JP6797639B2 - Image measuring device - Google Patents

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本発明は、画像測定装置に係り、さらに詳しくは、プローブをステージ上のワークに接触させ、プローブの位置を画像で検出してワークの寸法を求める画像測定装置の改良に関する。 The present invention relates to an image measuring device, and more particularly, to an improvement of an image measuring device in which a probe is brought into contact with a work on a stage, the position of the probe is detected by an image, and the dimensions of the work are obtained.

画像測定装置は、ステージ上に載置されたワークを撮影してワーク画像を取得し、ワーク画像からエッジを抽出してワークの寸法を求める寸法測定器である。ワーク画像は、カメラの高さ方向の位置に関わらず、ワークに対して極めて正確な相似形であり、ワーク画像上の距離や角度を判定することにより、ワーク上における実際の寸法や角度を検知することができる。エッジ抽出は、ワーク画像の輝度変化を解析してエッジ点を検出し、検出された複数のエッジ点に直線、円、円弧などの幾何学図形をフィッティングさせることにより行われ、ワークと背景との境界、ワーク上の凹部又は凸部の輪郭等がエッジとして求められる。ワークの寸法は、この様にして求められるエッジ間の距離や角度として求められる。また、求められた寸法値と設計値との差分(誤差)を公差と比較してワークの良否判定が行われる。 The image measuring device is a dimensional measuring device that photographs a work placed on a stage, acquires a work image, extracts edges from the work image, and obtains the dimensions of the work. The work image has an extremely accurate similarity to the work regardless of the position in the height direction of the camera, and the actual dimensions and angles on the work are detected by determining the distance and angle on the work image. can do. Edge extraction is performed by analyzing the change in brightness of the work image to detect edge points, and fitting geometric figures such as straight lines, circles, and arcs to the detected multiple edge points. A boundary, a concave or convex contour on the work, or the like is required as an edge. The dimensions of the work are obtained as the distance and angle between the edges obtained in this way. In addition, the quality of the work is judged by comparing the difference (error) between the obtained dimensional value and the design value with the tolerance.

上述した様な画像測定装置には、プローブをステージ上に載置されたワークの側面に接触させてワークの寸法を求めるものがある(非特許文献1)。プローブは、カメラの撮像視野内に配置され、ワークとの接触位置は、ワークの側面に接触した状態のプローブが撮影された画像からプローブの位置を特定することによって求められる。 In some image measuring devices as described above, the probe is brought into contact with the side surface of the work placed on the stage to determine the dimensions of the work (Non-Patent Document 1). The probe is arranged in the imaging field of view of the camera, and the contact position with the work is determined by specifying the position of the probe from the captured image of the probe in the state of being in contact with the side surface of the work.

Guijun Ji,ハインリッヒ シュベンケ(Heinrich Schwenke),オイゲン トラペート(Eugen Trapet),「アン オプトメカニカル マイクロプローブ システム フォー メジャリング ベリー スモール パーツ オン CMMs(An Opto−mechanical Microprobe System for Measuring Very Small Parts on CMMs)」,(アメリカ),国際光工学会(SPIE)ビジョンジオメトリーVII(Vision GeometryVII),1998年7月20日〜22日,第3454巻,p.348−353Guijun Ji, Heinrich Schwenke, Eugen Trapet, "Ampto-Mechanical Microprobe System Forming Very Small Parts on CMMs (An Opti-Mechanical MicroMeasure) (USA), International Society of Optical Engineers (SPIE) Vision Geometry VII (Vision Geometry VII), July 20-22, 1998, Vol. 3454, p. 348-353

図33及び図34は、画像測定装置の動作例を示した図である。図33の(a)には、測定対象のワークWが示され、(b)には、ワーク画像Iwが示されている。このワークWは、ベース部材wと、ベース部材w上に形成された2つの突出部wとからなる。2つの突出部wにおける内側の側面Sa間の距離Aと、外側の側面Sb間の距離Bと、ベース部材wの側面Sc間の距離Cとを測定する場合、突出部wの内側が曲面形状であることから、側面Sb及びScのエッジに比べ、側面Saのエッジをワーク画像Iwから正確に特定することは難しい。 33 and 34 are views showing an operation example of the image measuring device. The work W to be measured is shown in FIG. 33A, and the work image Iw is shown in FIG. 33B. The work W includes a base member w 1 and two projecting portions w 2 formed on the base member w 1 . When measuring the distance A between the inner side surfaces Sa of the two protrusions w 2 , the distance B between the outer side surfaces Sb, and the distance C between the side surfaces Sc of the base member w 1 , the inside of the protrusion w 2 Since is a curved surface shape, it is difficult to accurately identify the edge of the side surface Sa from the work image Iw as compared with the edge of the side surface Sb and Sc.

図34の(a)には、プローブPrを右側の突出部wの側面Saに接触させた状態で撮影されたワーク画像Iwが示され、(b)には、プローブPrを左側の突出部wの側面Saに接触させた状態で撮影されたワーク画像Iwが示されている。ワーク画像IwにおけるプローブPrの位置は、プローブPrの形状やサイズが既知であることから正確に特定することができる。また、側面Saの位置は、撮像視野内におけるプローブPrの変位量から接触位置を特定することによって求められる。従って、この種の画像測定装置を用いれば、ワーク画像Iwからエッジが正確に特定できない測定箇所であっても、寸法を正確に求めることができる。 The (a) of FIG. 34, indicated workpiece image Iw taken in a state in contact with the side surface Sa of the right protrusion w 2 the probe Pr is, the (b) is a probe Pr left projecting portions captured workpiece image Iw in the state in contact with the side surface Sa of w 2 is shown. The position of the probe Pr in the work image Iw can be accurately specified because the shape and size of the probe Pr are known. Further, the position of the side surface Sa is obtained by specifying the contact position from the displacement amount of the probe Pr in the imaging field of view. Therefore, if this type of image measuring device is used, the dimensions can be accurately obtained even at the measurement location where the edge cannot be accurately specified from the work image Iw.

ところで、プローブPrがワークWの側面に衝突すると、プローブPrとワークWとには大きな力が作用する。プローブPrを支持するシャフトを金属製とすると、プローブPrがワークWに衝突することによってワークWがプローブPrによって押されて移動してしまい、側面の位置の測定精度が低下する。プローブPrを非常に柔らかくかつ細い部材(光ファイバなどの糸状部材)で支持すると、プローブPrがワークWに衝突してもワークWが移動しないため、側面の位置の測定精度が向上する。しかし、プローブPrの振動に伴う測定精度の低下が発生する。プローブPrの振動が十分に減衰するまで待機すると、多数のワークWを短時間で測定することが困難となる。したがって、振動の影響を受けにくく、かつ、ワークWを移動させにくいプローブPrの支持機構が必要となる。そこで、本発明は、測定精度の低下を抑制可能なプローブの支持機構を提供することを目的とする。 By the way, when the probe Pr collides with the side surface of the work W, a large force acts on the probe Pr and the work W. If the shaft that supports the probe Pr is made of metal, the work W is pushed by the probe Pr and moves when the probe Pr collides with the work W, and the measurement accuracy of the position of the side surface is lowered. When the probe Pr is supported by a very soft and thin member (filament-like member such as an optical fiber), the work W does not move even if the probe Pr collides with the work W, so that the measurement accuracy of the side position is improved. However, the measurement accuracy is lowered due to the vibration of the probe Pr. Waiting until the vibration of the probe Pr is sufficiently attenuated makes it difficult to measure a large number of workpieces W in a short time. Therefore, a support mechanism for the probe Pr that is not easily affected by vibration and that does not easily move the work W is required. Therefore, an object of the present invention is to provide a probe support mechanism capable of suppressing a decrease in measurement accuracy.

本発明の第1の態様による画像測定装置は、
ワークが載置されるステージと、
前記ステージに載置された前記ワークを撮像して画像を生成する撮像部と、
前記撮像部の視野内において、前記ステージに載置され少なくとも一部が鉛直方向に延びる前記ワークの側面と接触可能なコンタクト部と、前記コンタクト部を一端に固定された非可撓性のシャフトとを有するプローブと、
前記ステージの載置面と略平行に前記ステージと前記プローブとのうち少なくとも一方を移動させる駆動部と、
前記プローブを支持する支持機構と、
前記コンタクト部と前記ワークの側面とが接触したときに前記撮像部により生成された画像を用いて前記ワークの側面の位置を測定する測定部と
を有する画像測定装置であって、
前記支持機構は、
前記シャフトを保持し、前記シャフトとともに可動する可動部と、
前記可動部と対向して設けられた固定部と、
前記可動部と前記固定部とが少なくとも3点で接触するよう前記可動部を付勢する付勢機構であって、前記コンタクト部が前記ワークの側面に押圧されることで前記シャフトとともに前記可動部が初期位置から移動すると前記可動部を当該初期位置に復元するように付勢する付勢機構と
を有し、
前記3点の位置は同一の球面上の位置であることを特徴とする。
The image measuring device according to the first aspect of the present invention is
The stage on which the work is placed and
An imaging unit that images the work placed on the stage and generates an image,
Within the field of view of the imaging unit, a contact portion mounted on the stage and at least partially extending in the vertical direction and capable of contacting the side surface of the work, and an inflexible shaft having the contact portion fixed to one end. With a probe that has
A drive unit that moves at least one of the stage and the probe substantially parallel to the mounting surface of the stage.
A support mechanism that supports the probe and
An image measuring device including a measuring unit that measures the position of a side surface of the work using an image generated by the imaging unit when the contact unit and the side surface of the work come into contact with each other.
The support mechanism
A movable part that holds the shaft and moves together with the shaft,
A fixed portion provided facing the movable portion and a fixed portion
An urging mechanism that urges the movable portion so that the movable portion and the fixed portion come into contact with each other at at least three points. When the contact portion is pressed against the side surface of the work, the movable portion is combined with the shaft. Has an urging mechanism that urges the movable portion to be restored to the initial position when it moves from the initial position.
The positions of the three points are characterized by being on the same spherical surface.

本発明によれば測定精度の低下を抑制可能なプローブの支持機構が提供される。 According to the present invention, a probe support mechanism capable of suppressing a decrease in measurement accuracy is provided.

本発明の実施の形態による画像測定装置1の一構成例を示したシステム図である。It is a system diagram which showed one configuration example of the image measuring apparatus 1 by embodiment of this invention. 図1の画像測定装置1の動作の一例を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which shows typically an example of the operation of the image measuring apparatus 1 of FIG. プローブ26をステージ23上のワークWに接触させる際の動作の一例を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which shows typically an example of the operation when the probe 26 is brought into contact with a work W on a stage 23. 図1の画像測定装置1の動作の一例を示した図であり、輪郭線14の位置を特定してワークWの側面間の距離Dを算出する場合が示されている。It is a figure which showed an example of the operation of the image measuring apparatus 1 of FIG. 1, and shows the case where the position of the contour line 14 is specified and the distance D between the side surfaces of a work W is calculated. 図1のコントローラ3の一構成例を示したブロック図である。It is a block diagram which showed one configuration example of the controller 3 of FIG. 図5の入力受付部311の一構成例を示したブロック図である。It is a block diagram which showed one configuration example of the input reception part 311 of FIG. 図5の入力受付部311における接触位置指定時の動作の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the operation at the time of designating a contact position in the input reception part 311 of FIG. 図5の入力受付部311におけるパターン画像登録時の動作の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the operation at the time of the pattern image registration in the input reception part 311 of FIG. 図5の入力受付部311における接触位置指定時の動作の一例を示した図であり、形状種別とスキャン経路の本数とを対応づけたテーブルが示されている。It is a figure which showed an example of the operation at the time of designating a contact position in the input reception part 311 of FIG. 5, and shows the table which corresponded the shape type and the number of scan paths. 図5の入力管理部311におけるスキャン位置指定時の動作の一例を示した図であり、輪郭線Lの長さに応じてスキャン経路の本数が異なる場合が示されている。It is a figure which showed an example of the operation at the time of designating a scan position in the input management unit 311 of FIG. 5, and shows the case where the number of scan paths differs depending on the length of the contour line L. 図5の測定制御部315の一構成例を示したブロック図である。It is a block diagram which showed one configuration example of the measurement control unit 315 of FIG. 図5のコントローラ3における測定設定時の動作の一例を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed an example of the operation at the time of measurement setting in the controller 3 of FIG. 図1の画像測定装置1における測定設定時の動作の一例を示した図であり、登録対象のワークWとパターン画像Ipとが示されている。It is a figure which showed an example of the operation at the time of measurement setting in the image measuring apparatus 1 of FIG. 1, and shows the work W to be registered, and the pattern image Ip. 図1の画像測定装置1における測定設定時の動作の一例を示した図であり、表示部21に表示される設定画面100が示されている。It is a figure which showed an example of the operation at the time of measurement setting in the image measuring apparatus 1 of FIG. 1, and shows the setting screen 100 displayed on the display unit 21. 設計値及び公差の指定時における公差設定画面101を示した図である。It is a figure which showed the tolerance setting screen 101 at the time of designating a design value and a tolerance. 特徴量情報の指定時における特徴量設定画面102を示した図である。It is a figure which showed the feature amount setting screen 102 at the time of designating a feature amount information. 図12のステップS103(画像測定要素の設定)について、詳細動作の一例を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed an example of the detailed operation about step S103 (setting of an image measurement element) of FIG. 図1の画像測定装置1における画像測定要素の設定時の動作の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the operation at the time of setting of the image measurement element in the image measurement apparatus 1 of FIG. 図12のステップS104(プローブ測定要素の設定)について、詳細動作の一例を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed an example of the detailed operation about step S104 (setting of a probe measurement element) of FIG. 図1の画像測定装置1におけるプローブ測定要素の設定時の動作の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the operation at the time of setting of the probe measuring element in the image measuring apparatus 1 of FIG. モデル画像Im上の接触目標位置を調整する場合の動作例を示した図である。It is a figure which showed the operation example at the time of adjusting the contact target position on a model image Im. スキャン動作の開始位置が他の部位と干渉する場合の動作例を示した図である。It is a figure which showed the operation example when the start position of a scan operation interferes with other parts. モデル画像Im上でスキャン動作の高さ位置を調整する場合の動作例を示した図である。It is a figure which showed the operation example at the time of adjusting the height position of a scanning operation on a model image Im. プローブ26が接触目標位置間を移動する際の移動方法を指定する場合の動作例を示した図である。It is a figure which showed the operation example at the time of designating the moving method when the probe 26 moves between contact target positions. 図12のステップS107(特徴量情報の登録)について、詳細動作の一例を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed an example of the detailed operation about step S107 (registration of feature amount information) of FIG. 図17のステップS201、図19のステップS301及び図25のステップS401(撮影条件の指定)の詳細動作の一例を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed an example of the detailed operation of the step S201 of FIG. 17, the step S301 of FIG. 19, and the step S401 (designation of shooting conditions) of FIG. 図5のコントローラ3における連続測定時の動作の一例を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed an example of the operation at the time of continuous measurement in the controller 3 of FIG. 図5のコントローラ3における連続測定時の動作の一例を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed an example of the operation at the time of continuous measurement in the controller 3 of FIG. 図1の画像測定装置1における連続測定時の動作の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the operation at the time of continuous measurement in the image measuring apparatus 1 of FIG. 図1の画像測定装置1における連続測定時の動作の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the operation at the time of continuous measurement in the image measuring apparatus 1 of FIG. 図1の画像測定装置1における連続測定時の動作の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the operation at the time of continuous measurement in the image measuring apparatus 1 of FIG. 図28のステップS615(スキャン動作)について、詳細動作の一例を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed an example of the detailed operation about step S615 (scan operation) of FIG. 28. 従来の画像測定装置の動作例を示した図である。It is a figure which showed the operation example of the conventional image measuring apparatus. 従来の画像測定装置の動作例を示した図である。It is a figure which showed the operation example of the conventional image measuring apparatus. プローブの支持機構を示す図である。It is a figure which shows the support mechanism of a probe. 非可動部材と可動部材とを示す図である。It is a figure which shows the non-movable member and the movable member. 非可動部材と可動部材との組み立て方法を説明する図である。It is a figure explaining the assembling method of a non-movable member and a movable member. 非可動部材と可動部材との組み立て方法を説明する図である。It is a figure explaining the assembling method of a non-movable member and a movable member. 非可動部材を示す図である。It is a figure which shows the non-movable member. 付勢機構と可動機構とを示す図である。It is a figure which shows the urging mechanism and the movable mechanism. コンタクト部と可動部材の動きを説明する図である。It is a figure explaining the movement of a contact part and a movable member. コンタクト部と可動部材の動きを説明する図である。It is a figure explaining the movement of a contact part and a movable member. コンタクト部と可動部材の動きを説明する図である。It is a figure explaining the movement of a contact part and a movable member. 金属球の動きを説明する図である。It is a figure explaining the movement of a metal sphere. 付勢機構と可動機構とを示す図である。It is a figure which shows the urging mechanism and the movable mechanism. 他の付勢機構を示す図である。It is a figure which shows the other urging mechanism.

<画像測定装置1>
図1は、本発明の実施の形態による画像測定装置1の一構成例を示したシステム図である。この画像測定装置1は、ステージ23上のワークWが撮影されたワーク画像からエッジを抽出し、また、プローブ26をステージ23上のワークWに接触させて接触位置を特定することにより、ワークWの寸法を求める寸法測定器であり、本体2、コントローラ3、キーボード41及びマウス42により構成される。ワークWは、その形状や寸法が測定される測定対象物である。
<Image measuring device 1>
FIG. 1 is a system diagram showing a configuration example of an image measuring device 1 according to an embodiment of the present invention. The image measuring device 1 extracts an edge from the work image taken by the work W on the stage 23, and contacts the probe 26 with the work W on the stage 23 to specify the contact position. It is a dimension measuring instrument for obtaining the dimensions of the above, and is composed of a main body 2, a controller 3, a keyboard 41 and a mouse 42. The work W is a measurement object whose shape and dimensions are measured.

本体2は、測定ユニット20、表示部21、垂直駆動部22、ステージ23、水平駆動部24及び透過照明ユニット25により構成され、ステージ23上のワークWに可視光からなる検出光を照射し、その透過光又は反射光を受光してワーク画像を生成する。表示部21の正面方向を前後方向と呼ぶことにすれば、表示部21は、測定ユニット20よりも前側に配置されている。 The main body 2 is composed of a measurement unit 20, a display unit 21, a vertical drive unit 22, a stage 23, a horizontal drive unit 24, and a transmitted illumination unit 25, and irradiates a work W on the stage 23 with detection light consisting of visible light. A work image is generated by receiving the transmitted light or the reflected light. If the front direction of the display unit 21 is referred to as the front-rear direction, the display unit 21 is arranged in front of the measurement unit 20.

ここでは、ワーク画像からエッジを抽出してワークWの寸法を求める処理を画像測定と呼び、プローブ26をワークWの側面に接触させた状態のワーク画像から、プローブ26の位置を検出し、プローブ26とワークWとの接触位置の座標を特定することにより、ワークWの寸法を求める処理をプローブ測定と呼ぶことにする。 Here, the process of extracting edges from the work image to obtain the dimensions of the work W is called image measurement, and the position of the probe 26 is detected from the work image in which the probe 26 is in contact with the side surface of the work W, and the probe is probed. The process of obtaining the dimensions of the work W by specifying the coordinates of the contact position between the work W and the work W is called probe measurement.

表示部21は、ワーク画像や測定結果を表示する表示装置である。垂直駆動部22は、ステージ23に対するフォーカス位置の高さやプローブ26の高さを調整するために、測定ユニット20及びステージ23を鉛直方向に相対的に移動させる。この垂直駆動部22は、測定ユニット20を鉛直方向に移動させることができる。なお、垂直駆動部22は、プローブ26を測定ユニット20に対して個別に高さ調整可能な構成としても良い。 The display unit 21 is a display device that displays a work image and a measurement result. The vertical drive unit 22 moves the measurement unit 20 and the stage 23 relatively in the vertical direction in order to adjust the height of the focus position with respect to the stage 23 and the height of the probe 26. The vertical drive unit 22 can move the measurement unit 20 in the vertical direction. The vertical drive unit 22 may have a configuration in which the height of the probe 26 can be adjusted individually with respect to the measurement unit 20.

ステージ23は、ワークWを載置するための水平かつ平坦な載置面を有する作業台である。例えば、ステージ23は、検出光を透過させるガラス板からなる。水平駆動部24は、ステージ23に対する撮像視野の位置やプローブ26の位置を調整するために、測定ユニット20及びステージ23をステージ23の上面と平行な方向に相対的に移動させる。この水平駆動部24は、ステージ23を水平面内の任意の方向に移動させることができる。 The stage 23 is a workbench having a horizontal and flat mounting surface on which the work W is mounted. For example, the stage 23 is made of a glass plate that transmits detection light. The horizontal drive unit 24 moves the measurement unit 20 and the stage 23 relatively in a direction parallel to the upper surface of the stage 23 in order to adjust the position of the imaging field of view and the position of the probe 26 with respect to the stage 23. The horizontal drive unit 24 can move the stage 23 in any direction in the horizontal plane.

透過照明ユニット25は、ステージ23上のワークWに検出光を下方から照射する投光装置であり、透過照明用光源251、ミラー252及び集光レンズ253により構成される。透過照明用光源251は、前方に向けて配置されている。透過照明用光源251から出射された検出光は、ミラー252により上方に向けて反射され、集光レンズ253を介して出射される。この検出光は、ステージ23を透過し、その透過光の一部は、ワークWにより遮断され、他の一部が測定ユニット20の対物レンズ205に入射する。 The transmission illumination unit 25 is a light projecting device that irradiates the work W on the stage 23 with the detected light from below, and is composed of a transmission illumination light source 251, a mirror 252, and a condenser lens 253. The transmitted illumination light source 251 is arranged toward the front. The detection light emitted from the transmission illumination light source 251 is reflected upward by the mirror 252 and emitted through the condenser lens 253. This detected light passes through the stage 23, a part of the transmitted light is blocked by the work W, and the other part is incident on the objective lens 205 of the measuring unit 20.

<測定ユニット20>
測定ユニット20は、ステージ23上のワークWに検出光を照射し、ワークWからの検出光を受光する投受光ユニットであり、プローブ26、切替駆動部27、撮像部201,206、ハーフミラー204,210、対物レンズ205、同軸落射照明用光源209、リング照明ユニット211、リング照明用垂直駆動部212及びプローブ用光源263により構成される。
<Measurement unit 20>
The measurement unit 20 is a light emitting / receiving unit that irradiates the work W on the stage 23 with the detection light and receives the detection light from the work W, and is a probe 26, a switching drive unit 27, an imaging unit 201, 206, and a half mirror 204. , 210, objective lens 205, coaxial epi-illumination light source 209, ring illumination unit 211, ring illumination vertical drive unit 212, and probe light source 263.

対物レンズ205は、ワークWからの検出光を集光する受光レンズであり、ステージ23と対向するように配置されている。撮像部201及び206は、共通の対物レンズ205を介してステージ23上のワークWを撮影し、ワーク画像をそれぞれ生成するカメラである。 The objective lens 205 is a light receiving lens that collects the detection light from the work W, and is arranged so as to face the stage 23. The imaging units 201 and 206 are cameras that photograph the work W on the stage 23 through the common objective lens 205 and generate work images, respectively.

撮像部201は、撮影倍率の低い撮像装置であり、撮像素子202と、結像レンズ及び絞り板からなる低倍側結像レンズ部203とにより構成される。撮像素子202は、低倍側結像レンズ部203を介してワークWからの検出光を受光し、ワーク画像を生成する。この撮像素子202は、受光面を下方に向けた状態で配置されている。 The image pickup unit 201 is an image pickup device having a low imaging magnification, and is composed of an image pickup element 202 and a low magnification side image pickup lens unit 203 composed of an image pickup lens and an aperture plate. The image sensor 202 receives the detection light from the work W via the low magnification side image pickup lens unit 203 and generates a work image. The image sensor 202 is arranged with the light receiving surface facing downward.

撮像部206は、撮影倍率の高い撮像装置であり、撮像素子207と、結像レンズ及び絞り板からなる高倍側結像レンズ部208とにより構成され、撮像部201の撮像視野と同軸の撮像視野をステージ23上に形成する。撮像素子207は、高倍側結像レンズ部208を介してワークWからの検出光を受光し、ワーク画像を生成する。この撮像素子207は、受光面を前方に向けた状態で配置されている。対物レンズ205を透過した検出光は、ハーフミラー204により後方に向けて反射され、高倍側結像レンズ部208を介して撮像素子207に結像する。 The imaging unit 206 is an imaging device having a high imaging magnification, and is composed of an imaging element 207 and a high magnification side imaging lens unit 208 composed of an imaging lens and an aperture plate, and has an imaging field coaxial with the imaging field of the imaging unit 201. Is formed on the stage 23. The image sensor 207 receives the detection light from the work W via the high magnification side imaging lens unit 208 and generates a work image. The image sensor 207 is arranged with the light receiving surface facing forward. The detected light transmitted through the objective lens 205 is reflected rearward by the half mirror 204 and is imaged on the image sensor 207 via the high magnification side imaging lens unit 208.

撮像素子202及び207には、例えば、CCD(Charge Coupled Devices:電荷結合素子)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化物半導体)などのイメージセンサが用いられる。対物レンズ205には、鉛直方向、すなわち、対物レンズ205の光軸方向の位置が変化しても、像の大きさを変化させない性質を有するテレセントリックレンズが用いられる。 Image sensors such as CCDs (Charge Coupled Devices) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductors) are used as the image sensors 202 and 207. As the objective lens 205, a telecentric lens having a property of not changing the size of the image even if the position of the objective lens 205 in the vertical direction, that is, the position of the objective lens 205 in the optical axis direction is changed is used.

同軸落射照明用光源209は、ステージ23上のワークWに検出光を鉛直上方から照射するための投光用光源装置であり、前方に向けて配置されている。同軸落射照明用光源209から出射された検出光は、ハーフミラー210により下方に向けて反射され、対物レンズ205を介して出射される。 The coaxial epi-illumination light source 209 is a light projection device for irradiating the work W on the stage 23 with the detected light from vertically above, and is arranged toward the front. The detection light emitted from the coaxial epi-illumination light source 209 is reflected downward by the half mirror 210 and emitted through the objective lens 205.

リング照明ユニット211は、ステージ23上のワークWに検出光を上方又は側方から照射する投光装置であり、対物レンズ205を取り囲むリング形状からなる。リング照明用垂直駆動部212は、ステージ23に対する検出光の照射角度を調整するために、リング照明ユニット211を鉛直方向に移動させる。ワークWの照明方法としては、透過照明、リング照明又は同軸落射照明のいずれかを選択することができる。 The ring illumination unit 211 is a light projecting device that irradiates the work W on the stage 23 with the detected light from above or from the side, and has a ring shape surrounding the objective lens 205. The ring illumination vertical drive unit 212 moves the ring illumination unit 211 in the vertical direction in order to adjust the irradiation angle of the detected light with respect to the stage 23. As the illumination method of the work W, either transmission illumination, ring illumination, or coaxial epi-illumination can be selected.

<プローブ26>
プローブ26は、ステージ23上に載置されたワークWの側面に接触させてワークWの寸法を測定するための接触子である。このプローブ26は、撮像部201の撮像視野内と退避位置とに移動可能に配置されている。また、プローブ26は、自発光型のプローブであり、ワークWに接触させる球状のコンタクト部261と、ガイド光を伝送する金属管262とにより構成される。
<Probe 26>
The probe 26 is a contactor for measuring the size of the work W by contacting the side surface of the work W placed on the stage 23. The probe 26 is movably arranged in the imaging field of view of the imaging unit 201 and in the retracted position. Further, the probe 26 is a self-luminous probe, and is composed of a spherical contact portion 261 that contacts the work W and a metal tube 262 that transmits guide light.

金属管262の内部には、ガイド光を伝送するための光ファイバが内包されている。金属管262は、十分な強度を有するSUS管で構成されており、ワークWにコンタクト部261が接触しても金属管262の形状は変化しない。 An optical fiber for transmitting guide light is contained inside the metal tube 262. The metal pipe 262 is made of a SUS pipe having sufficient strength, and the shape of the metal pipe 262 does not change even if the contact portion 261 comes into contact with the work W.

コンタクト部261は、プローブ用光源263から延出する金属管262の先端に配置され、ガイド光を拡散放射する。球状のコンタクト部261の水平方向における断面積は金属管262の水平方向における断面積よりも大きくなっていることから、撮像部201によりコンタクト部261を上方から撮像した場合であっても、コンタクト部261の輪郭を撮像することができる。プローブ用光源263は、可視光からなるガイド光を生成し、金属管262に入射させる光源装置である。 The contact portion 261 is arranged at the tip of the metal tube 262 extending from the probe light source 263 and diffuses and radiates the guide light. Since the horizontal cross-sectional area of the spherical contact portion 261 is larger than the horizontal cross-sectional area of the metal tube 262, even when the contact portion 261 is imaged from above by the imaging unit 201, the contact portion The contour of 261 can be imaged. The probe light source 263 is a light source device that generates guide light composed of visible light and causes it to enter the metal tube 262.

切替駆動部27は、プローブ26が撮像視野内の測定位置に位置する状態と、プローブ26が撮像視野の中心から離れる方向に移動した退避位置に位置する状態とを相互に切り替える水平駆動部である。この切替駆動部27は、鉛直方向の回転軸を中心としてプローブ用光源263を回転させる回転駆動部であり、プローブ用光源263を回転させることにより、プローブ26を退避位置と測定位置との間で移動させる。例えば、退避位置は、撮像部201の撮像視野外であることが望ましいが、プローブ26がワーク画像に被写体として映し込まれなければ撮像視野の周縁部であっても良い。 The switching drive unit 27 is a horizontal drive unit that mutually switches between a state in which the probe 26 is located at a measurement position in the imaging field of view and a state in which the probe 26 is located in a retracted position moved away from the center of the imaging field of view. .. The switching drive unit 27 is a rotation drive unit that rotates the probe light source 263 around a rotation axis in the vertical direction. By rotating the probe light source 263, the probe 26 is moved between the retracted position and the measurement position. Move. For example, the retracted position is preferably outside the imaging field of view of the imaging unit 201, but may be the peripheral portion of the imaging field of view as long as the probe 26 is not projected as a subject in the work image.

コントローラ3は、本体2による撮影や画面表示を制御し、ワーク画像を解析してワークWの寸法を演算により求める制御ユニットであり、キーボード41及びマウス42が接続されている。キーボード41及びマウス42は、ユーザが操作入力を行う入力部4である。 The controller 3 is a control unit that controls shooting and screen display by the main body 2, analyzes a work image, and obtains the dimensions of the work W by calculation, and is connected to a keyboard 41 and a mouse 42. The keyboard 41 and the mouse 42 are input units 4 for the user to input operations.

図2〜図4は、図1の画像測定装置1の動作の一例を模式的に示した説明図である。図2には、取付アーム264から延びるプローブ26を鉛直上方から見た様子が示されている。図中の(a)には、プローブ26が測定位置にある場合が示され、(b)には、プローブ26が退避位置にある場合が示されている。 2 to 4 are explanatory views schematically showing an example of the operation of the image measuring device 1 of FIG. 1. FIG. 2 shows a state in which the probe 26 extending from the mounting arm 264 is viewed from above vertically. In the figure, (a) shows the case where the probe 26 is in the measurement position, and (b) shows the case where the probe 26 is in the retracted position.

取付アーム264は、プローブ26を測定ユニット20の筐体に取り付けるための取付部材であり、L字形状からなる。取付アーム264の一端には、鉛直方向の回転軸265が配置され、他端面からプローブ26が突出している。取付アーム264は、金属管262をフローティング構造により支持している。コンタクト部261がワークWの側面に接触したときに、金属管262は接触により変形することなくX及びY方向にオフセットする。その結果、ワーク画像上でコンタクト部261の位置が変化する。 The mounting arm 264 is a mounting member for mounting the probe 26 to the housing of the measuring unit 20, and has an L-shape. A rotation shaft 265 in the vertical direction is arranged at one end of the mounting arm 264, and the probe 26 projects from the other end surface. The mounting arm 264 supports the metal tube 262 by a floating structure. When the contact portion 261 comes into contact with the side surface of the work W, the metal tube 262 is offset in the X and Y directions without being deformed by the contact. As a result, the position of the contact portion 261 changes on the work image.

撮像エリア11は、撮像部201の撮像視野に対応するステージ23上の領域であり、矩形形状からなる。透光エリア12は、透過照明ユニット25から検出光が照射されるステージ23上の円形領域であり、撮像エリア11内に形成される。 The imaging area 11 is an area on the stage 23 corresponding to the imaging field of view of the imaging unit 201, and has a rectangular shape. The translucent area 12 is a circular region on the stage 23 in which the detected light is emitted from the transmitted illumination unit 25, and is formed in the imaging area 11.

プローブ26が測定位置にある場合、コンタクト部261は、撮像エリア11及び透光エリア12の中心に配置される。この状態で撮影されたワーク画像には、コンタクト部261が被写体として映し込まれる。切替駆動部27を制御してプローブ26が測定位置にある状態から取付アーム264を180°程度回転させることにより、プローブ26は退避位置に移動する。 When the probe 26 is in the measurement position, the contact portion 261 is arranged at the center of the imaging area 11 and the translucent area 12. The contact portion 261 is projected as a subject in the work image taken in this state. By controlling the switching drive unit 27 and rotating the mounting arm 264 by about 180 ° from the state where the probe 26 is in the measurement position, the probe 26 moves to the retracted position.

退避位置は、プローブ26がワーク画像に被写体として映し込まれないようにプローブ26を退避させるための位置であり、予め定められている。プローブ26が退避位置にある場合、コンタクト部261及び金属管262は、撮像エリア11の外側に配置される。 The retracted position is a position for retracting the probe 26 so that the probe 26 is not projected as a subject in the work image, and is predetermined. When the probe 26 is in the retracted position, the contact portion 261 and the metal tube 262 are arranged outside the imaging area 11.

図3には、プローブ26をステージ23上のワークWに接触させる際の動作の一例が示されている。図中の(a)には、基準高さにおいて、スキャン経路の開始位置に対応する位置まで、ステージ23に対し、プローブ26を相対的に移動させる場合が示され、(b)には、基準高さから測定高さまでプローブ26を鉛直下方に移動させる場合が示されている。図中の(c)には、測定高さにおいて、ステージ23に対し、プローブ26を相対的にスキャン経路に沿って移動させる場合が示されている。 FIG. 3 shows an example of the operation when the probe 26 is brought into contact with the work W on the stage 23. In the figure, (a) shows a case where the probe 26 is moved relative to the stage 23 to a position corresponding to the start position of the scan path at the reference height, and (b) shows a case where the probe 26 is moved relative to the stage 23. The case where the probe 26 is moved vertically downward from the height to the measured height is shown. (C) in the figure shows a case where the probe 26 is moved relative to the stage 23 along the scan path at the measurement height.

プローブ26を用いた寸法測定では、プローブ26をワークWの側面に接触させる際の接触目標位置と、この接触目標位置を通るスキャン経路とが予め指定される。基準高さは、プローブ26がステージ23上のワークWと干渉しない高さである。水平駆動部24を制御することにより、基準高さにおいて、ステージ23に対し、プローブ26を相対的に水平方向に移動させることができる。なお、基準高さは、プローブ26の先端部が撮像部201又は206の被写界深度範囲の外側になるような高さに指定されるような構成であっても良い。 In the dimensional measurement using the probe 26, a contact target position when the probe 26 is brought into contact with the side surface of the work W and a scan path passing through the contact target position are specified in advance. The reference height is a height at which the probe 26 does not interfere with the work W on the stage 23. By controlling the horizontal drive unit 24, the probe 26 can be moved in the horizontal direction relative to the stage 23 at the reference height. The reference height may be specified so that the tip of the probe 26 is outside the depth of field range of the imaging unit 201 or 206.

測定高さは、プローブ26が接触すべきワーク側面の高さであり、鉛直方向の位置が基準高さよりも低い。垂直駆動部22は、ステージ23に対するプローブ26の高さを測定高さと、この測定高さよりも高い基準高さとに切り替える。ステージ23に対し、プローブ26を相対的にスキャン経路に沿って開始位置から終了位置に向かってスキャン方向に移動させれば、コンタクト部261をワークWの側面に接触させることができる。プローブ26がワークWの側面に接触したことが検知されれば、プローブ26はステージ23に対して直ちに停止する。 The measurement height is the height of the side surface of the work that the probe 26 should come into contact with, and the vertical position is lower than the reference height. The vertical drive unit 22 switches the height of the probe 26 with respect to the stage 23 between the measured height and a reference height higher than the measured height. If the probe 26 is relatively moved along the scan path from the start position to the end position in the scan direction with respect to the stage 23, the contact portion 261 can be brought into contact with the side surface of the work W. When it is detected that the probe 26 has come into contact with the side surface of the work W, the probe 26 immediately stops with respect to the stage 23.

スキャン経路の開始位置は、上述したスキャン動作を開始させるための動作開始位置であり、終了位置は、スキャン動作を終了させるための動作終了位置である。終了位置を定めておくことにより、プローブ26が終了位置に到達した時点で接触エラーを検知することができる。スキャン経路の開始位置と終了位置は、接触目標位置を通り、かつ、ワークWの輪郭線の法線に沿ったスキャン経路上に設定される。 The start position of the scan path is the operation start position for starting the above-mentioned scan operation, and the end position is the operation end position for ending the scan operation. By determining the end position, a contact error can be detected when the probe 26 reaches the end position. The start position and end position of the scan path are set on the scan path that passes through the contact target position and along the normal line of the contour line of the work W.

図4には、輪郭線14の位置を特定してワークWの側面間の距離Dを算出する場合が示されている。図中の(a)には、測定対象のワークWとこのワークWの右側面に接触させたプローブ26とが示されている。このワークWは、階段状の段差を有しており、上段の右側面と左側面との間の距離Dが測定される。 FIG. 4 shows a case where the position of the contour line 14 is specified and the distance D between the side surfaces of the work W is calculated. In (a) in the figure, the work W to be measured and the probe 26 brought into contact with the right side surface of the work W are shown. This work W has a stepped step, and the distance D between the right side surface and the left side surface of the upper stage is measured.

図中の(b)には、透過照明により撮像された透過画像からなるワーク画像Iwが示されている。透過画像では、ワークWの外縁をエッジ抽出によって特定することは可能であるが、外縁よりも内側の輪郭線をエッジ抽出によって特定することは困難である。 In (b) in the figure, a work image Iw composed of a transmitted image captured by transmitted illumination is shown. In the transparent image, it is possible to identify the outer edge of the work W by edge extraction, but it is difficult to identify the contour line inside the outer edge by edge extraction.

図中の(c)には、反射照明により撮像された反射画像からなるワーク画像Iwが示されている。反射照明は、同軸落射照明又はリング照明による照明方法であり、ワークWの外縁よりも内側の輪郭線であっても、エッジ抽出によって特定可能である。ところが、ワークWの上段部は、右側の上部が曲面形状であることから、左側面の輪郭線に比べ、右側面の輪郭線をエッジ抽出によって正確に特定することは難しい。この様な場合、プローブ26を接触させることにより、右側面の輪郭線14を正確に特定することができる。 In (c) in the figure, a work image Iw composed of a reflected image captured by reflected illumination is shown. The reflected illumination is an illumination method using coaxial epi-illumination or ring illumination, and even a contour line inside the outer edge of the work W can be specified by edge extraction. However, since the upper part on the right side of the upper part of the work W has a curved surface shape, it is difficult to accurately identify the contour line on the right side surface by edge extraction as compared with the contour line on the left side surface. In such a case, the contour line 14 on the right side surface can be accurately specified by bringing the probe 26 into contact with the probe 26.

図中の(c)に示すワーク画像Iwには、プローブ26を接触させて特定した右側面の輪郭線14と、エッジ抽出領域15からエッジを抽出して特定した左側面の輪郭線14とが表示されている。 In the work image Iw shown in (c) in the figure, the contour line 14 of the right side surface identified by contacting the probe 26 and the contour line 14 of the left side surface identified by extracting the edge from the edge extraction region 15 are included. It is displayed.

プローブ26がワークWの側面に接触したことは、スキャン経路を移動中のコンタクト部261のワーク画像Iw上における位置が、所定時間内に所定の閾値以上変化したか否かによって検知することができる。コンタクト部261の位置は、例えば、コンタクト部261のエッジから円中心を求めることにより特定される。また、プローブ26がワークWの側面に接触した際のワーク画像Iw上において、撮像視野の中心に対するコンタクト部261の変位方向から、ワークWの側面の法線方向や接触位置13を特定することができる。 The contact of the probe 26 with the side surface of the work W can be detected by whether or not the position of the contact portion 261 moving along the scan path on the work image Iw has changed by a predetermined threshold value or more within a predetermined time. .. The position of the contact portion 261 is specified, for example, by finding the center of the circle from the edge of the contact portion 261. Further, on the work image Iw when the probe 26 comes into contact with the side surface of the work W, the normal direction and the contact position 13 of the side surface of the work W can be specified from the displacement direction of the contact portion 261 with respect to the center of the imaging field of view. it can.

なお、プローブ26自体を水平に移動させるような構成の場合は、スキャン経路を移動中のコンタクト部261がワーク画像Iw上で停止したか否かにより、ワーク側面との接触が検知される。 In the case of a configuration in which the probe 26 itself is moved horizontally, contact with the side surface of the work is detected depending on whether or not the contact portion 261 moving along the scan path has stopped on the work image Iw.

コンタクト部261の形状は既知であるため、コンタクト部261の位置は公知のサーチ技術を使って高い精度で特定できる。従って、図4のワークWのように、エッジが丸みを帯びており2次元のワーク画像Iw上では精度良くエッジが検出できない場合であっても、コンタクト部261の位置からプローブ26とワークWの接触位置13の座標を特定することにより、画像上では検出が難しいエッジの寸法を高い精度で求めることができる。 Since the shape of the contact portion 261 is known, the position of the contact portion 261 can be specified with high accuracy by using a known search technique. Therefore, even if the edge is rounded and the edge cannot be detected accurately on the two-dimensional work image Iw as in the work W of FIG. 4, the probe 26 and the work W can be detected from the position of the contact portion 261. By specifying the coordinates of the contact position 13, it is possible to obtain the dimensions of the edges, which are difficult to detect on the image, with high accuracy.

接触位置13は、ワーク画像Iwからコンタクト部261の位置を特定し、コンタクト部261の半径に対応する距離だけ法線方向にオフセットさせることによって特定される。また、右側面の輪郭線14の位置は、複数の接触位置13に予め指定された幾何学図形をフィッティングさせることによって求められる。一方、左側面の輪郭線14の位置は、ワーク画像Iw上のエッジ抽出領域15からエッジ点を検出し、検出された複数のエッジ点に幾何学図形をフィッティングさせることによって求められる。この様にして特定された輪郭線14の位置に基づいて、右側面と左側面との距離Dが算出される。 The contact position 13 is specified by specifying the position of the contact portion 261 from the work image Iw and offsetting it in the normal direction by a distance corresponding to the radius of the contact portion 261. Further, the position of the contour line 14 on the right side surface is obtained by fitting a geometric figure designated in advance to a plurality of contact positions 13. On the other hand, the position of the contour line 14 on the left side surface is obtained by detecting an edge point from the edge extraction area 15 on the work image Iw and fitting a geometric figure to the detected plurality of edge points. Based on the position of the contour line 14 specified in this way, the distance D between the right side surface and the left side surface is calculated.

<コントローラ3>
図5は、図1のコントローラ3の一構成例を示したブロック図である。このコントローラ3は、制御装置31及び記憶装置33により構成され、制御装置31と記憶装置33とがバス32を介して接続されている。制御装置31は、入力受付部311、表示制御部312、撮像制御部313、照明制御部314及び測定制御部315により構成される。本体2は、撮像部201,206及び垂直駆動部22からなるカメラ200と、水平駆動部24からなるステージ23と、切替駆動部27からなるプローブユニット260と、表示部21、透過照明ユニット25及び反射照明ユニット28とにより構成される。反射照明ユニット28は、同軸落射照明用光源209とリング照明ユニット211とにより構成される。
<Controller 3>
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the controller 3 of FIG. The controller 3 is composed of a control device 31 and a storage device 33, and the control device 31 and the storage device 33 are connected via a bus 32. The control device 31 is composed of an input receiving unit 311, a display control unit 312, an imaging control unit 313, a lighting control unit 314, and a measurement control unit 315. The main body 2 includes a camera 200 including imaging units 201 and 206 and a vertical drive unit 22, a stage 23 including a horizontal drive unit 24, a probe unit 260 including a switching drive unit 27, a display unit 21, a transmission illumination unit 25, and the like. It is composed of a reflective lighting unit 28. The reflection illumination unit 28 is composed of a coaxial epi-illumination light source 209 and a ring illumination unit 211.

表示制御部312は、寸法測定のためのモデル画像や設定情報を表示部21に表示する。モデル画像は、例えば、マスターピースが撮影されたマスターピース画像であっても良いし、CAD(Computer Aided Design)により作成されたCADデータからなるCAD画像であっても良い。 The display control unit 312 displays a model image and setting information for dimension measurement on the display unit 21. The model image may be, for example, a master piece image in which the master piece is captured, or a CAD image composed of CAD data created by CAD (Computer Aided Design).

表示制御部312は、設計データから生成されたモデル画像を表示部21に表示する場合、ステージ23上に載置されたワークWを上方から撮像して得られた画像データを仮定して、設計データから生成されたモデル画像を表示する。この様にすれば、設計データから生成されたモデル画像であっても、撮像部201又は206により撮像されるワーク画像と同様のアングルで表示されるため、接触目標位置情報の指定を容易化することができる。 When the display control unit 312 displays the model image generated from the design data on the display unit 21, the display control unit 312 designs by assuming the image data obtained by imaging the work W placed on the stage 23 from above. Display the model image generated from the data. By doing so, even if the model image is generated from the design data, it is displayed at the same angle as the work image captured by the imaging unit 201 or 206, so that it is easy to specify the contact target position information. be able to.

入力受付部311は、入力部4において受け付けられたユーザ操作に基づいて、撮像部201又は206からモデル画像を取得し、寸法測定を行うための各種の測定設定情報を記憶装置33に登録する処理を行う。 The input receiving unit 311 acquires a model image from the imaging unit 201 or 206 based on the user operation received by the input unit 4, and registers various measurement setting information for performing dimensional measurement in the storage device 33. I do.

撮像制御部313は、記憶装置33に登録された測定設定情報に基づいて、撮像部201及び206を制御し、撮影倍率の切替、撮像タイミングや露光時間の調整を行う。照明制御部314は、記憶装置33に登録された測定設定情報に基づいて、透過照明ユニット25、同軸落射照明用光源209、リング照明ユニット211及びプローブ用光源263の点灯制御を行う。例えば、画像測定からプローブ測定に切り替えられれば、照明制御部314は、プローブ用光源263を点灯させる一方、透過照明ユニット25、同軸落射照明用光源209及びリング照明ユニット211を消灯する。 The imaging control unit 313 controls the imaging units 201 and 206 based on the measurement setting information registered in the storage device 33, switches the imaging magnification, and adjusts the imaging timing and the exposure time. The illumination control unit 314 controls the lighting of the transmission illumination unit 25, the coaxial epi-illumination light source 209, the ring illumination unit 211, and the probe light source 263 based on the measurement setting information registered in the storage device 33. For example, when the image measurement is switched to the probe measurement, the illumination control unit 314 turns on the probe light source 263, while turning off the transmission illumination unit 25, the coaxial epi-illumination light source 209, and the ring illumination unit 211.

測定制御部315は、記憶装置33に登録された測定設定情報に基づいて、垂直駆動部22、水平駆動部24及び切替駆動部27を制御し、撮像部201又は206からワーク画像Iwを取得して寸法測定を行う。 The measurement control unit 315 controls the vertical drive unit 22, the horizontal drive unit 24, and the switching drive unit 27 based on the measurement setting information registered in the storage device 33, and acquires the work image Iw from the image pickup unit 201 or 206. And measure the dimensions.

<入力受付部311>
図6は、図5の入力受付部311の一構成例を示したブロック図である。この入力受付部311は、撮像及び照明条件指定部341、エッジ抽出領域指定部342、接触位置指定部343、測定設定部344、設計値及び公差指定部345及び特徴量情報設定部346により構成される。
<Input reception section 311>
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the input receiving unit 311 of FIG. The input receiving unit 311 is composed of an imaging and lighting condition designation unit 341, an edge extraction area designation unit 342, a contact position designation unit 343, a measurement setting unit 344, a design value and tolerance designation unit 345, and a feature amount information setting unit 346. Tolerant.

撮像及び照明条件指定部341は、ユーザの指示に基づいて、撮影倍率、露光時間、ゲイン等の撮像条件と、照明種別、明るさ、リング照明ユニットの高さ等の照明条件とを指定し、記憶装置33に測定設定情報として登録する。 The imaging and illumination condition designation unit 341 specifies imaging conditions such as shooting magnification, exposure time, and gain, and illumination conditions such as illumination type, brightness, and height of the ring illumination unit, based on the user's instruction. It is registered as measurement setting information in the storage device 33.

エッジ抽出領域指定部342は、ユーザの指示に基づいて、モデル画像上でエッジ抽出領域を特徴量情報、例えば、パターン画像に対する相対的な座標値として指定し、記憶装置33にエッジ抽出領域情報として登録する。 The edge extraction area designation unit 342 designates the edge extraction area as feature amount information, for example, a coordinate value relative to the pattern image on the model image based on the user's instruction, and uses the storage device 33 as the edge extraction area information. register.

接触位置指定部343は、表示部21に表示されたモデル画像上で、プローブ26が接触すべきワークWの側面の複数の接触目標位置を示す接触目標位置情報の指定を受け付ける。すなわち、接触位置指定部343は、プローブ26が接触すべき複数の接触目標位置にプローブ26を接触させるためのプローブ動作を決定する接触目標位置情報を特徴量情報(パターン画像)に対する相対的な座標値として指定し、記憶装置33内に登録する。接触目標位置情報は、接触目標位置、スキャン動作開始位置及びスキャン動作終了位置からなる。 The contact position designation unit 343 accepts designation of contact target position information indicating a plurality of contact target positions on the side surface of the work W to be contacted by the probe 26 on the model image displayed on the display unit 21. That is, the contact position designation unit 343 coordinates the contact target position information that determines the probe operation for bringing the probe 26 into contact with the plurality of contact target positions to be contacted by the probe 26 relative to the feature amount information (pattern image). It is specified as a value and registered in the storage device 33. The contact target position information includes a contact target position, a scan operation start position, and a scan operation end position.

接触目標位置には、モデル画像上で登録されたパターン画像(サーチ用データ)に対する相対的な位置座標と、プローブ26が接触すべきワーク側面の高さを示す測定高さとが含まれる。測定高さは、例えば、ユーザによって予め指定される。 The contact target position includes the position coordinates relative to the pattern image (search data) registered on the model image and the measurement height indicating the height of the side surface of the work to be contacted by the probe 26. The measurement height is specified in advance by the user, for example.

測定設定部344は、エッジ抽出領域指定部342により指定されたエッジ抽出領域の中から、モデル画像上に存在するワークWのエッジを抽出し、また、プローブ26を接触目標位置に接触させて、プローブ26を撮像することにより、プローブ26とモデル画像上に存在するワークWとの接触位置を特定し、これらのエッジ又は接触位置に基づいて、モデル画像上から測定の基準とする輪郭線や、基準点を特定する。特定された輪郭線や基準点に基づいて、測定要素(たとえば、直線、円、円弧など)が特定される。なお、特徴量情報がCADデータである場合、輪郭線や基準点は、エッジ抽出によらず直接に特定される。 The measurement setting unit 344 extracts the edge of the work W existing on the model image from the edge extraction area designated by the edge extraction area designation unit 342, and brings the probe 26 into contact with the contact target position. By imaging the probe 26, the contact position between the probe 26 and the work W existing on the model image is specified, and based on these edges or contact positions, the contour line to be measured from the model image and the contour line to be measured are used. Identify the reference point. Measurement elements (eg, straight lines, circles, arcs, etc.) are identified based on the identified contours and reference points. When the feature amount information is CAD data, the contour line and the reference point are directly specified without edge extraction.

測定設定部344は、ユーザの指示に基づいて、上述した処理により特定された測定要素の中から、測定の対象とする要素を選択し、記憶装置33に測定箇所情報として登録する。測定要素は、特定された輪郭線や基準点から新たに作成された補助線(点)に基づいて特定することもできる。補助線(点)としては、例えば、2つの輪郭線の交点や円中心などが挙げられる。測定設定部344は、さらに選択された測定要素が円や円弧の場合にその半径や直径、2つの直線が選択されている場合に直線間の距離などを測定対象として指定することができる。 Based on the user's instruction, the measurement setting unit 344 selects an element to be measured from the measurement elements specified by the above-described processing, and registers it in the storage device 33 as measurement location information. The measurement element can also be specified based on the auxiliary line (point) newly created from the specified contour line or reference point. Examples of the auxiliary line (point) include the intersection of two contour lines and the center of a circle. Further, the measurement setting unit 344 can specify the radius and diameter of the selected measurement element when it is a circle or an arc, and the distance between the straight lines when two straight lines are selected as the measurement target.

設計値及び公差指定部345は、ユーザの指示に基づいて、良否判定のための設計値及び公差を指定し、記憶装置33に測定設定情報として登録する。 The design value and tolerance designation unit 345 designates the design value and tolerance for pass / fail judgment based on the instruction of the user, and registers the design value and the tolerance as the measurement setting information in the storage device 33.

特徴量情報設定部346は、測定実行時に撮像部201又は206により撮像されたワーク画像からワークWの位置及び姿勢を特定するための特徴量情報を設定する。すなわち、特徴量情報設定部346は、ユーザの指示に基づいて、モデル画像に基づいてワークWの位置及び姿勢を特定するためのサーチ用データからなる特徴量情報を設定し、記憶装置33に測定設定情報として登録する。例えば、特徴量情報は、正規化相関サーチ用のパターン画像(データ)であり、マスターピースが撮影されたマスターピース画像に基づいて設定される。記憶装置33には、特徴量情報設定部346により設定されたパターン画像と接触位置指定部343により指定された接触目標位置情報とが同一の座標上で記憶される。 The feature amount information setting unit 346 sets the feature amount information for specifying the position and orientation of the work W from the work image captured by the image pickup unit 201 or 206 at the time of executing the measurement. That is, the feature amount information setting unit 346 sets the feature amount information including the search data for specifying the position and the posture of the work W based on the model image based on the instruction of the user, and measures the feature amount information in the storage device 33. Register as setting information. For example, the feature amount information is a pattern image (data) for a normalized correlation search, and is set based on the master piece image in which the master piece is captured. In the storage device 33, the pattern image set by the feature amount information setting unit 346 and the contact target position information designated by the contact position designating unit 343 are stored on the same coordinates.

モデル画像上で特徴が多い箇所をユーザが指定することによりパターン画像が登録されるようにしても良いし、画像全体が自動的にパターン画像として登録されるようにしても良い。また、モデル画像から特徴部分を抽出してパターン画像が自動的に登録されるようにしても良い。 The pattern image may be registered by the user specifying a portion having many features on the model image, or the entire image may be automatically registered as the pattern image. Further, the feature portion may be extracted from the model image so that the pattern image is automatically registered.

登録されたパターン画像と検査対象ワークWを撮像したワーク画像をマッチングすることにより、ワーク画像内のワークWの位置及び姿勢(座標)を特定できる。マッチングには公知のマッチング技術、例えば、正規化相関サーチや幾何サーチ等が利用できる。なお、モデル画像がCAD画像であれば、CADデータに基づいて、特徴量情報を指定することもできる。 By matching the registered pattern image with the work image obtained by capturing the inspection target work W, the position and posture (coordinates) of the work W in the work image can be specified. For matching, known matching techniques, such as normalized correlation search and geometric search, can be used. If the model image is a CAD image, the feature amount information can be specified based on the CAD data.

上述したように、本実施の形態によれば、モデル画像上で登録されたパターン画像(サーチ用データ)に対する相対的な座標値として、プローブ26による接触目標位置情報とエッジ抽出領域が指定される。接触目標位置情報には、プローブ26を接触させる目標位置である接触目標位置、スキャン動作を開始させる位置であるスキャン動作開始位置、スキャン動作を終了させる位置であるスキャン動作終了位置、接触すべきワーク側面の高さを示す測定高さなどが含まれる。 As described above, according to the present embodiment, the contact target position information by the probe 26 and the edge extraction area are designated as the coordinate values relative to the pattern image (search data) registered on the model image. .. The contact target position information includes the contact target position which is the target position where the probe 26 is brought into contact, the scan operation start position which is the position where the scan operation is started, the scan operation end position which is the position where the scan operation is ended, and the work to be contacted. The measured height, which indicates the height of the side surface, is included.

使用者が、検査対象のワークWをステージ23に載置してワーク画像を取得し、パターン画像(サーチ用データ)を用いたマッチング処理を実行することにより、プローブ26による接触目標位置と、エッジ抽出領域が自動的に特定できる。特定された接触目標位置に従って、プローブ26をワーク側面に順次接触させることにより、ワークWの輪郭線が特定される。なお、直線状の輪郭線を特定するためには、2点以上の接触位置の座標情報が必要となり、円状あるいは円弧状の輪郭線を特定するためには、3点以上の接触位置の座標情報が必要となる。また、必ずしも2点以上の接触位置が必要ではなく、ある特定の点の測定を行いたい場合は、1点の接触位置の座標情報を測定に用いることもできる。 The user places the work W to be inspected on the stage 23, acquires a work image, and executes a matching process using the pattern image (search data) to obtain the contact target position by the probe 26 and the edge. The extraction area can be specified automatically. The contour line of the work W is specified by sequentially bringing the probe 26 into contact with the side surface of the work according to the specified contact target position. In addition, in order to specify a linear contour line, coordinate information of two or more contact positions is required, and in order to specify a circular or arcuate contour line, the coordinates of three or more contact positions Information is needed. Further, it is not always necessary to have two or more contact positions, and when it is desired to measure a specific point, the coordinate information of the contact position of one point can be used for the measurement.

入力受付部311は、表示部21に表示されたモデル画像上で、プローブ26による測定を行う測定要素の指定を受け付ける。表示部21に表示中のモデル画像は、測定設定用のワークWが撮像されたワーク画像である。記憶装置33には、入力受付部311により指定可能な測定要素の形状種別又は大きさと、プローブ26の接触目標位置の配置位置との関係を規定した配置ルールが予め記憶される。配置ルールは、測定要素の形状種別又は大きさに応じて、接触目標位置を適切に指定するための情報である。配置ルールは、例えば、測定要素の形状種別や大きさと接触目標位置の数とを対応づけるテーブル、関数又は演算式からなる。 The input receiving unit 311 receives the designation of the measurement element to be measured by the probe 26 on the model image displayed on the display unit 21. The model image displayed on the display unit 21 is a work image in which the work W for measurement setting is captured. The storage device 33 stores in advance an arrangement rule that defines the relationship between the shape type or size of the measurement element that can be specified by the input receiving unit 311 and the arrangement position of the contact target position of the probe 26. The placement rule is information for appropriately designating the contact target position according to the shape type or size of the measurement element. The placement rule consists of, for example, a table, a function, or an arithmetic expression that associates the shape type and size of the measurement element with the number of contact target positions.

配置ルールは、例えば、測定要素の形状種別が円又は円弧である場合、当該円又は円弧の周方向に3以上の接触目標位置が等間隔に配置されるように定められている。また、配置ルールは、形状種別が直線である場合、当該直線の方向に2以上の接触目標位置が等間隔に配置されるように定められている。 The arrangement rule is defined so that, for example, when the shape type of the measurement element is a circle or an arc, three or more contact target positions are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the circle or the arc. Further, the arrangement rule is defined so that when the shape type is a straight line, two or more contact target positions are arranged at equal intervals in the direction of the straight line.

測定制御部315は、測定実行時に、上記入力受付部により指定された測定要素の位置と、測定要素の形状種別又は大きさと、上記記憶部に記憶された配置ルールとに従って、上記プローブの接触目標位置を特定し、特定された上記複数の接触目標位置に上記プローブが順次に移動するように上記水平駆動部を制御する。 When the measurement control unit 315 executes the measurement, the contact target of the probe is determined according to the position of the measurement element specified by the input reception unit, the shape type or size of the measurement element, and the arrangement rule stored in the storage unit. The position is specified, and the horizontal drive unit is controlled so that the probe sequentially moves to the specified plurality of contact target positions.

接触位置指定部343は、測定要素上にエッジ抽出領域が設定された場合に、表示中のモデル画像に対し、エッジ抽出領域からエッジを抽出して輪郭線を求め、輪郭線上の位置として複数の接触目標位置を指定するとともに、接触目標位置から輪郭線の法線方向に離間した位置として、プローブ26を接近させるスキャン動作の開始位置を指定する。 When the edge extraction area is set on the measurement element, the contact position designation unit 343 extracts an edge from the edge extraction area and obtains a contour line for the model image being displayed, and a plurality of positions on the contour line are obtained. The contact target position is specified, and the start position of the scanning operation for bringing the probe 26 closer is specified as a position separated from the contact target position in the normal direction of the contour line.

表示部21には、スキャン動作の開始位置を示すシンボルがモデル画像上に表示され、接触位置指定部343は、スキャン動作の開始位置、輪郭線上における接触目標位置の数、プローブ26を接近させるスキャン方向及び高さ情報を変更するためのユーザ操作を受け付ける。 A symbol indicating the start position of the scan operation is displayed on the model image on the display unit 21, and the contact position designation unit 343 scans the start position of the scan operation, the number of contact target positions on the contour line, and the probe 26. Accepts user operations to change direction and height information.

図7は、図5の入力受付部311における接触位置指定時の動作の一例を示した図である。図中の(a)には、パターン画像Ip及び接触目標位置情報を登録するためのワークWが示されている。このワークWは、ベース部材w上に形成された突出部wの両外側が曲面形状であり、突出部wの側面間の距離Dがプローブ26を用いて測定される。 FIG. 7 is a diagram showing an example of an operation when the contact position is specified in the input receiving unit 311 of FIG. In (a) in the figure, a work W for registering the pattern image Ip and the contact target position information is shown. The workpiece W is, both outer sides of the protruding portion w 2 formed on the base member w 1 is curved, the distance D between the side surfaces of the projecting portion w 2 is measured using a probe 26.

モデル画像Imは、反射照明により撮像された反射画像であり、ワークWを含む一部の領域がパターン画像Ipとして登録される。このパターン画像Ipと接触目標位置情報との関連づけには、例えば、以下の(b)〜(d)に示すように3通りの方法がある。 The model image Im is a reflected image captured by the reflected illumination, and a part of the region including the work W is registered as the pattern image Ip. There are three methods for associating the pattern image Ip with the contact target position information, for example, as shown in the following (b) to (d).

図中の(b)には、パターン画像Ipと接触目標位置とを直接に関連づける場合が示されている。例えば、パターン画像Ipに対し、スキャン動作の開始位置と終了位置を指定することにより、接触目標位置が自動的に特定される。開始位置や終了位置は、プローブ26を示すシンボルSmやスキャン方向を示す矢印Yをマウス操作によって移動させることによって指定することができる。なお、接触目標位置を指定することにより、スキャン動作の開始位置と終了位置を自動的に決定しても良い。この様にパターン画像Ipと接触目標位置とを直接に関連づけることにより、パターン画像(サーチ用データ)に対して接触目標位置座標が相対的に記憶される。 In (b) in the figure, the case where the pattern image Ip and the contact target position are directly related is shown. For example, the contact target position is automatically specified by designating the start position and the end position of the scanning operation for the pattern image Ip. The start position and end position can be specified by moving the symbol Sm indicating the probe 26 and the arrow Y indicating the scanning direction by operating the mouse. By designating the contact target position, the start position and the end position of the scanning operation may be automatically determined. By directly associating the pattern image Ip with the contact target position in this way, the contact target position coordinates are stored relative to the pattern image (search data).

図中の(c)には、エッジ抽出領域Rからエッジを抽出して特定される輪郭線Lと接触目標位置とを関連づける場合が示されている。パターン画像Ip上で指定されたエッジ抽出領域Rからエッジ点を抽出し、抽出されたエッジ点列にフィッティングする輪郭線Lが特定される。この輪郭線Lに対して接触目標位置を指定することにより、パターン画像Ipと接触目標位置とが間接的に関連づけられる。検査時に入力されるワーク画像上のエッジ抽出領域Rの位置座標は、ワーク画像と、パターン画像(サーチ用データ)とをマッチングすることにより、自動的に特定される。位置が特定されたエッジ抽出領域R内のエッジ点列が抽出され、このエッジ点列から特定される輪郭線Lに対して予め定めた位置に接触目標位置が設定される。例えば、スキャン方向が輪郭線Lに対して法線方向に所定距離離れた位置から接近する方向に設定されている場合、輪郭線Lの法線に沿って安定的にアプローチできるため、測定が安定する。 In (c) in the figure, a case where an edge is extracted from the edge extraction region R and the contour line L specified is associated with the contact target position is shown. An edge point is extracted from the edge extraction area R designated on the pattern image Ip, and a contour line L to be fitted to the extracted edge point sequence is specified. By designating the contact target position with respect to the contour line L, the pattern image Ip and the contact target position are indirectly associated with each other. The position coordinates of the edge extraction area R on the work image input at the time of inspection are automatically specified by matching the work image with the pattern image (search data). An edge point sequence in the edge extraction region R whose position is specified is extracted, and a contact target position is set at a predetermined position with respect to the contour line L specified from this edge point sequence. For example, when the scanning direction is set to approach the contour line L from a position separated by a predetermined distance in the normal direction, a stable approach can be made along the normal line of the contour line L, so that the measurement is stable. To do.

図中の(d)には、エッジ抽出領域Rと接触目標位置とを関連づける場合が示されている。パターン画像Ip上で指定されたエッジ抽出領域Rに対して、接触目標位置を指定することにより、パターン画像Ipと接触目標位置とが間接的に関連づけられる。上述したマッチング処理によりエッジ抽出領域Rの位置座標が特定されると同時に、接触目標位置座標が特定される。 In (d) in the figure, the case where the edge extraction region R and the contact target position are related is shown. By designating the contact target position with respect to the edge extraction region R designated on the pattern image Ip, the pattern image Ip and the contact target position are indirectly associated with each other. By the matching process described above, the position coordinates of the edge extraction region R are specified, and at the same time, the contact target position coordinates are specified.

図8は、図5の入力受付部311におけるパターン画像登録時の動作の一例を示した図であり、図7の(a)に示したワークWを透過照明により撮像した場合のモデル画像Imが示されている。このモデル画像Imの一部がサーチ用のパターン画像Ipとして登録される。この様にサーチ用のパターン画像Ipには、透過照明で撮像された透過画像を用いる一方、接触目標位置の指定には、反射照明で撮像された反射画像を用いることができる。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the operation at the time of pattern image registration in the input receiving unit 311 of FIG. 5, and the model image Im when the work W shown in FIG. 7A is imaged by transmission illumination is shown. It is shown. A part of this model image Im is registered as a pattern image Ip for search. As described above, the transmission image captured by the transmission illumination can be used as the pattern image Ip for the search, while the reflection image captured by the reflection illumination can be used to specify the contact target position.

一般に透過照明で撮像された透過画像ははっきりとしたエッジが得られる他、周囲環境の変化による画像の変化も小さい。従って、透過照明で撮像した透過画像に基づいて、パターン画像を登録する一方で、透過照明では取得できない非貫通のワーク形状に存在する内側の輪郭の寸法を測定するために、反射照明で撮像された反射画像に基づいてプローブ26による接触目標位置の指定を行うことができる。この様にパターン画像を登録する際の照明条件と、接触目標位置やエッジ抽出領域を登録する際の照明条件とは異ならせることができる。また、連続測定時の照明条件を設定時の照明条件と同じにするために、設定時の照明条件が測定設定情報として登録される。 In general, a transmitted image captured by transmitted illumination has a clear edge, and the change in the image due to a change in the surrounding environment is small. Therefore, while registering a pattern image based on the transmitted image captured by the transmitted illumination, the image is captured by the reflected illumination in order to measure the dimension of the inner contour existing in the non-penetrating work shape which cannot be acquired by the transmitted illumination. The contact target position can be specified by the probe 26 based on the reflected image. In this way, the lighting conditions when registering the pattern image can be made different from the lighting conditions when registering the contact target position and the edge extraction area. Further, in order to make the lighting condition at the time of continuous measurement the same as the lighting condition at the time of setting, the lighting condition at the time of setting is registered as the measurement setting information.

上述したように設定時にモデル画像Im上で登録されたパターン画像(サーチ用データ)と、検査時に入力されたワーク画像とをマッチングすることにより、直接的、または間接的に接触目標位置が特定される。プローブ26によりスキャンすべき位置が特定されると、プローブ26の動作計画が決定し、測定制御部315がプローブ26の動作を制御する。 As described above, the contact target position is directly or indirectly specified by matching the pattern image (search data) registered on the model image Im at the time of setting with the work image input at the time of inspection. To. When the position to be scanned is specified by the probe 26, the operation plan of the probe 26 is determined, and the measurement control unit 315 controls the operation of the probe 26.

図9は、図5の入力受付部311における接触位置指定時の動作の一例を示した図であり、形状種別とスキャン経路の本数とを対応づけたテーブルが示されている。図中の(a)には、分割数が固定である場合のテーブルが示されている。このテーブルは、測定対象の形状種別とスキャン経路の本数とを対応づけた配置基準であり、3つの形状種別(直線、円及び円弧)について、スキャン経路の本数及び分割数が規定されている。 FIG. 9 is a diagram showing an example of the operation when the contact position is specified in the input receiving unit 311 of FIG. 5, and shows a table in which the shape type and the number of scan paths are associated with each other. In (a) in the figure, a table is shown when the number of divisions is fixed. This table is an arrangement standard that associates the shape type of the measurement target with the number of scan paths, and the number of scan paths and the number of divisions are specified for the three shape types (straight line, circle, and arc).

具体的には、形状種別が直線であれば、分割数=3であり、直線を3等分するように2本のスキャン経路が配置される。また、形状種別が円であれば、分割数=3であり、円周を3等分するように3本のスキャン経路が配置される。形状種別が円弧であれば、分割数=4であり、円弧を4等分するように3本のスキャン経路が配置される。 Specifically, if the shape type is a straight line, the number of divisions = 3, and two scan paths are arranged so as to divide the straight line into three equal parts. If the shape type is a circle, the number of divisions is 3, and three scan paths are arranged so as to divide the circumference into three equal parts. If the shape type is an arc, the number of divisions = 4, and three scan paths are arranged so as to divide the arc into four equal parts.

図中の(b)には、分割数が測定対象のサイズに応じて可変である場合のテーブルが示されている。このテーブルは、測定対象の形状種別及びサイズとスキャン経路の本数とを対応づけた配置基準であり、3つの形状種別(直線、円及び円弧)について、スキャン経路の本数が規定されている。 (B) in the figure shows a table in which the number of divisions is variable according to the size of the measurement target. This table is an arrangement standard that associates the shape type and size of the measurement target with the number of scan paths, and the number of scan paths is specified for three shape types (straight line, circle, and arc).

具体的には、形状種別が直線である場合、輪郭線Lの長さが閾値TH未満であれば、分割数=3であり、直線を3等分するように2本のスキャン経路が配置される。一方、輪郭線Lの長さが閾値TH以上であれば、分割数=4であり、直線を4等分するように3本のスキャン経路が配置される。また、形状種別が円である場合、輪郭線Lの長さが閾値TH未満であれば、分割数=3であり、円周を3等分するように3本のスキャン経路が配置される。一方、輪郭線Lの長さが閾値TH以上であれば、分割数=4であり、円周を4等分するように4本のスキャン経路が配置される。形状種別が円弧である場合、輪郭線Lの長さが閾値TH未満であれば、分割数=4であり、円弧を4等分するように3本のスキャン経路が配置される。一方、輪郭線Lの長さが閾値TH以上であれば、分割数=5であり、円弧を5等分するように4本のスキャン経路が配置される。 Specifically, when the shape type is a straight line, if the length of the contour line L is less than the threshold value TH, the number of divisions is 3, and two scan paths are arranged so as to divide the straight line into three equal parts. To. On the other hand, if the length of the contour line L is equal to or greater than the threshold value TH, the number of divisions is 4, and three scan paths are arranged so as to divide the straight line into four equal parts. Further, when the shape type is a circle, if the length of the contour line L is less than the threshold value TH, the number of divisions = 3, and three scan paths are arranged so as to divide the circumference into three equal parts. On the other hand, if the length of the contour line L is equal to or greater than the threshold value TH, the number of divisions is 4, and four scan paths are arranged so as to divide the circumference into four equal parts. When the shape type is an arc, if the length of the contour line L is less than the threshold value TH, the number of divisions = 4, and three scan paths are arranged so as to divide the arc into four equal parts. On the other hand, if the length of the contour line L is equal to or greater than the threshold value TH, the number of divisions is 5, and four scan paths are arranged so as to divide the arc into five equal parts.

図10は、図5の入力受付部311における接触位置指定時の動作の一例を示した図であり、輪郭線Lの長さに応じてスキャン経路の本数が異なる場合が示されている。図中の(a)には、形状種別が直線である場合が示され、(b)には、形状種別が円である場合が示されている。 FIG. 10 is a diagram showing an example of an operation when the contact position is specified in the input receiving unit 311 of FIG. 5, and shows a case where the number of scan paths differs depending on the length of the contour line L. In the figure, (a) shows a case where the shape type is a straight line, and (b) shows a case where the shape type is a circle.

ユーザによりモデル画像Im上でエッジ抽出領域Rが測定対象領域として指定されれば、エッジ抽出領域Rからエッジを抽出して特定された輪郭線Lに対し、接触目標位置が指定される。例えば、接触目標位置は、輪郭線Lの端点から一定間隔ごとに指定される。輪郭線Lの形状種別が直線であれば、2箇所以上の接触目標位置が指定され、輪郭線Lの形状種別が円又は円弧であれば、3箇所以上の接触目標位置が指定される。この場合、輪郭線L上に指定される接触目標位置の数は、輪郭線Lの長さに応じて異なる。なお、輪郭線Lは、マウス操作などによって直接に指定されるようなものであっても良い。 If the edge extraction region R is designated as the measurement target region on the model image Im by the user, the contact target position is designated with respect to the contour line L specified by extracting the edge from the edge extraction region R. For example, the contact target position is specified at regular intervals from the end point of the contour line L. If the shape type of the contour line L is a straight line, two or more contact target positions are specified, and if the shape type of the contour line L is a circle or an arc, three or more contact target positions are specified. In this case, the number of contact target positions designated on the contour line L differs depending on the length of the contour line L. The contour line L may be one that is directly specified by a mouse operation or the like.

また、図示したスキャン経路のように、3以上の分割数nを指定することにより、輪郭線Lを等分割するn本又は(n−1)本のスキャン経路が指定されるようにしても良い。具体的には、図10の(a)に示す通り、輪郭線Lの形状種別が直線であれば、輪郭線Lの長さが一定値未満である場合に分割数を3とし、輪郭線Lを等分割する2本のスキャン経路が指定される。一方、輪郭線Lの長さが一定値以上である場合には分割数を4とし、輪郭線Lを等分割する3本のスキャン経路が指定される。 Further, as in the illustrated scan path, by designating the number of divisions n of 3 or more, n or (n-1) scan paths for equally dividing the contour line L may be specified. .. Specifically, as shown in FIG. 10A, if the shape type of the contour line L is a straight line, the number of divisions is set to 3 when the length of the contour line L is less than a certain value, and the contour line L is set. Two scan paths are specified that divide the On the other hand, when the length of the contour line L is equal to or longer than a certain value, the number of divisions is set to 4, and three scan paths for equally dividing the contour line L are specified.

また、図10の(b)に示す通り、形状種別が円であれば、半径が一定値未満である場合に分割数を3とし、輪郭線Lを等分割する3本のスキャン経路が指定される。一方、半径が一定値以上である場合には分割数を4とし、輪郭線Lを等分割する4本のスキャン経路が指定される。 Further, as shown in FIG. 10B, if the shape type is a circle, the number of divisions is set to 3 when the radius is less than a certain value, and three scan paths for equally dividing the contour line L are specified. Radius. On the other hand, when the radius is equal to or more than a certain value, the number of divisions is set to 4, and four scan paths for equally dividing the contour line L are specified.

スキャン経路の開始位置は、接触目標位置から輪郭線Lに垂直な方向に一定距離だけ離間した位置として指定される。スキャン経路の終了位置は、輪郭線Lを挟んで開始位置とは反対側の位置として指定される。また、モデル画像Imから抽出されたエッジの両側の輝度差に基づいて、プローブ26をワークWの側面に近づける際のスキャン方向が決定される。なお、スキャン経路の開始位置と終了位置の決め方は上記の方法に限定されない。スキャン経路の開始位置と終了位置は、接触目標位置に対して相対的に定められていれば良い。 The start position of the scan path is designated as a position separated from the contact target position by a certain distance in the direction perpendicular to the contour line L. The end position of the scan path is designated as a position opposite to the start position across the contour line L. Further, the scanning direction when the probe 26 is brought close to the side surface of the work W is determined based on the brightness difference on both sides of the edge extracted from the model image Im. The method of determining the start position and end position of the scan path is not limited to the above method. The start position and end position of the scan path may be set relative to the contact target position.

<測定制御部315>
図11は、図5の測定制御部315の一構成例を示したブロック図である。この測定制御部315は、サーチ処理部351、エッジ抽出領域特定部352、エッジ抽出処理部353、スキャン動作決定部354、スキャン動作制御部355、プローブ検出部356、接触位置特定部357、輪郭線算出部358及び寸法算出部359により構成される。
<Measurement control unit 315>
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of the measurement control unit 315 of FIG. The measurement control unit 315 includes a search processing unit 351, an edge extraction area identification unit 352, an edge extraction processing unit 353, a scan operation determination unit 354, a scan operation control unit 355, a probe detection unit 356, a contact position identification unit 357, and an outline. It is composed of a calculation unit 358 and a dimension calculation unit 359.

サーチ処理部351は、撮像部201又は206からワーク画像を取得し、記憶装置33内の特徴量情報に基づいて、ワークWの位置及び姿勢を特定する。位置及び姿勢の特定は、パターンサーチにより行われる。このサーチ処理部351は、プローブ26が撮像視野外の退避位置にある状態で生成されたワーク画像を取得し、当該ワーク画像からワークWの位置及び姿勢を特定する。 The search processing unit 351 acquires a work image from the imaging unit 201 or 206, and identifies the position and orientation of the work W based on the feature amount information in the storage device 33. The position and posture are specified by a pattern search. The search processing unit 351 acquires a work image generated in a state where the probe 26 is in a retracted position outside the imaging field of view, and identifies the position and orientation of the work W from the work image.

エッジ抽出領域特定部352は、サーチ処理部351により特定されたワークWの位置及び姿勢とエッジ抽出領域情報とに基づいて、ワーク画像上のエッジ抽出領域を特定する。エッジ抽出処理部353は、エッジ抽出領域特定部352により特定されたエッジ抽出領域からエッジ点を抽出する。 The edge extraction area specifying unit 352 specifies the edge extraction area on the work image based on the position and orientation of the work W specified by the search processing unit 351 and the edge extraction area information. The edge extraction processing unit 353 extracts edge points from the edge extraction region specified by the edge extraction region identification unit 352.

スキャン動作決定部354は、エッジ抽出処理部353により抽出された複数のエッジ点に形状種別として予め指定された幾何学図形をフィッティングさせることにより、輪郭線の位置を特定し、接触目標位置情報に基づいて、開始位置やスキャン方向を特定することにより、スキャン動作を決定する。 The scan operation determination unit 354 identifies the position of the contour line by fitting a geometric figure designated in advance as a shape type to a plurality of edge points extracted by the edge extraction processing unit 353, and uses the contact target position information as the contact target position information. Based on this, the scanning operation is determined by specifying the starting position and the scanning direction.

スキャン動作制御部355は、スキャン動作決定部354により決定されたスキャン動作に従って、本体2の垂直駆動部22、水平駆動部24及び切替駆動部27を制御する。スキャン動作制御部355は、例えば、切替駆動部27を制御してプローブ26を退避位置から測定位置に切り替えた後、複数の接触目標位置にプローブ26が順次に移動するように水平駆動部24を制御する。 The scan operation control unit 355 controls the vertical drive unit 22, the horizontal drive unit 24, and the switching drive unit 27 of the main body 2 according to the scan operation determined by the scan operation determination unit 354. For example, the scan operation control unit 355 controls the switching drive unit 27 to switch the probe 26 from the retracted position to the measurement position, and then causes the horizontal drive unit 24 to sequentially move the probe 26 to a plurality of contact target positions. Control.

プローブ検出部356は、プローブ26がワークWの側面に接触したことを検出する。例えば、撮像部201又は206からワーク画像を繰り返し取得し、スキャン経路を移動中のプローブ26のワーク画像上における位置が一定時間内に一定の閾値以上変化すれば、プローブ26がワークWの側面に接触したと判断される。なお、プローブ26に物理的な接触を検知するセンサを設けてもよい。 The probe detection unit 356 detects that the probe 26 has come into contact with the side surface of the work W. For example, if a work image is repeatedly acquired from the imaging unit 201 or 206 and the position of the probe 26 moving along the scan path on the work image changes by a certain threshold value or more within a certain time, the probe 26 moves to the side surface of the work W. It is judged that they have come into contact. The probe 26 may be provided with a sensor that detects physical contact.

接触位置特定部357は、プローブ26がワークWの側面に接触したことが検出されれば、ワークWの側面に接触した状態のプローブ26が撮影されたワーク画像を取得し、当該ワーク画像上におけるプローブ26の位置から接触位置を特定する。ワーク画像上のプローブ26の位置と、ステージ23に対する撮像視野の相対位置とに基づいて、プローブ26がワークWに接触した複数の接触位置が特定される。 When the contact position specifying unit 357 detects that the probe 26 has come into contact with the side surface of the work W, the contact position specifying unit 357 acquires a work image in which the probe 26 in contact with the side surface of the work W has been taken, and on the work image. The contact position is specified from the position of the probe 26. A plurality of contact positions where the probe 26 comes into contact with the work W are specified based on the position of the probe 26 on the work image and the relative position of the imaging field of view with respect to the stage 23.

ステージ23に対する撮像視野の相対位置は、水平駆動部24から入力される。水平駆動部24から入力されたグローバル座標系内における撮像視野(カメラ200又はステージ23の相対位置)の位置座標と、撮像視野内のローカル座標系内における各接触位置の座標とから、各接触位置が求められる。 The relative position of the imaging field of view with respect to the stage 23 is input from the horizontal drive unit 24. From the position coordinates of the imaging field of view (relative position of the camera 200 or the stage 23) in the global coordinate system input from the horizontal drive unit 24 and the coordinates of each contact position in the local coordinate system in the imaging field of view, each contact position Is required.

なお、本実施の形態では、カメラ200とプローブ26はXY方向に動作せず、ステージ23がXY方向に移動することにより、プローブ26とワークWの側面とを接触させる構成としている。そのため、プローブ26がワークWと接触していない状態では、プローブ26は常に撮像視野内の中心に位置する。この実施例に限らず、カメラ側がプローブ26とともに動く構成としても良いし、撮像視野内をプローブ26が移動する構成としても良い。 In the present embodiment, the camera 200 and the probe 26 do not operate in the XY direction, and the stage 23 moves in the XY direction so that the probe 26 and the side surface of the work W are brought into contact with each other. Therefore, when the probe 26 is not in contact with the work W, the probe 26 is always located at the center in the imaging field of view. Not limited to this embodiment, the camera side may be configured to move together with the probe 26, or the probe 26 may be configured to move in the imaging field of view.

輪郭線算出部358は、エッジ抽出処理部353によって抽出された複数のエッジ点、又は、接触位置特定部357によって特定された複数の接触位置に対し、幾何学図形をフィッティングさせることにより、輪郭線の位置を特定する。 The contour line calculation unit 358 fits a geometric figure to a plurality of edge points extracted by the edge extraction processing unit 353 or a plurality of contact positions specified by the contact position identification unit 357, thereby causing the contour line to be fitted. Identify the position of.

寸法算出部359は、輪郭線算出部358により特定された輪郭線の位置に基づいて、ワークWの寸法を求め、測定結果を表示部21に表示する。寸法算出部359では、エッジ抽出領域からエッジを抽出して特定された輪郭線と、プローブ26が接触することによって特定された輪郭線とのいずれか一方又は両方を用いて、ワークWの寸法が求められる。 The dimension calculation unit 359 obtains the dimensions of the work W based on the position of the contour line specified by the contour line calculation unit 358, and displays the measurement result on the display unit 21. In the dimension calculation unit 359, the dimension of the work W is determined by using one or both of the contour line specified by extracting the edge from the edge extraction region and the contour line specified by the contact of the probe 26. Desired.

例えば、エッジ抽出によって特定された輪郭線と、プローブ26が接触することによって特定された輪郭線とを組み合わせて寸法を求めることができる。この様な構成を採用することにより、エッジが正確に抽出できない測定箇所の輪郭線はプローブ26を接触させて特定し、エッジが正確に抽出できる測定箇所の輪郭線はエッジ抽出によって特定して寸法測定を行うことができる。つまり、画像で測定できる部分は、画像で測定する方が寸法測定に要する時間を短縮することができる。 For example, the dimensions can be obtained by combining the contour line specified by edge extraction and the contour line specified by the contact of the probe 26. By adopting such a configuration, the contour line of the measurement point where the edge cannot be accurately extracted is specified by contacting the probe 26, and the contour line of the measurement point where the edge can be accurately extracted is specified and dimensioned by edge extraction. Measurements can be made. That is, for the portion that can be measured with an image, the time required for dimensional measurement can be shortened by measuring with an image.

図12のステップS101〜S107は、図5のコントローラ3における測定設定時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、コントローラ3は、画像測定又はプローブ測定のいずれかの測定方法がユーザにより選択されれば(ステップS101)、選択された測定方法に応じた測定要素の設定を行う(ステップS102〜S104)。 Steps S101 to S107 of FIG. 12 are flowcharts showing an example of the operation at the time of measurement setting in the controller 3 of FIG. First, if the measurement method of either image measurement or probe measurement is selected by the user (step S101), the controller 3 sets the measurement elements according to the selected measurement method (steps S102 to S104).

図13及び図14は、図1の画像測定装置1における測定設定時の動作の一例を示した図である。図13の(a)には、登録対象のワークWが示され、(b)には、パターン画像Ip上で指定されたエッジ抽出領域Rとスキャン動作の開始位置を示すシンボルSmが示されている。このワークWは、ベース部材w上に円筒状の突出部wが形成され、ベース部材wの周縁部に3つの貫通孔wが形成されている。 13 and 14 are diagrams showing an example of the operation at the time of measurement setting in the image measuring device 1 of FIG. FIG. 13A shows the work W to be registered, and FIG. 13B shows the edge extraction area R specified on the pattern image Ip and the symbol Sm indicating the start position of the scanning operation. There is. The workpiece W includes a cylindrical projecting portion w 2 is formed on the base member w 1, the periphery into three holes w 3 of the base member w 1 is formed.

パターン画像Ipは、この様なワークWが被写体として撮像された撮影画像からなる。測定箇所は、ベース部材wの左右の側面間の距離と、前後の側面間の距離と、2つの貫通孔w間の距離と、突出部wの内径とが指定されている。ベース部材wの左右の側面間の距離と2つの貫通孔w間の距離とは、ワークWの輪郭線に対して指定されたエッジ抽出領域Rからエッジを抽出することによって測定される。一方、ベース部材wの前後の側面間の距離と突出部wの内径とは、プローブ26を接触させることによって測定される。 The pattern image Ip is composed of a photographed image in which such a work W is captured as a subject. The measurement points are designated as the distance between the left and right side surfaces of the base member w 1 , the distance between the front and rear side surfaces, the distance between the two through holes w 3 , and the inner diameter of the protrusion w 2 . The distance between the left and right side surfaces of the base member w 1 and the distance between the two through holes w 3 are measured by extracting an edge from the edge extraction region R designated for the contour line of the work W. On the other hand, the distance between the front and rear side surfaces of the base member w 1 and the inner diameter of the protruding portion w 2 are measured by bringing the probe 26 into contact.

図14には、測定設定情報の指定時に、表示部21に表示される設定画面100が示されている。設定画面100は、測定設定情報の編集画面であり、モデル画像を表示するための表示欄110と、寸法種別を選択するためのメニュー欄111が設けられている。 FIG. 14 shows a setting screen 100 displayed on the display unit 21 when the measurement setting information is specified. The setting screen 100 is an editing screen for measurement setting information, and is provided with a display field 110 for displaying a model image and a menu field 111 for selecting a dimension type.

表示欄110に表示中のモデル画像は、図12に示したワークWが被写体として撮像された撮影画像である。倍率ボタン131又は132を操作することにより、広視野測定用の低倍率と高精度測定用の高倍率とのいずれかを撮影倍率として指定することができる。また、ステージ調整ボタン133を操作すれば、ステージ23のX方向の位置及びY方向の位置を調整することができる。また、Z調整ボタン134を操作すれば、測定ユニット20のZ方向の位置を調整することができる。照明ボタン135を操作すれば、照明種別を指定することができる。照明種別には、透過照明、リング照明及び同軸落射照明などがある。 The model image displayed in the display field 110 is a captured image in which the work W shown in FIG. 12 is captured as a subject. By operating the magnification button 131 or 132, either a low magnification for wide-field measurement or a high magnification for high-precision measurement can be specified as the photographing magnification. Further, by operating the stage adjustment button 133, the position of the stage 23 in the X direction and the position in the Y direction can be adjusted. Further, by operating the Z adjustment button 134, the position of the measurement unit 20 in the Z direction can be adjusted. The lighting type can be specified by operating the lighting button 135. Illumination types include transmission illumination, ring illumination, and coaxial epi-illumination.

メニュー欄111の寸法種別には、距離測定、角度測定などがある。距離測定には、2直線の間の距離測定、直線と点との間の距離測定、2点の間の距離測定、2円の間の距離測定、円と直線との間の距離測定、円と点との間の距離測定、円の直径測定及び円弧の半径測定がある。 The dimension type of the menu column 111 includes distance measurement, angle measurement, and the like. Distance measurement includes distance measurement between two straight lines, distance measurement between straight lines and points, distance measurement between two points, distance measurement between two circles, distance measurement between circles and straight lines, and circles. There are distance measurement between a point and a point, diameter measurement of a circle, and radius measurement of an arc.

ステップS103の画像測定要素の設定では、エッジ抽出により寸法測定を行うための測定要素について、測定設定情報の指定が行われる。一方、ステップS104のプローブ測定要素の設定では、プローブ26を接触させて寸法測定を行うための測定要素について、測定設定情報の指定が行われる。ステップS103及びS104の処理内容は、図17及び図19においてそれぞれ詳述する。コントローラ3は、モデル画像上の全ての測定要素について、設定が完了するまでステップS101からS104までの処理手順を繰り返す(ステップS105)。 In the setting of the image measurement element in step S103, the measurement setting information is specified for the measurement element for performing the dimension measurement by edge extraction. On the other hand, in the setting of the probe measurement element in step S104, the measurement setting information is specified for the measurement element for contacting the probe 26 to perform the dimension measurement. The processing contents of steps S103 and S104 will be described in detail in FIGS. 17 and 19, respectively. The controller 3 repeats the processing procedure from steps S101 to S104 until the setting is completed for all the measurement elements on the model image (step S105).

次に、コントローラ3は、設計値及び公差の指定を行う(ステップS106)。このステップでは、モデル画像から算出された寸法値が測定要素の輪郭線に対応づけて表示され、モデル画像上の寸法値がユーザにより選択されれば、設計値や公差を新たに指定し、或いは、変更することができる。 Next, the controller 3 specifies the design value and the tolerance (step S106). In this step, the dimensional values calculated from the model image are displayed in association with the contour lines of the measurement elements, and if the dimensional values on the model image are selected by the user, new design values and tolerances are specified, or , Can be changed.

図15には、設計値及び公差の指定時における公差設定画面101が示されている。公差設定画面101は、設計値及び公差の編集画面であり、モデル画像を表示するための表示欄110と、設計値と公差の上限値及び下限値とを指定するための入力欄112が設けられている。表示欄110に表示中のモデル画像には、測定箇所に対応づけて寸法線や識別番号が表示されている。 FIG. 15 shows a tolerance setting screen 101 when design values and tolerances are specified. The tolerance setting screen 101 is a screen for editing design values and tolerances, and is provided with a display field 110 for displaying a model image and an input field 112 for designating a design value and an upper limit value and a lower limit value of the tolerance. ing. In the model image displayed in the display field 110, dimension lines and identification numbers are displayed in association with the measurement points.

この入力欄112には、測定設定情報として登録された複数の測定箇所について、設計値と公差の上限値及び下限値とが表示され、測定箇所を選択すれば、設計値、公差の上限値又は下限値を新たに指定し、或いは、変更することができる。 In the input field 112, the design value and the upper limit value and the lower limit value of the tolerance are displayed for a plurality of measurement points registered as the measurement setting information, and if the measurement point is selected, the design value, the upper limit value of the tolerance, or the upper limit value of the tolerance is displayed. The lower limit can be newly specified or changed.

次に、コントローラ3は、特徴量情報の登録を行う(ステップS107)。このステップでは、ワークWの位置及び姿勢を特定するためのパターン画像(サーチ用データ)が、パターン画像と各測定要素の設定で指定されるエッジ抽出領域との相対的な位置関係と共にモデル画像を用いて登録される。 Next, the controller 3 registers the feature amount information (step S107). In this step, the pattern image (search data) for specifying the position and orientation of the work W is a model image together with the relative positional relationship between the pattern image and the edge extraction area specified in the setting of each measurement element. Registered using.

図16には、特徴量情報の指定時における特徴量設定画面102が示されている。この特徴量設定画面102は、パターン画像を特徴量情報として登録するための編集画面であり、モデル画像を表示するための表示欄110と、登録対象領域及びサーチ条件を指定するための入力欄114が設けられている。表示欄110に表示中のモデル画像には、登録対象領域の外縁を示す枠113が表示されている。 FIG. 16 shows a feature amount setting screen 102 when the feature amount information is specified. The feature amount setting screen 102 is an edit screen for registering a pattern image as feature amount information, and is a display field 110 for displaying a model image and an input field 114 for designating a registration target area and search conditions. Is provided. In the model image displayed in the display field 110, a frame 113 indicating the outer edge of the registration target area is displayed.

サーチ条件には、回転方向のスキャン範囲を制限するためのサーチ範囲と、パターン画像と一致するワークWの検出個数とを指定することができる。登録ボタン115を操作すれば、表示中のモデル画像がサーチ用のパターン画像として登録される。 In the search condition, a search range for limiting the scan range in the rotation direction and the number of detected workpieces W that match the pattern image can be specified. By operating the registration button 115, the displayed model image is registered as a pattern image for search.

図17のステップS201〜S209は、図12のステップS103(画像測定要素の設定)について、詳細動作の一例を示したフローチャートであり、コントローラ3の動作が示されている。まず、コントローラ3は、後述する撮影条件を指定し(ステップS201)、ステージ23上に載置されたマスターピースが撮影された撮影画像を取得してモデル画像として表示する(ステップS202)。 Steps S201 to S209 of FIG. 17 are flowcharts showing an example of detailed operation of step S103 (setting of image measurement element) of FIG. 12, and show the operation of the controller 3. First, the controller 3 specifies the shooting conditions described later (step S201), acquires the shot image of the master piece placed on the stage 23, and displays it as a model image (step S202).

次に、測定要素の形状種別がユーザにより選択され(ステップS203)、形状種別に対応づけてエッジ抽出領域がユーザにより指定される(ステップS204)。コントローラ3は、指定されたエッジ抽出領域から複数のエッジ点を抽出し(ステップS205)、これらのエッジ点に対し、選択された形状種別に対応する幾何学図形をフィッティングさせることによって輪郭線の位置を決定する(ステップS206)。 Next, the shape type of the measurement element is selected by the user (step S203), and the edge extraction area is specified by the user in association with the shape type (step S204). The controller 3 extracts a plurality of edge points from the designated edge extraction area (step S205), and fits a geometric figure corresponding to the selected shape type to these edge points to position the contour line. Is determined (step S206).

次に、コントローラ3は、輪郭線の位置に基づいて、測定箇所の寸法を算出し、測定要素に対応づけて測定結果の寸法値をモデル画像上に表示する(ステップS207,S208)。コントローラは、モデル画像上の全ての測定要素について、設定が完了するまでステップS203からS208までの処理手順を繰り返す(ステップS209)。 Next, the controller 3 calculates the dimensions of the measurement location based on the position of the contour line, and displays the dimensional values of the measurement results on the model image in association with the measurement elements (steps S207 and S208). The controller repeats the processing procedure from steps S203 to S208 for all the measurement elements on the model image until the setting is completed (step S209).

図18は、図1の画像測定装置1における画像測定要素の設定時の動作の一例を示した図である。図中の(a)には、モデル画像上で指定されたエッジ抽出領域116が示され、(b)には、エッジ抽出領域116からエッジを抽出して特定された輪郭線117が示されている。 FIG. 18 is a diagram showing an example of an operation at the time of setting the image measurement element in the image measurement device 1 of FIG. In the figure, (a) shows the edge extraction region 116 specified on the model image, and (b) shows the contour line 117 specified by extracting the edge from the edge extraction region 116. There is.

設定画面100の表示欄110に表示中のモデル画像に対し、測定要素の始点及び終点の位置を指定すれば、始点及び終点を結ぶ直線を含む矩形領域がエッジ抽出領域116として自動的に指定され、エッジ点のスキャン方向と共に測定要素に対応づけてモデル画像上に表示される。エッジ抽出領域116の登録が完了すれば、当該エッジ抽出領域116からエッジを抽出して特定された輪郭線117や寸法値がモデル画像上に表示される。 If the positions of the start point and the end point of the measurement element are specified for the model image displayed in the display field 110 of the setting screen 100, a rectangular area including a straight line connecting the start point and the end point is automatically designated as the edge extraction area 116. , Is displayed on the model image in association with the measurement element along with the scan direction of the edge point. When the registration of the edge extraction area 116 is completed, the contour line 117 and the dimension value specified by extracting the edge from the edge extraction area 116 are displayed on the model image.

図19のステップS301〜S315は、図12のステップS104(プローブ測定要素の設定)について、詳細動作の一例を示したフローチャートであり、コントローラ3の動作が示されている。ステップS301からステップS306までの処理手順は、図17のステップS201からステップS206までの処理手順と同様である。 Steps S301 to S315 in FIG. 19 are flowcharts showing an example of detailed operation in step S104 (setting of probe measurement element) in FIG. 12, and show the operation of the controller 3. The processing procedure from step S301 to step S306 is the same as the processing procedure from step S201 to step S206 in FIG.

次に、コントローラ3は、接触目標位置情報を指定する(ステップS307)。接触目標位置情報、すなわち、接触目標位置及びスキャン経路は、測定要素の形状種別及びサイズに基づいて自動的に指定される。また、指定されたスキャン経路は、モデル画像上に重畳して表示される(ステップS308)。 Next, the controller 3 specifies the contact target position information (step S307). The contact target position information, that is, the contact target position and the scan path, is automatically specified based on the shape type and size of the measurement element. Further, the designated scan path is superimposed and displayed on the model image (step S308).

図20は、図1の画像測定装置1におけるプローブ測定要素の設定時の動作の一例を示した図である。プローブ測定は、プローブ26をカメラ200により撮像して行うものであることから、プローブ26をワークWのどこに接触させれば良いのか、或いは、ワークWの側面に対し、どのようにアプローチすれば良いのかをユーザ自身で判断するのは難しい。本実施の形態による画像測定装置1では、モデル画像上でエッジ抽出領域を測定対象領域として指定するだけで、接触目標位置が自動的に決定される。 FIG. 20 is a diagram showing an example of an operation at the time of setting the probe measuring element in the image measuring device 1 of FIG. Since the probe measurement is performed by imaging the probe 26 with the camera 200, where should the probe 26 be brought into contact with the work W, or how should the side surface of the work W be approached? It is difficult for the user to judge for himself. In the image measuring device 1 according to the present embodiment, the contact target position is automatically determined only by designating the edge extraction region as the measurement target region on the model image.

図中の(a)には、モデル画像Im上で指定されたエッジ抽出領域118が示されている。設定画面100の表示欄110に表示中のモデル画像Imに対し、測定要素の円周上に3つの点を指定すれば、これらの点を含む円環状の領域がエッジ抽出領域118として自動的に指定され、モデル画像Im上に表示される。 In (a) in the figure, the edge extraction region 118 designated on the model image Im is shown. If three points are specified on the circumference of the measurement element for the model image Im displayed in the display field 110 of the setting screen 100, the annular region including these points is automatically set as the edge extraction region 118. It is specified and displayed on the model image Im.

図中の(b)には、エッジ抽出領域118からエッジを抽出して特定された輪郭線119とスキャン動作の開始位置を示すシンボル120とが示されている。エッジ抽出領域118の登録が完了すれば、当該エッジ抽出領域118からエッジを抽出して輪郭線119の位置が特定される。接触目標位置は、この輪郭線119に対して指定され、スキャン動作の開始位置を示すシンボル120が輪郭線119に対応づけて表示される。この例では、3つのスキャン経路が輪郭線119に沿って等間隔に配置されている。 In (b) in the figure, a contour line 119 identified by extracting an edge from the edge extraction region 118 and a symbol 120 indicating a start position of a scanning operation are shown. When the registration of the edge extraction area 118 is completed, the edge is extracted from the edge extraction area 118 and the position of the contour line 119 is specified. The contact target position is designated with respect to the contour line 119, and the symbol 120 indicating the start position of the scanning operation is displayed in association with the contour line 119. In this example, three scan paths are evenly spaced along the contour line 119.

設定画面100上でのシンボル120とワークWは、実際のコンタクト部261とワークWの相似形である。これにより、ユーザは、設定画面100上でコンタクト部261とワークWとの位置関係を正確に把握することができ、プローブ26を動作させた際にコンタクト部261がワークWと干渉するか否かを確認することができる。また、コンタクト部261とワークWが干渉する可能性が高い場合には、設定画面100上にエラーを表示するなどして、ユーザに報知しても良い。 The symbol 120 and the work W on the setting screen 100 are similar figures of the actual contact portion 261 and the work W. As a result, the user can accurately grasp the positional relationship between the contact portion 261 and the work W on the setting screen 100, and whether or not the contact portion 261 interferes with the work W when the probe 26 is operated. Can be confirmed. Further, when there is a high possibility that the contact portion 261 and the work W interfere with each other, an error may be displayed on the setting screen 100 to notify the user.

図中の(c)には、プローブ26を接触させて特定された輪郭線121と輪郭線121に対応づけて表示された寸法値とが示されている。接触目標位置の登録が完了すれば、設定画面100内のモデル画像には、プローブ26をワークWの側面に接触させて特定された輪郭線121が表示されるとともに、当該輪郭線121から求められた寸法値が輪郭線121に対応づけて表示される。 In (c) in the figure, the contour line 121 specified by contacting the probe 26 and the dimensional value displayed in association with the contour line 121 are shown. When the registration of the contact target position is completed, the contour line 121 specified by bringing the probe 26 into contact with the side surface of the work W is displayed on the model image in the setting screen 100, and is obtained from the contour line 121. The dimension value is displayed in association with the contour line 121.

次に、コントローラ3は、スキャン経路の調整を行うか否かをユーザに照会し(ステップS309)、スキャン経路の調整がユーザにより指示されれば、接触目標位置の調整を行う(ステップS310)。 Next, the controller 3 inquires the user whether or not to adjust the scan path (step S309), and if the user instructs to adjust the scan path, adjusts the contact target position (step S310).

図21及び図22は、図1の画像測定装置1におけるプローブ測定要素の設定時の動作の一例を示した図である。図21の(a)には、モデル画像Im上の輪郭線119に対して指定された接触目標位置を調整する場合が示され、(b)には、スキャン方向を変更する場合が示され、(c)には、スキャン経路の本数を変更する場合が示されている。 21 and 22 are diagrams showing an example of the operation at the time of setting the probe measuring element in the image measuring device 1 of FIG. FIG. 21A shows a case where the contact target position specified with respect to the contour line 119 on the model image Im is adjusted, and FIG. 21B shows a case where the scanning direction is changed. (C) shows a case where the number of scan paths is changed.

モデル画像Im上の輪郭線119に対して指定された接触目標位置は、マウス操作などによってスキャン動作の開始位置を示すシンボル120を移動させることにより、調整することができる。例えば、シンボル120を輪郭線119の径方向に移動させることにより、スキャン動作の開始位置を輪郭線119から内側へ遠ざけることができる。また、設定画面100を操作することにより、スキャン方向を反転させ、或いは、スキャン経路を追加することができる。 The contact target position designated with respect to the contour line 119 on the model image Im can be adjusted by moving the symbol 120 indicating the start position of the scanning operation by operating the mouse or the like. For example, by moving the symbol 120 in the radial direction of the contour line 119, the start position of the scanning operation can be moved inward from the contour line 119. Further, by operating the setting screen 100, the scanning direction can be reversed or a scanning path can be added.

図22の(a)には、登録対象のワークWが示され、(b)には、モデル画像Im上で指定された接触目標位置が示され、(c)には、エラー表示されたシンボル120が示されている。ワークWの右側面に対応する輪郭線119に対し、2つのスキャン経路が指定されている。スキャン動作の開始位置を示すシンボル120をマウス操作などによって移動させることにより、接触目標位置を変更することができる。 The work W to be registered is shown in (a) of FIG. 22, the contact target position specified on the model image Im is shown in (b), and the error-displayed symbol is shown in (c). 120 is shown. Two scan paths are specified for the contour line 119 corresponding to the right side surface of the work W. The contact target position can be changed by moving the symbol 120 indicating the start position of the scanning operation by operating the mouse or the like.

スキャン動作の開始位置は、測定箇所の輪郭線119に近い方が測定時間を短縮することができる。しかしながら、スキャン動作の開始位置を測定箇所の輪郭線119に近づけ過ぎた場合、ワークWの寸法ばらつきにより、プローブ26を開始位置まで移動させる際にプローブ26がワークWと干渉するおそれがある。すなわち、右側の輪郭線119を測定対象とする場合、右側の輪郭線119にスキャン開始位置を近づけ過ぎると、連続測定時のワークWの寸法ばらつきにより、プローブ26がワークWに干渉してしまう。 The measurement time can be shortened when the start position of the scanning operation is closer to the contour line 119 of the measurement location. However, if the start position of the scanning operation is too close to the contour line 119 of the measurement location, the probe 26 may interfere with the work W when the probe 26 is moved to the start position due to the dimensional variation of the work W. That is, when the contour line 119 on the right side is the measurement target, if the scan start position is too close to the contour line 119 on the right side, the probe 26 interferes with the work W due to the dimensional variation of the work W during continuous measurement.

この様にモデル画像Im上で指定された接触目標位置が測定対象の輪郭線119に近い場合、当該輪郭線119から遠ざかるように接触目標位置を調整することができる。すなわち、右側の輪郭線119から離れるように、スキャン動作の開始位置を調整することができる。 When the contact target position designated on the model image Im is close to the contour line 119 to be measured in this way, the contact target position can be adjusted so as to be far from the contour line 119. That is, the start position of the scanning operation can be adjusted so as to be away from the contour line 119 on the right side.

一方、スキャン開始位置が左側の輪郭線119に近づけ過ぎると、プローブ26がワークWの左側面と干渉してしまう。この様に測定対象の輪郭線119とは異なる輪郭線と重複する位置にスキャン開始位置が指定されれば、シンボル120がエラー表示される。このため、ユーザは、モデル画像Imを確認することにより、接触目標位置を容易に調整することができる。 On the other hand, if the scan start position is too close to the contour line 119 on the left side, the probe 26 interferes with the left side surface of the work W. If the scan start position is specified at a position overlapping the contour line different from the contour line 119 to be measured in this way, the symbol 120 is displayed as an error. Therefore, the user can easily adjust the contact target position by checking the model image Im.

図23は、図1の画像測定装置1におけるプローブ測定要素の設定時の動作の一例を示した図である。図中の(a)には、登録対象のワークWが示され、(b)には、モデル画像Im上でスキャン動作の高さ位置を調整する場合が示されている。このワークWは、高さ方向の段差を有し、下段の右側面と上段の右側面との間の水平方向の距離Dがプローブ26を用いて測定される。 FIG. 23 is a diagram showing an example of the operation at the time of setting the probe measuring element in the image measuring device 1 of FIG. In the figure, (a) shows the work W to be registered, and (b) shows the case where the height position of the scanning operation is adjusted on the model image Im. The work W has a step in the height direction, and the horizontal distance D between the lower right surface and the upper right surface is measured by using the probe 26.

ワークWの下段の右側面と上段の右側面とでは、鉛直方向の位置が異なるため、スキャン動作の測定高さを適切に指定する必要がある。すなわち、上段の右側面を測定するための測定高さhは、下段の右側面を測定するための測定高さhよりも高い位置として指定する必要がある。この様な高さ情報は、プローブ26を実際に移動させて指定しても良いし、数値で指定することもできる。 Since the positions in the vertical direction are different between the lower right surface of the work W and the upper right surface, it is necessary to appropriately specify the measurement height of the scanning operation. That is, the measurement height h 2 for measuring the upper right surface needs to be designated as a position higher than the measurement height h 1 for measuring the lower right surface. Such height information may be specified by actually moving the probe 26, or may be specified numerically.

また、測定高さを変更すると、垂直駆動部22を制御してプローブ26を変更後の測定高さに移動させることができ、これによりワークWとコンタクト部261の高さ関係を実際に確認することができる。 Further, when the measurement height is changed, the vertical drive unit 22 can be controlled to move the probe 26 to the changed measurement height, whereby the height relationship between the work W and the contact portion 261 can be actually confirmed. be able to.

次に、コントローラ3は、スキャン動作を開始し、マスターピースの側面に接触した状態のプローブ26が撮影された撮影画像を取得し、当該撮影画像に基づいて、接触点の位置を特定する(ステップS311)。そして、コントローラ3は、2以上の接触点の位置から輪郭線の位置を決定する(ステップS312)。 Next, the controller 3 starts a scanning operation, acquires a captured image captured by the probe 26 in contact with the side surface of the master piece, and identifies the position of the contact point based on the captured image (step S311). ). Then, the controller 3 determines the position of the contour line from the positions of two or more contact points (step S312).

コントローラ3は、輪郭線の位置に基づいて、測定箇所の寸法を算出し、測定要素に対応づけて測定結果の寸法値をモデル画像上に表示する(ステップS313,S314)。コントローラは、モデル画像上の全ての測定要素について、設定が完了するまでステップS303からS314までの処理手順を繰り返す(ステップS315)。 The controller 3 calculates the dimensions of the measurement location based on the position of the contour line, and displays the dimensional values of the measurement results on the model image in association with the measurement elements (steps S313 and S314). The controller repeats the processing procedure from steps S303 to S314 for all the measurement elements on the model image until the setting is completed (step S315).

図24は、図1の画像測定装置1におけるプローブ測定要素の設定時の動作の一例を示した図である。図中の(a)には、第1スキャンモードの場合が示され、(b)には、第2スキャンモードが示されている。第1スキャンモード及び第2スキャンモードは、ステージ23に対し、プローブ26が相対的に接触目標位置間を移動する際の移動方法であり、第1スキャンモード又は第2スキャンモードのいずれかを指定することができる。 FIG. 24 is a diagram showing an example of an operation at the time of setting the probe measuring element in the image measuring device 1 of FIG. In the figure, (a) shows the case of the first scan mode, and (b) shows the case of the second scan mode. The first scan mode and the second scan mode are movement methods when the probe 26 moves relatively between the contact target positions with respect to the stage 23, and either the first scan mode or the second scan mode is designated. can do.

第1スキャンモードでは、接触目標位置間の移動ごとに、プローブ26が測定高さから基準高さに切り替えられる。隣接する2つの接触目標位置間に段差などの障害物がある場合には、第1スキャンモードを選択することにより、ワークWとの干渉を確実に防止することができる。 In the first scan mode, the probe 26 is switched from the measured height to the reference height each time it moves between the contact target positions. When there is an obstacle such as a step between two adjacent contact target positions, interference with the work W can be reliably prevented by selecting the first scan mode.

一方、第2スキャンモードでは、基準高さに切り替えることなく、ステージ23に対し、プローブ26が相対的に接触目標位置間を移動する。具体的には、1つの測定要素に対して複数の接触目標位置が指定されている場合、基準高さに切り替えることなく、ステージ23に対し、プローブ26を相対的に当該接触目標位置間で移動させる。ただし、ステージ23に対し、異なる2つの測定要素間でプローブ26を相対的に移動させる際には、基準高さに切り替えることなくプローブ26を移動させても良いが、プローブ26を測定高さから基準高さに切り替えることが望ましい。ステージ23に対し、プローブ26を相対的に同じ高さで輪郭線に沿って移動させることにより、測定時間を短縮することができる。 On the other hand, in the second scan mode, the probe 26 moves relatively between the contact target positions with respect to the stage 23 without switching to the reference height. Specifically, when a plurality of contact target positions are specified for one measurement element, the probe 26 is relatively moved between the contact target positions with respect to the stage 23 without switching to the reference height. Let me. However, when moving the probe 26 relative to the stage 23 between two different measurement elements, the probe 26 may be moved without switching to the reference height, but the probe 26 is moved from the measurement height. It is desirable to switch to the reference height. The measurement time can be shortened by moving the probe 26 relative to the stage 23 at the same height along the contour line.

図25のステップS401〜S404は、図12のステップS107(特徴量情報の登録)について、詳細動作の一例を示したフローチャートであり、コントローラ3の動作が示されている。まず、コントローラ3は、撮影条件を指定した後(ステップS401)、マスターピースが撮影されたモデル画像を取得して登録対象領域を指定する(ステップS402)。 Steps S401 to S404 of FIG. 25 are flowcharts showing an example of detailed operations for step S107 (registration of feature amount information) of FIG. 12, and the operations of the controller 3 are shown. First, after designating the shooting conditions (step S401), the controller 3 acquires the model image in which the master piece is shot and designates the registration target area (step S402).

次に、コントローラ3は、パターン画像を用いてパターンサーチする際のサーチ条件を指定する(ステップS403)。コントローラ3は、特徴量情報の登録に係る全ての設定が完了するまで、ステップS401からステップS403までの処理手順を繰り返し(ステップS404)、全ての設定が完了すれば、モデル画像から得られたパターン画像とサーチ条件とを特徴量情報として記憶する。 Next, the controller 3 specifies a search condition for a pattern search using the pattern image (step S403). The controller 3 repeats the processing procedure from step S401 to step S403 (step S404) until all the settings related to the registration of the feature amount information are completed, and when all the settings are completed, the pattern obtained from the model image is completed. The image and the search condition are stored as feature amount information.

図26のステップS501〜S508は、図17のステップS201、図19のステップS301及び図25のステップS401(撮影条件の指定)について、詳細動作の一例を示したフローチャートであり、コントローラ3の動作が示されている。まず、コントローラ3は、プローブ26の位置を確認し、退避位置でなければ、測定ユニット20の切替駆動部27を制御して退避位置に切り替える(ステップS501,S502)。 Steps S501 to S508 of FIG. 26 are flowcharts showing an example of detailed operations for step S201 of FIG. 17, step S301 of FIG. 19, and step S401 of FIG. 25 (designation of shooting conditions), and the operation of the controller 3 is performed. It is shown. First, the controller 3 confirms the position of the probe 26, and if it is not the retracted position, controls the switching drive unit 27 of the measuring unit 20 to switch to the retracted position (steps S501 and S502).

次に、コントローラ3は、水平駆動部24を制御し、水平面内におけるステージ23のX方向の位置及びY方向の位置を調整する(ステップS503)。次に、コントローラ3は、フォーカス位置を調整するために、垂直駆動部22を制御して測定ユニット20のZ方向の位置を調整する(ステップS504)。 Next, the controller 3 controls the horizontal drive unit 24 and adjusts the position of the stage 23 in the X direction and the position in the Y direction in the horizontal plane (step S503). Next, the controller 3 controls the vertical drive unit 22 to adjust the position of the measurement unit 20 in the Z direction in order to adjust the focus position (step S504).

次に、コントローラ3は、照明条件、撮像条件及び撮影倍率を指定する(ステップS505〜S507)。照明条件には、照明種別、点灯状態、明るさ及びリング照明ユニット211のZ方向の位置がある。撮像条件には、露光時間、ゲイン及び撮影範囲がある。 Next, the controller 3 specifies the illumination condition, the imaging condition, and the photographing magnification (steps S505 to S507). The lighting conditions include the lighting type, the lighting state, the brightness, and the position of the ring lighting unit 211 in the Z direction. Imaging conditions include exposure time, gain, and imaging range.

コントローラ3は、撮影条件の指定に係る全ての設定が完了するまで、ステップS503からステップS507までの処理手順を繰り返し(ステップS508)、全ての設定が完了すれば、撮影条件を測定設定情報として記憶する。 The controller 3 repeats the processing procedure from step S503 to step S507 until all the settings related to the designation of the shooting conditions are completed (step S508), and when all the settings are completed, the shooting conditions are stored as measurement setting information. To do.

図27及び図28のステップS601〜S617は、図5のコントローラ3における連続測定時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、コントローラ3は、測定設定情報を読み出し(ステップS601)、測定設定情報に基づいて、撮影条件を指定する(ステップS602)。次に、コントローラ3は、ステージ23上に載置されたワークWを上記撮影条件で撮影してワーク画像を取得し(ステップS603)、特徴量情報を用いたパターンサーチによりワークWの位置及び姿勢を特定する(ステップS604,S605)。 Steps S601 to S617 of FIGS. 27 and 28 are flowcharts showing an example of the operation at the time of continuous measurement in the controller 3 of FIG. First, the controller 3 reads out the measurement setting information (step S601) and specifies the shooting conditions based on the measurement setting information (step S602). Next, the controller 3 photographs the work W placed on the stage 23 under the above-mentioned imaging conditions to acquire a work image (step S603), and performs a pattern search using the feature amount information to determine the position and orientation of the work W. (Steps S604 and S605).

次に、コントローラ3は、パターンサーチによって特定されたワークWの位置及び姿勢に基づいて、ワーク画像上でエッジ抽出領域の位置を特定する(ステップS606)。コントローラ3は、特定されたエッジ抽出領域から複数のエッジ点を抽出し(ステップS607)、これらのエッジ点に幾何学図形をフィッティングさせることによって輪郭線の位置を特定する(ステップS608)。 Next, the controller 3 specifies the position of the edge extraction region on the work image based on the position and orientation of the work W specified by the pattern search (step S606). The controller 3 extracts a plurality of edge points from the specified edge extraction area (step S607), and specifies the position of the contour line by fitting a geometric figure to these edge points (step S608).

次に、コントローラ3は、画像測定要素が測定設定情報として登録されていれば(ステップS609)、特定された輪郭線の位置に基づいて、測定箇所の寸法を算出し(ステップS610)、測定要素に対応づけて測定結果の寸法値をワーク画像上に表示する(ステップS611)。 Next, if the image measurement element is registered as the measurement setting information (step S609), the controller 3 calculates the dimension of the measurement point based on the position of the specified contour line (step S610), and the measurement element. The dimensional value of the measurement result is displayed on the work image in association with (step S611).

次に、コントローラ3は、プローブ測定要素が測定設定情報として登録されていれば(ステップS612)、測定ユニット20の切替駆動部27を制御してプローブ26を退避位置から測定位置に切り替えた後、垂直駆動部22を制御して基準高さに切り替える(ステップS613)。コントローラ3は、エッジ抽出領域からエッジを抽出して特定した輪郭線の位置に基づいて、スキャン開始位置を特定し(ステップS614)、スキャン動作を行う(ステップS615)。 Next, if the probe measurement element is registered as measurement setting information (step S612), the controller 3 controls the switching drive unit 27 of the measurement unit 20 to switch the probe 26 from the retracted position to the measurement position. The vertical drive unit 22 is controlled to switch to the reference height (step S613). The controller 3 extracts the edge from the edge extraction area, specifies the scan start position based on the position of the specified contour line (step S614), and performs the scan operation (step S615).

次に、コントローラ3は、ワークWの側面に接触した状態のプローブ26が撮影された撮影画像を取得し、当該撮影画像に基づいて接触点の位置を求めて輪郭線の位置を特定し、測定箇所の寸法を算出する(ステップS616)。そして、コントローラ3は、測定要素に対応づけて測定結果の寸法値をワーク画像上に表示する(ステップS617)。 Next, the controller 3 acquires a photographed image taken by the probe 26 in contact with the side surface of the work W, determines the position of the contact point based on the photographed image, identifies the position of the contour line, and measures the position. Calculate the dimensions of the location (step S616). Then, the controller 3 displays the dimensional value of the measurement result on the work image in association with the measurement element (step S617).

なお、接触目標位置がパターン画像に直接に関連づけられている場合、パターンサーチによって特定されたワークWの位置及び姿勢から接触目標位置が直接に特定される。また、接触目標位置がエッジ抽出領域に関連づけられている場合には、パターンサーチによって特定されたワークWの位置及び姿勢に基づいてワーク画像上のエッジ抽出領域の位置を特定することにより、接触目標位置が特定される。 When the contact target position is directly associated with the pattern image, the contact target position is directly specified from the position and posture of the work W specified by the pattern search. When the contact target position is associated with the edge extraction area, the contact target is specified by specifying the position of the edge extraction area on the work image based on the position and orientation of the work W specified by the pattern search. The position is specified.

図29〜図31は、図1の画像測定装置1における連続測定時の動作の一例を示した図である。図29の(b)〜(d)、図30の(a)〜(d)及び図31には、ワークWの位置及び姿勢が互いに異なる2つのワーク画像Iwがそれぞれケース1及びケース2として示されている。図29の(a)には、サーチ用データとして登録されたパターン画像Ipが示され、(b)には、パターンサーチのために撮像されたワーク画像Iwが示されている。これらのパターン画像Ip及びワーク画像Iwは、いずれも透過照明による透過画像である。このワーク画像Iwをパターン画像Ipとマッチングすることにより、ワークWの位置及び姿勢が特定される。 29 to 31 are views showing an example of operation during continuous measurement in the image measuring device 1 of FIG. 1. In FIGS. 29 (b) to (d), (a) to (d) in FIG. 30, and FIG. 31, two work images Iw having different positions and postures of the work W are shown as case 1 and case 2, respectively. Has been done. FIG. 29A shows the pattern image Ip registered as the search data, and FIG. 29B shows the work image Iw captured for the pattern search. Both the pattern image Ip and the work image Iw are transmitted images by transmitted illumination. By matching the work image Iw with the pattern image Ip, the position and orientation of the work W are specified.

図29の(c)には、エッジ抽出のために撮像されたワーク画像Iwが示されている。このワーク画像Iwは、反射照明による反射画像であり、パターンサーチによって特定されたワークWの位置及び姿勢に基づいて、エッジ抽出領域が特定される。 FIG. 29 (c) shows the work image Iw captured for edge extraction. This work image Iw is a reflected image by reflected illumination, and an edge extraction region is specified based on the position and orientation of the work W specified by the pattern search.

図29の(d)には、図29の(c)に示したワーク画像Iw上で特定された複数のエッジ抽出領域Rが示されている。エッジ抽出領域Rは、ワークWの位置及び姿勢と、エッジ抽出領域情報として登録された相対位置情報とに基づいて、位置座標が特定される。 FIG. 29 (d) shows a plurality of edge extraction regions R identified on the work image Iw shown in FIG. 29 (c). The position coordinates of the edge extraction area R are specified based on the position and orientation of the work W and the relative position information registered as the edge extraction area information.

図30の(a)には、エッジ抽出領域Rからエッジを抽出して特定された複数の輪郭線L及びLが示されている。輪郭線Lは、測定要素が画像測定要素として登録されている場合の輪郭線である。一方、輪郭線Lは、測定要素がプローブ測定要素として登録されている場合に、接触目標位置を特定するために用いる仮の輪郭線であり、位置精度は低い。 In FIG. 30A, a plurality of contour lines L 1 and L 2 identified by extracting an edge from the edge extraction region R are shown. The contour line L 1 is a contour line when the measurement element is registered as an image measurement element. On the other hand, the contour line L 2 is a temporary contour line used to specify the contact target position when the measurement element is registered as the probe measurement element, and the position accuracy is low.

図30の(b)には、ワーク画像Iw上の輪郭線Lに対して特定された複数の接触目標位置が示されている。接触目標位置は、輪郭線Lの位置と接触目標位置情報として登録された相対位置情報とに基づいて、特定される。 In (b) of FIG. 30, a plurality of contact target position specified with respect to the contour line L 2 on the work image Iw is shown. Contact target position, based on the relative position information registered as the position and the contact target position information of contour L 2, are specified.

図30の(c)には、プローブ26を接触させて特定された複数の接触位置Pが示されている。接触位置Pは、プローブ26がワークWの側面に接触した状態で取得されたワーク画像Iwとステージ23の位置とに基づいて、特定される。図30の(d)には、複数の接触位置Pに幾何学図形をフィッティングさせて特定された輪郭線Lが示されている。 FIG. 30 (c) shows a plurality of contact positions P identified by contacting the probe 26. The contact position P is specified based on the work image Iw acquired in a state where the probe 26 is in contact with the side surface of the work W and the position of the stage 23. In (d) of FIG. 30 is a contour line L 3 identified by fitting a geometric figures into a plurality of the contact position P is shown.

図31には、ワークWの良否判定の結果が測定箇所に対応づけて表示されたワーク画像Iwが示されている。エッジ抽出により特定された輪郭線Lやプローブ動作によって特定された輪郭線Lに基づいて、測定箇所の寸法値が求められる。また、求められた寸法値を設計値と比較し、設計値に対する誤差を公差と比較することにより、ワークWの良否判定が行われる。この良否判定の結果は、測定箇所に対応づけてワーク画像Iw上に表示される。 FIG. 31 shows a work image Iw in which the result of the quality determination of the work W is displayed in association with the measurement location. Based on the contour line L 3 identified by the identifying contour line L 1 and the probe operation by the edge extraction, the dimension values of the measurement point is determined. Further, the quality of the work W is judged by comparing the obtained dimensional value with the design value and comparing the error with respect to the design value with the tolerance. The result of this pass / fail judgment is displayed on the work image Iw in association with the measurement location.

図31の左側に示したワーク画像Iwでは、全ての測定箇所がOK判定であり、ワークWは、良品であると判定される。一方、図31の右側に示したワーク画像Iwでは、画像測定要素として登録された測定箇所の1つがNG判定であり、ワークWは、不良品であると判定される。 In the work image Iw shown on the left side of FIG. 31, all the measurement points are judged to be OK, and the work W is judged to be a good product. On the other hand, in the work image Iw shown on the right side of FIG. 31, one of the measurement points registered as the image measurement element is determined to be NG, and the work W is determined to be a defective product.

図32のステップS701〜S712は、図28のステップS615(スキャン動作)について、詳細動作の一例を示したフローチャートであり、コントローラ3の動作が示されている。まず、コントローラ3は、水平駆動部24を制御し、基準高さにおいて、ステージ23に対し、スキャン経路の開始位置に対応する位置にプローブ26を相対的に移動させた後(ステップS701)、垂直駆動部22を制御してプローブ26を測定高さに移動させる(ステップS702)。 Steps S701 to S712 of FIG. 32 are flowcharts showing an example of detailed operations for step S615 (scan operation) of FIG. 28, and show the operation of the controller 3. First, the controller 3 controls the horizontal drive unit 24 to move the probe 26 relative to the stage 23 to a position corresponding to the start position of the scan path at the reference height (step S701), and then vertically. The drive unit 22 is controlled to move the probe 26 to the measurement height (step S702).

次に、コントローラ3は、水平駆動部24を制御して、ステージ23に対し、プローブ26を相対的にスキャン方向に移動させ(ステップS703)、接触が検出されれば、ワーク画像上のプローブ26の位置及びステージ23の位置に基づいて、接触位置を算出する(ステップS704,S705)。プローブ26は、ワーク画像上の輪郭線の法線に沿って接近するように制御される。コントローラ3は、全ての接触目標位置について測定が完了するまで、ステップS701からステップS705までの処理手順を繰り返し、全ての接触目標位置について測定が完了すれば、プローブ26を基準高さに移動させてこの処理を終了する(ステップS706,S707)。 Next, the controller 3 controls the horizontal drive unit 24 to move the probe 26 relative to the stage 23 in the scanning direction (step S703), and if contact is detected, the probe 26 on the work image. The contact position is calculated based on the position of and the position of the stage 23 (steps S704 and S705). The probe 26 is controlled to approach along the normal of the contour line on the work image. The controller 3 repeats the processing procedure from step S701 to step S705 until the measurement is completed for all the contact target positions, and when the measurement is completed for all the contact target positions, the controller 3 moves the probe 26 to the reference height. This process ends (steps S706 and S707).

コントローラ3は、第1スキャンモードが指定されていれば、1つの接触目標位置について測定が完了するごとに、プローブ26を基準高さに移動させる(ステップS706,S711,S712)。 If the first scan mode is specified, the controller 3 moves the probe 26 to the reference height every time the measurement is completed for one contact target position (steps S706, S711, S712).

また、コントローラ3は、接触が検出されることなく、プローブ26が終了位置に到達すれば、エラーが発生したと判断し、プローブを基準高さに移動させてエラー出力を行う(ステップS704,S708〜S710)。 Further, if the probe 26 reaches the end position without detecting contact, the controller 3 determines that an error has occurred, moves the probe to the reference height, and outputs an error (steps S704 and S708). ~ S710).

本実施の形態によれば、パターン画像に基づいてワーク画像からワークWの位置及び姿勢が特定されるため、ワークWをステージ23上に載置するだけで、プローブ26を用いた寸法測定を行うことができる。また、接触目標位置情報に基づいて、プローブ26が接触すべき接触目標位置が特定されるため、パターン画像に対して相対的な位置を最初に指定するだけで、ワークWに対する複数の接触目標位置を特定してプローブ26を順次に移動させることができる。 According to the present embodiment, since the position and orientation of the work W are specified from the work image based on the pattern image, the dimensional measurement using the probe 26 is performed only by placing the work W on the stage 23. be able to. Further, since the contact target position to be contacted by the probe 26 is specified based on the contact target position information, a plurality of contact target positions with respect to the work W can be specified only by first specifying a position relative to the pattern image. Can be specified and the probe 26 can be moved in sequence.

また、ワークWの位置及び姿勢を特定するためのワーク画像はプローブ26が退避位置にある状態で生成されるため、プローブ26がワークWと重複して撮像され、或いは、ワークWの近傍に撮像されるのを防止することができる。 Further, since the work image for specifying the position and orientation of the work W is generated in the state where the probe 26 is in the retracted position, the probe 26 is imaged overlapping with the work W or is imaged in the vicinity of the work W. It can be prevented from being done.

また、本実施の形態によれば、測定要素の位置と測定要素の形状種別又は大きさと配置ルールとに従ってプローブ26が接触すべきワーク側面の複数の接触目標位置が特定されるため、モデル画像上で測定要素を指定するだけで、複数の接触目標位置を自動的に特定してプローブ26によるスキャン動作を決定することができる。 Further, according to the present embodiment, a plurality of contact target positions on the side surface of the work to be contacted by the probe 26 are specified according to the position of the measurement element, the shape type or size of the measurement element, and the arrangement rule. By simply specifying the measurement element with, it is possible to automatically identify a plurality of contact target positions and determine the scanning operation by the probe 26.

なお、本実施の形態では、水平駆動部24がステージ23をX方向及びY方向に移動させる場合の例について説明したが、本発明は、水平駆動部24の構成をこれに限定するものではない。例えば、水平駆動部24が、プローブ26又は測定ユニット20をX方向及びY方向に移動させるような構成であっても良い。或いは、水平駆動部24が、ステージ23をX方向に移動させ、プローブ26又は測定ユニット20をY方向に移動させるような構成であっても良い。 In the present embodiment, an example in which the horizontal drive unit 24 moves the stage 23 in the X direction and the Y direction has been described, but the present invention does not limit the configuration of the horizontal drive unit 24 to this. .. For example, the horizontal drive unit 24 may be configured to move the probe 26 or the measurement unit 20 in the X and Y directions. Alternatively, the horizontal drive unit 24 may be configured to move the stage 23 in the X direction and the probe 26 or the measurement unit 20 in the Y direction.

また、本実施の形態では、垂直駆動部22が測定ユニット20をZ方向に移動させる場合の例について説明したが、本発明は、垂直駆動部22の構成をこれに限定するものではない。例えば、垂直駆動部22がステージ23をZ方向に移動させるような構成であっても良い。 Further, in the present embodiment, an example in which the vertical drive unit 22 moves the measurement unit 20 in the Z direction has been described, but the present invention does not limit the configuration of the vertical drive unit 22 to this. For example, the vertical drive unit 22 may be configured to move the stage 23 in the Z direction.

また、本実施の形態では、スキャン経路のスキャン方向がエッジの両側の輝度差に基づいて指定される場合の例について説明したが、本発明は、スキャン方向の指定方法をこれに限定するものではない。例えば、撮像部201又は206のフォーカス位置を利用して測定箇所の近傍の高さ情報を取得し、この高さ情報に基づいて、スキャン方向を指定するような構成であっても良い。また、スキャン方向には、予め定められた方向がデフォルト指定されるような構成であっても良い。 Further, in the present embodiment, an example in which the scan direction of the scan path is specified based on the brightness difference on both sides of the edge has been described, but the present invention does not limit the method of specifying the scan direction to this. Absent. For example, the height information in the vicinity of the measurement point may be acquired by using the focus position of the imaging unit 201 or 206, and the scanning direction may be specified based on the height information. Further, the scanning direction may be configured so that a predetermined direction is specified by default.

また、本実施の形態では、接触目標位置の測定高さがユーザによって指定される場合の例について説明したが、本発明は、測定高さを撮像部201又は206のフォーカス位置を利用して自動的に指定するような構成であっても良い。 Further, in the present embodiment, an example in which the measurement height of the contact target position is specified by the user has been described, but the present invention automatically sets the measurement height by using the focus position of the imaging unit 201 or 206. It may be configured to be specified as a target.

また、本実施の形態では、ワーク画像に基づいて、プローブ26がワークWの側面に接触したことが検出される場合の例について説明したが、本発明は、接触検出の方法をこれに限定するものではない。例えば、圧力又は振動を検知するセンサを用いて、プローブ26がワークWの側面に接触したことを検出するような構成であっても良い。 Further, in the present embodiment, an example in which the probe 26 is detected to be in contact with the side surface of the work W has been described based on the work image, but the present invention limits the method of contact detection to this. It's not a thing. For example, a sensor that detects pressure or vibration may be used to detect that the probe 26 has come into contact with the side surface of the work W.

また、本実施の形態では、プローブ26が測定ユニット20の筐体に取り付けられる場合の例について説明したが、本発明は、プローブ26が、撮像部201又は206の撮像視野内における測定領域内で水平方向に移動可能なものにも適用することができる。 Further, in the present embodiment, an example in which the probe 26 is attached to the housing of the measurement unit 20 has been described, but in the present invention, the probe 26 is within the measurement region in the imaging field of view of the imaging unit 201 or 206. It can also be applied to objects that can be moved in the horizontal direction.

また、本実施の形態では、プローブ用光源263から金属管262を介してガイド光が伝送される自発光型のプローブ26を備えた画像測定装置1について説明したが、本発明は、プローブ26の構成をこれに限定するものではない。例えば、プローブは、ガイド光を放射しないものであっても良い。 Further, in the present embodiment, the image measuring device 1 provided with the self-luminous probe 26 in which the guide light is transmitted from the probe light source 263 via the metal tube 262 has been described, but the present invention describes the probe 26. The configuration is not limited to this. For example, the probe may be one that does not emit guide light.

<プローブの支持機構>
本実施の形態ではプローブ26のコンタクト部261を支持するシャフト(ロッド)として金属管262が採用されている。そのため、コンタクト部261に発生した振動が短時間で減衰する。その一方で、金属管262は剛性が高く、非可撓性が小さいため、コンタクト部261がワークWに接触したときにワークWを押してしまい、ワークWの位置が変位しうる。金属管262に代えて可撓性のシャフト(光ファイバなど)を採用すると、コンタクト部261がワークWに接触してもワークWが押されてしまうことはない。ただし、可撓性のシャフトでは振動が減衰しにくく、短時間で多数のワークWを測定することができない。そこで、本実施の形態では、振動の影響を受けにくく、かつ、ワークWを移動させにくいプローブ26の支持機構が提案される。
<Probe support mechanism>
In this embodiment, a metal tube 262 is adopted as a shaft (rod) for supporting the contact portion 261 of the probe 26. Therefore, the vibration generated in the contact portion 261 is attenuated in a short time. On the other hand, since the metal tube 262 has high rigidity and low inflexibility, the work W is pushed when the contact portion 261 comes into contact with the work W, and the position of the work W may be displaced. If a flexible shaft (optical fiber or the like) is used instead of the metal tube 262, the work W will not be pushed even if the contact portion 261 comes into contact with the work W. However, with a flexible shaft, vibration is difficult to attenuate, and a large number of workpieces W cannot be measured in a short time. Therefore, in the present embodiment, a support mechanism for the probe 26, which is not easily affected by vibration and is hard to move the work W, is proposed.

図35はプローブ26を支持する支持機構3500を示している。支持機構3500は切替駆動部27に連結されたフレーム3550を有している。フレーム3550はy軸方向と平行に延在している。プローブ26は略L字形状をしており、コンタクト部261はz軸と平行に延在する金属管262に固定されている。また、金属管の他端もy軸と平行に演算している。図35が示すように、プローブ26の金属管262の少なくとも一部は鉛直方向に延びている。 FIG. 35 shows a support mechanism 3500 that supports the probe 26. The support mechanism 3500 has a frame 3550 connected to the switching drive unit 27. The frame 3550 extends parallel to the y-axis direction. The probe 26 has a substantially L-shape, and the contact portion 261 is fixed to a metal tube 262 extending parallel to the z-axis. Further, the other end of the metal tube is also calculated in parallel with the y-axis. As shown in FIG. 35, at least a part of the metal tube 262 of the probe 26 extends in the vertical direction.

フレーム3550の後端には光源3560が固定されている。フレーム3550の前端には非可動部材3501が固定具3551aによって固定されている。フレーム3550は切替駆動部27に固定されている。可動部材3502は、非可動部材3501によって支持されており、かつ、非可動部材3501に対して相対的に移動可能となっている。可動部材3502は金属管262を保持しており、ワークWに接触してコンタクト部261が移動すると、コンタクト部261に追従して移動する。 A light source 3560 is fixed to the rear end of the frame 3550. A non-movable member 3501 is fixed to the front end of the frame 3550 by a fixture 3551a. The frame 3550 is fixed to the switching drive unit 27. The movable member 3502 is supported by the non-movable member 3501 and is movable relative to the non-movable member 3501. The movable member 3502 holds the metal pipe 262, and when the contact portion 261 moves in contact with the work W, it moves following the contact portion 261.

図36は非可動部材3501と可動部材3502との詳細を示している。非可動部材3501の左側面と右側面にはネジなどの固定具3551aが差し通されるか、または、螺合する穴3511a、3511bが設けられている。非可動部材3501の右側面と、左側面とにはそれぞれフレーム3550が固定される。 FIG. 36 shows the details of the non-movable member 3501 and the movable member 3502. Holes 3511a and 3511b through which fixing tools such as screws 3551a are inserted or screwed are provided on the left side surface and the right side surface of the non-movable member 3501. A frame 3550 is fixed to the right side surface and the left side surface of the non-movable member 3501, respectively.

可動部材3502はアルミ製などの筐体3520を有している。筐体3520の中央には円形の中央穴3515が設けられており、金属管262を保持するシャフト保持部材3524が差し通されている。筐体3520とシャフト保持部材3524とは接着されてもよい。金属管262の一端にはコンタクト部261が固定されているが、金属管262の他端は、シャフト保持部材3524の中心付近まで延在している。金属管262の内部には光ファイバ3522が保持されている。光ファイバ3522は、シャフト保持部材3524の中心付近から後端まで金属管262によって被覆されておらず、むき出しとなっている。光ファイバ3522は、光源3560から出力された光をコンタクト部261まで伝達する光導波路として機能している。光ファイバ3522自体は可撓性を有しているが、金属管262によって被覆されているため、被覆されている部分の剛性は高い。なお、光ファイバ3522の入射端と出射端とを除き、光ファイバ3522は金属管262に被覆されていてもよい。筐体3520の側面には磁石を保持するための三つの穴3521a、3521b、3521cが設けられている。 The movable member 3502 has a housing 3520 made of aluminum or the like. A circular central hole 3515 is provided in the center of the housing 3520, and a shaft holding member 3524 for holding the metal tube 262 is inserted therethrough. The housing 3520 and the shaft holding member 3524 may be adhered to each other. A contact portion 261 is fixed to one end of the metal tube 262, but the other end of the metal tube 262 extends to the vicinity of the center of the shaft holding member 3524. An optical fiber 3522 is held inside the metal tube 262. The optical fiber 3522 is not covered with the metal tube 262 from the vicinity of the center of the shaft holding member 3524 to the rear end, and is exposed. The optical fiber 3522 functions as an optical waveguide that transmits the light output from the light source 3560 to the contact portion 261. Although the optical fiber 3522 itself has flexibility, since it is covered with a metal tube 262, the rigidity of the covered portion is high. The optical fiber 3522 may be covered with a metal tube 262 except for the incident end and the exit end of the optical fiber 3522. Three holes 3521a, 3521b, and 3521c for holding magnets are provided on the side surface of the housing 3520.

図37および図38は非可動部材3501と可動部材3502との組み立て手法を示している。筐体3520に対して三つの磁石が固定され、さらに、シャフト保持部材3524にプローブ26の金属管262が固定される。非可動部材3501の中央穴3515にコンタクト部261および金属管262を差し入れることで、非可動部材3501と可動部材3502とが組み付けられる。図38は、非可動部材3501と可動部材3502との組み付けが完了したことを示している。 37 and 38 show an assembling method of the non-movable member 3501 and the movable member 3502. Three magnets are fixed to the housing 3520, and a metal tube 262 of the probe 26 is fixed to the shaft holding member 3524. The non-movable member 3501 and the movable member 3502 are assembled by inserting the contact portion 261 and the metal tube 262 into the central hole 3515 of the non-movable member 3501. FIG. 38 shows that the assembly of the non-movable member 3501 and the movable member 3502 is completed.

図39は、非可動部材3501の後面側を示している。非可動部材3501の後面は可動部材3502と対向する第一対向面である。可動部材3502の前面は、非可動部材3501と対向する第二対向面である。図39では非可動部材3501に対して固定具3551a、3551bが螺合されているが、左右のフレーム3550は図示が省略されているに過ぎない。実際には固定具3551a、3551bによって左右のフレーム3550に非可動部材3501が固定される。非可動部材3501の筐体には磁石を保持するための三つの穴3512a、3512b、3512cが設けられている。穴3512aには磁石3513aが挿入されて固定(接着など)されている。穴3512bには磁石3513bが挿入されて固定されている。穴3512cには磁石3513c(図43)が挿入されて固定されている。磁石3513aには鉄などの強磁性体の金属球3514aが磁力により吸着している。同様に、磁石3513bには鉄などの強磁性体の金属球3514bが磁力により吸着している。磁石3513cには鉄などの強磁性体の金属球3514cが磁力により吸着している。金属球3514a、3514b、3514cの半径は、金属球3514a、3514b、3514cの一部が、非可動部材3501の外面3517よりも突出するような半径である。ここでは強磁性の金属球3514a、3514b、3514cが球体の一例として示されているが、樹脂などの球体が採用されてもよい。この場合、球体を保持する機構として磁石以外の機構が必要となろう。 FIG. 39 shows the rear surface side of the non-movable member 3501. The rear surface of the non-movable member 3501 is a first facing surface facing the movable member 3502. The front surface of the movable member 3502 is a second facing surface facing the non-movable member 3501. In FIG. 39, the fixtures 3551a and 3551b are screwed to the non-movable member 3501, but the left and right frames 3550 are not shown. Actually, the non-movable member 3501 is fixed to the left and right frames 3550 by the fixtures 3551a and 3551b. The housing of the non-movable member 3501 is provided with three holes 3512a, 3512b, and 3512c for holding a magnet. A magnet 3513a is inserted into the hole 3512a and fixed (adhered or the like). A magnet 3513b is inserted into the hole 3512b and fixed. A magnet 3513c (FIG. 43) is inserted and fixed in the hole 3512c. A ferromagnetic metal sphere 3514a such as iron is attracted to the magnet 3513a by magnetic force. Similarly, a ferromagnetic metal sphere 3514b such as iron is attracted to the magnet 3513b by magnetic force. A ferromagnetic metal sphere 3514c such as iron is attracted to the magnet 3513c by magnetic force. The radius of the metal balls 3514a, 3514b, 3514c is such that a part of the metal balls 3514a, 3514b, 3514c protrudes from the outer surface 3517 of the non-movable member 3501. Here, the ferromagnetic metal spheres 3514a, 3514b, and 3514c are shown as examples of spheres, but spheres such as resin may be adopted. In this case, a mechanism other than a magnet will be required as a mechanism for holding the sphere.

図40は、非可動部材3501と可動部材3502の筐体とを示す模式的な断面図である。とりわけ、本実施の形態では、可動部材3502の支持方法(付勢方法)に一つの特徴がある。上述したように、非可動部材3501は三つの磁石3513a、3513b、3513cを有しているが、これらと対向する位置に可動部材3502も三つの磁石を有している。図40では可動部材3502が有する三つの磁石のうち磁石3523bが示されている。磁石3523bは、筐体3520に設けられた穴3521bに差し通されて固定(接着など)されている。ここで、非可動部材3501の磁石3513bは可動部材3502の磁石3523bに対して対向配置されており、磁石ペアを形成している。金属球3514bは、非可動部材3501の磁石3513bと可動部材3502の磁石3523bとに接触している。なお、非可動部材3501の磁石3513bのN極が金属球3514bに接している場合、可動部材3502の磁石3523bのS極が金属球3514に接触している。非可動部材3501の磁石3513bと可動部材3502の磁石3523bとが金属球3514bを介して引っ張り合うことで、非可動部材3501に対して可動部材3502が押し当てられて非可動部材3501に支持される。金属球3514bの脱落を抑制するために、非可動部材3501の磁石3513bの磁力は、可動部材3502の磁石3523bの磁力よりも強い。つまり、プローブ26がワークWに押圧されて大きく移動して、非可動部材3501から可動部材3502が脱落しても、金属球3514bは非可動部材3501の磁石3513bに保持される。 FIG. 40 is a schematic cross-sectional view showing a non-movable member 3501 and a housing of the movable member 3502. In particular, in the present embodiment, the method of supporting the movable member 3502 (the method of urging) has one feature. As described above, the non-movable member 3501 has three magnets 3513a, 3513b, and 3513c, but the movable member 3502 also has three magnets at positions facing these magnets. In FIG. 40, the magnet 3523b is shown among the three magnets included in the movable member 3502. The magnet 3523b is inserted and fixed (adhered, etc.) through the hole 3521b provided in the housing 3520. Here, the magnet 3513b of the non-movable member 3501 is arranged to face the magnet 3523b of the movable member 3502, forming a magnet pair. The metal ball 3514b is in contact with the magnet 3513b of the non-movable member 3501 and the magnet 3523b of the movable member 3502. When the north pole of the magnet 3513b of the non-movable member 3501 is in contact with the metal sphere 3514b, the south pole of the magnet 3523b of the movable member 3502 is in contact with the metal sphere 3514. When the magnet 3513b of the non-movable member 3501 and the magnet 3523b of the movable member 3502 are pulled together via the metal ball 3514b, the movable member 3502 is pressed against the non-movable member 3501 and supported by the non-movable member 3501. .. In order to suppress the metal ball 3514b from falling off, the magnetic force of the magnet 3513b of the non-movable member 3501 is stronger than the magnetic force of the magnet 3523b of the movable member 3502. That is, even if the probe 26 is pressed by the work W and moves greatly and the movable member 3502 falls off from the non-movable member 3501, the metal ball 3514b is held by the magnet 3513b of the non-movable member 3501.

ここでは、3つある支持部のうち、非可動部材3501の磁石3513b、金属球3514b、可動部材3502の磁石3523bによって構成される支持部が図示されているが、他の二つの支持部も同様に構成されている。つまり、他の一つの支持部は、非可動部材3501の磁石3513a、金属球3514a、可動部材3502の磁石3523a(図43)によって構成されている。さらに他の一つの支持部は、非可動部材3501の磁石3513c、金属球3514c、可動部材3502の磁石3523c(図43)によって構成されている。各磁石の形状は円筒形状であるが、直方体など他の形状であってもよいが、支持穴の加工容易性の観点からは円筒形状が好ましい。 Here, among the three support portions, the support portion composed of the magnet 3513b of the non-movable member 3501, the metal ball 3514b, and the magnet 3523b of the movable member 3502 is shown, but the other two support portions are also the same. It is configured in. That is, the other support portion is composed of the magnet 3513a of the non-movable member 3501, the metal ball 3514a, and the magnet 3523a of the movable member 3502 (FIG. 43). Yet another support portion is composed of a magnet 3513c of the non-movable member 3501, a metal ball 3514c, and a magnet 3523c of the movable member 3502 (FIG. 43). The shape of each magnet is cylindrical, but other shapes such as a rectangular parallelepiped may be used, but the cylindrical shape is preferable from the viewpoint of ease of processing the support hole.

図41はコンタクト部261がワークWに接触し、ワークWによってコンタクト部261が矢印A1の方向に移動したことを示している。ここで矢印A1の方向はy軸方向と平行である。上述した三つの金属球3514a、3514b、3514cはそれぞれ等距離にある。つまり、金属球3514a、3514b、3514cはある仮想的な球面上にある。また、可動部材3502の内面のうち三つの金属球3514a、3514b、3514cと接触する接触面は同一の球面の一部である。ただし、金属球3514a、3514b、3514cの半径が異なる場合、可動部材3502の内面のうち三つの金属球3514a、3514b、3514cと接触する接触面は中心が同一の球面(半径は異なる)の一部である。非可動部材3501の接触面のうち、三つの金属球3514a、3514b、3514cと接触する接触面は同一の球面の一部である。ただし、金属球3514a、3514b、3514cの半径が異なる場合、非可動部材3501の接触面のうち三つの金属球3514a、3514b、3514cと接触する接触面は中心が同一の球面(半径は異なる)の一部である。したがって、可動部材3502はこの仮想的な球面に沿って矢印A2の方向に移動する。上記の球面の条件を換言すれば、たとえば、磁石3513aの金属球3514aとの接触点と、磁石3523aの金属球3514aとの接触点とは中心が同一で、かつ、半径が異なる球面上にある。同様に、磁石3513bの金属球3514bとの接触点と、磁石3523bの金属球3514bとの接触点とは中心が同一で、かつ、半径が異なる球面上にある。磁石3513cの金属球3514cとの接触点と、磁石3523cの金属球3514cとの接触点とは中心が同一で、かつ、半径が異なる球面上にある。これにより、コンタクト部261がワークWに押圧されたときにスムーズにプローブ26と可動部材3502とが移動するようになる。また、ワークWからの押圧力が解放されると、プローブ26と可動部材3502とが元の位置(初期位置)へとスムーズに復帰する。この復帰のための復元力(付勢力)は磁石3513a、3513b、3513c、3523a、3523b、3523cの磁力によって実現されている。 FIG. 41 shows that the contact portion 261 is in contact with the work W, and the contact portion 261 is moved in the direction of the arrow A1 by the work W. Here, the direction of the arrow A1 is parallel to the y-axis direction. The three metal balls 3514a, 3514b, and 3514c described above are equidistant from each other. That is, the metal spheres 3514a, 3514b, 3514c are on a virtual sphere. Further, among the inner surfaces of the movable member 3502, the contact surfaces that come into contact with the three metal balls 3514a, 3514b, and 3514c are part of the same spherical surface. However, when the radii of the metal spheres 3514a, 3514b, 3514c are different, the contact surfaces in contact with the three metal spheres 3514a, 3514b, 3514c among the inner surfaces of the movable member 3502 are part of a spherical surface having the same center (different radii). Is. Of the contact surfaces of the non-movable member 3501, the contact surfaces that come into contact with the three metal balls 3514a, 3514b, and 3514c are part of the same spherical surface. However, when the radii of the metal spheres 3514a, 3514b, 3514c are different, the contact surfaces in contact with the three metal spheres 3514a, 3514b, 3514c among the contact surfaces of the non-movable member 3501 are spherical surfaces having the same center (different radii). It is a part. Therefore, the movable member 3502 moves in the direction of arrow A2 along this virtual spherical surface. In other words, the contact point of the magnet 3513a with the metal sphere 3514a and the contact point of the magnet 3523a with the metal sphere 3514a are on a sphere having the same center and different radii. .. Similarly, the contact point of the magnet 3513b with the metal sphere 3514b and the contact point of the magnet 3523b with the metal sphere 3514b are on a spherical surface having the same center and different radii. The contact point of the magnet 3513c with the metal ball 3514c and the contact point of the magnet 3523c with the metal ball 3514c are on a spherical surface having the same center and different radii. As a result, the probe 26 and the movable member 3502 move smoothly when the contact portion 261 is pressed against the work W. Further, when the pressing force from the work W is released, the probe 26 and the movable member 3502 smoothly return to their original positions (initial positions). The restoring force (urging force) for this return is realized by the magnetic force of the magnets 3513a, 3513b, 3513c, 3523a, 3523b, 3523c.

図42はコンタクト部261がワークWに接触し、ワークWによってコンタクト部261が矢印A3の方向に移動したことを示している。矢印A3の方向はy軸方向と平行である。この場合、可動部材3502は仮想球面に沿って矢印A4の方向に移動する。ワークWからの押圧力が解放されると、プローブ26と可動部材3502とが初期位置へとスムーズに復帰する。 FIG. 42 shows that the contact portion 261 came into contact with the work W, and the contact portion 261 was moved in the direction of arrow A3 by the work W. The direction of the arrow A3 is parallel to the y-axis direction. In this case, the movable member 3502 moves in the direction of arrow A4 along the virtual sphere. When the pressing force from the work W is released, the probe 26 and the movable member 3502 smoothly return to the initial positions.

図43(a)ないし図43(c)はzx平面と平行な方向にワークWからコンタクト部261に押圧力が働いていることを示している。図43(a)はプローブ26と可動部材3502が初期位置に静止していることを示している。図43(b)、図43(c)は矢印A5が示す方向にコンタクト部261が押圧されたことで、矢印A6が示す方向に可動部材3502が回転していることを示している。コンタクト部261に対する押圧力が解放されると、対向配置された二つの磁石間の引力によってプローブ26と可動部材3502が初期位置に復帰する。三つの金属球3514a、3514b、3514cによって可動部材3502は非可動部材3501に対して三点支持されている。このため、可動部材3502の姿勢が安定して維持される。また、金属球3514a、3514b、3514cが球体であり、かつ、同一の仮想球面に沿って配置されているため、可動部材3502がスムーズに回転する。 FIGS. 43 (a) to 43 (c) show that a pressing force is applied from the work W to the contact portion 261 in a direction parallel to the zx plane. FIG. 43A shows that the probe 26 and the movable member 3502 are stationary at the initial positions. 43 (b) and 43 (c) show that the movable member 3502 is rotating in the direction indicated by the arrow A6 because the contact portion 261 is pressed in the direction indicated by the arrow A5. When the pressing force on the contact portion 261 is released, the probe 26 and the movable member 3502 return to their initial positions due to the attractive force between the two magnets arranged opposite to each other. The movable member 3502 is supported at three points by the three metal balls 3514a, 3514b, and 3514c with respect to the non-movable member 3501. Therefore, the posture of the movable member 3502 is stably maintained. Further, since the metal spheres 3514a, 3514b, and 3514c are spheres and are arranged along the same virtual spherical surface, the movable member 3502 rotates smoothly.

図44(a)、図44(b)は金属球の脱落防止メカニズムについてさらに詳細に説明する模式的な断面図である。図44(a)が示すように可動部材3502の筐体に設けられた円筒形の穴3521bには磁石3523bが接着剤などにより固定されている。同様に、非可動部材3501の筐体に設けられた円筒形の穴3512bには磁石3513bが接着剤などにより固定されている。なお、穴3512bの上部付近には、穴3512bの半径よりも大きな半径を有する円筒形の穴3512b'が設けられている。この穴3512b'に金属球3514bが設けられている。穴3512b'の半径は金属球3514bの半径よりも大きいため、穴3512b'の内部を金属球3514bは転がって移動することができる。図44(b)が示すように、コンタクト部261の移動に伴い可動部材3502の磁石3523bが右方向に移動すると、金属球3514bも右方向に移動する。金属球3514bは穴3512b'の内壁に衝突するとそこで停止する。磁石3523bがさらに右方向に移動しても金属球3514bはこれ以上進めない。さらに、金属球3514bは非可動部材3501に設けられた磁石3513bに吸着しているため、可動部材3502が非可動部材3501から脱落しても、金属球3514bは穴3512b'内に保持される。なお、非可動部材3501の筐体と可動部材3502の筐体の素材は非磁性体(例:アルミニウム)などである。 44 (a) and 44 (b) are schematic cross-sectional views for explaining the mechanism for preventing the metal ball from falling off in more detail. As shown in FIG. 44A, a magnet 3523b is fixed to a cylindrical hole 3521b provided in the housing of the movable member 3502 with an adhesive or the like. Similarly, a magnet 3513b is fixed to a cylindrical hole 3512b provided in the housing of the non-movable member 3501 with an adhesive or the like. A cylindrical hole 3512b'having a radius larger than the radius of the hole 3512b is provided near the upper portion of the hole 3512b. A metal ball 3514b is provided in the hole 3512b'. Since the radius of the hole 3512b'is larger than the radius of the metal sphere 3514b, the metal sphere 3514b can roll and move inside the hole 3512b'. As shown in FIG. 44 (b), when the magnet 3523b of the movable member 3502 moves to the right with the movement of the contact portion 261, the metal ball 3514b also moves to the right. When the metal ball 3514b collides with the inner wall of the hole 3512b', it stops there. Even if the magnet 3523b moves further to the right, the metal ball 3514b cannot advance any further. Further, since the metal ball 3514b is attracted to the magnet 3513b provided on the non-movable member 3501, even if the movable member 3502 falls off from the non-movable member 3501, the metal ball 3514b is held in the hole 3512b'. The material of the housing of the non-movable member 3501 and the housing of the movable member 3502 is a non-magnetic material (example: aluminum) or the like.

上記の実施の形態では三つの金属球3514a、3514b、3514cによって可動部材3502が非可動部材3501によって支持されていた。しかし、可動部材3502の接触面と非可動部材3501の接触面とが金属球を介さずに摺動可能に接触していてもよい。図45(a)が示すように非可動部材3501の接触面3516は摺動面として機能する。図45(b)および図45(c)が示すように非可動部材3501の接触面3516と対向する、可動部材3502の接触面3526も摺動面として機能する。これらの摺動面の少なくとも一方はポリオキシメチレン等の低摩擦部材により構成されていてもよいし、ポリテトラフルオロエチレンめっきなど低摩擦化のための加工が施されていてもよい。非可動部材3501の接触面3516は第一半径を有する球の球面の一部であり、可動部材3502の接触面3526は第二半径を有する球の球面の一部である。これらの球の中心は一致しており、スムーズな摺動を実現するために第二半径は第一半径とほぼ同じかわずかに大きい。これらの接触面を球面とすることでコンタクト部261がどの方向に移動しても可動部材3502はその移動に追従できるようになる。 In the above embodiment, the movable member 3502 is supported by the non-movable member 3501 by the three metal balls 3514a, 3514b, 3514c. However, the contact surface of the movable member 3502 and the contact surface of the non-movable member 3501 may be slidably in contact with each other without a metal ball. As shown in FIG. 45A, the contact surface 3516 of the non-movable member 3501 functions as a sliding surface. As shown in FIGS. 45 (b) and 45 (c), the contact surface 3526 of the movable member 3502, which faces the contact surface 3516 of the non-movable member 3501, also functions as a sliding surface. At least one of these sliding surfaces may be made of a low friction member such as polyoxymethylene, or may be processed for low friction such as polytetrafluoroethylene plating. The contact surface 3516 of the non-movable member 3501 is a part of the sphere of the sphere having the first radius, and the contact surface 3526 of the movable member 3502 is a part of the sphere of the sphere having the second radius. The centers of these spheres are aligned and the second radius is about the same as or slightly larger than the first radius to achieve smooth sliding. By making these contact surfaces spherical, the movable member 3502 can follow the movement regardless of the direction in which the contact portion 261 moves.

なお、可動部材3502を初期位置に維持および復帰させるための復元力は、この変形例でも磁石によって実現されている。図45(b)が示すように、磁石3513bと磁石3523bとの間にはギャップが設けられている。磁石3513aと磁石3523aとのペアと、磁石3513cと磁石3523cとのペアは図示されていないが、これらの磁石ペアについても同様のギャップが設けられている。これらのギャップを設けることで、コンタクト部261がワークWによって押されたときにスムーズに可動部材3502が動き出しやすくなる。なお、ギャップ長は、各磁石の磁力と可動部材3502の重量に依存して決定され、可動部材3502が非可動部材3501から容易には脱落しない程度に設定される。 The restoring force for maintaining and returning the movable member 3502 to the initial position is also realized by the magnet in this modified example. As shown in FIG. 45 (b), a gap is provided between the magnet 3513b and the magnet 3523b. Although the pair of the magnet 3513a and the magnet 3523a and the pair of the magnet 3513c and the magnet 3523c are not shown, the same gap is provided for these magnet pairs. By providing these gaps, the movable member 3502 can easily start moving when the contact portion 261 is pushed by the work W. The gap length is determined depending on the magnetic force of each magnet and the weight of the movable member 3502, and is set so that the movable member 3502 does not easily fall off from the non-movable member 3501.

上記の実施の形態では磁石によって可動部材3502が初期位置に維持および復元されていた。しかし、他の復元および支持機構が採用されてもよい。図46は他の支持機構3500'を示している。支持機構3500'では磁石に代えて三つの弾性部材4501a、4501b、4501cが設けられている。三つの弾性部材4501a、4501b、4501cは、ゴムやバネなどの弾性体(付勢手段)である。シャフト保持部材3524はy軸方向に延在しているため、三つの弾性部材4501a、4501b、4501cはzx平面と平行な面内に配置されている。つまり、三つの弾性部材4501a、4501b、4501cの各長さ方向はzx平面と平行である。三つの弾性部材4501a、4501b、4501cの各長さ方向は120度ずつ異なっている。これにより、シャフト保持部材3524を初期位置に維持し、かつ、初期位置に復元させることができる。三つの弾性部材4501a、4501b、4501cの各一端はシャフト保持部材3524に固定されているが、各他端はフレーム3550などに固定されている。そのため、シャフト保持部材3524を通じて可動部材3502は非可動部材3501に対して押圧されている。可動部材3502の接触面と非可動部材3501の接触面とはそれぞれ摺動面として形成されていてもよい。なお、可動部材3502が非可動部材3501に押し付けられるように、シャフト保持部材3524または可動部材3502を付勢する弾性部材がさらに追加されてもよい。 In the above embodiment, the movable member 3502 is maintained and restored to the initial position by the magnet. However, other restoration and support mechanisms may be employed. FIG. 46 shows another support mechanism 3500'. In the support mechanism 3500', three elastic members 4501a, 4501b and 4501c are provided instead of the magnet. The three elastic members 4501a, 4501b, and 4501c are elastic bodies (biasing means) such as rubber and springs. Since the shaft holding member 3524 extends in the y-axis direction, the three elastic members 4501a, 4501b, and 4501c are arranged in a plane parallel to the zx plane. That is, the length directions of the three elastic members 4501a, 4501b, and 4501c are parallel to the zx plane. The length directions of the three elastic members 4501a, 4501b, and 4501c are different by 120 degrees. As a result, the shaft holding member 3524 can be maintained in the initial position and restored to the initial position. One end of each of the three elastic members 4501a, 4501b, 4501c is fixed to the shaft holding member 3524, and the other end of each is fixed to the frame 3550 or the like. Therefore, the movable member 3502 is pressed against the non-movable member 3501 through the shaft holding member 3524. The contact surface of the movable member 3502 and the contact surface of the non-movable member 3501 may be formed as sliding surfaces, respectively. An elastic member that urges the shaft holding member 3524 or the movable member 3502 may be further added so that the movable member 3502 is pressed against the non-movable member 3501.

<まとめ>
画像測定装置1は、ワークWが載置されるステージ23と、ステージ23に載置されたワークWを撮像して画像を生成する撮像部201と、撮像部201の視野内において、ステージ23に載置されたワークWの側面と接触可能なコンタクト部261を有するプローブ26と、ステージ23の載置面と略平行にステージ23とプローブ26とのうち少なくとも一方を移動させる水平駆動部24とを有する。とりわけ、プローブ26は、コンタクト部261を一端に固定された非可撓性のシャフト(金属管262)を有している。シャフトの少なくとも一部は鉛直方向に延びている。シャフトは、高剛性のチューブであれば十分であり、必ずしも金属製でなくてもよい。シャフトは略L字に折れ曲がっていてもよい。さらに、画像測定装置1は、プローブ26を支持する支持機構3500と、コンタクト部261とワークWの側面とが接触したときに撮像部201により生成された画像を用いてワークWの側面の位置を測定する測定部(測定制御部315)とを有している。図35などが示すように、支持機構3500は、シャフト(例:金属管262)を保持し、シャフトとともに可動する可動部(例:可動部材3502)と、可動部と対向して設けられた固定部(例:非可動部材3501)と、付勢機構(例:磁石や弾性部材など)とを有している。付勢機構は、可動部と固定部とが少なくとも3点(三か所)で接触するよう可動部を付勢する。なお、3点の位置はほぼ同一の球面上の位置であることが望ましいが、非可動部に対して可動部がスムーズに可動可能であれば、3点(三つの接触部)の位置は同一の球面上の位置になくてもよい。ところで、コンタクト部261がワークWの側面に押圧されることでシャフトとともに可動部が移動することがある。付勢機構は、コンタクト部261に対するワークWからの押圧力が解放されると、可動部が初期位置に復元するよう可動部を付勢する。このように、非可撓性のシャフトでコンタクト部261を保持しているため、コンタクト部261は振動の影響を受けにくい。これは、測定精度の向上に寄与する。また、コンタクト部261は、シャフトを介して可動部によって支持されている。そのため、ワークWと接触してもワークWに追従してコンタクト部261も移動するため、コンタクト部261がステージ23上のワークWを移動させにくい。このように、測定精度の低下を抑制可能なプローブの支持機構が提供される。
<Summary>
The image measuring device 1 is placed on the stage 23 on which the work W is mounted, the imaging unit 201 that captures the work W mounted on the stage 23 to generate an image, and the stage 23 within the field of view of the imaging unit 201. A probe 26 having a contact portion 261 that can contact the side surface of the mounted work W, and a horizontal drive portion 24 that moves at least one of the stage 23 and the probe 26 substantially parallel to the mounting surface of the stage 23. Have. In particular, the probe 26 has an inflexible shaft (metal tube 262) with a contact portion 261 fixed at one end. At least part of the shaft extends vertically. The shaft may be a high-rigidity tube and may not necessarily be made of metal. The shaft may be bent in a substantially L shape. Further, the image measuring device 1 uses the image generated by the imaging unit 201 when the support mechanism 3500 that supports the probe 26 and the contact portion 261 and the side surface of the work W come into contact with each other to determine the position of the side surface of the work W. It has a measuring unit (measurement control unit 315) for measuring. As shown in FIG. 35 and the like, the support mechanism 3500 holds a shaft (example: metal tube 262) and is movable together with the shaft (example: movable member 3502) and a fixed portion provided so as to face the movable portion. It has a portion (eg, non-movable member 3501) and an urging mechanism (eg, magnet, elastic member, etc.). The urging mechanism urges the movable portion so that the movable portion and the fixed portion come into contact with each other at at least three points (three places). It is desirable that the positions of the three points are on the same spherical surface, but if the movable part can move smoothly with respect to the non-movable part, the positions of the three points (three contact parts) are the same. It does not have to be in the position on the spherical surface of. By the way, when the contact portion 261 is pressed against the side surface of the work W, the movable portion may move together with the shaft. When the pressing force from the work W on the contact portion 261 is released, the urging mechanism urges the movable portion so that the movable portion returns to the initial position. Since the contact portion 261 is held by the non-flexible shaft in this way, the contact portion 261 is less susceptible to vibration. This contributes to the improvement of measurement accuracy. Further, the contact portion 261 is supported by a movable portion via a shaft. Therefore, even if it comes into contact with the work W, the contact portion 261 also moves following the work W, so that it is difficult for the contact portion 261 to move the work W on the stage 23. As described above, a probe support mechanism capable of suppressing a decrease in measurement accuracy is provided.

可動部と固定部とが接触する少なくとも3点間の距離はそれぞれ等距離であってもよい。これにより、固定部は可動部をバランスよく支持することが可能となる。 The distance between at least three points where the movable portion and the fixed portion come into contact with each other may be equidistant. As a result, the fixed portion can support the movable portion in a well-balanced manner.

図39などが示すように、固定部として機能する非可動部材3501は、可動部(可動部材3502)と対向する第一対向面を有している。この第一対向面上の3点には第一マグネット群が設けられてもよい。第一マグネット群は、磁石3513a、3513b、3513cを含む。また、非可動部材3501は、第一マグネット群に吸着される3つの球体として強磁性体の金属球3514a、3514b、3514cを含んでもよい。図43などが示すように、可動部として機能する可動部材3502は、上記の3点において第一マグネット群と引き合うように、固定部(非可動部材3501)に対向する第二対向面に設けられた第二マグネット群を有していてもよい。第二マグネット群は、磁石3523a、3523b、3523cを含みうる。付勢機構は、第一マグネット群と第二マグネット群とにより構成される。これにより付勢機構はほぼメンテナンスフリーとなり、ユーザビリティが向上する。また、第一マグネット群と第二マグネット群との間に働く引力により、可動部を初期位置に戻そうとする復元力が発生する。また、コンタクト部261に対してこの引力を超えるような大きな力が瞬間的に働くと、固定部から可動部が外れることで、コンタクト部261やシャフトの破損が発生しにくい。仮に、固定部から可動部が外れたとしても、ユーザはシャフトを手でもって再び可動部の位置を修正することで、可動部を固定部に再び吸着させることが可能である。これは、第一マグネット群と第二マグネット群との間に働く引力により、可動部が固定部に付勢されるからである。 As shown in FIG. 39 and the like, the non-movable member 3501 that functions as a fixed portion has a first facing surface that faces the movable portion (movable member 3502). A first magnet group may be provided at three points on the first facing surface. The first magnet group includes magnets 3513a, 3513b, 3513c. Further, the non-movable member 3501 may include ferromagnetic metal spheres 3514a, 3514b and 3514c as three spheres attracted to the first magnet group. As shown in FIG. 43 and the like, the movable member 3502 that functions as a movable portion is provided on the second facing surface facing the fixed portion (non-movable member 3501) so as to attract the first magnet group at the above three points. It may have a second magnet group. The second magnet group may include magnets 3523a, 3523b, 3523c. The urging mechanism is composed of a first magnet group and a second magnet group. This makes the urging mechanism almost maintenance-free and improves usability. Further, the attractive force acting between the first magnet group and the second magnet group generates a restoring force for returning the movable portion to the initial position. Further, when a large force exceeding this attractive force momentarily acts on the contact portion 261, the movable portion is detached from the fixed portion, so that the contact portion 261 and the shaft are less likely to be damaged. Even if the movable portion comes off from the fixed portion, the user can re-adsorb the movable portion to the fixed portion by correcting the position of the movable portion again by holding the shaft by hand. This is because the movable portion is urged to the fixed portion by the attractive force acting between the first magnet group and the second magnet group.

なお、固定部と可動部とは多点で接触(例:面接触)していてもよい。図45に示したように、固定部(非可動部材3501)は、可動部(可動部材3502)と対向し、可動部(可動部材3502)と摺動する第一摺動面(接触面3516)を有していてもよい。また、可動部(可動部材3502)は、固定部(非可動部材3501)の第一摺動面と対向し、かつ、摺動する第二摺動面(接触面3526)を有していてもよい。このような面接触によって固定部に対して可動部が接触して支持されてもよい。これは金属球3514a、3514b、3514cを省略できるといった製造上の利点をもたらす。なお、第一摺動面(接触面3516)は第一球面の一部であり、第二摺動面(接触面3526)は第二球面の一部であり、第一球面の中心と第二球面の中心とは同一であってもよい。これにより、可動部はどの方向にもスムーズに移動しやすくなり、コンタクト部261に働く押圧力を逃がしやすくなる。図45に示したように、固定部(非可動部材3501)は、第一マグネット群を有し、可動部(可動部材3502)は、固定部(非可動部材3501)の第一マグネット群と引き合うように配置された第二マグネット群を有してもよい。このように、3点接触タイプと同様に面接触タイプにおいても付勢機構は磁石によって実現されてもよい。これにより必要十分な復元力を可動部に働かせやすくなる。 The fixed portion and the movable portion may be in contact with each other at multiple points (eg, surface contact). As shown in FIG. 45, the fixed portion (non-movable member 3501) faces the movable portion (movable member 3502) and slides on the movable portion (movable member 3502) first sliding surface (contact surface 3516). May have. Further, even if the movable portion (movable member 3502) has a second sliding surface (contact surface 3526) that faces the first sliding surface of the fixed portion (non-movable member 3501) and slides. Good. The movable portion may come into contact with the fixed portion and be supported by such surface contact. This brings manufacturing advantages such as the elimination of metal balls 3514a, 3514b, 3514c. The first sliding surface (contact surface 3516) is a part of the first spherical surface, the second sliding surface (contact surface 3526) is a part of the second spherical surface, and the center and the second of the first spherical surface. It may be the same as the center of the sphere. As a result, the movable portion can easily move in any direction, and the pressing force acting on the contact portion 261 can be easily released. As shown in FIG. 45, the fixed portion (non-movable member 3501) has a first magnet group, and the movable portion (movable member 3502) attracts the first magnet group of the fixed portion (non-movable member 3501). It may have a second magnet group arranged in such a manner. As described above, the urging mechanism may be realized by a magnet in the surface contact type as well as the three-point contact type. This makes it easier to apply the necessary and sufficient restoring force to the moving parts.

図46が示すように、付勢機構は、可動部(可動部材3502)を固定部(非可動部材3501)に付勢する第一弾性体と、可動部(可動部材3502)を初期位置に維持するよう付勢する第二弾性体とを有していてもよい。図46においては弾性部材4501a、4501b、4501cが第一弾性体および第二弾性体として機能している。もちろん、弾性部材4501a、4501b、4501cに加えて、可動部を固定部に付勢する第一弾性体が追加されてもよい。 As shown in FIG. 46, the urging mechanism maintains the first elastic body for urging the movable portion (movable member 3502) to the fixed portion (non-movable member 3501) and the movable portion (movable member 3502) in the initial positions. It may have a second elastic body that urges it to do so. In FIG. 46, the elastic members 4501a, 4501b, 4501c function as the first elastic body and the second elastic body. Of course, in addition to the elastic members 4501a, 4501b, 4501c, a first elastic body that urges the movable portion to the fixed portion may be added.

図36などが示すように、可動部(可動部材3502)は、シャフトが連通するロッドとしてシャフト保持部材3524を有していてもよい。シャフト(金属管262)は中空であってもよい。シャフト(金属管262)の中空部には光源3560からの光をコンタクト部261まで導光する導光部材として、光ファイバ3522が設けられていてもよい。図35に示したように、光源3560と固定部(非可動部材3501)とはフレーム3550に固定されている。光源3560からの光が入射するロッド(シャフト保持部材3524)の端部と、光源3560との間には空間が存在していてもよい。光源3560から出射した光が空間を伝搬して光入射端から光ファイバ3522に入射し、最終的にコンタクト部261に伝搬することで、コンタクト部261が発光する。とりわけ、光源3560と光ファイバ3522の光入射端との間に空間を設けることが可能となり、可動部材3502が可動できるようになっている。これにより、光源3560を直接的に光ファイバ3522に結合する必要がなくなる。一方で、光源3560を直接的に光ファイバ3522に連結する構成も採用可能であるが、この構成では、光源3560も可動部材3502とともに可動させる機構が必要となるだろう。また、可動部材3502の重量が増すため、コンタクト部261が移動しにくくなり、ワークWを押してしまいやすくなる。この構成と対比すれば、光ファイバ3522の入射端と光源3560との間に可動空間を設ける構成は有利である。 As shown in FIG. 36 and the like, the movable portion (movable member 3502) may have a shaft holding member 3524 as a rod through which the shaft communicates. The shaft (metal tube 262) may be hollow. An optical fiber 3522 may be provided in the hollow portion of the shaft (metal tube 262) as a light guide member that guides the light from the light source 3560 to the contact portion 261. As shown in FIG. 35, the light source 3560 and the fixed portion (non-movable member 3501) are fixed to the frame 3550. A space may exist between the end of the rod (shaft holding member 3524) into which the light from the light source 3560 is incident and the light source 3560. The light emitted from the light source 3560 propagates in space, enters the optical fiber 3522 from the light incident end, and finally propagates to the contact portion 261 to cause the contact portion 261 to emit light. In particular, it is possible to provide a space between the light source 3560 and the light incident end of the optical fiber 3522, and the movable member 3502 can be moved. This eliminates the need to directly couple the light source 3560 to the optical fiber 3522. On the other hand, a configuration in which the light source 3560 is directly connected to the optical fiber 3522 can also be adopted, but in this configuration, a mechanism for moving the light source 3560 together with the movable member 3502 will be required. Further, since the weight of the movable member 3502 increases, the contact portion 261 becomes difficult to move, and the work W is easily pushed. In contrast to this configuration, a configuration in which a movable space is provided between the incident end of the optical fiber 3522 and the light source 3560 is advantageous.

なお、可動部(可動部材3502)が初期位置にあるときに光源3560から出力された光の量と、端部から入射してコンタクト部261に到達する光の量との差分が最小となる。よって、付勢機構によって可動部を初期位置に維持することで、効率よくコンタクト部261を発光させることが可能となる。 The difference between the amount of light output from the light source 3560 when the movable portion (movable member 3502) is in the initial position and the amount of light incident from the end portion and reaching the contact portion 261 is minimized. Therefore, by maintaining the movable portion in the initial position by the urging mechanism, it is possible to efficiently make the contact portion 261 emit light.

シャフト(金属管262)の縦弾性係数(ヤング率)は、20GPa以上であればよい。これによりコンタクト部261が振動しにくくなる。なお、縦弾性係数(ヤング率)Eは次式を満たすように求められたものである。 The longitudinal elastic modulus (Young's modulus) of the shaft (metal tube 262) may be 20 GPa or more. As a result, the contact portion 261 is less likely to vibrate. The longitudinal elastic modulus (Young's modulus) E was obtained so as to satisfy the following equation.

/(E×I) < 0.1
Lは金属管262の全長である。Iは金属管262の断面2次モーメントである。この式は、材料力学によるパイプ曲げの変形量の式から導き出すことが可能である。
L 3 / (E × I) <0.1
L is the total length of the metal tube 262. I is the moment of inertia of area of the metal tube 262. This equation can be derived from the equation for the amount of deformation of pipe bending due to strength of materials.

ところで、固定部と可動部との接触箇所は、任意の1点より等距離にある点の集合からなる面の一部であってもよい。また、上述した磁石ペアの数は4以上であってもよい。磁石ペアを構成する一方の磁石の位置及び姿勢と他方の磁石の位置及び姿勢とは、一方の磁石のN極と他方の磁石のS極でつくられる磁場のベクトルが1点で交わるように決定される。また、固定部に設けられる複数の磁石は任意の1点から等距離となる位置に配置されてもよい。同様に、可動部に設けられる複数の磁石は任意の1点から等距離となる位置に配置されてもよい。ここで、固定部の1点と可動部の1点とは同一の点であってもよい。つまり、二つの同心球の表面(球面)に固定部の磁石群と可動部の磁石群とが配置されうる。これらの配置は固定部に対して可動部を付勢し、かつ、コンタクト部261の動きに対して可動部をスムーズに追従させるために有利であろう。 By the way, the contact point between the fixed portion and the movable portion may be a part of a surface composed of a set of points equidistant from any one point. Further, the number of the above-mentioned magnet pairs may be 4 or more. The position and orientation of one magnet and the position and orientation of the other magnet that make up the magnet pair are determined so that the vector of the magnetic field created by the north pole of one magnet and the south pole of the other magnet intersects at one point. Will be done. Further, the plurality of magnets provided in the fixed portion may be arranged at positions equidistant from any one point. Similarly, a plurality of magnets provided on the movable portion may be arranged at positions equidistant from any one point. Here, one point of the fixed portion and one point of the movable portion may be the same point. That is, the magnet group of the fixed portion and the magnet group of the movable portion can be arranged on the surfaces (spherical surfaces) of the two concentric spheres. These arrangements would be advantageous for urging the movable portion with respect to the fixed portion and for the movable portion to smoothly follow the movement of the contact portion 261.

1 画像測定装置、201,206 撮像部、21 表示部、23 ステージ、24 水平駆動部、26 プローブ、261 コンタクト部、31 制御装置、311 入力受付部、315 測定制御部、3500 支持機構、3501 非可動部材、3502 可動部材、3513b,3523b 磁石 1 Image measuring device, 201, 206 imaging unit, 21 display unit, 23 stages, 24 horizontal drive unit, 26 probe, 261 contact unit, 31 control device, 311 input reception unit, 315 measurement control unit, 3500 support mechanism, 3501 non Movable member, 3502 Movable member, 3513b, 3523b Magnet

Claims (11)

ワークが載置されるステージと、
前記ステージに載置された前記ワークを撮像して画像を生成する撮像部と、
前記撮像部の視野内において、前記ステージに載置された前記ワークの側面と接触可能なコンタクト部と、前記コンタクト部を一端に固定され、少なくとも一部が鉛直方向に延びる非可撓性のシャフトとを有するプローブと、
前記ステージの載置面と略平行に前記ステージと前記プローブとのうち少なくとも一方を移動させる駆動部と、
前記プローブを支持する支持機構と、
前記コンタクト部と前記ワークの側面とが接触したときに前記撮像部により生成された画像を用いて前記ワークの側面の位置を測定する測定部と
を有する画像測定装置であって、
前記支持機構は、
前記シャフトを保持し、前記シャフトとともに可動する可動部と、
前記可動部と対向して設けられた固定部と、
前記可動部と前記固定部とが少なくとも3点で接触するよう前記可動部を付勢する付勢機構であって、前記コンタクト部が前記ワークの側面に押圧されることで前記シャフトとともに前記可動部が初期位置から移動すると前記可動部を当該初期位置に復元するように付勢する付勢機構と
を有し、
前記3点の位置は同一の球面上の位置であることを特徴とする画像測定装置。
The stage on which the work is placed and
An imaging unit that images the work placed on the stage and generates an image,
In the field of view of the imaging unit, a contact portion that can contact the side surface of the work mounted on the stage, and an inflexible shaft in which the contact portion is fixed at one end and at least a part extends in the vertical direction. With a probe that has
A drive unit that moves at least one of the stage and the probe substantially parallel to the mounting surface of the stage.
A support mechanism that supports the probe and
An image measuring device including a measuring unit that measures the position of a side surface of the work using an image generated by the imaging unit when the contact unit and the side surface of the work come into contact with each other.
The support mechanism
A movable part that holds the shaft and moves together with the shaft,
A fixed portion provided facing the movable portion and a fixed portion
An urging mechanism that urges the movable portion so that the movable portion and the fixed portion come into contact with each other at at least three points. When the contact portion is pressed against the side surface of the work, the movable portion is combined with the shaft. Has an urging mechanism that urges the movable portion to be restored to the initial position when it moves from the initial position.
An image measuring device characterized in that the positions of the three points are positions on the same spherical surface.
前記シャフトは略L字に折れ曲がっていることを特徴とする請求項1に記載の画像測定装置。 The image measuring device according to claim 1, wherein the shaft is bent in a substantially L shape. 前記3点間の距離はそれぞれ等距離であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像測定装置。 The image measuring device according to claim 1 or 2, wherein the distances between the three points are equidistant, respectively. 前記固定部は、
前記可動部と対向する第一対向面における前記3点に設けられた第一マグネット群と、
前記第一マグネット群に吸着される3つの球体と
を有し、
前記可動部は、
前記3点において前記第一マグネット群と引き合うように、前記固定部に対向する第二対向面に設けられた第二マグネット群を有し、
前記付勢機構は、前記第一マグネット群と前記第二マグネット群とにより構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の画像測定装置。
The fixed part is
The first magnet group provided at the three points on the first facing surface facing the movable portion, and
It has three spheres that are attracted to the first magnet group.
The movable part is
It has a second magnet group provided on a second facing surface facing the fixed portion so as to attract the first magnet group at the three points.
The image measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the urging mechanism is composed of the first magnet group and the second magnet group.
前記固定部は、前記可動部と対向し、前記可動部と摺動する第一摺動面を有し、
前記可動部は、前記固定部の前記第一摺動面と対向し、かつ、摺動する第二摺動面を有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の画像測定装置。
The fixed portion has a first sliding surface that faces the movable portion and slides on the movable portion.
The image according to any one of claims 1 to 3, wherein the movable portion has a second sliding surface that faces the first sliding surface of the fixed portion and slides. measuring device.
前記第一摺動面は第一球面の一部であり、
前記第二摺動面は第二球面の一部であり、
前記第一球面の中心と前記第二球面の中心とは同一であることを請求項5に記載の画像測定装置。
The first sliding surface is a part of the first spherical surface.
The second sliding surface is a part of the second spherical surface.
The image measuring apparatus according to claim 5, wherein the center of the first spherical surface and the center of the second spherical surface are the same.
前記固定部は、第一マグネット群を有し、
前記可動部は、前記固定部の前記第一マグネット群と引き合うように配置された第二マグネット群を有することを特徴とする請求項6に記載の画像測定装置。
The fixed portion has a first magnet group and has a first magnet group.
The image measuring apparatus according to claim 6, wherein the movable portion has a second magnet group arranged so as to attract the first magnet group of the fixed portion.
前記付勢機構は、
前記可動部を前記固定部に付勢する第一弾性体と、
前記可動部を前記初期位置に維持するよう付勢する第二弾性体と
を有することを特徴とする請求項1に記載の画像測定装置。
The urging mechanism
A first elastic body that urges the movable portion to the fixed portion,
The image measuring apparatus according to claim 1, further comprising a second elastic body that urges the movable portion to be maintained at the initial position.
前記可動部は、前記シャフトが連通するロッドを有し、
前記シャフトは中空であり、前記シャフトの中空部には光源からの光を前記コンタクト部まで導光する導光部材が設けられていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載の画像測定装置。
The movable portion has a rod with which the shaft communicates.
According to any one of claims 1 to 8, the shaft is hollow, and the hollow portion of the shaft is provided with a light guide member that guides light from a light source to the contact portion. The image measuring device described.
前記光源と前記固定部とはフレームに固定されており、
前記光源からの光が入射する前記ロッドの端部と、前記光源との間には空間が存在し、前記可動部が前記初期位置にあるときに前記光源から出力された光の量と、前記端部から入射して前記コンタクト部に到達する光の量との差分が最小となることを特徴とする請求項9に記載の画像測定装置。
The light source and the fixed portion are fixed to the frame and
A space exists between the end of the rod on which the light from the light source is incident and the light source, and the amount of light output from the light source when the movable portion is in the initial position and the said. The image measuring apparatus according to claim 9, wherein the difference from the amount of light incident from the end portion and reaching the contact portion is minimized.
前記シャフトのヤング率は、20GPa以上であることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載の画像測定装置。 The image measuring apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the Young's modulus of the shaft is 20 GPa or more.
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