-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildmessvorrichtung und betrifft insbesondere eine Bildmessvorrichtung, die geeignet ist, um eine Vielzahl von gleichförmigen Werkstücken zu messen, die auf den Objekttisch der Vorrichtung gelegt werden.
-
Beschreibung der verwandten Technik
-
Gemäß der
japanischen Offenlegungsschrift H11-351824 erfolgt die Automatisierung von Messprozessen durch eine Messablaufdatei, wenn ein CNC-(computerisierte numerische Steuerung)Bildmessgerät verwendet wird, um die Abmessungen usw. einer Vielzahl gleichförmiger Werkstücke zu messen. Die Messablaufdatei wird gleichzeitig aufgezeichnet und erstellt, während ein Bediener durch eine Folge von Messvorgängen an einem Werkstück bzw. einem Hauptwerkstück durchgeht. Die Messablaufdatei wird dann auf einem Computer als Teileprogrammdatei aufgezeichnet. Für nachfolgende Werkstücke werden Vorgänge, wie etwa Objekttisch-Verlagerung und Autofokus, Bilderfassung und Bildverarbeitung, sowie diverse Formen arithmetischer Verarbeitung, wie etwa geometrische Berechnung, gemäß der aufgezeichneten Messablaufdatei automatisch ausgeführt.
-
Eine „Repetier-”Funktion wird als Messverfahren bereitgestellt, um eine Vielzahl von gleichförmigen Werkstücken wiederholt zu messen, wenn diese Art von Bildmessgerät verwendet wird, um automatisierte Messprozesse auszuführen.
-
Wenn die „Repetier-”Funktion verwendet wird, werden Messobjekte in einer „linearen Konfiguration” aufgestellt, in der die Messobjekte mit Bezug auf jede Ausrichtungsrichtung in gleichmäßigen Intervallen angeordnet sind, wie in 1A abgebildet. Die Messobjekte können auch in einer „kreisförmigen Konfiguration” aufgestellt werden, bei der sie kreisförmig in gleichmäßigen Intervallen angeordnet sind, wie in 1B abgebildet. Die Einstellungen sind am Einstellbildschirm zu bestimmen, wie in 2 abgebildet. Mit anderen Worten muss eine Vielzahl von Messobjekten in einer Matrix- oder Kreiskonfiguration angeordnet werden.
-
Folglich werden spezielle Gestelle für die Anordnung der Werkstücke vorbereitet, wenn Messungen durchgeführt werden. Wiederholte Messprozesse werden ausgeführt, da die Anzahl von Werkstücken, die Anzahl von senkrechten und waagerechten Anordnungen und Intervallen usw. vorbestimmt sind.
-
Es erfolgt jedoch eine Messabweichung an Messpunkten ohne Werkstücke, falls die Anzahl von Werkstücken, die in dem speziellen Gestell aufgestellt sind, nicht der Anzahl von verfügbaren Plätzen entspricht, die von dem Gestell bereitgestellt werden (mit anderen Worten ein Zustand, bei dem ein Werkstück in der Gestellanordnung fehlt). Diese Abweichung erfolgt auch beim Ausführen des Teileprogramms mit der Anzahl von Werkstücken, die bei der Aufzeichnung eingestellt wurde, in Fällen, bei denen es einen Unterschied zwischen der Anzahl von Werkstücken, die beim Aufzeichnen des Teileprogramms vorhanden waren, und derjenigen bei der Ausführung gibt. Die Betätigung für Bereiche, die aus der Messung auszulassen sind, muss für ausgeschlossene Schritte bei der Ausführung des Teileprogramms ausgelegt sein. Daher wird die Betätigung mühselig, wenn man dieses Problem vermeidet. Wie beispielsweise bei dem Fall des Repetier-Einstellbildschirms, der in 1A und 1B abgebildet ist, müssen übersprungene Bereiche im Feld für „ausgelassene Schritte” gekennzeichnet werden.
-
Für den Fall, dass es ursprünglich kein spezielles Gestell gab, konnte keine automatische Messung durch die Ausführung des Teileprogramms ausgeführt werden, wenn eine Vielzahl von Messobjekten auf einmal auf den Objekttisch gestellt wurde. Zusätzlich musste die Position und Orientierung auf dem Objekttisch jedes Mal genau übereinstimmen, wenn einzelne Messobjekte auf den Objekttisch gestellt wurden und das automatische Messen anhand des Teileprogramms ausgeführt wurde. Wenn diese Kriterien nicht erfüllt waren, kam es zu einer Abweichung während der automatischen Messung, die von dem Teileprogramm ausgeführt wurde, was verhinderte, dass eine automatische Messung stattfand.
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung ist ausgelegt, um die vorliegenden Probleme zu lösen und das Problem des Verbesserns der Bedienbarkeit anzugehen. Die Bedienbarkeit verbessert sich dadurch, dass wiederholte Messungen ausgeführt werden können, wenn eine Vielzahl von gleichförmigen Werkstücken, ohne die Werkstücke in gleichmäßigen Intervallen innerhalb von linearen oder kreisförmigen Konfigurationen anzuordnen, und unabhängig von der Positionierung der Werkstücke gemessen wird.
-
Die vorliegende Erfindung ist eine Bildmessvorrichtung, die mit einem XY-Objekttisch versehen ist, der sich an orthogonalen XY-Achsen entlang bewegen kann. Das Problem wird dadurch gelöst, dass eine Bildaufnahmevorrichtung, eine Vorgabevorrichtung und ein Detektor bereitgestellt werden. Die Bildaufnahmevorrichtung nimmt Bilder einer Vielzahl von gleichförmigen Messobjekten auf, die auf den XY-Objekttisch gestellt werden. Die Vorgabevorrichtung gibt die Position und den Drehwinkel jedes Messobjekts durch im Voraus aufgezeichnete Bildmuster und Musterabgleich vor. Der Detektor verwendet eine vorgegebene Position und/oder einen Drehwinkel, um die Dimensionen jedes Messobjekts zu messen, und ermittelt die Koordinatenwerte jedes Messobjekts auf dem XY-Objekttisch.
-
Die Koordinatendaten zum Messen der Abmessungen jedes Messobjekts können eingestellt werden, indem man die Position und/oder den Drehwinkel jedes Messobjekts, die bzw. der durch den Musterabgleich vorgegeben wird bzw. werden, verwendet.
-
Zusätzlich kann die Anzahl von Messobjekten, die durch den Musterabgleich vorgegeben wird, als die Anzahl von wiederholten Prozessen eingestellt werden.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Bedienbarkeit verbessert werden, wenn wiederholte Messungen ausgeführt werden können, wenn eine Vielzahl von gleichförmigen Werkstücken, ohne die Werkstücke in gleichmäßigen Intervallen innerhalb von linearen oder kreisförmigen Konfigurationen anzuordnen, und unabhängig von der Positionierung der Werkstücke gemessen wird. Ferner wird die Verwendung von Gestellen zum Ausführen der Messungen nicht mehr benötigt.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die vorliegende Erfindung wird in der nachstehenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die beschriftete Vielzahl von Zeichnungen anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, in denen die gleichen Bezugszeichen in den mehreren Ansichten der Zeichnungen insgesamt ähnliche Teile darstellen, näher beschrieben. Es zeigen:
-
1A ein Beispiel einer linearen Konfiguration, und
-
1B eine kreisförmige Konfiguration auf einem herkömmlichen Repetier-Einstellbildschirm;
-
2 ein Beispiel von Werkstücken, die in gleichmäßigen Intervallen angeordnet sind, auf dem herkömmlichen Repetier-Einstellbildschirm;
-
3 eine schräge Perspektive, welche die Gesamtkonfiguration des CNC-Bildmessgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung abbildet;
-
4 ein Blockdiagramm, das die Computersystemkonfiguration des CNC-Bildmessgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung abbildet;
-
5 ein Ablaufschema, das eine Ausführungsform der Prozessfolge des CNC-Bildmessgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung abbildet;
-
6 einen Zustand, in dem ein Werkstück durch Mustersuche des CNC-Bildmessgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung erkannt wird; und
-
7 eine Ausführungsform des Teileprogrammbefehls des CNC-Bildmessgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die hier gezeigten Einzelheiten sind beispielhaft und dienen nur der erläuternden Diskussion der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden vorgelegt, um bereitzustellen, was als möglichst nützliche und leicht verständliche Beschreibung der Grundlagen und konzeptuellen Aspekte der vorliegenden Erfindung angesehen wird. In dieser Hinsicht wird nicht versucht, strukturelle Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ausführlicher als zum grundlegenden Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig zu zeigen, wobei die Beschreibung, zusammen mit den Zeichnungen gesehen, dem Fachmann nahebringt, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in die Praxis umgesetzt werden können.
-
Es folgt eine ausführliche Erklärung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Inhalt eingeschränkt, der in der nachstehenden Ausführungsform formuliert ist. Zusätzlich sind für den Fachmann ohne Weiteres Elemente denkbar, wobei solche, die gleichwertig oder ansonsten gleich sind, im Umfang der grundlegenden Voraussetzungen der nachstehenden Ausführungsform enthalten sind. Die offenbarten grundlegenden Elemente im Rahmen der nachstehend beschriebenen Ausführungsform können zur Verwendung beliebig kombiniert und gewählt werden.
-
3 bildet die Gesamtkonfiguration des CNC-Bildmessgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung ab. Das Gerät umfasst einen Hauptkörper 1 der Bildmessvorrichtung kontaktloser Art, ein Computersystem 2, das die notwendigen Messdaten verarbeitet und den Hauptkörper 1 der Messvorrichtung antreibt/steuert, einen Befehlseingabeteil 3, der den Hauptkörper der Messvorrichtung manuell betätigt, und einen Drucker 4, der Messergebnisse druckt.
-
Der Hauptkörper 1 der Messvorrichtung umfasst einen Untersatz 11 und einen Messtisch 13, auf den Messobjekte, nämlich Werkstücke 12, gestellt werden, wobei der Messtisch 13 mit einem XY-Objekttisch konfiguriert ist. Der Messtisch 13 wird in einer Y-Achsenrichtung von dem Y-Achsen-Antriebsmechanismus angetrieben. Ein Rahmen 14 erstreckt sich nach oben und ist an einem Rückrandabschnitt des Untersatzes 11 befestigt. Innerhalb einer Abdeckung 15, die sich von dem oberen Abschnitt des Rahmens 14 nach vorne erstreckt, ist eine CCD-Kamera 16 (es können andere Kameras als eine CCD-Kamera verwendet werden) angebracht, um den Messtisch 13 von oben zu überblicken. Die CCD-Kamera 16 wird von X- und Z-Achsen-Antriebsmechanismen und einem Drehantriebsmechanismus angetrieben. Ein ringförmiges Beleuchtungsgerät 17, das die Werkstücke 12 beleuchtet, wird an einem unteren Rand der CCD-Kamera 16 bereitgestellt.
-
Das Computersystem 2 ist mit einem Computer-Hauptkörper 21, einer Tastatur 22, einer Maus 23 und einer CRT-Anzeige 24 (es können auch andere Anzeigen, wie etwa eine LCD-Anzeige, verwendet werden) versehen und schließt diese ein. 4 bildet eine Konfiguration dieses Systems mit dem Computer-Hauptkörper 21 in der Mitte ab. Ein Bildsignal der Werkstücke 12, das von der CCD-Kamera 16 aufgenommen wird, wird von dem A/D-Wandler 31 in mehrstufige Bilddaten umgewandelt und in dem Bildspeicher 32 gespeichert. Die mehrstufigen Bilddaten, die in einem Bildspeicher 32 gespeichert werden, werden auf einer CRT-Anzeige durch die Bedienelemente eines Anzeige-Controllers 33 angezeigt. Befehle, die von einem Bediener über eine Tastatur 22 und eine Maus 23 erteilt werden, werden über eine Schnittstelle 34 an eine CPU 35 gesendet. Die CPU 35 führt diverse Prozesse aus, wie etwa eine Objekttischbewegung gemäß den Befehlen, die der Bediener und Programme, die in einem Programmspeicher 36 gespeichert sind, erteilen. Ein Arbeitsspeicher 37 stellt der CPU 35 Arbeitsplatz für diverse Prozesse bereit.
-
Ein X-Achsencodierer 41 und ein Z-Achsencodierer 43 werden derart bereitgestellt, dass die CCD-Kamera 16 Positionen in den X- und Z-Achsenrichtungen ermitteln kann. Ein Y-Achsencodierer 42 wird derart bereitgestellt, dass die Positionen in der Y-Achsenrichtung auf dem Messtisch 13 ermittelt werden können. Die Ausgabe dieser Codierer 41 bis 43 wird von der CPU 35 empfangen. Basierend auf empfangenen Positionsinformationen und Bedienerbefehlen steuert die CPU 35 die CCD-Kamera 16 in den X- und Z-Achsenrichtungen unter Verwendung des X-Antriebssystems 44 und des Z-Achsenantriebssystems 46 an. Die CPU 35 steuert auch den Messtisch 13 in der Y-Achsenrichtung unter Verwendung des Y-Achsenantriebssystems 45 an. Der Beleuchtungs-Controller 39 erzeugt eine gerichtete Spannung in einer analogen Menge basierend auf dem Befehlswert, der von der CPU 35 erzeugt wird, und steuert das Beleuchtungsgerät 17 an.
-
Wenn die Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um die Form, die Abmessungen usw. einer Vielzahl von gleichförmigen Werkstücken zu messen, wird ein Hauptwerkstück im Aufzeichnungsmodus gemessen, und es wird eine Messablaufdatei (Teileprogramm) erstellt. Die Messablaufdatei wird in dem Computersystem 2 aufgezeichnet, und ein automatisches Messen wird gemäß der Messablaufdatei im Ausführungsmodus ausgeführt.
-
5 bildet den Ablauf für das Wiederholungsprozess-Teileprogramm gemäß der vorliegenden Ausführungsform ab.
-
In Schritt 100, wie in 6 abgebildet, werden Werkstücke vollständig in einem einzigen Bildschirm unter Verwendung eines Mustersuchprozesses erkannt, der nach Werkstücken sucht. Der Mustersuchprozess verwendet einen Musterabgleich, der wiederum Hauptwerkstück-Musterbilder verwendet, die im Aufzeichnungsmodus aufgezeichnet werden. Beim Verwenden des Mustersuchprozesses kann man die Anzahl von Werkstücken sowie die Position und den Drehwinkel jedes Arbeitsstücks ermitteln. Auf diese Art und Weise werden Wiederholungen von Wiederholungsmessungen für Einzelbildschirm-Messungen während der Ausführung des Teileprogramms automatisch ausgeführt. Daher kann die Position jedes Werkstücks, nämlich die Position und der Drehwinkel, willkürlich bestimmt werden, da der Mustersuchprozess verwendet wird.
-
Anschließend wird in Schritt 110 die Anzahl von Werkstücken, die während des Mustersuchprozesses von Schritt 100 erfasst wurden, als Anzahl der Wiederholungsprozesse eingestellt.
-
In Schritt 120 werden die Werkstück-Koordinatendaten zum Messen der Abmessungen jedes Werkstücks unter Verwendung der Positions- und Drehwinkeldaten jedes Werkstücks erzeugt, die während des Mustersuchprozesses von Schritt 100 ermittelt wurden. Die Koordinatendaten von gemessenen Werkstücken werden während jedes Wiederholungsprozesses automatisch eingestellt.
-
In Schritt 130 werden unter Verwendung der Koordinatendaten, die in Schritt 120 eingestellt wurden, Dimensionsmessprozesse ausgeführt, nachdem das Gesamtmess-Dienstprogramm am Bildschirm ausgeführt wurde, das ein Kantenerkennungsdienstprogramm umfasst, das jedes Werkstück ermittelt. Die Position und der Drehwinkel des Kantenerkennungsdienstprogramms sind mit Werkstücken verknüpft und werden automatisch eingestellt, da die Koordinatendaten ebenfalls automatisch eingestellt werden. Daher wird ein gesamter Messprozess einer Vielzahl von Werkstücken automatisch ausgeführt, wenn jedes Werkstück während eines Wiederholungsprozesses ausgeführt wird.
-
In Schritt 140 wird bestimmt, ob die Anzahl von Messausführungen über die der Wiederholungsprozesse hinausgeht, die in Schritt 110 eingestellt wurde.
-
Falls das Ergebnis von Schritt 140 als negativ bestimmt wird, kehrt der Prozess zu Schritt 120 zurück und wiederholt die Dimensionsmessungen.
-
Falls dagegen das Ergebnis von Schritt 140 als positiv bestimmt wird, endet der wiederholte Messprozess.
-
7 bildet eine Ausführungsform des Wiederholungsprozesses eines Teileprogramms ab.
-
Die Anzahl von zu messenden gleichförmigen Werkstücken sowie die Positions- und Drehwinkeldaten werden unter Verwendung des Befehls „Werkstückerkennung” erfasst. Die Koordinatendaten werden durch die zuvor erfassten Positions- und Drehwinkeldaten unter Verwendung des Befehls „Werkstückversatz” eingestellt.
-
Wenn das Teileprogramm aufgezeichnet wird, kann der Bediener ein Hauptwerkstück mit dem Befehl „Werkstückerkennung” (Verarbeitung der Mustersuche) aufzeichnen oder den Messbefehl ausführen (Aufzeichnen mit dem Kantenerkennungsdienstprogramm).
-
Auf diese Art und Weise wird der Detektionsprozess für eine Vielzahl von Werkstücken unter Verwendung des Befehls „Werkstückerkennung” automatisch verarbeitet, wenn das Teileprogramm ausgeführt wird.
-
Da bei der vorliegenden Ausführungsform eine Anzahl von Wiederholungen unter Verwendung des Mustersuchprozesses angefordert wird, muss man die Anzahl von Werkstücken nicht eingeben, bevor das Teileprogramm ausgeführt wird. Daher sind die Messungen extrem einfach auszuführen. Zusätzlich wird die Anzahl und Position der Werkstücke nicht angefordert, so dass kein Gestell für wiederholte Messprozesse notwendig ist.
-
Da ferner die Positionskoordinatenwerte für jedes Werkstück ermittelt werden können, kann der Abstand zwischen jedem Werkstück angefordert werden. Beispielsweise kann für den Fall eines Substrats, das eine Vielzahl von Löchern besitzt, der Mittenabstand zwischen zwei Löchern angefordert werden. Diverse geometrische Berechnungen können ebenfalls unter Verwendung der Koordinatenwerte jedes Werkstücks ausgeführt werden.
-
Zusätzlich ist es nicht notwendig, die Koordinatenwerte für die Dimensionsmessungen jedes Werkstücks einzustellen, da diese Werte unter Verwendung der Position und des Drehwinkels der Werkstücke, die durch den Mustersuchprozess vorgegeben werden, eingestellt werden.
-
Die Bilder, die von der Mustersuche bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, können einzelne oder zusammengestellte Bilder (verbundene Bilder), die aus einer Vielzahl von Bildern erzeugt werden, sein. Falls mit anderen Worten ein Werkstück so groß ist, dass sein gesamtes Bild nicht auf einmal aufgenommen werden kann, kann das gesamte Bild aufgenommen werden, indem man den Arbeitstisch antreibt und das Werkstück in eine Vielzahl von Bildaufnahmen unterteilt. Diese fragmentierten Werkstückbilder können dann zu einem einzigen Bild zusammengestellt (verbunden) werden. Dimensionsmessungen für jedes ermittelte Muster und Positionskoordinatenwerte für jedes Muster in dem Bild können angefordert werden, wenn eine Mustersuche an solchen Bildern ausgeführt wird. Folglich ist es möglich, den Abstand zwischen jedem Muster genau anzufordern.
-
Zusätzlich kann die Anzahl von Werkstücken und zu messenden Werkstück-Koordinatendaten einzeln eingestellt werden. Ferner sind die Messobjekte nicht auf Werkstücke eingeschränkt.
-
Es sei zu beachten, dass die vorstehenden Beispiele nur zum Zweck der Erläuterung bereitgestellt wurden und keineswegs als die vorliegende Erfindung einschränkend anzusehen sind. Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass der Wortlaut, der hier verwendet wurde, beschreibend und erläuternd statt einschränkend ist. Es können Änderungen im Geltungsbereich der beiliegenden Ansprüche vorgenommen werden, wie vorliegend angegeben und geändert, ohne Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten zu verlassen. Obwohl die vorliegende Erfindung hier mit Bezug auf bestimmte Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht dazu gedacht, auf die hier offenbarten Einzelheiten eingeschränkt zu sein; vielmehr erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf alle funktionsmäßig gleichwertigen Strukturen, Verfahren und Verwendungen, wie sie in den Umfang der beiliegenden Ansprüche fallen.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt, und diverse Variationen und Änderungen können möglich sein, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
