JP3900586B2 - 自動断面計測装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計測対象物にレーザー光などの参照光を照射して、その参照光像データから断面を計測する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、計測対象物であるワークの断面形状を計測するために、レーザー断面計測センサが用いられている。
このレーザー断面計測センサは、ワークにスリットレーザー光を照射したときの照射部分の像をCCD(電荷結合素子)カメラで捕らえ、そのレーザー光の像によりワークの断面形状計測を行うものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この計測は、ワークからの反射光を捕えて行うものであるので、ワークの表面色、状態によっては反射光の光量が均一ではなくなり、レーザー光の像が見えにくくなる場合がある。
【0004】
この場合、CCDからの撮像信号にノイズ除去のための閾値をかけると、レーザー光像が途中で切れたり抜けたりしてしまうので、そのままでは計測ができず、計測者などの人間がレーザーの出力を調整して計測をしなければならない。
【0005】
このような断面計測センサを、製造あるいは組み立てラインの検査装置に組み込んだ場合、人手で調整することはラインストップなどの不具合が生じるため実際には調整することが難しく、ワークによっては検査できない場合がある。
【0006】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためなされたものであって、レーザー光などの参照光出力を人間がいちいち調整しなくても、データの取得ができる断面計測装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、次のように構成される。請求項1の発明は、計測対象物に参照光を照射する参照光照射手段と、計測対象物をその参照光照射部分を含めて撮像する撮像手段と、当該撮像手段の撮像信号から計測対象物の参照光像データを取得するデータ取得手段と、前記参照光像データの取得できない部分がある場合に、取得できない部分の範囲を記憶し、前記参照光照射手段の光出力を上昇させて、前記記憶された取得できない部分の範囲のデータのみを前記データ取得手段によって再取得するデータ再取得手段とを備え、取得したそれぞれの参照光像データを合成して計測対象物の断面を計測するものであり、前記データ再取得手段は、参照光出力をΔP上昇させてその出力上昇によりデータが取得できない部分がある場合は、さらに当該取得できない部分の範囲を記憶すると共に、参照光出力をさらにΔP上昇させて該記憶範囲のデータを取得する手順を繰り返し行うものであることを特徴とする自動断面計測装置である。
【0008】
請求項2の発明は、計測対象物に一定の細い幅で参照光を照射するものであり、スリット状のレーザー光を照射するものあるいはポイントレーザー光を走査しながら照射するものであることを特徴とする請求項1に記載の断面計測装置である。
【0009】
請求項3の発明は、データ取得手段は、参照光像データを点列化するものであることを特徴とする請求項1または2に記載の断面計測装置。
【0011】
請求項の発明は、データ再取得手段は、参照光照射手段の出力が最大出力になるまで繰り返し、最大出力でもデータが取得できない場合はその部分はデータの取得はしないことを特徴とする請求項4に記載の断面計測装置である。
【0012】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、光像データの取得できない部分がある場合に、取得できない部分の範囲を記憶し、前記参照光照射手段の参照光出力を上昇させて、データ取得手段により前記記憶された取得できない部分の範囲のデータのみを取得するので、参照光の出力を自動的に調節でき、データの切れや抜けを生じることがない。また、データ再取得手段は、参照光出力をΔP上昇させてその出力上昇によりデータが取得できない部分がある場合は、さらに当該取得できない部分の範囲を記憶すると共に、参照光出力をΔP上昇させて該記憶範囲のデータを取得する手順を繰り返し行うものであるので、データの取得を完全に近くできる。
【0013】
請求項2の発明によれば、請求項1の効果に加えて、参照光照射手段を、計測対象物に一定の細い幅で参照光を照射するので、断面計測が正確になる。また、スリット状のレーザー光、あるいはポイントレーザー光を走査しながら照射するので、レーザー光の平行性の良さから断面計測が正確になる。
【0014】
請求項3の発明によれば、請求項1または2の効果に加えて、データ取得手段は、参照光像データを点列化するので、データ数を必要数とすることができメモリの容量が適切になる。
【0016】
請求項の発明によれば、請求項の効果に加えて、データ再取得手段は、参照光照射手段の出力が最大出力になるまで繰り返し、最大出力でもデータが取得できない場合はその部分はデータの取得はしないので、計測装置に能力範囲内で精度の良い測定ができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
この実施形態は、レーザー光出力を自動的に調整して断面を計測する自動断面計測装置に関するものであり、組み立て製造ラインのワークを計測対象物としてその断面形状を計測するものである。
【0018】
図1(a)は自動断面計測装置の概略図、図2はそのブロック図である。
【0019】
図1(a)および図2に示すように、この自動断面計測装置は、ワーク(計測対象物)10にレーザー光12を照射するレーザー光源14と、ワーク10をそのレーザー光照射部分を含めて撮像するCCDカメラ16と、該カメラ16の撮像出力信号からワーク10のレーザー光像データを取得するデータ取得部18と、前記光像データの取得できない部分がある場合に、取得できない部分の範囲を記憶し、前記レーザー光源14の光出力を上昇させて、データ取得部18により前記記憶された範囲のデータを取得するデータ再取得部20とを備え、取得したそれぞれのレーザー光像データを合成してワーク10の断面を計測する。
【0020】
前記レーザー光源14は、ワーク10に一定の細い幅にレーザー光を照射するものであり、スリット状のレーザー光を照射するものあるいはポイントレーザー光を走査しながら照射するものである。
【0021】
図2に示すように、CCD撮像カメラ16のレーザー光像信号(アナログ出力信号)はアナログ/デジタル(A/D)変換部22でデジタル信号に変換され、このデジタル光像データは画像メモリ24に記憶される。データ取得部18は、前記記憶された光像データを点列化するものである。測定結果出力部26は、前記データ取得部18からの点列化された光像データを入力する。
【0022】
データ取得部18で取得したレーザー光像データが、図1(b)に示すように、切れ目のない連続したものであれば、そのまま計測光像データを出力するが、切れ目のあるものの場合は、データ再取得部20でデータの取得を行う。なお、図1(b)や後述する図4〜図8のグラフでXは操作方向位置、Yはデータの大きさを示す。
【0023】
すなわち、データ再取得部20は、前記光像データの取得できない部分があるのを判定し、かつ、取得できない部分(データ無し部)の範囲を記憶するレーザー出力調整判定部20aと、レーザー光源のレーザー光出力をΔP上昇させるレーザー出力コントロール部20bとを有する。データ再取得部20は、前記の出力上昇によりデータが取得できない部分がある場合は、さらに当該取得できない部分の範囲を記憶すると共に、参照レーザー光出力をΔP(レーザー光源最大出力Pmaxよりも小さい値)上昇させて該記憶範囲のデータを取得する手順を繰り返し行うものである。
【0024】
また、データ再取得部20は、レーザー光源14の出力が最大出力Pmaxになるまで繰り返し、最大出力でもデータが取得できない場合はその部分はデータの取得はしない。
なお、前記データ取得部18およびデータ再取得部20は、コントローラ30内に設けられている。
【0025】
図3は、実施形態の自動断面計測装置の処理手順を示す。
図3に示すように、まず、レーザー光源14のレーザー光12出力の初期設定Pをする(S1)。
そして、レーザー光をワーク10に照射して、CCD撮像カメラ16で光像データを取得し(S2)、光源データを点列化して該ワーク10の断面計測をする(S3)。
【0026】
次いで、計測が初回か否かを判定し(S4)、初回であれば(S4:Yes)ステップS7にジャンプする。
ステップS7では取得された光像データが点列無し部(画像データYが取得できない:Y=0)があるか否かを判定する。判定の結果、点列無し部がなければ(S7:No)、例えば画像データは図4に示すもののように、正常に全体が連続しているものの場合は計測を完了する。
【0027】
一方、S7のステップで歯抜けとなり、点列無し部があるならば(S7:Yes)、レーザー光出力が最大か否かを判定する(S8)。レーザー出力が最大でないならば(S8:No)、点列無し部の範囲X1,X2,…を登録する。
【0028】
例えば図5に示すように、ワークの表面状態(汚れ、材質等)により初期設定のレーザー出力では反射光像が不十分で光像データを取得できない部分つまり点列無し部がある場合は(Y=0)、その点列無し部の範囲(X1〜X2,X3〜X4:Y=0)を登録する。
【0029】
レーザー出力PをΔPだけ増加して(P=P+ΔP)(S10)、ステップ2に戻り、断面計測を行い(S2〜S5)、初回に取得できなかった範囲(X1〜X2,X3〜X4)のみを点列化する。例えば図6に示すように、レーザー出力を上げた場合は正常に取得できていた部分は断面線は太くなってしまうが、図7に示すように、初回時に抜けた範囲のみ抽出してデータ取得する。
【0030】
これで該範囲が点列化できたならば(S5:Yes)、そのデータを初回データと該範囲のみの点列化データを入れ替える(S6)。これにより、例えば図8に示すように、点列無し部がなくなれば(S7:No)計測を終了する。
【0031】
一方、レーザー出力PのΔPの増加だけでは、点列無し部があればさらにその点列無し部の範囲を登録し(S9)、レーザー出力PをさらにΔP増大して(S10)データの取得を行う(S2〜S7)。
【0032】
以上のデータ取得をレーザー光源14の最大出力Pmaxまで繰り返す。最大出力Pmaxでもデータ取得できない部分があれば、その部分には形状が無い所とする。
【0033】
実施形態によれば、光像データの取得できない部分がある場合に、取得できない部分の範囲を記憶し、前記参照光照射手段の参照光出力を上昇させて、記憶された範囲のデータを取得する。したがって、データが取れない部分のみレーザー光出力を上げてデータを取得するので、どの部位も最適なレーザー光出力でデータ取得できる。したがって、参照光の出力を自動的に調節でき、データの切れや抜けを生じることがない。
【0034】
なお、単にレーザー光出力を上げて全体をデータ取得すると、状態が良好な所はレーザー光が太くなって精度が落ちるが、上記実施形態によれば、必要な所だけ出力を上げるので計測精度が落ちることが無い。
【0035】
また、計測対象物に一定の細い幅でスリットレーザー光を照射するので、断面計測が正確になる。
また、データ取得部18は、参照光像データを点列化するので、データ数を必要数とすることができメモリの容量が適切になる。
【0036】
また、データ再取得部20は、参照光出力をΔP上昇させてその出力上昇によりデータが取得できない部分がある場合は、さらに当該取得できない部分の範囲を記憶すると共に、参照光出力をΔP上昇させて該記憶範囲のデータを取得する手順を繰り返し行うものであるので、データの取得を完全に近くできる。
【0037】
また。データ再取得部20は、レーザー光光源14の出力が最大出力になるまで繰り返し、最大出力でもデータが取得できない場合はその部分はデータの取得はしないので、計測装置に能力範囲内で精度の良い測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係るレーザー自動断面計測装置の説明図であり、(a)は概略図、(b)は計測例図である。
【図2】 自動断面計測装置のブロック図である。
【図3】 自動断面計測装置の制御フローチャートである。
【図4】 自動断面計測装置の計測データ説明図である。
【図5】 自動断面計測装置の計測データ説明図である。
【図6】 自動断面計測装置の計測データ説明図である。
【図7】 自動断面計測装置の計測データ説明図である。
【図8】 自動断面計測装置の計測データ説明図である。
【符号の説明】
10…ワーク、
12…レーザー光、
14…レーザー光源、
16…CCD撮像カメラ、
18…データ取得部、
20…データ再取得部、
20a…判定部、
20b…レーザー出力コントロール部。

Claims (4)

  1. 計測対象物に参照光を照射する参照光照射手段と、
    計測対象物をその参照光照射部分を含めて撮像する撮像手段と、
    当該撮像手段の撮像信号から計測対象物の参照光像データを取得するデータ取得手段と、
    前記参照光像データの取得できない部分がある場合に、取得できない部分の範囲を記憶し、前記参照光照射手段の光出力を上昇させて、前記記憶された取得できない部分の範囲のデータのみを前記データ取得手段によって再取得するデータ再取得手段とを備え、取得したそれぞれの参照光像データを合成して計測対象物の断面を計測するものであり、
    前記データ再取得手段は、参照光出力をΔP上昇させてその出力上昇によりデータが取得できない部分がある場合は、さらに当該取得できない部分の範囲を記憶すると共に、参照光出力をさらにΔP上昇させて該記憶範囲のデータを取得する手順を繰り返し行うものであることを特徴とする自動断面計測装置。
  2. 前記参照光照射手段は、計測対象物に一定の細い幅で参照光を照射するものであり、スリット状のレーザー光を照射するものあるいはポイントレーザー光を走査しながら照射するものであることを特徴とする請求項1に記載の自動断面計測装置。
  3. 前記データ取得手段は、参照光像データを点列化するものであることを特徴とする請求項1または2に記載の自動断面計測装置。
  4. 前記データ再取得手段は、参照光照射手段の出力が最大出力になるまで繰り返し、最大出力でもデータが取得できない場合はその部分はデータの取得はしないことを特徴とする請求項に記載の自動断面計測装置。
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