JP5010155B2 - 形状測定装置 - Google Patents
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Description
この種の形状測定装置は、例えば図13に示すように、例えばスリット板を介して出射した線状の光L1を被検出物Waの表面に照射させ、その反射光L2を二次元撮像素子51にて受光するようになっているものがある。この反射光L2が二次元撮像素子51上に形成する照射像52は、被検出物Waの表面(被照射面)が平坦であれば、上記スリットの開口形と同じ形状(例えば直線状)をなす。一方、被検出物Waの表面に凹凸がある場合には、その凹凸に応じた形状をなす。従って、二次元撮像素子51での照射像52に基づいて被検出物Waの表面形状を検出(測定)することができる(特許文献1参照)。
具体的には、例えば、円柱状の被検出物の周面の形状を測定するために、被検出物を回転させつつ、線状の光を照射し、反射光の受光位置に基づいて、被検出物の形状を測定するものがある(図2参照)。
このように、複数の受光位置が生じた場合には、どの受光位置の光が被検出物の形状を示す光であるかわからないために、正確な形状測定が困難となる。
そこで、一の走査線上に複数の光が受光された場合には、当該走査線上における受光量の最も大きい位置を形状測定に用いる一の受光位置とすることが考えられる。
前記投光手段から投光された光のうち、被検出物にて反射した光が受光される二次元撮像手段と、
前記二次元撮像手段における複数の走査線における各受光位置を検出する受光位置検出手段と、
前記受光位置検出手段により検出された受光位置に基づき被検出物の形状を測定する形状測定手段と、
を備えた形状測定装置において、
前記受光位置検出手段により線状の光の線の方向に直交する方向の一の走査線について複数の受光位置が検出された場合に、前記走査線における一端側の受光位置を用いて前記形状測定手段が形状測定を行う第一モードと、前記受光位置検出手段により線状の光の線の方向に直交する方向の一の走査線について複数の受光位置が検出された場合に、前記走査線における他端側の受光位置を用いて前記形状測定手段が形状測定を行う第二モードと、のいずれかを選択可能なモード選択手段を備える構成としたところに特徴を有する。
前記形状測定手段は、
前記移動平均位置から所定画素以上離れた位置に受光された光による受光信号については形状測定に用いないところに特徴を有する。
前記受光位置検出手段により線状の光の線の方向に直交する方向の一の走査線について複数の受光位置が検出された場合に、前記選択されたモードにより前記形状測定に用いられる受光位置を用いて移動平均位置を算出するところに特徴を有する。
何らかの要因により一の走査線上に複数の光が受光された場合には、どの受光位置の光が被検出物の形状を示す光であるかわからないために、正確な形状測定が困難となる場合がある。そこで、一の走査線上に複数の光が受光された場合には、当該走査線上における受光量の最も大きい位置を形状測定に用いる一の受光位置とすることが考えられる。
しかし、受光量により形状測定に用いる一の受光位置を定めることとすると、形状測定を行うユーザにとっては、一の走査線上に受光された複数の光のうち、どの光が実際の形状測定に用いられたのかを認識することが困難である。
そこで、本構成によれば、線状の光の線の方向に直交する方向の一の走査線について複数の受光位置が生じる場合には、選択されているモードに応じて形状測定に用いる受光位置が定められるようになっている。これにより、選択されているモードにより、ユーザがどの受光位置の光が形状測定に用いられるかを認識することが可能になるから、より正確な形状測定を行うことが可能になる。
また、かかるモードをモード選択手段により選択可能に構成することで、ユーザ自身が測定に用いたい受光位置を選択することが可能になる。
移動平均位置から所定画素以上離れた位置に受光された光は、外乱光である可能性が高い。本構成によれば、外乱光が形状測定に与える悪影響を低減することができる。
本構成によれば、線状の光の線の方向に直交する方向の一の走査線について複数の受光位置が検出された場合であっても、外乱光の悪影響の低減に適した移動平均位置を算出することができる。
本構成によれば、より外乱光を除去しやすい移動方向を選択することが可能になる。
本発明の一実施形態を図1ないし図11によって説明する。
1.形状測定装置の全体構成
図1は、本発明に係る形状測定装置1の概略的構成である。
形状測定装置1は、被検出物Wの表面形状を測定するものである。なお、本実施形態では、円筒状物体(自動車のタイヤ等)の被検出物Wが回転する際の被検出物Wの表面形状(外周形状)を測定できるものである。
なお、本実施形態では、図3に示すように、線状のレーザ光L1は円筒状の被検出物Wの回転軸方向に照射されるようになっており、この線状のレーザ光L1の照射位置L’が被検出物Wの外周面に形成された段差Dと交差するようになっている。
具体的には、CPU14は、各走査線ごとに、受光信号Saの送信される順番により、いずれの受光位置からの受光信号Saであるかどうかを検出する。例えば、出力端側の受光位置からの受光信号Saについては、他方の受光位置からの受光信号Saよりも先に出力端から出力されるから、CPU14は、当該受光信号Saが出力端側の受光位置からの受光信号Saであることが検出できるようになっている。
なお、回転駆動部30には、図示しないロータリエンコーダが備えられており、所定の回転角度ごとに、オンオフが切り替わるパルス信号を制御回路15に送出する。これにより、CPU14は、被検出物Wの回転角度を認識できるようになっている。
(1)サンプリング処理
被検出物Wの形状測定に先立って、以下の処理が行われる。図10は、サンプリング処理のフローチャートである。
被検出物Wの表面形状測定時には、以下の処理が行われる。図11は、形状測定時の処理を示すフローチャートである。
図11に示すように、ユーザにより形状測定開始の指示が行われると、CPU14は、回転駆動部30に駆動信号を与えて被検出物Wを回転させる(S21)。
なお、S26の判断に先立って、1本の走査線上から複数の受光位置が検出されたかどうかの判断を行い、当該複数の受光位置が検出された場合にのみ、S26の第一モードであるかどうかの判断を行うようにしてもよい。
(1)何らかの要因により一の走査線上に複数の光が受光された場合には、どの受光位置の光が被検出物Wの形状を示す光であるかわからないために、正確な形状測定が困難となる場合がある。そこで、一の走査線上に複数の光が受光された場合には、当該走査線上における受光量の最も大きい位置を形状測定に用いる一の受光位置とすることが考えられる。
しかし、受光量により形状測定に用いる一の受光位置を定めることとすると、形状測定を行うユーザにとっては、一の走査線上に受光された複数の光のうち、どの光が実際の形状測定に用いられたのかを認識することが困難である。
また、かかるモードを操作部27(モード選択手段)により選択可能に構成することで、ユーザ自身が測定に用いたい受光位置を選択することが可能になる。
(3)CPU14(移動平均位置算出手段)における移動平均を算出する際の移動方向を選択する操作部27(移動方向選択手段)を備えるから、サンプリング時に外乱光を認識したユーザが、より外乱光を除去しやすい移動方向を選択することにより、より正確な形状測定を行うことが可能になる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
一方、本実施形態のように、CMOSイメージセンサを用いれば、CCDと比較して消費電力を少なくすることができる。
11…投光部(投光手段)
13…CMOSイメージセンサ(2次元撮像手段)
14…CPU (受光位置検出手段、形状測定手段、移動平均位置算出手段)
15…制御回路
17…記憶部
20…画素
27…操作部(モード選択手段、移動方向選択手段)
28…表示部
30…回転駆動部
L1…レーザ光
L2…反射光
W…被検出物
Claims (4)
- 線状の光を投光する投光手段と、
前記投光手段から投光された光のうち、被検出物にて反射した光が受光される二次元撮像手段と、
前記二次元撮像手段における複数の走査線における各受光位置を検出する受光位置検出手段と、
前記受光位置検出手段により検出された受光位置に基づき被検出物の形状を測定する形状測定手段と、
を備えた形状測定装置において、
前記受光位置検出手段により線状の光の線の方向に直交する方向の一の走査線について複数の受光位置が検出された場合に、前記走査線における一端側の受光位置を用いて前記形状測定手段が形状測定を行う第一モードと、前記受光位置検出手段により線状の光の線の方向に直交する方向の一の走査線について複数の受光位置が検出された場合に、前記走査線における他端側の受光位置を用いて前記形状測定手段が形状測定を行う第二モードと、のいずれかを選択可能なモード選択手段を備えることを特徴とする形状測定装置。 - 前記複数の走査線における各受光位置の移動平均位置を算出する移動平均位置算出手段を備え、
前記形状測定手段は、
前記移動平均位置から所定画素以上離れた位置に受光された光による受光信号については形状測定に用いないことを特徴とする請求項1記載の形状測定装置。 - 前記移動平均位置算出手段は、
前記受光位置検出手段により線状の光の線の方向に直交する方向の一の走査線について複数の受光位置が検出された場合に、前記選択されたモードにより前記形状測定に用いられる受光位置を用いて移動平均位置を算出することを特徴とする請求項2記載の形状測定装置。 - 前記移動平均位置算出手段における移動平均を算出する際の移動方向を選択する移動方向選択手段を備えることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の形状測定装置。
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