JPH05215518A - 光学式検査プローブ - Google Patents
光学式検査プローブInfo
- Publication number
- JPH05215518A JPH05215518A JP4221643A JP22164392A JPH05215518A JP H05215518 A JPH05215518 A JP H05215518A JP 4221643 A JP4221643 A JP 4221643A JP 22164392 A JP22164392 A JP 22164392A JP H05215518 A JPH05215518 A JP H05215518A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photosensitive
- array
- image
- time
- inspection probe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/024—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of diode-array scanning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定対象の表面の端の位置や表面の高さを、
光学式非接触プローブにより、正確かつ迅速に測定する
こと。 【構成】 発明の対象である光学プローブは、座標位置
測定機に用いられるものであり、ＣＣＤアレイ（１８）
を有する測定モジュールと、取りはずし可能な像形成モ
ジュール（１６）を包有する。測定対象の表面上の特徴
点の位置の測定は、このプローブが移動する際にアレイ
（１８）上の予め定めたピクセルを、特徴点が通過する
時刻を計算により求めておくことを通じて正確に行われ
る。かかる計算はＣＣＤアレイ（１８）による、連続す
る２つのスキャン画像フレームから定まる、プローブと
表面との相対的速度を基として行われる。
光学式非接触プローブにより、正確かつ迅速に測定する
こと。 【構成】 発明の対象である光学プローブは、座標位置
測定機に用いられるものであり、ＣＣＤアレイ（１８）
を有する測定モジュールと、取りはずし可能な像形成モ
ジュール（１６）を包有する。測定対象の表面上の特徴
点の位置の測定は、このプローブが移動する際にアレイ
（１８）上の予め定めたピクセルを、特徴点が通過する
時刻を計算により求めておくことを通じて正確に行われ
る。かかる計算はＣＣＤアレイ（１８）による、連続す
る２つのスキャン画像フレームから定まる、プローブと
表面との相対的速度を基として行われる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光学式プローブに関す
るものである。該プローブは、座標位置測定機の可動ア
ームに取り付けられ、測定対象の表面位置の測定に用い
られる。より特徴的には、この発明は非接触プローブに
関するものであり、該プローブは測定対象の表面を検知
しトリガー信号を発する。そしてこのトリガー信号を装
置制御部へ送り、トリガーの生じた瞬間の可動アームの
位置を装置制御部に記録させることにより、表面の位置
を測定するものである。
るものである。該プローブは、座標位置測定機の可動ア
ームに取り付けられ、測定対象の表面位置の測定に用い
られる。より特徴的には、この発明は非接触プローブに
関するものであり、該プローブは測定対象の表面を検知
しトリガー信号を発する。そしてこのトリガー信号を装
置制御部へ送り、トリガーの生じた瞬間の可動アームの
位置を装置制御部に記録させることにより、表面の位置
を測定するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ
ｄｅｖｉｃｅ）アレイに、計測するワークピースの画
像を写すビデオカメラを用いた、非接触トリガープロー
ブが知られている。ＣＣＤアレイは非常に多数のピクセ
ルを有し、それぞれのピクセルはそこへの入射光の強さ
に対応した電気信号を出力する。既知のビデオトリガー
プローブは、予め定めたピクセルからの出力信号の値が
閾値を越えたか、または下回った時に、測定対象の表面
端検出を示すトリガー信号を出力する。
ｄｅｖｉｃｅ）アレイに、計測するワークピースの画
像を写すビデオカメラを用いた、非接触トリガープロー
ブが知られている。ＣＣＤアレイは非常に多数のピクセ
ルを有し、それぞれのピクセルはそこへの入射光の強さ
に対応した電気信号を出力する。既知のビデオトリガー
プローブは、予め定めたピクセルからの出力信号の値が
閾値を越えたか、または下回った時に、測定対象の表面
端検出を示すトリガー信号を出力する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、既知の
非接触型ビデオプローブは、以下の問題点を有する。
非接触型ビデオプローブは、以下の問題点を有する。
【０００４】すなわち、プローブ中の画像処理回路は、
ＣＣＤアレイ中のそれぞれのピクセルを逐次スキャンし
ており、アレイ全体を一回スキャンする周期は、２０ｍ
ｓ程度となる。よって、既定のピクセルの出力が既に閾
値を越えていた時間が２０ｍｓ存在する可能性がある。
従って、既知のプローブでの測定精度は、画像処理回路
がＣＣＤアレイ全体をスキャンする速さに制限されてい
る。
ＣＣＤアレイ中のそれぞれのピクセルを逐次スキャンし
ており、アレイ全体を一回スキャンする周期は、２０ｍ
ｓ程度となる。よって、既定のピクセルの出力が既に閾
値を越えていた時間が２０ｍｓ存在する可能性がある。
従って、既知のプローブでの測定精度は、画像処理回路
がＣＣＤアレイ全体をスキャンする速さに制限されてい
る。
【０００５】この発明は前述の問題を以下のように改善
しようとするものである。すなわち、アレイ（例えば、
ＣＣＴ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ）またはＣＣＤアレイ）にワークピースの画像
を写すビデオプローブにより、表面上の特徴点の位置を
検出すると共に、その特徴点がアレイ中の予め定めたピ
クセルを通過する瞬間の時刻を予測し、該時刻にトリガ
ー信号を放出することによりその特徴点の位置をより正
確に定めるものである。
しようとするものである。すなわち、アレイ（例えば、
ＣＣＴ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ）またはＣＣＤアレイ）にワークピースの画像
を写すビデオプローブにより、表面上の特徴点の位置を
検出すると共に、その特徴点がアレイ中の予め定めたピ
クセルを通過する瞬間の時刻を予測し、該時刻にトリガ
ー信号を放出することによりその特徴点の位置をより正
確に定めるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、測定対象の
表面の特徴点の位置を測定する座標位置測定機の可動ア
ームに取り付けて用いられ、入射光の強さに応じた信号
を出力する、各々独立な複数の感光セルを含む感光アレ
イを有する感知デバイスと、１つまたはそれ以上の光学
部品を有し、前記感光アレイに前記特徴点の像を形成す
る画像形成デバイスと、ａ） 前記感光アレイの１回の
スキャンにより１つの画像フレームを作成しつつ、前記
感光アレイの各セルを順次スキャンすることにより前記
各セルからの前記信号の値を測定し、画像を解析すると
共に、ｂ） ２つまたはそれ以上の前記画像フレームか
ら、前記特徴点の画像が前記感光アレイの所定のセルに
到達する瞬間の時刻を前もって決定し、そして、その瞬
間の時刻に機械制御システムに前記可動アームの位置を
測定させる指示のためのトリガー信号を発生する処理手
段とを有することを特徴とする光学式検査プローブを提
供する。
表面の特徴点の位置を測定する座標位置測定機の可動ア
ームに取り付けて用いられ、入射光の強さに応じた信号
を出力する、各々独立な複数の感光セルを含む感光アレ
イを有する感知デバイスと、１つまたはそれ以上の光学
部品を有し、前記感光アレイに前記特徴点の像を形成す
る画像形成デバイスと、ａ） 前記感光アレイの１回の
スキャンにより１つの画像フレームを作成しつつ、前記
感光アレイの各セルを順次スキャンすることにより前記
各セルからの前記信号の値を測定し、画像を解析すると
共に、ｂ） ２つまたはそれ以上の前記画像フレームか
ら、前記特徴点の画像が前記感光アレイの所定のセルに
到達する瞬間の時刻を前もって決定し、そして、その瞬
間の時刻に機械制御システムに前記可動アームの位置を
測定させる指示のためのトリガー信号を発生する処理手
段とを有することを特徴とする光学式検査プローブを提
供する。
【０００７】この発明は、例えば、プローブを表面に対
しほぼ平行に動かして表面の端を検知することや、プロ
ーブを表面に対してほぼ垂直な方向へ動かすことにより
表面の高さを測定することに用いられる。表面の高さを
測定する場合は、特徴点がプローブの光学系の軸に対し
て一定の角度を有する光ビームによる表面上の光のパタ
ーン（スポットのようなもの）により形成される。前記
プローブが光学系の軸の方向に移動し表面に近づくのに
伴い、表面上のパターンの入射位置が移動する。
しほぼ平行に動かして表面の端を検知することや、プロ
ーブを表面に対してほぼ垂直な方向へ動かすことにより
表面の高さを測定することに用いられる。表面の高さを
測定する場合は、特徴点がプローブの光学系の軸に対し
て一定の角度を有する光ビームによる表面上の光のパタ
ーン（スポットのようなもの）により形成される。前記
プローブが光学系の軸の方向に移動し表面に近づくのに
伴い、表面上のパターンの入射位置が移動する。
【０００８】プローブと表面間の相対的移動の速度と方
向は、プローブの画像処理回路により定められることが
望ましい。例えば、アレイからの連続する画像フレーム
を用い、プローブと表面との相対的変位を検出して、該
速度および該方向を求めることができる。このようにす
れば、機械制御部からプローブへの情報の入力は必要で
ない。しかしながら、別な方法としてはプローブとワー
クピースの間の相対的速度を機械制御部からプローブへ
入力することもまた可能である。
向は、プローブの画像処理回路により定められることが
望ましい。例えば、アレイからの連続する画像フレーム
を用い、プローブと表面との相対的変位を検出して、該
速度および該方向を求めることができる。このようにす
れば、機械制御部からプローブへの情報の入力は必要で
ない。しかしながら、別な方法としてはプローブとワー
クピースの間の相対的速度を機械制御部からプローブへ
入力することもまた可能である。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１０】図１において、ビデオプローブ１０は、座
標位置測定機の可動筒１２に支えられており、該測定機
のテーブル１４に対してＸＹＺの３方向に動くことがで
きる。測定機制御部（不図示）は可動筒１２のテーブル
に対する動き（すなわち、プローブ１０の動き）を制御
する。
標位置測定機の可動筒１２に支えられており、該測定機
のテーブル１４に対してＸＹＺの３方向に動くことがで
きる。測定機制御部（不図示）は可動筒１２のテーブル
に対する動き（すなわち、プローブ１０の動き）を制御
する。
【００１１】座標位置測定機自体は、良く知られている
ので、詳細な説明は省略する。プローブ１０は、像形成
モジュール１６のような形の光学画像デバイスを有す
る。この光学デバイスは、例えばワークピースＷの表面
形状の画像を、プローブ１０内に設けられたアレイ１８
（例えばＣＣＴまたはＣＣＤなどのアレイ）に写す。像
形成モジュール１６はこの例では単一の凸レンズである
が、測定の種類によっては他の種類のレンズや、より複
雑な組み合わせレンズが用いられる場合もある。
ので、詳細な説明は省略する。プローブ１０は、像形成
モジュール１６のような形の光学画像デバイスを有す
る。この光学デバイスは、例えばワークピースＷの表面
形状の画像を、プローブ１０内に設けられたアレイ１８
（例えばＣＣＴまたはＣＣＤなどのアレイ）に写す。像
形成モジュール１６はこの例では単一の凸レンズである
が、測定の種類によっては他の種類のレンズや、より複
雑な組み合わせレンズが用いられる場合もある。
【００１２】図２において、ＣＣＤアレイ１８は測定モ
ジュールに備え付けられている。また、このモジュール
には、ＥＰ５０１７１０Ａに記載の方法で、像形成モジ
ュールが取り付け、取りはずし可能である。
ジュールに備え付けられている。また、このモジュール
には、ＥＰ５０１７１０Ａに記載の方法で、像形成モジ
ュールが取り付け、取りはずし可能である。
【００１３】アレイ１８は、複数のピクセル２０を有
し、そのピクセルの各々が、入射光の強さに応じた電気
信号を作る。各ピクセルからのデータ（前述の電気信
号）は、ＣＣＤアレイ１８のｒ1 ，ｒ2 ，…ｒn の各列
の順次走査によりプローブの画像処理回路（不図示）に
入力される。
し、そのピクセルの各々が、入射光の強さに応じた電気
信号を作る。各ピクセルからのデータ（前述の電気信
号）は、ＣＣＤアレイ１８のｒ1 ，ｒ2 ，…ｒn の各列
の順次走査によりプローブの画像処理回路（不図示）に
入力される。
【００１４】図３に示すように、ＣＣＤアレイ１８の走
査により、同期パルスＰs と、それに続く、列ｒn の各
ピクセルＱn の連続したアナログ信号が生成される。各
アナログ信号Ｑn （光の強さに応じた信号）は、例えば
８ビットのデジタル信号、すなわち、２8 個の値の１つ
の値を有するデジタル信号に変換される。
査により、同期パルスＰs と、それに続く、列ｒn の各
ピクセルＱn の連続したアナログ信号が生成される。各
アナログ信号Ｑn （光の強さに応じた信号）は、例えば
８ビットのデジタル信号、すなわち、２8 個の値の１つ
の値を有するデジタル信号に変換される。
【００１５】該各８ビットの数値から、各ピクセルの入
射光の強度はワークピース表面が写されていることを示
すか否かをビデオプローブの画像処理回路が判断する
（すなわち、８ビットの数値が所定値を越えた場合に、
そのピクセルに入射した光は測定対象の検知すべき表面
から反射したものであるとみなす）。このような画像処
理回路自体は周知のものである。
射光の強度はワークピース表面が写されていることを示
すか否かをビデオプローブの画像処理回路が判断する
（すなわち、８ビットの数値が所定値を越えた場合に、
そのピクセルに入射した光は測定対象の検知すべき表面
から反射したものであるとみなす）。このような画像処
理回路自体は周知のものである。
【００１６】図４（ａ）〜（ｄ）を参照して、表面形状
（この場合は端）を検査する動作を述べる。図４（ａ）
は、ワークピースＷの表面Ｓの画像がＣＣＤアレイ１８
に写されたところを示している。表面Ｓの端の画像がセ
ンターピクセルＱc を通過する瞬間の時刻を決定するこ
とが望ましい。この瞬間の時刻は予め定める閾値に対応
するものであり、かかる閾値としては例えば、Ｑc に入
射されるある入射光強度を示す８ビットの数値や、アレ
イ１８による一回のスキャンと次のスキャンの間に該８
ビットの値が変化する大きさについての所定値や、該８
ビットの値が変化する割合についての所定値を用いるこ
とができる。
（この場合は端）を検査する動作を述べる。図４（ａ）
は、ワークピースＷの表面Ｓの画像がＣＣＤアレイ１８
に写されたところを示している。表面Ｓの端の画像がセ
ンターピクセルＱc を通過する瞬間の時刻を決定するこ
とが望ましい。この瞬間の時刻は予め定める閾値に対応
するものであり、かかる閾値としては例えば、Ｑc に入
射されるある入射光強度を示す８ビットの数値や、アレ
イ１８による一回のスキャンと次のスキャンの間に該８
ビットの値が変化する大きさについての所定値や、該８
ビットの値が変化する割合についての所定値を用いるこ
とができる。
【００１７】図４（ａ）は時刻ｔ1 において、表面Ｓと
センターピクセルＱc の距離（表面Ｓとプローブ１０の
相対的動きの方向の距離）がｈ1 である場合の、測定作
動を示している。図４（ｂ）は時刻ｔ2 における状態を
示し、時間間隔ｔ2 −ｔ1 は、ＣＣＤアレイ１８を一回
走査する時間Ｔと等しい。表面ＳとセンターピクセルＱ
c の距離は、図４（ｂ）においてｈ2 である。図４
（ａ）と図４（ｂ）の画像から、画像処理回路は距離ｈ
1 およびｈ2 を求めることができる。また、これによ
り、時間ｔ2 −ｔ1 （＝Ｔ）の間のプローブと表面Ｓの
相対的移動の方向および距離（ｘ）が求められる。適切
な測定作動から得たこれらの情報により、プローブと表
面Ｓの相対的速度Ｖが求まる。すなわち、
センターピクセルＱc の距離（表面Ｓとプローブ１０の
相対的動きの方向の距離）がｈ1 である場合の、測定作
動を示している。図４（ｂ）は時刻ｔ2 における状態を
示し、時間間隔ｔ2 −ｔ1 は、ＣＣＤアレイ１８を一回
走査する時間Ｔと等しい。表面ＳとセンターピクセルＱ
c の距離は、図４（ｂ）においてｈ2 である。図４
（ａ）と図４（ｂ）の画像から、画像処理回路は距離ｈ
1 およびｈ2 を求めることができる。また、これによ
り、時間ｔ2 −ｔ1 （＝Ｔ）の間のプローブと表面Ｓの
相対的移動の方向および距離（ｘ）が求められる。適切
な測定作動から得たこれらの情報により、プローブと表
面Ｓの相対的速度Ｖが求まる。すなわち、
【００１８】
【数１】ｘ＝ｈ2 −ｈ1 および、 Ｖ＝ｘ／Ｔ である。
【００１９】図４（ｃ）は、時間ｔn における画像を示
す。時間間隔ｔn −ｔ2 は、上述の例と同様に、ＣＣＤ
アレイ１８を走査する時間Ｔの（ｎ−２）倍となる。図
４（ｃ）および図４（ｄ）から、両図の時間間隔ｔn+1
−ｔn の間に、表面Ｓの端がピクセルＱc を完全に通り
過ぎ、その結果表面Ｓの端の画像を越え少し離れた所
に、センターピクセルＱc があることがわかる。
す。時間間隔ｔn −ｔ2 は、上述の例と同様に、ＣＣＤ
アレイ１８を走査する時間Ｔの（ｎ−２）倍となる。図
４（ｃ）および図４（ｄ）から、両図の時間間隔ｔn+1
−ｔn の間に、表面Ｓの端がピクセルＱc を完全に通り
過ぎ、その結果表面Ｓの端の画像を越え少し離れた所
に、センターピクセルＱc があることがわかる。
【００２０】明らかに、センターピクセルＱc を表面Ｓ
の端が越えた瞬間の時刻ｔe は、ｔn とｔn+1 の間にあ
り；
の端が越えた瞬間の時刻ｔe は、ｔn とｔn+1 の間にあ
り；
【００２１】
【数２】ｔe ＝ｔn ＋Δｔ である。
【００２２】一方、時刻ｔ2 において、表面Ｓの端から
センターピクセルＱc までの距離はｈ2 であり、このｈ
2 は次のように表わすことができる。
センターピクセルＱc までの距離はｈ2 であり、このｈ
2 は次のように表わすことができる。
【００２３】
【数３】ｈ2 ＝（ｎ−２）ｘ＋ｅ ここで、ｘは一回の走査時間Ｔの間にプローブと表面と
が相対的に移動する距離であり、ｅはΔｔの時間にプロ
ーブと表面とが相対的に移動する距離である。
が相対的に移動する距離であり、ｅはΔｔの時間にプロ
ーブと表面とが相対的に移動する距離である。
【００２４】ｈ2 ，（ｎ−２）およびｘは既知であるか
ら、ｅは計算により求めることができる。
ら、ｅは計算により求めることができる。
【００２５】また、速度Ｖが一定とすると、
【００２６】
【数４】Δｔ＝ｅ／Ｖ である。
【００２７】プローブ１０の画像処理回路は、時刻ｔ2
から〔（ｎ−２）Ｔ＋Δｔ〕時間後にトリガー信号を出
力する。このトリガー信号は、表面Ｓの端がセンターピ
クセルＱc を通過する瞬間を正確に示す。
から〔（ｎ−２）Ｔ＋Δｔ〕時間後にトリガー信号を出
力する。このトリガー信号は、表面Ｓの端がセンターピ
クセルＱc を通過する瞬間を正確に示す。
【００２８】しかしながら、この計算を行うために必要
とされる画像処理は、時間間隔〔（ｎ−２）Ｔ＋Δｔ〕
と比較し、無視できない程多くの時間を必要とする。こ
のため、〔（ｎ−２）Ｔ＋Δｔ〕の値が計算される時ま
でには、アレイ１８は、さらに（ｍ）回のスキャンを行
ってしまう。従って、〔（ｎ−２）Ｔ＋Δｔ〕の値は、
時刻ｔ2+m まで得ることができず、その時刻までにトリ
ガー信号を生じさせるまでの時間間隔はｍＴ減少し、次
式に等しい。
とされる画像処理は、時間間隔〔（ｎ−２）Ｔ＋Δｔ〕
と比較し、無視できない程多くの時間を必要とする。こ
のため、〔（ｎ−２）Ｔ＋Δｔ〕の値が計算される時ま
でには、アレイ１８は、さらに（ｍ）回のスキャンを行
ってしまう。従って、〔（ｎ−２）Ｔ＋Δｔ〕の値は、
時刻ｔ2+m まで得ることができず、その時刻までにトリ
ガー信号を生じさせるまでの時間間隔はｍＴ減少し、次
式に等しい。
【００２９】
【数５】〔（ｎ−２）Ｔ＋Δｔ〕−ｍＴ 〔（ｎ−２）Ｔ＋Δｔ〕の値を計算するために必要とさ
れる時間は、表面とアレイの相対的動きの方向などの要
因に影響を受けるため、一定ではない。従って、ｍの値
は、個々の場合において求めることが理想的である。
れる時間は、表面とアレイの相対的動きの方向などの要
因に影響を受けるため、一定ではない。従って、ｍの値
は、個々の場合において求めることが理想的である。
【００３０】（ａ）〔（ｎ−２）Ｔ＋Δｔ〕の値を決定
する処理と、（ｂ）画像処理に必要な時間分の修正、の
２つを行うために十分な時間、すなわち〔（ｎ−ｍ−
２）Ｔ＋Δｔ〕を得るために十分な時間があるように、
トリガーの生じる瞬間の時刻計算は、“トリガー信号を
生じさせる画像フレーム”の（ｎ−２）回前に開始され
る。
する処理と、（ｂ）画像処理に必要な時間分の修正、の
２つを行うために十分な時間、すなわち〔（ｎ−ｍ−
２）Ｔ＋Δｔ〕を得るために十分な時間があるように、
トリガーの生じる瞬間の時刻計算は、“トリガー信号を
生じさせる画像フレーム”の（ｎ−２）回前に開始され
る。
【００３１】しかしながら、〔（ｎ−ｍ−２）Ｔ＋Δ
ｔ〕を前もって計算するには速度が一定であるという仮
定が必要である。すなわち、時刻ｔ2 の後の速度変化
は、計算誤差を生じさせる。そこで、まずそれぞれのフ
レームの後（すなわち、時刻ｔ1，ｔ2 ，ｔ3 …ｅｔ
ｃ）に該計算を行い、さらに〔（ｎ−ｍ−２）Ｔ＋Δ
ｔ〕の値を計算しかつ正確な時刻にトリガー信号を出力
するには時刻ｔe の前に十分な時間が残っていないこと
が判断されたときの処理から得られた〔（ｎ−ｍ−２）
Ｔ＋Δｔ〕の値のみを用いることにより、先の計算誤差
を最小に抑えることができる。
ｔ〕を前もって計算するには速度が一定であるという仮
定が必要である。すなわち、時刻ｔ2 の後の速度変化
は、計算誤差を生じさせる。そこで、まずそれぞれのフ
レームの後（すなわち、時刻ｔ1，ｔ2 ，ｔ3 …ｅｔ
ｃ）に該計算を行い、さらに〔（ｎ−ｍ−２）Ｔ＋Δ
ｔ〕の値を計算しかつ正確な時刻にトリガー信号を出力
するには時刻ｔe の前に十分な時間が残っていないこと
が判断されたときの処理から得られた〔（ｎ−ｍ−２）
Ｔ＋Δｔ〕の値のみを用いることにより、先の計算誤差
を最小に抑えることができる。
【００３２】この発明の改良例としては、表面Ｓとプロ
ーブ１０との相対的速度を表わす速度ベクトルを機械制
御部から画像処理回路に直接入力することもできる。し
かしながら、このプローブは通常用いられている接触型
プローブと同様に用いることができることが望ましい。
なぜならば、そうであれば、ビデオプローブは機能的に
接触型プローブと置き換え可能となるからである。従っ
て、制御部から速度情報を入力することはできるだけ避
けることが好ましい。
ーブ１０との相対的速度を表わす速度ベクトルを機械制
御部から画像処理回路に直接入力することもできる。し
かしながら、このプローブは通常用いられている接触型
プローブと同様に用いることができることが望ましい。
なぜならば、そうであれば、ビデオプローブは機能的に
接触型プローブと置き換え可能となるからである。従っ
て、制御部から速度情報を入力することはできるだけ避
けることが好ましい。
【００３３】非接触型プローブに関するこの発明の第１
の実施例は、例えば、物体表面に対して横方向に移動し
ているときに、表面の端の位置を決定することを目的と
していた。この発明の第２の実施例においては、平坦な
表面上の所定の高さ位置を測定する非接触トリガープロ
ーブを提供する。
の実施例は、例えば、物体表面に対して横方向に移動し
ているときに、表面の端の位置を決定することを目的と
していた。この発明の第２の実施例においては、平坦な
表面上の所定の高さ位置を測定する非接触トリガープロ
ーブを提供する。
【００３４】図５において、プローブ１００は位置測定
機の可動アームまたは可動筒１２に支えられており、テ
ーブル１４に対し相対的にｘ，ｙ，ｚの方向に動くこと
ができる。第１の実施例と同様に、プローブ１００はレ
ンズ１１６のような１つまたはそれ以上の光学部品を有
する像形成モジュールと、画像が投映されるアレイ１１
８（例えばＣＣＤアレイ）を包含する。さらに、プロー
ブは光源を有する。この光源としては、光ビーム１２２
を発するレーザー装置１２０（ＬＥＤまたは他の光源を
用いることができる）などが代表的である。ビーム１２
２はプローブ１００の軸Ａに対し、斜めに投射される。
この例では、斜めの角度は、ビーム１２２がプリズム１
２４を通過することにより作られている。ビーム１２２
は表面Ｓに入射され、表面Ｓをスポット１２６で照明す
る。ビーム１２２のプローブ１００の軸に対する偏向角
は、ＣＣＤアレイ１１８に写されたスポット１２６の像
がアレイ１１８のセンターピクセルＱc を通過したとき
に、可動筒１２がトリガー信号を出すべき表面Ｓからの
高さ位置にあるように決められる。光ビーム１２２によ
るスポット１２６はこのように測定に用いる“特徴点”
となる。
機の可動アームまたは可動筒１２に支えられており、テ
ーブル１４に対し相対的にｘ，ｙ，ｚの方向に動くこと
ができる。第１の実施例と同様に、プローブ１００はレ
ンズ１１６のような１つまたはそれ以上の光学部品を有
する像形成モジュールと、画像が投映されるアレイ１１
８（例えばＣＣＤアレイ）を包含する。さらに、プロー
ブは光源を有する。この光源としては、光ビーム１２２
を発するレーザー装置１２０（ＬＥＤまたは他の光源を
用いることができる）などが代表的である。ビーム１２
２はプローブ１００の軸Ａに対し、斜めに投射される。
この例では、斜めの角度は、ビーム１２２がプリズム１
２４を通過することにより作られている。ビーム１２２
は表面Ｓに入射され、表面Ｓをスポット１２６で照明す
る。ビーム１２２のプローブ１００の軸に対する偏向角
は、ＣＣＤアレイ１１８に写されたスポット１２６の像
がアレイ１１８のセンターピクセルＱc を通過したとき
に、可動筒１２がトリガー信号を出すべき表面Ｓからの
高さ位置にあるように決められる。光ビーム１２２によ
るスポット１２６はこのように測定に用いる“特徴点”
となる。
【００３５】図６は、時刻ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 、そしてｔ
4 におけるＣＣＤアレイ１１８に写されたスポット１２
６の像の位置を示している。それぞれのスポットの像は
ＣＣＤ１１８によるスキャンが完了した瞬間の位置に対
応している。図６より、スポット１２６の像がセンター
ピクセルＱc を通過する時刻ｔe は、時刻ｔ3 の後で時
刻ｔ4 の前であることが分かる。従って、正確な時刻ｔ
e にトリガーシグナルを出力するために、第１の実施例
で示したｔe の予測技術が、この実施例でも用いられ
る。
4 におけるＣＣＤアレイ１１８に写されたスポット１２
６の像の位置を示している。それぞれのスポットの像は
ＣＣＤ１１８によるスキャンが完了した瞬間の位置に対
応している。図６より、スポット１２６の像がセンター
ピクセルＱc を通過する時刻ｔe は、時刻ｔ3 の後で時
刻ｔ4 の前であることが分かる。従って、正確な時刻ｔ
e にトリガーシグナルを出力するために、第１の実施例
で示したｔe の予測技術が、この実施例でも用いられ
る。
【００３６】時刻ｔe にトリガー信号を出力する手順
は、この発明の第１の実施例で示したものと全く同様で
あるので、ここでは詳細な記述は省略する。
は、この発明の第１の実施例で示したものと全く同様で
あるので、ここでは詳細な記述は省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】座標位置測定機に取り付けられた１番目のタイ
プのビデオカメラの概略図である。
プのビデオカメラの概略図である。
【図２】図１のプローブ内のＣＣＤアレイを表わす説明
図である。
図である。
【図３】図１内部のＣＣＤの１列のピクセルからの信号
のダイアグラムである。
のダイアグラムである。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、この発明の第１の実施例に
おいて、プローブによる測定作動を示す説明図である。
おいて、プローブによる測定作動を示す説明図である。
【図５】座標位置測定機に取り付けられた２番目のタイ
プのビデオカメラの概略図である。
プのビデオカメラの概略図である。
【図６】この発明の第２の実施例において、プローブに
よる測定作動を示す説明図である。
よる測定作動を示す説明図である。
１０，１００ プローブ １２ 可動筒 １４ テーブル １６，１１６ レンズ １８，１１８ ＣＣＤアレイ １２０ レーザ装置 １２４ プリズム Ｗ ワークピース Ｓ 表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｃ 7337−5Ｃ
Claims (7)
- 【請求項１】 測定対象の表面の特徴点の位置を測定す
る座標位置測定機の可動アームに取り付けて用いられ、 入射光の強さに応じた信号を出力する、各々独立な複数
の感光セルを含む感光アレイを有する感知デバイスと、 １つまたはそれ以上の光学部品を有し、前記感光アレイ
に前記特徴点の像を形成する画像形成デバイスと、 ａ） 前記感光アレイの１回のスキャンにより１つの画
像フレームを作成しつつ、前記感光アレイの各セルを順
次スキャンすることにより前記各セルからの前記信号の
値を測定し、画像を解析すると共に、 ｂ） ２つまたはそれ以上の前記画像フレームから、前
記特徴点の画像が前記感光アレイの所定のセルに到達す
る瞬間の時刻を前もって決定し、そして、その瞬間の時
刻に機械制御システムに前記可動アームの位置を測定さ
せる指示のためのトリガー信号を発生する処理手段とを
有することを特徴とする光学式検査プローブ。 - 【請求項２】 前記処理手段は前記画像フレームの少な
くとも２つから、プローブと表面との相対的移動の速度
と方向とを決定し、これらの値から２番目のフレームと
前記瞬間の時刻との間の時間間隔を計算する手段を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の光学式検査プロー
ブ。 - 【請求項３】 前記処理手段は、前記時間間隔の計算に
要する処理時間を求め、前記瞬間の時刻以前に、さら
に、前記時間間隔の計算ができるか否かを判断するため
に、前記処理時間を前記時間間隔と比較し、十分な時間
が残っていれば、さらに前記時間間隔の該計算を行う手
段を有することを特徴とする請求項２に記載の光学式検
査プローブ。 - 【請求項４】 前記処理手段は、前記時間間隔から処理
に要した時間を減じて、修正された時間間隔を発生する
手段を有することを特徴とする請求項３に記載の光学式
検査プローブ。 - 【請求項５】 前記プローブは、その光学系の軸が前記
アレイに垂直であり、かつ前記表面の領域を照射する光
ビームを発生する照射手段を有し、該光ビームは前記光
学系の軸に対して一定の角度を有することを特徴とする
請求項１に記載の光学式検査プローブ。 - 【請求項６】 前記感光デバイスおよび前記画像形成デ
バイスは、感光モジュールおよび画像形成モジュールの
形態であり、かつ、前記画像形成モジュールを前記感光
モジュールに取りはずし可能で前記感光モジュール上反
復的に保持する手段が設けられていることを特徴とする
請求項１に記載の光学式検査プローブ。 - 【請求項７】 測定対象の特徴点の位置の測定を行う方
法であって、光学式検査プローブを可動アームに取り付
けた座標位置測定機を用い、かつ、該光学式検査プロー
ブは感光素子のアレイを有する感光モジュールと前記特
徴点を該アレイに写す１つまたはそれ以上の光学要素を
有し、かつ、前記感光素子の各々は入射される光の強さ
に応じた信号を生成し、かつ、前記測定方法は以下の
ａ），ｂ）のステップを含むことを特徴とする測定方
法。 ａ） 前記受光アレイの１回のスキャンにより１つの画
像フレームを作成しつつ、前記感光アレイの各感光要素
を順次スキャンすることにより、前記各要素からの前記
信号の値を測定し、画像を解析する。そして、 ｂ） ２つまたはそれ以上の前記画像フレームから、前
記特徴点の画像が前記感光アレイの所定の感光要素に到
達する瞬間の時刻を前もって決定し、そして、その瞬間
の時刻に、機械制御システムに前記可動アームの位置を
測定させる指示のためのトリガー信号を発生する。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB919117974A GB9117974D0 (en) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | Non-contact trigger probe |
| GB9117974.7 | 1991-08-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05215518A true JPH05215518A (ja) | 1993-08-24 |
Family
ID=10700258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4221643A Pending JPH05215518A (ja) | 1991-08-20 | 1992-08-20 | 光学式検査プローブ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5319442A (ja) |
| EP (1) | EP0532169B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05215518A (ja) |
| DE (1) | DE69208982D1 (ja) |
| GB (1) | GB9117974D0 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8931182B2 (en) | 2002-02-14 | 2015-01-13 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine having a handle that includes electronics |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5450203A (en) * | 1993-12-22 | 1995-09-12 | Electroglas, Inc. | Method and apparatus for determining an objects position, topography and for imaging |
| US5825666A (en) * | 1995-06-07 | 1998-10-20 | Freifeld; Daniel | Optical coordinate measuring machines and optical touch probes |
| DE19642293C2 (de) * | 1996-10-14 | 1998-07-16 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Koordinatenmeßgerät |
| EP0837300B1 (de) * | 1996-10-21 | 2003-07-09 | Carl Zeiss | Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung von Werkstückkanten |
| US5881780A (en) * | 1997-08-05 | 1999-03-16 | Dcl, Inc. | Apapratus for and method of locating the center of an opening in a vehicle |
| US5929459A (en) * | 1997-09-23 | 1999-07-27 | Synergistech, Inc. | Methods and apparatus for inspecting a workpiece with edge and co-planarity determination |
| US6094269A (en) * | 1997-12-31 | 2000-07-25 | Metroptic Technologies, Ltd. | Apparatus and method for optically measuring an object surface contour |
| GB9907643D0 (en) * | 1999-04-06 | 1999-05-26 | Renishaw Plc | Measuring probe |
| DE10014627A1 (de) * | 2000-03-24 | 2001-09-27 | Sick Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Abbilden von Objekten |
| WO2001090726A2 (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-29 | Aclara Biosciences, Inc. | Optical alignment in capillary detection using capillary wall scatter |
| US6610992B1 (en) | 2000-07-19 | 2003-08-26 | Clasmet | Rotating beam method and system for measuring part edges and openings |
| DE10111130A1 (de) * | 2001-03-08 | 2002-09-19 | Zeiss Carl | Koordinatenmeßgerät mit einem Videotastkopf |
| ATE481665T1 (de) * | 2001-07-16 | 2010-10-15 | Werth Messtechnik Gmbh | Verfahren zum messen eines objektes mit einem koordinatenmessgerät mit bildverarbeitungssensor |
| CN100376863C (zh) * | 2004-12-17 | 2008-03-26 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 散热器段差影像量测系统及方法 |
| US7253384B2 (en) * | 2005-03-23 | 2007-08-07 | Microscan Systems Incorporated | Focusing system using light source and image sensor |
| JP4634867B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2011-02-16 | 株式会社ミツトヨ | 画像測定システム及び方法 |
| GB0707921D0 (en) * | 2007-04-24 | 2007-05-30 | Renishaw Plc | Apparatus and method for surface measurement |
| CA2597891A1 (en) * | 2007-08-20 | 2009-02-20 | Marc Miousset | Multi-beam optical probe and system for dimensional measurement |
| GB0809037D0 (en) | 2008-05-19 | 2008-06-25 | Renishaw Plc | Video Probe |
| CN102197274B (zh) * | 2008-10-29 | 2015-03-25 | 瑞尼斯豪公司 | 用于坐标测量系统的方法 |
| EP3184957B1 (en) * | 2015-12-23 | 2021-07-14 | Hexagon Technology Center GmbH | Modular micro optics for optical probes |
| US11268301B2 (en) | 2017-04-27 | 2022-03-08 | Reinhard Matye | Automatic hatch for bulk material containers |
| DE102019202797A1 (de) * | 2019-03-01 | 2020-09-03 | Pepperl+Fuchs Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor |
| DE102019202798A1 (de) * | 2019-03-01 | 2020-09-03 | Pepperl + Fuchs Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor |
| DE102019204824A1 (de) * | 2019-04-04 | 2020-10-08 | Pepperl + Fuchs Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor |
| US11286123B2 (en) | 2019-06-20 | 2022-03-29 | Dcl, Inc. | Camera-enabled loader system and method |
| CN112336295A (zh) * | 2019-08-08 | 2021-02-09 | 上海安翰医疗技术有限公司 | 磁性胶囊内窥镜的控制方法、装置、存储介质、电子装置 |
| CN114814266B (zh) * | 2022-05-20 | 2023-04-14 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 一种弧形向心阵列测速探头及测速方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60194302A (ja) * | 1984-03-14 | 1985-10-02 | Toshiba Corp | 被写体計測装置 |
| US4970653A (en) * | 1989-04-06 | 1990-11-13 | General Motors Corporation | Vision method of detecting lane boundaries and obstacles |
-
1991
- 1991-08-20 GB GB919117974A patent/GB9117974D0/en active Pending
-
1992
- 1992-07-31 DE DE69208982T patent/DE69208982D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-31 EP EP92307017A patent/EP0532169B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-08-11 US US07/927,960 patent/US5319442A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-08-20 JP JP4221643A patent/JPH05215518A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8931182B2 (en) | 2002-02-14 | 2015-01-13 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine having a handle that includes electronics |
| US9410787B2 (en) | 2002-02-14 | 2016-08-09 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine having a bearing assembly with an optical encoder |
| US9513100B2 (en) | 2002-02-14 | 2016-12-06 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine having a handle that includes electronics |
| US10168134B2 (en) | 2002-02-14 | 2019-01-01 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine having a handle that includes electronics |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69208982D1 (de) | 1996-04-18 |
| EP0532169A1 (en) | 1993-03-17 |
| US5319442A (en) | 1994-06-07 |
| EP0532169B1 (en) | 1996-03-13 |
| GB9117974D0 (en) | 1991-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05215518A (ja) | 光学式検査プローブ | |
| EP1062478B8 (en) | Apparatus and method for optically measuring an object surface contour | |
| US6636310B1 (en) | Wavelength-dependent surface contour measurement system and method | |
| US6031225A (en) | System and method for selective scanning of an object or pattern including scan correction | |
| JPH11183149A (ja) | ３次元測定装置 | |
| JP2568388B2 (ja) | 形状計測装置 | |
| JP2002022425A (ja) | ３次元画像入力装置 | |
| JPS63208736A (ja) | 光学系の光学特性測定装置 | |
| JP3360505B2 (ja) | ３次元計測方法及び装置 | |
| JPH0560529A (ja) | 高さ測定装置 | |
| JP7337637B2 (ja) | レーザープローブ、及び光学調整方法 | |
| JP2924514B2 (ja) | 断面形状測定装置 | |
| JP3018887B2 (ja) | 三次元形状測定装置 | |
| JPH0467887B2 (ja) | ||
| JP3412976B2 (ja) | 走査ビームの測定評価装置 | |
| JPH09325019A (ja) | ３次元計測装置 | |
| JPH11248423A (ja) | 高さ測定方法及び装置 | |
| JPH08226805A (ja) | 撮像装置の合焦方式及びこれを用いた非接触測定装置 | |
| JP2002250606A (ja) | 走査光学系ビーム測定装置および走査光学系ビーム測定方法 | |
| JPH10281732A (ja) | 寸法測定装置 | |
| JP2003042897A (ja) | 走査ビーム測定装置およびその方法 | |
| JPH03118975A (ja) | 溶接装置 | |
| JP3196614B2 (ja) | ３次元計測装置 | |
| JPS62203048A (ja) | 形状検査装置 | |
| JPH07120402A (ja) | 透過歪の測定方法及びその装置 |