JPH11287629A - Optical interference type measuring device and machining device with measuring function, having the same - Google Patents
Optical interference type measuring device and machining device with measuring function, having the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、加工中に被加工物
の計測を行うインプロセス式の光干渉式測定装置に関
し、特に、干渉縞が広範囲で連続する良好な干渉縞画像
を得られる装置に関する。本発明は、ラッピングやポリ
ッシング加工法などの砥粒加工中の測定に好適に適用さ
れる。また、本発明は、上記測定装置を備えた加工装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an in-process optical interference type measuring apparatus for measuring a workpiece during processing, and more particularly to an apparatus capable of obtaining a good interference fringe image in which interference fringes are continuous over a wide range. About. The present invention is suitably applied to measurement during abrasive grain processing such as lapping and polishing. The present invention also relates to a processing device provided with the above-mentioned measuring device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、ゲージブロック等の精密仕上
げのために、ラッピングあるいはポリッシングなどとい
われ、砥粒を利用した加工が行われている。この加工法
では、基準になる加工工具（ラップ盤など）と被加工物
が互いに押しつけられ、両者に相対運動が与えられる。
これにより、被加工物と加工工具が擦り合わされる。こ
のときに、被加工物と加工工具の間に砥粒を介在させ
る。砥粒を介在させる方式には、遊離砥粒方式や固定砥
粒方式がある。遊離砥粒方式では、液体と砥粒を混合し
た加工液が用いられ、この加工液が、加工工具と被加工
物の間に供給される。また、固定砥粒方式では、加工工
具側の摺り合わせ面に砥粒が埋め込まれる。このような
加工法は、表面の精密仕上げに適しており、例えば、上
記のゲージブロックをはじめとするゲージや精密部品の
加工、レンズやミラー等の光学部品の加工、半導体ウエ
ハの精密加工等に利用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, lapping or polishing is used for precision finishing of a gauge block or the like, and processing using abrasive grains has been performed. In this processing method, a processing tool (such as a lapping machine) serving as a reference and a workpiece are pressed against each other, and a relative motion is given to both.
Thereby, the workpiece and the processing tool are rubbed. At this time, abrasive grains are interposed between the workpiece and the processing tool. Methods for interposing abrasive grains include a loose abrasive method and a fixed abrasive method. In the loose abrasive method, a working fluid in which a liquid and abrasive grains are mixed is used, and the working fluid is supplied between a working tool and a workpiece. In the fixed abrasive method, abrasive grains are embedded in the rubbing surface on the processing tool side. Such a processing method is suitable for precision finishing of the surface, for example, processing of gauges and other precision parts such as the above-described gauge blocks, processing of optical parts such as lenses and mirrors, and precision processing of semiconductor wafers. It's being used.
【０００３】砥粒加工された被加工物の表面精度や寸法
精度を測定するために、光学的な干渉縞検出を行う測定
装置が用いられる。この種の測定装置としては、フィゾ
ー式干渉計などが知られており、加工物の表面形状に応
じて生成される干渉縞の像を利用した計測が行われる。
光干渉測定技術については、例えば、「干渉計による表
面形状の絶対測定」（長浜、第１６回光学シンポジウム
講演予稿（１９９１）講演番号３、第５５〜５８頁）に
記載されている。また、「光干渉計測法の最近の進歩」
（谷田貝、精密機械５１／４／１９８５、第６５〜７２
頁）には、干渉縞の画像処理によって、表面形状として
の平坦度を自動的に求める装置が記載されている。[0003] In order to measure the surface accuracy and dimensional accuracy of an abrasive-processed workpiece, a measuring device for optically detecting interference fringes is used. As this type of measuring device, a Fizeau interferometer and the like are known, and measurement is performed using an image of interference fringes generated according to the surface shape of a workpiece.
The optical interference measurement technique is described in, for example, “Absolute Measurement of Surface Shape by Interferometer” (Nagahama, Preliminary Lecture for 16th Optical Symposium (1991), Lecture No. 3, pp. 55-58). Also, "Recent advances in optical interferometry"
(Yatakai, Precision Machinery 51/4/1985, 65-72
Page) describes an apparatus for automatically obtaining flatness as a surface shape by image processing of interference fringes.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、砥粒加工機
に被加工物をセットした状態では被加工物が加工工具に
覆われており、そのため、加工中の測定（インプロセス
測定）を行うことはできない。そこで、通常、被加工物
は加工機から取り外され、洗浄された後に測定装置にセ
ットされ、それから測定が行われる。By the way, when the workpiece is set on the abrasive processing machine, the workpiece is covered with the processing tool. Therefore, it is necessary to perform the measurement during processing (in-process measurement). Can not. Therefore, usually, the workpiece is removed from the processing machine, washed, set in a measuring device, and then the measurement is performed.
【０００５】ここで、一般にラッピングやポリッシング
加工では、ミクロンからサブミクロン以上の高い加工精
度が要求されることが多い。特に高精度が要求されると
き、被加工物が洗浄後に計測され、再度、被加工物が加
工機にセットされて加工される。このようにして、要求
精度が得られるまで加工・洗浄・測定を繰り返さなけれ
ばならず、作業が非常に煩雑である。そのため、高精度
の加工部品、特に、光学部品やゲージ類などの加工コス
トは非常に高くなりがちであった。Here, in general, lapping or polishing processing often requires high processing accuracy of micron to submicron or more. Particularly when high accuracy is required, the workpiece is measured after cleaning, and the workpiece is set on the processing machine and processed again. In this way, processing, cleaning, and measurement must be repeated until the required accuracy is obtained, and the operation is very complicated. Therefore, the processing cost of high-precision processing parts, particularly optical parts and gauges, tends to be very high.
【０００６】このように、従来は、ラッピングあるいは
ポリッシング加工を途中で止め、被加工物を加工機から
取り外して形状測定を行う必要があり、このことが生産
性や加工精度の向上を妨げる要因となる。そこで、被加
工物が加工機にセットされ、加工されている最中でも、
表面形状の干渉縞検出を可能にすることが望まれる。As described above, conventionally, it has been necessary to stop the lapping or polishing process halfway, remove the workpiece from the processing machine and measure the shape, and this is a factor hindering improvement in productivity and processing accuracy. Become. Therefore, even while the workpiece is being set on the processing machine and being processed,
It would be desirable to be able to detect interference fringes on a surface profile.
【０００７】特に、単に加工中の干渉縞検出を可能にす
るだけでなく、さらに、適当に広い範囲で連続した干渉
縞を得られるようにすることが望まれる。狭い範囲の干
渉縞を使っても、目視による表面形状の判定はできる。
しかし、画像処理などによって面精度を算出するために
は、十分に広い範囲で連続する干渉縞が必要である。In particular, it is desired to not only enable the detection of interference fringes during processing, but also to obtain continuous interference fringes in an appropriately wide range. Even if interference fringes in a narrow range are used, the surface shape can be visually determined.
However, in order to calculate surface accuracy by image processing or the like, continuous interference fringes in a sufficiently wide range are required.
【０００８】なお、以上では、従来技術の問題を、砥粒
加工を例にして説明した。しかし、上記の問題は、砥粒
加工に限られるものではない。砥粒加工以外の加工で
も、加工面の光学的な干渉縞検出を加工中に行うことは
できなかった。[0008] In the above, the problems of the prior art have been described by taking abrasive grain processing as an example. However, the above problem is not limited to abrasive processing. Even in processing other than abrasive processing, optical interference fringe detection on the processed surface could not be performed during processing.
【０００９】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、加工中に、すなわちインプロセスに
て、被加工物の表面形状を精密測定することができる光
干渉式測定装置であって、十分に広い範囲で連続する干
渉縞を得られる測定装置を提供することにある。また本
発明の別の目的は、上記の測定装置を備えた好適な加工
装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical interference type measuring apparatus capable of precisely measuring the surface shape of a workpiece during processing, that is, in-process. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a measuring apparatus capable of obtaining continuous interference fringes over a sufficiently wide range. Another object of the present invention is to provide a suitable processing device provided with the above-described measuring device.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】（１）本発明は、加工装
置に保持されて加工工具によって加工される被加工物の
光学的な干渉計測を行う光干渉式測定装置であって、加
工工具を貫通して設けられた測定窓と、加工工具を挟ん
で被加工物と反対側から加工工具に向けて測定光を照射
して、前記測定窓を含む範囲の光干渉画像であって、そ
れぞれ被加工物と測定窓の位置関係が異なる複数の光干
渉画像を取得する干渉画像生成手段と、前記複数の光干
渉画像の測定窓部分で得られる被加工物の縞画像を合成
して、所定計測範囲で干渉縞が連続する合成干渉縞画像
を生成する画像処理手段と、を含み、この画像処理手段
は、光干渉画像中の工具部分たる工具影の光学的強度の
基準の大きさである基準工具影強度に基づいて、光干渉
画像から工具影を排除して前記合成干渉縞画像を生成す
ることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION (1) The present invention relates to an optical interference type measuring apparatus for optically measuring a workpiece to be processed by a processing tool held by a processing apparatus. The measurement window provided through the, irradiating measurement light toward the processing tool from the opposite side of the workpiece across the processing tool, the light interference image of the range including the measurement window, An interference image generating unit configured to acquire a plurality of optical interference images having different positional relationships between the workpiece and the measurement window, and combining a stripe image of the workpiece obtained at a measurement window portion of the plurality of optical interference images to obtain a predetermined image; Image processing means for generating a synthetic interference fringe image in which interference fringes are continuous in a measurement range, the image processing means being a reference magnitude of the optical intensity of a tool shadow as a tool portion in the optical interference image. Based on the reference tool shadow intensity, the tool shadow is extracted from the optical interference image. Dividing to and generates the composite interference fringe image.
【００１１】好ましくは、前記画像処理手段は、前記複
数の光干渉画像の同一部分の画像要素のうちで、前記基
準工具影強度からずれた光学的強度をもつ画像要素を、
前記合成干渉縞画像を構成する画像要素として採用す
る。ここで、画像要素は例えば画素である。その他、複
数の画素の集まりなど、任意の単位の要素を本発明の画
像要素に適用できる。Preferably, the image processing means includes an image element having an optical intensity deviated from the reference tool shadow intensity among image elements of the same portion of the plurality of light interference images.
It is adopted as an image element constituting the composite interference fringe image. Here, the image element is, for example, a pixel. In addition, an element of an arbitrary unit such as a group of a plurality of pixels can be applied to the image element of the present invention.
【００１２】また好ましくは、前記画像処理手段は、前
記複数の光干渉画像の同一部分の画像要素のうちで、前
記基準工具影強度からの隔たりが最も大きい光学的強度
をもつ画像要素を、前記合成干渉縞画像を構成する画像
要素として採用する。[0012] Preferably, the image processing means includes, among image elements of the same part of the plurality of light interference images, an image element having an optical intensity having the largest distance from the reference tool shadow intensity. It is adopted as an image element constituting a composite interference fringe image.
【００１３】上記の本発明によれば、加工工具の測定窓
を通して被加工物が見えるので、干渉画像生成手段は、
加工工具に向けて測定光を照射して干渉計の原理で光干
渉画像を取得する。この光干渉画像には、測定窓部分で
得られる被加工物の縞画像だけでなく、測定窓部分以外
すなわち工具部分の画像（工具影）が含まれている。し
かし、工具影は特有の光学的強度をもつので、この特有
の光学的強度に対応する基準工具影強度をもつ部分を光
干渉画像から排除することによって、縞画像を抽出でき
る。従って、基準工具影強度に基づいて、それぞれ被加
工物と測定窓の位置関係が異なる複数の光干渉画像か
ら、測定窓部分の縞画像を合成した合成干渉縞画像を得
ることができる。According to the present invention, the workpiece can be seen through the measurement window of the machining tool.
The measurement light is emitted toward the processing tool to obtain an optical interference image based on the principle of an interferometer. The light interference image includes not only the fringe image of the workpiece obtained in the measurement window portion but also an image (tool shadow) of a portion other than the measurement window portion, that is, a tool portion. However, since the tool shadow has a specific optical intensity, a fringe image can be extracted by excluding a portion having the reference tool shadow intensity corresponding to the specific optical intensity from the optical interference image. Therefore, based on the reference tool shadow intensity, a synthesized interference fringe image obtained by synthesizing the fringe image of the measurement window portion can be obtained from a plurality of optical interference images having different positional relationships between the workpiece and the measurement window.
【００１４】なお、特開平９−２７３９０８号公報に
は、複数の計測データをつなぎ合わせて広い範囲の計測
データを得る光学的計測装置が記載されている。しか
し、同公報の装置では、基本的にそれぞれの計測データ
は全領域で有効であり、このような計測データを隣合わ
せに並べているにすぎない。一方、本発明では、それぞ
れの光干渉画像に、有効な部分（縞画像）と有効でない
部分（工具影）が含まれている。このような場合でも、
本発明によれば広い範囲の干渉縞画像を形成することが
できる。Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-273908 discloses an optical measuring device for connecting a plurality of measurement data to obtain a wide range of measurement data. However, in the device of the publication, each measurement data is basically effective in the entire area, and such measurement data is merely arranged side by side. On the other hand, in the present invention, each light interference image includes an effective portion (fringe image) and an ineffective portion (tool shadow). Even in such a case,
According to the present invention, a wide range of interference fringe images can be formed.
【００１５】（２）好ましくは、前記基準工具影強度は
光干渉画像の全体で一定に設定されており、標準影強度
範囲として、工具影の光学的強度のとり得る値の標準的
な範囲が設定されており、前記画像処理手段は、複数の
光干渉画像の同一部分の画像要素がいずれも前記標準影
強度範囲に含まれる場合には、複数の光干渉画像のうち
の一の基本画像の画像要素を、前記合成干渉画像を構成
する画像要素として採用する。(2) Preferably, the reference tool shadow intensity is set to be constant throughout the light interference image, and the standard range of possible values of the optical intensity of the tool shadow is set as the standard shadow intensity range. The image processing unit is configured to, if all of the image elements of the same portion of the plurality of light interference images are included in the standard shadow intensity range, the basic image of one of the plurality of light interference images An image element is adopted as an image element constituting the composite interference image.
【００１６】この態様では、基準工具影強度が光干渉画
像の全体で一定に設定されているので、画像処理手段で
の合成処理が容易である。ただし、実際には、工具影強
度は、分布や傾斜をもっており、光干渉画像の全体で均
一ではない。この影響で、一定の基準工具影強度を単純
に用いると、自然な合成干渉画像が得られないことがあ
り得る。しかし、上述のように本態様では、複数の光干
渉画像の同一部分の画像要素がいずれも標準影強度範囲
に含まれる場合には、その部分については、一の基本画
像の画像要素を用いて合成干渉画像を構成する。これに
より、自然な合成干渉画像を確実に得ることができる。In this embodiment, since the reference tool shadow intensity is set to be constant over the entire light interference image, the synthesizing process by the image processing means is easy. However, actually, the tool shadow intensity has a distribution and a slope, and is not uniform over the entire light interference image. Due to this effect, if a fixed reference tool shadow intensity is simply used, a natural synthesized interference image may not be obtained. However, as described above, in the present embodiment, when all of the image elements of the same part of the plurality of light interference images are included in the standard shadow intensity range, the image element of one basic image is used for that part. Construct a composite interference image. As a result, a natural synthesized interference image can be reliably obtained.
【００１７】（３）また好ましくは、前記基準工具影強
度は光干渉画像の各部分で個別に設定されており、光干
渉画像の各部分の画像要素を前記合成干渉画像用に採用
するか否かの判断は、その画像要素に対応する基準工具
影強度に基づいて行われる。各部で個別の基準工具影強
度を使用することにより、工具影強度の分布や傾斜の影
響を受けずに、合成干渉画像が得られる。(3) Preferably, the reference tool shadow intensity is individually set for each part of the light interference image, and whether or not an image element of each part of the light interference image is used for the composite interference image is determined. The determination is made based on the reference tool shadow intensity corresponding to the image element. By using individual reference tool shadow intensities in each unit, a combined interference image can be obtained without being affected by the distribution or inclination of the tool shadow intensity.
【００１８】（４）好ましくは、前記画像処理手段は、
前記合成干渉縞画像を２値化し、２値化画像に基づいて
被加工物の表面形状を算出する。本発明では、十分に広
い範囲の干渉縞が得られるので、この干渉縞を使って任
意の周知の方法で表面形状を算出できる。(4) Preferably, the image processing means comprises:
The composite interference fringe image is binarized, and the surface shape of the workpiece is calculated based on the binarized image. According to the present invention, a sufficiently wide range of interference fringes can be obtained, and the surface shape can be calculated by any known method using the interference fringes.
【００１９】（５）本発明の別の態様は、上記の光干渉
式測定装置を備え、被加工物と加工工具の相対移動によ
って被加工物を加工する測定機能付き加工装置である。
この態様によれば、本発明が加工装置というかたちで実
現される。(5) Another embodiment of the present invention is a processing apparatus having a measurement function for processing a workpiece by relative movement between the workpiece and a processing tool, the apparatus including the optical interference measuring apparatus described above.
According to this aspect, the present invention is realized in the form of a processing device.
【００２０】以上に説明したように、本発明によれば、
加工中に平面度などの表面形状の測定ができる。従っ
て、信頼度が高く確実な加工（ラッピングやポリッシン
グなど）が可能となる。さらに、加工装置の加工条件に
測定結果を帰還して、加工条件の自動調整を行うことが
好適である。これにより、機械オペレータの熟練度のば
らつきや環境条件の変動に対応する条件修正を行って、
高精度加工を半自動または自動で行うことが可能とな
る。As described above, according to the present invention,
Surface shape such as flatness can be measured during processing. Therefore, reliable processing (lapping, polishing, and the like) with high reliability can be performed. Further, it is preferable that the measurement results are fed back to the processing conditions of the processing apparatus to automatically adjust the processing conditions. As a result, condition correction corresponding to variations in the skill level of machine operators and fluctuations in environmental conditions is performed,
High-precision processing can be performed semi-automatically or automatically.
【００２１】特に、本発明によれば、上記のように、測
定窓部分の縞画像をつなぎ合わせた広範囲で連続する干
渉縞が得られる。十分に広い範囲の干渉縞が得られるの
で、干渉縞を用いた画像処理による表面形状の算出を容
易かつ確実に行うことができる。In particular, according to the present invention, as described above, a wide range of continuous interference fringes obtained by joining the fringe images in the measurement window portion can be obtained. Since a sufficiently wide range of interference fringes is obtained, it is possible to easily and reliably calculate the surface shape by image processing using the interference fringes.
【００２２】なお、本発明の測定装置を適用する加工機
は、加工工具側を駆動するタイプでも、被加工物側を駆
動するタイプでも、両者を駆動するタイプでもよい。例
えば周知のラッピング加工機であって、被加工物を加工
工具の回転軸からオフセットさせた状態で両者を回転さ
せるタイプのものでもよい。この場合、加工工具を基準
とすると、被加工物は、公転および自転を行う。また、
本発明の適用される加工機は、加工工具や被加工物が回
転するものに限られず、例えば、加工工具が直線運動を
行ってもよい。The processing machine to which the measuring apparatus of the present invention is applied may be of a type for driving a machining tool, a type for driving a workpiece, or a type for driving both. For example, a well-known lapping machine may be used in which the workpiece is offset from the rotation axis of the machining tool and both are rotated. In this case, the workpiece revolves and rotates on the basis of the processing tool. Also,
The processing machine to which the present invention is applied is not limited to a processing tool or a machine in which a workpiece is rotated. For example, the processing tool may perform a linear motion.
【００２３】また、本発明の測定装置を砥粒加工機に適
用する場合は、遊離砥粒方式の加工機にも、固定砥粒方
式の加工機にも適用可能である。また、被加工物の片面
のみを加工する加工機はもちろん、両面加工等の複数面
加工を行う加工機にも適用可能である。When the measuring apparatus of the present invention is applied to an abrasive processing machine, it can be applied to either a free abrasive processing machine or a fixed abrasive processing machine. Further, the present invention can be applied not only to a processing machine for processing only one side of a workpiece, but also to a processing machine for performing multi-side processing such as double-side processing.
【００２４】また、本発明において、被加工物は特に限
定されず、例えばゲージブロックをはじめとするゲージ
や精密部品、レンズやミラー等の光学部品、半導体ウエ
ハなどが挙げられる。また、加工面は、平面でも、レン
ズ製造時のような曲面でもよい。例えば、真球とのずれ
というかたちで表面形態を特定できる。In the present invention, the workpiece is not particularly limited, and examples thereof include gauge blocks and other precision components, optical components such as lenses and mirrors, and semiconductor wafers. Further, the processed surface may be a flat surface or a curved surface as in the case of manufacturing a lens. For example, the surface morphology can be specified in the form of a deviation from a true sphere.
【００２５】また、干渉計を利用する測定であれば、平
面度をはじめ、各種の表面形態の測定が可能である。ま
た、測定窓から見える部分であれば、被加工物の加工面
以外の測定も可能である。例えば、被加工物がレンズ用
ガラス等の透明部材である場合に、加工面の反対側の表
面についての干渉縞検出を行い、これにより、被加工物
の寸法精度を求めることが考えられる。その他、被加工
物の両側のそれぞれに測定窓や干渉計を設けることによ
り、被加工物の寸法精度を測定することもできる。これ
は、被加工物が透明でないときにも有効である。In the case of measurement using an interferometer, various surface morphologies such as flatness can be measured. In addition, as long as the portion can be seen from the measurement window, measurement of a portion other than the processed surface of the workpiece can be performed. For example, when the workpiece is a transparent member such as glass for a lens, it is conceivable to detect interference fringes on the surface on the opposite side of the processing surface, thereby obtaining the dimensional accuracy of the workpiece. In addition, by providing measurement windows and interferometers on both sides of the workpiece, the dimensional accuracy of the workpiece can be measured. This is effective even when the workpiece is not transparent.
【００２６】また、加工中と、加工後に被加工物を加工
機から取り外したときとで、被加工物の表面形状が異な
る場合もある。この理由は、被加工物の性質や加工機の
仕様にあり、加工中と加工後の温度差にあり、加工中の
押圧力にあり、またそのほかの要因にある。このとき
は、例えば、加工中と加工後の表面形態の変化を予め求
めておき、この変化を見込んだ加工を行えばよい。Further, the surface shape of the workpiece may be different between during processing and when the workpiece is removed from the processing machine after the processing. The reason for this depends on the properties of the workpiece and the specifications of the processing machine, the temperature difference between during and after processing, the pressing force during processing, and other factors. In this case, for example, a change in the surface morphology during and after the processing may be obtained in advance, and the processing may be performed in consideration of the change.
【００２７】また、本発明では、被加工物と干渉計の位
置関係が重要な要素となる。両者の位置関係がずれる
と、このずれに応じて、合成用の画像間で干渉縞が移動
してしまい、良好な結果が得られない。後述する実施形
態に示すように、被加工物を加工台上に配置し、その上
に加工工具を配置することは、被加工物をより確実に支
持できる点で有利である。In the present invention, the positional relationship between the workpiece and the interferometer is an important factor. If the positional relationship between them is shifted, the interference fringes move between the images for combination in accordance with the shift, and good results cannot be obtained. As shown in an embodiment described later, arranging a workpiece on a processing table and arranging a processing tool thereon is advantageous in that the workpiece can be more reliably supported.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）について、図面を参照し説明
する。本実施形態では、本発明の測定装置が砥粒加工装
置に適用される。図１は、ラッピング加工機の斜視図で
あり、理解を容易にするために装置の一部については断
面が示されている。ラップマスター方式といわれる一般
的な加工機との相違点として、加工工具たるラップ盤
と、被加工物たるワークとの配置が上下に逆である。本
実施形態の測定装置は、加工面の平面度測定用であり、
図１の加工機に一体に備えられている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the measuring device of the present invention is applied to an abrasive processing device. FIG. 1 is a perspective view of a lapping machine, and a part of the apparatus is shown in cross section for easy understanding. As a difference from a general processing machine called a lap master system, the arrangement of a lapping machine as a processing tool and a work as a workpiece is upside down. The measuring device of the present embodiment is for measuring the flatness of a processing surface,
It is provided integrally with the processing machine of FIG.
【００２９】装置ベース１の上には円柱形の加工機構ベ
ース３が搭載されている。加工機構ベース３の構造は、
一般的に使用される上皿式のラップ加工装置のものとほ
ぼ同様である。加工機構ベース３の上側には、円板形の
ラップ盤５が設けられており、ラップ盤５の中央には回
転軸７が固定されている。この回転軸７が、加工機構ベ
ース３の中心部に設けられた垂直方向の穴に嵌められて
おり、回転軸７は、図示しない軸受により、加工機構ベ
ース３に対して回転自在に軸支されている。さらに加工
機構ベース３内部にはモータが備えられており、このモ
ータにより回転軸７が反時計方向（矢印Ｘ）に回転駆動
される。ラップ盤５の下面（加工基準面）は、加工機構
ベース３の上面と平行である。本実施形態の特徴とし
て、図示のように、ラップ盤５には多数の測定窓９が設
けられている。各測定窓９は、ラップ盤５を厚さ方向に
貫通する円形の開口である。A cylindrical processing mechanism base 3 is mounted on the apparatus base 1. The structure of the processing mechanism base 3 is as follows.
It is almost the same as that of a commonly used upper plate type lapping machine. A disk-shaped lapping machine 5 is provided above the processing mechanism base 3, and a rotating shaft 7 is fixed to the center of the lapping machine 5. The rotating shaft 7 is fitted in a vertical hole provided at the center of the processing mechanism base 3, and the rotating shaft 7 is rotatably supported on the processing mechanism base 3 by a bearing (not shown). ing. Further, a motor is provided inside the processing mechanism base 3, and the motor drives the rotary shaft 7 to rotate in a counterclockwise direction (arrow X). The lower surface (processing reference surface) of the lapping machine 5 is parallel to the upper surface of the processing mechanism base 3. As a feature of the present embodiment, as shown, the lapping machine 5 is provided with a large number of measurement windows 9. Each measurement window 9 is a circular opening penetrating the lapping machine 5 in the thickness direction.
【００３０】加工機構ベース３とラップ盤５との間に
は、被加工物たる円板形状のワーク１１が３個、配置さ
れている。ワーク１１は、ラップ盤５の回転軸７を中心
にして１２０度おきに等間隔に位置し、かつ、回転軸７
から等距離に位置している。各ワーク１１は、同一外径
のワーク台１３に載せられている。ワーク台１３は、加
工機構ベース３に埋め込まれたリング形状のベアリング
Ａ１４によって、加工機構ベース３に対して回転自在に
支持されている。また、各ワーク１１は、側方から２個
のベアリングＢ１５によって支持されている。２個のベ
アリングＢ１５の配置は、ワーク１１をワーク台１３と
同軸の位置に保持できるように設定されている。回転す
るラップ盤５とともにワーク１１が移動しようとする
と、この移動を２つのベアリングＢ１５が阻止する。こ
のようにして、ワーク１１は、両ベアリングにより、加
工機構ベース３上の決まった位置で回転自在に支持され
ている。なお、本実施形態では、３個のワーク１１が同
時に加工されるが、加工個数はこれに限られない。実際
の加工に差し支えない範囲で、ワーク１１の配置も自由
である。Between the processing mechanism base 3 and the lapping machine 5, three disk-shaped workpieces 11 as workpieces are arranged. The workpieces 11 are positioned at equal intervals every 120 degrees around the rotation axis 7 of the lapping machine 5, and the rotation axis 7
It is located equidistant from. Each work 11 is placed on a work table 13 having the same outer diameter. The work table 13 is rotatably supported with respect to the processing mechanism base 3 by a ring-shaped bearing A14 embedded in the processing mechanism base 3. Each work 11 is supported by two bearings B15 from the side. The arrangement of the two bearings B15 is set so that the work 11 can be held coaxially with the work table 13. When the work 11 tries to move together with the rotating lapping machine 5, the two bearings B15 prevent this movement. In this way, the work 11 is rotatably supported at a predetermined position on the processing mechanism base 3 by the two bearings. In the present embodiment, three workpieces 11 are processed simultaneously, but the number of processed workpieces is not limited to this. The arrangement of the work 11 is also free within a range that does not interfere with actual processing.
【００３１】ラップ盤５は、ワーク１１の上に載せられ
ており、自重によってワーク１１に押しつけられてい
る。必要に応じ、ラップ盤５の中央に重りを載せるなど
して、加工加重を付加してもよい。ラップ盤５が反時計
方向に回転するとき、これにつれて、ワーク１１は、加
工機構ベース３上の同一位置で回転する。ラップ盤５を
基準にすると、ワーク１１は、回転軸７を中心にした公
転と、ワーク１１自身の中心軸を中心にした自転とを行
う。The lapping machine 5 is placed on the work 11 and is pressed against the work 11 by its own weight. If necessary, a processing weight may be added by placing a weight at the center of the lapping machine 5 or the like. When the lapping machine 5 rotates counterclockwise, the workpiece 11 rotates at the same position on the processing mechanism base 3 accordingly. With reference to the lapping machine 5, the work 11 revolves around the rotation shaft 7 and rotates about the center axis of the work 11 itself.
【００３２】なお、本実施形態の加工機は、ワーク１１
がラップ盤５の回転につられて自転するタイプであり、
ワーク１１には特に積極的な回転は与えられない。これ
に対し、変形例として、遊星歯車機構等を用いてワーク
１１の自転を決まった回転数で行わせてもよい。It should be noted that the processing machine of the present embodiment
Is a type that rotates according to the rotation of the lapping machine 5,
The work 11 is not given a particularly positive rotation. On the other hand, as a modified example, the rotation of the work 11 may be performed at a fixed rotation speed using a planetary gear mechanism or the like.
【００３３】また、本実施形態では、遊離砥粒方式が採
用されている。ラップ盤５が回転している状態で、図示
しないラップ液供給装置が、所定位置で、加工液たるラ
ップ液をラップ盤５に滴下する。ラップ液供給装置は、
適当な周期毎に自動的に所定量のラップ液を供給する。
なお、ラップ液供給装置は、作業者が操作する手動式の
ものでもよい。ラップ液は、液中に砥粒を混ぜたもので
ある。本実施形態では、ラップ液ごしに干渉縞検出を行
うので、測定への影響を極力抑えるために砥粒サイズは
小さいほうがよい。粒径１μｍ以下の砥粒を使うことが
好ましく、本実施形態では、粒径０．２５μｍのダイヤ
モンド砥粒を使用している。この砥粒を混ぜた適度な粘
度をもつラップ液が、測定窓９を伝わり、ラップ盤５と
ワーク１１の境界面に侵入する。このようにして、ワー
ク１１の上面がラッピング加工される。In this embodiment, a loose abrasive system is employed. While the lapping machine 5 is rotating, a lapping liquid supply device (not shown) drops a lapping liquid, which is a working liquid, onto the lapping machine 5 at a predetermined position. The lap liquid supply device is
A predetermined amount of lapping liquid is automatically supplied at appropriate intervals.
In addition, the lap liquid supply device may be a manual type operated by an operator. The lapping liquid is obtained by mixing abrasive grains in the liquid. In the present embodiment, since the interference fringe detection is performed through the lapping liquid, it is preferable that the abrasive grain size is small in order to minimize the influence on the measurement. It is preferable to use abrasive grains having a particle diameter of 1 μm or less, and in this embodiment, diamond abrasive grains having a particle diameter of 0.25 μm are used. The lap liquid having an appropriate viscosity mixed with the abrasive grains travels through the measurement window 9 and penetrates the interface between the lapping machine 5 and the work 11. Thus, the upper surface of the work 11 is lapping-processed.
【００３４】装置ベース１上には、加工機構ベース３の
横に、円柱形状の支持柱１７が設けられ、支持柱１７の
上には干渉計本体１９が取り付けられている。干渉計本
体１９は、加工機構ベース３の上方へはり出しており、
先端部分はワーク１１の上方に位置している。この先端
部分に干渉計が収納されており、干渉計が下方のワーク
１１の加工面を対象として干渉縞検出を行う。干渉計
は、フィゾー式等の周知のものでよい。本実施形態の場
合、干渉計は下方へ平行光線を照射し、この光線が測定
窓９を通り、ワーク１１の加工面で反射する。反射光を
基に干渉計では干渉縞を表す像が生成される。干渉縞
は、干渉計本体１９に内蔵されたテレビカメラによって
撮影される。A cylindrical support column 17 is provided on the apparatus base 1 beside the processing mechanism base 3, and an interferometer main body 19 is mounted on the support column 17. The interferometer main body 19 protrudes above the processing mechanism base 3,
The tip portion is located above the work 11. An interferometer is housed at this tip, and the interferometer detects interference fringes on the processing surface of the workpiece 11 below. The interferometer may be a known one such as a Fizeau type. In the case of the present embodiment, the interferometer irradiates a parallel light beam downward, and this light beam passes through the measurement window 9 and is reflected on the processed surface of the work 11. The interferometer generates an image representing interference fringes based on the reflected light. The interference fringes are photographed by a television camera built in the interferometer main body 19.
【００３５】干渉計の検出範囲はワーク１１の大きさに
ほぼ等しく、これに合わせて干渉計本体１９の下側の開
口の大きさも設定されている。従って、干渉計は一度に
一つのワーク１１の全範囲についての干渉縞の像を生成
する。The detection range of the interferometer is substantially equal to the size of the work 11, and the size of the lower opening of the interferometer main body 19 is set accordingly. Therefore, the interferometer generates an image of interference fringes for the entire area of one workpiece 11 at a time.
【００３６】また、干渉計本体１９は、図示しないアク
チュエータにより、支持柱１７に対して回転され（矢印
Ｙ）、かつ、水平長手方向（図示の矢印Ｚ）に伸縮され
る。従って、干渉計は、２次元方向に移動可能であり、
３つのワーク１１の上方に位置して、各ワーク１１を計
測可能である。The interferometer body 19 is rotated (arrow Y) with respect to the support column 17 by an actuator (not shown), and is expanded and contracted in the horizontal longitudinal direction (arrow Z shown in the figure). Thus, the interferometer is movable in two dimensions,
Each work 11 can be measured above the three works 11.
【００３７】干渉計による干渉縞の検出を正確に行うた
めには、測定窓９がワーク１１と対面している部分にお
いて、加工面上にラップ液の均一な皮膜が形成されてい
る必要がある。このような均一な皮膜が得られるよう
に、ラップ盤５の回転数が適度に制御される。これによ
り、加工中において干渉計を用いて加工面の干渉縞を検
出することができる。In order to accurately detect interference fringes by an interferometer, it is necessary that a uniform film of the lapping liquid is formed on the processing surface in a portion where the measurement window 9 faces the work 11. . The rotation speed of the lapping machine 5 is appropriately controlled so that such a uniform film is obtained. Thus, the interference fringes on the processing surface can be detected using the interferometer during the processing.
【００３８】図２は、干渉計本体１９に内蔵されたテレ
ビカメラ（ＣＣＤ等）によって撮影された光干渉画像の
一例である。ワーク１１はゲージ用のステンレス部材で
あり、ワーク１１の直径は約５０ｍｍ、各測定窓９の直
径は８ｍｍであり、ラップ盤５は約３０ｍｍ／ｓｅｃの
速度で図の右下方向に移動している。ラップ盤の速度が
適切であり、ラップ液の供給から適当な時間が経過して
いる。これにより、ラップ液が、ワーク１１の表面上に
薄く塗り広げられるようにして均一の安定した液膜を形
成している。そして、測定窓部分で良好な干渉縞が検出
されている。FIG. 2 is an example of a light interference image taken by a television camera (CCD or the like) built in the interferometer main body 19. The work 11 is a stainless steel member for a gauge, the diameter of the work 11 is about 50 mm, the diameter of each measurement window 9 is 8 mm, and the lapping machine 5 moves at a speed of about 30 mm / sec in the lower right direction in the figure. I have. The speed of the lapping machine is appropriate and an appropriate time has elapsed since the supply of the lapping liquid. Thereby, the lap liquid is spread thinly on the surface of the work 11 to form a uniform and stable liquid film. Good interference fringes are detected at the measurement window.
【００３９】図２の干渉縞は、ワーク１１を加工装置か
ら外して別の従来の干渉計で測定したときの干渉縞と同
等である。従って、本実施形態の測定装置には、加工中
における表面形状の測定を十分な精度で行う能力がある
といえる。The interference fringes in FIG. 2 are equivalent to the interference fringes when the work 11 is removed from the processing apparatus and measured by another conventional interferometer. Therefore, it can be said that the measuring apparatus of the present embodiment has the ability to measure the surface shape during processing with sufficient accuracy.
【００４０】ただし、図２に示されるように、光干渉画
像には、測定窓部分の縞画像だけでなく、工具影も映っ
ている。工具影とは、ラップ盤が映っている部分（測定
窓以外の部分）のことである。そのため、光干渉画像に
は、小さな円形の縞画像が離散して存在する。このよう
な光干渉画像を使っても、目視による平面精度の確認は
可能である。しかし、干渉縞の画像処理により平面精度
を算出するためには、より広い範囲で連続する干渉縞が
必要である。このままでは、工具影画像が妨げとなり、
平面精度の算出には無理がある。そこで、本実施形態で
は、以下のようにして、それぞれ測定窓の位置が異なる
複数の光干渉画像を合成して、平面精度の算出に十分な
広さをもつ干渉縞を生成する。However, as shown in FIG. 2, the light interference image shows not only the stripe image of the measurement window portion but also the tool shadow. The tool shadow is a portion where the lapping machine is reflected (a portion other than the measurement window). Therefore, small circular fringe images are discretely present in the optical interference image. Even if such an optical interference image is used, the planar accuracy can be visually confirmed. However, in order to calculate plane accuracy by image processing of interference fringes, continuous interference fringes in a wider range are required. In this state, the tool shadow image becomes an obstacle,
It is impossible to calculate the plane accuracy. Therefore, in the present embodiment, as described below, a plurality of optical interference images having different measurement window positions are combined to generate an interference fringe having a width sufficient for calculating the planar accuracy.
【００４１】［光干渉画像の合成］ラップ盤は回転して
いるので、測定窓とワーク１１の位置関係は常に変化し
ている。干渉計に内蔵されたテレビカメラは、１秒当た
り３０フレームの干渉画像を撮影する。すなわち、サン
プリング周期は、１／３０秒である。従って、数秒間の
間に、それぞれ測定窓の位置が異なる数十枚の光干渉画
像が得られる。これらの多数の光干渉画像の窓部分によ
ってワーク１１の全体がカバーされる。また、数秒間と
いう極短い時間が経過しても、ラッピングやポリッシン
グ加工では、加工面の表面形状は一般に大きく変化しな
い。そこで、画像処理によって、上記の数十枚の画像デ
ータから測定窓部分の縞画像だけを切り出して、干渉画
像を再構成すれば、一枚の大きな縞画像が得られる。[Synthesis of Optical Interference Image] Since the lapping machine is rotating, the positional relationship between the measurement window and the work 11 is constantly changing. A television camera built into the interferometer captures 30 frames of interference images per second. That is, the sampling period is 1/30 second. Therefore, several tens of light interference images having different measurement window positions are obtained within a few seconds. The entirety of the work 11 is covered by the windows of these many light interference images. In addition, even if a very short time of several seconds elapses, the surface shape of the processed surface does not generally change significantly in lapping or polishing. Therefore, if only the fringe image of the measurement window portion is cut out from the several tens of image data by image processing and the interference image is reconstructed, one large fringe image can be obtained.
【００４２】図３は、図２の中央水平線に沿った明るさ
強度を示している。横軸は、水平線上の位置を画素数で
表しており、縦軸は、最高明るさ強度を１．０としたと
きの各部の明るさ強度である。図示のように、測定窓部
分では、縞の明暗に応じて明るさ強度が上下に変化して
いる。一方、工具影部分は、多少の傾きや分布はあるも
のの、ある特有の明るさ強度をもっている。FIG. 3 shows the brightness intensity along the central horizontal line in FIG. The horizontal axis represents the position on the horizontal line by the number of pixels, and the vertical axis represents the brightness intensity of each part when the maximum brightness intensity is set to 1.0. As shown in the figure, in the measurement window portion, the brightness intensity changes vertically according to the brightness of the stripes. On the other hand, the tool shadow part has a certain specific brightness intensity, though there is some inclination and distribution.
【００４３】そこで、工具影に特有の明るさ強度を別途
予め求めておき、これを基準工具影強度とする。そし
て、撮影画像の各部の明るさ強度を基準工具影強度と比
較する。ある部分の明るさ強度が基準工具影強度と同じ
であれば、その部分は工具影であると判断できる。ま
た、ある部分の明るさ強度が基準工具影強度と異なって
いれば、その部分は測定窓部分（縞画像）であると判断
できる。従って、基準工具影強度を使って、工具影の排
除および縞画像の抽出ができる。Therefore, the brightness intensity specific to the tool shadow is separately obtained in advance, and this is set as the reference tool shadow intensity. Then, the brightness intensity of each part of the captured image is compared with the reference tool shadow intensity. If the brightness intensity of a certain portion is the same as the reference tool shadow intensity, it can be determined that the portion is a tool shadow. If the brightness intensity of a certain portion is different from the reference tool shadow intensity, it can be determined that the portion is a measurement window portion (striped image). Therefore, the tool shadow can be eliminated and the stripe image can be extracted using the reference tool shadow intensity.
【００４４】例として、２枚の撮影画像を合成する処理
を説明する。図４は、図２の画像を撮影してから０．５
秒後に撮影された画像であり、図５は、図４の画像の中
央水平線に沿った明るさ強度を示している。さらに、図
６は、図３と図５の明るさ強度のグラフを重ね合わせた
ものである。As an example, a process of synthesizing two photographed images will be described. FIG. 4 shows the state after 0.5% of the image of FIG.
FIG. 5 shows the brightness intensity along the central horizontal line of the image of FIG. 4. FIG. 6 is a graph in which the brightness intensity graphs of FIGS. 3 and 5 are superimposed.
【００４５】図６に示されるように、０．５秒の間に測
定窓が移動したので、２つの画像では異なる位置に干渉
縞の明暗が現れている。ある部分では一方の画像に干渉
縞が現れ、別の部分では両方の画像に干渉縞が現れ、ま
た別の部分には両方の画像に工具影が現れている。As shown in FIG. 6, since the measurement window has been moved within 0.5 seconds, light and dark of interference fringes appear at different positions in the two images. In some parts, interference fringes appear in one image, in other parts, interference fringes appear in both images, and in other parts, tool shadows appear in both images.
【００４６】そこで、図６において、横軸上で同じ場所
における２つの画像の明るさ強度を比較する。一方の画
像が工具影の明るさ強度をもち、他方の画像が干渉縞の
明暗の明るさ強度をもっているとする。前者の明るさ強
度が基準工具影強度と同じであり、後者の明るさ強度が
基準工具影強度と異なる場合である。この場合、前者の
明るさ強度を不採用とし、後者の明るさ強度を採用す
る。この処理を図６の全体について行い、さらに、図
２、図４の光干渉画像の全体について行う。図７には、
このようにして図２および図４の２枚の撮影画像を合成
した画像が示されている。また図８は、図７の画像の中
央水平線に沿った明るさ強度を示している。図示の如
く、画像合成により縞画像の部分が拡大している。Thus, in FIG. 6, the brightness intensities of two images at the same location on the horizontal axis are compared. One image has the brightness intensity of the tool shadow, and the other image has the brightness intensity of the interference fringe. The former brightness intensity is the same as the reference tool shadow intensity, and the latter brightness intensity is different from the reference tool shadow intensity. In this case, the former brightness intensity is not adopted, and the latter brightness intensity is adopted. This process is performed on the entirety of FIG. 6, and further on the entirety of the light interference images of FIGS. In FIG.
An image obtained by combining the two captured images of FIGS. 2 and 4 in this manner is shown. FIG. 8 shows the brightness intensity along the center horizontal line of the image of FIG. As shown in the figure, the portion of the stripe image is enlarged by the image synthesis.
【００４７】ここでは２枚の画像を合成したが、さら
に、数秒間に得られる数十枚の画像について上記の処理
を行う。これにより、工具影の画像を排除して、干渉縞
が全域でつながった合成画像を得ることができる。以上
が、本実施形態の合成処理の原理である。Here, two images are synthesized, but the above processing is further performed on several tens of images obtained in several seconds. As a result, it is possible to obtain a composite image in which interference fringes are connected over the entire area, excluding the image of the tool shadow. The above is the principle of the synthesis processing of the present embodiment.
【００４８】次に、図９を参照して、上記の画像合成の
原理に従って行われる本実施形態の合成処理をさらに詳
細に説明する。図９は、一つの測定窓９の部分の干渉縞
の画像である。画像Ｂは、画像Ａを撮影してから、ラッ
プ盤５が少し回転した後に撮影された画像である。画像
Ａと画像Ｂとでは、撮影時のラップ盤５の位置が異な
り、ワーク１１の位置は同じである。従って、両画像で
は、ワーク１１上で干渉縞のできる位置は同じであり、
また、ワーク１１の異なる部分が測定窓９から見えてい
る。Next, referring to FIG. 9, the synthesizing process of this embodiment, which is performed according to the above-described principle of image synthesizing, will be described in more detail. FIG. 9 is an image of an interference fringe in a portion of one measurement window 9. The image B is an image captured after the lapping machine 5 is slightly rotated after the image A is captured. The image A and the image B differ in the position of the lapping machine 5 at the time of shooting, and the position of the work 11 is the same. Therefore, in both images, the positions where the interference fringes are formed on the work 11 are the same, and
Further, different portions of the work 11 are visible from the measurement window 9.
【００４９】図９の下側には、画像Ａ、画像Ｂについ
て、図中のラインＬに沿った明るさ強度の分布が模式的
に示されている。横軸はラインＬ上の位置、縦軸は明る
さ強度であり、画像Ａ、画像Ｂは２５６階調の画像であ
る。明るさ強度は、画像データ中の画素ごとのデータに
含まれている。The lower part of FIG. 9 schematically shows the distribution of the brightness intensity along the line L in the image A and the image B. The horizontal axis represents the position on the line L, the vertical axis represents the brightness intensity, and the images A and B are images of 256 gradations. The brightness intensity is included in data for each pixel in the image data.
【００５０】図９において、縦軸上のＩRは、ラップ盤
部分の平均的な明るさ強度である。ここでは、この平均
値ＩRが基準工具影強度として用いられる。ラップ盤
は、どの部分もほぼ一定の明るさ強度に映るようにその
表面が仕上げられている。また、ラップ盤５の干渉縞が
生成されないように、ラップ盤表面は適当な粗さに仕上
げられている。そして、ＩRが適当な大きさになるよう
に、ラップ盤の材質や仕上げ、干渉計の調整や画像の適
当な前処理が行われている。ＩRの値は光学系ノイズや
性能でも多少変化するので、使用前に予め測定を繰り返
してＩRを調べておく。In FIG. 9, IR on the vertical axis indicates the average brightness intensity of the lapping board portion. Here, this average value IR is used as the reference tool shadow intensity. The surface of the lapping machine is finished so that the brightness of each part is almost constant. Also, the surface of the lapping machine is finished to an appropriate roughness so that interference fringes of the lapping machine 5 are not generated. The material and finish of the lapping machine, the adjustment of the interferometer, and the appropriate pre-processing of the image are performed so that IR becomes an appropriate size. Since the value of IR slightly changes depending on the noise and performance of the optical system, measurement is repeated before use to check IR.
【００５１】図９に示されるように、画像Ａ、画像Ｂの
双方において、ラップ盤がないところ（測定窓部分）で
は、干渉縞の明暗に応じて周期的に明るさ強度が変化
し、ラップ盤のあるところ（工具影）では明るさ強度が
ほぼ一定になる。As shown in FIG. 9, in both the images A and B, where there is no lapping machine (measurement window portion), the brightness intensity changes periodically according to the brightness of the interference fringes, The brightness intensity becomes almost constant where there is a disk (tool shadow).
【００５２】ここでは、画像Ａをベースとして、この画
像Ａに画像Ｂを合成する。両画像で同位置（ｍ，ｎ）
（ｍ、ｎは画像中の座標）の画素ｐに着目する。画像
Ａ、画像Ｂにおける画素ｐ（ｍ，ｎ）の明るさ強度を、
それぞれ、ＩA（ｍ，ｎ）、ＩB（ｍ，ｎ）とする。この
ＩA（ｍ，ｎ）、ＩB（ｍ，ｎ）とＩRの差の絶対値ａ
ｐ、ｂｐを、下式に従って求める。Here, the image A is combined with the image B based on the image A. Same position (m, n) for both images
Attention is paid to a pixel p of (m and n are coordinates in the image). The brightness intensity of pixel p (m, n) in image A and image B is
These are IA (m, n) and IB (m, n), respectively. The absolute value a of the difference between IA (m, n), IB (m, n) and IR
p and bp are determined according to the following equations.
【００５３】[0053]
【数１】ａｐ＝｜ＩR−ＩA(m,n)｜ ｂｐ＝｜ＩR−ＩB(m,n)｜ ａｐ＜ｂｐであれば、画像Ｂのデータ中の画素ｐの明る
さ強度をもって、画像Ａのデータ中の画素ｐの明るさ強
度を置き換える。すなわち、画像Ａのデータ中のＩA
（ｍ，ｎ）を、ＩB（ｍ，ｎ）に置き換える。ａｐ≧ｂ
ｐであれば、置き換えは行わず、当該画素ｐに関し、画
像Ａのデータをそのままとする。Ap = │IR-IA (m, n) │ bp = │IR-IB (m, n) │ If ap <bp, the brightness of pixel p in the image B data The brightness intensity of the pixel p in the data of A is replaced. That is, IA in the data of image A
Replace (m, n) with IB (m, n). ap ≧ b
If it is p, no replacement is performed and the data of the image A is left as it is for the pixel p.
【００５４】画素ｐが図示の位置にあるとき、画像Ａに
ついては画素ｐがラップ盤部分にあり、ａｐがほぼ０で
ある。画像Ｂでは画素ｐが干渉縞の暗い部分にある。ｂ
ｐがａｐよりも大きいので、ＩA（ｍ，ｎ）がＩB（ｍ，
ｎ）に置き換えられる。一方、画素ｑ（ｍ１，ｎ１）に
ついてみると、画像Ａでは画素ｑが干渉縞の明るい部分
にある。画像Ｂでは画素ｑがラップ盤部分にあり、ｂｑ
はほぼ０である。従って、ＩA（ｍ１，ｎ１）は、ＩB
（ｍ１，ｎ１）には置き換えられず、そのままとされ
る。When the pixel p is at the position shown in the figure, the pixel p is in the lapping board portion of the image A, and ap is almost 0. In image B, pixel p is in the dark part of the interference fringes. b
Since p is greater than ap, IA (m, n) becomes IB (m, n)
n). On the other hand, regarding the pixel q (m1, n1), in the image A, the pixel q is located in a bright portion of the interference fringe. In image B, pixel q is in the lapping board portion, and bq
Is almost zero. Therefore, IA (m1, n1) is equal to IB
It is not replaced with (m1, n1) and is left as it is.
【００５５】同様の処理が、画像全体について行われ
る。図９（上）においては、画像Ｂにしか表されない三
日月型の干渉縞部分があるが、この三日月型の部分が上
記の処理結果として画像Ａに加わる。さらに複数の画像
Ｃ、Ｄ・・を用いて、Ａ＋Ｃ、Ａ＋Ｄという調子で同様
の処理を行うことにより、さらに広い範囲の干渉縞が画
像Ａに加わる。このようにして、ワーク１１の全体を網
羅する干渉縞が得られる。原理的には、例えば、少なく
とも図１０のように測定窓を配置しておけば、どの位置
にどの大きさのワークが配置されたときでも、ワーク全
体の干渉縞を得ることができる。なお、ここでは、各画
素の明るさ強度を処理対象としたが、その他のデータで
あって干渉縞を表すもの（例えば、色値や輝度値）を処
理対象としても、同様の処理が可能である。The same processing is performed for the entire image. In FIG. 9 (upper), there is a crescent-shaped interference fringe portion that is represented only in the image B, and this crescent-shaped portion is added to the image A as a result of the above processing. Further, a similar process is performed using a plurality of images C, D,... In a tone of A + C, A + D, so that a wider range of interference fringes is added to the image A. In this way, interference fringes covering the entire work 11 are obtained. In principle, for example, if a measurement window is arranged at least as shown in FIG. 10, interference fringes of the entire work can be obtained regardless of the position and the size of the work. Here, the brightness intensity of each pixel is processed, but the same processing can be performed by processing other data representing interference fringes (for example, a color value or a luminance value). is there.
【００５６】［合成処理の改良］上記の合成処理では、
工具影の明るさ強度の平均値ＩRが用いられた。しかし
実際には、工具影の明るさ強度は、撮影画像内で一定で
はなく、ラップ盤の各部で異なっており、分布や傾斜を
もっている。従って、各画素についての処理が、その場
所の工具影の真の明るさ強度に基づいては行われていな
い。この影響で、数十枚の画像を合成したときに、干渉
縞のコントラストが強く出過ぎることがあり、その結
果、合成画像が不自然になることがある。これに対し、
下記のように合成処理を改良することで、より自然な画
像が得られる。[Improvement of synthesis processing] In the above synthesis processing,
The average value IR of the brightness intensity of the tool shadow was used. However, in practice, the brightness intensity of the tool shadow is not constant in the photographed image, but differs in each part of the lapping machine, and has a distribution and a slope. Therefore, the processing for each pixel is not performed based on the true brightness intensity of the tool shadow at that location. Due to this effect, when several tens of images are combined, the contrast of interference fringes may be too strong, and as a result, the combined image may be unnatural. In contrast,
By improving the combining processing as described below, a more natural image can be obtained.
【００５７】ここでは、標準影強度範囲として、工具影
の明るさ強度のとり得る値の標準的な範囲を設定する。
平均値ＩRと同様にして、工具影の明るさ強度の上限値
および下限値を予め測定しておくことが好適である。平
均値ＩRから上下の限界値までの幅を等しく設定しても
よい。Here, a standard range of possible values of the brightness intensity of the tool shadow is set as the standard shadow intensity range.
It is preferable that the upper limit value and the lower limit value of the brightness intensity of the tool shadow are measured in advance, similarly to the average value IR. The width from the average value IR to the upper and lower limit values may be set equal.
【００５８】上記の標準影強度範囲は、以下のようにし
て使われる。図９の処理では、前述のように、基本とな
る１枚目の画像Ａの画素ｐの明るさ強度と平均値ＩRの
差の絶対値ａｐ＝｜ＩR−ＩA(m,n)｜が求められた。比
較対象の次の画像Ｂの画素ｐについても同様に、ｂｐ＝
｜ＩR−ＩB(m,n)｜が求められた。そして、図９の処理
では、ａｐ＜ｂｐであれば、画像Ｂのデータ中の画素ｐ
の明るさ強度をもって、画像Ａのデータ中の画素ｐの明
るさ強度が置き換えられた。しかしながら、ここでは、
データの置換えの前に、画像Ｂの画素ｐの明るさ強度Ｉ
B(m,n)が、標準影強度範囲から外れているか否かが判断
される。外れていればａｐとｂｐが比較され、そして、
ａｐ＜ｂｐであればデータの置換えが実行される。ＩB
(m,n)が標準影強度範囲内の値であれば、データの置換
えは中止、抑制される。The above standard shadow intensity range is used as follows. In the process of FIG. 9, as described above, the absolute value ap = | IR-IA (m, n) | of the difference between the brightness intensity of the pixel p of the first image A and the average value IR is obtained. Was done. Similarly, for the pixel p of the next image B to be compared, bp =
| IR-IB (m, n) | In the process of FIG. 9, if ap <bp, the pixel p in the data of the image B
Is replaced by the brightness intensity of the pixel p in the data of the image A. However, here,
Before the data replacement, the brightness intensity I of the pixel p of the image B
It is determined whether B (m, n) is out of the standard shadow intensity range. If not, ap and bp are compared, and
If ap <bp, data replacement is performed. IB
If (m, n) is a value within the standard shadow intensity range, data replacement is stopped and suppressed.
【００５９】このように、本実施形態では、標準影強度
範囲に含まれる明るさ強度をもつ画素データは、合成干
渉縞画像の構成のために利用されない。従って、合成に
用いる数十枚の全画像における同一箇所の画素の明るさ
強度が、いずれも標準影強度範囲に含まれる場合には、
結局一度も画素データの置き換えは行われない。その結
果、最初に読み込まれた基本の画像（Ａ）のデータが最
後まで残る。このようにして最後まで残った基本画像の
データが、真の干渉縞の一部であるか、工具影の一部で
あるかは分からない。しかし、上記の処理を行っても、
後段で平面度の計算処理を行う上では支障がない。そし
て、上記の処理によって、コントラストがきつ過ぎない
適当な画像を得ることが可能となる。As described above, in the present embodiment, the pixel data having the brightness intensity included in the standard shadow intensity range is not used for forming the composite interference fringe image. Therefore, if the brightness intensities of the pixels at the same location in all the dozens of images used for synthesis are all included in the standard shadow intensity range,
Eventually, pixel data is never replaced. As a result, the data of the basic image (A) read first remains to the end. It is not known whether the data of the basic image remaining until the end is a part of the true interference fringe or a part of the tool shadow. However, even after performing the above processing,
There is no problem in performing the flatness calculation processing in the subsequent stage. Then, by the above-described processing, it is possible to obtain an appropriate image in which the contrast is not too tight.
【００６０】［画像処理装置とその動作］図１１は、本
実施形態の加工装置のコントローラ内に設けられた画像
処理装置の一部の構成であって、上記の合成処理を行う
画像合成部の構成を示している。この画像合成部は、図
示しない制御部によって制御されている。また、図１２
は、図１１の画像合成部の動作を示すフローチャートで
ある。[Image Processing Apparatus and Its Operation] FIG. 11 shows a partial configuration of the image processing apparatus provided in the controller of the processing apparatus according to the present embodiment. 1 shows the configuration. This image combining unit is controlled by a control unit (not shown). FIG.
12 is a flowchart illustrating the operation of the image combining unit in FIG.
【００６１】画像合成が開始すると、画像データが、干
渉計のテレビカメラから撮影画像メモリ１００に読み込
まれる（Ｓ１０）。本実施形態では、９０フレームの画
像データを一度に記憶できる撮影画像メモリ１００が用
意されている。ただし、１フレームの画像を記憶するバ
ッファだけを設けておいても、本実施形態の画像合成は
実現できる。またＳ１０では、データ処理部１０２が設
定ファイル１０４からトリミング範囲を読み込む。トリ
ミング範囲とは、撮影画像中で画像処理を行う範囲であ
る。各画像は、この範囲をトリミングしてから処理され
る。本実施形態では、トリミング範囲は、ワーク１１と
ほぼ同じ大きさの円形に設定されている。When the image synthesis starts, the image data is read from the television camera of the interferometer into the photographed image memory 100 (S10). In the present embodiment, a captured image memory 100 that can store 90 frames of image data at a time is provided. However, even if only a buffer for storing an image of one frame is provided, the image composition of the present embodiment can be realized. In S10, the data processing unit 102 reads the trimming range from the setting file 104. The trimming range is a range in which image processing is performed in a captured image. Each image is processed after trimming this range. In the present embodiment, the trimming range is set to a circle having substantially the same size as the work 11.
【００６２】次に、データ処理部では、処理対象の画像
の番号を示す処理画像カウンタおよび処理対象の画素の
番号を示す画素カウンタが０にクリアされる（Ｓ１
２）。そして、１枚目の画像が、基本画像としてメイン
メモリ１０６にロードされ（Ｓ１４）、２枚目の画像
が、比較画像として比較用メモリ１０８にロードされる
（Ｓ１６）。両メモリ１０６、１０８は、それぞれ１フ
レーム分の画像を記憶できるサイズをもっていればよ
い。データ処理部１０２は、比較用メモリ１０８から、
画素カウンタの画素番号に対応する画素の明るさ情報を
取得する（Ｓ１８）。そして、取得した画素の明るさ強
度が、工具の影の明るさ強度の範囲（前述の標準影強度
範囲）から外れた値であるか否かが判定される（Ｓ２
０）。Next, in the data processing section, the processed image counter indicating the number of the image to be processed and the pixel counter indicating the number of the pixel to be processed are cleared to 0 (S1).
2). Then, the first image is loaded into the main memory 106 as a basic image (S14), and the second image is loaded into the comparison memory 108 as a comparison image (S16). Both memories 106 and 108 need only be large enough to store one frame of image. The data processing unit 102 reads from the comparison memory 108
The brightness information of the pixel corresponding to the pixel number of the pixel counter is obtained (S18). Then, it is determined whether or not the acquired brightness intensity of the pixel is out of the range of the brightness intensity of the shadow of the tool (the standard shadow intensity range described above) (S2).
0).
【００６３】Ｓ２０の判断がＹＥＳであれば、図９で説
明した画素データの置き換え処理が行われる（Ｓ２
２）。ここでは、Ｓ１８で取得した明るさ強度ＩBと、
工具影の明るさ強度の平均値ＩRとの差の絶対値ｂｐが
求められる。また、メインメモリ１０６の画素データで
あって、画素カウンタの画素番号に対応する画素データ
の明るさ強度ＩAが取得される。取得した明るさ強度ＩA
と平均値ＩRの差の絶対値ａｐが求められる。ａｐとｂ
ｐが比較され、ｂｐ＞ａｐであれば、メインメモリ１０
６の着目している画素の明るさ情報が、比較用メモリ１
０８から取得した同一画素の明るさ情報でもって置き換
えられる。If the determination in S20 is YES, the pixel data replacement process described with reference to FIG. 9 is performed (S2).
2). Here, the brightness intensity IB acquired in S18 and
The absolute value bp of the difference from the average value IR of the brightness intensity of the tool shadow is obtained. Further, the brightness intensity IA of the pixel data of the main memory 106 corresponding to the pixel number of the pixel counter is obtained. Obtained brightness intensity IA
And the absolute value ap of the difference between the average value IR and the average value IR. ap and b
p is compared, and if bp> ap, the main memory 10
6, the brightness information of the pixel of interest is stored in the comparison memory 1
08 is replaced with the brightness information of the same pixel acquired from 08.
【００６４】次に、画素カウンタの番号を参照して、比
較用メモリ１０８の比較画像の全画素について比較処理
を行ったか否かが判定される（Ｓ２４）。Ｓ２４がＮＯ
であれば、画素カウンタを１増やし（Ｓ２６）、Ｓ１８
に戻る。これにより、次の画素番号の画素を対象とし
て、同様の処理が行われる。Next, with reference to the pixel counter number, it is determined whether or not the comparison processing has been performed for all the pixels of the comparison image in the comparison memory 108 (S24). S24 is NO
If so, the pixel counter is increased by 1 (S26), and S18
Return to As a result, the same processing is performed on the pixel having the next pixel number.
【００６５】一方、Ｓ２０でＮＯと判断された場合に
は、Ｓ２８に進む。Ｓ２８では、Ｓ２４と同様にして、
全画素の比較処理が終了したか否かが判定され、ＮＯで
あれば画素カウンタを１増やして（Ｓ３０）、Ｓ１８に
戻る。このように、本実施形態では、比較用画像の画素
の明るさ強度が標準影強度範囲に含まれていれば、画素
データの置換えは行われない。On the other hand, if NO is determined in S20, the process proceeds to S28. In S28, similarly to S24,
It is determined whether the comparison process for all pixels has been completed. If NO, the pixel counter is incremented by 1 (S30), and the process returns to S18. As described above, in the present embodiment, if the brightness intensity of the pixel of the comparison image is included in the standard shadow intensity range, the pixel data is not replaced.
【００６６】Ｓ２４またはＳ２８での判断がＹＥＳの場
合、１フレームの比較画像の処理が終了している。そこ
で、Ｓ３２にて、処理画像カウンタを参照して、必要枚
数の合成処理が終了したか否かが判定される。本実施形
態では、必要枚数は９０枚に設定されている。１秒当た
り３０フレームの画像を撮影できるので、９０枚の画像
は３秒間で撮影される。Ｓ３２がＮＯであれば、処理画
像カウンタを１増やして（Ｓ３４）、Ｓ１６に戻る。従
って、次の画像が撮影画像メモリ１００から比較用メモ
リにロードされ、同様の処理が再び行われる。If the determination in S24 or S28 is YES, the processing of the comparison image of one frame has been completed. Therefore, in S32, it is determined with reference to the processed image counter whether or not the required number of images has been combined. In the present embodiment, the required number is set to 90 sheets. Since 30 frames of images can be captured per second, 90 images are captured in 3 seconds. If S32 is NO, the processing image counter is incremented by 1 (S34), and the process returns to S16. Therefore, the next image is loaded from the captured image memory 100 to the comparison memory, and the same processing is performed again.
【００６７】Ｓ３２の判断がＹＥＳの場合、９０枚のす
べての画像の処理が終了している。そこで、合成画像が
ディスプレイに表示される（Ｓ３６）。表示後は、Ｓ１
０に戻り、次の合成画像の処理を行う。図１３は、上記
のようにして９０枚の撮影画像から得られた合成画像を
示している。図１３に示されるように、トリミング範囲
の全域で連続する干渉縞の画像が得られている。If the determination in S32 is YES, processing of all 90 images has been completed. Then, the composite image is displayed on the display (S36). After the display, S1
Returning to 0, the processing of the next composite image is performed. FIG. 13 shows a composite image obtained from the 90 captured images as described above. As shown in FIG. 13, images of continuous interference fringes are obtained over the entire trimming range.
【００６８】また、合成画像は、平面度算出部１１０に
送られ、ここで平面度算出処理が行われる。図１３に示
したように、本実施形態で得られる合成画像では、十分
に広い範囲で干渉縞が連続する。従ってこの合成画像を
使って、公知の解析アルゴリズムを使って平面度を算出
することができる。平面度算出部１１０では、干渉縞の
コントラスト強調、２値化、細線化、縞次数の割当てな
どが行われる。図１４は、干渉縞を２値化した画像を示
している。干渉縞の画像処理による平面度算出は、例え
ば、前出の「光干渉計測法の最近の進歩」（谷田貝、精
密機械５１／４／１９８５、第６５〜７２頁）に記載さ
れた方法で行えばよい。The combined image is sent to the flatness calculating section 110, where flatness calculating processing is performed. As shown in FIG. 13, in the composite image obtained in the present embodiment, interference fringes are continuous over a sufficiently wide range. Therefore, the flatness can be calculated using the synthesized image using a known analysis algorithm. The flatness calculation unit 110 performs contrast enhancement of the interference fringes, binarization, thinning, assignment of fringe orders, and the like. FIG. 14 shows an image obtained by binarizing the interference fringes. The flatness calculation by image processing of interference fringes is performed, for example, by the method described in “Recent Advances in Optical Interferometry” (Yatakai, Precision Machinery 51/4/1985, pp. 65-72). Just do it.
【００６９】［加工装置のシステム構成］図１５は、本
実施形態のラップ加工装置の全体構成を示している。前
述のように、ワーク１１の上にラップ盤５が配置され、
その上方の干渉計本体１９内に干渉計２１が配置されて
いる。干渉計２１にはカメラ装置が内蔵されており、干
渉縞の撮影画像はコントローラ２３へ送られる。コント
ローラ２３には、測定部２５、アクチュエータ制御部２
７、ラップ液供給制御部２９、モータ制御部３１が設け
られている。測定部２５は、前述した図１１の画像処理
装置を含んでおり、画像合成部２５ａが本実施形態に特
徴的な画像合成処理を行う。また平面度判定部２５ｂ
は、図１１の平面度算出部１１０を含んでおり、公知の
平面度算出処理を行う他、算出結果の判定を行う。[System Configuration of Processing Apparatus] FIG. 15 shows the overall configuration of the lap processing apparatus of this embodiment. As described above, the lapping machine 5 is arranged on the work 11,
An interferometer 21 is arranged in an interferometer main body 19 above the interferometer 21. The interferometer 21 has a built-in camera device, and a captured image of interference fringes is sent to the controller 23. The controller 23 includes a measurement unit 25 and an actuator control unit 2
7, a lap liquid supply control unit 29 and a motor control unit 31 are provided. The measurement unit 25 includes the above-described image processing device in FIG. 11, and the image synthesis unit 25a performs an image synthesis process characteristic of the present embodiment. Also, the flatness determination unit 25b
Includes a flatness calculation unit 110 shown in FIG. 11, performs well-known flatness calculation processing, and determines a calculation result.
【００７０】アクチュエータ制御部２７は、アクチュエ
ータ３３を制御している。アクチュエータ３３は、干渉
計本体１９を支持柱に対して回転させ、また干渉計本体
１９を伸縮させる。これにより、干渉計２１は３つのワ
ーク１１のそれぞれの上方に移動する。The actuator control section 27 controls the actuator 33. The actuator 33 rotates the interferometer main body 19 with respect to the support column, and expands and contracts the interferometer main body 19. Thereby, the interferometer 21 moves above each of the three works 11.
【００７１】ラップ液供給制御部２９は、ラップ液供給
装置３５を制御対象として、ラップ液の供給位置、供給
時期、供給量を制御している。ラップ液供給装置３５
は、前述のように、ラップ盤５にラップ液を滴下する。
モータ制御部３１は、ラップ盤５を回転させるモータ３
７の回転、停止および回転速度を制御する。The lapping liquid supply control section 29 controls a lapping liquid supply position, a supply timing, and a supply amount with the lapping liquid supply device 35 as a control object. Lapping liquid supply device 35
Drops the lapping liquid on the lapping machine 5 as described above.
The motor control unit 31 controls the motor 3 that rotates the lapping machine 5.
7, control the rotation, stop and rotation speed.
【００７２】コントローラ２３は、さらに、ラップ盤５
の高さ方向の位置を検出する位置センサ３９と接続され
ている。位置センサ３９の出力を基に、ラップ盤の移動
量が分かり、また、ワーク１１の厚さや、ラップ加工に
よって削られた量が分かる。The controller 23 further controls the lapping machine 5
Is connected to a position sensor 39 for detecting the position in the height direction of the camera. Based on the output of the position sensor 39, the amount of movement of the lapping machine is known, and the thickness of the work 11 and the amount removed by lapping are known.
【００７３】また、コントローラ２３には、出力装置と
してのディスプレイ４１とキーボード等の入力装置４３
が接続されている。ディスプレイ４１には、画像合成部
２５ａで生成された合成干渉画像が表示される。入力装
置４３は、作業者が、装置の運転、停止やその他の指示
を入力するための装置である。ディスプレイ４１は、作
業者の操作に必要な画面表示も適宜行う。The controller 23 has a display 41 as an output device and an input device 43 such as a keyboard.
Is connected. The display 41 displays the combined interference image generated by the image combining unit 25a. The input device 43 is a device for an operator to input a start, a stop, and other instructions of the device. The display 41 also appropriately displays screens necessary for the operation of the operator.
【００７４】図１５のシステムにおいて、加工開始時に
は、モータ制御部３１がモータ３７を回転させる。ラッ
プ盤が回転しはじめ、ラップ盤５に対しワーク１１が公
転および自転を行う。これとともに、ラップ液供給制御
部２９がラップ液供給装置３５にラップ液を供給させ、
ラップ液は測定窓を通ってラップ盤５とワーク１１の隙
間に入る。このようにしてラップ加工が行われる。In the system shown in FIG. 15, at the start of machining, the motor controller 31 rotates the motor 37. The lapping machine starts rotating, and the work 11 revolves and rotates with respect to the lapping machine 5. At the same time, the lapping liquid supply control unit 29 causes the lapping liquid supply device 35 to supply the lapping liquid,
The lapping liquid enters the gap between the lapping machine 5 and the work 11 through the measurement window. Lapping is performed in this manner.
【００７５】アクチュエータ制御部２７は、アクチュエ
ータ３３を制御して、干渉計２１を、３つのワーク１１
の上方へ順番に移動させる。各ワーク１１の上方では、
干渉計２１が、測定部２５の指示に従い、ワーク１１の
干渉縞の像を検出して撮影し、コントローラ２３に送
る。アクチュエータ３３および干渉計１９は、この動作
を所定周期で繰り返し行う。The actuator control section 27 controls the actuator 33 to move the interferometer 21 to the three workpieces 11.
In order. Above each work 11,
The interferometer 21 detects and captures an image of the interference fringe of the work 11 according to the instruction of the measurement unit 25, and sends the image to the controller 23. The actuator 33 and the interferometer 19 repeat this operation at a predetermined cycle.
【００７６】ここで、ラップ液供給制御部２９は、所定
時間おきにラップ液を供給させる。この供給から一定の
時間が経過するまでは、干渉縞の検出は行われない。ラ
ップ液が不均一な状態では、正確な平面度判断が難しい
からである。この処理では、例えば干渉計２１での撮影
処理が禁止され、あるいは、測定部２５でのデータ処理
が禁止される。Here, the lapping liquid supply control section 29 supplies the lapping liquid at predetermined time intervals. Until a certain time has elapsed from the supply, the detection of interference fringes is not performed. This is because it is difficult to accurately determine the flatness when the lapping liquid is not uniform. In this processing, for example, the photographing processing by the interferometer 21 is prohibited, or the data processing by the measurement unit 25 is prohibited.
【００７７】測定部２５では、干渉計２１の出力を基
に、加工中のワーク１１の加工面の平面度を求める。平
面度が得られるたびに、その平面度が要求精度に達して
いるか否かが判断される。コントローラ２３では、ま
た、位置センサ３９の出力より、ワーク１１の厚さが加
工要求値に達したか否かが判断される。ワーク１１の厚
さが加工要求値に達し、かつ、平面度が要求精度に達し
ていると判断されたとき、モータ制御部３１はモータ３
７を停止させる。これにより、ワーク１１のラップ加工
が完了する。The measuring section 25 obtains the flatness of the processing surface of the workpiece 11 being processed based on the output of the interferometer 21. Each time the flatness is obtained, it is determined whether the flatness has reached the required accuracy. The controller 23 also determines from the output of the position sensor 39 whether or not the thickness of the work 11 has reached the required processing value. When it is determined that the thickness of the workpiece 11 has reached the required processing value and the flatness has reached the required accuracy, the motor control unit 31
7 is stopped. Thereby, the lap processing of the work 11 is completed.
【００７８】［合成処理（２）］前述した合成処理で
は、工具影画像の明るさ強度の平均値ＩRが用いられ
た。この平均値ＩRは、光干渉画像の全領域で一つだけ
設定されていた。すなわち、単一の平均値ＩRが常に使
用された。しかし、実際には、工具影画像の明るさ強度
は、ラップ盤の各部で異なっている。そして、不自然な
合成画像が生成されないように、合成処理の改良によ
り、標準影強度範囲が合成処理に導入されていた。[Synthesis Process (2)] In the above-described synthesis process, the average value IR of the brightness intensity of the tool shadow image is used. This average value IR is set only once in the entire area of the light interference image. That is, a single average value IR was always used. However, in practice, the brightness intensity of the tool shadow image is different for each part of the lapping machine. Then, a standard shadow intensity range has been introduced into the synthesizing process by improving the synthesizing process so that an unnatural synthesized image is not generated.
【００７９】これに対し、この第２の合成処理では、上
記の単一の平均値ＩRおよび標準影強度範囲は利用しな
い。代わりに、画像の各部について、工具影が映るとき
の明るさ強度を予め測定する。測定した各部の明るさ強
度は、基準工具影強度として、測定位置（画像中での位
置）とともに記憶しておく。On the other hand, in the second synthesizing process, the single average value IR and the standard shadow intensity range are not used. Instead, for each part of the image, the brightness intensity when the tool shadow appears is measured in advance. The measured brightness intensity of each part is stored together with the measurement position (the position in the image) as the reference tool shadow intensity.
【００８０】画像合成処理は、以下のように行う。ある
画素の処理を行うときに、基本画像および比較画像か
ら、その画素の明るさ強度を取得する。また、その画素
の位置に対応する基準工具影強度を記憶情報から取得す
る。これらのデータを用いて前述の合成処理を行う。標
準影強度範囲は必要ない。従って、図１２の処理から、
Ｓ２０、Ｓ２８、Ｓ３０のステップが除かれる。The image synthesizing process is performed as follows. When processing a certain pixel, the brightness intensity of the pixel is acquired from the basic image and the comparative image. Further, the reference tool shadow intensity corresponding to the position of the pixel is obtained from the stored information. The above-described synthesizing process is performed using these data. No standard shadow intensity range is required. Therefore, from the processing of FIG.
Steps S20, S28 and S30 are omitted.
【００８１】この第２の合成処理によれば、画像の各部
で個別の基準工具影強度に基づいた処理を行うので、よ
り正確な合成干渉画像を得ることができる。According to the second synthesizing process, since a process based on the individual reference tool shadow intensity is performed in each part of the image, a more accurate synthesized interference image can be obtained.
【００８２】[0082]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、加工中に平面度などの表面形状の測定ができる。従
って、信頼度が高く確実な加工が可能となる。さらに、
加工装置の加工条件に測定結果を帰還して、加工条件の
自動調整を行うことが好適である。これにより、機械オ
ペレータの熟練度のばらつきや環境条件の変動に対応す
る条件修正を行って、高精度加工を半自動または自動で
行うことが可能となる。As described above, according to the present invention, a surface shape such as flatness can be measured during processing. Therefore, reliable processing can be performed with high reliability. further,
It is preferable that the measurement results are fed back to the processing conditions of the processing device to automatically adjust the processing conditions. Accordingly, it is possible to perform a high-precision machining semi-automatically or automatically by correcting a condition corresponding to a variation in the skill level of the machine operator or a change in the environmental condition.
【００８３】特に、本発明によれば、上記のように、測
定窓部分の縞画像をつなぎ合わせた広範囲で連続する干
渉縞が得られる。十分に広い範囲の干渉縞が得られるの
で、干渉縞を用いた表面形状の算出を容易かつ確実に行
うことができる。In particular, according to the present invention, as described above, a wide range of continuous interference fringes obtained by joining the fringe images of the measurement window portion can be obtained. Since a sufficiently wide range of interference fringes can be obtained, the calculation of the surface shape using the interference fringes can be performed easily and reliably.
【図１】 本発明の実施形態の測定装置付きのラップ加
工装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a lapping machine with a measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図１の装置の干渉計を用いて得られた干渉画
像の一例を示す中間調画像の説明写真である。FIG. 2 is an explanatory photograph of a halftone image showing an example of an interference image obtained by using the interferometer of the apparatus of FIG.
【図３】 図２の干渉画像の中央水平ラインに沿った明
るさ強度を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a brightness intensity along a central horizontal line of the interference image of FIG. 2;
【図４】 ラップ盤の測定窓が図２と異なる位置にある
ときの干渉画像を示す中間調画像の説明写真である。FIG. 4 is an explanatory photograph of a halftone image showing an interference image when the measurement window of the lapping machine is at a position different from that in FIG. 2;
【図５】 図４の干渉画像の中央水平ラインに沿った明
るさ強度を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a brightness intensity along a central horizontal line of the interference image of FIG. 4;
【図６】 図３と図５を重ね合わせた図である。FIG. 6 is a diagram in which FIG. 3 and FIG. 5 are superimposed.
【図７】 図２と図４の画像を合成することによって得
られた合成干渉画像を示す中間調画像の説明写真であ
る。FIG. 7 is an explanatory photograph of a halftone image showing a combined interference image obtained by combining the images of FIGS. 2 and 4;
【図８】 図７の干渉画像の中央水平ラインに沿った明
るさ強度を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating brightness intensity along a central horizontal line of the interference image in FIG. 7;
【図９】 複数の干渉画像の合成処理を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a synthesis process of a plurality of interference images.
【図１０】 図５の処理を用いてワーク全体の干渉縞を
得るために必要な測定窓の配置例であって、窓数を少な
くしたときの配置を示す、ラップ盤の平面図である。FIG. 10 is a plan view of a lapping machine, showing an example of arrangement of measurement windows necessary for obtaining interference fringes of the entire work using the processing of FIG. 5, and showing an arrangement when the number of windows is reduced.
【図１１】 図９の合成処理を行う画像処理装置の構成
を示す図である。11 is a diagram illustrating a configuration of an image processing device that performs the combining process of FIG. 9;
【図１２】 図１１の画像処理装置の動作を示すフロー
チャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation of the image processing apparatus of FIG. 11;
【図１３】 図１２の処理によって得られた最終的な合
成画像を示す中間調画像の説明写真である。FIG. 13 is an explanatory photograph of a halftone image showing a final composite image obtained by the processing of FIG. 12;
【図１４】 図１３の画像を２値化した画像を示す中間
調画像の説明写真である。FIG. 14 is an explanatory photograph of a halftone image showing an image obtained by binarizing the image of FIG.
【図１５】 図１のラッピング加工機の全体構成のブロ
ック図である。FIG. 15 is a block diagram of the overall configuration of the lapping machine of FIG. 1;
１ 装置ベース、３ 加工機構ベース、５ ラップ盤、
７ 回転軸、９ 測定窓、１１ ワーク、１９ 干渉計
本体、２１ 干渉計、２３ コントローラ、２５ 測定
部、２５ａ 画像合成部、２５ｂ 平面度判定部、１０
０ 撮影画像メモリ、１０２ データ処理部、１０６
メインメモリ、１０８ 比較用メモリ、１１０ 平面度
算出部。1 Equipment base, 3 processing mechanism base, 5 lapping machine,
7 rotation axis, 9 measurement window, 11 work, 19 interferometer main body, 21 interferometer, 23 controller, 25 measurement section, 25a image synthesis section, 25b flatness determination section, 10
0 photographed image memory, 102 data processing unit, 106
Main memory, 108 comparison memory, 110 flatness calculation unit.
Claims (8)
加工される被加工物の光学的な干渉計測を行う光干渉式
測定装置であって、 加工工具を貫通して設けられた測定窓と、 加工工具を挟んで被加工物と反対側から加工工具に向け
て測定光を照射して、前記測定窓を含む範囲の光干渉画
像であって、それぞれ被加工物と測定窓の位置関係が異
なる複数の光干渉画像を取得する干渉画像生成手段と、 前記複数の光干渉画像の測定窓部分で得られる被加工物
の縞画像を合成して、所定計測範囲で干渉縞が連続する
合成干渉縞画像を生成する画像処理手段と、 を含み、この画像処理手段は、光干渉画像中の工具部分
たる工具影の光学的強度の基準の大きさである基準工具
影強度に基づいて、光干渉画像から工具影を排除して前
記合成干渉縞画像を生成することを特徴とする光干渉式
測定装置。1. An optical interference measurement device for optically interferometrically measuring a workpiece to be processed by a processing tool held by a processing device, comprising: a measurement window provided through the processing tool; By irradiating the measurement light toward the processing tool from the side opposite to the workpiece with the processing tool interposed therebetween, it is an optical interference image of a range including the measurement window, and the positional relationship between the workpiece and the measurement window is different. Interference image generating means for acquiring a plurality of light interference images, and a synthesized interference fringe in which interference fringes are continuous in a predetermined measurement range by synthesizing a fringe image of a workpiece obtained in a measurement window portion of the plurality of light interference images Image processing means for generating an image, the image processing means comprising: a light interference image based on a reference tool shadow intensity, which is a reference magnitude of an optical intensity of a tool shadow as a tool part in the light interference image. And remove the tool shadow from Optical interference measuring apparatus which is characterized in that formed.
の画像要素のうちで、前記基準工具影強度からずれた光
学的強度をもつ画像要素を、前記合成干渉縞画像を構成
する画像要素として採用することを特徴とする光干渉式
測定装置。2. The measuring apparatus according to claim 1, wherein the image processing means has an optical intensity deviated from the reference tool shadow intensity among image elements of the same part of the plurality of light interference images. An optical interference type measuring apparatus, wherein an image element is adopted as an image element constituting the composite interference fringe image.
の画像要素のうちで、前記基準工具影強度からの隔たり
が最も大きい光学的強度をもつ画像要素を、前記合成干
渉縞画像を構成する画像要素として採用することを特徴
とする光干渉式測定装置。3. The measuring apparatus according to claim 1, wherein the image processing means is an optical element having the largest distance from the reference tool shadow intensity among image elements of the same part of the plurality of light interference images. An optical interference type measuring apparatus, wherein an image element having an intensity is adopted as an image element constituting the composite interference fringe image.
定装置において、 前記基準工具影強度は光干渉画像の全体で一定に設定さ
れており、 標準影強度範囲として、工具影の光学的強度のとり得る
値の標準的な範囲が設定されており、 前記画像処理手段は、複数の光干渉画像の同一部分の画
像要素がいずれも前記標準影強度範囲に含まれる場合に
は、複数の光干渉画像のうちの一の基本画像の画像要素
を、前記合成干渉画像を構成する画像要素として採用す
ることを特徴とする光干渉式測定装置。4. The measuring apparatus according to claim 2, wherein the reference tool shadow intensity is set to be constant over the entire light interference image, and the standard tool shadow optical range is defined as a standard shadow intensity range. A standard range of values that the intensity can take is set, and the image processing unit includes a plurality of light interference images in the case where all of the image elements of the same portion are included in the standard shadow intensity range. An optical interference type measuring apparatus, wherein an image element of one basic image of the optical interference images is adopted as an image element constituting the composite interference image.
定装置において、 前記基準工具影強度は光干渉画像の各部分で個別に設定
されており、光干渉画像の各部分の画像要素を前記合成
干渉画像用に採用するか否かの判断は、その画像要素に
対応する基準工具影強度に基づいて行われることを特徴
とする光干渉式測定装置。5. The measuring device according to claim 2, wherein the reference tool shadow intensity is individually set for each part of the light interference image, and the image element of each part of the light interference image is determined. The optical interference type measuring apparatus is characterized in that the determination as to whether or not to employ the composite interference image is made based on the reference tool shadow intensity corresponding to the image element.
置において、 前記基準工具影強度は、予め計測によって求められた値
であることを特徴とする光干渉式測定装置。6. The optical interference type measuring apparatus according to claim 1, wherein the reference tool shadow intensity is a value obtained by measurement in advance.
置において、 前記画像処理手段は、前記合成干渉縞画像を２値化し、
２値化画像に基づいて被加工物の表面形状を算出するこ
とを特徴とする光干渉式測定装置。7. The measuring device according to claim 1, wherein the image processing unit binarizes the combined interference fringe image,
An optical interference measuring apparatus for calculating a surface shape of a workpiece based on a binarized image.
式測定装置を備え、被加工物と加工工具の相対移動によ
って被加工物を加工する測定機能付き加工装置。8. A processing apparatus provided with the optical interference type measuring apparatus according to claim 1, wherein the processing apparatus has a measuring function for processing a workpiece by relative movement between the workpiece and a processing tool.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN113808080A (en) * | 2021-08-12 | 2021-12-17 | 常州大学 | Method for detecting number of interference fringes of glass panel of mobile phone camera hole |
-
1998
- 1998-04-03 JP JP10865798A patent/JP3853972B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN113808080A (en) * | 2021-08-12 | 2021-12-17 | 常州大学 | Method for detecting number of interference fringes of glass panel of mobile phone camera hole |
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