JPH067006U - 非接触測定機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外光等の影響に左右されることなく、被測定
物のエッジ位置の自動検出を正確に行う。 【構成】 測定テーブル３上に被測定物Ａを載置し、こ
の被測定物Ａをレンズ鏡筒部８により結像面上に形成す
る。レンズ鏡筒部８の先端部を覆うようにフード部９を
設ける。前記結像面上の像に基づき、被測定物Ａのエッ
ジ位置を検出する。 【効果】 フード部９は、測定機周囲の外光を遮断する
とともに、レンズ鏡筒部８への入射光を制限する。これ
によって、結像面上の像のコントラストが明瞭になる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、被測定物の座標および寸法等を計測する光学式の非接触測定機に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、この種の光学式の非接触測定機は、例えば特開昭６４−２８５０７号 公報等において公知である。これは、被測定物を載置する載置台と、被測定物の 像を結像面上に形成するレンズ鏡筒部とを備え、前記被測定物の像の明暗の境界 を結像面に配設されたセンサ等の受光手段によって、エッジ位置として検出する ように構成されている。

【０００３】 こうした非接触測定機においては、測定の高速化および自動化を実現するため に、マイクロコンピュータを内蔵する制御手段によるコンピュータ制御が行われ る。すなわち、前記受光手段に代わり、画像検出手段としてＣＣＤ（電荷結合素 子）を有するビデオカメラを配設し、かつ、前記載置台のＸ，Ｙ，Ｚ各軸にそれ ぞれＤＣサーボモータおよびリニアエンコーダを配設し、制御手段によって各軸 のＤＣサーボモータを駆動させながら、レンズ鏡筒部を介してＣＣＤビデオカメ ラに得られた被測定物の像をデジタル的に画像処理し、被測定物のエッジ位置を 自動検出する。そして、制御手段は各軸の移動量をリニアエンコーダにより直角 座標系として読み取り、これを予めプログラミングされた制御にしたがって即時 演算処理することで、座標、寸法等をモニターユニット等に表示する、というも のである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来技術における非接触測定機は、被測定物として例えば半導体のリード フレーム等を検査する場合に、バックライトを使用して被測定物の底面からの照 明を行う必要がある。しかしながら、こうした条件の下でＣＣＤビデオカメラか ら被測定物の像を取込む際、前記バックライトからの照明光と、測定機周辺の外 光が相互に影響し合い、像のコントラストが不明瞭になって、被測定物のエッジ 位置を正確に自動検出することができなくなるという問題点を生じる。しかも、 前述の半導体のリードフレーム等、特に被測定部のエッジ部分が丸められて曲辺 部が多く形成されている場合、この曲辺部に前記バックライト照明からの照明光 が乱反射して、被測定物のエッジ位置の自動検出が一層困難になる。

【０００５】 そこで本考案は、外光等の影響に左右されることなく、被測定物のエッジ位置 の自動検出を正確に行うことの可能な非接触測定機を提供することを目的とする 。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

請求項１に記載の考案は、載置台に載置された被測定物の像を昇降可能なレン ズ鏡筒部により結像面上に形成し、前記結像面上で得られた像を制御手段により 画像処理して前記被測定物のエッジ位置を検出するように構成した非接触測定機 において、前記レンズ鏡筒部の先端部にフード部を設けたものである。

【０００７】 請求項２に記載の考案は、前記レンズ鏡筒部に対して前記フード部が昇降可能 となるような駆動装置を配設したものである。

【０００８】 請求項３に記載の考案は、前記フード部が可撓性材料からなるものである。

【０００９】

【作用】

請求項１の構成によって、フード部によりレンズ鏡筒部に侵入する外光が遮断 されるとともに、レンズ鏡筒部への入射光が制限された状態で、被測定物のエッ ジ位置の検出が行われる。

【００１０】 請求項２の構成によって、被測定部の形状に応じてフード部が上下方向に移動 し、被測定部とフード部との接触を避けることができる。また、フード部を必要 としない場合には、このフード部を収納状態の位置に移動できる。

【００１１】 請求項３の構成によって、被測定部とフード部が接触した場合に、被測定部に 対して傷が付くことが回避される。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１乃至図５を参照して説明する。先ず、図１にお いて、本実施例における非接触測定機の全体構成について説明する。１は長方形 状をなす載置台であり、この載置台１の上部に形成されたベッド部２には、被測 定物Ａを載置するための測定テーブル３が、スライド面４上に前後動可能に配設 される。５はスライド面４の両側に立設するコラム部であり、この一対のコラム 部５間には、支持部材６を介して昇降および横動可能なヘッド部７が設けられる 。ヘッド部７の下端には測定テーブル３に対向して、レンズ鏡筒部８と、着脱可 能なフード部９と、リングライト10がそれぞれ配設される。一方、操作テーブル 11上にはプログラム設定等を行うためのキーボードユニット12およびジョイステ ィックユニット13と、表示用のモニタユニット14が設けられる。これら各ユニッ ト12，13，14および測定テーブル３，ヘッド部７の移動等は、操作テーブル11の 一側に設けられたコントロールメインユニット15により制御される。なお、前記 モニタユニット14に加え、図示しないプリンタ装置などによって、出力結果を表 示するように構成してもよい。

【００１３】 次に、図２に基づきヘッド部７の下部の構成について詳説する。リングライト 10はフード部９の外周を囲む環状の透光性材料からなり、その一側上方には多数 のガラス繊維により形成されたライトガイド16が配設される。そして、このライ トガイド16に光が導かれると、リングライト10の円周部の４箇所から被測定物Ａ の上方に向けて照明光が照射される。照明光の照射方向，入射角，強度は、コン トロールメインユニット15へのプログラミングにより、リングライト10と一体的 に取付けられたスピンドルを上下に移動制御することで適宜選択できる。17はヘ ッド部７の下部に形成された凹部であり、この凹部17内には円筒状をなすフード 保持部材18が配設される。フード保持部材18の内方には弾性を有するホルダーピ ン19が複数配設され、このホルダーピン19の先端部20を前記フード部９の上縁部 21に係止することにより、フード部９はレンズ鏡筒部８の先端部の外周を囲むよ うにして配設される。さらに、フード保持部材18の外周に設けられるラック22は 、ヘッド部７の内部に配設されるピニオン23と噛合し、このピニオン23を回転す ることによって、フード保持部材18並びにフード部９はレンズ鏡筒部８に対して 昇降可能に設けられる。レンズ鏡筒部８はその下端に着脱可能なレンズ部24が設 けられており、倍率の異なる複数のレンズ部24を備えることにより、被測定物Ａ の形状に応じて最適な倍率のレンズ部24を選択することが可能である。また、フ ード部９は、紙やプラスチック等の可撓性材料により構成される。

【００１４】 図３は、本実施例における概略の光路図である。被測定物Ａへの照明は前記リ ングライト10の他に、ベッド部２の内部に配設されたバックライト照明部25によ って、測定テーブル３を透過して被測定物Ａの底面からも行われる。バックライ ト照明部25は、バックライト用光源ランプ26およびコンデンサレンズ27により構 成される。また、28はレンズ鏡筒部８の内部に設けられた投影レンズであり、こ の投影レンズ28によって被測定物Ａの像は、ヘッド部７の内部において結像面Ｂ 上に所定の倍率で形成される。結像面Ｂには画像検出手段たるＣＣＤビデオカメ ラ29が配設され、ＣＣＤビデオカメラ29は結像面Ｂ上で得られた被測定物Ａの像 をコントロールメインユニット15に供給する。これら測定テーブル３，リングラ イト10，バックライト照明部25，投影レンズ28，ＣＣＤビデオカメラ29は、共通 の光軸Ｃ上に配置される。

【００１５】 次いで、図４におけるブロック図に基づき、その構成を説明する。前記コント ロールメインユニット15の内部には、制御手段31が配設される。この制御手段31 は、ＣＰＵ，メモリ，Ａ／Ｄ変換器，入出力回路等を備えた周知のマイクロプロ セッサにより構成され、かつ、キーボードユニット12の操作によって、測定前に 種々のプログラム設定を行うことが可能である。制御手段31の入力側には、前述 のキーボードユニット12，ジョイスティックユニット13，ＣＣＤビデオカメラ29 とともに、ベッド部２の内部に配設されたＸ軸リニアエンコーダ32と、ヘッド部 ７の内部に配設されたＹ軸リニアエンコーダ33およびＺ軸リニアエンコーダ34が 、電気的に接続される。また、制御手段31の出力側には、前記モニタユニット14 ，バックライト用光源ランプ26に加えて、ベッド部２の内部に配設されたＸ軸サ ーボモータ35と、ヘッド部７の内部に配設されたＹ軸サーボモータ36およびＺ軸 サーボモータ37と、前記ピニオン23に回転駆動力を与える駆動装置たるフード部 移動用モータ38と、リングライト用光源ランプ39が接続される。制御手段31は、 各サーボモータ35，36，37を所定量駆動させるサーボモータ駆動手段41と、ＣＣ Ｄビデオカメラ29で得られた被測定物Ａの像をデジタル的に画像処理する画像処 理手段42と、被測定物Ａの像をＣＣＤビデオカメラ29上で合焦させるための自動 焦点検出手段43と、被測定物Ａのエッジ位置を自動検出するエッジ位置検出手段 44と、フード部９を所望の位置に昇降移動させるフード部移動手段45と、各光源 ランプ26，39の照明輝度等を制御する照明部制御手段46と、設定されたプログラ ムに従って各種の表示を行う表示出力手段47等が具備される。

【００１６】 次ぎに上記構成につき、図１乃至図５を参照してその作用を説明する。先ず、 所望の倍率のレンズ部24をレンズ鏡筒部８の下端より装着した後、ホルダーピン 19の先端部20とフード部９の上縁部21との係止によって、フード部９をヘッド部 ７の下端に装着し、かつ、リングライト10およびバックライト照明部25を適宜点 灯して、被測定物Ａをテーブル面３上に載置する。次いで、キーボードユニット 12あるいはジョイスティックユニット13からのマニュアル操作によって、測定テ ーブル３およびヘッド部７を移動させながら、基準となる被測定物Ａのエッジ位 置を決定する。モニタユニット14にはＣＣＤビデオカメラ29を通して直接被測定 物Ａの画像が表示され、この被測定物Ａの画像上で明暗の境界が横切る部分をエ ッジ位置として設定する。この設定操作中、図５に示すように、被測定部Ａのエ ッジ部分Ｒが丸められて、リングライト10およびバックライト照明部25からの照 射光が乱反射したり、あるいは外光の影響によって、エッジ位置の確認が十分で ない場合、キーボードユニット12よりリングライト10およびバックライト照明部 25の照明輝度を弱めたり、または、フード部移動用モータ38を介してフード部９ をレンズ鏡筒部８の下方に移動させ、このフード部９によってレンズ鏡筒部８に 侵入する外光を遮断する。

【００１７】 この基準のエッジ位置を設定した後に、被測定部Ａの他のエッジ位置の自動検 出が行われる。先ず、予めリングライト10およびバックライト照明部25からの最 適なる照明光の照射方向，入射角，強度等が制御手段31にプログラム設定される 。次いで、制御手段31は前記設定条件に従って、サーボモータ駆動手段41からＸ 軸サーボモータ35への駆動制御により測定テーブル３が前後動し、かつ、Ｙ軸サ ーボモータ36への駆動制御によりヘッド部７が横動する。同時に、ＣＣＤビデオ カメラ29より得られた被測定部Ａの像は、画像処理手段42によって画像処理され 、この画像処理信号がエッジ位置検出手段44に出力されるとともに、必要に応じ てモニタユニット14より直接被測定部Ａの像が表示される。エッジ位置検出手段 44は画像処理信号より明暗の境界をエッジ位置として自動的に検出し、一方、自 動焦点検出手段43は、このエッジ位置における明暗が最も明瞭になるように、Ｚ 軸サーボモータ37を介してヘッド部９を上下に移動させ、この結果被測定物Ａの 像を常時ＣＣＤビデオカメラ29上で合焦させる。こうしてエッジ位置検出手段４
３ が正確な被測定物Ａのエッジ位置を自動検出すると、基準の位置に対する移動量 が各リニアエンコーダ３２，33，34によって直角座標系として読み取られ、制御
手 段31はその座標，寸法等を即時演算処理し、表示出力手段47よりモニタユニット 14に表示する。

【００１８】 測定テーブル３あるいはヘッド部７の移動中、自動焦点検出手段43の作用によ って、図５に示すように被測定物Ａとの距離を略一定に保ちながら、ヘッド部７ とともにレンズ鏡筒部８が上下方向に移動する。また、通常の場合フード部移動 手段45の制御によって、フード部９の下端はレンズ鏡筒部８よりも下側に位置し 、レンズ鏡筒部８に侵入する外光が遮断された状態で、エッジ位置の自動検出が 行われる。フード部９によってレンズ鏡筒部８への入射光が制限されるため、被 測定部Ａのエッジ部分Ｒが丸められていても、このエッジ部分Ｒにおけるエッジ 位置の自動検出が正確に行われる。一方、この移動中において、被測定物Ａの段 差が所定量以上の場合、すなわち、Ｚ軸リニアエンコーダ34によってヘッド部７ の移動が所定量以上に達したことが検知されると、被測定部Ａの垂直面Ｄとフー ド部９との接触を避けるために、フード部移動手段45はレンズ鏡筒部８の下端が 露出する位置に、一時的にフード部９を上方に移動させる。また、フード部９は 可撓性を有するため、万一被測定部Ａとフード部９が接触した場合にも、被測定 部Ａに対して傷が付くことが回避される。なお、外光の影響が少なく、フード部 ９によってレンズ鏡筒部８の先端部の外周を覆うことなく被測定物Ａのエッジ位 置を確実に自動検出できる場合、常時フード部９を収納状態である上方に移動さ せるようにしてもよい。

【００１９】 以上のように上記実施例によれば、被測定物Ａの座標および寸法等を計測する 光学式の非接触測定機において、レンズ鏡筒部８の先端部を覆うフード部９を配 設したことにより、例えば被測定物Ａとして半導体のリードフレーム等を用いて 、これをバックライト照明部25により照射した場合においても、測定機周辺の外 光がレンズ鏡筒部８に侵入することを防止することができ、バックライト照明部 25からの照明光と外光との影響による画像コントラストの不明瞭さを取り除いて 、被測定物Ａのエッジ位置を正確に自動検出することが可能となる。また、特に 被測定部Ａのエッジ部分Ｒが丸められている場合にも、レンズ鏡筒部８への入射 光が制限されるため、このエッジ部分Ｒにおけるエッジ位置の自動検出が正確に 行われる。

【００２０】 さらに測定中、測定テーブル３あるいはヘッド部７が移動する際において、被 測定物Ａの形状に応じてフード部９が上下方向に移動するため、このフード部９ と被測定部Ａとの接触を防ぐことも可能である。

【００２１】 しかも、フード部９は紙やプラスチック等の可撓性材料であるため、万一フー ド部９と被測定部Ａが測定中に接触した場合に、被測定部Ａに対して傷が付くこ とを防止することができる。

【００２２】 なお本考案は上記実施例に限定されるものではなく本考案の要旨の範囲内にお いて種々の変形実施が可能である。例えば、フード部の昇降機構として、本実施 例においてはラックおよびピニオンと、モータとを組合わせたものを示したが、 他の構成によってフード部を昇降させるようにしてもよい。また、フード部の昇 降移動量，形状，寸法等は、測定機本体に装着される照明部と外光との相互の影 響を考慮して、適宜設定すればよい。

【００２３】

【考案の効果】

請求項１に記載の考案によれば、載置台に載置された被測定物の像を昇降可能 なレンズ鏡筒部により結像面上に形成し、前記結像面上で得られた像を制御手段 により画像処理して、前記被測定物のエッジ位置を検出するように構成した非接 触測定機において、前記レンズ鏡筒部の先端部にフード部を設けることによって 、外光等の影響に左右されることなく、被測定物のエッジ位置の自動検出を正確 に行うことができる。

【００２４】 請求項２に記載の考案によれば、前記レンズ鏡筒部に対して前記フード部が昇 降可能となるような駆動装置を配設することにより、フード部と被測定部との接 触を防ぐことができる。

【００２５】 請求項３に記載の考案によれば、前記フード部が可撓性材料からなるものであ り、被測定部とフード部が接触した場合に、被測定部に対して傷が付くことを回 避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す非接触測定機の全体斜
視図である。

【図２】同上要部の一部切欠断面図である。

【図３】同上光路図である。

【図４】同上ブロック図である。

【図５】同上動作時における状態説明図である。

【符号の説明】

１ 載置台 ８ レンズ鏡筒部 ９ フード部 31 制御手段 38 フード部移動用モータ（駆動装置） Ａ 被測定物

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 載置台に載置された被測定物の像を昇降
   可能なレンズ鏡筒部により結像面上に形成し、前記結像
   面上で得られた像を制御手段により画像処理して、前記
   被測定物のエッジ位置を検出するように構成した非接触
   測定機において、前記レンズ鏡筒部の先端部にフード部
   を設けたことを特徴とする非接触測定機。
2. 【請求項２】 前記レンズ鏡筒部に対して前記フード部
   が昇降可能となるような駆動装置を配設したことを特徴
   とする請求項１記載の非接触測定機。
3. 【請求項３】 前記フード部が可撓性材料からなること
   を特徴とする請求項１記載の非接触測定機。