JP2834361B2 - 画像処理による板状体の寸法測定システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理による板状体
の寸法測定システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】壁パネル等の板状体製造ラインでは、板
状体に定めた測定部位の寸法を測定し、規格寸法に対す
る合否判定を行なっている。

【０００３】このとき、従来技術では、上記寸法測定を
金尺、ノギス等を用いる手作業によることとしている。

【０００４】尚、特開平2-77607 号公報には、画像処理
技術を用いた形状寸法測定方法が提案されている。この
従来技術は、画像信号の２値化処理により、被測定物の
寸法を測定可能とするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
には、下記〜の問題点がある。 １人の測定作業者の測定作業速度には限界があるた
め、全測定部位の寸法測定を、比較的短いタクト時間内
に完了することに困難がある。

【０００６】測定作業者による測定作業は板状体の製
造ライン上で連続的に、かつ長時間に及ぶものであり、
測定精度の維持に困難がある。

【０００７】特開平2-77607 号公報に記載の画像処理
を用いる寸法測定装置の如くを、板状体製造ラインのオ
ンライン検査に転用する場合には、撮像装置、板状体搬
入／搬出装置等が同一架台に支持されることになる。こ
のため、板状体搬入／搬出装置の駆動系の振動が撮像装
置に伝わり、高精度の撮像、ひいては高精度の画像処理
を困難にする。

【０００８】本発明は、板状体に定めた測定部位の寸法
を、その製造ライン上で自動的、かつ高精度に測定可能
とすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、板状体の寸法
を測定する画像処理による板状体の寸法測定システムで
あって、板状体を搬入する板状体搬入装置と、板状体搬
入装置により搬入された板状体を寸法測定位置に位置決
め固定する板状体位置決め固定装置と、板状体位置決め
固定装置により位置決め固定された板状体の画像を取り
込む撮像装置と、撮像装置によって撮像された画像を画
像処理し、板状体の寸法を算出する画像処理装置と、画
像処理装置により寸法を算出された板状体を搬出する搬
出装置とを有し、撮像装置の支持架台が、板状体搬入装
置、板状体位置決め固定装置、及び板状体搬出装置のた
めの架台と独立設置されてなるようにしたものである。

【００１０】

【作用】本発明によれば、下記、の作用がある。 板状体は、搬入装置により搬入された後、位置決め固
定装置により位置決め固定され、撮像装置により正確に
撮像され、その画像から、画像処理装置により各測定部
位の寸法を算出され、その後、搬出装置により搬出せし
められる。即ち、板状体に定めた複数の測定部位の寸法
を、その製造ライン上で自動的に測定できる。

【００１１】従って、測定作業速度は、搬入時間、位置
決め時間、画像処理時間、搬出時間を電気的、機械的に
短縮することにより高速化でき、板状体の寸法を短時間
で測定できる。従って、板状体が多数の測定部位を持つ
場合にも、全測定部位の寸法測定を、比較的短いタクト
時間内に完了できる。

【００１２】また、測定作業は、電気的、機械的になさ
れるものであり、連続的かつ長時間に及ぶ場合にも、高
い測定精度を維持できる。

【００１３】撮像装置の支持架台が、搬入装置、位置
決め固定装置、及び搬出装置のための架台と独立設置さ
れている。従って、搬入装置、位置決め固定装置、及び
搬出装置の駆動系の振動が撮像装置に伝わることがな
い。このため、高精度の撮像、ひいては高精度の画像処
理を確保できる。

【００１４】

【実施例】図１は寸法測定システムを示す模式図、図２
は板状体製造ラインを示す模式図、図３は寸法測定シス
テムの制御系統を示す模式図、図４は板状体の寸法測定
部位を示す模式図、図５は画像処理手順を示す模式図、
図６は影形成状態を示す模式図、図７は欠損部測定状態
を示す模式図、図８は長尺体の寸法測定方法を示す模式
図、図９は長尺体の画像処理内容を示す模式図である。

【００１５】寸法測定システム１０は、板状体１に定め
た複数（16ヶ所）の測定部位の寸法を、画像処理によっ
て測定するものである。

【００１６】板状体１は、図２に示す如くの壁パネル製
造ラインにおいて、成形ラインに、乾燥機３、トリミン
グ装置４を経て製造された壁パネルである。そして、板
状体１は、検査ライン５に設けた寸法測定システム１０
により寸法を測定され、仕分けライン６に搬出される。

【００１７】ここで、板状体１は、図４に示す如く、中
央に凸部１Ａを備え、周辺を耳部１Ｂとし、左右の全高
Ｈ₁ 、Ｈ₂ 、上下の全長Ｂ₁ 、Ｂ₂ 、対角長Ｃ₁ 、Ｃ
₂ 、耳寸法ａ₁ 〜ａ₆ 、ｂ₁ 〜ｂ₄ の全16ヶ所の測定部
位を定められている。

【００１８】尚、寸法測定システム１０は、全 500品種
の板状体１を寸法測定可能としている。板状体１は上述
全16ヶ所の測定部位の規格寸法を、品種毎に異にしてい
る。

【００１９】然るに、寸法測定システム１０は、図１に
示す如く、板状体搬入装置１１、板状体位置決め固定装
置１２、撮像装置１３、画像処理装置１４、板状体搬出
装置１５、制御装置１６を有して構成されている。

【００２０】板状体搬入装置１１は、架台１７に配設さ
れるベルトコンベヤ装置であり、板状体１を搬入する。

【００２１】板状体位置決め固定装置１２は、架台１７
に支持された昇降テーブル１８、昇降テーブル１８とと
もに昇降する縦、横両方向のプッシャ１９、２０、及び
縦、横両方向のストッパ２１、２２とから構成され、板
状体搬入装置１１により搬入された板状体１を寸法測定
位置に位置決め固定する。

【００２２】撮像装置１３は、架台２３に設置され、板
状体位置決め固定装置１２により位置決め固定された板
状体１の各測定部位の画像を取り込む。架台２３には、
全１８個の撮像装置１３が設置されている。また、撮像
装置１３としてはＣＣＤカメラが用いられている。

【００２３】画像処理装置１４は、各撮像装置１３によ
って撮像された画像を画像処理し、各測定部位の寸法を
算出する。

【００２４】板状体搬出装置１５は、架台１７に配設さ
れるベルトコンベヤ装置であり、画像処理装置１４によ
り寸法を算出された板状体１を搬出する。

【００２５】制御装置１６は、ホストコンピュータであ
り、板状体搬入装置１１により搬入される板状体１の寸
法測定情報（品種、規格寸法等）を画像処理装置１４に
伝達する。

【００２６】尚、画像処理装置１４は、制御装置１６か
ら伝達された板状体１の寸法測定情報に基づき、算出し
た各測定部位の寸法の合否判定を行なう。

【００２７】また、撮像装置１３の架台２３は、板状体
搬入装置１１、板状体位置決め固定装置１２、板状体搬
出装置１５のための架台１７と分離され、独立設置され
る。

【００２８】寸法測定システム１０による板状体１の寸
法測定作業は、以下の如くなされる。 (1) トリミング装置４により所定の寸法に切断された板
状体１が板状体搬入装置１１により搬入される。尚、ト
リミング装置４は、制御装置１６から切断情報を伝達さ
れるトリミング制御装置４Ａにより制御される。

【００２９】(2) 寸法測定位置に搬入された板状体１
は、ストッパ２１、２２の直前でストップする。

【００３０】（３）昇降テーブル１８が上昇し、縦方向
プッシャ１９が作動し、板状体１を縦方向ストッパ２１
に押し付ける。次に、横方向プッシャ２０が作動し、板
状体１を横方向ストッパ２２に押し付ける。これによ
り、板状体１の位置決め固定が完了する。

【００３１】(4) 撮像装置１３により板状体１の各測定
部位の画像を取り込む。全撮像装置１３のうち、いずれ
の撮像装置１３を用いるかは、制御装置１６が伝達する
品種情報に基づいて自動的に選択される。

【００３２】(5) 画像処理装置１４により画像処理し、
各測定部位の寸法を算出する。 (6) 制御装置１６から伝達された板状体１の寸法測定情
報に基づき、算出した各測定部位の寸法をそれらの規格
寸法と比較し、合否判定を行なう。

【００３３】以下、画像処理装置１４による画像処理手
順について説明する。 (A) 耳寸法 (1) 生画像取り込み（図５（Ａ）、（Ｂ）、図６参照） 板状体１の凸部１Ａとの段差状境界部に定めた耳部１Ｂ
の寸法ａを算出する。板状体１の段差状境界部を構成す
る凸部１Ａの斜め上方より照明（高周波蛍光灯）３１を
当て、この照明３１が作る影３２を含む生画像を撮像装
置１３に取り込む。

【００３４】尚、影３２は、照明３１の設置状態を調整
することにより、線状とすることができる。

【００３５】また、影３２が面状である場合には、該影
３２の幅寸法ａ_w を予め求めておく。そして、画像処理
装置１４が後述する画像処理により耳部１Ｂの画像数か
ら求めた寸法ａ₀ に、ａ_w を補正値として加算する。

【００３６】(2) ２値化レベルの探索（図５（Ｃ）参
照） 撮像装置１３によって撮像された生画像の上記段差状境
界部に生ずる影３２の濃度差からしきい値を定める。具
体的には、下記、による。

【００３７】濃淡ヒストグラムの作成 上記(1) で撮像装置１３に取り込んだ生画像を一定幅
（Ｙ）で切出し、各512分割した四角形（単位：画素）
の濃度ヒストグラムを作る（濃度レベル：256 段階）
（図５（Ｃ）参照）。

【００３８】しきい値の決定 上記のヒストグラムより、画像２値化（白か黒に区別
する）のためのレベルを山谷法により決定する（２値化
レベル＝しきい値）。

【００３９】この(2) においては、被測定物の全数につ
いて濃度分布を調べるので、照明の照度が変わっても柔
軟に対応できる。

【００４０】(3) 最適２値化（図５（Ｄ）参照） 上記(1) で撮像装置１３に取り込んだ生画像を、上記
(2) で求めたしきい値で２値化処理する。

【００４１】上記の２値化処理によって区画された
測定部位（耳部１Ｂ）を含む測定対象画像（白）３３を
求め、当該測定対象画像３３の画素数に予め定めてある
１画素当たりの面積を掛けて当該測定対象画像３３の面
積（Ａ₁ ）を算出するとともに、当該測定対象画像３３
の輪郭線形状から当該測定対象画像３３の面積（Ａ₂）
を算出し、Ａ₁ とＡ₂ とが略一致するまで上述のしきい
値を変化させて最適しきい値を求める。

【００４２】ここで、上記は、具体的には、下記(a)
又は(b) の如くに行なう。 (a) 測定対象画像３３の主軸（短軸と長軸）の傾きθを
慣性モーメント定理により求める場合

【００４３】測定対象画像３３について、重心を通りＸ
軸に平行な直線に関する慣性モーメントＭxx、重心を通
りＹ軸に平行な直線に関する慣性モーメントＭyy、重心
を通りＸ軸とＹ軸に平行な直線に関する慣性モーメント
Ｍxyを求め、重心を原点とする座標系のＸ軸と当該測定
対象画像３３と等価な慣性楕円の長軸との交差角度（傾
き）θを求める。

【００４４】

【数１】

【００４５】測定対象画像３３に、上記傾き方向を主軸
方向とするＸＹ座標を設定し、その短軸の長さＸと長軸
の長さＹとから、Ａ₂ ＝ＸＹを求める。そして、 0.9 ×Ａ₂ ≦Ａ₁ ≦1.1 ×Ａ₂ …(5) となるまで上記のしきい値を５ずつ（256 段階中）変
更する（最大変更回数20回）。

【００４６】(b) 測定対象画像３３の主軸に傾きがない
場合 測定対象画像３３の最大長さＸと、生画像の切り出し幅
Ｙとから、Ａ₂ ＝ＸＹを求める。そして、 Ａ₁ ≒Ａ₂ …(6) となるまで上記のしきい値を５ずつ（256 段階中）変
更する（最大変更回数20回）。

【００４７】尚、この(3) において、最適２値化レベル
を求めるためのしきい値の変更時間は、20回変更して 2
秒程度である。

【００４８】(4) 耳寸法の算出（図５（Ｅ）参照） 上記(3) で求めた最適しきい値で、前述の生画像を２
値化処理する。

【００４９】２値化処理によって算出された測定部位
（耳部１Ｂ）を１辺とする矩形部３４の画素数を測定す
る。

【００５０】矩形部３４の画素数に、予め定めてある
１画素当たりの面積を掛けて当該矩形部３４の面積
（Ａ）を算出し、当該面積（Ａ）を、当該矩形部３４の
切出し幅Ｙで割ることにより、当該測定部位の寸法ａ₀
を算出する（図７参照）。

【００５１】これにより、測定部位（耳部１Ｂ）を矩形
部３４にて捕らえるため、図７に示す如くの欠損部３５
等の存在による異常寸法の出現を防止できる。

【００５２】尚、前述の生画像の影３２が幅寸法ａ_w を
持つ場合には、前述の如く、上記ａ ₀ にａ_w を補正値と
して加算したものを、当該測定部位（耳部１Ｂ）の寸法
（Ｘ＝ａ）とする。

【００５３】(B) 全高、全長、対角長 (1) 撮像装置１３の配置 板状体１の全高等は、撮像装置１３の視野を越える範囲
に渡るものである。そこで、板状体１の寸法測定方向に
沿う２つの撮像位置（ｐ₁ ，ｐ₂ ）のそれぞれに撮像装
置１３を配置する。このとき、２台の撮像装置１３のそ
れぞれを両撮像位置に配置しても良く、１台の撮像装置
１３を可動式として両撮像位置に交互に配置するもので
あっても良い。

【００５４】(2) 標点の撮像（図８（Ａ）、（Ｂ）参
照） 一定の標点間距離Ｌを備えた基準ゲージ４１を用意す
る。そして、各撮像位置（ｐ₁ ，ｐ₂ ）のそれぞれに配
置された各撮像装置１３の画面中で、一定の標点間距離
（Ｌ）をなす２つの標点（ｓ₁ ，ｓ₂ ）のそれぞれが位
置する標点位置（ｉ₁ 、ｉ₂ ）を定める。

【００５５】(3) 測定部位の撮像（図８（Ｃ）参照）。 各撮像位置（ｐ₁ ，ｐ₂ ）のそれぞれに配置した各撮像
装置１３に、板状体１の各測定部位を含む画像を取り込
み、その画像処理により各撮像装置１３の画面中おける
各測定部位の位置（ｒ₁ ，ｒ₂ ）を算出する。

【００５６】尚、撮像装置１３による上記各測定部位の
位置（ｒ₁ ，ｒ₂ ）は、前述（Ａ）の耳寸法測定のため
の画像処理技術と同一技術を用いて求め、或いは前述
（Ａ）の耳寸法測定のための画像処理結果を利用して求
める。

【００５７】(4) 長尺寸法の算出（図９参照） 各撮像装置１３の画面中における各測定部位の位置（ｒ
₁ ，ｒ₂ ）が対応する標点位置（ｉ₁ ，ｉ₂ ）に対して
なす距離（ｘ₁ ，ｘ₂ ）を算出し、２つの測定部位間の
寸法をＬ＋ｘ₁ ＋ｘ₂ により算出する。

【００５８】次に、本実施例の作用について説明する。 板状体１は、搬入装置１１により搬入された後、位置
決め固定装置１２により位置決め固定され、撮像装置１
３により正確に撮像され、その画像から、画像処理装置
１４により各測定部位の寸法を算出され、その後、搬出
装置１５により搬出せしめられる。即ち、板状体１に定
めた複数の測定部位の寸法を、その製造ライン上で自動
的に測定できる。

【００５９】従って、測定作業速度は、搬入時間、位置
決め時間、画像処理時間、搬出時間を電気的、機械的に
短縮することにより高速化でき、板状体１の寸法を短時
間で測定できる。従って、板状体１が多数の測定部位を
持つ場合にも、全測定部位の寸法測定を、比較的短いタ
クト時間内に完了できる。

【００６０】また、測定作業は、電気的、機械的になさ
れるものであり、連続的かつ長時間に及ぶ場合にも、高
い測定精度を維持できる。

【００６１】合否判定は画像処理装置１４が自動的に
行なう。従って、判定データの蓄積が容易であり、デー
タの分析によって生産性の向上を図る等ができる。

【００６２】また、画像処理装置１４は、制御装置１６
から板状体１の品種、規格寸法等の寸法測定情報を得る
ものであり、あらゆる品種の合否判定に直ちに対応でき
る。

【００６３】撮像装置１３の支持架台２３が、搬入装
置１１、位置決め固定装置１２、及び搬出装置１５のた
めの架台１７と独立設置されている。従って、搬入装置
１１、位置決め固定装置１２、及び搬出装置１５の駆動
系の振動が撮像装置１３に伝わることがない。このた
め、高精度の撮像、ひいては高精度の画像処理を確保で
きる。

【００６４】板状体１の段差状境界部に生ずる濃度差
に基づく画像処理により、寸法測定するものであり、段
差形状（段差高さ、勾配角度等）が一定であるならば、
安定した寸法精度が確保できる。このとき、照明３１に
よって段差状境界部に影３２を作ることにより、段差状
境界部の濃度差を明確にし、測定精度を向上できる。

【００６５】上記の影３２を線状とすることによ
り、段差状境界部の位置をより明確にし、測定精度をよ
り向上できる。

【００６６】上記の影３２が面状であっても、影３
２の幅寸法を予め求めておいて、これを補正することに
より、測定精度をより向上できる。

【００６７】画像処理のための２値化レベルを最適化
する手順を有しているから、最適２値化レベル（最適し
きい値）を用いて画像処理し、色むら（変色）等のある
板状体１についても高い寸法測定精度を確保できる。

【００６８】測定部位を１辺とする矩形部３４を捕ら
えて画像処理するものであり、測定部位の縁の一部に欠
損があったとしても、この欠損部３５の存在を希釈化
し、該欠損部３５に対応する如くの局部的異常寸法の検
出を防ぐこととなる。従って、欠損部３５があっても、
板状体１の寸法を安定的に高精度で測定できる。

【００６９】２つの撮像位置（ｐ₁ ，ｐ₂ ）のそれぞ
れに配置した撮像装置１３の画像中に、一定の標点間距
離（Ｌ）をなす２つの標点（ｓ₁ ，ｓ₂ ）のそれぞれが
位置する標点位置（ｉ₁ ，ｉ₂ ）を定めるとともに、各
撮像装置１３の画像中における各測定部位の位置（ｒ
₁ ，ｒ₂ ）を算出し、更に各測定部位の位置（ｒ₁ ，ｒ
₂ ）が標点位置（ｉ₁ ，ｉ₂ ）に対してなす距離（ｘ
₁ ，ｘ₂ ）を算出し、Ｌ＋ｘ₁ ＋ｘ₂ を２つの測定部位
間の寸法として算出できる。これにより、撮像装置１３
の視野を越える範囲に渡る長尺板状体１の寸法を容易
に、高精度で測定できる。

【００７０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、板状体に
定めた測定部位の寸法を、その製造ライン上で自動的、
かつ高精度に測定可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は寸法測定システムを示す模式図である。

【図２】図２は板状体製造ラインを示す模式図である。

【図３】図３は寸法測定システムの制御系統を示す模式
図である。

【図４】図４は板状体の寸法測定部位を示す模式図であ
る。

【図５】図５は画像処理手順を示す模式図である。

【図６】図６は影形成状態を示す模式図である。

【図７】図７は欠損部測定状態を示す模式図である。

【図８】図８は長尺体の寸法測定方法を示す模式図であ
る。

【図９】図９は長尺体の画像処理内容を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１ 板状体 １０ 寸法測定システム １１ 板状体搬入装置 １２ 板状体位置決め固定装置 １３ 撮像装置 １４ 画像処理装置 １５ 板状体搬出装置 １６ 制御装置 １７、２３ 架台

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状体の寸法を測定する画像処理による
   板状体の寸法測定システムであって、 板状体を搬入する板状体搬入装置と、 板状体搬入装置により搬入された板状体を寸法測定位置
   に位置決め固定する板状体位置決め固定装置と、 板状体位置決め固定装置により位置決め固定された板状
   体の画像を取り込む撮像装置と、 撮像装置によって撮像された画像を画像処理し、板状体
   の寸法を算出する画像処理装置と、 画像処理装置により寸法を算出された板状体を搬出する
   搬出装置とを有し、 撮像装置の支持架台が、板状体搬入装置、板状体位置決
   め固定装置、及び板状体搬出装置のための架台と独立設
   置されてなる画像処理による板状体の寸法測定システ
   ム。