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2011年6月 4日 (土)

ミツトヨの三次元測定機

ノギスと言えば、ミツトヨ。


そのミツトヨの三次元測定機の動画像です。
http://bit.ly/mzfQpT
http://bit.ly/kGOImz

弊社では、この動画と同じモデル
Mitsutoyo Crysta-Apex C 574
を使って、スキャナのプラテンガラスに蒸着した、

クロム蒸着パターンを計測しています。

写真計測用(旧:直交精度保障)イメージスキャナ nanoDigitizer

http://www.imeasure.co.jp/products-nanodigit-jp.html

では、クロム蒸着マークの位置計測データシートを納品する際にこのマシンを使って計測しています。

来週行われる 画像センシング展2011

アイメジャーからのお知らせ

では、このクロム蒸着したプラテンガラスのサンプルを展示します。

ぜひ現物を見にご来場ください。

■イメージスキャナのプラテンガラスに真空蒸着したクロム(Cr)マーカーの位置を三次元測定機で計測する方法

・まずマーカーの形状ですが、次のパターンを
イメージスキャナのプラテンガラス上に直接クロム蒸着します。

・クロム部分の光学濃度は、OD4.0以上を指定します。
OD値とは、
OD= -1 * LOG (透過率)ですので、
透過率 = 10 ^ ( -1 * OD値) =1/10000
つまり、0.01%以下となります。

http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/marker360.png

・ミツトヨの三次元測定機で、位置検出する手段は、通常は、上記動画にあるように先端に球状のルビーを取り付けた棒状の腕を測定対象に直接接触させて、物理的にかかる負荷(力)の立ち上がりを検知して、その位置をデジタイズ(位置計測)します。

・イメージスキャナプラテンガラス表面に真空蒸着したパターンの位置はどのように測るのでしょうか。

ミツトヨの三次元測定機には、カメラオプションを取り付けることができます。
球ルビーの腕の替わりに取り付けた、リング照明装置付きのカメラを使って、上記マーカーの映像を撮影し、そのデジタル画像から、円中心を計算します。

・カメラに取り付けるレンズは、撮影対象のサイズに応じて、交換します。
レンズは、精度が重要です。ズームタイプではなく、固定焦点タイプのレンズです。

・円中心の計算方法
ミツトヨの三次元測定機には、指定した点を中心に、放射状にプローブ線(コントラスト検出軌跡線)を設定し、その線上の画像のコントラストを判定し、境界点をプロットする機能があります。放射状に放つプローブ線を何度の角度の間隔(ピッチ)でを引くか任意設定できます。

http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/marker_circle360.png
アイメジャーでは、10度ピッチ、36本/周の放射線を引き、Φ2mmの円のコントラスト境界を検出します。
最後に、検出された36ケの境界点をなぞり、最小二乗法(%1)にて、円中心を計算で求めます。

・精度
ミツトヨの仕様書では、精度は、±4μmとありますが、実際に計測した感じでは、±3μm以下には収まっているようです。

写真計測用(旧:直交精度保障)イメージスキャナ nanoDigitizer の仕様

・同時に計測できる領域

イメージスキャナの有効取込範囲は、

反射モード:310*437mm

透過モード:309*420mm

です。

この領域を数μmの精度で対象物(印刷物やパターン)の位置計測を行うことができます。

クロム蒸着マーカーを使うことで、スキャン画像に校正用スケール(マーカー)を一緒に入れ込むことができます。

そのため、トレーサビリティー(計測値を後で再検証する際の精度の保証)を確保することができます。

■2011.8.6追記

円周上の複数の点から最小二乗法で円中心と半径を求める式。

なんと、エクセルの一般式。感謝。

http://imagingsolution.net/math/lsm-exce/

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