(57)【要約】      （修正有）【課題】製品検査の際、設計データと測定データの差異を迅速に測定する。【解決手段】制御部は、設計データの分析情報に基づいて補助幾何データを生成し、ユーザーインタフェース部から入力される許容誤差情報に基づいて、上記分析情報から生成された上記補助幾何データに、測定用許容誤差領域を設定し、３次元スキャナーで測定された測定データの座標系を、上記測定対象物の設計データの座標系と一致するように、調整する。次に上記制御部は、上記測定データから上記補助幾何データの測定用許容誤差領域に含まれる候補点群を抽出し、これらを補助幾何データにフィッティングして、上記ユーザーインタフェース部に出力する。【選択図】図２
2006343310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
3次元測定データを自動で検出するための方法であって、
a）測定対象物の設計データが分析され貯蔵された設計データ貯蔵部から、制御部が、上記設計データ貯蔵部に貯蔵された上記設計データの分析情報に基づいて補助幾何を生成するステップ；
b）上記制御部が、ユーザーインタフェース部から入力される許容誤差情報に基づいて、ステップa）で生成された上記補助幾何に測定用許容誤差領域を設定するステップ；
ｃ)上記制御部が、上記測定対象物を測定する3次元スキャナーから測定された測定データの座標系を、上記測定対象物の設計データの座標系と一致するように、調整するステップ；
ｄ)上記制御部が、上記測定データから上記補助幾何の測定用許容誤差領域に含まれる候補点群を抽出するステップ；及び、
ｅ)上記制御部が、ステップd）で抽出された上記候補点群を補助幾何にフィッティング(fitting)して、上記ユーザーインタフェース部に出力するステップを含む許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法。
【請求項２】
ステップa）の上記設計データを分析する手順は、上記設計データを、上記測定対象物の幾何形状により分類することを特徴とする請求項1に記載の許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法。
【請求項３】
上記幾何形状は、点、平面、円、多角形、ベクトル、スロット、矩、円筒、円錐、トーラス、楕円及び箱の中の少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする請求項2に記載の許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法。
【請求項４】
上記円、円柱、円錐、及びトーラスは、円周に沿って上記許容誤差領域が始まる始角と終わる終角が設定されるようにすることを特徴とする請求項3に記載の許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法。
【請求項５】
ステップb）の上記許容誤差領域は、上記補助幾何の形状により、パイプ形状及びディスク形状に分類されることを特徴とする請求項1に記載の許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法。
【請求項６】
上記パイプ形状は、上記補助幾何の境界端に半径を与えて定義されることを特徴とする請求項5に記載の許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法。
【請求項７】
上記パイプ形状は、上記補助幾何の形状により、長さ、及び方向の少なくともいずれか1つを用いて縮小されるようにすることを特徴とする請求項5に記載の許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法。
【請求項８】
上記ディスク形状は、上記補助幾何の境界面または境界端で定義される平面に、所定の厚さを与えることを特徴とする請求項5に記載の許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法。
【請求項９】
上記ディスク形状は、上記補助幾何の幅方向の大きさにより縮小されるようにすることを特徴とする請求項5に記載の許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法。
【請求項１０】
ステップb）の許容誤差領域は、上記補助幾何上に、ユーザーインタフェース部から入力される境界値情報により設定されるようにすることを特徴とする請求項1に記載の許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法。
【請求項１１】
ステップe）は、上記候補点群から測定の誤謬を含んでいる候補点を除去する候補点除去手順をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法。
【請求項１２】
上記候補点除去される候補点は、許容された標準偏差を超える誤差値を有する候補点、一番大きな誤謬を示す候補点から所定の範囲に含まれる誤差値を有する候補点、及び誤差が特定値以上の候補点の少なくともいずれか1つであることを特徴とする請求項11に記載の許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、3次元測定データの自動検出方法に関するものであって、さらに詳しくは、3次元測定データの検出の際に、基本図形別に予め設定された測定許容誤差領域と対応する3次元測定データを検出する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、3次元スキャナーを用いる測定は、測定対象物と直接的に接触する接触方式や、接触することなく映像装備を用いた撮影で得られた形状をデジタルデータで処理する方式を用いることにより、物体に対する形状情報が得られるのである。
このような3次元非接触式スキャナーを用いる測定は、半導体ウエハーの生産、精密機器の測定、3次元映像の復元等、測定対象物に外的な力が加えられた場合、破損が発生しやすい物体、又は高精度の小型部品等の形状情報を得ようとするに際して使用される。
【０００３】
特に、3次元スキャナーは、光学装置とコンピュータ映像処理技術が結集されたデジタル映像情報を、より手軽く、正確に測定することができる利点がある。
このような3次元非接触式スキャナーを用いる測定は、形状情報を測定しようとする、固定されている対象物、又は固定させた対象物を据え置き台に安着させた後、スキャナーを介して3次元非接触式で対象物の形状情報を測定することになっている。
【０００４】
また、3次元非接触式で測定対象物の形状情報を測定する場合、対象物を測定する検査実施者は、スキャナーの光源が届かない死角地域を測定するため、測定対象物を様々な角度で回転させた後、スキャナーを介して測定対象物を測定する作業を繰り返して行うことになる。
【０００５】
こうして獲得した3次元測定データは、検査実施者、又は測定対象物を設計した設計者（以下、「使用者」という）が、元の設計データと一致するか否かを比較する。
例えば、測定対象物に形成された貫通孔の直径が、設計データで許容した公差範囲に含まれるか否かを検査する場合、使用者は測定対象物の貫通孔の寸法を測定するために3次元スキャナーを介して測定対象物を測定し、ここで、測定されたデータのどの部分が、使用者が測定しようとする貫通孔に該当する点であるかを探して見つけ、設計データの貫通孔の直径と比較することになる。
【０００６】
しかしながら、このような従来の測定方法は、使用者が測定データから比較対象の点を手動で選択しなければならず、測定に多くの時間がかかってしまう問題がある。
また、測定されたデータから自動で比較対象の点を選択する方法が提供されているが、実際に比較に必要な点であるかといった、信頼性において問題が生じる。
【０００７】
これにより、使用者が測定データの比較結果に対して、正確な結果であるか信頼できない問題が生じる。
従って、測定データにおいて参照幾何(基本図形)に対応する点を検索し、検索された点が信用者から信頼されるようにする3次元測定データの検出方法を提案しようとする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の問題を解決するために、本発明は、設計データに定義された参照幾何(reference geometry)に対応する測定データ上の参照幾何を検出するために、該当参照幾何にフィッティングされる測定データ上の点を安定的に見付け出すための、許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出方法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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明は、測定対象物の設計データが分析され貯蔵された設計データ貯蔵部から、制御部が、上記設計データ貯蔵部に貯蔵された上記設計データの分析情報に基づいて補助幾何データを生成するステップ；上記制御部が、ユーザーインタフェース部から入力される許容誤差情報に基づいて、上記設計データの分析情報から生成された上記補助幾何データに測定用許容誤差領域を設定するステップ；上記制御部が、上記測定対象物を測定する3次元スキャナーから測定された測定データの座標系を、上記測定対象物の設計データの座標系と一致するように、調整するステップ；上記制御部が、上記測定データから上記補助幾何データの測定用許容誤差領域に含まれる候補点群を抽出するステップ；及び、上記制御部が、上記測定データから上記補助幾何データの測定用許容誤差領域に含まれる候補点群から抽出された上記候補点群を補助幾何にフィッティング(fitting)して、上記ユーザーインタフェース部に出力するステップを含む。
【００１０】
また、上記設計データを分析する手順は、上記設計データを、上記測定対象物の幾何形状により分類することを特徴とする。  
また、上記幾何形状は、点、平面、円、多角形、ベクトル、スロット、矩、円筒、円錐、トーラス、楕円及び箱の中の少なくとも1つ以上を含み、上記円、円柱、円錐、及びトーラスは、円周に沿って上記許容誤差領域が始まる始角と終わる終角が設定されるようにすることを特徴とする。
【００１１】
また、上記許容誤差領域は、上記補助幾何の形状により、パイプ形状及びディスク形状に分類されることを特徴とする。
また、上記補助幾何の形状が上記パイプ形状である場合、上記境界端に半径を与えて定義されることを特徴とする。
また、上記補助幾何の形状が上記パイプ形状である場合、上記補助幾何の形状により、長さ、及び方向の少なくともいずれか1つを用いて縮小されるようにすることを特徴とする。
【００１２】
また、上記補助幾何の形状が上記ディスク形状である場合、上記補助幾何の境界面または境界端で定義される平面に、所定の厚さを与えることを特徴とする。  
また、上記補助幾何の形状が、上記ディスク形状である上記補助幾何の幅方向の大きさにより縮小されるようにすることを特徴とする。
【００１３】
また、上記許容誤差領域は、上記補助幾何上に、ユーザーインタフェース部から入力される境界値情報により設定されるようにすることを特徴とする。
また、上記測定データから上記補助幾何データの測定用許容誤差領域に含まれる候補点群から抽出された上記候補点群を、補助幾何にフィッティング(fitting)して上記ユーザーインタフェース部に出力するステップは、上記候補点群から測定の誤謬を含んでいる候補点を除去する候補点除去手順をさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、上記候補点除去される候補点は、許容された標準偏差を超える誤差値を有する候補点、一番大きな誤謬を示す候補点から所定の範囲に含まれる誤差値を有する候補点、及び誤差が特定値以上の候補点の少なくともいずれか1つであることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付された図面を用いて、本発明の最良の実施の形態を次のように説明する。
図1は、本発明による許容誤差領域を用いる3次元測定データを検出するためのシステム構成を示すブロック図である。
図1において、許容誤差領域を用いる3次元測定データを検出するためのシステムは、測定対象物を測定するためのスキャナー(10)と、システムの全般的な制御を行う制御部(20)と、使用者とのインタフェースを提供するユーザーインタフェース部(30)と、測定対象物の設計データを貯蔵する設計データ貯蔵部(40)を含む。
【００１６】
スキャナー(10)は、測定対象物を測定してデータを獲得する装置として好ましい非接触3次元スキャナーである。
制御部(20)は、測定対象物の設計データを分析し、ユーザーインタフェース部(30)を介して入力される許容誤差情報に基づいて測定対象物の設計データでの測定用補助幾何データの設定、及び上記測定用補助幾何データの許容誤差領域を設定し、上記測定データから上記許容誤差領域に含まれる候補点群を検出して該当補助幾何に出力する。
【００１７】
さらに、制御部(20)は、設計データと測定データの値を比較し、設計データ及び測定データの位置が一致するようにする。
ユーザーインタフェース部(30)は、使用者に、設計データ、測定用補助幾何データ、測定データ及び許容誤差領域などの情報がディスプレーされるようにし、制御部(20)に上記許容誤差領域を設定するための許容誤差情報が入力されるようにする。
【００１８】
設計データ貯蔵部(40)には、使用者が設計した測定対象物の設計データが貯蔵される。
図2は、本発明による許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出過程を示すフロー図であり、図1及び図2を参照して許容誤差領域を用いる3次元測定データの検出過程を次のように説明する。
【００１９】
ユーザーインタフェース部(30)を介して測定対象物の設計データが入力された場合、制御部(20)は上記設計データを上記測定対象物の幾何形状により分類し、上記分類された結果を設計データ貯蔵部(40)に貯蔵(S100)する。
上記S100において、制御部(20)は、上記測定対象物を幾何形状により分類し、ここで分類される幾何形状は測定作業の際に基本図形になる。上記分類される幾何形状は、点、平面、円、多角形、ベクトル、スロット、矩、円筒、円錐、トーラス、楕円及び箱の中で少なくとも1つ以上を含む。
【００２０】
上記S100を行った後、制御部(20)は、ユーザーインタフェース部(30)を介して測定対象物の測定が要請された場合、ユーザーインタフェース部(30)を介して設計データ及び上記設計データから分類された幾何形状をディスプレーし、 ユーザーインタフェース部(30)から入力される補助幾何データ情報により測定用補助幾何データを生成(S110)する。
【００２１】
上記S110を行った後、制御部(20)は、ユーザーインタフェース部(30)から許容誤差情報を検出して補助幾何の測定用許容誤差領域を設定(S120)する。ここで、許容誤差領域(Fitting Zone)は、設計データに定義された補助幾何に対応する測定データ上の補助幾何を算出するため該当補助幾何にフィッティング(Fitting)される測定データ上の点を安定的に見付け出すための3次元空間領域である。
【００２２】
上記許容誤差領域は、補助幾何の種類によってパイプ(Pipe)形態とディスク(Disc)形態に分類される。上記パイプ形態は、該当補助幾何の境界端(Skeleton)に半径を与えることにより定義され、上記ディスク形態は、境界面または境界端で定義される平面情報に厚さを与えることにより定義される。
【００２３】
上記許容誤差領域は、基本的に上記補助幾何の形状による半径(radius)または厚さによって基本領域が定義され、上記許容誤差領域をより細密に調節するためオフセット値と縮小率を有する。
上記オフセット値は、上記補助幾何の半径または厚さを調節し、上記厚さは両方向をそれぞれ調節することができる。
【００２４】
また、上記縮小率は、上記補助幾何の形状が上記パイプ形状である場合、上記パイプの長手方向に沿って調節され、上記補助幾何の形状が上記ディスク形状である場合、上記ディスクの幅方向の大きさを調節する。
しかし、円筒の場合、ディスク形状の許容誤差領域を有するが、縮小率は円筒の軸方向の長さを調節する。
【００２５】
上記補助幾何は、表1のような許容誤差領域を有する。
【００２６】
【表１】
2006343310.tif 000003
図3は、3次元測定データを検出するために許容誤差領域を設定する一実施例を示す例示図である。
図3において、第1補助幾何(100)の許容誤差領域(200)はパイプ形状であり、例えば、許容誤差領域(200)は、始点(PS)と終点(PE)により許容誤差領域(200)の長さが設定され、オフセット値により許容誤差領域(200)の半径(R)が設定される。
【００２７】
図4は、補助幾何の設計データ面に手動で許容誤差領域の境界面を設定した例示図であり、図5は、図4の許容誤差領域から検出された測定データを示す例示図である。
図4及び図5に示すように、許容誤差領域は、上記許容誤差領域が生成された第4補助幾何(800)の設計データ面を有することができるように定義することが可能であり、第4補助幾何(800)の設計データ面の境界情報を用いてフィッティングに用いられる測定データ上の点群を選択することができる。
【００２８】
また、上記設計データ面がなくても、第4補助幾何(800)上に許容誤差領域の境界面(810)を使用者がインタラクティブ(Interactive)に境界を示すことにより、より正確な候補点群(820)を検出することができる。
また、円、円柱、円錐、トーラス等の補助幾何は、許容誤差領域が始まる始角と上記許容誤差領域が終わる終角を定義することが可能であるため、使用者がより正確なフィッティング候補点群を選択することができる。図6を用いて説明すると、第5補助幾何(900)は円筒形状であり、使用者は測定に必要な第3許容誤差領域(910)を設定するため、第5補助幾何(900)の一側を始角(920)に設定し、第5補助幾何の他側に終角(930)を設定して測定に必要な許容誤差領域(910)を設定する。
【００２９】
上記S120を行った後、制御部(20)は、スキャナー(10)で測定(S130)された上記測定対象物の測定データを検出し、上記測定データの座標系を、上記測定対象物の設計データの座標系と一致するように、調整(S140)する。上記S140において、上記測定データと設計データの座標系を一致させることは、公知の技術を用いる。
【００３０】
上記S140を行った後、制御部(20)が、上記測定データから上記補助幾何の測定用誤差許容領域に含まれる候補点群を抽出(S150)する。
図7は、設計データモデルから測定データを検出する過程を示す例示図であって、図7を用いて上記候補点群を抽出する過程を説明すると、第2補助幾何(500)の上部に円筒形状の第3補助幾何(600)が形成された測定データから、第3補助幾何(600)の候補点群を検出する場合、上記S120において設定された許容誤差領域は、第3補助幾何(600)の外側に2a許容誤差領域(700)が設定され、第3補助幾何(600)の内側に2b許容誤差領域(710)が設定される。
この際、円筒形状の第3補助幾何(600)の2a及び2b許容誤差領域(700及び710)は、上記表1に示すように、パイプ形状及びディスク形状に設定され、上述のように、円筒の長さ、半径により2a及び2b許容誤差領域(700及び710)が設定されて、制御部(20)は、測定データから2a及び2b許容誤差領域(700及び710)に含まれる候補点群を全て検出する。
【００３１】
上記S150を行った後、制御部(20)は、上記S150において検出された上記候補点群から、測定の誤謬が含まれた候補点を除去した後、該当補助幾何にフィッティング(S160)し、上記S160においてフィッティングされた上記測定データの補助幾何をユーザーインタフェース部(30)にディスプレーする(S170)。
【００３２】
上記S160において、上記測定の誤謬が含まれて除去される候補点は、許容された標準偏差を超える誤差値を有する候補点が除去され、一番大きな誤謬を示す候補点から所定の範囲(例えば、上記一番大きい誤謬を示す候補点を基準として上位10％)に含まれる誤差値を有する候補点が除去され、誤差が特定値以上の候補点が除去される。
【００３３】
また、上記検出された候補点の中で所定の比率だけ用いることも可能である。従って、設計データの補助幾何に許容誤差領域を設定することにより、さらに正確で、迅速に測定データから所望のデータを獲得することができる。
上記のように、本発明は、製品検査の際に、設計データと測定データの差異を正確で、迅速に測定することが可能な利点がある。
【００３４】
さらに、製品検査の自動化が可能であることから、製品検査効率を増加させる利点がある。
以上においては、本発明を、特定の好ましい実施の形態を用いて図示し説明した。しかし、本発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者なら以下の特許範囲に記載の本発明の技術的な思想を逸脱することなく、多様な変更を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による許容誤差領域を用いる３次元測定データを検出するためのシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による許容誤差領域を用いる３次元測定データの検出過程を示すフロー図である。
【図３】図２の許容誤差領域を用いる３次元測定データの検出方法の一実施例を示す例示図である。
【図４】補助幾何の設計データ面に、手動で許容誤差領域の境界面を設定した例示図である。
【図５】図4の許容誤差領域で検出された測定データを示す例示図である。
【図６】補助幾何に角度を与えて測定データから候補点群を検出した例示図である。
【図７】設計データモデルから測定データを検出する過程を示す例示図である。
【符号の説明】
【００３６】
100・・・第1補助幾何  200・・・第1許容誤差領域  500・・・第2補助幾何  600・・・第3補助幾何  700・・・2a許容誤差領域  710・・・2b許容誤差領域  800・・・第4補助幾何  810・・・境界面  820・・・候補点群  900・・・第5補助幾何  910・・・第3許容誤差領域  920・・・始角  930・・・終角  940・・・候補点群
【図１】
2006343310.tif 000004
【図２】
2006343310.tif 000005
【図３】
2006343310.tif 000006
【図４】
2006343310.tif 000007
【図５】
2006343310.tif 000008
【図６】
2006343310.tif 000009
【図７】
2006343310.tif 000010