(57)【要約】【課題】  貫通穴の鮮明な開口画像を得ることができ、各開口の中心点間の距離を簡便に測定する貫通穴の同心測定方法及び貫通穴の同心測定装置を提供する。【解決手段】  貫通穴４の内壁面１４に光を当てるように、第１の面６側から光を照射する。検査対象物２の第２の面８側に配置された撮像器２４によって、貫通穴４の第１の面６での開口１０の高さに焦点を合わせ、内壁面１４が第１の面６と接する第１の内壁端部１６を撮像して、第１の開口画像を取得する。貫通穴４の第２の面８での開口１２の高さに焦点を合わせ、内壁面１４が第２の面８と接する第２の内壁端部１８を撮像して、第２の開口画像を取得する。第１の開口画像の第１の中心点のｘｙ座標を示す第１の位置データを生成する。第２の開口画像の第２の中心点のｘｙ座標を示す第２の位置データを生成する。第１及び第２の位置データを比較して、第１及び第２の中心点間の距離を算出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交座標系Ｏ−ｘｙｚに、検査対象物を、その第１の面と第２の面がｚ軸に直交するように配置すること、
前記第１の面及び前記第２の面を貫通する貫通穴の内壁面に光を当てるように、前記第１の面側から光を照射すること、
前記検査対象物の前記第２の面側に配置された撮像器によって、前記貫通穴の前記第１の面での開口の高さに焦点を合わせ、前記内壁面が前記第１の面と接する第１の内壁端部を撮像して、第１の開口画像を取得すること、
前記撮像器によって、前記貫通穴の前記第２の面での開口の高さに焦点を合わせ、前記内壁面が前記第２の面と接する第２の内壁端部を撮像して、第２の開口画像を取得すること、
前記第１の開口画像の第１の中心点のｘｙ座標を示す第１の位置データを生成すること、
前記第２の開口画像の第２の中心点のｘｙ座標を示す第２の位置データを生成すること、及び、
前記第１及び第２の位置データを比較して、前記第１及び第２の中心点間の距離を算出すること、
を含む貫通穴の同心度測定方法。
【請求項２】
直交座標系Ｏ−ｘｙｚに第１の面と第２の面がｚ軸に直交するように配置される検査対象物の前記第１の面及び前記第２の面を貫通する貫通穴の内壁面に光を当てるように、前記第１の面側から光を照射する照射手段と、
前記検査対象物の前記第２の面側に配置され、前記貫通穴の前記第１の面での開口の高さに焦点を合わせて、前記内壁面が前記第１の面と接する第１の内壁端部を撮像し、前記貫通穴の前記第２の面での開口の高さに焦点を合わせて、前記内壁面が前記第２の面と接する第２の内壁端部を撮像する撮像手段と、
前記第１の内壁端部の撮像によって得られた第１の開口画像の第１の中心点のｘｙ座標を示す第１の位置データ及び前記第２の内壁端部の撮像によって得られた第２の開口画像の第２の中心点のｘｙ座標を示す第２の位置データを生成する位置データ生成手段と、
前記第１及び第２の位置データを比較して、前記第１及び第２の中心点間の距離を算出する距離算出手段と、
を含む貫通穴の同心度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通穴の同心測定方法及び貫通穴の同心測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、貫通穴の同心度測定においては、画像処理を用いて円中心座標を求めており、透過照明による画像で一方の開口の中心座標を、落射照明の反射光による画像でテーパー部を含む他方の開口の中心座標をそれぞれ測定し、その差より同心度を算出している。
【特許文献１】実開平０６−０５１８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、中心座標を測定する画像のテーパー部を含む開口の円の輪郭を鮮明にするため、テーパー部面を研磨しエッジを明確にする必要があった。
【０００４】
本発明は、貫通穴の鮮明な開口画像を得ることができ、各開口の中心点間の距離を簡便に測定する貫通穴の同心測定方法及び貫通穴の同心測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明に係る貫通穴の同心度測定方法は、直交座標系Ｏ−ｘｙｚに、検査対象物を、その第１の面と第２の面がｚ軸に直交するように配置すること、
前記第１の面及び前記第２の面を貫通する貫通穴の内壁面に光を当てるように、前記第１の面側から光を照射すること、
前記検査対象物の前記第２の面側に配置された撮像器によって、前記貫通穴の前記第１の面での開口の高さに焦点を合わせ、前記内壁面が前記第１の面と接する第１の内壁端部を撮像して、第１の開口画像を取得すること、
前記撮像器によって、前記貫通穴の前記第２の面での開口の高さに焦点を合わせ、前記内壁面が前記第２の面と接する第２の内壁端部を撮像して、第２の開口画像を取得すること、
前記第１の開口画像の第１の中心点のｘｙ座標を示す第１の位置データを生成すること、
前記第２の開口画像の第２の中心点のｘｙ座標を示す第２の位置データを生成すること、及び、
前記第１及び第２の位置データを比較して、前記第１及び第２の中心点間の距離を算出すること、
を含む。本発明によれば、落射照明による反射光を検出するのではなく、透過照明を用いて検査対象物の貫通穴の内壁面に光を当てて、第１及び第２の内壁端部を撮像するので、貫通穴の鮮明な開口画像を得ることができ、各開口の第１及び第２の中心点間の距離を簡便に測定することができる。
（２）本発明に係る貫通穴の同心度測定装置は、直交座標系Ｏ−ｘｙｚに第１の面と第２の面がｚ軸に直交するように配置される検査対象物の前記第１の面及び前記第２の面を貫通する貫通穴の内壁面に光を当てるように、前記第１の面側から光を照射する照射手段と、
前記検査対象物の前記第２の面側に配置され、前記貫通穴の前記第１の面での開口の高さに焦点を合わせて、前記内壁面が前記第１の面と接する第１の内壁端部を撮像し、前記貫通穴の前記第２の面での開口の高さに焦点を合わせて、前記内壁面が前記第２の面と接する第２の内壁端部を撮像する撮像手段と、
前記第１の内壁端部の撮像によって得られた第１の開口画像の第１の中心点のｘｙ座標を示す第１の位置データ及び前記第２の内壁端部の撮像によって得られた第２の開口画像の第２の中心点のｘｙ座標を示す第２の位置データを生成する位置データ生成手段と、
前記第１及び第２の位置データを比較して、前記第１及び第２の中心点間の距離を算出する距離算出手段と、
を含む。本発明によれば、落射照明による反射光を検出するのではなく、透過照明を用いて検査対象物の貫通穴の内壁面に光を当てて、第１及び第２の内壁端部を撮像するので、貫通穴の鮮明な開口画像を得ることができ、各開口の第１及び第２の中心点間の距離を簡便に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る検査対象物を説明する断面図である。図２は、本実施の形態に係る貫通穴の同心度測定装置を説明する概略図である。
【０００７】
本実施の形態に係る貫通穴の同心度測定装置では、図１に示すように、貫通穴４を有する検査対象物２を用意する。検査対象物２は、第１の面６と第２の面８が平行になっている。検査対象物２は、複数の貫通穴４を有していてもよい。貫通穴４は、検査対象物２の第１の面６と第２の面８を貫通している。貫通穴４は、第１の面６の開口１０と第２の面８の開口１２を有している。貫通穴４は、第１の面６の開口１０から第２の面８の開口１２にかけて内壁面１４を有している。貫通穴４は、内壁面１４が第１の面６と接する第１の内壁端部１６を有している。貫通穴４は、内壁面１４が第２の面８と接する第２の内壁端部１８を有している。貫通穴４は、第２の内壁端部１８から内部にかけてテーパー部２０を有している。検査対象物２は、直交座標系Ｏ−ｘｙｚに第１の面６と第２の面８がｚ軸に直交するように配置される。
【０００８】
本実施の形態に係る貫通穴の同心度測定装置では、図２に示すように、照射手段２２と、撮像手段（撮像器）２４と、演算処理装置２６とを備える。照射手段２２は、図１に示すように、検査対象物２の第１の面６及び第２の面８を貫通する貫通穴４の内壁面１４に光を当てるように、第１の面６側から光を照射する。照射手段２２は、光量を任意に調整できてもよい。照射手段２２は、光量を下げることにより、内壁面１４への光の照射量を下げてもよい。照射手段２２は、光量を上げることにより、内壁面１４への光の照射量を上げてもよい。照射手段２２は、開口数の大きな明るい集光レンズ２８を用いて、光量を上げてもよい。照射手段２２は、撮像手段２４に対するノイズ光の入力を最小限に抑えるように設置位置や角度が調整できるようになっていてもよい。照射手段２２は、透過照明のハロゲン光源であってもよい。例えば、同軸照明などで構成されている。
【０００９】
撮像手段２４は、図１に示すように、検査対象物２の第２の面８側に配置される。撮像手段２４は、貫通穴４の第１の面６での開口の高さに焦点を合わせて、内壁面１４が第１の面６と接する第１の内壁端部１６を撮像する。撮像手段２４は、貫通穴４の第２の面８での開口の高さに焦点を合わせて、内壁面１４が第２の面８と接する第２の内壁端部１８を撮像する。撮像手段２４は、焦点深度が浅い対物レンズ３０を用いてもよい。これにより、撮像手段２４をｚ軸方向に移動することにより第１及び第２の内壁端部１６，１８をさらに高精度に撮像できる。撮像手段２４は、ノイズ光の入力を最小限に抑えるように設置位置や角度が調整できるようになっていてもよい。撮像手段２４は、ＣＣＤカメラであってもよい。撮像手段２４は、第１及び第２の開口画像３２，３４の画像データを演算処理装置２６へ送る。
【００１０】
演算処理装置２６は、図２に示すように、演算部（中央処理装置）３６を備えている。演算部３６は、位置データ生成手段３８として、第１の内壁端部１６の撮像によって得られた第１の開口画像３２の第１の中心点４０のｘｙ座標を示す第１の位置データ（ｘ１，ｙ１）（図４参照）を生成する。演算部３６は、位置データ生成手段３８として、第２の内壁端部１８の撮像によって得られた第２の開口画像３４の第２の中心点４２のｘｙ座標を示す第２の位置データ（ｘ２，ｙ２）（図５参照）を生成する。
【００１１】
位置データ生成手段３８は、第１の開口画像３２を画像処理することにより、第１の開口画像３２の中心点である第１の中心点４０のｘ座標位置及びｙ座標位置を演算する。あるいは、位置データ生成手段３８は、第２の開口画像３４を画像処理することにより、第２の開口画像３４の中心点である第２の中心点４２のｘ座標位置及びｙ座標位置を演算する。第１の開口画像３２の第１の中心点４０のｘｙ座標は、第１の位置データ（ｘ１，ｙ１）を示している。第２の開口画像３４の第２の中心点４２のｘｙ座標は、第２の位置データ（ｘ２，ｙ２）を示している。
【００１２】
演算部３６は、距離算出手段４４として、位置データ生成手段３８で生成した第１位置データ（ｘ１，ｙ１）及び第２の位置データ（ｘ２，ｙ２）を比較して（図６参照）、第１及び第２の中心点４０，４２間の距離４６（図７参照）を算出する。距離算出手段４４は、第１位置データ（ｘ１，ｙ１）と第２の位置データ（ｘ２，ｙ２）の２点間距離を計算し、第１及び第２の中心点４０，４２間の距離４６を算出する。
【００１３】
演算処理装置２６は、図２に示すように、さらに、記憶部４８を備えていてもよい。記憶部４８は、データ読み取り可能なＲＡＭ，ＲＯＭ、磁気ディスクなどの記憶媒体（記録媒体）を有しており、この記憶媒体は、磁気的、光学的記録媒体、もしくは半導体メモリ等で構成されている。記憶部４８は、図４及び図５に示すような、撮像手段２４から送られてきた画像データである第１及び第２の開口画像３２，３４を記憶してもよい。
【００１４】
本実施の形態に係る貫通穴の同心度測定装置では、図２に示すように、さらに、ステージ５０と、ＸＹキャリア５２と、Ｚキャリア５４と、駆動制御装置５６と、表示装置５８と、入力装置６０とを備えていてもよい。ステージ５０は、ｘｙ軸を含む座標系のｘｙ軸平面に配置してもよい。ステージ５０は、ＸＹキャリア５２によって検査対象物２の面に平行に移動してもよい。ＸＹキャリア５２は、駆動制御装置５６に接続されていてもよい。撮像手段２４は、Ｚキャリア５４によってｚ軸方向に移動してもよい。Ｚキャリア５４は、駆動制御装置５６に接続されていてもよい。
【００１５】
駆動制御装置５６は、演算処理装置２６からの指示により、ＸＹキャリア５２を用いて、検査対象物２を配置するステージ５０のｘｙ座標方向の駆動を制御してもよい。あるいは、駆動制御装置５６は、演算処理装置２６からの指示により、Ｚキャリア５４を用いて、撮像手段２４のｚ座標方向の駆動を制御してもよい。
【００１６】
表示装置５８は、操作画面、データ入力画面、撮像手段２４で得られた第１及び第２の開口画像３２，３４などを表示してもよい。表示装置５８は、例えば、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）、液晶ディスプレイ、ＬＥＤランプなどで構成されている。
【００１７】
入出力装置６０は、演算処理装置２６に対して必要な情報などを外部から入力してもよい。入出力装置６０は、例えば、文字や数字を入力するためのキーボード、画像モニタの画面上に表示されたカーソルで種々の操作をするマウス、ネットワーク経由でホストコンピュータなどと接続することが可能である。
【００１８】
本実施の形態によれば、落射照明による反射光を検出するのではなく、透過照明を用いて検査対象物の貫通穴の内壁面に光を当てて、第１及び第２の内壁端部を撮像するので、貫通穴の鮮明な開口画像を得ることができ、各開口の第１及び第２の中心点間の距離を簡便に測定することができる。
【００１９】
次に、本実施の形態に係る貫通穴の同心度測定装置を用いて貫通穴の同心度測定方法を説明する。図３は、本実施の形態に係る貫通穴の同心度測定方法を説明するフローチャートである。
【００２０】
本実施の形態に係る貫通穴の同心度測定方法では、図１に示すように、貫通穴４を有する検査対象物２を用意する。詳細については、貫通穴の同心度測定装置の欄で説明した通りである。検査対象物２を、図１及び図２に示すように、直交座標系Ｏ−ｘｙｚに、検査対象物を、その第１の面と第２の面がｚ軸に直交するように配置する（ステップＳ１００）。検査対象物２を、直交座標系Ｏ−ｘｙｚのｘｙ軸平面である、ステージ５０に配置してもよい。検査対象物２を、ＸＹキャリア５２によって、ステージ５０を移動し、検査対象となる貫通穴４を撮像手段２４の撮像範囲内に配置してもよい。
【００２１】
次に、光を、図１に示すように、ステップＳ１００で配置した検査対象物２の第１の面６及び第２の面８を貫通する貫通穴４の内壁面１４に当てるように、第１の面６側から照射する（ステップＳ１１０）。光量を任意に調整して照射してもよい。光量を下げることにより、内壁面１４への光の照射量を下げてもよい。光量を上げることにより、内壁面１４への光の照射量を上げてもよい。開口数の大きな明るい集光レンズ２８を用いて、光量を上げてもよい。
【００２２】
次に、図１に示すように、検査対象物２の第２の面８側に配置された撮像手段２４によって、貫通穴４の第１の面６での開口１０の高さに焦点を合わせる。撮像手段２４によって、内壁面１４が第１の面６と接する第１の内壁端部１６を撮像し、第１の開口画像３２（図４参照）を取得する（ステップＳ１２０）。撮像手段２４の焦点合わせは、Ｚキャリア５４によって、撮像手段２４を上下移動させることにより、貫通穴４の第１の面６での開口１０の高さに合わせてもよい。撮像手段２４は、焦点深度が浅い対物レンズ３０を用いて撮像してもよい。これにより、撮像手段２４をｚ軸方向に移動することにより第１及び第２の内壁端部１６，１８をさらに高精度に撮像できる。第１の内壁端部１６を撮像する際は、内壁面１４の反射の影響を抑えるために、照射手段２２の光量を下げてもよい。これにより、第１の開口画像３２の輪郭が判別し易くなる。第１の開口画像３２の画像データは、演算処理装置２６へ送られる。第１の開口画像３２の画像データは、記憶部４８に記憶されてもよい。第１の開口画像３２の画像データは、表示装置５８に表示されてもよい。
【００２３】
次に、図１に示すように、撮像手段２４によって、貫通穴４の第２の面８での開口１２の高さに焦点を合わせる。撮像手段２４によって、内壁面１４が第２の面８と接する第２の内壁端部１８を撮像し、第２の開口画像３４（図５参照）を取得する（ステップＳ１３０）。撮像手段２４は、ステップＳ１１０で光が照射された内壁面１４と、光が照射されない第２の面８との明暗により、テーパー部２０のエッジの影響を回避し、第２の内壁端部１８を鮮明に撮像できる。撮像手段２４の焦点合わせは、Ｚキャリア５４によって、撮像手段２４を上下移動させることにより、貫通穴４の第２の面８での開口１２の高さに合わせてもよい。第２の内壁端部１８を撮像する際は、開口数の大きな明るい集光レンズ２８を用いることで照射手段２２の光量を上げて、一定角度以上の内壁面１４に、さらに光が照射されるようにしてもよい。これにより、第２の開口画像３４は、テーパー部２０と第２の面８の境界が鮮明になり輪郭が判別し易くなる。第２の開口画像３４の画像データは、演算処理装置２６へ送られる。第２の開口画像３４の画像データは、記憶部４８に記憶されてもよい。第２の開口画像３４の画像データは、表示装置５８に表示されてもよい。
【００２４】
次に、ステップＳ１２０で取得した第１の開口画像３２の第１の中心点４０のｘｙ座標を示す第１の位置データ（ｘ１，ｙ１）（図４参照）を生成する（ステップＳ１４０）。生成方法は、第１の開口画像３２を画像処理することにより、第１の開口画像３２の中心点である第１の中心点４０のｘ座標位置及びｙ座標位置を演算する。第１の開口画像３２の第１の中心点４０のｘｙ座標は、第１の位置データ（ｘ１，ｙ１）を示している。第１の位置データ（ｘ１，ｙ１）のデータは、記憶部４８に記憶されてもよい。第１の位置データ（ｘ１，ｙ１）のデータは、表示装置５８に表示されてもよい。
【００２５】
次に、ステップＳ１３０で取得した第２の開口画像３４の第２の中心点４２のｘｙ座標を示す第２の位置データ（ｘ２，ｙ２）（図５参照）を生成する（ステップＳ１５０）。生成方法は、第２の開口画像３４を画像処理することにより、第２の開口画像３４の中心点である第２の中心点４２のｘ座標位置及びｙ座標位置を演算する。第２の開口画像３４の第２の中心点４２のｘｙ座標は、第２の位置データ（ｘ２，ｙ２）を示している。第２の位置データ（ｘ２，ｙ２）のデータは、記憶部４８に記憶されてもよい。第２の位置データ（ｘ２，ｙ２）のデータは、表示装置５８に表示されてもよい。
【００２６】
次に、ステップＳ１４０で生成した第１の位置データ（ｘ１，ｙ１）及びステップＳ１５０で生成した第２の位置データ（ｘ２，ｙ２）を比較して（図６参照）、第１及び第２の中心点４０，４２間の距離４６（図７参照）を算出する（ステップＳ１６０）。算出方法は、第１位置データ（ｘ１，ｙ１）と第２の位置データ（ｘ２，ｙ２）の２点間距離を計算し、第１及び第２の中心点４０，４２間の距離４６を算出する。距離４６のデータは、記憶部４８に記憶されてもよい。距離４６のデータは、表示装置５８に表示されてもよい。以上の工程で、距離４６を算出し、その後、同心度を求める。
【００２７】
本実施の形態によれば、落射照明による反射光を検出するのではなく、透過照明を用いて検査対象物の貫通穴の内壁面に光を当てて、第１及び第２の内壁端部を撮像するので、貫通穴の鮮明な開口画像を得ることができ、各開口の第１及び第２の中心点間の距離を簡便に測定することができる。
【００２８】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。さらに、本発明は、実施の形態で説明した技術的事項のいずれかを限定的に除外した内容を含む。あるいは、本発明は、上述した実施の形態から公知技術を限定的に除外した内容を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る貫通穴の同心度測定方法を説明するフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態に係る検査対象物を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る貫通穴の同心度測定装置を説明する概略図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る検査対象物の検査画像を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る検査対象物の検査画像を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る検査対象物の検査画像を示す図である。
【図７】図６の検査画像の一部を拡大した図である。
【符号の説明】
【００３０】
２…検査対象物  ４…貫通穴  ６…第１の面  ８…第２の面  １０…開口  １２…開口  １４…内壁面  １６…第１の内壁端部  １８…第２の内壁端部  ２０…テーパー部  ２２…照射手段  ２４…撮像手段（撮像器）  ２６…演算処理装置  ２８…集光レンズ  ３０…対物レンズ  ３２…第１の開口画像  ３４…第２の開口画像  ３６…演算部（中央処理装置）  ３８…位置データ生成手段  ４０…第１の中心点  ４２…第２の中心点  ４４…距離算出手段  ４６…距離  ４８…記憶部  ５０…ステージ  ５２…ＸＹキャリア  ５４…Ｚキャリア  ５６…駆動制御装置  ５８…表示装置  ６０…入出力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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