びステージ13を水平方向に移動させながらワーク12を撮像させ、ワーク12全体の寸法の測定に必要となる複数の画像データを取得する。なお、CPU81は、複数の画像データを取得する前に、例えば、オペレータの手動入力や低倍率でのワーク12の全体画像の撮像等により、ワーク12の形状を予め特定している。ここでは、ワーク12の形状が矩形状であることが予め特定されているので、例えば、矩形状のワーク12の特徴点である任意の3角をそれぞれ撮像して3つの画像データを取得する。そして、CPU81は、取得した複数の画像データに基づいて、実際のワーク12の寸法を測定する。
即ち、CPU81は、ワーク12の形状を特定する形状特定手段として機能する。また、CPU81は、形状特定手段により特定されたワーク12の形状に応じてワーク12の寸法を取得する寸法取得手段として機能する。ここで、ワーク12の寸法とは、例えば、矩形状のワーク12であれば各辺の長さ等の情報、円形状のワーク12であれば中心位置や半径の長さ等の情報のことである。
なお、本実施形態では、高さ測定の際、まず、開始位置から横方向(X方向)に移動し、横方向の端部に到達すると1列分縦方向(Y方向)に移動して、横方向(X方向)に移動する。以下、終了点に到達するまで上記動作を繰り返して、ジグザグ状に走査しながら高さ測定を行う。
そして、CPU81は、ステップS15で指定された終了点及びステップS12で指定された開始位置、並びにステップS11で特定されたワーク12の形状及びステップS11で取得されたワーク12の寸法に基づいて、測定経路を設定する。即ち、CPU81は、ワーク12の形状及び寸法に基づいて、測定経路を設定する経路設定手段として機能する。なお、経路設定手段により設定される測定経路には、ステップS14で設定された測定ピッチが反映されている。
即ち、CPU81は、XYZ駆動部73を制御して、ステージ13及びCCDカメラ34の相対的な位置関係がステップS15で設定された測定経路に沿うようにステージ13及びCCDカメラ34を移動させ、高さ測定を行う測定制御手段として機能する。
なお、CPU81は、ステップS16でワーク12の高さを測定している処理の途中でオートフォーカスに失敗したと判定した場合、表示制御部83を制御して、「無視して測定を続ける」、「測定を停止する」及び「指定回数だけリトライする」という3つの選択肢をディスプレイ25に表示させる。これにより、オペレータは、所望する選択肢を選択することができる。
まず、CPU81は、ワーク12の寸法を測定する(ステップS21)。具体的には、CPU81は、ステージ13上に載置された円形状のワーク12の表面を撮像させ、ワーク12の表面の画像データを取得する。このとき、CPU81は、ワーク12全体の形状の測定に必要となる複数の画像データを取得する。ここでは、ワーク12の形状が円形状であることが予め特定されているので、例えば、円形状のワーク12の特徴点である輪郭部分の任意の3点を撮像して3つの画像データを取得する。そして、CPU81は、取得した複数の画像データに基づいて、実際のワーク12の形状を測定する。
次に、オペレータは、図4のステップS13と同様に、オートフォーカスツールを選択して、オートフォーカスツールの条件を設定する(ステップS23)。
なお、本実施形態では、矩形状のワーク12に対する高さ測定処理と同様、開始位置から終了点に到達するまでジグザグ状に走査しながら高さ測定を行う。
なお、オートフォーカスに失敗したと判定した場合の処理は、図4のステップS16と同様であるので、説明を省略する。
従って、本実施形態に係る画像測定装置100によれば、高さ測定の対象となる領域がCCDカメラ34の視野よりも大きい場合であっても、自動的に測定経路を設定することができるので、オペレータの負担を軽減して操作性を向上させることができる。また、本実施形態に係る画像測定装置100によれば、ワーク12の形状に応じてワーク12の寸法を取得することができるので、ワーク12全体の画像を取得することなくワーク12の寸法を測定することができ、作業効率を向上させて作業時間を短縮することができる。
例えば、寸法取得手段は、矩形状のワーク12に対しては、任意の3角を特徴点としてその画像をCCDカメラ34により撮像させ、円形状のワーク12に対しては、輪郭部分の任意の3点を特徴点としてその画像をCCDカメラ34により撮像させるだけでよいので、作業効率を向上させて作業時間を短縮することができる。
また、円形状のワーク12に対する高さ測定を行う場合には、同心円状に走査しながら高さ測定を行うことも可能である。具体的には、開始位置より半径方向に向かって、同心円状に移動しながら高さ測定を実行する。終了点が開始位置より内側にあった場合は、開始位置より内側に向かって高さ測定し、開始位置より外側にあった場合は、開始位置より外側に向かって高さ測定する。なお、同心円状に高さ測定を行う場合、縦方向(Y方向)及び横方向(X方向)の代わりに、円周方向及び半径方向に測定ピッチをそれぞれ設定することとなる。
1 測定機本体
11 架台
12 ワーク(測定対象物)
13 ステージ
14、15 支持アーム
16 X軸ガイド
17 撮像ユニット
31 スライダ
32 Z軸ガイド
33 支持板
34 CCDカメラ(撮像手段)
35 照明装置
71 A/D変換器
72 照明制御部
73 XYZ駆動部(移動制御手段、合焦手段)
74 XYZ軸エンコーダ
2 コンピュータシステム
21 コンピュータ
81 CPU(形状特定手段、寸法取得手段、経路設定手段、測定制御手段)
82 多値画像メモリ
83 表示制御部
84 プログラム記憶部
85 ワークメモリ
86、87、88 I/Oインターフェース
89 ハードディスク
22 キーボード
23 ジョイスティックボックス
24 マウス
25 ディスプレイ
26 プリンタ
Claims (3)
- 測定対象物が載置されるステージと、
前記ステージに載置された測定対象物を撮像する撮像手段と、
前記ステージ及び前記撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させて、当該ステージ及び当該撮像手段の相対的な位置関係を制御する移動制御手段と、
前記測定対象物の形状を特定する形状特定手段と、
前記形状特定手段により特定された測定対象物の形状に応じて当該測定対象物の寸法を取得する寸法取得手段と、
前記形状特定手段により特定された測定対象物の形状及び前記寸法取得手段により取得された測定対象物の寸法に基づいて、測定経路を設定する経路設定手段と、
前記移動制御手段を制御して、前記ステージ及び前記撮像手段の相対的な位置関係が前記経路設定手段により設定された測定経路に沿うように当該ステージ及び当該撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させ、高さ測定を行う測定制御手段と、
前記ステージと前記撮像手段との間の相対距離を変化させて前記測定対象物の表面に焦点を合わせる合焦手段と、
を備え、
前記測定対象物は、前記撮像手段による一回の撮影で撮像可能な範囲を超える大きさであり、
前記寸法取得手段は、前記測定対象物の形状に応じて設定された当該測定対象物における複数の異なる特徴点の画像を前記撮像手段によりそれぞれ撮像させ、当該撮像された複数の異なる特徴点の画像に基づいて当該測定対象物の寸法を取得し、
前記測定制御手段は、前記合焦手段を制御して前記測定対象物の表面に焦点を合わせた際の焦点位置情報により高さ測定を行うことを特徴とする画像測定装置。 - 前記寸法取得手段は、矩形状の前記測定対象物に対しては、任意の3角を特徴点としてその画像を前記撮像手段により撮像させ、円形状の前記測定対象物に対しては、輪郭部分の任意の3点を特徴点としてその画像を前記撮像手段により撮像させることを特徴とする請求項1に記載の画像測定装置。
- 測定対象物が載置されるステージと、前記ステージに載置された測定対象物を撮像する撮像手段と、前記ステージ及び前記撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させて、当該ステージ及び当該撮像手段の相対的な位置関係を制御する移動制御手段と、を備える画像測定装置の高さ測定方法において、
前記測定対象物の形状を特定する形状特定工程と、
前記形状特定工程で特定された測定対象物の形状に応じて当該測定対象物の寸法を取得する寸法取得工程と、
前記形状特定工程で特定された測定対象物の形状及び前記寸法取得工程で取得された測定対象物の寸法に基づいて、測定経路を設定する経路設定工程と、
前記移動制御手段を制御して、前記ステージ及び前記撮像手段の相対的な位置関係が前記経路設定工程で設定された測定経路に沿うように当該ステージ及び当該撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させ、高さ測定を行う測定制御工程と、
を含み、
前記測定対象物は、前記撮像手段による一回の撮影で撮像可能な範囲を超える大きさであり、
前記寸法取得工程は、前記測定対象物の形状に応じて設定された当該測定対象物における複数の異なる特徴点の画像を前記撮像手段によりそれぞれ撮像させ、当該撮像された複数の異なる特徴点の画像に基づいて当該測定対象物の寸法を取得し、
前記測定制御工程は、前記ステージと前記撮像手段との間の相対距離を変化させて前記測定対象物の表面に焦点を合わせる合焦手段を制御して前記測定対象物の表面に焦点を合わせた際の焦点位置情報により高さ測定を行うことを特徴とする高さ測定方法。
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JP2013220887A JP6366921B2 (ja) | 2013-10-24 | 2013-10-24 | 画像測定装置、及び高さ測定方法 |
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