JP2924514B2 - Cross-sectional shape measuring device - Google Patents

Cross-sectional shape measuring device

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JP2924514B2
JP2924514B2 JP4304162A JP30416292A JP2924514B2 JP 2924514 B2 JP2924514 B2 JP 2924514B2 JP 4304162 A JP4304162 A JP 4304162A JP 30416292 A JP30416292 A JP 30416292A JP 2924514 B2 JP2924514 B2 JP 2924514B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる光切断方式の
断面形状測定装置に関し、特に被測定物表面からの反射
光の強弱に応じて自動的に撮像カメラの露光時間を最適
値に可変制御しうるものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called light-section type sectional shape measuring apparatus, and more particularly, to variably control an exposure time of an imaging camera to an optimum value automatically according to the intensity of light reflected from the surface of an object to be measured. About what can be done.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば自動車のボデーを構成する各種パ
ネルの表面の形状を測定する方法として、最近では、い
わゆる光切断法を用いて光学的に被測定物の断面の形状
を測定する光切断方式の断面形状測定装置が一般的にな
りつつある。ここで、光切断法とは、被測定物の表面に
スリット光を照射しその反射光の形状を観測して被測定
物の断面の形状を測定する方法である。
2. Description of the Related Art As a method for measuring the surface shape of various panels constituting a body of an automobile, for example, recently, a light cutting method for optically measuring a cross-sectional shape of an object to be measured using a so-called light cutting method. Is becoming popular. Here, the light-section method is a method of irradiating slit light on the surface of an object to be measured, observing the shape of the reflected light, and measuring the cross-sectional shape of the object to be measured.

【0003】このような光切断方式の断面形状測定装置
の一例を図9に示す。この断面形状測定装置は測定ヘッ
ド1を有し、この測定ヘッド1には、スリット状のレー
ザ光を生成して被測定物Wの表面に投光するレーザ投光
器2と、その反射光を受光して被測定物W表面に生じる
切断線の形状を観測し認識するカメラユニット3とが設
けられている。カメラユニット3は受光レンズ4とCC
Dカメラ5とで構成されており、ふつう、受光レンズ4
の絞りは固定され、またCCDカメラ5の露光時間(こ
れはシャッタースピードに依存する)は一定の時間に固
定されている。測定ヘッド1内のCCDカメラ5で撮像
された被測定物Wの表面の形状に対応する画像データは
ビデオ信号の形で外部に出力され、A/D変換器6でデ
ィジタル信号に変換された後、画像メモリ7に取り込ま
れる。演算処理部8は、その画像データを三角測距の原
理に従って演算処理して、被測定物Wの断面の形状を測
定する。この測定結果は例えばプロッタ等の測定結果出
力部9より出力される。また、表示用ディスプレイ10
には、切り替え用内部スイッチ11の位置に応じて、C
CDカメラ5による測定画像がリアルタイムで表示さ
れ、あるいは、処理後の画像が画面に表示されるように
なっている。内部スイッチ11の位置は、オペレータの
操作に基づいて演算処理部8によって切り替えられる。
FIG. 9 shows an example of such a light-section type cross-sectional shape measuring apparatus. This cross-sectional shape measuring apparatus has a measuring head 1, which has a laser projector 2 that generates a slit-shaped laser beam and projects the laser beam on the surface of the workpiece W, and receives the reflected light. And a camera unit 3 for observing and recognizing the shape of a cutting line generated on the surface of the workpiece W. The camera unit 3 has a light receiving lens 4 and a CC
D camera 5 and usually, a light receiving lens 4
Is fixed, and the exposure time of the CCD camera 5 (which depends on the shutter speed) is fixed at a fixed time. Image data corresponding to the shape of the surface of the device under test W captured by the CCD camera 5 in the measuring head 1 is output to the outside in the form of a video signal, and is converted into a digital signal by the A / D converter 6. Are stored in the image memory 7. The arithmetic processing unit 8 performs arithmetic processing on the image data in accordance with the principle of triangulation to measure the cross-sectional shape of the workpiece W. This measurement result is output from a measurement result output unit 9 such as a plotter. In addition, the display for display 10
In accordance with the position of the internal switch 11 for switching,
An image measured by the CD camera 5 is displayed in real time, or an image after processing is displayed on a screen. The position of the internal switch 11 is switched by the arithmetic processing unit 8 based on the operation of the operator.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の断面形状測定装置にあっては、光学的にせよ
電気的にせよ絞りの調節が出来ないため、被測定物Wの
色や測定場所の周囲の明るさによってスリット光の反射
光に強弱が生じてスリット像がはっきり写らず、被測定
物Wの断面形状を正確に測定できない場合がありうる。
例えば、被測定物Wの色が黒かまたはレーザ光の色と同
色である場合、反射光は弱く、CCDカメラ5で撮像し
たスリット像は暗くて所々とぎれてしまい(図10
(A)参照)、処理後の画像の形状は不明確なものにな
ってしまう(図10(B)参照)。一方で、測定場所が
明るすぎるときや直射日光の下では、反射光が強く、ス
リット像が太くなるほか、スリット像以外に被測定物W
全体が写ってしまうため(図11(A)参照)、処理後
の画像に誤差が入り(図11(B)参照)、断面形状の
測定精度が低下してしまう。なお、比較のため、図12
(A)と(B)に、スリット像だけが写しだされる通常
の場合の処理前後の画像をそれぞれ示してある。
However, in such a conventional cross-sectional shape measuring device, since the aperture cannot be adjusted optically or electrically, the color of the object W to be measured and the measuring position can not be adjusted. In some cases, the intensity of the reflected light of the slit light may vary depending on the brightness of the surrounding area, the slit image may not be clearly formed, and the cross-sectional shape of the workpiece W may not be accurately measured.
For example, when the color of the device under test W is black or the same color as the color of the laser beam, the reflected light is weak, and the slit image captured by the CCD camera 5 is dark and cut off (FIG. 10).
(See FIG. 10A), and the shape of the processed image becomes unclear (see FIG. 10B). On the other hand, when the measurement place is too bright or in direct sunlight, the reflected light is strong, and the slit image becomes thick.
Since the entire image is captured (see FIG. 11A), an error occurs in the processed image (see FIG. 11B), and the measurement accuracy of the cross-sectional shape is reduced. For comparison, FIG.
(A) and (B) show images before and after processing in a normal case where only a slit image is projected, respectively.

【0005】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、被測定物の色や周囲の明る
さに影響されることなく常に断面形状を正確に測定しう
る光切断方式の断面形状測定装置を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and is intended to provide a light source capable of always accurately measuring the cross-sectional shape without being affected by the color of the object to be measured or the surrounding brightness. An object of the present invention is to provide a cross-sectional shape measuring apparatus of a cutting system.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、被測定物の表面にスリット光を照射する投
光手段と、予め設定された複数の露光時間により前記被
測定物表面からの前記投光手段により照射されたスリッ
ト光を含む反射光を受光して、前記被測定物表面を撮像
する撮像手段と、前記撮像手段からの画像データを記憶
する記憶手段と、前記撮像手段により予め設定された複
数の露光時間のうちの1つの露光時間によって撮像され
て、前記記憶手段に記憶された前記被測定物表面の画像
データから、撮像された画面全体の明るさの最大値と平
均値を求める演算手段と、前記演算手段により前記予め
設定された複数の露光時間ごとに、画面全体の明るさの
最大値と平均値を求め、求めた最大値と平均値の差が最
も大きい露光時間を前記撮像手段の最適露光時間として
選択する選択手段と、当該選択手段の選択結果に従って
前記撮像手段の露光時間を制御する制御手段とを有する
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a light projecting means for irradiating a slit light on a surface of an object to be measured and a plurality of exposure times set in advance.
The slit illuminated by the light emitting means from the surface of the workpiece
Receiving the reflected light including the scanning light to image the surface of the object to be measured
Image capturing means, storage means for storing image data from the image capturing means, and a plurality of image data set in advance by the image capturing means.
Imaged by one of a number of exposure times
The image of the surface of the DUT stored in the storage means
From the data, the maximum brightness of the entire screen and the average brightness
Arithmetic means for obtaining the average value, the advance by the calculating means
The brightness of the entire screen is changed for each of the set exposure times.
Find the maximum value and average value, and find the difference between the maximum value and average value.
Characterized in that it has a selection unit configured to <br/> select even greater exposure time as the optimal exposure time of the imaging means, and control means for controlling the exposure time of said image pickup means in accordance with the selection result of the selecting means.

【0007】[0007]

【作用】このように構成した本発明にあっては、投光手
段は被測定物の表面にスリット光を照射し、撮像手段は
その表面からの反射光を受光して、予め設定された複数
の露光時間によりその形状を撮像する。記憶手段は撮像
手段から出力された画像データを記憶する。演算手段は
記憶手段に記憶された1つの露光時間により撮像された
画像の画像データから、撮像された画面全体の明るさの
最大値と平均値を求める。選択手段は演算手段により求
められた複数の露光時間ごとの画面全体の明るさの最大
値と平均値の差が最も大きい露光時間を撮像手段の最適
露光時間として選択する。そして、この選択結果に従っ
て制御手段は撮像手段の露光時間を制御する。これによ
り、被測定物の色や周囲の明るさに影響されない画像デ
ータを常に得ることができる。
According to the present invention, the light projecting means irradiates slit light to the surface of the object to be measured, and the imaging means receives light reflected from the surface , and sets a predetermined number of light beams.
The shape is imaged by the exposure time . The storage unit stores the image data output from the imaging unit. The calculation means is
An image was taken with one exposure time stored in the storage means
From the image data of the image, the brightness of the entire screen
Find the maximum and average. The selection means is determined by the arithmetic means.
Maximum brightness of the entire screen for multiple exposure times
The exposure time with the largest difference between the value and the average value is selected as the optimal exposure time of the imaging means. Then, the control means controls the exposure time of the imaging means according to the selection result. As a result, it is possible to always obtain image data that is not affected by the color of the device under test or the brightness of the surroundings.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図1は本発明の一実施例による断面形状
測定装置の概略構成図、図2は同実施例による露光時間
制御のフローチャート、図3〜図7はそれの説明に供す
る図、図8は本実施例による測定の手順を示すフローチ
ャートである。なお、図9と共通の部分には同一の符号
を付してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cross-sectional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of exposure time control according to the embodiment, FIGS. 3 to 7 are diagrams for explanation thereof, and FIG. 9 is a flowchart illustrating a procedure of measurement according to an example. Note that the same reference numerals are given to portions common to FIG.

【0009】この断面形状測定装置は、図1に示すよう
に、測定ヘッド20を有し、この測定ヘッド20には、
スリット状のレーザ光を生成して被測定物Wの表面に投
光するレーザ投光器2と、その反射光を受光して被測定
物W表面に生じる切断線の形状を観測し認識するカメラ
ユニット3とが設けられている。カメラユニット3は受
光レンズ4とCCDカメラ5とで構成され、受光レンズ
4の絞りは固定されている。CCDカメラ5の露光時間
(シャッタースピード)は可変で、あらかじめ数種類の
シャッタースピードが設定されている。測定に際して
は、後述するように、状況に応じて自動的に最適なシャ
ッタースピードが選択されるようになっている。また、
測定ヘッド20には、CCDカメラ5のシャッタースピ
ードを自動制御モードにするためのタイミング調整開始
スイッチ21が設けられている。さらに、測定ヘッド2
0には、測定動作を開始させる図示しない測定開始スイ
ッチも設けられている。
As shown in FIG. 1, the cross-sectional shape measuring apparatus has a measuring head 20.
A laser projector 2 that generates a slit-shaped laser beam and projects it on the surface of the workpiece W, and a camera unit 3 that receives the reflected light and observes and recognizes the shape of a cutting line generated on the surface of the workpiece W Are provided. The camera unit 3 includes a light receiving lens 4 and a CCD camera 5, and the aperture of the light receiving lens 4 is fixed. The exposure time (shutter speed) of the CCD camera 5 is variable, and several types of shutter speeds are set in advance. At the time of measurement, as described later, an optimal shutter speed is automatically selected according to the situation. Also,
The measurement head 20 is provided with a timing adjustment start switch 21 for setting the shutter speed of the CCD camera 5 to the automatic control mode. Further, the measuring head 2
At 0, a measurement start switch (not shown) for starting the measurement operation is also provided.

【0010】測定ヘッド20の外部には、CCDカメラ
5からのアナログビデオ信号をディジタル信号に変換す
るA/D変換器6と、このA/D変換器6によりディジ
タル化されたビデオ信号を画像データとして格納する画
像メモリ7と、この画像メモリ7内の画像データを演算
処理して最適シャッタースピードを選択すると共に、そ
の最適シャッタースピードで撮像した画像データを演算
処理して被測定物Wの断面形状を測定する演算処理部2
2と、この演算処理部22で選択された最適シャッター
スピードにCCDカメラ5のシャッタースピードを可変
制御するタイミング信号を出力するタイミング制御部2
3とが設けられている。また、CCDカメラ5と画像メ
モリ7には、切り替え用内部スイッチ11を介して表示
用ディスプレイ10が接続されており、内部スイッチ1
1の位置に応じて、CCDカメラ5による測定画像がリ
アルタイムで表示され、あるいは、処理後の画像が画面
に表示されるようになっている。このときの内部スイッ
チ11の位置は、オペレータの操作に基づいて演算処理
部22によって切り替えられる。また、表示用ディスプ
レイ10の入力にはタイミング制御部23が接続されて
おり、CCDカメラ5のシャッタースピードに応じて取
り込み画像の入力タイミングを変えて表示するようにし
てある。演算処理部22で処理された測定結果は、例え
ばプロッタ等の測定結果出力部9より出力される。
An A / D converter 6 for converting an analog video signal from the CCD camera 5 into a digital signal and a video signal digitized by the A / D converter 6 are provided outside the measuring head 20. And the image data in the image memory 7 is selected to calculate the optimum shutter speed, and the image data captured at the optimum shutter speed is calculated to process the cross-sectional shape of the DUT W. Processing unit 2 for measuring
And a timing control unit 2 for outputting a timing signal for variably controlling the shutter speed of the CCD camera 5 to the optimum shutter speed selected by the arithmetic processing unit 22.
3 are provided. A display 10 is connected to the CCD camera 5 and the image memory 7 via an internal switch 11 for switching.
According to the position 1, the image measured by the CCD camera 5 is displayed in real time, or the processed image is displayed on the screen. The position of the internal switch 11 at this time is switched by the arithmetic processing unit 22 based on the operation of the operator. A timing controller 23 is connected to the input of the display 10 so that the input timing of the captured image is changed according to the shutter speed of the CCD camera 5 and displayed. The measurement result processed by the arithmetic processing unit 22 is output from a measurement result output unit 9 such as a plotter.

【0011】なお、投光手段はレーザ投光器2、撮像
段はCCDカメラ5、記憶手段は画像メモリ7、演算手
段と選択手段は演算処理部22、そして制御手段はタイ
ミング制御部23によってそれぞれ構成されている。
The light projecting means is a laser projector 2, the imaging means is a CCD camera 5, the storage means is an image memory 7, the calculating means and selecting means are a processing section 22, and the control means is a timing control section. 23.

【0012】次に、このように構成された断面形状測定
装置の動作について説明する。測定にあたっては、測定
ヘッド20内のレーザ投光器2より被測定物Wの表面に
レーザスリット光を照射し、その反射光を同じく測定ヘ
ッド20内のCCDカメラ5で撮像する。その際、測定
ヘッド20に設けられたタイミング調整開始スイッチ2
1がオンされると、自動的にCCDカメラ5の露光時間
(シャッタースピード)が最適値に制御される。この処
理のフローチャートは図2に示す通りである。
Next, the operation of the thus configured cross-sectional shape measuring apparatus will be described. In the measurement, the surface of the workpiece W is irradiated with laser slit light from the laser projector 2 in the measuring head 20, and the reflected light is imaged by the CCD camera 5 in the measuring head 20. At this time, the timing adjustment start switch 2 provided on the measuring head 20
When 1 is turned on, the exposure time (shutter speed) of the CCD camera 5 is automatically controlled to an optimum value. The flowchart of this process is as shown in FIG.

【0013】CCDカメラ5のシャッタースピード(露
光時間)は、前述のようにあらかじめ数種類設定されて
いるが、まず、CCDカメラ5のシャッタースピードを
その中の一つに設定する(S1)。それから、そのシャ
ッタースピードで撮像したビデオ信号を画像データとし
てA/D変換器6を経て画像メモリ7に取り込む(S
2)。
Although the shutter speed (exposure time) of the CCD camera 5 is set in advance as described above, first, the shutter speed of the CCD camera 5 is set to one of them (S1). Then, the video signal captured at the shutter speed is taken into the image memory 7 through the A / D converter 6 as image data (S
2).

【0014】それから、演算処理部22は取り込まれた
画像データに対して次の演算処理を実行する(S3)。
すなわち、図3に示すように画面のy軸方向にL0 〜L
N の(N+1)個の走査ラインを設定し、それぞれのラ
インごとにy軸に対する明るさの曲線を求め、その最大
値と平均値を算出する(図4参照)。この演算をすべて
のラインについて実行する。そして、スリット像の存在
する可能性のないラインを無視する意味で、明るさの最
大値と平均値との差があらかじめ設定された一定の値以
上のラインを有効とみなし、かかるラインすべてを対象
にしてそれらの最大値とライン平均値の平均とを算出し
て画面全体の最大値と平均値(画面平均値)とを求め
る。このようにして、ある一つのシャッタースピードに
おける画面全体の明るさの最大値と平均値を演算する。
Then, the arithmetic processing section 22 executes the following arithmetic processing on the fetched image data (S3).
That, L 0 ~L the y-axis direction of the screen as shown in FIG. 3
N (N + 1) scan lines are set, a brightness curve for the y-axis is obtained for each line, and the maximum value and average value are calculated (see FIG. 4). This operation is performed for all lines. Then, in the sense of ignoring lines where there is no possibility that a slit image exists, a line in which the difference between the maximum value of brightness and the average value is equal to or greater than a predetermined value is regarded as valid, and all such lines are targeted. Then, the maximum value and the average of the line average values are calculated to determine the maximum value and the average value (screen average value) of the entire screen. In this way, the maximum value and the average value of the brightness of the entire screen at a certain shutter speed are calculated.

【0015】それから、設定されているすべてのシャッ
タースピードで画面全体の明るさの最大値と平均値を求
めたかどうかを判断し(S4)、この判断の結果として
すべてのシャッタースピードで終えてなければ、残りの
シャッタースピードについてステップ1〜ステップ3の
動作を繰り返す。これに対し、すべてのシャッタースピ
ードで終えておれば、算出した画面全体の最大値と平均
値との差が最も大きくなるシャッタースピードを、スリ
ット像が最もはっきり写る最適なシャッタースピードで
あると判断して、CCDカメラ5のシャッタースピード
としてこの最適値を選択する(S5)。
Then, it is determined whether or not the maximum value and the average value of the brightness of the entire screen have been obtained at all the set shutter speeds (S4). The operations of steps 1 to 3 are repeated for the remaining shutter speeds. On the other hand, if all shutter speeds have been completed, the shutter speed at which the difference between the calculated maximum value and the average value of the entire screen is the largest is determined as the optimal shutter speed at which the slit image is most clearly captured. Then, this optimum value is selected as the shutter speed of the CCD camera 5 (S5).

【0016】このように、画面全体の最大値と平均値と
の差が最も大きくなるシャッタースピードを最適値とし
て選択すべき理由は次の通りである。すなわち、図5〜
図7はCCDカメラ5のシャッタースピードを変えた時
のモニター画面とその画面中のあるラインにおける明る
さ曲線とを示したものであるが、シャッタースピードが
速すぎる場合、図5に示すように、スリット像は周囲に
対して暗くて所々とぎれており(同図(A)参照)、明
るさの最大値と平均値との差は小さくなっている(同図
(B)参照)。これに対し、シャッタースピードが最適
値である場合には、図6に示すように、画面上でスリッ
ト像ははっきり写り(同図(A)参照)、明るさの最大
値と平均値との差も大きくなっている(同図(B)参
照)。しかし、これがシャッタースピードが遅すぎた場
合、こんどは、図7に示すように、画面上にスリット像
以外に被測定物W全体が写ってしまい(同図(A)参
照)、明るさの最大値と平均値との差は小さくなってし
まう(同図(B)参照)。したがって、図5〜図7(特
に同図(B))の比較から明らかなように、明るさの最
大値と平均値との差が大きくなるほどシャッタースピー
ドは最適であることがわかる。
The reason why the shutter speed at which the difference between the maximum value and the average value of the entire screen is the largest should be selected as the optimum value is as follows. That is, FIG.
FIG. 7 shows a monitor screen when the shutter speed of the CCD camera 5 is changed and a brightness curve at a certain line in the screen. When the shutter speed is too fast, as shown in FIG. The slit image is dark and intermittent with respect to the surroundings (see (A) in the figure), and the difference between the maximum value and the average value of the brightness is small (see (B) in the figure). On the other hand, when the shutter speed is the optimum value, the slit image is clearly seen on the screen as shown in FIG. 6 (see FIG. 6A), and the difference between the maximum value and the average value of the brightness is obtained. (See FIG. 3B). However, if the shutter speed is too slow, as shown in FIG. 7, the whole DUT other than the slit image is captured on the screen (see FIG. 7A). The difference between the value and the average value becomes small (see FIG. 3B). Therefore, as is clear from the comparison of FIGS. 5 to 7 (particularly, FIG. 7B), it is understood that the greater the difference between the maximum brightness value and the average brightness value, the more optimal the shutter speed.

【0017】具体的な測定状況との関係では、例えば被
測定物Wの色が黒かまたはレーザ光の色と同色であって
反射光が弱い場合には、図5に示すような状況になりが
ちなので、シャッタースピードを遅くしてCCDカメラ
5の露光時間を長くする一方で、例えば測定場所が明る
すぎるときや直射日光の下では、反射光が強く、図7に
示すような状況になりがちなので、逆に、シャッタース
ピードを速くしてCCDカメラ5の露光時間を短くする
ような制御がなされる。
In relation to a specific measurement situation, for example, when the color of the object to be measured W is black or the same color as the laser beam and the reflected light is weak, the situation as shown in FIG. 5 is obtained. Therefore, while the exposure time of the CCD camera 5 is increased by lowering the shutter speed, the reflected light is strong, for example, when the measurement place is too bright or in direct sunlight, and the situation shown in FIG. 7 tends to occur. Therefore, conversely, control is performed to increase the shutter speed and shorten the exposure time of the CCD camera 5.

【0018】ステップ5において演算処理部22によっ
てシャッタースピードの最適値が選択されると、タイミ
ング制御部23からタイミング信号がCCDカメラ5に
出力され、CCDカメラ5のシャッタースピードがその
最適値に設定されることになる。
When the optimum value of the shutter speed is selected by the arithmetic processing unit 22 in step 5, a timing signal is output from the timing control unit 23 to the CCD camera 5, and the shutter speed of the CCD camera 5 is set to the optimum value. Will be.

【0019】次に、この断面形状測定装置を用いた測定
の手順について、図8のフローチャートに従って説明す
る。まず、測定者は、被測定物Wに測定ヘッド20を近
づけレーザスリット光を被測定物Wの表面に照射し、表
示用ディスプレイ10のモニター画面を見ながら測定部
位を決める(S10)。このときのモニター画面は動画
であって、測定ヘッド20を動かすとモニター画面上の
画像も動く(図8(a)参照)。それから、測定ヘッド
20のタイミング調整開始スイッチ21をオンして、C
CDカメラ5の露光時間(シャッタースピード)を最適
化させてCCDカメラ5のシャッタースピードをその最
適値に自動制御する(S11)。このシャッタースピー
ドの最適化の処理は、図2〜図5を参照して既に説明し
たとおりである。このようなシャッタースピードの調整
によって、被測定物Wの色や周囲の明るさによる影響を
受けることなくモニター画面上の動画はスリット像がは
っきり写った状態になる(同図(b)参照)。それか
ら、測定ヘッド20に設けられた図示しない測定開始ス
イッチがオンされると、その時に測定ヘッド20内のC
CDカメラ5でとらえられたビデオ信号がA/D変換器
6を介して例えば512×512点の8ビット濃淡情報
として画像メモリ7に取り込まれる(S12)。これに
より、モニター画面は測定開始スイッチがオンされた時
の画面に固定される(同図(c)参照)。このメモリ画
面に基づいて、演算処理部22は、画面のy軸方向の各
ラインごとに、y軸に対する明るさのある一定のしきい
値を超える部分の中央位置を荷重平均で求めてそのライ
ン上のスリット像の位置を(x0 ,y0 )のような座標
の形で算出する(S13)(同図(d)(e)参照)。
それから、ステップ13で算出したスリット像の位置
を、同図(f)に示すようにモニター画面上に点列とし
て表示する(S14)。そして、そのスリット像位置を
同図(g)に示すようにプロッター9により曲線として
書かせて出力する(S15)。このとき、上述のように
シャッタースピードの最適化により良質な画像データが
取り込まれるので、断面形状に相当するスリット像の曲
線が正確に出力されることになる。
Next, the procedure of measurement using this cross-sectional shape measuring apparatus will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the measurer brings the measuring head 20 close to the measured object W, irradiates the surface of the measured object W with a laser slit light, and determines the measurement site while looking at the monitor screen of the display 10 (S10). The monitor screen at this time is a moving image, and when the measuring head 20 is moved, the image on the monitor screen also moves (see FIG. 8A). Then, the timing adjustment start switch 21 of the measuring head 20 is turned on, and C
The exposure time (shutter speed) of the CD camera 5 is optimized, and the shutter speed of the CCD camera 5 is automatically controlled to the optimum value (S11). This shutter speed
The optimization of the code has already been described with reference to FIGS.
It is as expected. By such adjustment of the shutter speed, the moving image on the monitor screen has a clear slit image without being affected by the color of the object W to be measured or the surrounding brightness (see FIG. 2B). Then, when a measurement start switch (not shown) provided on the measurement head 20 is turned on, the C in the measurement head 20 at that time is turned on.
The video signal captured by the CD camera 5 is taken into the image memory 7 through the A / D converter 6 as 8-bit density information of, for example, 512 × 512 points (S12). As a result, the monitor screen is fixed to the screen at the time when the measurement start switch is turned on (see FIG. 3C). Based on this memory screen, the arithmetic processing unit 22 calculates, for each line in the y-axis direction of the screen, a center position of a portion of the y-axis exceeding a certain threshold value of brightness by a load average, and obtains the line average. The position of the upper slit image is calculated in the form of coordinates such as (x 0 , y 0 ) (S13) (see FIGS. 3D and 3E).
Then, the position of the slit image calculated in step 13 is displayed as a sequence of dots on the monitor screen as shown in FIG. Then, the slit image position is drawn as a curve by the plotter 9 and output as shown in FIG. At this time, since high-quality image data is captured by optimizing the shutter speed as described above, a curve of a slit image corresponding to a cross-sectional shape is accurately output.

【0020】このように、本実施例によれば、CCDカ
メラ5のシャッタースピード(露光時間)をスリット像
がはっきり写るような最適値に自動制御するようにした
ので、画像処理のしやすい良質の画像データを、被測定
物Wの色や周囲の明るさに影響されることなく得ること
ができる。したがって、被測定物Wの色や周囲の明るさ
の影響を受けることなく被測定物Wの表面の断面形状を
正確に測定することができるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the shutter speed (exposure time) of the CCD camera 5 is automatically controlled to an optimum value such that a slit image is clearly seen. Image data can be obtained without being affected by the color of the device under test W or the brightness of the surroundings. Accordingly, the cross-sectional shape of the surface of the object W can be accurately measured without being affected by the color of the object W or the brightness of the surroundings.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、
数の露光時間により撮像された各画面ごとに、画面全体
の明るさの最大値と平均値を求め、この最大値と平均値
の差が最も大きくなっている画面の露光時間を最適露光
時間として選択することとしたので、スリット像を最も
はっきりと写すことができるようになり、被測定物表面
の断面形状の測定精度が向上する。
As described above, according to the present invention, there are provided multiple
For each screen imaged with a number of exposure times, the entire screen
Calculate the maximum and average brightness of the
Optimize the exposure time for the screen with the largest difference
Because the time was selected, the slit image
The image can be clearly photographed, and the measurement accuracy of the cross-sectional shape of the surface of the measured object is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例による断面形状測定装置の概
略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cross-sectional shape measuring apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】同実施例による露光時間制御のフローチャート
である。
FIG. 2 is a flowchart of exposure time control according to the embodiment.

【図3】図2の説明に供する図である。FIG. 3 is a diagram provided for explanation of FIG. 2;

【図4】同じく図2の説明に供する図である。FIG. 4 is a diagram also used for explaining FIG. 2;

【図5】同じく図2の説明に供する図である。FIG. 5 is a diagram also used for explaining FIG.

【図6】同じく図2の説明に供する図である。FIG. 6 is a diagram also used for explaining FIG. 2;

【図7】同じく図2の説明に供する図である。FIG. 7 is a diagram also used for explaining FIG.

【図8】本実施例による測定の手順を示すフローチャー
トである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a measurement procedure according to the present embodiment.

【図9】従来の断面形状測定装置の一例を示す概略構成
図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional cross-sectional shape measuring device.

【図10】従来技術の説明に供する図である。FIG. 10 is a diagram provided for explanation of a conventional technique.

【図11】同じく従来技術の説明に供する図である。FIG. 11 is a diagram also provided for explanation of a conventional technique.

【図12】同じく従来技術の説明に供する図である。FIG. 12 is a diagram also provided for explanation of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…レーザ投光器(投光手段) 5…CCDカメラ(撮像手段) 7…画像メモリ(記憶手段) 20…測定ヘッド 21…タイミング調整開始スイッチ 22…演算処理部(演算手段、選択手段) 23…タイミング制御部(制御手段) W…被測定物2 ... Laser projector (light emitting means) 5 ... CCD camera ( imaging means) 7 ... Image memory (storage means) 20 ... Measurement head 21 ... Timing adjustment start switch 22 ... Operation processing unit (arithmetic means, selecting means) 23 ... Timing Control unit (control means) W: DUT

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G06T 7/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01B 11/00-11/30 102 G06T 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】被測定物の表面にスリット光を照射する投
光手段と、予め設定された複数の露光時間により前記被測定物表面
からの前記投光手段により照射されたスリット光を含む
反射光を受光して、前記被測定物表面を撮像する撮像手
段と、 前記撮像手段 からの画像データを記憶する記憶手段と、前記撮像手段により予め設定された複数の露光時間のう
ちの1つの露光時間によって撮像されて、前記記憶手段
に記憶された前記被測定物表面の画像データから、撮像
された画面全体の明るさの最大値と平均値を求める 演算
手段と、前記演算手段により前記予め設定された複数の露光時間
ごとに、画面全体の明るさの最大値と平均値を求め、求
めた最大値と平均値の差が最も大きい露光時間を 前記
手段の最適露光時間として選択する選択手段と、 当該選択手段の選択結果に従って前記撮像手段の露光時
間を制御する制御手段と、 を有することを特徴とする断面形状測定装置。
A light projecting means for irradiating slit light onto a surface of the object; and a surface of the object to be measured by a plurality of preset exposure times.
Including slit light emitted by the light projecting means from
An imaging hand for receiving the reflected light and imaging the surface of the object to be measured
A stage, a storage means for storing image data from the imaging means, a plurality of exposure time set in advance by the image pickup means
An image is taken by one of the exposure times, and
From the image data of the surface of the measured object stored in
Calculating means for calculating the maximum value and the average value of the brightness of the entire screen, and the plurality of exposure times set in advance by the calculating means.
The maximum and average brightness of the entire screen for each
The meta maximum value and the difference between the average value is largest exposure time Ta
Sectional shape measuring apparatus characterized by comprising selecting means for selecting as the optimal exposure time of the image means, and control means for controlling the exposure time of said image pickup means in accordance with the selection result of the selecting means.
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