JP3184641B2 - テーパ孔のエッジ検出装置及びその深さ測定装置 - Google Patents
テーパ孔のエッジ検出装置及びその深さ測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はテーパ孔のエッジ検出
装置及びその深さ測定装置に関する。
装置及びその深さ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のテーパ孔のエッジ検出装置及びそ
の深さ測定装置としては、例えば図５のようなものが周
知である。１は金属製の板部材で、この板部材１にはテ
ーパ孔２が形成されている。このテーパ孔２は、上部が
円筒面３で、下部がテーパ面４になっており、その境界
線にエッジＥが形成されている。そして、５が三次元測
定器のプローブで、その先端の位置を数値検出できるよ
うになっている。従って、このプローブ５の先端をテー
パ孔２の内面に接触させながら下降させていくと、上部
の円筒面３から下部のテーパ面４に至るエッジＥ部分に
おいて位置変化が生じるので、この位置変化にてエッジ
Ｅの位置を検出することができる。また、事前にプロー
ブ５の先端を板部材１の表面１ａに接触させて、該表面
１ａの位置を検出しておけば、前記エッジＥの位置との
比較から、円筒面３の深さＤを知ることができる。
の深さ測定装置としては、例えば図５のようなものが周
知である。１は金属製の板部材で、この板部材１にはテ
ーパ孔２が形成されている。このテーパ孔２は、上部が
円筒面３で、下部がテーパ面４になっており、その境界
線にエッジＥが形成されている。そして、５が三次元測
定器のプローブで、その先端の位置を数値検出できるよ
うになっている。従って、このプローブ５の先端をテー
パ孔２の内面に接触させながら下降させていくと、上部
の円筒面３から下部のテーパ面４に至るエッジＥ部分に
おいて位置変化が生じるので、この位置変化にてエッジ
Ｅの位置を検出することができる。また、事前にプロー
ブ５の先端を板部材１の表面１ａに接触させて、該表面
１ａの位置を検出しておけば、前記エッジＥの位置との
比較から、円筒面３の深さＤを知ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっては、プローブ５をテーパ孔２内
に挿入してエッジＥを検出するようにしていたため、微
小径のテーパ孔２の場合は、中にプローブ５を挿入でき
ないため、エッジＥの検出が不可能となる。
うな従来の技術にあっては、プローブ５をテーパ孔２内
に挿入してエッジＥを検出するようにしていたため、微
小径のテーパ孔２の場合は、中にプローブ５を挿入でき
ないため、エッジＥの検出が不可能となる。
【０００４】また、プローブ５をテーパ孔２の内面に接
触させながら移動させるため、検出作業に時間がかか
り、検出作業能率の面で不利である。
触させながら移動させるため、検出作業に時間がかか
り、検出作業能率の面で不利である。
【０００５】更に、プローブ５の操作の仕方によっては
検出値に個人差がでるおそれもあり、検出精度における
信頼性に欠けていた。
検出値に個人差がでるおそれもあり、検出精度における
信頼性に欠けていた。
【０００６】この発明はこのような従来の技術に着目し
てなされたものであり、微小径のテーパ孔でも、速くて
高精度の検出が可能なテーパ孔のエッジ検出装置及びそ
の深さ測定装置を提供するものである。
てなされたものであり、微小径のテーパ孔でも、速くて
高精度の検出が可能なテーパ孔のエッジ検出装置及びそ
の深さ測定装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
るテーパ孔のエッジ検出装置は、内面にエッジを有する
テーパ孔の反対側に配置された照明手段と、該照明手段
から発せられてテーパ孔を透過した光を受光してレンズ
手段の焦点位置の画像を撮影するカメラ手段と、該カメ
ラ手段のレンズ手段をテーパ孔に対して接離自在に移動
させる移動手段と、前記レンズ手段の位置を検出自在な
位置検出手段と、テーパ孔に対する単位距離ごとに前記
カメラ手段にて撮影した各画像の一ライン上の輝度変化
を検出すると共に該輝度変化の微分値を算出する画像処
理手段と、画像処理手段にて算出された各画像の輝度と
微分値中で最大の輝度と微分値が存在する画像を検出す
る判断手段と、から成るものである。
るテーパ孔のエッジ検出装置は、内面にエッジを有する
テーパ孔の反対側に配置された照明手段と、該照明手段
から発せられてテーパ孔を透過した光を受光してレンズ
手段の焦点位置の画像を撮影するカメラ手段と、該カメ
ラ手段のレンズ手段をテーパ孔に対して接離自在に移動
させる移動手段と、前記レンズ手段の位置を検出自在な
位置検出手段と、テーパ孔に対する単位距離ごとに前記
カメラ手段にて撮影した各画像の一ライン上の輝度変化
を検出すると共に該輝度変化の微分値を算出する画像処
理手段と、画像処理手段にて算出された各画像の輝度と
微分値中で最大の輝度と微分値が存在する画像を検出す
る判断手段と、から成るものである。
【０００８】請求項２記載の発明に係るテーパ孔の深さ
測定装置は、前記テーパ孔のエッジ検出装置に、測定光
を照射する測定光照射手段と、該測定光を焦点に向かわ
せると共に対象物の表面にて反射された測定光を入光す
るレンズ手段と、レンズ手段を透過した反射測定光を受
光する光位置検出手段と、該光位置検出手段からの位置
信号にて測定光の焦点を対象物表面に合致せしめるべく
前記レンズ手段を対象物に対して接離自在に移動させる
移動手段と、から成るオートフォーカス装置を、組み合
わせて成るものである。
測定装置は、前記テーパ孔のエッジ検出装置に、測定光
を照射する測定光照射手段と、該測定光を焦点に向かわ
せると共に対象物の表面にて反射された測定光を入光す
るレンズ手段と、レンズ手段を透過した反射測定光を受
光する光位置検出手段と、該光位置検出手段からの位置
信号にて測定光の焦点を対象物表面に合致せしめるべく
前記レンズ手段を対象物に対して接離自在に移動させる
移動手段と、から成るオートフォーカス装置を、組み合
わせて成るものである。
【０００９】尚、以上及び以下において、「テーパ孔」
とは、内面の一部にテーパ面を有する孔を意味する。ま
た、「エッジ」とは、テーパ面と非テーパ面の境界線、
又はテーパ面と角度が相違する他のテーパ面との境界線
を意味する。そして、エッジ検出装置とオートフォーカ
ス装置は、１つの「レンズ手段」及び「移動手段」を共
用しても良い。
とは、内面の一部にテーパ面を有する孔を意味する。ま
た、「エッジ」とは、テーパ面と非テーパ面の境界線、
又はテーパ面と角度が相違する他のテーパ面との境界線
を意味する。そして、エッジ検出装置とオートフォーカ
ス装置は、１つの「レンズ手段」及び「移動手段」を共
用しても良い。
【００１０】
【作用】請求項１記載の発明によれば、照明手段により
反対側から照らされたテーパ孔を、カメラ手段により近
づきながら（或いは離れながら）撮影し、単位距離ごと
の焦点位置における画像を得る。そして、その各画像を
横断する一ライン上の輝度変化を検出し、各画像におけ
る輝度変化と微分値を算出する。そして、輝度変化と微
分値のうち、最大の輝度と微分値が存在する画像がエッ
ジの画像であるため、複数の画像の中から、この画像を
判断手段にて検出し、この画像を撮影したレンズ手段の
位置からテーパ孔内におけるエッジの位置を非接触で知
ることができる。
反対側から照らされたテーパ孔を、カメラ手段により近
づきながら（或いは離れながら）撮影し、単位距離ごと
の焦点位置における画像を得る。そして、その各画像を
横断する一ライン上の輝度変化を検出し、各画像におけ
る輝度変化と微分値を算出する。そして、輝度変化と微
分値のうち、最大の輝度と微分値が存在する画像がエッ
ジの画像であるため、複数の画像の中から、この画像を
判断手段にて検出し、この画像を撮影したレンズ手段の
位置からテーパ孔内におけるエッジの位置を非接触で知
ることができる。
【００１１】請求項２記載の発明によれば、前記テーパ
孔のエッジ検出装置に、測定光照射手段、レンズ手段、
光位置検出手段、移動手段とからなるオートフォーカス
装置を組み合わせたので、まずこのオートフォーカス装
置にて対象物の表面の位置を検出し、次に、前記エッジ
検出装置にてテーパ孔内のエッジ位置を検出すれば、テ
ーパ孔の入口（表面位置）からエッジまでの深さを知る
ことができる。
孔のエッジ検出装置に、測定光照射手段、レンズ手段、
光位置検出手段、移動手段とからなるオートフォーカス
装置を組み合わせたので、まずこのオートフォーカス装
置にて対象物の表面の位置を検出し、次に、前記エッジ
検出装置にてテーパ孔内のエッジ位置を検出すれば、テ
ーパ孔の入口（表面位置）からエッジまでの深さを知る
ことができる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の好適な一実施例を図１〜図
３に基づいて説明する。
３に基づいて説明する。
【００１３】図１はこの実施例に係るテーパ孔の深さ測
定装置６の全体構造を示す図である。また、図１は、説
明のために板部材７の方を装置構成よりも拡大して図示
している。
定装置６の全体構造を示す図である。また、図１は、説
明のために板部材７の方を装置構成よりも拡大して図示
している。
【００１４】この実施例に係る板部材７はテーパ孔８を
複数形成した金属製の多孔板であり、テーパ孔８から繊
維材料を押し出して合成繊維を得るために用いられるも
のである。従って、このテーパ孔８の上部の円筒面９の
内径は５００μｍ程度の大変に小さなものとなってお
り、表面７ａからエッジＥまでのこの円筒面９の深さＤ
の方が、下部のテーパ面１０の深さよりも大きく設定さ
れている。
複数形成した金属製の多孔板であり、テーパ孔８から繊
維材料を押し出して合成繊維を得るために用いられるも
のである。従って、このテーパ孔８の上部の円筒面９の
内径は５００μｍ程度の大変に小さなものとなってお
り、表面７ａからエッジＥまでのこの円筒面９の深さＤ
の方が、下部のテーパ面１０の深さよりも大きく設定さ
れている。
【００１５】この実施例に係る深さ測定装置６は、エッ
ジ検出装置１１とオートフォーカス装置１２とから構成
されている。
ジ検出装置１１とオートフォーカス装置１２とから構成
されている。
【００１６】まず、エッジ検出装置１１の構造を説明す
る。「対象物」としての板部材７の下側には、コリメー
タレンズ１３と光源１４とから成る照明手段１５が配置
されている。光源１４から発せられた光Ｌ1 はコリメー
タレンズ１３を透過することにより平行光となり、上側
のテーパ孔８内に照射される。
る。「対象物」としての板部材７の下側には、コリメー
タレンズ１３と光源１４とから成る照明手段１５が配置
されている。光源１４から発せられた光Ｌ1 はコリメー
タレンズ１３を透過することにより平行光となり、上側
のテーパ孔８内に照射される。
【００１７】テーパ孔８を透過した光Ｌ1 は、後述する
オートフォーカス装置１２の対物レンズ（レンズ手段）
１６を透過して収束光となり、そのままハーフミラー１
７を透過する。ハーフミラー１７を透過した光Ｌ1 は結
像レンズ１８を透過し、集光となってＣＣＤカメラ（カ
メラ手段）１９に結像される。
オートフォーカス装置１２の対物レンズ（レンズ手段）
１６を透過して収束光となり、そのままハーフミラー１
７を透過する。ハーフミラー１７を透過した光Ｌ1 は結
像レンズ１８を透過し、集光となってＣＣＤカメラ（カ
メラ手段）１９に結像される。
【００１８】前記対物レンズ１６は、移動手段２０によ
り他の構成手段と共に板部材７に対して接近・離反自在
とされている。従って、対物レンズ１６をテーパ孔８に
対して近づけながら（或いは遠ざけながら）、ＣＣＤカ
メラ１９によりテーパ孔８の単位距離ごとの焦点位置に
おける画像を撮影することができる。尚、この移動手段
２０はオートフォーカス装置１２の「移動手段」も兼ね
ており、前記対物レンズ１６はオートフォーカス装置１
２の「レンズ手段」も兼ねている。
り他の構成手段と共に板部材７に対して接近・離反自在
とされている。従って、対物レンズ１６をテーパ孔８に
対して近づけながら（或いは遠ざけながら）、ＣＣＤカ
メラ１９によりテーパ孔８の単位距離ごとの焦点位置に
おける画像を撮影することができる。尚、この移動手段
２０はオートフォーカス装置１２の「移動手段」も兼ね
ており、前記対物レンズ１６はオートフォーカス装置１
２の「レンズ手段」も兼ねている。
【００１９】前記ＣＣＤカメラ１９は画像処理手段２１
に接続されている。この画像処理手段２１では、ＣＣＤ
カメラ１９が撮影したテーパ孔８の画像を得ると共に、
各単位距離ごとに撮影した画像の一ラインＸ上の輝度変
化を図２に示す如く検出できる。また、各画像における
輝度変化（グラフ）の微分値も算出できる。
に接続されている。この画像処理手段２１では、ＣＣＤ
カメラ１９が撮影したテーパ孔８の画像を得ると共に、
各単位距離ごとに撮影した画像の一ラインＸ上の輝度変
化を図２に示す如く検出できる。また、各画像における
輝度変化（グラフ）の微分値も算出できる。
【００２０】そして、画像処理手段２１は判断手段２２
に接続されている。この判断手段２２では、前記画像処
理手段２１にて算出した各画像における輝度変化と微分
値中から、最大輝度と微分値が現れる画像を選び出し、
「位置検出手段」としての測長器４０による対物レンズ
１６の位置信号から、選出した画像に対応する対物レン
ズ１６の位置を検出できるようになっている。
に接続されている。この判断手段２２では、前記画像処
理手段２１にて算出した各画像における輝度変化と微分
値中から、最大輝度と微分値が現れる画像を選び出し、
「位置検出手段」としての測長器４０による対物レンズ
１６の位置信号から、選出した画像に対応する対物レン
ズ１６の位置を検出できるようになっている。
【００２１】次に、オートフォーカス装置１２の構造を
説明する。２３は「測定光照射手段」としてのレーザ発
生器で、このレーザ発生器２３から「測定光」としての
Ｈｅ−ＮｅレーザＬ2 が照射される。このＨｅ−Ｎｅレ
ーザＬ2 は大小２つのミラー２４、２５にて反射された
後、更に前記ハーフミラー１７で反射され、対物レンズ
１６を透過する。対物レンズ１６を透過したＨｅ−Ｎｅ
レーザＬ2 は一定の焦点ｆに向かう。この対物レンズ１
６を透過したＨｅ−ＮｅレーザＬ2 が何かの物体表面
（例えば、板部材７の表面７ａ）に当たるとそこで反射
されて対物レンズ１６に戻るようになっている。反射さ
れて戻ってきたＨｅ−ＮｅレーザＬ2 は対物レンズ１６
を透過し、ハーフミラー１７とミラー（大）２４にて反
射された後、光位置検出手段２６に受光される。そし
て、このＨｅ−ＮｅレーザＬ2 の光位置検出手段２６に
おける受光位置が、該光位置検出手段２６の中心からず
れていた場合は、対物レンズ１６を透過したＨｅ−Ｎｅ
レーザＬ2 が焦点ｆ以外の点で反射されていることを意
味しているので、その場合は、光位置検出手段２６から
移動手段２０に信号が送られて、対物レンズ１６を移動
させ、対物レンズ１６を透過したＨｅ−ＮｅレーザＬ2
が焦点ｆで物体表面に当たるように対物レンズ１６の位
置を是正するようになっている。
説明する。２３は「測定光照射手段」としてのレーザ発
生器で、このレーザ発生器２３から「測定光」としての
Ｈｅ−ＮｅレーザＬ2 が照射される。このＨｅ−Ｎｅレ
ーザＬ2 は大小２つのミラー２４、２５にて反射された
後、更に前記ハーフミラー１７で反射され、対物レンズ
１６を透過する。対物レンズ１６を透過したＨｅ−Ｎｅ
レーザＬ2 は一定の焦点ｆに向かう。この対物レンズ１
６を透過したＨｅ−ＮｅレーザＬ2 が何かの物体表面
（例えば、板部材７の表面７ａ）に当たるとそこで反射
されて対物レンズ１６に戻るようになっている。反射さ
れて戻ってきたＨｅ−ＮｅレーザＬ2 は対物レンズ１６
を透過し、ハーフミラー１７とミラー（大）２４にて反
射された後、光位置検出手段２６に受光される。そし
て、このＨｅ−ＮｅレーザＬ2 の光位置検出手段２６に
おける受光位置が、該光位置検出手段２６の中心からず
れていた場合は、対物レンズ１６を透過したＨｅ−Ｎｅ
レーザＬ2 が焦点ｆ以外の点で反射されていることを意
味しているので、その場合は、光位置検出手段２６から
移動手段２０に信号が送られて、対物レンズ１６を移動
させ、対物レンズ１６を透過したＨｅ−ＮｅレーザＬ2
が焦点ｆで物体表面に当たるように対物レンズ１６の位
置を是正するようになっている。
【００２２】次に、テーパ孔８の円筒面９の深さＤを測
定する手順を説明する。すなわち、この実施例では、板
部材７の表面７ａの位置は光学処理によるオートフォー
カス装置１２にて検出し、テーパ孔８内のエッジＥの位
置は画像処理によるエッジ検出装置１１にて検出し、両
者の位置を比較してテーパ孔８における円筒面９の深さ
Ｄを検出している。なお、この実施例では、オートフォ
ーカス装置１２とエッジ検出装置１１とは同一対物レン
ズ１６を共用しているため、同一の焦点ｆを有してい
る。
定する手順を説明する。すなわち、この実施例では、板
部材７の表面７ａの位置は光学処理によるオートフォー
カス装置１２にて検出し、テーパ孔８内のエッジＥの位
置は画像処理によるエッジ検出装置１１にて検出し、両
者の位置を比較してテーパ孔８における円筒面９の深さ
Ｄを検出している。なお、この実施例では、オートフォ
ーカス装置１２とエッジ検出装置１１とは同一対物レン
ズ１６を共用しているため、同一の焦点ｆを有してい
る。
【００２３】まず最初に、深さ測定装置６全体を、テー
パ孔８以外の板部材７の表面７ａ上に位置させる。表面
７ａ上に位置させた時は、対物レンズ１６と表面７ａと
の距離が焦点距離Ｆに合致していないため、その状態を
前述のオートフォーカス機能により光位置検出器２６が
検知し、移動手段２０に信号を与える。すると、対物レ
ンズ１６が板部材７に対して進退方向に移動し、Ｈｅ−
ＮｅレーザＬ2 の焦点ｆが表面７ａに合致し、対物レン
ズ１６と表面７ａとの距離はちょうど焦点距離Ｆとな
る。このようにオートフォーカス装置１２のＨｅ−Ｎｅ
レーザＬ2 が表面７ａを捉え、その時の対物レンズ１６
の高さを測長器４０で測ることにより、表面７ａの位置
を知ることができる。
パ孔８以外の板部材７の表面７ａ上に位置させる。表面
７ａ上に位置させた時は、対物レンズ１６と表面７ａと
の距離が焦点距離Ｆに合致していないため、その状態を
前述のオートフォーカス機能により光位置検出器２６が
検知し、移動手段２０に信号を与える。すると、対物レ
ンズ１６が板部材７に対して進退方向に移動し、Ｈｅ−
ＮｅレーザＬ2 の焦点ｆが表面７ａに合致し、対物レン
ズ１６と表面７ａとの距離はちょうど焦点距離Ｆとな
る。このようにオートフォーカス装置１２のＨｅ−Ｎｅ
レーザＬ2 が表面７ａを捉え、その時の対物レンズ１６
の高さを測長器４０で測ることにより、表面７ａの位置
を知ることができる。
【００２４】表面７ａの位置を検出した後は、オートフ
ォーカス装置１２の機能は停止させ、深さ測定装置６全
体を水平にスライドさせ、テーパ孔８の上に位置させ
る。オートフォーカス装置１２とＣＣＤカメラ１９とは
同一の焦点ｆとなっているため、深さ測定装置６全体を
水平にスライドさせて、テーパ孔８の真上に位置させた
状態では、ＣＣＤカメラ１９はちょうど表面位置ａを捉
えている。そして、対物レンズ１６を移動手段２０によ
り少しづつ下降させ、そのＣＣＤカメラ１９により、テ
ーパ孔８内における各深さ位置（表面位置ａから裏面位
置ｄに至るまで単位深さごとに多数ポイント）の状態を
撮影する。
ォーカス装置１２の機能は停止させ、深さ測定装置６全
体を水平にスライドさせ、テーパ孔８の上に位置させ
る。オートフォーカス装置１２とＣＣＤカメラ１９とは
同一の焦点ｆとなっているため、深さ測定装置６全体を
水平にスライドさせて、テーパ孔８の真上に位置させた
状態では、ＣＣＤカメラ１９はちょうど表面位置ａを捉
えている。そして、対物レンズ１６を移動手段２０によ
り少しづつ下降させ、そのＣＣＤカメラ１９により、テ
ーパ孔８内における各深さ位置（表面位置ａから裏面位
置ｄに至るまで単位深さごとに多数ポイント）の状態を
撮影する。
【００２５】そして、多数撮影した画像のうち、表面位
置ａ、途中位置ｂ、エッジ位置ｃ、裏面位置ｄの４箇所
の位置における図示せぬモニター上の画像と、その画像
を横断する一ラインＸ上における輝度変化グラフを、図
２に示した。各位置における画像状態及び輝度変化は以
下の通りである。
置ａ、途中位置ｂ、エッジ位置ｃ、裏面位置ｄの４箇所
の位置における図示せぬモニター上の画像と、その画像
を横断する一ラインＸ上における輝度変化グラフを、図
２に示した。各位置における画像状態及び輝度変化は以
下の通りである。
【００２６】表面位置（ａ） 画像上においては、テーパ孔８の輪郭が一応分かる。輝
度変化においては、テーパ孔８の一方の縁において輝度
が急速に立ち上がった後、そのまま他方の縁まで水平状
態となり、他方の縁から急落する。
度変化においては、テーパ孔８の一方の縁において輝度
が急速に立ち上がった後、そのまま他方の縁まで水平状
態となり、他方の縁から急落する。
【００２７】途中位置（ｂ） 画像上においては、テーパ孔８の輪郭がぼやけて不明瞭
である。輝度変化においては、テーパ孔８の一方の縁か
ら他方の縁にかけて湾曲状のゆるやかな立ち上がりを見
せている。
である。輝度変化においては、テーパ孔８の一方の縁か
ら他方の縁にかけて湾曲状のゆるやかな立ち上がりを見
せている。
【００２８】エッジ位置（ｃ） 画像上においては、テーパ孔８の輪郭が大変明瞭に見え
る。輝度変化においては、テーパ孔８の一方の縁と他方
の縁において一対のシャープなピークＰ1 、Ｐ1 を有
し、このピークＰ1 、Ｐ1 間にゆるやかなピークＰ2 が
ある。裏面位置（ｄ） 画像及び輝度変化とも、前記途中位置（ｂ）とほぼ同様
である。
る。輝度変化においては、テーパ孔８の一方の縁と他方
の縁において一対のシャープなピークＰ1 、Ｐ1 を有
し、このピークＰ1 、Ｐ1 間にゆるやかなピークＰ2 が
ある。裏面位置（ｄ） 画像及び輝度変化とも、前記途中位置（ｂ）とほぼ同様
である。
【００２９】このように、エッジ位置ｃの場合だけ、輝
度変化グラフ上に一対のシャープなピークＰ1 、Ｐ1 が
現れるため、このシャープなピークＰ1 、Ｐ1 を数値的
に検出するため、輝度変化の微分値（角度）を求め、そ
の微分値（角度）が最大のものθ1 、θ1 が前記シャー
プなピークＰ1 、Ｐ1 であると判断した。つまり、他の
位置の画像にはこのような最大微分値（角度）θ1 、θ
1 は存在せず、しかもエッジ位置ｃにおいても、他のピ
ークＰ2 の微分値（角度）θ2 はこのθ1 よりも小さい
（図３参照）。しかも、このような最大の微分値（角
度）θ1 が現れるのは、エッジ位置ｃだけなので、他の
位置の画像及び輝度変化の中から、このエッジ位置ｃに
対応するものだけを確実に選び出すことができる。
度変化グラフ上に一対のシャープなピークＰ1 、Ｐ1 が
現れるため、このシャープなピークＰ1 、Ｐ1 を数値的
に検出するため、輝度変化の微分値（角度）を求め、そ
の微分値（角度）が最大のものθ1 、θ1 が前記シャー
プなピークＰ1 、Ｐ1 であると判断した。つまり、他の
位置の画像にはこのような最大微分値（角度）θ1 、θ
1 は存在せず、しかもエッジ位置ｃにおいても、他のピ
ークＰ2 の微分値（角度）θ2 はこのθ1 よりも小さい
（図３参照）。しかも、このような最大の微分値（角
度）θ1 が現れるのは、エッジ位置ｃだけなので、他の
位置の画像及び輝度変化の中から、このエッジ位置ｃに
対応するものだけを確実に選び出すことができる。
【００３０】このような微分値（角度）θ1 、θ2 の算
出は画像処理手段２１にて行われ、最大微分値（角度）
θ1 が存在する画像（輝度変化）の選び出しは判断手段
２２にて行われる。そして、得られた画像と対物レンズ
１６の位置関係は測長器４０により分かるので、これに
よりシャープなピークＰ1 、Ｐ1 が現れた輝度分布を得
た対物レンズ１６の位置を検出し、移動手段２０にて深
さ測定装置６をエッジＥを捉えた位置に戻して停止させ
る。そして、この状態における対物レンズ１６の位置
と、前記オートフォーカス装置１２にて表面７ａを捉え
た対物レンズ１６の位置との間の距離Ｄ’が表面７ａか
らエッジＥまでの距離、すなわち円筒面９の深さＤとな
る。
出は画像処理手段２１にて行われ、最大微分値（角度）
θ1 が存在する画像（輝度変化）の選び出しは判断手段
２２にて行われる。そして、得られた画像と対物レンズ
１６の位置関係は測長器４０により分かるので、これに
よりシャープなピークＰ1 、Ｐ1 が現れた輝度分布を得
た対物レンズ１６の位置を検出し、移動手段２０にて深
さ測定装置６をエッジＥを捉えた位置に戻して停止させ
る。そして、この状態における対物レンズ１６の位置
と、前記オートフォーカス装置１２にて表面７ａを捉え
た対物レンズ１６の位置との間の距離Ｄ’が表面７ａか
らエッジＥまでの距離、すなわち円筒面９の深さＤとな
る。
【００３１】なお、この実施例では、深さ測定装置６を
エッジＥを捉えられた位置に戻したが、戻さなくても、
得られた画像と対物レンズ１６との位置関係は判明して
いるため、円筒面９の深さＤを算出することは可能であ
る。
エッジＥを捉えられた位置に戻したが、戻さなくても、
得られた画像と対物レンズ１６との位置関係は判明して
いるため、円筒面９の深さＤを算出することは可能であ
る。
【００３２】更に、オートフォーカス装置１２とエッジ
検出装置１１の移動手段２０を両者兼用のものにした
が、別々に設けても良い。
検出装置１１の移動手段２０を両者兼用のものにした
が、別々に設けても良い。
【００３３】加えて、この実施例のエッジ検出装置１１
にてエッジＥが検出可能なテーパ孔８としては、この実
施例のテーパ孔８に限定されず、図４に示す如く、テー
パ面１０が上にあるようなテーパ孔２７（Ａ）、上下と
もテーパ面２８、１０のテーパ孔２９（Ｂ）、円筒面３
０ａ、３０ｂとテーパ面３１ａ、３１ｂが二段になって
おり、エッジＥが２つある構造のテーパ孔３２（Ｃ）、
突起３３にテーパ面３４が形成されているテーパ孔３５
（Ｄ）、凹部３６にテーパ面３７が形成されており、エ
ッジＥが２つある構造のテーパ孔３８（Ｅ）等、であっ
ても良い。
にてエッジＥが検出可能なテーパ孔８としては、この実
施例のテーパ孔８に限定されず、図４に示す如く、テー
パ面１０が上にあるようなテーパ孔２７（Ａ）、上下と
もテーパ面２８、１０のテーパ孔２９（Ｂ）、円筒面３
０ａ、３０ｂとテーパ面３１ａ、３１ｂが二段になって
おり、エッジＥが２つある構造のテーパ孔３２（Ｃ）、
突起３３にテーパ面３４が形成されているテーパ孔３５
（Ｄ）、凹部３６にテーパ面３７が形成されており、エ
ッジＥが２つある構造のテーパ孔３８（Ｅ）等、であっ
ても良い。
【００３４】尚、以上の説明では、表面７ａの位置をオ
ートフォーカス装置１２により検出し、またエッジＥの
位置をエッジ検出装置１１にて検出して深さＤを測定し
たが、表面７ａもエッジ検出装置１１で検出して深さＤ
を測定することも可能である。但し、この場合は前者の
場合と比べて測定スピードが若干低下する。
ートフォーカス装置１２により検出し、またエッジＥの
位置をエッジ検出装置１１にて検出して深さＤを測定し
たが、表面７ａもエッジ検出装置１１で検出して深さＤ
を測定することも可能である。但し、この場合は前者の
場合と比べて測定スピードが若干低下する。
【００３５】
【発明の効果】この発明のテーパ孔のエッジ検出装置に
よれば、テーパ孔内におけるエッジの位置を画像処理に
基づいた非接触の数値検出で求めることができるため、
テーパ孔の径が微小でも位置検出が可能である。また、
検出作業も容易で個人差のない高精度の位置検出を行な
うことができる。
よれば、テーパ孔内におけるエッジの位置を画像処理に
基づいた非接触の数値検出で求めることができるため、
テーパ孔の径が微小でも位置検出が可能である。また、
検出作業も容易で個人差のない高精度の位置検出を行な
うことができる。
【００３６】また、この発明のテーパ孔の深さ測定装置
によれば、まずオートフォーカス装置による光学的処理
によりテーパ孔の入口の位置を求め、この位置データと
前記エッジ検出装置により検出したエッジの位置データ
との比較から、テーパ孔の入口からエッジまでの深さを
測定することができる。入口の位置の検出をオートフォ
ーカス装置により行なっているため、測定スピードが大
変に速い。
によれば、まずオートフォーカス装置による光学的処理
によりテーパ孔の入口の位置を求め、この位置データと
前記エッジ検出装置により検出したエッジの位置データ
との比較から、テーパ孔の入口からエッジまでの深さを
測定することができる。入口の位置の検出をオートフォ
ーカス装置により行なっているため、測定スピードが大
変に速い。
【図１】この発明の一実施例に係るテーパ孔の深さ測定
装置を示す全体図である。
装置を示す全体図である。
【図２】各深さ位置における画像及び輝度変化グラフを
示す図である。
示す図である。
【図３】エッジ位置における輝度変化グラフの微分値
（角度）を示す図である。
（角度）を示す図である。
【図４】テーパ孔の変形例を示す図である。
【図５】従来のテーパ孔の深さ測定装置を示す図であ
る。
る。
２、８、２７、２９ テーパ孔 ３２、３５、３８ テーパ孔 ６ 深さ測定装置 ７ 板部材（対象物） ７ａ 表面 １１ エッジ検出装置 １２ オートフォーカス装置 １５ 照明手段 １６ 対物レンズ（レンズ手段） １９ ＣＣＤカメラ（カメラ手段） ２０ 移動手段 ２１ 画像処理手段 ２２ 判断手段 ２３ レーザ発生器（測定光照射手段） ２６ 光位置検出手段 ４０ 測長器（位置検出手段） Ｅ エッジ ｆ 焦点 Ｌ1 光 Ｌ2 Ｈｅ−Ｎｅレーザ（測定光）
Claims (2)
- 【請求項１】 内面にエッジを有するテーパ孔の反対側
に配置された照明手段と、該照明手段から発せられてテ
ーパ孔を透過した光を受光してレンズ手段の焦点位置の
画像を撮影するカメラ手段と、該カメラ手段のレンズ手
段をテーパ孔に対して接離自在に移動させる移動手段
と、前記レンズ手段の位置を検出自在な位置検出手段
と、テーパ孔に対する単位距離ごとに前記カメラ手段に
て撮影した各画像の一ライン上の輝度変化を検出すると
共に該輝度変化の微分値を算出する画像処理手段と、画
像処理手段にて算出された各画像の輝度と微分値中で最
大の輝度と微分値が存在する画像を検出する判断手段
と、から成るテーパ孔のエッジ検出装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のテーパ孔のエッジ検出装
置に、測定光を照射する測定光照射手段と、該測定光を
焦点に向かわせると共に対象物の表面にて反射された測
定光を入光するレンズ手段と、レンズ手段を透過した反
射測定光を受光する光位置検出手段と、該光位置検出手
段からの位置信号にて測定光の焦点を対象物表面に合致
せしめるべく前記レンズ手段を対象物に対して接離自在
に移動させる移動手段と、から成るオートフォーカス装
置を、組み合わせて成るテーパ孔の深さ測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32232192A JP3184641B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | テーパ孔のエッジ検出装置及びその深さ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32232192A JP3184641B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | テーパ孔のエッジ検出装置及びその深さ測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06147845A JPH06147845A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3184641B2 true JP3184641B2 (ja) | 2001-07-09 |
Family
ID=18142334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32232192A Expired - Lifetime JP3184641B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | テーパ孔のエッジ検出装置及びその深さ測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3184641B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4884063B2 (ja) * | 2006-04-19 | 2012-02-22 | ディスク・テック株式会社 | 深さ測定装置 |
| JP4892294B2 (ja) * | 2006-08-01 | 2012-03-07 | 三鷹光器株式会社 | 微小穴の深さ測定方法 |
| CN108180861B (zh) * | 2018-03-26 | 2024-04-02 | 成都华川电装有限责任公司 | 飞轮锥孔深度检测装置及其检测方法 |
| US10498948B1 (en) | 2018-06-05 | 2019-12-03 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for absolute and relative depth measurements using camera focus distance |
-
1992
- 1992-11-09 JP JP32232192A patent/JP3184641B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06147845A (ja) | 1994-05-27 |
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