JP2003028611A - シート状製品の外形形状を計測する方法および装置 - Google Patents
シート状製品の外形形状を計測する方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高い精度のＸＹ軸移動機構を使用しなくても、
ＸＹ座標を高い精度で計測することができるＸＹ座標計
測装置を提供する。 【解決手段】計測対象の物品を載置する固定ステージに
対して相対的に移動可能な移動ステージをＹ軸方向に移
動するとともにその移動ステージのＹ座標である移動ス
テージＹ座標を出力するＹ軸移動手段と、移動ステージ
においてＸ軸方向に配列した複数のエリアセンサカメラ
から成り計測対象の物品における所定の個所を撮像し対
象撮像信号を出力するとともに固定ステージにおける基
準マークを撮像しマーク撮像信号を出力する撮像手段
と、移動ステージＹ座標と対象撮像信号に基づいて所定
の個所のＸＹ座標を算出するとともに移動ステージの移
動誤差に起因するＸＹ座標に含まれる誤差をマーク撮像
信号に基づいて補正し補正済ＸＹ座標を算出する処理手
段を有するＸＹ座標計測装置。
ＸＹ座標を高い精度で計測することができるＸＹ座標計
測装置を提供する。 【解決手段】計測対象の物品を載置する固定ステージに
対して相対的に移動可能な移動ステージをＹ軸方向に移
動するとともにその移動ステージのＹ座標である移動ス
テージＹ座標を出力するＹ軸移動手段と、移動ステージ
においてＸ軸方向に配列した複数のエリアセンサカメラ
から成り計測対象の物品における所定の個所を撮像し対
象撮像信号を出力するとともに固定ステージにおける基
準マークを撮像しマーク撮像信号を出力する撮像手段
と、移動ステージＹ座標と対象撮像信号に基づいて所定
の個所のＸＹ座標を算出するとともに移動ステージの移
動誤差に起因するＸＹ座標に含まれる誤差をマーク撮像
信号に基づいて補正し補正済ＸＹ座標を算出する処理手
段を有するＸＹ座標計測装置。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、平らな物品（シー
ト状製品）における形状寸法が適正であるか否かを検査
する等の目的で、その物品における所定の個所のＸＹ座
標を計測する技術分野に属する。 【０００２】 【従来技術】シート状製品における外形は、たとえば図
８（Ａ）に示す正常製品の外形から外れて図８（Ｂ）に
示す台形形状や図８（Ｃ）に示す斜め形状に変形するこ
とがある。シート状製品の形状寸法の精度が重要で管理
する必要のある場合には、所定の個所（たとえば４隅）
のＸＹ座標を計測することが行なわれる。その装置とし
ては、たとえば、エリアセンサカメラ、そのカメラを移
動するＸＹ軸移動機構、Ｘ位置またはＹ位置を出力する
各々のリニアスケール、等から成る装置が知られてい
る。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】この方式の装置におい
ては、Ｘ軸移動機構またはＹ軸移動機構における移動距
離の計測精度は各々のリニアスケールの精度によってほ
ぼ決まる。しかし、ＸＹ座標の計測精度は、ＸＹ軸移動
機構全体の精度に係わっている。特に、Ｘ軸とＹ軸との
直交精度は極めて重要である。移動と停止の繰返しにお
いて、その直交の程度が高い精度で再現されないと、Ｘ
Ｙ座標の計測値も高い精度で再現されないことになる。
すなわち、高い精度のＸＹ軸移動機構を使用しなけれ
ば、ＸＹ座標を高い精度で計測することができない。 【０００４】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、高い精度のＸＹ軸移
動機構を使用しなくても、ＸＹ座標を高い精度で計測す
ることができるＸＹ座標計測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】上記課題は下記の本発明
によって解決される。すなわち、本発明の請求項１に係
るＸＹ座標計測装置は、Ｙ軸移動手段と、撮像手段と、
処理手段とを具備するＸＹ座標計測装置であって、前記
Ｙ軸移動手段は計測対象の物品を載置する固定ステージ
に対して相対的に移動可能な移動ステージをＹ軸方向に
移動するとともにその移動ステージのＹ座標である移動
ステージＹ座標を出力し、前記撮像手段は前記移動ステ
ージにおいてＸ軸方向に配列した複数のエリアセンサカ
メラから成り、前記計測対象の物品における所定の個所
を撮像し対象撮像信号を出力するとともに前記固定ステ
ージにおける基準マークを撮像しマーク撮像信号を出力
し、前記処理手段は前記移動ステージＹ座標と前記対象
撮像信号に基づいて前記所定の個所のＸＹ座標を算出す
るとともに前記移動ステージの移動誤差に起因する前記
ＸＹ座標に含まれる誤差を前記マーク撮像信号に基づい
て補正し補正済ＸＹ座標を算出するようにしたものであ
る。 【０００６】本発明によれば、Ｙ軸移動手段により計測
対象の物品を載置する固定ステージに対して相対的に移
動可能な移動ステージがＹ軸方向に移動されるとともに
その移動ステージのＹ座標である移動ステージＹ座標が
出力され、移動ステージにおいてＸ軸方向に配列した複
数のエリアセンサカメラから成る撮像手段により計測対
象の物品における所定の個所が撮像され対象撮像信号が
出力されるとともに固定ステージにおける基準マークが
撮像されマーク撮像信号が出力され、処理手段により移
動ステージＹ座標と対象撮像信号に基づいて所定の個所
のＸＹ座標が算出されるとともに、移動ステージの移動
誤差に起因するＸＹ座標に含まれる誤差がマーク撮像信
号に基づいて補正され補正済ＸＹ座標が算出される。す
なわち、移動ステージの移動誤差の補正が行なわれる。
したがって、高い精度のＸＹ軸移動機構を使用しなくて
も、ＸＹ座標を高い精度で計測することができるＸＹ座
標計測装置が提供される。 【０００７】 【発明の実施の形態】次に、本発明について実施の形態
を説明する。本発明のＸＹ座標計測装置における構成の
一例を図１に示す。図１において、１はＹ軸移動機構、
２は移動ステージ、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄはカメラ、
４ａ，４ｂは照明、５は固定ステージ、６ａ，６ｂ，６
ｃ，６ｄは基準マーク、７はフレーム、１１は処理部、
１２はマウス、１３はキーボード、１４はディスプレイ
モニタである。 【０００８】Ｙ軸移動機構１は、シート状製品１００を
載置する固定ステージ５に対して相対的に移動可能な移
動ステージ２をＹ軸方向に移動するとともに、その移動
ステージ２のＹ座標である移動ステージＹ座標を出力す
る。図１に示す一例においては、Ｙ軸移動機構１の主要
な部分は、移動ステージ２の内側に存在しているため見
ることができない。Ｙ軸移動機構１は、回転運動を直線
運動に変換する移動機構を有する。たとえば、フレーム
７に固定されたラック（平らな棒状の歯車）と移動ステ
ージ２に支持されたピニオン（小歯車）から成るラック
＆ピニオン機構を適用することができる。ピニオンの回
転運動はサーボモータ、パルスモータ、等の制御可能な
モータの駆動により行なわれる。ピニオンの回転運動は
ロータリエンコーダ等の回転検出器により検出され、移
動ステージ２のＹ座標である移動ステージＹ座標が出力
される。 【０００９】移動ステージ２は、図１に示す一例におい
ては、Ｙ軸移動機構１の主要な部分を支持するフレーム
に固定されている外壁の前面部分となっている。その外
壁の前面部分は、Ｙ軸方向に対してほぼ直交する平面と
なっており、カメラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを支持す
る。 【００１０】カメラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、移動ス
テージ２においてＸ軸方向に配列する２つのエリアセン
サカメラである。したがって、カメラ３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄは、Ｙ軸移動機構１によってＹ軸方向の任意の
位置の移動を行うことができる。この移動により、カメ
ラ３ａ，３ｂは、シート状製品における所定の個所、す
なわち図１に示す一例においては４隅を撮像し対象撮像
信号を出力する。また、カメラ３ｃ，３ｄは、固定ステ
ージに設けられた基準マーク６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを
撮像しマーク撮像信号を出力する。 【００１１】カメラ３ａとカメラ３ｃとは近接して配置
されるか、または１つのカメラ、たとえば３ａの撮像領
域を区分してシート状製品１００の隅と基準マークとを
撮像する２つのカメラと同様に取扱うことができる。同
様に、カメラ３ｂとカメラ３ｄとは近接して配置される
か、または１つのカメラ、たとえば３ｂの撮像領域を区
分してシート状製品１００の隅と基準マークとを撮像す
る２つのカメラと同様に取扱うことができる。照明４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、カメラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄの撮像領域（視野）に光を照射する照明装置である。 【００１２】基準マーク６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、移
動ステージ２の２個所における変位を計測するためのマ
ークである。カメラ３ｃ，３ｄが、基準マーク６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄを撮像しマーク撮像信号を出力し、処理
部１１が、そのマーク撮像信号に基づいて移動ステージ
２の２個所における変位を計測する。基準マークは、た
とえば、図１の拡大図で示すようなパターンを有する。
処理部１１は、マーク撮像信号をディジタル変換したマ
ーク撮像画像における基準マークをパターンマッチン
グ、等の処理により抽出する。そして、処理部１１は、
マーク撮像画像における基準マークの座標を算出する。
マークの座標の変動は、移動ステージ２が撮像のために
停止する位置の変動に対応する。 【００１３】固定ステージ５は、シート状製品１００を
載置するステージである。固定ステージ５は、フレーム
７に固定されている。フレーム７は、ＸＹ座標計測装置
における機構部分の主要なフレームである。移動ステー
ジ２をＹ軸方向に移動可能に支持するとともに、固定ス
テージ５を固定する。 【００１４】処理部１１は、Ｙ軸移動機構１が出力する
移動ステージＹ座標と、カメラ３ａ，３ｂが出力する対
象撮像信号とを入力する。そして、それらに基づいてシ
ート状製品１００における所定の個所のＸＹ座標を算出
する。また、処理部１１は、移動ステージ２の移動誤差
に起因してそのＸＹ座標に含まれる誤差を補正する。そ
の誤差の補正は、カメラ３ｃ，３ｄが出力するマーク撮
像信号に基づいて、すなわち、マーク撮像画像における
基準マークの座標変位に基づいて行われ、補正済ＸＹ座
標を算出する（詳細を後述する）。 【００１５】処理部１１としては、パーソナルコンピュ
ータ、プログラマブルシーケンスコントローラ、画像処
理システム、等のデータ処理装置のソフトウェアとハー
ドウェアによって実現することができる。マウス１２、
キーボード１３、ディスプレイ１４は、ＸＹ座標計測装
置の環境設定、操作入力、状態表示、計測データの表示
やハンドリング、等において、オペレータに対するＧＵ
Ｉ（graphical user interface）環境を提供する。 【００１６】以上の構成において、次に、本発明のＸＹ
座標計測装置における動作について説明する。図２に示
すフロー図にしたがって説明する。まず、図２のステッ
プＳ１において、計測対象とするシート状製品１００を
固定ステージ５に載置する。固定ステージ５には、シー
ト状製品１００を位置決めするための当て部材や、真空
吸引による密着機構が、必要に応じて設けられる。本発
明のＸＹ座標計測装置においては、計測する個所がカメ
ラ３ａ，３ｂの撮像領域（視野）に含まれ、基準マーク
がカメラ３ｃ，３ｄの撮像領域（視野）に含まれる程度
の精度で位置決めが行われればよい。 【００１７】次に、ステップＳ２において、Ｙ軸移動機
構１は、移動ステージ２をホームポジションから計測を
行う第１位置へと移動し停止する。ホームポジションは
移動ステージ２におけるＹ座標の原点となる位置であ
る。その位置においては、シート状製品１００を固定ス
テージ５に載置する動作が移動ステージ２によって妨げ
られることはない。 【００１８】次に、ステップＳ３において、カメラ３
ｃ、３ｄは、その第１位置において撮像を行いマーク撮
像信号を出力する。カメラ３ｃ，３ｄは、移動ステージ
２の各々の所定位置に固定されている。その所定位置
は、固定ステージ５に設けられた基準マーク６ａ，６ｂ
が撮像領域（視野）に含まれるような位置である。カメ
ラ３ｃ、３ｄは、基準マーク６ａ，６ｂを撮像しマーク
撮像信号を出力する。処理部１１は、そのマーク撮像信
号を入力してＡ／Ｄ（analog-to-digital）変換しマー
ク６ａ撮像画像とマーク６ｂ撮像画像を生成してメモリ
に保存する。 【００１９】次に、ステップＳ４において、カメラ３
ａ，３ｂは、その第１位置において撮像を行い対象撮像
信号を出力する。カメラ３ａ，３ｂは、移動ステージ２
の各々の所定位置に固定されている。その所定位置は、
固定ステージ５に載置されているシート状製品１００に
おける２個所の隅が撮像領域（視野）に含まれるような
位置である（図３参照）。カメラ３ａ，３ｂの各々は、
撮像したシート状製品１００における第１位置における
２個所の隅の対象撮像信号を出力する。処理部１１は、
それらの対象撮像信号を入力してＡ／Ｄ変換し第１対象
撮像画像と第２対象撮像画像を生成してメモリに保存す
る。 【００２０】次に、ステップＳ５において、Ｙ軸移動機
構１は、移動ステージ２を計測を済ませた第１位置から
次に計測を行う第２位置へと移動し停止する。次に、ス
テップＳ６において、カメラ３ｃ、３ｄは、その第２位
置において撮像を行いマーク撮像信号を出力する。処理
部１１は、そのマーク撮像信号を入力してＡ／Ｄ変換し
マーク６ｃ撮像画像とマーク６ｄ撮像画像を生成してメ
モリに保存する。 【００２１】次に、ステップＳ７において、カメラ３
ａ，３ｂは、その第２位置において撮像を行い、撮像し
たシート状製品１００における第２の位置における２個
所の隅の対象撮像信号を出力する。処理部１１は、その
対象撮像信号を入力してＡ／Ｄ変換し第３対象撮像画像
と第４対象撮像画像を生成してメモリに保存する。 【００２２】次に、ステップＳ８において、処理部１１
は、メモリに保存されている、マーク６ａ撮像画像、マ
ーク６ｂ撮像画像、マーク６ｃ撮像画像、マーク６ｄ撮
像画像、第１対象撮像画像、第２対象撮像画像、第３対
象撮像画像、第４対象撮像画像に基づいて、シート状製
品１００における４つの隅の補正済みＸＹ座標を算出し
メモリに保存する。この算出方法については詳細を後述
する。次に、ステップＳ９において、４つの隅のＸＹ座
標はディスプレイモニタ１４に表示される。また、計測
データのファイルとしてハードディスク等に出力され保
存される。 【００２３】次に、ステップＳ１０において、終了とす
るか否かが判定される。終了とする司令入力等がなされ
ている場合には、ＸＹ座標計測処理を終了する。ＸＹ座
標計測処理を継続する場合には、ステップＳ１に戻って
上述の以降のステップを繰り返す。 【００２４】以上、本発明のＸＹ座標計測装置における
動作について説明した。次に、上述のステップＳ８にお
けるＸＹ座標の算出方法について説明する。シート状製
品１００においてＸＹ座標を計測すべき個所は、図３に
示すように、シート状製品１００における４つの隅であ
る。すなわち、座標（Ｘ１，Ｙ１）、座標（Ｘ２，Ｙ
２）、座標（Ｘ３，Ｙ３）、座標（Ｘ４，Ｙ４）であ
る。それらは、図３に示す第１撮像領域、第２撮像領
域、第３撮像領域、第４撮像領域の各々に含まれている
４つの隅である。したがって、前述の第１対象撮像画
像、第２対象撮像画像、第３対象撮像画像、第４対象撮
像画像の各々には、それらの４つの隅の各々が含まれて
いる。 【００２５】処理部１１は、第１対象撮像画像、第２対
象撮像画像、第３対象撮像画像、第４対象撮像画像の各
々における隅を抽出し、各々の撮像画像における座標を
得る処理を行う。この処理は、たとえば、撮像画像に対
してＹ軸方向に微分処理を行うことによりＸ軸方向の輪
郭線（直線）を抽出し、また、撮像画像に対してＸ軸方
向に微分処理を行うことによりＹ軸方向の輪郭線（直
線）を抽出する。そして、それらの輪郭線（直線）の交
点として隅の座標を算出する。 【００２６】第１対象撮像画像における中心座標を原点
としたときの、シート状製品１００における４つの隅の
座標である座標（Ｘ１，Ｙ１）、座標（Ｘ２，Ｙ２）、
座標（Ｘ３，Ｙ３）、座標（Ｘ４，Ｙ４）は、表として
図４に示す数式によって算出することができる。すなわ
ち、下記の数１示す数式によって算出することができ
る。 【数１】 Ｘ１＝ΔＸcamera＿１×Ｐ Ｙ１＝ΔＹcamera＿１×Ｐ Ｘ２＝ΔＸcamera＿２×Ｐ＋Ｄcamera１-２ Ｙ２＝ΔＹcamera＿２×Ｐ Ｘ３＝ΔＸcamera＿３×Ｐ Ｙ３＝ΔＹcamera＿３×Ｐ＋Ｄcarriage Ｘ４＝ΔＸcamera＿４×Ｐ＋Ｄcamera１-２ Ｙ４＝ΔＹcamera＿４×Ｐ＋Ｄcarriage 【００２７】ただし、ｎ＝１〜４として、（ΔＸcamera
＿ｎ，ΔＹcamera＿ｎ）は座標計測対象個所の入力画像
上の画像中心位置からの変位量（画素）、Ｄcamera１-
２はカメラ撮像領域（視野）の中心間距離（ｍｍ）、Ｄ
carriageｎは移動ステージ２の移動距離、Ｐはカメラ分
解能（ｍｍ／画素）である。 【００２８】上述の数１に基づいて処理部１１が算出す
る座標は、移動ステージ２の変位を考慮しないときの座
標である。本発明においては、移動ステージ２の変位を
考慮した座標の算出が行なわれ、それにより座標の計測
において高い精度を得ることができる。 【００２９】次に、移動ステージ２の変位と、その補正
方法について説明する。移動ステージ２の移動において
は、傾きを含む停止位置の変動が存在する。変動が存在
しない理想的な停止位置と、変動が存在するときの停止
位置とを比較して図５に示す。図５に示すように、停止
位置の変動が存在しない場合にはカメラの撮像画像にお
いて中央に撮像されるはずの画像の個所が、停止位置の
変動が存在するために、撮像画像において中央から外れ
た位置に撮像されることとなる。 【００３０】停止位置の変動は、カメラ３ｃ，３ｄによ
って固定ステージ５に設けられた基準マークを撮像して
得られるマーク撮像画像における変位として計測するこ
とができる。マーク撮像画像に基づいて、前述の数１に
基づいて処理部１１が算出する座標を補正する処理が処
理部１１によって行なわれる。その処理の方法を図６に
示す。処理部１１は、傾きを含む停止位置の変動を、傾
き変動と位置変動の２つに分けて各々について補正する
処理を行う。 【００３１】処理部１１は、まず、位置変動を補正する
処理として傾きの中心（回転中心）を所定の個所に合致
させる処理を行う。すなわち、変動が存在する場合とし
ない場合（理想の位置）におけるカメラ３ｃ，３ｄの撮
像領域（視野）の位置関係を、図６（Ａ）に示す位置関
係から図６（Ｂ）に示す位置関係に補正する。この補正
は座標の平行移動である。なお、カメラ３ｃはカメラ３
ａに近接しており、またカメラ３ｄはカメラ３ｂに近接
している。したがって、以下に説明する傾き変動の補正
も含めて、カメラ３ｃとカメラ３ｄのマーク撮像画像に
基づく座標の補正は、カメラ３ａとカメラ３ｂの対象撮
像画像における座標の補正と高い精度で一致している。 【００３２】処理部１１は、次に、傾き変動を補正する
処理を行う。図６（Ｂ）に示すように、処理部１１は、
まず移動ステージ２の傾きθを下記の数２に基づいて算
出する。 【数２】 θ＝ArcTan（（Ｙst＿1／（Ｘst＿1＋Dst1＿2／Ｐ） ただし、ArcTan（ｘ）；正接の逆三角関数；tanθ＝ｘ Ｙst＿1 ；マーク撮像画像における基準マークのＹ座
標変位（距離） Ｘst＿1 ；マーク撮像画像における基準マークのＸ座
標変位（距離） 【００３３】次に、処理部１１は、回転補正処理を下記
の数３に基づいて行い、補正済みの座標（Ｘcorrect，
Ｙcorrect）を算出する。 【数３】Ｘcorrect＝（（Ｘst＿1＋Ｄst1＿2／Ｐ）＾２
＋Ｙst＿1＾２）／（１＋tanθ＾２））＾０．５ Ｙcorrect＝tanθ×Ｘcorrect ただし、Ｘst，Ｙst；計測対象個所の撮像画像における
座標 Ｄst1＿2 ；カメラ３ａとカメラ３ｂ間の距離 Ｐ；カメラ分解能（ｍｍ／画素） ｘ＾ｙ；ｘのｙ乗 【００３４】 【発明の効果】以上のとおりであるから、本発明の請求
項１に係るＸＹ座標計測装置によれば、高い精度のＸＹ
軸移動機構を使用しなくても、ＸＹ座標を高い精度で計
測することができるＸＹ座標計測装置が提供される。
ト状製品）における形状寸法が適正であるか否かを検査
する等の目的で、その物品における所定の個所のＸＹ座
標を計測する技術分野に属する。 【０００２】 【従来技術】シート状製品における外形は、たとえば図
８（Ａ）に示す正常製品の外形から外れて図８（Ｂ）に
示す台形形状や図８（Ｃ）に示す斜め形状に変形するこ
とがある。シート状製品の形状寸法の精度が重要で管理
する必要のある場合には、所定の個所（たとえば４隅）
のＸＹ座標を計測することが行なわれる。その装置とし
ては、たとえば、エリアセンサカメラ、そのカメラを移
動するＸＹ軸移動機構、Ｘ位置またはＹ位置を出力する
各々のリニアスケール、等から成る装置が知られてい
る。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】この方式の装置におい
ては、Ｘ軸移動機構またはＹ軸移動機構における移動距
離の計測精度は各々のリニアスケールの精度によってほ
ぼ決まる。しかし、ＸＹ座標の計測精度は、ＸＹ軸移動
機構全体の精度に係わっている。特に、Ｘ軸とＹ軸との
直交精度は極めて重要である。移動と停止の繰返しにお
いて、その直交の程度が高い精度で再現されないと、Ｘ
Ｙ座標の計測値も高い精度で再現されないことになる。
すなわち、高い精度のＸＹ軸移動機構を使用しなけれ
ば、ＸＹ座標を高い精度で計測することができない。 【０００４】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、高い精度のＸＹ軸移
動機構を使用しなくても、ＸＹ座標を高い精度で計測す
ることができるＸＹ座標計測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】上記課題は下記の本発明
によって解決される。すなわち、本発明の請求項１に係
るＸＹ座標計測装置は、Ｙ軸移動手段と、撮像手段と、
処理手段とを具備するＸＹ座標計測装置であって、前記
Ｙ軸移動手段は計測対象の物品を載置する固定ステージ
に対して相対的に移動可能な移動ステージをＹ軸方向に
移動するとともにその移動ステージのＹ座標である移動
ステージＹ座標を出力し、前記撮像手段は前記移動ステ
ージにおいてＸ軸方向に配列した複数のエリアセンサカ
メラから成り、前記計測対象の物品における所定の個所
を撮像し対象撮像信号を出力するとともに前記固定ステ
ージにおける基準マークを撮像しマーク撮像信号を出力
し、前記処理手段は前記移動ステージＹ座標と前記対象
撮像信号に基づいて前記所定の個所のＸＹ座標を算出す
るとともに前記移動ステージの移動誤差に起因する前記
ＸＹ座標に含まれる誤差を前記マーク撮像信号に基づい
て補正し補正済ＸＹ座標を算出するようにしたものであ
る。 【０００６】本発明によれば、Ｙ軸移動手段により計測
対象の物品を載置する固定ステージに対して相対的に移
動可能な移動ステージがＹ軸方向に移動されるとともに
その移動ステージのＹ座標である移動ステージＹ座標が
出力され、移動ステージにおいてＸ軸方向に配列した複
数のエリアセンサカメラから成る撮像手段により計測対
象の物品における所定の個所が撮像され対象撮像信号が
出力されるとともに固定ステージにおける基準マークが
撮像されマーク撮像信号が出力され、処理手段により移
動ステージＹ座標と対象撮像信号に基づいて所定の個所
のＸＹ座標が算出されるとともに、移動ステージの移動
誤差に起因するＸＹ座標に含まれる誤差がマーク撮像信
号に基づいて補正され補正済ＸＹ座標が算出される。す
なわち、移動ステージの移動誤差の補正が行なわれる。
したがって、高い精度のＸＹ軸移動機構を使用しなくて
も、ＸＹ座標を高い精度で計測することができるＸＹ座
標計測装置が提供される。 【０００７】 【発明の実施の形態】次に、本発明について実施の形態
を説明する。本発明のＸＹ座標計測装置における構成の
一例を図１に示す。図１において、１はＹ軸移動機構、
２は移動ステージ、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄはカメラ、
４ａ，４ｂは照明、５は固定ステージ、６ａ，６ｂ，６
ｃ，６ｄは基準マーク、７はフレーム、１１は処理部、
１２はマウス、１３はキーボード、１４はディスプレイ
モニタである。 【０００８】Ｙ軸移動機構１は、シート状製品１００を
載置する固定ステージ５に対して相対的に移動可能な移
動ステージ２をＹ軸方向に移動するとともに、その移動
ステージ２のＹ座標である移動ステージＹ座標を出力す
る。図１に示す一例においては、Ｙ軸移動機構１の主要
な部分は、移動ステージ２の内側に存在しているため見
ることができない。Ｙ軸移動機構１は、回転運動を直線
運動に変換する移動機構を有する。たとえば、フレーム
７に固定されたラック（平らな棒状の歯車）と移動ステ
ージ２に支持されたピニオン（小歯車）から成るラック
＆ピニオン機構を適用することができる。ピニオンの回
転運動はサーボモータ、パルスモータ、等の制御可能な
モータの駆動により行なわれる。ピニオンの回転運動は
ロータリエンコーダ等の回転検出器により検出され、移
動ステージ２のＹ座標である移動ステージＹ座標が出力
される。 【０００９】移動ステージ２は、図１に示す一例におい
ては、Ｙ軸移動機構１の主要な部分を支持するフレーム
に固定されている外壁の前面部分となっている。その外
壁の前面部分は、Ｙ軸方向に対してほぼ直交する平面と
なっており、カメラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを支持す
る。 【００１０】カメラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、移動ス
テージ２においてＸ軸方向に配列する２つのエリアセン
サカメラである。したがって、カメラ３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄは、Ｙ軸移動機構１によってＹ軸方向の任意の
位置の移動を行うことができる。この移動により、カメ
ラ３ａ，３ｂは、シート状製品における所定の個所、す
なわち図１に示す一例においては４隅を撮像し対象撮像
信号を出力する。また、カメラ３ｃ，３ｄは、固定ステ
ージに設けられた基準マーク６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを
撮像しマーク撮像信号を出力する。 【００１１】カメラ３ａとカメラ３ｃとは近接して配置
されるか、または１つのカメラ、たとえば３ａの撮像領
域を区分してシート状製品１００の隅と基準マークとを
撮像する２つのカメラと同様に取扱うことができる。同
様に、カメラ３ｂとカメラ３ｄとは近接して配置される
か、または１つのカメラ、たとえば３ｂの撮像領域を区
分してシート状製品１００の隅と基準マークとを撮像す
る２つのカメラと同様に取扱うことができる。照明４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、カメラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄの撮像領域（視野）に光を照射する照明装置である。 【００１２】基準マーク６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、移
動ステージ２の２個所における変位を計測するためのマ
ークである。カメラ３ｃ，３ｄが、基準マーク６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄを撮像しマーク撮像信号を出力し、処理
部１１が、そのマーク撮像信号に基づいて移動ステージ
２の２個所における変位を計測する。基準マークは、た
とえば、図１の拡大図で示すようなパターンを有する。
処理部１１は、マーク撮像信号をディジタル変換したマ
ーク撮像画像における基準マークをパターンマッチン
グ、等の処理により抽出する。そして、処理部１１は、
マーク撮像画像における基準マークの座標を算出する。
マークの座標の変動は、移動ステージ２が撮像のために
停止する位置の変動に対応する。 【００１３】固定ステージ５は、シート状製品１００を
載置するステージである。固定ステージ５は、フレーム
７に固定されている。フレーム７は、ＸＹ座標計測装置
における機構部分の主要なフレームである。移動ステー
ジ２をＹ軸方向に移動可能に支持するとともに、固定ス
テージ５を固定する。 【００１４】処理部１１は、Ｙ軸移動機構１が出力する
移動ステージＹ座標と、カメラ３ａ，３ｂが出力する対
象撮像信号とを入力する。そして、それらに基づいてシ
ート状製品１００における所定の個所のＸＹ座標を算出
する。また、処理部１１は、移動ステージ２の移動誤差
に起因してそのＸＹ座標に含まれる誤差を補正する。そ
の誤差の補正は、カメラ３ｃ，３ｄが出力するマーク撮
像信号に基づいて、すなわち、マーク撮像画像における
基準マークの座標変位に基づいて行われ、補正済ＸＹ座
標を算出する（詳細を後述する）。 【００１５】処理部１１としては、パーソナルコンピュ
ータ、プログラマブルシーケンスコントローラ、画像処
理システム、等のデータ処理装置のソフトウェアとハー
ドウェアによって実現することができる。マウス１２、
キーボード１３、ディスプレイ１４は、ＸＹ座標計測装
置の環境設定、操作入力、状態表示、計測データの表示
やハンドリング、等において、オペレータに対するＧＵ
Ｉ（graphical user interface）環境を提供する。 【００１６】以上の構成において、次に、本発明のＸＹ
座標計測装置における動作について説明する。図２に示
すフロー図にしたがって説明する。まず、図２のステッ
プＳ１において、計測対象とするシート状製品１００を
固定ステージ５に載置する。固定ステージ５には、シー
ト状製品１００を位置決めするための当て部材や、真空
吸引による密着機構が、必要に応じて設けられる。本発
明のＸＹ座標計測装置においては、計測する個所がカメ
ラ３ａ，３ｂの撮像領域（視野）に含まれ、基準マーク
がカメラ３ｃ，３ｄの撮像領域（視野）に含まれる程度
の精度で位置決めが行われればよい。 【００１７】次に、ステップＳ２において、Ｙ軸移動機
構１は、移動ステージ２をホームポジションから計測を
行う第１位置へと移動し停止する。ホームポジションは
移動ステージ２におけるＹ座標の原点となる位置であ
る。その位置においては、シート状製品１００を固定ス
テージ５に載置する動作が移動ステージ２によって妨げ
られることはない。 【００１８】次に、ステップＳ３において、カメラ３
ｃ、３ｄは、その第１位置において撮像を行いマーク撮
像信号を出力する。カメラ３ｃ，３ｄは、移動ステージ
２の各々の所定位置に固定されている。その所定位置
は、固定ステージ５に設けられた基準マーク６ａ，６ｂ
が撮像領域（視野）に含まれるような位置である。カメ
ラ３ｃ、３ｄは、基準マーク６ａ，６ｂを撮像しマーク
撮像信号を出力する。処理部１１は、そのマーク撮像信
号を入力してＡ／Ｄ（analog-to-digital）変換しマー
ク６ａ撮像画像とマーク６ｂ撮像画像を生成してメモリ
に保存する。 【００１９】次に、ステップＳ４において、カメラ３
ａ，３ｂは、その第１位置において撮像を行い対象撮像
信号を出力する。カメラ３ａ，３ｂは、移動ステージ２
の各々の所定位置に固定されている。その所定位置は、
固定ステージ５に載置されているシート状製品１００に
おける２個所の隅が撮像領域（視野）に含まれるような
位置である（図３参照）。カメラ３ａ，３ｂの各々は、
撮像したシート状製品１００における第１位置における
２個所の隅の対象撮像信号を出力する。処理部１１は、
それらの対象撮像信号を入力してＡ／Ｄ変換し第１対象
撮像画像と第２対象撮像画像を生成してメモリに保存す
る。 【００２０】次に、ステップＳ５において、Ｙ軸移動機
構１は、移動ステージ２を計測を済ませた第１位置から
次に計測を行う第２位置へと移動し停止する。次に、ス
テップＳ６において、カメラ３ｃ、３ｄは、その第２位
置において撮像を行いマーク撮像信号を出力する。処理
部１１は、そのマーク撮像信号を入力してＡ／Ｄ変換し
マーク６ｃ撮像画像とマーク６ｄ撮像画像を生成してメ
モリに保存する。 【００２１】次に、ステップＳ７において、カメラ３
ａ，３ｂは、その第２位置において撮像を行い、撮像し
たシート状製品１００における第２の位置における２個
所の隅の対象撮像信号を出力する。処理部１１は、その
対象撮像信号を入力してＡ／Ｄ変換し第３対象撮像画像
と第４対象撮像画像を生成してメモリに保存する。 【００２２】次に、ステップＳ８において、処理部１１
は、メモリに保存されている、マーク６ａ撮像画像、マ
ーク６ｂ撮像画像、マーク６ｃ撮像画像、マーク６ｄ撮
像画像、第１対象撮像画像、第２対象撮像画像、第３対
象撮像画像、第４対象撮像画像に基づいて、シート状製
品１００における４つの隅の補正済みＸＹ座標を算出し
メモリに保存する。この算出方法については詳細を後述
する。次に、ステップＳ９において、４つの隅のＸＹ座
標はディスプレイモニタ１４に表示される。また、計測
データのファイルとしてハードディスク等に出力され保
存される。 【００２３】次に、ステップＳ１０において、終了とす
るか否かが判定される。終了とする司令入力等がなされ
ている場合には、ＸＹ座標計測処理を終了する。ＸＹ座
標計測処理を継続する場合には、ステップＳ１に戻って
上述の以降のステップを繰り返す。 【００２４】以上、本発明のＸＹ座標計測装置における
動作について説明した。次に、上述のステップＳ８にお
けるＸＹ座標の算出方法について説明する。シート状製
品１００においてＸＹ座標を計測すべき個所は、図３に
示すように、シート状製品１００における４つの隅であ
る。すなわち、座標（Ｘ１，Ｙ１）、座標（Ｘ２，Ｙ
２）、座標（Ｘ３，Ｙ３）、座標（Ｘ４，Ｙ４）であ
る。それらは、図３に示す第１撮像領域、第２撮像領
域、第３撮像領域、第４撮像領域の各々に含まれている
４つの隅である。したがって、前述の第１対象撮像画
像、第２対象撮像画像、第３対象撮像画像、第４対象撮
像画像の各々には、それらの４つの隅の各々が含まれて
いる。 【００２５】処理部１１は、第１対象撮像画像、第２対
象撮像画像、第３対象撮像画像、第４対象撮像画像の各
々における隅を抽出し、各々の撮像画像における座標を
得る処理を行う。この処理は、たとえば、撮像画像に対
してＹ軸方向に微分処理を行うことによりＸ軸方向の輪
郭線（直線）を抽出し、また、撮像画像に対してＸ軸方
向に微分処理を行うことによりＹ軸方向の輪郭線（直
線）を抽出する。そして、それらの輪郭線（直線）の交
点として隅の座標を算出する。 【００２６】第１対象撮像画像における中心座標を原点
としたときの、シート状製品１００における４つの隅の
座標である座標（Ｘ１，Ｙ１）、座標（Ｘ２，Ｙ２）、
座標（Ｘ３，Ｙ３）、座標（Ｘ４，Ｙ４）は、表として
図４に示す数式によって算出することができる。すなわ
ち、下記の数１示す数式によって算出することができ
る。 【数１】 Ｘ１＝ΔＸcamera＿１×Ｐ Ｙ１＝ΔＹcamera＿１×Ｐ Ｘ２＝ΔＸcamera＿２×Ｐ＋Ｄcamera１-２ Ｙ２＝ΔＹcamera＿２×Ｐ Ｘ３＝ΔＸcamera＿３×Ｐ Ｙ３＝ΔＹcamera＿３×Ｐ＋Ｄcarriage Ｘ４＝ΔＸcamera＿４×Ｐ＋Ｄcamera１-２ Ｙ４＝ΔＹcamera＿４×Ｐ＋Ｄcarriage 【００２７】ただし、ｎ＝１〜４として、（ΔＸcamera
＿ｎ，ΔＹcamera＿ｎ）は座標計測対象個所の入力画像
上の画像中心位置からの変位量（画素）、Ｄcamera１-
２はカメラ撮像領域（視野）の中心間距離（ｍｍ）、Ｄ
carriageｎは移動ステージ２の移動距離、Ｐはカメラ分
解能（ｍｍ／画素）である。 【００２８】上述の数１に基づいて処理部１１が算出す
る座標は、移動ステージ２の変位を考慮しないときの座
標である。本発明においては、移動ステージ２の変位を
考慮した座標の算出が行なわれ、それにより座標の計測
において高い精度を得ることができる。 【００２９】次に、移動ステージ２の変位と、その補正
方法について説明する。移動ステージ２の移動において
は、傾きを含む停止位置の変動が存在する。変動が存在
しない理想的な停止位置と、変動が存在するときの停止
位置とを比較して図５に示す。図５に示すように、停止
位置の変動が存在しない場合にはカメラの撮像画像にお
いて中央に撮像されるはずの画像の個所が、停止位置の
変動が存在するために、撮像画像において中央から外れ
た位置に撮像されることとなる。 【００３０】停止位置の変動は、カメラ３ｃ，３ｄによ
って固定ステージ５に設けられた基準マークを撮像して
得られるマーク撮像画像における変位として計測するこ
とができる。マーク撮像画像に基づいて、前述の数１に
基づいて処理部１１が算出する座標を補正する処理が処
理部１１によって行なわれる。その処理の方法を図６に
示す。処理部１１は、傾きを含む停止位置の変動を、傾
き変動と位置変動の２つに分けて各々について補正する
処理を行う。 【００３１】処理部１１は、まず、位置変動を補正する
処理として傾きの中心（回転中心）を所定の個所に合致
させる処理を行う。すなわち、変動が存在する場合とし
ない場合（理想の位置）におけるカメラ３ｃ，３ｄの撮
像領域（視野）の位置関係を、図６（Ａ）に示す位置関
係から図６（Ｂ）に示す位置関係に補正する。この補正
は座標の平行移動である。なお、カメラ３ｃはカメラ３
ａに近接しており、またカメラ３ｄはカメラ３ｂに近接
している。したがって、以下に説明する傾き変動の補正
も含めて、カメラ３ｃとカメラ３ｄのマーク撮像画像に
基づく座標の補正は、カメラ３ａとカメラ３ｂの対象撮
像画像における座標の補正と高い精度で一致している。 【００３２】処理部１１は、次に、傾き変動を補正する
処理を行う。図６（Ｂ）に示すように、処理部１１は、
まず移動ステージ２の傾きθを下記の数２に基づいて算
出する。 【数２】 θ＝ArcTan（（Ｙst＿1／（Ｘst＿1＋Dst1＿2／Ｐ） ただし、ArcTan（ｘ）；正接の逆三角関数；tanθ＝ｘ Ｙst＿1 ；マーク撮像画像における基準マークのＹ座
標変位（距離） Ｘst＿1 ；マーク撮像画像における基準マークのＸ座
標変位（距離） 【００３３】次に、処理部１１は、回転補正処理を下記
の数３に基づいて行い、補正済みの座標（Ｘcorrect，
Ｙcorrect）を算出する。 【数３】Ｘcorrect＝（（Ｘst＿1＋Ｄst1＿2／Ｐ）＾２
＋Ｙst＿1＾２）／（１＋tanθ＾２））＾０．５ Ｙcorrect＝tanθ×Ｘcorrect ただし、Ｘst，Ｙst；計測対象個所の撮像画像における
座標 Ｄst1＿2 ；カメラ３ａとカメラ３ｂ間の距離 Ｐ；カメラ分解能（ｍｍ／画素） ｘ＾ｙ；ｘのｙ乗 【００３４】 【発明の効果】以上のとおりであるから、本発明の請求
項１に係るＸＹ座標計測装置によれば、高い精度のＸＹ
軸移動機構を使用しなくても、ＸＹ座標を高い精度で計
測することができるＸＹ座標計測装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸＹ座標計測装置における構成の一例
を示す図である。 【図２】本発明のＸＹ座標計測装置における動作の過程
を示すフロー図である。 【図３】シート状製品においてＸＹ座標を計測すべき個
所（４つの隅）を示す図である。 【図４】第１対象撮像画像における中心座標を原点とし
たときの、４つの隅の座標を算出する式を表として示す
図である。 【図５】傾きを含む停止位置の変動が存在するときの停
止位置と、変動が存在しない理想的な停止位置とを比較
して示す図である。 【図６】マーク撮像画像に基づいて、処理部が座標を補
正する処理の方法を示す図である。 【図７】シート状製品における外形の変形の一例を示す
図である。 【符号の説明】 １ Ｙ軸移動機構 ２ 移動ステージ ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ カメラ ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 照明 ５ 固定ステージ ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 基準マーク ７ フレーム １１ 処理部 １２ マウス １３ キーボード １４ ディスプレイモニタ
を示す図である。 【図２】本発明のＸＹ座標計測装置における動作の過程
を示すフロー図である。 【図３】シート状製品においてＸＹ座標を計測すべき個
所（４つの隅）を示す図である。 【図４】第１対象撮像画像における中心座標を原点とし
たときの、４つの隅の座標を算出する式を表として示す
図である。 【図５】傾きを含む停止位置の変動が存在するときの停
止位置と、変動が存在しない理想的な停止位置とを比較
して示す図である。 【図６】マーク撮像画像に基づいて、処理部が座標を補
正する処理の方法を示す図である。 【図７】シート状製品における外形の変形の一例を示す
図である。 【符号の説明】 １ Ｙ軸移動機構 ２ 移動ステージ ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ カメラ ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 照明 ５ 固定ステージ ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 基準マーク ７ フレーム １１ 処理部 １２ マウス １３ キーボード １４ ディスプレイモニタ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】Ｙ軸移動手段と、撮像手段と、処理手段と
を具備するＸＹ座標計測装置であって、 前記Ｙ軸移動手段は、計測対象の物品を載置する固定ス
テージに対して相対的に移動可能な移動ステージをＹ軸
方向に移動するとともに、その移動ステージのＹ座標で
ある移動ステージＹ座標を出力し、 前記撮像手段は、前記移動ステージにおいてＸ軸方向に
配列した複数のエリアセンサカメラから成り、前記計測
対象の物品における所定の個所を撮像し対象撮像信号を
出力するとともに、前記固定ステージにおける基準マー
クを撮像しマーク撮像信号を出力し、 前記処理手段は、前記移動ステージＹ座標と前記対象撮
像信号に基づいて前記所定の個所のＸＹ座標を算出する
とともに、前記移動ステージの移動誤差に起因する前記
ＸＹ座標に含まれる誤差を前記マーク撮像信号に基づい
て補正し補正済ＸＹ座標を算出する、 ことを特徴とするＸＹ座標計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001213132A JP2003028611A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | シート状製品の外形形状を計測する方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001213132A JP2003028611A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | シート状製品の外形形状を計測する方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003028611A true JP2003028611A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19048168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001213132A Withdrawn JP2003028611A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | シート状製品の外形形状を計測する方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003028611A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7749525B2 (en) | 2004-03-18 | 2010-07-06 | The State Of Israel, Ministry Of Agriculture & Rural Development, Agricultural Research Organization, (A.R.O.), Volcani Center | Pest-impervious packaging material and pest-control composition |
| JP2011053134A (ja) * | 2009-09-03 | 2011-03-17 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 塗膜形成ムラ検査装置 |
| CN102519374A (zh) * | 2011-12-21 | 2012-06-27 | 中国计量学院 | 多相机手机视窗防护屏尺寸检测装置和方法 |
| CN104634246A (zh) * | 2015-02-03 | 2015-05-20 | 李安澜 | 目标空间坐标的浮动式立体视觉测量系统及测量方法 |
| CN114290016A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-04-08 | 燕山大学 | 一种基于双目视差计算的木工家具高精度装配系统及方法 |
-
2001
- 2001-07-13 JP JP2001213132A patent/JP2003028611A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7749525B2 (en) | 2004-03-18 | 2010-07-06 | The State Of Israel, Ministry Of Agriculture & Rural Development, Agricultural Research Organization, (A.R.O.), Volcani Center | Pest-impervious packaging material and pest-control composition |
| US8545906B2 (en) | 2004-03-18 | 2013-10-01 | The State Of Israel, Ministry Of Agriculture & Rural Development, Agricultural Research Organization (Aro) (Volcani Center) | Pest-impervious packaging material and pest-control composition |
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| CN114290016B (zh) * | 2021-12-21 | 2023-01-03 | 燕山大学 | 一种基于双目视差计算的木工家具高精度装配系统及方法 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080709 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20100628 |