JP4634867B2 - 画像測定システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、被測定対象を支持する測定ステージに対して撮像手段が相対移動しながら指定された測定箇所で停止することなく瞬間的な画像情報を取り込むことにより画像測定を行う非停止測定モードを備えた画像測定システム及び方法に関する。

従来、ＣＮＣ画像測定機は、図８に示すように、ＣＣＤカメラ等の撮像手段に対して測定ステージを移動させ、測定箇所で停止させると共に、照明光量を調整して被測定対象の画像情報を取得し、取得された画像情報に対して測定ツール設定及びエッジ検出等の画像処理を施すことにより１つの測定箇所の測定を実行する。この測定を測定１，測定２，…のように全ての測定箇所について繰り返し実行することにより、必要な箇所の測定を行うようにしている（以下、このような測定モードを「標準モード」と呼ぶ。）。

これに対し、測定のスループットを向上させる目的で、測定箇所でも撮像手段に対して測定ステージを停止させることなく測定動作を行う測定モード（以下、このような測定モードを「非停止測定モード」と呼ぶ。）を備えた画像測定機が提案されている（特許文献１）。この画像測定機は、図９に示すように、測定ステージを測定箇所で停止させることなく被測定対象にストロボ照明を照射するか又はシャッター付きのＣＣＤカメラを使用して撮像された瞬間的な画像情報を取り込むことにより画像測定を行うようにしたものである。この非停止測定モードによれば、ステージの移動速度とストロボパルス幅との関係を適切に設定することにより、測定精度をあまり低下させることなく、測定の高速化が実現可能になるという利点がある。
特表２００４−５３５５８７号公報、段落０００５〜０００６、図２

ところで、上述した非停止測定モードでは、被測定対象の画像情報の取り込み時のストロボ照明の点灯パルス幅又はシャッターの開放時間幅（以下、これらをまとめて「取込時間幅」と呼ぶ。）が広いほど、画像取得時のステージ移動量（取得画像のブレ量）は大きくなる。移動量が大きくなることは、一般的に測定精度を悪化させることになる。その一方で、被測定対象を撮像して測定に使用可能な画像情報を取得するためには、ある程度十分な照明光量又は撮像手段の露出時間が必要であり、このような観点からは、画像情報の取込時間幅を必要十分な値に設定する必要がある。

本発明は、このような点に鑑みされたもので、使用者が希望する測定に即した効率の良い画像測定を行うことができる画像測定システム及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る第１の画像測定方法は、被測定対象を支持する測定ステージに対して撮像手段を相対移動させながら指定された測定箇所で前記撮像手段を停止させることなく前記被測定対象の瞬間的な画像情報を取り込むことにより画像測定を行う画像測定方法において、測定精度優先モード及び測定速度優先モードのいずれかを選択するための指示を入力し、前記測定精度優先モードが選択された場合には、許容可能な測定精度又は画像取込時の移動量を入力するための処理を実行し、入力された測定精度又は移動量から前記測定ステージに対する前記撮像手段の相対移動速度を算出すると共に、算出された相対移動速度を超えない速度で前記画像情報を取り込み、前記測定速度優先モードが指定された場合には、前記測定ステージに対する前記撮像手段の相対移動速度を入力するための処理を実行し、入力された相対移動速度で前記画像情報を取り込むようにしたことを特徴とする。

また、本発明に係る第２の画像測定方法は、被測定対象を支持する測定ステージに対して撮像手段を相対移動させながら指定された測定箇所で前記撮像手段を停止させることなく前記被測定対象の瞬間的な画像情報を取り込むことにより画像測定を行う画像測定方法において、許容可能な測定精度又は画像取込時の移動量を入力するための処理を実行し、入力された測定精度又は移動量から前記測定ステージに対する前記撮像手段の相対移動速度を算出すると共に、算出された相対移動速度を超えない速度で前記画像情報を取り込むようにしたことを特徴とする。

本発明に係る第３の画像測定方法は、被測定対象を支持する測定ステージに対して撮像手段を相対移動させながら指定された測定箇所で前記撮像手段を停止させることなく前記被測定対象の瞬間的な画像情報を取り込むことにより画像測定を行う画像測定方法において、前記測定ステージに対する前記撮像手段の相対移動速度を入力するための処理を実行し、入力された相対移動速度から前記画像測定の測定精度又は画像取込時の移動量を算出してこれを表示すると共に、前記入力された相対移動速度で前記画像情報を取り込むようにしたことを特徴とする。

また、本発明に係る画像測定システムは、被測定対象を支持する測定ステージに対して撮像手段を相対移動させながら指定された測定箇所で前記撮像手段を停止させることなく前記被測定対象の瞬間的な画像情報を取り込むことにより画像測定を行う画像測定システムにおいて、測定精度優先モード及び測定速度優先モードのいずれかを選択するための指示を入力する手段と、前記測定精度優先モードが選択された場合には、許容可能な測定精度又は画像取込時の移動量を入力するための処理を実行し、入力された測定精度又は移動量から前記測定ステージに対する前記撮像手段の相対移動速度を算出すると共に、算出された相対移動速度を超えない速度で前記画像情報を取り込む手段と、前記測定速度優先モードが指定された場合には、前記測定ステージに対する前記撮像手段の相対移動速度を入力するための処理を実行し、入力された相対移動速度で前記画像情報を取り込む手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る第１及び第２の画像測定方法並びに画像測定システムによれば、許容可能な測定精度又は画像取込時の移動量を入力すると、入力された測定精度又は移動量から前記測定ステージに対する撮像手段の相対移動速度を算出すると共に、算出された相対移動速度を超えない速度で画像情報を取り込むので、所望の測定精度を下回ること無しに効率の良い測定が可能であるという効果を奏する。

また、本発明に係る第３の画像測定方法によれば、測定ステージに対する撮像手段の相対移動速度を入力するための処理を実行し、入力された相対移動速度から前記画像測定の測定精度又は画像取込時の移動量を算出してこれを表示するようにしているので、指定した相対移動速度が測定精度からみて適切であるかどうかを判断することが出来る。これにより、所望する測定精度を下回ることなく、効率の良い測定が可能であるという効果を奏する。

次に、添付の図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施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を駆動制御すると共に、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、計測結果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。

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、被測定対象（以下、ワークと呼ぶ）１２を載置する測定ステージ１３が装着されており、この測定ステージ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。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が測定ステージ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。

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及び表示装置２５を備えて構成されている。コンピュータ本体２１は、内部に記憶された所定のプログラムと共に、例えば図２に示す各機能を実現する。

すなわち、キーボード２２、Ｊ／Ｓ２３及びマウス２４等の入力手段からの指示入力に基づいて画像測定機１を制御するためのステージ移動処理部３１、照明調整処理部３２及び優先モード指定処理部３３が設けられている。ステージ移動処理部３１は、入力手段からのステージ移動指示入力に基づいて画像測定機１のＸＹＺ軸駆動機構を制御して、ＣＣＤカメラ１８の測定ステージ１３に対する位置を移動させる。照明調整処理部３２は、ティーチング時には、画像測定機１の照明装置を所定周期で連続的にストロボ点灯すると共に、入力手段からの照明調整指示入力に基づいてストロボ点灯のパルス幅を調整し、非停止測定モード時では、指定された測定箇所において、予め設定されたパルス幅でストロボ点灯させる。優先モード指定処理部３３は、測定精度優先モード及び測定速度優先モードのいずれかをオペレータが選択指示するための処理を実行すると共に、各指定されたモードで必要な情報をオペレータが入力するための処理を実行し、これら入力情報に基づいてステージ移動速度等を算出する処理を実行する。

これら各処理部３１〜３３で調整されたステージ位置、ストロボ点灯のパルス幅の情報及び優先モード指定情報等は、入力手段による所定の指示入力に基づいてパラメータ取込部３４で取り込まれる。パラメータ取込部３４で取り込まれたパラメータは、パラメータ記憶部３５に記憶される。パートプログラム生成部３６は、パラメータ記憶部３５に記憶されたパラメータを使用して測定用のパートプログラムを生成する。生成されたパートプログラムは、パートプログラム記憶部３７に記憶される。

パートプログラム実行部３８は、パートプログラム記憶部３７から必要なパートプログラムを読み出してこれを実行し、パートプログラムに記述された各種命令に従って、ステージ移動処理部３１、照明調整処理部３２、優先モード指定処理部３３、画像取得部４２及び画像処理部４３を適宜駆動する。ＣＣＤカメラ１８で撮像された画像情報は、画像記憶部４１に逐次記憶される。画像記憶部４１に記憶された画像情報は、表示装置２５で逐次表示される一方、パートプログラムに基づき画像取得部４２によって静止画としてキャプチャされる。画像処理部４３は、画像取得部４２で取得した画像情報に対して、測定ツールの設定、エッジ検出、座標検出等の画像測定のための画像処理を実行する。

次に、このように構成された本実施形態に係る画像測定システムの測定動作と優先モード指定方法について説明する。

まず、優先モード指定方法の説明に先立ち、照明制御方法について説明する。図３は、照明制御方法を説明するための波形図である。照明装置のストロボパルスは、例えばＣＣＤカメラ１８の垂直同期信号(VSync）に同期するように生成される。パルス幅を（１）から（２）のように広くすると、表示装置２５に表示される画像が全体的に明るくなり、パルス幅を（２）〜（１）のように狭くすると、表示装置２５に表示される画像が全体的に暗くなる。実際のストロボ照明では、調整されたパルス幅の１つのパルスが使用される。

図４は、照明調整用の照明ダイアログ５０を示す図である。パルス幅の調整は、表示装置２５に表示される画像を確認しながら、このダイアログ５０の透過照明、落射照明及びＰＲＬ（プログラム制御リング照明）に対応したスライダ５１によって、それぞれ０〜１００％のダイアログ調整をするか、入力ボックス５２に数値を入力することにより、最も適切な光量を目視で決定することにより行うことができる。ダイアログ５０の下端には、後述する移動量ｄと移動速度ｖのボックス５３，５４が設けられている。これらのボックス５３，５４については後述する。なお、ストロボ照明としては、ＬＥＤ、キセノンランプ等を使用することができる。

ここで、ストロボ照明の点灯パルス幅をｗ、測定ステージ１３の移動速度をｖ、取得画像の移動量（ブレ量）をｄ、測定精度をａ、ワーク１２に照射される光の明るさをｉとすると、
［数１］
ｖ＝ｆ_１（ｄ／ｗ）
ｄ＝ｆ_２（ｖ・ｗ）
ａ＝ｇ（ｄ）
ｉ＝ｈ（ｗ）
（但し、ｆ_１（ｘ）、ｆ_２（ｘ）、ｇ（ｘ）、ｈ（ｘ）は、ｘの関数を示す。）
で表すことが出来る。

以上の式から明らかなように、許容可能な移動量ｄと、点灯パルス幅ｗが与えられれば、測定ステージ１３の移動速度ｖが決定される。このように、移動量ｄ（又は測定精度ａ）を設定値として与えて、測定ステージ１３の許容可能な移動速度ｖを求め、この移動速度ｖを超えない速度で画像情報を取り込んで非停止測定動作を行うモードを“測定精度優先モード”と呼ぶ。

また、逆に測定ステージ１３の移動速度ｖが与えられると、点灯パルス幅との関係から移動量ｄが求められる。このように測定ステージ１３の移動速度ｖを直接指定して非停止測定動作を行うモードを“測定速度優先モード”と呼ぶ。

次に、各優先モードの設定方法について説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る優先モード設定のためのダイアログを示す図である。

この優先モード選択ダイアログ６０は、“測定精度優先モード（規定値）”及び“測定速度優先モード”を選択するためのトグルスイッチ６１，６２と、各トグルスイッチ６１，６２の下に設けられた入力ボックス６３，６４と、“ＯＫ”、“キャンセル”ボタン６５，６６とを備えて構成されている。

図６は、上述した優先モード指定処理を示すフローチャートである。まず、測定精度優先モードのトグルスイッチ６１がオフからオンに変わったか、また、測定速度優先モードのトグルスイッチ６２がオフからオンに変わったかをそれぞれチェックする（Ｓ１１，Ｓ１３）。

もし、測定精度優先モードのトグルスイッチ６１がオンになったら、移動量ｄの入力ボックス６３をオン（入力可能状態）にすると共に、移動速度ｖの入力ボックス６４をオフ（入力禁止状態）にする。これにより、移動量ｄの設定入力が可能になるので、オペレータは、許容可能な移動量ｄを入力ボックス６３に入力することにより設定する。

また、測定速度優先モードのトグルスイッチ６２がオンになったら、移動量ｄの入力ボックス６３をオフ（入力禁止状態）にすると共に、移動速度ｖの入力ボックス６４をオン（入力可能状態）にする。これにより、移動速度ｖの設定入力が可能になるので、オペレータは、移動速度ｖを入力ボックス６４に入力することにより設定する。

続いて、ＯＫボタン６５のクリックの有無を確認し（Ｓ１５）、ＯＫボタン６５のクリックが有った場合には、トグルスイッチ６１又は６２がオンになっている入力ボックス６３又は６４に入力された数値をパラメータとしてパラメータ取込部３４が取り込む（Ｓ１６）。また、上述した数１に基づき、取り込まれた移動量ｄから移動速度ｖを計算し、又は取り込まれた移動速度ｖから移動量ｄを算出する（Ｓ１７）。そして、優先モード指定処理を終了する。

一方、ＯＫボタン６５の代わりにキャンセルボタン６６がクリックされたことを検出したら（Ｓ１８）、入力値を全てクリアして処理を終了する（Ｓ１９）。

このようにして、本実施形態のシステムでは、優先モード選択ダイアログ６０内で、測定精度優先モードと測定速度優先モードのいずれかを選択し、測定精度優先モードが選択された場合には、許容可能な移動量ｄを入力するための処理を実行し、入力された移動量ｄから測定ステージ１３に対するＣＣＤカメラ１８の相対移動速度ｖを算出し、この算出された相対移動速度ｖを超えないように画像情報を取り込み、画像測定を実行する。また、測定速度優先モードが選択された場合には、相対移動速度ｖを入力するための処理を実行し、入力された相対移動速度で画像情報を取り込み、画像測定を実行する。

なお、図４に示した照明ダイアログ５０のボックス５３，５４には、それぞれ入力又は計算された移動量ｄ及び移動速度ｖが表示されるようになっている。このようにすると、それらの値をも参照して照明調整することができ、明るさと測定精度とのバランス等を考慮することができる。この場合、現在選択されているモードで入力可能なパラメータは、照明ダイアログ５０においても、透過、落射、ＰＲＬ等、複数の照明について調整可能とすれば照明調整が更に容易になる。図示の例は、優先モード選択ダイアログ６０で測定速度優先モードを選択しているため、照明ダイアログ５０においても、ボックス５４で移動速度ｖの調整が可能となっている例である。この場合、移動量ｄは移動速度ｖと点灯パルス幅ｗから計算され、ボックス５３で表示されるが、直接調整をすることはできないようになっている。測定精度優先モードが選択されている場合には、ボックス５３が調整可能、ボックス５４が調整不可となる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるのではない。

図７は、本発明の他の実施形態に係る画像測定システムの優先モード選択ダイアログ７０を示す図である。

この実施形態では、各優先モードにそれぞれパラメータ入力用の入力ボックス６３，６４と、これらのパラメータから計算されるパラメータの表示ボックス６７，６８を併設させている。このように、他のパラメータの表示も行えば、入力したパラメータが妥当であるか否かを判断することができるので、更に設定が容易になる。

この発明の一実施形態に係る画像測定システムの構成を示す外観斜視図である。 同システムにおけるコンピュータの機能ブロック図である。 同システムにおける照明制御方法を説明するための波形図である。 同システムにおける照明調整用の照明ダイアログを示す図である。 同システムにおける優先モード選択ダイアログを示す図である。 同優先モード指定処理を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る画像測定システムにおける優先モード選択ダイアログを示す図である。 標準モードでの測定を説明するための図である。 非停止測定モードでの測定を説明するための図である。

符号の説明

１…画像測定機、２…コンピュータ、３…プリンタ、１２…ワーク、１３…測定ステージ、１８…ＣＣＤカメラ、３１…ステージ移動処理部、３２…照明調整処理部、３３…優先モード指定処理部、３４…パラメータ取込部、３５…パラメータ記憶部、３６…パートプログラム生成部、３７…パートプログラム記憶部、３８…パートプログラム実行部、４１…画像記憶部、４２…画像取得部、４３…画像処理部、５０…照明ダイアログ、６０，７０…優先モード選択ダイアログ。

Claims (4)

1. 被測定対象を支持する測定ステージに対して撮像手段を相対移動させながら指定された測定箇所で前記撮像手段を停止させることなく前記被測定対象の瞬間的な画像情報を取り込むことにより画像測定を行う画像測定方法において、
   測定精度優先モード及び測定速度優先モードのいずれかを選択するための指示を入力し、
   前記測定精度優先モードが選択された場合には、許容可能な取得された画像情報のブレ量を表す測定精度又は画像取込時の移動量を入力するための処理を実行し、入力された測定精度又は移動量から前記測定ステージに対する前記撮像手段の相対移動速度を算出すると共に、算出された相対移動速度を超えない速度で前記画像情報を取り込み、
   前記測定速度優先モードが指定された場合には、前記測定ステージに対する前記撮像手段の相対移動速度を入力するための処理を実行し、入力された相対移動速度で前記画像情報を取り込む
   ようにしたことを特徴とする画像測定方法。
2. 被測定対象を支持する測定ステージに対して撮像手段を相対移動させながら指定された測定箇所で前記撮像手段を停止させることなく前記被測定対象の瞬間的な画像情報を取り込むことにより画像測定を行う画像測定方法において、
   許容可能な取得された画像情報のブレ量を表す測定精度又は画像取込時の移動量を入力するための処理を実行し、入力された測定精度又は移動量から前記測定ステージに対する前記撮像手段の相対移動速度を算出すると共に、算出された相対移動速度を超えない速度で前記画像情報を取り込む
   ようにしたことを特徴とする画像測定方法。
3. 前記画像情報の取込時間幅をｗ、前記画像情報の取込時の移動量をｄとしたとき、
   前記相対移動速度ｖを、ｖ＝ｆ_１（ｄ／ｗ）（但し、ｆ_１（ｘ）は、ｘの関数）によって算出することを特徴とする請求項１又は２記載の画像測定方法。
4. 被測定対象を支持する測定ステージに対して撮像手段を相対移動させながら指定された測定箇所で前記撮像手段を停止させることなく前記被測定対象の瞬間的な画像情報を取り込むことにより画像測定を行う画像測定システムにおいて、
   測定精度優先モード及び測定速度優先モードのいずれかを選択するための指示を入力する手段と、
   前記測定精度優先モードが選択された場合には、許容可能な取得された画像情報のブレ量を表す測定精度又は画像取込時の移動量を入力するための処理を実行し、入力された測定精度又は移動量から前記測定ステージに対する前記撮像手段の相対移動速度を算出すると共に、算出された相対移動速度を超えない速度で前記画像情報を取り込む手段と、
   前記測定速度優先モードが指定された場合には、前記測定ステージに対する前記撮像手段の相対移動速度を入力するための処理を実行し、入力された相対移動速度で前記画像情報を取り込む手段と
   を備えたことを特徴とする画像測定システム。