JP2021189143A - Three-dimensional measuring machine and data processing device - Google Patents

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Abstract

To provide a three-dimensional measuring machine that suppresses the occurrence of noise in shape measurement data.SOLUTION: A three-dimensional measuring machine 1 comprises: an irradiation section 2 for irradiating an object to be measured with a laser beam; an imaging section 3 that captures the laser beam reflected by the object to be measured and generates a captured image including one or more pixel columns; a determination section 46 that calculates a parameter obtained by digitizing degree of change using normal distribution as a reference and determines whether or not the calculated parameter satisfies a predetermined numerical condition with respect to light intensity distribution indicated by the pixel columns; and a shape measurement section 44 for generating shape measurement data of the object to be measured on the basis of the pixel columns indicating the light intensity distribution for which it is determined that the parameter satisfies the numerical condition.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、非接触式の三次元測定機およびデータ処理装置に関する。 The present invention relates to a non-contact type three-dimensional measuring machine and a data processing device.

従来、測定対象物にレーザ光を照射すると共に測定対象物で反射された光を撮像することで、測定対象物の形状を測定する非接触式の三次元測定機が知られている(例えば特許文献1参照)。
このような非接触型の三次元測定機としては、ライン状のレーザ光を測定対象物に照射するライン式の三次元測定機や、点状のレーザ光を測定対象物に走査させるフライングスポット式の三次元測定機が存在する。いずれのタイプの三次元測定機においても、三角測量法の原理に従って撮像画像の光強度分布に基づく演算処理を行うことにより、レーザ光が照射された測定部位までの距離を算出することが共通している。
Conventionally, a non-contact coordinate measuring machine that measures the shape of a measurement object by irradiating the measurement object with a laser beam and imaging the light reflected by the measurement object has been known (for example, a patent). See Document 1).
Such non-contact type three-dimensional measuring machines include a line-type three-dimensional measuring machine that irradiates a measurement object with a line-shaped laser beam and a flying spot type that scans a point-shaped laser beam on the measurement object. There is a 3D measuring machine. In all types of CMMs, it is common to calculate the distance to the measurement site irradiated with laser light by performing arithmetic processing based on the light intensity distribution of the captured image according to the principle of triangulation. ing.

特開2015−141372号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-141372

しかし、上述したような非接触式の三次元測定機では、測定対象物の測定部位の状態(例えば形状や反射率等)によって、撮像画像の光強度分布が理想範囲から外れてしまう場合がある。このような場合、測定部位までの距離が正確に算出されず、当該測定部位に対応するデータが測定対象物全体の形状測定データにおけるノイズになってしまう。 However, in the non-contact type three-dimensional measuring machine as described above, the light intensity distribution of the captured image may deviate from the ideal range depending on the state of the measurement site (for example, shape, reflectance, etc.) of the object to be measured. .. In such a case, the distance to the measurement site is not calculated accurately, and the data corresponding to the measurement site becomes noise in the shape measurement data of the entire measurement object.

本発明の目的は、形状測定データにおけるノイズの発生を抑制した三次元測定機およびデータ処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a coordinate measuring machine and a data processing device that suppress the generation of noise in shape measurement data.

本発明の三次元測定機は、測定対象物にレーザ光を照射する照射部と、前記測定対象物で反射された前記レーザ光を撮像し、1列以上の画素列を含む撮像画像を生成する撮像部と、前記画素列が示す光強度分布について、正規分布を基準とした変化度合いを数値化したパラメータを算出し、算出された前記パラメータが所定の数値条件を満たすか否かを判定する判定部と、前記パラメータが前記数値条件を満たすと判定された前記光強度分布を示す前記画素列に基づいて、前記測定対象物の形状測定データを生成する形状測定部と、を備えることを特徴とする。 The three-dimensional measuring machine of the present invention captures an irradiation unit that irradiates a measurement object with a laser beam and the laser beam reflected by the measurement object, and generates an captured image including one or more rows of pixels. For the image pickup unit and the light intensity distribution indicated by the pixel sequence, a parameter that quantifies the degree of change based on the normal distribution is calculated, and a determination is made to determine whether or not the calculated parameter satisfies a predetermined numerical value. It is characterized by including a unit and a shape measuring unit that generates shape measurement data of the object to be measured based on the pixel sequence showing the light intensity distribution for which the parameter is determined to satisfy the numerical condition. do.

本発明では、撮像部により撮像された撮像画像のうち、パラメータが数値条件を満たさない光強度分布を示す画素列は、ノイズを発生させ得るデータとして有効データから除外される。一方、撮像部により撮像された撮像画像のうち、パラメータが数値条件を満たす光強度分布を示す画素列は、信頼性のある有効データとして、測定対象物の形状測定データを生成するために利用される。
すなわち、本発明では、測定対象物の形状測定データを生成するための撮像画像データについて、信頼性に基づく取捨選択が行われる。このため、形状生成データにおけるノイズの発生を抑制することができる。
In the present invention, among the captured images captured by the imaging unit, the pixel strings showing the light intensity distribution whose parameters do not satisfy the numerical conditions are excluded from the valid data as data that can generate noise. On the other hand, among the captured images captured by the imaging unit, the pixel strings showing the light intensity distribution whose parameters satisfy the numerical conditions are used to generate the shape measurement data of the object to be measured as reliable effective data. To.
That is, in the present invention, the captured image data for generating the shape measurement data of the object to be measured is selected based on the reliability. Therefore, it is possible to suppress the generation of noise in the shape generation data.

本発明の三次元測定機において、前記判定部は、前記画素列が示す前記光強度分布について、歪度、尖度、分散、ピークレベルまたはピーク数の少なくともいずれかである1以上の前記パラメータを算出し、算出された前記パラメータが前記パラメータ毎に設定された前記数値条件を満たすか否かを判定することが好ましい。
このような本発明によれば、ノイズを発生させ得る撮像画像を有効データから好適に取り除くことができる。
In the three-dimensional measuring machine of the present invention, the determination unit determines one or more of the parameters of the light intensity distribution indicated by the pixel sequence, which is at least one of skewness, kurtosis, variance, peak level, or number of peaks. It is preferable to calculate and determine whether or not the calculated parameter satisfies the numerical value set for each parameter.
According to the present invention as described above, the captured image that can generate noise can be suitably removed from the valid data.

本発明の形状測定方法は、測定対象物で反射されたレーザ光を撮像することにより取得された1列以上の画素列を含む撮像画像に基づいて行う形状測定方法であって、前記画素列が示す光強度分布について、正規分布を基準とした変化度合いを数値化したパラメータを算出し、算出された前記パラメータが所定の数値条件を満たすか否かを判定する判定工程と、前記パラメータが前記数値条件を満たすと判定された前記光強度分布を示す前記画素列に基づいて、前記測定対象物の形状測定データを生成する形状測定工程と、を実施することを特徴とする。
本発明によれば、上述した本発明の三次元測定機と同様の効果を奏する。
The shape measuring method of the present invention is a shape measuring method based on an image taken by capturing an image of a laser beam reflected by an object to be measured and including one or more rows of pixels, wherein the pixel rows are With respect to the indicated light intensity distribution, a determination step of calculating a parameter that quantifies the degree of change based on a normal distribution and determining whether or not the calculated parameter satisfies a predetermined numerical condition, and the parameter is the numerical value. It is characterized by carrying out a shape measurement step of generating shape measurement data of the measurement object based on the pixel array showing the light intensity distribution determined to satisfy the conditions.
According to the present invention, the same effect as that of the above-mentioned three-dimensional measuring machine of the present invention is obtained.

本発明のデータ処理装置は、測定対象物で反射されたレーザ光を撮像した画像であって、1列以上の画素列を含む撮像画像を取得する画像取得部と、前記画素列が示す光強度分布について、正規分布を基準とした変化度合いを数値化したパラメータを算出し、算出された前記パラメータが所定の数値条件を満たすか否かを判定する判定部と、前記パラメータが前記数値条件を満たすと判定された前記光強度分布を示す前記画素列に基づいて、前記測定対象物の形状測定データを生成する形状測定部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、上述した本発明の三次元測定機と同様の効果を奏する。
The data processing apparatus of the present invention is an image obtained by capturing a laser beam reflected by a measurement object, and is an image acquisition unit that acquires an captured image including one or more rows of pixels, and a light intensity indicated by the pixel rows. With respect to the distribution, a determination unit that calculates a parameter that quantifies the degree of change based on the normal distribution and determines whether or not the calculated parameter satisfies a predetermined numerical condition, and the parameter satisfies the numerical value. It is characterized by comprising a shape measuring unit for generating shape measurement data of the measurement object based on the pixel row showing the light intensity distribution determined to be.
According to the present invention, the same effect as that of the above-mentioned three-dimensional measuring machine of the present invention is obtained.

本発明の一実施形態に係る三次元測定機の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the 3D measuring machine which concerns on one Embodiment of this invention. 前記実施形態に係る三次元測定機の光学的要素を模式的に示す図。The figure which shows typically the optical element of the 3D measuring machine which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る各パラメータの数値条件を設定するための設定画面を示す図。The figure which shows the setting screen for setting the numerical condition of each parameter which concerns on the said embodiment. 測定対象物の測定部位、リニアイメージセンサに形成されるビームスポット、および、撮像画像の光強度分布の例を示す図。The figure which shows the measurement part of the measurement object, the beam spot formed in a linear image sensor, and the example of the light intensity distribution of a captured image. 測定対象物の測定部位、リニアイメージセンサに形成されるビームスポット、および、撮像画像の光強度分布の他の例を示す図。The figure which shows the measurement site of the measurement object, the beam spot formed in a linear image sensor, and other examples of the light intensity distribution of a captured image. 測定対象物の測定部位、リニアイメージセンサに形成されるビームスポット、および、撮像画像の光強度分布の他の例を示す図。The figure which shows the measurement site of the measurement object, the beam spot formed in a linear image sensor, and other examples of the light intensity distribution of a captured image. 測定対象物の測定部位、リニアイメージセンサに形成されるビームスポット、および、撮像画像の光強度分布の他の例を示す図。The figure which shows the measurement site of the measurement object, the beam spot formed in a linear image sensor, and other examples of the light intensity distribution of a captured image. 測定対象物の測定部位、リニアイメージセンサに形成されるビームスポット、および、撮像画像の光強度分布の他の例を示す図。The figure which shows the measurement site of the measurement object, the beam spot formed in a linear image sensor, and other examples of the light intensity distribution of a captured image. 測定対象物の測定部位、リニアイメージセンサに形成されるビームスポット、および、撮像画像の光強度分布の他の例を示す図。The figure which shows the measurement site of the measurement object, the beam spot formed in a linear image sensor, and other examples of the light intensity distribution of a captured image. 前記実施形態に係る第1パラメータを説明する図。The figure explaining the 1st parameter which concerns on the said Embodiment. 前記実施形態に係る第2パラメータを説明する図。The figure explaining the 2nd parameter which concerns on the said Embodiment. 前記実施形態に係る第3パラメータを説明する図。The figure explaining the 3rd parameter which concerns on the said Embodiment. 前記実施形態に係る第4パラメータを説明する図。The figure explaining the 4th parameter which concerns on the said Embodiment. 前記実施形態に係る第5パラメータを説明する図。The figure explaining the 5th parameter which concerns on the said Embodiment. 前記実施形態のプローブモジュールおよび測定対象物の例を示す図。The figure which shows the example of the probe module and the measurement object of the said embodiment. 前記実施形態のプローブモジュールおよび測定対象物の他の例を示す図。The figure which shows the probe module of the said embodiment and another example of a measurement object.

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1において、三次元測定機1は、フライングスポット式の装置であり、レーザ光L(ポイントレーザ)の照射方向を変えながら当該レーザ光Lを測定対象物Wに照射し、測定対象物Wで反射されたレーザ光Lを撮像することで、測定対象物Wの形状を測定するものである。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, the three-dimensional measuring machine 1 is a flying spot type device, and irradiates the measurement object W with the laser light L while changing the irradiation direction of the laser light L (point laser), and the measurement object W is used. The shape of the object to be measured W is measured by imaging the reflected laser beam L.

具体的には、三次元測定機1は、図1に示すように、レーザ光の出射および撮像を行うプローブユニット10と、プローブユニット10の制御を行う制御部4と、各種データを記憶する記憶部5と、制御部4に接続された操作部6および表示部7とを備える。 Specifically, as shown in FIG. 1, the coordinate measuring machine 1 has a probe unit 10 that emits and images a laser beam, a control unit 4 that controls the probe unit 10, and a storage that stores various data. A unit 5 and an operation unit 6 and a display unit 7 connected to the control unit 4 are provided.

プローブユニット10は、プローブユニット10を測定対象物Wに対して移動可能な移動機構(図示省略)によって支持されており、照射部2および撮像部3を有している。なお、プローブユニット10を支持する移動機構の構成は、従来技術と同様であり、門型でもよいし、アーム型でもよい。 The probe unit 10 is supported by a moving mechanism (not shown) that can move the probe unit 10 with respect to the object W to be measured, and has an irradiation unit 2 and an image pickup unit 3. The configuration of the moving mechanism that supports the probe unit 10 is the same as that of the prior art, and may be a portal type or an arm type.

照射部2は、レーザ光Lを出射する光源21と、光源21を駆動する光源駆動部22と、照射光学系23とを有する。
光源21は、例えばレーザダイオードであり、光源駆動部22から印加される駆動電圧に応じた光量のレーザ光を出射する。
照射光学系23は、光源21から出射されたレーザ光を測定対象物Wに照射する光学系である。この照射光学系23は、例えば、光源21から出射されたレーザ光Lを平行化するコリメートレンズと、レーザ光の照射方向を変化させる照射側走査ミラー(例えばガルバノミラー等)とを含んで構成される。
The irradiation unit 2 includes a light source 21 that emits a laser beam L, a light source driving unit 22 that drives the light source 21, and an irradiation optical system 23.
The light source 21 is, for example, a laser diode, and emits a laser beam having an amount of light corresponding to the drive voltage applied from the light source drive unit 22.
The irradiation optical system 23 is an optical system that irradiates the measurement object W with the laser beam emitted from the light source 21. The irradiation optical system 23 includes, for example, a collimating lens that parallelizes the laser beam L emitted from the light source 21, and an irradiation side scanning mirror (for example, a galvano mirror or the like) that changes the irradiation direction of the laser beam. The light source.

撮像部3は、受光光学系31と、受光光学系31を介してレーザ光Lを受光するリニアイメージセンサ32と、信号処理部33とを有する。
受光光学系31は、測定対象物Wで反射されたレーザ光Lをリニアイメージセンサ32に導く光学系である。この受光光学系31は、例えば、測定対象物Wで反射されたレーザ光Lを反射する受光側走査ミラー(例えばガルバノミラー等)と、受光側走査ミラーで反射されたレーザ光を集光する集光レンズとを含んで構成される。
The image pickup unit 3 includes a light receiving optical system 31, a linear image sensor 32 that receives laser light L via the light receiving optical system 31, and a signal processing unit 33.
The light receiving optical system 31 is an optical system that guides the laser beam L reflected by the measurement object W to the linear image sensor 32. The light receiving optical system 31 is, for example, a collection of light receiving side scanning mirrors (for example, a galvano mirror or the like) that reflect the laser light L reflected by the measurement object W and the laser light reflected by the light receiving side scanning mirror. Consists of including an optical lens.

リニアイメージセンサ32は、一方向に沿って直線状に配置された複数の受光素子を有しており、これら複数の受光素子は、リニアイメージセンサ32の受光面を構成する。また、リニアイメージセンサ32の各受光素子は、受光量に応じた電荷を蓄積する。
信号処理部33は、リニアイメージセンサ32の各受光素子に蓄積された電荷を順に読み出し、信号処理を施すことにより、撮像画像を生成する。
本実施形態において、撮像部3は、撮像画像として1列の画素列による1次元画像を生成するものであり、この撮像画像は、光強度を示すデジタルの波形データとして表される。
The linear image sensor 32 has a plurality of light receiving elements arranged linearly along one direction, and these plurality of light receiving elements constitute a light receiving surface of the linear image sensor 32. Further, each light receiving element of the linear image sensor 32 accumulates electric charges according to the amount of light received.
The signal processing unit 33 sequentially reads out the charges accumulated in each light receiving element of the linear image sensor 32 and performs signal processing to generate an captured image.
In the present embodiment, the image pickup unit 3 generates a one-dimensional image with one row of pixels as a captured image, and this captured image is represented as digital waveform data indicating light intensity.

なお、図2は、プローブユニット10を構成する光学的要素を簡略化して示している模式図である。図2に示すように、照射部2が測定対象物Wに照射するレーザ光Lの光軸と、測定対象物Wで反射されて撮像部3に入射するレーザ光Lの光軸とは、所定角度を挟んで配置される。 Note that FIG. 2 is a schematic diagram showing the optical elements constituting the probe unit 10 in a simplified manner. As shown in FIG. 2, the optical axis of the laser beam L that the irradiation unit 2 irradiates the measurement object W and the optical axis of the laser light L that is reflected by the measurement object W and is incident on the image pickup unit 3 are predetermined. Arranged at an angle.

制御部4は、本発明のデータ処理装置に対応する。この制御部4は、例えばCPU(Central Processing Unit)であり、記憶部5に記憶されたプログラムを実行することにより、光源制御部41、走査制御部42、画像取得部43、形状測定部44、条件設定部45、判定部46、および、表示制御部47として機能する。なお、制御部4は、有線または無線によりプローブユニット10等に接続されている。 The control unit 4 corresponds to the data processing device of the present invention. The control unit 4 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), and by executing a program stored in the storage unit 5, the light source control unit 41, the scanning control unit 42, the image acquisition unit 43, the shape measurement unit 44, It functions as a condition setting unit 45, a determination unit 46, and a display control unit 47. The control unit 4 is connected to the probe unit 10 or the like by wire or wirelessly.

光源制御部41は、光源駆動部22を制御することにより、光源21から出射されるレーザ光Lの光量を調整する。なお、光源制御部41は、リニアイメージセンサ32の各受光素子の蓄積電荷の飽和を回避するため、光源駆動部22をフィードバック制御してもよい。 The light source control unit 41 adjusts the amount of light of the laser beam L emitted from the light source 21 by controlling the light source drive unit 22. The light source control unit 41 may feedback control the light source drive unit 22 in order to avoid saturation of the accumulated charge of each light receiving element of the linear image sensor 32.

走査制御部42は、照射光学系23の照射側走査ミラーおよび受光光学系31の受光側走査ミラーが同期駆動されるように制御する。これにより、照射部2から照射されるレーザ光Lが測定対象物Wを走査しつつ、測定対象物Wで反射されたレーザ光が撮像部3に入射する。また、走査制御部42は、プローブユニット10を支持する移動機構を制御することで、当該走査方向に直交する方向にプローブユニット10を移動させてもよい。 The scanning control unit 42 controls so that the irradiation side scanning mirror of the irradiation optical system 23 and the light receiving side scanning mirror of the light receiving optical system 31 are synchronously driven. As a result, the laser light L emitted from the irradiation unit 2 scans the measurement object W, and the laser light reflected by the measurement object W is incident on the image pickup unit 3. Further, the scanning control unit 42 may move the probe unit 10 in a direction orthogonal to the scanning direction by controlling the moving mechanism that supports the probe unit 10.

画像取得部43は、レーザ光Lが測定対象物Wを走査する間、所定のサンプリング周期で撮像部3から撮像画像を取得する。これにより、画像取得部43は、測定対象物Wの各測定部位に対応する複数の撮像画像を取得する。取得された撮像画像は、記憶部5に記憶される。 The image acquisition unit 43 acquires an image to be captured from the image pickup unit 3 at a predetermined sampling cycle while the laser beam L scans the object W to be measured. As a result, the image acquisition unit 43 acquires a plurality of captured images corresponding to each measurement site of the measurement object W. The acquired captured image is stored in the storage unit 5.

形状測定部44は、撮像画像に基づいて測定対象物Wの表面における測定部位までの距離を算出する。
例えば、測定対象物Wの測定部位が図2に示すように変位すると、当該測定部位で反射して撮像部3に入射するレーザ光の光路が破線のように変化する。その結果、リニアイメージセンサ32の受光面に形成されるビームスポットの位置が移動し、撮像画像の光強度分布が変化する。そこで、形状測定部44は、撮像画像の光強度分布におけるピークや重心に基づいて、測定対象物Wの測定部位までの距離を算出できる。
なお、撮像画像の光強度分布は、撮像画像を形成する画素列の配列方向に沿った光強度の変化を表すものである。本実施形態において、撮像画像は一列の画素列から形成されるため、撮像画像の光強度分布は、本発明の「画素列が示す光強度分布」に相当する。
The shape measuring unit 44 calculates the distance to the measurement site on the surface of the measurement object W based on the captured image.
For example, when the measurement portion of the measurement object W is displaced as shown in FIG. 2, the optical path of the laser beam reflected at the measurement portion and incident on the image pickup unit 3 changes as shown by a broken line. As a result, the position of the beam spot formed on the light receiving surface of the linear image sensor 32 moves, and the light intensity distribution of the captured image changes. Therefore, the shape measuring unit 44 can calculate the distance to the measurement site of the measurement object W based on the peak and the center of gravity in the light intensity distribution of the captured image.
The light intensity distribution of the captured image represents a change in light intensity along the arrangement direction of the pixel rows forming the captured image. In the present embodiment, since the captured image is formed from a single row of pixel rows, the light intensity distribution of the captured image corresponds to the "light intensity distribution indicated by the pixel row" of the present invention.

また、形状測定部44は、測定対象物Wの各測定部位に対応する複数の撮像画像に基づいて、測定対象物の形状測定データを生成する。具体的には、撮像画像毎に算出される測定部位までの距離と、各撮像画像の取得時におけるレーザ光Lの照射角度およびプローブユニット10の位置とに基づいて、測定対象物Wの測定部位ごとの三次元座標を算出する。
なお、レーザ光Lの照射角度は、照射光学系23の照射側走査ミラーに設けられる角度センサの検出値に基づいて算出可能であり、プローブユニット10の位置は、プローブユニット10を支持する移動機構に設けられる変位センサの検出値に基づいて算出可能である。
Further, the shape measuring unit 44 generates shape measurement data of the measurement target object based on a plurality of captured images corresponding to each measurement site of the measurement target object W. Specifically, the measurement site of the measurement object W is based on the distance to the measurement site calculated for each captured image, the irradiation angle of the laser beam L at the time of acquiring each captured image, and the position of the probe unit 10. Calculate the three-dimensional coordinates for each.
The irradiation angle of the laser beam L can be calculated based on the detection value of the angle sensor provided on the irradiation side scanning mirror of the irradiation optical system 23, and the position of the probe unit 10 is a moving mechanism that supports the probe unit 10. It can be calculated based on the detected value of the displacement sensor provided in.

条件設定部45は、例えば操作部6を介して入力される設定情報に基づいて、第1〜第5パラメータのそれぞれに対する数値条件を設定できる。
ここで、第1〜第5パラメータは、撮像画像の光強度分布について、正規分布を基準とした変化度合いを数値化して示す情報である。本実施形態において、第1〜第5パラメータは、歪度、尖度、分散、ピークレベル、および、ピーク数にそれぞれ対応する。第1〜第5パラメータの詳細は、後述する。
数値条件は、所定の数値または数値範囲を指定する条件であり、第1〜第5パラメータに対してそれぞれ設定可能であり、少なくとも1以上のパラメータに対して設定される。この数値条件は、撮像画像が有効データとして扱われるための条件であり、以下、フィルタ条件と称する。
The condition setting unit 45 can set numerical conditions for each of the first to fifth parameters based on the setting information input via, for example, the operation unit 6.
Here, the first to fifth parameters are information that numerically indicates the degree of change of the light intensity distribution of the captured image with respect to the normal distribution. In this embodiment, the first to fifth parameters correspond to skewness, kurtosis, variance, peak level, and number of peaks, respectively. Details of the first to fifth parameters will be described later.
The numerical condition is a condition for designating a predetermined numerical value or a numerical range, and can be set for each of the first to fifth parameters, and is set for at least one or more parameters. This numerical condition is a condition for the captured image to be treated as valid data, and is hereinafter referred to as a filter condition.

判定部46は、撮像画像の光強度分布の第1〜第5パラメータを算出し、第1〜第5パラメータがそれぞれに設定されたフィルタ条件を満たすか否かを判定する。本実施形態において、判定部46は、第1〜第5パラメータについて、設定されたフィルタ条件を満たす撮像画像を有効データであると判定し、少なくとも1つの第1〜第5パラメータがフィルタ条件を満たさない撮像画像を無効データであると判定する。
有効データであると判定された撮像画像は、上述の形状測定部44による形状測定の際に利用されるデータとなる。
The determination unit 46 calculates the first to fifth parameters of the light intensity distribution of the captured image, and determines whether or not the first to fifth parameters satisfy the filter conditions set for each. In the present embodiment, the determination unit 46 determines that the captured image satisfying the set filter condition is valid data for the first to fifth parameters, and at least one first to fifth parameter satisfies the filter condition. It is determined that the captured image that does not exist is invalid data.
The captured image determined to be valid data is the data used for shape measurement by the shape measurement unit 44 described above.

表示制御部47は、形状測定データをグラフィック処理(例えば三次元座標へのプロット処理)して表示部7に表示させることができる。また、表示制御部47は、図3に示すように、第1〜第5パラメータの各フィルタ条件の設定画面9を表示部7に表示させることができる。設定画面9については後述する。 The display control unit 47 can display the shape measurement data on the display unit 7 by graphic processing (for example, plotting processing to three-dimensional coordinates). Further, as shown in FIG. 3, the display control unit 47 can display the setting screen 9 of each filter condition of the first to fifth parameters on the display unit 7. The setting screen 9 will be described later.

記憶部5は、制御部4を機能させるためのプログラムや、画像取得部43により取得された撮像画像などを記憶する。
操作部6は、例えばキーボードなどであり、表示部7は、例えば液晶ディスプレイなどである。
The storage unit 5 stores a program for operating the control unit 4, an captured image acquired by the image acquisition unit 43, and the like.
The operation unit 6 is, for example, a keyboard, and the display unit 7 is, for example, a liquid crystal display.

(撮像画像)
以下、図4〜図9を参照して、測定対象物Wの測定部位と、リニアイメージセンサ32の受光面に形成されるビームスポットと、撮像画像の光強度分布との関係について説明する。なお、図4〜図9に示す光強度分布において、横方向は画素の配列方向に対応し、縦方向は各画素の光強度に対応する。また、図4〜図9では、説明のために、撮像部3のうちのリニアイメージセンサ32のみを模式的に示している。
(Captured image)
Hereinafter, the relationship between the measurement site of the measurement object W, the beam spot formed on the light receiving surface of the linear image sensor 32, and the light intensity distribution of the captured image will be described with reference to FIGS. 4 to 9. In the light intensity distributions shown in FIGS. 4 to 9, the horizontal direction corresponds to the arrangement direction of the pixels, and the vertical direction corresponds to the light intensity of each pixel. Further, in FIGS. 4 to 9, only the linear image sensor 32 of the image pickup unit 3 is schematically shown for the sake of explanation.

図4に示すように、レーザ光Lが測定対象物Wの面に対して垂直に照射される場合、通常、リニアイメージセンサ32に形成されるビームスポットは円形状であり、当該ビームスポットの光強度は、円形状の中心を中心として正規分布している。この場合、撮像画像の光強度分布は、ビームスポットの中心位置でピークを示す正規分布となる。
しかし、図5〜図9に示すように、測定部位の状態(例えば形状や材質等)に応じて、ビームスポットの形状や光強度分布は変化する。
As shown in FIG. 4, when the laser beam L is irradiated perpendicularly to the surface of the object W to be measured, the beam spot formed on the linear image sensor 32 is usually circular, and the light of the beam spot is formed. The intensities are normally distributed around the center of the circular shape. In this case, the light intensity distribution of the captured image is a normal distribution showing a peak at the center position of the beam spot.
However, as shown in FIGS. 5 to 9, the shape and light intensity distribution of the beam spot change depending on the state of the measurement site (for example, shape, material, etc.).

例えば、図5に示すように、レーザ光Lが測定対象物Wの面に対して鋭角に照射される場合、ビームスポットは楕円形となり、当該楕円形の片側における光強度が強くなる。この場合、光強度分布は、左右非対称になり、ビームスポットの中心とは異なる位置にピークが出現する。 For example, as shown in FIG. 5, when the laser beam L irradiates the surface of the object W to be measured at an acute angle, the beam spot becomes elliptical, and the light intensity on one side of the ellipse becomes strong. In this case, the light intensity distribution becomes asymmetrical, and a peak appears at a position different from the center of the beam spot.

図6に示すように、測定対象物Wの測定部位がエッジである場合(図中左側)、測定対象物Wの測定部位で反射されたレーザ光Lの光路上に遮蔽物(測定対象物Wの他の部位)が存在する場合(図中中央)、または、測定対象物Wにおける反射率の異なる部位同士の境界が測定部位に含まれる場合(図中右側)、ビームスポットに欠けが生じ、光強度分布の尖度が高くなる。
図7に示すように、測定対象物Wの透過性が高い場合、ビームスポットの光強度の分散率が高くなり、光強度分布の広がりが大きくなる。
As shown in FIG. 6, when the measurement site of the measurement object W is an edge (left side in the figure), a shield (measurement object W) is placed on the optical path of the laser beam L reflected by the measurement site of the measurement object W. If there is another part) (center in the figure), or if the measurement part contains a boundary between parts with different luminosities in the object W to be measured (right side in the figure), the beam spot is chipped. The sharpness of the light intensity distribution increases.
As shown in FIG. 7, when the transparency of the object W to be measured is high, the dispersion rate of the light intensity of the beam spot becomes high, and the spread of the light intensity distribution becomes large.

図8は、レーザ光Lに対する反射率が互いに異なる測定対象物Wを示している。測定対象物Wが低レベルの反射率を有する場合(図中左側)、測定対象物Wが中レベルの反射率を有する場合(図中中央)に比べて、光強度分布のピークレベルが小さくなる。一方、測定対象物Wが高レベルの反射率を有する場合(図中右側)、ビームスポットの光強度が受光素子の飽和レベルを超過し、光強度分布のピーク先端が平坦になる。 FIG. 8 shows the measurement objects W having different reflectances with respect to the laser beam L. When the object W to be measured has a low level of reflectance (left side in the figure), the peak level of the light intensity distribution is smaller than when the object W to be measured has a medium level reflectance (center in the figure). .. On the other hand, when the object W to be measured has a high level of reflectance (right side in the figure), the light intensity of the beam spot exceeds the saturation level of the light receiving element, and the peak tip of the light intensity distribution becomes flat.

図9に示すように、測定対象物Wの測定部位で反射されたレーザ光Lがさらに測定対象物Wの他の部位で反射された後にリニアイメージセンサ32に入射した場合、リニアイメージセンサ32には2つのビームスポットが形成され、光強度分布には2つのピークが出現する。 As shown in FIG. 9, when the laser beam L reflected at the measurement site of the measurement object W is further reflected at another site of the measurement object W and then incident on the linear image sensor 32, the linear image sensor 32 receives the laser light L. Two beam spots are formed and two peaks appear in the light intensity distribution.

以上の図5〜図9に示すような光強度分布の変形が生じた場合、ピークや重心を正確に検出することが困難となり、測定部位までの距離に関する測定誤差が大きくなってしまう。その結果、測定対象物Wの形状測定データにおいて、当該測定部位に対応する座標データがノイズになってしまう。 When the light intensity distribution is deformed as shown in FIGS. 5 to 9, it becomes difficult to accurately detect the peak and the center of gravity, and the measurement error regarding the distance to the measurement site becomes large. As a result, in the shape measurement data of the measurement object W, the coordinate data corresponding to the measurement site becomes noise.

(パラメータ)
そこで、本実施形態では、撮像画像の光強度分布の変形度合いを第1〜第5パラメータ(歪度、尖度、分散、ピークレベルおよびピーク数)によって数値化し、第1〜第5パラメータのそれぞれがフィルタ条件を満たす撮像画像を有効データとすることで、ノイズになり得るデータを形状測定データから取り除く。
(Parameter)
Therefore, in the present embodiment, the degree of deformation of the light intensity distribution of the captured image is quantified by the first to fifth parameters (skewness, kurtosis, variance, peak level and number of peaks), and each of the first to fifth parameters is quantified. By using the captured image that satisfies the filter condition as valid data, data that may cause noise is removed from the shape measurement data.

以下、図10〜図14を参照して各パラメータについて説明する。なお、以下の説明では、撮像画像において所定の閾値以上の光強度を示す画素数をデータ数nとし、各画素が示す光強度を各データの値Xi(i=1,2,・・・n)とし、各データの値Xiの平均値をμとし、標準偏差をσとする。 Hereinafter, each parameter will be described with reference to FIGS. 10 to 14. In the following description, the number of pixels indicating a light intensity equal to or higher than a predetermined threshold in the captured image is defined as the number of data n, and the light intensity indicated by each pixel is the value Xi (i = 1, 2, ... N) of each data. ), The average value of the values Xi of each data is μ, and the standard deviation is σ.

図10は、光強度分布の変形度合いを表す第1パラメータである歪度を説明する図である。図10において、左右中央には、歪度が0の場合の光強度分布を示し、左側には歪度がより大きい場合の光強度分布を示し、右側には歪度が0より小さい場合の光強度分布を示している。この歪度は、光強度分布の歪み具合を表す値であり、例えば次の式(1)によって求めることができる。

Figure 2021189143
歪度が0のとき、光強度分布は左右対称であり、そのピークは左右中央に位置している(図10の中央参照)。一方、歪度が正のときピークが左側に偏っており(図10の左側参照)、歪度が負のときピークが右側に偏っている(図10の右側参照)。
歪度に関してフィルタ条件を設定する場合、例えば「0を含む任意の数値範囲」をフィルタ条件に設定できる。 FIG. 10 is a diagram for explaining the skewness, which is the first parameter representing the degree of deformation of the light intensity distribution. In FIG. 10, the center of the left and right shows the light intensity distribution when the skewness is 0, the left side shows the light intensity distribution when the skewness is larger, and the right side shows the light when the skewness is smaller than 0. It shows the intensity distribution. This skewness is a value representing the degree of distortion of the light intensity distribution, and can be obtained by, for example, the following equation (1).
Figure 2021189143
When the skewness is 0, the light intensity distribution is symmetrical and the peak is located in the center of the left and right (see the center of FIG. 10). On the other hand, when the skewness is positive, the peak is biased to the left side (see the left side of FIG. 10), and when the skewness is negative, the peak is biased to the right side (see the right side of FIG. 10).
When setting the filter condition with respect to the skewness, for example, "any numerical range including 0" can be set as the filter condition.

図11は、光強度分布の変形度合いを表す第2パラメータである尖度を説明する図である。尖度は、光強度分布の尖り具合を表す値であり、例えば次の式(2)によって求めることができる。

Figure 2021189143
尖度が3のとき光強度分布は正規分布しており、尖度が3より小さいとき光強度分布は尖っており、尖度が3より大きいとき光強度分布は扁平である。
尖度に関してフィルタ条件を設定する場合、例えば「3を含む任意の数値範囲」をフィルタ条件に設定できる。 FIG. 11 is a diagram illustrating kurtosis, which is a second parameter representing the degree of deformation of the light intensity distribution. The kurtosis is a value representing the degree of sharpness of the light intensity distribution, and can be obtained by, for example, the following equation (2).
Figure 2021189143
When the kurtosis is 3, the light intensity distribution is normally distributed, when the kurtosis is smaller than 3, the light intensity distribution is sharp, and when the kurtosis is larger than 3, the light intensity distribution is flat.
When setting the filter condition for the kurtosis, for example, "any numerical range including 3" can be set as the filter condition.

図12は、光強度分布の変形度合いを表す第3パラメータである分散を説明する図である。分散は、光強度分布のばらつき具合を表す値であり、例えば次の式(3)によって求めることができる。

Figure 2021189143
光強度分布のばらつきが大きいほど、分散が大きくなる。この分散に関してフィルタ条件を設定する場合、例えば「最小値を0とした任意の数値範囲」をフィルタ条件に設定できる。 FIG. 12 is a diagram illustrating dispersion, which is a third parameter representing the degree of deformation of the light intensity distribution. The variance is a value representing the degree of variation in the light intensity distribution, and can be obtained, for example, by the following equation (3).
Figure 2021189143
The greater the variation in the light intensity distribution, the greater the dispersion. When setting the filter condition for this variance, for example, "arbitrary numerical range with the minimum value as 0" can be set as the filter condition.

図13は、光強度分布の変形度合いを表す第4パラメータであるピークレベルを説明する図である。このピークレベルは、光強度分布のピーク値を表す。
ピークレベルに関してフィルタ条件を設定する場合、任意の数値範囲をフィルタ条件に設定できる。なお、当該数値範囲は、飽和レベルVtより低い範囲に設定されることが好ましい。
FIG. 13 is a diagram illustrating a peak level, which is a fourth parameter representing the degree of deformation of the light intensity distribution. This peak level represents the peak value of the light intensity distribution.
When setting the filter condition for the peak level, any numerical range can be set for the filter condition. The numerical range is preferably set to a range lower than the saturation level Vt.

図14は、光強度分布の変形度合いを表す第5パラメータであるピーク数を説明する図である。このピーク数は、光強度分布に出現するピークの数を表すものであり、図14はピーク数が2の場合を例示している。
ピーク数についてフィルタ条件を設定する場合、例えば「1」という数値をフィルタ条件に設定することが好ましい。
FIG. 14 is a diagram illustrating the number of peaks, which is the fifth parameter representing the degree of deformation of the light intensity distribution. This number of peaks represents the number of peaks appearing in the light intensity distribution, and FIG. 14 illustrates the case where the number of peaks is 2.
When setting the filter condition for the number of peaks, it is preferable to set the numerical value "1" in the filter condition, for example.

(形状測定方法)
まず、ユーザは、図3に示すような設定画面9に対して、第1〜第5パラメータの各フィルタ情報を設定するための設定情報を入力する。
図3に例示する設定画面9には、第1〜第5パラメータ(歪度、尖度、分散、ピークレベルおよびピーク数)のそれぞれに対する選択チェックボックス91、数値調整バー92および数値入力ボックス93が表示される。
例えば、ユーザは、選択チェックボックス91に対してチェックを入れることで、フィルタ条件を設定するパラメータを選択することができる。また、ユーザは、数値調整バー92に対するツマミ位置を調整する、または、数値入力ボックス93に対して数値を入力することで、選択されたパラメータのフィルタ条件について、任意の数値または数値範囲を設定することができる。
なお、第1〜第4パラメータ(歪度、尖度、分散、ピークレベル)については、最小値および最大値の設定、すなわち数値範囲の設定が可能であり、第5パラメータ(ピーク数)については、最大値の設定(通常、「1」に設定)が可能である。
(Shape measurement method)
First, the user inputs setting information for setting each filter information of the first to fifth parameters on the setting screen 9 as shown in FIG.
The setting screen 9 illustrated in FIG. 3 has a selection check box 91, a numerical adjustment bar 92, and a numerical input box 93 for each of the first to fifth parameters (skewness, kurtosis, variance, peak level, and number of peaks). Is displayed.
For example, the user can select a parameter for setting a filter condition by checking the selection check box 91. Further, the user adjusts the knob position with respect to the numerical value adjustment bar 92, or inputs a numerical value to the numerical value input box 93 to set an arbitrary numerical value or a numerical value range for the filter condition of the selected parameter. be able to.
The minimum and maximum values can be set for the first to fourth parameters (skewness, kurtosis, variance, peak level), that is, the numerical range can be set, and the fifth parameter (number of peaks) can be set. , The maximum value can be set (usually set to "1").

また、図3に例示する設定画面9には、第1〜第4パラメータ(歪度、尖度、分散およびピークレベル)のそれぞれに平均チェックボックス94が表示される。ユーザは、任意のパラメータの平均チェックボックス94に対してチェックを入れることで、当該パラメータのフィルタ条件を、測定結果の平均的な範囲に設定することができる。
以上により、第1〜第5パラメータのうちの任意のパラメータに対してフィルタ条件が設定される。
Further, on the setting screen 9 illustrated in FIG. 3, an average check box 94 is displayed for each of the first to fourth parameters (skewness, kurtosis, variance, and peak level). The user can set the filter condition of the parameter to the average range of the measurement result by checking the average check box 94 of any parameter.
As described above, the filter conditions are set for any of the first to fifth parameters.

三次元測定機1では、照射部2がレーザ光Lを測定対象物Wに走査させ、撮像部3が測定対象物Wの各測定部位を撮像する。
測定対象物Wの走査終了後、判定部46は、画像取得部43により取得された各撮像画像について第1〜第5パラメータを算出する。また、判定部46は、第1〜第5パラメータのうちのフィルタ条件が設定されているパラメータを判断し、撮像画像毎に、各パラメータがフィルタ条件を満たすか否かを判定する。そして、判定部46は、各パラメータがフィルタ条件を満たす撮像画像を有効データであると判定し、フィルタ条件を満たさないパラメータが存在する撮像画像を無効データであると判定する(判定工程)。
形状測定部44は、画像取得部43により取得された複数の撮像画像のうち、判定部46によって有効データであると判定された撮像画像に基づいて、形状測定データを生成する(形状測定工程)。
In the coordinate measuring machine 1, the irradiation unit 2 scans the laser beam L on the measurement object W, and the image pickup unit 3 images each measurement portion of the measurement object W.
After the scanning of the measurement object W is completed, the determination unit 46 calculates the first to fifth parameters for each captured image acquired by the image acquisition unit 43. Further, the determination unit 46 determines the parameter in which the filter condition is set among the first to fifth parameters, and determines whether or not each parameter satisfies the filter condition for each captured image. Then, the determination unit 46 determines that the captured image in which each parameter satisfies the filter condition is valid data, and determines that the captured image in which the parameter that does not satisfy the filter condition exists is invalid data (determination step).
The shape measurement unit 44 generates shape measurement data based on the captured image determined to be valid data by the determination unit 46 among the plurality of captured images acquired by the image acquisition unit 43 (shape measurement step). ..

その後、ユーザが設定画面9に対して設定情報を入力した場合、条件設定部45は、当該設定情報に基づいて各パラメータのフィルタ条件を更新する。そして、判定部46は、更新された各パラメータのフィルタ条件に基づいて各撮像画像を再判定し、有効データを更新する。形状測定部44は、更新された有効データに基づいて測定対象物Wの形状測定データを再生成する。
ユーザは、表示部7にグラフィック表示される形状測定データを確認しながら、ノイズが削除されるまで、各パラメータのフィルタ条件を繰り返し変更することができる。
After that, when the user inputs the setting information to the setting screen 9, the condition setting unit 45 updates the filter condition of each parameter based on the setting information. Then, the determination unit 46 redetermines each captured image based on the updated filter conditions of each parameter, and updates the valid data. The shape measurement unit 44 regenerates the shape measurement data of the measurement target W based on the updated valid data.
The user can repeatedly change the filter conditions of each parameter until the noise is removed while checking the shape measurement data graphically displayed on the display unit 7.

〔本実施形態の効果〕
本実施形態の三次元測定機1において、撮像部3により撮像された撮像画像のうち、各パラメータがフィルタ条件を満たさない光強度分布を示す撮像画像(画素列)は、ノイズを発生させ得るデータとして有効データから除外される。一方、撮像部3により撮像された撮像画像のうち、各パラメータがフィルタ条件を満たす光強度分布を示す撮像画像(画素列)は、信頼性のある有効データとして、測定対象物Wの形状測定データを生成するために利用される。
すなわち、本実施形態の三次元測定機1では、測定対象物の形状測定データを生成するための撮像画像データについて、信頼性に基づく取捨選択が行われる。このため、形状生成データにおけるノイズの発生を抑制することができる。
[Effect of this embodiment]
In the coordinate measuring machine 1 of the present embodiment, among the captured images captured by the imaging unit 3, the captured image (pixel string) showing the light intensity distribution in which each parameter does not satisfy the filter condition is data that can generate noise. Is excluded from valid data. On the other hand, among the captured images captured by the imaging unit 3, the captured image (pixel string) showing the light intensity distribution in which each parameter satisfies the filter condition is the shape measurement data of the measurement target W as reliable effective data. Is used to generate.
That is, in the coordinate measuring machine 1 of the present embodiment, the captured image data for generating the shape measurement data of the object to be measured is selected based on the reliability. Therefore, it is possible to suppress the generation of noise in the shape generation data.

ここで、球状の測定対象物W1を球面測定する場合を例として説明する。
球状の測定対象物W1を球面測定する場合、図15に示すように、レーザ光Lが照射される測定部位と撮像部3とが互いに正対し、測定部位で正反射した反射光が撮像部3に入射することがある。この際、光源制御部41のフィードバック制御が受光量の変化に追い付かず、リニアイメージセンサ32が飽和レベルを超えた光量を受光してしまう。その結果、撮像画像の光強度が飽和し、形状測定部44によって算出される測定部位までの距離には、大きな誤差が含まれる。
Here, a case where a spherical measurement object W1 is spherically measured will be described as an example.
When the spherical measurement object W1 is spherically measured, as shown in FIG. 15, the measurement portion irradiated with the laser beam L and the image pickup unit 3 face each other, and the reflected light reflected by the measurement portion is the image pickup unit 3. May be incident on. At this time, the feedback control of the light source control unit 41 cannot keep up with the change in the amount of light received, and the linear image sensor 32 receives the amount of light exceeding the saturation level. As a result, the light intensity of the captured image is saturated, and the distance to the measurement site calculated by the shape measuring unit 44 includes a large error.

上述の場合において、仮にフィルタ条件が設定されていないと、測定対象物W1の形状測定データには、一部、球面形状から大きく外れた座標データ(ノイズ)が出現する。
これに対して、本実施形態では、各パラメータ(特にピークレベル)についてフィルタ条件を設定することにより、光強度が飽和した撮像画像が有効データから除外される。これにより、上述のノイズが取りのぞかれた形状測定データを生成することができる。
In the above case, if the filter condition is not set, the coordinate data (noise) largely deviated from the spherical shape appears in the shape measurement data of the measurement object W1.
On the other hand, in the present embodiment, by setting the filter conditions for each parameter (particularly the peak level), the captured image in which the light intensity is saturated is excluded from the valid data. As a result, it is possible to generate shape measurement data from which the above-mentioned noise has been removed.

また、エッジを含む測定対象物W2を形状測定する場合を例として説明する。
図16に示すように、測定対象物W2がエッジを形成する第1面101および第2面102を有する場合、第1面101とレーザ光Lの光軸との間に形成される角度は、第2面102とレーザ光Lの光軸との間に形成される角度に比べて小さくなる。このような場合、第1面101に形成されるレーザスポットSの間隔は、第2面102に形成されるレーザスポットSの間隔よりも小さくなり、第1面101を測定した際の測定精度は、第2面102を測定した際の測定精度よりも低くなる。
Further, a case where the shape of the measurement object W2 including the edge is measured will be described as an example.
As shown in FIG. 16, when the object to be measured W2 has a first surface 101 and a second surface 102 forming an edge, the angle formed between the first surface 101 and the optical axis of the laser beam L is determined. It is smaller than the angle formed between the second surface 102 and the optical axis of the laser beam L. In such a case, the distance between the laser spots S formed on the first surface 101 is smaller than the distance between the laser spots S formed on the second surface 102, and the measurement accuracy when the first surface 101 is measured is high. , It is lower than the measurement accuracy when the second surface 102 is measured.

そこで、本実施形態では、撮像画像の光強度分布の変形度合いを示すパラメータ(特に歪度)についてフィルタ条件を設定することにより、第2面102を撮像した撮像画像を有効データとする一方、第1面101を撮像した撮像画像を有効データから除外することができる。これにより、測定対象物W2の形状測定データから測定精度の低いデータ部分のみがノイズとして取り除かれ、形状測定データの精度を向上させることができる。 Therefore, in the present embodiment, by setting filter conditions for a parameter (particularly skewness) indicating the degree of deformation of the light intensity distribution of the captured image, the captured image captured on the second surface 102 is used as valid data, while the first image is used. The captured image obtained by capturing the image of one surface 101 can be excluded from the valid data. As a result, only the data portion having low measurement accuracy is removed as noise from the shape measurement data of the object to be measured W2, and the accuracy of the shape measurement data can be improved.

なお、従来技術の形状測定方法では、形状測定データを構成する各座標データを前後の座標データと比較し、前後の座標データから大きく異なる座標データをノイズとして処理している。これに対して、本実施形態の形状測定方法では、従来技術のような前後のデータとの比較処理を行わず、より簡単な処理によってノイズを低減できる。 In the shape measurement method of the prior art, each coordinate data constituting the shape measurement data is compared with the front and rear coordinate data, and the coordinate data significantly different from the front and back coordinate data is processed as noise. On the other hand, in the shape measuring method of the present embodiment, noise can be reduced by simpler processing without performing comparison processing with the data before and after as in the prior art.

〔変形例〕
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
[Modification example]
The present invention is not limited to each of the above embodiments, and modifications, improvements, and the like to the extent that the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.

前記実施形態では、フライングスポット式の三次元測定機1について説明しているが、ライン式の三次元測定機においても本発明を適用できる。
ライン式の三次元測定機では、照射部が、照射側走査ミラーを備えず、光源から出射した点状のレーザ光Lをライン状のレーザ光Lに成形するシリンドリカルレンズ等を備える。また、撮像部は、受光側走査ミラーを備えず、ラインイメージセンサの替わりにエリアイメージセンサを有する。測定対象物Wで反射されたライン状のレーザ光Lが撮像部に撮像され、撮像画像に基づいて測定対象物の形状測定データが生成される。
このようなライン式の三次元測定機では、2次元画像である撮像画像の一列または一行の連続した画素が本発明の画素列に対応し、撮像画像の各画素列に対して前記実施形態の撮像画像に対する処理と同様の処理を行うことができる。すなわち、撮像画像の画素列毎に光強度分布に基づく判定を行い、各パラメータがフィルタ条件を満たすと判定された画素列に基づいて、測定対象物の形状測定データを生成することができる。
In the above embodiment, the flying spot type coordinate measuring machine 1 is described, but the present invention can also be applied to the line type coordinate measuring machine 1.
In the line-type coordinate measuring machine, the irradiation unit is not provided with a scanning mirror on the irradiation side, but is provided with a cylindrical lens or the like that forms a point-shaped laser beam L emitted from a light source into a line-shaped laser beam L. Further, the image pickup unit does not include a light receiving side scanning mirror and has an area image sensor instead of the line image sensor. The line-shaped laser beam L reflected by the measurement object W is imaged by the image pickup unit, and shape measurement data of the measurement object is generated based on the captured image.
In such a line-type coordinate measuring machine, one row or one row of continuous pixels of a captured image, which is a two-dimensional image, corresponds to the pixel row of the present invention, and each pixel row of the captured image corresponds to the pixel row of the embodiment. The same processing as that for the captured image can be performed. That is, it is possible to make a determination based on the light intensity distribution for each pixel sequence of the captured image and generate shape measurement data of the object to be measured based on the pixel sequence determined that each parameter satisfies the filter condition.

前記実施形態では、歪度、尖度、分散、ピークレベル、および、ピーク数の各パラメータを算出することを説明しているが、本発明は、フィルタ条件(数値条件)の設定されている少なくともいずれか1つのパラメータを算出するものであればよい。 In the above embodiment, it is described that each parameter of skewness, kurtosis, variance, peak level, and number of peaks is calculated, but in the present invention, at least the filter condition (numerical condition) is set. Any one of the parameters may be calculated.

前記実施形態において、各パラメータがフィルタ条件を満たさない撮像画像は、無効データとして記憶部5に記憶されたままであるが、記憶部5から削除されてもよい。
また、前記実施形態では、三次元測定機1がプローブユニット10と制御部4とを備え、本発明のデータ処理装置がプローブユニット10を制御する制御部4として構成されているが、本発明のデータ処理装置はこれに限られない。
例えば、本発明のデータ処理装置は、プローブユニット10を有する装置とは別の装置、例えばPC(Personal Computer)として構成されてもよい。この場合、本発明のデータ処理装置は、データ処理プログラムを読み込み実行することにより、前記実施形態における画像取得部43および形状測定部44として少なくとも機能する。また、データ処理装置は、前記実施形態における条件設定部45、判定部46、および表示制御部47としてさらに機能してもよい。
このような場合、本発明のデータ処理装置は、プローブユニット10から出力される撮像画像を有線、無線または記録媒体等を介して取得し、この撮像画像に基づいて各処理を行ってもよい。
In the above embodiment, the captured image in which each parameter does not satisfy the filter condition is still stored in the storage unit 5 as invalid data, but may be deleted from the storage unit 5.
Further, in the above embodiment, the coordinate measuring machine 1 includes the probe unit 10 and the control unit 4, and the data processing device of the present invention is configured as the control unit 4 for controlling the probe unit 10. The data processing device is not limited to this.
For example, the data processing device of the present invention may be configured as a device different from the device having the probe unit 10, for example, a PC (Personal Computer). In this case, the data processing apparatus of the present invention at least functions as the image acquisition unit 43 and the shape measurement unit 44 in the embodiment by reading and executing the data processing program. Further, the data processing device may further function as the condition setting unit 45, the determination unit 46, and the display control unit 47 in the embodiment.
In such a case, the data processing apparatus of the present invention may acquire the captured image output from the probe unit 10 via a wired, wireless, recording medium, or the like, and perform each processing based on the captured image.

1…三次元測定機、10…プローブユニット、2…照射部、21…光源、22…光源駆動部、23…照射光学系、3…撮像部、31…受光光学系、32…リニアイメージセンサ、33…信号処理部、4…制御部(データ処理装置)、41…光源制御部、42…走査制御部、43…画像取得部、44…形状測定部、45…条件設定部、46…判定部、47…表示制御部、5…記憶部、6…操作部、7…表示部、L…レーザ光、W,W1,W2…測定対象物。 1 ... 3D measuring machine, 10 ... Probe unit, 2 ... Irradiation unit, 21 ... Light source, 22 ... Light source drive unit, 23 ... Irradiation optical system, 3 ... Imaging unit, 31 ... Light receiving optical system, 32 ... Linear image sensor, 33 ... Signal processing unit, 4 ... Control unit (data processing device), 41 ... Light source control unit, 42 ... Scan control unit, 43 ... Image acquisition unit, 44 ... Shape measurement unit, 45 ... Condition setting unit, 46 ... Judgment unit , 47 ... Display control unit, 5 ... Storage unit, 6 ... Operation unit, 7 ... Display unit, L ... Laser light, W, W1, W2 ... Measurement target.

Claims (4)

測定対象物にレーザ光を照射する照射部と、
前記測定対象物で反射された前記レーザ光を撮像し、1列以上の画素列を含む撮像画像を生成する撮像部と、
前記画素列が示す光強度分布について、正規分布を基準とした変化度合いを数値化したパラメータを算出し、算出された前記パラメータが所定の数値条件を満たすか否かを判定する判定部と、
前記パラメータが前記数値条件を満たすと判定された前記光強度分布を示す前記画素列に基づいて、前記測定対象物の形状測定データを生成する形状測定部と、
を備えることを特徴とする三次元測定機。
An irradiation unit that irradiates the object to be measured with laser light,
An imaging unit that captures the laser beam reflected by the measurement object and generates an captured image including one or more pixels.
A determination unit that calculates a parameter that quantifies the degree of change of the light intensity distribution indicated by the pixel sequence based on a normal distribution, and determines whether or not the calculated parameter satisfies a predetermined numerical value.
A shape measuring unit that generates shape measurement data of the object to be measured based on the pixel sequence showing the light intensity distribution for which the parameter is determined to satisfy the numerical condition.
A three-dimensional measuring machine characterized by being equipped with.
請求項1に記載の三次元測定機において、
前記判定部は、前記画素列が示す前記光強度分布について、歪度、尖度、分散、ピークレベルまたはピーク数の少なくともいずれかである1以上の前記パラメータを算出し、算出された前記パラメータが前記パラメータ毎に設定された前記数値条件を満たすか否かを判定することを特徴とする三次元測定機。
In the three-dimensional measuring machine according to claim 1,
The determination unit calculates one or more parameters that are at least one of skewness, kurtosis, variance, peak level, and number of peaks for the light intensity distribution indicated by the pixel sequence, and the calculated parameters are calculated. A three-dimensional measuring machine characterized in that it determines whether or not the numerical value condition set for each of the parameters is satisfied.
測定対象物で反射されたレーザ光を撮像することにより取得された1列以上の画素列を含む撮像画像に基づいて行う形状測定方法であって、
前記画素列が示す光強度分布について、正規分布を基準とした変化度合いを数値化したパラメータを算出し、算出された前記パラメータが所定の数値条件を満たすか否かを判定する判定工程と、
前記パラメータが前記数値条件を満たすと判定された前記光強度分布を示す前記画素列に基づいて、前記測定対象物の形状測定データを生成する形状測定工程と、を実施することを特徴とする三次元測定機。
It is a shape measurement method performed based on an captured image including one or more rows of pixels acquired by imaging a laser beam reflected by a measurement object.
A determination step of calculating a parameter that quantifies the degree of change of the light intensity distribution indicated by the pixel sequence based on a normal distribution, and determining whether or not the calculated parameter satisfies a predetermined numerical value.
A tertiary step of generating shape measurement data of the object to be measured based on the pixel array showing the light intensity distribution for which the parameter is determined to satisfy the numerical condition. Former measuring machine.
測定対象物で反射されたレーザ光を撮像した画像であって、1列以上の画素列を含む撮像画像を取得する画像取得部と、
前記画素列が示す光強度分布について、正規分布を基準とした変化度合いを数値化したパラメータを算出し、算出された前記パラメータが所定の数値条件を満たすか否かを判定する判定部と、
前記パラメータが前記数値条件を満たすと判定された前記光強度分布を示す前記画素列に基づいて、前記測定対象物の形状測定データを生成する形状測定部と、
を備えることを特徴とするデータ処理装置。
An image acquisition unit that acquires an image captured by a laser beam reflected by a measurement object and includes one or more pixel rows, and an image acquisition unit.
A determination unit that calculates a parameter that quantifies the degree of change of the light intensity distribution indicated by the pixel sequence based on a normal distribution, and determines whether or not the calculated parameter satisfies a predetermined numerical value.
A shape measuring unit that generates shape measurement data of the object to be measured based on the pixel sequence showing the light intensity distribution for which the parameter is determined to satisfy the numerical condition.
A data processing device characterized by comprising.
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