JP4074020B2 - 形状測定器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の形状を測定する形状測定器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、物体の各部の長さ、角度、距離、形状等を測定するために形状測定器が用いられている。図20はパーソナルコンピュータを用いた従来の形状測定器を示すブロック図である。
【0003】
図20の形状測定器は、撮像素子としてCCD(電荷結合素子)を用いたカメラ100、光源110、パーソナルコンピュータ120およびCRTモニタ130により構成される。カメラ100には、レンズ101が装着される。カメラ100は、支持台(図示せず)に固定される。
【0004】
測定対象物300は、カメラ100と光源110との間でステージ(図示せず)上に載置される。光源110からの光が測定対象物300に照射され、測定対象物300の透過像がカメラ100により撮像される。
【0005】
カメラ100により得られた画像信号は、パーソナルコンピュータ120に転送される。パーソナルコンピュータ120には、インタフェースとして働く画像取り込みボード121が装着される。画像取り込みボード121は、カメラ100から与えられた画像信号をCPU(中央演算処理装置)、メモリ、外部記憶装置等からなる信号処理部122に与える。
【0006】
信号処理部122は、画像データに基づいて測定対象物300の各部の長さ、角度、形状等の寸法を算出し、測定対象物300の画像および算出結果をモニタ130に表示させる。
【0007】
図21は図20のカメラ100により撮像された測定対象物の光量分布の一例を示す図である。図21の横軸はCCDの画素位置であり、縦軸は光量である。
【0008】
図21に示すように、測定対象物300が存在する領域では光量が低く、測定対象物300の周囲の領域では光量が高くなる。光量分布におけるエッジe1,e2は、測定対象物300の輪隔を表す。したがって、光量分布におけるエッジe1,e2間の距離を算出することにより、測定対象物300の寸法を測定することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の形状測定器においては、モニタ130に表示される測定対象物の複数のエッジを指定すると、指定されたエッジの座標が検出され、検出されたエッジの座標を用いて測定対象物の所望の部分の寸法が算出される。例えば、測定対象物の画像の2つのエッジを指定することにより2つのエッジ間の距離を算出することができる。このように測定対象物の所望の部分の寸法を算出するために、次のような種々の検出機能が準備される。
【0010】
例えば、図22(a)に示す検出機能では、直線エッジ600が検出される。図22(b)に示す検出機能では、2つの直線エッジ601,602間の中心線603が検出される。図22(c)に示す検出機能では、円エッジ604およびその中心点604aが検出される。
【0011】
また、図23(a)に示す検出機能では、円エッジ605の中心点606を通りかつエッジ607に垂直な直線608が検出される。図23(b)に示す検出機能では、2つの円エッジ609,610の中心点611,612を結ぶ直線613が検出される。図23(c)の検出機能では、2つの直線エッジ614,615の交点616を通りかつ別の直線エッジ617に垂直な直線618が検出される。
【0012】
さらに、図24(a)に示す検出機能では、2つの直線エッジ619,620間の中心線621が検出され、かつ別の2つの直線エッジ622,623間の中心線624が検出され、さらに中心線621,624間の中心線625が検出される。
【0013】
図24(b)に示す検出機能では、2つの円エッジ627,628の中心点629,630を結んだ直線631と別の直線エッジ632との間の中心線633が検出される。
【0014】
図24(c)の検出機能では、円エッジ634の中心点635を通りかつ別の2つの直線エッジ636,637間の中心線638に垂直な直線639が検出される。
【0015】
このような種々の検出機能により検出された直線または点の座標を用いて測定対象物の種々の部分の寸法を算出することができる。
【0016】
しかしながら、従来の形状測定器では、上記の種々の検出機能を実現するアルゴリズムを検出機能の内容ごとに作成する必要がある。すなわち、新たな検出機能を実現するためには新たなアルゴリズムを作成することが必要となる。そのため、ソフトウエアの開発工数が増大する。
【0017】
また、ユーザは、各検出機能を実行する際に、モニタ130の画面上に表示された測定対象物の画像のエッジを正確に指定する必要がある。そのため、測定に細かい作業が必要となり、測定時間が長くなる。
【0018】
さらに、複雑な検出機能を用いた場合、ユーザは検出された直線または点がどの直線または点に基づいて検出されたのかを認識することが困難となる。
【0019】
本発明の目的は、測定対象物の種々の部分を簡単な操作により短時間で測定することができるとともに開発工数が削減された形状測定器を提供することである。
【0020】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
(1)第1の発明
第1の発明に係る形状測定器は、測定対象物の形状を測定する形状測定器であって、光を測定対象物に投射する投光部と、投光部により投射されて測定対象物を透過した光を受光し、受光量に対応した信号を出力する受光部と、受光部からの出力信号をアナログ・デジタル変換し、デジタルの画像データを得る変換手段と、変換手段により得られた画像データに基づいて測定対象物の画像を画面上に表示する表示手段と、表示手段の画面上に表示された画像の複数点を指定するための画像位置指定手段と、画像位置指定手段により指定された複数点に基づいてエッジ検出領域を設定するエッジ検出領域設定手段と、検出するエッジの種類の選択のために表示手段の画面上にエッジの種類を選択可能に表示させるエッジ種類選択手段と、エッジ検出領域設定手段により設定されたエッジ検出領域内において画面上で選択された種類のエッジを検出するエッジ検出手段と、エッジ検出手段により検出されたエッジから少なくとも1つのエッジを選択するためのエッジ選択手段と、2つのエッジの中心点をつないだ中心線からなる補助線、1点を通りかつ1つのエッジに垂直な直線からなる補助線および2つのエッジの交点からなる補助点を含む少なくとも3種類の補助線または補助点から、算出する補助線または補助点の種類の選択のために、表示手段の画面上に補助線または補助点の種類を選択可能に表示させる補助選択手段と、エッジ選択手段により選択されたエッジに基づいて、画面上で選択された種類の補助線または補助点を算出する補助算出手段と、エッジ検出手段により検出されたエッジまたは補助算出手段により算出された補助線または補助点を算出対象として指定するための算出対象指定手段と、算出する物理量の種類の選択のために画面上に物理量の種類を選択可能に表示させる物理量選択手段と、算出対象指定手段により指定された複数の算出対象に関して画面上で選択された種類の物理量を算出する物理量算出手段とを備えたものである。
【0021】
本発明に係る形状測定器においては、投光部により測定対象物に光が投射され、測定対象物を透過した光が受光部により受光され、受光量に対応する信号が出力される。受光部の出力信号は変換手段によりアナログ・デジタル変換され、デジタルの画像データが得られる。その画像データに基づいて表示手段により測定対象物の画像が画面上に表示される。
【0022】
表示手段の画面上に表示された画像の複数点が画像位置指定手段により指定されると、指定された複数点に基づいてエッジ検出領域設定手段によりエッジ検出領域が設定される。また、検出するエッジの種類の選択のために表示手段の画面上にエッジの種類がエッジ種類選択手段により選択可能に表示される。そして、設定されたエッジ検出領域内において画面上で選択された種類のエッジがエッジ検出手段により検出される。さらに、検出されたエッジから少なくとも1つのエッジがエッジ選択手段により選択される。一方、2つのエッジの中心点をつないだ中心線からなる補助線、1点を通りかつ1つのエッジに垂直な直線からなる補助線および2つのエッジの交点からなる補助点を含む少なくとも3種類の補助線または補助点から、算出する補助線または補助点の種類の選択のために、表示手段の画面上に補助線または補助点の種類が補助選択手段により選択可能に表示される。また、選択されたエッジに基づいて、画面上で選択された種類の補助線または補助点が補助算出手段により算出される。
【0023】
検出されたエッジまたは算出された補助線または補助点が算出対象指定手段により算出対象として指定される。また、算出する物理量の種類の選択のために画面上に物理量の種類が物理量選択手段により選択可能に表示される。指定された複数の算出対象に関して画面上で選択された種類の物理量が物理量算出手段により算出される。
【0024】
このように、選択されたエッジに基づいて、画面上で選択された種類の補助線または補助点が算出されるので、検出されたエッジまたは算出された補助線または補助点を算出対象として指定することにより、測定対象物の種々の部分に関する物理量を多数の専用のアルゴリズムを作成することなく算出することが可能となる。
【0025】
したがって、ソフトウエアの開発工数が削減されるとともに、簡単な操作で測定対象物の種々の部分を測定することができ、測定時間が短縮される。
【0026】
(2)第2の発明
第2の発明に係る形状測定器は、第1の発明に係る形状測定器の構成において、エッジ種類選択手段によるエッジの種類の表示と補助選択手段による補助線または補助点の種類の表示と物理量選択手段による物理量の種類の表示とを切り替える表示切替手段をさらに備えるものである。
(3)第3の発明
第3の発明に係る形状測定器は、第1または第2の発明に係る形状測定器の構成において、補助算出手段は既に算出された補助線または補助点に基づいて新たな補助線または補助点を算出可能であるものである。
(4)第4の発明
第4の発明に係る形状測定器は、第1〜第3のいずれかの発明に係る形状測定器の構成において、エッジの種類は、直線、円および円弧を含むものである。
(5)第5の発明
第5の発明に係る形状測定器は、第1〜第4のいずれかの発明に係る形状測定器の構成において、エッジ検出手段は、エッジ検出領域設定手段により設定されたエッジ検出領域内の画像データに基づいてエッジを検出するものである。
【0027】
この場合、複数点に基づいてエッジ検出領域が設定され、エッジ検出領域内の画像データに基づいてエッジが検出されるので、画像のエッジの近くの複数点を指定することによりエッジを容易に検出することができる。したがって、画像のエッジを正確に指定する操作が必要なくなる。
【0028】
(6)第6の発明
第6の発明に係る形状測定器は、第5の発明に係る形状測定器の構成において、エッジ検出手段により検出されたエッジを使用してエッジ検出領域を所定の位置に再設定するエッジ検出領域再設定手段をさらに備え、表示手段は、エッジ検出領域再設定手段により再設定されたエッジ検出領域を画面上に表示するものである。
【0029】
この場合、エッジ検出手段により検出されたエッジ検出領域がエッジ検出領域再設定手段により所定の位置に再設定され、再設定されたエッジ検出領域が表示手段により画面上に表示される。したがって、ユーザは検出されたエッジを容易に認識することができる。
【0032】
(7)第7の発明
第7の発明に係る形状測定器は、第1〜第6のいずれかの発明に係る形状測定器の構成において、補助算出手段は、補助線または補助点の種類として2点を結ぶ直線を表示手段の画面上にさらに選択可能に表示させるものである。
【0033】
この場合、補助線または補助点の種類として2点を結ぶ直線が表示手段の画面上にさらに選択可能に表示される。
【0034】
(8)第8の発明
第8の発明に係る形状測定器は、第1〜第7のいずれかの発明に係る形状測定器の構成において、補助算出手段により算出された補助線または補助点とこの補助線または補助点の算出の基礎となる線または点との関係を記憶する記憶手段と、補助算出手段により算出された補助線または補助点を指定するための補助指定手段とをさらに備え、表示手段は、記憶手段に記憶された関係に基づいて指定手段により指定された補助線または補助点の算出の基礎となる線または点を画面上に表示するものである。
【0035】
この場合、表示された補助線または補助点のいずれかが指定されると、指定された補助線または補助点の算出の基礎となる線または点が画面上に表示される。したがって、ユーザは検出処理の内容を容易に認識することが可能となる。
【0036】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施例における形状測定器の構成を示す模式図である。なお、以下の説明で、CCDの画素(ピクセル)の単位よりも小さい単位をサブピクセルと呼ぶ。
【0037】
図1において、形状測定器1は、筐体10内に投光部20および受光部30を備える。投光部20と受光部30との間には、測定対象物が載置されるステージ40が設けられている。
【0038】
また、この形状測定器1には、各種信号および各種データを入力および出力するための入出力端子13が設けられている。入出力端子13には、ケーブル14を介してパーソナルコンピュータ70が接続される。
【0039】
パーソナルコンピュータ70は、キーボード71、マウス等のポインティングデバイス72およびディスプレイ73を備える。ディスプレイ73の画面には、測定対象物の画像を表示する画像表示部74、測定データを表示する測定結果表示部75および操作部76が形成される。
【0040】
図2は図1の形状測定器1の構造を示す模式的断面図である。
図2において、筐体10内に投光部20および受光部30が設けられている。投光部20は、発光ダイオード21、すりガラス等からなる拡散板22、絞り23、投光レンズ24、投光ミラー25および防塵用フィルタ26を含む。絞り23は、円形の開口部を有する薄板状部材からなり、絞り径は固定されている。受光部30は、防塵用フィルタ31、第1のレンズ32、受光ミラー33、バンドパスフィルタ35、絞り36、第2のレンズ37およびCCD(電荷結合素子)38を含む。絞り36は、円形の開口部を有する薄板状部材からなる。バンドパスフィルタ35、絞り36および第2のレンズ37はレンズ鏡筒34内に一体的に収納されている。また、レンズ鏡筒34およびCCD38はケース39内に一体的に収納されている。
【0041】
投光部20の防塵用フィルタ26と受光部30の防塵用フィルタ31との間には、ステージ40により透明ガラスからなる測定台41が配置されている。測定台41の支持面42上に測定対象物が支持される。測定台41の支持面42は受光部30の第1のレンズ32の光軸に垂直に設定されている。
【0042】
発光ダイオード21から出射された光は、拡散板22により拡散され、拡散板22による拡散光は、絞り23の円形の開口部を通過することにより円形に整形される。絞り23の円形の開口部を通過した光は、投光レンズ24により水平方向に進行する平行光に変換される。その平行光は、投光ミラー25により上方に反射され、防塵用フィルタ26を透過し、測定台41上の測定対象物に照射される。
【0043】
測定対象物を透過した光は、防塵用フィルタ31を透過し、第1のレンズ32により集光され、受光ミラー33により水平方向に反射される。受光ミラー33により反射された光は、バンドパスフィルタ35を透過し、絞り36の円形の開口部を通過し、第2のレンズ37によりCCD38の受光領域に結像される。
【0044】
図3は図1の形状測定器のブロック図である。
図3において、タイミング発生回路51は、垂直同期パルスV、水平同期パルスHおよびCCDシャッタパルスSHを発生するとともに、LED(発光ダイオード)点灯パルスLDを発生する。LED(発光ダイオード)点灯回路52は、タイミング発生回路51により発生されたLED点灯パルスLDに応答して発光ダイオード21を点灯させる。
【0045】
発光ダイオード21から出射された光は、絞り23の円形の開口部を通過し、投光レンズ24により平行光にされ、測定対象物に照射される。測定対象物からの透過光は、第1のレンズ32により集光され、絞り36の円形の開口部を通過し、第2のレンズ37によりCCD38の受光領域に結像される。CCD38は、受光量に対応するアナログの出力信号を導出する。
【0046】
A/D変換器(アナログ−デジタル変換器)53は、CCD38の出力信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号を画像データとして画像メモリ54に書き込むとともに、動画処理回路57に与える。
【0047】
エッジ検出処理部55は、微分器を含み、画像メモリ54から読み出された画像データを微分することにより後述する方法で画像のエッジの位置を検出し、エッジデータとしてエッジメモリ56に書き込む。動画処理回路57は、A/D変換器53から与えられた画像データに基づいて測定対象物の画像を示す動画データを出力する。
【0048】
マイクロコンピュータ58は、エッジメモリ56に記憶されたエッジデータおよび動画処理回路57から出力される動画データを選択的に通信インタフェース回路59を介してパーソナルコンピュータ70に送信する。また、マイクロコンピュータ58は、パーソナルコンピュータ70から通信インタフェース回路59を介して与えられた指令信号に基づいてエッジ検出処理部55に処理開始トリガ信号TRおよびエッジ検出ウィンドウ指定信号EDを与える。
【0049】
パーソナルコンピュータ70は、マイクロコンピュータ58から通信インタフェース回路59を介して送信された動画データに基づいて測定対象物の画像を図1のディスプレイ73の画面上の画像表示部74に表示する。また、パーソナルコンピュータ70は、マイクロコンピュータ58から通信インタフェース回路59を介して送信されたエッジデータに基づいて測定対象物の各部の長さ、角度、距離等の寸法を算出し、算出結果を測定データとして図1のディスプレイ73の画面上の測定結果表示部75に表示する。
【0050】
図4は図1のA/D変換器53の出力値の一例を示す図である。図4において、横軸はCCD38の画素位置であり、縦軸はA/D変換器53の出力値である。図4に示すように、A/D変換器53の出力値は、CCD38の画素位置「−3」から「2」にかけて立ち上がっている。
【0051】
図5は図1のエッジ検出処理部55の微分器の出力値の一例を示す図である。図5において、横軸はCCD38の画素位置であり、縦軸は微分器の出力値である。図5に示すように、微分器の出力値のピーク位置PK0はCCD38の画素位置「0」となっている。微分器の出力値のピーク位置PK0がCCD38の画素レベルでのエッジ位置となる。
【0052】
したがって、エッジ検出処理部55は、画素レベルでのピーク位置PK0を画素レベルでのエッジ位置としてエッジメモリ56に格納する。
【0053】
また、エッジ検出処理部55は、画素レベルでのピーク位置PK0における微分器の出力値と前後の画素位置における微分器の出力値に基づいてサブピクセルレベルでのピーク位置PK1を算出する。この場合、エッジ検出処理部55は、画素レベルでのピーク位置PK0における微分器の出力値および前後の画素位置における微分器の出力値に対して所定のサブピクセルテーブルを用いて波形近似を行うことによりサブピクセルレベルでのピーク位置PK1を算出する。
【0054】
サブピクセルテーブルには、画素レベルでのピーク位置PK0とサブピクセルレベルでのピーク位置PK1との差分値ΔPKがルックアップテーブルとして格納されている。したがって、サブピクセルテーブルに画素レベルでのピーク位置PK0における微分器の出力値および前後の画素位置における微分器の出力値を与えると、差分値ΔPKが出力される。エッジ検出処理部55は、画素レベルでのピーク位置PK0およびサブピクセルテーブルから出力された差分値ΔPKを用いてサブピクセルレベルでのピーク位置PK1を算出する。
【0055】
図6は図1のパーソナルコンピュータ70のディスプレイ73の第1の画面を示す図である。
【0056】
図6に示すように、ディスプレイ73の画面上の画像表示部74には測定対象物の画像が表示される。また、測定結果表示部75には、測定データを表示する複数のフレームが構成されている。さらに、操作部76には、エッジ/補助ボタン81、測定指定ボタン82および測定実行ボタン83が形成されている。エッジ/補助ボタン81を指定した場合には、8個のコマンドボタン61〜68が表示される。
【0057】
図7は図6のコマンドボタン61〜68に対応するエッジ検出機能および補助線/補助点検出機能を示す図である。コマンドボタン61〜68により図7(a)〜(h)の検出機能がそれぞれ選択される。
【0058】
これらの検出機能は、パーソナルコンピュータ70のハードディスク等の記録媒体に格納される検出処理プログラムに従ってCPU(中央演算処理装置)および図3のエッジ検出処理部55により実現される。
【0059】
なお、補助線とは、補助線/補助点検出機能により検出された線をいい、補助点とは、補助線/補助点検出機能により検出された点をいう。
【0060】
ポインティングデバイス72によりコマンドボタン61を指定すると、図7(a)に示す直線エッジの検出機能が選択される。この場合、ポインティングデバイス72により指定された直線エッジ150が検出される。コマンドボタン62を指定すると、図7(b)に示す円エッジの検出機能が選択される。この場合、指定された円エッジ151およびその中心点が検出される。
【0061】
コマンドボタン63を指定すると、図7(c)に示す円弧エッジの検出機能が選択される。この場合、指定された円弧エッジ153が検出される。この円弧エッジの検出機能は、円エッジの検出機能の一部である。
【0062】
コマンドボタン64を指定すると、図7(d)に示す中心線エッジの検出機能が選択される。この場合、指定された範囲内の2つのエッジ153,154間の中心点をつないだ中心線155が検出される。
【0063】
コマンドボタン65を指定すると、図7(e)に示す2直線間の中心線の検出機能が選択される。2直線としてはエッジまたは補助線を指定することができる。この場合、指定された2つの直線156,157間の中心線158が検出される。
【0064】
コマンドボタン66を指定すると、図7(f)に示す1点を通りかつ1直線に垂直な直線の検出機能が選択される。1点としては円エッジの中心点または補助点を指定することができる。1直線としては直線エッジまたは補助線を指定することができる。この場合、指定された点159を通りかつ指定された直線160に垂直な直線161が検出される。
【0065】
コマンドボタン67を指定すると、図7(g)に示す2点を結ぶ直線の検出機能が選択される。2点としては、円エッジの中心点または補助点を指定することができる。この場合、指定された点162と指定された点163とを結ぶ直線164が検出される。
【0066】
コマンドボタン68を指定すると、図7(h)の2直線の交点の検出機能が選択される。2直線としては直線エッジまたは補助線を指定することができる。この場合、指定された直線165と指定された直線166との交点167が検出される。
【0067】
図8は図1のパーソナルコンピュータ70のディスプレイ73の第2の画面を示す図である。
【0068】
操作部76の測定指定ボタン82を指定すると、測定の種類を指定する算出指定ボタン91〜98および保存ボタン99が表示される。
【0069】
算出指定ボタン91を指定すると、2直線間の距離の算出処理が選択される。算出指定ボタン92を指定すると、2直線間の角度の算出処理が選択される。算出指定ボタン93を指定すると、円の半径の算出処理が選択される。算出指定ボタン94を指定すると、円の直径の算出処理が選択される。
【0070】
算出指定ボタン95を指定すると、直線と点または円の中心点との距離の算出処理が選択される。算出指定ボタン96を指定すると、直線と円の接線との距離の算出処理が選択される。算出指定ボタン97を指定すると、2つの点または円の中心点間の距離の算出処理が選択される。算出指定ボタン98を指定すると、2つの円の接線間の距離の算出処理が選択される。
【0071】
この場合、測定結果表示部75のフレームを指定した後に、算出指定ボタン91〜98のいずれかを指定することにより、指定されたフレームに測定の種類を対応づけることができる。なお、保存ボタン99を指定すると、指定されたフレームと指定された測定の種類との対応がパーソナルコンピュータ70のメモリ、ハードディスク等の記録媒体に保存される。
【0072】
図9は図1のパーソナルコンピュータ70のディスプレイ73の第3の画面を示す図である。
【0073】
操作部76の測定実行ボタン83を指定すると、データ測定ボタン84が表示される。測定結果表示部75のフレームを指定し、データ測定ボタン84を指定すると、図8の画面で指定された測定の種類が実行され、算出結果が測定データとして測定結果表示部75の対応するフレームに表示される。
【0074】
次に、図10に示す測定対象物の測定の一例を図11〜図13を参照しながら説明する。
【0075】
ここでは、図10の測定対象物において、エッジ201,202間の中心線203を検出し、かつエッジ204,205間の中心線206を検出し、さらに中心線203,206間の中心線207を検出し、中心線207とエッジ208との間の距離L1を算出する場合を説明する。
【0076】
まず、図6のエッジ/補助ボタン81を指定し、コマンドボタン61を指定した後、図11(a)に示すように、エッジ201の線上または近くの2点211,212を指定する。それにより、図11(b)に示すように、エッジ201上にエッジ検出ウインドウ301が表示され、直線エッジの検出機能によりエッジ201の座標が検出される。
【0077】
同様にして、図11(c)に示すように、エッジ202,204,205,208を指定すると、エッジ検出ウインドウ302,304,305,308がそれぞれ表示され、エッジ202,204,205,208の座標が検出される。
【0078】
次に、図12(d)に示すように、図6のコマンドボタン65を指定し、検出されたエッジ201の線上または近くの1点213を指定し、かつ検出されたエッジ202の近くの1点214を指定することにより、エッジ201,202を選択する。
【0079】
それにより、図12(e)に示すように、2直線間の中心線の検出機能によりエッジ201,202間の中心線203が検出され、画面に表示される。
【0080】
同様にして、図12(f)に示すように、図6のコマンドボタン65を指定し、エッジ204,205を選択する。それにより、選択されたエッジ204,205間の中心線206が検出され、画面に表示される。
【0081】
次に、図13(g)に示すように、図6のコマンドボタン65を指定し、検出された中心線203の線上または近くの1点215を指定し、かつ検出された中心線206の線上または近くの1点216を指定することにより、中心線203,206を選択する。
【0082】
それにより、図13(h)に示すように、2直線間の中心線の検出機能により選択された中心線203,206間の中心線207が検出され、画面に表示される。
【0083】
その後、測定指定ボタン82を指定することにより図8の画面を表示させ、測定結果表示部75のフレームを指定する。さらに、算出指定ボタン91を指定し、図13(i)に示すように、検出された中心線207の線上または近くの1点217を指定し、かつ検出されたエッジ208の線上または近くの1点218を指定することにより、中心線207およびエッジ208を選択する。以上の設定をハードディスク等にファイルとして保存する場合には、図8の保存ボタン99を指定する。その結果、以上述べてきた設定がファイルとして保存される。
【0084】
次に、測定実行ボタン83を指定することにより、図9の画面を表示させる。さらに、データ測定ボタン84を指定すると、すべてのフレームに対する測定が実行される。この場合、中心線207とエッジ208との間の距離が算出され、対応するフレームに算出された距離が表示される。
【0085】
図14はエッジ検出処理を示すフローチャートである。また、図15はエッジ検出処理におけるエッジ検出ウィンドウを正確な位置に再設定する動作を示す図である。
【0086】
ここでは、図15のエッジ500を検出する場合について説明する。以下、図14および図15を参照しながらエッジ検出処理について説明する。
【0087】
まず、図15(a)に示すように、ユーザにより図1のポインティングデバイス72を用いてエッジ500の近くの2点p1,p2が指定されると(ステップS1)、パーソナルコンピュータ70のエッジ検出処理プログラムは、指定された2点p1,p2に基づいてエッジ検出ウィンドウEWを設定する(ステップS2)。この場合、エッジ検出ウィンドウEWは、指定された2点p1,p2を結ぶ直線を中心として両側に所定幅の領域に設定される。
【0088】
次に、パーソナルコンピュータ70は、通信インタフェース回路59およびマイクロコンピュータ58を介してエッジ検出処理部55に処理開始トリガ信号TRおよびエッジ検出ウィンドウ指定信号EDを送信する。ここで、エッジ検出ウィンドウ指定信号EDは、エッジ検出ウインドウEWの位置を示す座標データである。
【0089】
これにより、図3のエッジ検出処理部55は、エッジ検出ウィンドウEW内の画像データに基づいてエッジ500の座標を検出する(ステップS3)。検出されたエッジ500の座標はエッジデータとしてエッジメモリ56に格納されるとともに、マイクロコンピュータ58および通信インタフェース回路59を介してパーソナルコンピュータ70に送信される。
【0090】
次に、パーソナルコンピュータ70のエッジ検出処理プログラムは、エッジデータに基づいてエッジ検出ウィンドウEWの2つの短辺EA,EBとエッジ500との交点501,502を算出する(ステップS4)。
【0091】
さらに、図15(b)に示すように、算出された交点501,502に基づいてエッジ検出ウィンドウEWを再設定する(ステップS5)。この場合、エッジ検出ウィンドウEWは、交点501,502を結ぶ直線を中心として両側に所定幅の領域に再設定される。
【0092】
このように、ユーザが画像表示部74の画面上の測定対象物の画像のエッジの近くの2点を指定することにより、エッジが検出されるとともに、エッジ検出ウィンドウEWが表示されたエッジに沿って再設定される。したがって、ユーザは画面上のエッジの正確な位置を指定する細かい操作が不要となる。その結果、測定時間が短縮される。
【0093】
上記のように、本実施例の形状測定器によれば、少ない数のエッジ検出機能および補助線/補助点検出機能を組み合わせることにより種々の測定内容が実現される。したがって、測定内容ごとにアルゴリズムを作成することなく、多様な測定を行うことが可能となる。その結果、ソフトウエアの開発工数が低減される。
【0094】
次に、図16および図17を用いて本実施例の形状測定器における検出処理の設定内容の確認処理の一例を説明する。
【0095】
ここでは、図16に示すように、エッジm1,m2間の中心線m5を検出し、かつエッジm3,m4間の中心線m6を検出し、さらに中心線m5,m6間の中心線m7を検出するものとする。この検出処理の設定内容は、階層的データ構造としてパーソナルコンピュータ70のメモリに格納される。
【0096】
なお、補助線としては、中心線以外に、垂直線、2点間直線等の種類があるが、中心線m7,m5,m6の配置を画面で見ることにより容易に中心線であることが理解できる。
【0097】
図17は図16の検出処理によりメモリに格納されるデータを示す図である。図17に示すように、エッジm1の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータM1が格納され、処理の種類として直線エッジの検出処理を示すデータが格納される。また、エッジm2の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータM2が格納され、処理の種類として直線エッジの検出処理を示すデータが格納される。
【0098】
エッジm3の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータM3が格納され、処理の種類として直線エッジの検出処理を示すデータが格納される。また、エッジm4の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータM4が格納され、処理の種類として直線エッジの検出処理を示すデータが格納される。
【0099】
次に、エッジm1,m2間の中心線m5の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータM5が格納され、処理の種類として2直線間の中心線の検出処理を示すデータが格納され、参照番号としてデータM1,M2が格納される。
【0100】
同様に、エッジm3,m4間の中心線m6の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータM6が格納され、処理の種類として2直線間の中心線の検出処理を示すデータが格納され、参照番号としてデータM3,M4が格納される。
【0101】
さらに、中心線m5,m6間の中心線m7の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータM7が格納され、処理の種類として2直線間の中心線の検出処理を示すデータが格納され、参照番号としてデータM5,M6が格納される。
【0102】
図18は図17のメモリに格納される階層的データ構造を示す図である。図18に示すように、図17のメモリに格納されるデータは、処理番号および参照番号によりデータは階層構造を有する。それにより、ユーザが検出処理の設定内容を容易に確認することができる。
【0103】
まず、図16の中心線m7をポインティングデバイス72で指定すると、メモリに記憶される処理番号のデータM7に対応する参照番号のデータM5,M6に基づいて中心線m5,m6が中心線m7とともに画面上で強調表示される。これにより、ユーザは、中心線m7が中心線m5,m6に基づいて形成されたものであることを確認することができる。
【0104】
同様に、ポインティングデバイス72で中心線m5を指定すると、メモリに記憶された処理番号のデータM5に対応する参照番号のデータM1,M2に基づいてエッジm1,m2が中心線m5とともに画面上で強調表示される。これにより、ユーザは、中心線m5が中心線m1,m2に基づいて形成されたものであることを確認することができる。
【0105】
また、ポインティングデバイス72で中心線m6を指定すると、メモリに記憶された処理番号のデータM6に対応する参照番号のデータM3,M4に基づいてエッジm3,m4が中心線m6とともに画面上で強調表示される。これにより、ユーザは、中心線m6がエッジm3,m4に基づいて形成されたものであることを確認することができる。
【0106】
このように、処理番号、処理の種類および参照番号がメモリ内に階層的データ構造として格納されるので、一種類のアルゴリズムにより種々の検出処理の設定内容の確認処理を容易に実現することができる。
【0107】
なお、検出処理の設定内容の確認処理を階層的データ構造を用いずに実現することも可能である。
【0108】
例えば、図19に示すように、処理番号、参照番号およびモードを一次元的データ構造によりメモリの領域A〜Nに格納し、領域Aを領域C,Iに対応付け、領域Cを領域E,Gに対応付け、領域Iを領域K,Mに対応付ける専用のアルゴリズムを用意する。これにより、検出処理の設定内容を確認することができる。
【0109】
しかしながら、この場合には、検出処理の内容ごとに専用の対応付けのアルゴリズムを作成する必要があり、多数のアルゴリズムが必要となる。
【0110】
一方、図17に示した階層的データ構造を用いると、検出処理の内容にかかわらず同一のアルゴリズムで検出処理の設定内容の確認処理を実現することが可能となる。
【0111】
本実施例では、A/D変換器53が変換手段に相当し、ディスプレイ73が表示手段に相当し、ポインティングデバイス72およびディスプレイ73がエッジ指定手段、画像位置指定手段、算出対象指定手段および補助指定手段に相当する。また、パーソナルコンピュータ70およびエッジ検出処理部55がエッジ検出手段に相当し、パーソナルコンピュータ70が補助算出手段、物理量算出手段、エッジ検出領域設定手段およびエッジ検出領域再設定手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における形状測定器の構成を示す模式図である。
【図2】図1の形状測定器の構造を示す模式的断面図である。
【図3】図1の形状測定器のブロック図である。
【図4】図1の形状測定器におけるA/D変換器の出力値の一例を示す図である。
【図5】図1の形状測定器におけるエッジ検出処理部の微分器の出力値の一例を示す図である。
【図6】図1のパーソナルコンピュータのディスプレイに表示される第1の画面を示す図である。
【図7】図1の形状測定器における各種検出機能を示す図である。
【図8】図1のパーソナルコンピュータのディスプレイに表示される第2の画面を示す図である。
【図9】図1のパーソナルコンピュータのディスプレイに表示される第3の画面を示す図である。
【図10】測定対象物の一例を示す図である。
【図11】図10の測定対象物の測定の一例を説明するための図である。
【図12】図10の測定対象物の測定の一例を説明するための図である。
【図13】図10の測定対象物の測定の一例を説明するための図である。
【図14】エッジ検出処理を示すフローチャートである。
【図15】エッジ検出処理におけるエッジ検出ウインドウの再設定を示す図である。
【図16】検出手段の設定内容の確認処理を説明するための図である。
【図17】図16の検出手段によりメモリに格納されるデータを示す図である。
【図18】図17のメモリに格納される階層的データ構造を示す図である。
【図19】検出処理によりメモリに格納される一次元的データ構造および各領域の対応付けを示す図である。
【図20】従来の形状測定器を示すブロック図である。
【図21】図20の形状測定器におけるカメラにより撮像される測定対象物の光量分布の一例を示す図である。
【図22】従来の形状測定器における検出機能を示す図である。
【図23】従来の形状測定器における検出機能を示す図である。
【図24】従来の形状測定器における検出機能を示す図である。
【符号の説明】
1 形状測定器
20 投光部
30 受光部
53 A/D変換器
54 画像メモリ
55 エッジ検出処理部
56 エッジメモリ
61〜68 コマンドボタン
70 パーソナルコンピュータ
72 ポインティングデバイス
73 ディスプレイ
74 画像表示部
75 測定結果表示部
76 操作部
81 エッジ/補助ボタン
82 測定指定ボタン
83 測定実行ボタン
91〜98 算出指定ボタン
Claims (8)
- 測定対象物の形状を測定する形状測定器であって、
光を測定対象物に投射する投光部と、
前記投光部により投射されて測定対象物を透過した光を受光し、受光量に対応した信号を出力する受光部と、
前記受光部からの出力信号をアナログ・デジタル変換し、デジタルの画像データを得る変換手段と、
前記変換手段により得られた画像データに基づいて測定対象物の画像を画面上に表示する表示手段と、
前記表示手段の前記画面上に表示された画像の複数点を指定するための画像位置指定手段と、
前記画像位置指定手段により指定された複数点に基づいてエッジ検出領域を設定するエッジ検出領域設定手段と、
検出するエッジの種類の選択のために前記表示手段の前記画面上にエッジの種類を選択可能に表示させるエッジ種類選択手段と、
前記エッジ検出領域設定手段により設定されたエッジ検出領域内において前記画面上で選択された種類のエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記エッジ検出手段により検出されたエッジから少なくとも1つのエッジを選択するためのエッジ選択手段と、
2つのエッジの中心点をつないだ中心線からなる補助線、1点を通りかつ1つのエッジに垂直な直線からなる補助線および2つのエッジの交点からなる補助点を含む少なくとも3種類の補助線または補助点から、算出する補助線または補助点の種類の選択のために、前記表示手段の前記画面上に補助線または補助点の種類を選択可能に表示させる補助選択手段と、
前記エッジ選択手段により選択されたエッジに基づいて、前記画面上で選択された種類の補助線または補助点を算出する補助算出手段と、
前記エッジ検出手段により検出されたエッジまたは前記補助算出手段により算出された補助線または補助点を算出対象として指定するための算出対象指定手段と、
算出する物理量の種類の選択のために前記画面上に物理量の種類を選択可能に表示させる物理量選択手段と、
前記算出対象指定手段により指定された複数の算出対象に関して前記画面上で選択された種類の物理量を算出する物理量算出手段とを備えたことを特徴とする形状測定器。 - 前記エッジ種類選択手段によるエッジの種類の表示と前記補助選択手段による補助線または補助点の種類の表示と前記物理量選択手段による物理量の種類の表示とを切り替える表示切替手段をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の形状測定器。
- 前記補助算出手段は既に算出された補助線または補助点に基づいて新たな補助線または補助点を算出可能であることを特徴とする請求項1または2記載の形状測定器。
- 前記エッジの種類は、直線、円および円弧を含むことを特徴する請求項1〜3のいずれかに記載の形状測定器。
- 前記エッジ検出手段は、前記エッジ検出領域設定手段により設定されたエッジ検出領域内の画像データに基づいてエッジを検出することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の形状測定器。
- 前記エッジ検出手段により検出されたエッジを使用してエッジ検出領域を所定の位置に再設定するエッジ検出領域再設定手段をさらに備え、
前記表示手段は、前記エッジ検出領域再設定手段により再設定されたエッジ検出領域を前記画面上に表示することを特徴とする請求項5記載の形状測定器。 - 前記補助算出手段は、補助線または補助点の種類として2点を結ぶ直線を前記表示手段の前記画面上にさらに選択可能に表示させることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の形状測定器。
- 前記補助算出手段により算出された補助線または補助点とこの補助線または補助点の算出の基礎となる線または点との関係を記憶する記憶手段と、
前記補助算出手段により算出された補助線または補助点を指定するための補助指定手段とをさらに備え、
前記表示手段は、前記記憶手段に記憶された関係に基づいて前記指定手段により指定された補助線または補助点の算出の基礎となる線または点を前記画面上に表示することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の形状測定器。
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