JP2016031309A - Edge position detection device, width measurement device, and calibration method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ラインスキャン形のCCDカメラを使用した鋼板等のエッジ位置検出装置、幅測定装置、及びその校正方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to an edge position detection device such as a steel plate using a line scan type CCD camera, a width measurement device, and a calibration method thereof.
従来、鋼板の製造ラインにおいては、搬送される鋼板の幅や長さ等の形状を非接触で測定する装置として、ラインスキャン形のCCDカメラや、エリアスキャン形のCCDカメラを用いたエッジ位置検出装置、幅測定装置がある。 Conventionally, in a steel plate production line, edge position detection using a line scan type CCD camera or an area scan type CCD camera as a device for measuring the width, length, etc. of the steel plate being conveyed in a non-contact manner. There are devices and width measuring devices.
これらの装置は、一般に、鋼板のエッジ位置を正確に検出するために、鋼板の上部にCCDカメラを設け、鋼板の下部に、鋼板の移動方向と直行する方向に長い照明光源を備えて、鋼板によって遮光された鋼板エッジの明暗をコントラスと良くして撮像するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。 In general, these devices are provided with a CCD camera at the top of the steel plate to accurately detect the edge position of the steel plate, and at the bottom of the steel plate with an illumination light source that is long in the direction perpendicular to the moving direction of the steel plate. The contrast of the light-shielded steel plate edge is improved by contrast, and imaging is performed (for example, refer to Patent Document 1).
特許文献1に開示された鋼板の幅測定等においては、鋼板の幅測定精度を向上させるために、鋼板の端部断面形状の影響を受けないようにするために、CCDカメラの光軸を測定基準面の鉛直方向に対して予め設定された角度で傾斜させ、常に、鋼板の端部下部角を確実にとらえて撮像したいとする要求がある。
In the width measurement of the steel sheet disclosed in
また、CCDカメラの光軸を傾斜させたいとする理由には、CCDカメラの視野範囲を、被測定物の測定空間近傍に限定したい場合、例えば、鋼板の下部に設ける照明光源の幅寸法を小さくして、照明光源と鋼板を搬送する製造設備と干渉をなくしたり、測定光学空間の空気の清浄化を図ったりする場合などがある。 In addition, the reason why the optical axis of the CCD camera is inclined is that when the field of view of the CCD camera is limited to the vicinity of the measurement space of the object to be measured, for example, the width of the illumination light source provided below the steel plate is reduced. In some cases, interference between the illumination light source and the manufacturing equipment for conveying the steel plate is eliminated, or the air in the measurement optical space is cleaned.
このような要求を満たすために、CCDカメラの光軸の傾斜する場合には、エッジ位置や幅測定位置の校正の問題がある。先ず、この校正の問題について説明する。 In order to satisfy such a requirement, there is a problem of calibration of the edge position and the width measurement position when the optical axis of the CCD camera is inclined. First, the calibration problem will be described.
図8を参照して、CCDカメラ1の光軸Caを測定基準面の鉛直方向とした、従来のエッジ位置検出装置の校正方法を説明する。
With reference to FIG. 8, a calibration method for a conventional edge position detection apparatus in which the optical axis Ca of the
一般的に、鋼板のエッジ位置検出装置、幅測定装置等は、その位置の設定位置精度が予め保証された校正板を14使用して、測定精度を保証するようにしている。
In general, a steel plate edge position detection device, a width measurement device, and the like use a
校正板14は、例えば、図8(c)に示すように、1枚の板に複数の穴を明け、その穴の両端を予め設定された(エッジ)位置精度で加工して、エッジ基準、及び幅基準として使用している。
For example, as shown in FIG. 8C, the
図8(a)に示すように、下部光源16を使用したエッジ位置検出方式の場合、この校正板14の幅方向の中心位置CLを、例えば、CCDカメラ1の光軸Ca中心に合わせ、エッジ基準位置N1〜N4、P1〜P4が設定される。
As shown in FIG. 8A, in the case of the edge position detection method using the
CCDカメラ1の校正は、校正板14のエッジ基準位置(N1〜N4、P1〜P4)と、このエッジ基準位置に対応するCCDカメラ1のカメラピクセル(画素)アドレス出力と、を対応付けるもので、図8(b)に示すような関係を校正テーブルとして保存しておく。
The calibration of the
特許文献1に開示されたた製品幅長さ計において、CCDカメラの光軸を、測定基準面に対して鉛直方向に設けた場合には、図8(b)に示すように、エッジ基準位置(N1〜N4、P1〜P4)とCCDカメラのアドレス出力は直線補間が可能な線形の関係が得られる。
In the product width length meter disclosed in
したがって、エッジ位置がエッジ基準位置(校正点)の間で検出された場合でも、線形補間が可能であるので、その位置は校正テーブルを使用して測定範囲の全てにおいて、予め設定された位置精度を保証することが可能である。 Therefore, even if the edge position is detected between the edge reference positions (calibration points), linear interpolation is possible, so that the position is set to the position accuracy set in advance in the entire measurement range using the calibration table. Can be guaranteed.
しかしながら、CCDカメラ1の光軸Caが測定基準面に対して、予め設定された角度(θ)傾斜した場合には、図9(a)に示すように、測定基準面とその結像面とは平行な関係とならないので、校正テーブルのエッジ基準位置(N1〜N4、P1〜P4)座標とCCDカメラ1のカメラピクセルアドレス(出力)とは、図9(b)に示すような非線形な関係となることが知られている。
However, when the optical axis Ca of the
したがって、図9(c)に示すように、CCDカメラ1のエッジ位置が校正点間(Ai−Ai+1)で検出された場合、校正テーブルを参照して校正点間を直線補間で補正しても、直線補間した座標位置Pmと真の座標位置Prとは誤差を生じる問題がある。
Therefore, as shown in FIG. 9C, when the edge position of the
この誤差を低減する対策として、校正板14のエッジ基準位置のピッチ(穴明け)を細かく設定する(校正点を増やす)方法が考えられるが、高精度で設定されるエッジ基準位置を多数加工することは、加工が複雑で高価になる問題がある。 As a measure to reduce this error, a method of finely setting the pitch (drilling) of the edge reference position of the calibration plate 14 (increasing the calibration point) can be considered, but a large number of edge reference positions set with high accuracy are processed. That is, the processing is complicated and expensive.
本発明は、測定基準面の鉛直方向に対して光軸Caを予め設定される角度(θ)傾斜させたCCDカメラを用いて、エッジ位置を求めるエッジ位置測定装置、及び幅測定装置において、校正板のエッジ基準位置の設定数を削減して、校正点間のエッジ位置を高精度で補正することが可能なエッジ位置測定装置、幅測定装置、及びその校正方法を提供することを目的とする。 The present invention relates to an edge position measuring device and a width measuring device for obtaining an edge position using a CCD camera in which an optical axis Ca is inclined at a preset angle (θ) with respect to a vertical direction of a measurement reference plane. An object of the present invention is to provide an edge position measuring device, a width measuring device, and a calibration method thereof capable of correcting the edge positions between calibration points with high accuracy by reducing the number of edge reference positions on the plate. .
上記目的を達成するために、本実施形態の請求項1に係るエッジ位置検出装置は、被測定物のエッジ部を撮像するCCDカメラと、前記被測定物の測定基準面において、複数のエッジ基準位置を設定するための校正板と、前記校正板のエッジ基準位置の撮像信号と、前記複数のエッジ位置基準位置(校正点)と、を予め対応付けした校正テーブルを備え、前記CCDカメラの撮像信号から、前記被測定物のエッジ位置を、前記校正テーブルを参照して求めるエッジ位置演算部と、を備えるエッジ位置検出装置であって、前記CCDカメラはラインスキャン形のCCDカメラであって、当該CCDカメラの光軸は、前記被測定物の測定基準面の鉛直軸に対して予め定める角度傾斜させて、当該CCDカメラのエッジ位置測定範囲において、前記被測定物の端部下部角を常に撮像するように設定し、前記エッジ位置演算部は、前記CCDカメラの撮像信号からエッジ位置に対応するピクセルアドレスを求めるエッジ検出部と、前記校正テーブルを備え、当該校正テーブルを参照して、校正点間の中央位置座標を求めるエッジ位置座標演算部と、前記校正点間を結ぶ真の校正カーブを計算により求め、前記校正点間を結ぶ校正折線と、前記中央位置座標に対応する前記真の校正カーブの当該仮想校正点座標との差を求め、各校正点間の差を仮想校正点誤差(En)テーブルとして作成しておく校正点間補間処理部と、を備え、前記CCDカメラは、前記被測定物の端部下部角を撮像し、前記エッジ検出部は、撮像した当該端部下部角の撮像信号からピクセルアドレスを求め、前記エッジ位置座標演算部は、前記校正テーブルを参照して、前記ピクセルアドレスに対応する測定基準(校正テーブル)座標での2つの校正点を求め、前記校正点間補間処理部は、求めた前記ピクセルアドレスに対応する、前記仮想校正点誤差を参照して校正点補間演算を行い補正されたエッジ位置求め、前記エッジ位置検出装置は、前記CCDカメラで検出したカメラピクセルアドレスに対応する前記被測定物のエッジ位置を、前記校正テーブル及び前記仮想校正点誤差テーブルを参照して、仮想的に校正点を増やしてエッジ位置の測定誤差を軽減するようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an edge position detection apparatus according to
上記目的を達成するために、本実施形態の請求項3に係る幅測定装置は、被測定物の両端のエッジ部を予め設定された間隔で設定して撮像する一対のCCDカメラと、前記被測定物の測定基準面において、前記被測定物のエッジ位置の測定範囲において複数の幅基準位置(校正点)を設定する校正板と、前記校正板の幅基準位置の撮像信号と、前記複数の校正点と、を予め対応付けした校正テーブルを備え、夫々の前記CCDカメラの撮像信号から、前記被測定物の幅両端部のエッジ位置を、前記校正テーブルを参照して求めるエッジ位置演算部と、を備え、さらに、求めた当該幅両端部のエッジ位置信号から前記被測定物の幅を求める幅演算部と、を備える幅測定装置であって、前記CCDカメラはラインスキャン形のCCDカメラであって、当該CCDカメラの光軸は、前記被測定物の測定基準面の鉛直軸に対して予め定める角度傾斜させて、当該CCDカメラのエッジ位置測定範囲において、前記被測定物の下部角を常に撮像するように設定し、前記エッジ位置演算部は、前記CCDカメラの撮像信号からエッジ位置に対応するピクセルアドレスを求めるエッジ検出部と、前記校正テーブルを備え、当該校正テーブルを参照して、校正点間の中央位置座標を求めるエッジ位置座標演算部と、前記校正点間を結ぶ真の校正カーブを計算により求め、前記校正点間を結ぶ校正折線と、前記中央位置座標に対応する前記真の校正カーブの当該仮想校正点座標との差を求め、各校正点間の差を仮想校正点誤差(En)テーブルとして作成しておく校正点間補間処理部と、を備え、夫々の前記CCDカメラは、前記被測定物の幅両端部下部角を撮像し、前記エッジ検出部は、撮像した当該端部下部角の撮像信号からピクセルアドレスを求め、前記エッジ位置座標演算部は、前記校正テーブルを参照して、前記ピクセルアドレスに対応する測定基準(校正テーブル)座標での2つの校正点を求め、前記校正点間補間処理部は、求めた前記ピクセルアドレスに対応する、前記仮想校正点誤差テーブルを参照して校正点補間演算を行って補正されたエッジ位置求め、前記エッジ位置検出装置は、前記CCDカメラで検出したカメラピクセルアドレスに対応する前記被測定物のエッジ位置を、前記校正テーブル及び前記仮想校正点誤差テーブルを参照して、仮想的に校正点を増やして補正されたエッジ位置を求め、前記幅演算部は、補正された一対のエッジ位置から前記被測定物の幅を求めるようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a width measuring apparatus according to a third aspect of the present embodiment includes a pair of CCD cameras that capture images by setting edge portions at both ends of an object to be measured at preset intervals, and the object to be measured. On the measurement reference plane of the measurement object, a calibration plate that sets a plurality of width reference positions (calibration points) in the measurement range of the edge position of the measurement object, an imaging signal of the width reference position of the calibration plate, and the plurality of A calibration table that associates calibration points in advance with each other, and an edge position calculation unit that obtains edge positions at both ends of the width of the object to be measured from the imaging signals of the CCD cameras with reference to the calibration table; , And a width calculation unit that obtains the width of the object to be measured from the obtained edge position signals at both ends of the width, wherein the CCD camera is a line scan type CCD camera. There The optical axis of the CCD camera is inclined at a predetermined angle with respect to the vertical axis of the measurement reference plane of the object to be measured, and the lower angle of the object to be measured is always imaged in the edge position measurement range of the CCD camera. The edge position calculation unit includes an edge detection unit that obtains a pixel address corresponding to an edge position from an imaging signal of the CCD camera, and the calibration table. An edge position coordinate calculation unit for obtaining the center position coordinates, a true calibration curve connecting the calibration points by calculation, a calibration broken line connecting the calibration points, and the true calibration curve corresponding to the center position coordinates A calibration point interpolating processing unit that calculates a difference between the calibration point coordinates of each of the calibration points and creates a difference between the calibration points as a virtual calibration point error (En) table. The CCD camera images the lower corners at both ends of the width of the object to be measured, the edge detector obtains a pixel address from the imaged signal of the lower corners of the imaged image, and the edge position coordinate calculator Referring to the calibration table, two calibration points at the measurement standard (calibration table) coordinates corresponding to the pixel address are obtained, and the interpolation processing unit between the calibration points corresponds to the obtained pixel address. An edge position corrected by performing a calibration point interpolation calculation with reference to a point error table, and the edge position detection device calculates the edge position of the object to be measured corresponding to the camera pixel address detected by the CCD camera. Referring to the calibration table and the virtual calibration point error table, the corrected edge position is obtained by virtually increasing the calibration points, and the width calculation unit is corrected. Characterized in that a pair of edge position and to determine the width of the object to be measured.
上記目的を達成するために、本実施形態の請求項6に係るエッジ位置検出装置の校正方法は、被測定物のエッジ部を撮像するCCDカメラと、前記被測定物の測定基準面において、複数のエッジ基準位置を設定するための校正板と、前記校正板のエッジ基準位置の撮像信号と、前記複数のエッジ位置基準位置(校正点)と、を予め対応付けした校正テーブルを備え、前記CCDカメラの撮像信号から、前記被測定物のエッジ位置を、前記校正テーブルを参照して求めるエッジ位置演算部と、を備えるエッジ位置検出装置の校正方法であって、前記CCDカメラはラインスキャン形のCCDカメラであって、当該CCDカメラの光軸は、前記被測定物の測定基準面の鉛直軸に対して予め定める角度傾斜させて、当該CCDカメラのエッジ位置測定範囲において、前記被測定物の端部下部角を常に撮像するように設定し、前記エッジ位置演算部は、前記CCDカメラの撮像信号からエッジ位置に対応するピクセルアドレスを求めるエッジ検出部と、前記校正テーブルを備え、当該校正テーブルを参照して、校正点間の中央位置座標を求めるエッジ位置座標演算部と、前記校正点間を結ぶ真の校正カーブを計算により求め、前記校正点間を結ぶ校正折線と、前記中央位置座標に対応する前記真の校正カーブの当該仮想校正点座標との差を求め、各校正点間の差を仮想校正点誤差(En)テーブルとして作成しておく校正点間補間処理部と、を備え、前記CCDカメラは、前記被測定物の端部下部角を撮像し、前記エッジ検出部は、撮像した当該端部下部角の撮像信号からピクセルアドレスを求め、前記エッジ位置座標演算部は、前記校正テーブルを参照して、前記ピクセルアドレスに対応する測定基準(校正テーブル)座標での2つの校正点を求め、前記校正点間補間処理部は、求めた前記ピクセルアドレスに対応する、前記仮想校正点誤差を参照して校正点補間演算を行い補正されたエッジ位置求め、前記エッジ位置検出装置は、前記CCDカメラで検出したカメラピクセルアドレスに対応する前記被測定物のエッジ位置を、前記校正テーブル及び前記仮想校正点誤差テーブルを参照して、仮想的に校正点を増やしてエッジ位置の測定誤差を軽減するようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a calibration method for an edge position detection apparatus according to
上記目的を達成するために、本実施形態の請求項7に係る幅測定装置の校正方法は、被測定物の両端のエッジ部を予め設定された間隔で設定して撮像する一対のCCDカメラと、前記被測定物の測定基準面において、前記被測定物の両端部のエッジ位置の測定範囲において、当該両端部間の複数の幅エッジ基準位置(校正点)を設定する1枚の校正板と、前記校正板の両端部のエッジ基準位置の撮像信号と、前記複数の校正点と、を予め対応付けした校正テーブルを備え、夫々の前記CCDカメラの撮像信号から、前記被測定物の両端部のエッジ位置を、前記校正テーブルを参照して求めるエッジ位置演算部と、を備え、さらに、求めた当該両端部のエッジ位置信号から前記被測定物の幅を求める幅演算部と、を備える幅測定装置の校正方法であって、前記CCDカメラはラインスキャン形のCCDカメラであって、当該CCDカメラの光軸は、前記被測定物の測定基準面の鉛直軸に対して予め定める角度傾斜させて、当該CCDカメラのエッジ位置測定範囲において、前記被測定物の下部角を常に撮像するように設定し、前記エッジ位置演算部は、前記CCDカメラの撮像信号からエッジ位置に対応するピクセルアドレスを求めるエッジ検出部と、前記校正テーブルを備え、当該校正テーブルを参照して、校正点間の中央位置座標を求めるエッジ位置座標演算部と、前記校正点間を結ぶ真の校正カーブを計算により求め、前記校正点間を結ぶ校正折線と、前記中央位置座標に対応する前記真の校正カーブの当該仮想校正点座標との差を求め、各校正点間の差を仮想校正点誤差(En)テーブルとして作成しておく校正点間補間処理部と、を備え、夫々の前記CCDカメラは、前記被測定物の両端部下部角を撮像し、前記エッジ検出部は、撮像した当該端部下部角の撮像信号からピクセルアドレスを求め、前記エッジ位置座標演算部は、前記校正テーブルを参照して、前記ピクセルアドレスに対応する測定基準(校正テーブル)座標での2つの校正点を求め、前記校正点間補間処理部は、求めた前記ピクセルアドレスに対応する、前記仮想校正点誤差テーブルを参照して校正点補間演算を行って補正されたエッジ位置求め、前記エッジ位置検出装置は、前記CCDカメラで検出したカメラピクセルアドレスに対応する前記被測定物のエッジ位置を、前記校正テーブル及び前記仮想校正点誤差テーブルを参照して、仮想的に校正点を増やして補正されたエッジ位置を求め、前記幅演算部は、補正された一対のエッジ位置から前記被測定物の幅を求めるようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a calibration method of a width measuring apparatus according to claim 7 of the present embodiment includes a pair of CCD cameras that capture images by setting edge portions at both ends of a measured object at predetermined intervals. A calibration plate for setting a plurality of width edge reference positions (calibration points) between the two end portions in the measurement range of the edge positions of the two end portions of the measurement target on the measurement reference plane of the measurement target; A calibration table in which the imaging signals at the edge reference positions at both ends of the calibration plate and the plurality of calibration points are associated in advance, and the both ends of the object to be measured are obtained from the imaging signals of the CCD cameras. An edge position calculation unit that obtains the edge position of the measured object by referring to the calibration table, and a width calculation unit that obtains the width of the object to be measured from the obtained edge position signals at both ends. With the calibration method of the measuring device The CCD camera is a line scan type CCD camera, and the optical axis of the CCD camera is inclined at a predetermined angle with respect to the vertical axis of the measurement reference plane of the object to be measured. In an edge position measurement range, set to always image the lower corner of the object to be measured, the edge position calculation unit, an edge detection unit for obtaining a pixel address corresponding to the edge position from the imaging signal of the CCD camera; The calibration table is provided, and by referring to the calibration table, an edge position coordinate calculation unit for obtaining a center position coordinate between calibration points and a true calibration curve connecting the calibration points are obtained by calculation, and between the calibration points is calculated. The difference between the calibration broken line to be connected and the virtual calibration point coordinate of the true calibration curve corresponding to the center position coordinate is obtained, and the difference between the calibration points is calculated as a virtual calibration point error (En). A calibration point interpolating processing unit prepared as a table, and each of the CCD cameras images the lower corners at both ends of the object to be measured, and the edge detecting unit captures the lower corners of the captured end portions. The edge position coordinate calculation unit refers to the calibration table to obtain two calibration points at the measurement standard (calibration table) coordinates corresponding to the pixel address, and the calibration point The interpolating processing unit obtains an edge position corrected by performing a calibration point interpolation calculation with reference to the virtual calibration point error table corresponding to the obtained pixel address, and the edge position detecting device is the CCD camera. Virtually calibrate the edge position of the measurement object corresponding to the detected camera pixel address with reference to the calibration table and the virtual calibration point error table Asking the corrected edge positions increased, the width calculating unit is characterized from the corrected pair of edge position that has to determine the width of the object to be measured.
以下、図面を参照して説明する。 Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1〜図5を参照して、第1の実施形態のエッジ位置検出装置について説明する。図1は、本実施形態のエッジ位置検出装置の校正の原理の概要を説明する図である。
(First embodiment)
With reference to FIGS. 1-5, the edge position detection apparatus of 1st Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of the principle of calibration of the edge position detection apparatus according to the present embodiment.
校正の原理は、図1(a)に示すように、CCDカメラ1が、測定基準面の鉛直方向に対して角度θ傾斜して設定された光学系が対象となる。
The principle of calibration is an optical system in which the
このような光学系の場合には、図8(c)で説明したような校正板14を、測定基準面において校正テーブルを作成すると、測定基準面の座標(校正テーブル座標)とCCDカメラ1で撮像された撮像信号のカメラピクセルアドレス(結像面の座標)とは、測定基準面とCCDカメラ1の撮像面とが平行でないため、図9(b)に示すような非線形の関係となることは図9でも述べた。
In the case of such an optical system, when a calibration table is created on the measurement reference plane using the
そこで、エッジ位置測定の前処理として、図1に示すように、CCDカメラ1のレンズ主点の位置を、測定基準面からの高さH0、測定基準座標原点からの距離Xc、主点を通る光軸Caの傾斜角度を角度θとして、測定基準面の各校正点間(xi−xi+1)の理論上の誤差を計算で求めておき、各校正点間の中央の位置座標に仮想的な仮想校正点を設定する。
Accordingly, as preprocessing for edge position measurement, as shown in FIG. 1, the position of the lens principal point of the
そこで、
(1)予め校正テーブルを作成する(校正点間座標を結ぶ校正折線を求める)。
(2)設定した光学座標で測定基準面の座標と結像面の座標との座標関係を示す真の校正カーブLrcを計算により求める。(図1(b)参照。)
(3)校正折線Lmの校正点間座標と、真の校正カーブLrcから求めた仮想校正点Prとの差を誤差として求め、この誤差を仮想校正点誤差テーブルとして記憶しておく。
there,
(1) A calibration table is created in advance (a calibration broken line connecting coordinates between calibration points is obtained).
(2) A true calibration curve Lrc indicating the coordinate relationship between the coordinates of the measurement reference plane and the coordinates of the imaging plane is determined by calculation using the set optical coordinates. (See FIG. 1 (b).)
(3) The difference between the calibration point coordinates of the calibration broken line Lm and the virtual calibration point Pr obtained from the true calibration curve Lrc is obtained as an error, and this error is stored as a virtual calibration point error table.
そして、エッジ位置検出処理(測定)として、
(4)CCDカメラで検出したピクセルアドレスに対応するエッジ位置座標を、
校正テーブルを参照して求める。
(5)そして求めたエッジ位置について、仮想校正点誤差テーブルを参照して、補正されたエッジ位置を求める。(図1(c)参照)
即ち、CCDカメラの光学的な配置から、校正済みの校正点間の中央部Pmと幾何学的計算によって求まる真の校正カーブの仮想校正点Prとの差(誤差)を算出し、この誤差分を差し引いた位置を補正されたエッジ位置とする。
And as edge position detection processing (measurement),
(4) The edge position coordinates corresponding to the pixel address detected by the CCD camera are
Obtain by referring to the calibration table.
(5) With respect to the obtained edge position, the corrected edge position is obtained by referring to the virtual calibration point error table. (See Fig. 1 (c))
That is, the difference (error) between the center portion Pm between the calibrated calibration points and the virtual calibration point Pr of the true calibration curve obtained by geometric calculation is calculated from the optical arrangement of the CCD camera. The position obtained by subtracting is used as the corrected edge position.
したがって、図1(d)に示すように、既存の校正点に加えて仮想的な仮想校正点が加わり、校正折線と真の校正カーブとの差は減少するので、校正板14のエッジ基準位置を新たに追加することなく測定精度が向上した、エッジ位置検出装置を提供することができる。 Therefore, as shown in FIG. 1D, a virtual virtual calibration point is added in addition to the existing calibration points, and the difference between the calibration broken line and the true calibration curve is reduced. It is possible to provide an edge position detection device with improved measurement accuracy without adding a new one.
次に、このような校正原理を備えるエッジ位置検出装置の構成について、図2を参照して説明する。 Next, the configuration of the edge position detection apparatus having such a calibration principle will be described with reference to FIG.
エッジ検出装置30の構成は、被測定物13aのエッジ部を撮像するCCDカメラ1と、被測定物13aの測定基準面において、複数のエッジ基準位置を設定するための校正板14と、校正板14のエッジ基準位置の撮像信号と、複数のエッジ位置基準位置(校正点)と、を予め対応付けした校正テーブル22aを備え、CCDカメラ1の撮像信号から、被測定物13aのエッジ位置を、校正テーブルを参照して求めるエッジ位置演算部2と、を備える。
The configuration of the
次に、各部の構成について説明する。CCDカメラ1はラインスキャン形のCCDカメラであって、CCDカメラ1の光軸Caは、被測定物13aの測定基準面の鉛直軸に対して予め定める角度(θ)傾斜させて、CCDカメラのエッジ位置測定範囲において、被測定物13aの端部下部角を常に撮像するように設定しておく。
Next, the configuration of each unit will be described. The
さらに、被測定物13aの下部に下部光源16を備え、下部光源16の幅方向の寸法は、CCDカメラ1の測定範囲に対応する視野範囲をカバーする長さとしておく。
Further, a lower
エッジ位置演算部2は、CCDカメラ1の撮像信号からエッジ位置に対応するピクセルアドレスを求めるエッジ検出部21と、校正テーブルを備え、校正テーブルを参照して、校正点間の中央位置座標を求めるエッジ位置座標演算部22と、校正点間を結ぶ真の校正カーブを計算により求め、校正点間を結ぶ校正折線と、中央位置座標に対応する真の校正カーブの仮想校正点座標との差を求め、各校正点間の差を仮想校正点誤差(En)テーブル23aとして作成しておく校正点補間処理部23と、を備える。
The edge
次に、このように構成された、エッジ値検出装置30の動作について説明する。
Next, the operation of the edge
CCDカメラ1は、被測定物13aの端部下部角を撮像し、エッジ検出部21は、撮像した当該端部下部角の撮像信号からピクセルアドレスを求める。
The
そして、エッジ位置座標演算部22は、校正テーブルを参照して、ピクセルアドレスに対応する測定位置(校正テーブル)座標の2つの校正点を求める。
Then, the edge position coordinate
次に、校正点間補間処理部23は、求めた前記ピクセルアドレスに対応する、仮想校正点誤差を参照して校正点補間演算を行い補正されたエッジ位置求める(この校正点補間処理部23の動作の詳細については後述する。)。
Next, the calibration point
このような構成のエッジ位置検出装置30は、CCDカメラ1で検出したカメラピクセルアドレスに対応する被測定物13aのエッジ位置を、校正テーブル22a及び仮想校正点誤差テーブル23aを参照して、仮想的に校正点を増やしてエッジ位置の測定誤差を軽減することができる。
The edge
さらに、CCDカメラ1の光軸を斜視することで、下部光源の必要な幅方向寸法を小さくすることも可能である。
Furthermore, the required width direction dimension of the lower light source can be reduced by making the optical axis of the
次に、図3乃至図5を参照して、この校正点補間処理部23の詳細な実施例について説明する。図3は、本実施形態のエッジ位置検出装置30の校正点間補間処理部23の動作を説明するフローチャート図である。
Next, a detailed example of the calibration point
校正点補間処理部23の動作は、図3に示すように、測定前に予め実行しておく前処理と、測定時のエッジ処理とがある。前処理は、先ず、校正板14を測定基準面において、校正テーブルの座標xとCCDカメラ1のカメラピクセルアドレスiとを、対応付けしたテーブルを作成する(s1)。
As shown in FIG. 3, the operation of the calibration point
このテーブルのイメージの一部分を、図4に示す校正点n、校正点n+1、・・・校正点n+iと複数の点を結ぶ破線(校正折線Lm)で示す。 A part of the image of the table is indicated by a broken line (calibration broken line Lm) connecting the calibration point n, the calibration point n + 1,...
次に、図5の示すCCDカメラ1で撮像する光学系の設定条件から、校正テーブル座標xと、CCDカメラ1の撮像面座標(ピクセルアドレス)iとを対応付けした真の校正カーブLrcを幾何学的なカメラの設定条件から求める(s2)。この真の校正カーブLrc作成方法については、図5を参照して後述する。
Next, a true calibration curve Lrc in which the calibration table coordinate x and the imaging surface coordinate (pixel address) i of the
次に、校正折線Lmの校正点間の中央位置Pmと、この中央位置に対応する真の校正カーブLrcの仮想交差点Prの間の差を求め、全校正点間についてこの誤差を求め、仮想校正点誤差テーブルとして記憶しておく(s3)。 Next, a difference between the center position Pm between the calibration points of the calibration broken line Lm and the virtual intersection Pr of the true calibration curve Lrc corresponding to the center position is obtained, and this error is obtained between all the calibration points. It is stored as an error table (s3).
次に、このような前処理を完了した状態で、エッジ位置の検出処理を開始する。先ず、エッジ検出部21は、CCDカメラ1が検出した撮像信号からエッジ値に対応するピクセルアドレスを検出してエッジ値座標演算部に22に送る(s4)。
Next, edge position detection processing is started in a state where such preprocessing is completed. First, the
エッジ値座標演算部に22は、このピクセルアドレスに対応する校正テーブル座標xでの位置を、校正テーブル22aを参照して求める(s5)とともに、求めた座標位置が仮想校正点以上か以下かを判定して校正点間補間処理部23に送る(s6)。
The edge value coordinate
そして、校正点間補間処理部23では、求めた座標に対応するエッジ位置を、仮想校正点誤差テーブルを参照して誤差補間演算を行い、例えば、仮想校正点以下のia場合、校正点補間後の校正折線Lmrの対応する座標xa誤差補間演算のエッジ値とする(s7)。
Then, the inter-calibration point
次に、図5を参照して、真の校正カーブLrcの算出、及び、校正点間の補間演算方法について、詳細を説明する。 Next, the details of the calculation of the true calibration curve Lrc and the interpolation calculation method between the calibration points will be described with reference to FIG.
図5は、CCDカメラ1のレンズ主点の位置を、測定基準面からの高さH0、測定基準座標原点からの距離Xc、この主点を通る光軸Caの傾斜角度を角度θとして、測定基準面の座標xと、結像面のカメラピクセル座標iとの対応関係を数式化するための幾何学的なモデル図である。
FIG. 5 shows the position of the lens principal point of the
測定基準面の座標xと、結像面のカメラピクセル座標iとは、可逆な関数関係にある。 The coordinate x on the measurement reference plane and the camera pixel coordinate i on the imaging plane have a reversible functional relationship.
先ず、光軸Ca1の方程式と光軸Ca2の方程式とから、画素分解能dxのカメラピクセルアドレスiと、測定基準面(校正テーブル)座標xとの座標変換関数の一般式を求める。 First, a general expression of a coordinate conversion function between the camera pixel address i having the pixel resolution dx and the measurement reference plane (calibration table) coordinate x is obtained from the equation of the optical axis Ca1 and the equation of the optical axis Ca2.
直線Ca1の方程式は、
x =−tan(θ+α1)・(y−H0)+Xc
y=0のとき、x=Xc+H0・tanθ+dx1 だから、
Xc+H0・tanθ+dx1 = H0・tan(θ+α1)+Xc
H0・tanθ+dx1 = H0・tan(θ+α1)
dx1 = H0・tan(θ+α1)−H0・tanθ
dx1 = H0・[tan(θ+α1)−tanθ]
α1=tan-1(1・dx/H0・cosθ) を代入すると、
dx1 = H0・[tan(θ+ tan-1(1・dx/H0・cosθ))−tanθ]
直線Ca2の方程式は、
x =−tan(θ+α2)・(y−H0)+Xc
y=0のとき、x=Xc+H0・tanθ+dx1+dx2 だから、
Xc+H0・tanθ+dx1+dx2 = H0・tan(θ+α2)+Xc
H0・tanθ+dx1+dx2 = H0・tan(θ+α2)
dx1+dx2 = H0・tan(θ+α2)−H0・tanθ
dx1+dx2 = H0・[tan(θ+α2)−tanθ]
α2=tan-1(2・dx/H0・cosθ) を代入すると、
dx1+dx2 = H0・[tan(θ+ tan-1(2・dx/H0・cosθ))−tanθ]
結局、一般式は、
x = dx1+dx2+dxi+Xc+H0・tanθ
= H0・[tan(θ+ tan-1(i・dx/H0・cosθ))−tanθ] +Xc+H0・tanθ ・・・(1)
となる。
The equation of the straight line Ca1 is
x = −tan (θ + α1) ・ (y−H0) + Xc
When y = 0, x = Xc + H0 ・ tanθ + dx1
Xc + H0 ・ tanθ + dx1 = H0 ・ tan (θ + α1) + Xc
H0 ・ tanθ + dx1 = H0 ・ tan (θ + α1)
dx1 = H0 ・ tan (θ + α1) −H0 ・ tanθ
dx1 = H0 ・ [tan (θ + α1) −tanθ]
Substituting α1 = tan -1 (1 ・ dx / H0 ・ cosθ),
dx1 = H0 ・ [tan (θ + tan -1 (1 ・ dx / H0 ・ cosθ)) − tanθ]
The equation for the straight line Ca2 is
x = −tan (θ + α2) ・ (y−H0) + Xc
When y = 0, x = Xc + H0 ・ tanθ + dx1 + dx2
Xc + H0 ・ tanθ + dx1 + dx2 = H0 ・ tan (θ + α2) + Xc
H0 ・ tanθ + dx1 + dx2 = H0 ・ tan (θ + α2)
dx1 + dx2 = H0 ・ tan (θ + α2) −H0 ・ tanθ
dx1 + dx2 = H0 ・ [tan (θ + α2) −tanθ]
Substituting α2 = tan -1 (2 ・ dx / H0 ・ cosθ),
dx1 + dx2 = H0 ・ [tan (θ + tan -1 (2 ・ dx / H0 ・ cosθ)) − tanθ]
After all, the general formula is
x = dx1 + dx2 + dxi + Xc + H0 ・ tanθ
= H0 ・ [tan (θ + tan -1 (i ・ dx / H0 ・ cosθ)) − tanθ] + Xc + H0 ・ tanθ (1)
It becomes.
ここで、求めた(1)式は、i・dxとx座標の関係を示しているが、言い換えれば、画素分解能がdxの場合のカメラピクセルアドレスiとx座標の関係 x = g(i) を示している。 Here, the obtained equation (1) shows the relationship between i · dx and the x coordinate. In other words, when the pixel resolution is dx, the relationship between the camera pixel address i and the x coordinate x = g (i) Is shown.
この逆関数 i = g-1(x) を求めると次の式になる。 When this inverse function i = g-1 (x) is obtained, the following equation is obtained.
x = H0・[tan(θ+ tan-1(i・dx/H0・cosθ))−tanθ] +Xc+H0・tanθ
x−Xc+H0・tanθ= H0・[tan(θ+ tan-1(i・dx/H0・cosθ))−tanθ]
(x−Xc+H0・tanθ)/H0 = tan(θ+ tan-1(i・dx/H0・cosθ))−tanθ
(x−Xc+H0・tanθ)/H0+tanθ = tan(θ+ tan-1(i・dx/H0・cosθ))
tan-1 [(x−Xc+H0・tanθ)/H0+tanθ] = θ+ tan-1(i・dx/H0・cosθ)
tan[tan-1 [(x−Xc+H0・tanθ)/H0+tanθ]−θ] = i・dx/H0・cosθ
H0・[tan[tan-1 [(x−Xc+H0・tanθ)/H0+tanθ]−θ]] /(dx・cosθ) = i
よって、
i = H0・[tan[tan-1 [(x−Xc+H0・tanθ)/H0+tanθ]−θ]] /(dx・cosθ)・(2)
求めた座標からピクセルアドレスを算出する関数 i = g-1(x) と、ピクセルアドレスから座標を算出する関数 x = g(i) が求まったら、既存の校正折線Lmを示す関数 x = f(i) (逆関数 i = f-1(x) ) に対して以下のような操作を行う。
x = H0 ・ [tan (θ + tan -1 (i ・ dx / H0 ・ cosθ)) − tanθ] + Xc + H0 ・ tanθ
x−Xc + H0 ・ tanθ = H0 ・ [tan (θ + tan -1 (i ・ dx / H0 ・ cosθ)) − tanθ]
(x−Xc + H0 ・ tanθ) / H0 = tan (θ + tan -1 (i ・ dx / H0 ・ cosθ)) − tanθ
(x−Xc + H0 ・ tanθ) / H0 + tanθ = tan (θ + tan -1 (i ・ dx / H0 ・ cosθ))
tan -1 [(x−Xc + H0 ・ tanθ) / H0 + tanθ] = θ + tan -1 (i ・ dx / H0 ・ cosθ)
tan [tan -1 [(x−Xc + H0 ・ tanθ) / H0 + tanθ] −θ] = i ・ dx / H0 ・ cosθ
H0 ・ [tan [tan -1 [(x−Xc + H0 ・ tanθ) / H0 + tanθ] −θ]] / (dx ・ cosθ) = i
Therefore,
i = H0 · [tan [tan -1 [(x−Xc + H0 · tanθ) / H0 + tanθ] −θ]] / (dx · cosθ) · (2)
When the function i = g −1 (x) for calculating the pixel address from the obtained coordinates and the function x = g (i) for calculating the coordinates from the pixel address are obtained, the function x = f ( i) Perform the following operations on (inverse function i = f -1 (x)).
次に、xn ≦ x < xn+1 を満たす 校正点n と 校正点n+1 を探し、
これら校正点の中間位置座標 xnc = (xn + xn+1)/2 に対するピクセルアドレス f-1(xnc) を求める。
Next, search for calibration point n and calibration point n + 1 that satisfy xn ≤ x <xn + 1.
The pixel address f −1 (xnc) for the intermediate position coordinates xnc = (xn + xn + 1) / 2 of these calibration points is obtained.
ピクセルアドレス f-1(xnc) における既存の校正折線Lmと真の校正カーブLccとの差Enは、
En=g(f-1(xnc)) − xnc・・・・・(3)
となる。
The difference En between the existing calibration line Lm at the pixel address f −1 (xnc) and the true calibration curve Lcc is:
En = g (f -1 (xnc))-xnc (3)
It becomes.
このEnを使って次のように校正点補間を行う。 Using this En, calibration point interpolation is performed as follows.
校正点補間後の補間式は、以下のようになる。 The interpolation formula after calibration point interpolation is as follows.
一般的に、座標(in, xn)、(f-1(xnc), (xnc-En))の2点を通る直線の式は、
x=((xnc-En)-xn)/(f-1(xnc)-in)・(i-in)+ xn
となり、これに、xcn = (xn + xn+1)/2
を代入すると、
x=(((xn + xn+1)/2-En)-xn)/(f-1((xn + xn+1)/2)-in)・(i-in)+xn
が求まる
以下、同様に、座標(f-1(xnc), (xnc-En)、(in+1, xn+1)の2点を通る式は、
x=((xn+1)-(xnc-En))/(in+1 - f-1(xnc))・(i- f-1(xnc))+ (xnc-En)
となり、これに、xcn = (xn + xn+1)/2
を代入すると、
x=((xn+1)-((xn + xn+1)/2-En))/(in+1 - f-1((xn + xn+1)/2))・(i- f-1((xn + xn+1)/2))+ ((xn + xn+1)/2-En)
が求まる。
In general, the equation of a straight line passing through two points of coordinates (in, xn), (f -1 (xnc), (xnc-En)) is
x = ((xnc-En) -xn) / (f -1 (xnc) -in) ・ (i-in) + xn
And xcn = (xn + xn + 1) / 2
Substituting
x = (((xn + xn + 1) / 2-En) -xn) / (f -1 ((xn + xn + 1) / 2) -in) ・ (i-in) + xn
In the same way, the equation that passes through the two coordinates (f -1 (xnc), (xnc-En), (in + 1, xn + 1))
x = ((xn + 1)-(xnc-En)) / (in + 1-f -1 (xnc)) ・ (i- f -1 (xnc)) + (xnc-En)
And xcn = (xn + xn + 1) / 2
Substituting
x = ((xn + 1) - ((xn + xn + 1) / 2-En)) / (in + 1 - f -1 ((xn + xn + 1) / 2)) · (i- f - 1 ((xn + xn + 1) / 2)) + ((xn + xn + 1) / 2-En)
Is obtained.
即ち、例えば、CCDカメラ1で検出したカメラピクセルアドレス(エッジ位置)iaに対応する誤差補間された校正テーブルの座標xaが求まる。
That is, for example, the error-interpolated calibration table coordinate xa corresponding to the camera pixel address (edge position) ia detected by the
したがって、CCDカメラの幾何学的な設定条件から、真の校正カーブを求めて、校正点テーブルと真の校正カーブの仮想校正点との誤差から、検出したカメラピクセルアドレスの誤差を補間したエッジ位置を求めることが出来る。 Therefore, the true calibration curve is obtained from the geometric setting conditions of the CCD camera, and the edge position obtained by interpolating the detected camera pixel address error from the error between the calibration point table and the virtual calibration point of the true calibration curve. Can be requested.
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、第1の実施形態で説明したエッジ位置検出装置30の2台を1組として、ステレオ方式で被測定物13bの幅両端部の夫々のエッジ値を測定して、幅を測定する幅測定装置40について、図6及び図7を参照して説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the two edge
第2の実施形態が第1の実施形態のエッジ検出装置の各部と同一部分は同一の符号を付してその説明を省略する。第2の実施形態が、第1の実施形態と異なる点は、第1の実施形態では被測定物13の一方の端部のエッジ位置のみを測定する構成であったが、第2の実施形態は、幅両端部のエッジ位置から幅を測定する構成とした点にある。即ち、校正板14aの一対の両端部のエッジ位置を幅基準として設定する。 In the second embodiment, the same parts as those of the edge detection apparatus of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The second embodiment differs from the first embodiment in that only the edge position of one end of the device under test 13 is measured in the first embodiment, but the second embodiment is different. Is that the width is measured from the edge positions at both ends of the width. That is, the edge positions of a pair of both ends of the calibration plate 14a are set as the width reference.
次に、図6を参照して、幅測定装置40の構成を説明する。幅測定装置40は、被測定物13bの両端のエッジ部を予め設定された間隔で設定して撮像する2台1組のCCDカメラ1A、1Bと、CCDカメラ1C、1Dと、被測定物13bの測定基準面PLにおいて、被測定物13bのエッジ位置の測定範囲において複数の幅エッジ基準位置(校正点)を設定する校正板14aと、を備える。
Next, the configuration of the
また、各CCDカメラの出力に対応する、夫々のエッジ位置を求める、第1の実施形態で説明した構成と同じ構成のエッジ位置演算部2の4台と、2台1組のCCDカメラの出力から、被測定物13bの夫々の端部の浮上り量hを独立して補正する2台1組の浮上り補正演算部3と、2台の浮上り補正演算部2のエッジ位置出力から被測定物13bの幅を求める幅演算部4と、を備える。
Further, four edge
また、被測定物13bの下部には下部光源16bを備える。
Further, a lower light source 16b is provided below the device under
次に、図7を参照して、幅測定装置40のCCDカメラの光学設定について説明する。ステレオ方式の1組2台(×2=4台)のCCDカメラ1A、1B及びCCDカメラ1C、1Dは、破線に示す幅測定位置Bをスキャンして被測定物13bの両端部の夫々のエッジ位置を検出し、2台のカメラで2点から立体的に撮像して測定基準面PLからの浮上り量hに対する誤差を補正する。
Next, the optical setting of the CCD camera of the
図7(b)に示すように、例えば、CCDカメラ1B、CCDカメラ1Cのそれぞれの主レンズ中心間の距離をL、CCDカメラ1C、CCDカメラ1DD間の距離をLdとすると、被測定物13bのエッジ位置と各カメラの主レンズ中心位置との距離Wds、Wwsは各カメラの検出エッジ位置(Wdsの場合は、Wc、Wd)は、ステレオ方式の計測原理から演算で求めることができる。
As shown in FIG. 7B, for example, if the distance between the main lens centers of the CCD camera 1B and the
さらに、このように構成された一方のWサイドのエッジ位置についてはCCDカメラ1A、及びCCDカメラ1Bの光軸Caを測定基準面PLの鉛直方向Cに対して、夫々、予め設定された角度θa、角度θb、夫々異なる角度で傾斜させる。
Further, with respect to the edge position of one W side configured in this way, the optical axis Ca of the
また、他方のDサイドのエッジ位置についてはCCDカメラ1D、及びCCDカメラ1Cの光軸Caを測定基準面PLの鉛直方向Cに対しても同様に、夫々を予め設定された角度θa、角度θb、夫々異なる角度で傾斜させることより、各CCDカメラのエッジ位置測定範囲Wf(最小板幅Wmin〜最大板幅Wmax)において、常に、被測定物13bの端部の下部角Dを斜視することが可能となる。
Similarly, with respect to the edge position on the other D side, the optical axes Ca of the
このように被測定物13bを斜視する様の設定することで、被測定物13bのエッジ位置を一定の条件で撮像できるようにするとともに、被測定物13bの下部光源の幅方向の寸法WBLを短縮することが可能である。
Thus, by setting the
また、CCDカメラを斜視する条件に設定しても仮想校正点を増やすことで、校正板14bの幅エッジ基準位置を増やすことなく、誤差補正された幅測定装置を提供することができる。
Even if the CCD camera is set to be in a perspective condition, by increasing the virtual calibration points, it is possible to provide an error-corrected width measuring device without increasing the width edge reference position of the
以上説明したように、本実施の形態によれば、測定基準面の鉛直方向に対して光軸Caを予め設定される角度(θ)傾斜させたCCDカメラを用いて、エッジ位置求めるエッジ位置測定装置、及び幅測定装置において、校正板のエッジ基準位置の設定数を削減して、校正点間のエッジ位置を高精度で補正することが可能なエッジ位置測定装置、幅測定装置、及びその校正方法を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, the edge position is obtained by using the CCD camera in which the optical axis Ca is inclined at a preset angle (θ) with respect to the vertical direction of the measurement reference plane. Device and width measuring device, the edge position measuring device capable of correcting the edge position between calibration points with high accuracy by reducing the set number of edge reference positions on the calibration plate, and the calibration thereof A method can be provided.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 CCDカメラ
2 エッジ位置演算部
3 浮き上がり補正演算部
4 幅演算部
13、13a、13b 被測定物
14、14b 校正板
16、16a、16b 下部光源
21 エッジ検出部
22 エッジ位置座標演算部
22a 校正テーブル
23 校正点間補間処理部
23a 仮想交点誤差テーブル
30 エッジ位置検出装置
40 幅測定装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記校正板のエッジ基準位置の撮像信号と、前記複数のエッジ位置基準位置(校正点)と、を予め対応付けした校正テーブルを備え、前記CCDカメラの撮像信号から、前記被測定物のエッジ位置を、前記校正テーブルを参照して求めるエッジ位置演算部と、を備えるエッジ位置検出装置であって、
前記CCDカメラはラインスキャン形のCCDカメラであって、当該CCDカメラの光軸は、前記被測定物の測定基準面の鉛直軸に対して予め定める角度傾斜させて、当該CCDカメラのエッジ位置測定範囲において、前記被測定物の端部下部角を常に撮像するように設定し、
前記エッジ位置演算部は、前記CCDカメラの撮像信号からエッジ位置に対応するピクセルアドレスを求めるエッジ検出部と、
前記校正テーブルを備え、当該校正テーブルを参照して、校正点間の中央位置座標を求めるエッジ位置座標演算部と、
前記校正点間を結ぶ真の校正カーブを前記CCDカメラの幾何学的な設定条件に基づいて計算により求め、前記校正点間を結ぶ校正折線と、前記中央位置座標に対応する前記真の校正カーブの当該仮想校正点座標との差を求め、各校正点間の差を仮想校正点誤差(En)テーブルとして作成しておく校正点間補間処理部と、を備え、
前記CCDカメラは、前記被測定物の端部下部角を撮像し、前記エッジ検出部は、撮像した当該端部下部角の撮像信号からピクセルアドレスを求め、
前記エッジ位置座標演算部は、前記校正テーブルを参照して、前記ピクセルアドレスに対応する測定基準(校正テーブル)座標での2つの校正点を求め、
前記校正点間補間処理部は、求めた前記ピクセルアドレスに対応する、前記仮想校正点誤差を参照して校正点補間演算を行い補正されたエッジ位置求め、
前記エッジ位置検出装置は、前記CCDカメラで検出したカメラピクセルアドレスに対応する前記被測定物のエッジ位置を、前記校正テーブル及び前記仮想校正点誤差テーブルを参照して、仮想的に校正点を増やしてエッジ位置の測定誤差を軽減するようにしたことを特徴とするエッジ位置検出装置。 A CCD camera for imaging the edge portion of the object to be measured; a calibration plate for setting a plurality of edge reference positions on the measurement reference surface of the object to be measured;
A calibration table in which an imaging signal at an edge reference position of the calibration plate and the plurality of edge position reference positions (calibration points) are associated in advance, and from the imaging signal of the CCD camera, the edge position of the object to be measured An edge position calculation unit that is obtained by referring to the calibration table,
The CCD camera is a line scan type CCD camera, and the optical axis of the CCD camera is inclined at a predetermined angle with respect to the vertical axis of the measurement reference plane of the object to be measured to measure the edge position of the CCD camera. In the range, set to always image the lower end corner of the object to be measured,
The edge position calculation unit includes an edge detection unit that obtains a pixel address corresponding to an edge position from an imaging signal of the CCD camera;
An edge position coordinate calculation unit for obtaining a center position coordinate between calibration points with reference to the calibration table;
A true calibration curve connecting the calibration points is obtained by calculation based on a geometric setting condition of the CCD camera, a calibration broken line connecting the calibration points, and the true calibration curve corresponding to the central position coordinates An inter-calibration point interpolation processing unit that calculates a difference from the virtual calibration point coordinates of the calibration point and creates a difference between the calibration points as a virtual calibration point error (En) table,
The CCD camera images the lower end corner of the object to be measured, the edge detection unit obtains a pixel address from the imaged signal of the lower end corner of the image,
The edge position coordinate calculation unit refers to the calibration table and obtains two calibration points at the measurement standard (calibration table) coordinates corresponding to the pixel address,
The calibration point interpolation processing unit obtains an edge position corrected by performing a calibration point interpolation calculation with reference to the virtual calibration point error corresponding to the obtained pixel address,
The edge position detection device virtually increases the calibration point by referring to the calibration table and the virtual calibration point error table for the edge position of the object to be measured corresponding to the camera pixel address detected by the CCD camera. An edge position detecting device characterized in that the measurement error of the edge position is reduced.
前記校正板の幅基準位置の撮像信号と、前記複数の校正点と、を予め対応付けした校正テーブルを備え、
夫々の前記CCDカメラの撮像信号から、前記被測定物の幅両端部のエッジ位置を、前記校正テーブルを参照して求めるエッジ位置演算部と、を備え、
さらに、求めた当該幅両端部のエッジ位置信号から前記被測定物の幅を求める幅演算部と、を備える幅測定装置であって、
前記CCDカメラはラインスキャン形のCCDカメラであって、当該CCDカメラの光軸は、前記被測定物の測定基準面の鉛直軸に対して予め定める角度傾斜させて、当該CCDカメラのエッジ位置測定範囲において、前記被測定物の下部角を常に撮像するように設定し、
前記エッジ位置演算部は、前記CCDカメラの撮像信号からエッジ位置に対応するピクセルアドレスを求めるエッジ検出部と、
前記校正テーブルを備え、当該校正テーブルを参照して、校正点間の中央位置座標を求めるエッジ位置座標演算部と、
前記校正点間を結ぶ真の校正カーブを計算により求め、前記校正点間を結ぶ校正折線と、前記中央位置座標に対応する前記真の校正カーブの当該仮想校正点座標との差を求め、各校正点間の差を仮想校正点誤差(En)テーブルとして作成しておく校正点間補間処理部と、を備え、
夫々の前記CCDカメラは、前記被測定物の幅両端部下部角を撮像し、前記エッジ検出部は、撮像した当該端部下部角の撮像信号からピクセルアドレスを求め、
前記エッジ位置座標演算部は、前記校正テーブルを参照して、前記ピクセルアドレスに対応する測定基準(校正テーブル)座標での2つの校正点を求め、
前記校正点間補間処理部は、求めた前記ピクセルアドレスに対応する、前記仮想校正点誤差テーブルを参照して校正点補間演算を行って補正されたエッジ位置求め、
前記エッジ位置検出装置は、前記CCDカメラで検出したカメラピクセルアドレスに対応する前記被測定物のエッジ位置を、前記校正テーブル及び前記仮想校正点誤差テーブルを参照して、仮想的に校正点を増やして補正されたエッジ位置を求め、前記幅演算部は、補正された一対のエッジ位置から前記被測定物の幅を求めるようにしたことを特徴とする幅測定装置。 A pair of CCD cameras that capture images by setting edge portions at both ends of the object to be measured at predetermined intervals, and a plurality of widths in the measurement range of the edge position of the object to be measured on the measurement reference plane of the object to be measured Calibration plate for setting the reference position (calibration point)
A calibration table in which the imaging signal at the reference width position of the calibration plate and the plurality of calibration points are associated in advance,
An edge position calculation unit that obtains edge positions of both end portions of the object to be measured with reference to the calibration table from the imaging signals of the CCD cameras,
Further, a width measuring device including a width calculation unit for obtaining the width of the object to be measured from the edge position signals at both ends of the obtained width,
The CCD camera is a line scan type CCD camera, and the optical axis of the CCD camera is inclined at a predetermined angle with respect to the vertical axis of the measurement reference plane of the object to be measured to measure the edge position of the CCD camera. In the range, set to always image the lower corner of the measured object,
The edge position calculation unit includes an edge detection unit that obtains a pixel address corresponding to an edge position from an imaging signal of the CCD camera;
An edge position coordinate calculation unit for obtaining a center position coordinate between calibration points with reference to the calibration table;
Obtaining a true calibration curve connecting the calibration points by calculation, obtaining a difference between a calibration broken line connecting the calibration points and the virtual calibration point coordinates of the true calibration curve corresponding to the center position coordinates, An inter-calibration point interpolation processing unit for creating a difference between calibration points as a virtual calibration point error (En) table,
Each of the CCD cameras captures the lower corners at both ends of the width of the object to be measured, and the edge detection unit obtains a pixel address from the captured image signal of the lower corners of the edges,
The edge position coordinate calculation unit refers to the calibration table and obtains two calibration points at the measurement standard (calibration table) coordinates corresponding to the pixel address,
The calibration point interpolation processing unit obtains an edge position corrected by performing a calibration point interpolation calculation with reference to the virtual calibration point error table corresponding to the obtained pixel address,
The edge position detection device virtually increases the calibration point by referring to the calibration table and the virtual calibration point error table for the edge position of the object to be measured corresponding to the camera pixel address detected by the CCD camera. The width measuring device is characterized in that the corrected edge position is obtained, and the width calculation unit obtains the width of the device under test from the corrected pair of edge positions.
前記2台のCCDカメラの夫々のエッジ位置を求める2台の前記エッジ位置演算部と、
更に、求めた2つのエッジ位置信号により、前記被測定物の浮き上がり量を補正する浮上り補正演算部と、
を備え、
前記幅測定装置は、前記エッジ位置を高精度で求めるとともに、前記被測定物の浮き上がり量を補正するようにしたことを特徴とする請求項3に記載の幅測定装置。 The edge position detection device at one end of a pair that captures images by setting the edge portions at both ends of the object to be measured at a predetermined interval includes two CCD cameras and light from the two CCD cameras. The axis is inclined at different angles determined in advance with respect to the vertical axis of the measurement reference plane of the object to be measured, and the lower end corner of the object to be measured is always imaged at a different angle in the edge position measurement range of the CCD camera. And
The two edge position calculation units for determining the respective edge positions of the two CCD cameras;
Furthermore, a lift correction calculation unit that corrects the lift amount of the object to be measured based on the obtained two edge position signals;
With
The width measuring apparatus according to claim 3, wherein the width measuring apparatus obtains the edge position with high accuracy and corrects the lifting amount of the object to be measured.
前記CCDカメラはラインスキャン形のCCDカメラであって、当該CCDカメラの光軸は、前記被測定物の測定基準面の鉛直軸に対して予め定める角度傾斜させて、当該CCDカメラのエッジ位置測定範囲において、前記被測定物の端部下部角を常に撮像するように設定し、
前記エッジ位置演算部は、前記CCDカメラの撮像信号からエッジ位置に対応するピクセルアドレスを求めるエッジ検出部と、前記校正テーブルを備え、当該校正テーブルを参照して、校正点間の中央位置座標を求めるエッジ位置座標演算部と、前記校正点間を結ぶ真の校正カーブを計算により求め、前記校正点間を結ぶ校正折線と、前記中央位置座標に対応する前記真の校正カーブの当該仮想校正点座標との差を求め、各校正点間の差を仮想校正点誤差(En)テーブルとして作成しておく校正点間補間処理部と、を備え、
前記CCDカメラは、前記被測定物の端部下部角を撮像し、前記エッジ検出部は、撮像した当該端部下部角の撮像信号からピクセルアドレスを求め、
前記エッジ位置座標演算部は、前記校正テーブルを参照して、前記ピクセルアドレスに対応する測定基準(校正テーブル)座標での2つの校正点を求め、
前記校正点間補間処理部は、求めた前記ピクセルアドレスに対応する、前記仮想校正点誤差を参照して校正点補間演算を行い補正されたエッジ位置求め、
前記エッジ位置検出装置は、前記CCDカメラで検出したカメラピクセルアドレスに対応する前記被測定物のエッジ位置を、前記校正テーブル及び前記仮想校正点誤差テーブルを参照して、仮想的に校正点を増やしてエッジ位置の測定誤差を軽減するようにしたことを特徴とするエッジ位置検出装置のエッジ位置の校正方法。 A CCD camera that images the edge of the object to be measured; a calibration plate for setting a plurality of edge reference positions on the measurement reference plane of the object to be measured; an imaging signal of the edge reference position of the calibration plate; A calibration table in which a plurality of edge position reference positions (calibration points) are associated in advance, and an edge position calculation for obtaining an edge position of the object to be measured from the imaging signal of the CCD camera with reference to the calibration table And a calibration method for an edge position detection device comprising:
The CCD camera is a line scan type CCD camera, and the optical axis of the CCD camera is inclined at a predetermined angle with respect to the vertical axis of the measurement reference plane of the object to be measured to measure the edge position of the CCD camera. In the range, set to always image the lower end corner of the object to be measured,
The edge position calculation unit includes an edge detection unit that obtains a pixel address corresponding to an edge position from an image pickup signal of the CCD camera, and the calibration table, and refers to the calibration table to obtain a central position coordinate between calibration points. An edge position coordinate calculation unit to be calculated and a true calibration curve connecting the calibration points are obtained by calculation, a calibration broken line connecting the calibration points, and the virtual calibration point of the true calibration curve corresponding to the center position coordinate An inter-calibration point interpolation processing unit that calculates a difference from the coordinates and creates a difference between the respective calibration points as a virtual calibration point error (En) table,
The CCD camera images the lower end corner of the object to be measured, the edge detection unit obtains a pixel address from the imaged signal of the lower end corner of the image,
The edge position coordinate calculation unit refers to the calibration table and obtains two calibration points at the measurement standard (calibration table) coordinates corresponding to the pixel address,
The calibration point interpolation processing unit obtains an edge position corrected by performing a calibration point interpolation calculation with reference to the virtual calibration point error corresponding to the obtained pixel address,
The edge position detection device virtually increases the calibration point by referring to the calibration table and the virtual calibration point error table for the edge position of the object to be measured corresponding to the camera pixel address detected by the CCD camera. An edge position calibration method for an edge position detection apparatus, wherein measurement errors of the edge position are reduced.
前記校正板の両端部のエッジ基準位置の撮像信号と、前記複数の校正点と、を予め対応付けした校正テーブルを備え、
夫々の前記CCDカメラの撮像信号から、前記被測定物の両端部のエッジ位置を、前記校正テーブルを参照して求めるエッジ位置演算部と、を備え、
さらに、求めた当該両端部のエッジ位置信号から前記被測定物の幅を求める幅演算部と、を備える幅測定装置の校正方法であって、
前記CCDカメラはラインスキャン形のCCDカメラであって、当該CCDカメラの光軸は、前記被測定物の測定基準面の鉛直軸に対して予め定める角度傾斜させて、当該CCDカメラのエッジ位置測定範囲において、前記被測定物の下部角を常に撮像するように設定し、
前記エッジ位置演算部は、前記CCDカメラの撮像信号からエッジ位置に対応するピクセルアドレスを求めるエッジ検出部と、
前記校正テーブルを備え、当該校正テーブルを参照して、校正点間の中央位置座標を求めるエッジ位置座標演算部と、
前記校正点間を結ぶ真の校正カーブを計算により求め、前記校正点間を結ぶ校正折線と、前記中央位置座標に対応する前記真の校正カーブの当該仮想校正点座標との差を求め、各校正点間の差を仮想校正点誤差(En)テーブルとして作成しておく校正点間補間処理部と、を備え、
夫々の前記CCDカメラは、前記被測定物の両端部下部角を撮像し、前記エッジ検出部は、撮像した当該端部下部角の撮像信号からピクセルアドレスを求め、
前記エッジ位置座標演算部は、前記校正テーブルを参照して、前記ピクセルアドレスに対応する測定基準(校正テーブル)座標での2つの校正点を求め、
前記校正点間補間処理部は、求めた前記ピクセルアドレスに対応する、前記仮想校正点誤差テーブルを参照して校正点補間演算を行って補正されたエッジ位置求め、
前記エッジ位置検出装置は、前記CCDカメラで検出したカメラピクセルアドレスに対応する前記被測定物のエッジ位置を、前記校正テーブル及び前記仮想校正点誤差テーブルを参照して、仮想的に校正点を増やして補正されたエッジ位置を求め、前記幅演算部は、補正された一対のエッジ位置から前記被測定物の幅を求めるようにしたことを特徴とする幅測定装置の校正方法。 In a measurement range of the edge positions of both ends of the object to be measured on the measurement reference plane of the object to be measured, a pair of CCD cameras that capture images by setting the edge portions at both ends of the object to be measured at a predetermined interval One calibration plate for setting a plurality of width edge reference positions (calibration points) between the both end portions;
A calibration table in which the imaging signals at the edge reference positions at both ends of the calibration plate and the plurality of calibration points are associated in advance,
An edge position calculation unit that obtains edge positions of both ends of the object to be measured with reference to the calibration table from the imaging signals of the respective CCD cameras,
Further, a width calculation unit that obtains the width of the object to be measured from the edge position signals at both ends obtained, and a calibration method for a width measuring device,
The CCD camera is a line scan type CCD camera, and the optical axis of the CCD camera is inclined at a predetermined angle with respect to the vertical axis of the measurement reference plane of the object to be measured to measure the edge position of the CCD camera. In the range, set to always image the lower corner of the measured object,
The edge position calculation unit includes an edge detection unit that obtains a pixel address corresponding to an edge position from an imaging signal of the CCD camera;
An edge position coordinate calculation unit for obtaining a center position coordinate between calibration points with reference to the calibration table;
Obtaining a true calibration curve connecting the calibration points by calculation, obtaining a difference between a calibration broken line connecting the calibration points and the virtual calibration point coordinates of the true calibration curve corresponding to the center position coordinates, An inter-calibration point interpolation processing unit for creating a difference between calibration points as a virtual calibration point error (En) table,
Each of the CCD cameras images the lower end corners of the object to be measured, and the edge detection unit obtains a pixel address from the captured image of the lower end corner of the image,
The edge position coordinate calculation unit refers to the calibration table and obtains two calibration points at the measurement standard (calibration table) coordinates corresponding to the pixel address,
The calibration point interpolation processing unit obtains an edge position corrected by performing a calibration point interpolation calculation with reference to the virtual calibration point error table corresponding to the obtained pixel address,
The edge position detection device virtually increases the calibration point by referring to the calibration table and the virtual calibration point error table for the edge position of the object to be measured corresponding to the camera pixel address detected by the CCD camera. A width measuring device calibration method, wherein the corrected edge position is obtained, and the width calculating unit obtains the width of the object to be measured from the corrected pair of edge positions.
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