JP2015137920A - 寸法計測装置、寸法計測方法、及び、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の輪郭位置を計測すると同時に画素分解能を計測することで、サイズの大きい対象物の寸法であっても、高精度に計測することが可能な寸法計測装置等を提供する。【解決手段】寸法計測装置１００は、光透過板１上に対象物２を載置し、光透過板１の裏面側に設置された投光器３と、ガラススケール４と、対象物２の表面側に設置されたエリアカメラＡ５とエリアカメラＢ６、エリアカメラＡ５とエリアカメラＢ６とが搭載された一軸ステージ７と、一軸ステージ７に接続されたコントローラ８と、エリアカメラＡ５、エリアカメラＢ５、及びコントローラ８に接続された画像処理部９とによって構成される。寸法計測装置１００は、エリアカメラＡ５とエリアカメラＢ６をそれぞれ操作して、目盛りカウント処理、分解能計測処理、左端（右端）位置計測処理を実行し、対象物２の幅を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、対象物の寸法を計測するための寸法計測装置等に関するものである。

例えば、カラーフィルター等の対象物の板幅を測定する方法として、カメラと照明によって得られた対象物の撮像画像から、対象物の輪郭位置を画像処理にて抽出し、対象物を構成する画像ピクセル数と画素分解能から実寸値に変換する方法がある。実寸値に変換するためには、正確な画素分解能を測定することが重要となり、通常、校正版のような、予め寸法がわかっている目盛り等を計測することで、画素分解能を算出する。

特許文献１には、上面に対象物を載置可能な光透過板を有し、透過照明装置と、光透過板の上方に設置した撮像カメラと、撮像画像より対象物の２次元座標を抽出する画像処理装置とからなる寸法計測装置等が記載される。

特開平９−６１１２１号公報

しかしながら、上述の特許文献１では、サイズの大きい対象物の寸法を計測する場合には、カメラの視野を大きくする必要があるため、寸法を高精度で計測することが困難となり、１０００ミリメートル幅の物体を計測する場合には、プラスマイナス１ミリメートル程度の精度が限界であった。

また、サイズの大きい対象物の寸法を計測する場合には、２台のカメラを使用して、カメラの位置を対象物の輪郭位置に合わせて移動して寸法を計測する方法があるが、この場合、カメラが移動する際の上下振動によってカメラ間隔が変動し、計測誤差が大きいということがある。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、対象物の輪郭位置を計測すると同時に画素分解能を計測することで、サイズの大きい対象物の寸法であっても、高精度に計測することが可能な寸法計測装置等を提供することである。

前述した課題を解決するために第１の発明は、スケールと重ねて配置された対象物の寸法を測定する寸法測定装置であって、直線状の軸に沿って移動するように取り付けられた撮像部と、前記軸に平行で前記撮像部の撮像方向に配置された前記スケールと、前記スケールの基準目盛り位置から、前記対象物の輪郭位置まで、前記撮像部を移動させるコントローラと、前記撮像部が移動しながら撮像した撮像画像に基づいて、前記スケールの目盛りをカウントする目盛りカウント手段と、前記撮像画像に前記輪郭位置が存在するか否かを判定する判定手段と、前記目盛りカウント手段で、前記輪郭位置が存在するまで前記スケールの目盛りをカウントする手段と、前記輪郭位置における前記撮像画像の、目盛り間の距離及び目盛り間を構成するピクセル数に基づいて、画素分解能を測定する画素分解能測定手段と、前記目盛りカウント手段にて最後にカウントされた目盛り位置から前記輪郭位置までのピクセル数と前記画素分解能とに基づいて、前記最後にカウントされた目盛り位置から前記輪郭位置までの実寸値を算出する算出手段と、前記基準目盛り位置から前記輪郭位置までの距離を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする寸法測定装置である。
第１の発明の寸法計測装置によれば、対象物の寸法を計測するごとに正確な画素分解能を測定することができ、寸法を高精度に計測することができる。また、寸法計測と同時に画素分解能を測定するため、装置の定期的な校正も不要となる。

また、前記画像分解能測定手段は、前記輪郭位置が存在する画像から分解能を求めることが望ましい。
これにより、画素分解能を正確に測定することができる。

また、前記撮像部は、第１の撮像部と第２の撮像部とを備え、前記コントローラは、前記第１の撮像部を前記スケールの前記基準位置から前記対象物の一方の輪郭位置まで移動させるとともに、前記第２の撮像部を前記スケールの反対側の前記基準位置から前記対象物の他方の輪郭位置まで移動させることが望ましい。
これにより、２台のカメラを用いることで、サイズの大きな対象物の幅を採寸する場合であっても、高精度に測定することが可能となる。

また、前記画素分解能測定手段は、複数の前記目盛り間を構成するピクセル数に基づいて、前記画素分解能を測定することが望ましい。
これにより、更に高精度な画素分解能を測定することが可能となる。

第２の発明は、直線状の軸に沿って移動するように取り付けられた撮像部と、前記軸に平行で前記撮像部の撮像方向に配置された前記スケールと、前記スケールの基準目盛り位置から、前記スケールと重ねて配置された対象物の輪郭位置まで、前記撮像部を移動させるコントローラと、を備える寸法測定装置を用いて、前記対象物の寸法を測定する寸法測定方法であって、前記撮像部が移動しながら撮像した撮像画像に基づいて、前記スケールの目盛りをカウントする目盛りカウントステップと、前記撮像画像に前記輪郭位置が存在するか否かを判定する判定ステップと、前記目盛りカウントステップで、前記輪郭位置が存在するまで前記スケールの目盛りをカウントするステップと、前記輪郭位置における前記撮像画像の、目盛り間の距離及び目盛り間を構成するピクセル数に基づいて、画素分解能を測定する画素分解能測定ステップと、前記目盛りカウントステップにて最後にカウントされた目盛り位置から前記輪郭位置までのピクセル数と前記画素分解能とに基づいて、前記最後にカウントされた目盛り位置から前記輪郭位置までの実寸値を算出する算出ステップと、前記基準目盛り位置から前記輪郭位置までの距離を算出する算出ステップと、を含むことを特徴とする寸法測定方法である。
第２の発明の寸法計測方法によれば、対象物の寸法を計測するごとに正確な画素分解能を測定することができ、寸法を高精度に計測することができる。また、寸法計測と同時に画素分解能を測定するため、装置の定期的な校正も不要となる。

第３の発明は、コンピュータを、スケールと重ねて配置された対象物の寸法を測定する寸法測定装置として機能させるためのプログラムであって、前記寸法測定装置は、直線状の軸に沿って移動するように取り付けられた撮像部と、前記軸に平行で前記撮像部の撮像方向に配置された前記スケールと、前記スケールの基準目盛り位置から、前記対象物の輪郭位置まで、前記撮像部を移動させるコントローラと、を備え、前記コンピュータを、前記撮像部が移動しながら撮像した撮像画像に基づいて、前記スケールの目盛りをカウントする目盛りカウント手段、前記撮像画像に前記輪郭位置が存在するか否かを判定する判定手段、前記目盛りカウント手段で、前記輪郭位置が存在するまで前記スケールの目盛りをカウントする手段、前記輪郭位置における前記撮像画像の、目盛り間の距離及び目盛り間を構成するピクセル数に基づいて、画素分解能を測定する画素分解能測定手段、前記目盛りカウント手段にて最後にカウントされた目盛り位置から前記輪郭位置までのピクセル数と前記画素分解能とに基づいて、前記最後にカウントされた目盛り位置から前記輪郭位置までの実寸値を算出する算出手段、前記基準目盛り位置から前記輪郭位置までの距離を算出する算出手段、として機能させるためのプログラムである。
第３の発明のプログラムによれば、対象物の寸法を計測するごとに正確な画素分解能を測定することができ、寸法を高精度に計測することができる。また、寸法計測と同時に画素分解能を測定するため、装置の定期的な校正も不要となる。

本発明によれば、対象物の輪郭位置を計測すると同時に画素分解能を計測することで、サイズの大きい対象物の寸法であっても、高精度に計測することが可能な寸法計測装置等を提供することができる。

本実施形態に係る寸法計測装置の概略構成例を示す模式図 寸法計測及び分解能測定に用いるガラススケールの一例を示す図 エリアカメラＡ及びＢの動作を説明する図 エリアカメラＡによる撮像画像の一例を示す図 エリアカメラＢによる撮像画像の一例を示す図 画像処理部のハードウエアの構成例を示す図 本実施形態に係る寸法計測方法の一例を示すフローチャート 画像処理部の記憶部が保持するデータの一例を示す図 目盛りカウント処理の一例を示すフローチャート 目盛りカウント処理における撮像データの一例を示す図 目盛りカウント処理における撮像データの一例を示す図 分解能計測処理の一例を示すフローチャート 分解能計測処理における撮像データの一例を示す図 左端位置計測処理の一例を示すフローチャート 左端位置計測処理における撮像データの一例を示す図

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

＜寸法計測装置＞
まず、図１から図６に基づいて、本実施形態に係る寸法計測装置１００の構成について説明する。図１は、寸法計測装置１００の概略構成例を示す模式図である。

図１に示すように、寸法計測装置１００は、光透過板１上に対象物２を載置し、光透過板１の裏面側に設置された投光器３と、ガラススケール４と、対象物２の表面側に設置されたエリアカメラＡ５及びエリアカメラＢ６と、エリアカメラＡ５とエリアカメラＢ６とが搭載された一軸ステージ７と、一軸ステージ７に接続されたコントローラ８と、エリアカメラＡ５、エリアカメラＢ６、及びコントローラ８に接続された画像処理部９とによって構成される。

光透過板１とは、例えば白色アクリル板であり、投光器３とは、内部に蛍光灯やＬＥＤなどの光源を備えた照明である。

対象物２とは、例えば、ガラス基板、カラーフィルター、太陽電池モジュール用バックシートなどである。対象物２は、対象物２の両端位置が一軸ステージ７と直交するように光透過板１上に載置される。

ガラススケール４は、エリアカメラＡ５及びエリアカメラＢ６の視野に入るように、対象物２の表面側に設置される。

図２は、寸法計測及び分解能測定に用いるガラススケール４の一例を示す図である。ガラススケール４は、ガラスの表面に等間隔の目盛りが正確に付けられ、例えば、石英ガラスに目盛りがクロム蒸着されているものが温度の影響を受けにくいため好ましい。図２の（ａ）に示すように、ガラススケール４の最小目盛り位置をスケールＭＩＮ２１とし、最大目盛り位置をスケールＭＡＸ２２とする。
図２の（ｂ）に示すように、本実施形態では目盛り間隔が０．１ミリメートルのガラススケールを用いる。

なお、本実施形態において位置とは、実数直線上の点であり、一次元座標空間によって表される。

エリアカメラＡ５、エリアカメラＢ６は、撮像レンズ（図示せず）と、撮像レンズを透過した被写体像を２次元の画像信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary
Metal-Oxide Semiconductor）等の電子撮像部等を備えている。
なお、本実施形態において撮像レンズは、テレセントリックレンズを用いることが好ましい。テレセントリックレンズは、主光線がレンズ光軸に対して平行に進むように設計されているため、歪曲収差が生じにくく、被写体の位置を高精度に測定することが可能である。

一軸ステージ７は、コントローラ８の制御下で、エリアカメラＡ５とエリアカメラＢ６とをそれぞれ独立に、対象物２の表面に対して平行に移動させる。

図３は、エリアカメラＡ５及びエリアカメラＢ６の移動を説明する図である。
コントローラ８は、図３に示す矢印の向きにエリアカメラＡ５及びＢ６を移動させる。エリアカメラＡ５は、寸法計測を実行する前の初期状態で、スケールＭＩＮ２１の外側に位置し、寸法計測を実行すると対象物２の左端の輪郭位置まで移動する。一方エリアカメラＢ６は、寸法計測を実行する前の初期状態で、スケールＭＡＸ２２の外側に位置し、寸法計測を実行すると対象物２の右端の輪郭位置まで移動する。

図４は、エリアカメラＡ５による撮像画像の一例を示す図である。エリアカメラＡ５及びＢ６は、被写体像を画像データに変換して画像処理部９に送信し、画像処理部９は受信した画像データをモニタ（図示せず）等に出力する。エリアカメラＡ５は、図４の（ａ）に示すように、寸法計測を実行すると右方向に移動しながら一定の間隔でガラススケール４を撮像する。図４の（ｂ）に示すように、エリアカメラＡ５が対象物２の左端の輪郭位置を撮像すると、コントローラ８の制御の下、エリアカメラＡ５は移動を停止する。

図５は、エリアカメラＢ６による撮像画像の一例を示す図である。エリアカメラＢ６は、図５の（ａ）に示すように、寸法計測を実行すると左方向に移動しながら一定の間隔でガラススケール４を撮像する。図５の（ｂ）に示すように、エリアカメラＢ６が対象物２の右端の輪郭位置を撮像すると、コントローラ８の制御の下、エリアカメラＢ６は移動を停止する。

図６は、画像処理部９のハードウエアの構成例を示す図である。尚、図６のハードウエア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。

画像処理部９のコンピュータは、図６に示すように、例えば、制御部１１、記憶部１２、メディア入出力部１３、入力部１４、表示部１５、周辺機器Ｉ／Ｆ部１６等が、バス１７を介して接続されて構成される。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central
Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。
ＣＰＵは、記憶部１２、ＲＯＭ、記憶媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１７を介して接続された各装置を駆動制御し、画像処理部９が行う後述の処理を実現する。ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持する。ＲＡＭは、揮発性メモリであり、ロードしたプログラムや、データ等を一時的に保持すると共に、制御部１１が各処理を行うために使用するワークエリアを備える。

記憶部１２は、ＨＤＤ（Hard
Disk Drive）等であり、制御部１１が実行するプログラムや、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（Operating
System）等が格納されている。これらのプログラムコードは、制御部１１により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて実行される。

メディア入出力部１３は、例えば、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ、ＭＯドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、等のメディア入出力装置であり、画像等のデータの入出力を行う。

入力部１４は、データや各種パラメータ等の入力を行い、例えば、キーボード、マウスなどのポインティングデバイス、テンキーなどの入力装置を有する。入力されたデータを制御部１１へ出力する。

表示部１５は、例えば、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路（ビデオカード等）で構成され、制御部１１の制御により入力された表示情報をディスプレイ装置上に表示させる。

周辺機器Ｉ／Ｆ部（インターフェース）１６は、コンピュータにエリアカメラＡ５、エリアカメラＢ６、コントローラ８等の周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部１７は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４やＲＳ−２３２Ｃ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は、有線、無線を問わない。
バス１７は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

＜寸法計測方法＞
続いて、図７から図１５に基づいて、本実施形態に係る寸法計測方法の一例について説明する。図７は、寸法計測方法の一例を示すフローチャートである。なお、寸法計測方法が実行される前に、対象物２が光透過板１上の所定の位置に載置され、エリアカメラＡ５及びＢ６はそれぞれ初期状態に位置しているものとする。また、本実施他形態に係る寸法計測方法の各処理は、主に、寸法計測装置１００の画像処理部９の制御部１１によって実行されるものである。

寸法計測装置１００の制御部１１は、エリアカメラＡ５を操作して、目盛りカウント処理を実行し（ステップＳ１０１）、分解能計測処理を実行し（ステップＳ１０２）、左端位置計測処理を実行する（ステップＳ１０３）。続いて、寸法計測装置１００の制御部１１は、エリアカメラＢ６を操作して、目盛りカウント処理を実行し（ステップＳ１０４）、分解能計測処理を実行し（ステップＳ１０５）、左端位置計測処理を実行する（ステップＳ１０６）。

寸法計測装置１００の制御部１１は、スケールＭＡＸ２２の実寸値から、ステップＳ１０３によって算出されたスケールＭＩＮ２１から対象物２の左端の輪郭位置までの実寸値と、ステップＳ１０６によって算出されたスケールＭＡＸ２２から対象物２の右端の輪郭位置までの実寸値と、を差し引くことで、対象物２の幅を算出する（ステップＳ１０７）。詳細は、後述する。

寸法計測装置１００の制御部１１は、算出した結果を画像処理部９の表示部１５に出力し、寸法計測を終了する。

図８は、画像処理部９の記憶部１２が保持するデータの一例を示す図である。図８の（ａ）に示すように、画像処理部９にはガラススケールの目盛り幅の実寸値Ｌ（本実施形態では、０．１ミリメートル）が、予め記憶される。
図８の（ｂ）には、寸法計測方法の各処理にて、画像処理部９が一時的に保持するデータの一例を示す。図８の（ｂ）に示すデータは、画像処理部９の記憶部１２に記憶せず、制御部１１のＲＡＭに記憶させるのみでもよい。

図８の（ｂ）に示すように、各種データはエリアカメラＡ５、エリアカメラＢ６ごとにそれぞれ記憶される。詳細は、後述する。
また、画像処理部９の記憶部１２には、例えば、エリアカメラＡ５及びＢ６の移動ピッチ、目盛りカウント領域３０等の画像領域を設定するためのパラメータ等が保持される。

＜目盛りカウント処理＞
次に、図７のステップＳ１０１にて実行する目盛りカウント処理の詳細について、図９から図１１を参照して説明する。図９は、目盛りカウント処理の一例を示すフローチャートである。

寸法計測装置１００の制御部１１は、エリアカメラＡの撮像データ上の定位置に、ガラススケール４の目盛りを検知する目盛りカウント領域３０を設定する（ステップＳ２０１）。

図１０は、目盛りカウント処理における撮像データの一例を示す図である。図１０の（ａ）は、エリアカメラＡが初期状態に位置する時の撮像画像であり、目盛りカウント領域３０が設定されている。初期状態では、エリアカメラＡ５はスケールＭＩＮ２１の左側に位置するため、目盛りカウント領域３０には目盛りは存在しない。図１０の（ｂ）に示すように、エリアカメラＡ５が移動すると、寸法計測装置１００は目盛りカウント領域３０内に目盛りを検出し、検出した目盛りの数をカウントすることになる。

寸法計測装置１００の制御部１１は、エリアカメラＡの撮像データ上の定位置に、対象物２の輪郭位置を検知する輪郭抽出領域３１を設定する（ステップＳ２０２）。

図１０の（ａ）に示すように、撮像画像において輪郭抽出領域３１は、目盛りカウント領域３０の右側で、領域内にガラススケール４の目盛りが存在しない位置に設定される。これは、輪郭抽出領域３１内で目盛りは検出せずに、対象物２の輪郭位置のみを検出するためである。輪郭位置とは画像中の明るさ（濃淡）が急激に変化している位置であり、輪郭抽出領域３１内の画素値が予め設定された閾値を超えた場合や、輪郭抽出領域３１内の急激な画素値の変化等を検知した場合に、寸法計測装置１００は、対象物２の輪郭位置を検出したと判定する。

図１１は、エリアカメラＡ５が更に移動した場合における撮像データの一例を示す図である。図１１の（ａ）に示すように、エリアカメラＡ５は初期状態から移動後しばらくはガラススケール４のみを撮像し、寸法計測装置１００は目盛りカウント領域３０内の目盛りをカウントする。図１１の（ｂ）に示すように、エリアカメラＡ５が更に移動すると輪郭抽出領域３１内に対象物２の輪郭位置が入り、エリアカメラＡ５の移動が停止する。

寸法計測装置１００の制御部１１は、「目盛りカウント数ｎ１」を「−１」として記憶部１２に記憶する（ステップＳ２０３）。
寸法計測装置１００の制御部１１は、コントロール８を介して、エリアカメラＡ５を予め設定されたピッチで移動させ（ステップＳ２０４）、エリアカメラＡ５の視野範囲を撮像して、撮像データを取得する（ステップＳ２０５）。

寸法計測装置１００の制御部１１は、取得した撮像データの目盛りカウント領域３０内で新たに目盛りを検知したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。新たに目盛りを検知しなかった場合には（ステップＳ２０６のＮＯ）、寸法計測装置１００の制御部１１は、ステップＳ２０８に進む。新たに目盛りを検出した場合には（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、寸法計測装置１００の制御部１１は、「目盛りカウント数ｎ１」を「ｎ１＋１」に更新して、記憶部１２に記憶させる（ステップＳ２０７）。

寸法計測装置１００の制御部１１は、取得した撮像データの輪郭抽出領域３１で対象物２の輪郭位置を検知したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。輪郭位置を検知しなかった場合には（ステップＳ２０８のＮＯ）、寸法計測装置１００の制御部１１は、ステップＳ２０４に戻る。輪郭位置を検知した場合には（ステップＳ２０８のＹＥＳ）、寸法計測装置１００の制御部１１は、エリアカメラＡ５の移動量を算出し（ステップＳ２０９）、処理を終了する。

図１１の（ｂ）に、輪郭位置を検知したと判定した時の撮像データを示す。目盛りカウント処理において、最後に検知した目盛りの位置を最終カウント目盛り位置３３とする。

エリアカメラＡ５の移動量（Ｍ１）は、カウントされた目盛り数（ｎ１）とガラススケール４の目盛り幅の実寸値（Ｌ）の積（Ｍ１＝ｎ１×Ｌ）によって算出することができる。

以上のように、目盛りカウント処理を実行することで寸法計測装置１００は、エリアカメラＡ５がスケールＭＩＮ２１の目盛り位置から移動しながら一定間隔で撮像した撮像データを取得し、撮像データの目盛りカウント領域３０内の目盛り数をカウントする。撮像データの輪郭位置抽出領域３１に対象物２の輪郭位置が存在すると判定した場合、エリアカメラＡ５の移動を停止し、カウントされた目盛り数とガラススケール４の目盛り幅の実寸値とから、エリアカメラＡ５が移動した移動距離を算出する。

＜分解能計測処理＞
次に、図７のステップＳ１０２にて実行する分解能計測処理の詳細について、図１２と図１３を参照して説明する。図１２は、分解能計測処理の一例を示すフローチャートである。

寸法計測装置１００の制御部１１は、図９の目盛りカウント処理において、輪郭位置を検知したと判定した時の撮像データ上に、新たに分解能測定領域３５を設定する（ステップＳ３０１）。

図１３は、分解能計測処理における撮像データの一例を示す図である。図１３の（ａ）及び（ｂ）に示す撮像画像は、図１１の（ｂ）に示す撮像画像と同じである。図１３の（ａ）に示すように、領域内に少なくとも２つの目盛りが入るように分解能測定領域３５を設定する。ここで領域内に入る目盛り数は多いほど分解能の精度の観点で好ましい。

寸法計測装置１００の制御部１１は、分解能測定領域３５の両端の目盛り位置（エッジ位置ａ及びエッジ位置ｂ）を特定する（ステップＳ３０２）。

図１３の（ｂ）に示すように、寸法計測装置１００は、分解能測定領域３５に存在する目盛りを検出し、検出された目盛りのうち左端の目盛りの位置をエッジ位置ａ３７とし、右端の目盛りの位置をエッジ位置ｂ３８とする。

寸法計測装置１００の制御部１１は、「エッジ位置ａ３７〜エッジ位置ｂ３８の目盛り数Ｎ１」をカウントし、記憶部１２に記憶する（ステップＳ３０３）。図１３の（ｂ）に示す例では、「エッジ位置ａ３７〜エッジ位置ｂ３８の目盛り数Ｎ１＝６」となる。また、エッジ位置ａ３７〜エッジ位置ｂ３８の距離は、カウントされた目盛り数（Ｎ１）とガラススケール４の目盛り幅の実寸値（Ｌ）の積（Ｎ１×Ｌ）によって算出することができる。

寸法計測装置１００の制御部１１は、「エッジ位置ａ３７〜エッジ位置ｂ３８に存在するピクセル数ｄ１」をカウントし、記憶部１２に記憶する（ステップＳ３０４）。

寸法計測装置１００の制御部１１は、エリアカメラＡ５の測定時の分解能（Ｒ１）を算出し（ステップＳ３０５）、処理を終了する。エリアカメラＡ５の測定時の分解能（Ｒ１）は、エッジ位置ａ３７〜エッジ位置ｂ３８の距離（Ｎ１×Ｌ）とエッジ位置ａ３７〜エッジ位置ｂ３８のピクセル数（ｄ１）を用いて、Ｒ１＝Ｎ１×Ｌ／ｄ１によって算出できる。

以上のように、分解能計測処理を実行することで寸法計測装置１００は、輪郭位置における撮像データに分解能測定領域３５を設定して分解能測定領域３５内の両端の目盛りを特定し、特定された目盛り間の距離とピクセル数を測定し、エリアカメラＡ５の測定時の分解能を算出する。

＜左端位置計測処理＞
次に、図７のステップＳ１０３にて実行する左端位置計測処理の詳細について、図１４と図１５を参照して説明する。図１４は、左端位置計測処理の一例を示すフローチャートである。

寸法計測装置１００の制御部１１は、図９の目盛りカウント処理で、輪郭位置を検知したと判定した時の撮像データにおいて、対象物２の輪郭位置３９を検出する（ステップＳ４０１）。

図１５は、左端位置計測処理における撮像データの一例を示す図である。図１１５に示す撮像画像は、図１１の（ｂ）に示す撮像画像と同じである。図１５に示すように、寸法計測装置１００は、対象物２の輪郭位置３９を検出する。寸法計測装置１００は、例えば、輪郭抽出領域３１内の画素値をサーチし、画素値が急激に変化する位置を特定することで、輪郭位置３９を検出することができる。

寸法計測装置１００の制御部１１は、「最終目盛りカウント位置３３〜輪郭位置３９に存在するピクセル数Ｄ１」をカウントし、記憶部１２に記憶する（ステップＳ４０２）。

寸法計測装置１００は、図１５の（ｂ）に示すように、目盛りカウント処理にて最後にカウントされた最終カウント目盛り位置３３から輪郭位置３９まで（矢印の範囲）に存在するピクセル数Ｄ１をカウントする。

寸法計測装置１００の制御部１１は、スケールＭＩＮ２１の目盛り位置から輪郭位置３９までの実寸値を算出し（ステップＳ４０３）、処理を終了する。
スケールＭＩＮ２１の目盛り位置から輪郭位置３９までの実寸値は、エリアカメラＡ５の移動量（Ｍ１）と最終目盛りカウント位置３３〜輪郭位置３９の距離（ｍ１）の和である。最終目盛りカウント位置３３〜輪郭位置３９の距離（ｍ１）は、分解能計測処理にて算出された分解能（Ｒ１）と最終目盛りカウント位置３３〜輪郭位置３９のピクセル数（Ｄ１）の積（ｍ１＝Ｒ１×Ｄ１）である。従って、スケールＭＩＮ２１の目盛り位置から輪郭位置３９までの実寸値Ａは、次式によって算出することができる。

以上のように、左端位置計測処理を実行することで寸法計測装置１００は、目盛りカウント処理にて最後にカウントされた目盛り位置３３から輪郭位置３９までのピクセル数を測定し、分解能計測処理にて得られた分解能を用いて、最終カウント目盛り位置３３から輪郭位置３９までの実寸値を算出し、目盛りカウント処理にて得られたエリアカメラＡ５の移動距離との和によって、スケールＭＩＮ２１から輪郭位置３９までの実寸値を算出する。

以上、寸法計測装置１００がエリアカメラＡ５を操作して、目盛りカウント処理（図７のステップＳ１０１）、分解能計測処理（図７のステップＳ１０２）、左端位置計測処理（図７のステップＳ１０３）を実行し、スケールＭＩＮ２１から輪郭位置３９までの実寸値を算出する方法について説明したが、寸法計測装置１００が図７のステップＳ１０４〜ステップＳ１０６にて実行する処理は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３と同様である。

すなわち、寸法計測装置１００はエリアカメラＢ６を操作して、逆の方向（右から左）より、前述の目盛りカウント処理、分解能計測処理、左端位置計測処理と同様にして、「目盛りカウント数ｎ２」、「エッジ位置ａ〜エッジ位置ｂの目盛数Ｎ２」、「エッジ位置ａ〜エッジ位置ｂのピクセル数ｄ２」、「最終カウント目盛り位置〜輪郭位置のピクセル数Ｄ２」を測定して、次式によりスケールＭＡＸ２２の目盛り位置から対象物２の右端の輪郭位置までの実寸値Ｂを算出することができる。

以上より、寸法計測装置１００は、図７に示す寸法計測方法によって次式により対象物２の幅Ｗを算出することができる。ここで、Ｓは、スケールＭＡＸ２２の値である。

本実施形態の寸法計測方法を用いて、例えば１０００ミリメートル幅の対象物２を測定した場合、測定誤差はプラスマイナス０．０１ミリメートル程度である。エリアカメラを一軸ステージ７上で移動させる場合、移動中にカメラが上下振動するため、測定のたびにカメラ間距離がぶれることがあった。そのため予め装置を校正して画素分解能を測定してあっても、高精度に寸法を測定することが困難であったが、本実施形態の寸法計測方法によれば、画素分解能をその都度測定するため、高精度に寸法計測時の画素分解能が測定できる。また、寸法を計測するごとに画素分解能を測定するため装置の定期的な校正を必要としない。

なお本実施形態では、対象物２の幅を採寸する例について記載するが、測定対象はこれに限らない。例えば、基材に印刷されたパターンやマーク等の大きさを採寸する場合であっても、好ましく適用することができる。本発明の効果は、長尺のものを高精度で測定する場合に、いかんなく発揮することができる。

また、本実施形態では２台のカメラを用いて対象物２の寸法を測定したが、１台のカメラを所定の位置に移動させることによって、寸法計測装置１００は１台のカメラを用いて図９のステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理及び、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の処理を実行してもよい。また、予め対象物の片方の輪郭位置とスケールＭＩＮ２１の目盛り位置とが一致するように対象物２を設置することで、１台のカメラを用いて対象物２の幅を採寸することも可能である。その場合は、寸法計測装置１００は図９のステップＳ１０４からＳ１０６までの処理を実行するだけで、対象物２の幅を算出することができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る寸法計測装置１００等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００……寸法計測装置
１…………光透過板
２…………対象物
３…………投光器
４…………ガラススケール
５…………エリアカメラＡ
６…………エリアカメラＢ
７…………一軸ステージ
８…………コントローラ
９…………画像処理部
１１………制御部
１２………記憶部
１３………メディア入出力部
１４………入力部
１５………表示部
１６………周辺機器Ｉ／Ｆ部
２１………スケールＭＩＮ
２２………スケールＭＡＸ
３０………目盛りカウント領域
３１………輪郭抽出領域
３３………最終カウント目盛り位置
３５………分解能測定領域
３９………輪郭位置

Claims (6)

1. スケールと重ねて配置された対象物の寸法を測定する寸法測定装置であって、
   直線状の軸に沿って移動するように取り付けられた撮像部と、
   前記軸に平行で前記撮像部の撮像方向に配置された前記スケールと、
   前記スケールの基準目盛り位置から、前記対象物の輪郭位置まで、前記撮像部を移動させるコントローラと、
   前記撮像部が移動しながら撮像した撮像画像に基づいて、前記スケールの目盛りをカウントする目盛りカウント手段と、
   前記撮像画像に前記輪郭位置が存在するか否かを判定する判定手段と、
   前記目盛りカウント手段で、前記輪郭位置が存在するまで前記スケールの目盛りをカウントする手段と、
   前記輪郭位置における前記撮像画像の、目盛り間の距離及び目盛り間を構成するピクセル数に基づいて、画素分解能を測定する画素分解能測定手段と、
   前記目盛りカウント手段にて最後にカウントされた目盛り位置から前記輪郭位置までのピクセル数と前記画素分解能とに基づいて、前記最後にカウントされた目盛り位置から前記輪郭位置までの実寸値を算出する算出手段と、
   前記基準目盛り位置から前記輪郭位置までの距離を算出する算出手段と、
   を備えることを特徴とする寸法測定装置。
2. 前記画像分解能測定手段は、前記輪郭位置が存在する画像から分解能を求めることを特徴とする請求項１の寸法測定装置。
3. 前記撮像部は、第１の撮像部と第２の撮像部とを備え、
   前記コントローラは、前記第１の撮像部を前記スケールの前記基準位置から前記対象物の一方の輪郭位置まで移動させるとともに、前記第２の撮像部を前記スケールの反対側の前記基準位置から前記対象物の他方の輪郭位置まで移動させる
   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. 前記画素分解能測定手段は、複数の前記目盛り間を構成するピクセル数に基づいて、前記画素分解能を測定する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の寸法計測装置。
5. 直線状の軸に沿って移動するように取り付けられた撮像部と、前記軸に平行で前記撮像部の撮像方向に配置された前記スケールと、前記スケールの基準目盛り位置から、前記スケールと重ねて配置された対象物の輪郭位置まで、前記撮像部を移動させるコントローラと、を備える寸法測定装置を用いて、前記対象物の寸法を測定する寸法測定方法であって、
   前記撮像部が移動しながら撮像した撮像画像に基づいて、前記スケールの目盛りをカウントする目盛りカウントステップと、
   前記撮像画像に前記輪郭位置が存在するか否かを判定する判定ステップと、
   前記目盛りカウントステップで、前記輪郭位置が存在するまで前記スケールの目盛りをカウントするステップと、
   前記輪郭位置における前記撮像画像の、目盛り間の距離及び目盛り間を構成するピクセル数に基づいて、画素分解能を測定する画素分解能測定ステップと、
   前記目盛りカウントステップにて最後にカウントされた目盛り位置から前記輪郭位置までのピクセル数と前記画素分解能とに基づいて、前記最後にカウントされた目盛り位置から前記輪郭位置までの実寸値を算出する算出ステップと、
   前記基準目盛り位置から前記輪郭位置までの距離を算出する算出ステップと、
   を含むことを特徴とする寸法測定方法。
6. コンピュータを、スケールと重ねて配置された対象物の寸法を測定する寸法測定装置として機能させるためのプログラムであって、
   前記寸法測定装置は、
   直線状の軸に沿って移動するように取り付けられた撮像部と、
   前記軸に平行で前記撮像部の撮像方向に配置された前記スケールと、
   前記スケールの基準目盛り位置から、前記対象物の輪郭位置まで、前記撮像部を移動させるコントローラと、を備え、
   前記コンピュータを、
   前記撮像部が移動しながら撮像した撮像画像に基づいて、前記スケールの目盛りをカウントする目盛りカウント手段、
   前記撮像画像に前記輪郭位置が存在するか否かを判定する判定手段、
   前記目盛りカウント手段で、前記輪郭位置が存在するまで前記スケールの目盛りをカウントする手段、
   前記輪郭位置における前記撮像画像の、目盛り間の距離及び目盛り間を構成するピクセル数に基づいて、画素分解能を測定する画素分解能測定手段、
   前記目盛りカウント手段にて最後にカウントされた目盛り位置から前記輪郭位置までのピクセル数と前記画素分解能とに基づいて、前記最後にカウントされた目盛り位置から前記輪郭位置までの実寸値を算出する算出手段、
   前記基準目盛り位置から前記輪郭位置までの距離を算出する算出手段、
   として機能させるためのプログラム。

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