DE102016008406A1

DE102016008406A1 - Bildmessvorrichtung, Steuerprogramm dieser Vorrichtung und nicht temporäres Aufzeichnungsmedium, auf welchem das Steuerprogramm aufgezeichnet ist

Info

Publication number: DE102016008406A1
Application number: DE102016008406.5A
Authority: DE
Inventors: Masaki Kurihara
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2017-03-02
Also published as: US10282837B2; CN106482636A; CN106482636B; US20170061614A1; JP2017049035A; JP6599697B2

Abstract

Eine Bildmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst: eine Abbildungsvorrichtung, welche ein Werkstück abbildet, um ein Bild des Werkstücks zu erfassen; und eine Verarbeitungsvorrichtung, welche eine Messung des Werkstücks ausgehend von dem Bild durchführt und ein Messergebnis ausgibt. Außerdem setzt die Verarbeitungsvorrichtung einen Bereich in dem Bild, setzt mehrere erste Punkte entlang einer Konturlinie dieses Bereichs, bewegt diese mehreren ersten Punkte sequentiell so, dass sich die mehreren ersten Punkte einer in dem Bild enthaltenen Konturlinie nähern, erfasst die bewegten mehreren ersten Punkte als mehrere zweite Punkte und berechnet das Messergebnis ausgehend von diesen mehreren zweiten Punkten.

Description

GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Bildmessvorrichtung, welche ein Werkstück durch Abbilden des Werkstücks misst, betrifft ein Steuerprogramm der Bildmessvorrichtung und betrifft außerdem ein nicht temporäres Aufzeichnungsmedium, auf welchem das Steuerprogramm aufgezeichnet ist.
HINTERGRUND
Beschreibung der relevanten Technik
Als Messvorrichtung zum Durchführen einer Dimensionsmessung oder einer Formmessung eines Werkstücks, d. h. eines zu messenden Objekts, ist beispielsweise eine Bildmessvorrichtung bekannt. Die Bildmessvorrichtung umfasst: eine Abbildungsvorrichtung, welche das Werkstück abbildet, um ein Bild zu erfassen; und eine Verarbeitungsvorrichtung, welche eine Bildverarbeitung an diesem Bild durchführt und die Dimensionsmessung oder Formmessung des Werkstücks durchführt ( JP 2001-241941 A ).
Wenn die Bildmessvorrichtung eingesetzt wurde, um eine Dimensionsmessung oder eine Formmessung des Werkstücks durchzuführen, konnte beispielsweise manchmal ein Abschnitt, welcher ein Messziel darstellt, nicht geeignet aus dem Bild extrahiert werden, und ein Messwert konnte nicht exakt erfasst werden.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts eines solchen Punkts erarbeitet, und hat eine Aufgabe, eine Bildmessvorrichtung bereitzustellen, welche in der Lage ist, einen Abschnitt, welcher ein Messziel darstellt, geeignet aus einem Bild zu extrahieren und die Dimensionsmessung oder Formmessung durchzuführen, und ein Steuerprogramm der Bildmessvorrichtung bereitzustellen sowie ein nicht temporäres Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, auf welchem das Steuerprogramm aufgezeichnet ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG(EN)
1 ist eine allgemeine Ansicht einer Bildmessvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt einen Anzeigebildschirm, welcher ein Bild eines Werkstücks in der Bildmessvorrichtung anzeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration der Bildmessvorrichtung zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Messen durch die Bildmessvorrichtung zeigt.
5 zeigt einen Anzeigebildschirm der Bildverarbeitung bei dem Verfahren.
6 zeigt einen Anzeigebildschirm nach der Anfangseinstellung bei dem Verfahren
7 zeigt einen Anzeigebildschirm während des Extrahierens einer Kontur eines Messziels bei dem Verfahren.
8 zeigt einen Anzeigebildschirm nach dem Extrahieren einer Kontur eines Messziels bei dem Verfahren.
9 zeigt einen Anzeigebildschirm nach dem Erfassen eines Zentroids eines Messziels bei dem Verfahren.
10 zeigt einen Anzeigebildschirm beim Durchführen einer Kantenerfassung durch eine herkömmliche Bildmessvorrichtung.
11 zeigt einen Anzeigebildschirm beim Durchführen der Kantenerfassung.
12 zeigt einen Anzeigebildschirm beim Durchführen der Kantenerfassung.
13 zeigt einen Anzeigebildschirm beim Durchführen einer Mustererkennung durch eine herkömmliche Bildmessvorrichtung.
14 zeigt einen Anzeigebildschirm beim Durchführen der Mustererkennung.
15 zeigt einen Anzeigebildschirm beim Durchführen einer Kennzeichnung durch eine herkömmliche Bildmessvorrichtung.
16 zeigt einen Anzeigebildschirm beim Durchführen der Kennzeichnung.
17 zeigt einen Anzeigebildschirm, welcher ein Beispiel für das Verfahren des Messens durch die Bildmessvorrichtung nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
18 zeigt einen Anzeigebildschirm nach Durchführen von Ausdünnen in einer zweiten Punktgruppe bei dem Verfahren.
19 zeigt einen Anzeigebildschirm in dem Fall, dass bei dem Verfahren das Anpassen einer Form in einer ausgewählten zweiten Punktgruppe durchgeführt worden ist.
20 zeigt einen Anzeigebildschirm, welcher ein Kantenerfassungswerkzeug in einem Verfahren des Messens durch eine Bildmessvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
21 zeigt einen Anzeigebildschirm nach der Anfangseinstellung in einem Verfahren des Messens durch eine Bildmessvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
22 zeigt einen Anzeigebildschirm nach dem Extrahieren einer Kontur des Messziels 33 in dem Verfahren.
23 zeigt einen Anzeigebildschirm nach der Bildverarbeitung in dem Verfahren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, umfasst eine Bildmessvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung: eine Abbildungsvorrichtung, welche ein Werkstück abbildet, um ein Bild zu erfassen; und eine Verarbeitungsvorrichtung, welche ausgehend von diesem Bild eine Messung des Werkstücks durchführt und ein Messergebnis ausgibt. Außerdem setzt die Verarbeitungsvorrichtung einen Bereich in dem Bild, setzt mehrere erste Punkte entlang einer Konturlinie dieses Bereichs, bewegt diese mehreren ersten Punkte sequentiell derart, dass sich die mehreren ersten Punkte der in dem Bild enthaltenen Konturlinie nähern, erfasst die bewegten mehreren ersten Punkte als mehrere zweite Punkte und berechnet das Messergebnis ausgehend von diesen mehreren zweiten Punkten.
Bei einer solchen Ausführungsform wird bei der durchgeführten Verarbeitung eine Methode des sogenannten aktiven Konturmodells angewandt, wenn ein Abschnitt extrahiert wird, welcher ein Messziel von innerhalb eines Bildes repräsentiert. Das heißt, es wird ein Bereich in dem erfassten Bild gesetzt, mehrere erste Punkte werden entlang einer Konturlinie dieses Bereichs gesetzt und diese mehreren ersten Punkte werden sequentiell so bewegt, dass sich die mehreren ersten Punkte der in dem Bild enthaltenen Konturlinie nähern. Wenn das Messziel durch die mehreren ersten Punkte umgeben werden kann, ist es daher möglich, den Abschnitt, welcher das Messziel von innerhalb des Bildes repräsentiert, geeignet zu extrahieren und eine Dimensionsmessung oder eine Formmessung auch dann durchzuführen, wenn beispielsweise Größe, Winkel, Ton, Position und so weiter des Messziels anders als jeweils angenommen sind.
Beispielsweise kann die Verarbeitungsvorrichtung einen Zustand, welcher den Bereich und die mehreren ersten Punkte betrifft, in einer Phase des Lehrens erfassen und in einer Phase des automatischen Messens die Messung gemäß diesem Zustand durchführen. Zudem kann die Verarbeitungsvorrichtung ein Kantenmesswerkzeug in dem Bild ausgehend von dem zweiten Punkt setzen und die Kantenerfassung unter Verwendung des Kantenerfassungswerkzeugs durchführen. Außerdem kann die Verarbeitungsvorrichtung ausgehend von dem zweiten Punkte eine erste Konturlinie berechnen, mehrere Liniensegmente entlang dieser Konturlinie setzen, welche jeweils in eine die erste Konturlinie schneidende Richtung verlaufen, und die Kantenerfassung entlang diesen Liniensegmenten durchführen.
Ein Steuerprogramm nach einer Ausführungsform der Erfindung steuert eine Bildmessvorrichtung. Die Bildmessvorrichtung umfasst: eine Abbildungsvorrichtung, welche ein Werkstück abbildet, um ein Bild zu erfassen; und eine Verarbeitungsvorrichtung, welche ausgehend von diesem Bild eine Messung des Werkstücks durchführt und ein Messergebnis ausgibt. Das Steuerprogramm steuert die Bildmessvorrichtung zum Durchführen einer Berechnung des Messergebnisses. Außerdem setzt die Steuervorrichtung durch dieses Programm einen Bereich in dem Bild, setzt mehrere erste Punkte entlang einer Konturlinie dieses Bereichs, bewegt diese mehreren ersten Punkte sequentiell derart, dass sich die mehreren ersten Punkte einer in dem Bild enthaltenen Konturlinie nähern, erfasst die bewegten mehreren ersten Punkte als mehrere zweite Punkte und berechnet das Messergebnis ausgehend von den zweiten Punkten.
Die Erfindung ermöglicht es, eine Bildmessvorrichtung bereitzustellen, welche in der Lage ist, eine Dimensionsmessung oder eine Formmessung durchzuführen, ein Steuerprogramm der Bildmessvorrichtung bereitzustellen und ein nicht temporäres Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, auf welchem ein Steuerprogramm der Bildmessvorrichtung aufgezeichnet ist.
[Erste Ausführungsform]
Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Zunächst wird eine schematische Konfiguration einer Bildmessvorrichtung nach der Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Bildmessvorrichtung nach der Erfindung: ein Bildmessinstrument 1, welches eine X-, eine Y- und eine Z-Achse hat, die jeweils zueinander orthogonal sind, und an dem eine Kamera 141 als Abbildungsvorrichtung, welche ein Werkstück 3 abbildet, an einem Ende der Z-Achse montiert ist; und einen Rechner (nachfolgend als „PC” bezeichnet) 2, welcher mit dem Bildmessinstrument 1 verbunden ist.
Das Bildmessinstrument 1 ist folgendermaßen konfiguriert. Eine Arbeitsbühne 12 ist so auf einem Probenbewegungsmittel 11 montiert, dass eine Oberfläche der Arbeitsbühne 12, welche als Basisebene fungiert, mit einer horizontalen Ebene zusammenfällt, und eine X-Achsen-Führung 13c ist durch obere Enden von Armträgerkörpern 13a und 13b gehalten, welche von Katen an beiden Seiten des Probenbewegungsmittels 11 aus aufgestellt sind. Die Arbeitsbühne 12 wird durch das Probenbewegungsmittel 11 in Richtung der Y-Achse angetrieben. Eine Abbildungseinheit 14 ist in Richtung der X-Achse antreibbar in der X-Achsen-Führung 13c gehalten. Die Kamera 141 ist in Richtung der Z-Achse antreibbar an einem unteren Ende der Abbildungseinheit 14 montiert.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung ein System verwendet, bei dem das auf der Arbeitsbühne 12 angeordnete Werkstück 3 abgebildet wird, jedoch ist selbstverständlich ein anderes System möglich, beispielsweise ist ein System der Art möglich, bei der ein auf einem Boden angeordnetes Werkstück von einer seitlichen Richtung aus abgebildet wird. Darüber hinaus sind verschiedene Arten von Kameras, wie CCD und CMOS als Kamera 141 einsetzbar.
Der PC 2 umfasst: eine Verarbeitungsvorrichtung 22; und eine Anzeigevorrichtung 21 und eine Eingabevorrichtung 23, welche mit der Verarbeitungsvorrichtung 22 verbunden sind. Die Verarbeitungsvorrichtung 22 umfasst intern eine CPU und eine Speichervorrichtung, wie eine Festplatte oder dergleichen. Die Anzeigevorrichtung 21 ist beispielsweise ein Bildschirm oder ein Projektor oder dergleichen. Die Eingabevorrichtung 23 ist eine Operationseingabevorrichtung, in welche eine Operation einer messenden Person eingegeben wird, und ist beispielsweise eine Maus, eine Tastatur, ein Touchpanel oder dergleichen.
Unter Bezugnahme auf 2 wird nachfolgend ein Bild beschrieben, welches auf einem Bildschirm der Anzeigevorrichtung 21 angezeigt wird.
Wie in 2 gezeigt, wird ein durch die Kamera 141 erfasstes Bild des Werkstücks 3 (nachfolgend in den Zeichnungen als Bild i3 bezeichnet) auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung 21 angezeigt. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel enthält das Werkstück 3 ein Messziel 31. Außerdem ist auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung 21 ein durch die Eingabevorrichtung (Maus und so weiter) 23 betätigter Zeiger angezeigt.
Nachfolgend wird eine Konfiguration der Verarbeitungsvorrichtung 22 gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf 3 ausführlicher beschrieben.
Wie in 3 dargestellt, bildet bei der Bildmessvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform die Kamera 141 das Werkstück 3 ab und erfasst ein Bild des Werkstücks 3. Außerdem wird dieses Bild über die Verarbeitungsvorrichtung 22 auf die Anzeigevorrichtung 21 übertragen. Außerdem empfängt die Verarbeitungsvorrichtung 22 eine Operation der messenden Person über eine Eingabe der Eingabevorrichtung 23 und führt ausgehend davon eine Messung (beispielsweise eine Dimensionsmessung oder Formmessung und so weiter) des Werkstücks 3 aus. Beispielsweise extrahiert die Verarbeitungsvorrichtung 22 eine Abschnitt, welcher ein Messziel darstellt, durch Analysieren des Bildes von innerhalb des Bildes, führt eine Dimensionsmessung oder Formmessung oder dergleichen für dieses Messziel durch und berechnet einen positionsbezogenen Wert, wie einen Zentroiden, oder einen formbezogenen Wert, wie beispielsweise eine Konturlinie, eine Breite und so weiter.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Extrahieren des Abschnitts, welcher das Messziel repräsentiert, auf verschiedene Arten ausgeführt werden kann, jedoch in der ersten Ausführungsform durch ein Verfahren ausgeführt wird, welches eine Methode eines sogenannten aktiven Konturmodells anwendet. Das bedeutet, dass eine erste Punktgruppe, welche die mehreren Punkte enthält, so gesetzt wird, dass sie das Messziel 31 umgibt (siehe 6), und diese mehreren ersten Punkte werden so bewegt, dass sie sich einer Konturlinie des Messziels 31 nähern, wodurch mehrere zweite Punkte (eine zweite Punktgruppe) erhalten wird (siehe 7 und 8).
Wie in 3 gezeigt, erreicht die Verarbeitungsvorrichtung 22 eine unten beschriebene Funktion durch eine CPU, einen Speicher und ein Programm, welches auf einer Festplatte oder dergleichen (Speichervorrichtung 24) gespeichert ist. Somit empfängt eine Eingabeverarbeitungseinheit 221 eine Operation der messenden Person über eine Eingabe von der Eingabevorrichtung 23 und führt ausgehend davon eine Berechnung oder dergleichen einer Position des Zeigers (siehe 2) aus, welcher auf der Anzeigevorrichtung 21 angezeigt ist. Eine Anfangseinstelleinheit 222 führt eine Anfangseinstellung durch, welche bei der Messung der Werkstücks 3 erforderlich ist. Wie in 6 gezeigt, setzt beispielsweise die Anfangseinstelleinheit 222 die erste Punktgruppe, welche die mehreren ersten Punkte enthält. Eine Konturextrahiereinheit 223 extrahiert eine Konturlinie des Messziels 31. Wie in 7 gezeigt, bewegt die Konturextrahiereinheit 223 die mehreren ersten Punkte sequentiell so, dass sich die mehreren ersten Punkte der Konturlinie des Messziels 31 nähern, und erfasst die bewegten mehreren ersten Punkte als die mehreren zweiten Punkte. Eine Messergebniserfassungseinheit 224 erfasst das Messergebnis ausgehend von den in der Konturextrahiereinheit 223 erfassten mehreren zweiten Punkten (der zweiten Punktgruppe).
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Bildmessvorrichtung nach der Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 4 bis 9 beschrieben.
Wie in den 4 und 5 dargestellt, wird in Schritt S101 eine Bildverarbeitung an dem durch die Kamera 141 erfassten Bild durchgeführt. Die Bildverarbeitung kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden, doch kann beispielsweise der Kontraast in dem Bild durch ein Verfahren, wie Binarisierung verstärkt werden. Außerdem ist es bei der Bildverarbeitung beispielsweise möglich, verschiedene Arten von Filterung und so weiter durchzuführen und Rauschen in dem Bild zu reduzieren. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bildverarbeitung auch entfallen kann.
Wie in den 4 und 6 dargestellt, wird in Schritt S102 die Ausgangseinstellung durchgeführt, die beim Messen des Werkstücks 3 erforderlich ist. Wie in 6 gezeigt, wird beispielsweise in dem durch die Kamera 141 erfassten Bild ein Bereich R1 ausgehend von einer Eingabeoperation eingestellt. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel ist der Bereich R1 so eingestellt, dass er das Messziel 31 umgibt. Außerdem wird die erste Punktgruppe, welche die mehreren ersten Punkte enthält, entlang einer Konturlinie dieses Bereichs R1 gesetzt.
Der Bereich R1 kann durch verschiedene Verfahren eingestellt werden. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel wird der Bereich R1 so eingestellt, dass er das Messziel 31 umgibt. Wie in 6 gezeigt, kann beispielsweise durch Anklicken eines Punkts p1, welcher nahe bei dem Mittelpunkt des Messziels 31 liegt, eine zentrale Position des Bereichs R1 definiert werden, und durch dynamisches Verändern einer Außenkante des Bereichs R1 und Durchführen einer Operation, wie beispielsweise Klicken auf Punkt p2, einer Bewegung des Zeigers folgend, kann dann die Außenkante des Bereichs R1 definiert werden. Außerdem kann der Bereich R1 auch definiert werden, indem das Messziel 31 dadurch umgeben wird, dass beispielsweise ein geometrischer Ort des Zeigers zur Außenkante des Bereichs R1 gemacht wird. Darüber hinaus kann der Bereich R1 auch durch ein Werkzeug mit fester Größe und Form definiert werden. Außerdem kann eine Form des Bereichs R1 jede beliebige Form sein, wie beispielsweise ein Kreis, eine Ellipse, ein Quadrat, ein Rechteck oder ein anderes Polygon.
Die erste Punktgruppe kann durch verschiedene Verfahren gesetzt werden. Nachdem der Bereich R1 eingestellt worden ist, kann beispielsweise die Anzahl der Punkte der ersten Punktgruppe entsprechend einer Länge der Konturlinie des Bereichs R1 angepasst werden. Außerdem kann die Anzahl der Punkte der ersten Punktgruppe auch vorher bestimmt werden. Außerdem kann die erste Gruppe in gleichen Abständen entlang der Konturlinie des Bereichs R1 ausgerichtet sein, oder sie kann nicht in gleichen Abständen konfiguriert sein.
Außerdem ist es möglich, dass beispielsweise in solchen Fällen, wenn Lehren zum Durchführen einer automatischen Messung eingesetzt wird, in einer Phase des Lehrens der Bereich R1 und die erste Punktgruppe beispielsweise entsprechend der oben erwähnten Art der Bedingung gesetzt werden, und in einer Phase des automatischen Messens der Bereich R1 und die erste Punktgruppe durch eine Bedingung ähnlich dieser Bedingung gesetzt werden.
Wie in den 4, 7 und 8 gezeigt, werden in Schritt S103 die mehreren ersten Punkte, welche in Schritt S102 gesetzt worden sind, sequentiell bewegt. Die erste Punktgruppe wird so bewegt, dass sie sich der Konturlinie in dem durch die Kamera 141 erfassten Bild nähert (beispielsweise der Konturlinie des Messziels 31). Wie in 8 gezeigt, werden in Schritt S103 außerdem die mehreren ersten Punkte als die mehreren zweiten Punkte (die zweite Punktgruppe) erfasst.
Die mehreren ersten Punkte können durch verschiedene Verfahren bewegt werden. Beispielsweise kann eine Bewertungsfunktion aufgestellt werden, welche die Länge (den Abstand zwischen benachbarten ersten Punkten) und die Glattheit der Konturlinie des Bereichs R1 oder einen Abstand zwischen dem ersten Punkt und dem Messziel 31 und so weiter berücksichtigt, und die mehreren ersten Punkte können schrittweise bewegt werden, sodass sich diese Bewertungsfunktion einem optimalen Wert nähert. Beispielsweise kann eine derartige Bewertungsfunktion umso näher an den optimalen Wert angenähert werden kann, je kleiner der Abstand zwischen benachbarten ersten Punkten ist und je glatter die Konturlinie des Bereichs R1 ist. Als Ergebnis bewegen sich die mehreren Punkte, wie in 7 gezeigt, schrittweise einwärts des Bereichs R1. Außerdem kann die oben beschriebene Bewertungsfunktion einen Term enthalten, welcher einen Dichtegradienten in dem Bild anzeigt und welcher die oben beschriebene Bewertungsfunktion an den optimalen Wert annähert, wenn eine Änderung (Gradient) der Farbe (Dichte, Ton) groß ist. Als Ergebnis ist es möglich, wie in 8 gezeigt, dass zu einem Zeitpunkt, zu dem der erste Punkt die Kontur des Messziels 31 erreicht hat, die Bewegung des ersten Punkts angehalten wird und der erste Punkt auf die Konturlinie des Messziels 31 bewegt wird.
Wie in den 4 und 9 gezeigt, wird in Schritt S104 ein Messergebnis basierend auf den in Schritt S103 erfassten mehreren zweiten Punkten erfasst. In Schritt S104 können verschiedene Werte, wie ein Zentroid oder eine Konturlinie, eine Breite und dergleichen des Messziels berechnet werden.
Der Zentroid des Messziels kann durch verschiedene Verfahren berechnet werden. Beispielsweise kann der Zentroid des Messziels durch Berechnen eines Zentroids der mehreren zweiten Punkte berechnet werden. In diesem Fall können beispielsweise in Schritt S103 Abstände zwischen benachbarten zweiten Punkten in gleichen Abständen entlang der Konturlinie des Messziels 31 ausgerichtet werden. Außerdem kann der Zentroid des Messziels beispielsweise auch dadurch berechnet werden, dass ein Zentroid des durch die mehreren zweiten Punkte definierten Bereichs R1 berechnet wird. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, dass beispielsweise vor dem Berechnen des Zentroids des Messziels vorher die Konturlinie des Messziels berechnet wird, und der Zentroid ausgehend von dieser Konturlinie berechnet wird. Außerdem ist es auch möglich, ein Anpassen einer Form, wie beispielsweise eines Kreises oder eines Polygons an den zweiten Punkt durchzuführen und den Zentroiden ausgehend von diesem Ergebnis zu berechnen.
Die Konturlinie des Messziels kann durch verschiedene Verfahren berechnet werden. Beispielsweise kann eine gerade Linie oder eine Kurve, welche durch die mehreren zweiten Punkte verläuft, als die Konturlinie des Messziels angenommen werden. Außerdem ist es auch möglich, die Breite und so weiter des Messziels ausgehend von der auf diese Weise erfassten Konturlinie zu berechnen.
Außerdem können in Schritt S104 einige der mehreren zweiten Punkte vor dem Berechnen des Messergebnisses, wie beispielsweise des Zentroiden oder der Konturlinie, ausgedünnt werden. Beim Ausdünnen ist es beispielsweise denkbar, diejenigen der mehreren zweiten Punkte auszuschließen, die einen bestimmten Abstand oder mehr von dem Messziel haben, oder eine Verarbeitung zum Entfernen abnormaler Punkte unter Verwendung einer Kleinstquadratmethode oder dergleichen zu verwenden.
Nun wurden bei einer herkömmlichen Bildmessvorrichtung manchmal Verarbeitungen wie Kantenerfassung, Mustererkennung und Kennzeichnung an dem durch eine Kamera erfassten Bild durchgeführt, wodurch ein ein Messziel repräsentierender Abschnitt von innerhalb des Bildes extrahiert wurde, und eine Dimensionsmessung oder Formmessung wurden durchgeführt.
Beispielsweise wurde, wenn eine Dimensionsmessung oder eine Formmessung durch Kantenerfassung durchgeführt wurde, manchmal ein spezielles Kantenerfassungswerkzeug t mit einer festen Form verwendet, wie in 10 gezeigt. Das in 10 beispielshaft dargestellte spezielle Kantenerfassungswerkzeug t enthält vier Kästen b, und jeder Kasten b hat eine rechteckige Form, welche entlang einer angenommenen Kontur des Messziels 31 verläuft. Außerdem sind bei jedem Kasten b mehrere Liniensegmente l, welche jeweils in eine Querrichtung des Kastens b verlaufen, entlang einer Längsrichtung des Kastens b vorhanden. Bei der Kantenerfassung wurde jeder Kasten b der Kontur des Messziels 31 überlagert, wie in 10 dargestellt, und ein Pixel mit einer größten Änderung (Gradient) der Farbe (Dichte, Ton) entlang dem Liniensegment l in dem Kasten b wurde als ein Kantenpunkt e1 erfasst. Außerdem wurde eine gerade Linie oder eine Kurve, welche durch diese mehreren Kantenpunkte e1 verläuft, als Konturlinie des Messziels 31 angenommen. Ferner wurde der Zentroid des Messziels 31 ausgehend von der so erfassten Konturlinie berechnet.
Bei einem solchen Verfahren ist eine Positionsbeziehung des Kastens b in dem Werkzeug t festgelegt. In solchen Fällen, wenn sich zum Beispiel, wie in 11 gezeigt, eine Größe des Messziels 31 von einer angenommenen Größe unterschied, oder wenn, wie in 12 gezeigt, eine Position des Werkzeugs t gegenüber dem Messziel 31 letztlich falsch ausgerichtet worden war, konnten die Kästen b daher manchmal nicht der Kontur des Messziels 31 überlagert werden, und der das Messziel repräsentierende Abschnitt konnte nicht geeignet aus dem Bild extrahiert werden.
Wenn beispielsweise eine Dimensionsmessung oder eine Formmessung durch Mustererkennung durchgeführt wurde, wurde außerdem der Zentroid des Messziels 31 berechnet, indem zuvor ein eine Probe repräsentierendes Bild vorbereitet wurde, und das Messziel 31 ausgehend von diesem Bild aus dem Bild gewonnen wurde. Bei einem solchen Verfahren konnte manchmal in Fällen, wenn beispielsweise, wie in 13 gezeigt, das Messziel 31 gekippt war, oder wenn, wie in 14 gezeigt, der Ton des Bildes unterschiedlich war, das Messziel 31 nicht gewonnen werden und der das Messziel repräsentierende Bereich konnte nicht geeignet von innerhalb des Bildes extrahiert werden.
Wenn beispielsweise eine Dimensionsmessung oder eine Formmessung durch Kennzeichnen ausgeführt wurde, wurde außerdem das durch die Kamera 141 erfasste Bild binarisiert, und Abschnitte, in denen Pixel der gleichen Farbe in einer Auf-Ab-Richtung oder Links-Rechts-Richtung durchgängig waren, wurden als identische Bereiche angesehen. Zudem wurden diesen Bereichen jeweils unterschiedliche Zahlen zugeteilt, und eine Position eines Zentroids oder einer Konturlinie und so weiter wurde für jeden dieser Bereiche berechnet.
Bei einem solchen Verfahren konnte manchmal in Fällen, wenn beispielsweise, wie in 15 gezeigt, dem Messziel 31 und anderes Muster 32 überlagert worden war, der das Messziel repräsentierende Bereich nicht geeignet aus dem Bilde extrahiert werden. Das heißt, dass manchmal, wenn, wie in 15 gezeigt, dem Messziel 31 ein anderes Muster 32 überlagert worden war, dann zu einem Zeitpunkt, wenn das Bild binarisiert war, das Messziel 31 in mehrere Abschnitte unterteilt war, wie in 16 gezeigt, und diesen mehreren Abschnitten wurden schließlich unterschiedliche Zahlen zugeordnet. Wenn in einem solchen Fall, wie in 16 gezeigt, versucht wurde, die Position des Zentroids zu berechnen, wurde letztlich die Position des Zentroids für einen der unterteilten Bereiche berechnet, und die Zentroidposition des Messziels 31 konnte nicht vorzugsweise berechnet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass 16 beispielshaft den Fall zeigt, in dem letztlich der Zentroid für den Bereich berechnet wurden, dem die Zahl „8” zugeordnet worden war.
Um solchen Fällen entgegen zu wirken, werden bei der ersten Ausführungsform die mehreren ersten Punkte so gesetzt, dass sie das Messziel 31 umgeben (siehe 6), diese mehreren ersten Punkte werden so bewegt, dass sie sich der Konturlinie des Messziels 31 nähern, wodurch die mehreren zweiten Punkte erfasst werden (siehe 7 und 8), und eine Messung, wie beispielsweise eine Dimensionsmessung oder eine Formmessung wird ausgehend von diesen mehreren zweiten Punkten durchgeführt (siehe 9). Wenn das Messziel 31 mit den mehreren ersten Punkten umgeben werden kann, kann daher auch in solchen Fällen, wie beispielsweise, wenn die Größe des Messziels 31 sich von der angenommenen unterscheidet (siehe 11), wenn das Messziel 31 gekippt ist (siehe 13) oder wenn der Ton des Messziels 31 unterschiedlich ist (siehe 14) der das Messziel 31 repräsentierende Bereich geeignet von innerhalb des Bilds extrahiert werden, und eine Messung, wie beispielsweise eine Dimensionsmessung oder eine Formmessung kann durchgeführt werden. Wenn das Messziel 31 von den mehreren Punkten umgeben ist, kann außerdem die Messung durch eine gröbere Ausrichtung durchgeführt werden, als wenn der oben beschriebene Kasten b der Kontur des Messziels 31 überlagert wird, daher ist es leichter, das Problem der falschen Positionsausrichtung, wie es oben im Falle der Verwendung des Werkzeugs t wie es in 12 gezeigt ist, zu verhindern. Selbst wenn beispielsweise das Messziel 31 letztlich durch Binarisierung in mehrere Abschnitte unterteilt worden ist, wie unter Bezugnahme auf 16 beschrieben, ermöglicht das Umgeben dieser mehreren Abschnitte mit den mehreren ersten Punkten, wie in 17 gezeigt, das geeignete Extrahieren des das Messziel repräsentierenden Abschnitts von innerhalb des Bilds und das Durchführen der Messung.
In Fällen, in denen beispielsweise das Messziel 31 letztlich in mehrere Abschnitte unterteilt worden ist, wie unter Bezugnahme auf 16 beschrieben, kann außerdem durch Ausdünnen einiger der mehreren zweiten Punkte eine hochgenaue Messung durchgeführt werden. Bei dem in 18 gezeigten Beispiel werden beispielsweise mehrere ungewählte Punkte 1, welche einen bestimmten Abstand oder mehr von dem Messziel 31 haben, ausgeschlossen. Außerdem wird bei dem in 18 gezeigten Beispiel ein ungewählter Punkt 2 durch eine Verarbeitung zum Entfernen abnormaler Punkte unter Verwendung einer Kleinstquadratmethode und so weiter ausgeschlossen. Dies ermöglicht es, die Konturlinie des Messziels 31 ausgehend von gewählten Punkten der mehreren zweiten Punkte zu erfassen. Wie in 19 gezeigt, ermöglicht außerdem das Durchführen einer Anpassung einer Form, wie eines Kreises oder Polygons auf diese gewählten Punkte, das Erfassen des Zentroids des Messziels 31.
[Zweite Ausführungsform]
Nachfolgend wird eine Bildmessvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 20 beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass in der folgenden Beschreibung Teilen, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, identische Bezugszeichen zugeordnet sind, wie sie bei der ersten Ausführungsform zugeordnet sind, und auf Beschreibungen derselben verzichtet wird.
Die Bildmessvorrichtung nach dieser Ausführungsform ist grundsätzlich ähnlich wie die der ersten Ausführungsform konfiguriert, unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform jedoch in folgendem Punkt. Bei dieser Ausführungsform wird nämlich, nachdem der Zentroid oder die Konturlinie oder dergleichen des Messziels ausgehend von der zweiten Punktgruppe in Schritt S104 berechnet worden wird, ferner eine Kantenerfassung durchgeführt. Die Kantenerfassung kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden, doch wird in dem in 20 gezeigten Beispiel ein Kantenerfassungswerkzeug t ausgehend von dem berechneten Zentroiden oder der berechneten Konturlinie in dem Messziel 31 gesetzt, und dieses Kantenerfassungswerkzeug t wird zum Durchführen der Messung verwendet.
Das Kantenerfassungswerkzeug t kann auf verschiedene Arten gesetzt werden. Beispielsweise kann eine Form des Kantenerfassungswerkzeugs t aus der Konturlinie gewählt werden, welche ausgehend von der zweiten Punktgruppe berechnet worden ist. Beispielsweise ist es auch möglich, als Kantenerfassungswerkzeug t ein Kantenerfassungswerkzeug zu verwenden, welches eine andere als die in 20 gezeigte quadratische Form, beispielsweise eine kreisförmige Form hat. Außerdem kann beispielsweise ein Abstand zwischen benachbarten Kästen b oder eine Größe des Kastens b, ein Winkel und dergleichen in dem Kantenerfassungswerkzeug t aus der Konturlinie eingestellt werden, welche ausgehend von der zweiten Punktgruppe berechnet worden ist.
Die Messung unter Verwendung des Kantenerfassungswerkzeugs t kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden, doch wie in 20 gezeigt, ist es möglich, dass in jedem Kasten b mehrere Liniensegmente l, welche jeweils in eine Querrichtung des Kastens b verlaufen, in gleichen Abständen entlang einer Längsrichtung des Kastens b gesetzt werden, wobei ein Pixel mit einer größten Änderung (Gradient) der Farbe (Dichte, Ton) als ein Kantenpunkt e1 entlang dieser mehreren Liniensegmente l erfasst wird, und dieser wird als Konturlinie des Messziels 31 angenommen. Zudem kann der Zentroid des Messziels 31 ausgehend von der auf diese Art und Weise erfassten Konturlinie berechnet werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Kantenerfassung beispielsweise auch durch eine Kantenverfolgung durchgeführt werden kann, ohne das Kantenerfassungswerkzeug t der in 20 gezeigten Art zu verwenden. In einem solchen Fall ist es ebenso möglich, dass beispielsweise auf der Konturlinie, welche ausgehend von der zweiten Punktgruppe berechnet worden ist, mehrere Liniensegmente, die jeweils in eine diese Konturlinie schneidende Richtung verlaufen, in gleichen Abständen entlang der Konturlinie gesetzt werden, ein Kantenpunkt entlang diesen mehreren Liniensegmenten erfasst wird und dieser als die Konturlinie des Messziels 31 angenommen wird.
Bei dieser Ausführungsform wird der Zentroid oder die Konturlinie und so weiter des Messziels in Schritt S104 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform berechnet. Daher kann ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform der das Messziel repräsentierende Abschnitt geeignet aus dem Bild extrahiert werden. Außerdem wird bei dieser Ausführungsform eine Kantenerfassung an diesem extrahierten Messort durchgeführt, daher kann die Messung noch bevorzugter durchgeführt werden.
Bei dieser Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, dass nach Berechnen der Konturlinie ausgehend von der zweiten Punktgruppe, eine Kantenpunktgruppe mit noch feineren Abständen erfasst wird, daher kann die Konturlinie des Messziels 31 detaillierter gemessen werden. Wenn beispielsweise mehrere Messziele mit unterschiedlichen Größen gemessen werden, können Abtastintervalle so ausgerichtet werden, dass sie konstant sind, selbst wenn Abstände zwischen benachbarten zweiten Punkten letztlich in Abhängigkeit der Größen der Messziele variieren.
Wie oben erwähnt, ist es bei dieser Ausführungsform außerdem auch möglich, die Form des Kantenerfassungswerkzeugs t aus der Konturlinie zu wählen, welche ausgehend von der zweiten Punktgruppe berechnet worden ist, oder die Kantenverfolgung durchzuführen. Dies ermöglicht es, eine präzise Messung an mehreren Messzielen mit unterschiedlichen Formen oder Größen durchzuführen, und ermöglicht es, eine Arbeitsersparnis des Lehrens oder eine flexible Messung und so weiter zu erreichen.
[Dritte Ausführungsform]
Nachfolgend wird eine Bildmessvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 21 bis 23 beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass in der folgenden Beschreibung Teilen, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, identische Bezugszeichen zugeordnet sind, wie sie bei der ersten Ausführungsform zugeordnet sind, und auf Beschreibungen derselben verzichtet wird.
Die Bildmessvorrichtung nach dieser Ausführungsform ist grundsätzlich ähnlich wie die der ersten Ausführungsform konfiguriert, unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform jedoch in folgendem Punkt. Bei dieser Ausführungsform sind nämlich bei dem binarisierten Bild, wie in 21 gezeigt, die mehreren ersten Punkte so gesetzt, dass sie das Messziel 33 umgeben und, wie in 22 gezeigt, werden diese mehreren ersten Punkte zum Erfassen der zweiten Punktgruppe bewegt, welche entlang der Kontur des Messziels 33 ausgerichtet ist. Außerdem ist, wie in 23 gezeigt, das Äußere der Kontur des Messziels 33 mit der gleichen Farbe (Dichte, Ton) wie das innere der Kontur des Messziels 33 ausgefüllt, und die mehreren ersten Punkte werden wieder bewegt, wodurch eine Punktgruppe erfasst wird, welche entlang einer Kontur eines Durchgangslochs 34 ausgerichtet ist, welches an der Innenseite der Kontur des Messziels 33 positioniert ist. Zudem werden ein Zentroid, eine Konturlinie und eine Breite und dergleichen des Durchgangslochs 34 (ein anderes Messergebnis) ausgehend von dieser Punktgruppe berechnet.
[Andere Ausführungsformen]
Diese Erfindung kann nicht nur verwendet werden, wenn das 3D-Bildmessinstrument verwendet wird, bei dem die Kamera 141 dafür konfiguriert ist, in Richtung der Z-Achse angetrieben zu werden, und welches in der Lage ist, eine Koordinate in Z-Achsen-Richtung zu messen, sondern kann auch verwendet werden, wenn ein 2D-Bildmessinstrument oder ein Mikroskop mit einer Bildmessfunktion eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001-241941 A [0002]

Claims

Bildmessvorrichtung, umfassend: eine Abbildungsvorrichtung, welche ein Werkstück abbildet, um ein Bild des Werkstücks zu erfassen; und eine Verarbeitungsvorrichtung, welche eine Messung des Werkstücks ausgehend von dem Bild durchführt und ein Messergebnis ausgibt, wobei die Verarbeitungsvorrichtung einen Bereich in dem Bild setzt und mehrere erste Punkte entlang einer Konturlinie dieses Bereichs setzt, die mehreren ersten Punkte sequentiell so bewegt, dass sich die mehreren ersten Punkte einer in dem Bild enthaltenen Konturlinie nähern, und die bewegten mehreren ersten Punkte als mehrere zweite Punkte erfasst, und das Messergebnis ausgehend von den mehreren zweiten Punkten berechnet.
Bildmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungsvorrichtung in einer Phase des Lehrens eine den Bereich und die mehreren ersten Punkte betreffende Bedingung erfasst, und in einer Phase des automatischen Messens eine Messung gemäß dieser Bedingung durchführt.
Bildmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verarbeitungsvorrichtung ein Kantenerfassungswerkzeug in dem Bild ausgehend von dem zweiten Punkt setzt, und unter Verwendung des Kantenerfassungswerkzeugs eine Kantenerfassung durchführt.
Bildmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verarbeitungsvorrichtung eine erste Konturlinie ausgehend von dem zweiten Punkt berechnet, entlang der ersten Konturlinie mehrere Liniensegmente setzt, welche jeweils in einer die erste Konturlinie schneidende Richtung verlaufen, und eine Kantenerfassung entlang den Liniensegmenten durchführt.
Steuerprogramm einer Bildmessvorrichtung, wobei die Bildmessvorrichtung umfasst: eine Abbildungsvorrichtung, welche ein Werkstück abbildet, um ein Bild des Werkstücks zu erfassen; und eine Verarbeitungsvorrichtung, welche eine Messung des Werkstücks ausgehend von dem Bild durchführt und ein Messergebnis ausgibt, wobei das Steuerprogramm der Bildmessvorrichtung die Bildmessvorrichtung so steuert, dass sie die Berechnung des Messergebnisses durchführt, wobei das Steuerprogramm durch die Verarbeitungsvorrichtung einen Bereich in dem Bild setzt und mehrere erste Punkte entlang einer Konturlinie dieses Bereichs setzt, die mehreren ersten Punkte sequentiell so bewegt, dass sich die mehreren ersten Punkte einer in dem Bild enthaltenen Konturlinie nähern, und die bewegten mehreren ersten Punkte als mehrere zweite Punkte erfasst, und das Messergebnis ausgehend von den mehreren zweiten Punkten berechnet.
Steuerprogramm nach Anspruch 5, wobei das Programm durch die Verarbeitungsvorrichtung in einer Phase des Lehrens eine den Bereich und die mehreren ersten Punkte betreffende Bedingung erfasst, und in einer Phase des automatischen Messens eine Messung gemäß dieser Bedingung durchführt.
Steuerprogramm nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Programm durch die Verarbeitungsvorrichtung ein Kantenerfassungswerkzeug in dem Bild ausgehend von dem zweiten Punkt setzt, und unter Verwendung des Kantenerfassungswerkzeugs eine Kantenerfassung durchführt.
Steuerprogramm nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Programm durch die Verarbeitungsvorrichtung eine erste Konturlinie ausgehend von dem zweiten Punkt berechnet, entlang der ersten Konturlinie mehrere Liniensegmente setzt, welche jeweils in einer die erste Konturlinie schneidende Richtung verlaufen, und eine Kantenerfassung entlang diesen Liniensegmenten durchführt.
Nicht temporäres Aufzeichnungsmedium, welches computerlesbar ist und auf welchem das Steuerprogramm nach einem der Ansprüche 5 bis 8 aufgezeichnet ist.