JP5427018B2 - 高速近似焦点用システムおよび方法 - Google Patents
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Description
本発明は、一般に、マシンビジョン検査システムに関し、特に、マシンビジョン検査システムを自動で焦点合わせするためのシステムおよび方法に関する。
精密マシンビジョン検査システム(または略して「ビジョンシステム」)を用いて、検査対象物の正確な寸法測定値を取得し、かつ様々な他の物体特性を検査することができる。かかるシステムには、コンピュータ、カメラおよび光学系、ならびにワークピース検査を可能にするために多くの方向に可動な精密ステージが含まれ得る。汎用「オフライン」精密ビジョンシステムとして特徴づけることができる1つの例示的な先行技術のシステムが、イリノイ州オーロラ(Aurora,IL)にあるMitutoyo America Corporation (MAC)から入手可能で、市販されているPCベースビジョンシステムのQUICK VISION(登録商標)シリーズおよびQVPAK(登録商標)ソフトウェアである。ビジョンシステムのQUICK VISION(登録商標)シリーズおよびQVPAK(登録商標)ソフトウェアの特徴および動作が、例えば、2003年1月に出版されたQVPAK 3D CNC Vision Measuring Machine User's Guide、および1996年9月に出版されたthe QVPAK 3D CNC Vision Measuring Machine Operation Guideに一般的に説明されており、これらのそれぞれは、参照により、その全体において本明細書に援用されている。この種のシステムは、顕微鏡タイプの光学系を用い、ステージを移動させて、小さいかまたは比較的大きいワークピースの検査画像を様々な倍率で提供することができる。
この要約は、発明を実施するための形態において以下でさらに説明する概念の抜粋を単純化された形態で導入するために提供される。この要約は、特許請求される主題の主要な特徴を識別するようには意図されておらず、また特許請求される主題の範囲を決定する際の助けとして用いられるようにも意図されていない。
図1は、本発明に従って使用可能な1つの例示的マシンビジョン検査システム10のブロック図である。マシンビジョン検査システム10には、データおよび制御信号を制御コンピュータシステム14と交換するように動作可能に接続されたビジョン測定機12が含まれる。制御コンピュータシステム14は、さらに、モニタまたはディスプレイ16、プリンタ18、ジョイスティック22、キーボード24およびマウス26とデータおよび制御信号を交換するように、動作可能に接続されている。モニタまたはディスプレイ16は、マシンビジョン検査システム10の動作を制御および/またはプログラムするのに適したユーザインタフェースを表示してもよい。
Claims (18)
- マシンビジョン検査システムにおいて、検査画像を提供するために焦点合わせをするための方法であって、
検査される特徴を含む現在の関心領域の第1の画像を取得し、前記現在の関心領域における第1の画像焦点値を決定することと、
前記現在の関心領域に対応する、前に得られた、特徴固有の代表焦点曲線データおよび焦点閾値データにアクセスすることと、
前記第1の画像焦点値を評価して、それが前記焦点閾値より悪いかどうかを判定することであって、前記第1の画像焦点値が前記焦点閾値より悪い場合には、
(a)前記検査される特徴および(b)焦点決定光学素子のうちの1つである焦点合わせ要素を、推定一次調整距離にわたり一次調整方向に沿って移動させることであって、前記一次調整距離が、前記特徴固有の代表焦点曲線データおよび前記第1の画像焦点値に基づいて推定されることと、
前記推定一次調整距離を移動した後で、前記現在の関心領域の第2の画像を取得し、前記第2の画像における前記関心領域において第2の画像焦点値を決定することと、
前記第2の画像焦点値を評価して、それが、前記第1の画像焦点値および前記焦点閾値のいずれかである、前に決定された焦点値パラメータより悪いかどうかを判定し、前記第2の画像焦点値が、前記前に決定された焦点値パラメータより悪い場合には、(c)前記一次調整距離および(d)前記特徴固有の代表焦点曲線データの1つに少なくとも部分的に基づいて、最良の焦点位置への推定距離である推定二次調整距離にわたり、前記一次調整方向と反対の二次調整方向に沿って、前記焦点合わせ要素を移動させることと、
を含む動作サブセットを実行する、判定することと、
を含む一連の動作によって、前記マシンビジョン検査システムの実行モード中に、検査画像を自動で近似的に焦点合わせすることを含む、方法。 - 前記第1の画像焦点値が、前記焦点閾値より悪くない場合には、前記第1の画像が近似的に焦点合わせされていると判定され、前記第1の画像が検査画像として用いられ、追加的な移動、取得および評価ステップが必要とされない、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の画像焦点値が、前記前に決定された焦点値パラメータより悪い場合には、前記動作サブセットが、前記二次調整距離を移動した後で、前記現在の関心領域の第3の画像を取得することと、前記第3の画像における前記関心領域において第3の画像焦点値を決定することと、をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記動作サブセットが、前記第3の画像焦点値を評価して、それが、前に決定された焦点値パラメータより悪いかどうかを判定し、前記第3の画像焦点値が前記前に決定された焦点値パラメータより悪い場合には、前記現在の関心領域用の実行モード焦点曲線を決定することを含む自動焦点合わせ動作の実行を履行しないことをさらに含む、請求項3に記載の方法。
- 前記前に決定された焦点値パラメータが、前記焦点閾値であり、前記第3の画像焦点値が前記焦点閾値より悪くない場合には、前記第3の画像焦点値が近似的に焦点合わせされていると判定され、前記第3の画像が検査画像として用いられる、請求項4に記載の方法。
- 前記第2の画像焦点値が、前記前に決定された焦点値パラメータより悪くない場合には、前記第2の画像が近似的に焦点合わせされていると判定され、前記第2の画像が検査として用いられ、第3の画像を取得しかつ第3の画像焦点値を決定する動作が必要ではない、請求項3に記載の方法。
- 前記一次調整方向に沿って、および前記一次調整方向と反対の前記二次調整方向に沿って、前記焦点合わせ要素を移動させた後で、前記現在の関心領域の画像を自動で近似的に焦点合わせする目的で前記焦点合わせ要素を追加的に移動させることがない、請求項1に記載の方法。
- 検査画像を自動で近似的に焦点合わせするために、一連の動作の、前に実行されたインスタンス中に検査画像として用いられた近似的に焦点合わせされた画像を提供した最後の成功した調整方向と同じ方向になるように前記一次調整方向が選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記推定二次調整距離が、名目上、前記推定一次調整距離の2倍である、請求項1に記載の方法。
- 前記マシンビジョン検査システムに含まれるビデオツールを動作させることによって確立された動作に少なくとも部分的に基づいて実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記現在の関心領域に対応する、前記得られた、特徴固有の代表焦点曲線データおよび焦点閾値データを決定および記憶するために、前記マシンビジョンシステムのユーザが、学習モードにおいて前記ビデオツールを選択および訓練することをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記前に得られた、特徴固有の代表焦点曲線データに含まれる焦点値、前記焦点閾値データ、前記第1の画像焦点値および前記第2の画像焦点値が、正規化された焦点値である、請求項1に記載の方法。
- 前記前に決定された焦点閾値が、前記特徴固有の代表焦点曲線データの焦点曲線におけるポイントに対応し、そのポイントは、それが、前記焦点曲線の前記ピーク焦点位置から、少なくとも2および多くて7被写界深度離れるように決定され、前記被写界深度が、前記方法の前記一連の動作内で画像を取得するために用いられる前記マシンビジョンにおける光学系の被写界深度である、請求項1に記載の方法。
- 前記推定二次調整距離が、前記特徴固有の代表焦点曲線データおよび前記第2の画像焦点値に基づいて推定される、請求項1に記載の方法。
- マシンビジョンシステムにおいて実行された場合に、検査画像を提供するために焦点合わせをする方法を実施するコンピュータ実行可能命令を含むコンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
検査される特徴を含む現在の関心領域の第1の画像を取得し、かつ前記現在の関心領域における第1の画像焦点を決定することと、
前記現在の関心領域に対応する、前に得られた、特徴固有の代表焦点曲線データおよび焦点閾値データにアクセスすることと、
前記第1の画像焦点値を評価して、それが前記焦点閾値より悪いかどうかを判定することであって、前記第1の画像焦点値が前記焦点閾値より悪い場合には、
(a)前記検査される特徴および(b)焦点決定光学素子のうちの1つである焦点合わせ要素を、推定一次調整距離にわたり一次調整方向に沿って移動させることであって、前記一次調整距離が、前記特徴固有の代表焦点曲線データおよび前記第1の画像焦点値に基づいて推定されることと、
前記推定一次調整距離を移動した後で、前記現在の関心領域の第2の画像を取得し、前記第2の画像における前記関心領域において第2の画像焦点値を決定することと、
前記第2の画像焦点値を評価して、それが、前記第1の画像焦点値および前記焦点閾値のいずれかである、前に決定された焦点値パラメータより悪いかどうかを判定し、前記第2の画像焦点値が、前記前に決定された焦点値パラメータより悪い場合には、(c)前記一次調整距離および(d)前記特徴固有の代表焦点曲線データの1つに少なくとも部分的に基づいて、最良の焦点位置への推定距離である推定二次調整距離にわたり、前記一次調整方向と反対の二次調整方向に沿って、前記焦点合わせ要素を移動させることと、
を含む動作サブセットを実行する、判定することと、
を含む一連の動作によって、前記マシンビジョン検査システムの実行モード中に、検査画像を自動で近似的に焦点合わせすることを含む、コンピュータ可読媒体。 - 前記前に決定された焦点値パラメータが、前記焦点閾値であり、前記第2の画像焦点値が前記焦点閾値より悪い場合には、前記動作サブセットが、
前記二次調整距離を移動した後に、前記現在の関心領域の第3の画像を取得し、前記第3の画像における前記関心領域において第3の画像焦点値を決定することと、
前記第3の画像焦点値を評価して、それが前記焦点閾値より悪いかどうかを判定し、
前記第3の画像焦点値が前記焦点閾値より悪い場合には、前記現在の関心領域用の実行モード焦点曲線を決定することを含む自動焦点合わせ動作の実行を履行せず、
前記第3の画像焦点値が前記焦点閾値より悪くない場合には、前記第3の画像が近似的に焦点合わせされていると判定され、前記第3の画像が検査画像として用いられることと、
をさらに含む、請求項15に記載のコンピュータ可読媒体。 - 前記方法が、前記一次調整方向に沿って、および前記一次調整方向と反対の前記二次調整方向に沿って、前記焦点合わせ要素を移動させた後で、前記現在の関心領域の画像を自動で近似的に焦点合わせする目的で前記焦点合わせ要素を追加的に移動させないことをさらに含む、請求項15に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記方法が、検査画像を自動で近似的に焦点合わせするために、動作セットの以前の実行インスタンス中に検査画像として用いられた近似的に焦点合わせされた画像を提供した最後の成功した調整方向と同じ方向になるように、前記一次調整方向が選択されることをさらに含む、請求項15に記載のコンピュータ可読媒体。
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