JP2000241117A - 画像のエッジ検出方法、検査装置及び記録媒体 - Google Patents

画像のエッジ検出方法、検査装置及び記録媒体

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JP2000241117A
JP2000241117A JP11043698A JP4369899A JP2000241117A JP 2000241117 A JP2000241117 A JP 2000241117A JP 11043698 A JP11043698 A JP 11043698A JP 4369899 A JP4369899 A JP 4369899A JP 2000241117 A JP2000241117 A JP 2000241117A
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axis direction
image
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大助 稲牆
Yasuhisa Ikushima
靖久 生嶋
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Keyence Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の検査装置では、エッジ検出が適切に行
なわれない場合にはその都度感度設定を変更して再度検
査対象物の撮像を行なう必要が有り、またいずれのエッ
ジを検査対象とするかをオペレータが指定する必要が有
り、初心者には難しい作業であった。 【解決手段】 ワーク1を撮像した画像データを記憶す
るメモリ5と、メモリ5に記憶されている画像データ
を、X軸方向とこれに直交するY軸方向とに画素がそれ
ぞれ配列された表示画面8S上に表示するモニタ8と、表
示画面8S上に4辺がX(またはY)軸方向に沿ったウィ
ンドウWを設定するコントロールパネル10と、設定され
たウィンドウW内でY(またはX)軸方向に配列された
各画素列に関して各画素の明度値を積算し、積算結果の
X(またはY)軸方向への微分演算結果の絶対値が閾値
以上である部分の極大値に対応するX(またはY)軸方
向の位置をエッジとして検出するエッジ検出部41とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置で撮像して
得られる画像データ中の検査対象物のエッジを検出する
ことにより、検査対象物のサイズ、たとえば外寸、内
寸、更には等間隔で配列されたピン等の配列ピッチの測
定を行なう検査装置に関し、またそのような検査の前提
となる画像のエッジ検出の方法に関する。更に、そのよ
うな検査装置を汎用コンピュータで実現するためのコン
ピュータプログラムを記録した記録媒体にも関する。
【0002】
【従来の技術】製造ライン上を流れる製品を検査対象物
(以下、ワークと言う)として撮像装置で撮像し、それ
によって得られた画像データを処理して特徴量を求める
ことにより、ワークに関する種々の検査、たとえば形状
の良否、寸法精度、表面欠陥の有無、塗装・印刷の良否
等の判定を行なう検査装置は既に一般的である。それら
の内の寸法精度の検査では、画像データからエッジを検
出してその位置を特定する処理が必要になる。そして、
検出されたエッジが表示された画面上で二つまたはそれ
以上のエッジを指定してそれらの間の距離を測定させる
ことにより検査目的が達成されるが、その際のエッジの
指定はオペレータが画面上でポインタにより指定するか
または目的とするエッジが含まれるようにウィンドウを
設定することにより行なわれていた。
【0003】一方、上述のような検査の前提となる画像
データ中でエッジ検出を行なうためにはオペレータが感
度を設定する必要がある。ここで言う感度とは、画像デ
ータ中でどの程度の明るさの差がある場合にエッジとし
て検出するかを設定するものであり、現実のデータ処理
においては画素の明度差の閾値となる値である。従っ
て、オペレータはある感度が設定されている状態におい
て検査装置にワークの画像を撮像させてエッジ検出を行
なわせ、その結果が不適切であった場合には感度設定を
変更した上で再度検査装置にワークの画像を撮像させて
エッジ検出を行なわせるという操作を反復する。そし
て、適切にエッジ検出が行なわれた後に、オペレータは
測定対象にすべきエッジを画面上で指定して最終的な測
定、たとえば外寸、内寸、ピッチの測定を行なわせてい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の検
査装置では、エッジの検出が適切に行なわれない場合に
はその都度感度設定を変更して再度検査対象物の撮像を
行なう必要が有り、検査に要する時間を長引かせてい
た。また、エッジ検出が適正に行なわれた後にも、いず
れのエッジを検査対象とするかをオペレータが指定する
必要が有るため、煩雑であり、初心者には難しい作業で
あった。
【0005】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、ワークの画像を一度撮像しただけで異なる
感度によるエッジ検出を可能とし、また検査のためのエ
ッジ指定も最小限で済むようにして操作性の向上を図っ
た検査装置の提供及びエッジ検出の方法、更にはそのよ
うな検査装置を汎用コンピュータで実現するためのコン
ピュータプログラムを記録した記録媒体の提供を目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係る画像の
エッジ検出方法は、検査対象物を撮像した画像データを
記憶手段に記憶させておく第1のステップと、前記記憶
手段に記憶されている画像データをX軸方向とこれに直
交するY軸方向とに画素がそれぞれ配列された表示画面
上に表示する第2のステップと、前記表示画面上に4辺
がX軸方向またはY軸方向に沿って検出範囲を設定する
第3のステップと、設定された検出範囲においてY(ま
たはX)軸方向に配列された各画素列に関して各画素の
明度値に関する値を積算する第4のステップと、明度値
に関する値を積算した結果のX(またはY)軸方向への
微分演算結果の絶対値が閾値以上である部分の極大値に
対応するX(またはY)軸方向の位置をエッジとして検
出する第5のステップとを含むことを特徴とする。
【0007】また第2の発明に係る画像のエッジ検出方
法は第1の発明において、前記第5のステップに先立っ
て、前記閾値を変更する第6のステップと、前記閾値が
変更された場合に、変更された閾値に従って前記第5の
ステップを再実行させ、検出結果を表示させる第7のス
テップと、前記第6及び第7のステップを反復させる第
8のステップとを更に含むことを特徴とする。
【0008】また第3の発明に係る画像のエッジ検出方
法は第1及び第2の発明において、前記検出範囲におい
て検出されたエッジの内のX(またはY)軸方向の両端
部それぞれから最も近い2エッジ間を検査対象物の外寸
として測定することを特徴とする。
【0009】更に第4の発明に係る画像のエッジ検出方
法は第1及び第2の発明において、前記検出範囲におい
て検出されたエッジ数nが偶数である場合に、X(また
はY)軸方向の一端からn/2番目のエッジとその次の
エッジ間を、前記検出範囲において検出されたエッジ数
nが奇数である場合に、X(またはY)軸方向の一端か
ら(n−1)/2番目のエッジとその次のエッジ間また
はX(またはY)軸方向の一端から(n+1)/2番目
のエッジとその次のエッジ間を、それぞれ検査対象物の
内寸として測定することを特徴とする。
【0010】更にまた第5の発明に係る画像のエッジ検
出方法は第1及び第2の発明において、前記表示画面上
に表示された棒状のパターンがX(またはY)軸方向に
複数平行に配列された画像に対して、前記検出範囲のX
(またはY)軸方向の一端が前記パターン外に位置して
いる場合に、前記検出範囲の一端側から奇数番目の各エ
ッジとそれぞれの次のエッジとの間をパターンの画像と
してその幅及び各パターン中心間隔を測定し、前記検出
範囲のX(またはY)軸方向の一端が一つのパターン上
に位置している場合に、前記検出範囲の一端側から奇数
番目の各エッジとそれぞれの次のエッジとの間をパター
ン間のギャップの画像としてその幅及び各ギャップの中
心間隔を測定することを特徴とする。
【0011】更にまた第6の発明に係る検査装置は、表
示装置の表示画面上に表示された検査対象物の画像上に
設定された検出範囲において外部から設定された閾値に
従ってエッジを検出し、検出されたエッジに基づいて前
記検査対象物を検査する検査装置であって、前記閾値が
変更された場合に、変更された閾値に従ってエッジ検出
を再実行し、その結果を前記表示装置の表示画面上に表
示させるべくなしてあることを特徴とする。
【0012】第7の発明に係る検査装置は、表示装置の
表示画面上に表示された検査対象物の画像上に設定され
た検出範囲において検出されたエッジの内のX(または
Y)軸方向の両端部それぞれから最も近い2エッジ間を
検査対象物の外寸として測定すべくなしてあることを特
徴とする。
【0013】第8の発明に係る検査装置は、表示装置の
表示画面上に表示された検査対象物の画像上に設定され
た検出範囲において検出されたエッジ数nが偶数である
場合に、X(またはY)軸方向の一端からn/2番目の
エッジとその次のエッジ間を、前記検出範囲において検
出されたエッジ数nが奇数である場合に、X(または
Y)軸方向の一端から(n−1)/2番目のエッジとそ
の次のエッジ間またはX(またはY)軸方向の一端から
(n+1)/2番目のエッジとその次のエッジ間を、そ
れぞれ検査対象物の内寸として測定すべくなしてあるこ
とを特徴とする。
【0014】第9の発明に係る検査装置は、表示装置の
表示画面上に表示された棒状のパターンがX(または
Y)軸方向に複数平行に配列された検査対象物の画像上
に設定された検出範囲のX(またはY)軸方向の一端が
前記パターン外に位置している場合に、前記検出範囲の
一端側から奇数番目の各エッジとそれぞれの次のエッジ
との間をパターンの画像としてその幅及び各パターン中
心間隔を測定し、前記設定された検出範囲のX(または
Y)軸方向の一端が一つのパターン上に位置している場
合に、前記検出範囲の一端側から奇数番目の各エッジと
それぞれの次のエッジとの間をパターン間のギャップの
画像としてその幅及び各ギャップの中心間隔を測定すべ
くなしてあることを特徴とする。
【0015】第10の発明に係る検査装置は、検査対象
物を撮像した画像データを記憶する記憶手段と、該記憶
手段に記憶されている画像データを、X軸方向とこれに
直交するY軸方向とに画素がそれぞれ配列された表示画
面上に表示する表示手段と、該表示手段の前記表示画面
上に4辺がX軸方向またはY軸方向に沿って検出範囲を
設定する検出範囲設定手段と、該検出範囲設定手段によ
り設定された検出範囲においてY(またはX)軸方向に
配列された各画素列に関して各画素の明度値に関する値
を積算し、積算結果のX(またはY)軸方向への微分演
算結果の絶対値が閾値以上である部分の極大値に対応す
るX(またはY)軸方向の位置をエッジとして検出する
エッジ検出手段とを備えたことを特徴とする。
【0016】また第11の発明に係る検査装置は第10
の発明において、前記エッジ検出手段による検出結果を
表示する表示装置手段と、前記閾値を設定する閾値設定
手段を更に備え、前記エッジ検出手段は、前記閾値設定
手段により設定されている閾値が変更された場合に、変
更された閾値に従ってエッジ検出を再実行し、その結果
を前記表示手段に表示させるべくなしてあることを特徴
とする。
【0017】更に第12の発明に係る検査装置は第10
または第11の発明において、前記検出範囲設定手段に
より設定された検出範囲において前記エッジ検出手段が
検出したエッジの内のX(またはY)軸方向の両端部そ
れぞれから最も近い2エッジ間を検査対象物の外寸とし
て測定する測定手段を更に備えたことを特徴とする。
【0018】更に第13の発明に係る検査装置は第10
または11の発明において、前記検出範囲において前記
エッジ検出手段が検出したエッジ数nが偶数である場合
に、X(またはY)軸方向の一端からn/2番目のエッ
ジとその次のエッジ間を、前記検出範囲において前記エ
ッジ検出手段が検出したエッジ数nが奇数である場合
に、X(またはY)軸方向の一端から(n−1)/2番
目のエッジとその次のエッジ間またはX(またはY)軸
方向の一端から(n+1)/2番目のエッジとその次の
エッジ間を、それぞれ検査対象物の内寸として測定する
測定手段を更に備えたことを特徴とする。
【0019】更に第14の発明に係る検査装置は第10
または第11の発明において、棒状のパターンがX(ま
たはY)軸方向に複数平行に配列された画像が前記表示
画面上に表示されている場合に、前記検出範囲のX(ま
たはY)軸方向の一端が前記パターン外に位置している
場合に、前記エッジ検出手段が検出したエッジの内の前
記検出範囲の一端側から奇数番目の各エッジとそれぞれ
の次のエッジとの間をパターンの画像としてその幅及び
各パターン中心間隔を測定し、前記検出範囲のX(また
はY)軸方向の一端が一つのパターン上に位置している
場合に、前記エッジ検出手段が検出したエッジの内の前
記検出範囲の一端側から奇数番目の各エッジとそれぞれ
の次のエッジとの間をパターン間のギャップの画像とし
てその幅及び各ギャップの中心間隔を測定する測定手段
を更に備えたことを特徴とする。
【0020】なお更に第15の発明に係る記録媒体は、
検査対象物を撮像した画像データからエッジをコンピュ
ータに検出させるコンピュータプログラムを記憶した記
録媒体であって、コンピュータをして、検査対象物を撮
像した画像データを記憶させるコンピュータ読み取り可
能な第1のプログラムコード手段と、コンピュータをし
て、記憶されている画像データをX軸方向とこれに直交
するY軸方向とに画素がそれぞれ配列された表示画面上
に表示させるコンピュータ読み取り可能な第2のプログ
ラムコード手段と、コンピュータをして、前記表示画面
上に4辺がX軸方向またはY軸方向に沿って検出範囲を
設定させるコンピュータ読み取り可能な第3のプログラ
ムコード手段と、コンピュータをして、設定された検出
範囲においてY(またはX)軸方向に配列された各画素
列に関して各画素の明度値に関する値を積算させるコン
ピュータ読み取り可能な第4のプログラムコード手段
と、コンピュータをして、明度値に関する値を積算した
結果のX(またはY)軸方向への微分演算結果の絶対値
が閾値以上である部分の極大値に対応するX(または
Y)軸方向の位置をエッジとして検出させるコンピュー
タ読み取り可能な第5のプログラムコード手段とを含む
コンピュータプログラムを記録したことを特徴とする。
【0021】上述のような第1及び第10の発明の画像
のエッジ検出方法及び検査装置では、表示画面に表示さ
れている画像上に設定される検出範囲の幅を大きくした
場合にはノイズの影響を排除することが可能になり、ま
た逆に検出範囲の幅を小さくした場合にはより精細な検
出を行なうことが可能になる。
【0022】また上述のような第2、第6及び第11の
発明の画像のエッジ検出方法及び検査装置では、記憶手
段に記憶されている画像データに対して異なる閾値でエ
ッジ検出を反復して行なうことが可能になるので、画像
を再撮像することなく最適なエッジ検出を行なう事が出
来る。
【0023】更に上述のような第3,第7及び第12の
発明の画像のエッジ検出方法及び検査装置では、検査対
象物の外寸が検出領域の設定のみで容易に、且つその間
に不要なエッジが検出されていたとしても正確に測定さ
れる。
【0024】また上述のような第4,第8及び第13の
発明の画像のエッジ検出方法及び検査装置では、検査対
象物の内寸が検出領域の設定のみで容易に測定される。
【0025】また上述のような第5,第9及び第14の
発明の画像のエッジ検出方法及び検査装置では、棒状の
パターンが平行に配列されている検査対象物に対して、
その画像上での検査領域の一端部の設定位置によってパ
ターン部分の幅及びその配列間隔を測定するか、または
パターン間のギャップの幅及びギャップの配列間隔を測
定するかのいずれかが容易に可能になる。
【0026】更に上述のような第15の発明の記録媒体
では、それに記録されているコンピュータプログラムを
汎用コンピュータに読み込ませることにより、上述の第
1の検査装置が実現される。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて詳述する。図1は本発明に係る検査
装置の構成例を示すブロック図である。
【0028】検査対象物(以下、ワークと言う)1はベ
ルトコンベア11により矢符方向に連続的に移動してい
る。これらのワーク1は CCDカメラ等の撮像装置2によ
りその画像が撮像され、アナログ/デジタル変換器(A/
D)3によりデジタル画像データに変換されて処理部4へ
入力される。なお、本実施の形態では、ワーク1は円柱
状の物体であるとする。
【0029】処理部4はマイクロプロセッサで構成され
た本発明の検査装置の本体であり、画像表示を制御する
表示制御部40と、CPU による演算処理を行なってエッジ
検出を行なうエッジ検出手段として機能するエッジ検出
部41と、このエッジ検出部41によるエッジ検出の結果に
基づいてワーク1の測定を行なう測定手段として機能す
る測定部42と、これらのエッジ検出部41及び測定部42に
種々の演算を行なわせると共に、本発明の検査装置全体
の制御を司る実行制御部43とに機能的には分かれてい
る。
【0030】A/D3から処理部4へ入力されたデジタル
画像データは前処理(露出補正等の画像補正、画像デー
タのモノクロ化、即ち明度を表わすY値のみを抽出した
画像データへの変換及びワーク1の画像の視野内での相
対位置の補正等)が行なわれて一旦メモリ5に記憶され
る。メモリ5は通常のRAM であり、画像データを一時的
に記憶する画像データの記憶手段として機能すると共
に、処理部4による種々の処理に必要なデータを一時記
憶する。このメモリ5に記憶されたワーク1の画像デー
タは表示制御部40により読み出されてデジタル/アナロ
グ変換器 (D/A)7によりアナログ画像信号に変換されて
表示手段であるモニタ8に表示される。
【0031】エッジ検出部41は、実行制御部43の制御に
より与えられた感度に従って、メモリ5に記憶された画
像データを対象として後述する処理手順によってエッジ
検出を行ない、その結果をメモリ5に一時記憶すると共
に表示制御部40に与えてモニタに表示されているワーク
1の画像上に重畳表示させる。なおこのエッジ検出に際
しては、メモリ5に記憶されているワーク1の画像デー
タは最初に一度撮像された画像データがそのまま使用さ
れて異なる感度によるエッジ検出が再実行される。ま
た、測定部42はエッジ検出部41により検出されたエッジ
位置に基づいて実行制御部43の制御により後述するよう
な外寸、内寸、ピッチなどの測定を行なう。
【0032】参照符号10はこの検査装置を人手により制
御するためのコントロールパネルであり、エッジ検出部
41によるエッジ検出の感度の設定及び設定された個々の
感度によるエッジ検出処理の実行開始を指示したり、ま
た測定部42による外寸、内寸、ピッチ等の測定モードの
設定を行なうと共に、モニタ8の画面上でエッジの検出
範囲としてのウィンドウを設定することによりエッジを
検出すべき範囲を指定するための検出範囲設定手段とし
て機能する。このコントロールパネル10を使用して上述
のような操作を行なう場合には、モニタ8にそのための
画面が表示される。
【0033】また、参照符号6はパーソナルコンピュー
タ9を接続するためのインタフェイス(I/O) であり、上
述のコントロールパネル10によるエッジ検出及び測定モ
ードの設定をコントロールパネル10を使用せずに、パー
ソナルコンピュータ9から行ない、また種々の設定を行
なった後の自動運転の制御を行なうために使用される。
【0034】次に、上述のような構成の本発明の検査装
置の動作について説明する。なお、図2はモニタ8の表
示画面の模式図を示しているが、このモニタ8の表示画
面8Sにはその左上隅を原点として左右方向をX方向と
し、上下方向をY方向とするX−Y座標が設定されてい
る。
【0035】まず、図2の模式図に示されているよう
に、モニタ8の画面8Sの中央に円形のワーク1の端面の
画像I1が表示されている状態でその外寸を測定する場
合、コントロールパネル10の操作によりウィンドウWを
円形の画像I1の中心を含むようにしてX方向に長い長方
形に設定する。但し、Y方向に長い長方形にウィンドウ
Wを設定してもよい。そして、X方向、即ちウィンドウ
の長手方向へのエッジ検出を指示すると、ウィンドウW
内をX方向に原点側(左側)を起点としてエッジを検出
する処理が実行される。
【0036】以下、この図2に示されている外寸測定の
場合を例として、図3のフローチャートを参照してエッ
ジ検出処理について説明する。但し、以下の説明ではワ
ーク1の画像は既に撮像装置2により撮像されてメモリ
5にその画像データが記憶されているものとする。
【0037】コントロールパネル10の操作によりエッジ
検出が指示されると、実行制御部43はまず感度の変更が
行なわれたか否かを調べる (ステップS11)。但し、エッ
ジ検出処理が開始された当初はコントロールパネル10で
設定されている感度を読み込む。次に、実行制御部43
は、画像データ処理のための、具体的にはエッジ検出の
ための閾値をコントロールパネル10で設定されている感
度に対応した値に更新し(ステップS12)、表示制御部40
を制御してメモリ5に記憶されているワーク1の画像を
モニタ8に再表示させる (ステップS13)。
【0038】次に、エッジ検出部41による演算処理が行
なわれる。具体的には、まずエッジ検出部41は、メモリ
5に記憶されている画像データの内のウィンドウWに含
まれる各画素の明度値を読み出しつつ (ステップS14)、
微分演算処理を行なう (ステップS15)。具体的には、エ
ッジ検出部41は、メモリ5に記憶されている画像データ
の内のウィンドウWに含まれるY方向の各ラインの画素
の明度値を原点側から順次読み出してライン単位で積算
する処理をX方向に行なう。この際、X方向の積算値間
で微分演算処理を行ない、この結果の絶対値が先にステ
ップS12 で更新設定された閾値以上である場合 (ステッ
プS16 で”YES") 、換言すればY方向の各ラインの画素
の明度値の積算値の変化の度合いが閾値以上である場
合、エッジ検出部41はその部分の極大値に対応するライ
ンのX方向の位置情報をメモリ5に格納する (ステップ
S17)。
【0039】このような処理により、モニタ8の画面8S
上に設定されているウィンドウW内において、指定され
た方向(X方向)に明度値の絶対値が閾値以上である部
分の極大値の位置が検出され、その指定されている方向
(X方向)の位置(画素単位)がエッジ位置としてメモ
リ5に記憶される。
【0040】以上のようにしてメモリ5に記憶されてい
る画像データの内のウィンドウW内の全ての画素につい
ての演算処理が終了すると (ステップS18 で”YES") 、
エッジ検出部41はメモリ5に記憶されている検出結果を
モニタ8に表示する (ステップS19)。具体的には前述し
たように、表示制御部40により、ワーク1の画像上のウ
ィンドウ内のエッジ検出部41によりエッジが存在すると
して検出された位置に直線が予め設定されている特定の
色で重畳して表示される。オペレータがこのモニタ8に
表示されたエッジ検出の結果を目視して適切な感度設定
が行なわれている、具体的には検査に必要なエッジが検
出されており、また本来存在しないはずのエッジ及び検
査に障害となるようなエッジが検出されているようなこ
とがないと判断した場合にはコントロールパネル10を操
作して感度の決定を指示する。これにより、データ処理
の閾値が決定されるので (ステップS20 で”YES") 、処
理は終了する。
【0041】しかし、オペレータがモニタ8に表示され
たエッジ検出の結果を目視して適切な感度設定が行なわ
れていない、具体的には検査に必要なエッジが検出され
ておらず、また本来存在しないはずのエッジが検出され
ているような場合にはコントロールパネル10を操作して
感度の変更を指示する。これにより、データ処理の閾値
が変更されるので (ステップS20 で”NO" )、ステップ
S11 へ処理が戻される。
【0042】このようにしてステップS11 へ処理が戻さ
れた後、オペレータがコントロールパネル10を操作して
感度設定を変更すると (ステップS11 で”YES")、実行
制御部43はそれまで設定されていた閾値をコントロール
パネル10から新たに設定された感度に対応する閾値に更
新し (ステップS12)、次に表示制御部40を制御してメモ
リ5に記憶されているワーク1の画像データを再度読み
出させ、モニタ8に表示させる (ステップS13)。従っ
て、この時点において先にモニタ8に表示されていた前
回の設定感度により検出されたエッジは消えてワーク1
の画像のみが表示される状態になる。
【0043】以下、前述同様にステップS14 乃至S20 の
処理が反復されることにより、前回とは異なる位置にお
いてエッジが検出され、また前回検出されたエッジが検
出されない場合もある。オペレータはこのようにして適
切なエッジ検出の結果が得られるまで、コントロールパ
ネル10を制御して感度設定を変更しつつエッジ検出処理
を反復させる。
【0044】なお、上述のようにして適切なエッジ検出
が行なわれた結果、外寸の測定が指示されている場合に
は、オペレータは図2に示されているように少なくとも
2本のエッジE1及びE2が検出されるように感度を設定す
る必要がある。このような2本のエッジE1及びE2がエッ
ジ検出部41により検出されると、測定部42は図4のフロ
ーチャートに示されているような処理を行なってワーク
1の外寸を測定する。まず、測定部42はメモリ5に記憶
されているエッジの位置の内の両外側の2本のエッジ
(E1及びE2)の位置を読み出し (ステップS31)、次に両
者の差を求め (ステップS32)、必要に応じてそれを実寸
に換算し (ステップS33)、結果をモニタ8に表示する
(ステップS34)。
【0045】このような測定部42による処理の結果、両
外側のエッジE1及びE2の間に他にもエッジが検出されて
いる場合にも、ウィンドウW内の両外側のこれらのエッ
ジE1,E2間のX方向距離(画素数)を求めることによ
り、ワーク1の外寸を正確に測定することが出来る。
【0046】ところで、ワーク1が図1に示されている
ような円柱状ではなく円筒状である場合にはその端面を
撮像装置2で撮像すると図5の模式図に示されているよ
うに二重の同心円の画像となる。このような画像に対し
ては内寸を測定することが可能である。この場合、オペ
レータは上述のように適切なエッジ検出の処理を行なう
とことにより図5(a) に示されているように少なくとも
の4本のエッジが検出されるように感度を設定する必要
がある。この場合、測定部42は前述の図4のフローチャ
ートに従ってワーク1の外寸を測定すると共に、図6の
フローチャートに示されているような手順でワーク1の
内寸を測定する。
【0047】まず測定部42は、メモリ5から検出された
エッジの数nを読み出し (ステップS41)、nが偶数であ
る場合は (ステップS42)、メモリ5に記憶されているエ
ッジの内の一端側からn/2番目のエッジとその次のエ
ッジの位置を読み出し (ステップS43)、次に両者の位置
の差を求め (ステップS45)、必要に応じてそれを実寸に
換算し (ステップS46)、結果をモニタ8に表示する (ス
テップS47)。
【0048】但し、図5(b) に示されているように、奇
数のエッジE1乃至E5が検出された場合には、測定部42は
メモリ5に記憶されているエッジの内の一端側から(n
−1)/2番目のエッジとその次のエッジ、または一端
側から(n+1)/2番目のエッジとその次のエッジの
位置を読み出す (ステップS44)。そして、上述のエッジ
数が偶数である場合と同様にして両者の位置の差を求め
(ステップS45)、必要に応じてそれを実寸に換算し (ス
テップS46)、結果をモニタ8に表示する (ステップS4
7)。
【0049】次に、図7の模式図に示されているよう
な、棒状のパターンが平行に配列されているワーク1の
画像から各棒状のパターンの幅と、各棒状のパターンの
間隔と、各棒状のパターンの間のギャップ幅を検査する
場合の処理手順について、その内の各棒状のパターンの
中心間隔及び各ギャップの中心間隔の検査について図8
のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説
明及びフローチャートにおいて「n」は1以上の自然数
であるとする。
【0050】図7に示されているように、4本の棒状の
パターンP1乃至P4を横断するようにウィンドウW1を設定
して適切に感度を設定することにより、各棒状のパター
ンP1乃至P4の両側のエッジE11 とE12 、E13 とE14 、E1
5 とE16 、E17 とE18 がそれぞれ既に検出されていると
する。
【0051】まず測定部42は、メモリ5からn番目のエ
ッジとn+1番目のエッジの位置を読み出し (ステップ
S51)、両者の差及び両者の中点の位置を求める (ステッ
プS52)。具体的には、最初は1番目のエッジE11 と2番
目のエッジE12 との間隔及び中点の位置、即ち棒状のパ
ターンP1のX方向の幅と中心位置とが求められる。
【0052】次に測定部42は一回前に求めた中点位置と
今回求めた中点位置との差を求めることにより二つの棒
状のパターンの間隔を求める (ステップS53)。但し、最
初は一つ目の棒状のパターンP1についてしか処理が行な
われていないので、この処理は行なわれない。次に測定
部42は、演算結果をエッジ間隔(棒状のパターンの幅)
と棒状のパターンの間隔とに分けてメモリ5に記憶する
(ステップS54)。そして、nが”2”インクリメントさ
れ (ステップS56)、即ちエッジの番号が2インクリメン
トされて上述のステップS51 乃至S54 の処理が反復され
る (ステップS55)。以下、同様にして検出された全ての
エッジに関して上述の処理が行なわれる(ステップS55
で”YES")。そして、必要に応じて結果を実寸に換算し
(ステップS57)、結果をモニタ8に表示する (ステップ
S58)。
【0053】従って、次には測定部42は、3番目のエッ
ジE13 と4番目のエッジE14 との間隔及び中点の位置、
即ち棒状のパターンP2のX方向の幅と中心位置とが求め
られる。以下、同様にして5番目のエッジE15 と6番目
のエッジE16 との間隔及び中点の位置、即ち棒状のパタ
ーンP3のX方向の幅と中心位置とが、7番目のエッジE1
7 と8番目のエッジE18 との間隔及び中点の位置、即ち
棒状のパターンP4のX方向の幅と中心位置とが求められ
る。
【0054】以上の結果、各棒状のパターンP1, P2, P
3, P4それぞれの幅と棒状のパターンP1とP2との中心間
隔、棒状のパターンP2とP3との中心間隔、棒状のパター
ンP3とP4との中心間隔が求まる。なお、結果をモニタ8
に表示したり、または予め設定されている許容範囲内で
あるか否かを判断してその結果を表示すること等の処理
を行なってもよいことは言うまでもない。
【0055】一方、図7に示されているように、ウィン
ドウW2をその一端が棒状のパターンP1の内部に位置し、
3本の棒状のパターンP2乃至P4を横断するように設定し
て適切に感度を設定することにより、棒状のパターンP1
の一方のエッジE12 と、各棒状のパターンP2乃至P4の両
側のエッジE13 とE14 、E15 とE16 、E17 とE18 がそれ
ぞれ既に検出されている場合には、各棒状のパターンP1
乃至P4間のギャップG1, G2, G3の幅及びギャップ間隔の
測定が行なわれる。
【0056】まず測定部42は、n番目のエッジとn+1
番目のエッジの位置をメモリ5から読み出し (ステップ
S51)、両者の差及び両者の中点の位置を求める (ステッ
プS52)。図7に示されているようにウィンドウW2が設定
されている場合には最初は2番目のエッジE12 と3番目
のエッジE13 との間隔及び中点の位置、即ち棒状のパタ
ーンP1とP2との間のギャップG1のX方向の幅と中心位置
とが求められる。
【0057】次に測定部42は一回前に求めた中点位置と
今回求めた中点位置との差を求めることにより二つのギ
ャップの間隔を求める (ステップS53)。但し、最初は一
つ目のギャップG1(棒状のパターンP1とP2との間のギャ
ップ)についてしか処理が行なわれていないので、この
処理は行なわれない。次に測定部42は、演算結果をギャ
ップ間隔(ギャップ幅)とギャップの間隔とに分けてメ
モリ5に記憶する (ステップS54)。そして、nが”2”
インクリメントされ (ステップS56)、即ちエッジの番号
が2インクリメントされて上述のステップS51 乃至S54
の処理が反復される (ステップS55)。以下、同様にして
検出された全てのエッジに関して上述の処理が行なわれ
る (ステップS55 で”YES")。そして、必要に応じて結
果を実寸に換算し (ステップS57)、結果をモニタ8に表
示する (ステップS58)。
【0058】従って、次には測定部42は、4番目のエッ
ジE14 と5番目のエッジE15 との間隔及び中点の位置、
即ち棒状のパターンP2とP3との間のギャップG2のX方向
の幅と中心位置が求められる。以下、同様にして6番目
のエッジE16 と7番目のエッジE17 との間隔及び中点の
位置、即ち棒状のパターンP3とP4との間のギャップG3の
X方向の幅と中心位置が求められる。
【0059】以上の結果、棒状のパターンP1とP2との間
のギャップG1、棒状のパターンP2,P3間のギャップG2、
棒状のパターンP3, P4間のギャップG3それぞれの幅とギ
ャップG1とG2との中心間隔が求まる。なお、結果をモニ
タ8に表示したり、または予め設定されている許容範囲
内であるか否かを判断してその結果を表示すること等の
処理を行なってもよいことは言うまでもない。
【0060】このように本発明では、、ウィンドウの一
端が棒状のパターンを外れるようにして設定した場合に
は各棒状のパターンの幅と隣接する棒状のパターン間隔
とが自動的に測定され、ウィンドウの一端を棒状のパタ
ーン上に設定した場合には隣接する棒状のパターン間の
ギャップの幅と隣接するギャップ間隔とが自動的に測定
される。
【0061】なお上述の実施の形態では画像データの各
画素の明度値に関する値として明度値そのものを使用し
ているが、明度値に種々の加工を施した値、たとえば明
度値に対して線形または非線型変換処理、あるいはヒス
トグラムの平坦化処理等のような画像改善のための前処
理を施した値を使用することも可能である。
【0062】また更に本実施の形態ではモニタ8はカラ
ー表示が可能であるがエッジ検出のための画像はモノク
ロ表示である。しかし、エッジ位置が検出された場合に
はその位置に特定の色で直線が表示される。また、ウィ
ンドウWも特定の色で表示するようにしても良い。
【0063】更に、本発明の検査装置は前述した図3、
図4及び図6のフローチャートに示されている処理手順
をプログラムコード化したコンピュータプログラムをパ
ーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータに実行させ
ることによっても実現可能であることは言うまでもな
い。
【0064】図9はそのような汎用コンピュータを使用
して本発明の検査装置を実現する場合のブロック図であ
り、図1と同一の参照符号は同一または相当する構成要
素を示し、説明は省略する。
【0065】参照符号53は前述した図3、図4及び図6
のフローチャートに示されている処理手順をプログラム
コード化したコンピュータプログラムを記録した記録媒
体としてのCD-ROMであり、52はこのCD-ROM53に記録され
ているプログラムコードを読み取ってプログラムメモリ
51に記憶させるCD-ROMドライブ(CDD) である。なお、CD
-ROM53から読み出されてプログラムメモリ51に記憶され
たプログラムコードは実行制御部43によって所定の順序
で読み出され、前述の図3、図4及び図6のフローチャ
ートに示されている処理手順が実行される。
【0066】なお、記録媒体としては、CDD52 に代えて
適宜のドライブを備えることにより、CD-ROMのみならず
フレキシブルディスク等、他の種々の記録媒体が使用可
能であることは言うまでもない。
【0067】参照符号61及び62は、図1に示されている
コントロールパネル10に代わって、この汎用コンピュー
タを人手により制御するためのキーボード及びマウスで
あり、インタフェイス(I/O)6を介して実行制御部43と
接続されている。従って、キーボード61及びマウス62
は、コントロールパネル10と同様に、エッジ検出部41に
よるエッジ検出の感度の設定及び設定された個々の感度
によるエッジ検出処理の実行開始を指示したり、また測
定部42による外寸、内寸、ピッチ等の測定モードの設定
を行なうと共に、モニタ8の画面上でエッジの検出範囲
としてのウィンドウを設定することによりエッジを検出
すべき範囲を指定するための検出範囲設定手段として機
能する。
【0068】
【発明の効果】以上に詳述したように本発明に係る画像
のエッジ検出方法及び検査装置によれば、表示画面に表
示されている画像上に設定される検出範囲の幅を大きく
した場合にはノイズの影響を排除することが可能にな
り、また逆に検出範囲の幅を小さくした場合にはより精
細な検出を行なうことが可能になる。
【0069】また本発明に係る画像のエッジ検出方法及
び検査装置によれば、記憶手段に記憶されている画像デ
ータに対して異なる閾値でエッジ検出を反復して行なう
ことが可能になるので、エッジの検出が適切に行なわれ
なかった場合に感度設定を変更しても検査対象物の撮像
を再度行なう必要が無く、検査に要する時間を短縮する
ことが出来る。
【0070】また本発明に係る画像のエッジ検出方法及
び検査装置によれば、検査対象物の外寸が検出領域の設
定のみで容易に、且つその間に不要なエッジが検出され
ていたとしても正確に測定される。
【0071】また本発明に係る画像のエッジ検出方法及
び検査装置によれば、検査対象物の内寸が検出領域の設
定のみで容易に測定される。
【0072】更に本発明に係る画像のエッジ検出方法及
び検査装置によれば、棒状のパターンが平行に配列され
ている検査対象物に対して、その画像上での検査領域の
一端部の設定位置によってパターン部分の幅及びその配
列間隔を測定するか、またはパターン間のギャップの幅
及びギャップの配列間隔を測定するかのいずれかが容易
に可能になる。
【0073】また更に本発明に係る記録媒体によれば、
汎用コンピュータで上述のような検査装置を実現するこ
とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る検査装置の構成例を示すブロック
図である。
【図2】本発明に係る検査装置の表示画面の模式図であ
る。
【図3】本発明に係る検査装置のエッジ検出の手順を示
すフローチャートである。
【図4】本発明に係る検査装置のエッジ検出後の測定の
手順を示すフローチャートである。
【図5】本発明に係る検査装置のエッジ検出の結果を示
す表示画面の模式図である。
【図6】本発明に係る検査装置のエッジ検出後の測定の
手順を示すフローチャートである。
【図7】本発明に係る検査装置の表示画面の模式図であ
る。
【図8】本発明に係る検査装置のエッジ検出後の測定の
手順を示すフローチャートである。
【図9】汎用コンピュータを使用して本発明の検査装置
を実現する場合のブロック図である。
【符号の説明】
1 ワーク(検査対象物) 2 撮像装置 4 処理部 5 メモリ 8 モニタ 8S 表示画面 10 コントロールパネル 41 エッジ検出部 42 測定部 51 プログラムメモリ 52 CD-ROMドライバ 53 CD-ROM W ウィンドウ E1,E2… エッジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01B 11/24 G01B 11/24 K Fターム(参考) 2F065 AA03 AA07 AA12 AA22 AA26 AA27 FF04 FF26 JJ03 JJ26 MM03 PP15 QQ04 QQ08 QQ13 QQ14 QQ24 QQ29 QQ32 QQ36 SS02 SS04 SS13

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検査対象物を撮像した画像データを記憶
    手段に記憶させておく第1のステップと、 前記記憶手段に記憶されている画像データをX軸方向と
    これに直交するY軸方向とに画素がそれぞれ配列された
    表示画面上に表示する第2のステップと、 前記表示画面上に4辺がX軸方向またはY軸方向に沿っ
    て検出範囲を設定する第3のステップと、 設定された検出範囲においてY(またはX)軸方向に配
    列された各画素列に関して各画素の明度値に関する値を
    積算する第4のステップと、 明度値に関する値を積算した結果のX(またはY)軸方
    向への微分演算結果の絶対値が閾値以上である部分の極
    大値に対応するX(またはY)軸方向の位置をエッジと
    して検出する第5のステップとを含むことを特徴とする
    画像のエッジ検出方法。
  2. 【請求項2】 前記第5のステップに先立って、前記閾
    値を変更する第6のステップと、 前記閾値が変更された場合に、変更された閾値に従って
    前記第5のステップを再実行させ、検出結果を表示させ
    る第7のステップと、 前記第6及び第7のステップを反復させる第8のステッ
    プと を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の画像のエ
    ッジ検出方法。
  3. 【請求項3】 前記検出範囲において検出されたエッジ
    の内のX(またはY)軸方向の両端部それぞれから最も
    近い2エッジ間を検査対象物の外寸として測定すること
    を特徴とする請求項1または2に記載の画像のエッジ検
    出方法。
  4. 【請求項4】 前記検出範囲において検出されたエッジ
    数nが偶数である場合に、X(またはY)軸方向の一端
    からn/2番目のエッジとその次のエッジ間を、前記検
    出範囲において検出されたエッジ数nが奇数である場合
    に、X(またはY)軸方向の一端から(n−1)/2番
    目のエッジとその次のエッジ間またはX(またはY)軸
    方向の一端から(n+1)/2番目のエッジとその次の
    エッジ間を、それぞれ検査対象物の内寸として測定する
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の画像のエッ
    ジ検出方法。
  5. 【請求項5】 前記表示画面上に表示された棒状のパタ
    ーンがX(またはY)軸方向に複数平行に配列された画
    像に対して、 前記検出範囲のX(またはY)軸方向の一端が前記パタ
    ーン外に位置している場合に、前記検出範囲の一端側か
    ら奇数番目の各エッジとそれぞれの次のエッジとの間を
    パターンの画像としてその幅及び各パターン中心間隔を
    測定し、 前記検出範囲のX(またはY)軸方向の一端が一つのパ
    ターン上に位置している場合に、前記検出範囲の一端側
    から奇数番目の各エッジとそれぞれの次のエッジとの間
    をパターン間のギャップの画像としてその幅及び各ギャ
    ップの中心間隔を測定することを特徴とする請求項1ま
    たは2に記載の画像のエッジ検出方法。
  6. 【請求項6】 表示装置の表示画面上に表示された検査
    対象物の画像上に設定された検出範囲において外部から
    設定された閾値に従ってエッジを検出し、検出されたエ
    ッジに基づいて前記検査対象物を検査する検査装置にお
    いて、 前記閾値が変更された場合に、変更された閾値に従って
    エッジ検出を再実行し、その結果を前記表示装置の表示
    画面上に表示させるべくなしてあることを特徴とする検
    査装置。
  7. 【請求項7】 表示装置の表示画面上に表示された検査
    対象物の画像上に設定された検出範囲において検出され
    たエッジの内のX(またはY)軸方向の両端部それぞれ
    から最も近い2エッジ間を検査対象物の外寸として測定
    すべくなしてあることを特徴とする検査装置。
  8. 【請求項8】 表示装置の表示画面上に表示された検査
    対象物の画像上に設定された検出範囲において検出され
    たエッジ数nが偶数である場合に、X(またはY)軸方
    向の一端からn/2番目のエッジとその次のエッジ間
    を、前記検出範囲において検出されたエッジ数nが奇数
    である場合に、X(またはY)軸方向の一端から(n−
    1)/2番目のエッジとその次のエッジ間またはX(ま
    たはY)軸方向の一端から(n+1)/2番目のエッジ
    とその次のエッジ間を、それぞれ検査対象物の内寸とし
    て測定すべくなしてあることを特徴とする検査装置。
  9. 【請求項9】 表示装置の表示画面上に表示された棒状
    のパターンがX(またはY)軸方向に複数平行に配列さ
    れた検査対象物の画像上に設定された検出範囲のX(ま
    たはY)軸方向の一端が前記パターン外に位置している
    場合に、前記検出範囲の一端側から奇数番目の各エッジ
    とそれぞれの次のエッジとの間をパターンの画像として
    その幅及び各パターン中心間隔を測定し、 前記設定された検出範囲のX(またはY)軸方向の一端
    が一つのパターン上に位置している場合に、前記検出範
    囲の一端側から奇数番目の各エッジとそれぞれの次のエ
    ッジとの間をパターン間のギャップの画像としてその幅
    及び各ギャップの中心間隔を測定すべくなしてあること
    を特徴とする検査装置。
  10. 【請求項10】 検査対象物を撮像した画像データを記
    憶する記憶手段と、 該記憶手段に記憶されている画像データを、X軸方向と
    これに直交するY軸方向とに画素がそれぞれ配列された
    表示画面上に表示する表示手段と、 該表示手段の前記表示画面上に4辺がX軸方向またはY
    軸方向に沿って検出範囲を設定する検出範囲設定手段
    と、 該検出範囲設定手段により設定された検出範囲において
    Y(またはX)軸方向に配列された各画素列に関して各
    画素の明度値に関する値を積算し、積算結果のX(また
    はY)軸方向への微分演算結果の絶対値が閾値以上であ
    る部分の極大値に対応するX(またはY)軸方向の位置
    をエッジとして検出するエッジ検出手段とを備えたこと
    を特徴とする検査装置。
  11. 【請求項11】 前記エッジ検出手段による検出結果を
    表示する表示装置手段と、 前記閾値を設定する閾値設定手段を更に備え、 前記エッジ検出手段は、前記閾値設定手段により設定さ
    れている閾値が変更された場合に、変更された閾値に従
    ってエッジ検出を再実行し、その結果を前記表示手段に
    表示させるべくなしてあることを特徴とする請求項10
    に記載の検査装置。
  12. 【請求項12】 前記検出範囲設定手段により設定され
    た検出範囲において前記エッジ検出手段が検出したエッ
    ジの内のX(またはY)軸方向の両端部それぞれから最
    も近い2エッジ間を検査対象物の外寸として測定する測
    定手段を更に備えたことを特徴とする請求項10または
    11に記載の検査装置。
  13. 【請求項13】 前記検出範囲において前記エッジ検出
    手段が検出したエッジ数nが偶数である場合に、X(ま
    たはY)軸方向の一端からn/2番目のエッジとその次
    のエッジ間を、前記検出範囲において前記エッジ検出手
    段が検出したエッジ数nが奇数である場合に、X(また
    はY)軸方向の一端から(n−1)/2番目のエッジと
    その次のエッジ間またはX(またはY)軸方向の一端か
    ら(n+1)/2番目のエッジとその次のエッジ間を、
    それぞれ検査対象物の内寸として測定する測定手段を更
    に備えたことを特徴とする請求項10または11に記載
    の検査装置。
  14. 【請求項14】 棒状のパターンがX(またはY)軸方
    向に複数平行に配列された画像が前記表示画面上に表示
    されている場合に、 前記検出範囲のX(またはY)軸方向の一端が前記パタ
    ーン外に位置している場合に、前記エッジ検出手段が検
    出したエッジの内の前記検出範囲の一端側から奇数番目
    の各エッジとそれぞれの次のエッジとの間をパターンの
    画像としてその幅及び各パターン中心間隔を測定し、 前記検出範囲のX(またはY)軸方向の一端が一つのパ
    ターン上に位置している場合に、前記エッジ検出手段が
    検出したエッジの内の前記検出範囲の一端側から奇数番
    目の各エッジとそれぞれの次のエッジとの間をパターン
    間のギャップの画像としてその幅及び各ギャップの中心
    間隔を測定する測定手段を更に備えたことを特徴とする
    請求項10または11に記載の検査装置。
  15. 【請求項15】 検査対象物を撮像した画像データから
    エッジをコンピュータに検出させるコンピュータプログ
    ラムを記憶した記録媒体であって、 コンピュータをして、検査対象物を撮像した画像データ
    を記憶させるコンピュータ読み取り可能な第1のプログ
    ラムコード手段と、 コンピュータをして、記憶されている画像データをX軸
    方向とこれに直交するY軸方向とに画素がそれぞれ配列
    された表示画面上に表示させるコンピュータ読み取り可
    能な第2のプログラムコード手段と、 コンピュータをして、前記表示画面上に4辺がX軸方向
    またはY軸方向に沿って検出範囲を設定させるコンピュ
    ータ読み取り可能な第3のプログラムコード手段と、 コンピュータをして、設定された検出範囲においてY
    (またはX)軸方向に配列された各画素列に関して各画
    素の明度値に関する値を積算させるコンピュータ読み取
    り可能な第4のプログラムコード手段と、 コンピュータをして、明度値に関する値を積算した結果
    のX(またはY)軸方向への微分演算結果の絶対値が閾
    値以上である部分の極大値に対応するX(またはY)軸
    方向の位置をエッジとして検出させるコンピュータ読み
    取り可能な第5のプログラムコード手段とを含むコンピ
    ュータプログラムを記録したことを特徴とする記録媒
    体。
JP11043698A 1999-02-22 1999-02-22 画像のエッジ検出方法、検査装置及び記録媒体 Pending JP2000241117A (ja)

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