JP2005037341A - Electronic type length/angle measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、目盛線群を形成した直定規(あるいは巻尺),分度器などの直線/円弧状スケールや分度器などを用いて測定対象物の寸法あるいは移動量などを電子式に測定する電子式長さ/角度測定器に関するものである。 The present invention relates to an electronic length that electronically measures a dimension or a moving amount of an object to be measured using a straight ruler (or tape measure) forming a scale line group, a linear / arc-shaped scale such as a protractor, or a protractor. / It relates to angle measuring instruments.
従来から、電子式の長さ測定器の一種として、光学的なリニアスケール装置が知られている。この装置は、目盛線またはスリットを一定間隔で形成した直線状のリニアスケールと、このスケールの長手方向に沿って可動可能に設けられスケールの目盛を光学的に検出する検出手段とを有し、この検出手段が測定対象物の寸法、或いは一直線上の位置ないし移動量にともなって原点から移動される間に検出した目盛の数をカウントして累計することにより、測定対象物の寸法、或いは一直線上の位置ないし移動量を測定するようになっている。 Conventionally, an optical linear scale device is known as a kind of electronic length measuring device. This apparatus has a linear linear scale in which graduation lines or slits are formed at regular intervals, and a detection means that is provided movably along the longitudinal direction of the scale and optically detects the scale graduation, This detection means counts the number of scales detected while moving from the origin according to the size of the measurement object or the position or movement amount on a straight line. The position or amount of movement on the line is measured.
このような構成の従来の光学的リニアスケール装置において高精度に測定を行なうためには、スケールに形成される各目盛について原点からの寸法値をそれぞれ高精度に設定する必要があり、極めてコストの高いものとなるという問題があった。
このため、スケールの各目盛について、それぞれの原点からの寸法値ないし回転角度値が高精度に設定されていなくても、測定を高精度に行なうことができる電子式あるいは光学式のスケール装置が求められており、かかる要望に応えるものとして、例えば、特許文献1により提案されている光学式スケール装置がある。In order to perform measurement with high accuracy in the conventional optical linear scale device having such a configuration, it is necessary to set the dimension value from the origin for each scale formed on the scale with high accuracy, which is extremely costly. There was a problem that it would be expensive.
For this reason, there is a need for an electronic or optical scale device that can perform measurement with high accuracy even if the dimension value or rotation angle value from the origin of each scale is not set with high accuracy. In order to meet such demands, for example, there is an optical scale device proposed in Patent Document 1.
、図1)Fig. 1)
特許文献1には、リニアスケールの表面上を測定対象物の寸法に応じて撮像手段を移動し、スケール上のカメラに対向する部分の目盛線の画像を撮影してパソコンに入力し、パソコンでは、入力された画像におけるカメラ視野内の特定の測定点と目盛線の位置関係を認識し、これと、パソコンの外部メモリに記憶されたスケールの目盛線についての夫々の原点からの寸法値の実測値に基づいて、原点からの測定点の寸法値を求める処理を行なう光学式スケールが開示されている。 In Patent Document 1, the imaging means is moved on the surface of the linear scale in accordance with the dimension of the measurement object, and the graduation line image of the portion facing the camera on the scale is captured and input to a personal computer. Recognize the positional relationship between a specific measurement point in the camera field of view and the graticule line in the input image, and measure the dimensional values from the respective origins of the scale graduation line stored in the external memory of the personal computer. An optical scale that performs a process of obtaining a dimension value of a measurement point from the origin based on the value is disclosed.
しかし、特許文献1に開示された光学式スケールにおいては、原点からの位置情報を全目盛線に対応して記号化して設けておく必要があり、リニアスケール自体に極めて高い精度が要求されるという問題は必ずしも解消されておらず、その構成も複雑なものとなっている。また、最小単位目盛(mm)間に存在する測定点の位置情報については比率配分して求めるとされているが、その具体的な求め方については必ずしも明確ではない。
なお、特許文献1には、低精度のスケールの精度を予め測定して、その値を記憶(記憶手段=外部メモリ)させておき、実測するときは記憶値により補正することにより、スケールの目盛が高精度でなくても測定を高精度に行えるようにすることが開示されているが,予め精度を測定することは非常にわずらわしいという難点がある。
一方、ホームメジャーと言われる直尺/巻尺/分度器は家庭内に留まらず、例えば、直尺は鉄骨・木工・石材の切断機のスケールとして或いは道路におけるガイドレールや交通標識の施工後の高さ検査に。巻尺は測量のとき或いは和洋裁の体形採寸に。分度器は角度をつけた切断あるいは人間型ロボットの関節センサーなどとして、広くあらゆる場面で使われている。そして、多くの場合には、ほどほどの精度であっても、安価で作業スピードに優れる長さ/角度測定器の実現が要望されている。However, in the optical scale disclosed in Patent Document 1, it is necessary to provide position information from the origin symbolized corresponding to all scale lines, and the linear scale itself is required to have extremely high accuracy. The problem has not always been solved, and its configuration is complicated. Moreover, although it is supposed that the position information of the measurement points existing between the minimum unit scales (mm) is obtained by ratio distribution, the specific way of obtaining it is not necessarily clear.
In Patent Document 1, the accuracy of a low-precision scale is measured in advance, and the value is stored (storage means = external memory). When actually measured, the scale scale is corrected by correcting the stored value. Although it is disclosed that the measurement can be performed with high accuracy even if the accuracy is not high, it is difficult to measure the accuracy in advance.
On the other hand, the straight scale / tape scale / protractor called home measure does not stay in the home. For example, the straight scale is used as a scale for cutting machines for steel, woodwork, and stone, or after construction of guide rails and traffic signs on the road. For inspection. The tape measure is used for surveying or measuring the body of Japanese and Western style. Protractors are widely used in various situations as angled cutting or humanoid robot joint sensors. In many cases, there is a demand for the realization of a length / angle measuring device that is inexpensive and excellent in working speed even if the accuracy is moderate.
本発明は、上記従来技術の問題点等を解決するためになされたものであり、目盛線群および絶対寸法記号群を形成したスケールと、測定対象物の寸法等に対応してスケールと相対的に移動可能なスライドブロックと、前記スライドブロックに設置され前記スケール上の目盛線群及び絶対寸法記号群等の情報を電子情報化するCCD/CMOS素子を有する撮像手段と、前記撮像手段を駆動し電子化した画像情報等を得るCCD/CMOS駆動手段と、得られた画像情報等に基づいて測定対象物の寸法値等を算出する演算処理手段とを有する電子式長さ/角度測定器であり、前記CCD/CMOS素子による視野内の特定の目盛線に関連付けられた領域の画像情報を絶対寸法記号に係る画像情報として認識することに特徴を有する。
なお、以下の説明は,説明を簡略化するために、主として長さ測定器について説明するが,スケールとして分度器を使用する角度測定器も同様な構成・作用である。The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and has a scale formed with a scale line group and an absolute dimension symbol group, and a scale relative to the scale of the measurement object. An imaging means having a CCD / CMOS element that is installed on the slide block and converts information such as graduation line groups and absolute dimension symbol groups on the scale into electronic information, and drives the imaging means. An electronic length / angle measuring device having CCD / CMOS driving means for obtaining digitized image information and the like, and arithmetic processing means for calculating a dimension value of a measurement object based on the obtained image information and the like. The image information of a region associated with a specific graduation line in the visual field by the CCD / CMOS element is recognized as image information relating to an absolute dimension symbol.
In the following description, in order to simplify the description, a length measuring device will be mainly described. However, an angle measuring device using a protractor as a scale has the same configuration and operation.
本発明において、前記スケールは、その表面に一定の間隔で目盛線群を形成した直線状のスケールであり、スライドブロックがスケールに沿って摺動できるように構成されていることが好ましいが、このような構成に限定されるものではない。例えば、目盛線群が形成されたスケール本体部として市販の直定規(あるいは巻尺),分度器等のようなものを用い、スライドブロックがスケールに沿って摺動できるようなレール状部分等を有するベースに取り付けた構成のスケールとしても良い。 In the present invention, the scale is a linear scale in which graduation line groups are formed on the surface at regular intervals, and it is preferable that the slide block is configured to be slidable along the scale. It is not limited to such a configuration. For example, a base such as a commercially available straight ruler (or tape measure), a protractor, etc. is used as the scale body portion on which the scale line group is formed, and the base has a rail-like portion that allows the slide block to slide along the scale. It is good also as a scale of the structure attached to.
上記目盛線群は単一の間隔で形成された基準単位目盛線群のみであっても良いが,絶対位置情報記号群を目盛線群と関連付けて適当な間隔で形成する場合には、基準単位目盛線の所定本数間隔毎に上位単位目盛線群を形成し、上位単位目盛線群と絶対位置情報記号群とを関連付けることが好ましい。すなわち、前記スケールの表面に、少なくとも2種類の目盛線群、例えば基準単位目盛としてmm単位の目盛線の群と、上位単位目盛としてcm単位の目盛線の群とを形成し、前記基準単位目盛若しくは上位単位目盛の所定量範囲毎(例えば1cm毎あるいは10cm毎など)に当該単位目盛についての原点からの絶対寸法値を示す記号(絶対寸法記号)を形成する。
このような構成とすることにより、本発明の電子式長さ/角度測定器においては、常に、測定開始時の測定点の絶対位置を検知しているため、通常のインクリメント型長さ/角度測定器のように、測定の都度、原点までスライドブロックを戻す必要がない。The scale line group may be only a reference unit scale line group formed at a single interval. However, when the absolute position information symbol group is formed at an appropriate interval in association with the scale line group, the reference unit It is preferable that an upper unit scale line group is formed at intervals of a predetermined number of scale lines, and the upper unit scale line group and the absolute position information symbol group are associated with each other. That is, on the surface of the scale, at least two types of scale line groups, for example, a group of mm scale lines as a reference unit scale and a group of cm scale lines as an upper unit scale, the reference unit scale is formed. Alternatively, a symbol (absolute dimension symbol) indicating an absolute dimension value from the origin of the unit scale is formed for each predetermined amount range (for example, every 1 cm or every 10 cm) of the upper unit scale.
By adopting such a configuration, the electronic length / angle measuring instrument of the present invention always detects the absolute position of the measurement point at the start of measurement. Unlike the instrument, it is not necessary to return the slide block to the origin for each measurement.
本発明において、前記撮像手段は、直線/円弧状スケールの表面上を測定対象物の寸法ないし位置等に対応して一直線方向に相対的に移動するように構成されており、撮像手段には、スケールの表面上に形成された目盛線群および絶対寸法値記号群の一部を特定視野内に納めることのできるCCD/CMOS素子が備えられている。 In the present invention, the imaging means is configured to relatively move in a straight line direction corresponding to the dimension or position of the measurement object on the surface of the linear / arc-shaped scale. There is provided a CCD / CMOS device capable of accommodating a part of a scale line group and an absolute dimension value symbol group formed on the surface of the scale within a specific visual field.
また、本発明においては、演算処理手段を備えており、この演算処理手段において,前記撮像手段のCCD/CMOS素子により得られた前記スケール表面の画像情報における視野内の特定の測定点と前記目盛線の位置関係、目盛線群の絶対寸法記号、スライドブロックの移動方向および移動基準単位量等を認識し、この認識情報に基づいて、原点から測定点までの寸法値あるいは測定起点位置から測定点までの移動距離等の測定値を演算処理して求めるような構成としている。
また、本発明においては、上記演算処理手段において、前記原点からの寸法値を示す絶対寸法記号を判別する際の比較判断基準となる画像情報をあらかじめ教示し、格納保存する記憶手段を設けても良い。このように構成することにより,異なる絶対寸法記号を形成したスケールについても、適用することができる。In the present invention, arithmetic processing means is provided, and in this arithmetic processing means, specific measurement points in the visual field and scales in the image information of the scale surface obtained by the CCD / CMOS element of the imaging means. Recognize line positional relationship, scale line group absolute dimension symbol, slide block movement direction and movement reference unit amount, etc., and based on this recognition information, dimension value from origin to measurement point or measurement point position to measurement point The measurement value such as the moving distance up to is obtained by calculation processing.
In the present invention, the arithmetic processing means may be provided with storage means for preliminarily teaching and storing and storing image information that serves as a comparison determination reference when determining an absolute dimension symbol indicating a dimension value from the origin. good. By configuring in this way, the present invention can also be applied to scales having different absolute dimension symbols.
本発明において、測定対象物の寸法値あるいは移動量を表示または印刷することは、周知の表示手段あるいは印刷手段に上記演算処理手段からの演算出力を入力として提供することにより容易に実現できることは言うまでもない。 In the present invention, it is needless to say that displaying or printing the dimension value or the movement amount of the measurement object can be easily realized by providing the calculation output from the calculation processing means as an input to a known display means or printing means. Yes.
以下,本発明を一実施形態についての図面を参照して詳述する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電子式長さ/角度測定器の全体概略構成説明図である。図に示すように、本実施形態の電子式長さ/角度測定器は、リニアスケール1,スライドブロック2,及び撮像手段3などからなる測定部4と、演算処理部5とから構成されている。
演算処理部5は、CCD/CMOS駆動手段6、画像情報設定手段7,演算処理手段8,および記憶手段9などから構成されている。また、演算処理手段により求められた測定値出力は、表示・印刷手段10に入力され、表示あるいは印刷により測定者が目視できる情報として提供できるように構成している。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings of an embodiment.
FIG. 1 is an explanatory diagram of the overall schematic configuration of an electronic length / angle measuring instrument according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the electronic length / angle measuring instrument of the present embodiment includes a measuring unit 4 including a linear scale 1, a
The
本実施態様におけるリニアスケール1は、金属材料からなり、一直線のレール状に形成したものであり、その表面上には、所定の幅および長さの目盛線11がリニアスケール1の長手方向に沿って一定の間隔で形成されている。本実施態様においては、図2に示すように、目盛線11として、例えば幅0.1mm、長さ4mmの目盛を1mm間隔で形成した基準単位目盛群11aと、幅0.1mm、長さ8mmの目盛を1cm間隔で形成した上位単位目盛群11bが形成されている。
また、図2に示すように、上位単位目盛線群11bのそれぞれの目盛線について、原点から当該目盛線までの寸法値を示す絶対寸法値記号12が上位単位目盛線11bに関連付けられた所定の領域範囲内に形成されている。本実施態様においては,絶対寸法値記号12を、数字で形成しているが、他の図形等で形成しても良い。The linear scale 1 in the present embodiment is made of a metal material and is formed in a straight rail shape, and a scale line 11 having a predetermined width and length is formed along the longitudinal direction of the linear scale 1 on the surface thereof. Are formed at regular intervals. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, as the scale line 11, for example, a reference unit scale group 11a in which a scale having a width of 0.1 mm and a length of 4 mm is formed at intervals of 1 mm, a width of 0.1 mm, and a length of 8 mm. The upper unit scale group 11b in which the scales are formed at intervals of 1 cm is formed.
Further, as shown in FIG. 2, for each scale line of the upper unit scale line group 11b, an absolute dimension value symbol 12 indicating a dimension value from the origin to the scale line is associated with a predetermined unit scale line 11b. It is formed within the region range. In the present embodiment, the absolute dimension value symbol 12 is formed by numbers, but may be formed by other figures.
本実施態様において、撮像手段3はスライドブロック2に搭載されており、上述したように測定対象物の寸法ないし移動に応じて移動するスライドブロック2とともにリニアスケール1上を移動し、リニアスケール1の表面における撮像手段3に対向する部分の目盛線群11と絶対寸法値記号12の情報を電子画像情報として取り込む働きをする。
例えば、スライドブロック2を測定点まで移動した状態において、撮像手段3は演算処理部5のCCD/CMOS駆動手段6により駆動され、上記撮像手段3のCCD/CMOS素子により撮像領域の画像情報を取り込み、演算処理手段8に出力する。In this embodiment, the imaging means 3 is mounted on the
For example, in a state in which the
演算処理手段8においては、CCD/CMOS駆動手段6を経由して撮像手段3から取り込まれた目盛線11および絶対寸法値記号12の画像情報信号を処理し、その処理結果に基づいて、撮像手段3の視野内の特定位置(例えば中心点)を測定点として、その測定点の目盛線11群上の位置を判別することにより、リニアスケール1の原点からの寸法値あるいは所定の測定開始位置から測定位置までの移動量を演算する。本実施態様においては,この演算結果を測定対象物の寸法あるいは移動量の測定値として出力する。 The arithmetic processing means 8 processes the image information signal of the graduation line 11 and the absolute dimension value symbol 12 taken from the imaging means 3 via the CCD / CMOS driving means 6, and based on the processing result, the imaging means 3 by using a specific position (for example, the center point) in the field of view 3 as a measurement point, and by determining the position of the measurement point on the scale line 11 group, from the dimension value from the origin of the linear scale 1 or a predetermined measurement start position. Calculate the amount of movement to the measurement position. In this embodiment, the calculation result is output as a measurement value of the dimension or movement amount of the measurement object.
本実施態様においては、上記演算処理を行なうための前提として、本装置のレール状リニアスケール1に沿ってスライドブロック2を移動し、順次、スケール上に形成された各絶対寸法記号12の画像情報を取り込み、その画像情報に基づいて各絶対寸法値記号12に係るパターン判別情報を、あらかじめ演算処理部9の画像情報設定手段6に教示して、記憶保存する。 In the present embodiment, as a premise for performing the above arithmetic processing, the
図3は、撮像手段3のCCD/CMOS素子における作用についての概略説明図であり、撮像手段3により撮影された複数本の目盛線11と各CCD/CMOS素子との関係を模式的に示したものである。図に示すように、本実施態様においては、撮像手段3の視野に対応するCCD/CMOS素子の領域は、N列×M行の画素配列から構成されており、CCD/CMOS駆動手段6により、各CCD/CMOS素子は、
(N0,M0)→(N1,M0)→(N2,M0)→・・・・→(Nn,M0)→
(N0,M1)→(N1,M1)→(N1,M0)→・・・・→(Nn,M1)→
・・・・・・・・・・(中略)・・・・・・・・・・・・・・・・・・→
(N0,Mm)→(N1,Mm)→(N1,Mm)→・・・・(Nn,Mm)、
と、順次スキャンすることにより、撮像手段3の視野内の測定点,目盛線及び絶対寸法値記号に対応した画像情報を2値化画像電子情報に変換して取り込む。
なお、実際には、目盛線の幅に対応した複数列のCCD/CMOS素子が存在するが、図3においては、説明の便宜上、各目盛線および測定点に対応するCCD/CMOS素子の列は、1列で表示してある。FIG. 3 is a schematic explanatory view of the operation of the image pickup means 3 in the CCD / CMOS element, and schematically shows the relationship between the plurality of graduation lines 11 photographed by the image pickup means 3 and the respective CCD / CMOS elements. Is. As shown in the figure, in this embodiment, the area of the CCD / CMOS element corresponding to the field of view of the image pickup means 3 is composed of a pixel array of N columns × M rows, and the CCD / CMOS drive means 6 Each CCD / CMOS device
(N0, M0) → (N1, M0) → (N2, M0) →... → (Nn, M0) →
(N0, M1) → (N1, M1) → (N1, M0) →... → (Nn, M1) →
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (Omitted) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ →
(N0, Mm) → (N1, Mm) → (N1, Mm) → (Nn, Mm),
By sequentially scanning, the image information corresponding to the measurement points, graduation lines, and absolute dimension value symbols in the field of view of the imaging means 3 is converted into binary image electronic information and captured.
Actually, there are a plurality of CCD / CMOS elements corresponding to the width of the graduation line, but in FIG. 3, for convenience of explanation, the columns of CCD / CMOS elements corresponding to the graduation lines and measurement points are shown. It is displayed in one column.
図3において、基準単位目盛線に対応する各画像情報は、列Ni−2w,列Ni−w,列Ni+w,列Ni+2w,列Ni+3w,列Ni+4w,列Ni+5w,列Ni+6w,列Ni+7w,列Ni+8w,列Ni+9w,列Nj+wの各CCD/CMOS素子群の中の、Mp行からMq行までの範囲のCD/CMOS素子により、認識されている。ここで、iは任意の数、j=i+10w、wは各基準単位目盛線の間に存在するCCD/CMOS素子群の列数に相当する。なお,図3では、Mp行は0行,Mq行は8行,i=14,w=5に該当する。
また、上位単位目盛線に対応する画像情報は、Ni列およびNj列のCCD/CMOS素子群の中のMp行からMr行までの範囲のCCD/CMOS素子群により認識されている。なお、図3では、Mr行は16行に該当する。In FIG. 3, each image information corresponding to the reference unit scale line includes column Ni-2w, column Ni-w, column Ni + w, column Ni + 2w, column Ni + 3w, column Ni + 4w, column Ni + 5w, column Ni + 6w, column Ni + 7w, column Ni + 8w, It is recognized by the CD / CMOS elements in the range from the Mp row to the Mq row in each CCD / CMOS element group of the column Ni + 9w and the column Nj + w. Here, i is an arbitrary number, j = i + 10w, and w is equivalent to the number of columns of the CCD / CMOS element group existing between the reference unit scale lines. In FIG. 3, the Mp row corresponds to 0 row, the Mq row corresponds to 8 rows, i = 14, and w = 5.
The image information corresponding to the upper unit scale line is recognized by the CCD / CMOS element group in the range from the Mp row to the Mr row in the CCD / CMOS element group of the Ni column and the Nj column. In FIG. 3, the Mr row corresponds to 16 rows.
さらに、スケール上の絶対寸法値記号は、上位単位目盛線に対して特定の領域範囲に形成してあり、図3に示す例においては、上位単位目盛線の先端部に相当するCCD/CMOS素子(Ni,Mr)および(Nj,Mr)をそれぞれ基点とし、(Ni−a,Mr+c)と(Ni+b,Mr+d)を対角点とする領域A、および(Nj−a,Mr+c)と(Nj+b’,Mr+d)を対角点とする領域BのCCD/CMOS素子群により絶対寸法値記号の画像情報を認識するように構成されている。なお、b’<bとする。なお、図3では、領域Aは画素(14,16)を基点とし、画素(9,18)と画素(19,27)を対角点とする領域で示してある。
また、測定点Xの画像情報は、CCD/CMOS素子(Nx.Mx)で認識されているものとする。Further, the absolute dimension value symbol on the scale is formed in a specific region range with respect to the upper unit scale line, and in the example shown in FIG. 3, a CCD / CMOS element corresponding to the tip of the upper unit scale line. Region A having (Ni, Mr) and (Nj, Mr) as base points and (Ni−a, Mr + c) and (Ni + b, Mr + d) as diagonal points, and (Nj−a, Mr + c) and (Nj + b ′) , Mr + d) is configured to recognize the image information of the absolute dimension value symbol by the CCD / CMOS element group in the region B having the diagonal point. Note that b ′ <b. In FIG. 3, the region A is indicated by a region having the pixel (14, 16) as a base point and the pixel (9, 18) and the pixel (19, 27) as diagonal points.
Further, it is assumed that the image information of the measurement point X is recognized by a CCD / CMOS element (Nx.Mx).
画像情報処理手段においては、まず、上記絶対寸法値記号の画像情報を認識している領域の大きさが正常であるか否かを判断する。すなわち、図3に示す例において、(a+b)列×(d−c)行の領域が正常な範囲であるとした場合には、領域Aは正常と判断され、領域Bは列幅が(a+b’)と狭いので異常な領域と判断される。
正常な領域と判断した領域Aにおける画像情報を、上述したように、画像情報設定手段7に予め記憶させた絶対寸法値記号の画像情報パターンに基づいて解析し、領域Aで認識された絶対寸法値(図3の例では数値15)を読み取り、該絶対寸法値が関連つけられた上位単位目盛線が原点から15cmの位置にある上位単位目盛線であることを記憶手段に格納する。In the image information processing means, first, it is determined whether or not the size of the area in which the image information of the absolute dimension value symbol is recognized is normal. That is, in the example shown in FIG. 3, if the area of (a + b) columns × (d−c) rows is a normal range, the area A is determined to be normal, and the area B has a column width of (a + b ') And narrow, so it is judged as an abnormal area.
As described above, the image information in the area A determined to be a normal area is analyzed based on the image information pattern of the absolute dimension value symbol stored in the image information setting unit 7 in advance, and the absolute dimension recognized in the area A The value (numerical value 15 in the example of FIG. 3) is read, and the storage unit stores that the upper unit scale line associated with the absolute dimension value is the upper unit scale line located 15 cm from the origin.
また、本実施形態では、測定時に撮像手段3の視野内の正常領域と判断した領域の絶対値寸法記号により原点からの寸法値を認識するものとしたが、スケール上に形成される絶対寸法値記号の間隔が広いために、撮像手段3の視野内の正常領域に絶対寸法値記号が認識されないようなスケールを用いる場合には、正常領域で認識し得られた絶対値寸法値を記憶手段に一時保存しておき、当該測定箇所からの撮像手段3の移動開始時から測定位置到達時までにカメラ3の視野内の測定点が通過する上位単位目盛線11bの数をカウントして、移動方向に対応して加算または減算することにより、逐次保存した絶対寸法値を更新保存するように構成する。 In the present embodiment, the dimension value from the origin is recognized by the absolute dimension code of the area determined to be a normal area in the field of view of the image pickup means 3 at the time of measurement, but the absolute dimension value formed on the scale When using a scale that does not recognize the absolute dimension value symbol in the normal area within the field of view of the imaging means 3 because the symbol interval is wide, the absolute value dimension value recognized in the normal area is stored in the storage means. Temporarily stored, the number of upper unit scale lines 11b through which the measurement points in the field of view of the camera 3 pass from the start of movement of the imaging means 3 from the measurement point to the arrival of the measurement position is counted, and the movement direction By adding or subtracting correspondingly, the absolute dimension values that are sequentially stored are updated and stored.
次に、測定点Xに対して1番目と2番目に近い2本の基準目盛線または上位単位目盛線(図3の例においては、列Ni+4wのCCD/CMOS素子群および列Ni+5wのCCD/CMOS素子群で認識される基準目盛線)を認識する。
上記認識した2本の目盛線のうち、前記正常領域Aの基点となるCCD/CMOS素子(Ni,Mr)を含む上位単位目盛線(以下、起点目盛線という)に近い側の目盛線が、起点目盛線から数えて何番目の基準目盛線であるかを認識することにより、起点目盛線からの寸法値を取得する。例えば、図3の例では、4番目の基準目盛線であることから、この寸法値が4mmであると判断されることになる。Next, two reference graduation lines or upper unit graduation lines that are the first and second closest to the measurement point X (in the example of FIG. 3, the CCD / CMOS element group in the column Ni + 4w and the CCD / CMOS in the column Ni + 5w) The reference scale line recognized by the element group) is recognized.
Of the two recognized scale lines, the scale line on the side close to the upper unit scale line (hereinafter referred to as the starting scale line) including the CCD / CMOS element (Ni, Mr) serving as the base point of the normal region A is By recognizing which reference scale line is counted from the starting scale line, the dimension value from the starting scale line is acquired. For example, in the example of FIG. 3, since it is the fourth reference scale line, it is determined that this dimension value is 4 mm.
次に、上記測定点Xを挟む2本の目盛線と測定点Xとの位置関係を認識し、これに基づいて前記起点目盛線とした上位単位目盛線に近い側の目盛線からの寸法値を求める。この方法については、さらに詳しく後述するが、基本的には、測定点Xから前記2本の目盛線までの距離の比L1:L2(ただし、L1+L2=1)を認識することにより、寸法値を算出する。 Next, the positional relationship between the two scale lines sandwiching the measurement point X and the measurement point X is recognized, and based on this, the dimension value from the scale line on the side close to the upper unit scale line as the starting scale line Ask for. Although this method will be described in more detail later, basically, the dimension value is determined by recognizing the ratio L1: L2 (where L1 + L2 = 1) of the distance from the measurement point X to the two scale lines. calculate.
本発明においては、測定点Xから所定数の目盛線までの距離を複数範囲について測定して、それらの測定結果の平均値から寸法値を算出する方式を採用した。
このように構成したことにより本発明においては、CCD/CMOS素子寸法に起因する測定誤差および目盛線形成に起因する測定誤差などを吸収し、比較的正確な寸法値を算出し認識することができる。In the present invention, a method is adopted in which the distance from the measurement point X to a predetermined number of scale lines is measured for a plurality of ranges, and the dimension value is calculated from the average value of the measurement results.
With this configuration, the present invention absorbs measurement errors due to CCD / CMOS element dimensions and measurement errors due to scale line formation, and can calculate and recognize relatively accurate dimension values. .
例えば、図3において、測定点Xから6番目の目盛線は、左側がCCD/CMOS素子列Ni−wで認識されており、右側がCCD/CMOS素子列Njで認識されている。CCD/CMOS素子列Ni−wとCCD/CMOS素子列Nj間のCCD/CMOS素子群の列数は、左側が(5w+wL1)であり、右側が(wL2+5w)であるから、基本的には、これらCCD/CMOS素子群の列数とCCD/CMOS素子の画素の大きさGdとの積により、測定点Xから6番目の目盛線までのそれぞれの寸法が求められる。 For example, in FIG. 3, the sixth graduation line from the measurement point X is recognized by the CCD / CMOS element array Ni-w on the left side and recognized by the CCD / CMOS element array Nj on the right side. The number of CCD / CMOS element groups between the CCD / CMOS element array Ni-w and the CCD / CMOS element array Nj is (5w + wL1) on the left side and (wL2 + 5w) on the right side. The respective dimensions from the measurement point X to the sixth graduation line are obtained by the product of the number of columns of the CCD / CMOS element group and the pixel size Gd of the CCD / CMOS element.
次に、例えば左側の1番目から6番目までの距離は、基準単位目盛の5倍の距離すなわち5mmの距離であるはずであるから、例えば、左側における測定点Xから最初の目盛線までの距離が、(5w+wL1)×Gd−5であるものとして仮測定値を算出する。
同様にして、例えば、測定点Xから5番目の目盛線までの測定値にもとづいて同様の仮測定値を算出するなど、複数の範囲についての仮測定値を算出し、それら複数の仮測定値の平均値を測定値として求めている。Next, for example, the distance from the first to the sixth on the left side should be a distance that is five times the reference unit scale, that is, a distance of 5 mm. For example, the distance from the measurement point X on the left to the first scale line However, a temporary measurement value is calculated on the assumption that (5w + wL1) × Gd-5.
Similarly, for example, a temporary measurement value for a plurality of ranges is calculated, such as calculating a similar temporary measurement value based on a measurement value from the measurement point X to the fifth scale line, and the plurality of temporary measurement values are calculated. Is obtained as a measured value.
上記のようにして画像情報処理手段7により認識された測定結果は、表示・印刷手段に送られて、表示あるいは印刷することにより、測定者に目視認識される。 The measurement result recognized by the image information processing means 7 as described above is sent to the display / printing means, and is visually recognized by the measurer by displaying or printing.
図4は、本発明による電子式長さ/角度測定器の一実施例における読み取り例についての説明図である。図に示すように、本実施例の電子式長さ/角度測定器のスケールは、二点鎖線で示す正確なゲージ目盛と比べれば明らかなように、間隔が不揃いな目盛線が形成されているものである。 FIG. 4 is an explanatory view of a reading example in one embodiment of the electronic length / angle measuring device according to the present invention. As shown in the figure, the scale of the electronic length / angle measuring instrument of the present embodiment is formed with scale lines with irregular intervals, as is clear when compared with an accurate gauge scale indicated by a two-dot chain line. Is.
図4は、この電子式長さ/角度測定器を用いて、位置Aから位置Bまでの移動距離を測定した場合の例を説明するものであり、特に、基準単位以下の測定値を求める方法について具体例で説明するものである。なお、図において左側の上位目盛線の絶対寸法値が5cmであり、位置Aが51mmと52mmの目盛線の間にあること、および位置Bが61mmと62mmの目盛線の間にあることなどについては、前述した方法により認識しているので、その詳細は省略する。
なお,本実施例においては、画素の大きさが14μm×14μmのCCD/CMOS素子を用いており、位置Aを挟む両側のn番目の目盛線までのCCD/CMOS素子による測定値、および位置Bを挟む両側のn番目の目盛線までのCCD/CMOS素子による測定値は、それぞれ下記の通りであった。FIG. 4 illustrates an example in which the movement distance from the position A to the position B is measured using this electronic length / angle measuring device, and in particular, a method for obtaining a measured value of a reference unit or less. Is described with a specific example. In the figure, the absolute dimension value of the upper scale line on the left side is 5 cm, position A is between the 51 mm and 52 mm scale lines, and position B is between the 61 mm and 62 mm scale lines. Is recognized by the above-described method, and details thereof are omitted.
In the present embodiment, a CCD / CMOS element having a pixel size of 14 μm × 14 μm is used, and the measured value by the CCD / CMOS element up to the nth graduation line on both sides of the position A and the position B The measured values by the CCD / CMOS device up to the nth scale line on both sides of the substrate were as follows.
上述した方法により、これら各測定値から導き出される位置Aまたは位置Bを挟む両側の目盛線までの距離の仮測定値Ll’、Lr’、換算測定値Ll、Lrは、次の通りであった。また、換算測定値Llの平均値も併せて下記に示した。 Temporary measured values Ll ′ and Lr ′ and converted measured values Ll and Lr of the distance to the scale lines on both sides sandwiching the position A or the position B derived from these measured values by the above-described method were as follows. . Moreover, the average value of the conversion measurement value Ll is also shown below.
位置Aから各目盛線までの測定値
Measured value from position A to each scale line
位置Bから各目盛線までの測定値
Measured value from position B to each scale line
上記測定結果から、位置Aは51.596mm、位置Bは62.047mmであり、両位置間の距離の実測値は10.451mmとして、求められる。
なお、ゲージを用いて、位置Aと位置B間の距離を正確に測定した結果では、10.534mmであり、本発明の電子式長さ/角度測定器による測定値との差は0.083mmと小さく、本発明の電子式長さ/角度測定器が有用であることが判る。From the above measurement results, the position A is 51.596 mm, the position B is 62. 047 mm, and the actually measured value of the distance between both positions is 10.451 mm.
The result of accurately measuring the distance between the position A and the position B using a gauge is 10.534 mm, and the difference from the measured value by the electronic length / angle measuring instrument of the present invention is 0.083 mm. It can be seen that the electronic length / angle measuring instrument of the present invention is useful.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、測定対象物の寸法、位置ないし移動量を測定する電子式長さ/角度測定器であって、目盛線の間隔が高精度に形成されていないスケールであっても、比較的高精度な測定を行なうことができ、原点からの目盛の寸法値を高精度に形成するためのコストをかけずに済み、装置を安価にすることができるという優れた効果が得られる。 As is apparent from the above description, according to the present invention, an electronic length / angle measuring instrument that measures the size, position, or amount of movement of an object to be measured, wherein the interval between scale lines is formed with high accuracy. Can be measured with relatively high accuracy, even if the scale is not, the cost for forming the scale dimension value from the origin with high accuracy can be saved, and the apparatus can be made inexpensive. An excellent effect is obtained.
1:リニアスケール
2:スライドブロック
3:撮像手段
4:測定部
5:演算処理部
6:CCD/CMOS駆動手段
7:画像情報設定手段
8:演算処理手段
9:記憶手段
10:表示・印刷手段1: Linear scale 2: Slide block 3: Imaging unit 4: Measuring unit 5: Arithmetic processing unit 6: CCD / CMOS driving unit 7: Image information setting unit 8: Arithmetic processing unit 9: Storage unit 10: Display / printing unit
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