JP3891853B2

JP3891853B2 - 画像測定装置及び画像測定装置用プログラム

Info

Publication number: JP3891853B2
Application number: JP2002025183A
Authority: JP
Inventors: 秀光浅野; 浩一小松; 貞行松宮
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2022-02-01
Also published as: JP2003227706A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤカメラ等の撮像装置で被測定対象（以下ワークという）を撮像すると共に、ワーク画像に基づきワークの形状等を測定する画像測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
こうした画像測定装置においてワークの測定を行う場合、最初に撮像装置によりワークを撮像し、ＣＲＴ画面にワーク上の測定したい箇所の拡大画像を表示させる。そして、拡大画像が表示されたＣＲＴ画面上において、測定したい箇所をマウス等で指定する。この指定に基づき、付属のコンピュータ等によりその箇所に所定の画像処理を施され、長さ、幅、直径等の測定値が出力される。出力された測定値は、シリアル番号、検査項目、測定値、公差等を図表化したリスト形式で出力される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の画像測定装置においては、このようにリスト形式で出力された測定値が、ワーク画像上のどの箇所の測定値なのか、又は拡大画像がワーク全体のどの位置に該当するのかなどが一見して分かり難いという問題があった。
本発明は、この問題に鑑みてなされたものであり、測定結果と測定箇所の対応関係を視覚的、直感的に理解し易くすることを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的の達成のため、本出願の第１の発明に係る画像測定装置は、ワークの全体画像を取得する全体画像取得手段と、前記ワーク上の拡大画像を取得する拡大画像取得手段と、測定の実行のため前記全体画像及び前記拡大画像を表示する画像表示手段と、前記拡大画像上の任意の箇所を前記画像表示手段上で指定する指定手段と、該指定された箇所に関し所定の画像処理を施してその箇所の形状特性を測定する形状特性測定手段と、前記指定手段により指定された箇所とその箇所に関する前記形状特性測定手段による測定結果とに識別記号を付与する識別記号付与手段と、前記全体画像と拡大画像との位置関係を演算する位置関係演算手段と、前記形状特性測定手段による測定結果を、前記位置関係演算手段により演算された位置関係及び前記識別番号と共に表示する測定結果表示手段とを備えたことを特徴とする。この発明によれば、全体画像と拡大画像との位置関係が測定結果と共に表示され、測定箇所の測定結果とその箇所のワーク上での位置とを一目で把握することができる。
【０００５】
この発明において、前記ワークを撮像する撮像装置と、該撮像装置を移動させる移動手段とを更に備え、前記全体画像取得手段は、前記移動手段により撮像装置を移動させて取得した複数の画像を合成させて全体画像を取得するようにしてもよい。さらに、前記移動手段による移動量を演算する移動量演算手段を備え、前記位置関係演算手段は、該移動量演算手段による移動量に基づき前記位置関係を演算するようにしてもよい。また、この発明において、前記測定結果表示手段は、前記撮像手段による撮像倍率に関する情報に基づき前記全体画像上における前記拡大画像の範囲を表示するようにしてもよい。また、この発明において、前記指定手段により指定された箇所とその箇所に関する前記形状特性測定手段による測定結果とに識別記号を付与する識別記号付与手段を更に備えるようにしてもよい。
【０００６】
また、本出願の第２の発明に係る画像測定装置用プログラムは、ワークの全体画像を取得する全体画像取得ステップと、前記ワーク上の拡大画像を取得する拡大画像取得ステップと、測定の実行のため前記全体画像及び前記拡大画像を表示する画像表示ステップと、前記拡大画像上の任意の箇所を前記画像表示手段上で指定させる指定ステップと、該指定された箇所に関し所定の画像処理を施してその箇所の形状特性を測定する形状特性測定ステップと、前記指定ステップにより指定された箇所とその箇所に関する前記形状特性測定ステップによる測定結果とに識別記号を付与する識別記号付与ステップと、前記全体画像と拡大画像との位置関係を演算する位置関係演算ステップと、前記形状特性測定ステップによる測定結果を、及び前記全体画像と前記拡大画像との位置関係及び前記識別番号と共に表示する測定結果表示ステップとを実行させるように構成されたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る画像測定システムの全体構成を示す斜視図である。このシステムは、非接触型の画像測定機１と、この画像測定機１を制御すると共に、必要なデータ処理を実行するコンピュータシステム２と、測定結果等をプリントアウトするプリンタ３とにより構成されている。
【０００８】
画像測定機１は、次のように構成されている。即ち、架台１１上には、ワーク１２を載置する測定テーブル１３が装着されており、この測定テーブル１３は、図示しないＹ軸駆動機構によってＹ軸方向に駆動される。架台１１の両側縁中央部には上方に延びる支持アーム１４，１５が固定されており、この支持アーム１４、１５の両上端部を連結するようにＸ軸ガイド１６が固定されている。このＸ軸ガイド１６には、撮像ユニット１７が支持されている。
【０００９】
撮像ユニット１７は、図示しないＸ軸駆動機構によってＸ軸ガイド１６に沿って駆動される。撮像ユニット１７の下端部には、ＣＣＤカメラ１８が測定テーブル１３と対向するように装着されている。また、撮像ユニット１７の内部には、図示しない照明装置及びフォーカシング機構の他、ＣＣＤカメラ１８のＺ軸方向の位置を移動させるＺ軸駆動機構が内蔵されている。
なお、このＸＹＺ各駆動機構は例えばパルスモータで構成され、その駆動量は後述するコンピュータシステム２で演算される。これにより、ＣＣＤ１８から得られた画像情報に座標情報を付加することができる。
【００１０】
コンピュータシステム２は、コンピュータ本体２１、キーボード２２、ジョイスティックボックス（以下、Ｊ／Ｓと呼ぶ）２３、マウス２４及びＣＲＴ２５を備えて構成されている。
コンピュータ本体２１は、例えば図２に示すように構成されている。即ち、ＣＣＤカメラ１８から入力されるワーク１２の画像情報は、インタフェース（以下、Ｉ／Ｆと呼ぶ）３１を介して画像メモリ３２に格納される。
また、後述するようにワーク１２の全体画像がデジタルカメラやスキャナなどの外部機器から入力される場合には、当該画像データはＩ／Ｆ３３を介してＣＰＵ３５に入力される。そして、ＣＰＵ３５でビットマップの画像情報に展開された後、画像メモリ３２に格納される。画像メモリ３２に格納された画像情報は、表示制御部３６を介してＣＲＴ２５の画面に表示される。
【００１１】
一方、キーボード２２、Ｊ／Ｓ２３、及びマウス２４から入力されるコード情報及び位置情報は、Ｉ／Ｆ３４を介してＣＰＵ３５に入力される。ＣＰＵ３５は、ＲＯＭ３７に格納されたマクロプログラム、並びにＲＡＭ４０に格納された測定プログラム及び測定結果表示プログラムに従って、測定実行処理及び測定結果の表示処理を実行する。
【００１２】
ＣＰＵ３５は、測定実行処理に従って、Ｉ/Ｆ４１を介して画像測定機１を制御する。ＨＤＤ３８は、図示しないＣＡＤシステムから入力されたＣＡＤデータの他、測定プログラム、測定結果表示プログラムを格納する。ＲＡＭ４０は、各種プログラムを格納する他、各種処理のワーク領域を提供する。
【００１３】
図３は、ＣＰＵ３５を中心として実行される各種機能の構成を示す機能ブロック図である。拡大画像情報保持部Ｍ１は、ＣＣＤカメラ１８より得られた拡大画像情報を保持するものであり、実際には図２における画像メモリ３２、ＨＤＤ３８又はＲＡＭ４０がこの機能を果たす。ここに拡大画像とは、コンピュータ２による測定対象の指定や、指定された測定箇所の解析といった手順を行う際に使用される画像のことをいう。また、全体画像情報保持部Ｍ２は、ワーク１２の全体画像、すなわちワーク１２の全体像を示す画像を保持するものであり、実際には図２におけるＨＤＤ３８又はＲＡＭ４０がこの役割を果たす。
【００１４】
ここにおいて全体画像とは、前述の拡大画像がワーク１２中のどの辺りに位置するものかをオペレータに教示すると共に、測定したい箇所を指定させるために表示するものである。全体画像は必ずしもワーク１２の全ての部分を含むものでなくてもよく、測定の対象とされる可能性のない部分の一部が欠けた画像でも構わない。全体画像は、デジタルカメラやスキャナなどの外部機器により取得することもできるが、図４に示すように、ワーク１２を各部分（中心座標（Ｘｎｍ，Ｙｎｍ）で表示）ごとに分割してＣＣＤカメラ１８で撮影した後、当該複数の部分画像を適当な方法でマッチングすることにより、ワーク１２全体の画像を得るようにすることができる。例えば、図４に示すように、隣接する部分画像に重複部分を設け、この重複部分に基づきマッチングを行うようにすることができる。又は、ＣＣＤカメラ１８の撮像倍率を、ワーク１２全体が収まるような低倍率で撮影するようにしてもよい。
【００１５】
測定箇所指定部４１は、ＣＲＴ２５の画面上に表示されたワーク１２の拡大画像に含まれる要素のうち、測定の対象とする要素を指定するためのものであり、具体的にはキーボード２２、マウス２４等の入力手段がこの役割を果たしている。測定種類指定部４２は、測定箇所指定部４１で指定された測定箇所において、どのような測定を行うのかを指定するためのものであり、具体的には、キーボード２２、マウス２４等の入力手段がこの役割を果たす。
【００１６】
エッジ検出部４３は、測定箇所指定部４１で指定された測定箇所において、測定種類指定部４２で指定された種類の測定を行うのに必要なエッジ検出を行い、その検出結果としての点列データを出力するものである。点列データ記憶部４４は、エッジ検出部４３から出力された点列データを記憶するためのものであり、具体的にはＲＡＭ４０又はＨＤＤ３８がこの役割を果たす。形状演算部４５は、点列データ記憶部４４に記憶されている点列データに基づき、測定種類指定部４３において指定された測定の種類に対応した演算を行い、その演算結果を出力するものである。
【００１７】
識別番号発生部４６は、形状演算部４５から出力される演算結果に識別番号を付与するためのものである。すなわち、形状演算部において１つの演算結果が得られると、その演算結果に対し識別番号発生部４６より発生した識別番号が付与される。そして、測定箇所指定部４１により指定された拡大画像上の箇所にも、この演算結果に対応した識別番号が付与される。これにより、ある演算結果が拡大画像中のどの要素の測定結果なのかが分かるようになっている。
【００１８】
識別番号発生部４６は、キーボード２２等の入力手段により入力された識別番号を付与させるものでもよいし、測定順に増加する順列番号を自動的に発生させるものであってもよい。
【００１９】
測定結果ファイル生成部４７は、形状演算部４５より出力された測定結果、拡大画像情報保持部Ｍ１から出力された拡大画像の画像データ及び当該拡大画像の位置情報、全体画像情報保持部Ｍ２から出力された全体画像の画像データ、及び識別番号発生部４６から発生された識別番号に基づき、全体画像と拡大画像の位置関係、及びその拡大画像中の測定箇所とその測定結果とを関連付けて表示するファイルを作成するためのものである。
【００２０】
なお、測定結果ファイル生成部４７は、図示しないＣＡＤシステムからのＣＡＤデータから、その測定箇所に対応する部分のデータを抽出し、この抽出されたデータも対応付けて記憶させるようにすることもできる。例えば、ＣＡＤデータ内に含まれる設計データ、公差データ等を抽出し、これを形状演算部４５からの演算結果と対応付けて記憶させておくことができる。
【００２１】
次に、本実施の形態に係る画像測定システムの作用を図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、予め上記したような何らかの方法（デジタルカメラなどの外部機器からの取得、ＣＣＤカメラ１８を移動させて分割画像をマッチングする）により、ワーク１２の全体画像を取得し、図６に示すように、ＣＲＴ２５の画面右下の全体画像表示ウインドウ５３に表示させると共に、ワーク１２の拡大画像をＣＣＤカメラ１８から取り込んで、図６に示すように、ＣＲＴ２５の画面左側の拡大画像表示ウインドウ５１に表示させる（Ｓ１）。図６に示すように、ＣＲＴ２５の画面上には、拡大画像表示ウインドウ５１、全体画像表示ウインドウ５３の他、測定結果を表示するための測定結果表示部５２、ワーク１２の照明条件を設定するための照明条件設定部５５、測定の種類を設定するアイコンを備えたアイコン表示部５６、測定の条件を設定する測定条件設定部６３などが表示されている。
【００２２】
次に測定の種類を指定した後（Ｓ２）、その測定を行う箇所を指定する（Ｓ３）。測定の種類の指定は、前述したアイコン表示部５６内のいずれかのアイコンをマウス２４によりクリックすることにより行うことができる。図６においてアイコン５６ａは、測定箇所におけるエッジからエッジの間の長さの測定を指示するアイコンである。アイコン５６ｂは、指定された測定箇所に円弧が含まれている場合に、その円弧を一部に含む円の直径の測定を指示するアイコンである。また、５６ｃは選択されたアイコンの図柄を表示するための表示部である。なお、アイコン５６ａが選択された場合には、表示部５６ｃにおいてエッジ検出方向を角度により入力するようにされ、これにより、エッジ検出方向が決定される。
【００２３】
また、測定を行う箇所の指定は、次のように行う。図６に示すように、全体画像表示ウインドウ５３には、現在拡大画像表示ウインドウ５１に拡大表示されている箇所に四角マークＳが表示されている。四角マークＳの大きさは、拡大画像表示ウインドウ５１の表示倍率、すなわちＣＣＤカメラ１８の撮像倍率に対応されている。
【００２４】
拡大画像表示ウインドウ５１上に測定したい箇所が表示されている場合には、その箇所をマウス２４でクリックする。表示されていない場合には、全体画像表示ウインドウ５３上で、測定したい箇所付近にマウスのポインタＰを移動させ、マウス２４をクリックする。すると、四角マークＳがその箇所に移動するとともに、四角マークＳの移動距離が演算される。すなわち、四角マークＳの移動前後の位置間に含まれるピクセルの数がカウントされ、このカウント数と全体画像の撮像倍率とから、ＣＣＤカメラ１８を移動させるべき距離が演算される。ＣＣＤカメラ１８がＸＹＺ駆動機構によりその測定したい箇所付近に移動し、これにより拡大画像表示ウインドウ５１上には測定したい箇所を含む拡大画像が表示される。オペレータは拡大画像表示ウインドウ５１に表示された拡大画像を見て、測定したい箇所付近にマウス２４のポインタを移動させてマウス２４の左ボタンをクリックする。
【００２５】
次に、この指定された測定箇所において、エッジ検出処理を実行し、Ｓ２で指定された測定を実行し、測定値を得る（Ｓ４）。得られた測定結果は、測定結果表示部５２に表示される。その測定箇所のＣＡＤデータが対応させて記憶されている場合には、これらも並列的に表示する。
【００２６】
次に、Ｓ３で指定された測定箇所に、実行された測定の種類を示す記号を表示する（Ｓ５）。例えば、円弧の直径を測定した場合には、その測定箇所にアイコン５６ｂに示すような記号が表示される。
【００２７】
次に、得られた測定値に対し、識別番号を付与する（Ｓ６、Ｓ７）。前述のように、識別番号をマウス２４等で入力させるマニュアルモードと、測定順に識別番号を付与するオートモードとを選択できるようになっている。
【００２８】
別の測定箇所を指定する必要がある場合には（Ｓ９）、再びＳ２に戻って同様の手順を繰り返す。拡大画像表示ウインドウ５１に映っていない他の箇所を測定したい場合には、その箇所に対応する位置を全体画像表示ウインドウ５３上で指定すると、ＣＣＤカメラ１８がＸＹＺ駆動機構により駆動され、これにより拡大画像表示ウインドウ５１の表示も切り替わる。別の測定箇所の指定の必要がない場合には、測定を終了する。
【００２９】
複数の測定箇所の指定が終了した場合、図６に示すように、拡大画像表示ウインドウ５１の指定箇所には、ステップ６又は７で生成した識別番号（１，２等）が表示されるとともに、測定の種類を示す記号（矢印等）が表示される。測定の種類は測定結果表示部でも判るので、測定の種類を示す記号の表示を省略するようにすることもできる。また、測定結果表示部５２には、測定結果が識別番号と共に表示され、これにより測定結果と測定結果との対応関係が一目でわかるようになっている。
【００３０】
一通りの測定を終了した後、測定結果表示プログラムを起動すると、図７に示すような測定結果表示レポート画面が現われる。図７において、１０１は図５のステップ１で取得されたワーク１２の全体画像を表示する全体画像表示部であり、１０２Ａ，１０２Ｂは測定箇所を含む拡大画像を表示する拡大表示部であり、１０４は測定結果を表示する測定結果表示部である。
【００３１】
全体画像と拡大画像との位置関係は、図７に示すような対応関係表示図形１０３Ａ，１０３Ｂによりなされる。この対応関係表示図形は、全体画像の取得時に取得されたＣＣＤカメラ１８の位置情報（図４に示す座標情報（Ｘｎｍ，Ｙｎｍ））と、拡大画像取得時のＣＣＤカメラ１８の位置情報との関係がＣＰＵ３５で演算され、この演算結果に基づいて描画される。拡大画像１，２の全体画像上における範囲を示すため、破線による四角形マークＳ１、Ｓ２が描かれる。この四角マークＳ１，Ｓ２の大きさは、拡大画像１、２の撮像時の撮像倍率に対応されている。
【００３２】
また、図７では、拡大画像１０２Ａ中の測定箇所の測定結果も、拡大画像１０２Ｂ中の測定箇所の測定結果も、いずれも測定結果表示部１０４にまとめて表示するようにしているが、図８に示すように、拡大画像表示部１０２Ａの下に測定結果表示部１０４Ａを設け、拡大画像表示部１０２Ａに係る拡大画像中の測定箇所の測定結果のみを表示部１０４Ａに表示すると共に、拡大画像表示部１０２Ｂの下に測定結果表示部１０ＢＡを設け、拡大画像表示部１０２Ｂに係る拡大画像中の測定箇所の測定結果のみを表示部１０４Ｂに表示するようにしてもよい。
なお、測定結果表示プログラムは、測定プログラムによる測定が完了してから起動させてもよいが、測定プログラム起動と同時に起動させておいても構わない。
【００３３】
また、この図７，８の測定結果表示プログラムの画面を印刷したり保存したりすることにより、後にワーク１２の評価を行う際に利用することができる。また、図５に示すＳ２（測定の種類の指定）以降の設定を、測定の手順、測定の種類、測定箇所等を予め登録するためのパートプログラム作成時に使用できるようにしてもよい。すなわち、パートプログラム作成用プログラムを起動した場合において、本実施の形態による一連の設定をそのままパートプログラム作成において利用できるようにしてもよい。これにより、測定結果と測定箇所の対応関係がわかりやすい測定を容易に再現することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、測定結果と測定箇所の対応関係を視覚的、直感的に理解し易くなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る非接触画像測定システムの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像測定システムにおけるコンピュータ本体の構成を示すブロック図である。
【図３】図１、２の装置の機能ブロック図である。
【図４】ワーク１２の全体画像を取得する方法の１例を示す。
【図５】図１に示す装置の作用を示すフローチャートを示す。
【図６】図１の装置におけるＣＲＴ２５の画面表示の一例を示す。
【図７】図１の装置におけるＣＲＴ２５の画面表示の一例を示す。
【図８】図１の装置におけるＣＲＴ２５の画面表示の一例を示す。
【符号の説明】
１・・・画像測定機、２・・・コンピュータシステム、３・・・プリンタ、１１・・・架台、１２・・・ワーク（被測定対象）、１３・・・測定テーブル、１４，１５・・・支持アーム、１６・・・Ｘ軸ガイド、１７・・・撮像ユニット、１８・・・ＣＣＤカメラ、２１・・・コンピュータ本体、２２・・・キーボード、２３・・・ジョイスティックボックス、２４・・・マウス、２５・・・ＣＲＴ、３１，３３、３４、３９、４１・・・インタフェース、３２・・・画像メモリ、３５・・・ＣＰＵ、３６・・・表示制御部、３７・・・ＲＯＭ、３８・・・ＨＤＤ、４０・・・ＲＡＭ、４１・・・測定箇所指定部、４２・・・測定種類指定部、４３・・・エッジ検出部、４４・・・点列データ記憶部、４５・・・形状演算部、４６・・・識別番号発生部、４７・・測定結果ファイル生成部、５１・・・拡大画像表示ウインドウ、５２・・・測定結果表示部、５３・・・全体画像表示ウインドウ、５５・・・照明条件設定部、５６・・・アイコン表示部、６３・・・測定条件設定部

Claims

ワークの全体画像を取得する全体画像取得手段と、
前記ワーク上の拡大画像を取得する拡大画像取得手段と、
測定の実行のため前記全体画像及び前記拡大画像を表示する画像表示手段と、
前記拡大画像上の任意の箇所を前記画像表示手段上で指定する指定手段と、
該指定された箇所に関し所定の画像処理を施してその箇所の形状特性を測定する形状特性測定手段と、
前記指定手段により指定された箇所とその箇所に関する前記形状特性測定手段による測定結果とに識別記号を付与する識別記号付与手段と、
前記全体画像と拡大画像との位置関係を演算する位置関係演算手段と、
前記形状特性測定手段による測定結果を、前記位置関係演算手段により演算された位置関係及び前記識別番号と共に表示する測定結果表示手段と
を備えた画像測定装置。
前記ワークを撮像する撮像装置と、該撮像装置を移動させる移動手段とを備え、前記全体画像取得手段は、前記移動手段により撮像装置を移動させて取得した複数の画像を合成させて全体画像を取得する請求項１に記載の画像測定装置。
前記移動手段による移動量を演算する移動量演算手段を備え、前記位置関係演算手段は、該移動量演算手段による移動量に基づき前記位置関係を演算する請求項２に記載の画像測定装置。
前記測定結果表示手段は、前記撮像手段による撮像倍率に関する情報に基づき前記全体画像上における前記拡大画像の範囲を表示するようにされた請求項１に記載の画像測定装置。
前記測定結果表示手段は、前記拡大画像上の前記指定手段により指定された箇所、及びその測定結果とに隣接して前記識別番号を表示することを特徴とする請求項１乃至４に記載の画像測定装置。
ワークの全体画像を取得する全体画像取得ステップと、
前記ワーク上の拡大画像を取得する拡大画像取得ステップと、
測定の実行のため前記全体画像及び前記拡大画像を表示する画像表示ステップと、
前記拡大画像上の任意の箇所を画像表示手段上で指定させる指定ステップと、
該指定された箇所に関し所定の画像処理を施してその箇所の形状特性を測定する形状特性測定ステップと、
前記指定ステップにより指定された箇所とその箇所に関する前記形状特性測定ステップによる測定結果とに識別記号を付与する識別記号付与ステップと、
前記全体画像と拡大画像との位置関係を演算する位置関係演算ステップと、
前記形状特性測定ステップによる測定結果を、前記全体画像と前記拡大画像との位置関係及び前記識別番号と共に表示する測定結果表示ステップと
を実行させるように構成された画像測定装置用プログラム。