JP6653539B2 - 画像測定装置、その制御プログラム及び測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを撮像する事によってワークを測定する画像測定装置、その制御プログラム及び測定装置に関する。

ワークについて測定を行う測定装置が知られている。このような測定装置としては、例えば、ワークを撮像して、このワークの画像を取得する撮像装置と、この画像に基づいて、ワークの寸法測定や形状測定を行う演算装置とを備えた画像測定装置が知られている（特許文献１）。この寸法測定や形状測定においては、例えば、測定対象の中心位置や、形状、輪郭線、幅等が算出される。

この様な寸法測定や形状測定においては、例えば、ワークの画像に対してエッジ検出処理を行うことによって、測定対象の輪郭線上に位置する複数のエッジ点（エッジ点群）を取得し、このエッジ点群に基づいて、測定対象の中心位置や、形状、輪郭線、幅等を算出する事があった。

特開２００１−２４１９４１号公報

例えば、画像測定装置を用いてワークの寸法測定や形状測定を行う場合、測定者は、測定結果を取得するまでに、数多くの手順を必要とする事があった。例えば、測定者は、ディスプレイ上からワークの画像を視認して測定対象の形状を判断し、この形状に応じてエッジ検出用のツールを選択し、選択したツールを画像上の適切な位置に設定（位置合わせ）し、別途操作を行うことによりエッジ検出を行って、この測定対象の輪郭線上に位置する複数のエッジ点（エッジ点群）を取得することがあった。また、測定者は、別途操作を行うことによって所望の測定対象に対応するエッジ点群及び目的とする測定値の種類（例えば、測定対象の中心位置や、形状、輪郭線、幅等）を選択して、所望の測定対象についての測定結果を算出させることがあった。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ワークを測定するまでの手順が少なく、容易に測定を行うことが可能な画像測定装置、その制御プログラム及び測定装置を提供することを目的としている。

かかる課題を解決すべく、本発明の一の実施の形態に係る画像測定装置は、ワークを撮像して、このワークの画像を取得する撮像装置と、この画像に基づいてワークの寸法測定や形状測定等を行い、この測定結果を出力する演算装置とを備える。また、この演算装置は、この画像に対してエッジ検出処理を行ってエッジ点群を取得し、このエッジ点群に対して、複数の形状要素を順次あてはめて、あてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択する。また、この演算装置は、この選択された形状要素に基づいて、測定対象の中心位置や、形状、輪郭線、幅等の測定結果を算出する。

このような画像測定装置は、取得した画像に対してエッジ検出処理を行うことにより、測定対象の輪郭線上に位置するエッジ点群を取得している。また、このエッジ点群に複数の形状要素をあてはめて、あてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択することにより、エッジ点群に最も好適にフィットする形状要素を判定している。これにより、測定対象の形状を判定する事が可能である。また、エッジ点群に形状要素をあてはめる際に、形状要素がエッジ点群に最も好適にフィットする様な形状要素の位置や大きさ等を算出し、測定対象の中心位置や輪郭線、幅等を算出する事も可能である。従って、測定者は、別途操作を行うことなくエッジ点群から所望の測定値を取得する事が可能となり、容易に寸法測定や形状測定を行うことが可能となる。

また、上記演算装置は、エッジ検出処理に際して、画像中の一点を指定し、画像中に、この指定された一点を通る線分を配置し、この線分に沿って、画像に含まれる輪郭線上に位置する第１のエッジ点を取得し、この第１のエッジ点から上記輪郭線に沿って順次エッジ点の検出を行って、上記エッジ点群を取得する事が出来る。

このような態様においては、画像中の一点を指定することによって上記エッジ点群を取得する事が出来る。従って、このエッジ点群に対して形状要素をあてはめ、あてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択し、測定結果を算出する事により、測定者は、画像中の一点を指定することによって測定結果を取得する事が可能となる。従って、測定者は、例えば、ディスプレイ上からワークの画像を視認して測定対象の形状を判断したり、この形状に応じてエッジ検出用のツールを選択したり、選択したツールを画像上の適切な位置に設定（位置合わせ）したりすることなく測定結果を取得する事が可能となり、容易に寸法測定や形状測定を行うことが可能となる。

また、上記演算装置には、測定結果を格納する測定結果格納部を設ける事が出来る。また、演算装置は、測定結果が算出された後、測定結果格納部に測定結果が格納されているか否かを判定し、測定結果格納部に測定結果が格納されていた場合には、測定結果格納部に格納されていた測定結果と、新たに取得した測定結果との間で、組合せ計算を行う事が出来る。

このような態様においては、測定者は、複数の測定対象について順次寸法測定や形状測定を行うことによって組合せ計算の結果を取得する事が出来る。

また、上記画像測定装置には、上記演算装置に接続された表示装置及びマウスやキーボード等、測定者の操作を入力する操作入力装置を更に設ける事が出来る。また、演算装置は、撮像装置によって取得された画像に操作入力装置によって操作されるポインタが重畳された映像を表示装置によって表示する事が出来る。また、演算装置は、画像中の、ポインタによって指定された部分に対して上記エッジ検出処理を行う事が出来る。

このような態様においては、測定者は、ほぼ視点を移動させることなく順次複数の測定箇所を指定し、これら測定箇所についての測定結果や、組合せ計算の結果等を取得する事が可能である。従って、例えばワークが複雑なパターンを有している場合等においても、測定者は、適切な測定対象を容易に選択する事が可能であり、作業性を向上させることが可能である。

また、上記演算装置は、撮像装置によって取得された画像上に測定結果を重畳して表示する事が出来る。

このような態様においては、例えばワークが複雑なパターンを有している場合においても、測定者は、既に寸法測定や形状測定が行われたパターンを容易に判別する事が出来る。また、測定者は、例えば適切なパターンに隣接する間違ったパターンに対して寸法測定や形状測定を行ってしまった場合や、円形状を有するパターンが楕円形状であると判定された場合等に、この様な間違いを直感的に判別する事が可能である。

本発明の一の実施の形態に係る画像測定装置の制御プログラムは、ワークを撮像して、ワークの画像を取得する撮像装置と、この画像に基づいてワークの寸法測定を行い、測定結果を算出する演算装置とを制御して、測定結果の算出を行う。即ち、このプログラムは、この演算装置に、上記画像に対してエッジ検出処理を行わせてエッジ点群を取得させ、このエッジ点群に対して、複数の形状要素を順次あてはめさせて、あてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択させ、選択された形状要素に基づいて、測定対象の中心位置や、形状、輪郭線、幅等の測定結果を算出させる。

本発明の一の実施の形態に係る測定装置は、ワークを測定して、ワークの位置や形状を示す測定点群を取得する測定部と、この測定点群に基づいてワークの寸法測定を行い、この測定結果を算出する演算装置とを備える。また、この演算装置は、上記測定点群に対して、複数の形状要素を順次あてはめて、あてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択する。また、この演算装置は、この選択された形状要素に基づいて、測定対象の中心位置や、形状、輪郭線、幅等の測定結果を算出する。

本発明によれば、容易に測定を行うことが可能な画像測定装置、その制御プログラム及び測定装置を提供する事が可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る画像測定装置の全体図である。 同画像測定装置で取得されたワークの画像の表示画面である。 同画像測定装置の構成を示すブロック図である。 同画像測定装置による寸法測定の方法を示すフローチャートである。 同画像測定装置のエッジ検出ツールｔ１〜ｔ４を表示した表示画面である。 同エッジ検出ツールｔ１〜ｔ４に沿って抽出された画像の画素位置と濃度レベルの関係及び画素位置と濃度レベルの微分値を示すグラフである。 エッジトレースに使用されるエッジ検出ツールｔ５〜ｔ８を表示した表示画面である。 同エッジトレースによって取得されたエッジ点群を表示した表示画面である。 同エッジ点群に対して複数の形状要素をあてはめる際の手順を示すフローチャートである。 同エッジ点群と同形状要素とのあてはめ誤差（フィッティング誤差）を示すグラフである。 同エッジ点群にあてはめられた形状要素を表示した表示画面である。 組合せ計算を開始する際の様子を表示した表示画面である。 同組合せ計算の結果を表示した表示画面である。 更に組合せ計算を開始する際の様子を表示した表示画面である。 同組合せ計算の結果を表示した表示画面である。 ワーク３´及びワーク３´の測定結果を示す平面図である。 ワーク３´及びワーク３´の他の測定結果を示す平面図である。

［第１の実施の形態］
次に、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本実施の形態に係る画像測定装置の概略的な構成について説明する。

図１に示す通り、本実施の形態に係る画像測定装置は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸を備えると共に、このＺ軸の先端にワーク３を撮像する撮像装置としてカメラ１４１が搭載された画像測定機１と、この画像測定機１と接続されたコンピュータ（以下、「ＰＣ」と呼ぶ。）２と、を備えている。

画像測定機１は、次のように構成されている。即ち、試料移動手段１１の上には、試料台１２がその上面をベース面として水平面と一致するように載置され、試料移動手段１１の両側端から立設されたアーム支持体１３ａ，１３ｂの上端でＸ軸ガイド１３ｃを支持している。試料台１２は、試料移動手段１１によってＹ軸方向に駆動される。Ｘ軸ガイド１３ｃには、撮像ユニット１４がＸ軸方向に駆動可能に支持されている。撮像ユニット１４の下端には、カメラ１４１がＺ軸方向に駆動可能に装着されている。

尚、本実施の形態においては試料台１２上に配置されたワーク３を撮像する形式をとっているが、当然他の形式でも良く、例えば床に設置されたワークを横方向から撮像する様な形式でも良い。又、カメラ１４１としてはＣＣＤ、ＣＭＯＳ等種々のカメラを使用可能である。また、カメラ１４１としては、画像測定機１に着脱可能な画像プローブを採用する事も出来る。

ＰＣ２は、演算装置２２と、この演算装置２２に接続された表示装置２１及び入力装置２３を備えている。演算装置２２は、内部にＣＰＵやハードディスク等の記憶装置を備えている。表示装置２１は、例えば、ディスプレイやプロジェクタ等である。入力装置２３は、測定者の操作を入力する操作入力装置であり、例えばマウスやキーボード、タッチパネル等である。

次に、図２を参照して、表示装置２１の画面上に表示される映像について説明する。

図２に示す通り、表示装置２１の画面上には、カメラ１４１によって取得されたワーク３の画像が表示されている。図２に示す例において、ワーク３は、円状の貫通孔３１及び３２、楕円状の貫通孔３３、並びに、輪郭線３４を含んでいる。また、表示装置２１の画面上には、入力装置（マウス等）２３によって操作されるポインタが表示されている。

例えば、図２に示す通り、ポインタをワーク３の貫通孔３１の輪郭線の近傍に設定し、クリックやドラッグ等の操作が行われた場合、演算装置２２は、この貫通孔３１について、寸法測定を行う。即ち、演算装置２２は、貫通孔３１の輪郭線に沿って、この輪郭線上に位置する複数のエッジ点（エッジ点群）を検出し、このエッジ点群に基づいてこの貫通孔３１が円形であることを判定し、この貫通孔３１の中心位置や直径等を算出する。

次に、図３を参照して、本施の形態に係る演算装置２２の構成について、更に詳しく説明する。

図３に示す通り、本実施の形態に係る画像測定装置においては、カメラ１４１がワーク３を撮像し、ワーク３の画像を取得する。また、この画像は、演算装置２２を介して、表示装置２１に転送される。また、演算装置２２は、入力装置２３を介して測定者の操作を受け付け、これに応じてワーク３の寸法測定を行う。例えば、画像中から測定対象となる部分（例えば、貫通孔３１と３２、貫通孔３３と輪郭線３４等）を抽出し、この測定対象について、中心位置等の位置に関する値や、形状、輪郭線、幅等の形状に関する値を算出する。

図３に示す通り、演算装置２２は、ＣＰＵ、メモリ及びハードディスク（記憶装置２４）等に格納されたプログラムによって、下記の機能を実現する。即ち、ポインタ処理部２２１は、入力装置２３を介して測定者の操作を受け付け、これに応じて、表示装置２１に表示されるポインタ（図２参照）の位置の算出等を行う。エッジ検出部２２２は、カメラ１４１によって取得された画像中、ポインタの位置等に応じて指定された部分に対してエッジ検出処理を行い、エッジ点群を算出する。要素選択部２２３は、算出されたエッジ点群に対して、円要素や直線要素等の複数の形状要素を順次あてはめて、あてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択する。あてはめには、例えば、最小二乗法が用いられる。この場合のあてはめ誤差とは、例えば、エッジ点と形状要素との距離の二乗を全てのエッジ点について算出し、算出された値を合計した値である。尚、形状要素は、要素テーブル２２４に格納されている。また、要素選択部２２３は、選択された形状要素（形状要素）及びそのパラメータを、測定結果として表示装置２１に表示させる。また、これら選択された形状要素及びそのパラメータは、測定結果テーブル（測定結果格納部）２２６に格納される。組合せ計算部２２５は、要素選択部２２３から出力された測定結果と、測定結果テーブル２２６に格納された測定結果との間で組合せ計算を行い、その計算結果を表示装置２１に表示させる。また、組合せ計算部２２５は、組合せ計算の計算結果と、測定テーブル２２６に格納された測定結果との間で更に組合せ計算を行い、その計算結果を表示装置２１に表示させる。尚、このような組合せ計算の計算結果は測定結果として測定結果テーブル２２６に格納される。

尚、形状要素とは、形状を表す要素であり、例えば、円形状を有する円要素、楕円形状を有する楕円要素、正方形状を有する正方形要素、長方形状を有する長方形要素、三角形その他の多角形状を有する多角形要素、直線形状を有する直線要素又は曲線形状を有する曲線要素等を含むものである。また、これら形状要素の大きさ、位置、形状等は、パラメータによって規定される。例えば、円要素は、中点の位置座標（Ｘ，Ｙ）及び直径（Ｄ）によって規定される。また、例えば楕円要素は、中点の位置座標（Ｘ，Ｙ）、長径（Ｍａｊｏｒ Ａｘｉｓ）、短径（Ｍｉｎｏｒ Ａｘｉｓ）及び角度等によって規定される。また、例えば正方形要素は、中点の位置座標、一片の長さ及び角度等によって規定される。また、例えば長方形要素は、中点の位置座標、長手方向における長さ、短手方向における長さ及び角度等によって規定される。また、例えば直線要素は、傾き及び切片の位置によって規定される。また、例えば曲線要素は、種々の方法によって規定される。

次に、図４〜図１４を参照して、本実施の形態に係る画像測定装置による寸法測定の方法について説明する。以下の説明においては、ワーク３の貫通孔３１、貫通孔３３及び輪郭線３４に対して、順次寸法測定を行う場合を例として、説明を行う。

まず、図４〜図６を参照して、ステップＳ１０１について説明する。

図４〜図６に示す通り、ステップＳ１０１においては、ポインタの近傍において、エッジ検出処理を行う。例えば、画像中、ポインタによって画像中の一点を指定し、この一点に基づいて指定される範囲（第１の範囲Ｒ１、第１の幾何形状）において、例えば貫通孔３１の輪郭線上に位置するエッジ点を検出し、これを第１のエッジ点として取得する。

エッジ検出処理を行う範囲Ｒ１（第１の幾何形状）は、クリックによる方法やドラッグによる方法等、種々の方法で指定することが可能であるが、図４〜図６に示す例においては、次のように行っている。即ち、図２に示す通り、ポインタをワーク３の貫通孔３１の輪郭線の近傍に設定し、クリック等の操作が行われると、演算装置２２は、図５に示す通り、ポインタ位置等を中心として円状の第１の範囲Ｒ１を設定し、この第１の範囲Ｒ１内に、直線状のエッジ検出ツールｔ１〜ｔ４を、所定の角度差を有するように複数設定し、これらエッジ検出ツールｔ１〜ｔ４に沿ってエッジ点を検出する。尚、これらエッジ検出ツールｔ１〜ｔ４は、例えば、ポインタ位置等を通る様に配置される。

エッジ点は、種々の態様で検出することが可能であるが、図４〜図６に示す例においては、次のように行っている。即ち、図６に示す様に、各エッジ検出ツールｔ１〜ｔ４に沿って画像における濃淡レベルを抽出し、濃淡レベルの傾き（微分値）が最も大きくなる点（画素）をエッジ点と判定する。また、各エッジ検出ツールｔ１〜ｔ４のうち、濃淡レベルの傾き（微分値）の最大値が最も大きかったエッジ検出ツールｔ２を選択し、このエッジ検出ツールｔ２についてのエッジ点を第１のエッジ点として取得する。

次に、図４、図７及び図８を参照して、ステップＳ１０２について説明する。

図４、図７及び図８に示す通り、ステップＳ１０２においては、エッジトレースを行い、エッジ点群を取得する。例えば、ステップＳ１０１において取得された第１のエッジ点から、貫通孔３１の輪郭線に沿って順次エッジ点を検出し、これら複数のエッジ点を複数の第２のエッジ点として取得する。更に、第１のエッジ点及び複数の第２のエッジ点を、エッジ点群として取得する。

エッジトレースは、種々の態様で行うことが可能であるが、図７及び図８に示す例においては、次のように行っている。即ち、図７に示す通り、ステップＳ１０１において選択されたエッジ検出ツールｔ２を含む第２の範囲Ｒ２を設定し、この第２の範囲Ｒ２内に、複数のエッジ検出ツールｔ５〜ｔ８を設定する。次に、図８に示す通り、これら複数のエッジ検出ツールｔ５〜ｔ８において、濃度レベルが最も大きく変化する点（画素）等をエッジ点として検出し、これらを第２のエッジ点として取得する。次に、例えばこれら複数の第２のエッジ点に直線や曲線等をフィッティングし、これら直線や曲線等に沿って更に第２の範囲Ｒ２を設定し、この第２の範囲Ｒ２内に、複数のエッジ検出ツールを設定して、複数の第２のエッジ点を取得する。以下同様に、順次エッジ検出ツールを設定し、このエッジ検出ツールに沿ってエッジ検出を行うことにより、複数の第２のエッジ点を取得する。

尚、エッジ検出ツールｔ５〜ｔ８の設定は、種々の態様で行うことが可能であるが、図７に示す例においては、エッジ検出ツールｔ５〜ｔ８が、全てエッジ検出ツールｔ２と平行に設定されている。また、図７に示す例においては、エッジ検出ツールｔ５〜ｔ８の長さが、全て一致している。

次に、図４及び図９〜図１１を参照して、ステップＳ１０３について説明する。

図４及び図９に示す通り、ステップＳ１０３においては、ステップＳ１０２において取得されたエッジ点群に対して、複数の形状要素を順次あてはめて、あてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択要素として選択する。形状要素の選択は、種々の態様で行うことが可能であるが、図９に示す例においては、下記ステップＳ２０１〜Ｓ２０４に沿って行われている。

即ち、図９に示す通り、ステップＳ２０１においては、複数の形状要素（例えば、円要素、楕円要素、正方形要素、長方形要素、多角形要素、直線要素、曲線要素等）の中から、一の形状要素を選択する。例えば、ステップＳ１０３の処理が開始されてから一回目にステップＳ２０１を行う場合には、円要素を選択する。例えば、二回目にステップＳ２０１を行う場合には、楕円要素を選択する。以下同様に、ステップＳ２０１においては、複数の形状要素の中から、順次一の形状要素を選択する。

ステップＳ２０２においては、ステップＳ１０２において取得されたエッジ点群に対して、ステップＳ２０１において選択された形状要素（例えば円要素）をフィッティングする（あてはめる）。例えば、まず、円要素を規定するパラメータ（中点の位置座標Ｘ，Ｙ及び直径Ｄ）に初期値を設定して、この円要素とエッジ点群とのフィッティング誤差（あてはめ誤差）を算出する。フィッティング誤差（あてはめ誤差）は、例えば、図３を参照して説明した方法によって算出する。次に、図１０に示す通り、このフィッティング誤差が小さくなるように、順次パラメータを変化させつつ、フィッティング誤差を算出する。図１０に示す通り、このフィッティング誤差が最小となるパラメータが算出された場合、この時のフィッティング誤差を最小フィッティング誤差と、この時のパラメータを最適パラメータとして取得し、ステップＳ２０２の処理を終了する。

ステップＳ２０３においては、エッジ点群に対して、全ての形状要素をフィッティングしたか否かを判定し、全ての形状要素についてフィッティングしていなかった場合には再度ステップＳ２０１を行い、していた場合にはステップＳ２０４を行う。

ステップＳ２０４においては、各形状要素の最小フィッティング誤差を比較して、最小フィッティング誤差が最も小さかった形状要素を、選択要素として選択する。また、ステップＳ２０４においては、この選択要素に対応する形状や最適パラメータ等を、測定結果として出力する。例えば、図１１に示す例においては、選択要素ｅ１として円要素が選択されており、この選択要素ｅ１の画像が、ワーク３の貫通孔３１の輪郭線に重畳されて表示されている。また、図１１に示す例においては、選択要素ｅ１の近傍に、上記最適パラメータ（中点の位置座標Ｘ，Ｙ及び直径Ｄ）が測定結果ｒ１として表示されている。尚、選択要素ｅ１及び測定結果ｒ１は、演算装置２２（測定結果テーブル２２６）に格納される。

次に、図４及び図１２〜図１５を参照して、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５について説明する。

図４に示す通り、ステップＳ１０４においては、演算装置２２（測定結果テーブル２２６）に測定結果が格納されているか否かを判定し、測定結果が格納されていなかった場合には、寸法測定を終了する。一方、測定結果が格納されていた場合には、ステップＳ１０５を行う。

例えば、ワーク３の貫通孔３１の寸法測定が行われた時点で、演算装置２２に測定結果が格納されていなかった場合、ステップＳ１０４においてその旨が判定され、貫通孔３１についての寸法測定は終了となる。一方、例えば、図１２に示す通り、貫通孔３１の寸法測定が終了した後で貫通孔３３の寸法測定を開始すると、図１３に示す通り、貫通孔３３について、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０３までの処理が行われ、その後、ステップＳ１０４において、測定結果が格納されている旨が判定される。尚、図１３に示す例においては、貫通孔３３について、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０３までの処理が行われた結果、選択要素ｅ２（楕円要素）及び測定結果ｒ２（中点の位置座標Ｘ，Ｙ、長径 Ｍａｊｏｒ Ａｘｉｓ、短径 Ｍｉｎｏｒ Ａｘｉｓ等）が取得されている。

図４及び図１３〜図１５に示す通り、ステップＳ１０５においては、演算装置２２に格納された測定結果と、新たに取得した測定結果との間で、組合せ計算を行う。

例えば、図１３に示す例においては、選択要素ｅ１と選択要素ｅ２との間の距離（Ｌ）を算出し、測定結果ｒ１２として出力している。尚、このようにして算出された組合せ計算の結果は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３において取得された測定結果と共に、演算装置２２に格納される。

また、例えば、図１４に示す通り、貫通孔３３の寸法測定が終了した後に、ポインタをワーク３の輪郭線３４の近傍に設定し、クリックやドラッグ等の操作が行われた場合、演算装置２２は、輪郭線３４についての寸法測定を行う。輪郭線３４についての寸法測定では、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０３が行われる。図１５に示す例においては、輪郭線３４についての寸法測定が行われ、これによって選択要素ｅ３（直線要素）及び図示しない測定結果が取得される。

ここで、輪郭線３４についての寸法測定においても、ステップＳ１０４の処理が行われる時点で、演算装置２２に測定結果が格納されている。従って、輪郭線３４についての寸法測定においても、その旨が判定され、ステップＳ１０５が行われる。

ここで、輪郭線３４についての寸法測定においては、演算装置２２に、測定結果ｒ１、測定結果ｒ２、及び、測定結果ｒ１２が格納されている。従って、輪郭線３４についての寸法測定においては、これら複数の測定結果と、新たに取得された測定結果（選択要素ｅ３）との間で、更に組合せ計算が行われ、測定結果ｒ２３等として出力される。

ここで、従来の画像測定装置を用いてワークの形状や位置等を測定する場合（寸法測定を行う場合）、測定者は、測定結果を取得するまでに、数多くの手順を必要とする事があった。例えば、測定者は、ディスプレイ上からワークの画像を視認して測定対象の形状を判断し、この形状に応じてエッジ検出用のツールを選択し、選択したツールを画像上の適切な位置に設定（位置合わせ）し、別途操作を行うことによりエッジ検出を行ってエッジ点群を取得することがあった。また、測定者は、別途操作を行うことによって所望の測定対象に対応するエッジ点群及び目的とする測定値の種類（例えば、測定対象の中心位置や、形状、輪郭線、幅等）を選択して、所望の測定対象についての測定結果を算出させることがあった。更に、例えば組合せ計算等を行う場合、測定者は、別途操作を行うことにより、ディスプレイ上から組合せ計算の種類等の選択等を行う事があった。

ここで、第１の実施の形態においては、図４等を参照して説明した通り、ワークの画像に対してエッジ検出処理を行ってエッジ点群を取得し（ステップＳ１０１及びステップＳ１０２）、このエッジ点群に対して、複数の形状要素を順次あてはめて、あてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択し（ステップＳ１０３）、この選択された形状要素に基づいて、測定対象の中心位置や、形状、輪郭線、幅等の測定結果を算出している（ステップＳ１０３）。

即ち、第１の実施の形態に係る画像測定装置は、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２において、ワークの画像に対してエッジ検出処理を行うことにより、測定対象の輪郭線上に位置するエッジ点群を取得している。また、ステップＳ１０３においてこのエッジ点群に複数の形状要素をあてはめて、あてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択することにより、エッジ点群に最も好適にフィットする形状要素を判定している。これにより、測定対象の形状を判定する事が可能である。また、ステップＳ１０３においてエッジ点群に形状要素をあてはめる際に、形状要素がエッジ点群に最も好適にフィットする様な形状要素の位置や大きさ等を算出し、測定対象の中心位置や輪郭線、幅等を算出する事も可能である。従って、測定者は、別途操作を行うことなくエッジ点群から所望の測定値を取得する事が可能となり、容易に寸法測定を行うことが可能となる。

また、第１の実施の形態に係る画像測定装置は、図４等を参照して説明した通り、エッジ検出処理（ステップＳ１０１及びステップＳ１０２）に際して、画像中の一点を指定し、画像中に、この指定された一点を通るようにエッジ検出ツールｔ１〜ｔ４配置し、このエッジ検出ツールｔ１〜ｔ４に沿って、画像に含まれる輪郭線上に位置する第１のエッジ点を取得し（ステップＳ１０１）、この第１のエッジ点から上記輪郭線に沿って順次エッジ点の検出を行って、上記輪郭線上に位置する複数の第２のエッジ点を取得し（ステップＳ１０２）、これら第１のエッジ点及び複数の第２のエッジ点を、上記エッジ点群として取得している（ステップＳ１０２）。

即ち、第１の実施の形態においては、画像中の一点を指定することによって上記エッジ点群を取得する事が出来る。従って、このエッジ点群に対して形状要素をあてはめ、あてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択し、測定結果を算出する事により、測定者は、画像中の一点を指定することによって測定結果を取得する事が可能となる。従って、測定者は、例えば、ディスプレイ上からワークの画像を視認して測定対象の形状を判断したり、この形状に応じてエッジ検出用のツールを選択したり、選択したツールを画像上の適切な位置に設定（位置合わせ）したりすることなく測定結果を取得する事が可能となり、容易に寸法測定を行うことが可能となる。

また、第１の実施の形態に係る画像測定装置においては、図３を参照して説明した通り、演算装置２２が、測定結果を格納する測定結果テーブル３６を備えている。また、図４等を参照して説明した通り、演算装置２２が、測定結果が算出された後（ステップＳ１０３）、測定結果テーブル３６に測定結果が格納されているか否かを判定し（ステップＳ１０４）、測定結果テーブル３６に測定結果が格納されていた場合には、測定結果テーブル３６に格納されていた測定結果と、新たに取得した測定結果との間で、組合せ計算を行う（ステップＳ１０５）。

従って、測定者は、複数の測定対象（例えば、貫通孔３１、貫通孔３３、輪郭線３４等）について順次寸法測定を行うことによって組合せ計算の結果を取得する事が出来、容易に寸法測定を行うことが可能である。

また、第１の実施の形態に係る画像測定装置においては、撮像装置１４１によって取得された画像に入力装置２３によって操作されるポインタが重畳された映像を表示装置２１によって表示しており、上記エッジ検出処理を行う箇所を、ポインタによって指定している。

従って、測定者は、ほぼ視点を移動させることなく順次複数の測定箇所を指定し、これら測定箇所についての測定結果や組合せ計算の結果等を取得する事が可能である。従って、例えば図１６に示す様に、ワーク３´が複雑なパターンを有している場合等においても、測定者は、適切な測定対象を容易に選択する事が可能であり、作業性を向上させることが可能である。

また、第１の実施の形態に係る画像測定装置においては、撮像装置１４１によって取得された画像上測定結果を重畳して表示している。

従って、例えばワークが複雑なパターンを有している場合においても、測定者は、既に寸法測定が行われたパターンを容易に判別する事が出来る。また、測定者は、例えば適切なパターンに隣接する間違ったパターンに対して寸法測定を行ってしまった場合や、円形状を有するパターンが楕円形状であると判定された場合等に、この様な間違いを直感的に判別する事が可能である。従って、例えば一度測定結果を取り消して再度寸法測定を行う事等も可能となる。

また、本実施の形態においては、カメラ１４１によって取得した画像にポインタを重畳した映像を表示しており、このポインタをマウス等の入力装置２３によって操作することにより、画像上から複数の測定対象３１´〜３６´を指定している。更に、これら複数の測定対象３１´〜３６´に対する寸法測定を行うと、これら測定対象３１´〜３６´に重畳されて選択要素やその最適パラメータ、組合せ計算の結果（Ｌ１〜Ｌ３，θ１，２等）等の測定結果が表示される。従って、例えば図１６に示す通り、ワーク３´が複雑なパターンを有している場合等においても、測定対象が適切に選択されていなかったことや、測定結果が適切でなかったこと等を直感的に判断する事が可能であり、容易に寸法測定を行うことが可能である。

［第２の実施の形態］
次に、図１７を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る画像測定装置について説明する。

本実施の形態に係る画像測定装置は、基本的には第１の実施の形態に係る画像測定装置と同様に構成されているが、本実施の形態に係る画像測定装置は、図１７に示す通り、カメラ１４１の視野範囲Ｒ３よりも大きいワーク３´について寸法測定を行う。このような寸法測定は、種々の態様において行う事が可能である。例えば、一視野毎に寸法測定を行って測定結果を算出し、順次ワーク３´における視野範囲Ｒ３の位置を移動させる事が出来る。また、測定対象を含む全ての画像を予め取得し、これら画像データを繋ぎ合せ、繋ぎ合わされた画像データに基づいて寸法測定を行う事も出来る。

このような場合、表示装置２１上に表示されるワーク３´上の位置が順次切り替わるため、測定対象を適切に選択する事が難しい場合がある。しかしながら、本実施の形態に係る画像測定装置によれば、測定箇所の指定から測定結果の取得までを、ほぼ視点を移動させることなく行う事が可能であるため、画面上で測定箇所を目で追うことが容易となり、適切な測定対象を容易に選択する事が可能となる。

尚、例えば複数の画像及び測定結果を組合せて新たに映像を生成し、この映像を縮小して表示装置２１等に表示したり、図示しないプリンタ等によって印刷することも可能である。

また、例えば図１７に示す通り、測定対象３７´に重畳して測定結果を表示し、これら測定結果を表示装置２１上の画像に追従させて表示する事が出来る。これにより、表示装置２１に表示された視野範囲が切り替わった場合にも寸法測定を行った個所とそれ以外の箇所を容易に判別する事が可能となり、適切な測定対象を容易に選択する事が可能となる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態に係る画像測定装置について説明する。本実施の形態に係る画像測定装置は、基本的には第１の実施の形態に係る画像測定装置と同様に構成されているが、本実施の形態に係る画像測定装置は、カメラ１４１のオートフォーカス機能を用い、カメラ１４１の焦点位置をＺ方向に移動させつつ、順次ワーク３を撮像して、Ｚ方向位置の異なるワーク３の画像を複数取得する。次に、取得された複数の画像についてエッジ検出を行い、画像毎にエッジ点群を取得する。また、これらエッジ点群をワーク３表面のＸＹ平面における位置と、これらエッジ点群に対応する焦点位置（Ｚ方向位置）を各エッジ点群のＺ方向における位置として、ワーク３の三次元形状を示す点群を取得する。更に、このような点群に対して、三次元形状を有する複数の形状要素を順次あてはめてあてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択し、この選択された形状要素に基づいて、測定結果を算出する。

尚、三次元形状を有する形状要素としては、例えば、球状の球要素、円柱状の円柱要素、円錐状の円錐要素、直方体形状を有する直方体要素、四角錐要素等、種々の三次元形状を有するものが挙げられる。

［その他の実施の形態］
第１〜第３の実施の形態においては、本発明を画像測定装置について適用した例について説明した。しかしながら、本発明は、画像測定装置以外の測定装置に適用する事も可能である。このような測定装置は、例えば、ワークを測定して、このワークの位置や形状を示す測定点群を取得する測定機と、取得した測定点群に基づいてワークの寸法測定を行い、測定結果を出力する演算装置とを備えている。このような測定装置としては、例えば、レーザプローブ等を用いた非接触式の測定装置や、タッチプローブ等を用いた接触式の測定装置が挙げられる。

例えば、このような測定装置において、演算装置は、測定点群に対して複数の形状要素を順次あてはめて、あてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択し、この選択された形状要素に基づいて、測定結果を算出する。即ち、図４等を参照して説明した通り、第１の実施の形態においては、エッジ点群に対して複数の形状要素を順次あてはめて、あてはめ誤差の一番小さな形状要素を選択要素として選択していた（ステップＳ１０３）。しかしながら、例えば測定機によってワーク表面の位置を示す座標データ（測定点）を複数取得した場合、この複数の測定点（測定点群）を用いて、ステップＳ１０３において行った様な処理を行うことが可能である。

また、本発明は、カメラ１４１がＺ軸方向に駆動可能に構成され、Ｚ軸方向の座標を測定可能な三次元画像測定機を使用する場合の他、二次元画像測定機や、画像測定機能を有する顕微鏡を使用する場合にも適用可能である。

１…画像測定機、２…コンピュータ（ＰＣ）、３…ワーク、１１…試料移動手段、１２…試料台、１３ａ、ｂ…アーム支持体、１３ｃ…Ｘ軸ガイド、１４…撮像ユニット、表示装置２１、演算装置２２、入力装置２３、１４１…カメラ。

Claims (6)

1. ワークを撮像して、前記ワークの画像を取得する撮像装置と、
   前記画像に基づいて前記ワークの寸法測定を行い、測定結果を出力する演算装置と
   を備え、
   前記演算装置は、
   前記画像中の一点を指定し、
   この指定された一点を通りお互いに交差する複数の第１の線分を前記画像中に配置し、前記複数の第１の線分に沿ってエッジ検出を行い、前記画像に含まれる輪郭線上に位置する第１のエッジ点を取得し、
   前記第１のエッジ点から前記輪郭線に沿って、前記輪郭線と交差する複数の第２の線分を順次配置し、前記複数の第２の線分に沿って順次エッジ検出を行い、前記輪郭線上に位置する複数の第２のエッジ点を順次取得して、前記複数の第２のエッジ点を含むエッジ点群を取得し、
   前記エッジ点群に対して複数の形状要素を順次あてはめて、あてはめ誤差の一番小さな前記形状要素を選択し、
   この選択された形状要素に基づいて前記測定結果を算出する
   ことを特徴とする画像測定装置。
2. 前記演算装置は、
   前記指定された一点を通りお互いに交差する複数の第１の線分に沿って前記画像における濃淡レベルを抽出し、
   前記複数の第１の線分に沿った点のうち、前記濃淡レベルの傾きが最も大きくなる点を前記第１のエッジ点として取得する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像測定装置。
3. 前記演算装置は、
   前記測定結果を格納する測定結果格納部を備え、
   前記測定結果が算出された後、
   前記測定結果格納部に測定結果が格納されているか否かを判定し、
   前記測定結果格納部に測定結果が格納されていた場合には、前記測定結果格納部に格納されていた前記測定結果と、新たに取得した前記測定結果との間で、組合せ計算を行う
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の画像測定装置。
4. 前記演算装置に接続された表示装置及び操作入力装置を更に備え、
   前記演算装置は、
   前記撮像装置によって取得された画像に前記操作入力装置によって操作されるポインタが重畳された映像を前記表示装置によって表示し、
   前記ポインタによって前記画像中の一点を指定し、
   この指定された一点を通りお互いに交差する前記複数の第１の線分を前記画像中に配置する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の画像測定装置。
5. 前記演算装置は、前記撮像装置によって取得された画像上に前記測定結果を重畳して表示する
   ことを特徴とする請求項４記載の画像測定装置。
6. ワークを撮像して、前記ワークの画像を取得する撮像装置と、
   前記画像に基づいて前記ワークの寸法測定を行い、測定結果を算出する演算装置と
   を備えた画像測定装置を制御して、前記測定結果の算出を行う画像測定装置の制御プログラムであって、
   前記演算装置に、
   前記画像中の一点を指定させ、
   この指定された一点を通りお互いに交差する複数の第１の線分を前記画像中に配置させ、前記複数の第１の線分に沿ってエッジ検出を行わせ、前記画像に含まれる輪郭線上に位置する第１のエッジ点を取得させ、
   前記第１のエッジ点から前記輪郭線に沿って、前記輪郭線と交差する複数の第２の線分を順次配置させ、前記複数の第２の線分に沿って順次エッジ検出を行わせ、前記輪郭線上に位置する複数の第２のエッジ点を順次取得させて、前記複数の第２のエッジ点を含むエッジ点群を取得させ、
   前記エッジ点群に対して複数の形状要素を順次あてはめさせて、あてはめ誤差の一番小さな前記形状要素を選択させ、
   この選択された形状要素に基づいて前記測定結果を算出させる
   ことを特徴とする画像測定装置の制御プログラム。
   

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