JP6296206B2 - 形状測定装置及び形状測定方法 - Google Patents
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Description
ここで、D 0 は前記基準距離、r 0 は前記基準距離での撮像分解能、X e は前記撮像画像の画素単位での前記線状光位置と前記基準線状光位置との距離差、θは前記撮像装置の光軸と前記線状光の出射方向とのなす角である。
まず、図1及び図2を参照して、本発明の一実施形態に係る形状測定装置の構成について説明する。図1は、光切断法によって測定対象物5の形状を測定する形状測定システムの概略構成を示す説明図である。図2は、本実施形態に係る形状測定装置の機能構成を示す機能ブロック図である。なお、図1では、測定対象物5を平面図として見た状態を示し、図7で示したような直方体の測定対象物5の一側面を測定面5aとする。
形状測定システムは、光切断法により測定対象物5の形状を測定するシステムである。形状測定システムは、図1に示すように、測定対象物5に対して線状光を照射する線状光照射装置10と、測定対象物5に照射されている線状光を撮像する撮像装置20と、撮像装置20により撮像された撮像画像に基づき、測定対象物5の測定面5aの凹凸形状を特定する形状測定装置100とからなる。線状光照射装置10は、例えばラインレーザやスリット光等の線状光を出力可能な装置である。また、撮像装置20には、例えばエリアカメラを用いることができる。
形状測定装置100についてより詳細にみると、図2に示すように、形状測定装置100は、画像取得部110と、線状光位置検出部120と、距離演算部130と、フォーカス調整部140と、形状演算部150と、結果出力部160とを備える。このうち、線状光位置検出部120、距離演算部130、及びフォーカス調整部140は、撮像装置20のフォーカス調整を行うフォーカス調整処理を実行する機能部である。また、形状演算部150及び結果出力部160は、測定対象物5の形状を特定する形状特定処理を実行する機能部である。
次に、図3〜図6に基づいて、本実施形態に係る形状測定装置100により行われる処理について説明する。本実施形態に係る形状測定装置100は、撮像画像に基づき測定対象物5の測定面5aの形状を特定する形状測定処理と、撮像画像に基づき撮像装置20のフォーカスを調整するフォーカス調整処理とを行うことで、測定対象物と撮像装置との距離が変動しても、精度よく測定対象物の測定面5aの形状を測定することを可能とする。
フォーカス調整処理では、まず、線状光位置検出部120により、撮像画像内の線状光の線状光位置を算出する(S110)。図4に基づき、撮像画像内における線状光位置の算出方法を説明する。図4上側に示す撮像画像Aは、図1に示した構成の形状測定システムにおいて、撮像装置20により測定対象物5の測定面5aを撮像した画像の一例である。撮像画像Aにおいて、測定対象物5の搬送方向をX方向とし、X方向に対して直交する線状光12の直線方向をY方向とする。撮像画像Aは、N×M画素の画像I(x,y)であるとする(0≦x≦N−1、0≦y≦M−1)。ここで、xは各画素のX方向位置であり、yは各画素のY方向位置である。
一方、形状測定装置100は、上述したフォーカス調整処理(S110〜S130)とともに、形状測定処理(S140、S150)を実行する。
5a 測定面
10 線状光照射装置
12 線状光
12a 直線部
12b 曲り部
20 撮像装置
22 フォーカスレンズ
24 フォーカスリング
26 モータ
30 表示装置
40 記憶部
100 形状測定装置
110 画像取得部
120 線状光位置検出部
130 距離演算部
140 フォーカス調整部
150 形状演算部
160 結果出力部
A 撮像画像
B 基準面
Claims (7)
- 線状光照射装置により測定対象物に照射された線状光を撮像装置により撮像した撮像画像から、前記線状光の線状光位置を検出する線状光位置検出部と、
前記撮像装置から所定の基準距離の位置に前記測定対象物が位置するときに前記線状光位置検出部により検出される基準線状光位置と、前記線状光位置検出部により検出された前記線状光位置との距離差、前記基準距離、及び、前記撮像装置の光軸と前記線状光の出射方向とのなす角に基づいて、前記撮像装置から前記測定対象物までの距離を演算する距離演算部と、
前記撮像装置から前記測定対象物までの距離に基づいて、前記撮像装置のフォーカスを調整するフォーカス調整部と、
前記撮像画像に基づいて、前記測定対象物の形状を演算する形状演算部と、
を備え、
前記距離演算部は、前記撮像装置の撮像分解能を用いて表された距離関数に基づき、前記撮像装置から前記測定対象物までの距離を演算し、
下記式(A)に基づき、前記撮像装置から前記測定対象物までの距離Dを演算する、形状測定装置。
ここで、D 0 は前記基準距離、r 0 は前記基準距離での撮像分解能、X e は前記撮像画像の画素単位での前記線状光位置と前記基準線状光位置との距離差、θは前記撮像装置の光軸と前記線状光の出射方向とのなす角である。
- 前記線状光位置検出部は、
前記撮像画像の、線状光の直線方向に直交する方向の各位置における、前記線状光の直線方向に並ぶ各画素の輝度値の和を表したプロジェクション波形を算出し、
前記プロジェクション波形のピーク位置を前記線状光位置とする、請求項1または2に記載の形状測定装置。 - 前記線状光位置検出部は、
前記撮像画像の、線状光の直線方向に直交する方向の各位置における、前記線状光の直線方向に並ぶ各画素の輝度値の和を表したプロジェクション波形を算出し、
前記プロジェクション波形の重心位置を前記線状光位置とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の形状測定装置。 - 前記形状演算部は、前記撮像画像の、前記線状光の直線方向の各位置毎に算出される、当該直線方向に直交する方向における最大輝度位置に基づき、前記測定対象物の形状を演算する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の形状測定装置。
- 前記形状演算部は、前記撮像画像の、前記線状光の直線方向の各位置毎に算出される、当該直線方向に直交する方向における輝度の重心位置に基づき、前記測定対象物の形状を演算する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の形状測定装置。
- 線状光照射装置により測定対象物に照射された線状光を撮像装置により撮像した撮像画像から、前記線状光の線状光位置を検出する線状光位置検出ステップと、
前記撮像装置から所定の基準距離の位置に前記測定対象物が位置するときに検出される基準線状光位置と前記線状光位置との距離差、前記基準距離、及び、前記撮像装置の光軸と前記線状光の出射方向とのなす角に基づいて、前記撮像装置から前記測定対象物までの距離を演算する距離演算ステップと、
前記撮像装置から前記測定対象物までの距離に基づいて、前記撮像装置のフォーカスを調整するフォーカス調整ステップと、
前記撮像画像に基づいて、前記測定対象物の形状を演算する形状演算ステップと、
を含み、
距離演算ステップでは、
前記撮像装置の撮像分解能を用いて表された距離関数に基づき、前記撮像装置から前記測定対象物までの距離を演算し、
下記式(C)に基づき、前記撮像装置から前記測定対象物までの距離Dを演算する、形状測定方法。
ここで、D 0 は前記基準距離、r 0 は前記基準距離での撮像分解能、X e は前記撮像画像の画素単位での前記線状光位置と前記基準線状光位置との距離差、θは前記撮像装置の光軸と前記線状光の出射方向とのなす角である。
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