JP3281986B2 - Image measurement device - Google Patents

Image measurement device

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JP3281986B2
JP3281986B2 JP21410692A JP21410692A JP3281986B2 JP 3281986 B2 JP3281986 B2 JP 3281986B2 JP 21410692 A JP21410692 A JP 21410692A JP 21410692 A JP21410692 A JP 21410692A JP 3281986 B2 JP3281986 B2 JP 3281986B2
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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、画像計測装置、特に、
測定対象に平行光を照射して測定対象を計測する画像計
測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image measuring device,
The present invention relates to an image measuring device that measures a measurement target by irradiating the measurement target with parallel light.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動化ラインにおいて、製品の検査を自
動的に行う場合には、製品の情報を自動的に取り出すこ
とが不可欠であり、そのため、素子を1次元的に配列し
たCCDラインセンサ等を用いた画像計測装置が広く用
いられている。この種の計測装置は、ハロゲンランプ、
LEDまたはレーザダイオード等の光源及び光源からの
光を平行光にするための投光レンズを有する投光部と、
投光部からの光を受けるCCDラインセンサと、CCD
ラインセンサのアナログ出力を処理して画素ごとの受光
量に対応するディジタルデータを得るための信号処理回
路と、このディジタルデータを順次しきい値データと比
較して製品の計測を行う演算処理回路とから主に構成さ
れている。なお、演算処理回路は、ディジタルデータを
順次しきい値データと比較して、その明から暗,暗から
明への変化のエッジを判断し、このエッジの数やエッジ
間の寸法を測定することで、製品の形,位置,寸法,個
数等の計測を行う。
2. Description of the Related Art In a case where a product is automatically inspected in an automation line, it is indispensable to automatically extract information of the product. Therefore, a CCD line sensor or the like in which elements are arranged one-dimensionally is used. The used image measuring device is widely used. This type of measuring device includes a halogen lamp,
A light emitting unit having a light source such as an LED or a laser diode and a light emitting lens for converting light from the light source into parallel light,
A CCD line sensor that receives light from the light emitting unit, and a CCD
A signal processing circuit for processing the analog output of the line sensor to obtain digital data corresponding to the amount of received light for each pixel; and an arithmetic processing circuit for sequentially comparing the digital data with threshold data to measure a product. It is mainly composed of The arithmetic processing circuit must sequentially compare the digital data with the threshold data, determine the edge of the change from light to dark and from dark to light, and measure the number of edges and the dimension between the edges. Then, the shape, position, dimensions, and number of products are measured.

【0003】この種の計測装置でたとえば製品の外径を
計測する場合には、投光部からの平行光線の一部を遮る
位置に製品を配置する。このとき、CCDラインセンサ
の出力は、製品により影になった部分の出力が他の部分
に比べて低くなる。この影の部分の幅は製品の外径寸法
に相当するので、この幅を測定することにより製品の外
径を知ることができる。
When measuring the outer diameter of a product, for example, with this type of measuring device, the product is arranged at a position that blocks a part of the parallel rays from the light projecting section. At this time, as for the output of the CCD line sensor, the output of the part shaded by the product is lower than that of the other parts. Since the width of the shaded portion corresponds to the outer diameter of the product, the outer diameter of the product can be known by measuring the width.

【0004】また、CCDラインセンサを用いた場合に
は、各素子の感度むらや光源の照度むら等を補正するシ
ェーディング補正がなされている場合もある。シェーデ
ィング補正では、製品を間に配置しない状態での各素子
の受光光量の逆数を補正値として記憶しておき、製品の
計測の際にそのときの受光光量と補正値とを乗算して補
正を行う。
When a CCD line sensor is used, shading correction for correcting unevenness in sensitivity of each element, unevenness in illuminance of a light source, or the like may be performed. In shading correction, the reciprocal of the received light amount of each element when no product is placed between them is stored as a correction value, and the correction is performed by multiplying the received light amount at that time by the correction value when measuring the product. Do.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】光源としてハロゲンラ
ンプやLEDを用いた前記従来の構成では、シェーディ
ング補正により測定精度を向上させることができるが、
完全な平行光を得ることが難しい。このため、精度が高
い測定をするためには、投光部と受光部との間の距離を
短くする必要がある。
In the above-mentioned conventional configuration using a halogen lamp or an LED as a light source, the measurement accuracy can be improved by shading correction.
It is difficult to obtain perfect parallel light. For this reason, in order to perform highly accurate measurement, it is necessary to shorten the distance between the light emitting unit and the light receiving unit.

【0006】光源にレーザ光源を用いた前記従来の構成
では、平行光を得やすいという長所がある。しかしなが
ら、レーザ光は、ファーフィールドパターンや干渉縞等
の影響でリップルの多い波形を形成する。このため、受
光素子側にCDDを用いて、このCCDの各セルの出力
を時系列で取り出すと、周波数が低く大きな振幅の信号
波形に周波数が高く小さな振幅の信号波形が重畳したよ
うな信号が得られる。このような受光結果をシェーディ
ング補正すると、受光位置が投光位置に対して振動等の
影響で計測中にずれることにより、振幅の小さな高周波
のリップルを逆に増大する方向に補正してしまうおそれ
があり、受光結果が不安定になり誤差を増幅させてしま
う。すなわち、レーザ光源を用いた場合にはシェーディ
ング補正により必ずしも精度を向上させることができな
い。
The above-described conventional configuration using a laser light source as a light source has an advantage that parallel light can be easily obtained. However, the laser beam forms a ripple-rich waveform due to the influence of a far field pattern, interference fringes, and the like. Therefore, when the output of each cell of this CCD is taken out in time series using CDD on the light receiving element side, a signal in which a signal waveform having a high frequency and a small amplitude is superimposed on a signal waveform having a low frequency and a large amplitude is obtained. can get. If shading correction is performed on such a light receiving result, the light receiving position may be shifted from the light projecting position during measurement due to the influence of vibration or the like, and the high frequency ripple having a small amplitude may be corrected in a direction to increase. Yes, the light receiving result becomes unstable and the error is amplified. That is, when a laser light source is used, the accuracy cannot always be improved by shading correction.

【0007】本発明の目的は、安定して高精度の計測を
行えるようにすることにある。
An object of the present invention is to enable stable and accurate measurement.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像計測装
置は、測定対象に平行光を照射して測定対象を計測する
装置である。この装置は、照射手段と受光手段と抽出手
段と計測手段とを備えている。照射手段は測定対象に平
行光を照射するものである。受光手段は、平行光に対応
して配置された複数の受光素子を有するものである。抽
出手段は、照射手段と受光手段との間に測定対象を配置
しない状態での複数の受光素子から時系列で取り出した
信号から、所定の周波数帯域の受光結果を抽出するもの
である。計測手段は、抽出手段の抽出結果と測定対象を
間に配置した状態での受光手段の受光結果とにより測定
対象を計測するものである。
An image measuring apparatus according to the present invention is an apparatus for measuring an object by irradiating the object with parallel light. This device includes an irradiating unit, a light receiving unit, an extracting unit, and a measuring unit. The irradiating means irradiates the object to be measured with parallel light. The light receiving means has a plurality of light receiving elements arranged corresponding to the parallel light. The extracting means extracts a light receiving result in a predetermined frequency band from signals extracted in time series from a plurality of light receiving elements in a state where no measurement target is arranged between the irradiation means and the light receiving means. The measurement means measures the measurement target based on the extraction result of the extraction means and the light reception result of the light receiving means in a state where the measurement target is arranged therebetween.

【0009】[0009]

【作用】本発明に係る画像計測装置では、まず抽出手段
が、照射手段と受光手段との間に測定対象が配置されな
い状態での複数の受光素子から時系列で取り出した信号
から、所定の周波数帯域の受光結果を抽出する。そして
計測手段が、その抽出結果と、間に測定対象が配置され
た状態での受光結果とにより測定対象を計測する。
In the image measuring apparatus according to the present invention, first, the extraction means determines a predetermined frequency from signals extracted in time series from a plurality of light receiving elements in a state where the object to be measured is not arranged between the irradiation means and the light receiving means. The reception result of the band is extracted. Then, the measuring unit measures the measurement target based on the extraction result and the light reception result in a state where the measurement target is arranged therebetween.

【0010】ここでは、投受光間を分離しても精度の高
い検出が行える。しかも、抽出手段により不要な周波数
帯域の受光結果を抽出し、その抽出結果による補正を行
いながら測定対象を計測することができるので、さらに
計測精度が向上する。
In this case, highly accurate detection can be performed even if the light transmission and reception are separated. Moreover, the light receiving result of the unnecessary frequency band is extracted by the extracting means, and the measurement target can be measured while performing the correction based on the extracted result, so that the measuring accuracy is further improved.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明の一実施例による画像計測装
置を示している。図において、画像計測装置は、間に測
定物Mを配置し得る間隔を隔てて配置された投光部1と
受光部2とから主に構成されている。投光部1は、レー
ザダイオード3とレーザダイオード3から照射されたレ
ーザ光を平行光にする投光レンズ4とを有している。受
光部2は、投光部1からの平行光を受けるCCDライン
センサ5と、センサ5のアナログ出力を処理して増幅す
る増幅器6と、増幅出力を2つの端子A,Bの一方に出
力するアナログスイッチ7と、端子Bに接続されたロー
パスフィルタ8と、ローパスフィルタ8の出力または端
子Aの出力のいずれか一方をA/D変換するA/D変換
器9と、A/D変換出力を記憶するメモリA10と、補
正値を記憶するためのメモリB12と、計測処理を行う
ためのCPU11とを有している。
FIG. 1 shows an image measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, the image measuring device mainly includes a light projecting unit 1 and a light receiving unit 2 which are arranged at an interval at which a measurement object M can be arranged. The light projecting unit 1 includes a laser diode 3 and a light projecting lens 4 that converts the laser light emitted from the laser diode 3 into parallel light. The light receiving unit 2 receives a parallel light from the light projecting unit 1, a CCD line sensor 5, an amplifier 6 that processes and amplifies an analog output of the sensor 5, and outputs an amplified output to one of two terminals A and B. An analog switch 7; a low-pass filter 8 connected to the terminal B; an A / D converter 9 for A / D-converting either the output of the low-pass filter 8 or the output of the terminal A; It has a memory A10 for storing, a memory B12 for storing a correction value, and a CPU 11 for performing a measurement process.

【0012】CPU11は、アナログスイッチ7の接続
状態を判断する。またCPU11は、アナログスイッチ
7が端子B側に切り換わっている場合にはメモリA10
に記憶された測定値を読み出し、その逆数をメモリB1
2に補正値として記憶する。レーザダイオード3及びC
PU11は図示しない本体制御部に接続されている。本
体制御部は、計測結果を表示するとともに、アナログス
イッチ7の選択信号やレーザダイオード3の駆動信号等
を計測装置に与える。
The CPU 11 determines the connection state of the analog switch 7. When the analog switch 7 is switched to the terminal B side, the CPU 11
Is read out and the reciprocal thereof is stored in the memory B1.
2 is stored as a correction value. Laser diode 3 and C
The PU 11 is connected to a main body control unit (not shown). The main body control unit displays the measurement result and gives a selection signal of the analog switch 7, a drive signal of the laser diode 3, and the like to the measurement device.

【0013】次に、上述の実施例の動作について説明す
る。まず、図2のステップS1で初期設定を行う。初期
設定時にはメモリA10及びメモリB12の内容をすべ
てクリアする。ステップS2では、アナログスイッチ7
が端子Aまたは端子Bのいずれに切り換わっているかを
判断する。ここで、補正値を入力する場合には、アナロ
グスイッチ7が端子Bに切り換えられている。そして投
光部1と受光部2との間に測定物Mを配置せずにレーザ
ダイオード3及びCCDラインセンサ5が駆動される。
このときにはローパスフィルタ8を通過した受光データ
がA/D変換器9でAD変換されメモリA10に格納さ
れる。たとえば図3に示すような受光データが得られる
と、図3の太実線で示す振幅の大きな低周波の受光デー
タだけがローパスフィルタ8を通過し、A/D変換され
メモリA10に格納される。つまりローパスフィルタ8
で受光データの低周波成分だけが抽出される。
Next, the operation of the above embodiment will be described. First, initialization is performed in step S1 of FIG. At the time of initial setting, the contents of the memories A10 and B12 are all cleared. In step S2, the analog switch 7
Is switched to the terminal A or the terminal B. Here, when the correction value is input, the analog switch 7 is switched to the terminal B. Then, the laser diode 3 and the CCD line sensor 5 are driven without disposing the measurement object M between the light projecting unit 1 and the light receiving unit 2.
At this time, the received light data that has passed through the low-pass filter 8 is AD-converted by the A / D converter 9 and stored in the memory A10. For example, when light reception data as shown in FIG. 3 is obtained, only low frequency light reception data having a large amplitude shown by a thick solid line in FIG. 3 passes through the low-pass filter 8 and is A / D converted and stored in the memory A10. That is, the low-pass filter 8
Extracts only low frequency components of the received light data.

【0014】ステップS3では、メモリA10に格納さ
れた抽出された受光データを読み出す。ステップS4で
は、抽出された受光データの逆数を算出する。ステップ
S5では、算出された抽出データの逆数を補正値として
メモリB12に記憶する。ステップS5での処理が終了
するとステップS2に戻る。一方、ステップS2でアナ
ログスイッチが端子Aに切り換わっていると判断すると
ステップS6に移行する。測定物Mを投光部1と受光部
2との間に配置し、計測を行う場合はアナログスイッチ
7が端子Aに切り換えられる。ステップS6ではメモリ
A10の受光データを読み出す。ここでは、メモリA1
0には、受光結果をそのままA/D変換した値が格納さ
れている。つまり計測結果がそのまま格納されている。
ステップS7では、メモリB12に記憶された補正値を
読み出す。ステップS8では、補正値とメモリAから読
み出した受光データとを乗算することにより補正を行
う。なおこの補正時には、前述したように、高周波の振
幅の小さいリップルによる補正は行っていない。ステッ
プS9では、乗算結果により測定物Mの外径寸法を算出
し、本体制御部に出力する。これらの処理が終了すると
ステップS2に戻る。
In step S3, the extracted light reception data stored in the memory A10 is read. In step S4, the reciprocal of the extracted light reception data is calculated. In step S5, the reciprocal of the calculated extracted data is stored in the memory B12 as a correction value. Upon completion of the process in the step S5, the process returns to the step S2. On the other hand, if it is determined in step S2 that the analog switch has been switched to the terminal A, the process proceeds to step S6. When the measurement object M is arranged between the light projecting unit 1 and the light receiving unit 2 and measurement is performed, the analog switch 7 is switched to the terminal A. In step S6, the received light data in the memory A10 is read. Here, the memory A1
In 0, a value obtained by A / D converting the light receiving result as it is is stored. That is, the measurement result is stored as it is.
In step S7, the correction value stored in the memory B12 is read. In step S8, the correction is performed by multiplying the correction value by the received light data read from the memory A. Note that, at the time of this correction, as described above, correction is not performed using ripples with small high-frequency amplitudes. In step S9, the outer diameter of the measured object M is calculated based on the result of the multiplication, and is output to the main body control unit. When these processes are completed, the process returns to the step S2.

【0015】ここでは、メモリB12に低周波成分の逆
数のデータだけを補正値として格納し、高周波成分につ
いては格納しないようにしている。このため、測定物M
を配置しない場合において受光データを補正すると、図
4に示すような高周波成分のリップルが残った状態にな
る。しかしながら、高周波成分による補正を行っていな
いので、投光部1と受光部2との位置ずれが生じても、
補正による誤差の増幅が生じない。このため、レーザ光
等の可干渉光を用いた場合にも安定した高精度の計測を
行うことができる。
Here, only the data of the reciprocal of the low frequency component is stored as a correction value in the memory B12, and the high frequency component is not stored. Therefore, the measured object M
When the received light data is corrected in the case where is not arranged, the high-frequency component ripple remains as shown in FIG. However, since the correction by the high frequency component is not performed, even if the position shift between the light projecting unit 1 and the light receiving unit 2 occurs,
The amplification of the error due to the correction does not occur. Therefore, stable and accurate measurement can be performed even when coherent light such as laser light is used.

【0016】〔他の実施例〕 (a) 前記実施例では、光源としてレーザダイオード
を用いたが、平行光を照射するものであればHe−Ne
レーザや他のレーザ照射手段等でもよい。 (b) CCDラインセンサの代わりにMOS型イメー
ジセンサや各種撮像管を用いてもよい。 (c) 前記実施例ではローパスフィルタを抽出手段と
して用いたが、マイクロコンピュータにより低周波成分
を演算し抽出するようにしてもよい。
[Other Embodiments] (a) In the above-described embodiment, a laser diode is used as a light source.
A laser or other laser irradiation means may be used. (B) Instead of a CCD line sensor, a MOS image sensor or various image pickup tubes may be used. (C) In the above embodiment, the low-pass filter is used as the extracting means, but a low-frequency component may be calculated and extracted by a microcomputer.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明に係る光学式寸法計測装置では、
平行光を用いて計測を行い、しかも抽出手段により所定
の周波数帯域の受光結果だけを抽出し、その抽出結果に
より計測した受光結果を補正できるので、安定した高精
度の計測を行うことができる。
According to the optical dimension measuring apparatus of the present invention,
The measurement is performed using the parallel light, and only the light receiving result in a predetermined frequency band is extracted by the extracting means, and the measured light receiving result can be corrected based on the extracted result, so that stable and accurate measurement can be performed.

【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画像計測装置の概略ブ
ロック図。
FIG. 1 is a schematic block diagram of an image measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】その制御フローチャート。FIG. 2 is a control flowchart thereof.

【図3】受光結果の一例を示す波形図。FIG. 3 is a waveform chart showing an example of a light reception result.

【図4】補正結果の一例を示す波形図。FIG. 4 is a waveform chart showing an example of a correction result.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 投光部 2 受光部 3 レーザダイオード 5 CCDラインセンサ 8 ローパスフィルタ 10 メモリA 11 CPU 12 メモリB REFERENCE SIGNS LIST 1 light emitting part 2 light receiving part 3 laser diode 5 CCD line sensor 8 low-pass filter 10 memory A 11 CPU 12 memory B

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】測定対象に平行光を照射する照射手段と、 前記平行光に対応して配置された複数の受光素子を有す
る受光手段と、 前記照射手段と前記受光手段との間に前記測定対象を配
置しない状態での前記複数の受光素子から時系列で取り
出した信号から所定の周波数帯域の受光結果を抽出する
抽出手段と、 前記抽出手段の抽出結果と、前記測定対象を間に配置し
た状態での前記受光手段の受光結果とにより前記測定対
象を計測する計測手段と、を備えた画像計測装置。
1. An irradiating means for irradiating a parallel light to an object to be measured, a light receiving means having a plurality of light receiving elements arranged corresponding to the parallel light, and the measuring means between the irradiating means and the light receiving means. Extracting means for extracting a light receiving result of a predetermined frequency band from signals extracted in time series from the plurality of light receiving elements in a state where no object is arranged; and an extraction result of the extracting means and the measuring object arranged between the extracting means. An image measurement device comprising: a measurement unit configured to measure the measurement target based on a light reception result of the light reception unit in a state.
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