JP2559646B2 - 光学式測定装置における画像処理方法 - Google Patents
光学式測定装置における画像処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ワークにスリット光を
照射する投光器と、ワークに照射されたスリット光が描
く光切断像を撮像する撮像器とを備える光学式測定装置
における画像処理方法に関する。
照射する投光器と、ワークに照射されたスリット光が描
く光切断像を撮像する撮像器とを備える光学式測定装置
における画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の光学式測定装置を用い、
撮像器の画面上の光切断画像からワークの形状や位置を
計測することは知られている。この場合、光切断画像に
角部等の計測基準となる部分があれば、この部分を基準
にしてワークの形状や位置を計測できるが、無い場合に
は、光切断画像の所定の２つの画像部分の画像線の方程
式を算定して、両画像線の交点の位置を求め、この交点
を角部に代わるものとしてワークの計測を行うようにし
ている。そして、光切断画像の前記２つの部分のうち少
なくとも一方が自由曲線である場合には、この曲線部分
の特定領域の３点を通る円弧として曲線の方程式を算定
することが考えられている。
撮像器の画面上の光切断画像からワークの形状や位置を
計測することは知られている。この場合、光切断画像に
角部等の計測基準となる部分があれば、この部分を基準
にしてワークの形状や位置を計測できるが、無い場合に
は、光切断画像の所定の２つの画像部分の画像線の方程
式を算定して、両画像線の交点の位置を求め、この交点
を角部に代わるものとしてワークの計測を行うようにし
ている。そして、光切断画像の前記２つの部分のうち少
なくとも一方が自由曲線である場合には、この曲線部分
の特定領域の３点を通る円弧として曲線の方程式を算定
することが考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光切断画像
はある幅を持った帯線状の画像となり、上記の如く曲線
の方程式を算定する場合、光切断画像の曲線部分の特定
領域に３箇所のウインドを設定し、これらウインドの夫
々における光切断画像の重心位置を計測して、これら重
心位置から該特定領域の曲線の方程式を算定することに
なるが、重心位置は、光切断画像の境界線近傍に位置す
る画素の受光量が所定の閾値を上回るか否かの微妙な差
で変化してしまい、同一のワークを同一の位置においた
場合でも重心位置は多少とも変化する。そして、３箇所
のウインドのうち中間のウインドの重心位置が変化する
と、これら３箇所のウインドの重心位置を通る円弧の半
径が大きく変化して、曲線の算出精度に大きな影響を与
え、この曲線と光切断画像の他の部分の線との交点の位
置が大きくずれてしまう。本発明は、以上の点に鑑み、
光切断画像の曲線部分の曲線方程式を精度良く算出し得
るようにした画像処理方法を提供することをその目的と
している。
はある幅を持った帯線状の画像となり、上記の如く曲線
の方程式を算定する場合、光切断画像の曲線部分の特定
領域に３箇所のウインドを設定し、これらウインドの夫
々における光切断画像の重心位置を計測して、これら重
心位置から該特定領域の曲線の方程式を算定することに
なるが、重心位置は、光切断画像の境界線近傍に位置す
る画素の受光量が所定の閾値を上回るか否かの微妙な差
で変化してしまい、同一のワークを同一の位置においた
場合でも重心位置は多少とも変化する。そして、３箇所
のウインドのうち中間のウインドの重心位置が変化する
と、これら３箇所のウインドの重心位置を通る円弧の半
径が大きく変化して、曲線の算出精度に大きな影響を与
え、この曲線と光切断画像の他の部分の線との交点の位
置が大きくずれてしまう。本発明は、以上の点に鑑み、
光切断画像の曲線部分の曲線方程式を精度良く算出し得
るようにした画像処理方法を提供することをその目的と
している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、ワークにスリット光を照射する投光器と、ワ
ークに照射されたスリット光が描く光切断像を撮像する
撮像器とを備える光学式測定装置における画像処理方法
であって、撮像器の画面上の光切断画像に含まれる曲線
部分の特定領域の曲線を円弧として該曲線の方程式を算
定するものにおいて、マスタワークを用いてその光切断
像を撮像し、画面上のマスタワークの光切断画像に含ま
れる曲線部分の前記特定領域に対応する領域に少なくと
も３箇所のウインドを設定して、これら各ウインドにお
ける光切断画像の重心位置を計測し、これら重心位置か
ら該領域の曲率半径を予め求めておき、ワークの光切断
像を撮像したとき、画面上の光切断画像の前記特定領域
に前記ウインドのうちの２個のウインドと同様の２個の
ウインドを設定し、該両ウインドの夫々における光切断
画像の重心位置を計測して、該両重心位置と前記曲率半
径とから前記特定領域の曲線の方程式を算定することを
特徴とする。
本発明は、ワークにスリット光を照射する投光器と、ワ
ークに照射されたスリット光が描く光切断像を撮像する
撮像器とを備える光学式測定装置における画像処理方法
であって、撮像器の画面上の光切断画像に含まれる曲線
部分の特定領域の曲線を円弧として該曲線の方程式を算
定するものにおいて、マスタワークを用いてその光切断
像を撮像し、画面上のマスタワークの光切断画像に含ま
れる曲線部分の前記特定領域に対応する領域に少なくと
も３箇所のウインドを設定して、これら各ウインドにお
ける光切断画像の重心位置を計測し、これら重心位置か
ら該領域の曲率半径を予め求めておき、ワークの光切断
像を撮像したとき、画面上の光切断画像の前記特定領域
に前記ウインドのうちの２個のウインドと同様の２個の
ウインドを設定し、該両ウインドの夫々における光切断
画像の重心位置を計測して、該両重心位置と前記曲率半
径とから前記特定領域の曲線の方程式を算定することを
特徴とする。
【０００５】
【作用】ワークの光切断画像に含まれる曲線部分の特定
領域の曲率半径をマスタワークを用いて予め計測してお
くため、該特定領域の所定の２箇所にウインドを設定し
て計測した該２箇所の画像重心位置を通る前記曲率半径
の円弧として該特定領域の曲線方程式を算定できる。こ
の場合、２箇所の画像重心位置のずれにより曲線方程式
が表わす円の中心座標は多少ずれるが、その半径は変化
しないため、３点から曲線方程式を算定する場合に比
し、曲線方程式の算出精度は大幅に向上する。そのた
め、光切断画像の他の部分の線の方程式と上記特定領域
の曲線方程式とから求められる交点の位置のずれが小さ
くなり、この交点を基準にしてワークの計測を精度良く
行い得られる。尚、光切断画像の他の部分が直線部分で
あるときは、その任意の２箇所にウインドを設定して該
両ウインドにおける画像重心位置を計測し、該両重心位
置を結ぶ直線の方程式を算定すれば良く、又当該他の部
分が曲線部分であるときは、マスタワークを用いてこの
曲線部分の特定領域の曲率半径も予め計測しておき、上
記と同様にして当該特定領域の所定の２箇所の画像重心
位置と前記曲率半径とから曲線方程を算定すれば良い。
領域の曲率半径をマスタワークを用いて予め計測してお
くため、該特定領域の所定の２箇所にウインドを設定し
て計測した該２箇所の画像重心位置を通る前記曲率半径
の円弧として該特定領域の曲線方程式を算定できる。こ
の場合、２箇所の画像重心位置のずれにより曲線方程式
が表わす円の中心座標は多少ずれるが、その半径は変化
しないため、３点から曲線方程式を算定する場合に比
し、曲線方程式の算出精度は大幅に向上する。そのた
め、光切断画像の他の部分の線の方程式と上記特定領域
の曲線方程式とから求められる交点の位置のずれが小さ
くなり、この交点を基準にしてワークの計測を精度良く
行い得られる。尚、光切断画像の他の部分が直線部分で
あるときは、その任意の２箇所にウインドを設定して該
両ウインドにおける画像重心位置を計測し、該両重心位
置を結ぶ直線の方程式を算定すれば良く、又当該他の部
分が曲線部分であるときは、マスタワークを用いてこの
曲線部分の特定領域の曲率半径も予め計測しておき、上
記と同様にして当該特定領域の所定の２箇所の画像重心
位置と前記曲率半径とから曲線方程を算定すれば良い。
【０００６】
【実施例】図示の実施例は、図１に示す自動車車体のル
ーフサイドレールから成るワークＡの光切断画像に基い
てワークＡの位置を計測し、車体の組立精度を判定する
光学式測定装置の画像処理に本発明を適用したもので、
該測定装置は、図２に示す如く、ワークＡに向けて垂直
のスリット光を照射するレーザ等から成る投光器１と、
ワークＡの表面上のスリット光の像たるワークＡの光切
断像Ｓ′を撮像するＣＣＤカメラから成る撮像器２と
を、スリット光の光軸と撮像器２の光軸とが所要の角度
θで斜交するような位置関係で、共通のベースプレート
３に取付けて成るものとした。図中４は画像処理を行う
電子制御回路である。
ーフサイドレールから成るワークＡの光切断画像に基い
てワークＡの位置を計測し、車体の組立精度を判定する
光学式測定装置の画像処理に本発明を適用したもので、
該測定装置は、図２に示す如く、ワークＡに向けて垂直
のスリット光を照射するレーザ等から成る投光器１と、
ワークＡの表面上のスリット光の像たるワークＡの光切
断像Ｓ′を撮像するＣＣＤカメラから成る撮像器２と
を、スリット光の光軸と撮像器２の光軸とが所要の角度
θで斜交するような位置関係で、共通のベースプレート
３に取付けて成るものとした。図中４は画像処理を行う
電子制御回路である。
【０００７】撮像器２の画面Ｗには、図３に示すよう
に、画面Ｗの横方向と縦方向の座標軸を夫々Ｘ軸、Ｙ軸
として、Ｘ軸方向の極大部を有し、この極大部に対しＹ
軸方向上側が曲線部分、下側が直線部分となった光切断
画像Ｓが結像される。この画像Ｓは、極大部が丸くなっ
ていて位置の判定基準に適した明瞭な角部が無いため、
曲線部分の線Ｓ1と直線部分の線Ｓ2との交点Ｑの画面Ｗ
上のＸ、Ｙ座標値を、曲線Ｓ1の方程式と直線Ｓ2の方程
式とから算出し、この交点Ｑを基準点としてワークＡの
位置を計測するようにした。
に、画面Ｗの横方向と縦方向の座標軸を夫々Ｘ軸、Ｙ軸
として、Ｘ軸方向の極大部を有し、この極大部に対しＹ
軸方向上側が曲線部分、下側が直線部分となった光切断
画像Ｓが結像される。この画像Ｓは、極大部が丸くなっ
ていて位置の判定基準に適した明瞭な角部が無いため、
曲線部分の線Ｓ1と直線部分の線Ｓ2との交点Ｑの画面Ｗ
上のＸ、Ｙ座標値を、曲線Ｓ1の方程式と直線Ｓ2の方程
式とから算出し、この交点Ｑを基準点としてワークＡの
位置を計測するようにした。
【０００８】ここで、曲線Ｓ1の方程式は、近似的に曲
線部分の特定領域の３点を通る円の方程式として表わす
ことができ、そのため光切断画像Ｓの上半部に第１乃至
第３の３つのウインドＷ１、Ｗ２、Ｗ３を設定して、こ
れら各ウインドにおける光切断画像Ｓの重心Ｇ１、Ｇ
２、Ｇ３のＸ、Ｙ座標値を計測し、これら３つの重心を
通る円の方程式を求めてこれを曲線Ｓ1の方程式とし
た。ところで、光切断画像Ｓはある幅を持っており、こ
の画像Ｓの境界線近傍に位置する画素の受光量が所定の
閾値を上回るか否かの微妙な差で重心の座標値が変化し
てしまい、同一のワークを同一の位置に置いた場合でも
重心の座標値は多少とも変化する。この場合、中間の第
２ウインドＷ２の画像重心Ｇ２の座標値の変化に対する
円の半径の変化率と、他の重心Ｇ１、Ｇ３の座標値の変
化に対する円の半径の変化率とを比べると、前者の変化
率の方が大きく、重心Ｇ２の座標値の誤差が曲線Ｓ1の
方程式の算出精度に大きく影響する。一方、ワークＡの
曲率は個々の製品で左程ばらつくことはなく、この曲率
半径を予め計測しておけば、曲線Ｓ1上の２点の座標値
と曲率半径とから曲線Ｓ1の方程式を算出できる。そし
て、曲線方程式を微小領域からサンプリングして算出す
る場合、上記Ｇ２の座標値の誤差による影響を排除して
方程式の算出精度を向上させるには、２つの点と曲率半
径とから曲線Ｓ1の方程式を算出する方が有利であり、
そこで本実施例では、図４に示すように、光切断画像Ｓ
の上半部に第１と第３の２つのウインドＷ１、Ｗ３を設
定して、該各ウインドの画像重心Ｇ１、Ｇ３の座標値を
計測し、これと曲率半径Ｒとから曲線Ｓ1の方程式を算
出するようにした。尚、曲率半径Ｒの計測に際しては、
ワークＡと同形状のマスタワークを所定の基準位置に置
いてその光切断画像を撮像し、画面Ｗに上記第１乃至第
３の３つのウインドＷ１、Ｗ２、Ｗ３を設定して、これ
らウインドの画像重心からマスタワークの光切断画像の
曲線の半径を求め、これを数回繰返して求められた半径
の平均値を曲率半径Ｒとし、この値を電子制御回路４に
記憶させておく。尚、前記マスタワークは、生産ライン
でのオンライン計測をする場合、該ラインに流れる車体
でもよく、その場合、測定を開始する際の最初の１台も
しくは数台をマスタワークとする。ワークＡの光切断画
像Ｓの直線Ｓ2の方程式は、画像Ｓの下半部に第４と第
５の２つのウインドＷ４、Ｗ５を設定し、該各ウインド
の画像重心Ｇ４、Ｇ５の座標値を計測することで算出す
る。
線部分の特定領域の３点を通る円の方程式として表わす
ことができ、そのため光切断画像Ｓの上半部に第１乃至
第３の３つのウインドＷ１、Ｗ２、Ｗ３を設定して、こ
れら各ウインドにおける光切断画像Ｓの重心Ｇ１、Ｇ
２、Ｇ３のＸ、Ｙ座標値を計測し、これら３つの重心を
通る円の方程式を求めてこれを曲線Ｓ1の方程式とし
た。ところで、光切断画像Ｓはある幅を持っており、こ
の画像Ｓの境界線近傍に位置する画素の受光量が所定の
閾値を上回るか否かの微妙な差で重心の座標値が変化し
てしまい、同一のワークを同一の位置に置いた場合でも
重心の座標値は多少とも変化する。この場合、中間の第
２ウインドＷ２の画像重心Ｇ２の座標値の変化に対する
円の半径の変化率と、他の重心Ｇ１、Ｇ３の座標値の変
化に対する円の半径の変化率とを比べると、前者の変化
率の方が大きく、重心Ｇ２の座標値の誤差が曲線Ｓ1の
方程式の算出精度に大きく影響する。一方、ワークＡの
曲率は個々の製品で左程ばらつくことはなく、この曲率
半径を予め計測しておけば、曲線Ｓ1上の２点の座標値
と曲率半径とから曲線Ｓ1の方程式を算出できる。そし
て、曲線方程式を微小領域からサンプリングして算出す
る場合、上記Ｇ２の座標値の誤差による影響を排除して
方程式の算出精度を向上させるには、２つの点と曲率半
径とから曲線Ｓ1の方程式を算出する方が有利であり、
そこで本実施例では、図４に示すように、光切断画像Ｓ
の上半部に第１と第３の２つのウインドＷ１、Ｗ３を設
定して、該各ウインドの画像重心Ｇ１、Ｇ３の座標値を
計測し、これと曲率半径Ｒとから曲線Ｓ1の方程式を算
出するようにした。尚、曲率半径Ｒの計測に際しては、
ワークＡと同形状のマスタワークを所定の基準位置に置
いてその光切断画像を撮像し、画面Ｗに上記第１乃至第
３の３つのウインドＷ１、Ｗ２、Ｗ３を設定して、これ
らウインドの画像重心からマスタワークの光切断画像の
曲線の半径を求め、これを数回繰返して求められた半径
の平均値を曲率半径Ｒとし、この値を電子制御回路４に
記憶させておく。尚、前記マスタワークは、生産ライン
でのオンライン計測をする場合、該ラインに流れる車体
でもよく、その場合、測定を開始する際の最初の１台も
しくは数台をマスタワークとする。ワークＡの光切断画
像Ｓの直線Ｓ2の方程式は、画像Ｓの下半部に第４と第
５の２つのウインドＷ４、Ｗ５を設定し、該各ウインド
の画像重心Ｇ４、Ｇ５の座標値を計測することで算出す
る。
【０００９】ところで、ワークＡの撮像器２との相対位
置関係が変化すると、画面Ｗ上の光切断画像Ｓの位置も
変化し、上記ウインドＷ１〜Ｗ５を画面Ｗの定位置に設
定したのでは、ウインドが光切断画像Ｓから外れたり、
又曲線部分に設定するウインドＷ１、Ｗ３が曲率半径の
小さな画像部分にかかって曲線方程式を正確に算出でき
なくなることがある。この場合、図４に示すように、光
切断画像ＳのＸ軸方向の極大部の最左端の点Ｐを基準に
してウインドＷ１〜Ｗ５の位置を設定することも考えら
れるが、光切断画像Ｓの極大部が角付けされていない限
り点ＰのＹ軸座標値を一義的に決定することは困難であ
り、ウインドＷ１〜Ｗ５の光切断画像Ｓに対する相対的
位置がＹ軸方向にばらついてしまう。そこで、本実施例
では、点ＰのＸ座標値を基準にして右方に所定長さ離間
した位置に、図５（ａ）に示す如く、Ｙ軸方向に長手の
第６と第７の上下１対のウインドＷ６、Ｗ７を設定し、
該各ウインドの画像重心Ｇ６、Ｇ７の座標値を計測し
て、両重心Ｇ６、Ｇ７と所定の相関関係を持った点、例
えば両重心Ｇ６、Ｇ７の中点となる基準点Ｍの座標値を
求め、この点Ｍを基準にして図５（ｂ）に示すように前
記各ウインドＷ１〜Ｗ５の位置を決定するようにした。
置関係が変化すると、画面Ｗ上の光切断画像Ｓの位置も
変化し、上記ウインドＷ１〜Ｗ５を画面Ｗの定位置に設
定したのでは、ウインドが光切断画像Ｓから外れたり、
又曲線部分に設定するウインドＷ１、Ｗ３が曲率半径の
小さな画像部分にかかって曲線方程式を正確に算出でき
なくなることがある。この場合、図４に示すように、光
切断画像ＳのＸ軸方向の極大部の最左端の点Ｐを基準に
してウインドＷ１〜Ｗ５の位置を設定することも考えら
れるが、光切断画像Ｓの極大部が角付けされていない限
り点ＰのＹ軸座標値を一義的に決定することは困難であ
り、ウインドＷ１〜Ｗ５の光切断画像Ｓに対する相対的
位置がＹ軸方向にばらついてしまう。そこで、本実施例
では、点ＰのＸ座標値を基準にして右方に所定長さ離間
した位置に、図５（ａ）に示す如く、Ｙ軸方向に長手の
第６と第７の上下１対のウインドＷ６、Ｗ７を設定し、
該各ウインドの画像重心Ｇ６、Ｇ７の座標値を計測し
て、両重心Ｇ６、Ｇ７と所定の相関関係を持った点、例
えば両重心Ｇ６、Ｇ７の中点となる基準点Ｍの座標値を
求め、この点Ｍを基準にして図５（ｂ）に示すように前
記各ウインドＷ１〜Ｗ５の位置を決定するようにした。
【００１０】これによれば、光切断画像Ｓの画面Ｗ上の
位置がずれても、この画像Ｓに対し一定の相関関係を保
って正確にウインドＷ１〜Ｗ５を設定でき、かくて曲線
Ｓ1と直線Ｓ2との方程式を正しく算出して、正確に交点
Ｑの座標値を求めることができる。尚、図５（ｂ）にお
いて、ｄｘｎ、ｄｙｎは各ウインドＷｎの左上コーナの
基準点Ｍに対するＸ軸方向とＹ軸方向の位置、Ｗｘｎ、
Ｗｙｎは各ウインドＷｎのＸ軸方向とＹ軸方向の長さで
あり、電子制御回路４に記憶されている。
位置がずれても、この画像Ｓに対し一定の相関関係を保
って正確にウインドＷ１〜Ｗ５を設定でき、かくて曲線
Ｓ1と直線Ｓ2との方程式を正しく算出して、正確に交点
Ｑの座標値を求めることができる。尚、図５（ｂ）にお
いて、ｄｘｎ、ｄｙｎは各ウインドＷｎの左上コーナの
基準点Ｍに対するＸ軸方向とＹ軸方向の位置、Ｗｘｎ、
Ｗｙｎは各ウインドＷｎのＸ軸方向とＹ軸方向の長さで
あり、電子制御回路４に記憶されている。
【００１１】又、ワークＡがスリット光の光軸方向に変
位すると、光切断画像Ｓが画面Ｗ上でＸ軸方向に変位す
ると共に、画像Ｓの拡大率が変化する。これを図６を参
照して説明する。図６は、撮像器２の光軸をＺ軸とし、
Ｚ軸上のＣ点に撮像器２を置いて、Ｃ点から所定の基準
距離Ｌだけ離れた撮像器２の基準撮像面Ｗ′上にＸ軸と
Ｙ軸とを取ると共に、スリット光の光軸を含むスリット
光に平行な光切断面Ｔ上に光軸方向のＵ軸とこれに直交
するＶ軸とを取ってＶ軸をＹ軸に合致させ、且つＸ−Ｙ
座標の原点ＯをＵ軸が通るように座標系を設定した状態
を示している。今、撮像面Ｗ′からＺ軸方向に距離ａだ
け離れた位置に存する光切断面Ｔ上の長さＨの像をＣ点
を視点として撮像面Ｗ′に投射したときの像の長さをｈ
とすると、拡大率Ｋ＝ｈ／ＨはＬ／（Ｌ−ａ）となる。
ここで、ＨのＵ軸座標値をｕ、ｈのＸ軸座標値をｘ（原
点Ｏの左側が正、右側が負）とすると、ａはｕｃｏｓθ
となり、拡大率Ｋは、 Ｋ＝Ｌ／（Ｌ−ｕｃｏｓθ） ……（１） となる。一方、Ｘ−Ｚ座標面におけるＣ点からＨへの視
線とＺ軸との成す角度をαとして、ｔａｎα＝ｘ／Ｌと
なり、又、ＨのＸ軸座標値はｕｓｉｎθであるから、 ｔａｎα＝ｕｓｉｎθ／（Ｌ−ａ）＝ｕｓｉｎθ／（Ｌ−ｕｃｏｓθ） となり、これからｘとｕとの関係を求めると、 ｘ／Ｌ＝ｕｓｉｎθ／（Ｌ−ｕｃｏｓθ） 即ち、 ｕ＝Ｌｘ／（Ｌｓｉｎθ＋ｘｃｏｓθ） ……（２） となり、（２）式を（１）式に代入して整理すると、拡
大率Ｋは、 Ｋ＝１＋（ｘ／Ｌ）ｃｏｔθ ……（３） となる。従って、ワークＡがスリット光の光軸方向に変
位するとき、光切断画像Ｓが画面Ｗ上においてＸ軸方向
に変位し、この変位の方向はワークＡが近付くとき左
方、遠ざかるとき右方となり、且つ画像Ｓの大きさが
（３）式の拡大率に応じて拡大縮小されることになる。
そのため、画像Ｓの拡大率に応じて上記ウインドＷ１〜
Ｗ５の位置及び大きさを変更することが望まれる。そこ
で、本実施例では、ワークＡを正規の位置にセットした
ときに、光切断画像Ｓの最左端の点Ｐの画面Ｗ上のＸ軸
座標値が零になるように光学式測定装置を調節してお
き、画像ＳがＸ軸方向に変位したとき、点ＰのＸ軸座標
値Ｐｘを（３）式のｘとして代入して拡大率Ｋを求め、
図７に示すように各ウインドＷｎのＹ軸座標値を上記ｄ
ｙｎにＫを乗算した値とし、更に各ウインドＷｎの大き
さも拡大率Ｋに応じて変え、光切断画像Ｓの所要位置に
夫々ウインドＷ１〜Ｗ５を設定できるようにした。
位すると、光切断画像Ｓが画面Ｗ上でＸ軸方向に変位す
ると共に、画像Ｓの拡大率が変化する。これを図６を参
照して説明する。図６は、撮像器２の光軸をＺ軸とし、
Ｚ軸上のＣ点に撮像器２を置いて、Ｃ点から所定の基準
距離Ｌだけ離れた撮像器２の基準撮像面Ｗ′上にＸ軸と
Ｙ軸とを取ると共に、スリット光の光軸を含むスリット
光に平行な光切断面Ｔ上に光軸方向のＵ軸とこれに直交
するＶ軸とを取ってＶ軸をＹ軸に合致させ、且つＸ−Ｙ
座標の原点ＯをＵ軸が通るように座標系を設定した状態
を示している。今、撮像面Ｗ′からＺ軸方向に距離ａだ
け離れた位置に存する光切断面Ｔ上の長さＨの像をＣ点
を視点として撮像面Ｗ′に投射したときの像の長さをｈ
とすると、拡大率Ｋ＝ｈ／ＨはＬ／（Ｌ−ａ）となる。
ここで、ＨのＵ軸座標値をｕ、ｈのＸ軸座標値をｘ（原
点Ｏの左側が正、右側が負）とすると、ａはｕｃｏｓθ
となり、拡大率Ｋは、 Ｋ＝Ｌ／（Ｌ−ｕｃｏｓθ） ……（１） となる。一方、Ｘ−Ｚ座標面におけるＣ点からＨへの視
線とＺ軸との成す角度をαとして、ｔａｎα＝ｘ／Ｌと
なり、又、ＨのＸ軸座標値はｕｓｉｎθであるから、 ｔａｎα＝ｕｓｉｎθ／（Ｌ−ａ）＝ｕｓｉｎθ／（Ｌ−ｕｃｏｓθ） となり、これからｘとｕとの関係を求めると、 ｘ／Ｌ＝ｕｓｉｎθ／（Ｌ−ｕｃｏｓθ） 即ち、 ｕ＝Ｌｘ／（Ｌｓｉｎθ＋ｘｃｏｓθ） ……（２） となり、（２）式を（１）式に代入して整理すると、拡
大率Ｋは、 Ｋ＝１＋（ｘ／Ｌ）ｃｏｔθ ……（３） となる。従って、ワークＡがスリット光の光軸方向に変
位するとき、光切断画像Ｓが画面Ｗ上においてＸ軸方向
に変位し、この変位の方向はワークＡが近付くとき左
方、遠ざかるとき右方となり、且つ画像Ｓの大きさが
（３）式の拡大率に応じて拡大縮小されることになる。
そのため、画像Ｓの拡大率に応じて上記ウインドＷ１〜
Ｗ５の位置及び大きさを変更することが望まれる。そこ
で、本実施例では、ワークＡを正規の位置にセットした
ときに、光切断画像Ｓの最左端の点Ｐの画面Ｗ上のＸ軸
座標値が零になるように光学式測定装置を調節してお
き、画像ＳがＸ軸方向に変位したとき、点ＰのＸ軸座標
値Ｐｘを（３）式のｘとして代入して拡大率Ｋを求め、
図７に示すように各ウインドＷｎのＹ軸座標値を上記ｄ
ｙｎにＫを乗算した値とし、更に各ウインドＷｎの大き
さも拡大率Ｋに応じて変え、光切断画像Ｓの所要位置に
夫々ウインドＷ１〜Ｗ５を設定できるようにした。
【００１２】又、画像処理による形状の計測では、撮像
器２のレンズ系の歪曲による誤差や、ピントずれによる
誤差や、ベースプレート３の加工誤差及びこれへの投光
器１と撮像器２の取付誤差に起因した投光器１と撮像器
２の相対位置関係の誤差による誤差を生ずることがあ
る。そこで、図８に示す如く、光学式測定装置を定盤５
上に取付けると共に、定盤５上に光切断面上の直交２方
向即ち前記Ｕ軸方向とＶ軸方向とに移動可能なテーブル
６を設けて、該テーブル６上にワークＡの形状に似た形
状の基準ブロック７を置き、誤差を予め計測するように
した。これを詳述するに、基準ブロック７をテーブル６
により後記する交点に対応する基準ブロック７の仮想コ
ーナ点が光切断面上に設定した複数の計測ポイントＵ1
Ｖ1、…ＵmＶmに各合致するように順に移動し、各ポイ
ントにおいて基準ブロック７に投光器１からスリット光
を照射して該ブロック７上の光切断像Ｓ′を撮像器２で
撮像し、撮像器２の画面上の光切断画像から上記と同様
の方法で該画像を構成する２つの線の交点（上記Ｑに対
応する点）の位置を求め、この交点に対応する光切断面
上の座標値と計測ポイントの座標値とのＵ軸方向とＶ軸
方向の誤差Δｕ、Δｖを各計測ポイント毎に計測する。
尚、本実施例では基準ブロック７の基部に上記仮想コー
ナ点に合致するエッジ部７ａを形成し、仮想コーナ点が
計測ポイントに合致するように該エッジ部７ａを目安に
して基準ブロック７を正確にセッティングし得るように
した。図９は、複数の計測ポイントＵ1Ｖ1、…ＵmＶmに
おける夫々のΔｕを立体的に示した図であり、Δｕのデ
ータから重回帰によりΔｕを表す補正式Δｕ＝ｆ
1（ｕ、ｖ）を求め、同様にΔｖを表す補正式Δｙ＝ｆ2
（ｕ、ｖ）を求め、ワークＡの計測で得られた交点Ｑの
光切断面上の座標値にこれら補正式で求められる補正値
を加減算して、ワークＡの位置を判定する座標値とし、
上記種々の原因による誤差を一括して補正して正確な計
測を行い得られるようにした。
器２のレンズ系の歪曲による誤差や、ピントずれによる
誤差や、ベースプレート３の加工誤差及びこれへの投光
器１と撮像器２の取付誤差に起因した投光器１と撮像器
２の相対位置関係の誤差による誤差を生ずることがあ
る。そこで、図８に示す如く、光学式測定装置を定盤５
上に取付けると共に、定盤５上に光切断面上の直交２方
向即ち前記Ｕ軸方向とＶ軸方向とに移動可能なテーブル
６を設けて、該テーブル６上にワークＡの形状に似た形
状の基準ブロック７を置き、誤差を予め計測するように
した。これを詳述するに、基準ブロック７をテーブル６
により後記する交点に対応する基準ブロック７の仮想コ
ーナ点が光切断面上に設定した複数の計測ポイントＵ1
Ｖ1、…ＵmＶmに各合致するように順に移動し、各ポイ
ントにおいて基準ブロック７に投光器１からスリット光
を照射して該ブロック７上の光切断像Ｓ′を撮像器２で
撮像し、撮像器２の画面上の光切断画像から上記と同様
の方法で該画像を構成する２つの線の交点（上記Ｑに対
応する点）の位置を求め、この交点に対応する光切断面
上の座標値と計測ポイントの座標値とのＵ軸方向とＶ軸
方向の誤差Δｕ、Δｖを各計測ポイント毎に計測する。
尚、本実施例では基準ブロック７の基部に上記仮想コー
ナ点に合致するエッジ部７ａを形成し、仮想コーナ点が
計測ポイントに合致するように該エッジ部７ａを目安に
して基準ブロック７を正確にセッティングし得るように
した。図９は、複数の計測ポイントＵ1Ｖ1、…ＵmＶmに
おける夫々のΔｕを立体的に示した図であり、Δｕのデ
ータから重回帰によりΔｕを表す補正式Δｕ＝ｆ
1（ｕ、ｖ）を求め、同様にΔｖを表す補正式Δｙ＝ｆ2
（ｕ、ｖ）を求め、ワークＡの計測で得られた交点Ｑの
光切断面上の座標値にこれら補正式で求められる補正値
を加減算して、ワークＡの位置を判定する座標値とし、
上記種々の原因による誤差を一括して補正して正確な計
測を行い得られるようにした。
【００１３】以上の処理手順をまとめて表わすと図１０
の通りとなる。即ち、先ず誤差計測により補正式ｆ1、
ｆ2を求め、次にマスタワークを用いて曲率半径Ｒを求
め、その後に量産車体の計測を行う。この計測に際して
は、図１１に示す如く、先ず光切断画像Ｓの最左端の点
Ｐの位置を計測し（Ｓ１）、次に点Ｐを基準にして第６
ウインドＷ６を設定し（Ｓ２）、該ウインドＷ６におけ
る画像重心Ｇ６の位置を計測する（Ｓ３）。又、点Ｐを
基準にして第７ウインドＷ７を設定し（Ｓ４）、該ウイ
ンドＷ７における画像重心Ｇ７の位置を計測して（Ｓ
５）、両重心Ｇ６、Ｇ７の位置から基準点Ｍを決定する
（Ｓ６）。次に、基準点Ｍに基いて第１ウインドＷ１を
設定して該ウインドＷ１の画像重心Ｇ１の位置を計測し
（Ｓ７、Ｓ８）、以下同様にして第３乃至第５ウインド
Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５を順に設定して各ウインドの画像重心
Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５の位置を計測する（Ｓ９…Ｓ１４）。
ここで各ウインドＷ１〜Ｗ５の設定処理手順は図１２に
示す通りであり、即ちメモリから各ウインドＷｎの位置
及び大きさを表すパラメータｄｘｎ、ｄｙｎ、Ｗｘｎ、
Ｗｙｎを読出し（）、次に点ＰのＸ軸座標値Ｐｘに応
じた拡大率Ｋを求めて（）、ｄｙｎをＫ・ｄｙｎ、Ｗ
ｘｎとＷｙｎを夫々Ｋ・Ｗｘｎ、Ｋ・Ｗｙｎに変更し
（）、基準点Ｍからｄｘｎ、ｄｙｎの位置にＷｘｎ、
Ｗｙｎの大きさのウインドＷｎを設定する（）。図１
１に戻って、各重心Ｇ１〜Ｇ５の位置を計測した後、Ｇ
１とＧ３と上記曲率半径Ｒに前記拡大率Ｋを乗算した半
径とから曲線Ｓ1の方程式を算出し（Ｓ１５）、次にＧ
４とＧ５から直線Ｓ2の方程式を算出して（Ｓ１６）、
両方程式から交点Ｑの位置を求め（Ｓ１７）、次いで交
点Ｑの画面Ｗの座標値を光切断面上の座標値に変換して
（Ｓ１８）、この座標値に補正式ｆ1、ｆ2から求められ
る補正値を加減算して（Ｓ１９）、このように補正され
た座標値をワークＡの位置データとして車体の組立精度
を判定する上位コンピュータに送信し（Ｓ２０）、１回
の計測処理を完了する。
の通りとなる。即ち、先ず誤差計測により補正式ｆ1、
ｆ2を求め、次にマスタワークを用いて曲率半径Ｒを求
め、その後に量産車体の計測を行う。この計測に際して
は、図１１に示す如く、先ず光切断画像Ｓの最左端の点
Ｐの位置を計測し（Ｓ１）、次に点Ｐを基準にして第６
ウインドＷ６を設定し（Ｓ２）、該ウインドＷ６におけ
る画像重心Ｇ６の位置を計測する（Ｓ３）。又、点Ｐを
基準にして第７ウインドＷ７を設定し（Ｓ４）、該ウイ
ンドＷ７における画像重心Ｇ７の位置を計測して（Ｓ
５）、両重心Ｇ６、Ｇ７の位置から基準点Ｍを決定する
（Ｓ６）。次に、基準点Ｍに基いて第１ウインドＷ１を
設定して該ウインドＷ１の画像重心Ｇ１の位置を計測し
（Ｓ７、Ｓ８）、以下同様にして第３乃至第５ウインド
Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５を順に設定して各ウインドの画像重心
Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５の位置を計測する（Ｓ９…Ｓ１４）。
ここで各ウインドＷ１〜Ｗ５の設定処理手順は図１２に
示す通りであり、即ちメモリから各ウインドＷｎの位置
及び大きさを表すパラメータｄｘｎ、ｄｙｎ、Ｗｘｎ、
Ｗｙｎを読出し（）、次に点ＰのＸ軸座標値Ｐｘに応
じた拡大率Ｋを求めて（）、ｄｙｎをＫ・ｄｙｎ、Ｗ
ｘｎとＷｙｎを夫々Ｋ・Ｗｘｎ、Ｋ・Ｗｙｎに変更し
（）、基準点Ｍからｄｘｎ、ｄｙｎの位置にＷｘｎ、
Ｗｙｎの大きさのウインドＷｎを設定する（）。図１
１に戻って、各重心Ｇ１〜Ｇ５の位置を計測した後、Ｇ
１とＧ３と上記曲率半径Ｒに前記拡大率Ｋを乗算した半
径とから曲線Ｓ1の方程式を算出し（Ｓ１５）、次にＧ
４とＧ５から直線Ｓ2の方程式を算出して（Ｓ１６）、
両方程式から交点Ｑの位置を求め（Ｓ１７）、次いで交
点Ｑの画面Ｗの座標値を光切断面上の座標値に変換して
（Ｓ１８）、この座標値に補正式ｆ1、ｆ2から求められ
る補正値を加減算して（Ｓ１９）、このように補正され
た座標値をワークＡの位置データとして車体の組立精度
を判定する上位コンピュータに送信し（Ｓ２０）、１回
の計測処理を完了する。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ワークの光切断画像に含まれる曲線部分の曲
線方程式をその特定領域の所定の曲率半径を持った円弧
の式として簡単に且つ精度良く算出でき、そのためこの
曲線方程式と光切断画像の他の部分の線の方程式とから
求められる交点の位置のずれを小さく抑えられ、この交
点を基準としてワークの計測を迅速に精度良く行い得ら
れる効果を有する。
によれば、ワークの光切断画像に含まれる曲線部分の曲
線方程式をその特定領域の所定の曲率半径を持った円弧
の式として簡単に且つ精度良く算出でき、そのためこの
曲線方程式と光切断画像の他の部分の線の方程式とから
求められる交点の位置のずれを小さく抑えられ、この交
点を基準としてワークの計測を迅速に精度良く行い得ら
れる効果を有する。
【図１】 ワークの斜視図
【図２】 本発明を適用する光学式測定装置の一例の
平面図
平面図
【図３】 光切断画像の曲線と直線の交点の求め方を
示す図
示す図
【図４】 光切断画像の曲線方程式を２つのウインド
を設定して求める本発明の方法を示す図
を設定して求める本発明の方法を示す図
【図５】 （ａ）はウインドを設定する基準点の求め
方を示す図、（ｂ）は基準点を基準にしたウインドの設
定パラメータを示す図
方を示す図、（ｂ）は基準点を基準にしたウインドの設
定パラメータを示す図
【図６】 ワークの光軸方向の変位による画像変化の
原理を示す図
原理を示す図
【図７】 画像変化に合わせたウインドの設定パラメ
ータの変更を示す図
ータの変更を示す図
【図８】 誤差を計測する際の装置レイアウトを示す
斜視図
斜視図
【図９】 光切断面に合致する座標面上に計測された
誤差を立体的に表わした図
誤差を立体的に表わした図
【図１０】 全体的な計測手順を示すフローチャート
【図１１】 ワーク計測時の処理手順を示すフローチャ
ート
ート
【図１２】 ウインドの設定手順を示すフローチャート
１ 投光器 ２ 撮像器 Ａ ワーク Ｗ 画面 Ｗ１〜Ｗ５ ウイン
ド Ｇ１〜Ｇ５ 画像重心 Ｓ 光切断
画像 Ｓ1 曲線 Ｓ2 直線 Ｑ 交点
ド Ｇ１〜Ｇ５ 画像重心 Ｓ 光切断
画像 Ｓ1 曲線 Ｓ2 直線 Ｑ 交点
Claims (3)
- 【請求項１】 ワークにスリット光を照射する投光器
と、ワークに照射されたスリット光が描く光切断像を撮
像する撮像器とを備える光学式測定装置における画像処
理方法であって、撮像器の画面上の光切断画像に含まれ
る曲線部分の特定領域の曲線を円弧として該曲線の方程
式を算定するものにおいて、マスタワークを用いてその
光切断像を撮像し、画面上のマスタワークの光切断画像
に含まれる曲線部分の前記特定領域に対応する領域に少
なくとも３箇所のウインドを設定して、これら各ウイン
ドにおける光切断画像の重心位置を計測し、これら重心
位置から該領域の曲率半径を予め求めておき、ワークの
光切断像を撮像したとき、画面上の光切断画像の前記特
定領域に前記ウインドのうちの２個のウインドと同様の
２個のウインドを設定し、該両ウインドの夫々における
光切断画像の重心位置を計測して、該両重心位置と前記
曲率半径とから前記特定領域の曲線の方程式を算定する
ことを特徴とする光学式測定装置における画像処理方
法。 - 【請求項２】 ワークにスリット光を照射する投光器
と、ワークに照射されたスリット光が描く光切断像を撮
像する撮像器とを備える光学式測定装置における画像処
理方法であって、撮像器の画面上の光切断画像に含まれ
る曲線部分の特定領域の曲線を円弧としてその方程式を
算定すると共に、該光切断画像に含まれる直線部分の直
線の方程式を算定して、曲線と直線の交点の位置を求め
るものにおいて、マスタワークを用いてその光切断像を
撮像し、画面上のマスタワークの光切断画像に含まれる
曲線部分の前記特定領域に対応する領域に少なくとも３
箇所のウインドを設定して、これら各ウインドにおける
光切断画像の重心位置を計測し、これら重心位置から該
領域の曲率半径を予め求めておき、ワークの光切断像を
撮像したとき、画面上の光切断画像の前記特定領域に前
記ウインドのうちの２個のウインドと同様の２個のウイ
ンドを設定し、該両ウインドの夫々における光切断画像
の重心位置を計測して、該両重心位置と前記曲率半径と
から前記特定領域の曲線の方程式を算定すると共に、光
切断画像に含まれる直線部分に２箇所のウインドを設定
して、該両ウインドにおける夫々の光切断画像の重心位
置を計測し、該両重心位置を結ぶ直線の方程式を算定し
て、前記交点の位置を求めることを特徴とする光学式測
定装置における画像処理方法。 - 【請求項３】 ワークにスリット光を照射する投光器
と、ワークに照射されたスリット光が描く光切断像を撮
像する撮像器とを備える光学式測定装置における画像処
理方法であって、撮像器の画面上の光切断画像に含まれ
る２つの曲線部分の夫々の特定領域の曲線を円弧として
該各曲線の方程式を算定し、両曲線の交点の位置を求め
るものにおいて、マスタワークを用いてその光切断像を
撮像し、画面上のマスタワークの光切断画像に含まれる
２つの曲線部分の前記各特定領域に対応する各領域に夫
々少なくとも３箇所のウインドを設定して、これら各ウ
インドにおける光切断画像の重心位置を計測し、これら
重心位置から該各領域の曲率半径を予め求めておき、ワ
ークの光切断像を撮像したとき、画面上の光切断画像の
前記各特定領域に夫々前記ウインドのうちの２個のウイ
ンドと同様の２個のウインドを設定し、該両ウインドの
夫々における光切断画像の重心位置を計測して、該両重
心位置と前記曲率半径とから前記各特定領域の曲線の方
程式を算定し、前記交点の位置を求めることを特徴とす
る光学式測定装置における画像処理方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3229214A JP2559646B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 光学式測定装置における画像処理方法 |
| US07/936,301 US5311289A (en) | 1991-09-09 | 1992-08-28 | Picture processing method in optical measuring apparatus |
| GB9218990A GB2259361B (en) | 1991-09-09 | 1992-09-08 | Picture processing method in optical measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3229214A JP2559646B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 光学式測定装置における画像処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566117A JPH0566117A (ja) | 1993-03-19 |
| JP2559646B2 true JP2559646B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=16888614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3229214A Expired - Fee Related JP2559646B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 光学式測定装置における画像処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2559646B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3229214A patent/JP2559646B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0566117A (ja) | 1993-03-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |