CN107532887B - 形状检查方法、形状检查装置以及程序 - Google Patents

形状检查方法、形状检查装置以及程序 Download PDF

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Abstract

提供一种能够更简单且更客观地调整光切图像中的光切线的明亮度和粗细的形状检查方法、形状检查装置以及程序。本发明所涉及的形状检查方法包括以下步骤：光切图像生成步骤，从激光光源向物体表面照射线状的激光，由摄像装置拍摄物体表面上的由激光形成的光切线来生成在光切法中使用的光切图像；指标值计算步骤，分别计算表示光切图像中的光切线的粗细的粗细指标值和表示光切线的明亮度的明亮度指标值；设定变更步骤，变更激光光源和摄像装置中的至少一方的设定以使粗细指标值和明亮度指标值各自包含在预先唯一地决定的规定范围内；以及形状检查步骤，对使粗细指标值和明亮度指标值各自包含在规定范围内之后的光切图像进行图像处理，检查物体表面的形状。

Description

形状检查方法、形状检查装置以及程序
技术领域
本发明涉及一种形状检查方法、形状检查装置以及程序。
背景技术
以往，已知一种拍摄对被测定物的表面照射的线状光来根据所谓的光切法测定被测定物的表面形状的方法，例如在下述专利文献1中提出了如下一种方法：通过面阵摄像机连续地拍摄输送过程中的沿着作为钢铁半成品的板坯等被测定物的宽度方向照射的线状激光，基于所得到的摄像图像生成亮度图像和凹凸图像，之后根据这些亮度图像和凹凸图像来对被测定物的表面进行检查。在所述的方法中，对连续拍摄到的多个摄像图像(光切图像)应用光切法的原理来生成凹凸图像，根据所述的凹凸图像检测出例如存在开口的纵向裂缝等伴有表面的凹凸变化的缺陷。另外，在所述的方法中，基于与光切线的明亮度(即，亮度)有关的信息生成亮度图像，并在例如横向裂缝等那样没有开口并伴有反射率变化的缺陷的检测中利用。
专利文献1：日本专利第5488953号
专利文献2：日本专利第3243385号
发明内容
发明要解决的问题
在此，在利用如上述专利文献1中所公开的技术的情况下，重要的是适当地获得成为亮度图像和凹凸图像的基础的光切图像，因此重要的是使对被测定物照射的线状的激光的粗细和明亮度事先成为适当的状态。另一方面，为了利用光切法来生成光切图像，需要使被测定物与用于拍摄被测定物的光学系统相对移动。因此，在事先调整物体表面上的由线状的激光形成的光切线的粗细和明亮度时，一边重复进行如上所述的相对移动和光切图像的生成，一边通过反复试验来调整光切线的粗细和明亮度。然而，这样的作业在例如钢铁业的生产线等中负荷非常高且需要非常多的作业时间，因此并不现实。
另外，由于不存在能够同时规定光切线的粗细、明亮度那样的客观性的指标，因此在调整光切线的粗细和明亮度时，仅依赖于调整者的主观意识而进行光学系统的调整作业。
此外，在上述专利文献2中记载了如下一种校正方法：将基于对被照明的校正板进行拍摄所得到的图像获得的亮度值的总和与基准值进行比较以调整LED照明的强度。然而，在光切法中，光切图像不仅受到光切线的明亮度的影响，还受到光切线的粗细的影响，因此仅使用明亮度的指标进行的校正是不足的。另外，在上述专利文献2中根本没有提及基准值的决定方法。
这样，处于寻求能够更简单且更客观地调整光切图像中的光切线的明亮度和粗细的方法的状况。
因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的在于提供一种能够更简单且更客观地调整光切图像中的光切线的明亮度和粗细的形状检查方法、形状检查装置以及程序。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，根据本发明的某个观点，提供一种形状检查方法，包括以下步骤：光切图像生成步骤，从激光光源对物体表面照射线状的激光，利用摄像装置拍摄该物体表面上的由所述激光形成的光切线，由此生成在光切法中使用的摄像图像即光切图像；指标值计算步骤，分别计算表示所述光切图像中的所述光切线的粗细的粗细指标值和表示该光切线的明亮度的明亮度指标值；设定变更步骤，变更所述激光光源和所述摄像装置中的至少一方的设定以使计算出的所述粗细指标值和所述明亮度指标值各自包含在预先唯一地决定的规定范围内；以及形状检查步骤，通过对使所述粗细指标值和所述明亮度指标值各自包含在规定范围内之后的所述光切图像进行图像处理，来检查所述物体表面的形状。
也可以是，在所述指标值计算步骤中，使用通过仅拍摄处于静止的所述物体上的一条所述光切线所得到的所述光切图像，来计算所述粗细指标值和所述明亮度指标值。
优选的是，在所述指标值计算步骤中，在与所述物体表面相关的光切图像的各个与所述物体同所述激光光源的相对移动方向对应的方向即列方向上确定提供最大亮度值的像素，在各列中的该最大亮度值具有第一阈值以上的亮度值的情况下，将相应的列设为处理对象像素列，将在各个所述处理对象像素列中提供所述最大亮度值的像素的像素数与具有相对于该最大亮度值而言的第二阈值以上的亮度值的像素的像素数之和设为各个所述处理对象像素列中的所述光切线的粗细，计算所有所述处理对象像素列中的所述光切线的粗细的平均并将该平均设为所述粗细指标值，将在计算所述粗细指标值时利用的所有像素处的亮度值的平均除以从所述摄像装置能够输出的最大输出亮度值所得到的值设为所述明亮度指标值。
优选的是，在所述设定变更步骤中，变更所述激光光源和所述摄像装置中的至少一方的设定，使得所述粗细指标值处于1.27～2.52的范围且所述明亮度指标值处于0.24～0.52的范围。
优选的是，在所述设定变更步骤中，调整所述摄像装置所具备的透镜的焦点、所述激光光源所具备的透镜的焦点以及所述激光光源与所述物体表面之间的分离距离中的至少一个，以使所述粗细指标值处于所述规定范围内，调整所述摄像装置的曝光时间、所述摄像装置所具备的透镜的光圈、所述摄像装置的增益以及所述激光光源的输出中的至少一个，以使所述明亮度指标值处于所述规定范围内。
另外，为了解决上述问题，根据本发明的其它观点，提供一种形状检查装置，具备：光切图像生成装置，其具有激光光源和摄像装置，该激光光源对物体表面照射线状的激光，该摄像装置拍摄该物体表面上的由所述激光形成的光切线，来生成在光切法中使用的摄像图像即光切图像；以及运算处理装置，其对由所述光切图像生成装置生成的所述光切图像实施图像处理，来判定所述光切线的状态，并且根据该光切图像进行利用光切法的对所述物体表面的形状检查，其中，所述运算处理装置具备：指标值计算部，其根据由所述摄像装置生成的所述光切图像，计算表示所述光切图像中的所述光切线的粗细的粗细指标值和表示该光切线的明亮度的明亮度指标值；判定部，其根据计算出的所述粗细指标值和所述明亮度指标值，判定该粗细指标值和该明亮度指标值各自是否包含在规定范围内；以及形状检查部，其根据使所述粗细指标值和所述明亮度指标值各自包含在预先唯一地决定的规定范围内之后的所述光切图像，实施利用光切法的形状检查处理。
也可以是，所述指标值计算部使用通过仅拍摄处于静止的所述物体上的一条所述光切线所得到的所述光切图像，来计算所述粗细指标值和所述明亮度指标值。
优选的是，所述指标值计算部在与所述物体表面相关的光切图像的各个与所述物体同所述激光光源的相对移动方向对应的方向即列方向上确定提供最大亮度值的像素，在各列中的该最大亮度值具有第一阈值以上的亮度值的情况下，将相应的列设为处理对象像素列，将在各个所述处理对象像素列中提供所述最大亮度值的像素的像素数与具有相对于该最大亮度值而言的第二阈值以上的亮度值的像素的像素数之和设为各个所述处理对象像素列中的所述光切线的粗细，计算所有所述处理对象像素列中的所述光切线的粗细的平均并将该平均设为所述粗细指标值，将在计算所述粗细指标值时利用的所有像素处的亮度值的平均除以从所述摄像装置能够输出的最大输出亮度值所得到的值设为所述明亮度指标值。
也可以是，所述形状检查装置还具有调整机构，该调整机构调整所述光切图像生成装置所具有的所述激光光源和所述摄像装置中的至少一方的设定，所述运算处理装置还具有：摄像控制部，其对所述光切图像生成装置的驱动进行控制；以及调整控制部，其对所述调整机构的驱动进行控制，其中，所述调整控制部根据所述判定部的判定结果，使所述调整机构和所述摄像控制部中的至少一个工作以使所述粗细指标值和所述明亮度指标值处于所述规定范围内。
在所述形状检查装置中，优选的是，变更所述激光光源和所述摄像装置中的至少一方的设定，以使所述粗细指标值处于1.27～2.52的范围且所述明亮度指标值处于0.24～0.52的范围。
在所述形状检查装置中，优选的是，调整所述摄像装置所具备的透镜的焦点、所述激光光源所具备的透镜的焦点以及所述激光光源与所述物体表面之间的分离距离中的至少一个，以使所述粗细指标值处于所述规定范围内，调整所述摄像装置的曝光时间、所述摄像装置所具备的透镜的光圈、所述摄像装置的增益以及所述激光光源的输出中的至少一个，以使所述明亮度指标值处于所述规定范围内。
另外，为了解决上述问题，根据本发明的其它观点，提供一种程序，用于使能够与光切图像生成装置之间相互进行通信的计算机作为运算处理装置发挥功能，该光切图像生成装置具有对物体表面照射线状的激光的激光光源以及拍摄该物体表面上的由所述激光形成的光切线来生成在光切法中使用的摄像图像即光切图像的摄像装置，该运算处理装置对由所述光切图像生成装置生成的所述光切图像实施图像处理来判定所述光切线的状态，并且根据该光切图像进行利用光切法的对所述物体表面的形状检查，其中，该程序用于使计算机实现以下功能：指标值计算功能，用于根据由所述摄像装置生成的所述光切图像，计算表示所述光切图像中的所述光切线的粗细的粗细指标值和表示该光切线的明亮度的明亮度指标值；判定功能，用于根据计算出的所述粗细指标值和所述明亮度指标值，判定该粗细指标值和该明亮度指标值各自是否包含在规定范围内；以及形状检查功能，用于根据使所述粗细指标值和所述明亮度指标值各自包含在预先唯一地决定的规定范围内之后的所述光切图像，实施利用光切法的形状检查处理。
也可以是，所述指标值计算功能用于使用通过仅拍摄处于静止的所述物体上的一条所述光切线所得到的所述光切图像，来计算所述粗细指标值和所述明亮度指标值。
优选的是，所述指标值计算功能用于在与所述物体表面相关的光切图像的各个与所述物体同所述激光光源的相对移动方向对应的方向即列方向上确定提供最大亮度值的像素，在各列中的该最大亮度值具有第一阈值以上的亮度值的情况下，将相应的列设为处理对象像素列，将在各个所述处理对象像素列中提供所述最大亮度值的像素的像素数与具有相对于该最大亮度值而言的第二阈值以上的亮度值的像素的像素数之和设为各个所述处理对象像素列中的所述光切线的粗细，计算所有所述处理对象像素列中的所述光切线的粗细的平均并将该平均设为所述粗细指标值，将在计算所述粗细指标值时利用的所有像素处的亮度值的平均除以从所述摄像装置能够输出的最大输出亮度值所得到的值设为所述明亮度指标值。
也可以是，所述计算机还能够与调整机构之间相互进行通信，该调整机构调整所述光切图像生成装置所具有的所述激光光源和所述摄像装置中的至少一方的设定，所述程序还使所述计算机实现以下功能：摄像控制功能，用于对所述光切图像生成装置的驱动进行控制；以及调整控制功能，用于对所述调整机构的驱动进行控制，其中，所述调整控制功能用于根据所述判定功能的判定结果，使所述调整机构和所述摄像控制功能中的至少一个工作以使所述粗细指标值和所述明亮度指标值处于所述规定范围内。
也可以是，所述调整控制功能用于通过所述调整机构和所述摄像控制功能中的至少一个来变更所述激光光源和所述摄像装置中的至少一方的设定，以使所述粗细指标值处于1.27～2.52的范围且所述明亮度指标值处于0.24～0.52的范围。
优选的是，所述调整控制功能用于通过所述调整机构和所述摄像控制功能中的至少一个来调整所述摄像装置所具备的透镜的焦点、所述激光光源所具备的透镜的焦点以及所述激光光源与所述物体表面之间的分离距离中的至少一个，以使所述粗细指标值处于所述规定范围内，所述调整控制功能用于通过所述调整机构和所述摄像控制功能中的至少一个来调整所述摄像装置的曝光时间、所述摄像装置所具备的透镜的光圈、所述摄像装置的增益以及所述激光光源的输出中的至少一个，以使所述明亮度指标值处于所述规定范围内。
另外，为了解决上述问题，根据本发明的其它观点，提供一种记录有上述程序的记录介质。
发明的效果
如以上说明的那样，根据本发明，通过利用如上所述的明亮度指标值和粗细指标值，能够更简单且更客观地调整光切图像中的光切线的明亮度和粗细。
附图说明
图1是示意性地表示利用了光切法的形状检查装置的结构的一例的框图。
图2是示意性地表示设置于形状检查装置的光切图像生成装置的结构的说明图。
图3是表示基于适当地拍摄到的光切图像生成的亮度图像的一例的说明图。
图4是表示基于不适当地摄像到的光切图像生成的亮度图像的一例的说明图。
图5是用于说明叠加于亮度图像中的噪声的原因的说明图。
图6是用于说明光切线的粗细的说明图。
图7是用于说明光切线的明亮度和粗细的说明图。
图8A是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的形状检查装置的结构的一例的框图。
图8B是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的形状检查装置的结构的一例的框图。
图9是用于说明该实施方式所涉及的指标值计算处理的说明图。
图10是用于说明该实施方式所涉及的明亮度指标值和粗细指标值的图表。
图11是用于说明该实施方式所涉及的明亮度指标值和粗细指标值的说明图。
图12是表示该实施方式所涉及的形状检查方法的流程的一例的流程图。
图13是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的运算处理装置的硬件结构的一例的框图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的优选的实施方式。此外，在本说明书和附图中，通过对具有实质相同的功能结构的构成要素附加同一附图标记，来省略重复说明。
(关于利用了光切法的形状检查装置)
首先，参照图1～图6简单地说明利用了光切法的形状检查装置的概要。
图1是示意性地表示利用了光切法的形状检查装置的结构的一例的框图，图2是示意性地表示设置于形状检查装置的光切图像生成装置的结构的说明图。图3是表示基于适当地拍摄到的光切图像生成的亮度图像的一例的说明图，图4是表示基于不适当地拍摄到的光切图像生成的亮度图像的一例的说明图。图5是用于说明叠加于亮度图像中的噪声的原因的说明图。图6是用于说明光切线的粗细的说明图。
如图1中示意性地所示的那样，利用光切法来测定被测定物S的表面形状的形状检查装置1大多包括光切图像生成装置10、运算处理装置20以及驱动机构30。
在此，光切图像生成装置10是通过对被测定物S照射线状的激光并拍摄被测定物S的表面上的由线状的激光形成的光切线来生成关于被测定物S的光切图像的装置。如图2中示意性地所示的那样，该光切图像生成装置10包括对被测定物S照射线状的激光的激光光源11以及拍摄被测定物S的表面上的光切线的摄像装置13。
激光光源11例如包括射出如可见光频带等那样规定波长的激光的光源部件以及用于使从光源部件射出的激光在长度方向上扩散的同时在线宽方向上会聚而形成为线状光的透镜(例如，柱面透镜、棒形透镜、Powell透镜等)。通过变更该透镜的线宽方向上的焦点，能够调整激光照射位置处的光切线的粗细。
另外，摄像装置13具备具有规定的开放光圈值和焦距的透镜以及CCD(ChargeCoupled Device：电荷耦合器件)或者CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等各种传感器来作为摄像元件。
所述的光切图像生成装置10在后述的运算处理装置20的控制下，以规定的时间间隔实施线状的激光的照射处理、光切线的摄像处理等，从而生成多个光切图像。另外，将由光切图像生成装置10生成的光切图像输出到运算处理装置20。
另外，在利用了光切法的形状检查处理中，如之前说明的那样，重要的是随时变更被测定物S与光切图像生成装置10之间的相对的位置关系。所述的位置关系的变更是在运算处理装置20的控制下由各种驱动辊、致动器等驱动机构30实施的。
运算处理装置20获取由光切图像生成装置10生成的光切图像，对获取到的光切图像实施如上述专利文献1中所公开的公知的处理，由此生成亮度图像和凹凸图像。之后，运算处理装置20通过对所生成的亮度图像和凹凸图像实施规定的图像处理，来生成表示被测定物S的表面形状的信息。另外，所述的运算处理装置20还作为对光切图像生成装置10中的摄像处理(换言之，光切图像的生成处理)进行控制的控制部发挥功能。
如图1中示意性地所示的那样，所述的运算处理装置20例如具有摄像控制部21、图像处理部23、显示控制部25以及存储部27。
摄像控制部21由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、通信装置等来实现。摄像控制部21实施由光切图像生成装置10拍摄被测定物S的摄像控制。更详细地说，摄像控制部21当通过处于控制下的驱动机构30(例如，驱动电动机、致动器等)开始被测定物S与光学系统(即，光切图像生成装置10)的相对移动时，对光切图像生成装置10发送以下那样的控制信号。即，摄像控制部21对光切图像生成装置10的激光光源11发送用于使线状激光的照射开始的触发信号，并且对摄像装置13发送用于使光切线的摄像图像(即，光切图像)的摄像处理开始的触发信号。
图像处理部23例如由CPU、ROM、RAM、通信装置等来实现。图像处理部23利用从光切图像生成装置10的摄像装置13获取到的光切图像来实施各种图像处理。
更详细地说，图像处理部23利用从光切图像生成装置10输出的光切图像，生成如上述专利文献1中所公开的亮度图像和凹凸图像。之后，图像处理部23使用所生成的亮度图像和凹凸图像，实施计算被测定物S的表面形状、或者检测可能存在于被测定物S的表面的各种缺陷等的形状检查处理。
当结束被测定物S的表面的形状检查处理时，图像处理部23将所得到的与检查结果有关的信息传送到显示控制部25。
显示控制部25例如由CPU、ROM、RAM、输出装置等来实现。显示控制部25进行将从图像处理部23传送的被测定物S的检查结果显示在运算处理装置20所具备的显示器等输出装置、设置于运算处理装置20的外部的输出装置等时的显示控制。由此，形状检查装置1的利用者能够当场掌握与被测定物S的表面形状有关的各种检查结果。
存储部27例如由本实施方式所涉及的运算处理装置20所具备的RAM、存储装置等来实现。在存储部27中适当地记录在本实施方式所涉及的运算处理装置20进行某些处理时需要保存的各种参数、处理的中途经过等、或者各种数据库、程序等。摄像控制部21、图像处理部23、显示控制部25等能够自由地对该存储部27进行数据的读/写处理。
为了利用如以上说明的形状检查装置1获得适当的亮度图像，重要的是适当地获得成为亮度图像的基础的光切图像。在此，为了获得适当的光切图像，需要将在生成光切图像时使用的光切线的粗细和明亮度调整在某个范围内。如果光切线的粗细和明亮度不适当，则产生如以下的(1)～(4)所示的问题。
(1)光切线过暗的情况：使用光切图像生成的亮度图像整体变暗，从而无法适当地获得表面形状信息。
(2)光切线过亮的情况：在使用光切图像生成的亮度图像中产生光晕(过曝光)。
(3)光切线过细的情况：在使用光切图像生成的亮度图像中叠加噪声。
(4)光切线过粗的情况：使用光切图像生成的亮度图像、凹凸图像的空间分辨率降低，并且表面形状信息的精度降低。
在此，上述(1)和(2)的问题产生的理由是显而易见的，但是关于上述(3)和(4)的问题产生的理由，认为需要说明，因此以下参照图3～图6具体地进行说明。
图3是基于对适当地设定的光切线进行拍摄所得到的光切图像来生成的适当的亮度图像的一例，图4是基于对过细的光切线进行拍摄所得到的光切图像来生成的叠加有噪声的亮度图像的一例。在如图3所示的适当的亮度图像中，由于光切线的亮暗根据被测定物S的表面状态而变化，从而将光切线的亮暗转换为亮度图像的亮度值。然而，如图4所示，在使用过细的光切线的情况下，导致在亮度图像中叠加有沿与光切线的延伸方向正交的方向(图4中的上下方向)延伸的条纹。
如图4所示的叠加于亮度图像的噪声(条纹)在本来的亮度图像中是不存在的，例如在将亮度图像使用于目视表面检查等的情况下，产生难以观察到被测定物S的表面上可能存在的瑕疵等缺陷等问题。另外，在对所述的亮度图像实施各种图像处理之后进行表面检查的情况下，也由于叠加的条纹噪声而导致检测精度降低。
这种条纹噪声产生的原因是由于摄像元件的结构引起的。图5是示意性地表示一般的摄像元件的像素结构的说明图。在一般的摄像元件中，并不是将像素整体形成为光接收部，而是如图5中示意性地所示的那样，光接收部在各像素中的面积是有限的。另外，由于需要将用于输出与由光接收部接收到的光对应的电信号的电路形成于像素中，因此如图5所示那样很少将光接收部形成于像素的中央部。
在过细的光切线的像成像于具有这样的像素的一般的摄像元件的情况下，如图5中示意性地所示的那样，存在光切线成像在光接收部上的像素和光切线成像在不存在光接收部的位置处的像素。因此，如图4所示那样被认为在亮度图像中叠加有条纹噪声。
另外，在如上述(4)那样光切线过粗的情况下，当考虑沿着光切线的宽度方向(图6中的y轴方向)的亮度的分布时，由于光切线粗，因此导致受到激光的斑纹噪声的影响。其结果，导致与适当状态的光切线不同，存在多个提供亮度值的峰值的部分(y坐标位置)。因此，当为了生成凹凸图像而实施如专利文献1中所公开的重心位置的计算时，重心位置产生偏差而导致表面形状信息的精度降低。此外，斑纹噪声是激光固有的问题，不论被测定物S的表面粗糙度如何都会出现。因此，不论被测定物S如何，由光切线过粗所致的表面形状信息的精度降低都始终产生。
(关于本发明人们的研究)
本发明人们潜心地研究了如上述(1)～(4)所示的由于光切线的明亮度、粗细所产生的问题。当示意性地表示光切线的明亮度、粗细所带来的影响时，形成为图7的左侧所示的那样。图7是用于说明光切线的明亮度和粗细的说明图。
产生上述(1)和(2)的问题那样的光切线的明亮度的范围能够表示为图7的左侧上部所示那样。因而，关于光切线的明亮度，适当的光切线的明亮度的范围为由光切线的明亮度的某个上限值和下限值规定的区域。同样地，产生上述(3)和(4)的问题那样的光切线的粗细的范围能够表示为图7的左侧下部所示那样。因而，关于光切线的粗细，适当的光切线的粗细的范围为由光切线的粗细的某个上限值和下限值规定的区域。
因此，不产生上述(1)～(4)所有问题的光切线的明亮度和粗细的范围应该存在于图7的右侧的图中附加有◎那样的区域。因而，如果能够客观地规定提供适当的光切线的区域，则通过调整光切图像生成装置10以使光切线的粗细和明亮度包含在所述的区域中，由此能够获取适当的光切图像、进而获取适当的亮度图像。
之前说明的上述(1)～(4)的问题仅是由于拍摄进光切图像中的光切线的粗细和明亮度引起的。光切线的粗细和明亮度由光切图像生成装置10的光学系统、摄像条件以及被测定物S的反射特性决定，但是基于后述的理由，图7的右侧的图中附加有◎的区域不依据光学系统、摄像条件以及被测定物S的反射特性(换言之，不依据被测定物S的种类以及激光光源和摄像装置的规格)而始终为固定范围。如后述的那样，通过本发明能够具体地提供附加有◎的粗细和明亮度的适当区域。因而，本发明的实施者不需要重新计算适当区域。也就是说，本发明的实施者只是进行调整以使所期望的被测定物所对应的粗细指标值和明亮度指标值存在于适当区域内，就能够始终获得适当的亮度图像和凹凸图像。
因此，本发明人们基于如上所述的知识，对于能够客观地规定图7的右侧的图中附加有◎的区域的与光切线的明亮度和粗细有关的指标值进行了研究。其结果，想到如以下说明的“明亮度指标值”和“粗细指标值”，利用这两种指标值规定了图7的右侧的图中附加有◎的区域。而且，完成了如以下说明的光切图像的评价方法和光切图像生成装置的调整方法。
(实施方式)
以下，详细地说明基于上述知识完成的本发明的实施方式所涉及的形状检查装置。
<关于形状检查装置的结构>
首先，参照图8A～图11详细地说明本实施方式所涉及的形状检查装置100的结构。
图8A和图8B是示意性地表示本实施方式所涉及的形状检查装置的结构的一例的框图，图9是用于说明本实施方式所涉及的指标值计算处理的说明图。图10是用于说明本实施方式所涉及的明亮度指标值和粗细指标值的图表，图11是用于说明本实施方式所涉及的明亮度指标值和粗细指标值的说明图。
本实施方式所涉及的形状检查装置1是针对如图1所示的利用了光切法的形状检查装置还安装有光切线的评价功能和光切图像生成装置10的光学系统的调整机构的装置。
如图8A所示，本实施方式所涉及的形状检查装置1主要具备光切图像生成装置10、运算处理装置20、驱动机构30以及光学系统调整机构40。
在此，本实施方式所涉及的形状检查装置1所具备的光切图像生成装置10具有与如参照图1和图2所说明的一般的形状检查装置所具备的光切图像生成装置10同样的结构，起到同样的功能。因而，以下省略详细的说明。
另外，关于本实施方式所涉及的形状检查装置1所具备的驱动机构30，也与如参照图1所说明的一般的形状检查装置所具备的驱动机构30相同，因此以下省略详细的说明。
本实施方式所涉及的运算处理装置20获取由光切图像生成装置10生成的光切图像，根据获取到的光切图像评价光切线是否具有适当的粗细和明亮度。另外，在判定为光切线不具有适当的粗细和明亮度的情况下，调整光切图像生成装置10的光学系统(即，光切图像生成装置10中的构成激光光源和摄像装置的各种部件等)来使光切线具有适当的粗细和明亮度。
并且，本实施方式所涉及的运算处理装置20获取使用具有适当的粗细和明亮度的光切线生成的光切图像，对获取到的光切图像实施如上述专利文献1中所公开的公知的处理，由此生成亮度图像和凹凸图像。之后，运算处理装置20对所生成的亮度图像和凹凸图像实施规定的图像处理，由此生成表示被测定物S的表面形状的信息。另外，所述的运算处理装置20还作为对光切图像生成装置10中的摄像处理(换言之，光切图像的生成处理)进行控制的控制部发挥功能。
如图8A所示，具有这种功能的运算处理装置20主要具备摄像控制部201、图像处理部203、光学系统调整控制部205、显示控制部207以及存储部209。
摄像控制部201由CPU、ROM、RAM、通信装置等来实现。摄像控制部201实施由光切图像生成装置10拍摄被测定物S的摄像控制。更详细地说，当为了进行粗细调整和明亮度调整而将后述的基准板、被测定物S载置于被光切线照射的位置时，摄像控制部201对光切图像生成装置10的激光光源11发送用于使线状的激光的照射开始的触发信号，并且对摄像装置13发送用于使光切线的摄像图像(光切图像)的摄像处理开始的触发信号。
另外，摄像控制部201能够与后述的光学系统调整控制部205和光学系统调整机构40进行协作，来适当地变更处于控制下的构成光切图像生成装置10的激光光源11和摄像装置13的动作状态中的能够控制的动作。
并且，当在粗细调整和明亮度调整完成之后通过处于控制下的驱动机构30(例如驱动电动机、致动器等)开始被测定物S与光切图像生成装置10的相对移动时，摄像控制部201对光切图像生成装置10的激光光源11发送用于使线状的激光的照射开始的触发信号，并且对摄像装置13发送用于使光切线的摄像图像(光切图像)的摄像处理开始的触发信号。
图像处理部203例如由CPU、ROM、RAM等来实现。图像处理部203对由光切图像生成装置10生成的光切图像实施规定的图像处理来进行拍摄于光切图像中的光切线的评价、或者进行被测定物S的表面的形状检查。以下正式说明所述的图像处理部203的详细结构。
作为调整控制部的一例的光学系统调整控制部205例如由CPU、ROM、RAM、通信装置等来实现。光学系统调整控制部205是根据由图像处理部203得到的光切线的评价结果来对用于调整光切图像生成装置10的光学系统(即，构成激光光源11、摄像装置13的各种部件等)的光学系统调整机构40进行控制的处理部。另外，光学系统调整控制部205还能够根据需要与摄像控制部201相互协作的同时进行光学系统调整机构40的控制。例如，光学系统调整控制部205还能够使摄像控制部201负责调整能够由摄像控制部201调整的光切图像生成装置10的光学系统的状态，对光学系统调整机构40进行控制以对难以由摄像控制部201调整的光学系统的状态进行调整。
在此，作为调整机构的一例的光学系统调整机构40由为了变更激光光源11、摄像装置13的动作状态而设置的驱动电动机、致动器等构成。在光学系统调整控制部205的控制下，光学系统调整机构40实际地调整光切图像生成装置10的光学系统，由此能够将光切线的粗细和明亮度调整为适当的状态。
以下正式说明由所述的光学系统调整控制部205实施的具体的控制方法。
显示控制部207例如由CPU、ROM、RAM、输出装置等来实现。显示控制部207进行将从图像处理部203传送的光切线的评价结果、被测定物S的检查结果显示在运算处理装置20所具备的显示器等输出装置、设置于运算处理装置20的外部的输出装置等时的显示控制。由此，形状检查装置1的利用者能够当场掌握光切线的评价结果、与被测定物S的表面形状有关的各种检查结果等。
存储部209例如由本实施方式所涉及的运算处理装置20所具备的RAM、存储装置等来实现。在存储部209中保存有在图像处理部203进行光切线的评价时使用的各种信息。另外，在存储部209中适当地记录在本实施方式所涉及的运算处理装置20进行某些处理时需要保存的各种参数、处理的中途经过等、或者各种数据库、程序等。摄像控制部201、图像处理部203、光学系统调整控制部205、显示控制部207等能够自由地对该存储部209进行数据的读/写处理。
接着，参照图8B详细地说明本实施方式所涉及的运算处理装置20所具备的图像处理部203的结构的一例。
如图8B所示，本实施方式所涉及的图像处理部203主要具备数据获取部251、指标值计算部253、判定部255、形状检查部257以及结果输出部259。
数据获取部251例如由CPU、ROM、RAM、通信装置等来实现。数据获取部251从光切图像生成装置10获取由该光切图像生成装置10生成的光切图像的图像数据。数据获取部251将获取到的光切图像的图像数据输出到后述的指标值计算部253和形状检查部257。
指标值计算部253例如由CPU、ROM、RAM等来实现。指标值计算部253利用从数据获取部251输出的光切图像来分别计算表示光切图像中的光切线的粗细的粗细指标值和表示光切线的明亮度的明亮度指标值。
更详细地说，首先，指标值计算部253在光切图像的像素排列中的各个与物体同激光光源的相对移动方向对应的方向即列方向(光切图像的高度方向)上确定提供最大亮度值的像素。此时，设为在提供最大亮度值的各列的像素具有第一阈值以上的亮度值时，将正在关注的列称为处理对象像素列。在后述的指标值的计算中使用这些处理对象像素列。换言之，将各列的最大亮度值小于第一阈值的列排除于后述的指标值的计算之外。在此，关于确定处理对象像素列时的第一阈值的具体值，不特别地进行限定，但是例如设为从摄像装置13能够输出的最大输出亮度值(例如，在输出8bit的数据的情况下，最大输出亮度值＝255)的大约10％左右(例如，在输出8bit的数据的情况下亮度值＝20左右)即可。
之后，指标值计算部253确定各处理对象像素列的具有相对于最大亮度值而言的第二阈值以上的亮度值的像素。而且，指标值计算部253在各处理对象像素列中将确定出的提供最大亮度值的像素数与除了具有最大亮度值的像素以外具有第二阈值以上的亮度值的像素数之和设为正在关注的处理对象像素列中的光切线的粗细。也就是说，光切线的粗细是以光切图像的像素的大小为单位来表示的。之后，指标值计算部253计算处理对象像素列中的光切线的粗细在光切图像的宽度方向上的平均，并设为粗细指标值。在此，上述第二阈值被规定为与延伸方向上的各位置处的最大亮度值相乘的系数，关于具体的值，不特别地进行限定，但是例如设为70％(即，0.7)左右即可。
以下，参照图9具体地说明粗细指标值的计算方法。
当前设为存在图9所示那样的像素数的光切图像，设为光切线以与图9所示的光切图像的宽度方向(像素排列的行方向)平行的方式延伸。在此，指标值计算部253利用第一阈值确定处理对象像素列的结果，设为在图9中除了右起第二列以外都被判定为处理对象像素列。之后，指标值计算部253在光切图像的宽度方向(光切线的延伸方向)上的各位置处确定光切线的粗细。在图9中，关注位于最左侧的像素列的结果，设为在最左侧的像素列中提供最大亮度值的像素是上数第二个像素，具有相对于最大亮度值而言的第二阈值以上的亮度值的像素是上数第三个像素。在该情况下，指标值计算部253判断为位于最左侧的像素列中的光切线的粗细为两个像素。指标值计算部253通过对各处理对象像素列实施同样的处理，由此确定出如图9所示的以像素为单位的粗细。之后，指标值计算部253如以上那样计算对于所有所述处理对象像素列确定出的粗细的平均值。在图9所示的例子中，除了不是处理对象的右起第二列以外，粗细的合计为2+2+4+2+5+2＝17个像素，处理对象像素列的个数为6，因此作为粗细指标值来处理的粗细的平均值为17÷6≈2.8。这样，本实施方式所涉及的粗细指标值是各处理对象像素列(与光切图像的宽度方向(光切线的延伸方向)正交的方向)中的光切线的粗细的平均值。此外，在光切线的延伸方向不是严格地与光切图像的宽度方向平行的情况下，也能够完全同样地应用求粗细指标值的上述过程。
另外，指标值计算部253将在如上述那样的粗细指标值的计算中所使用的被判定为处理对象像素列的像素列中的提供最大亮度值的像素和具有相对于最大亮度值而言的第二阈值以上的亮度值的像素处的亮度值的平均除以从摄像装置13能够输出的最大输出亮度值后设为明亮度指标值。在图9所示的例子中，通过将在粗细指标值的平均运算中使用的17个像素处的亮度值的平均值除以从摄像装置13能够输出的最大输出亮度值，来计算明亮度指标值。这样，本实施方式所涉及的明亮度指标值是将在粗细指标值的计算中使用的像素所具有的亮度值的平均除以从摄像装置13能够输出的最大输出亮度值得到的值。
在此，在本实施方式中关注的光切图像中，光切线表现为反映了光切图像生成装置10的光学系统、摄影条件、进一步说反映了被测定物S的反射特性的结果。也就是说，如以上那样规定的粗细指标值和明亮度指标值为依赖于光学系统、摄影条件以及被测定物S的反射特性的值。另一方面，图7的◎所表示的粗细和明亮度的适当区域不依据光学系统、摄影条件以及被测定物S的反射特性而始终是固定的。以下依次说明其理由。
首先，在亮度图像中产生条纹噪声的理由是因为，光切线过细，从而光切线未都在摄像元件的光接收部成像。接着，表面形状信息的精度降低的理由是因为，由于摄像元件上的光切线过粗而产生的激光所固有的斑纹噪声，从而存在多个亮度值的峰值点。也就是说，上述的问题仅是由于光切线的粗细而产生的。换言之，只要使光切线的粗细指标值包含在不依据光学系统、摄影条件以及被测定物S的反射特性那样的始终固定的上下限的范围内，就不产生上述的问题。
另一方面，产生光晕、或者得到过暗的亮度图像的理由是因为光切线过亮或者过暗。该问题仅是由于以从摄像装置13能够输出的最大输出亮度值为基准的光切线的明亮度(即，亮度值)而产生的。换言之，只要将光切线的明亮度指标值设定在不依据光学系统、摄影条件以及被测定物S的反射特性那样的始终固定的上下限的范围内，就不产生该问题。
如后述的那样，在本发明中，能够具体地提供粗细和明亮度的适当区域。因而，本发明的实施者不需要重新计算适当区域，只是计算所期望的被测定物所对应的粗细指标值和明亮度指标值并确认各指标值是否存在于本发明所提供的适当区域内即可。
另外，为了由指标值计算部253计算粗细指标值和明亮度指标值，不一定要生成使用于作为光切图像生成的本来目的的形状检查等中的由通过被测定物S与光切图像生成装置10的相对移动所得到的多条光切线构成的光切图像，基于处于静止的被测定物S上的一条光切线的摄像图像(即，一张光切图像)也能够计算粗细指标值和明亮度指标值。因而，无需通过驱动机构30进行相对移动而将被测定物S保持固定，就能够简单地计算两个指标值。
指标值计算部253将通过以上那样计算出的两种指标值输出到后述的判定部255和结果输出部259。
再次返回图8B来说明本实施方式所涉及的判定部255。
判定部255例如由CPU、ROM、RAM等来实现。判定部255根据由指标值计算部253计算出的粗细指标值和明亮度指标值，判定这些粗细指标值和明亮度指标值是否分别包含在规定范围内。在此，在判定中使用的粗细指标值和明亮度指标值的范围是规定图7的右侧的图中由◎表示的区域的边界的范围。
本发明人们为了确定如上述那样的粗细指标值和明亮度指标值的具体的范围而利用已知为平坦且表面均匀的板坯，从所述的板坯切出多个样本。之后，利用如图1所示的形状检查装置1，有意地改变光切线的明亮度和粗细并生成多个光切图像，使用所得到的光切图像来计算出样本的凹凸形状。此时，由在实际的操作中实施目视检查的熟练的检查员对于基于所得到的光切图像生成的亮度图像判断出噪声的有无和亮暗。并且，使用计算出的凹凸形状和已知的表面形状，计算出表面的凹凸深度的方差。通过着眼于凹凸深度的方差，能够获知形状测定精度的降低。具体地说，在光切线过粗的情况下，与光切线的粗细适当的情况相比，深度方差值变大，因此能够通过调查深度方差值来判定光切线的粗细是否过粗。
在图10中示出关于37个样本的明亮度指标值和粗细指标值的分布。在图10中，以“○”表示的标记对应由检查员判断为“是适当的亮度图像且上述深度方差的值也适当”的样本。另外，以“□”表示的标记对应基于深度方差的值被判断为“光切线过粗”的样本，以“×”表示的标记对应由检查员判断为如图4所示的“叠加有噪声”的样本。另外，以“△”表示的标记对应由检查员判断为“在亮度图像中产生了光晕”的样本，以“◇”表示的标记对应由检查员判断为“亮度图像过暗”的样本。另外，在图11中将对于上述37个样本计算出的凹凸深度的方差与明亮度指标值和粗细指标值的具体值一同进行了记载。
着眼于图11可知，关于粗细指标值为2.80以上的样本，深度方差的值超过10，从而测定精度降低了。因而，在本实施方式中，将粗细指标值的上限值设定为2.52以更可靠地排除测定精度的降低。
另外，着眼于图10和图11可知，粗细指标值为1.18以下的样本能够观察到条纹噪声，被判断为“光切线过细”。因而，在本实施方式中，将粗细指标值的下限值设定为1.27以更可靠地防止噪声的叠加。此外，如前述的那样，测定精度的降低或者在亮度图像中产生噪声仅是由于光切线的粗细所引起的。因此，即使使用不同的摄影条件或者不同的被测定物进行了同样的作业，在此所得到的粗细指标值的上下限的结果也不变。
另一方面，参照图10和图11可知，明亮度指标值为0.63以上的样本能够观察到光晕，被判断为“光切线过亮”。因而，在本实施方式中，将明亮度指标的上限值设定为0.52以更可靠地防止光晕的产生。
另外，参照图10和图11可知，关于明亮度指标值为0.17以下的样本，亮度图像整体变暗，从而判断为“光切线过暗”。因而，在本实施方式中，将明亮度指标的下限值设定为0.24以更可靠地防止亮度图像变暗。
另一方面，由图10和图11可知，粗细指标值包含在1.27～2.52的范围且明亮度指标值包含在0.24～0.52的范围的样本被判断为“获得了适当的亮度图像”。此外，如前述的那样，产生光晕或者产生过暗的亮度图像仅是由于光切线的明亮度(亮度值)所引起的。因此，即使使用不同的摄影条件或者不同的被测定物进行了同样的作业，在此所得到的明亮度指标值的上下限的结果也不变。
基于以上的知识，本发明人们规定了粗细指标值处于1.27～2.52的范围内且明亮度指标值处于0.24～0.52的范围内的区域(以下也称为“适当区域”。)来作为表示光切线的粗细和明亮度处于适当的状态的区域。如之前提及的那样，上述的适当区域不依据被测定物的种类以及激光光源和摄像装置的规格而是通用的。将与所述的适当区域有关的信息例如保存到存储部209中。
基于上述知识，本实施方式所涉及的判定部255参照保存于存储部209中的与适当区域有关的信息，判定由指标值计算部253计算出的粗细指标值和明亮度指标值是否包含在适当区域。判定部255在判定的结果为两个指标值包含在上述适当区域的情况下，判断为光切线的粗细和明亮度适当从而适当地拍摄到光切图像，在两个指标值不包含在上述适当区域的情况下，判断为光切线的粗细和明亮度不适当从而没有适当地拍摄到光切图像。
另外，判定部255在进行上述判定处理时，也可以在判断为粗细指标值和明亮度指标值中的至少一方不包含在上述适当区域的情况下，根据计算出的指标值生成光切图像生成装置10的调整的指导(guidance)。判定部255例如在粗细指标值小于下限值的情况下，生成调整光切图像生成装置10以使光切线的粗细变粗那样的指导，在粗细指标值超过上限值的情况下，生成调整光切图像生成装置10以使光切线的粗细变细那样的指导。同样地，判定部255例如在明亮度指标值小于下限值的情况下，生成调整光切图像生成装置10以使光切线的明亮度变亮那样的指导，在明亮度指标值超过上限值的情况下，生成调整光切图像生成装置10以使光切线的明亮度变暗那样的指导。
另外，作为更详细的指导，判定部255也可以如调整摄像装置13所具备的透镜的焦点、激光光源11所具备的透镜的焦点、以及激光光源11与后述的基准板之间的分离距离中的至少一个来使粗细指标值处于适当区域内那样地创建指导。同样地，作为更详细的指导，判定部255也可以如调整摄像装置13的曝光时间、摄像装置13所具备的透镜的光圈、摄像装置13的增益以及激光光源11的输出中的至少一个来使明亮度指标值处于适当区域内那样地创建指导。
判定部255将表示基于如上所述的两个指标值的判定结果的信息输出到结果输出部259。另外，判定部255在创建出如上所述的调整指导的情况下，将表示所述的调整指导的信息输出到结果输出部259。
此外，优选的是，判定部255将表示基于如上所述的两个指标值的判定结果的信息输出到后述的形状检查部257。在如之前说明的那样根据在光切线的状态不适当时所生成的光切图像实施了形状检查的情况下，在检查精度中叠加有很多误差的可能性高。因此，优选的是，在后述的形状检查部257中，参照表示从判定部255输出的判定结果的信息，在该信息中显示出光切线的状态适当的意思的情况下，实施形状检查处理。
此外，如上述那样设定的适当区域是根据作为通用的指标的粗细指标值和明亮度指标值所决定的，所设定的适当区域也是能够通用地应用的区域。因而，关于基于光切法的所有的形状检查装置1和设置于所述的形状检查装置1中的所有的光切图像生成装置10，只要使粗细指标值和明亮度指标值包含在适当区域中，就能够实现适当的光切线的状态，从而能够生成适当的亮度图像和凹凸图像。
因而，例如即使由于维护等而变更光切图像生成装置10的状态或者变更设备本身，也不需要重新设定适当区域，只要以使粗细指标值和明亮度指标值包含在上述适当区域的方式调整器械即可。另外，即使在形状检查装置1将不同种类的被测定物S设为测定对象的情况下，也只要在使与新的被测定物S有关的基准板静止于光切线的照射位置的状态下调整光切图像生成装置10以使两个指标值进入上述的适当区域内即可。
这样，与使被测定物S同光切图像生成装置10反复进行相对移动并且每次都确认亮度图像和凹凸图像来调整光切图像生成装置10的反复试验的以往的调整作业相比，在本实施方式所涉及的方法中，通过根据上述粗细指标值和明亮度指标值来判定光切线的状态，由此不需要被测定物S与光切图像生成装置10的相对移动，能够非常简单地且在短时间内完成光切图像生成装置10的调整。
再次返回图8B，说明本实施方式所涉及的形状检查部257。
本实施方式所涉及的形状检查部257例如由CPU、ROM、RAM等来实现。形状检查部257利用使用处于适当的状态的光切线生成的光切图像来实施被测定物S的表面的形状检查。
更详细地说，形状检查部257使用基于处于适当的状态的光切线生成的光切图像，来生成如上述专利文献1中所公开的亮度图像和凹凸图像。之后，形状检查部257使用所生成的亮度图像和凹凸图像来计算被测定物S的表面形状、或者检测可能存在于被测定物S的表面的各种缺陷等。
在此，关于形状检查部257计算被测定部S的表面形状、或者检测存在于被测定物S的表面的各种缺陷等的方法，不特别地进行限定，能够适当地利用基于光切法的公知的方法。
在本实施方式所涉及的形状检查装置1中，能够根据如前述那样的两个指标值容易地进行调整以使光切线的状态成为适当的状态。因而，通过使用基于调整后的光切线得到的光切图像来实施各种的形状检查处理，能够实施高精度的形状检查处理。
将表示由形状检查部257实施的各种形状检查处理的结果的信息输出到结果输出部259。
结果输出部259例如由CPU、ROM、RAM等来实现。结果输出部259将从指标值计算部253输出的与粗细指标值和明亮度指标值有关的信息、与由判定部255生成的判定结果、调整指导有关的信息等与光切图像有关的各种信息、与从形状检查部257输出的形状检查结果有关的信息等输出到显示控制部207。由此，将如上所述的各种信息输出到显示部(未图示。)。另外，结果输出部259可以将所得到的结果输出到制造管理用程序控制器等外部的装置，也可以利用所得到的结果创建各种表单。另外，结果输出部259也可以将如上所述的各种信息同与计算出该信息的日期和时间等有关的时刻信息进行关联，并作为历史记录信息保存到存储部209等中。
此外，也可以由人根据粗细指标值和明亮度指标值各自的值、调整指导(guidance)来实施基于从结果输出部259输出的粗细指标值和明亮度指标值的对光切图像生成装置10的调整操作。然而，由于运算处理装置20具有如上所述的光学系统调整控制部205，能够使光切图像生成装置10的调整操作自动化。
即，光学系统调整控制部205根据从结果输出部259输出的信息，对通过驱动设置于光切图像生成装置10的激光光源11和摄像装置13来进行调整的光学系统调整机构40以及对激光光源11和摄像装置13进行控制的运算处理装置20的摄像控制部21输出规定的控制信号，来调整设置于光切图像生成装置10中的光学系统的状态。
具体地说，光学系统调整控制部205对光学系统调整机构40输出用于调整摄像装置13所具备的透镜的焦点、激光光源11所具备的透镜的焦点以及激光光源11与基准板之间的分离距离中的至少一个的控制信号，以使粗细指标值处于适当范围内。
另外，光学系统调整控制部205对光学系统调整机构40和摄像控制部21中的至少一个输出用于调整摄像装置13的曝光时间、摄像装置13所具备的透镜的光圈、摄像装置13的增益以及激光光源11的输出中的至少一个的控制信号，以使明亮度指标值处于适当范围内。
由此，在本实施方式所涉及的形状检查装置1中，根据粗细指标值和明亮度指标值自动地实施调整处理以使光切线的状态成为适当的状态。
以上示出了本实施方式所涉及的运算处理装置20的功能的一例。上述的各构成要素可以使用通用的构件、电路构成，也可以通过专用于各构成要素的功能的硬件来构成。另外，也可以由CPU等实现各构成要素的所有功能。因而，能够根据实施本实施方式时的技术水平适当地变更要利用的结构。
此外，能够制作用于实现如上所述的本实施方式所涉及的运算处理装置的各功能的计算机程序并安装于个人计算机等中。另外，还能够提供一种保存有这种计算机程序的能够由计算机读取的记录介质。记录介质例如是磁盘、光盘、磁光盘、快闪存储器等。另外，上述的计算机程序也可以不使用记录介质而例如经由网络来传送。
<关于形状检查方法>
接着，参照图12详细地说明本实施方式所涉及的形状检查方法的流程。图12是表示本实施方式所涉及的形状检查方法的流程的一例的流程图。
在本实施方式所涉及的形状检查方法中，首先，将被测定物S本身和模拟被测定物S的反射特性的样本中的任一个作为基准板，并将所述的基准板设置在光切线的照射位置处。并且，在运算处理装置20的摄像控制部201的控制下，开始从光切图像生成装置10的激光光源11照射线状的激光(步骤S101)。之后，在运算处理装置20的摄像控制部201的控制下，光切图像生成装置10的摄像装置13拍摄光切图像(步骤S103)。运算处理装置20的数据获取部251获取由摄像装置13生成的光切图像的图像数据并输出到指标值计算部253。
运算处理装置20的指标值计算部253使用从数据获取部251输出的光切图像，通过之前说明的方法来计算粗细指标值和明亮度指标值(步骤S105)。之后，指标值计算部253将计算出的粗细指标值和明亮度指标值输出到判定部255。
判定部255使用由指标值计算部253计算出的粗细指标值和明亮度指标值，实施与指标值有关的条件判定(即，两个指标值是否进入了适当区域的条件判定)(步骤S107)。
在两个指标值满足条件的情况下(即，在两个指标值进入了适当区域的情况下)，判定部255判断为光切线的状态是适当的，并将该意思输出到形状检查部257和结果输出部259。接收到所述的输出后，形状检查部257实施后述的步骤S111。
另一方面，在两个指标值中的至少一个不满足条件的情况下，判定部255将两个指标值本身、或调整指导(guidance)输出到形状检查部257和结果输出部259。结果输出部259将从判定部255输出的表示两个指标值、调整指导(guidance)的信息经由显示控制部207输出给用户，并且将所述的信息输出到光学系统调整控制部205。光学系统调整控制部205基于所述的指标值、调整指导，根据需要与摄像控制部201进行协作，同时通过光学系统调整机构40来调整光切图像生成装置10的光学系统(步骤S111)。此外，所述的光切图像生成装置10的调整作业也可以由光切图像生成装置10的管理者通过人力来实施。之后，返回步骤S103，继续进行光切图像生成装置的调整处理。
在此，在步骤S107中判断为光切线的状态为适当的情况下，形状检查部257根据由处于适当的状态的光切线生成的光切图像，来实施利用光切法的形状检查处理(步骤S111)。形状检查部257将所得到的与形状检查结果有关的信息输出到结果输出部259。结果输出部259将所得到的与形状检查结果有关的信息经由显示控制部207输出给用户(步骤S113)。由此，形状检查装置1的用户能够当场掌握正在关注的被测定物S的表面的形状检查结果。
以上说明了本实施方式所涉及的形状检查方法的流程。
<关于硬件结构>
接着，参照图13详细地说明本发明的实施方式所涉及的运算处理装置20的硬件结构。图13是用于说明本发明的实施方式所涉及的运算处理装置20的硬件结构的框图。
运算处理装置20主要具备CPU 901、ROM 903以及RAM 905。另外，运算处理装置20还具备总线907、输入装置909、输出装置911、存储装置913、驱动器915、连接端口917以及通信装置919。
CPU 901作为中心的处理装置和控制装置发挥功能，按照记录于ROM903、RAM 905、存储装置913、或者可移动记录介质921中的各种程序来对运算处理装置20内的整体动作或者一部分动作进行控制。ROM 903存储由CPU 901使用的程序、运算参数等。RAM 905暂时存储CPU 901使用的程序、在程序执行的过程中适当变化的参数等。通过由CPU总线等内部总线构成的总线907将这些部件相互连接。
总线907经由桥来与PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface：外设组件互连/接口)总线等外部总线连接。
输入装置909例如是鼠标、键盘、触摸面板、按钮、开关以及杆等由用户操作的操作单元。另外，输入装置909例如可以是利用红外线、其它电波的远程控制单元(所谓的遥控器)，也可以是支持运算处理装置20的操作的PDA等外部连接设备923。并且，输入装置909例如由根据用户使用上述操作单元输入的信息生成输入信号并将该输入信号输出到CPU 901的输入控制电路等构成。用户通过操作该输入装置909，能够对运算处理装置20输入各种数据、或者指示处理动作。
输出装置911由能够在视觉上或在听觉上对用户通知获取到的信息的装置构成。作为这样的装置，有CRT显示器装置、液晶显示器装置、等离子显示器装置、EL显示器装置以及灯等显示装置、扬声器和头戴式耳机等声音输出装置、打印机装置、移动电话、传真机等。输出装置911例如输出通过运算处理装置20进行的各种处理所得到的结果。具体地说，显示装置以文本或图像的方式显示通过运算处理装置20进行的各种处理所得到的结果。另一方面，声音输出装置将由再生出的声音数据、声波数据等构成的音频信号转换为模拟信号并输出。
存储装置913是构成为运算处理装置20的存储部的一例的数据保存用的装置。存储装置913例如由HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等磁存储设备、半导体存储设备、光存储设备、或者磁光存储设备等构成。该存储装置913保存由CPU 901执行的程序、各种数据以及从外部获取到的各种数据等。
驱动器915是记录介质用读写器，被内置于运算处理装置20中、或者外置于运算处理装置20。驱动器915读出记录在安装着的磁盘、光盘、磁光盘、或者半导体存储器等可移动记录介质921中的信息并输出到RAM 905。另外，驱动器915还能够对安装着的磁盘、光盘、磁光盘、或者半导体存储器等可移动记录介质921写入记录。可移动记录介质921例如是CD介质、DVD介质、Blu-ray(注册商标)介质等。另外，可移动记录介质921也可以是闪存(注册商标)(Compact Flash：CF)、快闪存储器、或者SD存储卡(Secure Digital memory card：安全数据存储卡)等。另外，可移动记录介质921例如还可以是搭载有非接触型IC芯片的IC卡(Integrated Circuit card：集成电路卡)或电子设备等。
连接端口917是用于将设备与运算处理装置20直接连接的端口。作为连接端口917的一例，有USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)端口、IEEE1394端口、SCSI(SmallComputer System Interface：小型计算机系统接口)端口、RS-232C端口等。通过在该连接端口917上连接外部连接设备923，由此运算处理装置20从外部连接设备923直接获取各种数据、或者向外部连接设备923提供各种数据。
通信装置919例如是由用于与通信网络925连接的通信设备等构成的通信接口。通信装置919例如是有线或无线LAN(Local Area Network：局域网)、Bluetooth(注册商标)、或者WUSB(Wireless USB：无线USB)用的通信卡等。另外，通信装置919也可以是光通信用的路由器、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line：非对称数字用户线路)用的路由器、或者各种通信用的调制解调器等。该通信装置919例如能够遵照例如TCP/IP等规定的协议来与因特网、其它通信设备之间发送和接收信号等。另外，与通信装置919连接的通信网络925由以有线或无线的方式连接的网络等构成，例如也可以是因特网、家庭内LAN、公司内LAN、红外线通信、射频通信或者卫星通信等。
以上示出了能够实现本发明的实施方式所涉及的运算处理装置20的功能的硬件结构的一例。上述的各构成要素可以使用通用的构件构成，也可以通过专用于各构成要素的功能的硬件来构成。因而，能够根据实施本实施方式时的技术水平来适当地变更要利用的硬件结构。
以上参照附图详细地说明了本发明的优选的实施方式，但是本发明不限定于所述的例子。具有本发明所属的技术领域中的普通知识的人显然能够在权利要求书所记载的技术思想的范畴内想到各种变更例或者修正例，应该明白这些各种变更例或修正例当然也属于本发明的保护范围。
附图标记说明
1：形状检查装置；10：光切图像生成装置；20：运算处理装置；30：驱动机构；40：光学系统调整机构；201：摄像控制部；203：图像处理部；205：光学系统调整控制部；207：显示控制部；209：存储部；251：数据获取部；253：指标值计算部；255：判定部；257：形状检查部；259：结果输出部。

Claims (14)

1.一种形状检查方法，包括以下步骤：
光切图像生成步骤，从激光光源对物体表面照射线状的激光，利用摄像装置拍摄该物体表面上的由所述激光形成的光切线，由此生成在光切法中使用的摄像图像即光切图像；
指标值计算步骤，分别计算表示所述光切图像中的所述光切线的粗细的粗细指标值和表示该光切线的明亮度的明亮度指标值；
设定变更步骤，变更所述激光光源和所述摄像装置中的至少一方的设定以使计算出的所述粗细指标值和所述明亮度指标值各自包含在预先唯一地决定的规定范围内；以及
形状检查步骤，通过对使所述粗细指标值和所述明亮度指标值各自包含在所述规定范围内之后的所述光切图像进行图像处理，来检查所述物体表面的形状，
其中，在所述指标值计算步骤中，
在与所述物体表面相关的光切图像的各个与所述物体同所述激光光源的相对移动方向对应的方向即列方向上确定提供最大亮度值的像素，在各列中的该最大亮度值具有第一阈值以上的亮度值的情况下，将相应的列设为处理对象像素列，
将在各个所述处理对象像素列中提供所述最大亮度值的像素的像素数与具有相对于该最大亮度值而言的第二阈值以上的亮度值的像素的像素数之和设为各个所述处理对象像素列中的所述光切线的粗细，计算所有所述处理对象像素列中的所述光切线的粗细的平均并将该平均设为所述粗细指标值，
将在计算所述粗细指标值时利用的所有像素处的亮度值的平均除以从所述摄像装置能够输出的最大输出亮度值所得到的值设为所述明亮度指标值。
2.根据权利要求1所述的形状检查方法，其特征在于，
在所述指标值计算步骤中，使用通过仅拍摄处于静止的所述物体上的一条所述光切线所得到的所述光切图像，来计算所述粗细指标值和所述明亮度指标值。
3.根据权利要求1或2所述的形状检查方法，其特征在于，
在所述设定变更步骤中，变更所述激光光源和所述摄像装置中的至少一方的设定，使得所述粗细指标值处于1.27~2.52的范围且所述明亮度指标值处于0.24~0.52的范围。
4.根据权利要求1或2所述的形状检查方法，其特征在于，
在所述设定变更步骤中，
调整所述摄像装置所具备的透镜的焦点、所述激光光源所具备的透镜的焦点以及所述激光光源与所述物体表面之间的分离距离中的至少一个，以使所述粗细指标值处于所述规定范围内，
调整所述摄像装置的曝光时间、所述摄像装置所具备的透镜的光圈、所述摄像装置的增益以及所述激光光源的输出中的至少一个，以使所述明亮度指标值处于所述规定范围内。
5.一种形状检查装置，具备：
光切图像生成装置，其具有激光光源和摄像装置，该激光光源对物体表面照射线状的激光，该摄像装置拍摄该物体表面上的由所述激光形成的光切线，来生成在光切法中使用的摄像图像即光切图像；以及
运算处理装置，其对由所述光切图像生成装置生成的所述光切图像实施图像处理，来判定所述光切线的状态，并且根据该光切图像进行利用光切法的对所述物体表面的形状检查，
其中，所述运算处理装置具备：
指标值计算部，其根据由所述摄像装置生成的所述光切图像，计算表示所述光切图像中的所述光切线的粗细的粗细指标值和表示该光切线的明亮度的明亮度指标值；
判定部，其根据计算出的所述粗细指标值和所述明亮度指标值，判定该粗细指标值和该明亮度指标值各自是否包含在规定范围内；以及
形状检查部，其根据使所述粗细指标值和所述明亮度指标值各自包含在预先唯一地决定的规定范围内之后的所述光切图像，实施利用光切法的形状检查处理，
其中，所述指标值计算部在与所述物体表面相关的光切图像的各个与所述物体同所述激光光源的相对移动方向对应的方向即列方向上确定提供最大亮度值的像素，在各列中的该最大亮度值具有第一阈值以上的亮度值的情况下，将相应的列设为处理对象像素列，
将在各个所述处理对象像素列中提供所述最大亮度值的像素的像素数与具有相对于该最大亮度值而言的第二阈值以上的亮度值的像素的像素数之和设为各个所述处理对象像素列中的所述光切线的粗细，计算所有所述处理对象像素列中的所述光切线的粗细的平均并将该平均设为所述粗细指标值，
将在计算所述粗细指标值时利用的所有像素处的亮度值的平均除以从所述摄像装置能够输出的最大输出亮度值所得到的值设为所述明亮度指标值。
6.根据权利要求5所述的形状检查装置，其特征在于，
所述指标值计算部使用通过仅拍摄处于静止的所述物体上的一条所述光切线所得到的所述光切图像，来计算所述粗细指标值和所述明亮度指标值。
7.根据权利要求5或6所述的形状检查装置，其特征在于，
所述形状检查装置还具有调整机构，该调整机构调整所述光切图像生成装置所具有的所述激光光源和所述摄像装置中的至少一方的设定，
所述运算处理装置还具有：
摄像控制部，其对所述光切图像生成装置的驱动进行控制；以及
调整控制部，其对所述调整机构的驱动进行控制，
其中，所述调整控制部根据所述判定部的判定结果，使所述调整机构和所述摄像控制部中的至少一个工作以使所述粗细指标值和所述明亮度指标值处于所述规定范围内。
8.根据权利要求5或6所述的形状检查装置，其特征在于，
变更所述激光光源和所述摄像装置中的至少一方的设定，以使所述粗细指标值处于1.27~2.52的范围且所述明亮度指标值处于0.24~0.52的范围。
9.根据权利要求5或6所述的形状检查装置，其特征在于，
调整所述摄像装置所具备的透镜的焦点、所述激光光源所具备的透镜的焦点以及所述激光光源与所述物体表面之间的分离距离中的至少一个，以使所述粗细指标值处于所述规定范围内，
调整所述摄像装置的曝光时间、所述摄像装置所具备的透镜的光圈、所述摄像装置的增益以及所述激光光源的输出中的至少一个，以使所述明亮度指标值处于所述规定范围内。
10.一种计算机记录介质，记录有用于使能够与光切图像生成装置之间相互进行通信的计算机作为运算处理装置发挥功能的程序，该光切图像生成装置具有对物体表面照射线状的激光的激光光源以及拍摄该物体表面上的由所述激光形成的光切线来生成在光切法中使用的摄像图像即光切图像的摄像装置，该运算处理装置对由所述光切图像生成装置生成的所述光切图像实施图像处理来判定所述光切线的状态，并且根据该光切图像进行利用光切法的对所述物体表面的形状检查，该程序用于使计算机实现以下功能：
指标值计算功能，用于根据由所述摄像装置生成的所述光切图像，计算表示所述光切图像中的所述光切线的粗细的粗细指标值和表示该光切线的明亮度的明亮度指标值；
判定功能，用于根据计算出的所述粗细指标值和所述明亮度指标值，判定该粗细指标值和该明亮度指标值各自是否包含在规定范围内；以及
形状检查功能，用于根据使所述粗细指标值和所述明亮度指标值各自包含在预先唯一地决定的规定范围内之后的所述光切图像，实施利用光切法的形状检查处理，
其中，所述指标值计算功能用于在与所述物体表面相关的光切图像的各个与所述物体同所述激光光源的相对移动方向对应的方向即列方向上确定提供最大亮度值的像素，在各列中的该最大亮度值具有第一阈值以上的亮度值的情况下，将相应的列设为处理对象像素列，
将在各个所述处理对象像素列中提供所述最大亮度值的像素的像素数与具有相对于该最大亮度值而言的第二阈值以上的亮度值的像素的像素数之和设为各个所述处理对象像素列中的所述光切线的粗细，计算所有所述处理对象像素列中的所述光切线的粗细的平均并将该平均设为所述粗细指标值，
将在计算所述粗细指标值时利用的所有像素处的亮度值的平均除以从所述摄像装置能够输出的最大输出亮度值所得到的值设为所述明亮度指标值。
11.根据权利要求10所述的计算机记录介质，其特征在于，
所述指标值计算功能用于使用通过仅拍摄处于静止的所述物体上的一条所述光切线所得到的所述光切图像，来计算所述粗细指标值和所述明亮度指标值。
12.根据权利要求10或11所述的计算机记录介质，其特征在于，
所述计算机还能够与调整机构之间相互进行通信，该调整机构调整所述光切图像生成装置所具有的所述激光光源和所述摄像装置中的至少一方的设定，
所述程序还使所述计算机实现以下功能：
摄像控制功能，用于对所述光切图像生成装置的驱动进行控制；以及
调整控制功能，用于对所述调整机构的驱动进行控制，
其中，所述调整控制功能用于根据所述判定功能的判定结果，使所述调整机构和所述摄像控制功能中的至少一个工作以使所述粗细指标值和所述明亮度指标值处于规定范围内。
13.根据权利要求12所述的计算机记录介质，其特征在于，
所述调整控制功能用于通过所述调整机构和所述摄像控制功能中的至少一个来变更所述激光光源和所述摄像装置中的至少一方的设定，以使所述粗细指标值处于1.27~2.52的范围且所述明亮度指标值处于0.24~0.52的范围。
14.根据权利要求12所述的计算机记录介质，其特征在于，
所述调整控制功能用于通过所述调整机构和所述摄像控制功能中的至少一个来调整所述摄像装置所具备的透镜的焦点、所述激光光源所具备的透镜的焦点以及所述激光光源与所述物体表面之间的分离距离中的至少一个，以使所述粗细指标值处于所述规定范围内，
所述调整控制功能用于通过所述调整机构和所述摄像控制功能中的至少一个来调整所述摄像装置的曝光时间、所述摄像装置所具备的透镜的光圈、所述摄像装置的增益以及所述激光光源的输出中的至少一个，以使所述明亮度指标值处于所述规定范围内。
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