JPH01173803A - 寸法計測方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は固体撮像素子を用いたイメージセンサ上に被測
定物の像を結像させ、この結像させた像に対応するイメ
ージセンサ上の画素数を計数することにより被測定物の
寸法を計測する方法およびその装置に関する。

（従来の技術） 寸法を自動計測する方法として、イメージセンサを用い
た計測方法が知られている。これは、被測定物に対し光
を照射し、光学系を用いてイメージセンサ上に被測定物
の像を結像させ、結像させた像に対応した光強度の差を
イメージセンサのアナログ出力信号として取り出すこと
により行われる。イメージセンサから出力されたアナロ
グ出力信号は、設定された閾値により２値化信号に変換
し、その２値化信号のＯＮまたはＯＦＦの状態のイメー
ジセンサ上の画素数を計数し、この計数された画素数を
、あらかじめ知られている画素数と被測定物の寸法値と
の関係式により演算して被測定物の寸法が計測される。

（発明が解決しようとする問題点） 計数されたイメージセンサ上の画素数を被測定物の寸法
に変換する演算は、あらかじめ実長値の知られた標準試
料を計数することにより得られた実長値とイメージセン
サ上の画素数の関係式を用いて校正される。

従来、この校正は、あらかじめ実長値の知られた１種類
または２種類の標準試料を準備し、これらを計測して、
実長値とイメージセンサ上の画素数との関係を示す１つ
または２つの校正点を求め、１種類の標準試料の場合は
０点と１つの校正点を、また２８類の標準試料の場合は
２つの校正点を直線で補間して校正関係式を求めること
により行われている。

しかしながら、このような１点あるいは２点による直線
補間での校正では、計数された画素数が校正点における
ものと異なった場合には、真の値との誤差が大きくなる
おそれがある。特に、計数　・された画素数が校正点に
おけるものと大きく相違している場合には、この誤差が
より大きくなる可能性がある。

また、従来は標準試料を計測する場合、標準試料の一個
所を計＃［することにより校正値を得ていたが、標準試
料に汚れ、傷等の特異点があった場合、不正確な校正と
なるおそれがあった。

本発明はこのような点を考慮してなされたちのであり、
多点で校正することにより正確な寸法計１ＩｌｌＪを行
うことができる方法および装置を提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の問題点を解決するために、被測定物の像
を光学系を用いて固体撮像素子を用いたイメージセンサ
上に結像させ、この結像させた像に対応するイメージセ
ンサ上の画素数を計数し、計数された画素数を被測定物
の寸法値に変換する演算を行い、被測定物の寸法を計測
する方法において、計数された画素数の被測定物寸法値
への変換を、あらかじめ実長値が知られている標準試料
を、それぞれ実長値の異なる３種類以上準備し、これら
の３種類以上の標準試料を計ｎ１シた結果に基づいて校
正することを特徴としている。

また本発明は、被ａＩ１１定物を照射する光源と、被測
定物の像を結像させる光学系と、光学系の結像位置に配
置された固体撮像素子を用いたイメージセンサとならな
る検出手段と、検出手段に接続され、被測定物の結像さ
れた像に対応するイメージセンサ上の画素数を計数する
計数手段と、計数手段に接続され、計数された画素数を
被測定物の寸法値に変換する演算手段と、を備えた寸法
計測装置において、検出手段に、測定位置に対して、あ
らかじめ実長値が知られている標準試料を３種類以上供
給する標準試料供給手段を設け、演算手段に、３種類以
上の実長値にそれぞれ対応するイメージセンサ上の画素
数を記憶する記憶手段を接続したことを特徴としている
。

（作　用） 本発明によれば、あらかじめ実長値が知られている標準
試料を、それぞれ実長値の異なる３種類以上準備し、こ
れらの３種類以上の標準試料を計測して、実長値とイメ
ージセンサ上の画素数との関係を示す校正点を３点求め
る。３点以上の校正点は、演算手段に接続された記憶手
段に記憶される。

次に被測定物の像を光学系を用いてイメージセンサ上に
結像させ、この結像させた像に対応するイメージセンサ
上の画素数を計数する。計数された画素数が、あらかじ
め知られている校正点における画素数と異なる場合には
、設定された３点以上の校正点間を、直線または円弧等
の所定の曲線で補間し、校正式を用いて寸法値を演算す
る。

これにより被測定物の正確な寸法を計測することができ
る。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図は本発明による寸法計測装置の構成を示すブロッ
ク図である。被測定物Ｓを検出し、計測のための出力信
号を得る検出手段１１は、被１１）Ｉ置物Ｓを照射する
光源１２と、被ＤＪ定物Ｓの像を結像させる光学系１３
と、光学系１３の結像位置に配置されたイメージセンサ
１４とからなっている。

このイメージセンサ１４は、多数の固体撮像素子を配置
して構成されており、ラインセンサまたはエリアセンサ
が用いられている。

検出手段１１には、被測定物Ｓの結像された像に対応す
るイメージセンサ１４上の画素数を計数する計数手段１
５が接続されている。また検出手段１１には、検出手段
１１のｎ１定位置に、あらかじめ実長値（真値）が知ら
れている標準試料を３種類以上供給することのできる標
準試料供給手段１６が設けられている。

さらに検出手段１１には、被測定物Ｓと光学系１３とを
相対移動させる移動手段１７が設けられている。この移
動手段１７としては、例えば被測定物Ｓの載置台を移動
させる機構を用いることができる。

計数手段１５および標準試料供給手段１６には、３Ｐ！
Ｉｉ類以上の標準試料の実長値にそれぞれ対応するイメ
ージセンサ１４上の画素数を記憶する記憶手段１８が接
続されている。

計数手段１５および記憶手段１８には、演算手段１９が
接続されているが、この演算手段１９は、計数手段１５
から出力されたイメージセンサ１４上の画素数信号と、
記憶手段１８からの実長値と画素数に関する記憶信号と
により、被Ｄｒ定物Ｓの−」法値を演算する演算回路を
有している。

演算手段１９により演算された寸法値は、表示手段２０
によりディジタルあるいはアナログ信号として表示され
るようになっている。

次にこのような構成からなる本実施例の寸法計測装置の
作用について説明する。

第２図は記憶手段（レジスター）１８に校正値を登録（
記憶）する手順を示すフローチャートである。

本発明による寸法計測装置を使用するにあたっては、ま
ず、実長値の異なる３種類以上の標準試料を準備し、標
準試料供給手段１６により、検出手段１１の測定位置へ
順次標準試料を供給し、標準試料の計測を行う。標準試
料の像は、光学系１３によりイメージセンサ１４上に結
像され、結像された像に比例するイメージセンサ１４か
らのアナログ出力信号が計数手段１５に送られる。計数
手段１５において、このアナログ出力信号は、設定され
た閾値により２値化信号に変換され、その２値化信号の
ＯＮまたはＯＦＦの状態のイメ−ジセンサ１４上の画素
数が計数される。この計数された画素数は記憶手段１８
に送られ、同時に標準試料供給手段１６から記憶手段１
８に送られてきている実長値に対応させて、記憶手段１
８において実長値と画素数の関係が記憶される。

このようにして、３種類以上の標準試料を計測すること
により３点以上の校正値が記憶手段１８中に記憶される
。

次に実際に計測される被測定物Ｓを測定位置に供給し、
被測定物Ｓの計測を行う。第３図はこの計測の手順を示
すフローチャートである。まず、前述したと同様の手順
で被測定物Ｓの像をイメージセンサ１４上に結像させ、
結像された像に比例したイメージセンサ１４上の画素数
を計数する（ステップ２１）。

この画素数は信号として演算手段１９へ送られるが、被
１１）Ｊ置物Ｓの寸法値への変換は、次のようにして校
正される。まず、記憶手段１８に記憶されている校正値
を呼び出し、計数された画素数がどの区間に属するか判
別する（ステップ２２）。

第４図は記憶手段１８に記憶されている校正値に基づい
て校正処理する方法を示すグラフである。

ある被測定物Ｓを計測したところ、イメージセンサ１４
上の画素数がＰであったとする。第４図において、画素
数Ｐは画素数Ｐ１とＰ２との区間に属している。画素数
Ｐ１とＰ２に対応する校正点Ｑ　およびＱ　を直線で補
間し、この直線上で画素数Ｐに対応する校正点Ｑを求め
る。校正点Ｑに対応する実長値として被測定物の寸法値
りが求められるが、この寸法値しは次の校正式により算
出される（ステップ２３）。

Ｐ２−ＰＩ　　　　　Ｐ２　　’１ ・・・・・・・・・・・・（１） もし計数された画素数が、あらかじめ知られている画素
数に一致した場合には、上記のような校正式（１）によ
る演算を必要とせず、記憶手段１８からの記憶情報に基
づき、ただちに寸法値が算出される。

なお、計測の精度を高めるため、測定回数を複数回繰返
し、その平均化処理を行う（ステップ２４）ことにより
寸法値を算出することが望ましいＯ このように、本実施例によれば、校正点を３点以上設定
し、被測定物の寸法値とイメージセンサ上の画素数との
関係を校正することとしているので、従来の２点による
校正に比べ計測精度を大幅に向上させることができる。

なお、校正点間の補間を、直線で行う方法について説明
したが、直線以外のその他の曲線で補間することも可能
である。また、校正点は必要に応じて３点以上の範囲で
任意に増加、減少させることができる。

第５図および第６図は本発明の他の実施例を示す説明図
およびフローチャートである。

標準試料Ｍを測定して、実長値とイメージセンサ上の画
素数との関係を得る場合、標準試料Ｍ（；傷、汚れ等に
よる特異点Ｎがあったときは測定が不正確になることが
ある。そこで、移動手段１７（第１図参照）を用いて標
準試料（校正サンプル）Ｍを移動し、測定位置を３１　
ａ、　　３　ｌ　ｂ、　　３１　ｃ。

３１ｄ・・・と順次変更する（ステップ３２）。このよ
うにして標準試料Ｍの複数個所を測定し、得られた測定
値を平均化処理する（ステップ３３）。

この方法によれば、標準試料Ｍに特異点があった場合で
も、その影響を減少させることができ、測定精度を低下
させることがない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、校正点を３点以
上設定し、被測定物の寸法値とイメージセンサ上の画素
数との関係を校正しているので、精度の高い寸法測定を
行うことができる。また、標準試料を測定する場合にも
、複数個所において測定し、その平均化処理を行うこと
により、測定誤差を減少化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による寸法計測装置の構成を示すブロッ
ク図、第２図は記憶手段に校正値を登録する手順を示す
フローチャート、第３図は校正値を使用して寸法計測を
行う場合の手順を示すフローチャート、第４図は記憶手
段に登録されている校正値に基づいて校正する場合の処
理方法を示すグラフ、第５図は標準試料を複数個所にお
いて測定する方法を示す説明図、第６図は標準試料を複
数個所において測定する手順を示すフローチャートであ
る。 １１・・・検出手段、１２・・・光源、１３・・・光学
系、１４・・・イメージセンサ、１５・・・計数手段、
１６・・・標準試料供給手段、１７・・・移動手段、１
８・・・記憶手段、１９・・・演算手段、Ｍ・・・標準
試料、Ｓ・・・被測定物。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定物の像を光学系を用いて固体撮像素子を用い
   たイメージセンサ上に結像させ、この結像させた像に対
   応するイメージセンサ上の画素数を計数し、前記計数さ
   れた画素数を被測定物の寸法値に変換する演算を行い、
   被測定物の寸法を計測する方法において、 前記計数された画素数の被測定物寸法値への変換は、あ
   らかじめ実長値が知られている標準試料を、それぞれ実
   長値の異なる３種類以上準備し、これらの３種類以上の
   標準試料を計測した結果に基づいて校正されることを特
   徴とする寸法計測方法。 ２、計数された画素数が実長値との関係であらかじめ知
   られている画素数と異なる場合には、計数された画素数
   より大きい前記あらかじめ知られた画素数および小さい
   前記あらかじめ知られた画素数にそれぞれ対応する校正
   点を所定の直線または曲線により補間し、被測定物の寸
   法値を演算することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の寸法計測方法。３、標準試料の計測は、複数の互
   いに異なる点で行い、その計測値を平均化したものを校
   正値として用いることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の寸法計測方法。 ４、被測定物を照射する光源と、前記被測定物の像を結
   像させる光学系と、前記光学系の結像位置に配置された
   固体撮像素子を用いたイメージセンサとからなる検出手
   段と、 前記検出手段に接続され、前記被測定物の結像された後
   に対応するイメージセンサ上の画素数を計数する計数手
   段と、 前記計数手段に接続され、前記計数された画素数を被測
   定物の寸法値に変換する演算手段と、を備えた寸法計測
   装置において、 前記検出手段には、測定位置に、あらかじめ実長値が知
   られている標準試料を３種類以上供給する標準試料供給
   手段が設けられ、 前記演算手段には、３種類以上の実長値にそれぞれ対応
   するイメージセンサ上の画素数を記憶する記憶手段が接
   続されていることを特徴とする寸法計測装置。 ５、検出手段には被測定物と光学系とを相対移動させる
   移動手段が設けられていることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載の寸法計測装置。