JP2900072B2 - 形状測定方法 - Google Patents
形状測定方法Info
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- JP2900072B2 JP2900072B2 JP2147780A JP14778090A JP2900072B2 JP 2900072 B2 JP2900072 B2 JP 2900072B2 JP 2147780 A JP2147780 A JP 2147780A JP 14778090 A JP14778090 A JP 14778090A JP 2900072 B2 JP2900072 B2 JP 2900072B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、たとえばプレスパネルなどのように平面
とこれに連なる他の平面または曲面を有する被測定物の
形状を光切断法によって測定するに際し、2次元撮像手
段で撮像された画像データを処理して上記平面と他の平
面または曲面との変曲点を求める形状測定方法に関す
る。
とこれに連なる他の平面または曲面を有する被測定物の
形状を光切断法によって測定するに際し、2次元撮像手
段で撮像された画像データを処理して上記平面と他の平
面または曲面との変曲点を求める形状測定方法に関す
る。
従来の技術および発明の課題 上記のような被測定物の形状測定においては、平面と
他の平面または曲面との変曲点の検出を必要とすること
が多い。
他の平面または曲面との変曲点の検出を必要とすること
が多い。
上記のような被測定物の形状を測定する方法として、
光切断法が検討されているが、光切断法において、上記
のような変曲点を自動的に検出する方法は提案されてい
ない。
光切断法が検討されているが、光切断法において、上記
のような変曲点を自動的に検出する方法は提案されてい
ない。
このため、従来は、表面粗さ計などを用いて作業者が
目視によって形状を測定しているが、人為的誤差が大き
く、測定に時間がかかるという問題があった。
目視によって形状を測定しているが、人為的誤差が大き
く、測定に時間がかかるという問題があった。
画像データから変曲点を検出する方法として、1次微
分または2次微分を用いた差分法が考えられるが、この
ような方法では、きずなどによるノイズの影響を受けや
すく、精度の高い測定が困難である。
分または2次微分を用いた差分法が考えられるが、この
ような方法では、きずなどによるノイズの影響を受けや
すく、精度の高い測定が困難である。
この発明の目的は、上記の問題を解決し、光切断法を
用いて平面と平面または曲面との変曲点を自動的にかつ
正確に検出できる方法を提供することにある。
用いて平面と平面または曲面との変曲点を自動的にかつ
正確に検出できる方法を提供することにある。
課題を解決するための手段 この発明による形状測定方法は、 平面とこれに連なる他の平面または曲面を有する被測
定物の形状を光切断法によって測定するに際し、2次元
撮像手段で撮影された画像データを処理して上記平面と
他の平面または曲面との変曲点を求める方法であって、 上記画像データを平滑化し、この平滑データを2次微
分し、この2次微分データをさらに平滑化し、この平滑
データが所定値以下となる点を上記変曲点とすることを
特徴とするものである。
定物の形状を光切断法によって測定するに際し、2次元
撮像手段で撮影された画像データを処理して上記平面と
他の平面または曲面との変曲点を求める方法であって、 上記画像データを平滑化し、この平滑データを2次微
分し、この2次微分データをさらに平滑化し、この平滑
データが所定値以下となる点を上記変曲点とすることを
特徴とするものである。
作用 画像データを平滑化し、この平滑データを2次微分
し、この2次微分データをさらに平滑化し、この平滑デ
ータが所定値以下となる点を変曲点とするので、光切断
法を用いて変曲点を自動的にかつ正確に検出することが
できる。このため、誤差が小さく、測定が容易で、測定
時間も短縮される。
し、この2次微分データをさらに平滑化し、この平滑デ
ータが所定値以下となる点を変曲点とするので、光切断
法を用いて変曲点を自動的にかつ正確に検出することが
できる。このため、誤差が小さく、測定が容易で、測定
時間も短縮される。
画像データを1次微分すると、1次微分データの変化
は変曲点以外では小さいが、変曲点では大きくなる。こ
のため、画像データを2次微分すると、2次微分データ
は変曲点以外では小さいが、変曲点では大きくなり、こ
れによって変曲点を検出することができる。しかも、画
像データを平滑化してから2次微分し、2次微分データ
をさらに平滑化してから処理しているので、きずなどの
ノイズの影響を受けにくく、精度の高い測定ができる。
は変曲点以外では小さいが、変曲点では大きくなる。こ
のため、画像データを2次微分すると、2次微分データ
は変曲点以外では小さいが、変曲点では大きくなり、こ
れによって変曲点を検出することができる。しかも、画
像データを平滑化してから2次微分し、2次微分データ
をさらに平滑化してから処理しているので、きずなどの
ノイズの影響を受けにくく、精度の高い測定ができる。
実 施 例 以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明す
る。
る。
第1図は、被測定物であるプレスパネル(1)および
測定台(2)と、形状測定装置の全体概略構成を示す。
測定台(2)と、形状測定装置の全体概略構成を示す。
パネル(1)は、互いに直角をなす2つの平面すなわ
ち第1平面(1a)と第2平面(1b)とが1/4部分円筒面
(1c)で繋っているものであり、測定台(2)にのせら
れる。測定台(2)は、上下2段の水平面すなわち上側
の第1水平面(2a)と下側の第2水平面(2b)の間に垂
直な基準面(2c)が形成されたものである。そして、パ
ネル(1)は、第1平面(1a)が水平かつ第1水平面
(2a)と同じ高さになり、かつ第2平面(1b)が基準面
(2c)と平行になるように、第2水平面(2b)上にのせ
られる。
ち第1平面(1a)と第2平面(1b)とが1/4部分円筒面
(1c)で繋っているものであり、測定台(2)にのせら
れる。測定台(2)は、上下2段の水平面すなわち上側
の第1水平面(2a)と下側の第2水平面(2b)の間に垂
直な基準面(2c)が形成されたものである。そして、パ
ネル(1)は、第1平面(1a)が水平かつ第1水平面
(2a)と同じ高さになり、かつ第2平面(1b)が基準面
(2c)と平行になるように、第2水平面(2b)上にのせ
られる。
測定装置は、光源(3)、CCDテレビカメラ(2次元
撮像手段)(4)、画像処理装置(5)および演算処理
装置(6)を備えている。
撮像手段)(4)、画像処理装置(5)および演算処理
装置(6)を備えている。
光源(3)は、測定台(2)およびパネル(1)の表
面に真上から第1水平面(2a)および基準面(2c)と直
交するスリット光線を照射するものであり、たとえば半
導体レーザなどが使用される。
面に真上から第1水平面(2a)および基準面(2c)と直
交するスリット光線を照射するものであり、たとえば半
導体レーザなどが使用される。
テレビカメラ(4)は、光源(3)に面する測定台
(2)およびパネル(1)の表面に当たった光を撮像す
るためのものである。
(2)およびパネル(1)の表面に当たった光を撮像す
るためのものである。
画像処理装置(5)は、テレビカメラ(4)の映像信
号を処理して、後述する画像データを演算装置に出力す
るものである。
号を処理して、後述する画像データを演算装置に出力す
るものである。
演算処理装置(6)は、画像処理装置(5)の出力よ
りパネル(1)の形状を求めるものであり、コンピュー
タによって構成されている。
りパネル(1)の形状を求めるものであり、コンピュー
タによって構成されている。
第2図は、テレビカメラ(4)で撮像されたテレビ画
像の1例を示す。なお、テレビ画像について、第2図の
上下左右を上下左右とする。
像の1例を示す。なお、テレビ画像について、第2図の
上下左右を上下左右とする。
テレビ画像は水平走査線(A)と所定の基準クロック
パルスによって複数の点に等分され、各点は、次のよう
に、Y軸とZ軸を用いて表わされる。すなわち、テレビ
画像の中央の左右方向の軸をY軸、上下方向の軸をZ軸
とし、これらの交点を原点(0)とする。したがって、
水平走査線方向すなわち水平走査方向がZ軸方向、これ
と直交する垂直走査方向がY軸方向となる。また、テレ
ビ画像の右側がY軸の正方向、左側が負方向であり、テ
レビ画像の下側がZ軸の正方向、上側が負方向である。
そして、各点の座標値は、パネル(1)の実際の寸法
(mm)を100倍した整数値で表わされる。テレビ画像と
これに写っているパネルの部分の実際の寸法との関係
は、パネル(1)とテレビカメラ(4)との相対位置関
係によって決まる。今、テレビ画面の左右幅がパネル
(1)の実際の寸法30mmに、テレビ画面の上下幅がパネ
ル(1)の実際の寸法20mmにそれぞれ相当するとすれ
ば、テレビ画像の原点(0)のY座標値およびZ座標値
はともに0、右端のY座標値は+1500(+15mm)、左端
のY座標値は−1500(−15mm)、下端のZ座標値は+10
00(+10mm)、上端のZ座標値は−1000(−10mm)であ
る。
パルスによって複数の点に等分され、各点は、次のよう
に、Y軸とZ軸を用いて表わされる。すなわち、テレビ
画像の中央の左右方向の軸をY軸、上下方向の軸をZ軸
とし、これらの交点を原点(0)とする。したがって、
水平走査線方向すなわち水平走査方向がZ軸方向、これ
と直交する垂直走査方向がY軸方向となる。また、テレ
ビ画像の右側がY軸の正方向、左側が負方向であり、テ
レビ画像の下側がZ軸の正方向、上側が負方向である。
そして、各点の座標値は、パネル(1)の実際の寸法
(mm)を100倍した整数値で表わされる。テレビ画像と
これに写っているパネルの部分の実際の寸法との関係
は、パネル(1)とテレビカメラ(4)との相対位置関
係によって決まる。今、テレビ画面の左右幅がパネル
(1)の実際の寸法30mmに、テレビ画面の上下幅がパネ
ル(1)の実際の寸法20mmにそれぞれ相当するとすれ
ば、テレビ画像の原点(0)のY座標値およびZ座標値
はともに0、右端のY座標値は+1500(+15mm)、左端
のY座標値は−1500(−15mm)、下端のZ座標値は+10
00(+10mm)、上端のZ座標値は−1000(−10mm)であ
る。
各水平走査線のY座標値は、変数Y[i]に格納され
る。ここで、iは水平走査線(A)の番号(走査線番
号)である。水平走査線(A)の数はたとえば484本で
あり、右端のものを0として、順に番号を付している。
すなわち、右端の水平走査線(A)の番号iは0、左端
の水平走査線(A)の番号iは483である。
る。ここで、iは水平走査線(A)の番号(走査線番
号)である。水平走査線(A)の数はたとえば484本で
あり、右端のものを0として、順に番号を付している。
すなわち、右端の水平走査線(A)の番号iは0、左端
の水平走査線(A)の番号iは483である。
通常、テレビ画像の左端にはパネル(1)に当たった
光の部分(H1)、右側には測定台(2)に当たった光の
部分(H2)がそれぞれ表わされる。なお、前者を第1光
部分、後者を第2光部分と呼ぶことにする。
光の部分(H1)、右側には測定台(2)に当たった光の
部分(H2)がそれぞれ表わされる。なお、前者を第1光
部分、後者を第2光部分と呼ぶことにする。
第1光部分(H1)は、第1平面(1a)に当たった光の
部分に対応する第1直線部(L1)と、円筒面(1c)に当
たった光の部分に対応する曲線部(C1)とからなる。第
1直線部(L1)の左端を第1始点(S1)、曲線部(C1)
の右端を第1終点(E1)、第1直線部(L1)から曲線部
(C1)に移る点(変曲点)をR始点(RS)と呼ぶことに
する。パネル(1)に当たった光をテレビカメラ(4)
で撮像した場合、反射率の関係などより、円筒面(1c)
の第1平面(1a)側の一部しか写らない。したがって、
R始点(RS)は、第1平面(1a)から円筒面(1c)に移
る点すなわち実際の円筒面(1c)の始点と一致するが、
第1終点(E1)は、円筒面(1c)から第2平面(1b)に
移る点すなわち実際の円筒面(1c)の終点(R終点)
(RE)とは一致しない。
部分に対応する第1直線部(L1)と、円筒面(1c)に当
たった光の部分に対応する曲線部(C1)とからなる。第
1直線部(L1)の左端を第1始点(S1)、曲線部(C1)
の右端を第1終点(E1)、第1直線部(L1)から曲線部
(C1)に移る点(変曲点)をR始点(RS)と呼ぶことに
する。パネル(1)に当たった光をテレビカメラ(4)
で撮像した場合、反射率の関係などより、円筒面(1c)
の第1平面(1a)側の一部しか写らない。したがって、
R始点(RS)は、第1平面(1a)から円筒面(1c)に移
る点すなわち実際の円筒面(1c)の始点と一致するが、
第1終点(E1)は、円筒面(1c)から第2平面(1b)に
移る点すなわち実際の円筒面(1c)の終点(R終点)
(RE)とは一致しない。
第2光部分(H2)は、第2図(a)のように表われる
場合と、同図(b)のように表われる場合とがある。第
2図(a)の場合、第2光部分(H2)は、第1水平面
(2a)に当たった光の部分に対応する第2直線部(L2)
と、基準面(2c)に当たった光の部分に対応する第3直
線部(L3)とからなる。この場合、第2直線部(L2)の
右端を第2始点(S2)、第3直線部(L3)の左端を第2
終点(E2)、第2直線部(L2)から第3直線部(L3)に
移る点(変曲点)を折点(F2)と呼ぶことにする第2図
(b)の場合、第2光部分(H2)は、第1水平面(2a)
に当たった光の部分に対応する第2直線部(L2)だけか
らなる。この場合、第2直線部(L2)の右端が第2始点
(S2)、左端が第2終点(E2)であると同時に折点(F
2)となる。
場合と、同図(b)のように表われる場合とがある。第
2図(a)の場合、第2光部分(H2)は、第1水平面
(2a)に当たった光の部分に対応する第2直線部(L2)
と、基準面(2c)に当たった光の部分に対応する第3直
線部(L3)とからなる。この場合、第2直線部(L2)の
右端を第2始点(S2)、第3直線部(L3)の左端を第2
終点(E2)、第2直線部(L2)から第3直線部(L3)に
移る点(変曲点)を折点(F2)と呼ぶことにする第2図
(b)の場合、第2光部分(H2)は、第1水平面(2a)
に当たった光の部分に対応する第2直線部(L2)だけか
らなる。この場合、第2直線部(L2)の右端が第2始点
(S2)、左端が第2終点(E2)であると同時に折点(F
2)となる。
画像処理装置(5)は、上記のように等分した複数の
点に対応する映像信号を輝度情報に変換し、光部分(H
1)(H2)のある水平走査線(A)についてのみ、次の
ような画像データi、Y[i]、Z[i]およびL
[i]を使って演算処理装置(6)に出力する。iは、
光部分(H1)(H2)のある水平走査線(A)の走査線番
号である。Y[i]は、光部分(H1)(H2)のある水平
走査線(A)のY座標値である。Z[i]は、このi番
目の水平走査線i上の光部分(H1)(H2)のZ座標値で
ある。L[i]は、このi番目の水平走査線i上の光部
分(H1)(H2)の輝度すなわち光の強度である。なお、
このような画像データのうち、第1光部分(H1)に対応
するものを第1データ、第2光部分(H2)に対応するも
のを第2データと呼ぶことにする。なお、このような機
能を有する画像処理装置(5)として、市販品を使用す
ることができる。
点に対応する映像信号を輝度情報に変換し、光部分(H
1)(H2)のある水平走査線(A)についてのみ、次の
ような画像データi、Y[i]、Z[i]およびL
[i]を使って演算処理装置(6)に出力する。iは、
光部分(H1)(H2)のある水平走査線(A)の走査線番
号である。Y[i]は、光部分(H1)(H2)のある水平
走査線(A)のY座標値である。Z[i]は、このi番
目の水平走査線i上の光部分(H1)(H2)のZ座標値で
ある。L[i]は、このi番目の水平走査線i上の光部
分(H1)(H2)の輝度すなわち光の強度である。なお、
このような画像データのうち、第1光部分(H1)に対応
するものを第1データ、第2光部分(H2)に対応するも
のを第2データと呼ぶことにする。なお、このような機
能を有する画像処理装置(5)として、市販品を使用す
ることができる。
次に、第3図のフローチャートを参照して、測定時の
演算処理装置(6)の動作の1例の概略を説明する。
演算処理装置(6)の動作の1例の概略を説明する。
この測定は、曲線部(C1)の画像データから円筒面
(1c)の終点(R終点)(RE)を検出して、第2平面
(1b)の位置を求め、これと基準面(2c)との間隔を求
めるものである。なお、前述のように、第1光部分(H
1)の曲線部(C1)には、円筒面(1c)に当たった光の
一部しか写っていない。このため、上記の測定において
は、曲線部(C1)の画像データより、回帰曲線を用いて
円筒面(1c)の形状を推定し、これによってR終点(R
E)を検出している。
(1c)の終点(R終点)(RE)を検出して、第2平面
(1b)の位置を求め、これと基準面(2c)との間隔を求
めるものである。なお、前述のように、第1光部分(H
1)の曲線部(C1)には、円筒面(1c)に当たった光の
一部しか写っていない。このため、上記の測定において
は、曲線部(C1)の画像データより、回帰曲線を用いて
円筒面(1c)の形状を推定し、これによってR終点(R
E)を検出している。
第3図において、まず、画像処理装置(5)からデー
タを読込み(ステップ1)、データの再配置を行なう
(ステップ2)。次に、第2始点(S2)、第2終点(E
2)、第1始点(S1)および第1終点(E1)の検出を行
なう(ステップ3)。次に、折点(F2)の延出を行ない
(ステップ4)、R始点(RS)の検出を行なう(ステッ
プ5)。次に、回帰関数の決定を行ない(ステップ
6)、R終点(RE)を決定する(ステップ7)。そし
て、最後に、第2平面(1b)と基準面(2c)の間隔を計
算し(ステップ8)、処理を終了する。
タを読込み(ステップ1)、データの再配置を行なう
(ステップ2)。次に、第2始点(S2)、第2終点(E
2)、第1始点(S1)および第1終点(E1)の検出を行
なう(ステップ3)。次に、折点(F2)の延出を行ない
(ステップ4)、R始点(RS)の検出を行なう(ステッ
プ5)。次に、回帰関数の決定を行ない(ステップ
6)、R終点(RE)を決定する(ステップ7)。そし
て、最後に、第2平面(1b)と基準面(2c)の間隔を計
算し(ステップ8)、処理を終了する。
前述のように、画像処理装置から得られるデータは、
光部分(H1)(H2)のある水平走査線番号iについての
Y[i]、Z[i]、L[i]のみである。このため、
ステップ2のデータ再配置により、光部分の存在しない
走査線番号iに関して、Y[i]、Z[i]およびL
[i]を次のようにセットする。
光部分(H1)(H2)のある水平走査線番号iについての
Y[i]、Z[i]、L[i]のみである。このため、
ステップ2のデータ再配置により、光部分の存在しない
走査線番号iに関して、Y[i]、Z[i]およびL
[i]を次のようにセットする。
Z[i]=1000 Y[i]=L[i]=0 ステップ3のS2、E2、S1、E1の検出は、走査線番号i
を変化させて画像データを調べることにより行なうこと
ができる。
を変化させて画像データを調べることにより行なうこと
ができる。
第4図は、第3図のステップ4の第2データの折点
(F2)検出の処理の1例を示す。
(F2)検出の処理の1例を示す。
第4図において、まず、第2データの平滑化を行なう
(ステップ410)。この処理はiをE2(第2終点)からS
2(第2始点)+4まで走査して、平滑データS[i]
を求めるものであり、その詳細が第5図に示されてい
る。
(ステップ410)。この処理はiをE2(第2終点)からS
2(第2始点)+4まで走査して、平滑データS[i]
を求めるものであり、その詳細が第5図に示されてい
る。
第5図において、まず、iにE2をセットし(ステップ
411)、次の式により平滑データS[i]を演算する
(ステップ412)。
411)、次の式により平滑データS[i]を演算する
(ステップ412)。
S[i]=(Z[i]+Z[i−1]+Z[i−2] +Z[i−3]+Z[i−4])/5 次に、iがS2+4より大きいかどうかを調べ(ステッ
プ413)、大きければ、iを1減少させて(ステップ41
4)、ステップ412に戻り、i>S2+4でなくなるまでス
テップ412、413および414を繰返す。ステップ413におい
てi>S2+4でなくなると、処理を終了する。
プ413)、大きければ、iを1減少させて(ステップ41
4)、ステップ412に戻り、i>S2+4でなくなるまでス
テップ412、413および414を繰返す。ステップ413におい
てi>S2+4でなくなると、処理を終了する。
第4図において、ステップ410の第2データの平滑化
が終了すると、平滑データS[i]の1次微分を行なう
(ステップ420)。この処理はiをE2からS2+9まで走
査し、平滑データS[i]を微分した1次微分データD1
[i]を求めるものであり、その詳細が第6図に示され
ている。
が終了すると、平滑データS[i]の1次微分を行なう
(ステップ420)。この処理はiをE2からS2+9まで走
査し、平滑データS[i]を微分した1次微分データD1
[i]を求めるものであり、その詳細が第6図に示され
ている。
第6図において、まず、iにE2をセットし(ステップ
421)、次の式により1次微分データD1[i]を演算す
る(ステップ422)。
421)、次の式により1次微分データD1[i]を演算す
る(ステップ422)。
D1[i]=S[i−5]−S[i] 次に、iがS2+9より大きいかどうかを調べ(ステッ
プ423)、大きければ、iを1減少させて(ステップ42
4)、ステップ422に戻り、i>S2+9でなくなるまでス
テップ422、423および424を繰返す。ステップ423におい
てi>S2+9でなくなると、処理を終了する。
プ423)、大きければ、iを1減少させて(ステップ42
4)、ステップ422に戻り、i>S2+9でなくなるまでス
テップ422、423および424を繰返す。ステップ423におい
てi>S2+9でなくなると、処理を終了する。
第4図において、ステップ420の平滑データS[i]
の1次微分が終了すると、2次微分を行なう(ステップ
430)。この処理はiをE2からS2+14まで走査し、1次
微分データD1[i]を微分した2次微分データD2[i]
を求めるものであり、その詳細が第7図に示されてい
る。
の1次微分が終了すると、2次微分を行なう(ステップ
430)。この処理はiをE2からS2+14まで走査し、1次
微分データD1[i]を微分した2次微分データD2[i]
を求めるものであり、その詳細が第7図に示されてい
る。
第7図において、まず、iにE2をセットし(ステップ
431)、次の式により2次微分データD2[i]を演算す
る(ステップ432)。
431)、次の式により2次微分データD2[i]を演算す
る(ステップ432)。
D2[i]=D1[i−5]−D1[i] 次に、iがS2+14より大きいかどうかを調べ(ステッ
プ433)、大きければ、iを1減少させて(ステップ43
4)、ステップ432に戻り、i>S2+14でなくなるまでス
テップ432、433および434を繰返す。ステップ433におい
てi>S2+14でなくなると、処理を終了する。
プ433)、大きければ、iを1減少させて(ステップ43
4)、ステップ432に戻り、i>S2+14でなくなるまでス
テップ432、433および434を繰返す。ステップ433におい
てi>S2+14でなくなると、処理を終了する。
第4図において、ステップ430の2次微分が終了する
と、2次微分データの平滑化を行なう(ステップ44
0)。この処理はiをE2−2からS2+16まで走査し、2
次微分データD2[i]を平滑化した平滑データS[i]
を求めるものであり、その詳細が第8図に示されてい
る。
と、2次微分データの平滑化を行なう(ステップ44
0)。この処理はiをE2−2からS2+16まで走査し、2
次微分データD2[i]を平滑化した平滑データS[i]
を求めるものであり、その詳細が第8図に示されてい
る。
第8図において、まず、iにE2−2をセットし(ステ
ップ441)、次の式により平滑データS[i]を演算す
る(ステップ442)。
ップ441)、次の式により平滑データS[i]を演算す
る(ステップ442)。
S[i]=(D2[i+2]+D2[i+1]+D2[i] +D2[i−1]+D2[i−2])/5 次に、iがS2+16より大きいかどうかを調べ(ステッ
プ433)、大きければ、iを1減少させて(ステップ44
4)、ステップ442に戻り、i>S2+16でなくなるまでス
テップ442、443および444を繰返す。そして、ステップ4
43においてi>S2+16でなくなると、処理を終了する。
プ433)、大きければ、iを1減少させて(ステップ44
4)、ステップ442に戻り、i>S2+16でなくなるまでス
テップ442、443および444を繰返す。そして、ステップ4
43においてi>S2+16でなくなると、処理を終了する。
第4図において、ステップ440の平滑化が終了する
と、折点F2の決定を行ない(ステップ450)、処理を終
了する。この処理の概要は、次のとおりである。
と、折点F2の決定を行ない(ステップ450)、処理を終
了する。この処理の概要は、次のとおりである。
iとS[i]の関係は、第9図のようになる。まず、
iをE2−2からS2−16へ走査し、S[i]が初めてしき
い値(たとえば9)以上となる点Psがあれば、その点か
ら初めてS[i]が0以下になる点を求め、この点のi
より1大きい値(i+1)を折点F2とする。E2−2から
S2+16までの間にPsがない場合は、E2をF2とする。
iをE2−2からS2−16へ走査し、S[i]が初めてしき
い値(たとえば9)以上となる点Psがあれば、その点か
ら初めてS[i]が0以下になる点を求め、この点のi
より1大きい値(i+1)を折点F2とする。E2−2から
S2+16までの間にPsがない場合は、E2をF2とする。
Psが存在する場合のノイズ対策の第1として、Ps−1
からF2までの間に所定値(たとえば8)以上のS[i]
が1つ以上なければ、Psが存在しないとして、E2をF2と
する。また、第2として、S[i]≦0でF2を決定する
際、第10図に示すように、S[i]が0以下になったの
ちに再び正の値であれば、次にS[i]が0以下になる
点によってF2を決定する。さらに、第3として、F2での
平滑化データS[F2]が1で、F2+1での平滑化データ
S[F2+1]も1の場合、F2はノイズとして、F2+1を
新しいF2とする。この操作は、S[i]≠1となるまで
行なう。
からF2までの間に所定値(たとえば8)以上のS[i]
が1つ以上なければ、Psが存在しないとして、E2をF2と
する。また、第2として、S[i]≦0でF2を決定する
際、第10図に示すように、S[i]が0以下になったの
ちに再び正の値であれば、次にS[i]が0以下になる
点によってF2を決定する。さらに、第3として、F2での
平滑化データS[F2]が1で、F2+1での平滑化データ
S[F2+1]も1の場合、F2はノイズとして、F2+1を
新しいF2とする。この操作は、S[i]≠1となるまで
行なう。
ステップ450の折点F2の決定の処理の詳細が、第11図
に示されている。
に示されている。
第11図において、まず、iにE2−2をセットする(ス
テップ451)。次に、S[i]が9以上であるかどうか
を調べ(ステップ452)、そうでなければ、iがS2+16
より大きいかどうかを調べる(ステップ453)。i>S2
+16であれば、iを1減少させ(ステップ454)、ステ
ップ452に戻る。ステップ453においてi>S2+16でなけ
れば、E2をF2とし(ステップ455)、処理を終了する。
ステップ453でi>S2+16でないのは、E2−2からS2+1
6までの間にPsがない場合であり、ステップ455において
E2をF2とする。
テップ451)。次に、S[i]が9以上であるかどうか
を調べ(ステップ452)、そうでなければ、iがS2+16
より大きいかどうかを調べる(ステップ453)。i>S2
+16であれば、iを1減少させ(ステップ454)、ステ
ップ452に戻る。ステップ453においてi>S2+16でなけ
れば、E2をF2とし(ステップ455)、処理を終了する。
ステップ453でi>S2+16でないのは、E2−2からS2+1
6までの間にPsがない場合であり、ステップ455において
E2をF2とする。
ステップ452においてS[i]≧9になったならば、
そのときのiをPsとする(ステップ456)。次に、iを
1減少させて(ステップ457)、S[i]が以下である
かどうかを調べ(ステップ458)、そうでなければ、ス
テップ457に戻る。そして、ステップ458においてS
[i]≦0になると、そのときのiより1大きい値(i
+1)をF2とする(ステップ459)。
そのときのiをPsとする(ステップ456)。次に、iを
1減少させて(ステップ457)、S[i]が以下である
かどうかを調べ(ステップ458)、そうでなければ、ス
テップ457に戻る。そして、ステップ458においてS
[i]≦0になると、そのときのiより1大きい値(i
+1)をF2とする(ステップ459)。
上記のようにしてPsおよびF2が求まると、iにPs−1
をセットして(ステップ460)、S[i]が8以上であ
るかどうかを調べ(ステップ461)、そうでなければ、
iがF2より大きいかどうかを調べ(ステップ462)、そ
うであれば、iを1減少させて(ステップ463)、ステ
ップ461に戻る。ステップ462においてi>F2でなけれ
ば、ステップ455に進む。ステップ461においてS[i]
≧8であれば、次のステップ464に進む。ステップ460、
461、462および463は、ノイズ対策の第1の処理であ
る。ステップ462においてi>F2でなくなるのは、Ps−
1からF2までの間に8以上のS[i]がない場合であ
り、この場合は、前述のように、ステップ455に進ん
で、E2をF2とする。
をセットして(ステップ460)、S[i]が8以上であ
るかどうかを調べ(ステップ461)、そうでなければ、
iがF2より大きいかどうかを調べ(ステップ462)、そ
うであれば、iを1減少させて(ステップ463)、ステ
ップ461に戻る。ステップ462においてi>F2でなけれ
ば、ステップ455に進む。ステップ461においてS[i]
≧8であれば、次のステップ464に進む。ステップ460、
461、462および463は、ノイズ対策の第1の処理であ
る。ステップ462においてi>F2でなくなるのは、Ps−
1からF2までの間に8以上のS[i]がない場合であ
り、この場合は、前述のように、ステップ455に進ん
で、E2をF2とする。
ステップ464では、S[F2−2]が0より大きいかど
うかを調べ、そうでなければ、処理を終了する。ステッ
プ464においてS[F2−2]>0であれば、F2−3をi
にセットする(ステップ465)。次に、S[i]が0以
上であるかどうかを調べ(ステップ466)、そうでなけ
れば、iがPs+16より大きいかどうかを調べ(ステップ
467)、そうであれば、iを1減少させて(ステップ46
8)、ステップ466に戻る。ステップ466においてS
[i]≦0であれば、そのときのiより1大きい値(i
+1)をF2とし(ステップ469)、次のステップ470に進
む。ステップ464、465、466、467、468および469は、ノ
イズ対策の第2の処理である。
うかを調べ、そうでなければ、処理を終了する。ステッ
プ464においてS[F2−2]>0であれば、F2−3をi
にセットする(ステップ465)。次に、S[i]が0以
上であるかどうかを調べ(ステップ466)、そうでなけ
れば、iがPs+16より大きいかどうかを調べ(ステップ
467)、そうであれば、iを1減少させて(ステップ46
8)、ステップ466に戻る。ステップ466においてS
[i]≦0であれば、そのときのiより1大きい値(i
+1)をF2とし(ステップ469)、次のステップ470に進
む。ステップ464、465、466、467、468および469は、ノ
イズ対策の第2の処理である。
ステップ470では、S[F2]およびS[F2+1]がと
もに1であるかどうかを調べ、そうでなければ、処理を
終了する。ステップ470においてS[F2]=S[F2+
1]=1であれば、iにF2をセットする(ステップ47
1)。次に、S[i]が1でないかどうかを調べ(ステ
ップ472)、1であれば、iを1減少させ(ステップ47
3)、ステップ472に戻る。ステップ472においてS
[i]が1でなければ、そのときのiをF2として(ステ
ップ474)、処理を終了する。ステップ470、471、472、
473および474は、ノイズ対策の第3の処理である。
もに1であるかどうかを調べ、そうでなければ、処理を
終了する。ステップ470においてS[F2]=S[F2+
1]=1であれば、iにF2をセットする(ステップ47
1)。次に、S[i]が1でないかどうかを調べ(ステ
ップ472)、1であれば、iを1減少させ(ステップ47
3)、ステップ472に戻る。ステップ472においてS
[i]が1でなければ、そのときのiをF2として(ステ
ップ474)、処理を終了する。ステップ470、471、472、
473および474は、ノイズ対策の第3の処理である。
次に、第3図のステップ5の第1データのR始点RSの
検出は、iの走査方向が逆になるだけで、第2データの
折点F2の検出と同様である。これを簡単に説明すると、
次のようになる。
検出は、iの走査方向が逆になるだけで、第2データの
折点F2の検出と同様である。これを簡単に説明すると、
次のようになる。
まず、第1データの平滑化を行ない、平滑データS
[i]の1次微分および2次微分を行ない、2次微分デ
ータの平滑化を行ない、最後にR始点(RS)の決定を行
なう。
[i]の1次微分および2次微分を行ない、2次微分デ
ータの平滑化を行ない、最後にR始点(RS)の決定を行
なう。
第1データの平滑化は、iをE1(第1終点)からS1
(第1始点)−4まで走査し、次の式により、平滑デー
タS[i]を求めるものである。
(第1始点)−4まで走査し、次の式により、平滑デー
タS[i]を求めるものである。
S[i]=(Z[i]+Z[i+1]+Z[i+2] +Z[i+3]+Z[i+4])/5 平滑データS[i]の1次微分は、iをE1からS1−9
まで走査し、次の式により、平滑データS[i]を微分
した1次微分データD1[i]を求めるものである。
まで走査し、次の式により、平滑データS[i]を微分
した1次微分データD1[i]を求めるものである。
D1[i]=S[i+5]−S[i] 平滑データS[i]の2次微分は、iをE1からS1−14
まで走査し、次の式により、1次微分データD1[i]を
微分した2次微分データD2[i]を求めるものである。
まで走査し、次の式により、1次微分データD1[i]を
微分した2次微分データD2[i]を求めるものである。
D2[i]=D1[i+5]−D1[i] 2次微分データの平滑化は、iをE1+2からS1−16ま
で走査し、次の式により、2次微分データD2[i]を平
滑化した平滑データS[i]を求めるものである。
で走査し、次の式により、2次微分データD2[i]を平
滑化した平滑データS[i]を求めるものである。
S[i]=(D2[i+2]+D2[i+1]+D2[i] +D2[i−1]+D2[i−2])/5 RSの決定は、F2の決定とほぼ同じである。
第3図のステップ6の回帰関数決定の処理は、第1光
部分(H1)の曲線部(C1)を推定するための回帰関数た
とえばZ=aebYの係数aおよびbを最小2乗法によって
決定するものであり、たとえば、第1光部分(H1)の第
1直線部(L1)がY軸と平行になるように画像データの
座標変換(回転変換)を行なったのち、R始点(RS)が
Z軸と一致するように画像データの座標変換(平行移
動)を行ない、R始点(RS)のZ座標値を順に変えて、
仮に求めた回帰関数と画像データとの誤差の2乗の重み
付き積分値が最小になるようにaおよびbを決定する。
部分(H1)の曲線部(C1)を推定するための回帰関数た
とえばZ=aebYの係数aおよびbを最小2乗法によって
決定するものであり、たとえば、第1光部分(H1)の第
1直線部(L1)がY軸と平行になるように画像データの
座標変換(回転変換)を行なったのち、R始点(RS)が
Z軸と一致するように画像データの座標変換(平行移
動)を行ない、R始点(RS)のZ座標値を順に変えて、
仮に求めた回帰関数と画像データとの誤差の2乗の重み
付き積分値が最小になるようにaおよびbを決定する。
第3図のステップ7のR終点(RE)の決定処理は、た
とえば、次のようにして行われる。
とえば、次のようにして行われる。
上記のようにして回帰関数である指数関数Z=aebYが
決まると、これを用い、R始点(RS)からZ座標値を少
しずつ変えながら、指数関数上のY座標値を計算し、こ
のY座標値の1次微分値が所定のしきい値Tより小さく
なった点をR終点(RE)とする。また、逆に、指数関数
Z=aebYを用い、R始点(RS)からY座標値を少しずつ
変えながら、指数関数上のZ座標値を決算し、このZ座
標値の1次微分値が所定のしきい値Tより大きくなった
点をR終点(RE)とすることもできる。
決まると、これを用い、R始点(RS)からZ座標値を少
しずつ変えながら、指数関数上のY座標値を計算し、こ
のY座標値の1次微分値が所定のしきい値Tより小さく
なった点をR終点(RE)とする。また、逆に、指数関数
Z=aebYを用い、R始点(RS)からY座標値を少しずつ
変えながら、指数関数上のZ座標値を決算し、このZ座
標値の1次微分値が所定のしきい値Tより大きくなった
点をR終点(RE)とすることもできる。
このようにして求められたR終点(RE)はパネル
(1)の円筒面(1c)と第2平面(1b)との境界に合致
しており、R終点(RE)のY座標値は第2平面(1b)の
Y座標値と一致している。また、先に求められている折
点(F2)は測定値(2)の第1水平面(2a)と基準面
(2c)との境界と合致しており、折点(F2)のY座標値
は基準面(2c)のY座標値と一致ている。したがって、
R終点(RE)のY座標値と折点(F2)のY座標値との差
が、パネル(1)の第2平面(1b)と基準面(2c)との
間隔を表わしている。第3図のステップ8では、このよ
うにR終点(RE)のY座標値と折点(F2)のY座標値と
の差を演算することにより、パネル(1)の第2平面
(1b)と基準面(2c)との間隔を求めている。
(1)の円筒面(1c)と第2平面(1b)との境界に合致
しており、R終点(RE)のY座標値は第2平面(1b)の
Y座標値と一致している。また、先に求められている折
点(F2)は測定値(2)の第1水平面(2a)と基準面
(2c)との境界と合致しており、折点(F2)のY座標値
は基準面(2c)のY座標値と一致ている。したがって、
R終点(RE)のY座標値と折点(F2)のY座標値との差
が、パネル(1)の第2平面(1b)と基準面(2c)との
間隔を表わしている。第3図のステップ8では、このよ
うにR終点(RE)のY座標値と折点(F2)のY座標値と
の差を演算することにより、パネル(1)の第2平面
(1b)と基準面(2c)との間隔を求めている。
パネル(1)および測定台(2)とテレビカメラ
(4)との相対位置関係により、テレビ画像が第2図と
異なるものになることがある。ところが、このような場
合でも、上記とほぼ同様に画像データを処理して、測定
を行うことができる。また、画像データに適当な座標変
換を施すことにより、第2図のように画像データに変換
して、処理することもできる。
(4)との相対位置関係により、テレビ画像が第2図と
異なるものになることがある。ところが、このような場
合でも、上記とほぼ同様に画像データを処理して、測定
を行うことができる。また、画像データに適当な座標変
換を施すことにより、第2図のように画像データに変換
して、処理することもできる。
発明の効果 この発明の形状測定方法によれば、上述のように、光
切断法を用いて平面と他の平面または曲面との変曲点を
自動的にかつ正確に検出することができ、誤差が小さ
く、測定が容易で、測定時間も短縮される。しかも、き
ずなどのノイズの影響を受けにくく、精度の高い速度が
できる。
切断法を用いて平面と他の平面または曲面との変曲点を
自動的にかつ正確に検出することができ、誤差が小さ
く、測定が容易で、測定時間も短縮される。しかも、き
ずなどのノイズの影響を受けにくく、精度の高い速度が
できる。
第1図はこの発明の実施例を示す被測定物と形状測定装
置の概略斜視図、第2図はテレビ画像の1例を示す図、
第3図は形状測定の処理の1例を示すフローチャート、
第4図は第3図の第2データの折点検出処理の1例を示
すフローチャート、第5図は第4図の平滑データ演算の
処理の1例を示すフローチャート、第6図は第4図の1
次微分データ演算の処理の1例を示すフローチャート、
第7図は第4図の2次微分データ演算の処理の1例を示
すフローチャート、第8図は第4図の平滑データ演算の
処理の1例を示すフローチャート、第9図は走査線番号
と平滑データの関係の1例を示すグラフ、第10図は走査
線番号と平滑データの関係の他の1例を示すグラフ、第
11図は第4図の折点決定の処理の1例を示フローチャー
トである。 (1)……プレスパネル(被測定物)、(1a)(1b)…
…平面、(1c)……部分円筒面、(2)……測定台、
(2a)(2b)……水平面、(2c)……基準面、(3)…
…光源、(4)……CCDテレビカメラ(2次元撮像手
段)、(5)……画像処理装置、(6)……演算処理装
置。
置の概略斜視図、第2図はテレビ画像の1例を示す図、
第3図は形状測定の処理の1例を示すフローチャート、
第4図は第3図の第2データの折点検出処理の1例を示
すフローチャート、第5図は第4図の平滑データ演算の
処理の1例を示すフローチャート、第6図は第4図の1
次微分データ演算の処理の1例を示すフローチャート、
第7図は第4図の2次微分データ演算の処理の1例を示
すフローチャート、第8図は第4図の平滑データ演算の
処理の1例を示すフローチャート、第9図は走査線番号
と平滑データの関係の1例を示すグラフ、第10図は走査
線番号と平滑データの関係の他の1例を示すグラフ、第
11図は第4図の折点決定の処理の1例を示フローチャー
トである。 (1)……プレスパネル(被測定物)、(1a)(1b)…
…平面、(1c)……部分円筒面、(2)……測定台、
(2a)(2b)……水平面、(2c)……基準面、(3)…
…光源、(4)……CCDテレビカメラ(2次元撮像手
段)、(5)……画像処理装置、(6)……演算処理装
置。
Claims (1)
- 【請求項1】平面とこれに連なる他の平面または曲面を
有する被測定物の形状を光切断法によって測定するに際
し、2次元撮像手段で撮影された画像データを処理して
上記平面と他の平面または曲面との変曲点を求める方法
であって、 上記画像データを平滑化し、この平滑データを2次微分
し、この2次微分データをさらに平滑化し、この平滑デ
ータが所定値以下となる点を上記変曲点とすることを特
徴とする形状測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2147780A JP2900072B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 形状測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2147780A JP2900072B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 形状測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0440305A JPH0440305A (ja) | 1992-02-10 |
JP2900072B2 true JP2900072B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=15438024
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2147780A Expired - Lifetime JP2900072B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 形状測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2900072B2 (ja) |
-
1990
- 1990-06-06 JP JP2147780A patent/JP2900072B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0440305A (ja) | 1992-02-10 |
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