CN1760634A - 二维坐标测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种二维坐标测量仪。其以式样不同的多个被测定物为拍摄对象，测定各被测定物上的测定对象的尺寸。当以中型光罩(28a)为测定对象时，将中型光罩配置在测量仪本体(12)上部的测定台(24)上，使Y轴移动台(46)沿Y轴框体(26)移动，使测量头(48)沿Y轴移动台、移动，用摄像单元(56、58、60)中的任一个拍摄中型光罩上的图形；当以大型光罩(28b)为测定对象时，将大型光罩配置在框体(38)和装载件(40)上，使Y轴移动台、沿Y轴框体、移动，同时使测量头、沿Y轴移动台、移动，用向上的摄像单元(62)拍摄大型光罩(28b)上的图形，用PC(50)处理各拍摄结果，将处理结果显示在显示装置(52)的画面中。

Description

二维坐标测量仪
技术领域
本发明涉及将被测定物作为被摄体进行拍摄，处理通过拍摄获得的图像来测定被测定物的尺寸而构成的二维坐标测量仪。
背景技术
作为二维坐标测量仪，我们已经知道具有与平行延伸铺设的Y轴导轨直交并滑动自如地配置在Y轴导轨上的X轴框体、使该X轴框体沿导轨在Y轴方向移动的Y轴驱动单元、沿X轴框体的长度方向移动自如地配置的检测单元、使该检测单元沿X轴框体在X轴方向移动的X轴驱动单元、从检测单元的下方或上方照射被测定物的光源，使检测单元沿二维方向移动来检测被测定物上的图形等的尺寸和坐标等的装置(参照专利文献1)。
另一方面，作为二维坐标测量仪的被测定物，近年大多使用形成薄型等离子电视的显示画面用的光罩(スクリ一ン版)。该光罩为有例如边长大约1600mm外形尺寸的平版，在该光罩上印刷用来形成多个显示画面的图形。通过用二维坐标测量仪测定该图形的线宽等，能够检查图形的精度等。
并且，随着薄型等离子电视的大型化，制成外形尺寸为边长大约2500mm的平版作为光罩，为了测定这种光罩(中型光罩)，使二维坐标测量仪大型化以便与光罩的形状相适应。
但是，随着薄型等离子电视的大型化，可以想象，今后还可能出现外形尺寸为边长大约3500mm的平版作为光罩。如果为了测定这种光罩(大型光罩)而与光罩的形状相对应地构成二维坐标测量仪的话，则不仅测量仪本体的尺寸变得过大，增加设定空间，而且测量仪的重量也增加。
即，由于二维坐标测量仪采用在测量仪本体的上部设置玻璃制的测定台，在玻璃台的两侧配置Y轴导轨，在该Y轴导轨上滑动自如地配置X轴框体，将作为测量头的检测单元固定在X轴框体上，并使检测单元沿X轴框体在X轴方向上移动，同时使X轴框体沿Y轴导轨在Y轴方向上移动的结构，因此如果随着光罩的大型化而单单增大测定台的话，则测量仪本体的尺寸变大，不仅增加设置空间，而且增加测量仪的重量。结果不仅使制造成本大大提高，而且使测量仪搬运变得困难。
[专利文献1]日本特开平7-12512号公报(第2页～第4页，图1)
发明内容
本发明就是鉴于上述以往技术的问题，其目的是以多个式样不同的被测定物为拍摄对象，测定各被测定物上的测定对象的尺寸。
为了解决上述问题，第1种方案的二维坐标测量仪包括：支承多个被测定物中的一个被测定物的第1支承构件；与上述一个被测定物之间留有空间部、并支承与上述一个被测定物相向配置的另一个被测定物的第2支承构件；以上述多个被测定物为拍摄对象、可以移动地配置在上述空间部内的测量头；与上述一个支承构件相连、以上述空间部作为二维测量头移动区域、使上述测量头在整个上述测量头移动区域内移动的驱动机构；控制上述驱动机构的驱动的控制机构；以及，处理上述测量头拍摄的图像来测定上述各被测定物上的测定对象的尺寸(坐标)的图像处理机构；上述测量头拍摄上述多个被测定物上的测定对象中的、与上述测量头移动区域相对应的区域中存在的测定对象。
由于用第1支承构件支承式样不同的多个被测定物中的一个被测定物，用与第1支承构件相连的第2支承构件支承另一个被测定物，以一个被测定物与另一个被测定物之间的空间作为二维测量头移动区域使测量头在整个测量头移动区域内移动，因此即使以式样不同的多个被测定物为拍摄对象，通过用测量头拍摄各被测定物上的测定对象，也能够以式样不同的多个被测定物为拍摄对象测定各被测定物上的测定对象的尺寸(坐标)。并且，与式样不同的多个被测定物有关的测定能够用1台测量仪来进行。
本发明第2方案的二维坐标测量仪包括：支承大小不同的多个被测定物中大小较小的一个被测定物的第1支承构件；与上述一个被测定物之间留有空间部、并支承与上述一个被测定物相向配置的另一个被测定物的第2支承构件；以上述多个被测定物为拍摄对象、可以移动地配置在上述空间部内的测量头；与上述一个支承构件相连、以上述空间部中的比上述一个被测定物上的测定对象存在区域宽的二维区域为测量头移动区域、使上述测量头在整个上述测量头移动区域内移动的驱动机构；控制上述驱动机构的驱动的控制机构；以及，处理上述测量头拍摄的图像来测定上述各被测定物上的测定对象的尺寸(坐标)的图像处理机构；用上述第1支承构件构成测量仪本体，上述测量头拍摄上述多个被测定物上的测定对象中的、与上述测量头移动区域相对应的区域中存在的测定对象。
由于用第1支承构件支承大小不同的多个被测定物中大小较小的一个被测定物，同时用与第1支承构件相连的第2支承构件支承另一个被测定物，以一个被测定物与另一个被测定物之间的空间部、比一个被测定物上的测定对象存在区域宽的二维区域作为测量头移动区域，使测量头在整个测量头移动区域内移动，因此即使以大小不同的多个被测定物为拍摄对象，也能够通过用测量头拍摄各被测定物上的测定对象以大小不同的多个被测定物为拍摄对象测定各被测定物上的测定对象的尺寸(坐标)。并且，与大小不同的多个被测定物有关的测定能够用1台测量仪进行。并且，由于隔着测量头移动区域地配置支承大小不同的多个被测定物中大小较小的一个被测定物的第1支承构件和支承大小较大的另一个被测定物的第2支承构件，用第1支承构件构成测量仪本体，因此与按照大小较大的被测定物来构成测量仪本体时相比，能够抑制设置空间随被测定物的大型化而增大、测量仪重量的增加。
本发明第3方案的二维坐标测量仪使第1、第2方案中的二维坐标测量仪中的测量头包括拍摄上述一个被测定物上的测定对象的第1拍摄机构、以及拍摄上述另一个被测定物上的测定对象的第2拍摄机构。
通过在测量头中配置第1拍摄机构和第2拍摄机构，能够用各拍摄机构分别拍摄各被测定物上的测定对象。
本发明第4方案的二维坐标测量仪使第1、第2方案中的二维坐标测量仪中的上述测量头包括拍摄上述多个被测定物中的任一个被测定物上的测定对象的拍摄机构；以及旋转自由地支承上述拍摄机构、并将上述拍摄机构的拍摄方向切换到上述任一个被测定物的方向的切换机构。
通过在测量头中配置拍摄机构和切换拍摄机构的拍摄方向的切换机构，将拍摄机构的拍摄对象切换为多个被测定物中的任一个被测定物，用1台拍摄机构就能拍摄多个被测定物。
本发明的效果在于，如从上述说明能够明白的那样，如果采用本发明第1种方案的二维坐标测量仪，不仅能够以式样不同的多个被测定物为拍摄对象测定各被测定物上的测定对象的尺寸(坐标)，而且与式样不同的多个被测定物有关的尺寸(坐标)的测定能够用1台测量仪进行。
如果采用本发明第2方案的二维坐标测量仪，则不仅能够以大小不同的多个被测定物为拍摄对象测定各被测定物上的测定对象的尺寸(坐标)，而且与大小不同的多个被测定物有关的尺寸(坐标)测定能够用1台测量仪进行。并且，与按照大小较大的被测定物来构成测量仪本体时相比，能够抑制设置空间随被测定物的大型化而增大、测量仪重量的增加。
如果采用第3方案，能够用各拍摄机构分别拍摄各被测定物上的测定对象。
如果采用第4方案，能够用1台拍摄机构来拍摄多个被测定物。
附图说明
图1是表示本发明的二维坐标测量仪的一个实施例的透视图。
图2是图1的A-A线剖视图。
图3是图1的B-B线剖视图。
图4(a)(b)是光罩的透视图。
图5是测量头的剖视图。
具体实施方式
下面根据实施例说明本发明的实施方式。图1为表示本发明的二维坐标测量仪的一个实施例的透视图，图2为图1的A-A线剖视图，图3为图1的B-B线剖视图，图4为光罩(スクリ一ン版)的透视图，图5为测量头的剖视图。
在这些图中，二维坐标测量仪10具备被形成为近似箱形的测量仪本体12，二维坐标测量仪10的结构具备作为构成第1支承构件的主要元素的底座14和台座16(26)等。该底座14使用多个框体而构成，其周围用装饰板15覆盖。在底座14的底部固定有多个用来调整底座14与设置面之间的倾角的水平调整螺钉18，底座14的上部固定有多个用来调整底座14与台座16(26)的倾角的水平调整螺钉20，并且固定有多个用来调整底座14与Y轴框体26(16)的倾角的水平调整螺钉20。并且，在底座14上通过水平调整螺钉20安置有Y轴框体26(16)。即，底座14利用水平调整螺钉18来调整水平度，Y轴框体26(16)利用调整螺钉20来调整水平度。
在台座16(26)的上部一侧相对地形成一对突起部16a，在各突起部16a之间的区域配置有中心驱动进给丝杠17、测定台24、Y轴移动台(X轴框体)46等。中心驱动进给丝杠17作为沿Y轴方向驱动测量头48的Y轴驱动单元的一个要素被配置在测定台24的下方的区域，其轴向的一端旋转自由地支承在突起部16a内的轴承(图中没有示出)中，轴向的另一端与Y轴驱动电动机(图中没有示出)相连。并且，中心驱动进给丝杠17上连接着Y轴移动台(X轴框体)46的螺纹部(图中没有示出)，当中心驱动进给丝杠17因Y轴驱动电动机的旋转驱动而旋转时，Y轴移动台(X轴框体)46与中心驱动进给丝杠17啮合而沿Y轴方向移动。此时，Y轴移动台(X轴框体)46的移动量用线性标度21测量，根据该测量结果控制Y轴驱动电动机的驱动，根据对Y轴驱动电动机的控制来决定Y轴移动台(X轴框体)46的位置。
在Y轴框体26(16)的上部一侧相对地形成一对突起部26a，各突起部26a上与Y轴(测量仪本体12中的X-Y坐标(机械坐标)的Y轴)平行地配置Y轴导轨19。Y轴导轨19上沿Y轴方向移动自由地配置Y轴移动台(X轴框体)46的滑动部44。在Y轴移动台(X轴框体)46内与X轴(测量仪本体12中的X-Y坐标的X轴)平行地配置有X轴驱动进给丝杠23、X轴导轨25。X轴驱动进给丝杠23作为沿X轴方向驱动测量头48的X轴驱动单元的一个要素被配置在测定台24的上方区域，其轴向的一端旋转自由地支承在轴承(图中没有示出)中，轴向的另一端与X轴驱动电动机27相连。并且，X轴驱动进给丝杠23上连接着X轴移动台(测量头本体)48a的螺纹部(图中没有示出)，当由X轴驱动电动机27的旋转驱动使X轴驱动进给丝杠23旋转时，X轴移动台(测量头本体)48a与X轴驱动进给丝杠23啮合而沿X轴导轨25移动。此时，X轴移动台(测量头本体)48a的移动量由线性标度29测量，根据该测量结果控制X轴驱动电动机27的驱动，根据对X轴驱动电动机27的控制确定X轴移动台(测量头本体)48a的位置。另外，虽然在Y轴框体26的两侧设置Y轴导轨19，但也可以在Y轴框体26的中心附近也设置Y轴导轨19，使Y轴导轨19为3根。并且，也可以使用线性电动机、空气轴承来取代X轴导轨25。进而，还可以使用光学式装置来作为线性标度21、29。
测定台24用透明玻璃形成近似正方形形状，固定在台座16的突起部16a上。如图4所示，测定台24上配置有中型光罩28a。中型光罩28a的结构包括被用铝形成近似矩形形状的网屏框30a、丝绸制的网屏(纱)32a，网屏(纱)32a在大致中央的位置形成有3面构成例如薄型等离子电视的显示画面的图形。作为配置在测定台24上的光罩28a，网屏框30a的大小可以为例如2500mm×2500mm。
并且，作为大型光罩28b可以使用例如网屏框30b的大小为3500mm×3500mm的平版，在网屏(纱)32b上形成6面例如构成薄型等离子电视的显示画面的图形。并且，该大型光罩28b被配置在测定台24的上方，与中型光罩28a之间残留有空间部。
具体为，为了将测量仪本体12上方的区域作为用来配置大型光罩28b的大型光罩配置区域11，在测量仪本体12的两侧面沿垂直方向配置4根支柱34，背面沿垂直方向配置3根支柱34，各支柱34的底部侧被固定在台座16的侧面。各支柱34的上部侧固定有沿水平方向配置的框体36、38。各框体36相向配置，各框体38相向配置，各框体36的两端与各框体38的两端互相连接。即，2根框体36与2根框体38的端部互相连接，构成近似正方形形状的框体，各框体36上和各框体38的两端上分别滑动自如地固定有装载件(ロ一ダ)40。装载件40的结构为截面近似为L字形的框体，从装载件40的底部突出的销41插拔自由地***框体38的销孔42内。各框体38上隔开预定的间隔形成有多个销孔42，通过从多个销孔42中选择用来***从各装载件40上突出的销41的销孔42，将装载件40底部的销41***选中的销孔42中，从而能够选择装载件40在框体38上的位置。即，当在装载件40上配置大型光罩28b时，能够根据大型光罩28b的大小选择装载件40的位置。并且，当装载件40被配置在框体38的最端部时，装载件40上可以配置大小为3500mm×3500mm的大型光罩28b。
此时，当将式样不同的多个被测定物，例如大小不同的光罩28a、28b作为测定对象时，测量仪本体12与测定台24一起构成支承中型光罩(尺寸较小的光罩)28a的第1支承构件，连接在测量仪本体12上的支柱34、框体36/38、装载件40构成支承大型光罩(尺寸较大的光罩)28b的第2支承构件。
测量头48通过线缆(图中没有示出)与进行用于控制包括X轴驱动电动机27等的X轴驱动单元和包括Y轴驱动电动机等的Y轴驱动单元的驱动的运算等的个人电脑(以下简称PC)50相连，该PC50与显示PC50的处理结果等的显示装置52、用来给PC50输入各种信息的键盘54相连。此时，通过用PC50控制对X轴驱动电动机27或Y轴驱动电动机的驱动量和驱动方向，能够使Y轴移动台(X轴框体)46沿Y轴方向移动，或者使X轴移动台(测量头本体)48a沿X轴方向移动。
即，测量头48能够将中型光罩28a与大型光罩28b之间的空间部做为二维的测量头移动区域，在X轴驱动单元和Y轴驱动单元的驱动下在整个测量头移动区域内移动。此时，X轴驱动单元和Y轴驱动单元构成驱动测量头48的驱动机构，PC50构成控制驱动机构的驱动的控制机构。
而且，如图5所示，测量头48具备3种向下用摄像单元56、58、60作为以中型光罩28a为测定对象和摄像对象的第1摄像机构，而且还具备向上用摄像单元62作为以大型光罩28b为测定对象和摄像对象的第2摄像机构。摄像单元56包括广角用的显微镜56a和CCD相机56b，摄像单元58包括中倍率用的显微镜58a和CCD相机58b，摄像单元60包括高倍率用的显微镜60a和CCD相机60。而摄像单元62包括例如中倍率用的显微镜62a和CCD相机62b。
摄像单元56、58、60、62拍摄的图像(图像数据)通过线缆(图中没有示出)被传输给PC50，在PC50中进行图像处理，根据处理结果测定中型光罩28a或大型光罩28b上的测定对象，例如图形的尺寸(坐标)，将测定结果显示在显示装置52的画面上。即，PC50构成图像处理机构。
在上述结构中，当中型光罩28a被安放在测定台24上时，测量头48按照PC50的控制与X轴框体46一起在中型光罩28a上方的测量头移动区域内沿Y轴框体26移动，然后测量头48沿X轴框体46移动进行定位，选择摄像单元56、58、60中的某一个摄像单元，用选中的摄像单元对测定台24上的光罩28a进行拍摄，由PC50处理拍摄到的图像，将其处理结果显示在显示装置52的画面上。通过反复进行这样的处理，同时使测量头48在整个测量头移动区域内移动，能够依次测定中型光罩28a上的测定对象，例如图形的微小尺寸或间距间的长度等。
即，由于中型光罩28a上存在测定对象(图形)的区域比测量头48能够移动的最大限度的测量头移动区域窄，因此通过使测量头48在整个测量头移动区域内移动，能够依次测定中型光罩28a上的图形的微小的尺寸等。
另一方面，在搬入大型光罩28b取代中型光罩28a作为被测定物，将大型光罩28b固定在装载件40上时，测量头48按照PC50的控制在大型光罩28b下方的区域内移动并进行定位，如果这样的话，摄像单元62对大型光罩28b进行拍摄。如果摄像单元62拍摄的图像用PC50进行处理，则该处理结果被显示在显示装置52的画面上。通过反复进行这样的处理，同时使测量头48在整个测量头移动区域内移动，由此能够依次测定大型光罩28b上的测定对象，例如图形的微小的尺寸等。
此时，由于大型光罩28b上的测定对象(图形)存在于整个比中型光罩28a上的测定对象(图形)的区域更宽的区域，因此测量头48以比相对于中型光罩28a的移动区域宽的二维移动区域作为测量头移动区域，使测量头在整个测量头移动区域内移动。并且，当大型光罩28b上存在测定对象(图形)的区域与测量头48可以移动的最大限度的测量头移动区域相对应时，通过使测量头48在整个测量头移动区域内移动，能够依次测定大型光罩28b上的测定对象的微小尺寸等。
如果采用本实施例，由于将中型光罩28a与大型光罩28b之间的空间部、比中型光罩28a上的存在测定对象的区域宽的二维区域作为测量头移动区域，使测量头48在整个测量头移动区域内移动，因此即使以大小不同的多个光罩28a、28b作为拍摄对象，也能够测定光罩28a、28b上的测定对象的尺寸。并且，能够用1台二维坐标测量仪10测定大小不同的多个光罩28a、28b上的测定对象的尺寸。即，虽然不能同时测定大小不同的多个光罩28a、28b上的测定对象的尺寸，但通过分别搬入各光罩28a、28b改变对各光罩28a、28b的测定时间，即使用1台二维坐标测量仪10也能进行与各光罩28a、28b有关的测定。
并且，如果采用本实施例，由于用测定台24和支承中型光罩28a的测量仪本体12一起构成第1支承构件，用连接在测量仪本体12上的支柱34和框体36、38以及装载件40构成支承大型光罩28b的第2支承构件，隔着测量头移动区域相对地配置第1支承构件和第2支承构件，因此与按照大型光罩28b的大小来构成测量仪本体12时相比，能够抑制设置空间的增大或测量仪重量的增加，能够抑制制造成本提高并使测量仪的搬运变得容易。
并且，虽然在上述实施例中叙述的是用摄像单元56、58、60拍摄中型光罩28a，用摄像单元62拍摄大型光罩28b，但也可以采用例如旋转自由地支承摄像单元56、58、60，用摄像单元56、58、60取代摄像单元62作为摄像单元，同时设置切换摄像单元56、58、60的拍摄方向，使其对着光罩28a、28b中的任一个的切换机构，将摄像单元56、58、60作为向上用摄像单元或向下用摄像单元使用的结构。

Claims (4)

1.一种二维坐标测量仪，其特征在于，包括：支承多个被测定物中的一个被测定物的第1支承构件；与上述一个被测定物之间留有空间部、并支承与上述一个被测定物相向配置的另一个被测定物的第2支承构件；以上述多个被测定物为拍摄对象、可以移动地配置在上述空间部内的测量头；与上述一个支承构件相连、以上述空间部作为二维测量头移动区域、使上述测量头在整个上述测量头移动区域内移动的驱动机构；控制上述驱动机构的驱动的控制机构；以及，处理上述测量头拍摄的图像来测定上述各被测定物上的测定对象的尺寸(坐标)的图像处理机构；上述测量头拍摄上述多个被测定物上的测定对象中的、与上述测量头移动区域相对应的区域中存在的测定对象。
2.一种二维坐标测量仪，其特征在于，包括：支承大小不同的多个被测定物中大小较小的一个被测定物的第1支承构件；与上述一个被测定物之间留有空间部、并支承与上述一个被测定物相向配置的另一个被测定物的第2支承构件；以上述多个被测定物为拍摄对象、可以移动地配置在上述空间部内的测量头；与上述一个支承构件相连、以上述空间部中的比上述一个被测定物上的测定对象存在区域宽的二维区域为测量头移动区域、使上述测量头在整个上述测量头移动区域内移动的驱动机构；控制上述驱动机构的驱动的控制机构；以及，处理上述测量头拍摄的图像来测定上述各被测定物上的测定对象的尺寸(坐标)的图像处理机构；用上述第1支承构件构成测量仪本体，上述测量头拍摄上述多个被测定物上的测定对象中的、与上述测量头移动区域相对应的区域中存在的测定对象。
3.如权利要求1或2所述的二维坐标测量仪，其特征在于，上述测量头包括拍摄上述一个被测定物上的测定对象的第1拍摄机构、以及拍摄上述另一个被测定物上的测定对象的第2拍摄机构。
4.如权利要求1或2所述的二维坐标测量仪，其特征在于，上述测量头包括拍摄上述多个被测定物中的任一个被测定物上的测定对象的拍摄机构；以及旋转自由地支承上述拍摄机构、并将上述拍摄机构的拍摄方向切换到上述任一个被测定物的方向的切换机构。
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