JPS6295407A - 微細位置計測方法 - Google Patents
微細位置計測方法Info
- Publication number
- JPS6295407A JPS6295407A JP23521385A JP23521385A JPS6295407A JP S6295407 A JPS6295407 A JP S6295407A JP 23521385 A JP23521385 A JP 23521385A JP 23521385 A JP23521385 A JP 23521385A JP S6295407 A JPS6295407 A JP S6295407A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- measurement
- galvano
- measured
- reflected light
- 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
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
不発明は、精密組立あるいは精密位置決めにおいて、非
接触で微細な部品間ギャップ、または部品形状を計測す
る方法およびその装置に関するものである。
接触で微細な部品間ギャップ、または部品形状を計測す
る方法およびその装置に関するものである。
自動機における精密組立、あるいは精密位置決め技術は
、より精密な計測を要求する。
、より精密な計測を要求する。
計測は接触減と非接触型に大別されるが、接触型は組み
込まれる装置の構造に制限され、かつ計測範囲が狭いの
で高精密計測への応用を限定される。そこで、高精密計
測はレーザ光を含めて、光学的に処理する方法が主力に
なりつつある。その中でＴＶカメラを使用した視覚認識
は、２次元処理で高い判断機能を秘めているが分解能が
低い欠点がある。これを逆に見ると、分解能を高くする
ことにより視野を極端に狭くする。例えば、５１２Ｘ
５１２ビツトのＴＶカメラを使用した場合、分解能を１
μｍにすると視野はｏ、ｓｘｏ、ｓ−になるので顕微鏡
なみの倍率が必要になり、かつワークディスタンスが狭
いので、組立などの自動轡には適ざない。また、ライン
センサとして高分解能でカメラ形状のものがあるが、こ
れは受光器に属するもので、やはり用途が限定される。
込まれる装置の構造に制限され、かつ計測範囲が狭いの
で高精密計測への応用を限定される。そこで、高精密計
測はレーザ光を含めて、光学的に処理する方法が主力に
なりつつある。その中でＴＶカメラを使用した視覚認識
は、２次元処理で高い判断機能を秘めているが分解能が
低い欠点がある。これを逆に見ると、分解能を高くする
ことにより視野を極端に狭くする。例えば、５１２Ｘ
５１２ビツトのＴＶカメラを使用した場合、分解能を１
μｍにすると視野はｏ、ｓｘｏ、ｓ−になるので顕微鏡
なみの倍率が必要になり、かつワークディスタンスが狭
いので、組立などの自動轡には適ざない。また、ライン
センサとして高分解能でカメラ形状のものがあるが、こ
れは受光器に属するもので、やはり用途が限定される。
一方、レーザ光線を使用した計測が盛んになっている。
中でも関連するものとして、特開昭５７−１０４８０７
号「物体のエツジ検出装＋ｆ Ｊがあるが、これは透過
光方式で小さな物体の外形を計測するものである。
号「物体のエツジ検出装＋ｆ Ｊがあるが、これは透過
光方式で小さな物体の外形を計測するものである。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を取り除き、
精密組立あるいけ精密位置決めて係わる微細位置計測を
、特開よく行なう方法を提供することにある。
精密組立あるいけ精密位置決めて係わる微細位置計測を
、特開よく行なう方法を提供することにある。
本発明の微細位置計測方法は、放物線面で形成されるト
ンネル形凹面鏡を中心にして、その両端外側に凹面鏡の
中央で対称となる位置に。
ンネル形凹面鏡を中心にして、その両端外側に凹面鏡の
中央で対称となる位置に。
２個のガルバノミラ−を配置して、一方は規則性のある
レーザ光を被測定物表面に照射し、他方は被測定物表面
からの反射光を集光するように構成する。ここで、２個
のガルバノミラ−は同期して制御され、被測定物表面か
らの反射光は、乱反射光を含めて幅のある光情報として
取り込む。つまり上記凹面鏡表面で帯状に集光された光
情報を、ガルバノミラ−を制御してシリンドリカル、レ
ンズで一次元処理し、ＣＣＤに結像することを特徴とし
ている。
レーザ光を被測定物表面に照射し、他方は被測定物表面
からの反射光を集光するように構成する。ここで、２個
のガルバノミラ−は同期して制御され、被測定物表面か
らの反射光は、乱反射光を含めて幅のある光情報として
取り込む。つまり上記凹面鏡表面で帯状に集光された光
情報を、ガルバノミラ−を制御してシリンドリカル、レ
ンズで一次元処理し、ＣＣＤに結像することを特徴とし
ている。
以下、本発明の実施例を２個の部品間のギャップ計測を
対象に、第１図ないし第５図に従って説明する。
対象に、第１図ないし第５図に従って説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図。第２図は第１
図の一部で、被測定物表面へのレーザ光照射方法を示す
原理図。第３図は第１図の一部で、被測定物表面からの
反射光の集光方法を示す原理図。第４図ばＣＣＤの出力
信号で、（Ｇ）は平坦な１部品表面の計測、（ｂｌは実
施例の２部品間のギャップ計測、（Ｏ）は（ｂｌの出力
信号に閾値ｖ６を判定基準にして処理された測定情報。
図の一部で、被測定物表面へのレーザ光照射方法を示す
原理図。第３図は第１図の一部で、被測定物表面からの
反射光の集光方法を示す原理図。第４図ばＣＣＤの出力
信号で、（Ｇ）は平坦な１部品表面の計測、（ｂｌは実
施例の２部品間のギャップ計測、（Ｏ）は（ｂｌの出力
信号に閾値ｖ６を判定基準にして処理された測定情報。
第５図は計測アリゴリズムの概要説明図である。
第１図において、自動組立の基本形として、部品１８に
対して部品１９を移動し、μｍオーダの精密位置決めを
行う場合の、ギャップ計測例を詳細に説明する。
対して部品１９を移動し、μｍオーダの精密位置決めを
行う場合の、ギャップ計測例を詳細に説明する。
計測装置は、放物線面で形成されたトンネル形凹面鏡８
を中心にして、その両端外側に凹面鏡８の中央で対称な
位置に２個のガルバノミラ−６，１０を配置している。
を中心にして、その両端外側に凹面鏡８の中央で対称な
位置に２個のガルバノミラ−６，１０を配置している。
一方のガルバノミラー６は、被測定物表面へのレーザ光
照射を目的としており、カンプリング、レンズ３と絞り
４を通した半導体レーザ１を、スキャニング、コントロ
ー：７７によりガルバノメータ５を制御し凹面鏡８を介
して規則性のある平行光Ａを作る。
照射を目的としており、カンプリング、レンズ３と絞り
４を通した半導体レーザ１を、スキャニング、コントロ
ー：７７によりガルバノメータ５を制御し凹面鏡８を介
して規則性のある平行光Ａを作る。
ここで半導体レーザ１は、自動光量制御装置（ＡＰＣ）
２により、常に安定化が図られる７、他方のガルバノミ
ラ−１０は、前記ガルバノミラ−６と同期させて、被測
定物表面からの反射光の集光を目的としており、被測定
物表面からの反射光Ｂを凹面鏡８を介し、スキャニング
、コントローラ１１によりガルバノメータ９を制御して
、乱反射光も含めて幅のある光情報を、シリンドリカル
、レンズ１２を通してＣ０Ｄ１３に結像する。Ｃ０Ｄ１
３の出力は、ＣＣＤドライバ１４を経て画像処理装置１
５でＡ ／ Ｄ変換され、多値化信号としてデータ処理
！！１ｔ１６へ送る。データ処理装置１６は画像メモリ
を有し、計測アルゴリズムに従って、ホストコンピュー
タ１７で統合される。
２により、常に安定化が図られる７、他方のガルバノミ
ラ−１０は、前記ガルバノミラ−６と同期させて、被測
定物表面からの反射光の集光を目的としており、被測定
物表面からの反射光Ｂを凹面鏡８を介し、スキャニング
、コントローラ１１によりガルバノメータ９を制御して
、乱反射光も含めて幅のある光情報を、シリンドリカル
、レンズ１２を通してＣ０Ｄ１３に結像する。Ｃ０Ｄ１
３の出力は、ＣＣＤドライバ１４を経て画像処理装置１
５でＡ ／ Ｄ変換され、多値化信号としてデータ処理
！！１ｔ１６へ送る。データ処理装置１６は画像メモリ
を有し、計測アルゴリズムに従って、ホストコンピュー
タ１７で統合される。
第２図および第５図は、被測定物表面に対するレーザ光
の照射方法、および反射光の集光方法を示す原理図で、
レーザ光は半導体レーザ素子１から発射され、カンプリ
ング、レンズ３で平行光に矯正した後、絞り４でビーム
径を細く絞る。細く絞られたレーザ光は、ガルバノミラ
−６の回転によって、放物線面を形成する凹面鏡８に向
ってスキャニングされ、被測定物表面上を一直線に規則
性のある平行光Ａとなって照射する。一方、照射された
レーザ光は、被測定物表面で反射し、凹面鏡８で集光さ
れるが、乱反射光を含めて幅のある光情報、つまり凹面
鏡８表面で帯状に集光された光情報を、ガルバノミラ−
１０によりガルバノミラ−６に同期させて取り込み、シ
リンドリカル、レンズ１２で一次元処理し、ＣＣＤ１３
に結像することにより密度の高い情報を高分解能で計測
する。図は固定された部品１８に対して、Ｃ失権方向に
位置決めされる部品１９とのギャップを計測する。なお
、現在ＣＣＤは５にビットのものまで種類は多く、光学
系によりサブミクロンの計測に対応できる分屏能をもつ
。
の照射方法、および反射光の集光方法を示す原理図で、
レーザ光は半導体レーザ素子１から発射され、カンプリ
ング、レンズ３で平行光に矯正した後、絞り４でビーム
径を細く絞る。細く絞られたレーザ光は、ガルバノミラ
−６の回転によって、放物線面を形成する凹面鏡８に向
ってスキャニングされ、被測定物表面上を一直線に規則
性のある平行光Ａとなって照射する。一方、照射された
レーザ光は、被測定物表面で反射し、凹面鏡８で集光さ
れるが、乱反射光を含めて幅のある光情報、つまり凹面
鏡８表面で帯状に集光された光情報を、ガルバノミラ−
１０によりガルバノミラ−６に同期させて取り込み、シ
リンドリカル、レンズ１２で一次元処理し、ＣＣＤ１３
に結像することにより密度の高い情報を高分解能で計測
する。図は固定された部品１８に対して、Ｃ失権方向に
位置決めされる部品１９とのギャップを計測する。なお
、現在ＣＣＤは５にビットのものまで種類は多く、光学
系によりサブミクロンの計測に対応できる分屏能をもつ
。
実施例はＣＣＤ１３に２０４８ビツトのものを使用し、
計測時の出力信号は、第４図に示すごとく横軸がＣＣＤ
のビットＮｏ、で、縦軸が光情報の強度を表わす。図ｆ
ａｌは参考までに平坦な部品の表面を、スキャニングし
たときのＣＣＤ出力信号を示しだものであり、図（６１
は実施例の計測信号で、光強度ｖ４が部品１８表面の反
射光、Ｖｂが部品１９表面の反射光を示し、その間の凹
部が２１の部品間のギャップを示す。この図において、
光強度Ｖａ、Ｖ４の差は、２個の部品の材質が異なるこ
とを示しているもので、反射率の差である。これは計測
用レーザ光の波長と、レーザ光の照射角度と、被測定物
の材質により変るので、データ処理時の閾値Ｖｃは実験
データに基すいて決める。図（Ｏｌは図（轟）の出力信
号を閾値Ｖ。
計測時の出力信号は、第４図に示すごとく横軸がＣＣＤ
のビットＮｏ、で、縦軸が光情報の強度を表わす。図ｆ
ａｌは参考までに平坦な部品の表面を、スキャニングし
たときのＣＣＤ出力信号を示しだものであり、図（６１
は実施例の計測信号で、光強度ｖ４が部品１８表面の反
射光、Ｖｂが部品１９表面の反射光を示し、その間の凹
部が２１の部品間のギャップを示す。この図において、
光強度Ｖａ、Ｖ４の差は、２個の部品の材質が異なるこ
とを示しているもので、反射率の差である。これは計測
用レーザ光の波長と、レーザ光の照射角度と、被測定物
の材質により変るので、データ処理時の閾値Ｖｃは実験
データに基すいて決める。図（Ｏｌは図（轟）の出力信
号を閾値Ｖ。
で処理したデータで、これより凹部のビット数と光学的
倍率によって、２個の部品間のギャップを算出すること
ができる。
倍率によって、２個の部品間のギャップを算出すること
ができる。
計測アルゴリズムの概要は、第５図に示すごとく、最初
に計測条件を設定するが、ソフトウェアの一般的な条件
はイニシャライズ、ルーチンで処理し、次に実験的に求
めた閾値Ｖｃを設定する。続いて計測用レーザを発振し
て準備完了し、ホストコンビエータ１７からの計測開始
指令待ちとなる。次に計測開始指令を受けて２個のガル
バノミラ−６，１０が回転制御され、取り込まれた光情
報はＡ／Ｄ変換機、閾値Ｖｃを基準にして２筐化処理さ
れ、位置あるいはギヤング寸法に換算されて、位置決め
装置に出力される。
に計測条件を設定するが、ソフトウェアの一般的な条件
はイニシャライズ、ルーチンで処理し、次に実験的に求
めた閾値Ｖｃを設定する。続いて計測用レーザを発振し
て準備完了し、ホストコンビエータ１７からの計測開始
指令待ちとなる。次に計測開始指令を受けて２個のガル
バノミラ−６，１０が回転制御され、取り込まれた光情
報はＡ／Ｄ変換機、閾値Ｖｃを基準にして２筐化処理さ
れ、位置あるいはギヤング寸法に換算されて、位置決め
装置に出力される。
なお、閾値ＶＯをクリアできなかったデータは。
計測異常と判断しエラー処理ルーチヘ入って中断する。
上記のプログラムは承ストコンビエータ１７で管理され
るが、通常の連続動作は第５図の■〜Ｏを繰返す。
るが、通常の連続動作は第５図の■〜Ｏを繰返す。
以上、本発明の実施例を詳述したが、計測視野を広くと
り、かつ高分解能の反射型非接触計測方法は、フレキ、
シプルな自動機構造に対応できるので、特に自動位置決
め装置や、自動組立装置に有効であり、その効果は大で
ある。
り、かつ高分解能の反射型非接触計測方法は、フレキ、
シプルな自動機構造に対応できるので、特に自動位置決
め装置や、自動組立装置に有効であり、その効果は大で
ある。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、μｍオ
ーダの位置決め計測、あるいはギヤダブ計測が、レーザ
光により反射型非接触方法で行なえるので、７しΦシブ
ルな自動機構造に対応できる。また、半導体レーザを用
いることにより、装置の小形化が図れるので、応用範囲
を広くとれる。特に精密位置決め装置や、精密組立装置
の計測に有効である。
ーダの位置決め計測、あるいはギヤダブ計測が、レーザ
光により反射型非接触方法で行なえるので、７しΦシブ
ルな自動機構造に対応できる。また、半導体レーザを用
いることにより、装置の小形化が図れるので、応用範囲
を広くとれる。特に精密位置決め装置や、精密組立装置
の計測に有効である。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は被測
定物表面へのレーザ光照射方法の原理図、第６図は被測
定物表面からの反射光の集光方法を示す原理図、第４図
は（”） ｌ ｔりがＣＣＤ出力信号例で、（０）はＣ
ＣＤ出力信号の２１直化デ一タ例を示す説明叉、第５図
は計６；１ｊアルゴリズムの概要説明区でおる。 １・・・半導体レーザ菓子 ２・・・自動光鼠制御装五 ５・・・カップリングレンズ ４・・・絞り ５．９・・・ガルバ、′メータ ６．１０・・・ガＩレパノぐう〜 ８・・・トンネル形凹面鏡 １２・・・シリンドリカル、レンズ １５・・・両会処理Ａｉ図 １６・・・データ処理装置 １７山ホストコンピユータ。
定物表面へのレーザ光照射方法の原理図、第６図は被測
定物表面からの反射光の集光方法を示す原理図、第４図
は（”） ｌ ｔりがＣＣＤ出力信号例で、（０）はＣ
ＣＤ出力信号の２１直化デ一タ例を示す説明叉、第５図
は計６；１ｊアルゴリズムの概要説明区でおる。 １・・・半導体レーザ菓子 ２・・・自動光鼠制御装五 ５・・・カップリングレンズ ４・・・絞り ５．９・・・ガルバ、′メータ ６．１０・・・ガＩレパノぐう〜 ８・・・トンネル形凹面鏡 １２・・・シリンドリカル、レンズ １５・・・両会処理Ａｉ図 １６・・・データ処理装置 １７山ホストコンピユータ。
Claims (1)
- １、複数個の部品の精密組立に関する位置決めにおいて
、部品間のギャップあるいは微細寸法を計測する手段と
して、トンネル型凹面鏡の一端で凹面鏡に対向した位置
にてガルバノミラーを制御することにより、レーザ光の
走査に規則性をもたせて被測定物上を照射し、一方、前
記トンネル型凹面鏡の中央で、前記ガルバノミラーと対
称位置に、もう一つのガルバノミラを設置し、２個のガ
ルバノミラーを同期させて集光した被測定物表面からの
反射光を、シリンドリカル、レンズを介してＣＣＤで検
出することを特徴とした微細位置計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23521385A JPS6295407A (ja) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | 微細位置計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23521385A JPS6295407A (ja) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | 微細位置計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6295407A true JPS6295407A (ja) | 1987-05-01 |
Family
ID=16982755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23521385A Pending JPS6295407A (ja) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | 微細位置計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6295407A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100721878B1 (ko) | 2004-02-23 | 2007-05-28 | (주) 나인원 | 기계소재부품의 검사선별장치 |
-
1985
- 1985-10-23 JP JP23521385A patent/JPS6295407A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100721878B1 (ko) | 2004-02-23 | 2007-05-28 | (주) 나인원 | 기계소재부품의 검사선별장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5894345A (en) | Optical method of detecting defect and apparatus used therein | |
| US3866038A (en) | Apparatus for measuring surface flatness | |
| US6428171B1 (en) | Height measuring apparatus | |
| JPH09126739A (ja) | 立体形状計測装置 | |
| JPH077653B2 (ja) | 走査電子顕微鏡による観察装置 | |
| JP3180091B2 (ja) | レーザーオートフォーカスによる非接触寸法測定方法 | |
| JPS6295407A (ja) | 微細位置計測方法 | |
| US4812664A (en) | Apparatus for scanning a flat surface to detect defects | |
| JP2633718B2 (ja) | 形状認識装置 | |
| JP3048895B2 (ja) | 近接露光に適用される位置検出方法 | |
| JP2000193434A (ja) | 異物検査装置 | |
| JPH0758167B2 (ja) | レ−ザによるピンの外径測定方法 | |
| JPS6378012A (ja) | パタ−ン検査装置 | |
| JPH07208917A (ja) | 自動焦点合わせ方法及び装置 | |
| US4601581A (en) | Method and apparatus of determining the true edge length of a body | |
| JPH01107990A (ja) | 自動焦点検出装置 | |
| JPS61191908A (ja) | 形状測定方法 | |
| JPS6174338A (ja) | 縮小投影露光装置およびその方法 | |
| JPH0648399Y2 (ja) | 非接触微小表面異常検出装置 | |
| JPH0452619A (ja) | 光学走査方法およびその装置 | |
| JP2003065717A (ja) | 非接触による高さ測定方法 | |
| JPH10281732A (ja) | 寸法測定装置 | |
| JPH05231834A (ja) | 三次元形状測定装置 | |
| JPH04290909A (ja) | 配線パターン検査装置 | |
| JPH05180641A (ja) | 表面形状測定装置 |