JP3385043B2 - 画像計測装置 - Google Patents

画像計測装置

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JP3385043B2
JP3385043B2 JP21410792A JP21410792A JP3385043B2 JP 3385043 B2 JP3385043 B2 JP 3385043B2 JP 21410792 A JP21410792 A JP 21410792A JP 21410792 A JP21410792 A JP 21410792A JP 3385043 B2 JP3385043 B2 JP 3385043B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【0003】この種の計測装置で例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。
【0004】この影の部分を判別するために、計測装置
では、明から暗,暗から明への変化のエッジをしきい値
データに基づき判断する。このしきい値データは、一般
に、外乱光等による影響を排除するために、外乱光等の
変化に応じて変化させる必要がある。このため、特開平
4−4477号公報に開示された画像計測装置では、測
定中に光の当たった部分(明部)と影の部分(暗部)と
をサンプリングし、それぞれディジタル信号に変換し、
その明部データと暗部データの差の一定の割合をしきい
値データとする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成では、
測定中に明部及び暗部をサンプリングしてそれらに基づ
くしきい値データを設定しているので、しきい値データ
を外乱光等により変化させることができるが、測定対象
が小さい場合には、サンプリングした暗部のデータが正
しい暗部のレベルまで下がらず、暗部データが不確かな
ものになる。不確かな暗部データを用いてしきい値を求
めると、明部と暗部とのエッジを誤検出し、精度の良い
検出が行えない。
【0006】本発明の目的は、計測精度を向上させるこ
とにある。
【0007】
【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、測定対象に光を照射して測定を行う装置である。
この装置は、照射手段及び受光手段と明部信号獲得手段
と暗部信号獲得手段としきい値算出手段と計測手段とを
備えている。照射手段及び受光手段は測定対象に光を照
射して受光可能なものである。明部信号獲得手段は、照
射手段の照射中における受光手段の受光結果により明部
信号を得るものである。暗部信号獲得手段は、照射手段
の消灯中における受光手段の受光結果により暗部信号を
得るものである。しきい値算出手段は、明部信号と暗部
信号とによりしきい値を算出するものである。計測手段
は、しきい値を基準に受光結果の明暗を判断して測定対
象を計測するものである。
【0008】
【作用】本発明に係る画像計測装置では、明部信号獲得
手段が、照射手段の照射中における受光手段の受光結果
により暗部信号を得る。また、暗部信号獲得手段が、照
射手段の消灯中における受光結果により暗部信号を得
る。そしてしきい値算出手段により、明部信号と暗部信
号とによりしきい値が算出される。しきい値が算出され
ると、算出されたしきい値を基準に、計測手段により受
光結果の明暗が判断され、測定対象が計測される。
【0009】ここでは、消灯中における受光結果により
暗部信号が得られるので、たとえ測定対象が小さくても
暗部信号が正しいレベルで得られる。このため、正確な
しきい値が算出される。このため、高精度の計測を行え
る。
【0010】
【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、発光
ダイオード(LED)3と、LED3から照射された光
を平行光にする投光レンズ4と、LED3を点灯するた
めの光源点灯回路5と、カウンタ6とを備えている。カ
ウンタ6は、後述するクロックCLKを計数し、例えば
10,000回毎に、光源点灯回路5にカウントアップ
信号OFSを出力する。このカウントアップ信号OFS
が出力されると、光源点灯回路5はLED3を消灯す
る。
【0011】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7と、センサ7のアナログ出力を
処理して増幅する増幅器8aと、センサ7を駆動するた
めのクロックCLKを出力するクロック発生回路9と、
増幅出力をA/D変換するA/D変換器8bとを備えて
いる。また受光部3は、A/D変換出力を記憶するメモ
リA10と、A/D変換出力と所定の明部レベルとを比
較する比較回路11と、比較回路11の出力を平均する
平均回路12と、平均回路12の出力を記憶するメモリ
B13とを有している。メモリA10及びメモリB13
は、CPU14に接続されている。
【0012】CPU14は、消灯時におけるメモリA1
0の格納データと、メモリB13の格納データとにより
しきい値データを算出する。またCPU14にはメモリ
C15が接続されており、算出されたしきい値データが
そこに格納される。またCPU14には遅延回路16も
接続されている。遅延回路16にはカウンタ6からのカ
ウントアップ信号OFSが与えられており、それを所定
時間遅延させたタイミング信号DTMをCPU14に与
える。これにより遅延回路16が、消灯時の暗部データ
のCPU14への読み込みタイミングを制御する。つま
り、LED3を消灯したときと、このときの暗部データ
をCPU14に読み込むときとの時間的なずれを遅延回
路16が調整する。
【0013】次に上述の実施例の動作について説明す
る。クロック発生回路9でCCDラインセンサ7に対し
クロックCLKが出力されると、このクロックCLKは
カウンタ6にも出力される。カウンタ6では、図3に示
すように、クロックCLKを例えば10,000回計数
するとカウントアップ信号OFSを出力する。出力され
たカウントアップ信号OFSは光源点灯回路5と遅延回
路16とに与えられる。
【0014】光源点灯回路5は、カウントアップ信号O
FSが入力されていない間はLED3を点灯させる。L
ED3が点灯している時の受光結果は、比較回路11に
より所定レベル以上の結果だけが選別され、選別された
受光結果が平均回路12により平均処理される。この平
均処理されたデータが明部データとしてメモリB13に
記憶される。
【0015】一方、光源点灯回路5は、カウントアップ
信号OFSを受けると、LED3を消灯する。また、メ
モリA10に記憶された受光結果が遅延回路16による
遅延時間D(図3)後にCPU14に読み込まれ、CP
U14によって平均化処理され暗部データが算出され
る。CPU14は図2に示す制御を行う。
【0016】ここではまずステップS1で初期設定を行
う。この初期設定時には、たとえば、メモリC15にし
きい値データの初期値が格納される。ステップS2で
は、メモリA10の記憶内容を読み出す。つまり、CC
Dラインセンサ7の受光結果を読み出す。ステップS3
では、LED3がオンしているか否かを判断する。この
判断は、遅延回路16からのタイミング信号DTMによ
り判断する。つまりタイミング信号DTMが入力された
場合にはLED3がオフ(消灯)していると判断する。
【0017】ステップS3でLED3がオン(点灯)し
ていると判断するとステップS4に移行する。ステップ
S4では、メモリC15に格納されたしきい値データを
読み出す。ステップS5では、読み出されたしきい値デ
ータによりメモリA10から読み出した受光データを明
暗の概念で二値化する。ステップS6では、二値化され
た受光データの明暗のエッジを基準にして測定物Mの寸
法を演算する。ステップS7では、演算された測定値を
外部に出力する。ステップS8では他の一般的な処理を
行い、その処理が終了するとステップS2に戻る。
【0018】ステップS3でLED3がオフ(消灯)し
ていると判断するとステップS9に移行する。ステップ
S9では、メモリA10に格納された受光データを平均
化処理し、暗部データを得る。ステップS10では、メ
モリB13に格納された平均化処理後の明部データを読
み出す。ステップS11では、明部データと暗部データ
とによりしきい値データを算出する。ここでは、例えば
明部データと暗部データとの平均値をしきい値データと
する。ステップS12では、算出されたしきい値データ
をメモリC15に記憶する。
【0019】この結果、測定時の基準となるしきい値デ
ータが更新されたことになる。ここでは、消灯時の暗部
データと点灯時の明部データとによりしきい値データを
算出しているので、正確なしきい値データを得ることが
できる。したがって、これ以後は、ステップS5で使用
されるしきい値データはより正確なものとなり、ステッ
プS6での寸法の演算がより正確なものとなる。
【0020】〔他の実施例〕 (a) 前記実施例では、明部データの平均化処理のみ
ハードウエアで行い暗部データの平均化処理をソフトウ
エアにより行ったが、これらの処理はハードウエア及び
ソフトウエアのどちらで行っても良い。 (b) 前記実施例では、10,000回の操作期間に
1回だけLED3を消灯して暗部データを得る構成とし
たが、外乱光の変化が少ない場合には、測定前のLED
3が消灯している状態で暗部データを得る構成としても
良い。
【0021】
【発明の効果】本発明に係る画像計測装置では、消灯中
における受光結果により暗部信号を得ているので、正確
な暗部信号を得ることができる。このため、暗部信号と
明部信号とから正確なしきい値を算出でき、高精度な計
測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図2】その制御フローチャート。
【図3】消灯タイミングを示すタイミングチャート。
【符号の説明】
1 投光部 2 受光部 3 LED 5 光源点灯回路 6 カウンタ 10 メモリA 13 メモリB 14 CPU 15 メモリC M 測定物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定対象に光を照射して測定を行う画像
    計測装置であって、 前記計測対象に光を照射して受光する照射手段及び受光
    手段と、 前記受光手段を駆動するためのクロックを出力するクロ
    ック発生回路と、 前記クロック発生回路からのクロックを入力し、該入力
    されたクロックを計数して所定回数になったときにカウ
    ントアップ信号を出力するカウンタと、 前記照射手段を点灯すると共に、前記カウンタからのカ
    ウントアップ信号を受け、該カウントアップ信号を入力
    したときに前記照射手段を消灯する照射手段点灯回路
    と、 前記カウンタからのカウントアップ信号を受け、該カウ
    ントアップ信号を入力したときから所定時間遅延してタ
    イミング信号を出力する遅延回路と、 前記照射手段の点灯中における前記受光手段の受光結果
    により明部信号を得る明部信号獲得手段と、 前記遅延回路からの前記タイミング信号を受け、前記照
    射手段の消灯中における前記受光手段の受光結果により
    暗部信号を得る暗部信号獲得手段と、 前記明部信号獲得手段からの前記明部信号と、前記暗部
    信号獲得手段からの前記暗部信号とからしきい値を算出
    するしきい値算出手段と、 前記しきい値を基準に前記受光結果の明暗を判断して前
    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。
  2. 【請求項2】 測定対象に光を照射して測定を行う画像
    計測装置であって、 前記計測対象に光を照射して受光する照射手段及び受光
    手段と、 前記受光手段を駆動するためのクロックを出力するクロ
    ック発生回路と、 前記クロック発生回路からのクロックを入力して該入力
    されたクロックを計数し、所定回数になったときにカウ
    ントアップ信号を出力するカウンタと、 前記照射手段を点灯すると共に、前記カウンタからのカ
    ウントアップ信号を受け、該カウントアップ信号を入力
    したときに前記照射手段を消灯する照射手段点灯回路
    と、 前記カウンタからのカウントアップ信号を受け、該カウ
    ントアップ信号を入力したときから所定時間遅延してタ
    イミング信号を出力する遅延回路と、 前記照射手段の点灯中における前記受光手段の受光結果
    により明部信号を得る明部信号獲得手段と、 前記遅延回路からの前記タイミング信号を受けて、前記
    照射手段の消灯中における前記受光手段の受光結果によ
    り暗部信号を得る暗部信号獲得手段と、 前記明部信号獲得手段からの前記明部信号と、前記暗部
    信号獲得手段からの前記暗部信号とからしきい値を算出
    するしきい値算出手段と、 前記しきい値を基準に前記受光結果の明暗を判断して前
    記測定対象を計測する計測手段とを備え、 前記遅延回路における前記カウントアップ信号の入力か
    ら前記タイミング信号を出力するまでの前記所定時間
    が、前記照射手段が消灯した時と、この時の暗部信号を
    前記暗部信号獲得手段が取り込む時との間の時間的なず
    れを調整するためのものであることを特徴とするた画像
    計測装置。
  3. 【請求項3】 前記しきい値算出手段にて算出されたし
    きい値を記憶するしきい値記憶手段を更に有し、 前記計測手段が、前記照射手段が点灯しているときに、
    前記しきい値記憶手段に記憶されているしきい値を基準
    に前記受光結果の明暗を判断して前記測定対象を計測す
    ることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像計測装
    置。
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