JP2009092596A - System and method for inspecting dimensions - Google Patents

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Shigeru Kawamura
成 川村
Atsushi Otani
篤史 大谷
Koichi Kitagishi
浩一 北岸
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dimension inspecting system capable of state inspection by an image and of highly precise dimension measurement by utilizing a telecentric optical system. <P>SOLUTION: In the telecentric optical system, on the focal point of a front lens group a diaphragm of small aperture is provided so as to selectively focus only parallel light to the lens principal axis. By shifting the position of the diaphragm on the perpendicular plane to the principal axis of the lens, a parallel light tilting a little to the principal axis of the lens can be focused, and thus the correct measurement of the tilting object is made possible without moving the lens body, the imaging means and the measurement object. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、テレセントリック光学系を利用して、画像による状態検査、高精度な寸法計測を可能とした、寸法検査システムおよび寸法検査方法に関するものである。   The present invention relates to a dimensional inspection system and a dimensional inspection method that enable a state inspection by an image and highly accurate dimensional measurement using a telecentric optical system.

従来から主光線がレンズ光軸に対して平行であるテレセントリック光学系が知られている。このうち、物体からレンズに入射する光が、光軸外においても光軸と平行である光学系を物体側テレセントリック光学系と称し、レンズから像に向かう光が、光軸外においても、平行である光学系を、像側テレセントリック光学系と称している。さらに、物体側、像側双方ともに、テレセントリック構造である光学系を両側テレセントリック光学系と称している。
この両側テレセントリック光学系によれば、主光線が光軸に対して平行であるため、物体の位置が移動しても、像の大きさは変わらず、高精度な寸法計測をする場合、厚みの異なるワークを同一の光学系で画像取り込みをする場合、光軸方向のワーク位置決めがラフな場合に有効であるといえる。
Conventionally, a telecentric optical system in which a principal ray is parallel to a lens optical axis is known. Among these, the optical system in which the light incident on the lens from the object is parallel to the optical axis even outside the optical axis is called an object-side telecentric optical system, and the light traveling from the lens toward the image is parallel even outside the optical axis. An optical system is referred to as an image side telecentric optical system. Further, an optical system having a telecentric structure on both the object side and the image side is referred to as a double-sided telecentric optical system.
According to this double-sided telecentric optical system, the principal ray is parallel to the optical axis, so even if the position of the object moves, the size of the image does not change. When capturing images of different workpieces with the same optical system, it can be said that it is effective when the workpiece positioning in the optical axis direction is rough.

以上のような両側テレセントリック光学系の例としては、例えば特許文献1で開示されるテレセントリックレンズ系および画像測定装置が挙げられる。
すなわち、このテレセントリックレンズ系においては、前側レンズ群と、前側レンズ群の後側焦点に前側焦点が一致するように配置された後側レンズ群と、前側レンズ群の後側レンズ群と後側レンズ群の前側焦点とが一致する位置に配置された絞り機構とを備え、絞り機構には、開口数を変える開口数変更機構が設けられ、開口数を変更することにより、長焦点深度による観測から高分解能による観測まで広い用途に対応できるとしたものである。
Examples of the double-sided telecentric optical system as described above include a telecentric lens system and an image measuring device disclosed in Patent Document 1, for example.
That is, in this telecentric lens system, the front lens group, the rear lens group arranged so that the front focal point coincides with the rear focal point of the front lens group, the rear lens group and the rear lens of the front lens group A diaphragm mechanism arranged at a position where the front focal point of the group coincides, and the diaphragm mechanism is provided with a numerical aperture changing mechanism for changing the numerical aperture. It can be used for a wide range of applications up to observation with high resolution.

特開2003−232999号公報JP 2003-232999 A

すなわち、特許文献1では、一のレンズ群に対して焦点深度と分解能が一義的に決定されるところを、開口数を変更することで、幅広い焦点距離と分解能で観測測定することができるとしている。   That is, in Patent Document 1, the focal depth and resolution are uniquely determined for one lens group, and by changing the numerical aperture, observation and measurement can be performed with a wide focal length and resolution. .

ところで、以上のような両側テレセントリック光学系を用いて、計測対象の寸法計測を行う際、テレセントリック光学系では、画角が0°であることから、光軸に対して直交する方向の寸法計測に有用である。   By the way, when the dimension measurement of the measurement target is performed using the both-side telecentric optical system as described above, since the angle of view is 0 ° in the telecentric optical system, the dimension measurement in the direction orthogonal to the optical axis is performed. Useful.

しかしながら、寸法計測を正確に行うためには、計測対象が、レンズ主軸に対して正しく配置されていることが前提となる。テレセントリック光学系では、平行光線によって像を結ぶことから、計測対象がレンズ主軸に対して傾斜していると、像として捉えられる形状が異なってしまい、正確な寸法計測は不可能となる。このため、これまでは、計測対象もしくはレンズの角度を物理的に補正して、測定をやり直す必要があった。
特に、工業製品の検査工程において、このテレセントリックレンズを用いた奥行きがあるものの寸法計測を行う場合、上記の理由によって、計測対象もしくはレンズの角度を物理的に補正する必要が生じ、検査装置の機構の煩雑性を招くと共に、検査サイクル時間が長くなるという問題があった。
本発明は、以上の背景から、テレセントリック光学系において、前側レンズ群の焦点位置に小さな開口の絞りを置いて、レンズ主軸に対する平行な光線のみを選択的に結像させるとしたところを、絞りの位置をレンズ主軸に直交する平面上でずらすことで、レンズ主軸に対して若干傾いた平行光線を結像させることができることに着目し、レンズ本体や撮像手段、計測対象を動かすことなく、レンズ主軸に対して任意に角度を変えた平行光線を結像することで、傾斜した計測対象の正確な寸法計測を可能とした、寸法検査システムおよび寸法検査方法を提供することを目的とする。
However, in order to accurately measure the dimensions, it is assumed that the measurement target is correctly arranged with respect to the lens main axis. In a telecentric optical system, since an image is formed by parallel rays, if the measurement target is inclined with respect to the lens main axis, the shape captured as an image is different, and accurate dimension measurement is impossible. For this reason, until now, it has been necessary to physically correct the measurement object or the angle of the lens and perform measurement again.
In particular, in the inspection process of industrial products, when measuring dimensions with a depth using this telecentric lens, it is necessary to physically correct the angle of the measurement object or lens for the above reasons, and the mechanism of the inspection apparatus There is a problem that the inspection cycle time becomes long.
In the telecentric optical system according to the present invention, a diaphragm having a small aperture is placed at the focal position of the front lens unit to selectively form only light rays parallel to the lens main axis. Focusing on the fact that parallel rays slightly tilted with respect to the lens main axis can be imaged by shifting the position on a plane orthogonal to the lens main axis, and without moving the lens body, imaging means, and measurement object, the lens main axis It is an object of the present invention to provide a dimension inspection system and a dimension inspection method that enable accurate dimension measurement of an inclined measurement object by forming an image of parallel rays with an angle arbitrarily changed.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、面光源(L)を介してセットされた計測対象(W)から、投影像を形成するテレセントリック光学系と、このテレセントリック光学系による投影像を撮像する撮像手段(3)と、この撮像手段(3)からの撮像信号を画像処理して、影像として表示する画像処理装置(4)とを備え、テレセントリック光学系は、レンズ主軸(Z)に対して直交する面上で変位調節可能な可動絞り部(8)を備えたことを特徴とする。   To achieve the above object, a first aspect of the present invention is a telecentric optical system that forms a projection image from a measurement object (W) set via a surface light source (L), and a projection by the telecentric optical system. The telecentric optical system includes an image pickup means (3) for picking up an image and an image processing device (4) for processing an image pickup signal from the image pickup means (3) and displaying it as a shadow image. ) Is provided with a movable diaphragm portion (8) whose displacement can be adjusted on a plane orthogonal to.

これにより、計測対象(W)のセットの仕方に応じて、レンズ主軸(Z)に対して直交する面上で可動絞り部(8)を変位調節することで、偏向した平行光をテレセントリック光学系を通過させて、計測対象(W)そのままの等影像を形成することができる。   As a result, according to the setting method of the measurement object (W), the movable diaphragm portion (8) is displaced and adjusted on the surface orthogonal to the lens main axis (Z), so that the deflected parallel light is converted into a telecentric optical system. , And an equivalent image of the measurement object (W) as it is can be formed.

請求項2記載の発明は、テレセントリック光学系は、計測対象(W)に対向する前側レンズ(5)と、計測対象(W)と反対側の前側レンズ(5)の焦点に、前側焦点が一致するように配置された後側レンズ(6)とを備え、前側レンズ(5)の焦点と後側レンズ(6)の前側焦点とが一致する焦点位置(7)に、前側レンズ(5)および後側レンズ(6)を通過するレンズ主軸(Z)に対して直交する面上で変位調節可能な可動絞り部(8)を備えたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the telecentric optical system is such that the front focal point coincides with the focal points of the front lens (5) facing the measurement target (W) and the front lens (5) opposite to the measurement target (W). A front lens (5) and a rear lens (6) arranged so that the focal point (7) of the front lens (5) coincides with the front focal point of the rear lens (6). A movable diaphragm (8) having a displacement adjustable on a surface orthogonal to the lens main axis (Z) passing through the rear lens (6) is provided.

可動絞り部(8)をレンズ主軸(Z)に対して直交する面上で変位調節することで、テレセントリック光学系により、レンズ主軸(Z)に対し、傾斜した平行光線を結像することができる。   By adjusting the displacement of the movable diaphragm (8) on a plane orthogonal to the lens main axis (Z), the telecentric optical system can form an image of inclined parallel rays with respect to the lens main axis (Z). .

請求項3に記載の発明は、テレセントリック光学系のレンズ主軸(Z)に対して、計測対象(W)のセット時の主軸の偏向状態に応じて、テレセントリック光学系における可動絞り部(8)を、レンズ主軸(Z)に対して直交する面上で変位調節するようにしたことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the movable aperture portion (8) in the telecentric optical system is provided in accordance with the deflection state of the main axis when the measurement target (W) is set with respect to the lens main axis (Z) of the telecentric optical system. The displacement is adjusted on a plane orthogonal to the lens main axis (Z).

計測対象(W)のセット時において、レンズ主軸(Z)に対して偏向していても、可動絞り部(8)を、レンズ主軸(Z)に対して直交する面上で変位調節することで、テレセントリック光学系により、レンズ主軸(Z)に対し、傾斜した平行光線を結像して、計測対象(W)そのままの等影像を形成することができる。   By adjusting the displacement of the movable diaphragm (8) on the surface orthogonal to the lens main axis (Z) even when the measurement object (W) is set, even if it is deflected with respect to the lens main axis (Z). The telecentric optical system forms an image of an inclined parallel light beam with respect to the lens main axis (Z) to form an equivalent image of the measurement object (W) as it is.

請求項4に記載の発明は、面光源(L)により照射された計測対象(W)を、テレセントリック光学系で投影像を形成すると共に、投影像を電気信号として取得し、この電気信号を画像処理して影像として表示して、この影像を基に、検査、または計測を行うに当たり、テレセントリック光学系のレンズ主軸(Z)に対して、ずれて計測対象(W)がセットされた計測対象(W)の偏向状態に応じて、テレセントリック光学系における可動絞り部(8)を、レンズ主軸(Z)に対して直交する面上で変位調節することで、テレセントリック光学系により、前記計測対象(W)の投影像を得るようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 4 forms a projection image of the measurement object (W) irradiated by the surface light source (L) with a telecentric optical system, acquires the projection image as an electric signal, and uses the electric signal as an image. The object to be measured and displayed as an image, and the object to be measured (W) is set to be shifted from the lens main axis (Z) of the telecentric optical system when performing inspection or measurement based on this image ( By adjusting the displacement of the movable diaphragm (8) in the telecentric optical system on a plane orthogonal to the lens main axis (Z) according to the deflection state of W), the telecentric optical system allows the measurement object (W ) Projection image is obtained.

テレセントリック光学系のレンズ主軸(Z)に対して、ずれて計測対象(W)がセットされても、テレセントリック光学系における可動絞り部(8)を、レンズ主軸(Z)に対して直交する面上で変位調節することで、テレセントリック光学系により、レンズ主軸(Z)に対し、傾斜した平行光線を結像して、計測対象(W)そのままの投影像を形成することができる。   Even if the object to be measured (W) is set with a deviation from the lens main axis (Z) of the telecentric optical system, the movable diaphragm (8) in the telecentric optical system is on the plane orthogonal to the lens main axis (Z). By adjusting the displacement with the telecentric optical system, it is possible to form an inclined parallel light beam with respect to the lens main axis (Z) and form a projection image as it is as the measurement target (W).

請求項5に記載の発明は、撮像手段(3)は、CCDカメラからなることを特徴とする。   The invention described in claim 5 is characterized in that the image pickup means (3) comprises a CCD camera.

これにより、後側レンズ(6)を通過した平行光線により結像した像を、電気信号に変換して画像処理装置(4)に送り、画像処理して、対応する画像として表示し、状態把握、寸法計測に供することができる。   As a result, the image formed by the parallel rays that have passed through the rear lens (6) is converted into an electrical signal, sent to the image processing device (4), subjected to image processing, and displayed as a corresponding image for grasping the state. Can be used for dimension measurement.

請求項6記載の発明は、計測対象(W)は、フィン・チューブ式熱交換器の扁平チューブであることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is characterized in that the measurement object (W) is a flat tube of a finned tube heat exchanger.

これにより、冷媒管チューブの投影像を正確に結像して厚さを計測することができる。   Thereby, it is possible to accurately form a projected image of the refrigerant tube and measure the thickness.

請求項7記載の発明は、計測対象(W)は、排ガス浄化触媒用モノリス担体であることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is characterized in that the measurement object (W) is a monolith support for an exhaust gas purification catalyst.

これにより、排ガス浄化触媒用モノリス担体の正確な投影像から、貫通度を正確に把握することができる。   Thereby, the penetration degree can be accurately grasped from an accurate projection image of the monolith support for exhaust gas purification catalyst.

さらに請求項8記載の発明は、計測対象(W)は、格子体であることを特徴とする。   Furthermore, the invention described in claim 8 is characterized in that the measurement object (W) is a lattice body.

これにより、格子体を正確に投影像で捉えて、正確な格子寸法の計測が可能となる。   Thereby, it is possible to accurately measure the lattice size by accurately capturing the lattice body in the projected image.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.

以下、本発明にかかる寸法検査システムの実施形態の一例を挙げ、添付の図面を基に説明する。
図1に、寸法検査システム1を模式的に示す。
この寸法検査システム1は、検査台Sに設置した面光源Lを介してセットした計測対象Wに向けて配置した、テレセントリック光学系(後述)を収容する鏡筒2と、この鏡筒2に連結した撮像手段3と、撮像手段3からの画像にかかる電気信号を画像処理して表示する画像処理装置4とを備えている。
Hereinafter, an example of an embodiment of a dimensional inspection system according to the present invention will be given and described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 schematically shows a dimensional inspection system 1.
The dimensional inspection system 1 includes a lens barrel 2 that accommodates a telecentric optical system (described later) disposed toward a measurement target W set via a surface light source L installed on an inspection table S, and is connected to the lens barrel 2. The image pickup means 3 and the image processing device 4 that performs image processing and displays the electrical signal applied to the image from the image pickup means 3 are provided.

テレセントリック光学系を収容する鏡筒2は、外形形状が略円錐形状に形成されたもので、テレセントリック光学系として、計測対象Wに対向する比較的大口径の前側レンズ5と、計測対象Wと反対側の前側レンズ5の焦点に、前側焦点が一致するように配置された、前側レンズ5に比較して小口径の後側レンズ6とを内蔵している。これら前側レンズ5と後側レンズ6とは、互いの光軸が、レンズ主軸Zとして一致するように配設され、また、このレンズ主軸Zと、計測対象Wの高さ方向の中心軸が一致させるように鏡筒2を位置決め設定している。   The lens barrel 2 that accommodates the telecentric optical system has a substantially conical outer shape. The telecentric optical system has a relatively large-diameter front lens 5 that faces the measurement target W and is opposite to the measurement target W. A rear lens 6 having a smaller diameter than that of the front lens 5 is provided so as to be aligned with the focal point of the front lens 5 on the side. The front lens 5 and the rear lens 6 are disposed so that their optical axes coincide with each other as the lens principal axis Z, and the lens principal axis Z coincides with the central axis in the height direction of the measurement target W. The lens barrel 2 is positioned and set so that

撮像手段3は、鏡筒2内の後側レンズ6からの光線による結像位置に配置されたイメージセンサとしてのCCDを備えたCCDカメラ3である。CCDによって計測対象Wにかかる画像信号としての電気信号に変換して、後述する画像処理装置4に送るようにしている。なお、CCDカメラ3を構成するCCDは、レンズ主軸Zに軸心を合わせて、鏡筒2内の後側レンズ6に隣接して配置している。   The imaging means 3 is a CCD camera 3 provided with a CCD as an image sensor disposed at an image forming position by a light beam from the rear lens 6 in the lens barrel 2. It is converted into an electrical signal as an image signal applied to the measurement target W by the CCD and sent to the image processing apparatus 4 described later. The CCD constituting the CCD camera 3 is arranged adjacent to the rear lens 6 in the lens barrel 2 with the axis centered on the lens main axis Z.

次に、画像処理装置4は、周知のデスクトップパソコンを用いている。画像処理装置4では、CCDによって出力された、計測対象Wにかかる画像信号としての電気信号から、所定の信号処理を行い、表示信号として、ディスプレイdpに表示させ、表示された表示信号を基に、目視による状態検査、あるいはインストールされたソフトウエアにより、寸法計測を行うようにしている。   Next, the image processing apparatus 4 uses a known desktop personal computer. In the image processing apparatus 4, predetermined signal processing is performed from an electrical signal as an image signal applied to the measurement target W output by the CCD, and is displayed as a display signal on the display dp. Based on the displayed display signal Dimension measurement is performed by visual inspection or by installed software.

そして、鏡筒2内のテレセントリック光学系としての前側レンズ5と後側レンズ6との間において、前側レンズ5の焦点と後側レンズ6の前側焦点とが一致する焦点位置7には可動絞り部8が設けられている。この可動絞り部8は所定の開口径を有し、前側レンズ5による焦点光を通過させ、また、この焦点光を後側レンズ6により、平行光線を形成して、背後のCCDカメラ3に結像させるようにしている。
なお、可動絞り部8は、周知の駆動手段(図示省略)により、通過するレンズ主軸Zに対して直交する面上(焦点位置7上)で、所定範囲でずらすことができるようになっている。
A movable diaphragm unit is located at a focal position 7 between the front lens 5 and the rear lens 6 as a telecentric optical system in the lens barrel 2 where the focal point of the front lens 5 coincides with the front focal point of the rear lens 6. 8 is provided. The movable aperture 8 has a predetermined aperture diameter, allows the focal light from the front lens 5 to pass through, and forms parallel light by the rear lens 6 to be connected to the CCD camera 3 behind. I try to make it image.
The movable diaphragm unit 8 can be shifted within a predetermined range on a plane (on the focal position 7) orthogonal to the passing lens main axis Z by a known driving means (not shown). .

本発明にかかる寸法検査システムは、以上のように構成されるものであり、次に、図1に示すように、計測対象Wの寸法計測を行う例を挙げて説明する。
先ず、図1に示すように、寸法検査システム1における検査台Sに、面光源Lを介してセットした計測対象Wに対し、テレセントリック光学系を収容する鏡筒2を位置決め移動し、計測開始のための準備作業を行う。
すなわち、この鏡筒2内のテレセントリック光学系である前側レンズ5と後側レンズ6との光軸であるレンズ主軸Zを、計測対象Wの高さ方向の中心軸に一致するように位置決めセットする。
The dimension inspection system according to the present invention is configured as described above. Next, as shown in FIG. 1, an example in which dimension measurement of a measurement target W is performed will be described.
First, as shown in FIG. 1, the lens barrel 2 containing the telecentric optical system is positioned and moved with respect to the measurement target W set on the inspection table S in the dimension inspection system 1 via the surface light source L, and the measurement is started. For the preparation work.
That is, the lens main axis Z that is the optical axis of the front lens 5 and the rear lens 6 that are telecentric optical systems in the lens barrel 2 is positioned and set so as to coincide with the central axis in the height direction of the measurement target W. .

次に、面光源Lオンで、計測対象Wを介して通過する光のうち、レンズ主軸Zに平行な光線として前側レンズ5を通過した光は集光され、前側レンズ5の焦点と後側レンズ6の前側焦点との焦点位置7における可動絞り部8を通過して、後側レンズ6を通過して平行光となり、後側レンズ6背後の撮像手段であるCCDカメラ3に結像させることができる。   Next, of the light passing through the measurement object W with the surface light source L on, the light passing through the front lens 5 as a light beam parallel to the lens principal axis Z is collected, and the focal point of the front lens 5 and the rear lens 6 passes through the movable aperture 8 at the focal position 7 with respect to the front focal point 6, passes through the rear lens 6, becomes parallel light, and forms an image on the CCD camera 3 that is an imaging means behind the rear lens 6. it can.

従って、計測対象Wが図1に示すように、レンズ主軸Zと、計測対象Wの高さ方向の中心軸とが並行になるように視野内に位置決めされているときは、計測対象Wの幅に対応する平行光線が、前側レンズ5を通過する際に集光され、前側レンズ5の焦点と後側レンズ6の前側焦点との焦点位置7における可動絞り部8を通過して、後側レンズ6を通過して平行光となり、後側レンズ6背後の撮像手段であるCCDカメラ3に、そのまま投影された影像として結像させることができる。
これによって、CCDカメラ3によって、電気信号に変換されて、画像処理装置4では、画像信号としての電気信号から所定の信号処理を行い、計測対象Wそのままの表示画像として、ディスプレイdpに表示させることができるので、表示された表示画像を基に、正確な寸法計測を行うことができる。
Therefore, when the measurement target W is positioned in the field of view so that the lens main axis Z and the central axis in the height direction of the measurement target W are parallel to each other as shown in FIG. Are collimated when passing through the front lens 5, pass through the movable aperture 8 at the focal point 7 between the focal point of the front lens 5 and the front focal point of the rear lens 6, and then the rear lens. 6 passes through 6 and becomes parallel light, and can be formed as a projected image as it is on the CCD camera 3 which is the imaging means behind the rear lens 6.
As a result, the image signal is converted into an electric signal by the CCD camera 3, and the image processing apparatus 4 performs predetermined signal processing from the electric signal as the image signal and displays it on the display dp as the display image as it is as the measurement target W. Therefore, accurate dimension measurement can be performed based on the displayed display image.

しかしながら、計測対象Wが、図2に示すように検査台Sに、傾斜した状態でセットされると、計測対象Wの下から面光源Lの平行光で投影されたものが、前側レンズ5に入射され、後側レンズ6背後のCCDカメラ3に、そのまま投影された影像として結像され、結果、画像処理装置4のディスプレイdpには、計測対象Wの側面部が加算された画像として表示されるので、このままでは、正確な寸法計測はできないことになる。   However, when the measurement target W is set on the inspection table S in an inclined state as shown in FIG. 2, what is projected from under the measurement target W with the parallel light of the surface light source L is applied to the front lens 5. The incident image is formed as a projected image as it is on the CCD camera 3 behind the rear lens 6, and as a result, is displayed on the display dp of the image processing device 4 as an image in which the side surface portion of the measurement target W is added. Therefore, if it remains as it is, accurate dimension measurement cannot be performed.

そこで、図3に示すように、前側レンズ5の焦点と後側レンズ6の前側焦点との焦点位置7における可動絞り部8を、図示しない駆動手段により、通過するレンズ主軸Zに対して直交する面上(焦点位置7上)で、ずらすことで、計測対象Wの両傾斜端面に沿って、前側レンズ5に入射する傾斜平行光線が、ずれた可動絞り部8を通過して、後側レンズ6を通過して平行光となり、後側レンズ6背後の撮像手段であるCCDカメラ3に結像させることができる。
このとき、画像処理装置4において、画像信号としての電気信号から所定の信号処理を行い、計測対象Wそのままの表示画像として、ディスプレイdpに表示させることができるので、表示された表示画像を基に、正確な寸法計測を行うことができる(図3参照)。
Therefore, as shown in FIG. 3, the movable diaphragm 8 at the focal position 7 between the focal point of the front lens 5 and the front focal point of the rear lens 6 is orthogonal to the lens main axis Z that passes through the driving means (not shown). By shifting on the surface (on the focal position 7), the inclined parallel rays incident on the front lens 5 along the both inclined end surfaces of the measurement object W pass through the shifted movable diaphragm portion 8 and are moved to the rear lens. 6 passes through 6 and becomes parallel light, and can be imaged on the CCD camera 3 which is an imaging means behind the rear lens 6.
At this time, the image processing device 4 can perform predetermined signal processing from an electrical signal as an image signal and display it on the display dp as a display image of the measurement target W as it is. Therefore, based on the displayed display image Accurate dimension measurement can be performed (see FIG. 3).

以上のように、本発明では、テレセントリック光学系において、前側レンズ5と後側レンズ6との間の可動絞り部8を焦点位置7上でずらすことにより、レンズ主軸Zに対して若干傾斜した平行光線を結像させることができ、レンズ本体や撮像手段、計測対象を動かすことなく、レンズ主軸に対して任意に角度を変えた平行光線を結像することで、傾斜した計測対象の正確な寸法計測を可能にするという、当初の目的を達成したことになる。   As described above, according to the present invention, in the telecentric optical system, the movable diaphragm portion 8 between the front lens 5 and the rear lens 6 is shifted on the focal position 7 to be slightly inclined with respect to the lens main axis Z. The light beam can be imaged, and the accurate dimensions of the tilted measurement object can be obtained by imaging the parallel light beam at any angle with respect to the lens main axis without moving the lens body, imaging means, or measurement object. This means that the original purpose of enabling measurement has been achieved.

本発明は、以上のように、計測対象Wの寸法計測の手順を示し、説明したが、勿論、本発明は寸法計測に限らず、テレセントリック光学系の特質を生かした、用途で用いることができる。
例えば、計測対象Wとして、フィン・チューブ式熱交換器の扁平チューブを挙げることができ、この扁平チューブの厚さ寸法を計測する際に有用である。
扁平チューブは、製品において複数配設されることから、テレセントリック光学系を利用すれば同一のワークを撮影した場合でも画角が0度であるために、歪のない画像を得られことができるからである。
As described above, the present invention has shown and described the procedure for measuring the dimension of the measurement target W. Of course, the present invention is not limited to dimension measurement, and can be used in applications that make use of the characteristics of the telecentric optical system. .
For example, the measurement target W can be a flat tube of a fin-tube heat exchanger, and is useful when measuring the thickness dimension of the flat tube.
Since a plurality of flat tubes are provided in the product, if a telecentric optical system is used, even when the same workpiece is photographed, the angle of view is 0 degrees, so an image without distortion can be obtained. It is.

また、本発明は、計測対象Wとして、排ガス浄化触媒用モノリス担体の貫通度を検査する際に好適である。
排ガス浄化触媒用モノリス担体は、エンジンから排出されたガスを、モノリス担体にコーティングされた触媒物質に触れて浄化する機能のもので、一面に多数のセルを形成したもので、このセルが正常に貫通されているかを効率的に検査する際に有効である。
In addition, the present invention is suitable as the measurement object W when inspecting the penetration degree of the monolith support for exhaust gas purification catalyst.
The monolithic carrier for exhaust gas purification catalyst has a function of purifying the gas discharged from the engine by touching the catalytic substance coated on the monolithic carrier, and has many cells formed on one side. This is effective for efficiently inspecting whether or not it is penetrated.

さらには、計測対象Wは、広い表面に形成された格子の寸法計測に有効である。
すなわち、テレセントリック光学系によれば、像点が画面の中心位置にあっても画面の周辺位置にあっても視差による影響を受けず、歪みのない画像を得ることができる。そのために広い表面に形成された格子は、画面の中心部でも周辺部でも全く同一の条件で映し出されることとなるため、誤差のない寸法計測に有効である。
Furthermore, the measurement target W is effective for measuring the dimensions of a lattice formed on a wide surface.
That is, according to the telecentric optical system, it is possible to obtain an image without distortion without being affected by the parallax regardless of whether the image point is at the center position of the screen or the peripheral position of the screen. For this reason, the grid formed on a wide surface is projected under the same conditions in both the central part and the peripheral part of the screen, which is effective for dimension measurement without error.

本発明にかかる寸法検査システムの一例を示す、模式的な構成説明図である。It is typical structure explanatory drawing which shows an example of the dimension inspection system concerning this invention. 検査対象を傾斜してセットした際、得られる影像にかかる表示画像を示した、模式図である。It is the schematic diagram which showed the display image concerning the image obtained when the test object is inclined and set. 本発明にかかる寸法検査システムの作用を示した、模式的な構成説明図である。It is typical structure explanatory drawing which showed the effect | action of the dimension inspection system concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 寸法検査システム
2 鏡筒
3 CCDカメラ
4 画像処理装置
5 前側レンズ
6 後側レンズ
7 焦点位置
8 可動絞り部
W 計測対象
L 面光源
S 検査台
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dimensional inspection system 2 Lens barrel 3 CCD camera 4 Image processing device 5 Front lens 6 Rear lens 7 Focus position 8 Movable diaphragm W Measurement object L Surface light source S Inspection table

Claims (8)

面光源(L)を介してセットされた計測対象(W)から、投影像を形成するテレセントリック光学系と、
このテレセントリック光学系による投影像を撮像する撮像手段(3)と、
この撮像手段(3)からの撮像信号を画像処理して、影像として表示する画像処理装置(4)とを備え、
前記テレセントリック光学系は、レンズ主軸(Z)に対して直交する面上で変位調節可能な可動絞り部(8)を備えたことを特徴とする寸法検査システム。
A telecentric optical system for forming a projection image from a measurement object (W) set via a surface light source (L);
Imaging means (3) for capturing a projection image by the telecentric optical system;
An image processing device (4) that performs image processing on the imaging signal from the imaging means (3) and displays it as a shadow image;
The telecentric optical system includes a movable diaphragm (8) whose displacement can be adjusted on a plane orthogonal to the lens main axis (Z).
前記テレセントリック光学系は、前記計測対象(W)に対向する前側レンズ(5)と、
前記計測対象(W)と反対側の前記前側レンズ(5)の焦点に、前側焦点が一致するように配置された後側レンズ(6)とを備え、
前側レンズ(5)の焦点と前記後側レンズ(6)の前側焦点とが一致する焦点位置(7)に、前記前側レンズ(5)および後側レンズ(6)を通過するレンズ主軸(Z)に対して直交する面上で変位調節可能な可動絞り部(8)を備えたことを特徴とする請求項1に記載の寸法検査システム。
The telecentric optical system includes a front lens (5) facing the measurement target (W),
A rear lens (6) disposed so that the front focal point coincides with the focal point of the front lens (5) on the opposite side of the measurement target (W);
A lens main axis (Z) passing through the front lens (5) and the rear lens (6) at a focal position (7) where the focal point of the front lens (5) and the front focal point of the rear lens (6) coincide. The dimensional inspection system according to claim 1, further comprising a movable diaphragm portion (8) capable of adjusting a displacement on a plane orthogonal to.
前記テレセントリック光学系のレンズ主軸(Z)に対して、前記計測対象(W)のセット時の主軸の偏向状態に応じて、前記テレセントリック光学系における可動絞り部(8)を、レンズ主軸(Z)に対して直交する面上で変位調節するようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の寸法検査システム。   With respect to the lens main axis (Z) of the telecentric optical system, the movable stop portion (8) in the telecentric optical system is moved to the lens main axis (Z) according to the deflection state of the main axis when the measurement target (W) is set. The dimensional inspection system according to claim 1, wherein the displacement is adjusted on a plane orthogonal to. 面光源(L)により照射された計測対象(W)を、テレセントリック光学系で投影像を形成すると共に、投影像を電気信号として取得し、この電気信号を画像処理して影像として表示して、この影像を基に、検査、または計測を行うに当たり、
前記テレセントリック光学系のレンズ主軸(Z)に対して、ずれて前記計測対象(W)がセットされた前記計測対象(W)の偏向状態に応じて、テレセントリック光学系における可動絞り部(8)を、レンズ主軸(Z)に対して直交する面上で変位調節することで、テレセントリック光学系により、前記計測対象(W)の投影像を得るようにしたことを特徴とする寸法検査方法。
The measurement object (W) irradiated by the surface light source (L) forms a projection image with a telecentric optical system, obtains the projection image as an electrical signal, performs image processing on the electrical signal, and displays it as a shadow image. In performing inspection or measurement based on this image,
The movable aperture portion (8) in the telecentric optical system is moved according to the deflection state of the measurement target (W) on which the measurement target (W) is set with respect to the lens main axis (Z) of the telecentric optical system. A dimension inspection method characterized in that a projection image of the measurement object (W) is obtained by a telecentric optical system by adjusting displacement on a plane orthogonal to the lens main axis (Z).
前記撮像手段(3)は、CCDカメラからなることを特徴とする請求項1に記載の寸法検査システム。   The dimensional inspection system according to claim 1, wherein the imaging means (3) comprises a CCD camera. 前記計測対象(W)は、フィン・チューブ式熱交換器の扁平チューブであることを特徴とする請求項1ないし3のうち、いずれか1に記載の寸法検査システム。   The dimensional inspection system according to any one of claims 1 to 3, wherein the measurement object (W) is a flat tube of a fin-tube heat exchanger. 前記計測対象(W)は、排ガス浄化触媒用モノリス担体であることを特徴とする請求項1ないし3のうち、いずれか1に記載の寸法検査システム。   The dimensional inspection system according to any one of claims 1 to 3, wherein the measurement object (W) is a monolith support for an exhaust gas purification catalyst. 前記計測対象(W)は、格子体であることを特徴とする請求項1ないし3のうち、いずれか1に記載の寸法検査システム。   The dimensional inspection system according to any one of claims 1 to 3, wherein the measurement object (W) is a lattice body.
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