JP2000161921A - 寸法測定装置 - Google Patents
寸法測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】精度の良い寸法測定を、高速自動で行うことが
できる寸法測定装置を提供する。 【解決手段】所定の固定位置に一次元配列または２次元
配列した複数の受光素子（ラインセンサまたはエリアセ
ンサ）を有し、前記受光素子の出力を撮像信号として出
力する撮像手段と、前記撮像手段の撮像光軸と同軸とな
る光線を対象物体に照射する照明手段と、前記受光素子
に前記対象物体の光学像を結像する結像手段と、前記撮
像信号を前記受光素子に対応する画素値から成るディジ
タルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記デジタル
データを入力し対象物体の寸法を演算するデータ処理手
段とを有する寸法測定装置。
できる寸法測定装置を提供する。 【解決手段】所定の固定位置に一次元配列または２次元
配列した複数の受光素子（ラインセンサまたはエリアセ
ンサ）を有し、前記受光素子の出力を撮像信号として出
力する撮像手段と、前記撮像手段の撮像光軸と同軸とな
る光線を対象物体に照射する照明手段と、前記受光素子
に前記対象物体の光学像を結像する結像手段と、前記撮
像信号を前記受光素子に対応する画素値から成るディジ
タルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記デジタル
データを入力し対象物体の寸法を演算するデータ処理手
段とを有する寸法測定装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は撮像することにより
対象物体の寸法を測定する技術分野に属する。特に、プ
ラスチックカード、等の平らな物品の外形寸法を測定す
る寸法測定装置に関する。
対象物体の寸法を測定する技術分野に属する。特に、プ
ラスチックカード、等の平らな物品の外形寸法を測定す
る寸法測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスティックカード、カートン、等の
平らな物品の外形寸法の測定は、従来は多くの場合にお
いて人手によって行われている。大量の加工品の内から
所定の数量の加工品を抜き取ってノギス、スケール等を
用いて外形寸法の測定を行い、所定の基準に合致するか
否かを検査する抜取検査が行われている。
平らな物品の外形寸法の測定は、従来は多くの場合にお
いて人手によって行われている。大量の加工品の内から
所定の数量の加工品を抜き取ってノギス、スケール等を
用いて外形寸法の測定を行い、所定の基準に合致するか
否かを検査する抜取検査が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の人手
による測定方法では、抜取検査であるため、見逃しによ
る不良品の流出を本質的に防ぐことができない。また、
人手で行うため相応の測定時間を必要とし、主として人
件費から成る測定を行うための費用が高くつく。製品コ
ストへのその影響が大であるため、人手で全数検査を行
うことは極めて困難である。
による測定方法では、抜取検査であるため、見逃しによ
る不良品の流出を本質的に防ぐことができない。また、
人手で行うため相応の測定時間を必要とし、主として人
件費から成る測定を行うための費用が高くつく。製品コ
ストへのその影響が大であるため、人手で全数検査を行
うことは極めて困難である。
【０００４】そこで本発明の目的は、精度の良い寸法測
定を、高速自動で行うことができる寸法測定装置を提供
することにある。
定を、高速自動で行うことができる寸法測定装置を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は下記の本発
明によって達成される。すなわち、本発明の請求項１に
係る寸法測定装置は、所定の固定位置に一次元配列また
は２次元配列した複数の受光素子（ラインセンサまたは
エリアセンサ）を有し、前記受光素子の出力を撮像信号
として出力する撮像手段と、前記撮像手段の撮像光軸と
同軸となる光線を対象物体に照射する照明手段と、前記
受光素子に前記対象物体の光学像を結像する結像手段
と、前記撮像信号を前記受光素子に対応する画素値から
成るディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前
記デジタルデータを入力し対象物体の寸法を演算するデ
ータ処理手段とを有するようにしたものである。
明によって達成される。すなわち、本発明の請求項１に
係る寸法測定装置は、所定の固定位置に一次元配列また
は２次元配列した複数の受光素子（ラインセンサまたは
エリアセンサ）を有し、前記受光素子の出力を撮像信号
として出力する撮像手段と、前記撮像手段の撮像光軸と
同軸となる光線を対象物体に照射する照明手段と、前記
受光素子に前記対象物体の光学像を結像する結像手段
と、前記撮像信号を前記受光素子に対応する画素値から
成るディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前
記デジタルデータを入力し対象物体の寸法を演算するデ
ータ処理手段とを有するようにしたものである。
【０００６】本発明によれば、所定の固定位置に一次元
配列または２次元配列した複数の受光素子（ラインセン
サまたはエリアセンサ）を有する撮像手段により、受光
素子の出力が撮像信号として出力され、照明手段により
撮像手段の撮像光軸と同軸となる光線が対象物体に照射
され、結像手段により受光素子に対象物体の光学像が結
像され、Ａ／Ｄ変換手段により撮像信号が受光素子に対
応する画素値から成るディジタルデータに変換され、デ
ータ処理手段によりデジタルデータが入力され対象物体
の寸法が演算される。したがって、精度の良い寸法測定
を、高速自動で行うことができる寸法測定装置が提供さ
れる。
配列または２次元配列した複数の受光素子（ラインセン
サまたはエリアセンサ）を有する撮像手段により、受光
素子の出力が撮像信号として出力され、照明手段により
撮像手段の撮像光軸と同軸となる光線が対象物体に照射
され、結像手段により受光素子に対象物体の光学像が結
像され、Ａ／Ｄ変換手段により撮像信号が受光素子に対
応する画素値から成るディジタルデータに変換され、デ
ータ処理手段によりデジタルデータが入力され対象物体
の寸法が演算される。したがって、精度の良い寸法測定
を、高速自動で行うことができる寸法測定装置が提供さ
れる。
【０００７】また本発明の請求項２に係る寸法測定装置
は、請求項１に係る寸法測定装置において、前記撮像手
段が前記結像手段を介して前記対象物体を見込む角度を
狭角とするようにしたものである。本発明によれば、撮
像手段が結像手段を介して対象物体を見込む角度が狭角
である。したがって、撮像手段と対象物体の距離の変
動、対象物体の厚みの差異、等にともなって変動する撮
像手段に結像する対象物体の光学像の寸法変動を小さく
することができる。
は、請求項１に係る寸法測定装置において、前記撮像手
段が前記結像手段を介して前記対象物体を見込む角度を
狭角とするようにしたものである。本発明によれば、撮
像手段が結像手段を介して対象物体を見込む角度が狭角
である。したがって、撮像手段と対象物体の距離の変
動、対象物体の厚みの差異、等にともなって変動する撮
像手段に結像する対象物体の光学像の寸法変動を小さく
することができる。
【０００８】また本発明の請求項３に係る寸法測定装置
は、請求項１または２に係る寸法測定装置において、前
記結像手段の光学系はテレセントリック光学系であるよ
うにしたものである。本発明によれば、撮像手段と対象
物体の距離の変動、対象物体の厚みの差異、等にともな
って変動する撮像手段に結像する対象物体の光学像の寸
法変動を実質的に無くすことができる。
は、請求項１または２に係る寸法測定装置において、前
記結像手段の光学系はテレセントリック光学系であるよ
うにしたものである。本発明によれば、撮像手段と対象
物体の距離の変動、対象物体の厚みの差異、等にともな
って変動する撮像手段に結像する対象物体の光学像の寸
法変動を実質的に無くすことができる。
【０００９】また本発明の請求項４に係る寸法測定装置
は、請求項１〜３のいずれかに係る寸法測定装置におい
て、前記データ処理手段は、前記デジタルデータから寸
法を測定する前記対象物体の２端点を含む直線上の画素
のデータであるラインプロファイルデータを抽出し、前
記ラインプロファイルデータを一方の端点部分Ａのデー
タと、他方の端点部分Ｃのデータと、前記両端点部分の
中間部分Ｂのデータに分割し、前記端点部分Ａと端点部
分Ｃについては、その部分の画素値に基づいて前記各端
点部分の画素数を演算し、前記各端点部分の画素数と前
記中間部分Ｂの画素数とを合計することによって対象物
体の寸法を演算するようにしたものである。
は、請求項１〜３のいずれかに係る寸法測定装置におい
て、前記データ処理手段は、前記デジタルデータから寸
法を測定する前記対象物体の２端点を含む直線上の画素
のデータであるラインプロファイルデータを抽出し、前
記ラインプロファイルデータを一方の端点部分Ａのデー
タと、他方の端点部分Ｃのデータと、前記両端点部分の
中間部分Ｂのデータに分割し、前記端点部分Ａと端点部
分Ｃについては、その部分の画素値に基づいて前記各端
点部分の画素数を演算し、前記各端点部分の画素数と前
記中間部分Ｂの画素数とを合計することによって対象物
体の寸法を演算するようにしたものである。
【００１０】本発明によれば、対象物体の端点部分にお
ける画素値が、対象物体内部分の画素値と対象物体外部
分の画素値との中間の画素値を有するような場合におい
ても極めて高い精度で寸法を測定することができる。
ける画素値が、対象物体内部分の画素値と対象物体外部
分の画素値との中間の画素値を有するような場合におい
ても極めて高い精度で寸法を測定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明について実施の形態
により説明する。本発明の寸法測定装置の構成の一例を
図１に示す。図１において、１１は対象物体であるプラ
スチックカード、１２は撮像手段であるエリアセンサカ
メラ、１３は結像用のレンズ、１４は照明用の光源、１
５は光ファイバ、１６は集光用のレンズ、１７はミラ
ー、１８はハーフミラーである。プラスティックカード
１１は、キャッシュカード、クレジットカード、ＩＤカ
ード（身分証明用）等のカード、または、そのカードへ
の加工が完了していない中間材料としてのカードであ
る。たとえば、ＪＩＳ−Ｘ６３０１、ＪＩＳ−Ｘ６３０
２、ＩＳＯ７８１３、のような規格のあるカードであ
る。ここでは、そのようなカードを寸法測定の対象物体
の一例として、本発明の寸法測定装置の説明を行う。
により説明する。本発明の寸法測定装置の構成の一例を
図１に示す。図１において、１１は対象物体であるプラ
スチックカード、１２は撮像手段であるエリアセンサカ
メラ、１３は結像用のレンズ、１４は照明用の光源、１
５は光ファイバ、１６は集光用のレンズ、１７はミラ
ー、１８はハーフミラーである。プラスティックカード
１１は、キャッシュカード、クレジットカード、ＩＤカ
ード（身分証明用）等のカード、または、そのカードへ
の加工が完了していない中間材料としてのカードであ
る。たとえば、ＪＩＳ−Ｘ６３０１、ＪＩＳ−Ｘ６３０
２、ＩＳＯ７８１３、のような規格のあるカードであ
る。ここでは、そのようなカードを寸法測定の対象物体
の一例として、本発明の寸法測定装置の説明を行う。
【００１２】プラスティックカード１１は、位置合わせ
機構を有するステージにおいて、所定の位置、所定の角
度（姿勢）となるように設置される。位置合わせ機構と
しては、プラスティックカード１１のエッジを当接して
エッジ基準で位置合わせを行う当て部材、等を用いるこ
とができる。プラスティックカード１１の表面は、通常
は鏡面またはそれに近い状態となっている。したがっ
て、照明光の正反射光をエリアセンサカメラ１１に向け
るように位置合わせ（姿勢合わせ）することにより、プ
ラスティックカード１１の表面を強い光で撮像すること
ができる。
機構を有するステージにおいて、所定の位置、所定の角
度（姿勢）となるように設置される。位置合わせ機構と
しては、プラスティックカード１１のエッジを当接して
エッジ基準で位置合わせを行う当て部材、等を用いるこ
とができる。プラスティックカード１１の表面は、通常
は鏡面またはそれに近い状態となっている。したがっ
て、照明光の正反射光をエリアセンサカメラ１１に向け
るように位置合わせ（姿勢合わせ）することにより、プ
ラスティックカード１１の表面を強い光で撮像すること
ができる。
【００１３】ステージの全体は光を吸収する材料で構成
するか、すくなくともその表面は光を吸収する材料で被
覆されている。照明光の内でプラスティックカード１１
の表面によって反射されエリアセンサカメラ１２に到達
する光に対して、プラスティックカード１１の周囲のス
テージの部分によって反射されエリアセンサカメラ１２
に到達する光は、桁違いに小さくなるようにする。これ
により、高精度の寸法測定が可能となる。
するか、すくなくともその表面は光を吸収する材料で被
覆されている。照明光の内でプラスティックカード１１
の表面によって反射されエリアセンサカメラ１２に到達
する光に対して、プラスティックカード１１の周囲のス
テージの部分によって反射されエリアセンサカメラ１２
に到達する光は、桁違いに小さくなるようにする。これ
により、高精度の寸法測定が可能となる。
【００１４】エリアセンサカメラ１２は撮像手段の一例
である。エリアセンサカメラ１２は所定の固定位置に２
次元配列した複数の受光素子（エリアセンサ）を有す
る。撮像手段として所定の固定位置に１次元配列した複
数の受光素子（ラインセンサ）を有するラインセンサカ
メラを使用することもできる。エリアセンサは２次元の
画像として対象物体を撮像する。エリアセンサカメラを
用いる装置では、対象物体の寸法測定だけでなく、その
他の、たとえば印刷絵柄、等の外観を検査するように複
合機能を有する装置として構成することができる。ま
た、画像データの内から適切な１ラインの画素列を寸法
測定のためのラインプロファイルデータ抽出位置として
選択することができる。
である。エリアセンサカメラ１２は所定の固定位置に２
次元配列した複数の受光素子（エリアセンサ）を有す
る。撮像手段として所定の固定位置に１次元配列した複
数の受光素子（ラインセンサ）を有するラインセンサカ
メラを使用することもできる。エリアセンサは２次元の
画像として対象物体を撮像する。エリアセンサカメラを
用いる装置では、対象物体の寸法測定だけでなく、その
他の、たとえば印刷絵柄、等の外観を検査するように複
合機能を有する装置として構成することができる。ま
た、画像データの内から適切な１ラインの画素列を寸法
測定のためのラインプロファイルデータ抽出位置として
選択することができる。
【００１５】これに対して、ラインセンサは１次元の画
像（１ラインの画素列）として対象物体を撮像する。１
ラインの受光素子数がラインセンサはエリアセンサと比
較して多数であるものが存在するから、ラインセンサカ
メラを用いる装置では、精度の高い寸法測定を行うこと
ができる。また、撮像することで直接的に寸法測定のた
めのラインプロファイルデータを得ることができ、デー
タ処理を簡略化することができる。
像（１ラインの画素列）として対象物体を撮像する。１
ラインの受光素子数がラインセンサはエリアセンサと比
較して多数であるものが存在するから、ラインセンサカ
メラを用いる装置では、精度の高い寸法測定を行うこと
ができる。また、撮像することで直接的に寸法測定のた
めのラインプロファイルデータを得ることができ、デー
タ処理を簡略化することができる。
【００１６】レンズ１３は結像手段である。プラスチッ
クカード１１の表面の画像をエリアセンサカメラ１２の
エリアセンサの面に結像するレンズである。エリアセン
サカメラ１２がレンズ１３を介してプラスチックカード
１１を見込む角度は狭角とする。寸法測定の対象となる
多数のプラスチックカード１１の内には様々な外形寸法
（厚さを含む）のものや、平坦ではなく反りを有するも
のが含まれる。また、移送手段を用いて、そのような様
々なプラスチックカード１１をステージに設置する場合
の位置合わせの精度には、当然ながら誤差（バラツキ）
が生じる。すなわち、エリアセンサカメラ１２とプラス
チックカード１１との距離の変動やプラスチックカード
１１の厚みの差異、等が生じる。それらにともなって、
エリアセンサに結像するプラスチックカード１１の光学
像の寸法変動が生じる。この好ましくない光学像の寸法
変動を、見込む角度は狭角とすることによって、小さく
することができる。そのため、レンズ１３として比較的
に長焦点距離のレンズを用いる。
クカード１１の表面の画像をエリアセンサカメラ１２の
エリアセンサの面に結像するレンズである。エリアセン
サカメラ１２がレンズ１３を介してプラスチックカード
１１を見込む角度は狭角とする。寸法測定の対象となる
多数のプラスチックカード１１の内には様々な外形寸法
（厚さを含む）のものや、平坦ではなく反りを有するも
のが含まれる。また、移送手段を用いて、そのような様
々なプラスチックカード１１をステージに設置する場合
の位置合わせの精度には、当然ながら誤差（バラツキ）
が生じる。すなわち、エリアセンサカメラ１２とプラス
チックカード１１との距離の変動やプラスチックカード
１１の厚みの差異、等が生じる。それらにともなって、
エリアセンサに結像するプラスチックカード１１の光学
像の寸法変動が生じる。この好ましくない光学像の寸法
変動を、見込む角度は狭角とすることによって、小さく
することができる。そのため、レンズ１３として比較的
に長焦点距離のレンズを用いる。
【００１７】図１に示す寸法測定装置において、照明手
段は光源１４、光ファイバ１５、レンズ１６、ミラー１
７、ハーフミラー１８によって構成される。光源１４に
は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノン
ランプ、等からの発光光を用いることができる。光源１
４において、その発光光はコンデンサーレンズ、反射
鏡、等により光ファイバ１５の一方の端面に集光され、
光ファイバ１５の内部に入り、そこを伝わって、光ファ
イバ１５の他方の端面から放射される。その放射光はレ
ンズ１６によって集光されほぼ平行光を形成する。その
平行光はミラー１７によってハーフミラー１８に向けて
方向を変える。その平行光はハーフミラー１８によって
プラスチックカード１１に向けて方向を変え、プラスチ
ックカード１１を照射する。
段は光源１４、光ファイバ１５、レンズ１６、ミラー１
７、ハーフミラー１８によって構成される。光源１４に
は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノン
ランプ、等からの発光光を用いることができる。光源１
４において、その発光光はコンデンサーレンズ、反射
鏡、等により光ファイバ１５の一方の端面に集光され、
光ファイバ１５の内部に入り、そこを伝わって、光ファ
イバ１５の他方の端面から放射される。その放射光はレ
ンズ１６によって集光されほぼ平行光を形成する。その
平行光はミラー１７によってハーフミラー１８に向けて
方向を変える。その平行光はハーフミラー１８によって
プラスチックカード１１に向けて方向を変え、プラスチ
ックカード１１を照射する。
【００１８】この照明手段の構成は一例である。ここ
で、重要なことは照明手段がエリアセンサカメラ１２の
撮像光軸と同軸となる光線をプラスチックカード１１に
照射することである。ハーフミラー１８はそのために、
エリアセンサカメラ１２の撮像光軸上に設けられてい
る。照明手段が放射する光はハーフミラー１８によって
エリアセンサカメラ１２の撮像光軸に沿ってプラスチッ
クカード１１を照射する。すなわち、照明光の光軸とエ
リアセンサカメラ１２の光軸とは、プラスチックカード
１１の上方（照射側）において一致している。
で、重要なことは照明手段がエリアセンサカメラ１２の
撮像光軸と同軸となる光線をプラスチックカード１１に
照射することである。ハーフミラー１８はそのために、
エリアセンサカメラ１２の撮像光軸上に設けられてい
る。照明手段が放射する光はハーフミラー１８によって
エリアセンサカメラ１２の撮像光軸に沿ってプラスチッ
クカード１１を照射する。すなわち、照明光の光軸とエ
リアセンサカメラ１２の光軸とは、プラスチックカード
１１の上方（照射側）において一致している。
【００１９】このように構成する（配置する）ことによ
り、プラスチックカード１１において正反射した光の光
軸もエリアセンサカメラ１２の光軸と一致するようにな
る。したがって、プラスチックカード１１からの正反射
光は、エリアセンサカメラ１２の撮像光軸に沿って戻
り、ハーフミラー１８を透過する。この透過した正反射
光によって、エリアセンサカメラ１２がプラスチックカ
ード１１を撮像する。
り、プラスチックカード１１において正反射した光の光
軸もエリアセンサカメラ１２の光軸と一致するようにな
る。したがって、プラスチックカード１１からの正反射
光は、エリアセンサカメラ１２の撮像光軸に沿って戻
り、ハーフミラー１８を透過する。この透過した正反射
光によって、エリアセンサカメラ１２がプラスチックカ
ード１１を撮像する。
【００２０】本発明の寸法測定装置の構成の別の一例を
図２に示す。図２において、２１は対象物体であるプラ
スチックカード、２２は撮像手段であるエリアセンサカ
メラ、２３は結像用のレンズ、２４は照明用の光源、２
５は光ファイバ、２８はハーフミラーである。図２にお
いて、図１と同様の部分は省略し、相違する構成部分に
ついて説明する。図１においては結像用のレンズとして
焦点距離の長いレンズを用いたが、図２においては、光
学系をテレセントリック光学系としたレンズ２３を用い
る。すなわち、レンズ２３を用いて、テレセントリック
光学系を構成している。
図２に示す。図２において、２１は対象物体であるプラ
スチックカード、２２は撮像手段であるエリアセンサカ
メラ、２３は結像用のレンズ、２４は照明用の光源、２
５は光ファイバ、２８はハーフミラーである。図２にお
いて、図１と同様の部分は省略し、相違する構成部分に
ついて説明する。図１においては結像用のレンズとして
焦点距離の長いレンズを用いたが、図２においては、光
学系をテレセントリック光学系としたレンズ２３を用い
る。すなわち、レンズ２３を用いて、テレセントリック
光学系を構成している。
【００２１】非テレセントリックである一般の光学系に
おいては、プラスチックカード２１の位置変動等により
結像位置が変動すると、エリアセンサカメラ２２のエリ
アセンサ表面上でピントがずれると同時に光学像の大き
さ（倍率）が変動する。しかし、テレセントリックであ
る光学系においては、ピントはずれるが光学像の大きさ
（倍率）の変動を最小限度に押さえることができる。し
たがって、エリアセンサカメラ２２とプラスチックカー
ド２１の距離の変動、プラスチックカード２１の厚みの
差異、等にともなって変動するエリアセンサカメラ２２
に結像するプラスチックカード２１の光学像の寸法変動
を実質的に無くすことができる。
おいては、プラスチックカード２１の位置変動等により
結像位置が変動すると、エリアセンサカメラ２２のエリ
アセンサ表面上でピントがずれると同時に光学像の大き
さ（倍率）が変動する。しかし、テレセントリックであ
る光学系においては、ピントはずれるが光学像の大きさ
（倍率）の変動を最小限度に押さえることができる。し
たがって、エリアセンサカメラ２２とプラスチックカー
ド２１の距離の変動、プラスチックカード２１の厚みの
差異、等にともなって変動するエリアセンサカメラ２２
に結像するプラスチックカード２１の光学像の寸法変動
を実質的に無くすことができる。
【００２２】次に、本発明の寸法測定装置における撮像
信号とデータ処理について説明する。エリアセンサカメ
ラ２２に結像するプラスチックカード２１の光学像は撮
像信号としてエリアセンサカメラ２２から出力される。
エリアセンサに結合する光学像は、左右方向に配列する
受光素子の出力について順次走査した１行の撮像信号と
して出力され、さらに、天地方向の各行に配列する受光
素子の出力について順次走査を行い、すべての行の撮像
信号として出力が行われる。
信号とデータ処理について説明する。エリアセンサカメ
ラ２２に結像するプラスチックカード２１の光学像は撮
像信号としてエリアセンサカメラ２２から出力される。
エリアセンサに結合する光学像は、左右方向に配列する
受光素子の出力について順次走査した１行の撮像信号と
して出力され、さらに、天地方向の各行に配列する受光
素子の出力について順次走査を行い、すべての行の撮像
信号として出力が行われる。
【００２３】この撮像信号はＡ／Ｄ変換手段によりディ
ジタルデータに変換される。受光素子の出力の走査はク
ロック信号に同期して行われるから、撮像信号のＡ／Ｄ
変換をクロック信号に同期して行うことにより、受光素
子に対応する画素値から成るディジタルデータが得られ
る。本発明の撮像手段において受光素子は所定の固定位
置に配列しているから、ディジタルデータはエリアセン
サに結合する光学像の正確な位置の情報を含んでいる。
すなわち、ディジタルデータの画素のアドレスは光学像
の位置に正確に対応している。
ジタルデータに変換される。受光素子の出力の走査はク
ロック信号に同期して行われるから、撮像信号のＡ／Ｄ
変換をクロック信号に同期して行うことにより、受光素
子に対応する画素値から成るディジタルデータが得られ
る。本発明の撮像手段において受光素子は所定の固定位
置に配列しているから、ディジタルデータはエリアセン
サに結合する光学像の正確な位置の情報を含んでいる。
すなわち、ディジタルデータの画素のアドレスは光学像
の位置に正確に対応している。
【００２４】撮像信号をＡ／Ｄ変換手段によりディジタ
ルデータに変換する処理において、撮像信号のレベルと
データとの関係を規定しておく。たとえば、撮像信号の
電圧値が“０”ボルトのときデータを“０”とし、撮像
信号の電圧値が“１”ボルトのときデータを“２５５”
とし、その間は直線的に変換するように規定する。この
規定は、照明等の撮像条件、撮像手段の出力増幅器、Ａ
／Ｄ変換手段の変換特性、等を総合的に判断し寸法測定
に適するように決定される。単純な決定の方法として
は、たとえば、入力画像データの背景部分（図３参照）
のデータが“０”となり、カードの部分（図３参照）が
“２５５”となるように規定する。
ルデータに変換する処理において、撮像信号のレベルと
データとの関係を規定しておく。たとえば、撮像信号の
電圧値が“０”ボルトのときデータを“０”とし、撮像
信号の電圧値が“１”ボルトのときデータを“２５５”
とし、その間は直線的に変換するように規定する。この
規定は、照明等の撮像条件、撮像手段の出力増幅器、Ａ
／Ｄ変換手段の変換特性、等を総合的に判断し寸法測定
に適するように決定される。単純な決定の方法として
は、たとえば、入力画像データの背景部分（図３参照）
のデータが“０”となり、カードの部分（図３参照）が
“２５５”となるように規定する。
【００２５】本発明の寸法測定装置における入力画像の
一例を図３に示す。入力画像は、ディジタルデータを画
像として図示したものである。図３において、３１は入
力画像におけるカードの部分、３９は入力画像における
背景（カードの周囲のステージ表面）の部分を示し、ま
た、Ａ−Ａ’の一点鎖線は寸法測定位置を示している。
寸法測定位置は、通常は、対象物体の形状に基づいてあ
らかじめ所定の位置が設定されている。所定の寸法測定
位置を複数箇所設定し、各々について寸法を測定するよ
うに構成することができる。
一例を図３に示す。入力画像は、ディジタルデータを画
像として図示したものである。図３において、３１は入
力画像におけるカードの部分、３９は入力画像における
背景（カードの周囲のステージ表面）の部分を示し、ま
た、Ａ−Ａ’の一点鎖線は寸法測定位置を示している。
寸法測定位置は、通常は、対象物体の形状に基づいてあ
らかじめ所定の位置が設定されている。所定の寸法測定
位置を複数箇所設定し、各々について寸法を測定するよ
うに構成することができる。
【００２６】寸法測定位置のディジタルデータは対象物
体の２端点を含む直線上の画素のデータである。すなわ
ち、ラインプロファイルデータである。本発明の寸法測
定装置におけるラインプロファイルデータの一例を図４
に示す。図４において、横軸はカード３１における画素
の位置（画素のアドレス）を示す。横軸において、Ａと
Ｃはカード３１の端点部分を示し、Ｂはカード３１の中
間部分を示している。また図４において、縦軸は画素値
を示す。縦軸において、図４に示す一例においては、背
景３９の部分の画素値は“０”、カード３１の部分の画
素値は“ｈ”である。
体の２端点を含む直線上の画素のデータである。すなわ
ち、ラインプロファイルデータである。本発明の寸法測
定装置におけるラインプロファイルデータの一例を図４
に示す。図４において、横軸はカード３１における画素
の位置（画素のアドレス）を示す。横軸において、Ａと
Ｃはカード３１の端点部分を示し、Ｂはカード３１の中
間部分を示している。また図４において、縦軸は画素値
を示す。縦軸において、図４に示す一例においては、背
景３９の部分の画素値は“０”、カード３１の部分の画
素値は“ｈ”である。
【００２７】データ処理手段は、まず、前述のデジタル
データから寸法を測定する対象物体であるカード３１の
２端点を含む直線上の画素のデータであるラインプロフ
ァイルデータを抽出する。すなわち、図４に一例を示す
ラインプロファイルデータを抽出する。次に、そのライ
ンプロファイルデータを一方の端点部分Ａのデータと、
他方の端点部分Ｃのデータと、両端点部分の中間部分Ｂ
のデータに分割する。図４に示すように、端点部分Ａと
端点部分Ｃは背景３９の部分の画素値である“０”とカ
ード３１の部分の画素値である“ｈ”の中間の値を有す
る。
データから寸法を測定する対象物体であるカード３１の
２端点を含む直線上の画素のデータであるラインプロフ
ァイルデータを抽出する。すなわち、図４に一例を示す
ラインプロファイルデータを抽出する。次に、そのライ
ンプロファイルデータを一方の端点部分Ａのデータと、
他方の端点部分Ｃのデータと、両端点部分の中間部分Ｂ
のデータに分割する。図４に示すように、端点部分Ａと
端点部分Ｃは背景３９の部分の画素値である“０”とカ
ード３１の部分の画素値である“ｈ”の中間の値を有す
る。
【００２８】次に、データ処理手段は、端点部分Ａと端
点部分Ｃについては、その部分の画素値に基づいて各端
点部分の画素数を演算する。たとえば、端点部分Ａと端
点部分Ｃについては、各画素の画素値を合計し、中間部
分Ｂの画素値“ｈ”で割り算することにより画素数を演
算する。最後に、データ処理手段は、各端点部分の画素
数と中間部分Ｃの画素数とを合計することによって対象
物体の寸法を演算する。すなわち、画素数と寸法との関
係は比例関係が成立するから、設計データまたは実験デ
ータに基づいて比例定数を決定しておき、合計の画素数
から寸法を演算する。
点部分Ｃについては、その部分の画素値に基づいて各端
点部分の画素数を演算する。たとえば、端点部分Ａと端
点部分Ｃについては、各画素の画素値を合計し、中間部
分Ｂの画素値“ｈ”で割り算することにより画素数を演
算する。最後に、データ処理手段は、各端点部分の画素
数と中間部分Ｃの画素数とを合計することによって対象
物体の寸法を演算する。すなわち、画素数と寸法との関
係は比例関係が成立するから、設計データまたは実験デ
ータに基づいて比例定数を決定しておき、合計の画素数
から寸法を演算する。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に係る
寸法測定装置によれば、精度の良い寸法測定を、高速自
動で行うことができる寸法測定装置が提供される。また
本発明の請求項２に係る寸法測定装置によれば、撮像手
段と対象物体の距離の変動、対象物体の厚みの差異、等
にともなって変動する撮像手段に結像する対象物体の光
学像の寸法変動を小さくすることができる。また本発明
の請求項３に係る寸法測定装置によれば、撮像手段と対
象物体の距離の変動、対象物体の厚みの差異、等にとも
なって変動する撮像手段に結像する対象物体の光学像の
寸法変動を実質的に無くすことができる。また本発明の
請求項４に係る寸法測定装置によれば、対象物体の端点
部分における画素値が、対象物体内部分の画素値と対象
物体外部分の画素値との中間の画素値を有するような場
合においても極めて高い精度で寸法を測定することがで
きる。
寸法測定装置によれば、精度の良い寸法測定を、高速自
動で行うことができる寸法測定装置が提供される。また
本発明の請求項２に係る寸法測定装置によれば、撮像手
段と対象物体の距離の変動、対象物体の厚みの差異、等
にともなって変動する撮像手段に結像する対象物体の光
学像の寸法変動を小さくすることができる。また本発明
の請求項３に係る寸法測定装置によれば、撮像手段と対
象物体の距離の変動、対象物体の厚みの差異、等にとも
なって変動する撮像手段に結像する対象物体の光学像の
寸法変動を実質的に無くすことができる。また本発明の
請求項４に係る寸法測定装置によれば、対象物体の端点
部分における画素値が、対象物体内部分の画素値と対象
物体外部分の画素値との中間の画素値を有するような場
合においても極めて高い精度で寸法を測定することがで
きる。
【図１】本発明の寸法測定装置の構成の一例を示す図で
ある。
ある。
【図２】本発明の寸法測定装置の構成の別の一例を示す
図である。
図である。
【図３】本発明の寸法測定装置における入力画像の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の寸法測定装置におけるラインプロファ
イルの一例を示す図である。
イルの一例を示す図である。
１１ プラスチックカード １２ エリアセンサカメラ １３ 結像用のレンズ １４ 照明用の光源 １５ 光ファイバ １６ 集光用のレンズ １７ ミラー １８ ハーフミラー ２１ プラスチックカード ２２ エリアセンサカメラ ２３ 結像用のレンズ ２４ 照明用の光源 ２５ 光ファイバ ２８ ハーフミラー ３１ 入力画像におけるカードの部分 ３９ 入力画像における背景（カードの周囲のステージ
表面）の部分
表面）の部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 康隆 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA21 BB01 CC02 DD03 DD06 FF01 FF04 GG02 GG12 HH03 HH13 JJ03 JJ25 JJ26 LL02 LL04 LL12 QQ03
Claims (4)
- 【請求項１】所定の固定位置に一次元配列または２次元
配列した複数の受光素子（ラインセンサまたはエリアセ
ンサ）を有し、前記受光素子の出力を撮像信号として出
力する撮像手段と、 前記撮像手段の撮像光軸と同軸となる光線を対象物体に
照射する照明手段と、 前記受光素子に前記対象物体の光学像を結像する結像手
段と、 前記撮像信号を前記受光素子に対応する画素値から成る
ディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、 前記デジタルデータを入力し対象物体の寸法を演算する
データ処理手段と、 を有することを特徴とする寸法測定装置。 - 【請求項２】請求項１記載の寸法測定装置において、前
記撮像手段が前記結像手段を介して前記対象物体を見込
む角度を狭角とすることを特徴とする寸法測定装置。 - 【請求項３】請求項１または２記載の寸法測定装置にお
いて、前記結像手段の光学系はテレセントリック光学系
であることを特徴とする寸法測定装置。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれか記載の寸法測定装
置において、前記データ処理手段は、 前記デジタルデータから寸法を測定する前記対象物体の
２端点を含む直線上の画素のデータであるラインプロフ
ァイルデータを抽出し、 前記ラインプロファイルデータを一方の端点部分Ａのデ
ータと、他方の端点部分Ｃのデータと、前記両端点部分
の中間部分Ｂのデータに分割し、 前記端点部分Ａと端点部分Ｃについては、その部分の画
素値に基づいて前記各端点部分の画素数を演算し、 前記各端点部分の画素数と前記中間部分Ｂの画素数とを
合計することによって対象物体の寸法を演算する、 ことを特徴とする寸法測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10340887A JP2000161921A (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 寸法測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10340887A JP2000161921A (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 寸法測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000161921A true JP2000161921A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18341234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10340887A Pending JP2000161921A (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 寸法測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000161921A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011196708A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | 外形検出装置および外形検出方法 |
| KR101248215B1 (ko) * | 2011-04-20 | 2013-03-28 | 창원정공(주) | 1차원 치수 측정장치, 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법 |
| CN107084666A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-08-22 | 中国计量大学 | 基于机器视觉的刹车片尺寸综合检测方法 |
-
1998
- 1998-12-01 JP JP10340887A patent/JP2000161921A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011196708A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | 外形検出装置および外形検出方法 |
| KR101248215B1 (ko) * | 2011-04-20 | 2013-03-28 | 창원정공(주) | 1차원 치수 측정장치, 이를 포함하는 공작머신 및 1차원 치수측정방법 |
| CN107084666A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-08-22 | 中国计量大学 | 基于机器视觉的刹车片尺寸综合检测方法 |
| CN107084666B (zh) * | 2017-05-10 | 2020-08-28 | 中国计量大学 | 基于机器视觉的刹车片尺寸综合检测方法 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051125 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070830 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070912 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080124 |