JP2000241125A - 寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の光学系を用いた薄板等の幅寸法測定装
置においては、被測定物の高さ方向の位置が変わると測
定結果に誤差が発生するという不具合がある。本発明は
測定対象物の高さが変化しても幅寸法の測定値が変化す
ることがない幅寸法測定装置を提供する。 【解決手段】 一定方向に移動する被測定物の一方側に
直線状の形状を有する光源を配置し被測定物の他方側に
ラインセンサとセルフォックレンズとから成る撮像ユニ
ットからなる撮像手段を配置する。正立で等倍の像が撮
像されるので対象物の浮き上がりがあっても像の大きさ
が変化することがなく、一様な精度で測定することがで
きる。さらに、セルフォックレンズを用いることによっ
て光路長を短くすることが可能となり、装置の小型化が
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】連続して搬送される被測定対
象物の幅寸法を測定する寸法測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板の製造ラインにおいて連続して生産
される鋼鈑の幅寸法を測定する装置として、ラインセン
サを用いた装置が知られており、図６はこの形式の従来
の寸法測定装置を示す説明図である。

【０００３】図６において撮像装置１００は被測定物Ｗ
の上方に配置され、光源１０３が被測定物Ｗの下側に配
置されており、光源１０３から発された光は撮像装置１
００によって撮像される。撮像装置１００はＣＣＤライ
ンセンサ１０１を撮像素子として採用しており、光学レ
ンズ１０２を介してラインセンサ１０１上に結像した像
を撮像している。

【０００４】幅寸法を測定する対象となる被測定物Ｗは
所定の高さで搬送されており、被測定物Ｗが撮像装置１
００の視野内に入ると光源１０３からの光が遮られる結
果、ラインセンサに結像する被測定物の像は暗領域の像
となる。従ってラインセンサの暗領域と明領域との境界
が被測定対象物のエッジであり、被測定対称物の左右の
エッジの位置を検出することにより被測定対象物Ｗの幅
を算出することができる。即ち、図６において被測定対
象物Ｗの一端Ａはラインセンサ１０１上のＰ_Ａに結像
し、他端ＢはＰ_Ｂに結像する。ラインセンサのＰ_Ａおよ
びＰ_Ｂの画素の位置とラインセンサと被測定物との距離
および光学レンズの焦点距離とから被測定対象物Ｗの幅
寸法が算出される。

【０００５】ところで上記の寸法測定装置において、被
測定対象物Ｗに浮き上がりが発生して被測定対象物Ｗの
エッジの位置がそれぞれＡ１、Ｂ１になったとすると、
ラインセンサの結像位置はＰ_Ａ１およびＰ_Ｂ１に移動し
てしまう。即ち、被測定物の高さ方向の位置が変わると
同一の被測定物であっても幅寸法の測定値が異なること
になり、測定結果に誤差が発生するという不具合があ
る。

【０００６】上記の被測定対象物に浮き上がりによる誤
差を補正するには、２つの撮像手段をその設置位置が異
なるように配置して２つの撮像装置から得られたデータ
を計算処理することにより補正する方法が採られるが、
この方法では装置の構成要素が増え、かつ補正手段とし
て演算装置が必要となるので、装置の構成が複雑なもの
となる結果、装置の価格が高価なものとなるという問題
がある。

【０００７】また、上記の寸法測定装置に使用する光学
レンズにおいては、測定に充分な解像度を得るには画角
を所定角度以下にする必要があり、その結果所要範囲の
視野を確保しようとすると光路長が長くなるために、装
置が大型化するという問題がある。

【０００８】さらに上記の寸法測定装置において１個の
撮像手段でカバーする視野の範囲が被測定対象物の全幅
に足りない場合には、複数個の撮像手段を設ける必要が
あるが、隣接する撮像手段と位置調整やのデータを関連
づける演算処理が複雑になり、かつ測定値の校正作業に
手間がかかるという問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記問題を鑑み、本発
明の寸法測定装置は、被測定物の上下方向の位置に起因
する測定誤差を無くするとともに、構造が簡単でかつコ
ンパクトな寸法測定装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】さらに、被測定物が幅の広いものであって
も測定精度が一定に維持できるとともに、視野の範囲を
拡張することが容易であり、かつ実際の生産ラインへの
設置が容易である寸法測定装置を提供することを目的と
している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の寸法測定装置
は、一定方向に移動する被測定物の一方側に直線状の形
状を有する光源を配置し被測定物の他方側に撮像手段を
配置する寸法測定装置であって、前記撮像手段はライン
センサとセルフォックレンズアレイとからなる撮像ユニ
ットであることを特徴としている。

【００１２】また、本発明の寸法測定装置は、複数個の
前記撮像ユニットを各撮像ユニットの撮像範囲が連続す
るように配列することによって、一定方向に移動する被
測定物の幅方向の撮像範囲を拡げることを特徴としてい
る。

【００１３】また、本発明の寸法測定装置の前記撮像ユ
ニットはラインセンサとセルフォックレンズアレイとが
樹脂等により一体化されているものとすることができ
る。

【００１４】さらに、本発明の寸法測定装置の前記光源
は撮像ユニットの撮像情報に基づいて光量を自動的に調
整する調光手段を備えるものとすることができる。

【００１５】

【作用】本発明の寸法測定装置は、撮像手段としてライ
ンセンサとセルフォックレンズアレイからなる撮像ユニ
ットを用いているため、正立で等倍の像が撮像される。
その結果従来の光学レンズの場合と異なり、対象物の浮
き上がりがあっても像の大きさが変化することがなく、
一様な精度で測定することができる。さらに、セルフォ
ックレンズアレイを用いることによって光路長を短くす
ることが可能となり、装置の小型化が可能となる。

【００１６】また、複数個の撮像ユニットを並べること
により容易に視野範囲を拡大することが可能であり、大
型の被測定対象物に対応することができる。

【００１７】また、ラインセンサとセルフォックレンズ
アレイとを予め焦点距離を考慮して基体に一体化して組
み込んでおくことによって、光学系の調整が不要にな
り、寸法測定装置への取り付けが容易になる。とくに、
樹脂成型によってラインセンサとセルフォックレンズア
レイとが一体に組み込まれた撮像ユニットであれば、そ
の取扱が容易である。

【００１８】また、セルフォックレンズアレイには、光
量を調整する絞り手段を取り付けることが困難である
が、セルフォクレンズで受光した像の情報から光源の光
量を自動的に調整する調光手段を備えることによって適
切な撮像を行うことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図をもって本発明の実施例につい
て説明する。いうまでもなく、本発明はこの実施例に限
定されるものではない。

【００２０】図１は本発明にかかる寸法測定装置の一実
施例を示す外観図であり、寸法測定装置１はレール８上
を移動可能に設けられているＣ型フレーム２を機体とし
ている。Ｃ型フレーム２は上部フレーム２１と下部フレ
ーム２２と両者を繋ぐフレーム支柱２３とからなり、上
部フレーム２１と下部フレーム２２との間は被測定物で
ある板状体が通過できるように十分な距離を確保してあ
る。

【００２１】また、Ｃ型フレーム２は、直動案内軸受９
で保持されており、レール８上を移動することによって
寸法測定装置１を任意の測定位置に移動することができ
る。

【００２２】Ｃ型フレーム２の上部フレーム２１の中央
部には２本の直管タイプの蛍光灯４ａ、４ｂを水平方向
に並べて配置することによって照明として用いる。上部
フレーム２１の下側に設けてある開口部には埃やごみ等
の侵入を防ぐためにガラス板２４を取り付けてある。

【００２３】Ｃ型フレーム２の下部フレーム２２には複
数個の撮像ユニット３ａ〜３ｆが配置され、埃、ごみ等
の侵入を防ぐガラス板２５が撮像ユニット３ａ〜３ｆの
上側に設けられている。本実施例では撮像ユニット３ａ
〜３ｆはその撮像有効長が３００ｍｍのものを使用して
おり、さらに長い視野を確保するために図２に示すよう
に撮像ユニットの撮像有効部の一部が重なるようにして
２列に配置する。図２の例では、撮像有効長が３００ｍ
ｍの撮像ユニット３を３個配列することによって８４０
ｍｍの撮像有効長を実現している。さらに長い撮像有効
長が必要な場合には、同様にして撮像ユニット３を追加
することによって撮像有効長を延長することが可能であ
る。

【００２４】図２に示すように、中央に４００ｍｍの不
感帯７を挟んで撮像有効長８４０ｍｍの左エッジ検出部
５と右エッジ検出部６が設けられる。この結果、実施例
に示す寸法測定装置は、最短で４００ｍｍから最長で２
０８０ｍｍまでの板状体の幅寸法を測定することが可能
である。なお、この不感帯７は必ずしも設ける必要はな
い。

【００２５】図３は装置を側方から見た断面図であり、
撮像ユニット３ａ，３ｃ，３ｄ，３ｆの真上に蛍光灯４
ａを配置し、撮像ユニット３ｂ，３ｅの真上に蛍光灯４
ｂを配置することによって、照明光の光量が各々の撮像
ユニットにおいて均一になるように配慮されている。さ
らに、撮像ユニット３ａ〜３ｆの上側には埃、ごみ等の
侵入を防ぐガラス板２５が取り付けられている。

【００２６】次に撮像ユニット３の構造について説明す
る。撮像ユニット３は図４で示すように撮像ユニット基
体３３の一方の端部にセルフォックレンズアレイ３１を
配置し、もう一方の端部にＣＣＤラインセンサ３２を配
置して、セルフォックレンズアレイ３１を通る光線がＣ
ＣＤラインセンサ３２上に像を結ぶように光軸が調整さ
れている。セルフォックレンズアレイ３１は１ｍｍ程度
の径の筒状のセルフォックレンズを一直線上にすき間な
く並べてユニットとしたものであり、個々のセルフォッ
クレンズは正立で等倍の像を結ぶ性質を有するので、セ
ルフォックレンズを複数個配列したセルフォックレンズ
アレイ３１は図５に示すように正立で等倍のライン画像
を得ることができる。

【００２７】撮像ユニット３は図示しない制御装置に接
続されており、連続して移動する非測定物の画像を取り
込み、データの処理が行われる。また、蛍光灯４の照度
は、撮像ユニット３の画像およびその処理データから適
切な照度が判断されて、図示しない制御装置によって自
動的に光量調整が行われる。

【００２８】次に実際の測定手順について説明する。板
状の被測定物が寸法測定装置の撮像ユニット３の上を通
過するときに、蛍光灯４の光は遮られて暗領域の画像と
なるが、このときの明領域と暗領域の境界が被測定物の
エッジの位置であり、この位置情報を板状の被測定物の
両端について正確に検出することによって被測定物の幅
寸法を検出することができる。

【００２９】従って、板状の測定物が測定装置の上部フ
レーム２１と下部フレーム２２との間を通過する際に、
被測定物の右端が右エッジ測定部内にあり、被測定物の
左端が左エッジ測定部内にあるように測定装置１をレー
ル８上を移動させて調整する。次いで、寸法測定装置１
を図示しないクランプ手段によってずれ等が発生しない
ように固定する。被測定物は連続的に搬送されてくる
が、蛍光灯４の光量とＣＣＤラインセンサ３２の感度と
から適当なＣＣＤラインセンサ３２のスキャン速度を設
定する。

【００３０】スキャンによって得られた画素データのう
ち、明領域と暗領域の境界が即ち非測定物のエッジであ
るので、左エッジ検出部５から得られた左エッジ位置デ
ータと右エッジ検出部６から得られた右エッジ位置デー
タとから、被測定物の幅寸法を算出する。撮像される画
像は等倍の画像であるので、幅寸法は容易に算出するこ
とが可能である。

【００３１】本測定装置の撮像ユニット３に用いるセル
フォックレンズアレイ３１は１ｍｍ程度の径の筒状のセ
ルフォックレンズを一直線上にすき間なく並べてユニッ
トとしたものであり、個々のセルフォックレンズは正立
で等倍の像を結ぶ性質を有する。したがって撮像した画
像から個々のセルフォックレンズの位置情報から複数個
配置された撮像ユニット３の位置決め作業と撮像範囲の
調整を容易に行うことができる。

【００３２】

【発明の効果】倒立像が得られる従来の光学系では、撮
像する際の画角の影響で被測定対象物とレンズとの距離
が変化幅寸法の測定精度に影響を与えるという問題があ
る。また、従来の光学系では光路長を短くすることが困
難であるという問題がある。その結果、従来の寸法測定
装置では、測定精度を一定精度に維持することが困難で
あるとともに、装置を小型化することが困難であるとい
う問題があった。

【００３３】本発明の寸法測定装置は、セルフォックレ
ンズアレイとＣＣＤセンサとを組み合わせた光学系を採
用しているため、正立で等倍の像が解像度で得られると
ともに、光路長は従来の光学系に比較して遥かに短く、
また全領域で均一な解像度を得ることができる。その結
果、従来の光学系の持つ欠点である被測定物の浮き上が
りによる精度のばらつきが発生せず、さらに装置が小型
化されるとともに、撮像全領域にわたって均一な解像度
の像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す外観図である。

【図２】本発明の撮像ユニット部を示す平面図である。

【図３】本発明の断面でもって示した側面図である。

【図４】撮像ユニットの構造を示す説明図である。

【図５】セルフォックレンズアレイの光学系を説明する
説明図である。

【図６】従来の寸法装置の概要を説明する説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 寸法測定装置 ２ Ｃ型フレーム ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ 撮像ユニッ
ト ４、４ａ、４ｂ 蛍光灯 ５ 左エッジ検出部 ６ 右エッジ検出部 ７ 不感帯 ８ レール ９ 直動案内軸受 ２１ 上部フレーム ２２ 下部フレーム ２３ フレーム支柱 ２４ ガラス板 ２５ ガラス板 ３１ セルフォックレンズアレイ ３２ ＣＣＤラインセンサ ３３ 撮像ユニット基体 １００ 撮像装置 １０１ ＣＣＤラインセンサ １０２ 光学レンズ １０３ 光源 Ｗ 被測定対象物

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定方向に移動する被測定物の一方側に
   直線状の形状を有する光源を配置し被測定物の他方側に
   前記光源に対向させて撮像手段を配置する寸法測定装置
   であって、前記撮像手段はラインセンサとセルフォック
   レンズアレイとからなる撮像ユニットであることを特徴
   とする寸法測定装置。
2. 【請求項２】 複数個の前記撮像ユニットを各撮像ユニ
   ットの撮像範囲が連続するように配列することによっ
   て、一定方向に移動する被測定物の幅方向の撮像範囲を
   拡げることを特徴とする請求項１に記載の寸法測定装
   置。
3. 【請求項３】 前記撮像ユニットはラインセンサとセル
   フォックレンズアレイとが樹脂等により一体化されてい
   ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の寸
   法測定装置。
4. 【請求項４】 前記光源は撮像ユニットの撮像情報に基
   づいて光量を自動的に調整する調光手段を備えることを
   特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の寸法測定装
   置。