JP7434856B2 - Shape measuring device and shape measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、形状測定装置および形状測定方法に関する。 The present invention relates to a shape measuring device and a shape measuring method.
物体の三次元形状を測定する装置としては、例えば、三次元スキャナが知られている。特許文献1には、レーザ光を用いた三次元スキャナが提案されている。 For example, a three-dimensional scanner is known as a device that measures the three-dimensional shape of an object. Patent Document 1 proposes a three-dimensional scanner using laser light.
本発明の目的は、物体の輪郭を算出し、物体の形状を正確に測定できる技術を提供することである。 An object of the present invention is to provide a technique that can calculate the outline of an object and accurately measure the shape of the object.
本発明の一態様によれば、
物体を支持する支持部と、
前記物体の輪郭の一部を撮像する撮像部と、
前記撮像部の撮像方向と交差する方向を回転軸として、前記支持部を回転させる回転部と、
前記物体の輪郭に沿って、前記撮像部と前記支持部との相対位置を移動させる移動部と、
前記撮像部が撮像した画像を合成し、前記物体の輪郭を算出する処理部と、を有する形状測定装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
a support part that supports an object;
an imaging unit that images a part of the outline of the object;
a rotation unit that rotates the support unit about a rotation axis in a direction that intersects the imaging direction of the imaging unit;
a moving unit that moves the relative position of the imaging unit and the support unit along the outline of the object;
A shape measuring device is provided that includes a processing section that combines images captured by the imaging section and calculates a contour of the object.
本発明の他の態様によれば、
物体の輪郭の一部を撮像する工程と、
前記物体を回転させる工程と、
前記物体の輪郭に沿って撮像領域を移動する工程と、
前記物体を撮像した画像を合成し、前記物体の輪郭を算出する工程と、を有する形状測定方法が提供される。
According to another aspect of the invention:
a step of imaging a part of the outline of the object;
rotating the object;
moving an imaging area along the contour of the object;
A shape measuring method is provided, which includes the steps of combining captured images of the object and calculating a contour of the object.
本発明によれば、物体の輪郭を算出し、物体の形状を正確に測定できる。 According to the present invention, the contour of an object can be calculated and the shape of the object can be accurately measured.
<発明者の得た知見>
まず、発明者が得た知見について説明する。
<Knowledge obtained by the inventor>
First, the findings obtained by the inventor will be explained.
物体の三次元形状を測定する装置としては、例えば、レーザ光を用いた三次元スキャナが知られている。しかしながら、単結晶インゴットのような、光沢のある物体においては、レーザ光がほとんど反射してしまい、形状を正確に測定することが困難であった。 As a device for measuring the three-dimensional shape of an object, for example, a three-dimensional scanner using a laser beam is known. However, for shiny objects such as single crystal ingots, most of the laser light is reflected, making it difficult to accurately measure the shape.
タンタル酸リチウム等の単結晶インゴットの育成において、育成された結晶の形状は、育成条件の結果が反映され、次回の育成条件を決める重要な情報源になり得る。そのため、光沢のある物体の形状を正確に測定できる技術が望まれていた。 When growing a single crystal ingot of lithium tantalate or the like, the shape of the grown crystal reflects the results of the growth conditions and can be an important source of information for determining the next growth conditions. Therefore, a technology that can accurately measure the shape of shiny objects has been desired.
本願発明者は、上述のような事象に対して鋭意研究を行った。その結果、物体の輪郭を撮像し、撮像した画像から物体の輪郭を算出することによって、物体の形状を正確に測定できることを見出した。本発明は、単結晶インゴットのような、光沢のある物体においても、その形状を正確に測定することができる。 The inventor of the present application has conducted extensive research into the above-mentioned phenomenon. As a result, they discovered that the shape of an object can be accurately measured by capturing an image of the object's outline and calculating the object's outline from the captured image. The present invention can accurately measure the shape of even a shiny object such as a single crystal ingot.
[本発明の実施形態の詳細]
次に、本発明の一実施形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of embodiments of the present invention]
Next, one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these examples, but is indicated by the scope of the claims, and is intended to include all changes within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
<本発明の第1実施形態>
(1)形状測定装置10の構成
まず、本実施形態の形状測定装置10の構成について説明する。
<First embodiment of the present invention>
(1) Configuration of
図1は、本実施形態の形状測定装置10を示す概略構成図である。図1に示すように、本実施形態の形状測定装置10は、例えば、支持部11と、撮像部12と、回転部13と、移動部14と、処理部15と、光源16とを有している。形状測定装置10は、例えば、物体20の形状を測定するように構成されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a
物体20は、例えば、タンタル酸リチウムの単結晶インゴットである。物体20は、例えば、円筒状であり、その径は4インチ以上8インチ以下である。物体20の表面は、凹凸が少なく、光沢を有している。
The
支持部11は、例えば、物体20の底面に接触して、物体20を支持するように構成されている。支持部11は、撮像部12による物体20の輪郭の撮像を妨げないように構成されていることが好ましい。具体的には、例えば、支持部11と物体20との接触面積ができるだけ小さくなるように、支持部11を構成することが好ましい。これにより、支持部11の輪郭と物体20の輪郭との判別が容易となり、物体20の形状を正確に測定することが可能となる。
The
撮像部12は、物体20の輪郭の一部を撮像するように構成されている。光源16が照射する光が撮像部12に入射すると、例えば、撮像部12が有するイメージセンサによって、物体20の輪郭を示す画像が得られる。ここで、物体20の輪郭全体を一度に撮像した場合、物体20の外周面で散乱された光の影響が大きくなるため、物体20の輪郭が不明瞭となる。そのため、物体20の形状を正確に測定することが困難となってしまう。これに対し、本実施形態の撮像部12は、物体20の輪郭を一部分ずつ複数回に分けて撮像するように構成されている。この場合、撮像部12の光軸を、物体20の外周面の位置に合わせることができる。つまり、物体20の輪郭を形成する外周面が、撮像部12の光軸に近い位置に存在するため、物体20の輪郭を明瞭に撮像することができる。その結果、物体20の形状を正確に測定することが可能となる。
The
また、撮像部12は、散乱光を除去する除去部を有することが好ましい。本明細書において、「散乱光」とは、回折光、屈折光、反射光等の、撮像方向に平行な光以外の光を意味する。物体20が光沢を有している場合、物体20の外周面で散乱された光等の散乱光の影響により、物体20の輪郭を明瞭に撮像することが困難となる。これに対し、撮像部12が除去部を有することで、散乱光の影響を抑制し、物体20の輪郭を明瞭に撮像することができる。なお、本明細書において、撮像方向とは、撮像部12が物体20を撮像する方向であり、撮像部12の光軸方向と言い換えることができる。
Further, it is preferable that the
具体的には、撮像部12は、除去部として、光源16が照射する撮像方向に平行な光(平行に極めて近い光を含む)のみを通過させるレンズを有することが好ましい。このようなレンズとしては、両側テレセントリックレンズや物体側テレセントリックレンズが例示される。撮像部12がこのようなレンズを有することで、物体20が光沢を有している場合でも、物体20の輪郭を明瞭に撮像することができる。また、撮像部12が両側テレセントリックレンズまたは物体側テレセントリックレンズの少なくとも一方を有する場合、撮像部12と物体20との距離が変化した場合でも、イメージセンサによって得られる物体20の画像の大きさが変化することはない。そのため、物体20の形状を正確に測定することが可能となる。
Specifically, it is preferable that the
回転部13は、例えば、支持部11の下部に設けられ、撮像方向と交差(または直交)する方向を回転軸Aとして、支持部11を回転させるように構成されている。回転軸Aは、物体20の中心を通ることが好ましい。回転部13が支持部11を回転させることで、撮像部12が複数の角度から見た物体20を撮像することが可能となる。これにより、複数の角度から見た物体20の形状を測定することができる。また、タンタル酸リチウム等の単結晶インゴットの育成において、育成条件によって特定の結晶方位の成長が影響を受ける場合があるが、そのような場合にも複数の角度から見た物体20の形状を測定し、育成条件を評価することができる。そのため、本実施形態の形状測定装置10は、例えば、タンタル酸リチウム等の単結晶インゴットの形状測定に好適に用いることができる。
The rotating
移動部14は、物体20の輪郭に沿って、撮像部12と支持部11との相対位置を移動させるように構成されている。本実施形態では、移動部14は、撮像部12を移動させるように構成されている。なお、移動部14は、支持部11を移動させるように構成されていてもよい。上述のように、撮像部12は物体20の輪郭の一部を撮像する。しかしながら、物体20の輪郭に沿って、例えば、撮像部12が移動することで、物体20の輪郭のすべてを複数回に分けて撮像することができる。また、物体20の形状や大きさが異なる場合であっても、物体20の輪郭のすべてを撮像し、物体20の形状を正確に測定することができる。
The moving
処理部15は、撮像部12が撮像した画像を合成し、物体20の輪郭を算出するように構成されている。処理部15は、例えば、撮像部12と、回転部13と、移動部14と、光源16と、データを送受信可能なように構成されている。処理部15としては、例えば、所定のプログラムを必要に応じて実行するコンピュータを用いることができる。処理部15が物体20の輪郭を算出することで、物体20の形状を正確に測定することができる。
The
光源16は、例えば、物体20を挟んで撮像部12と向かい合う位置に設けられ、撮像方向に平行な光を照射するように構成されている。光源16が照射した光は、物体20越しに撮像部12に入射する。光源16としては、例えば、狭指向角タイプのLEDを用いることができる。また、光源16は、光源16が照射する光を平行光化するコリメータレンズを有していてもよい。光源16が撮像方向に平行な光を照射することで、撮像部12は物体20の輪郭を明瞭に撮像することができる。
The
本実施形態の形状測定装置10は、上述の構成を有することで、物体20の輪郭を算出し、物体20の形状を正確に測定することができる。特に、物体20が光沢を有している場合でも、その形状を正確に測定することができる。
The
(2)形状測定装置10を用いた形状測定方法
次に、本実施形態の形状測定装置10を用いた形状測定方法について説明する。
(2) Shape measuring method using
図2は、本実施形態の形状測定方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態の形状測定方法は、例えば、初期設定工程S101と、撮像工程S102と、回転工程S103と、撮像角度判断工程S104と、輪郭判断工程S105と、移動工程S106と、画像処理工程S107と、を有する。 FIG. 2 is a flowchart showing an example of the shape measuring method of this embodiment. The shape measurement method of this embodiment includes, for example, an initial setting step S101, an imaging step S102, a rotation step S103, an imaging angle determination step S104, a contour determination step S105, a movement step S106, and an image processing step S107. , has.
(初期設定工程S101)
まず、初期設定工程S101では、支持部11を用いて物体20を支持する。この際、支持部11が撮像部12による物体20の輪郭の撮像を妨げないように、物体20を支持することが好ましい。次に、例えば、撮像部12を移動し、撮像領域を初期位置に移動する。撮像領域の初期位置は、撮像領域内に物体20の輪郭の一部が存在するように設定する。好ましくは、撮像領域の初期位置は、撮像領域内に物体20の下部(つまり、支持部11が物体20と接触している面側)の輪郭の一部が存在するように設定する。これにより、支持部11の位置を基準として、物体20の輪郭を容易に見つけることができる。
(Initial setting step S101)
First, in the initial setting step S101, the
(撮像工程S102)
撮像工程S102では、例えば、光源16を用いて物体20に対して撮像方向に平行な光を照射し、撮像部12を用いて物体20の輪郭の一部を撮像する。撮像部12が撮像した画像は、例えば、処理部15に送信される。
(Imaging process S102)
In the imaging step S102, for example, the
図3は、撮像工程S102において得られる画像の一例を模式的に示した図である。図3に示すように、撮像領域において、物体20が存在しない領域は、光源16から照射された光が物体20に遮られることなく撮像部12に入射するため、光強度の高い領域Z1となる。一方、撮像領域において、物体20が存在する領域は、光源16から照射された光が物体20に遮られ、光強度の低い領域Z2となる。すなわち、領域Z1と領域Z2との境界が物体20の輪郭を示している。なお、光源16から照射された光のうち、物体20の外周面で散乱された光等の散乱光は、例えば、撮像部12が有するレンズによって除去される。これにより、物体20が光沢を有する場合であっても、物体20の輪郭を明瞭に撮像することができる。
FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of an image obtained in the imaging step S102. As shown in FIG. 3, in the imaging region, an area where the
(回転工程S103)
回転工程S103では、例えば、回転部13を用いて、支持部11と共に物体20を所定の角度φだけ回転させ、撮像角度θを角度φだけ増加させる。本明細書において、撮像角度θとは、物体20を撮像する角度を示し、その初期値は0°とする。また、撮像角度θは、例えば、初期設定工程S101における物体20の位置から、物体20が回転した角度と言い換えることができる。物体20の回転は、撮像方向と交差(または直交)する方向を回転軸Aとして行う。角度φは、例えば、0°超360°以下の範囲内で任意に設定することができる。
(Rotation process S103)
In the rotation step S103, for example, the rotating
(撮像角度判断工程S104)
撮像角度判断工程S104では、物体20の撮像が1回転分完了したかどうかを判断する。具体的には、例えば、撮像角度θが360°以上かどうかを判断する。撮像角度θが360°以上の場合、物体20の撮像が1回転分完了したと判断し、次の工程は輪郭判断工程S105を行う。なお、輪郭判断工程S105を行う前に、撮像角度θを0°にリセットする。また、撮像角度θが360°を超えている場合は、例えば、回転部13を用いて物体20を初期位置(つまり、撮像角度θが0°の位置)に戻す。一方、撮像角度θが360°未満の場合、撮像角度θにおける物体20の輪郭を撮像するために、次の工程は撮像工程S102を再び行う。
(Imaging angle judgment step S104)
In the imaging angle determination step S104, it is determined whether imaging of the
すなわち、本実施形態では、物体20の撮像が1回転分完了するまで(撮像角度θが360°以上となるまで)、撮像工程S102と、回転工程S103と、撮像角度判断工程S104とを繰り返し行う。これにより、複数の角度から見た物体20の輪郭を撮像することができる。なお、例えば、回転工程S103において、角度φを60°に設定した場合、撮像角度θが360°以上となるまでに撮像工程S102を6回繰り返し行うことになるため、6方向から見た物体20の輪郭を撮像することができる。
That is, in this embodiment, the imaging step S102, the rotation step S103, and the imaging angle determination step S104 are repeatedly performed until the imaging of the
(輪郭判断工程S105)
撮像角度判断工程S104にて、撮像角度θが360°以上の場合、輪郭判断工程S105を行う。輪郭判断工程S105では、例えば、物体20の輪郭をすべて撮像したかどうかを判断する。具体的には、撮像部12が撮像した画像を合成した際に、物体20の輪郭がすべて示されているかどうかを判断する。物体20の輪郭がすべて示されているとは、例えば、合成した画像において物体20の輪郭線が閉じている場合等をいう。物体20の輪郭がすべて撮像されている場合、次の工程は画像処理工程S107を行う。一方、物体20の輪郭に撮像していない部分が残っている場合、まだ撮像していない部分の輪郭を撮像するため、次の工程は移動工程S106を行う。
(Contour judgment step S105)
In the imaging angle determination step S104, if the imaging angle θ is 360° or more, a contour determination step S105 is performed. In the contour determination step S105, for example, it is determined whether the entire contour of the
(移動工程S106)
輪郭判断工程S105にて、物体20の輪郭に撮像していない部分が残っていると判断した場合、移動工程S106を行う。移動工程S106では、例えば、移動部14を用いて、物体20の輪郭に沿って、所定の距離だけ撮像領域を移動する。
(Moving step S106)
If it is determined in the contour determination step S105 that there remains a portion of the contour of the
移動工程S106にて、撮像領域を移動する方向は、例えば、撮像角度θが0°の際に、物体20の輪郭の一部が撮像された画像から決定する。図3を例にすると、物体20の輪郭(領域Z1と領域Z2との境界)が撮像領域の端部において伸びる方向(図3の矢印の方向)を、撮像領域を移動する方向の候補とする。つまり、少なくとも2方向の候補が存在する。複数の候補のうち、いずれの方向に撮像領域を移動するかは、前回の移動工程S106における撮像領域の移動方向を参照して決定することが好ましい。具体的には、前回の移動工程S106における撮像領域の移動方向に近い方向に、撮像領域を移動することが好ましい。これにより、既に撮像された領域に撮像領域が移動することを抑制し、効率的に物体20の輪郭を撮像することができる。なお、1回目の移動工程S106においては、予め設定された方向に近い方向に撮像領域を移動してもよいし、ランダムに決定してもよい。
In the moving step S106, the direction in which the imaging region is moved is determined, for example, from an image in which a part of the outline of the
図4は、移動工程S106を行う前の撮像領域Z3と、移動工程S106を行った後の撮像領域Z4との一例を模式的に示した図である。図4に示すように、移動工程S106では、撮像領域Z3と撮像領域Z4とが共通領域を有するように、撮像領域を移動することが好ましい。これにより、後述する画像処理工程S107にて、撮像した画像の合成を容易に行うことができる。なお、共通領域の大きさは、予め設定することができる。 FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of the imaging region Z3 before performing the moving step S106 and the imaging region Z4 after performing the moving step S106. As shown in FIG. 4, in the moving step S106, it is preferable to move the imaging area so that the imaging area Z3 and the imaging area Z4 have a common area. Thereby, the captured images can be easily combined in the image processing step S107, which will be described later. Note that the size of the common area can be set in advance.
移動工程S106を行った後は、撮像工程S102を再び行う。すなわち、物体20の輪郭をすべて撮像するまで、撮像工程S102と、回転工程S103と、撮像角度判断工程S104と、輪郭判断工程S105と、移動工程S106とを繰り返し行う。これにより、物体20の形状や大きさが異なる場合であっても、物体20の輪郭のすべてを撮像し、物体20の形状を正確に測定することができる。
After performing the moving step S106, the imaging step S102 is performed again. That is, the imaging step S102, the rotation step S103, the imaging angle determining step S104, the outline determining step S105, and the moving step S106 are repeatedly performed until the entire outline of the
(画像処理工程S107)
輪郭判断工程S105にて、物体20の輪郭をすべて撮像したと判断した場合、画像処理工程S107を行う。画像処理工程S107では、例えば、処理部15を用いて、物体20を撮像した画像を合成し、物体20の輪郭を算出する。処理部15は、算出した物体20の輪郭情報から、例えば、物体20の最大幅、最小幅、高さ等の特徴量を算出する。これにより、物体20の形状を正確に測定することができる。
(Image processing step S107)
If it is determined in the contour determination step S105 that the entire contour of the
図5は、画像処理工程S107にて、処理部15が合成した画像の一例を模式的に示した図である。画像処理工程S107では、撮像角度θごとに画像を合成するため、図5に示すような、物体20の輪郭を示す画像が複数得られる。回転工程S103において、回転部13が支持部11と共に物体20を回転させる角度φを、例えば、60°に設定した場合、図5に示すような、物体20の輪郭を示す画像が6種類得られる。このように、本実施形態では、複数の角度から見た物体20の形状を測定することができる。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of an image synthesized by the
また、図5に示すように、本実施形態では、物体20の輪郭に沿って撮像領域を移動するため、合成した画像の内側に非撮像領域Z5が存在する場合がある。この場合、例えば、非撮像領域Z5内には物体20が存在するとみなすことで、物体20の形状を正確に測定することができる。また、物体20が存在する全領域を撮像する場合と比べて、より短い時間で物体20の形状を測定することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 5, in this embodiment, since the imaging area is moved along the outline of the
(3)本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
(3) Effects of this embodiment According to this embodiment, one or more of the following effects can be achieved.
(a)本実施形態の撮像部12は、物体20の輪郭の一部を撮像するように構成されている。すなわち、本実施形態の撮像部12は、物体20の輪郭を一部分ずつ複数回に分けて撮像するように構成されている。この場合、撮像部12の光軸を、物体20の外周面の位置に合わせることができる。つまり、物体20の輪郭を形成する外周面が、撮像部12の光軸に近い位置に存在するため、物体20の輪郭を明瞭に撮像することができる。その結果、物体20の形状を正確に測定することが可能となる。
(a) The
(b)本実施形態の回転部13は、例えば、撮像方向と交差(または直交)する方向を回転軸Aとして、支持部11を回転させるように構成されている。回転部13が支持部11を回転させることで、撮像部12が複数の角度から見た物体20を撮像することが可能となる。これにより、複数の角度から見た物体20の形状を測定することができる。そのため、本実施形態の形状測定装置10は、例えば、タンタル酸リチウム等の単結晶インゴットの形状測定に好適に用いることができる。
(b) The
(c)本実施形態の移動部14は、物体20の輪郭に沿って、撮像部12と支持部11との相対位置を移動させるように構成されている。物体20の輪郭に沿って、例えば、撮像部12が移動することで、物体20の輪郭のすべてを複数回に分けて撮像することができる。また、物体20の形状や大きさが異なる場合であっても、物体20の輪郭のすべてを撮像し、物体20の形状を正確に測定することができる。
(c) The moving
(d)本実施形態の撮像部12は、散乱光を除去する除去部を有することが好ましい。撮像部12が除去部を有することで、散乱光の影響を抑制し、物体20の輪郭を明瞭に撮像することができる。
(d) The
(e)本実施形態の撮像部12は、除去部として、光源16が照射する撮像方向に平行な光(平行に極めて近い光を含む)のみを通過させるレンズを有することが好ましい。撮像部12がこのようなレンズを有することで、物体20が光沢を有している場合でも、物体20の輪郭を明瞭に撮像することができる。また、撮像部12が両側テレセントリックレンズまたは物体側テレセントリックレンズの少なくとも一方を有する場合、撮像部12と物体20との距離が変化した場合でも、イメージセンサによって得られる物体20の画像の大きさが変化することはない。そのため、物体20の形状を正確に測定することが可能となる。
(e) It is preferable that the
(f)本実施形態の光源16は、例えば、撮像方向に平行な光を照射するように構成されている。光源16が撮像方向に平行な光を照射することで、撮像部12は物体20の輪郭を明瞭に撮像することができる。
(f) The
(4)第1実施形態の変形例
上述の実施形態は、必要に応じて、以下に示す変形例のように変更することができる。以下、上述の実施形態と異なる要素についてのみ説明し、上述の実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
(4) Modifications of First Embodiment The above-described embodiment can be modified as required as shown in the following modifications. Hereinafter, only elements that are different from the above-described embodiments will be described, and elements that are substantially the same as those described in the above-mentioned embodiments will be given the same reference numerals and their explanations will be omitted.
(4-1)第1実施形態の変形例1
第1実施形態では、移動部14によって撮像部12が移動し、物体20の輪郭のすべてを複数回に分けて撮像していた。これに対し、本変形例の撮像部12は、物体20を撮像方向から見た際に、回転軸Aを境に物体20を2つの部分に分けたうちのいずれか一方の輪郭を撮像するように構成されている。本変形例の輪郭判断工程S105では、回転軸Aを境に物体20を2つの部分に分けたうちのいずれか一方の輪郭をすべて撮像したかどうかを判断する。また、本変形例の処理部15は、撮像部12が撮像した画像から、物体20の全体の輪郭を算出するように構成されている。
(4-1) Modification example 1 of the first embodiment
In the first embodiment, the
図6(a)~図6(c)は、本変形例における、物体20の輪郭を算出する手順の一例を模式的に示した図である。まず、本変形例の処理部15は、例えば、図6(a)に示すように、撮像角度θが0°の際に撮像部12が撮像した画像を合成し、物体20の輪郭の片側半分(左半分)を算出する。次に、本変形例の処理部15は、例えば、図6(b)に示すように、撮像角度θが180°の際に撮像部12が撮像した画像を合成し、物体20の輪郭の片側半分(左半分)を算出する。そして、本変形例の処理部15は、例えば、図6(b)に示す物体20の輪郭を示す画像を左右反転し、図6(a)に示す物体20の輪郭を示す画像と合成する。以上により、例えば、図6(c)に示すような物体20の全体の輪郭を算出することができる。処理部15は、算出した物体20の全体の輪郭情報から、例えば、物体20の最大幅、最小幅、高さ等の特徴量を算出する。これにより、物体20の形状を正確に測定することができる。
FIGS. 6(a) to 6(c) are diagrams schematically showing an example of a procedure for calculating the contour of the
本変形例の回転工程S103において、回転部13が支持部11と共に物体20を回転させる角度φは、例えば、30°、60°、90°のような、180°の約数となる角度に設定することが好ましい。これにより、例えば、撮像角度θがθ1の際の画像と、撮像角度θがθ1+180°の際の画像とをペアとして、上述したような画像合成を行い、物体20の全体の輪郭を算出することができる。例えば、角度φを60°に設定した場合、撮像角度θが0°と180°、60°と240°、120°と300°の画像をそれぞれペアとし、上述したような画像合成を行うことができる。これにより、複数の角度から見た物体20の形状を測定することができる。
In the rotation step S103 of this modification, the angle φ at which the rotating
以上のように、本変形例においても、複数の角度から見た物体20の形状を測定することができる。また、本変形例では、物体20を2つの部分に分けたうちのいずれか一方の輪郭のみを撮像するため、第1実施形態と比べて、より短い時間で物体20の形状を正確に測定することができる。さらに、本変形例では、第1実施形態と比べて、移動部14による移動ストロークを約半分とすることができる。そのため、本変形例の形状測定装置10は、小型化が容易である。
As described above, also in this modification, the shape of the
<本発明の他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Other embodiments of the present invention>
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof.
例えば、上述の実施形態では、例えば、光沢を有する単結晶インゴットの形状を測定する場合について説明したが、物体20は単結晶インゴットに限らない。本発明は、例えば、単結晶インゴットを製造する際に用いる坩堝の形状を測定する際等にも用いることができる。
For example, in the above-described embodiment, a case has been described in which the shape of a glossy single crystal ingot is measured, but the
また、例えば、上述の実施形態では、支持部11は、物体20の底面に接触して、物体20を支持する場合について説明したが、支持部11が物体20を支持する態様は種々変更可能である。例えば、支持部11は、物体20の側面に接触して、物体20を支持してもよい。この場合、上述の第1実施形態とは異なる角度から見た物体20の形状を測定することができる。
Further, for example, in the above-described embodiment, a case has been described in which the
<本発明の好ましい態様>
以下、本発明の好ましい態様を付記する。
<Preferred embodiments of the present invention>
Preferred embodiments of the present invention will be described below.
(付記1)
本発明の一態様によれば、
物体を支持する支持部と、
前記物体の輪郭の一部を撮像する撮像部と、
前記撮像部の撮像方向と交差する方向を回転軸として、前記支持部を回転させる回転部と、
前記物体の輪郭に沿って、前記撮像部と前記支持部との相対位置を移動させる移動部と、
前記撮像部が撮像した画像を合成し、前記物体の輪郭を算出する処理部と、を有する形状測定装置が提供される。
(Additional note 1)
According to one aspect of the invention,
a support part that supports an object;
an imaging unit that images a part of the outline of the object;
a rotation unit that rotates the support unit about a rotation axis in a direction that intersects the imaging direction of the imaging unit;
a moving unit that moves the relative position of the imaging unit and the support unit along the outline of the object;
A shape measuring device is provided that includes a processing section that combines images captured by the imaging section and calculates a contour of the object.
(付記2)
付記1に記載の形状測定装置であって、
前記撮像部は、散乱光を除去する除去部を有する。
(Additional note 2)
The shape measuring device according to Supplementary Note 1,
The imaging section includes a removing section that removes scattered light.
(付記3)
付記1または付記2に記載の形状測定装置であって、
前記物体に対して、前記撮像方向に平行な光を照射する光源をさらに有し、
前記撮像部は、前記光源が照射する前記撮像方向に平行な光のみを通過させるレンズを有する。
好ましくは、前記撮像部は、両側テレセントリックレンズまたは物体側テレセントリックレンズの少なくとも一方を有する。
(Additional note 3)
The shape measuring device according to appendix 1 or appendix 2,
further comprising a light source that irradiates the object with light parallel to the imaging direction,
The imaging unit includes a lens that allows only light emitted from the light source that is parallel to the imaging direction to pass through.
Preferably, the imaging section has at least one of a double-sided telecentric lens or an object-side telecentric lens.
(付記4)
付記1から付記3のいずれか1つに記載の形状測定装置であって、
前記撮像部は、前記物体を前記撮像方向から見た際に、前記回転軸を境に前記物体を2つの部分に分けたうちのいずれか一方の輪郭を撮像し、
前記処理部は、前記撮像部が撮像した画像から、前記物体の全体の輪郭を算出する。
(Additional note 4)
The shape measuring device according to any one of Supplementary Notes 1 to 3,
The imaging unit images the outline of one of two parts of the object divided by the rotation axis when the object is viewed from the imaging direction,
The processing unit calculates the entire outline of the object from the image captured by the imaging unit.
(付記5)
付記1から付記4のいずれか1つに記載の形状測定装置であって、
前記物体は、単結晶インゴットである。
(Appendix 5)
The shape measuring device according to any one of Supplementary Notes 1 to 4,
The object is a single crystal ingot.
(付記6)
本発明の他の態様によれば、
物体の輪郭の一部を撮像する工程と、
前記物体を回転させる工程と、
前記物体の輪郭に沿って撮像領域を移動する工程と、
前記物体を撮像した画像を合成し、前記物体の輪郭を算出する工程と、を有する形状測定方法が提供される。
(Appendix 6)
According to another aspect of the invention:
a step of imaging a part of the outline of the object;
rotating the object;
moving an imaging area along the contour of the object;
A shape measuring method is provided, which includes the steps of combining captured images of the object and calculating a contour of the object.
10 形状測定装置
11 支持部
12 撮像部
13 回転部
14 移動部
15 処理部
16 光源
20 物体
Z1 領域
Z2 領域
Z3 撮像領域
Z4 撮像領域
Z5 非撮像領域
S101 初期設定工程
S102 撮像工程
S103 回転工程
S104 撮像角度判断工程
S105 輪郭判断工程
S106 移動工程
S107 画像処理工程
10
Claims (7)
前記物体の輪郭の一部を撮像する撮像部と、
前記撮像部の撮像方向と交差する方向を回転軸として、前記支持部を回転させる回転部と、
前記物体の輪郭に沿って、前記撮像部と前記支持部との相対位置を移動させる移動部と、
前記撮像部が撮像した画像を合成し、前記物体の輪郭を算出する処理部と、を有し、
前記撮像部は、前記物体を前記撮像方向から見た際に、前記回転軸を境に前記物体を2つの部分に分けたうちのいずれか一方の輪郭を撮像し、
前記処理部は、撮像角度がθ1の際の画像と、撮像角度がθ1+180°の際の画像を左右反転したものとをペアとして画像合成を行い、前記物体の全体の輪郭を算出する、形状測定装置。 a support part that supports an object;
an imaging unit that images a part of the outline of the object;
a rotation unit that rotates the support unit about a rotation axis in a direction that intersects the imaging direction of the imaging unit;
a moving unit that moves the relative position of the imaging unit and the support unit along the outline of the object;
a processing unit that combines images captured by the imaging unit and calculates a contour of the object,
The imaging unit images the outline of one of two parts of the object divided by the rotation axis when the object is viewed from the imaging direction,
The processing unit performs image synthesis using a pair of an image obtained when the imaging angle is θ 1 and an image obtained by horizontally inverting the image obtained when the imaging angle is θ 1 +180°, and calculates the overall outline of the object. , shape measuring device.
前記撮像部は、前記光源が照射する前記撮像方向に平行な光のみを通過させるレンズを有する請求項1または請求項2に記載の形状測定装置。 further comprising a light source that irradiates the object with light parallel to the imaging direction,
3. The shape measuring device according to claim 1, wherein the imaging section includes a lens that allows only light parallel to the imaging direction irradiated by the light source to pass through.
撮像方向と交差する方向を回転軸として、前記物体を回転させる工程と、
前記物体の輪郭に沿って撮像領域を移動する工程と、
前記物体を撮像した画像を合成し、前記物体の輪郭を算出する工程と、を有し、
前記撮像する工程では、前記物体を撮像方向から見た際に、前記回転軸を境に前記物体を2つの部分に分けたうちのいずれか一方の輪郭を撮像し、
前記物体の輪郭を算出する工程では、撮像角度がθ1の際の画像と、撮像角度がθ1+180°の際の画像を左右反転したものとをペアとして画像合成を行い、前記物体の全体の輪郭を算出する、形状測定方法。 a step of imaging a part of the outline of the object;
a step of rotating the object with a direction intersecting the imaging direction as a rotation axis;
moving an imaging area along the contour of the object;
composing images of the object and calculating a contour of the object;
In the imaging step, when the object is viewed from the imaging direction, the outline of one of two parts of the object divided by the rotation axis is imaged;
In the step of calculating the outline of the object, images are synthesized by pairing an image when the imaging angle is θ 1 and an image obtained by horizontally inverting the image when the imaging angle is θ 1 +180°, and calculate the entire outline of the object. A shape measurement method that calculates the contour of.
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