JP2016075517A - 透視歪の測定装置および透視歪の測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】明暗パタンとして、一方向に延在する明暗交互の複数のストライプからなる複数のストライプパタン画像を表示するパタン表示部2と、パタン表示部2によって表示される複数の明暗パタンを、測定対象を介して撮像する撮像部1と、撮像部1による複数の撮像結果に基づいて、測定対象面の透視歪を算出する透視歪算出部3bと、を備え、透視歪算出部3bは、撮像部1による複数の撮像結果から、撮像部1の各画素に対応した撮像領域をストライプパタン画像に応じた粗い領域に分割することにより、粗い領域の境界である第1の境界部を算出し、第1の境界部と予め設定された基準となる第2の境界部とに基づいて透視歪を算出する。
【選択図】 図1
Description
また例えば、特許文献2には、所定角度をなす複数の線分から構成されるターゲットを、板状体を通して撮像することで各線分の長さを測定し、測定結果と板状体を外した状態における各線分の基準長さとを比較することで、透視歪を検出する透視歪検出方法が開示されている。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、高い空間分解能で透視歪を測定することができる透視歪の測定装置および透視歪の測定方法を提供することを目的としている。
さらに、本発明の一態様に係る表面品質検査方法は、射出成型、プレス成型、部品取付、組み立て、熱処理、完成品検査のいずれか少なくとも1つの処理による透視歪に由来した樹脂またはガラス成形品の品質不具合を上記の透視歪の測定方法を用いて検査することを特徴とする。
<1.第1の実施形態>
[1−1.装置構成]
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1の実施形態に係る透視歪の測定装置について説明する。本実施形態に係る透視歪の測定装置は、測定対象4の透視歪を測定する装置であり、図1に示すように、撮像部1と、パタン表示部2と、制御部3とを備える。
パタン表示部2は、投影機2aと、スクリーン2bとからなる。投影機2aは、プロジェクタ等のスクリーン2bに画像を表示する表示装置である。投影機2aは、後述する制御部3から複数の明暗パタンを取得し、取得した複数の明暗パタンを平坦なスクリーン2bに順に表示させる。なお、撮像部1の撮像画素数および投影機2aの投影画素数は、目的とする測定精度に応じて適宜選択することができる。例えば、撮像部1の撮像画素数を640画素×480画素とし、投影機2aの投影画素数を1024画素×768画素としてもよい。また、双方の精度のバランスの観点から、撮像画素数に対して投影画素数を縦横それぞれ1〜2倍程度としてもよい。
測定対象4は、光透過性を有するガラスや樹脂等からなる。また、測定対象4は、射出成型、プレス成型、部品取付、組み立て、熱処理、完成品検査のうち少なくとも一つの処理が行われたものであってもよい。
次に、図1〜図7を参照して、本実施形態に係る透視歪の測定方法について詳細に説明する。
まず、図2に示すように、シーケンスコントローラ3aは、明暗パタンとしてはじめに表示するストライプパタン画像6aをパタン投影部3cに選択させる(S100)。
ステップS106において、すべてのストライプパタン画像6a〜6eが撮像されていない場合、シーケンスコントローラ3aは、直前のステップS102で表示されたストライプパタン画像6a〜6dの次の表示順のストライプパタン画像6b〜6eを選択する(S108)。本実施形態では、図2に示す5種類のストライプパタン画像6a〜6eが順に表示され、撮像される。
本実施形態では、図9に示す透視歪の発生位置および歪量をx軸方向に画素単位で連続して測定することができる。このような測定装置および測定方法は、x軸方向に対して高い空間分解能で透視歪を測定することができるため、複数の表示点を基に歪を測定する方法では測定が難しかった、細かな皺による透視歪を測定することができる。
[2−1.装置構成]
次に、図11を参照して、本発明の第2の実施形態に係る透視歪の測定装置の構成について説明する。本実施形態に係る透視歪の測定装置は、明暗パタンとして、ストライプパタン画像6a〜6eおよびマルチスリットパタン6fを用いて測定対象4の透視歪を測定する。本実施形態に係る透視歪の測定装置は、図1で説明した第1の実施形態と同様に、撮像部1と、パタン表示部2と、制御部3とを備える。
制御部3は、シーケンスコントローラ3aと、透視歪演算部3bと、パタン投影部3cと、画像バッファ3dとを有する。
パタン投影部3cは、複数の明暗パタンとして、複数のストライプパタン画像と、マルチスリットパタンとを記憶する。また、パタン投影部3cは、複数のストライプパタン画像をシーケンスコントローラ3aの指示に基づいて、表示させるストライプパタン画像を複数のストライプパタン画像から選択し、投影機2aに送信する。その後、パタン投影部3cは、シーケンスコントローラ3aの指示に基づいて、マルチスリットパタンを投影機2aに送信する。さらに、パタン投影部3cは、シーケンスコントローラ3aに指示に基づいて走査させたマルチスリットパタンを投影機2aに送信する。マルチスリットパタンの走査の詳細については、後述する。
本実施形態に係る透視歪の測定装置は、上記以外の構成については、第1の実施形態と同じである。
次に、図11〜図15を参照して、本実施形態に係る透視歪の測定方法について詳細に説明する。
まず、図12に示すように、シーケンスコントローラ3aは、明暗パタンとしてはじめに表示するストライプパタン画像6aをパタン投影部3cに選択させる(S200)。ステップS200は、第1の実施形態のステップS100と同様に行われる。
さらに、撮像部1は、ステップS202で表示されたストライプパタン画像6a〜6eを撮像する(S204)。ステップS204は、第1の実施形態のステップS104と同様に行われる。
ステップS206において、すべてのストライプパタン画像6a〜6eが撮像されていない場合、シーケンスコントローラ3aは、直前のステップS202で表示されたストライプパタン画像6a〜6dの次の表示順のストライプパタン画像6b〜6eを選択する(S208)。ステップS208は、第1の実施形態のステップS108と同様に行われる。
一方、ステップS206において、すべてのストライプパタン画像6a〜6eが撮像された場合、シーケンスコントローラ3aは、パタン投影部3cにマルチスリットパタン6fを選択させる(S210)。
さらに、パタン投影部3cは、マルチスリットパタン6fをy方向に走査させる(S214)。このとき、撮像部1は、マルチスリットパタン6fの走査と同時に、スクリーン2bに表示され、y方向に走査するマルチスリットパタン6fを一定時間間隔で連続的に撮像する。このとき、撮像結果には、撮像されたマルチスリットパタン6fの画像と撮像タイミングとが同時に記憶される。マルチスリットパタンの走査は、マルチスリットパタン6fのストライプが並ぶ間隔だけ走査が行われることで終了する。また、撮像部1による撮像は、マルチスリットパタン6fの走査の終了に伴い終了する。ステップS214で撮像された撮像画像は、画像バッファ3dに記憶される。
次に、算出された中間コード値が、第1のコード値で分けられた領域単位で合成されることにより、スクリーン上のy軸方向の画素毎に単調変化する第2のコード値が算出される(S218)。
ステップS220について、図15を参照して具体的に説明する。図15の上側には、第2のコード値および第2の基準コード値を示すグラフ、下側には第2のコード値と第2の基準コード値とのコード値の差分をそれぞれ示す。なお、図15の下側のグラフは、上側のグラフに比べ縦軸の縮尺を拡大させて示す。図15に示すように、第2のコード値と第2の基準コード値とには、透視歪に起因したコード値の差が生じる。このようなコード値の差が発生した画素から透視歪の発生位置を算出することができ、またコード値の差の大きさから発生した透視歪の発生量を算出することができる。
ステップS220の後、透視歪演算部3bは、ステップS220で算出した透視歪に基づいてカラー又は濃淡による透視歪のマップを作成する(S222)。ステップS222では、各画素に対応した撮像領域について、透視歪の発生量に応じてカラー又は濃淡で透視歪をマッピングする。
次に、図16を参照して、本発明の第3の実施形態に係る透視歪の撮像方法について説明する。本実施形態に係る透視歪の撮像方法では、第2の実施形態と同じ構成の透視歪の撮像装置を用いて透視歪を測定する。
本実施形態に係る透視歪の撮像方法では、まず、シーケンスコントローラ3aは、明暗パタンとしてはじめに表示するストライプパタン画像6aをパタン投影部3cに選択させる(S300)。ステップS300は、第2の実施形態のステップS200と同様に行われる。
さらに、撮像部1は、ステップS302で表示されたストライプパタン画像6a〜6eを撮像する(S304)。ステップS304は、第2の実施形態のステップS204と同様に行われる。
ステップS306において、すべてのストライプパタン画像6a〜6eが撮像されていない場合、シーケンスコントローラ3aは、直前のステップS302で表示されたストライプパタン画像6a〜6dの次の表示順のストライプパタン画像6b〜6eを選択する(S308)。ステップS308は、第2の実施形態のステップS208と同様に行われる。
一方、ステップS306において、すべてのストライプパタン画像6a〜6eが撮像された場合、シーケンスコントローラ3aは、パタン投影部3cにマルチスリットパタン6fを選択させる(S310)。ステップS310は、第2の実施形態のステップS210と同様に行われる。
さらに、パタン投影部3cは、マルチスリットパタンをy方向に走査させる(S314)。ステップS314は、第2の実施形態のステップS214と同様に行われる。
次いで、透視歪演算部3bは、第1のコード値と、画像バッファ3dに記憶された複数の撮像結果のうちマルチスリットパタン6fの撮像結果から第2のコード値を算出する(S318)。ステップS318は、第2の実施形態のステップS218と同様に行われる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
さらに、本発明は、上記実施形態に示す透視歪の測定方法を用いて、射出成型、プレス成型、部品取付、組み立て、熱処理、完成品検査のいずれか少なくとも1つの処理による透視歪に由来した樹脂またはガラス成形品の品質不具合を検査する透視歪の検査方法であってもよい。
また、本発明は、図1に示した構成に加え、透視歪の測定結果や透視歪のマップ等を表示可能な表示装置が制御部3に接続されてもよい。
(1)本発明に係る透視歪の測定装置は、明暗パタンとして、一方向に延在する明暗交互の複数のストライプからなる複数のストライプパタン画像を順に表示するパタン表示部と、前記パタン表示部によって表示される複数の前記明暗パタンを、測定対象を介して撮像する撮像部と、前記撮像部による複数の撮像結果に基づいて、測定対象面の透視歪を算出する透視歪算出部と、を備え、前記透視歪算出部は、複数の前記撮像結果のうち複数の前記ストライプパタン画像の撮像結果から、明暗の出現順序である第1の出現順序を前記撮像部の画素毎に抽出し、前記第1の出現順序から前記パタン表示部上の座標値を示す第1のコード値を前記画素毎に算出する。上記の構成によれば、一方向に対して連続して透視歪を測定することにより、一方向に対して画素単位の高い空間分解能で透視歪を測定することができる。このため、細かな皺のような歪を測定することができる。
(3)前記第1の基準コード値は、前記測定対象がない状態で前記撮像部により撮像される複数の撮像結果から予め算出される。
(5)前記第1の基準コード値は、透視歪の基準となる測定対象が設置された状態で前記撮像部により撮像される複数の撮像結果から予め算出される。
(6)前記パタン表示部は、前記一方向に延在するストライプからなる複数種の前記ストライプパタン画像と、前記一方向に直行する方向に延在するストライプからなる複数種のストライプパタン画像と、をそれぞれ表示し、前記透視歪算出部は、前記一方向に直行する方向および前記一方向について、透視歪をそれぞれ算出する。
(10)前記第2の基準コード値は、前記パタン表示部と前記撮像部との位置関係から幾何学的に算出される。上記構成によれば、予め第2の基準コード値を測定する必要がないため、測定にかかる時間を短縮することができる。
(11)前記第2の基準コード値は、透視歪の基準となる測定対象が設置された状態で前記撮像部により撮像される複数の撮像結果から予め算出される。
(14)前記パタン表示部は、任意のパタンを投影可能なプロジェクタとスクリーンとからなる。
(15)前記パタン表示部は、任意のパタンを表示可能なフラットディスプレイからなる。
(19)前記透視歪算出工程の際に、前記第2のコード値の移動平均値を算出し、算出された前記移動平均値を、前記第2のコード値から差し引くか、もしくは、2階差分値を求めることにより透視歪を算出する。
(20)また、本発明に係る表面品質検査方法は、射出成型、プレス成型、部品取付、組み立て、熱処理、完成品検査のいずれか少なくとも1つの処理による透視歪に由来した樹脂またはガラス成形品の品質不具合を(16)〜(19)のいずれかに記載の透視歪の測定方法を用いて検査することを特徴とする。
次に、本発明者らが行った実施例1を説明する。
実施例1では、第2および第3の実施形態に係る透視歪の測定方法を用いて測定対象4の透視歪の測定を行った。実施例1では、図20に図示したように、x軸方向の左右に円弧状に、内側が折り曲げられた透明なアクリル板を測定対象4とした。また、実施例1では、ストライプが撮像対象領域の横方向であるx軸方向に平行に伸びるストライプパタン画像およびマルチスリットパタンを用いて透視歪を測定した。
次に、本発明者らが行った実施例2を説明する。
実施例2では、図19に示したように、y軸方向に平行に伸びるストライプパタン画像およびマルチスリットパタンを用いたことが実施例1と異なるが、それ以外は実施例1と同様の条件で透視歪を測定した。
2 :パタン表示部
2a :投影機
2b :スクリーン
2c :フラットディスプレイ
3 :制御部
3a :シーケンスコントローラ
3b :透視歪演算部
3c :パタン投影部
3d :画像バッファ
4 :測定対象
6a〜6e:ストライプパタン画像
6f :マルチスリットパタン
7a〜7e:ストライプパタン画像
7f :マルチスリットパタン
11A〜11H:領域
11a〜11g:境界部
12A〜12H:領域
12a〜12f:境界部
14 :領域
40 :領域
Claims (10)
- 明暗パタンとして、一方向に延在する明暗交互の複数のストライプからなる複数のストライプパタン画像を順に表示するパタン表示部と、
前記パタン表示部によって表示される複数の前記明暗パタンを、測定対象を介して撮像する撮像部と、
前記撮像部による複数の撮像結果に基づいて、測定対象面の透視歪を算出する透視歪算出部と、
を備え、
前記透視歪算出部は、
複数の前記撮像結果のうち複数の前記ストライプパタン画像の撮像結果から、明暗の出現順序を前記撮像部の画素毎に抽出し、
前記出現順序から前記パタン表示部上の座標値を示す第1のコード値を前記画素毎に算出することを特徴とする透視歪の測定装置。 - 前記透視歪算出部は、前記第1のコード値と予め設定された基準となる第1の基準コード値との差分から透視歪を算出し、
前記第1の基準コード値は、前記測定対象がない状態で観察される前記ストライプパタン画像に対応した前記パタン表示部上の座標を示すことを特徴とする請求項1に記載の透視歪の測定装置。 - 前記パタン表示部は、前記一方向に延在するストライプからなる複数種の前記ストライプパタン画像と、前記一方向に直行する方向に延在するストライプからなる複数種のストライプパタン画像と、をそれぞれ表示し、
前記透視歪算出部は、前記一方向に直行する方向および前記一方向について、透視歪をそれぞれ算出することを特徴とする請求項1または2に記載の透視歪の測定装置。 - 前記パタン表示部は、前記明暗パタンとして、複数種の前記ストライプパタン画像のストライプの最小幅よりも幅が小さく、前記一方向に延在する複数本のストライプからなるマルチスリットパタンを、前記ストライプパタン画像のストライプが延在する方向と垂直な方向に前記ストライプパタン画像のストライプの最小幅以上走査させてさらに表示し、
前記透視歪算出部は、複数の前記撮像結果のうち前記マルチスリットパタンの撮像画像および前記撮像画像の撮像タイミングと、前記第1のコード値とに基づいて、前記第1のコード値よりも精細な前記パタン表示部上の座標値を示す第2のコード値を算出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の透視歪の測定装置。 - 前記透視歪算出部は、前記第2のコード値と予め設定された基準となる第2の基準コード値とから透視歪を算出し、
前記第2の基準コード値は、前記測定対象がない状態で観察される前記マルチスリットパタンに対応した前記パタン表示部上の座標を示すことを特徴とする請求項4に記載の透視歪の測定装置。 - 前記透視歪算出部は、前記第2のコード値の移動平均値を算出し、算出された前記移動平均値を、前記第2のコード値から差し引くか、もしくは、2階差分値を求めることにより透視歪を算出することを特徴とする請求項4に記載の透視歪の測定装置。
- 明暗パタンとして、一方向に延在する明暗交互の複数のストライプからなる複数のストライプパタン画像を順に表示するパタン表示工程と、
前記パタン表示工程において表示される複数の前記明暗パタンを、測定対象を介して撮像する撮像工程と、
前記撮像工程による複数の撮像結果に基づいて、測定対象面の透視歪を算出する透視歪算出工程と、
を備え、
前記透視歪算出工程の際に、
複数の前記撮像結果のうち複数の前記ストライプパタン画像の撮像結果から、明暗の出現順序である第1の出現順序を画素毎に抽出し、
前記第1の出現順序から前記パタン表示部上の座標値を示す第1のコード値を前記画素毎に算出することを特徴とする透視歪の測定方法。 - 前記パタン表示工程の際に、前記明暗パタンとして、複数種の前記ストライプパタン画像のストライプの最小幅よりも幅が小さく、前記一方向に延在する複数本のストライプからなるマルチスリットパタンを、前記ストライプパタン画像のストライプが延在する方向と垂直な方向に前記ストライプパタン画像のストライプの最小幅以上走査させてさらに表示し、
前記透視歪算出工程の際に、複数の前記撮像結果のうち前記マルチスリットパタンの撮像画像および前記撮像画像の撮像タイミングと、前記第1のコード値とに基づいて、前記第1のコード値よりも精細な前記パタン表示部上の座標値を示す第2のコード値を算出することを特徴とする請求項7に記載の透視歪の測定方法。 - 前記透視歪算出工程の際に、前記第2のコード値と予め設定された基準となる第2の基準コード値とから透視歪を算出し、
前記第2の基準コード値は、前記測定対象がない状態で観察される前記マルチスリットパタンに対応した前記パタン表示部上の座標を示すことを特徴とする請求項8に記載の透視歪の測定方法。 - 前記透視歪算工程の際に、前記第2のコード値の移動平均値を算出し、算出された前記移動平均値を、前記第2のコード値から差し引くか、もしくは、2階差分値を求めることにより透視歪を算出することを特徴とする請求項8に記載の透視歪の測定方法。
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