JP3212682B2 - 二次元測定機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理方式の二次元
測定機に関し、特に、端縁が明暗差により画成される測
定対象物の形状を推定する際の、端縁検出時の操作性を
改良したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】二次元測定機として、プリント基板等の
二次元測定対象物を光で照明し、測定対象物の輪郭（以
下、エッジと称する）を光の明暗差により画成するよう
にし、測定対象物に対し二次元方向に相対移動可能に支
持されたＣＣＤカメラでこの測定対象物を撮像し、これ
を画像処理して二次元座標上のモニタ装置に再現表示
し、モニタ上の任意の点を特定指示する座標指示装置
（以下、マウスと称する）を用いて、モニタ上の再現画
像から測定対象物の形状寸法などを演算する画像処理方
式のものが知られている。

【０００３】この種の二次元測定機において、測定項目
の一つとして、例えば、測定対象物の形状を推定するこ
とが行われており、この場合には、測定対象物の複数の
エッジ部を検出して、それらのエッジ座標値から測定対
象物の形状を推定する。図４は、画像処理方式の二次元
測定機で、測定対象物の形状を推定する際に、従来行わ
れていたエッジ検出状態の説明図である。同図において
は、測定対象物は円であり、形状の推定に先立って、ま
ず、円周上の３箇所のエッジ部（ｂ1，ｂ2，ｂ3）が検
出される。

【０００４】エッジ部の検出には、マウスが用いられ、
例えば、図４に示すように、測定対象物の円周エッジを
挟んでａ1,ａ2の２点をマウスで特定指示する。次に、
これらの２点を結ぶ線分が作成され、この線分を点ａ1
から点ａ2に移動する過程で測定対象物の画像信号が、
エッジ部ｂ1において明から暗、ないしは、暗から明に
反転するのでこの点がエッジ部として特定され、その点
の座標がエッジ座標として求められる。

【０００５】以上のような操作を点ａ₃〜ａ₆まで繰り返
すことにより、それぞれのエッジ座標が順次求められ
る。そして、求められたエッジ座標値に基づいて最小二
乗法により円の中心座標ｘ₀,ｙ₀および直径が演算さ
れ、その真円度や大きさなどが設定値と比較される。し
かしながら、以上のような従来の二次元測定機では、特
に、エッジ部を検出する際に、以下に説明する技術的課
題が指摘されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述した二
次元測定機では、マウスにより測定対象物を挟んで２点
を特定指示し、これにより１つのエッジ座標しか求めら
れないので、例えば、図４に示した円では、少なくとも
６回の座標を特定指示する必要があって、その作業が煩
雑になるとともに、時間もかかり、測定能率が非常に悪
くなっていた。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、エッ
ジ座標を検出するための座標指示の操作を改善すること
により、測定能率を大幅に向上することができる二次元
測定機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、二次元測定対象物と平行な二次元方向に
相対移動可能に支持され、明暗差によりエッジが画成さ
れた測定対象物を撮像して電気画像信号として出力する
ＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラの画像信号を記憶す
る画像メモリと、前記測定対象物を二次元座標上に再現
表示するモニタ装置と、前記モニタ装置上で任意の点を
特定指示する座標指示装置と、前記画像メモリに記憶さ
れている画像信号に所定の画像処理を施して前記モニタ
装置に出力するとともに、前記座標指示装置で特定指示
された点に基づいて、前記測定対象物のエッジを検出し
て前記モニタ装置上のエッジ座標値を演算し、このエッ
ジ座標値に基づいて前記測定対象物の形状を推定する集
中制御装置とを備えた二次元測定機において、前記集中
制御装置は、前記エッジ検出の際に、前記座標指示装置
で特定指示された前記測定対象物内の１点からその外側
まで到達する多数の放射状線分を形成し、各放射状線分
上における前記測定対象物の各エッジ部の座標値を特定
し、隣接する第１エッジ部と第２エッジ部の各座標値か
ら両エッジ部を通る直線の方程式を求め、前記第２エッ
ジ部に隣接する第３エッジ部が前記直線の方程式を満た
すかどうか判断し、前記第３エッジ部が前記直線の方程
式を満たさないときは、前記直線の方程式を記憶すると
ともに、前記第３エッジ部と該第３エッジ部に隣接する
第４エッジ部を通る新たな直線の方程式を求め、前記第
３エッジ部が前記直線の方程式を満たすときは、第３エ
ッジ部に隣接する第４エッジ部が前記直線を満たすどう
か判断し、第４エッジ部と該第４エッジ部に隣接する第
５エッジ部に関して、前記第３エッジ部と第４エッジ部
に関して行った処理と同様に処理し、前記新たな直線の
方程式を求めた後には、前記第４エッジ部に隣接する第
５エッジ部が前記新たな直線の方程式を満たすかどうか
判断し、前記第５エッジ部に間して、前記第３エッジ部
に関して行った処理と同様に処理し、 以下次に隣接する
エッジ部に対しても同様な処理を前記第１エッジ部に戻
るまで反復して複数の直線方程式を求め、こうして得ら
れた複数の直線の方程式から前記測定物の形状を推定す
ることを特徴とすることを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成の二次元測定機によれば、測定対象物
のエッジを検出する際に、集中制御装置が、座標指示装
置で特定指示した前記測定対象物内の１点からその外側
まで到達する多数の放射状線分を形成するので、放射状
線分と測定対象物とが多数の点で交差することになる。
このため１点を特定指示することで、多数のエッジ部を
検出できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添付図
面を参照にして詳細に説明する。図１から図３は、本発
明にかかる二次元測定機の一実施例を示している。同図
に示す二次元測定機は、測定対象物を撮像して電気画像
信号として出力するＣＣＤカメラ１０と、このＣＣＤカ
メラ１０の画像信号を記憶する画像メモリ１２と、測定
対象物Ａを二次元座標軸（ｘ，ｙ）上に再現表示するＣ
ＲＴなどで構成されたモニタ装置１４と、モニタ装置１
４上の任意の点を特定指示するマウス１６と、測定値を
印字出力するプリンタ１８と、集中制御装置（ＣＰＵ）
２０と、制御装置２０の制御手順を記憶するメモリ２２
とを備えている。

【００１１】ＣＣＤカメラ１０は、この実施例では、二
次元方向に移動する移動台に搭載されていて、移動台上
に設定される座標系におけるカメラ１０の位置は、移動
台の移動量をリニアスケール２４で検出して、この検出
値をＸＹカウンタ２６で計数することにより常時測定さ
れ、その測定値は集中制御装置２０に入力されている。
なおＣＣＤカメラ１０が二次元測定機本体フレームに直
接固定され、測定対象物が移動台（ＣＣＤカメラが測定
機本体フレームに直接固定される構造ではＸＹテーブル
という）上を二次元方向に移動でき、この移動量をリニ
アスケール２４で検出し、検出値をＸＹカウンタで計数
することにより常時測定される構造であってもよい。

【００１２】測定対象物は、例えば、レーザ加工機やプ
レスなどで加工された精密板金部品，プリント配線基
板，アートワーク原板などのほぼ平面状のものであり、
その背面側または正面側から照明光線を投射することに
より、測定対象物と背景部分との間に明暗差をつくり、
この明暗差によりエッジ部が画成される。マウス１６
は、モニタ装置１４の座標軸ｘ，ｙに対応して設けられ
た一対の回転式長さ測定センサと、クリックスイッチと
を有し、クリックスイッチを作動させることにより、モ
ニタ装置１４の座標軸ｘ，ｙ上の任意の点が特定され
る。

【００１３】集中制御装置（ＣＰＵ）２０は、画像メモ
リ１２に記憶されている画像信号に所定の画像処理を施
してモニタ装置１４に出力する。また、集中制御装置２
０は、マウス１６で特定指示された点に基づいて、測定
対象物のエッジ部を検出して、そのモニタ装置１４上の
エッジ座標値を演算し、このエッジ座標値に基づいて測
定対象物の形状を推定するものであり、このような画像
処理の基本的な内容は、従来のこの種の測定機と同じで
あるが、本実施例の測定機では、特に、測定対象物のエ
ッジ部を検出する際に、以下に説明するように顕著な特
徴がある。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】図２および図３は、本発明の好ましい実施
例を示しており、以下のその特徴点について説明する。
この実施例では、測定対象物は四角形を想定しており、
図２に示した集中制御装置２０の制御手順がスタートす
ると、まず、ステップＳ10で、図３（Ａ）に示すよう
に、測定対象物Ａ′内の任意の１点Ｂがマウス１６等の
座標指示装置により特定指示される。点Ｂの指示が行わ
れると、続くステップＳ11で、図３（Ｂ）に示すよう
に、点Ｂから測定対象物Ａ′の外方に向けて多数の放射
状線分Ｃが形成され、ステップＳ12では、この放射状線
分Ｃと測定対象物Ａ′との関係に基づいて多数のエッジ
部ｃ_１，ｃ_２，− − − ｃｎが検出される。

【００１９】エッジ部の検出は、放射状線分Ｃの座標と
対応したモニタ装置１４の画像信号の明暗を判別するこ
とにより行われ、画像信号が暗から明に反転することに
より、各放射状線分Ｃに対応したエッジ部ｃ₁〜ｃｎが
順次検出される。エッジ部ｃ₁〜ｃｎが検出されると、
そのｘ，ｙ軸上の座標値は特定されるので、これらの座
標値から、ステップＳ₁₃では、周方向で隣接するエッジ
部ｃ₁〜ｃｎのうち、２点が選択され、選択された２点
を通る直線の方程式が演算される。つまり、いま、例え
ば、エッジ部ｃ₁と同ｃ₂とが２点として選択されると、
この２点を通る直線の方程式が求められ、これがｆ₁と
される。そして、エッジ部ｃのサフィックスのうち大き
い方（この例ではｃ₂）に１を加算し、ｃ₃がｃｍａｘと
され、次のステップが実行される。

【００２０】ステップＳ₁₄では、エッジ部ｃｍａｘの座
標値が直線の方程式ｆ₁に一致しているか否かが判断さ
れ、一致している場合には、ステップＳ₁₅でｃｍａｘに
１を加算してこれを新たなｃｍａｘとする。続く、ステ
ップＳ₁₆では、更新されたｃｍａｘとｃｎ＋１とを比較
することにより、全てのエッジ部の処理が終了したか否
かが判断され、終了していない場合には、ステップＳ₁₄
に戻り、同様な処理が続行される。

【００２１】一方、ステップＳ₁₄で、エッジ部ｃｍａｘ
の座標値が直線の方程式ｆ₁と一致しないと判断される
と、ステップＳ₁₇が実行される。ステップＳ₁₇では、直
線の方程式ｆ₁をメモリ２２に格納するとともに、エッ
ジ部ｃｍａｘとこれに隣接するエッジ部ｃｍａｘ＋１と
の２点を通る直線の方程式が演算され、これをｆ₂と
し、ｃｍａｘ＋２を新たにｃｍａｘとして、ステップＳ
₁₄に戻る。

【００２２】ステップＳ₁₄では、エッジ部ｃｍａｘの座
標値が直線の方程式ｆ₂に一致しているか否かが判断さ
れ、一致している場合には、ステップＳ₁₅でｃｍａｘに
１を加算してこれを新たなｃｍａｘとし、続く、ステッ
プＳ₁₆では、更新されたｃｍａｘとｃｎ＋１とを比較す
ることにより、全てのエッジ部の処理が終了したか否か
が判断され、終了していない場合には、ステップＳ₁₄に
戻り、同様な処理が続行され、ステップＳ₁₄で直線の方
程式に一致しないと判断されて、ステップＳ₁₇が実行さ
れる度に新たな直線の方程式が作成される。

【００２３】そして、以上の処理が進行し、ステップＳ
₁₆で全てのエッジ部の処理が終了したと判断されると、
複数の直線の方程式ｆｎ（この実施例では測定対象物が
四角形であるため４ないしは５の式）が得られ、ステッ
プＳ₁₈では、複数の式で一致しているものがあるか否か
が判断され、一致しているものがあれば、それをステッ
プＳ₁₉で削除して次の処理に移行する。

【００２４】ステップＳ₂₀では、得られた複数の直線の
方程式ｆｎを延長することにより、対象物Ａの形状（四
角形）が推定される。続くステップＳ₂₁では、四角形の
頂点座標を求め、この座標値から四角形の長辺の長さお
よび短辺の長さ、中心座標がそれぞれ演算され、ステッ
プＳ₂₂でその結果をプリンタ１８に出力して、手順が終
了する。この実施例においても上記実施例と同等の作用
効果が得られる。

【００２５】なお、上記実施例では、円と四角形とを推
定する場合を例示したが、本発明は、これに限定される
ものではなく、例えば、十字形等でも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる二次元測定機によれば、測定対象物のエ
ッジ部を検出する際に、測定対象物内の任意の位置に１
点を特定指示し、その点から外方に向かって測定対象物
の外側まで延びる多数の放射状線分を形成するので、１
点を指示することで多数箇所のエッジ部が求められ、エ
ッジ部検出の操作が簡単になるとともに、測定作業の能
率も大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の二次元測定機の全体構成を示すブロッ
ク図

【図２】 本発明の二次元測定機の制御手順の一例を示す
フローチャート図

【図３】 図２に示した手順で四角形を推定する場合の説
明図

【図４】 従来の二次元測定機で円を推定する場合の説明
図

【符号の説明】

Ａ′ 測定対象物 Ｂ 点（測定対象物内に特定指示される点） Ｃ 放射状線分 Ｃ_１ 〜Ｃｎ エッジ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤澤 博之 神奈川県厚木市長谷字柳町260−63 株 式会社ソキア 厚木工場内 (56)参考文献 特開 昭63−217480（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−179202（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G06T 11/80 G06T 1/00 280 G06T 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次元測定対象物と平行な二次元方向に
   相対移動可能に支持され、明暗差によりエッジが画成さ
   れた測定対象物を撮像して電気画像信号として出力する
   ＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラの画像信号を記憶す
   る画像メモリと、前記測定対象物を二次元座標上に再現
   表示するモニタ装置と、前記モニタ装置上で任意の点を
   特定指示する座標指示装置と、前記画像メモリに記憶さ
   れている画像信号に所定の画像処理を施して前記モニタ
   装置に出力するとともに、前記座標指示装置で特定指示
   された点に基づいて、前記測定対象物のエッジを検出し
   て前記モニタ装置上のエッジ座標値を演算し、このエッ
   ジ座標値に基づいて前記測定対象物の形状を推定する集
   中制御装置とを備えた二次元測定機において、 前記集中制御装置は、前記エッジ検出の際に、前記座標
   指示装置で特定指示された前記測定対象物内の１点から
   その外側まで到達する多数の放射状線分を形成し、各放
   射状線分上における前記測定対象物の各エッジ部の座標
   値を特定し、隣接する第１エッジ部と第２エッジ部の各
   座標値から両エッジ部を通る直線の方程式を求め、 前記第２エッジ部に隣接する第３エッジ部の座標値が前
   記直線の方程式を満たすかどうか判断し、 前記第３エッジ部の座標値が前記直線の方程式を満たさ
   ないときは、前記直線の方程式を記憶するとともに、前
   記第３エッジ部と該第３エッジ部に隣接する第４エッジ
   部を通る新たな直線の方程式を求め、 前記第３エッジ部の座標値が前記直線の方程式を満たす
   ときには、前記第３エッジ部に隣接する第４エッジ部が
   前記直線を満たすどうか判断し、第４エッジ部と該第４
   エッジ部に隣接する第５エッジ部に関して、前記第３エ
   ッジ部と第４エッジ部に関して行った処理と同様に処理
   し、 前記新たな直線の方程式を求めた後には、前記第４エッ
   ジ部に隣接する第５エッジ部が前記新たな直線の方程式
   を満たすかどうか判断し、前記第５エッジ部に関して、
   前記第３エッジ部に関して行った処理と同様に処理し、 以下次に隣接するエッジ部に対しても同様な処理を前記
   第１エッジ部に戻るまで反復して複数の直線方程式を求
   め、こうして得られた複数の直線の方程式から 前記測定
   物の形状を推定する ことを特徴とすることを特徴とする
   二次元測定機。