JP5679560B2 - 寸法測定装置、寸法測定方法及び寸法測定装置用のプログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態による寸法測定装置1の一構成例を示した斜視図である。この寸法測定装置1は、可動ステージ12上に配置されたワークを撮影し、その撮影画像を解析してワークの寸法を測定する画像測定器であり、測定ユニット10、制御ユニット20、キーボード31及びマウス32により構成される。ワークは、その形状や寸法が測定される測定対象物である。
図2は、図1の測定ユニット10内の構成例を模式的に示した説明図であり、測定ユニット10を鉛直面により切断した場合の切断面が示されている。この測定ユニット10は、ディスプレイ11、可動ステージ12、ステージ駆動ユニット110、透過照明ユニット120、リング照明ユニット130、同軸落射照明用光源141、受光レンズユニット150、撮像素子155及び158により構成される。
図4のステップS101〜S103は、図1の寸法測定装置1の動作の一例を示したフローチャートである。この寸法測定装置1では、その動作が3つのプロセス、すなわち、測定設定データの作成(ステップS101)、測定の実行(ステップS102)及び測定結果の表示(ステップS103)からなる。
図5のステップS201〜S205は、図1の寸法測定装置1における測定設定データの作成時の動作の一例を示したフローチャートである。この図には、制御ユニット20において測定設定データを作成する場合が示されている。
図6は、図1の寸法測定装置1において形成される撮影視野の一例を示した図であり、低倍率視野の境界線A1、高倍率視野の境界線A2及び視野中心A3が示されている。この境界線A1は、円形状からなり、可動ステージ12上の撮影エリアを表している。可動ステージ12が基準位置にあれば、低倍率撮影エリアは、検出エリア13と一致する。
図7は、図1の寸法測定装置1における測定設定データの作成時の動作の一例を示した図であり、マスターピースを撮影したマスター画像M1,M2が示されている。この図は、透過照明により撮影した場合が示され、図中の(a)には、低倍率で撮影したマスター画像M1が示され、(b)には、高倍率で撮影したマスター画像M2が示されている。
図8のステップS301〜S315は、図1の寸法測定装置1における測定時の動作の一例を示したフローチャートである。ワークWが可動ステージ12上に配置され、測定開始ボタン16などの操作によって測定実行が指示されれば、まず、可動ステージ12上のワークWを低倍率で撮影することにより、低倍率画像が取得される(ステップS301)。
図9は、図1の寸法測定装置1における測定時の動作の一例を示した図であり、ワークWを撮影したワーク画像W1,W2が示されている。図中の(a)には、低倍率で撮影したワーク画像W1が示され、(b)には、高倍率で撮影したワーク画像W2が示されている。
図12は、図1の制御ユニット20の構成例を示したブロック図であり、制御ユニット20内の機能構成の一例が示されている。この制御ユニット20は、撮影制御部201、測定箇所情報生成部202、特徴量情報生成部203、測定設定データ記憶部204、ワーク検出部205、ステージ制御部206、エッジ抽出部207、寸法値算出部208、良否判定部209及び測定結果表示部210により構成される。
10 測定ユニット
10a 筐体
110 ステージ駆動ユニット
111 Z駆動部
112 XY駆動部
120 透過照明ユニット
121 透過照明用光源
122 ミラー
123 光学レンズ
130 リング照明ユニット
141 同軸落射照明用光源
142 ハーフミラー
150 受光レンズユニット
151 受光レンズ
152 ハーフミラー
153,156 絞り板
154,157 結像レンズ
155 低倍率撮影用の撮像素子
158 高倍率撮影用の撮像素子
11 ディスプレイ
12 可動ステージ
13 検出エリア
14a XY位置調整つまみ
14b Z位置調整つまみ
15 電源スイッチ
16 測定開始ボタン
20 制御ユニット
201 撮影制御部
202 測定箇所情報生成部
203 特徴量情報生成部
204 測定設定データ記憶部
205 ワーク検出部
206 ステージ制御部
207 エッジ抽出部
208 寸法値算出部
209 良否判定部
210 測定結果表示部
31 キーボード
32 マウス
A1 低倍率視野の境界線
A2 高倍率視野の境界線
A3 視野中心
M1,M2 マスター画像
M11,M12 輪郭線
M21 エッジ検出領域
W ワーク
W1,W2 ワーク画像
Claims (7)
- 低倍率視野が形成されるとともに、上記低倍率視野よりも狭い高倍率視野が上記低倍率視野内に形成され、ステージ上のワークを異なる撮影倍率で撮影してワークの寸法を測定する寸法測定装置において、
XY方向に移動可能な可動ステージと、
撮影画像からワークを検出するための特徴量情報、測定対象箇所を示す測定箇所情報、並びに、上記測定対象箇所の設計値及び公差からなる設計値情報を測定設定データとして保持する測定設定データ記憶手段と、
上記低倍率視野内のワークを低倍率で撮影し、低倍率画像を生成する低倍率撮像手段と、
上記特徴量情報に基づいて、上記低倍率画像における上記ワークの位置及び姿勢を特定するワーク検出手段と、
特定された位置及び姿勢に基づいて、上記ワークの上記測定対象箇所が上記高倍率視野内に収まるように、上記可動ステージを制御するステージ制御手段と、
上記高倍率視野内に移動した上記測定対象箇所を高倍率で撮影し、高倍率画像を生成する高倍率撮像手段と、
上記高倍率撮像手段により高倍率で撮影された高倍率画像に対し、測定対象箇所を指定し、上記測定箇所情報を生成する測定箇所情報生成手段と、
上記低倍率撮像手段により低倍率で撮影された低倍率画像に基づいて、照合用のパターン画像からなる上記特徴量情報を生成する特徴量情報生成手段と、
特定された位置及び姿勢、並びに、上記測定箇所情報に基づいて、上記高倍率画像から上記測定対象箇所のエッジを抽出するエッジ抽出手段と、
抽出された上記エッジに基づいて、上記測定対象箇所の寸法値を求める寸法値算出手段と、
求められた上記寸法値及び上記設計値情報を比較し、良否の判定を行う良否判定手段とを備え、
上記ワーク検出手段は、上記パターン画像を用いたパターンマッチングにより、上記低倍率画像における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寸法測定装置。 - 上記測定箇所情報生成手段は、上記高倍率撮像手段がマスターピースを高倍率で撮影したマスター画像に対し、測定対象箇所及び測定方法を指定し、上記測定箇所情報を生成し、
上記特徴量情報生成手段は、上記低倍率撮像手段が上記マスターピースを低倍率で撮影したマスター画像に基づいて、照合用のパターン画像からなる上記特徴量情報を生成することを特徴とする請求項1に記載の寸法測定装置。 - 上記ステージ制御手段は、上記高倍率視野内に収まりきらない2以上のワークが存在する場合に、これらのワークについて、測定対象箇所が高倍率視野内に収まるように、上記可動ステージを順次に移動させることを特徴とする請求項1又は2に記載の寸法測定装置。
- 上記ステージ制御手段は、同一のワークに対し上記高倍率視野内に収まりきらない2以上の測定対象箇所がある場合に、これらの測定対象箇所について、測定対象箇所が高倍率視野内に収まるように、上記可動ステージを順次に移動させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の寸法測定装置。
- 上記エッジ抽出手段は、上記測定箇所情報において低倍率の寸法測定が指定された測定対象箇所について、上記低倍率画像に基づく当該測定対象箇所のエッジ抽出を行い、
上記ステージ制御手段は、上記測定箇所情報において高倍率の寸法測定が指定された測定対象箇所について、当該測定対象箇所が高倍率視野内に収まるように、上記可動ステージを移動させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の寸法測定装置。 - 低倍率視野が形成されるとともに、上記低倍率視野よりも狭い高倍率視野が上記低倍率視野内に形成され、ステージ上のワークを異なる撮影倍率で撮影してワークの寸法を測定する寸法測定方法において、
撮影画像からワークを検出するための特徴量情報、測定対象箇所を示す測定箇所情報、並びに、上記測定対象箇所の設計値及び公差からなる設計値情報を測定設定データとして記憶する測定設定データ記憶ステップと、
上記低倍率視野内のワークを低倍率で撮影し、低倍率画像を生成する低倍率撮像ステップと、
上記特徴量情報に基づいて、上記低倍率画像における上記ワークの位置及び姿勢を特定するワーク検出ステップと、
特定された位置及び姿勢に基づいて、上記ワークの上記測定対象箇所が上記高倍率視野内に収まるように、XY方向に移動可能な可動ステージを制御するステージ制御ステップと、
上記高倍率視野内に移動した上記測定対象箇所を高倍率で撮影し、高倍率画像を生成する高倍率撮像ステップと、
上記高倍率撮像ステップにおいて高倍率で撮影された高倍率画像に対し、測定対象箇所を指定し、上記測定箇所情報を生成する測定箇所情報生成ステップと、
上記低倍率撮像ステップにおいて低倍率で撮影された低倍率画像に基づいて、照合用のパターン画像からなる上記特徴量情報を生成する特徴量情報生成ステップと、
特定された位置及び姿勢、並びに、上記測定箇所情報に基づいて、上記高倍率画像から上記測定対象箇所のエッジを抽出するエッジ抽出ステップと、
抽出された上記エッジに基づいて、上記測定対象箇所の寸法値を求める寸法値算出ステップと、
求められた上記寸法値及び上記設計値情報を比較し、良否の判定を行う良否判定ステップとを備え、
上記ワーク検出ステップは、上記パターン画像を用いたパターンマッチングにより、上記低倍率画像における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寸法測定方法。 - 低倍率視野が形成されるとともに、上記低倍率視野よりも狭い高倍率視野が上記低倍率視野内に形成され、ステージ上のワークを異なる撮影倍率で撮影してワークの寸法を測定するための寸法測定装置用のプログラムにおいて、
撮影画像からワークを検出するための特徴量情報、測定対象箇所を示す測定箇所情報、並びに、上記測定対象箇所の設計値及び公差からなる設計値情報を測定設定データとして記憶する測定設定データ記憶手順と、
上記低倍率視野内のワークを低倍率で撮影し、低倍率画像を生成する低倍率撮像手順と、
上記特徴量情報に基づいて、上記低倍率画像における上記ワークの位置及び姿勢を特定するワーク検出手順と、
特定された位置及び姿勢に基づいて、上記ワークの上記測定対象箇所が上記高倍率視野内に収まるように、XY方向に移動可能な可動ステージを制御するステージ制御手順と、
上記高倍率視野内に移動した上記測定対象箇所を高倍率で撮影し、高倍率画像を生成する高倍率撮像手順と、
上記高倍率撮像手順において高倍率で撮影された高倍率画像に対し、測定対象箇所を指定し、上記測定箇所情報を生成する測定箇所情報生成手順と、
上記低倍率撮像手順において低倍率で撮影された低倍率画像に基づいて、照合用のパターン画像からなる上記特徴量情報を生成する特徴量情報生成手順と、
特定された位置及び姿勢、並びに、上記測定箇所情報に基づいて、上記高倍率画像から上記測定対象箇所のエッジを抽出するエッジ抽出手順と、
抽出された上記エッジに基づいて、上記測定対象箇所の寸法値を求める寸法値算出手順と、
求められた上記寸法値及び上記設計値情報を比較し、良否の判定を行う良否判定手順とからなり、
上記ワーク検出手順は、上記パターン画像を用いたパターンマッチングにより、上記低倍率画像における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寸法測定装置用のプログラム。
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