JP2609270B2 - Ｃｃｄカメラによる測長方法 - Google Patents
Ｃｃｄカメラによる測長方法Info
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- JP2609270B2 JP2609270B2 JP4445988A JP4445988A JP2609270B2 JP 2609270 B2 JP2609270 B2 JP 2609270B2 JP 4445988 A JP4445988 A JP 4445988A JP 4445988 A JP4445988 A JP 4445988A JP 2609270 B2 JP2609270 B2 JP 2609270B2
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- Japan
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- ccd camera
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- length measurement
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、所定部位に置かれた物体の長さを非接触で
測定するための方法に関し、そして特にCCDカメラによ
る測長方法に関するものである。
測定するための方法に関し、そして特にCCDカメラによ
る測長方法に関するものである。
各種測長方法が知られているが、微小間隔等の測定に
CCDカメラを使用することができる。これは、CCDカメラ
の撮像部におけるピクセル（Pixel）の構成精度を利用
し、被測長対象の像に相当するピクセル数を基準長さに
相当するピクセル数と比較し、その出力を電気的に処理
して正確な測長を行うものである。
CCDカメラを使用することができる。これは、CCDカメラ
の撮像部におけるピクセル（Pixel）の構成精度を利用
し、被測長対象の像に相当するピクセル数を基準長さに
相当するピクセル数と比較し、その出力を電気的に処理
して正確な測長を行うものである。
実際には、CCDカメラの特性の差異や被測定部までの
間隔あるいは雰囲気状態等によって測定に誤差が生ずる
ため、この誤差を如何に低減するかが問題となる。
間隔あるいは雰囲気状態等によって測定に誤差が生ずる
ため、この誤差を如何に低減するかが問題となる。
従来技術においてCCDカメラにより測長する場合、実
施者の勘に頼る部分や正確な比較基準が得難い等の理由
から、客観的な測長が困難である欠点があった。本発明
においては、かかる欠点が、正確かつ確実な較正が可能
であるか否かに帰一することに着目して、上述の欠点を
解消し、実施者による個人差を排除して容易かつ正確な
測長を実施し得るCCDカメラによる測長方法を提供しよ
うとするものである。
施者の勘に頼る部分や正確な比較基準が得難い等の理由
から、客観的な測長が困難である欠点があった。本発明
においては、かかる欠点が、正確かつ確実な較正が可能
であるか否かに帰一することに着目して、上述の欠点を
解消し、実施者による個人差を排除して容易かつ正確な
測長を実施し得るCCDカメラによる測長方法を提供しよ
うとするものである。
本発明にかかるCCDカメラによる測長方法は、特許請
求の範囲に記載するように、測長を行うべきCCDカメラ
によって撮像された既知長さの基準の像から得られる像
一端部所定領域の重心と像他端部所定領域の重心とを演
算処理部において演算し、各重心間に存在するピクセル
個数を計数し、該ピクセル個数とピクセル間距離とを乗
算することによりCCDカメラの較正を行い、該較正の終
了したCCDカメラと被測長対象との相対距離を変更させ
ずに測長を行う、CCDカメラによる測長方法を特徴とす
る。
求の範囲に記載するように、測長を行うべきCCDカメラ
によって撮像された既知長さの基準の像から得られる像
一端部所定領域の重心と像他端部所定領域の重心とを演
算処理部において演算し、各重心間に存在するピクセル
個数を計数し、該ピクセル個数とピクセル間距離とを乗
算することによりCCDカメラの較正を行い、該較正の終
了したCCDカメラと被測長対象との相対距離を変更させ
ずに測長を行う、CCDカメラによる測長方法を特徴とす
る。
また、本発明にかかるCCDカメラによる測長方法は、
測長を行うべきCCDカメラによって、そのドット径およ
び各ドット間距離のそれぞれが既知であるドットが所定
数配列されドットパターンを撮像し、該CCDカメラの所
定撮像範囲内に存在する完全なドット個数を計数し、該
完全な状態で撮像されたドット個数と前記所定撮像範囲
との関係からドット間距離を演算することによりCCDカ
メラの較正を行い、該較正の終了したCCDカメラと被測
長対象との相対距離を変更させずに測長を行う、CCDカ
メラによる測長方法を特徴とする。
測長を行うべきCCDカメラによって、そのドット径およ
び各ドット間距離のそれぞれが既知であるドットが所定
数配列されドットパターンを撮像し、該CCDカメラの所
定撮像範囲内に存在する完全なドット個数を計数し、該
完全な状態で撮像されたドット個数と前記所定撮像範囲
との関係からドット間距離を演算することによりCCDカ
メラの較正を行い、該較正の終了したCCDカメラと被測
長対象との相対距離を変更させずに測長を行う、CCDカ
メラによる測長方法を特徴とする。
本発明にかかるCCDカメラによる測長方法によれば、C
CDカメラの較正（Calibration）が正確に実施されるた
め、正確かつ再現性の高い測長が達成される。
CDカメラの較正（Calibration）が正確に実施されるた
め、正確かつ再現性の高い測長が達成される。
さらに本発明にかかるCCDカメラによる測長方法によ
れば、微小長さを非接触で連続的に測長することが可能
となり、各種製造工程における精度試験等に利用するこ
とができる。
れば、微小長さを非接触で連続的に測長することが可能
となり、各種製造工程における精度試験等に利用するこ
とができる。
以下実施例を示す添付図を参照して、本発明を詳述す
る。
る。
本発明にかかるCCDカメラによる測長方法では、CCDカ
メラの撮像部としてのCCDが高精度のピクセル（Pixel）
パターンを有することを前提とし、これらピクセルパタ
ーンを利用して撮像された寸法の測長を行うものであ
る。この場合の測長の精度は、使用条件下にあるCCDカ
メラが如何に正確に較正されているかにかかっている。
このような較正を正確に行うために、本発明にかかる方
法では、被撮像体として、所定長さの基準スケール又は
所定数のドットが所定間隔で配列されたドットパターン
を利用する。
メラの撮像部としてのCCDが高精度のピクセル（Pixel）
パターンを有することを前提とし、これらピクセルパタ
ーンを利用して撮像された寸法の測長を行うものであ
る。この場合の測長の精度は、使用条件下にあるCCDカ
メラが如何に正確に較正されているかにかかっている。
このような較正を正確に行うために、本発明にかかる方
法では、被撮像体として、所定長さの基準スケール又は
所定数のドットが所定間隔で配列されたドットパターン
を利用する。
第１図は、本発明にかかる方法を実施する場合の概念
図を示すもので、CCDカメラ１によって被撮像対象２を
撮像し、その撮像結果を演算処理部３において演算・処
理するものである。
図を示すもので、CCDカメラ１によって被撮像対象２を
撮像し、その撮像結果を演算処理部３において演算・処
理するものである。
第２図は、第１の方法の撮像結果を示すもので、その
長さＬが既知である基準スケールＡを被撮像対象とす
る。この基準スケールＡは、所定寸法、所定形状で、背
景とのコントラストすなわち黒・白レベル差が明瞭に形
成されるものである必要がある（第３図）。この基準ス
ケールＡは、金属、紙、プラスチックその他の適当な材
料によって形成することができる。本図においては、基
準スケールＡは、長方形としているが、その他の形状と
することもできる。
長さＬが既知である基準スケールＡを被撮像対象とす
る。この基準スケールＡは、所定寸法、所定形状で、背
景とのコントラストすなわち黒・白レベル差が明瞭に形
成されるものである必要がある（第３図）。この基準ス
ケールＡは、金属、紙、プラスチックその他の適当な材
料によって形成することができる。本図においては、基
準スケールＡは、長方形としているが、その他の形状と
することもできる。
第２図において、基準スケールＡの像の両端の所定領
域ＩおよびIIの重心を演算処理して求める。この場合の
重心とは、基準スケール像の両端の各所定領域内に納ま
る有効ピクセル数を電子的に計数し、それぞれの1/2の
位置を示す線の交点として求められる。基準スケールＡ
の像の実際の長さＬは、このようにして求めた重心G1,G
2間の距離ｌに、重心より外側の両距離Δｌを加算した
ものとして表される。
域ＩおよびIIの重心を演算処理して求める。この場合の
重心とは、基準スケール像の両端の各所定領域内に納ま
る有効ピクセル数を電子的に計数し、それぞれの1/2の
位置を示す線の交点として求められる。基準スケールＡ
の像の実際の長さＬは、このようにして求めた重心G1,G
2間の距離ｌに、重心より外側の両距離Δｌを加算した
ものとして表される。
Ｌ＝ｌ＋２Δｌ このＬは、元来既知の基準長さであるから、この既知
長さＬとの関連において、ピクセル数を確認すれば、CC
Dカメラの較正が行われる。
長さＬとの関連において、ピクセル数を確認すれば、CC
Dカメラの較正が行われる。
このように重心を求めて較正を行う理由は、以下の通
りである。
りである。
例えば、第２図のような物体（基準スケール）Ａを線
ａに沿うように撮像した場合の濃度分布を表す信号は、
第３図の実線に示すようになる。そのため、基準スケー
ルＡの両端における領域ＩおよびIIにおいて、白レベル
及び黒レベル間の理想的な信号形状である破線のような
垂直の立ち上がりおよび立ち下がりを得ることはできな
い。この場合の信号の傾斜は、基準スケールＡの材質、
着色、コントラストを始め、CCDカメラの光学系の特性
や雰囲気の照度その他の条件によっても変化する。した
がって、このような信号自体を利用して較正（測長）を
行うとすると、二値化（スレッショールド）レベルを傾
斜部のどの点に設定するかによって測長結果が異なる。
そのため、基準スケール長を正確に特定することができ
ず、したがって正確な較正を実施することができない。
そこで、CCDカメラによって撮像した基準スケール両端
の所定領域ＩおよびIIにおける重心G1およびG2を求め、
これら重心間を結んだ線を利用して測長を行うことによ
り、上述のような測長誤差を生ずる原因を排除すること
ができる。この場合、重心の位置が、基準スケールの長
さをＬとして、所定比率のΔｌ、例えば、（1/20）Ｌ、
となるように領域ＩおよびIIを設定すればよい。
ａに沿うように撮像した場合の濃度分布を表す信号は、
第３図の実線に示すようになる。そのため、基準スケー
ルＡの両端における領域ＩおよびIIにおいて、白レベル
及び黒レベル間の理想的な信号形状である破線のような
垂直の立ち上がりおよび立ち下がりを得ることはできな
い。この場合の信号の傾斜は、基準スケールＡの材質、
着色、コントラストを始め、CCDカメラの光学系の特性
や雰囲気の照度その他の条件によっても変化する。した
がって、このような信号自体を利用して較正（測長）を
行うとすると、二値化（スレッショールド）レベルを傾
斜部のどの点に設定するかによって測長結果が異なる。
そのため、基準スケール長を正確に特定することができ
ず、したがって正確な較正を実施することができない。
そこで、CCDカメラによって撮像した基準スケール両端
の所定領域ＩおよびIIにおける重心G1およびG2を求め、
これら重心間を結んだ線を利用して測長を行うことによ
り、上述のような測長誤差を生ずる原因を排除すること
ができる。この場合、重心の位置が、基準スケールの長
さをＬとして、所定比率のΔｌ、例えば、（1/20）Ｌ、
となるように領域ＩおよびIIを設定すればよい。
かかる設定によって得られる重心G1およびG2を結ぶ線
の長さを基礎とする基準スケールの長さを利用してCCD
のピクセルとの関連において演算測定すれば、誤差のな
い基準像の測定を行うことができる。その結果、CCDカ
メラのピクセル数による較正が行われ、このCCDカメラ
の状態を変更することなしに、この較正結果に基ずいて
被測定対象の長さ、所定部分間の距離等をピクセル数に
換算して測定することができる。すなわち、測定結果
は、 測定値＝〔ピクセル数〕×〔ピクセル寸法〕 として求められる。
の長さを基礎とする基準スケールの長さを利用してCCD
のピクセルとの関連において演算測定すれば、誤差のな
い基準像の測定を行うことができる。その結果、CCDカ
メラのピクセル数による較正が行われ、このCCDカメラ
の状態を変更することなしに、この較正結果に基ずいて
被測定対象の長さ、所定部分間の距離等をピクセル数に
換算して測定することができる。すなわち、測定結果
は、 測定値＝〔ピクセル数〕×〔ピクセル寸法〕 として求められる。
この場合の測長結果は、基準スケールにより較正され
たピクセル状態において正確な測定値を示すことにな
り、しかも被測長物体とCCDカメラとは非接触で測長す
ることができる。したがって、CCDカメラが固定してい
て被測定対象が順次移動する場合や広い範囲に分散する
多数の被測定対象を、CCDカメラを相対的に走査しなが
ら測定することができる。当然、CCDカメラと被測定対
象との間は所定相対間隔に保持される。
たピクセル状態において正確な測定値を示すことにな
り、しかも被測長物体とCCDカメラとは非接触で測長す
ることができる。したがって、CCDカメラが固定してい
て被測定対象が順次移動する場合や広い範囲に分散する
多数の被測定対象を、CCDカメラを相対的に走査しなが
ら測定することができる。当然、CCDカメラと被測定対
象との間は所定相対間隔に保持される。
また、上述の基準スケールを使用するのに対して、第
２の方法では、測定基準として所定寸法のドットが所定
間隔で正確に配列されたドットパターンを使用してCCD
カメラの較正を行うことができる。この場合のドットパ
ターンは、第４図に示すように、ドット径ｒ、ドット間
間隔ｄであるように正確に配列されたものである。かか
るドットパターンを第１図の被撮像対象２の位置にお
き、CCDカメラによって撮像する。このようにして撮像
された第５図のような結果において、所定範囲内に確実
に存在するドット個数、したがって欠けたドットを除外
してドット個数（12個）を計数し、このドット個数とピ
クセルとの関係から、CCDカメラの較正を行うものであ
る。
２の方法では、測定基準として所定寸法のドットが所定
間隔で正確に配列されたドットパターンを使用してCCD
カメラの較正を行うことができる。この場合のドットパ
ターンは、第４図に示すように、ドット径ｒ、ドット間
間隔ｄであるように正確に配列されたものである。かか
るドットパターンを第１図の被撮像対象２の位置にお
き、CCDカメラによって撮像する。このようにして撮像
された第５図のような結果において、所定範囲内に確実
に存在するドット個数、したがって欠けたドットを除外
してドット個数（12個）を計数し、このドット個数とピ
クセルとの関係から、CCDカメラの較正を行うものであ
る。
このようなドットパターンを利用して較正を行う利点
は、視野（測定範囲）に限定されることなく実施できる
点にある。一般的に、基準測定物（スケール）は大きさ
が一定であるので、視野の如何によって撮像範囲が変化
し、この像を基準とする所望の精度を得ることができな
い。それに対してここに示すようなドットパターンにお
けるドット径を基準にする方法によれば、かかる欠点が
除去され、正確な較正を行うことができる。
は、視野（測定範囲）に限定されることなく実施できる
点にある。一般的に、基準測定物（スケール）は大きさ
が一定であるので、視野の如何によって撮像範囲が変化
し、この像を基準とする所望の精度を得ることができな
い。それに対してここに示すようなドットパターンにお
けるドット径を基準にする方法によれば、かかる欠点が
除去され、正確な較正を行うことができる。
この場合も、第１の方法と同様に測定を実施すること
ができる。
ができる。
第１図は、本発明にかかる方法を実施する場合の概念図
を示す。 第２図は、第１の較正方法の撮像結果を示すものであ
る。 第３図は、CCDカメラによる撮像信号の黒・白レベルの
特性である。 第４図は、第２の較正方法に使用されるドットパターン
の例である。 第５図は、第４図のドットパターンを撮像した所定範囲
内像である。 図中の主な参照符号は以下の通り。 1:CCDカメラ、2:被撮像体 3:演算処理部
を示す。 第２図は、第１の較正方法の撮像結果を示すものであ
る。 第３図は、CCDカメラによる撮像信号の黒・白レベルの
特性である。 第４図は、第２の較正方法に使用されるドットパターン
の例である。 第５図は、第４図のドットパターンを撮像した所定範囲
内像である。 図中の主な参照符号は以下の通り。 1:CCDカメラ、2:被撮像体 3:演算処理部
Claims (2)
- 【請求項１】測長を行うべきCCDカメラによって撮像さ
れた既知長さの基準の像から得られる像一端部所定領域
の重心と像他端部所定領域の重心とを演算処理部におい
て演算し、各重心間に存在するピクセル個数を計数し、
該ピクセル個数とピクセル間距離とを乗算することによ
りCCDカメラの較正を行い、該較正の終了したCCDカメラ
と被測長対象との相対距離を変更させずに測長を行うこ
とを特徴とする、CCDカメラによる測長方法。 - 【請求項２】測長を行うべきCCDカメラによって、その
ドット径および各ドット間距離のそれぞれが既知である
ドットが所定数配列されドットパターンを撮像し、該CC
Dカメラの所定撮像範囲内に存在する完全なドット個数
を計数し、該完全な状態で撮像されたドット個数と前記
所定撮像範囲との関係からドット間距離を演算すること
によりCCDカメラの較正を行い、該較正の終了したCCDカ
メラと被測長対象との相対距離を変更させずに測長を行
うことを特徴とする、CCDカメラによる測長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4445988A JP2609270B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Ｃｃｄカメラによる測長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4445988A JP2609270B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Ｃｃｄカメラによる測長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219501A JPH01219501A (ja) | 1989-09-01 |
| JP2609270B2 true JP2609270B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=12692072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4445988A Expired - Lifetime JP2609270B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Ｃｃｄカメラによる測長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2609270B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06225225A (ja) * | 1992-01-30 | 1994-08-12 | Texas Instr Inc <Ti> | 画像の解像力を向上させる方法及び装置 |
| JP3419870B2 (ja) * | 1994-01-11 | 2003-06-23 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | 視覚認識装置の認識用光学系のキャリブレーション方法及びその方法を用いた視覚認識装置 |
| JP4980648B2 (ja) * | 2006-05-23 | 2012-07-18 | パナソニック株式会社 | カメラスケールの計測方法 |
| JP2019078621A (ja) * | 2017-10-24 | 2019-05-23 | セイコーエプソン株式会社 | エンコーダー、ロボットおよびプリンター |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP4445988A patent/JP2609270B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01219501A (ja) | 1989-09-01 |
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