尺寸测量设备、尺寸测量方法和用于尺寸测量设备的程序

摘要

本发明提供了尺寸测量设备、尺寸测量方法和用于尺寸测量设备的程序。尺寸测量设备由如下构成：可移动台；测量设置数据存储部，其保存特征量信息和测量位置信息；低放大率成像部，其以低放大率拍摄工件；工件检测部，其基于特征量信息指定工件在低放大率图像中的位置和姿态；台控制部，其基于所指定的位置和姿态控制可移动台，以使得工件的待测位置保持在高放大率视场内；高放大率成像部，其以高放大率拍摄待测位置；边缘提取部，其从高放大率图像中提取待测位置的边缘；以及尺寸值计算部，其基于所提取的边缘获得待测位置的尺寸值。

说明书

技术领域

本发明涉及尺寸测量设备、尺寸测量方法和用于尺寸测量设备 的程序，更具体地，涉及对以不同拍摄放大率拍摄台上的工件以测量 工件尺寸的尺寸测量设备的改进。

背景技术

一般，尺寸测量设备是一种用于基于通过拍摄工件而获得的工 件图像的边缘来测量工件尺寸的设备，并且可以被称为图像测量设备 (例如，未审查日本专利公布第2009-300124号、未审查日本专利公 布第2009-300125号、未审查日本专利公布第2010-19667号)。通 常，工件位于可在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上移动的可移动台 中。在Z轴方向上移动可移动台以执行工件图像的聚焦调整，并且在 X轴方向和Z轴方向上移动可移动台，以在视场内执行工件的定位。

不管可移动台在Z轴方向上的位置如何，工件图像都具有与工 件的形状极其精确类似的形状，因此，确定关于图像的距离和角度可 以检测关于工件图像的实际尺寸。在借助于这样的尺寸测量设备测量 工件的尺寸的情况下，增大拍摄放大率可以带来测量精确性的提高。 然而，已存在增大拍摄放大率使视场变窄于是缩小了台上的拍摄区域 的问题，从而使得难以将工件放置在拍摄区域内。因此，考虑了使高 放大率拍摄和低放大率拍摄可切换以执行工件的位置调整并且将该 工件置于高放大率视场内，同时观看通过低放大率拍摄而获得的工件 图像的屏幕显示。然而，传统的尺寸测量设备存在的问题在于必须手 动地执行拍摄放大率的切换以及工件的姿态调整和定位，从而使得操 作过程复杂并且尺寸测量要花很长时间。

发明内容

鉴于上述情况而做出了本发明，并且本发明的一个目的在于提 供如下的一种尺寸测量设备：其能够将处在低放大率视场内的工件自 动转移到高放大率视场内，从而以高精度地测量工件的尺寸。

具体地，一个目的在于提供如下的一种尺寸测量设备：即使在 工件以任意姿态和任意位置布置在可移动台上时，只要工件布置在低 放大率视场内，该尺寸测量设备就能够高精度地测量期望尺寸。另外， 一个目的在于提供如下的一种尺寸测量设备：其能够提高测量精度、 同时简化尺寸测量的操作过程，并且还能够缩短尺寸测量所需的时 间。

此外，本发明的一个目的在于提供如下的一种尺寸测量方法： 其能够高精度地测量工件、同时简化尺寸测量的操作过程，并且还能 够缩短尺寸测量所需的时间。

此外，本发明的一个目的在于提供一种用于尺寸测量设备的程 序，其使得终端装置起到如上所述的尺寸测量设备的作用。

根据第一本发明的尺寸测量设备是如下的尺寸测量设备：其中， 形成低放大率视场、同时在低放大率视场内形成比低放大率视场窄的 高放大率视场，并且以不同的拍摄放大率拍摄台上的工件，以测量工 件的尺寸。该尺寸测量设备构造为包括：可移动台，其能够在XY方 向上移动；测量设置数据存储部，其保存特征量信息和测量位置信息， 其中该特征量信息用于从拍摄图像检测工件，该测量位置信息表示被 指定为待测对象的待测位置；低放大率成像部，其以低放大率拍摄处 在低放大率视场内的工件，以生成低放大率图像；工件检测部，其基 于特征量信息指定工件在低放大率图像中的位置和姿态；台控制部， 其基于所指定的位置和姿态控制可移动台，以使得工件的待测位置保 持在高放大率视场内；高放大率成像部，其以高放大率拍摄已移动到 高放大率视场中的待测位置，以生成高放大率图像；边缘提取部，其 基于测量位置信息，从高放大率图像中提取待测位置的边缘；以及尺 寸值计算部，其基于所提取的边缘获得待测位置的尺寸值。

在该尺寸测量设备中，借助于通过以低放大率拍摄工件而获得 的低放大率图像指定工件在可移动台上的位置和姿态，并且控制可移 动台以使得工件的待测位置保持在高放大率视场内。因此，可以自动 将处在低放大率视场内的工件转移到高放大率视场中，从而以高放大 率拍摄待测位置。通过这种构造，即使当工件以任意姿态和任意位置 布置在可移动台上时，也能将工件自动转移到高放大率视场中，并且 只要工件布置在低放大率视场内，就可以获得待测位置的尺寸值，因 此，可以高精度地测量期望尺寸。另外，由于只要工件布置在低放大 率视场内而无论其在何处及以何种姿态布置，就都可以以高放大率测 量工件，因此，可以提高测量精确性、同时简化尺寸测量的操作过程， 并且还可以缩短尺寸测量所需的时间。

除了上述构造之外，根据第二本发明的尺寸测量设备构造为包 括：测量位置信息生成部，其针对通过高放大率成像部以高放大率拍 摄主工件而获得的主图像，指定待测位置和测量方法，以生成测量位 置信息；以及特征量信息生成部，其基于通过低放大率拍摄部以低放 大率拍摄主工件而获得的主图像，生成由检验模式图像组成的特征量 信息。

通过这种构造，由于针对通过以高放大率拍摄主工件而获得的 主图像来指定待测位置和测量方法，因此，可以以高放大率指定希望 对形状与主工件的形状相同的工件进行测量的位置。另外，由于基于 通过以低放大率拍摄主工件而获得的主图像来生成由检验模式图像 组成的特征量信息，因此，在模式图像与通过以低放大率拍摄工件而 获得的低放大率图像之间进行检验能够精确指定形状与主工件的形 状相同的工件的位置和姿态。

除了上述构造外，根据第三本发明的尺寸测量设备构造为使得 在存在不能保持在高放大率视场内的两个以上的工件的情况下，台控 制部针对这些工件顺序地移动可移动台，以使得待测位置保持在高放 大率视场内。

通过这种构造，即使在存在不能保持在高放大率视场内的多个 工件的情况下，顺序地移动可移动台，以使得待测位置保持在高放大 率视场内，因此，可以自动将这些工件顺序地转移到高放大率视场中， 以获得待测位置的尺寸值。

除了上述构造外，根据第四本发明的尺寸测量设备构造为使得 在针对同一工件存在不能保持在高放大率视场内的两个以上待测位 置的情况下，台控制部针对各待测位置顺序地移动可移动台，以使得 各待测位置保持在高放大率视场内。

通过这种构造，由于顺序地移动可移动台以使得各待测位置保 持在高放大率视场内，因此，即使在针对同一工件存在不能保持在高 放大率视场内的多个待测位置的情况下，也可以自动将这些待测位置 顺序地转移到高放大率视场中，以获得各待测位置的尺寸值。

根据第五本发明的尺寸测量设备构造为使得边缘提取部基于低 放大率图像对已在测量位置信息中指定了以低放大率进行尺寸测量 的待测位置执行边缘提取，并且台控制部针对已在测量位置信息中指 定了以高放大率进行尺寸测量的待测位置来移动可移动台，以使得待 测位置保持在高放大率视场内。

通过这种构造，以低放大率测量不能保持在高放大率视场内的 待测位置的尺寸，并且以高放大率测量保持在高放大率视场内的待测 位置的尺寸，从而允许高精度地测量尺寸值。

根据第六本发明的尺寸测量方法是如下的一种尺寸测量方法： 其中，形成低放大率视场、同时在低放大率视场内形成比低放大率视 场窄的高放大率视场，并且以不同的拍摄放大率拍摄台上的工件，以 测量工件的尺寸。该尺寸测量方法配置为包括：测量设置数据存储步 骤，用于存储特征量信息和测量位置信息，其中，该特征量信息用于 从拍摄图像检测工件，该测量位置信息表示指定为待测对象的待测位 置；低放大率成像步骤，用于以低放大率拍摄低放大率视场内的工件， 以生成低放大率图像；工件检测步骤，用于基于特征量信息指定工件 在低放大率图像中的位置和姿态；台控制步骤，用于基于所指定的位 置和姿态在XY方向上控制可移动台，以使得工件的待测位置保持在 高放大率视场内；高放大率成像步骤，用于以高放大率拍摄已移动到 高放大率视场中的待测位置，以生成高放大率图像；边缘提取步骤， 用于基于所指定的位置和姿态以及测量位置信息，从高放大率图像中 提取待测位置的边缘；以及尺寸值计算步骤，用于基于所提取的边缘 获得待测位置的尺寸值。

根据第七本发明的用于尺寸测量设备的程序是如下的一种程 序：其用于形成低放大率视场、同时在低放大率视场内形成比低放大 率视场窄的高放大率视场，并且以不同的拍摄放大率拍摄台上的工 件，以测量工件的尺寸。用于尺寸测量设备的程序配置为包括：测量 设置数据存储过程，用于存储特征量信息和测量位置信息，其中，该 特征量信息用于从拍摄图像检测工件，该测量位置信息表示指定为待 测对象的待测位置；低放大率成像过程，用于以低放大率拍摄低放大 率视场内的工件，以生成低放大率图像；工件检测过程，用于基于特 征量信息指定工件在低放大率图像中的位置和姿态；台控制过程，用 于基于所指定的位置和姿态在XY方向上控制可移动台，以使得工件 的待测位置保持在高放大率视场内；高放大率成像过程，用于以高放 大率拍摄已移动到高放大率视场中的待测位置，以生成高放大率图 像；边缘提取过程，用于基于所指定的位置和姿态以及测量位置信息， 从高放大率图像中提取待测位置的边缘；以及尺寸值计算过程，用于 基于所提取的边缘获得待测位置的尺寸值。

在根据本发明的尺寸测量设备中，即使当工件以任意姿态和任 意位置布置在可移动台上时，也能将工件自动转移到高放大率视场 中，并且只要工件布置在低放大率视场内，就可以获得待测位置的尺 寸值，因此，可以高精度地测量期望尺寸。另外，由于只要工件布置 在低放大率视场内而无论工件布置在何处以及以何种姿态布置，就都 可以以高放大率测量工件，因此可以提高测量精确性、同时简化尺寸 测量的操作过程，并且还可以缩短尺寸测量所需的时间。

此外，在根据本发明的尺寸测量方法中，由于只要工件布置在 低放大率视场内而无论工件布置在何处以及以何种姿态布置，就可以 以高放大率测量工件，因此可以提高测量精确性、同时简化尺寸测量 的操作过程，并且还可以缩短尺寸测量所需的时间。

此外，在根据本发明的用于尺寸测量设备的程序中，可以使终 端装置起到如上所述的尺寸测量设备的作用。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的尺寸测量设备1的结构示例的 透视图；

图2是图1的测量单元10的内部的结构示例的说明图，其示出 沿测量单元10的垂直平面切割测量单元10的情况下的切割表面；

图3是示出图2的环形照明单元130的结构图的示图；

图4是示出图1的尺寸测量设备1中的操作示例的流程图；

图5是示出图1的尺寸测量设备1在创建测量设置数据时的操 作示例的流程图；

图6是示出图1的尺寸测量设备1中形成的拍摄视场的示例的 示图，其示出低放大率视场的边界A1、高放大率视场的边界A2和这 些视场的中心A3；

图7A和图7B是示出图1的尺寸测量设备1在创建测量设置数 据时的操作示例的示图，其示出通过拍摄主工件而获得的主图像M1、 M2；

图8是示出图1的尺寸测量设备1的操作示例的流程图；

图9A和图9B是示出图1的尺寸测量设备1在测量时的操作示 例的示图，其示出通过拍摄工件W而获得的工件图像W1、W2；

图10是示出图1的尺寸测量设备1在显示测量结果时的操作示 例的示图，其示出其中布置有测量结果的工件图像W2；

图11A至图11C是示出图1的尺寸测量设备1在测量时的另一 操作示例的示图；以及

图12是示出图1的控制单元20的结构示例的框图，其示出控 制单元20内的功能构造的示例。

具体实施方式

<尺寸测量设备1>

图1是根据本发明实施例的尺寸测量设备1的结构示例的透视 图。该尺寸测量设备1是拍摄布置在可移动台上的工件并分析所拍摄 的图像以测量工件尺寸的图像测量设备。尺寸测量设备1由测量单元 10、控制单元20、键盘31和鼠标32构成。工件是形状和尺寸待测 量的待测对象。

测量单元10是光学系统单元，其将照明光施加至工件，并且接 收透过工件的透射光或由工件反射的反射光，以生成拍摄图像。测量 单元10设置有显示器11、可移动台12、XY位置调整旋钮14a、Z位 置调整旋钮14b、电源开关15和测量开始按钮16。

显示器11是对拍摄图像、测量结果和测量条件设置画面进行屏 幕显示的显示器。可移动台12是用于安装作为待测对象的工件的安 装台，并且在其大致水平且平坦的安装表面内形成有照明光所透过的 检测区域13。检测区域13是由透明玻璃制成的圆形区域。该可移动 台12可以在与拍摄轴平行的Z轴方向上以及在与拍摄轴垂直的X轴 方向和Y轴方向中的每个方向上移动。

XY位置调整旋钮14a是用于在X轴方向和Y轴方向上移动可移 动台12的操作部。Z位置调整旋钮14b是用于在Z轴方向上移动可 移动台12的操作部。电源开关15是用于接通或断开测量单元10和 控制单元20的电源的操作部，并且测量开始按钮16是用于开始尺寸 测量的操作部。

控制单元20是控制测量单元10的显示器11和可移动台12、并 分析由测量单元10拍摄到的工件图像以计算工件的尺寸的控制器。 键盘31和鼠标32连接至控制单元20。在接通电源后，将工件适当 地布置在检测区域13内并且操作测量开始按钮16以对工件进行自动 测量。

<测量单元10>

图2是图1的测量单元10的内部的结构示例的示意图，其示出 沿着测量单元10的垂直平面切割测量单元10的情况下的切割表面。 该测量单元10包括显示器11、可移动台12、驱动单元110、透射照 明单元120、环形照明单元130、同轴落射照明光源 (epi-illumination light source)141、光接收透镜单元150以及 成像元件155和158。

显示器11和可移动台12布置在壳体10a外部。台驱动单元110、 透射照明单元120、环形照明单元130、同轴落射照明光源141、光 接收透镜单元150以及成像元件155和158容纳于壳体10a内部。另 外，台驱动单元110和透射照明单元120布置在可移动台12下方。 环形照明单元130、同轴落射照明光源141、光接收透镜单元150以 及成像元件155和158布置在可移动台12上方。

该测量单元10将照明光施加至布置在可移动台12的检测区域 13内的工件，并且接收透射光或反射光，以使得成像元件155和158 形成图像，从而获取工件图像。分析该工件图像以测量工件的尺寸， 从而使得测量结果显示在显示器11上。可以以不同的拍摄放大率拍 摄可移动台12上的工件。例如，可以在低放大率拍摄与高放大率拍 摄之间进行选择，其中，在低放大率拍摄中，将直径为25mm等级 (order)的拍摄区域作为拍摄视场，在高放大率拍摄中，将直径为 6mm等级的拍摄区域作为拍摄视场。通过以低放大率拍摄工件而获得 的低放大率图像和通过以高放大率拍摄工件而获得的高放大率图像 可以被电切换并显示在显示器11上。

台驱动单元110是基于来自控制单元20的控制信号移动可移动 台12的驱动单元，并且由Z驱动部11和XY驱动部112组成。Z驱 动部111是用于在拍摄轴方向上调整工件的位置的Z位置调整部，其 在Z轴方向上在预定范围内移动可移动台。XY驱动部112是用于调 整工件在拍摄区内的位置的XY位置调整部，其在X轴方向和Y轴方 向上在预定范围内移动可移动台12。

透射照明单元120是用于将来自下方的照明光施加至布置在可 移动台12的检测区域13内的工件的照明装置，并且由透射照明光源 121、反射镜122和光学透镜123组成。从透射照明光源121发射的 透射照明光被反射镜122反射并经由光学透镜123发射。该透射照明 光透过可移动台12，并且一部分透射光被工件阻断，同时其他部分 的透射光入射在光接收透镜单元150上。透射照明适合于测量工件的 外形和通孔的内径。

环形照明单元130是用于将照明光从上方施加至可移动台12上 的工件的落射照明装置，并且由围绕光接收透镜单元150的光接收部 的环状光源组成。该环形照明单元130是能够执行单独照明的照明装 置，并且可以点亮该单元的整个周边或者仅其一部分。

同轴落射照明光源141是用于将发射光轴与拍摄轴基本上相同 的照明光从上面施加至可移动台12上的工件的光源。在光接收透镜 单元150A内部，布置有用于将照明光分到发射光轴和拍摄轴的半反 射镜142。落射照明适合于测量具有不同平面的工件的尺寸。作为工 件照明方法，可以选择透射照明、环形照明或同轴落射照明。特别地， 可以针对每个工件自动切换希望测量的位置和照明方法，以执行尺寸 测量。

光接收透镜单元150是由光接收透镜151、半反射镜152、光阑 板153和156以及图像形成透镜154和157组成。光接收透镜单元 150接收透射照明光和被工件反射的光，以使得成像元件155和158 形成图像。光接收透镜151是与可移动台12相对布置的物镜，并且 共同用于高放大率拍摄和低放大率拍摄。该光接收透镜151具有即使 当工件在Z轴方向上的位置改变时也保持图像的大小不变的特性。光 接收透镜151被称为远心透镜。

光阑板153和图像形成透镜154是低放大率侧图像形成透镜部， 并且与光接收透镜151布置在同一轴上。图像形成透镜154是与成像 元件155相对布置的光学透镜。

另一方面，光阑板156和图像形成透镜157是高放大率侧图像 形成透镜部，并且半反射镜152将高放大率拍摄轴从低放大率拍摄轴 分支出来。图像形成透镜157是与成像元件158相对布置的光学透镜。

成像元件155是低放大率的图像传感器，其在由光接收透镜单 元150形成的低放大率视场内以低放大率拍摄工件，以生成低放大率 图像。成像元件158是高放大率的图像传感器，其在由光接收透镜单 元150形成的高放大率视场内以高放大率拍摄工件，以生成高放大率 图像。高放大率视场是比低放大率视场更窄的拍摄视场，并且形成在 低放大率视场内。

成像元件155和158均由半导体元件(诸如，CCD(电荷耦合器 件)或CMOS(互补金属氧化物半导体))组成。

在该尺寸测量设备1中，无论工件布置在何处以及以何种姿态 布置，只要工件布置在可移动台12的检测区域13内，就可捕获工件， 并且进而分析低放大率图像，以在X轴方向或Y轴方向上移动可移动 台12，从而将工件自动转移到高放大率视场中。

图3是示出图2的环形照明单元130的结构图的示图。该环形 照明单元130由布置在圆周上的四个发光块131组成，并且可以任意 选择发光块131来点亮。

可以在测量位置信息中指定在尺寸测量时要点亮哪个发光块 131。尤其在测量同一工件W的多个待测位置的情况下，可以指定针 对这些待测位置中的每个位置点亮的发光块131。

<尺寸测量设备1的操作>

图4的步骤S101至S103是示出图1的尺寸测量设备1的操作 示例的流程图。在该尺寸测量设备1中，操作由三步处理组成，即， 创建测量设置数据(步骤S101)、执行测量(步骤S102)以及显示 测量结果(步骤S103)。

测量设置数据是执行测量所需的信息，并且包括表示特征量的 特征量信息、表示待测位置和测量类型的测量位置信息、以及表示关 于每个待测位置的设计值和容限的设计值信息。特征量信息是用于分 析工件图像以检测工件的位置和姿态的定位信息。特征量信息是基于 预定主数据而设置的。应注意，当特征量信息和测量位置信息是基于 高放大率图像而设置的信息时，将表示这种设置的区分信息保存为测 量设置数据。

在控制单元20中创建测量设置数据。替选地，可以存在将在诸 如PC(个人计算机)的信息处理终端中创建的测量设置数据传送至 控制单元20并且接着使用的构造。基于这样的测量设置数据执行测 量处理。然后，通过测量而获得的尺寸值和质量确定结果显示在显示 器11上，以对测量结果执行显示处理。

<测量设置数据的创建>

图5的步骤S201至S205是示出图1的尺寸测量设备1在创建 测量设置数据时的操作示例的流程图。该图示出在控制单元20中创 建测量设置数据的情况。

测量设置数据创建处理由以下所示的五个处理过程组成。首先， 输入设计数据(步骤S201)。在输入设计数据时，获取用在特征量 设置和形状比较中的主数据。主数据由通过拍摄主工件而获得的拍摄 图像、或者借助于CAD创建的CAD(计算机辅助设计)数据或CAD图 像组成。这里将描述使用通过拍摄主工件而获得的主图像作为主数据 的情况的示例。

接下来，设置特征量(步骤S202)。基于主图像设置特征量信 息和测量范围，从而设置特征量。接下来，设置拍摄放大率(步骤 S203)。在设置拍摄放大率时，针对在步骤S202中所设置的特征量 来指定低放大率尺寸测量或高放大率尺寸测量，并且与特征量相关联 地保存拍摄放大率信息。当设置了多个特征量时，将拍摄放大率信息 与每个特征量相关联。

接下来，指定待测位置和测量类型(步骤S204)。具体地，通 过针对显示在显示器11上的主图像指定待测位置、边缘检测区域和 测量方法，执行对待测位置和测量类型的指定。

边缘检测区域是用于分析该区域内的图像数据的亮度的变化以 提取边缘的图像处理区域。在指定测量类型时，选择以何种方式测量 何处的测量方法。当完成对待测位置和测量类型的指定时，对主图像 执行尺寸测量。即，针对主图像提取待测位置的边缘，以通过指定的 测量方法计算待测位置的尺寸值。尺寸值的测量结果例如显示在主图 像上。

接下来，设置设计值和容限(步骤S205)。在设置设计值和容 限时，根据需要改变针对每个待测位置所显示的尺寸值，并且将该尺 寸值设置为设计值。另外，与该设计值相关联地设置容限。以此方式 所创建的测量设置数据写入控制单元20内的存储器中。

<拍摄视场>

图6是示出在图1的尺寸测量设备1中所形成的拍摄视场的示 例的示图，其示出低放大率视场的边界A1、高放大率视场的边界A2 和这些视场的中心A3。该边界A1形成为圆形，并且表示可移动台12 上的拍摄区域。当可移动台12位于基准位置时，低放大率拍摄区域 与检测区域13一致。

高放大率视场是比低放大率视场更窄的拍摄视场，并且被形成 为具有与低放大率视场基本一致的视场中心A3。只要布置在这样的 低放大率视场内，工件W可以以任意姿态和任意位置布置在可移动台 12上。

<主图像>

图7A和图7B是示出图1的尺寸测量设备1在创建测量设置数 据时的操作示例的示图，其示出通过拍摄主工件而获得的主图像M1 和M2。该图示出借助于透射照明进行拍摄的情况，其中，图7A示出 通过以低放大率拍摄而获得的主图像M1，以及图7B示出通过以高放 大率拍摄而获得的主图像M2。

主工件是与作为待测对象的工件W具有相同形状的基准对象。 主图像M1用于指定工件W在通过以低放大率拍摄工件W而获得的低 放大率图像内的位置和姿态。例如，从主图像M1提取主工件的边缘 M11和M12，从而创建要利用工件W的低放大率图像检验的模式图像。

主图像M2用于指定待测位置和测量方法。例如，可以针对主图 像M2指定边缘检测区域M21。另外，主图像M2可以用于以高精度指 定工件W在通过以高放大率拍摄工件W而获得的高放大率图像内的位 置和姿态。

<测量处理>

图8的步骤S301至S315是示出图1的尺寸测量设备1在测量 时的操作示例的流程图。当工件W布置在可移动台12上并且通过对 测量开始按钮16等的操作指定测量执行时，首先，以低放大率拍摄 可移动台12上的工件W，以获取低放大率图像(步骤S301)。

接下来，通过将先前登记的模式图像作为特征量信息来检验该 低放大率图像，以指定工件W的诸如其位置和姿态的布置状态(步骤 S302)。此时，当存在已经指定以低放大率进行尺寸测量的待测位置 时，对待测位置执行尺寸测量(步骤S303)。

具体地，指定待测位置，并且基于工件W的布置状态和先前登 记的测量位置信息来提取边缘(步骤S305)。然后，基于所提取的 待测位置的边缘，计算待测位置的尺寸值(步骤S306)。

另外，根据所算出的尺寸值与先前登记的设计值之间的差获得 误差作为设计值信息，并且接着将该误差与关于该误差的容限进行比 较(步骤S307)，以对每个待测位置执行质量确定并对工件W执行 质量确定(步骤S308)。

接下来，当存在已在测量位置信息中指定以高放大率进行尺寸 测量的待测位置时，对待测位置执行尺寸测量(步骤S304)。具体 地，基于工件W的布置状态和测量位置信息，在X轴方向或Y轴方向 上移动可移动台12，以使工件W的待测位置保持在高放大率视场内 (步骤S309)，并且以高放大率拍摄已移动到高放大率视场内的待 测位置，从而获取高放大率图像(步骤S310)。然后，基于工件W 的布置状态和测量位置信息，指定待测位置并执行边缘提取(步骤 S311)。基于所提取的待测位置的边缘，计算待测位置的尺寸值(步 骤S312)。

另外，根据所算出的尺寸值与设计值之间的差获得误差，并且 将该误差与对应于该误差的容限进行比较(步骤S313)，以对每个 待测位置执行质量确定并对工件W执行质量确定(步骤S314)。

当在指定以高放大率进行尺寸测量的待测位置当中存在不能保 持在高放大率视场内的另一待测位置时，重复从步骤S309至S314 的处理过程(步骤S315)。

<工件图像>

图9A和图9B是示出图1的尺寸测量设备1在测量时的操作示 例的示图，其示出通过拍摄工件W而获得的工件图像W1和W2。图9A 示出通过以低放大率拍摄而获得的工件图像W1，以及图9B示出通过 以高放大率拍摄而获得的工件图像W2。

利用登记为特征量信息的模式图像来检验工件图像W1，以指定 工件W在工件图像W1内的位置和姿态。基于这样描述的布置状态的 这种检测结果来控制可移动台12，以将工件W自动转移到高放大率 视场，从而获取工件图像W2作为待测位置的高放大率图像。

图10是示出在显示测量结果时图1的尺寸测量设备1的操作示 例的示图，示出其中布置有该测量结果的工件图像W2。从工件图像 W2提取待测位置的边缘，以计算待测位置的尺寸值。

诸如尺寸值的测量结果可以与工件图像W2一起显示在显示器 11上。在该示例中，尺寸值“1.789mm”和尺寸线与待测位置相关联 地布置在工件图像W2上。

图11A至图11C是示出在测量时图1的尺寸测量设备1的另一 操作示例的示图，其示出低放大率测量和高放大率测量的顺序执行的 状态。图11A示出通过低放大率测量而获得的工件图像W1，图11B 示出添加有通过低放大率测量而获得的尺寸值的工件图像W1，以及 图11C示出添加有通过高放大率测量而获得的尺寸值的工件图像W2。

当作为待测对象的工件W中存在不能保持在高放大率视场内的 待测位置时，作为测量方法需要指定以低放大率对该待测位置进行尺 寸测量。通过分析低放大率工件图像W1获得已被指定以低放大率进 行尺寸测量的待测位置的尺寸值。

另一方面，可以通过分析高放大率工件图像W2以高精度获得保 持在高放大率视场内的待测位置的尺寸值。

<控制单元20>

图12是示出图1的控制单元20的结构示例的框图，其示出控 制单元20内的功能构造的示例。该控制单元20包括拍摄控制部201、 测量位置信息生成部202、特征量信息生成部203、测量设置数据存 储部204、工件检测部205、台控制部206、边缘提取部207、尺寸值 计算部208、质量确定部209和测量结果显示部210。

拍摄控制部201基于来自测量单元10、键盘31和鼠标32的操 作输入，生成用于控制测量单元10的成像元件155和158以及照明 单元120、130和141的拍摄控制信号，并且将该信号输出至测量单 元10。

特征量信息生成部203生成用于从拍摄的图像检测工件W的特 征量信息，并且将特征量信息作为测量设置数据存储在测量设置数据 存储部204内。该特征量信息由检验模式图像组成，并且是基于通过 以低放大率拍摄预定主工件而获得的主图像而生成的。

测量位置信息生成部202基于操作输入生成由待测位置和测量 方法组成的测量位置信息，并且将所生成的数据作为测量设置数据存 储在测量设置数据存储部204内。该测量位置信息是通过针对通过以 高放大率拍摄主工件而获得的主图像指定待测位置、测量类型和照明 方法来生成的。

测量设置数据存储部204保存特征量信息、测量位置信息和设 计值信息作为测量设置数据。特征量信息是用于检测工件W在工件图 像内的布置状态(诸如，位置和姿态)的用于检验的特征信息，并且 由用于模式匹配的模式图像、用于几何形状相关搜索的几何形状信 息、表示工件W的特征点的特征点信息组成。设计值信息由针对每个 待测位置所设置的设计值和与该设置值相关联的容限组成。

工件检测部205基于特征量信息指定工件图像W在低放大率工 件图像W1中的位置和姿态。具体地，将工件图像W1与检验模式图像 进行比较，以确定工件W的位置和姿态。

台控制部206基于由工件检测部205指定的位置和姿态以及测 量位置信息来生成用于控制可移动台12的台控制信号，以使工件W 的待测位置保持在高放大率视场内。然后，台控制部206将所生成的 信号输出至测量单元10。具体地，可移动台12针对已在测量位置信 息中指定以高放大率进行尺寸测量的待测位置而移动，以使待测位置 保持在高放大率视场内。

在台控制部206中，在存在不能保持在高放大率视场内的多个 工件W的情况下，针对这些工件W顺序地移动可移动台12，以使各 待测位置保持在高放大率视场内。另外，在针对同一工件W存在不能 保持在高放大率视场内的多个待测位置的情况下，针对这些待测位置 顺序地移动可移动台12，以使各待测位置保持在高放大率视场内。 在待测位置移动到高放大率视场内时自动获取高放大率工件图像 W2。

边缘提取部207根据布置状态已由工件检测部205指定的工件 的布置状态和测量位置信息指定待测位置，并且从工件图像提取测量 位置信息的边缘。此时，从低放大率图像W1对已在测量位置信息中 指定以低放大率进行尺寸测量的待测位置进行边缘提取，并且从高放 大率图像W2对已在测量位置信息中指定以高放大率进行尺寸测量的 待测位置进行边缘提取。通过分析在测量位置信息中所指定的边缘检 测区域内的图像数据中的相邻像素之间的亮度值变化来执行边缘提 取。

尺寸值计算部208基于由边缘提取部207提取的边缘来计算待 测位置的尺寸值，并且将所计算出的值输出至质量确定部209。具体 地，借助于诸如最小平方法的统计技术将通过边缘提取所获得的多个 边缘点与几何形状拟合，从而指定工件W的边缘。当工件W的边缘上 的平行的两个线性部分例如被指定为待测位置时，计算这些直线之间 的距离作为尺寸值。另外，当指定线性部分和特征点时，计算直线与 特征点之间的距离作为尺寸值。此外，当指定具有不同斜率的两个线 性部分时，计算这些直线之间的角度作为尺寸值。而且，当将圆(弧) 的一部分或整个圆指定为待测位置时，计算圆的直径、半径或中心坐 标作为尺寸值。

质量确定部209将由尺寸值计算部208计算出的尺寸值和与其 对应的设计值之间所产生的差与对应的容限进行比较，以针对每个待 测位置对尺寸值执行质量确定并对工件W执行质量确定。对尺寸值的 质量确定是通过确定尺寸值与设计值之间的差(误差)是否在容限范 围内来执行的。另外，基于针对每个待测位置进行的尺寸值的质量确 定的结果执行对工件W的质量确定。

测量结果显示部210创建用于显示尺寸值和对工件图像W2的质 量确定的结果的画面数据，并且将所生成的数据输出至测量单元10。 诸如尺寸值的测量结果可以通过任意指定针对尺寸测量所获取的工 件图像W2中的任一个来显示。

根据本实施例，即使当工件W以任意姿态和任意位置布置在可 移动台12上时，也能将工件W自动转移到高放大率视场中，并且只 要工件布置在低放大率视场内，就可以获得待测位置的尺寸值，因此， 可以高精度地测量期望尺寸。另外，由于无论工件布置在何处以及以 何种姿态布置，只要布置在低放大率视场内，就可以以高放大率测量 工件W，因此，可以提高测量精度、同时简化尺寸测量的操作过程， 并且还可以缩短尺寸测量所需的时间。

此外，由于针对通过以高放大率拍摄主工件而获得的主图像M2 来指定待测位置和测量方法，因此，可以以高放大率指定形状与主工 件的形状相同的工件W的希望测量的位置。此外，由于基于通过以低 放大率拍摄主工件而获得的主图像M1而生成由校验模式图像组成的 特征量信息，因此，在模式图像与通过以低放大率拍摄工件W而获得 的低放大率图像之间进行检验可以精确指定形状与主工件的形状相 同的工件W的位置和姿态。

另外，由于顺序地移动可移动台12，以使得待测位置保持在高 放大率视场内，因此，即使在存在不能保持在高放大率视场内的多个 工件W的情况下，可以自动将这些工件W顺序地转移到高放大率视场 内，以获得待测位置的尺寸值。此外，由于顺序地移动可移动台12 以使得待测位置保持在高放大率视场内，因此，即使在针对同一工件 W存在不能保持在高放大率视场内的多个待测位置的情况下，也可以 自动将这些待测位置顺序地转移到高放大率视场内，以获得待测位置 的尺寸值。

另外，在本实施例中已描述了如下情况的示例：从通过以低放 大率拍摄的主工件而获得的主图像M1创建检验模式图像，并且将该 模式图像与工件图像W1进行比较以指定工件W的位置和姿态，但本 发明并不限于这样的配置。例如，可以配置成使得从以高放大率拍摄 主工件而获得的主图像M2创建检验模式图像，并且将该模式图像与 高放大率工件图像W2进行比较，以高精度地对工件W执行定位。即， 为了提高边缘检测的精确性，可以配置成使得使用从主图像M2获得 的模式图像再次指定工件图像W在工件图像W2中的位置和姿态。

另外，尽管已在本实施例中描述了电切换低放大率拍摄和高放 大率拍摄的情况的示例，但是本发明未将用于切换拍摄放大率的方法 限于上述示例。例如，本发明包括对可移动台12上的光接收透镜(物 镜)进行机械切换的情况(所谓的旋转器类型)。即，相对于由光阑 板、图像形成透镜和成像元件组成的一组图像形成单元来旋转由用于 低放大率拍摄的光接收透镜和用于高放大率拍摄的光接收透镜组成 的物镜单元，以在低放大率拍摄与高放大率拍摄之间进行切换。

附图标记的说明

1 尺寸测量设备

10 测量单元

10a 壳体

110 台驱动单元

111 Z驱动部

112 XY驱动部

120 透射照明单元

121 透射照明光源

122 反射镜

123 光学透镜

130 环形照明单元

141 同轴落射照明光源

142 半反射镜

150 光接收透镜单元

151 光接收透镜

152 半反射镜

153，156 光阑板

154，157 图像形成透镜

155 用于低放大率拍摄的成像元件

158 用于高放大率拍摄的成像元件

11 显示器

12 可移动台

13 检测区域

14a XY位置调整旋钮

14b Z位置调整旋钮

15 电源开关

16 测量开始按钮

20 控制单元

201 拍摄控制部

202 测量位置信息生成部

203 特征量信息生成部

204 测量设置数据存储部

205 工件检测部

206 台控制部

207 边缘提取部

208 尺寸值计算部

209 质量确定部

210 测量结果显示部

31 键盘

32 鼠标

A1 低放大率视场的边界

A2 高放大率视场的边界

A3 视场中心

M1，M2 主图像

M11，M12 边缘

M21 边缘检测区域

W 工件

W1，W2 工件图像