專利名稱：檢查裝置和檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢查裝置(檢測(cè)裝置)和一種檢查方法(檢測(cè)方法)，該裝置和方法用于檢測(cè)形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的頂部位置和構(gòu)成該凸面的背表面的凹面的最深位置在一預(yù)定的XY-平面內(nèi)的位置偏差。
背景技術(shù)：
當(dāng)例如在一平面金屬板上形成一突出部分時(shí)，采用諸如壓制的方法，其中使用陽模和陰模。當(dāng)用熔點(diǎn)較低的材料形成一具有一突出部分的平面結(jié)構(gòu)的部件時(shí)，采用諸如注射成形的方法，其中使用陽模和陰模。通常，在用這樣的成形方法獲得的突出(部分)中，假定其中形成該突出部分的平面是限定XY-坐標(biāo)的平面，則凸面?zhèn)鹊捻敳课恢玫腦Y-坐標(biāo)和凹面?zhèn)鹊淖钌钗恢玫腦Y-坐標(biāo)被認(rèn)為彼此重合。即使在這些坐標(biāo)中產(chǎn)生位置偏差，其不利影響也認(rèn)為基本上可以忽略，并且照常使用所獲得的部件。
通過壓制所獲得的在金屬板上的一突出部分的一個(gè)具體例子是形成在硬盤驅(qū)動(dòng)器的磁頭上的一凹坑(見JP06-215511A或JP11-185416A)。這種凹坑由一基本構(gòu)成球面的一部分的結(jié)構(gòu)的突出部分組成，該球面通過在稱為負(fù)載梁的具有大的彈簧常數(shù)的一薄金屬板上進(jìn)行壓制而獲得。在硬盤驅(qū)動(dòng)器中，這個(gè)凹坑用來穩(wěn)定磁頭浮動(dòng)塊的懸浮姿態(tài)(floating attitude)，當(dāng)該浮動(dòng)塊在一磁記錄媒體之上懸浮并與該磁記錄媒體之間保持一微小間隙時(shí)，該浮動(dòng)塊向該磁記錄媒體記錄信息和從該磁記錄媒體復(fù)制信息。
在如上所述在磁頭內(nèi)(形成)凹坑的情況下，由該凹坑支承的磁頭浮動(dòng)塊的尺寸和重量近來已經(jīng)做得越來越小。為了以一種穩(wěn)定的方式支承該小而輕的部件，有必要精確測(cè)量例如該凹坑的凸面的頂部位置的XY-坐標(biāo)，并且使該XY-坐標(biāo)與磁頭浮動(dòng)塊中心的XY-坐標(biāo)重合。但是，由于磁頭的結(jié)構(gòu)，當(dāng)安裝磁頭浮動(dòng)塊時(shí)很難直接測(cè)量凹坑的頂部位置。因此，在某些情況下，采用比較容易測(cè)量的該凹坑的凹面的最深位置的XY-坐標(biāo)來代替該凸面的頂部位置的XY-坐標(biāo)。
如上所述，在該凹坑的凸面的頂部位置的XY-坐標(biāo)和該凹坑的凹面的最深位置的XY-坐標(biāo)之間可能存在偏差，即使該偏差很小。當(dāng)磁頭浮動(dòng)塊的浮動(dòng)量進(jìn)一步減小，并且在浮動(dòng)時(shí)的姿態(tài)的穩(wěn)定性需要進(jìn)一步改善時(shí)，就必需估計(jì)這一偏差量，并且當(dāng)安裝磁頭浮動(dòng)塊時(shí)把該偏差量考慮進(jìn)去。
如以上參照磁頭凹坑的情況所進(jìn)行的說明，當(dāng)在一平面部件上形成一突出部分時(shí)，有必要估計(jì)凸面的頂部位置和凹面的最深位置之間的位置偏差。但是，當(dāng)試圖通過該突出部分來控制其它部件的固定位置、安裝條件、姿態(tài)等時(shí)，會(huì)涉及以下問題在許多情況下，當(dāng)實(shí)際控制其它部件的固定位置等時(shí)，該突出部分會(huì)與其它部件接觸、被隱藏在其它部件后面，等等，從而難以直接測(cè)量該突出部分的凸面的頂部位置。因此，當(dāng)該固定位置等所需的精度變得更高時(shí)，將不可避免地需要預(yù)先獲得關(guān)于上述突出部分的凸面的頂部位置的XY-坐標(biāo)和凹面的最深位置的XY-坐標(biāo)之間的關(guān)系，并且在控制時(shí)從更容易測(cè)量的凹面的最深位置的實(shí)際測(cè)量值來獲得所需的凸面的頂部位置的XY-坐標(biāo)。
另外，如果要消除或減少凸面的頂部位置的XY-坐標(biāo)和凹面的最深位置的XY-坐標(biāo)之間的位置偏差，將需要提高例如在壓制過程中被壓在一起的陽模和陰模的位置精度。但是，在壓制過程中直接獲得陽模的凸面的頂部位置和陰模的凹面的最深位置的位置精度相當(dāng)困難，而從通過壓制實(shí)際獲得的產(chǎn)品中估計(jì)位置精度是最容易和最有效的。通常，通過用單個(gè)相機(jī)同時(shí)對(duì)該產(chǎn)品的凸面的頂部位置和凹面的最深位置拍照來確定其設(shè)置，或者通過單一的測(cè)量系統(tǒng)來確定其相應(yīng)的位置都并不容易。由于事實(shí)上在這些情況下所要求的位置精度還不太高，所以對(duì)于這種測(cè)量還沒有建立明確的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題而提出的。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種檢查裝置和檢查方法，該裝置和方法可以容易而簡(jiǎn)單地檢測(cè)形成在一平板形部件上的一突出部分的凸面的頂部位置與構(gòu)成該凸面的背面?zhèn)鹊陌济娴淖钌钗恢弥g在XY-方向上的位置偏差。
為達(dá)到以上目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種檢查裝置，該裝置檢測(cè)形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的頂部位置與構(gòu)成該凸面的背表面(背面?zhèn)?的凹面的最深位置在一預(yù)定的XY-平面內(nèi)的位置偏差，該檢查裝置包括一下部相機(jī)，該下部相機(jī)基本布置在一被認(rèn)為是該突出部分的凹面中心的部分下方并具有一與該預(yù)定的XY-平面垂直的攝影光軸；一正面相機(jī)，該正面相機(jī)具有一與該預(yù)定的XY-平面平行并指向該平面部件的攝影光軸；一側(cè)面相機(jī)，該側(cè)面相機(jī)具有一與該預(yù)定的XY-平面平行、指向該平面部件并垂直于該正面相機(jī)的攝影光軸的攝影光軸；以及一控制裝置，該控制裝置將由該下部相機(jī)、該正面相機(jī)和該側(cè)面相機(jī)所獲得的圖像布置在該預(yù)定的XY-平面內(nèi)的一坐標(biāo)系中以獲得位置數(shù)據(jù)。
在上述檢查裝置中，僅需要使該正面相機(jī)和該側(cè)面相機(jī)的攝影光軸處在同一平面內(nèi)，而不需要該光軸彼此正交。另外，在上述檢查裝置中，還可以提供一具有一環(huán)形發(fā)光區(qū)域的可移動(dòng)環(huán)形光源，該發(fā)光區(qū)域的中心是該下部相機(jī)的攝影光軸。
另外，為達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種檢測(cè)形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的頂部位置與構(gòu)成該凸面的背表面的凹面的最深位置在一預(yù)定的XY-平面內(nèi)的位置偏差的方法，該方法包括從一被認(rèn)為是該突出部分的凹面中心的部分下方以垂直于該預(yù)定的XY-平面的方向用光線照射該凹面，并拍攝通過在該凹面上反射該光線所獲得的圖像；根據(jù)該圖像獲得該凹面的最深位置在該預(yù)定的XY-平面內(nèi)的坐標(biāo)；用一具有與該預(yù)定的XY-平面平行且指向該平面部件的攝影光軸的正面相機(jī)拍攝該突出部分的凸面；根據(jù)由該正面相機(jī)獲得的圖像來獲取該凸面的頂部位置在該預(yù)定的XY-平面內(nèi)的坐標(biāo)；用一具有與該預(yù)定的XY-平面平行、指向該平面部件且不同于該正面相機(jī)的攝影光軸的攝影光軸的側(cè)面相機(jī)來拍攝該突出部分的凸面；根據(jù)由該側(cè)面相機(jī)獲得的圖像來獲取該凸面的頂部位置在該預(yù)定的XY-平面內(nèi)的坐標(biāo)；以及將該凹面的最深位置在該預(yù)定的XY-平面內(nèi)的坐標(biāo)與該凸面的頂部位置在該預(yù)定的XY-平面內(nèi)的坐標(biāo)相比較。應(yīng)當(dāng)指出在上述檢查方法中，僅需要使該正面相機(jī)和該側(cè)面相機(jī)的攝影光軸處在同一平面內(nèi)，而不需要該光軸彼此正交。
根據(jù)本發(fā)明，可以容易而簡(jiǎn)單地檢測(cè)和估計(jì)形成在一平板形部件上的一突出部分的凸面的頂部位置與構(gòu)成該凸面的背面?zhèn)鹊陌济娴淖钌钗恢弥g在XY方向上的位置偏差以及偏差方向。這樣，例如在磁頭的生產(chǎn)過程中，通過測(cè)量容易測(cè)量的凹面的最深位置，就可以容易地使磁頭浮動(dòng)塊的中心部分的XY-坐標(biāo)與凹坑的凸面的頂部位置的XY-坐標(biāo)重合，并將其對(duì)齊的方向設(shè)定為一預(yù)定方向。盡管在下面所述的實(shí)施例等中，該凸面?zhèn)戎饕糜诙ㄎ坏?，但是本發(fā)明也適用于該凹面?zhèn)扔糜诙ㄎ坏鹊那樾巍?br> 另外，也可以根據(jù)本發(fā)明對(duì)實(shí)際獲得的產(chǎn)品進(jìn)行位置偏差估計(jì)等，并將估計(jì)結(jié)果反饋給模具等。例如，在利用壓力機(jī)或類似機(jī)器在一平板形部件上形成一突出部分的情況下，或在利用注射成形機(jī)形成一具有一突出部分的平板形部件的情況下，進(jìn)行這種反饋以調(diào)節(jié)陽模和陰模的設(shè)置，由此減少所獲得的產(chǎn)品的位置偏差，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2示意性地示出通過用一下部相機(jī)照射一凹部所獲得的圖像；圖3示出該下部相機(jī)與一環(huán)形光源之間的位置關(guān)系；圖4是從上面看到的本發(fā)明一實(shí)施例的示意圖；以及圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一種檢查方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的檢查裝置進(jìn)行說明。圖1示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其用于獲得形成在一平面部件7上的一突出部分11的表面?zhèn)?凸面)的頂部位置11b和背面?zhèn)?凹面)的最深位置11a之間的位置偏差。本發(fā)明使用包括一下部相機(jī)21、一側(cè)面相機(jī)23(見圖4)和一正面相機(jī)25的相機(jī)，一用于分析由這些相機(jī)獲得的圖像的控制裝置35，以及一用于存儲(chǔ)由該控制裝置35獲得的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置41。另外，該控制裝置35還與一外部設(shè)備43相連，該外部設(shè)備用于在必要時(shí)顯示所獲得的數(shù)據(jù)或類似物，或用于利用上述數(shù)據(jù)執(zhí)行進(jìn)一步的處理，等等。
該下部相機(jī)21基本布置在一被認(rèn)為是該突出部分11的凹面中心的部分下方，并且具有一與平面部件7的延伸平面基本垂直的攝影光軸。該正面相機(jī)25具有一在平面部件7的延伸平面內(nèi)或與該延伸平面平行并指向該平面部件7的攝影光軸。該側(cè)面相機(jī)23具有一在平面部件7的延伸平面內(nèi)或與該延伸平面平行的攝影光軸，該攝影光軸指向該平面部件7并且垂直于該正面相機(jī)25的攝影光軸。另外，圍繞該下部相機(jī)21布置有一環(huán)形光源22(見圖3)或一同軸光源(未示出)；通過用該光源22從背面?zhèn)日丈湓撏怀霾糠?1，可獲得如圖2所示的圖像。
照射該突出部分11的凹面的光線被該凹面的最里面部分(最深部分11a)或其附近的部分所反射，從而在該凹面內(nèi)部形成一環(huán)形圖像12。在該圖像中，該凹面的外周邊11C顯示為一環(huán)形黑暗部分的外周邊，而基本垂直于該照射光線的光軸的該最深部分11a顯示為該黑暗部分中的一亮點(diǎn)(一圖像12)。該突出部分11的凹面由與構(gòu)成該平面部件7的背表面的相同材料制成，該背表面構(gòu)成該凹面的外圍部分，因此，如果不是用圖像12，則將(該凹面)的邊界等確定為圖像會(huì)相當(dāng)困難；但是，通過利用該圖像12，可以容易地獲得該凹面的最深位置11a的XY-坐標(biāo)。
在圖3中示意性地示出其安裝狀態(tài)的該環(huán)形光源22是可移動(dòng)的，并且通過這種移動(dòng)，可以搜索該圓形圖像12的位置，從而有利于計(jì)算該最深位置11a的XY-坐標(biāo)。另外，該下部相機(jī)21可以與光源22一起平行于平面部件7的延伸平面而移動(dòng)；即使當(dāng)該凹面并不是精確的球面結(jié)構(gòu)時(shí)，也能獲得圖像，從而可以通過調(diào)節(jié)光線的照射位置等來檢測(cè)該最深位置11a。用該控制裝置35來分析這樣獲得的圖像，就可獲得該凹面的最深位置11a的XY-坐標(biāo)。
另外，如作為根據(jù)本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)的俯視圖的圖4所示，可以在與該正面相機(jī)25相對(duì)的位置布置一基本為板狀的正面光源26，且該突出部分11位于該相機(jī)25和該光源26之間，并且在與該側(cè)面相機(jī)23相對(duì)的位置布置一基本為板狀的側(cè)面光源24，且該突出部分11位于該相機(jī)23和該光源24之間。通過設(shè)置這些光源，可以達(dá)到使該突出部分11的輪廓清晰的效果，使得每個(gè)相機(jī)都能拍攝到較清晰的圖像。用該控制裝置35來分析由該正面相機(jī)25和該側(cè)面相機(jī)23所獲得的圖像，可獲得該凸面的頂部位置11b的X-坐標(biāo)和Y-坐標(biāo)。
從用這些相機(jī)所獲得的圖像而計(jì)算出的該突出部分的頂部位置11b的XY-坐標(biāo)和該凹面部分的最深位置11a的XY-坐標(biāo)，可以進(jìn)一步獲得其相應(yīng)的偏差量、偏差方向等。所獲得的數(shù)據(jù)如XY-坐標(biāo)、偏差量等被存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)裝置中，并且此后根據(jù)需要用于使用該平面部件進(jìn)行的處理中。通過使用如上所述構(gòu)造的本發(fā)明的檢查裝置，可以獲得該平面部件7的突出部分11的成形精度；當(dāng)實(shí)際使用該部件時(shí)，可獲得有關(guān)例如易于再檢測(cè)的該凹面的最深位置11a的成形位置數(shù)據(jù)，從而可以獲得不能被檢測(cè)的凸面的頂部位置的XY-坐標(biāo)等。另外，如在本實(shí)施例中一樣將該下部相機(jī)垂直布置在平面部件7下方不是絕對(duì)必要的；也可以將該相機(jī)適當(dāng)?shù)胤胖迷谠摬考戏交蚺c該部件成一定角度，以便與該突出部分的結(jié)構(gòu)、突出方向等相一致。
在對(duì)本實(shí)施例的上述說明中，將限定XY-坐標(biāo)的XY-平面假設(shè)為由該平面部件的延伸部分組成的一平面。但是，本發(fā)明中的XY-坐標(biāo)系不局限于這一平面；可以根據(jù)該突出部分的結(jié)構(gòu)、突出方向等將該XY-坐標(biāo)系任意設(shè)定為一預(yù)定的XY-平面。另外，僅需要使該側(cè)面相機(jī)和該正面相機(jī)的光軸分別平行于預(yù)定的XY-平面，而不需要使它們的攝影軸彼此正交。此外，可將該下部相機(jī)布置在該突出部分下方，以使其攝影軸相對(duì)于一預(yù)定的XY-平面成任意角。即，根據(jù)(拍攝)對(duì)象的布置或相機(jī)與照明部件的位置關(guān)系來確定單個(gè)相機(jī)的布置，從而預(yù)先在攝影視場(chǎng)內(nèi)獲得坐標(biāo)系之間的相互關(guān)系。
下面，將說明一種實(shí)際檢測(cè)凸面的頂部位置和凹面的最深位置的偏差量和偏差方向的方法。圖5是示出這一檢查方法的步驟的流程圖。首先，在步驟1中，固定平面部件7以使突出部分11位于相機(jī)的攝影光軸基本相互重合的位置，實(shí)際檢測(cè)過程開始。
在該實(shí)際過程的步驟2中，在用光源22照射突出部分11的凹面的同時(shí)，通過下部相機(jī)21對(duì)該凹面進(jìn)行圖像拍攝。根據(jù)通過這一圖像拍攝操作獲得的如圖2中所示的該凹面中的環(huán)形圖像12，控制裝置35獲得該凹坑的凹面的最深位置11a的XY-坐標(biāo)。隨后，在步驟3中，判定該XY-坐標(biāo)是否已經(jīng)被確定。如果還沒有被確定，則移動(dòng)光源22等以改變所獲得的環(huán)形圖像12，并且程序返回到步驟2，在該步驟中重新執(zhí)行獲得最深部分11a的XY-坐標(biāo)的操作。當(dāng)獲得XY-坐標(biāo)時(shí)，程序前進(jìn)到下一步驟，在該步驟中檢測(cè)凸面的頂部位置的坐標(biāo)。
在步驟5中，由該側(cè)面相機(jī)23對(duì)該凸面進(jìn)行圖像拍攝，并且從結(jié)果得到的圖像中獲得該凸面的頂部位置的X-軸上的X-坐標(biāo)，該X-軸與該相機(jī)的攝影光軸垂直。此后，在步驟6中，由該正面相機(jī)25對(duì)該凸面進(jìn)行圖像拍攝，并且從結(jié)果獲得的圖像中獲得該凸面的頂部位置的Y-軸上的Y-坐標(biāo)(步驟7)，該Y-軸與該相機(jī)的攝影光軸垂直。通過利用所獲得的XY-坐標(biāo)，可以獲得該凸面的頂部位置11b和該凹面的最深位置11a的偏差量、偏差方向等。通過上述步驟，可以容易而簡(jiǎn)單地檢測(cè)形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的頂部位置和構(gòu)成該凸面的背面?zhèn)鹊陌济娴淖钌钗恢迷赬Y方向上的位置偏差。
本發(fā)明旨在獲得形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的頂部位置和構(gòu)成該凸面的背表面的凹面的最深位置之間的位置關(guān)系，并可應(yīng)用于例如磁頭中的凹坑。但是，本發(fā)明的應(yīng)用對(duì)象不局限于磁頭；它可以應(yīng)用于任何屬于需要高精度定位或類似操作的微小部件的物體，其中這種定位或類似操作通過該部件的一突出部分進(jìn)行。
本申請(qǐng)要求于2003年10月29日提交的日本專利申請(qǐng)NO.2003-368464的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)作為本文的參考。
權(quán)利要求
1.一種檢查裝置，該檢查裝置檢測(cè)形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的頂部位置與構(gòu)成該凸面的背表面的凹面的最深位置在一預(yù)定的XY-平面內(nèi)的位置偏差，該檢查裝置包括一下部相機(jī)，該下部相機(jī)布置在一被認(rèn)為是該突出部分的凹面中心的部分下方并具有一指向該預(yù)定的XY-平面的攝影光軸；一正面相機(jī)，該正面相機(jī)具有一與該預(yù)定的XY-平面平行并指向該平面部件的攝影光軸；一側(cè)面相機(jī)，該側(cè)面相機(jī)具有一與該預(yù)定的XY-平面平行、指向該平面部件并且不同于該正面相機(jī)的攝影光軸的攝影光軸；以及一控制裝置，該控制裝置將由該下部相機(jī)、該正面相機(jī)和該側(cè)面相機(jī)獲得的圖像布置在該預(yù)定的XY-平面內(nèi)的一坐標(biāo)系中以獲得位置數(shù)據(jù)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的檢查裝置，其特征在于，該檢查裝置還包括一具有一環(huán)形發(fā)光區(qū)域的可移動(dòng)環(huán)形光源，該發(fā)光區(qū)域的中心是該下部相機(jī)的攝影光軸。
3.一種檢測(cè)形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的頂部位置與構(gòu)成該凸面的背表面的凹面的最深位置在一預(yù)定的XY-平面內(nèi)的位置偏差的方法，該方法包括從一被認(rèn)為是該突出部分的凹面中心的部分下方以朝向該預(yù)定的XY-平面的方向用光線照射該凹面，并拍攝通過該光線的反射所獲得的圖像；根據(jù)該圖像獲得該凹面的最深位置在該預(yù)定的XY-平面內(nèi)的坐標(biāo)；用一具有與該預(yù)定的XY-平面平行且指向該平面部件的攝影光軸的正面相機(jī)拍攝該突出部分的凸面；根據(jù)由該正面相機(jī)獲得的圖像來獲取該凸面的頂部位置在該預(yù)定的XY-平面內(nèi)的坐標(biāo)；用一具有與該預(yù)定的XY-平面平行、指向該平面部件且不同于該正面相機(jī)的攝影光軸的攝影光軸的側(cè)面相機(jī)來拍攝該突出部分的凸面；根據(jù)由該側(cè)面相機(jī)獲得的圖像來獲取該凸面的頂部位置在該預(yù)定的XY-平面內(nèi)的坐標(biāo)；以及將該凹面的最深位置在該預(yù)定的XY-平面內(nèi)的坐標(biāo)與該凸面的頂部位置在預(yù)定的XY-平面內(nèi)的坐標(biāo)相比較。
全文摘要
在一平行于一平面部件的延伸平面的平面內(nèi)的XY－坐標(biāo)中獲得形成在該平面部件上的一突出部分的凸面的頂部位置與該凸面的背面?zhèn)壬系陌济娴淖钌钗恢弥g的偏差量。拍攝通過照射該凹面所獲得的環(huán)形圖像，并根據(jù)如此獲得的圖像來獲取該凹面的最深位置的XY－坐標(biāo)。對(duì)于該凸面，通過具有一與該平面部件的延伸平面平行的攝影光軸的一正面相機(jī)和具有一與該平面平行并與該正面相機(jī)的攝影光軸垂直的攝影光軸的側(cè)面相機(jī)來分別獲得該凸面的頂部位置的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)，并根據(jù)所獲得的其相應(yīng)的XY－坐標(biāo)來獲取偏差量和偏差方向。
文檔編號(hào)G11B5/48GK1612222SQ200410095910
公開日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者早見健一, 金子正明 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社