JP5125025B2 - Imaging device and measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置及び計測装置に関する。 The present invention relates to an imaging device and a measurement device.
ワークの外形寸法を光学的に測定する方法として、次のようなものが知られている。すなわち、まず光源、ワーク、撮像機構をこの順に直線状に配置し、光源からワークに光を照射する。そして、この光を撮像機構によって撮像し、得られた画像に写ったワークの影の寸法からワークの外形寸法を測定するというものである。特許文献1には、こうした原理を用いた光学式形状測定装置が記載されている。
The following methods are known as methods for optically measuring the external dimensions of a workpiece. That is, first, a light source, a workpiece, and an imaging mechanism are arranged linearly in this order, and light is emitted from the light source to the workpiece. Then, the light is imaged by an imaging mechanism, and the outer dimension of the workpiece is measured from the dimension of the shadow of the workpiece reflected in the obtained image.
ここで、上記撮像の際には、撮像機構に含まれる対物レンズとワークとの距離(ワーキングディスタンス)は常に一定値となる。これは、ワークを設置するたびに、ワークに焦点が合うように撮像機構の位置を微調整しているためである。 Here, at the time of imaging, the distance (working distance) between the objective lens included in the imaging mechanism and the workpiece (working distance) is always a constant value. This is because the position of the imaging mechanism is finely adjusted so that the work is in focus each time the work is installed.
一方、光源が固定されている場合、ワークと光源との距離は、ワークの形状や取り付け方によっては、ワークを取り替えるたびに変化する。そして、極細のワークを用いる場合は、当該距離の変化が数十μm程度の小さなものであっても、この変化による光学条件のずれに起因して測定誤差が生じてしまうという問題点がある。具体的には、ワークと光源との距離に応じて、回折によるワーク近傍の光の回り込み方等が変化し、同一形状のワークであっても撮像された画像に差異が生じ、ひいては当該画像から算出された測定値に誤差が生じてしまう。 On the other hand, when the light source is fixed, the distance between the work and the light source changes each time the work is replaced depending on the shape and mounting method of the work. When an extremely fine work is used, there is a problem that even if the change in the distance is as small as several tens of μm, a measurement error occurs due to a shift in optical conditions due to this change. Specifically, depending on the distance between the workpiece and the light source, the way in which light near the workpiece is diffracted due to diffraction changes, resulting in a difference in the captured image even if the workpiece has the same shape. An error occurs in the calculated measurement value.
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の奏する効果の一つにより、ワークの取り付け状態によらずワークと光源との距離を一定値に保ち、同一の光学条件下で計測を行うことが可能となる。 The present invention has been made in view of the above problems, and by one of the effects exhibited by the present invention, the distance between the work and the light source is maintained at a constant value regardless of the work attachment state, and the same optical conditions are obtained. Measurements can be performed below.
本発明の撮像装置は、棒状のワークを把持するクランプ機構と、前記クランプ機構によって把持された前記ワークを、当該ワークの軸線と直交する方向から撮像する、対物レンズを有する撮像機構と、前記ワークを挟んで前記対物レンズの反対側に、前記対物レンズからの距離が一定となるように配置された、前記ワークに光を照射する光源と、を備えることを特徴とする。 An imaging apparatus according to the present invention includes a clamp mechanism that grips a rod-shaped workpiece, an imaging mechanism having an objective lens that images the workpiece gripped by the clamp mechanism from a direction perpendicular to the axis of the workpiece, and the workpiece And a light source for irradiating the work with light, which is disposed on the opposite side of the objective lens with a constant distance from the objective lens.
このような構成によれば、ワークに焦点が合っている状態における対物レンズからワークまでの距離(ワーキングディスタンス)、及びワークから光源までの距離は、ともに常に一定となる。これにより、撮像機構(対物レンズ)から見た光源によるワークの照明状態が常に一定となる。ここで照明状態とは、ワークが光源から受ける光の強度や入射角、及び回折によりワークを回り込む光の量やその回り込み方などを指す。よって、上記構成の撮像装置によれば、測定するワークを取り替えても照明状態が常に一定となるため、光の回り込み方のばらつき等に起因する外形寸法の誤差が少ない状態でワークを撮像することができる。 According to such a configuration, both the distance from the objective lens to the workpiece (working distance) and the distance from the workpiece to the light source in a state where the workpiece is in focus are always constant. Thereby, the illumination state of the workpiece | work by the light source seen from the imaging mechanism (objective lens) becomes always constant. Here, the illumination state refers to the intensity and incident angle of light received by the work from the light source, the amount of light that wraps around the work due to diffraction, and how to wrap around the light. Therefore, according to the imaging apparatus having the above-described configuration, the illumination state is always constant even when the workpiece to be measured is replaced, so that the workpiece can be imaged in a state where there is little error in the external dimension due to variations in how light wraps around. Can do.
上記撮像装置において、前記光源は、前記撮像機構に固定されていることが好ましい。このような構成によれば、焦点合わせのために対物レンズを含む撮像機構を移動させると、これに追随して光源も移動する。よって、対物レンズと光源との距離、ひいてはワークと光源との距離を容易に一定に保つことができる。 In the imaging apparatus, it is preferable that the light source is fixed to the imaging mechanism. According to such a configuration, when the imaging mechanism including the objective lens is moved for focusing, the light source is also moved following the movement. Therefore, the distance between the objective lens and the light source, and hence the distance between the workpiece and the light source, can be easily kept constant.
本発明の計測装置は、棒状のワークを把持するクランプ機構と、前記クランプ機構によって把持された前記ワークを、当該ワークの軸線と直交する方向から撮像する、対物レンズを有する撮像機構と、前記ワークを挟んで前記対物レンズの反対側に、前記対物レンズからの距離が一定となるように配置された、前記ワークに光を照射する光源と、前記撮像機構によって撮像された画像から前記ワークの外形寸法を算出する算出部と、を備えることを特徴とする。 The measuring apparatus according to the present invention includes a clamp mechanism that grips a rod-shaped workpiece, an imaging mechanism having an objective lens that images the workpiece gripped by the clamp mechanism from a direction orthogonal to the axis of the workpiece, and the workpiece A light source for irradiating the work with light, which is disposed on the opposite side of the objective lens across the objective lens so as to have a constant distance from the objective lens, and an outer shape of the work from an image taken by the imaging mechanism And a calculation unit for calculating a dimension.
このような構成によれば、ワークに焦点が合っている状態における対物レンズからワークまでの距離(ワーキングディスタンス)、及びワークから光源までの距離は、ともに常に一定となる。これにより、撮像機構(対物レンズ)から見た光源によるワークの照明状態が常に一定となる。そうすると、測定するワークを取り替えても常に一定の照明状態でワークを撮像できるため、得られた画像から算出される外形寸法には、光の回り込み方のばらつき等に起因して含まれる誤差が少なくなる。従って、上記構成の計測装置によれば、計測されるワークの外形寸法の誤差を抑えることができる。 According to such a configuration, both the distance from the objective lens to the workpiece (working distance) and the distance from the workpiece to the light source in a state where the workpiece is in focus are always constant. Thereby, the illumination state of the workpiece | work by the light source seen from the imaging mechanism (objective lens) becomes always constant. As a result, even if the workpiece to be measured is replaced, the workpiece can always be imaged in a constant illumination state. Therefore, the external dimensions calculated from the obtained image have less errors due to variations in how light wraps around. Become. Therefore, according to the measuring apparatus having the above configuration, it is possible to suppress an error in the outer dimension of the workpiece to be measured.
上記計測装置において、前記光源は、前記撮像機構に固定されていることが好ましい。このような構成によれば、焦点合わせのために対物レンズを含む撮像機構を移動させると、これに追随して光源も移動する。よって、対物レンズと光源との距離、ひいてはワークと光源との距離を容易に一定に保つことができる。 In the measurement apparatus, it is preferable that the light source is fixed to the imaging mechanism. According to such a configuration, when the imaging mechanism including the objective lens is moved for focusing, the light source is also moved following the movement. Therefore, the distance between the objective lens and the light source, and hence the distance between the workpiece and the light source, can be easily kept constant.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings shown below, the dimensions and ratios of the components are appropriately different from the actual ones in order to make the components large enough to be recognized on the drawings.
(計測装置)
図1は、本発明の実施形態に係る計測装置100の構成を示す概略図である。計測装置100は、極細の丸棒状のワークRの外形寸法を光学的に計測する装置であり、ワークRをX軸に平行に把持するクランプ機構30と、クランプ機構30が上面に配設されたテーブル31と、把持されたワークRの軸線Raに直交するZ軸方向からワークRを撮像する撮像機構35とを備えている。本実施形態で計測されるワークRは、直径400μm〜1.5mm程度の極細の丸棒形状のものである。
(Measurement device)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a
撮像機構35は、Z軸に略平行な面を持つ支持台51と、この面に設けられたステッピングモータ52(図2参照)を介してZ軸方向に平行移動可能に取り付けられたテーブル32と、テーブル32に固定された撮像手段としての2つのカメラユニット36,37とを備えている。テーブル32には、カメラユニット36,37にそれぞれ対向して配置された2つの光源33,34が固定されている。従って、光源33,34は、カメラユニット36,37との相対位置関係が常に一定に保たれている。
The
上記構成を、図2を用いて詳述する。図2は、撮像機構35及びクランプ機構30の一部を示す側面図である。この図の視点からは、カメラユニット36及び光源33が隠れて見えないため描かれていないが、これらの構成及び相対位置関係は、カメラユニット37及び光源34のそれと同様である。
The above configuration will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a side view showing a part of the
カメラユニット36,37は、例えば、撮像素子としてのCCDと、ワークRの計測箇所を拡大する対物レンズ39とを用いて構成される。カメラユニット36とカメラユニット37とは、撮像時の倍率が異なるように構成されている。対物レンズ39は、カメラユニット37(36)の先端部に配置されており、計測時にはワークRに対向する。特に、カメラユニット37(36)の焦点がワークRに合っている場合には、対物レンズ39とワークRとの距離(ワーキングディスタンス)は常にD1で一定となる。ワークRを挟んで対物レンズ39の反対側には、ワークRに光を照射する光源34(33)が配置されている。光源33,34には、例えば、高輝度が得られるハロゲンランプなどが用いられ、カメラユニット36,37の撮像倍率に応じてそれぞれ照明輝度が設定されている。光源34(33)及びカメラユニット37(36)はテーブル32に固定されているので、光源34と対物レンズ39との間の距離は常にD3で一定となる。上記より、カメラユニット37(36)の焦点がワークRに合っている場合には、ワークRと光源34(33)との間の距離は常にD2(=D3−D1)で一定となる。
The
ここで、カメラユニット36のCCDとしては、例えば230万画素、画素ピッチ4.4μm、分解能0.1μmのものを用いることができ、対物レンズ39を含む光学系と組み合わせて、拡大倍率50倍、撮像視野100μm角、焦点深度1μmに設定されている。また、カメラユニット37のCCDとしては、例えば400万画素、画素ピッチ6μm、分解能0.6μmのものを用いることができ、対物レンズ39を含む光学系と組み合わせて、拡大倍率10倍、撮像視野1.2mm角、焦点深度17μmに設定されている。
Here, as the CCD of the
上述した焦点の調整は、撮像機構35が備えるオートフォーカス機構38によって行う。オートフォーカス機構38は、図2に示すステッピングモータ52を有している。そして、オートフォーカス機構38は、このステッピングモータ52を用いてテーブル32をZ軸方向に移動させ、ワークRと対物レンズ39との距離を変化させることにより、カメラユニット36,37の焦点を調整する。ステッピングモータ52に代えて、リニアモータ、エアシリンダ、マイクロメータ等を利用したモータを用いてもよい。また、オートフォーカス機構38は、対物レンズ39の位置を微調整するために、対物レンズ39の近傍に、ステッピングモータとギヤを組み合わせたモータ、ボイスコイルモータとバネを組み合わせたモータ、ピエゾアクチュエータ等をさらに備えていてもよい。
The focus adjustment described above is performed by an
図1に戻り、計測装置100は、把持されたワークRの少なくとも一部が各カメラユニット36,37と各光源33,34との間の各光軸33a,34a上に位置するように、テーブル31をX軸方向及びY軸方向に移動させる駆動部(図示省略)を備えている。駆動部は、X軸モータとY軸モータとから構成される。X軸モータ及びY軸モータには、例えば、サーボモータやパルスモータが用いられる。
Returning to FIG. 1, the
さらに、計測装置100は、計測装置100の各部を制御する制御装置40を備えている。制御装置40は、本発明の算出部に対応するCPU41と、EPROMなどからなるメモリ42と、画像処理部43と、X軸モータ制御部44と、Y軸モータ制御部45と、クランプ機構30のモータ29の制御を行うモータ制御部46と、を備えている。制御装置40は、例えばパーソナルコンピュータ等を活用して構成する。
Furthermore, the
ここで、クランプ機構30について、図3を用いて説明する。図3は、クランプ機構30の構造を示す概略斜視図である。クランプ機構30は、ワークRを把持する把持部10と、把持されたワークRの姿勢を調整する姿勢調整部20と、把持部10と姿勢調整部20とを一体として軸支する軸受け27と、把持部10と姿勢調整部20とを一体として回転させる回転駆動部としてのモータ29とを備えている。モータ29には、例えば、サーボモータやパルスモータを用いることができる。
Here, the
軸受け27とモータ29との間には、姿勢調整部20の原点位置を検出する位置検出機構28と、モータ29の回転軸と姿勢調整部20とを軸受け27を介して連結するスリーブ状の連結部29aとが設けられている。上記の各構成は、支持プレート25の表面にそれぞれ配設されている。
Between the
位置検出機構28は、位置検出用のプレート(ドグ板)28aと、ドグ板28aの取り付け部28bと、原点センサ28cとから構成されている。軸受け27により回転可能に軸支された姿勢調整部20の一方の軸(不図示)に取り付け部28bが固定されている。原点センサ28cは、例えば、発光部(不図示)と受光部(不図示)とが対向配置されたフォトマイクロセンサを用い、取り付け部28bに取り付けられたドグ板28aが上記発光部と上記受光部との間を横切るように支持プレート25の表面に配設されている。上記発光部と上記受光部との間の光軸をドグ板28aが遮蔽することにより、原点位置が検出される。本実施形態では検出位置精度30μmのフォトマイクロセンサを用いた。回転角度に直すと0.1°の精度で原点を検出可能である。
The
把持部10は、受け台アーム11と、受け台アーム11の一方の端部11aに取り付けられた受け台1と、T字形状の押さえ部アーム12と、その端部12aに取り付けられた押さえ部5と、を備えている。受け台1は、ワークRを導くためのV字形状の溝を有している。これに対向する押さえ部5は、受け台1の上記溝に配置されたワークRに上から当接するよう、受け台1の溝に対応するような下に凸のV字形状をなしている。当該下に凸のV字形状は、先端部が平らに潰れており、この平らな部位がワークRに当接する。従って、ワークRは、受け台1の溝と、押さえ部5の平らな先端部とによって把持される。
The
ここで、押さえ部アーム12は、図示しないばねによって、T字形状の支柱の根元を支点として、押さえ部5が受け台1に当接する方向に付勢されている。この弾性力を利用して、ワークRは、受け台1と押さえ部5とにより把持される。
Here, the
姿勢調整部20は、受け台アーム11をガイドするアームガイド16と、受け台アーム11の他方の端部11bを支持する位置調整部としての中空のブロック21と、を備えている。また、アームガイド16とブロック21とが配設された回転テーブル18と、軸受け27に軸支されると共にブロック21が取り付けられる回転プレート24と、を備えている。
The
従って、モータ29を駆動すれば、軸受け27に軸支された回転プレート24が回転する。回転プレート24には、ブロック21を介して回転テーブル18が固定されているので、ブロック21とアームガイド16とに支持された受け台アーム11が回転する。すなわち、ワークRを把持部10に把持した状態でモータ29の回転軸を中心として回転可能な構成となっている。
Therefore, when the
以上に説明した計測装置100のうち、オートフォーカス機構38を含む撮像機構35と、クランプ機構30と、光源33,34とから構成される装置が、本発明における撮像装置に対応する。
Of the
(計測方法)
次に、計測装置100を用いた計測方法について説明する。図4は、計測装置100を用いてワークRの外形寸法を計測する場合の工程図である。以下、図4の工程図に沿って説明する。
(Measurement method)
Next, a measurement method using the
ステップS1では、クランプ機構30にワークRを取り付ける。まず、クランプ機構30に、上記した機構により把持部10においてワークRを把持させ、ワークRの軸線Raとモータ29の回転軸とが合致するように姿勢調整部20を調整する。実際の調整方法としては、クランプ機構30にワークRを把持させた上で回転させ、その状態を撮像機構35により撮像して軸線Raのぶれがないかチェックする作業を繰り返して行う。
In step S <b> 1, the workpiece R is attached to the
続くステップS2では、クランプ機構30を所定位置へ移動させる。このステップは、制御装置40を操作して計測装置100を動作させることによって行われる。まず、CPU41は、メモリ42に入力された測定プログラムに基づいてX軸モータ制御部44とY軸モータ制御部45とに制御信号を送る。X軸モータ制御部44とY軸モータ制御部45は、制御信号に基づいてX軸モータ、Y軸モータを駆動して例えば光軸33a上にワークRの測定箇所が位置するように、テーブル31を移動させる。
In subsequent step S2, the
ここで、X軸モータ制御部44とY軸モータ制御部45は、光軸34a上にワークRの測定箇所が位置するように、テーブル31を移動させてもよい。ワークRを光軸33a上に位置させるか、光軸34a上に位置させるかは、計測する部位の範囲によって決定される。すなわち、例えば極めて狭い範囲の微細な加工部位の形状を計測する場合は、50倍の倍率をもつカメラユニット36によって撮像を行うために光軸33a上に位置させ、より広い範囲の形状を計測するような場合は、10倍の倍率をもつカメラユニット37によって撮像を行うために光軸34a上に位置させる。
Here, the X-axis motor control unit 44 and the Y-axis
次に、ステップS3では、オートフォーカス機構38によりオートフォーカスが実行される。すなわち、CPU41が、オートフォーカス機構38に制御信号を送り、光源33によって照明されたワークRにカメラユニット36の焦点が合うようにオートフォーカス機構38を駆動する。より詳しくは、カメラユニット36によって撮像された画像情報に基づいて画像処理部43がワークRの外形を特定し、外形線が所定のシャープネスを得られるようにオートフォーカス機構38に含まれるステッピングモータ52を駆動して焦点合わせを行う。
Next, in step S3, autofocus is executed by the
焦点合わせの際には、対物レンズ39の近傍に組み込まれたモータによって対物レンズ39を同時に駆動してさらに微調整してもよい。なお、焦点が規格範囲以上にずれていてオートフォーカス機構38が機能しない場合や、計測装置100がオートフォーカス機構38をもたない場合は、手動で焦点を合わせてもよい。
At the time of focusing, the
こうして焦点が合った状態における、対物レンズ39とワークRとの距離は、対物レンズ39の特性によって常に一定の値D1(ワーキングディスタンス)となる(図2参照)。本実施形態では、D1は約10mmである。ここで、対物レンズ39を含むカメラユニット36は、テーブル32に固定されている。一方、光源33も、撮像機構35に含まれるテーブル32に固定されている。従って、焦点合わせのためにステッピングモータ52が駆動されても、対物レンズ39と光源33との間の距離は常にD3で一定に保たれている。本実施形態では、D3は約45mmである。以上から、ワークRと光源33との間の距離も常に一定値D2(=D3−D1)に保たれており、その大きさは約35mmである。
In this state, the distance between the
次に、ステップS4では、撮像機構35に含まれるカメラユニット36によるワークRの撮像が行われる。図5は、このときの撮像機構35の撮像範囲を示す図である。本実施形態では、この図に示すようにワークRの先端部を撮像する。そして、その画像をもとに、後述するステップS5において、例えばワークRの直径を算出する。
Next, in step S <b> 4, the workpiece R is imaged by the
図6(a)は、図5中のA−A’線に沿ったCCDの輝度検出結果を示す図である。ワークRにかかる位置では、光源33からの光が遮られて輝度が低くなっており、ワークRの外側の位置では、光源33からの光を計測するため輝度が高くなっている。
FIG. 6A is a diagram showing the luminance detection result of the CCD along the line A-A ′ in FIG. 5. At the position related to the workpiece R, the light from the
本実施形態の計測装置100による撮像では、同一のワークRを計測した場合は、常に図6(a)のような結果が得られる。すなわち、例えば図6(b)のように、ワークRが細く見える(図5中のワークR’に相当)ような誤差を含んだ結果が生じにくい。これは、上述したようにワークRと光源33との距離が常にD3に保たれていることにより、ワークRが一定の照明状態で照明されるからである。ここで照明状態とは、ワークRが光源33から受ける光の強度や入射角、及び回折によりワークRを回り込む光の量やその回り込み方などを指す。
In imaging by the measuring
例えばワークRと光源33との距離が数十μm程度変化すると、光源33からの光が回折によってワークRの輪郭部を回り込む程度が変化し、本来図5の符号Rで示される外形であるワークRが、同図の符号R’で示される外形であるかのように撮像されてしまう。すなわち、図6(a)の結果が得られるべきワークRであっても図6(b)のように実際と形状の異なる撮像が行われてしまう。しかしながら、上述した特徴により、本実施形態の計測装置100ではこうした不具合が起こりにくい。このような不具合は、ワークRの直径が1mm程度もしくは1mmを下回るような極細の場合に特に起こりやすい。
For example, when the distance between the work R and the
次に、ステップS5では、ステップS4で得られた画像をもとに、ワークRの外形寸法の計測値を算出する。このステップは次のように行われる。まず、画像処理部43は、撮像された画像情報をビットマップデータに変換して算出部としてのCPU41に送る。CPU41は、このビットマップデータから計測箇所の寸法を演算して出力する。この演算は、例えば、図6(a)のデータにおいてコントラストが大きく変わる2点(すなわち輝度が急激に増加、低減する点)を特定し、その間の画素数から撮像倍率を用いて換算処理することによって行われる。図6(a)のデータによれば、ワークRの直径を計測することができる。
Next, in step S5, the measured value of the outer dimension of the workpiece R is calculated based on the image obtained in step S4. This step is performed as follows. First, the
以上のステップを経て、ワークRの形状の計測が終了する。この後、計測データを増やして計測精度を高めるために、ワークRを一定角度回転させ、その状態でステップS3からステップS5を行ってもよく、この工程をさらに繰り返し行ってもよい。 Through the above steps, measurement of the shape of the workpiece R is completed. Thereafter, in order to increase the measurement data and increase the measurement accuracy, the workpiece R may be rotated by a certain angle, and the steps S3 to S5 may be performed in this state, or this process may be further repeated.
この工程は、次のようにして行われる。まず、制御装置40が、モータ制御部46に制御信号を送り、ワークRを複数回に分けて回転させるようにモータ29を駆動する。これに同期してワークRを撮像するためにステップS3からステップS5を行い、出力されたデータをCPU41によって統計処理させる。これにより、測定箇所の複数のサンプリングデータから平均値やバラツキが得られる。また、ワークRを複数回に分けて回転させることにより、偏芯等の寸法情報が得られる。
This process is performed as follows. First, the
また、ステップS1〜ステップS5の終了後、又はワークRを回転させて複数回の計測を行った後、同一のワークRに対して、撮像倍率が異なる2つのカメラユニット36,37のうちの他方を用いた計測を行ってもよい。
In addition, after the completion of step S1 to step S5 or after the workpiece R is rotated and measured a plurality of times, the other of the two
一つのワークRの計測が終了した場合は、ワークRをクランプ機構30から取り外し、別のワーク(以下ワークR2とする)に対して同様の計測を行う。このとき、本実施形態の計測装置100によれば、ワークR2の取り付け姿勢が前回のワークRの取り付け姿勢と若干異なっていたとしても、ワークR2と光源33,34との距離D3を、ワークRの計測の際と同一に保つことができ、ワークR2をワークRと同一の照明状態で照明することができる。このため、距離D3のばらつきに起因する計測誤差、すなわちワークR2の照明状態のばらつきに起因する、例えば回折による光の回り込み方の違いによる計測誤差が生じにくい。よって、極細のワークRを多数計測する場合であっても、適切に外形寸法の計測及びこれに基づく検査や良品選別等を行うことができる。
When the measurement of one workpiece R is completed, the workpiece R is removed from the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。例えば上記実施形態以外の変形例は、以下の通りである。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, various deformation | transformation can be added with respect to the said embodiment in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, modifications other than the above embodiment are as follows.
(変形例1)
上記実施形態における撮像機構35は、光源33,34が固定されたテーブル32を有しているが、これに代えて、次のような構成としてもよい。図7は、本変形例に係る撮像機構35及びクランプ機構30の一部を示す側面図である。この図からわかるように、カメラユニット36,37、及び光源33,34は、互いに分離された異なる支持台51a,51bに取り付けられている。すなわち、カメラユニット36,37は、テーブル32a及びステッピングモータ52aを介して支持台51aに取り付けられている。また、光源33,34は、テーブル32b及びステッピングモータ52bを介して支持台51bに取り付けられている。
(Modification 1)
The
ここで、ステッピングモータ52a,52bは、常に同一の駆動信号を受けて同一の駆動状態が実現されるように構成されている。つまり、ステッピングモータ52aはテーブル32aを、またステッピングモータ52bはテーブル32bを、常に同一の方向に同一の速度で同一の距離だけZ軸方向に移動させる。従って、テーブル32aとテーブル32bとの相対位置関係は常に一定であり、この結果カメラユニット36,37と光源33,34との相対距離も常に一定となる。こうした構成によれば、カメラユニット36,37に含まれる対物レンズ39と光源33,34との距離は一定となる。よって、上記実施形態と同様、焦点が合った状態における距離D1,D2,D3が常に一定値となり、ワークRを取り替えても同一の照明状態で照明することができるとともに、誤差の少ない外形寸法の計測を行うことができる。
Here, the stepping
(変形例2)
上記実施形態においてワークRは、単純な丸棒に限定されない。例えば、先端部が細く加工されたものや、段階的に直径が変わる形状のものであってもよい。また、断面が多角形であるものや、外形が曲線を含むようなものであってもよい。
(Modification 2)
In the above embodiment, the workpiece R is not limited to a simple round bar. For example, the tip portion may be processed into a thin shape, or may have a shape whose diameter changes stepwise. Further, the cross section may be a polygon or the outer shape may include a curve.
(変形例3)
上記実施形態の計測装置100において、クランプ機構30、テーブル31、撮像機構35などの各部の配置は、これに限定されない。例えば、図1において、丸棒状のワークRの軸線RaとZ軸方向とが合致するようにクランプ機構30をテーブル31に配置して、ワークRの軸線Raに対して垂直な方向に光軸33aが来るように、カメラユニット36と光源33とを対向配置してもよい。これによれば、ワークRをZ軸方向から受け台1の溝に挿入することとなり、比較的に作業がし易い。
(Modification 3)
In the
(変形例4)
クランプ機構30の構成は、上記実施形態のようにV字形状の溝を有する受け台1を備えたものに限定されず、ワークRを把持可能なものであればどのような構成であってもよい。例えば、ワークRを3方向から支持する挟持部と、当該挟持部を締め付けてワークRを固定する締め付け部とを有するチャックや、万力のように2方向からワークRを支持する構成のものを用いることができる。
(Modification 4)
The configuration of the
10…把持部、20…姿勢調整部、29…モータ、30…クランプ機構、32…テーブル、33,34…光源、35…撮像機構、36,37…カメラユニット、38…オートフォーカス機構、39…対物レンズ、40…制御装置、41…算出部としてのCPU、51…支持台、52…ステッピングモータ、100…計測装置。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記クランプ機構によって把持された前記ワークを、当該ワークの軸線と直交する方向から撮像する、対物レンズを有する撮像機構と、
前記ワークを挟んで前記対物レンズの反対側に、前記対物レンズからの距離が一定となるように配置された、前記ワークに光を照射する光源と、を備え、
前記クランプ機構は、把持した前記ワークの姿勢を調整する姿勢調整部を有することを特徴とする撮像装置。 A clamp mechanism for gripping a rod-shaped workpiece;
An imaging mechanism having an objective lens that images the workpiece gripped by the clamping mechanism from a direction orthogonal to the axis of the workpiece;
A light source for irradiating the work with light, disposed on the opposite side of the objective lens across the work, so that the distance from the objective lens is constant ,
The said clamp mechanism has an attitude | position adjustment part which adjusts the attitude | position of the hold | gripped said workpiece | work, The imaging device characterized by the above-mentioned .
前記光源は、前記撮像機構に固定されていることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The imaging apparatus, wherein the light source is fixed to the imaging mechanism.
前記クランプ機構によって把持された前記ワークを、当該ワークの軸線と直交する方向から撮像する、対物レンズを有する撮像機構と、
前記ワークを挟んで前記対物レンズの反対側に、前記対物レンズからの距離が一定となるように配置された、前記ワークに光を照射する光源と、
前記撮像機構によって撮像された画像から前記ワークの外形寸法を算出する算出部と、を備え、
前記クランプ機構は、把持した前記ワークの姿勢を調整する姿勢調整部を有することを特徴とする計測装置。 A clamp mechanism for gripping a rod-shaped workpiece;
An imaging mechanism having an objective lens that images the workpiece gripped by the clamping mechanism from a direction orthogonal to the axis of the workpiece;
A light source for irradiating the work with light, which is disposed on the opposite side of the objective lens across the work, so that the distance from the objective lens is constant,
A calculation unit that calculates an outer dimension of the workpiece from an image captured by the imaging mechanism ,
The measuring apparatus according to claim 1, wherein the clamp mechanism includes a posture adjusting unit that adjusts a posture of the gripped workpiece .
前記光源は、前記撮像機構に固定されていることを特徴とする計測装置。 It is a measuring device of Claim 3, Comprising:
The measuring device, wherein the light source is fixed to the imaging mechanism.
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