JP2018004496A - 画像測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 撮像視野内に配置可能なプローブと、ステージ及びプローブをステージの上面と平行な方向に相対的に移動させることにより、ステージ上のワークの側面にプローブを接触させる水平駆動部と、測定設定時に、設定用のモデル画像を表示する表示部と、モデル画像上で接触目標位置情報の指定を受け付ける接触位置指定部と、特徴量情報を設定する特徴量情報設定部と、複数の接触目標位置情報と特徴量情報とを記憶する測定設定情報記憶部と、測定実行時に、特徴量情報を用いてワーク画像からワークの位置及び姿勢を特定し、特定されたワークの位置及び姿勢に基づいて、プローブが接触すべきワーク側面の複数の接触目標位置を特定し、特定された複数の接触目標位置にプローブが順次に移動するように水平駆動部を制御する測定制御部により構成される。
【選択図】 図11
Description
図1は、本発明の実施の形態による画像測定装置1の一構成例を示したシステム図である。この画像測定装置1は、ステージ23上のワークWが撮影されたワーク画像からエッジを抽出し、また、プローブ26をステージ23上のワークWに接触させて接触位置を特定することにより、ワークWの寸法を求める寸法測定器であり、本体2、コントローラ3、キーボード41及びマウス42により構成される。ワークWは、その形状や寸法が測定される測定対象物である。
測定ユニット20は、ステージ23上のワークWに検出光を照射し、ワークWからの検出光を受光する投受光ユニットであり、プローブ26、切替駆動部27、撮像部201,206、ハーフミラー204,210、対物レンズ205、同軸落射照明用光源209、リング照明ユニット211、リング照明用垂直駆動部212及びプローブ用光源263により構成される。
プローブ26は、ステージ23上に載置されたワークWの側面に接触させてワークWの寸法を測定するための接触子である。このプローブ26は、撮像部201の撮像視野内と退避位置とに移動可能に配置されている。また、プローブ26は、自発光型のプローブであり、ワークWに接触させる球状のコンタクト部261と、ガイド光を伝送する金属管262とにより構成される。
図5は、図1のコントローラ3の一構成例を示したブロック図である。このコントローラ3は、制御装置31及び記憶装置33により構成され、制御装置31と記憶装置33とがバス32を介して接続されている。制御装置31は、入力受付部311、表示制御部312、撮像制御部313、照明制御部314及び測定制御部315により構成される。本体2は、撮像部201,206及び垂直駆動部22からなるカメラ200と、水平駆動部24からなるステージ23と、切替駆動部27からなるプローブユニット260と、表示部21、透過照明ユニット25及び反射照明ユニット28とにより構成される。反射照明ユニット28は、同軸落射照明用光源209とリング照明ユニット211とにより構成される。
図6は、図5の入力受付部311の一構成例を示したブロック図である。この入力受付部311は、撮像及び照明条件指定部341、エッジ抽出領域指定部342、接触位置指定部343、測定設定部344、設計値及び公差指定部345及び特徴量情報設定部346により構成される。
図11は、図5の測定制御部315の一構成例を示したブロック図である。この測定制御部315は、サーチ処理部351、エッジ抽出領域特定部352、エッジ抽出処理部353、スキャン動作決定部354、スキャン動作制御部355、プローブ検出部356、接触位置特定部357、輪郭線算出部358及び寸法算出部359により構成される。
2 本体
20 測定ユニット
200 カメラ
201,206 撮像部
202,207 撮像素子
203 低倍側結像レンズ部
204,210 ハーフミラー
205 対物レンズ
208 高倍側結像レンズ部
209 同軸落射照明用光源
211 リング照明ユニット
212 リング照明用垂直駆動部
21 表示部
22 垂直駆動部
23 ステージ
24 水平駆動部
25 透過照明ユニット
26 プローブ
260 プローブユニット
261 コンタクト部
262 金属管
263 プローブ用光源
264 取付アーム
265 回転軸
27 切替駆動部
28 反射照明ユニット
3 コントローラ
31 制御装置
311 入力受付部
315 測定制御部
32 バス
33 記憶装置
4 入力部
41 キーボード
42 マウス
11 撮像エリア
12 透光エリア
13 接触位置
14 輪郭線
15 エッジ抽出領域
Claims (15)
- ワークを載置するためのステージと、
上記ステージ上の上記ワークに検出光を照射する投光部と、
上記ワークからの上記検出光を受光し、ワーク画像を生成する撮像部と、
上記撮像部の撮像視野内に配置可能に設けられたプローブと、
上記ステージ及び上記プローブを上記ステージの上面と平行な方向に相対的に移動させることにより、上記ステージ上に載置されたワークの側面に上記プローブを接触させる水平駆動部と、
測定設定時に、上記ワークの設計データ又は上記撮像部により上記ワークを撮像して得られた画像データに基づいて生成された設定用のモデル画像を表示する表示部と、
上記表示部に表示された上記モデル画像上で、上記プローブが接触すべき上記ワークの側面の複数の接触目標位置を示す接触目標位置情報の指定を受け付ける接触位置指定部と、
上記モデル画像に基づいて設定され、測定実行時に上記撮像部により撮像された上記ワーク画像から上記ワークの位置及び姿勢を特定するための特徴量情報を設定する特徴量情報設定部と、
上記複数の接触目標位置情報と上記特徴量情報とを記憶する測定設定情報記憶部と、
測定実行時に、上記測定設定情報記憶部に記憶された特徴量情報を用いて上記撮像部により撮像して得られた上記ワーク画像から上記ワークの位置及び姿勢を特定し、特定された上記ワークの位置及び姿勢に基づいて、上記プローブが接触すべきワーク側面の上記複数の接触目標位置を特定し、特定された上記複数の接触目標位置に上記プローブが順次に移動するように上記水平駆動部を制御する測定制御部とを備えることを特徴とする画像測定装置。 - 上記プローブが上記撮像視野内の測定位置に位置する状態と、上記プローブが上記撮像視野の中心から離れる方向に移動した退避位置に位置する状態とを相互に切り替えるための切替駆動部を更に備え、
上記測定制御部は、上記プローブが上記退避位置にある状態で生成された上記ワーク画像から上記ワークの位置及び姿勢を特定して上記複数の接触目標位置を特定した後、上記切替駆動部を制御して上記プローブを上記退避位置から上記測定位置に切り替え、上記複数の接触目標位置に上記プローブが順次に移動するように上記水平駆動部を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像測定装置。 - 上記特徴量情報設定部は、上記モデル画像上でマッチング処理に用いられるパターン画像として登録する領域の指定を受け付け、
上記測定設定情報記憶部は、上記特徴量情報設定部により指定を受け付けた領域に対応するパターン画像を特徴量情報として記憶し、
上記測定制御部は、上記パターン画像を用いたパターンマッチング処理により、上記ワーク画像から上記ワークの位置及び姿勢を特定することを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の画像測定装置。 - 上記測定設定情報記憶部は、上記特徴量情報設定部により設定されたパターン画像と上記接触位置指定部により指定された接触目標位置情報を同一の座標上で記憶することを特徴とする請求項3に記載の画像測定装置。
- 上記プローブが上記ワークの側面に接触したことを検出する接触検出部を更に備え、
上記接触検出部が接触を検出した際に、上記測定制御部は、上記撮像部を制御して上記ワークの側面に接触した状態の上記プローブが撮影された上記ワーク画像を取得し、当該ワーク画像上の上記プローブの位置と上記ステージに対する上記撮像視野の相対位置とに基づいて、上記プローブが上記ワークに接触した複数の接触位置を特定し、特定された上記複数の接触位置から上記ワークの寸法を求めることを特徴とする請求項4に記載の画像測定装置。 - 上記測定設定情報記憶部は更に、エッジ抽出領域情報を上記特徴量情報と関連づけて記憶し、
上記測定制御部は、上記ワークの位置及び姿勢と上記エッジ抽出領域情報とに基づいて、エッジ抽出領域を特定し、特定された上記エッジ抽出領域からエッジを抽出して特定した輪郭線と、上記プローブが接触することによって特定された輪郭線とから、上記ワークの寸法を求めることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像測定装置。 - 上記測定制御部は、上記プローブが退避位置にある状態で生成されたワーク画像からエッジ抽出領域を特定してエッジ抽出を行うことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の画像測定装置。
- 上記測定制御部は、エッジ抽出の結果に基づいて、上記接触目標位置の特定を行うことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の画像測定装置。
- 上記測定制御部は、抽出されたエッジの両側の輝度差に基づいて、上記プローブを上記ワークの側面に近づける際のスキャン方向を決定することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の画像測定装置。
- 上記測定制御部は、エッジ抽出領域からエッジを抽出して輪郭線の位置を特定するとともに、上記接触目標位置から上記輪郭線の法線方向に離間した位置として、上記プローブを接近させるスキャン動作の開始位置を特定することを特徴とする請求項8又は9のいずれか1項に記載の画像測定装置。
- 上記表示部は、上記モデル画像上に上記スキャン動作の開始位置を示すシンボルを表示し、
上記接触位置指定部は、上記開始位置を変更するためのユーザ操作を受け付け、変更後の上記開始位置に基づいて、上記接触目標位置情報を更新することを特徴とする請求項10に記載の画像測定装置。 - 上記ステージ及び上記プローブを上記撮像部の光軸方向に相対的に移動させる垂直駆動部を更に備え、
上記測定設定情報記憶部は、上記プローブが接触すべきワーク側面の高さ情報を接触目標位置情報として記憶し、
上記測定制御部は、上記高さ情報に基づいて上記垂直駆動部を制御し、上記ステージに対する上記プローブの高さ調整を行うことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の画像測定装置。 - 上記ステージに対し、上記プローブを相対的に接触目標位置間で移動させる際の移動方法が互いに異なる第1スキャンモード及び第2スキャンモードのいずれかを指定するためのユーザ操作を受け付けるスキャンモード指定部を更に備え、
上記垂直駆動部は、上記ステージに対する上記プローブの高さを測定高さと、この測定高さよりも高い基準高さとに切り替え、
上記測定制御部は、上記第1スキャンモードが指定されている場合に、接触目標位置間の移動ごとに、上記垂直駆動部を制御して上記プローブを上記測定高さから上記基準高さに切り替え、上記第2スキャンモードが指定されている場合に、上記基準高さに切り替えることなく、上記ステージに対し、上記プローブを相対的に接触目標位置間で移動させることを特徴とする請求項12に記載の画像測定装置。 - 上記測定制御部は、上記第2スキャンモードが指定されている場合、幾何学図形をフィッティングさせる1つの測定要素に対して複数の接触目標位置が指定されていれば、上記基準高さに切り替えることなく、上記ステージに対し、上記プローブを相対的に当該接触目標位置間で移動させ、上記ステージに対し、異なる2つの測定要素間で上記プローブを相対的に移動させる際に、上記垂直駆動部を制御して上記プローブを上記測定高さから上記基準高さに切り替えることを特徴とする請求項13に記載の画像測定装置。
- 上記表示部は、上記ステージ上に載置されたワークを上方から撮像して得られた画像データを仮定して、上記設計データから生成された上記モデル画像を表示することを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の画像測定装置。
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