JP6233953B2 - Inspection apparatus, inspection method and program - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ光を用いて検査対象物の表面形状を検査する検査装置、検査方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an inspection apparatus, an inspection method, and a program for inspecting the surface shape of an inspection object using a laser beam.
従来、レーザ光等を用いて物体の表面形状を計測する光学的三次元計測技術が広く用いられている。特に、投射されたレーザ光の検査対象物表面における反射光をカメラなどの撮像素子で取得して、三角測量原理により特定される反射位置を複数組み合わせることで、検査対象物の立体的表面形状を再現する手法が用いられている。 Conventionally, an optical three-dimensional measurement technique for measuring the surface shape of an object using a laser beam or the like has been widely used. In particular, the reflected light of the projected laser beam on the surface of the inspection object is acquired by an imaging device such as a camera, and the three-dimensional surface shape of the inspection object is obtained by combining a plurality of reflection positions specified by the triangulation principle. A method to reproduce is used.
この技術には、一般的に、シート光レーザと回転ミラーを用いてスリット光を走査する方式が用いられている。また、2次元走査型のMEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーを用いることで、スリット光を走査させることができる。
MEMSミラーは、自身が備える鏡面の向きを外部信号に応じて変更可能とする素子である。MEMSミラーの鏡面で反射したレーザ光は、MEMSミラーの鏡面の向きの変化に応じてその進行方向を変える。したがって、このMEMSミラーの鏡面を適切に制御することで、レーザ光を、検査対象物表面上において二次元的に走査させることができる。
特に、薄いシート状に加工されたスリット光をMEMSミラーで走査させ、これにより取得される検査対象物の輪郭を組み合わせて表面形状全体の構成を再現する光切断法が知られている。
In this technique, a method of scanning slit light using a sheet light laser and a rotating mirror is generally used. Further, slit light can be scanned by using a two-dimensional scanning type MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror.
The MEMS mirror is an element that allows the direction of the mirror surface provided in itself to be changed according to an external signal. The laser light reflected by the mirror surface of the MEMS mirror changes its traveling direction according to a change in the direction of the mirror surface of the MEMS mirror. Therefore, the laser beam can be scanned two-dimensionally on the surface of the inspection object by appropriately controlling the mirror surface of the MEMS mirror.
In particular, a light cutting method is known in which slit light processed into a thin sheet is scanned with a MEMS mirror, and the outline of the inspection object obtained thereby is combined to reproduce the entire surface shape configuration.
また、上述のようなMEMSミラーを用いてレーザ光を走査する技術に関連する技術として、さらに、走査処理とともにレーザ光の出力強度を制御する技術が開示されている(特許文献1参照)。 In addition, as a technique related to the technique of scanning the laser beam using the MEMS mirror as described above, a technique of controlling the output intensity of the laser beam together with the scanning process is disclosed (see Patent Document 1).
しかしながら、上述の光切断法には以下のような課題があった。
例えば、1本のスリット光を検査対象物のある部分に投射した際、その表面上でスリット光が反射し、1ライン分の輪郭を取得できる。このとき、その1ライン分の輪郭上において対象面までの距離や面の向き、反射率がほぼ同じであれば等しい光量の反射光が撮像素子に投影される。しかしながら、検査対象物表面のその1ライン分における対象面までの距離や面の向き、または、表面材質が異なる影響で、1ライン分の輪郭上における反射光の光量が部分的に大きく異なる場合がある。
However, the above-described optical cutting method has the following problems.
For example, when one piece of slit light is projected onto a certain part of the inspection object, the slit light is reflected on the surface, and the outline for one line can be acquired. At this time, if the distance to the target surface, the orientation of the surface, and the reflectance are substantially the same on the outline of one line, reflected light of the same amount is projected onto the image sensor. However, the amount of reflected light on the contour of one line may be greatly different due to the influence of the distance to the target surface, the orientation of the surface, or the surface material of the surface of the object to be inspected. is there.
このように、反射光の光量が1輪郭上の一部分で大きく異なると、撮像素子に投影された画像データに基づいて表面形状の三次元データを正しく取得できない場合がある。例えば、検査対象物表面の一部で反射率が極めて高かった場合、その部分において光量の大きい反射光が発生し、想定しない他の表面部分を撮像素子に投影する反射外乱光を増加させる要因となる。また、表面の一部で反射率が極めて低かった場合、撮像素子に入射する反射光の光量が足りず、その部分が三次元データとして反映されない場合がある。 As described above, when the amount of reflected light greatly varies in a part on one contour, the three-dimensional data of the surface shape may not be obtained correctly based on the image data projected on the image sensor. For example, if the reflectance is extremely high on a part of the surface of the inspection object, a large amount of reflected light is generated in that part, and the factor that increases reflected disturbance light that projects other unexpected surface parts onto the image sensor Become. In addition, when the reflectance is extremely low on a part of the surface, the amount of reflected light incident on the image sensor is insufficient, and this part may not be reflected as three-dimensional data.
そこでこの発明は、上述の問題を解決することのできる検査装置、検査方法及びプログラムを提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide an inspection apparatus, an inspection method, and a program that can solve the above-described problems.
本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光の投射方位を特定しながら、当該レーザ光を検査対象物の表面上において走査する制御を行うレーザ投射制御部と、前記検査対象物の表面上において反射される前記レーザ光の反射光を取り込んで画像を取得する撮像素子と、前記反射光の光量を取得する光センサと、前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の出力強度を特定するレーザ出力算出部と、前記レーザ光の出力強度を示す出力強度情報が、前記投射方位ごとに対応付けて記憶された位置強度対応テーブルと、前記位置強度対応テーブルに記憶された前記出力強度情報を更新する出力強度更新部と、を備え、前記レーザ出力算出部は、1回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量に基づいて、前記位置強度対応テーブルに記憶された前記出力強度情報を更新し、2回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量が予め定めた範囲内に収まるように、前記位置強度対応テーブルを参照しながら、前記投射方位ごとに、前記レーザ光の出力強度を特定することを特徴とする検査装置である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and controls the laser light source that emits laser light and the scanning of the laser light on the surface of the inspection object while specifying the projection direction of the laser light. A laser projection control unit that performs the imaging, an image sensor that captures the reflected light of the laser light reflected on the surface of the inspection object, acquires an image, an optical sensor that acquires the amount of the reflected light, and the laser A laser output calculation unit that specifies an output intensity of the laser light emitted from a light source, output intensity information indicating the output intensity of the laser light, and a position intensity correspondence table that is stored in association with each projection direction; comprising an output intensity update unit that updates the output intensity information stored in the position intensity correspondence table, said laser output calculation unit, when the scanning of the first said laser beam, before Based on the amount of light the light sensor is acquired, and updating the output intensity information stored in the position intensity correspondence table, during the scanning of the second of said laser beam, determined the amount of light the light sensor is acquired in advance The inspection apparatus is characterized in that the output intensity of the laser beam is specified for each projection direction while referring to the position intensity correspondence table so as to fall within the specified range.
また本発明は、上述の検査装置において、前記出力強度更新部が、前記2回目の走査時における前記投射方位ごとに対応する出力強度が、前記1回目の走査時における前記投射方位ごとに取得された前記光量と反比例する関係を有するように、前記投射方位ごとに、前記出力強度情報を更新することを特徴とする。 In the inspection apparatus described above, the output intensity update unit may acquire an output intensity corresponding to each projection direction at the second scanning for each projection direction at the first scanning. Further, the output intensity information is updated for each projection direction so as to have an inversely proportional relationship with the light quantity.
また本発明は、上述の検査装置において、前記1回目の走査時において前記光センサが取得した前記光量に基づいて、同一の前記検査対象物について、前記撮像素子が取得する画像と異なる角度から撮像された第2の画像を取得する画像取得部と、を備えることを特徴とする。 According to the present invention, in the above-described inspection apparatus, the same inspection object is imaged from an angle different from the image acquired by the imaging element based on the light quantity acquired by the optical sensor during the first scanning. And an image acquisition unit for acquiring the second image that has been obtained.
また本発明は、上述の検査装置において、互いに分離された2つの筐体であって、前記レーザ光の投射口を有する第1筐体と、前記反射光を取り込む前記撮像素子を有する第2筐体と、を備え、前記撮像素子との相対的な位置関係が固定されながら前記第2筐体に配されるとともに、当該撮像素子と異なる領域の画像データを取得する第2の撮像素子と、前記第2の撮像素子が取得する、前記第1筐体の表面に記されたマーカーが撮像された相対位置特定用画像に基づいて、前記レーザ光の投射口と、前記撮像素子との相対的な位置関係を特定する相対位置特定部と、をさらに備えることを特徴とする。 Further, the present invention provides the above-described inspection apparatus, wherein the two casings are separated from each other, the first casing having the laser light projection port, and the second casing having the imaging element that captures the reflected light. A second imaging element that is arranged in the second housing while a relative positional relationship with the imaging element is fixed, and that acquires image data of a region different from the imaging element; Based on an image for relative position specification obtained by the second image pickup device and picked up by a marker recorded on the surface of the first housing, the laser light projection port and the image pickup device are relative to each other. And a relative position specifying unit for specifying a specific positional relationship.
また本発明は、レーザ光源がレーザ光を出射し、レーザ投射制御部が、前記レーザ光の投射方位を特定しながら、当該レーザ光を検査対象物の表面上において走査する制御を行い、撮像素子が、前記検査対象物の表面上において反射される前記レーザ光の反射光を取り込んで画像を取得し、光センサが、前記反射光の光量を取得し、レーザ出力算出部が、1回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量に基づいて、前記投射方位ごとに対応付けて位置強度対応テーブルに記憶された前記レーザ光の出力強度を示す出力強度情報を更新し、2回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量が予め定めた範囲内に収まるように、前記位置強度対応テーブルを参照しながら、前記投射方位ごとに、前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の出力強度を特定することを特徴とする検査方法である。 According to the present invention, the laser light source emits laser light, and the laser projection control unit performs control to scan the laser light on the surface of the inspection object while specifying the projection direction of the laser light. Captures the reflected light of the laser light reflected on the surface of the inspection object, acquires an image, the optical sensor acquires the amount of the reflected light, and the laser output calculation unit performs the first time Based on the light quantity acquired by the optical sensor at the time of scanning with laser light, update output intensity information indicating the output intensity of the laser light stored in the position intensity correspondence table in association with each projection direction, For each projection direction , referring to the position intensity correspondence table so that the amount of light acquired by the optical sensor is within a predetermined range during the second scanning of the laser light. And an output intensity of the laser beam emitted from the laser light source is specified.
また本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、検査対象物の表面上において反射される前記レーザ光の反射光を取り込んで画像を取得する撮像素子と、前記反射光の光量を取得する光センサと、を備える検査装置のコンピュータを、前記レーザ光の投射方位を特定しながら、当該レーザ光を前記検査対象物の表面上において走査する制御を行うレーザ投射制御手段、1回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量に基づいて、前記投射方位ごとに対応付けて位置強度対応テーブルに記憶された前記レーザ光の出力強度を示す出力強度情報を更新し、2回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量が予め定めた範囲内に収まるように、前記位置強度対応テーブルを参照しながら、前記投射方位ごとに、前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の出力強度を特定するレーザ出力強度特定手段、として機能させることを特徴とするプログラムである。 The present invention also provides a laser light source that emits laser light, an imaging device that captures reflected light of the laser light reflected on the surface of the inspection object, and acquires an image, and light that acquires the amount of light of the reflected light. A laser projection control means for controlling a computer of an inspection apparatus including a sensor to scan the laser light on the surface of the inspection object while specifying a projection direction of the laser light, and the first laser light The output intensity information indicating the output intensity of the laser beam stored in the position intensity correspondence table in association with each projection direction is updated based on the amount of light acquired by the optical sensor at the time of scanning , and the second time While referring to the position intensity correspondence table so that the amount of light acquired by the optical sensor during scanning of the laser light falls within a predetermined range. The program is made to function as laser output intensity specifying means for specifying the output intensity of the laser beam emitted from the laser light source for each projection direction.
本発明によれば、検査対象物の表面形状をより正確に把握することができる。 According to the present invention, the surface shape of an inspection object can be grasped more accurately.
<第1の実施形態>
以下、第1の実施形態に係る検査装置を、図面を参照して説明する。
図1は、第1の実施形態に係る検査装置の機能構成を示す図である。この図において、符号1は検査装置である。
<First Embodiment>
The inspection apparatus according to the first embodiment will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a functional configuration of the inspection apparatus according to the first embodiment. In this figure, reference numeral 1 denotes an inspection device.
図1に示すように、本実施形態による検査装置1は、検査装置本体部10及び計測ヘッド20を備えている。
検査装置本体部10は、レーザ光を出力し、これを検査対象物Xの表面上において走査する制御を行う。また、検査装置本体部10は、検査対象物Xの表面上に投射されたレーザ光の反射光を取り込んで、検査対象物Xの表面形状に関する情報を取得する。
As shown in FIG. 1, the inspection apparatus 1 according to the present embodiment includes an inspection apparatus
The inspection apparatus
計測ヘッド20は、検査対象物Xの周囲近辺に配され、検査装置本体部10の制御に基づいて、レーザ光の投光、走査、及び、その反射光の取得を行う。
図1に示すように、計測ヘッド20は、外部信号に応じて自らの鏡面角度を変化させることで、レーザ光の検査対象物Xへの投射方位を変更可能とするMEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラー21を備えている。また、計測ヘッド20は、検査対象物Xの表面におけるレーザ光の反射光を集光して画像データを取得する撮像素子22を備えている。なお、MEMSミラー21及び撮像素子22の配置関係は予め把握されており、三角測量の演算に用いられる。
図1に示すように、計測ヘッド20は、検査装置本体部10から信号線及び光ファイバを介して引き回された先に配される。これにより、例えば検査装置本体の挿入が困難な狭隘箇所であっても、計測ヘッド20のみを検査対象物にまで引き回すことで観察可能となる。
The
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 1, the
検査装置1は、以上のような構成により、検査対象物Xに対してレーザ光を投射し、その反射光を撮像素子で検知して、幾何学的関係から画像取得部と検査対象物Xまでの距離を求めることで、検査対象物X表面の三次元形状を測定する。 With the configuration as described above, the inspection apparatus 1 projects laser light onto the inspection object X, detects the reflected light with the imaging device, and from the geometric relationship to the image acquisition unit and the inspection object X. By determining the distance, the three-dimensional shape of the surface of the inspection object X is measured.
次に、図1に示す検査装置本体部10の機能構成について説明する。
まず、検査装置本体部10は、レーザ光源100、変換回路101、レーザ出力算出部102を備えている。
レーザ光源100は、レーザダイオードで構成されるレーザ光の出射源である。レーザ光源100は、レーザ出力算出部102が特定するレーザ光の出力強度を示す情報(出力強度情報)に応じて出射するレーザ光の出力強度を変更する。図1に示すように、レーザ光源100から出射されたレーザ光は、光ファイバFAを介して計測ヘッド20まで送出された後、レンズLA、後述するMEMSミラー21を介して、検査対象物Xへと投射される。なお、レーザ光源100は、例えば、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード及び青色レーザダイオードを同時または切り替えて出射する構成としてもよい。
変換回路101は、レーザ出力算出部102が特定する出力強度情報を、レーザ光源100に向けての信号に変換する。変換回路101は、D/A(Digital / Analog)変換回路、変調回路等を備え、レーザ出力算出部102から入力する出力強度情報(デジタル信号)を、実際のレーザ光の出力強度に反映させるためのアナログ信号へと変換する処理を行う。
レーザ出力算出部102は、予め記憶された出力強度情報に基づいて、レーザ光源100から出射されるレーザ光の出力強度を特定する。レーザ出力算出部102は、後述する位置強度対応テーブル12に記憶されている出力強度情報を参照しながら出力強度情報を特定する。なお、レーザ出力算出部102は、レーザ光が投射される位置を示す投射方位情報を、後述するレーザ投射制御部110から入力し、この投射方位情報に基づいて出力強度情報を特定する。
Next, the functional configuration of the inspection apparatus
First, the
The
The
The laser
また、検査装置本体部10は、レーザ投射制御部110と、投射方位テーブル111と、カウンタ112と、を備えている。
レーザ投射制御部110は、予め記憶された投射方位情報に基づいて、レーザ光の投射方位を制御する。具体的には、レーザ投射制御部110は、計測ヘッド20に備えられるMEMSミラー21の鏡面方位を操作することで、レーザ光の投射方位を制御する。レーザ投射制御部110は、MEMSミラー21の鏡面方位と、レーザ光の投射方位を一対一に対応付けている。そして、レーザ投射制御部110は、投射方位テーブル111を参照して、レーザ光を投射すべき位置を特定すると、その投射方位に対応する制御信号をMEMSミラー21に出力する。
投射方位テーブル111は、レーザ光の投射方位を示す投射方位情報を記憶する記憶テーブルである。投射方位テーブル111は、投射方位情報を、所定のカウント数ごとに対応付けて記憶している。
カウンタ112は、後述する撮像素子22から入力する同期信号に応じた所定のカウント数を出力する回路である。ここで、同期信号とは、撮像素子22の画像取得処理と同期しながら、適当な時間間隔をもって出力されるパルス信号である。カウンタ112は、このパルス信号を入力した回数を算出し、この回数を示す情報をレーザ投射制御部110に出力する。
Further, the inspection apparatus
The laser
The projection direction table 111 is a storage table that stores projection direction information indicating the projection direction of laser light. The projection direction table 111 stores projection direction information in association with each predetermined count number.
The
さらに、検査装置本体部10は、光センサ120、変換回路121、出力強度更新部122と、を備えている。
光センサ120は、フォトダイオードで構成される受光素子であって、検査対象物Xの表面に投射されたレーザ光の反射光(以下、レーザ反射光と記載)の光量を検知するセンサである。光センサ120は、計測ヘッド20に備えられたレンズLBでレーザ反射光を集光し、光ファイバFBを介してレーザ反射光を伝送し、その反射光の光量に応じたアナログ信号を出力する。
変換回路121は、光センサ120から入力するアナログ信号を、デジタル信号である光量情報に変換して出力する。変換回路121は、A/D(Analog / Digital)変換回路、復調回路等を備え、光センサ120から入力する光量に応じたアナログ信号を、デジタル信号である光量情報へと変換する処理を行う。
出力強度更新部122は、光センサ120、変換回路121を介して入力する光量情報とレーザ投射制御部110から入力した投射方位情報を対応付けして、後述する位置強度対応テーブル12が記憶する出力強度情報の値を更新する。出力強度更新部122は、レーザ光の特定の1ラインについての走査処理において取得された光量情報を一時的に保持して、位置強度対応テーブル12の、当該1ラインの走査箇所に対応する部分の出力強度情報を更新する。
Further, the
The
The
The output
また、検査装置本体部10は、画像用メモリ13を備えている。
画像用メモリ13は、計測ヘッド20に備えられる撮像素子22が取得する画像データが記憶される記憶領域である。画像用メモリ13は、一般的な記憶手段、例えばHDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等の大容量記憶デバイスで構築される。
Further, the
The
なお、撮像素子22は、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラ等の撮像用モジュールである。具体的には、撮像素子22は、レーザ光の走査処理の過程においてそのレーザ反射光を取り込むことで複数の画像データを取得し、画像用メモリ13に記憶、蓄積する処理を行う。検査装置本体部10は、全ての走査処理が完了した後に、画像用メモリ13に蓄積された画像データに基づいて、検査対象物Xの表面形状を表す三次元データを構築する。なお、三次元データの構築の手法には、既知の技術(三角測量原理等)を用いればよいので、この点については詳細な説明を省略する。
The
図2は、第1の実施形態に係るレーザ投射制御部の機能を説明する図である。
図2を参照しながら、本実施形態に係るレーザ投射制御部110の機能を詳細に説明する。
まず、図2(a)には、投射方位テーブル111の内容を示している。図2(a)に示すように、投射方位テーブル111は、カウンタ112から入力するカウント数と、レーザ光の投射方位を示す投射方位情報、すなわち投射方位のX座標とを対応付けて記憶された記憶テーブルである。
FIG. 2 is a diagram illustrating the function of the laser projection control unit according to the first embodiment.
The function of the laser
First, FIG. 2A shows the contents of the projection direction table 111. As shown in FIG. 2A, the projection direction table 111 stores the count number input from the
本実施形態に係るレーザ投射制御部110は、図2(a)に示す投射方位テーブルを参照し、カウンタ112から入力するカウント数に基づいて次に投射すべき投射方位(x、y)を特定する。例えば、レーザ投射制御部110は、カウンタ112からカウント数“0003”を入力すると、投射方位テーブル111を参照して、次の投射方位のX座標値x3を特定する。なおY座標についてはy0、y1、・・・、ynを順次周期的に繰り返して出力する。
ここで、レーザ投射制御部110は、上記のように求められた投射方位(x、y)と、MEMSミラー21の鏡面方位を示す制御信号と、を一対一に対応付けて記憶している。したがって、レーザ投射制御部110は、投射方位(x0、y3)を特定すると、この投射方位(x0、y3)に対応する制御信号をMEMSミラー21に出力する。この制御信号に応じて決定されたMEMSミラー21の鏡面によって反射されたレーザ光は、画像取得領域Pのうち投射方位(x0、y3)に対応する位置に投射されることとなる。
The laser
Here, the laser
一方、カウンタ112は、撮像素子22からの同期信号を入力するごとにカウント数を一つずつ増加させて出力する処理を行う。ここで同期信号とは、撮像素子22の撮像処理(レーザ反射光に基づく画像データを取得して画像用メモリに記憶する一連の処理)と同期して出力されるパルス信号である。
On the other hand, every time the synchronization signal from the
カウント数の増加に応じて投射方位が変化する過程を図2(b)示す。投射方位テーブル111には、カウント数が“0000”、“0001”、・・・と増加するにつれて、レーザ光の投射方位が所定の画像取得領域P全体を二次元的に走査する動きとなるように、その投射方位のX座標が記憶されている(図2(b)参照)。この画像取得領域Pは、投射方位テーブル111の記憶内容に応じた範囲となる。 FIG. 2B shows a process in which the projection azimuth changes as the count number increases. In the projection direction table 111, as the count number increases to “0000”, “0001”,..., The laser beam projection direction moves in a two-dimensional manner to scan the entire predetermined image acquisition region P. In addition, the X coordinate of the projection direction is stored (see FIG. 2B). This image acquisition area P is a range corresponding to the stored contents of the projection direction table 111.
レーザ投射制御部110は、以上のようにして、レーザ光源100から出射されるレーザ光を、MEMSミラー21を介して二次元的に走査する制御を行う。
As described above, the laser
図3は、第1の実施形態に係る位置強度対応テーブルの内容を示す図である。
次に、図3を参照しながら、本実施形態に係るレーザ出力算出部102の機能を詳細に説明する。
図3に示すように、本実施形態に係る位置強度対応テーブル12は、レーザ光の投射方位(レーザ投射制御部110が特定する投射方位)ごとに対応するレーザ光の出力強度を示す情報(出力強度情報)A00、A01、・・・が記憶された記憶テーブルである。
FIG. 3 is a diagram illustrating the contents of the position intensity correspondence table according to the first embodiment.
Next, the function of the laser
As shown in FIG. 3, the position intensity correspondence table 12 according to the present embodiment has information (output) indicating the output intensity of laser light corresponding to each laser beam projection direction (projection direction specified by the laser projection control unit 110). Strength information) is a storage table storing A00, A01,.
本実施形態に係るレーザ出力算出部102は、この位置強度対応テーブル12を参照して、次に出力すべきレーザ光の出力強度を特定する。具体的には、レーザ出力算出部102は、レーザ投射制御部110によって特定された、次に出力すべきレーザ光の投射方位を示す投射方位情報、すなわち投射方位(x、y)(図2(a))を入力する。そして、レーザ出力算出部102は、この投射方位情報によって特定される光出力強度情報を参照して、次に出力すべきレーザ光の出力強度を特定する。
例えば、次に出力すべきレーザ光の投射方位が(x0、y2)であったとすると、レーザ出力算出部102は、レーザ投射制御部110から投射方位情報として投射方位(x0、y2)を取得する。そして、レーザ出力算出部102は、位置強度対応テーブル12を参照して、投射方位(x0,y2)に対応する出力強度情報A02を特定する。
レーザ出力算出部102は、次に出力すべきレーザ光の出力強度をA02と特定すると、その出力強度情報A02を、変換回路101に出力する。変換回路101は、デジタル信号である出力強度情報A02をアナログ信号に変換して、レーザ光源100に出力する。レーザ光源100は、変換回路101から入力したアナログ信号に基づき、出力強度情報A02に応じた出力強度のレーザ光を出力する。
The laser
For example, if the projection direction of the laser beam to be output next is (x0, y2), the laser
When the output intensity of the laser beam to be output next is specified as A02, the laser
レーザ出力算出部102は、以上のようにして、レーザ光の出力強度を投射方位ごとに特定しながら変更する制御を行う。
As described above, the laser
図4は、第1の実施形態に係る出力強度更新部の機能を説明する第1の図である。
出力強度更新部122は、上述したように、光センサ120(及び変換回路121)を介して入力する光量情報に基づいて、位置強度対応テーブル12に記憶される出力強度情報の値を更新する。以下、出力強度更新部122の機能について具体的に説明する。
まず、図4(a)には、検査対象物Xについての三次元計測開始時における位置強度対応テーブル12の記憶内容を示している。図4(a)に示すように、計測開始時における投射方位テーブル111には、レーザ光の全ての投射方位について、所定の出力強度である出力強度情報Arefが記憶されている。つまり、1回目の走査時においては、レーザ出力算出部102は、全ての投射方位について同一の出力強度Arefでレーザ光を出力する。
FIG. 4 is a first diagram illustrating the function of the output intensity update unit according to the first embodiment.
As described above, the output
First, FIG. 4A shows the stored contents of the position intensity correspondence table 12 at the start of the three-dimensional measurement for the inspection object X. As shown in FIG. 4A, output intensity information Aref, which is a predetermined output intensity, is stored in the projection direction table 111 at the start of measurement for all the projection directions of laser light. That is, during the first scan, the laser
次に、後述のフローチャート図(図6)で説明するように、レーザ投射制御部110は、1回目の走査処理を実行する。ここで、例えば図4(b1)に示すように、まず、レーザ投射制御部110は、1回目の走査処理として、投射方位(x0、y0)から投射方位(x0、ym)(mは1以上の整数)までの1ライン分の走査を行う。このとき、レーザ出力算出部102は、投射方位テーブル111に記憶されている投射方位(x0、y0)から投射方位(x0、ym)までに対応する出力強度情報(図4(a)の破線で囲う部分)に基づいてレーザ光の出力強度を特定する。なお、1回目の走査時においては、その全ての投射方位についての出力強度情報は所定の値“Aref”のため、レーザ出力算出部102は、出力強度を常に一定値Arefを維持しながら1回目の走査処理を行う。
Next, as will be described later with reference to a flowchart (FIG. 6), the laser
次いで、光センサ120が、1回目の走査処理における投射方位(x0、y0)、(x0、y1)、・・・、(x0、ym)へのレーザ光の出射ごとにレーザ反射光の一部を受光してその光量を取得する。このとき、1回目の走査処理(投射方位(x0、y0)〜(x0、ym)の1ライン分の走査)において、光センサ120が受光した光量の分布が図4(b2)のグラフのようになったとする。図4(b2)に示すグラフによれば、1ライン分の走査の中央、投射方位(x0、yi)(iは、0<i<m(m≧2)の整数)付近において、光センサ120が受光する光量が増加している様子が見られる。すなわち、検査対象物X表面の投射方位(x0、yi)に対応する部分付近において局所的に反射率が高くなっていることが想定される。
Next, a part of the laser reflected light is emitted every time the
出力強度更新部122は、光センサ120から取得した光量の分布(図4(b2))を示す情報である光量情報を一時的に記憶する。そして、出力強度更新部122は、取得された光量情報に基づいて、投射方位テーブル111に記憶された出力強度情報を更新する処理を行う。
具体的には、出力強度更新部122は、図4(c)に示すように、1回目の走査時における投射方位(x0、y0)〜(x0、ym)に対応する出力強度情報(図4(c)の破線で囲う部分)を新たな出力強度情報A00、A01、・・・、A0mに更新する。レーザ出力算出部102は、ここで新たに更新された出力強度情報を、2回目の走査時において参照することとなる。
The output
Specifically, as shown in FIG. 4C, the output
ここで、出力強度更新部122が、新たな出力強度情報A00、A01、・・・、A0mを定める具体的な手法の一例について説明する。例えば出力強度更新部122は、新たに更新すべき各出力強度情報A00、A01、・・・、A0mを、1回目の走査時において、各投射方位(x0、y0)、(x0、y1)、・・・、(x0、ym)へのレーザ光の投射によって取得された光量と反比例する関係を有するように算出して定める。
このようにした場合、レーザ投射制御部110は、例えば、1回目の走査時において、光センサ120が受光するレーザ反射光の光量が、他の投射方位に比べて相対的に小さかった投射方位(x0、y0)、(x0、ym)に対応する出力強度情報A00、A0mをその光量に応じて大きい値に設定する。同様に、出力強度更新部122は、光センサ120が受光する光量が相対的に大きかった投射方位(x0、yi)に対応する出力強度情報A0iをその光量に応じて小さい値に設定する。
Here, an example of a specific method in which the output
In this case, the laser
図5は、第1の実施形態に係る出力強度更新部の機能を説明する第2の図である。
図5(a)(図4(c))に示すように、出力強度更新部122は、1回目の走査時において取得された光量情報(図4(b2))に基づいて、位置強度対応テーブル12の出力強度情報を更新する。
この更新処理を行うと、次いで、レーザ投射制御部110は、1回目の走査時においてレーザ光を投射した位置(投射方位(x0、y0)〜(x0、ym))について、再度の走査処理を行う(2回目の走査処理)。
このとき、レーザ出力算出部102は、レーザ投射制御部110から2回目の走査処理に対応する投射方位情報を入力しつつ、投射方位テーブル111に記憶されている投射方位(x0、y0)〜(x0、ym)に対応する出力強度情報(図5(a)の破線で囲う部分)を参照しながらレーザ光の出力強度を特定する。
FIG. 5 is a second diagram illustrating the function of the output intensity update unit according to the first embodiment.
As shown in FIG. 5A (FIG. 4C), the output
When this update process is performed, the laser
At this time, the laser
レーザ出力算出部102が図5(a)に示す投射方位テーブル111に基づいてレーザ光の出力強度を調整しながら、レーザ投射制御部110は、2回目の走査処理を行う(図5(b1)参照)。この2回目の走査処理において、レーザ出力算出部102は、投射方位(x0、y0)へのレーザ光については、相対的に大きい出力強度A00に設定する。同様に、レーザ出力算出部102は、投射方位(x0、yi)へのレーザ光については、相対的に小さい出力強度A0iに設定する。さらに、レーザ出力算出部102は、投射方位(x0、ym)へのレーザ光については、相対的に大きい出力強度A0mに設定する。レーザ出力算出部102は、以上のように、2回目の走査時において、動的な出力強度の調整を行う。
While the laser
この結果、2回目の走査時において光センサ120が受光する光量の分布は、図5(b2)実線のグラフに示すものとなる。すなわち、レーザ出力算出部102は、2回目の走査時におけるレーザ光の出力強度を、1回目の走査時において受光する光量が小さかった部分(投射方位(x0、y0)、(x0、ym)等)については増加させ、1回目の走査時において受光する光量が大きかった部分(投射方位(x0、yi))については低減させる調整を行う。その結果、図5(b2)に示すように、2回目の走査時において光センサ120が受光する光量は全体として均等化されることとなる。したがって、レーザ出力算出部102は、光センサ120が取得する光量が、予め定めた範囲内(範囲Q)に収まるように、投射方位ごとに、レーザ光の出力強度を特定することとなる。
なお、図5(b2)の実線に示すグラフは、2回目の走査時において光センサ120が受光する光量の分布を示しているが、同時に撮像素子22が取り込むレーザ反射光の光量も同等に均等化されたものとなる。
As a result, the distribution of the amount of light received by the
Note that the graph shown by the solid line in FIG. 5B2 shows the distribution of the amount of light received by the
図6は、第1の実施形態に係る検査装置本体部の処理フローを示す図である。
次に、本実施形態に係る検査装置本体部10の処理フローを、図6を参照しながら順を追って説明する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a processing flow of the inspection apparatus main body according to the first embodiment.
Next, the processing flow of the inspection apparatus
測定を開始する前の段階において、投射方位テーブル111には、ある画像取得領域Pに対応するレーザ光の投射方位を示す投射方位情報が予め記憶され、さらに、位置強度対応テーブル12には、各出力強度情報に初期値(Aref)が記憶されている状態にあるものとする。 In the stage before starting the measurement, the projection direction table 111 stores in advance projection direction information indicating the projection direction of the laser light corresponding to a certain image acquisition region P, and the position intensity correspondence table 12 further includes It is assumed that the initial value (Aref) is stored in the output intensity information.
まず、レーザ投射制御部110は、1回目の走査処理を実行する(ステップS01)。具体的には、レーザ投射制御部110は、カウンタ112より入力するカウント数と、投射方位テーブル111に記憶される投射方位情報とを参照しながら、1回目の走査処理に対応する投射方位を特定する。そして、特定した投射方位に応じたMEMSミラー21への制御信号を出力する。一方、レーザ出力算出部102は、レーザ投射制御部110の走査処理に合わせて、投射方位テーブル111に記憶された出力強度情報を参照しながら、レーザ光の出力強度を特定する処理を行う(ステップS01では、レーザ光の出力強度は常にArefとなる)。
First, the laser
次いで、出力強度更新部122は、ステップ01における1回目の走査処理において、光センサ120において受光する光量を示す光量情報を取得して一時的に記憶する(ステップS02)。ここで出力強度更新部122は、1回目の走査処理における投射方位(x、y)ごとの光量情報を取得する。
Next, the output
次に、出力強度更新部122は、1回目の走査処理において取得した光量情報に基づいて、位置強度対応テーブル12に記憶される出力強度情報を更新する処理を行う(ステップS03)。ここで出力強度更新部122は、上述したように、新たに更新すべき各出力強度情報A00、A01、・・・を、1回目の走査時における各投射方位へのレーザ光の投射によって取得された光量と反比例する関係を有するように算出して定める。
Next, the output
そして、ステップS03における位置強度対応テーブル12の更新が完了すると、レーザ投射制御部110は、直ちに2回目の走査処理を行う(ステップS04)。レーザ投射制御部110は、カウンタ112より入力するカウント数と、投射方位テーブル111に記憶される投射方位情報とを参照しながら、1回目の走査処理に対応する投射方位を再度特定する。そして、特定した投射方位に応じたMEMSミラー21への制御信号を出力する。一方、レーザ出力算出部102は、レーザ投射制御部110の2回目の走査処理に合わせて、投射方位テーブル111のステップS03で新たに更新された出力強度情報を参照しながら、レーザ光の出力強度を特定する処理を行う。
この結果、2回目の走査時において、撮像素子22が取り込むレーザ反射光の光量は均等化されたものとなる。
When the update of the position intensity correspondence table 12 in step S03 is completed, the laser
As a result, during the second scan, the amount of laser reflected light captured by the
撮像素子22は、2回目の走査時におけるレーザ反射光を取り込んで、画像データを取得する(ステップS05)。
ステップS05にて1ライン分の画像データの取得が完了すると、レーザ投射制御部110は、次の1ライン分の走査を行うか否かを判定する(ステップS06)。具体的には、レーザ投射制御部110は、投射方位テーブル111を参照して、次の1ライン分についての投射方位情報が存在するか否かに基づいて判定する。
ここで、次の1ライン分の走査を行う場合(ステップS06:YES)には、検査装置本体部10は、当該次の1ラインについて再度、ステップS01〜S05の処理を実行する。例えば、ステップS01〜S05において投射方位(x0、y0)〜(x0、ym)の走査処理が完了した場合には、レーザ投射制御部110は、次の1ライン分に対応する投射方位(x1、y0)〜(x1、ym)について1回目の走査処理を開始する。
一方、画像取得領域P全域の走査処理が完了し、次の1ライン分の走査を行わない場合(ステップS06:NO)には、検査装置本体部10は計測を終了する。
The
When the acquisition of the image data for one line is completed in step S05, the laser
Here, when scanning for the next one line is performed (step S06: YES), the
On the other hand, when the scanning process for the entire image acquisition region P is completed and scanning for the next one line is not performed (step S06: NO), the inspection apparatus
以上に説明した処理フローによれば、検査装置本体部10は、1回目の走査時においてレーザ反射光の光量分布を検知した後、その光量分布が均等化されるようにレーザ光の出力強度を調整しながら再度(2回目)の走査処理を行う。そうすると、検査装置本体部10は、2回目の走査時において撮像素子22が取り込むレーザ反射光の光量が、予め定めた所定の範囲Qに収まり、均等化されることとなる。
したがって、検査装置1によれば、検査対象物Xの表面材質の影響で、レーザ光の走査処理においてレーザ反射光が極めて大きくなり反射外乱光を生成させてしまう場合や、逆にレーザ反射光が小さくなって検査対象物Xの表面を観測できなくなる状況を回避し、一層精度の高い三次元計測を実現することができる。
According to the processing flow described above, the inspection apparatus
Therefore, according to the inspection apparatus 1, due to the influence of the surface material of the inspection object X, the laser reflected light becomes extremely large in the scanning process of the laser light and the reflected disturbance light is generated. It is possible to avoid a situation where the surface of the inspection object X becomes small and the surface of the inspection object X cannot be observed, and to realize three-dimensional measurement with higher accuracy.
以上、第1の実施形態に係る検査装置1によれば、検査対象物の表面形状をより正確に把握することができる。 As mentioned above, according to the inspection apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment, the surface shape of a test target object can be grasped | ascertained more correctly.
なお、上述した検査装置1の態様は、上記の内容に限定されるものではなく、以下のように変形可能である。
例えば、上述の説明において、出力強度更新部122は、位置強度対応テーブル12の出力強度情報を更新する際(図6、ステップS03)、1回目の走査時における各投射方位に対応する出力強度情報の全てに対し、当該1回目の走査時において取得された光量と反比例する関係を有するように算出して更新することとした。
しかし、本実施形態の変形例に係る検査装置1は、例えば、光センサ120が受光する光量についての所定の上限値Rmax及び下限値Rminを設定しておき、1回目の走査時において受光する光量が、この上限値Rmaxと下限値Rminの範囲内に収まらなかった投射方位に対応する出力強度についてのみ、出力強度情報A00、A01、・・・を算出して更新する態様としてもよい。この場合において、さらに、検査対象物の表面材質等に応じて上限値Rmax、下限値Rminの何れか一方のみが設定される場合があってもよい。
In addition, the aspect of the test | inspection apparatus 1 mentioned above is not limited to said content, It can deform | transform as follows.
For example, in the above description, when the output
However, the inspection apparatus 1 according to the modification of the present embodiment sets, for example, a predetermined upper limit value Rmax and lower limit value Rmin for the amount of light received by the
また、上述の説明において、レーザ投射制御部110は、1回目の走査処理と2回目の走査処理と、を1ライン分の走査ごとに繰り返す処理フロー(図6、ステップS01〜S06)を実行するものと説明した。
しかし、本実施形態の他の変形例に係る検査装置1は、例えば、画像取得領域Pの全てについて1回目の走査処理を行い、その後、画像取得領域Pの全てについて2回目の走査処理を行う処理フローを実行してもよい。具体的には、出力強度更新部122は、1回目の走査時において画像取得領域P全域についての光量情報を取得して記憶し(図6、ステップS02)、これに基づいて、位置強度対応テーブル12に記憶される全ての出力強度情報を更新する処理を行う(図6、ステップS03)。そして、レーザ投射制御部110が、画像取得領域Pの全てについて2回目の走査処理を行う(図6、ステップS04)。
In the above description, the laser
However, the inspection apparatus 1 according to another modification of the present embodiment performs, for example, the first scanning process for all of the image acquisition areas P, and then performs the second scanning process for all of the image acquisition areas P. A processing flow may be executed. Specifically, the output
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態に係る検査装置を、図面を参照して説明する。
図7は、第2の実施形態に係る検査装置の機能構成を示す図である。
なお、この図において、第1の実施形態と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, an inspection apparatus according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a diagram illustrating a functional configuration of the inspection apparatus according to the second embodiment.
In this figure, the same functional configuration as that of the first embodiment is denoted by the same reference numeral, and the description thereof is omitted.
図7に示すように、本実施形態に係る検査装置1は、第1の実施形態の機能構成に加え、さらに、画像取得部123を備えている。
画像取得部123は、1回目の走査時において光センサ120が取得した光量(光量情報)に基づいて、同一の検査対象物Xについて、撮像素子22が取得する画像(第1の画像)と異なる角度から撮像された第2の画像を取得する。
As shown in FIG. 7, the inspection apparatus 1 according to the present embodiment further includes an image acquisition unit 123 in addition to the functional configuration of the first embodiment.
The image acquisition unit 123 is different from the image (first image) acquired by the
ここで、第1の実施形態に係る検査装置1の場合、1回目の走査時において光センサ120を介して取得した光量情報は、出力強度更新部122のみが入力し、位置強度対応テーブル12の更新処理に利用された。
一方、第2の実施形態に係る検査装置1は、光センサ120が1回目の走査時において取得した光量情報を、出力強度更新部122に加え、さらに画像取得部123が入力して当該光量情報を一時的に記憶しておく。そして、画像取得部123は、レーザ投射制御部110が画像取得領域Pの全範囲について走査処理を完了した際に、1ラインごとの1回目の走査時において取得された全光量情報を結合して第2の画像データを形成する処理を行う。
Here, in the case of the inspection apparatus 1 according to the first embodiment, the light intensity information acquired via the
On the other hand, in the inspection apparatus 1 according to the second embodiment, the light amount information acquired by the
ここで、図7に示すように、本実施形態に係る計測ヘッド20において、レーザ反射光を検査装置本体部10の光センサ120へと導くためのレンズLBは、撮像素子22の位置と異なる位置に配される。したがって、レンズLB、光ファイバFBを介して光センサ120へと入力される反射光に基づいて形成される第2の画像データは、撮像素子22が撮像処理によって取得する画像データ(第1の画像データ)とは異なる角度から撮像された画像データとなる。
Here, as shown in FIG. 7, in the
このように、本実施形態に係る検査装置1によれば、第2の走査時においては、撮像素子22が撮像精度の高い画像データを取得する一方で、第1の走査時においては、さらに、光センサ120(フォトダイオード)を通じて、撮像素子22が取得する画像データと異なる角度から撮像された第2の画像データを取得することが可能となる。
As described above, according to the inspection apparatus 1 according to the present embodiment, the
図8は、第2の実施形態に係る検査装置本体部の処理フローを示す図である。
なお、この図に示す処理フローにおいて、第1の実施形態と同一の処理内容については同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 8 is a diagram illustrating a processing flow of the inspection apparatus main body according to the second embodiment.
In the processing flow shown in this figure, the same processing contents as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施形態に係る画像取得部123は、ステップS01の処理の後、ステップS02において、出力強度更新部122が、光センサ120を介して取得した光量情報と同一の光量情報を一時的に記憶する(ステップS07)。画像取得部123は、ステップS06の判定処理において次の1ラインの走査処理が実行される度に、ステップS07にてその1ラインに対応する光量情報を蓄積していく。
The image acquisition unit 123 according to the present embodiment temporarily stores the same light amount information as the light amount information acquired by the output
そして、画像取得領域Pの全範囲の走査が完了した場合(ステップS06:NO)に、複数回のステップS07の処理で取得された画像取得領域Pの全範囲についての光量情報を組み合わせて一つの画像データ(第2の画像データ)を形成する処理を行う(ステップS08)。画像取得部123は、形成した第2の画像データを画像用メモリ13に記憶する。
以上のような処理フローにより、本実施形態に係る検査装置1は、光センサ120を介して取得した光量情報に基づいて、撮像素子22が取得する画像データ(以下、第1の画像データと記載)と異なる角度から撮像された第2の画像データを取得することが可能となる。
Then, when the scanning of the entire range of the image acquisition region P is completed (step S06: NO), the light quantity information for the entire range of the image acquisition region P acquired by the process of step S07 is combined into one. Processing for forming image data (second image data) is performed (step S08). The image acquisition unit 123 stores the formed second image data in the
Through the processing flow as described above, the inspection apparatus 1 according to the present embodiment uses the image data acquired by the
このようにして取得された第2の画像データには、第1の画像データと異なる角度から撮像されているため、当該第1の画像データとは異なる表面形状を示す情報が含まれている場合がある。そうすると、検査装置1のオペレータは、例えば、検査対象物X表面の凹凸が大きい影響で、第1の画像データでは死角となって表面形状が不明確となっていた部分について、この第2の画像データを新たに参照することで、当該不明確となっていた部分の表面形状を把握できるようになる。また、オペレータは、第2の画像データに撮像された表面形状を参照しながら、レーザ光の投射角度や投射範囲を変更して再度の計測処理を行う際の判断材料とすることもできる。
また、本実施形態に係る検査装置1は、第1の画像データと第2の画像データとを組み合わせて、互いのデータ欠落部分を補いながら三次元形状を再現する演算処理を実施してもよい。
さらに、本実施形態に係る検査装置1は、劣悪な環境により故障した場合であっても、そのバックアップとして、光センサ120を介して画像取得部123が取得した第2の画像データを利用することも可能である。
The second image data acquired in this way is captured from an angle different from that of the first image data, and therefore includes information indicating a surface shape different from that of the first image data. There is. Then, for example, the operator of the inspection apparatus 1 uses the second image for a portion in which the surface shape is unclear in the first image data due to large unevenness on the surface of the inspection object X. By newly referring to the data, it becomes possible to grasp the surface shape of the unclear part. In addition, the operator can also use it as a determination material when performing the measurement process again by changing the projection angle or projection range of the laser light while referring to the surface shape captured in the second image data.
In addition, the inspection apparatus 1 according to the present embodiment may combine the first image data and the second image data and perform a calculation process to reproduce the three-dimensional shape while compensating for each other data missing portion. .
Furthermore, the inspection apparatus 1 according to the present embodiment uses the second image data acquired by the image acquisition unit 123 via the
以上、第2の実施形態に係る検査装置によれば、第1の実施形態に加え、1回目の走査処理、及び、当該1回目の走査時時において光センサ(フォトダイオード)より取得された光量情報を、より有効に活用することができる。 As described above, according to the inspection apparatus according to the second embodiment, in addition to the first embodiment, the amount of light acquired from the photosensor (photodiode) at the time of the first scanning process and the first scanning. Information can be used more effectively.
なお、第2の実施形態に係る検査装置は、上述の態様に限定されることはない。
例えば、図8によれば、検査装置1は、1回目の走査処理(ステップS01)に基づいて光量情報を記憶し(ステップS07)、その後、2回目の走査処理に基づいて第1の画像データを取得する処理(ステップS03〜S05)を行っている。
しかし、本実施形態の他の変形例に係る検査装置1は、第1の実施形態による処理フローとは別に、例えば1回の走査処理のみに基づいて、光センサ120を介して画像取得部123が第2の画像データを取得すると同時に、撮像素子22が第1の画像データを取得する処理を行ってもよい。具体的には、図8において、1回目の走査処理(ステップS01)に基づいて、光センサ120、画像取得部123による光量情報の記憶(ステップS07)と、撮像素子22による第1の画像データの取得(ステップS05)のみを行うこととする。
このようにすることで、第1の画像データと第2の画像データが取得される元となるレーザ光が同一となり、両画像データが同じタイミングで取得されることとなる。したがって、第1の画像データと第2の画像データとの整合性を高め、一層精度の高い三次元形状を取得することができる。
さらにこの場合、例えばCCDカメラである撮像素子22の代わりに、当該撮像素子22が配される箇所に、フォトダイオードからなる別の光センサを用いて第1の画像データを取得する態様であってもよい。
このようにすることで、撮像素子22を用いる場合よりも装置全体の構成が簡素化され、一層の小型化が可能となる。
Note that the inspection apparatus according to the second embodiment is not limited to the above-described aspect.
For example, according to FIG. 8, the inspection apparatus 1 stores light quantity information based on the first scanning process (step S01) (step S07), and then the first image data based on the second scanning process. Is performed (steps S03 to S05).
However, the inspection apparatus 1 according to another modified example of the present embodiment is different from the processing flow according to the first embodiment, for example, based on only one scanning process, for example, the image acquisition unit 123 via the
By doing so, the laser light from which the first image data and the second image data are acquired becomes the same, and both image data are acquired at the same timing. Therefore, the consistency between the first image data and the second image data can be improved, and a more accurate three-dimensional shape can be acquired.
Further, in this case, for example, instead of the
By doing in this way, the structure of the whole apparatus is simplified rather than the case where the image pick-up
図9は、第1の実施形態、第2の実施形態に係る検査装置の全体構成の例を示した模式図である。
図9に示すように、上述の実施形態に係る検査装置1は、検査装置本体部10と、計測ヘッド20と、が有線ケーブルCによって連結されている。有線ケーブルCは、図1または図7に示した光ファイバFA、FB、及び、各種信号線が束ねてまとめられた通信ケーブルである。図1または図7で示したMEMSミラー21、撮像素子22等は、計測ヘッド20として一つの筐体にまとまった構成となっている。
このような構成とすれば、検査装置1のオペレータは、図9に示すように、計測ヘッド20及び有線ケーブルCのみを筒状の狭隘部に挿通させて、当該狭隘部の先の領域における三次元計測を実施することができる。
また、第1の実施形態、第2の実施形態に係る検査装置1は、上記の構成に加え、さらに、所定の遠隔操作により、有線ケーブルCの先端を可動できる機構を備えていてもよい。このようにすることで、検査装置1のオペレータは、計測ヘッド20を一層深い狭隘部に挿通させた場合であっても、遠隔操作によって所望する領域の画像データを取得することができる。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of the overall configuration of the inspection apparatus according to the first embodiment and the second embodiment.
As shown in FIG. 9, in the inspection apparatus 1 according to the above-described embodiment, the inspection apparatus
With such a configuration, as shown in FIG. 9, the operator of the inspection apparatus 1 inserts only the
Further, the inspection apparatus 1 according to the first embodiment and the second embodiment may further include a mechanism that can move the tip of the wired cable C by a predetermined remote operation in addition to the above-described configuration. By doing in this way, the operator of the inspection apparatus 1 can acquire image data of a desired region by remote operation even when the measuring
<第3の実施形態>
次に、第3の実施形態に係る検査装置を、図面を参照して説明する。
図10は、第3の実施形態に係る検査装置の全体構成の例を示した模式図である。
なお、この図において、第1の実施形態及び第2の実施形態と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, an inspection apparatus according to a third embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of the overall configuration of the inspection apparatus according to the third embodiment.
In this figure, the same functional configurations as those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図10に示すように、本実施形態に係る検査装置1は、計測ヘッド20が2つの筐体、レーザ光投射部20A(第1筐体)と、撮像部20B(第2筐体)と、に分離されている。レーザ光投射部20Aは、有線ケーブルCAを介して検査装置本体部10に接続され、同様に撮像部20Bは、有線ケーブルCBを介して検査装置本体部10に接続されている。
また、レーザ光投射部20Aは、内部にMEMSミラー21を有しており、計測ヘッド20のうちレーザ光の投射口を有する筐体を成している。また図10には図示しないが、レーザ光投射部20Aは、レーザ反射光を光センサ120へと送出するレンズLBも備えている。
一方、撮像部20Bは、内部に撮像素子22を備え、計測ヘッド20のうちレーザ反射光を取り込んで画像データを取得する部分を構成する筐体である。また、撮像部20Bは、この撮像素子22に加え、その筐体の長手方向に対する側面側に、側面撮像素子23を備えている。
As shown in FIG. 10, in the inspection apparatus 1 according to the present embodiment, the
The laser
On the other hand, the
また、本実施形態に係る検査装置1の検査装置本体部10は、第1の実施形態(図1)または第2の実施形態(図7)の機能構成に加え、さらに、相対位置特定部14を備えている。この相対位置特定部14の機能構成については後述する。
Further, the inspection apparatus
本実施形態に係る検査装置1は、以上のような双頭式の計測ヘッドとすることで、計測ヘッド20を構成する二つの筐体(レーザ光投射部20A、撮像部20B)各々を小型化することができる。したがって、本実施形態に係る検査装置1によれば、図10に示すように、計測ヘッド20を一層狭い狭隘部へと挿通させることができる。
しかしながら、撮像素子22が取得した画像データに基づいて検査対象物X表面の三次元形状を再現するためには、例えば三角測量原理等の測量手法を用いる必要がある。そして、そのためには、レーザ光の出射口、及び、レーザ反射光を取り込む位置(撮像素子22)の相対的な位置関係を把握する必要がある。よって、本実施形態に係る検査装置1は、さらに以下のような機能構成を備えている。
The inspection apparatus 1 according to the present embodiment reduces the size of each of the two casings (laser
However, in order to reproduce the three-dimensional shape of the surface of the inspection object X based on the image data acquired by the
図11は、第3の実施形態に係る計測ヘッドの構造を詳細に示した図である。
図11に示すように、レーザ光投射部20Aは、その長手方向の側面側表面において、周方向に沿って複数のマーカー200が周期的に記されている。
一方、撮像部20Bの長手方向先端には、撮像素子22が設けられている。撮像素子22(第1の撮像素子)は、第1の実施形態、第2の実施形態と同様に、レーザ光投射部20Aが投射したレーザ光のレーザ反射光を取り込むことで、検査対象物Xの表面が撮像された画像データを取得する。
また、撮像部20Bは、撮像素子22とは異なる第2の撮像素子として、その側面側に配された側面撮像素子23を備えている。側面撮像素子23は、撮像素子22と同一の筐体に備えられることで、撮像素子22との相対的な位置関係が固定されている。側面撮像素子23は、その側面側に配されることで、撮像素子22とは異なる領域の画像データを取得する。
FIG. 11 is a diagram showing in detail the structure of the measurement head according to the third embodiment.
As shown in FIG. 11, the laser
On the other hand, an
The
側面撮像素子23は、レーザ光投射部20Aの側面に記されたマーカー200の配列パターンを撮像して画像データとして記憶する撮像素子(例えば、撮像素子22と同等のCCDカメラ)である。側面撮像素子23は、複数のマーカー200の配列パターンが撮像された画像データ(以下、相対位置特定用画像データ)を、相対位置特定部14に出力する。
The side
図12は、第3の実施形態に係る相対位置特定部の機能を説明する図である。
図12(a)、(b)、(c)には、側面撮像素子23が取得した相対位置特定用画像データの例を示している。
次に、相対位置特定部14の機能について、図12を参照しながら説明する。
FIG. 12 is a diagram illustrating the function of the relative position specifying unit according to the third embodiment.
FIGS. 12A, 12 </ b> B, and 12 </ b> C show examples of relative position specifying image data acquired by the
Next, the function of the relative
相対位置特定部14は、側面撮像素子23から入力する相対位置特定用画像データに基づいて、レーザ光投射部20A、撮像部20Bの相対的な位置関係を特定する。この場合、マーカー200は、周方向の何れの方角から撮像されたとしても、いずれかのマーカー200が相対位置特定用画像データに取得されるように、レーザ光投射部20Aの筐体の周方向に沿って、例えば円周を8等分する間隔で複数配列されている。
The relative
図11に示すように、周方向に沿って周期配列されるマーカー200は、それぞれ周方向ごとに異なる模様(または、色、形状等)を有して記されている。したがって、相対位置特定部14は、相対位置特定用画像データに撮像されているマーカー200の模様等の組み合わせから、レーザ光投射部20Aの筐体が、撮像部20Bに対して、周方向のいずれの方角を向いているかを特定することができる(図12(a))。
具体的には、相対位置特定部14は、マーカー200の周方向ごとに異なる模様の配列パターンと、レーザ光投射部20Aの筐体の周方向についての回転位置を示す情報と、の対応関係が予め記憶された記憶テーブルを備えておく。そして、相対位置特定部14は、相対位置特定用画像データに撮像されたマーカー200の模様の配列パターンを抽出し、上記記憶テーブルを参照することで、レーザ光投射部20Aの筐体の周方向についての回転位置を特定する。
As shown in FIG. 11, the
Specifically, the relative
また、図11に示すように、マーカー200は、レーザ光投射部20Aの筐体の長手方向に沿って、同一の模様(または、色、形状等)をもって複数配置されている。したがって、相対位置特定部14は、この同一の模様の複数のマーカー200が、相対位置特定用画像データにおいて周期配列されている方向、または、当該長手方向に沿って放射状に広がる、または、狭まる度合いを特定することで、レーザ光投射部20Aの筐体の撮像部20Bに対する姿勢を特定することができる(図12(b)、(c))。
例えば、相対位置特定部14は、相対位置特定用画像データに写された同一の模様の複数のマーカー200を通る直線を複数生成し、相対位置特定用画像データ内においてその直線の向く方向、及び、複数の直線の放射状に広がる、または、狭まる度合いを特定する処理を行う。
As shown in FIG. 11, a plurality of
For example, the relative
さらに、相対位置特定部14は、周方向、長手方向に周期配列された複数マーカー200の大きさ、間隔幅を取得することで、撮像部20Bとレーザ光投射部20Aとの離間距離を特定することができる(図12(d))。
この場合も、例えば、相対位置特定部14は、相対位置特定用画像データに写されたマーカー200の大きさまたはその間隔と、レーザ光投射部20Aの筐体との離間距離を示す情報と、の対応関係が予め記憶された記憶テーブルを備えている。
Further, the relative
Also in this case, for example, the relative
相対位置特定部14は、以上のようにして、相対位置特定用画像データに撮像されたマーカー200の配列パターンに基づいて、撮像部20Bとレーザ光投射部20Aとの相対位置を特定する。
As described above, the relative
このようにすることで、本実施形態に係る検査装置1は、計測ヘッド20を双頭式とし個々の筐体を小型化した際に、当該二つの筐体(レーザ光投射部20A、撮像部20B)の相対的な位置関係、すなわち、レーザ投射口と、レーザ反射光を取り込む部分(撮像素子22)と、の相対的な位置関係を取得することができる。
By doing in this way, the inspection apparatus 1 according to the present embodiment, when the measuring
以上、第3の実施形態に係る検査装置によれば、計測ヘッドを双頭式とすることでその小型化を実現し、より狭隘な領域における表面形状を計測することができる。 As described above, according to the inspection apparatus according to the third embodiment, the miniaturization can be realized by using the double-headed measurement head, and the surface shape in a narrower region can be measured.
なお、上述に説明した第3の実施形態に係る検査装置は、マーカー200が円形のスポット状に複数記されている例を示したが、上述したマーカー200の機能が発揮できる態様であれば、マーカー200はいかなる形状、模様、色彩等からなるものであってもよい。
In addition, although the inspection apparatus according to the third embodiment described above has shown an example in which a plurality of the
なお、上述の各実施形態に係る検査装置本体部10は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した検査装置本体部10の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)または半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
Note that the inspection apparatus
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof, as long as they are included in the scope and gist of the invention.
1・・・検査装置
10・・・計測装置本体部
100・・・レーザ光源
101・・・変換回路
102・・・レーザ出力算出部
110・・・レーザ投射制御部
111・・・投射方位テーブル
112・・・カウンタ
12・・・位置強度対応テーブル
120・・・光センサ
121・・・変換回路
122・・・出力強度更新部
123・・・画像取得部
13・・・画像用メモリ
14・・・相対位置特定部
20・・・計測ヘッド
21・・・MEMSミラー
22・・・撮像素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (6)
前記レーザ光の投射方位を特定しながら、当該レーザ光を検査対象物の表面上において走査する制御を行うレーザ投射制御部と、
前記検査対象物の表面上において反射される前記レーザ光の反射光を取り込んで画像を取得する撮像素子と、
前記反射光の光量を取得する光センサと、
前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の出力強度を特定するレーザ出力算出部と、
前記レーザ光の出力強度を示す出力強度情報が、前記投射方位ごとに対応付けて記憶された位置強度対応テーブルと、
前記位置強度対応テーブルに記憶された前記出力強度情報を更新する出力強度更新部と、
を備え、
前記レーザ出力算出部は、
1回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量に基づいて、前記位置強度対応テーブルに記憶された前記出力強度情報を更新し、2回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量が予め定めた範囲内に収まるように、前記位置強度対応テーブルを参照しながら、前記投射方位ごとに、前記レーザ光の出力強度を特定する
ことを特徴とする検査装置。 A laser light source for emitting laser light;
A laser projection control unit that performs control to scan the laser light on the surface of the inspection object while specifying the projection direction of the laser light;
An image sensor that captures the reflected light of the laser light reflected on the surface of the inspection object, and acquires an image;
An optical sensor for acquiring the amount of the reflected light;
A laser output calculation unit for specifying an output intensity of the laser light emitted from the laser light source;
A position intensity correspondence table in which output intensity information indicating the output intensity of the laser beam is stored in association with each projection direction;
An output intensity update unit that updates the output intensity information stored in the position intensity correspondence table;
With
The laser output calculator is
The output intensity information stored in the position intensity correspondence table is updated based on the amount of light acquired by the optical sensor at the first scanning of the laser beam, and at the second scanning of the laser beam. The output intensity of the laser light is specified for each projection direction while referring to the position intensity correspondence table so that the amount of light acquired by the optical sensor falls within a predetermined range. Inspection device.
前記2回目の走査時における前記投射方位ごとに対応する出力強度が、前記1回目の走査時における前記投射方位ごとに取得された前記光量と反比例する関係を有するように、前記投射方位ごとに、前記出力強度情報を更新する
ことを特徴とする請求項1に記載の検査装置。 The output intensity update unit
For each projection azimuth, the output intensity corresponding to each projection azimuth at the time of the second scan has an inversely proportional relationship with the light quantity acquired for each projection azimuth at the time of the first scan. The inspection apparatus according to claim 1 , wherein the output intensity information is updated.
を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の検査装置。 Image acquisition for acquiring a second image captured from an angle different from the image acquired by the imaging device for the same inspection object based on the light quantity acquired by the optical sensor during the first scanning. And
The inspection apparatus according to claim 1 , further comprising:
前記撮像素子との相対的な位置関係が固定されながら前記第2筐体に配されるとともに、当該撮像素子と異なる領域の画像データを取得する第2の撮像素子と、
前記第2の撮像素子が取得する、前記第1筐体の表面に記されたマーカーが撮像された相対位置特定用画像に基づいて、前記撮像素子と、前記レーザ光の投射口との相対的な位置関係を特定する相対位置特定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の検査装置。 Two housings separated from each other, comprising: a first housing having a projection port for the laser light; and a second housing having the imaging element that takes in the reflected light.
A second imaging element that is arranged in the second housing while a relative positional relationship with the imaging element is fixed, and that acquires image data of a region different from the imaging element;
Based on an image for relative position specification obtained by the second image pickup device and picked up by a marker recorded on the surface of the first housing, the image pickup device and the projection opening of the laser light are relative to each other. A relative position specifying part for specifying a correct positional relationship;
The inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3 , further comprising:
レーザ投射制御部が、前記レーザ光の投射方位を特定しながら、当該レーザ光を検査対象物の表面上において走査する制御を行い、
撮像素子が、前記検査対象物の表面上において反射される前記レーザ光の反射光を取り込んで画像を取得し、
光センサが、前記反射光の光量を取得し、
レーザ出力算出部が、1回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量に基づいて、前記投射方位ごとに対応付けて位置強度対応テーブルに記憶された前記レーザ光の出力強度を示す出力強度情報を更新し、2回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量が予め定めた範囲内に収まるように、前記位置強度対応テーブルを参照しながら、前記投射方位ごとに、前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の出力強度を特定する
ことを特徴とする検査方法。 The laser light source emits laser light,
The laser projection control unit performs control to scan the laser light on the surface of the inspection object while specifying the projection direction of the laser light,
An imaging device captures the reflected light of the laser beam reflected on the surface of the inspection object, and acquires an image;
An optical sensor acquires the amount of the reflected light,
The output of the laser light stored in the position intensity correspondence table in association with each projection direction based on the amount of light acquired by the optical sensor at the first scanning of the laser light by the laser output calculation unit While updating the output intensity information indicating the intensity, and referring to the position intensity correspondence table so that the light quantity acquired by the optical sensor during the second scanning of the laser light is within a predetermined range , An inspection method for specifying the output intensity of the laser beam emitted from the laser light source for each projection direction.
前記レーザ光の投射方位を特定しながら、当該レーザ光を前記検査対象物の表面上において走査する制御を行うレーザ投射制御手段、
1回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量に基づいて、前記投射方位ごとに対応付けて位置強度対応テーブルに記憶された前記レーザ光の出力強度を示す出力強度情報を更新し、2回目の前記レーザ光の走査時における、前記光センサが取得する前記光量が予め定めた範囲内に収まるように、前記位置強度対応テーブルを参照しながら、前記投射方位ごとに、前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の出力強度を特定するレーザ出力強度特定手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。 A laser light source that emits laser light; an imaging element that captures reflected light of the laser light reflected on the surface of the inspection object; and an optical sensor that acquires the amount of reflected light. The computer of the inspection device,
Laser projection control means for performing control to scan the laser light on the surface of the inspection object while specifying the projection direction of the laser light;
Output intensity information indicating the output intensity of the laser light stored in the position intensity correspondence table in association with each projection direction based on the light quantity acquired by the optical sensor at the first scanning of the laser light. For each projection azimuth while referring to the position intensity correspondence table so that the light quantity acquired by the optical sensor is within a predetermined range during the second scanning of the laser light. Laser output intensity specifying means for specifying the output intensity of the laser beam emitted from the laser light source;
A program characterized by functioning as
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