CN1612222A - 检查装置和检查方法 - Google Patents

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Abstract

在一平行于一平面部件的延伸平面的平面内的XY－坐标中获得形成在该平面部件上的一突出部分的凸面的顶部位置与该凸面的背面侧上的凹面的最深位置之间的偏差量。拍摄通过照射该凹面所获得的环形图像，并根据如此获得的图像来获取该凹面的最深位置的XY－坐标。对于该凸面，通过具有一与该平面部件的延伸平面平行的摄影光轴的一正面相机和具有一与该平面平行并与该正面相机的摄影光轴垂直的摄影光轴的侧面相机来分别获得该凸面的顶部位置的X坐标和Y坐标，并根据所获得的其相应的XY－坐标来获取偏差量和偏差方向。

Description

检查装置和检查方法
技术领域
本发明涉及一种检查装置(检测装置)和一种检查方法(检测方法)，该装置和方法用于检测形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的顶部位置和构成该凸面的背表面的凹面的最深位置在一预定的XY-平面内的位置偏差。
技术背景
当例如在一平面金属板上形成一突出部分时，采用诸如压制的方法，其中使用阳模和阴模。当用熔点较低的材料形成一具有一突出部分的平面结构的部件时，采用诸如注射成形的方法，其中使用阳模和阴模。通常，在用这样的成形方法获得的突出(部分)中，假定其中形成该突出部分的平面是限定XY-坐标的平面，则凸面侧的顶部位置的XY-坐标和凹面侧的最深位置的XY-坐标被认为彼此重合。即使在这些坐标中产生位置偏差，其不利影响也认为基本上可以忽略，并且照常使用所获得的部件。
通过压制所获得的在金属板上的一突出部分的一个具体例子是形成在硬盘驱动器的磁头上的一凹坑(见JP06-215511A或JP11-185416A)。这种凹坑由一基本构成球面的一部分的结构的突出部分组成，该球面通过在称为负载梁的具有大的弹簧常数的一薄金属板上进行压制而获得。在硬盘驱动器中，这个凹坑用来稳定磁头浮动块的悬浮姿态(floating attitude)，当该浮动块在一磁记录媒体之上悬浮并与该磁记录媒体之间保持一微小间隙时，该浮动块向该磁记录媒体记录信息和从该磁记录媒体复制信息。
在如上所述在磁头内(形成)凹坑的情况下，由该凹坑支承的磁头浮动块的尺寸和重量近来已经做得越来越小。为了以一种稳定的方式支承该小而轻的部件，有必要精确测量例如该凹坑的凸面的顶部位置的XY-坐标，并且使该XY-坐标与磁头浮动块中心的XY-坐标重合。但是，由于磁头的结构，当安装磁头浮动块时很难直接测量凹坑的顶部位置。因此，在某些情况下，采用比较容易测量的该凹坑的凹面的最深位置的XY-坐标来代替该凸面的顶部位置的XY-坐标。
如上所述，在该凹坑的凸面的顶部位置的XY-坐标和该凹坑的凹面的最深位置的XY-坐标之间可能存在偏差，即使该偏差很小。当磁头浮动块的浮动量进一步减小，并且在浮动时的姿态的稳定性需要进一步改善时，就必需估计这一偏差量，并且当安装磁头浮动块时把该偏差量考虑进去。
如以上参照磁头凹坑的情况所进行的说明，当在一平面部件上形成一突出部分时，有必要估计凸面的顶部位置和凹面的最深位置之间的位置偏差。但是，当试图通过该突出部分来控制其它部件的固定位置、安装条件、姿态等时，会涉及以下问题：在许多情况下，当实际控制其它部件的固定位置等时，该突出部分会与其它部件接触、被隐藏在其它部件后面，等等，从而难以直接测量该突出部分的凸面的顶部位置。因此，当该固定位置等所需的精度变得更高时，将不可避免地需要预先获得关于上述突出部分的凸面的顶部位置的XY-坐标和凹面的最深位置的XY-坐标之间的关系，并且在控制时从更容易测量的凹面的最深位置的实际测量值来获得所需的凸面的顶部位置的XY-坐标。
另外，如果要消除或减少凸面的顶部位置的XY-坐标和凹面的最深位置的XY-坐标之间的位置偏差，将需要提高例如在压制过程中被压在一起的阳模和阴模的位置精度。但是，在压制过程中直接获得阳模的凸面的顶部位置和阴模的凹面的最深位置的位置精度相当困难，而从通过压制实际获得的产品中估计位置精度是最容易和最有效的。通常，通过用单个相机同时对该产品的凸面的顶部位置和凹面的最深位置拍照来确定其设置，或者通过单一的测量系统来确定其相应的位置都并不容易。由于事实上在这些情况下所要求的位置精度还不太高，所以对于这种测量还没有建立明确的方法。
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术中的问题而提出的。本发明的一个目的是提供一种检查装置和检查方法，该装置和方法可以容易而简单地检测形成在一平板形部件上的一突出部分的凸面的顶部位置与构成该凸面的背面侧的凹面的最深位置之间在XY-方向上的位置偏差。
为达到以上目的，根据本发明，提供一种检查装置，该装置检测形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的顶部位置与构成该凸面的背表面(背面侧)的凹面的最深位置在一预定的XY-平面内的位置偏差，该检查装置包括：一下部相机，该下部相机基本布置在一被认为是该突出部分的凹面中心的部分下方并具有一与该预定的XY-平面垂直的摄影光轴；一正面相机，该正面相机具有一与该预定的XY-平面平行并指向该平面部件的摄影光轴；一侧面相机，该侧面相机具有一与该预定的XY-平面平行、指向该平面部件并垂直于该正面相机的摄影光轴的摄影光轴；以及一控制装置，该控制装置将由该下部相机、该正面相机和该侧面相机所获得的图像布置在该预定的XY-平面内的一坐标系中以获得位置数据。
在上述检查装置中，仅需要使该正面相机和该侧面相机的摄影光轴处在同一平面内，而不需要该光轴彼此正交。另外，在上述检查装置中，还可以提供一具有一环形发光区域的可移动环形光源，该发光区域的中心是该下部相机的摄影光轴。
另外，为达到上述目的，根据本发明，提供一种检测形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的顶部位置与构成该凸面的背表面的凹面的最深位置在一预定的XY-平面内的位置偏差的方法，该方法包括：从一被认为是该突出部分的凹面中心的部分下方以垂直于该预定的XY-平面的方向用光线照射该凹面，并拍摄通过在该凹面上反射该光线所获得的图像；根据该图像获得该凹面的最深位置在该预定的XY-平面内的坐标；用一具有与该预定的XY-平面平行且指向该平面部件的摄影光轴的正面相机拍摄该突出部分的凸面；根据由该正面相机获得的图像来获取该凸面的顶部位置在该预定的XY-平面内的坐标；用一具有与该预定的XY-平面平行、指向该平面部件且不同于该正面相机的摄影光轴的摄影光轴的侧面相机来拍摄该突出部分的凸面；根据由该侧面相机获得的图像来获取该凸面的顶部位置在该预定的XY-平面内的坐标；以及将该凹面的最深位置在该预定的XY-平面内的坐标与该凸面的顶部位置在该预定的XY-平面内的坐标相比较。应当指出在上述检查方法中，仅需要使该正面相机和该侧面相机的摄影光轴处在同一平面内，而不需要该光轴彼此正交。
根据本发明，可以容易而简单地检测和估计形成在一平板形部件上的一突出部分的凸面的顶部位置与构成该凸面的背面侧的凹面的最深位置之间在XY方向上的位置偏差以及偏差方向。这样，例如在磁头的生产过程中，通过测量容易测量的凹面的最深位置，就可以容易地使磁头浮动块的中心部分的XY-坐标与凹坑的凸面的顶部位置的XY-坐标重合，并将其对齐的方向设定为一预定方向。尽管在下面所述的实施例等中，该凸面侧主要用于定位等，但是本发明也适用于该凹面侧用于定位等的情形。
另外，也可以根据本发明对实际获得的产品进行位置偏差估计等，并将估计结果反馈给模具等。例如，在利用压力机或类似机器在一平板形部件上形成一突出部分的情况下，或在利用注射成形机形成一具有一突出部分的平板形部件的情况下，进行这种反馈以调节阳模和阴模的设置，由此减少所获得的产品的位置偏差，从而提高产品的质量。
附图说明
图1是本发明一实施例的结构的示意图；
图2示意性地示出通过用一下部相机照射一凹部所获得的图像；
图3示出该下部相机与一环形光源之间的位置关系；
图4是从上面看到的本发明一实施例的示意图；以及
图5是示出根据本发明的一种检查方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图对根据本发明一实施例的检查装置进行说明。图1示出本发明的一个实施例，其用于获得形成在一平面部件7上的一突出部分11的表面侧(凸面)的顶部位置11b和背面侧(凹面)的最深位置11a之间的位置偏差。本发明使用包括一下部相机21、一侧面相机23(见图4)和一正面相机25的相机，一用于分析由这些相机获得的图像的控制装置35，以及一用于存储由该控制装置35获得的数据的存储装置41。另外，该控制装置35还与一外部设备43相连，该外部设备用于在必要时显示所获得的数据或类似物，或用于利用上述数据执行进一步的处理，等等。
该下部相机21基本布置在一被认为是该突出部分11的凹面中心的部分下方，并且具有一与平面部件7的延伸平面基本垂直的摄影光轴。该正面相机25具有一在平面部件7的延伸平面内或与该延伸平面平行并指向该平面部件7的摄影光轴。该侧面相机23具有一在平面部件7的延伸平面内或与该延伸平面平行的摄影光轴，该摄影光轴指向该平面部件7并且垂直于该正面相机25的摄影光轴。另外，围绕该下部相机21布置有一环形光源22(见图3)或一同轴光源(未示出)；通过用该光源22从背面侧照射该突出部分11，可获得如图2所示的图像。
照射该突出部分11的凹面的光线被该凹面的最里面部分(最深部分11a)或其附近的部分所反射，从而在该凹面内部形成一环形图像12。在该图像中，该凹面的外周边11C显示为一环形黑暗部分的外周边，而基本垂直于该照射光线的光轴的该最深部分11a显示为该黑暗部分中的一亮点(一图像12)。该突出部分11的凹面由与构成该平面部件7的背表面的相同材料制成，该背表面构成该凹面的外围部分，因此，如果不是用图像12，则将(该凹面)的边界等确定为图像会相当困难；但是，通过利用该图像12，可以容易地获得该凹面的最深位置11a的XY-坐标。
在图3中示意性地示出其安装状态的该环形光源22是可移动的，并且通过这种移动，可以搜索该圆形图像12的位置，从而有利于计算该最深位置11a的XY-坐标。另外，该下部相机21可以与光源22一起平行于平面部件7的延伸平面而移动；即使当该凹面并不是精确的球面结构时，也能获得图像，从而可以通过调节光线的照射位置等来检测该最深位置11a。用该控制装置35来分析这样获得的图像，就可获得该凹面的最深位置11a的XY-坐标。
另外，如作为根据本发明的一种结构的俯视图的图4所示，可以在与该正面相机25相对的位置布置一基本为板状的正面光源26，且该突出部分11位于该相机25和该光源26之间，并且在与该侧面相机23相对的位置布置一基本为板状的侧面光源24，且该突出部分11位于该相机23和该光源24之间。通过设置这些光源，可以达到使该突出部分11的轮廓清晰的效果，使得每个相机都能拍摄到较清晰的图像。用该控制装置35来分析由该正面相机25和该侧面相机23所获得的图像，可获得该凸面的顶部位置11b的X-坐标和Y-坐标。
从用这些相机所获得的图像而计算出的该突出部分的顶部位置11b的XY-坐标和该凹面部分的最深位置11a的XY-坐标，可以进一步获得其相应的偏差量、偏差方向等。所获得的数据如XY-坐标、偏差量等被存储在该存储装置中，并且此后根据需要用于使用该平面部件进行的处理中。通过使用如上所述构造的本发明的检查装置，可以获得该平面部件7的突出部分11的成形精度；当实际使用该部件时，可获得有关例如易于再检测的该凹面的最深位置11a的成形位置数据，从而可以获得不能被检测的凸面的顶部位置的XY-坐标等。另外，如在本实施例中一样将该下部相机垂直布置在平面部件7下方不是绝对必要的；也可以将该相机适当地放置在该部件上方或与该部件成一定角度，以便与该突出部分的结构、突出方向等相一致。
在对本实施例的上述说明中，将限定XY-坐标的XY-平面假设为由该平面部件的延伸部分组成的一平面。但是，本发明中的XY-坐标系不局限于这一平面；可以根据该突出部分的结构、突出方向等将该XY-坐标系任意设定为一预定的XY-平面。另外，仅需要使该侧面相机和该正面相机的光轴分别平行于预定的XY-平面，而不需要使它们的摄影轴彼此正交。此外，可将该下部相机布置在该突出部分下方，以使其摄影轴相对于一预定的XY-平面成任意角。即，根据(拍摄)对象的布置或相机与照明部件的位置关系来确定单个相机的布置，从而预先在摄影视场内获得坐标系之间的相互关系。
[实施例]
下面，将说明一种实际检测凸面的顶部位置和凹面的最深位置的偏差量和偏差方向的方法。图5是示出这一检查方法的步骤的流程图。首先，在步骤1中，固定平面部件7以使突出部分11位于相机的摄影光轴基本相互重合的位置，实际检测过程开始。
在该实际过程的步骤2中，在用光源22照射突出部分11的凹面的同时，通过下部相机21对该凹面进行图像拍摄。根据通过这一图像拍摄操作获得的如图2中所示的该凹面中的环形图像12，控制装置35获得该凹坑的凹面的最深位置11a的XY-坐标。随后，在步骤3中，判定该XY-坐标是否已经被确定。如果还没有被确定，则移动光源22等以改变所获得的环形图像12，并且程序返回到步骤2，在该步骤中重新执行获得最深部分11a的XY-坐标的操作。当获得XY-坐标时，程序前进到下一步骤，在该步骤中检测凸面的顶部位置的坐标。
在步骤5中，由该侧面相机23对该凸面进行图像拍摄，并且从结果得到的图像中获得该凸面的顶部位置的X-轴上的X-坐标，该X-轴与该相机的摄影光轴垂直。此后，在步骤6中，由该正面相机25对该凸面进行图像拍摄，并且从结果获得的图像中获得该凸面的顶部位置的Y-轴上的Y-坐标(步骤7)，该Y-轴与该相机的摄影光轴垂直。通过利用所获得的XY-坐标，可以获得该凸面的顶部位置11b和该凹面的最深位置11a的偏差量、偏差方向等。通过上述步骤，可以容易而简单地检测形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的顶部位置和构成该凸面的背面侧的凹面的最深位置在XY方向上的位置偏差。
本发明旨在获得形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的顶部位置和构成该凸面的背表面的凹面的最深位置之间的位置关系，并可应用于例如磁头中的凹坑。但是，本发明的应用对象不局限于磁头；它可以应用于任何属于需要高精度定位或类似操作的微小部件的物体，其中这种定位或类似操作通过该部件的一突出部分进行。
本申请要求于2003年10月29日提交的日本专利申请NO.2003-368464的优先权，该申请作为本文的参考。

Claims (3)

1.一种检查装置，该检查装置检测形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的顶部位置与构成该凸面的背表面的凹面的最深位置在一预定的XY-平面内的位置偏差，该检查装置包括：
一下部相机，该下部相机布置在一被认为是该突出部分的凹面中心的部分下方并具有一指向该预定的XY-平面的摄影光轴；
一正面相机，该正面相机具有一与该预定的XY-平面平行并指向该平面部件的摄影光轴；
一侧面相机，该侧面相机具有一与该预定的XY-平面平行、指向该平面部件并且不同于该正面相机的摄影光轴的摄影光轴；以及
一控制装置，该控制装置将由该下部相机、该正面相机和该侧面相机获得的图像布置在该预定的XY-平面内的一坐标系中以获得位置数据。
2.一种根据权利要求1的检查装置，其特征在于，该检查装置还包括一具有一环形发光区域的可移动环形光源，该发光区域的中心是该下部相机的摄影光轴。
3.一种检测形成在一平面部件上的一突出部分的凸面的顶部位置与构成该凸面的背表面的凹面的最深位置在一预定的XY-平面内的位置偏差的方法，该方法包括：
从一被认为是该突出部分的凹面中心的部分下方以朝向该预定的XY-平面的方向用光线照射该凹面，并拍摄通过该光线的反射所获得的图像；
根据该图像获得该凹面的最深位置在该预定的XY-平面内的坐标；
用一具有与该预定的XY-平面平行且指向该平面部件的摄影光轴的正面相机拍摄该突出部分的凸面；
根据由该正面相机获得的图像来获取该凸面的顶部位置在该预定的XY-平面内的坐标；
用一具有与该预定的XY-平面平行、指向该平面部件且不同于该正面相机的摄影光轴的摄影光轴的侧面相机来拍摄该突出部分的凸面；
根据由该侧面相机获得的图像来获取该凸面的顶部位置在该预定的XY-平面内的坐标；以及
将该凹面的最深位置在该预定的XY-平面内的坐标与该凸面的顶部位置在预定的XY-平面内的坐标相比较。
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