JPH0242307A - 凸形物体の表面輪郭の表示装置及び表示方法 - Google Patents

凸形物体の表面輪郭の表示装置及び表示方法

Info

Publication number
JPH0242307A
JPH0242307A JP1098982A JP9898289A JPH0242307A JP H0242307 A JPH0242307 A JP H0242307A JP 1098982 A JP1098982 A JP 1098982A JP 9898289 A JP9898289 A JP 9898289A JP H0242307 A JPH0242307 A JP H0242307A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
edge
convex object
white light
shadow
shadow image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1098982A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert H Cormack
ラバト、ハリスン、コーマック
Carey S Brown
カレイ、スカット、ブラウン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ball Corp
Original Assignee
Ball Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ball Corp filed Critical Ball Corp
Publication of JPH0242307A publication Critical patent/JPH0242307A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2433Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/90Investigating the presence of flaws or contamination in a container or its contents
    • G01N21/909Investigating the presence of flaws or contamination in a container or its contents in opaque containers or opaque container parts, e.g. cans, tins, caps, labels

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物体の凸面を光学的に輪郭表示し測定する装
置及び方法に関する。ことに本発明は、物体に後方から
収束白色光(converging whitelig
ht ) を照射し得られる陰影像(shadow i
mage)の縁部を検出し解析する、物体の凸面の光学
的非接触輪郭表示方法に関する。
〔従来の技術〕
物体の凸面の輪郭表示を行い、欠陥部の存在を確認し、
この物体の製造又は輸送の際の扱いの理解に役立て、又
はこの物体の材料の性質の一層良好な解析を行うことは
、工業界では必要なことでるる。
たとえばアルミニウム製飲料缶は、0.005インチ程
度にも薄い円筒形側壁全体のまわりに凸面′@ヲ持つ物
体である。普通の表面輪郭表示方法では、接触法を利用
しからの飲料缶の精密な計測を行う。しかしこのような
方法は、缶の中央部の薄い側壁との接触によりたわみを
生じ従って計測に誤差を生ずるから、側壁の主として上
縁部及び下縁部の計測に限られる。従ってアルミニウム
製飲料缶の表面の輪郭表示を行い、缶側壁全体の正確な
計fを行い、へこみのような欠陥部の計測及び定量に関
する主要な情報が得られるようにする必要がある。この
ような情報により、缶を形成する製法を理解し評価し調
整する際に貴重なフィードバックが行われると共に、こ
のような製法でアルミニウムの材料の性質に関する情報
が得られる。
本発明ゆ一般にアルミニウム製飲料缶の表面の輪郭表示
法に係わるが、物体又は加工品の任意の凸面又はその縁
部分を本発明方法のもとで同様に評価することができる
のはもちろんでるる。
表面の輪郭表示を行うには、光線、通常レーデげ−ムを
物体の表面から反射させる光学的反射法にすべて関連す
る以下に述べるような若干の従来の特許された解決法が
利用できる。この反射した光は次いで解析する。反射光
による方法の例は次の通りである。
クラーク(C1arke )等を発見者とする米国特許
用4,629.519号明細書には、自動車のフードや
7エンダ、冷凍機及び家具に使われるような薄板金又は
プラスチック板の表面のくぼみ、しわ、低い点及び平ら
な点のような欠陥部の電子−光学装置による検出を行う
発明について記載してるる。
クラークによれば、光を表面に差向け、この表面から反
射した光は逆向きに反射する部材に当たりその反射光を
再反射させようとする狭面区域に戻す。この再反射光は
次いで結像して欠陥部の性質に関する情報を運ぶ。
プライヤ(Pryor )等を発明者とする米国特許用
4,326,808号明細書には、検査しようとする物
体が円すい形の鏡面の開口部を通過するよ5にして、細
長い物体の外面の欠陥部を測定する装置について記載し
である。この場合光は、この鏡面に差向けられ、物体に
より反射し、結像し、次いで解析して欠陥部の性質ヲ定
めるようにする。
アドメイテイズ(Adomaitis ) f発明者と
する米国特許用4,675,730号明細書には、移動
する物体の表面の欠陥部を連続的に検査する装置につい
て記載してるる。この物体の表面は共に選定した波長を
持つ反射光又は拡散光或は仁れ等の両方で照明する。こ
の運動表面は瞬間的に静止状態にして、この物体の幅を
見るように位置させた複数個のセンサにより欠陥部の存
在を検出する。欠陥部の電子装置による像は欠陥部によ
り反射した光の変動する強さt−iわすグレースケール
レベルを含む。この場合欠陥部のない像との比較を行い
、異なっている場合には次いで物体のフリーズフレーム
(freeze frame )解析を行う。
マキヒラ(Makihira )等を発明者とする米国
特許用4,410,278号明細書には、円筒形物体の
外周面を検査する装置についで記載しである。
この場合スリット形の光を円筒形物体の表面に投射する
。反射した光は、光検出器により検出され、平均レベル
より高い又は低いスレショルド値で量子化される。きす
、割れ及びへこみから成る6種類の表面欠陥部は各別に
検出され識別される。
ナカガワ(Nakagawa )等を発明者とする米国
特許用4,226,539号明細書にも又円筒体表面構
食用の装置について記載してるる。この円筒体はその軸
巌のまわりに一定の速度で回転する。光を円筒体の表面
に差向ける。光学的検出器により、仁の円筒体の軸巌に
平行な幅の狭い基巌の表面条件を表わす反射光を検出す
る。円筒体が回転する際にサンプリング検出を繰返し円
筒体の全表面を走査する。
ナカガワ等を発明者とする米国特許用4,162.12
6号明細書には、反射光を解析するように物体の表面か
らの拡散反射光を検出するカメラシステムについて記載
しである。この場合スレショルドレベルを使い、破損し
た空胴、へこみ又は割れのパターンのような表面欠陥部
パターンを選別することができるようにしである。
表面の輪郭表示を行い測定する前記した従来の手段はす
べて、本発明と同様な非接触システムを使っている。し
かしこれ等の各手段では、表面から反射した光を解析す
るものであり、これ等の手段は凹入面を評価するのに適
している。本発明は、光を反射しないし又反射光の解析
も行わない。
次の従来の手段は、検量される物体の陰影を解析する検
量法に記載しである。
プライヤを発明者とする米国特許用4.576.482
号明細書には、個別の加工品の正確な寸法を測定する装
置について記載しである。仁の装置は、平行な又は半ば
平行な光線の源により加工品の少なくとも一方の縁部を
平行光線で照明しこの照明された縁部の像をレンズによ
り生成することができるようにした非接触システムであ
る。仁の濠はこの縁部の区域にわたって平均の陰影を生
ずる。ホトダイオードのような感光素子の配列により、
この配列に当たる光に応答して電気信号を生ずる。
次いでこのホトダイオード配列により検出された縁部像
を解析して長さ、方形、曲り等のような寸法の測定を行
う。
ヘムスリー(Hem5ley )を発明者とする197
2年の特許(米国特許用5,666,885号)明細書
によればカメラに物体の陰影像を生成するように物体に
短い幅の光パルスを差向けるためにストローブを利用す
る。このカメラは、単一線走食用に修正され陰影像の一
波形を生ずる。ヘムスリーの方法は走査される高温又は
低温のいずれの物体にも適合できる。ヘムスリーは、初
期の測定を行うのに基準の物体を利用し、検量される物
体を測定値と比較し、一波形の違いを記録する。
フオープズ(Forbes )を発明者とする1984
年の特許(米国特許用4,465,937号)明細書で
は、物体のまわりに回転させこの物体の長手に沿い前進
させ物体の全周面に関係するデータを生ずるようにする
ことのできる走査ヘッド内に取付けた光#金利用する。
フオープズは、走査される物体の幅より大きい幅を持つ
光ビームを生ずる光源を利用して、この光源t−物体の
まわりに回すと、陰影の縁の偏差をホトセンサにより検
出して測定することができる。
トート(Daudt ) k発明者とする1984年の
特許(米国特許用4,476,533号)明細書は、高
温のガラス製品を製造中に測定する非接触光学測定器に
係わる。このシステムはガラス製品の高さ、垂線、頚部
直径及び高さ変動の特定の測定を行う。所定の測定値外
になる製品は不合格にする。
表面の輪郭表示を行なう前記の従来の手段では、物体に
投射される光からの陰影縁ヲ利用する非接触システムを
使う。本発明はこれ等の装置と同様であるがこれ等の装
置を実質的に改良している。
本発明は、表面を回転する際に閃光を生ずる誤差を伴わ
ないで物体の凸面の複数のナイフェツジ陰影を光学的に
生成し次いで仁れ等の縁部のディジタル解析を行う。本
発明では、縮小した視野内で集束白色光を利用し、接触
により物体の表面をゆがめることなしに輪郭表示される
物体の表面に対し1in当たり2000ないし500o
の個別のデータ点を持つ位相データの密な配列を複数の
縁部から自動的に生成することができる。本発明の円筒
形望遠鏡は、陰影像の水平方向における視野を狭め欠陥
部の存在を拡大する。このようにして本発明のサブピク
セル解析の精度が向上する。
〔発明の要約〕
従って本発明によれば、接触により物体をゆがめないで
、輪郭表示される物体の表面に対し密な位相データ配列
を自動的に生成する。
本発明は、本発明により輪郭表示される凸形物体の縁部
の区域より広い区域にわたって収束白色光を生ずるよう
に背部から照明する光学装置を利用する。背部から照明
する光学装置に対向して、凸形物体の縁部の陰影像を検
出する陰影像検出器を位置させる。物体は、背部照明光
学装置及び陰影像検出器の間に位置させる。この検出器
は、縁部の陰影像の複数の上下方向の各別の場所から複
数のピクセル出力を生ずる。凸形物体及び検出器/光学
装置の間に、回転台により相対運動を生じさせる。高解
像度のカメラである検出器の出力は、データ処理システ
ム内に送給される。このデータ処理システムは、複数の
上下方向の各場所に対するサブ・ピクセル距、1 rA
IJ定値を決定し、そしてこれ等のサブ・ピクセル距離
測定値を各行及び各列に配置して凸形物体の表面輪郭を
構成するようにする。
〔実施例〕
実施例について図面を参照して説明すると第1図及び第
2図において本発明による表面輪郭表示装置は、3つの
主要機能部分、すなわち光学装置及びデータ収集部分1
0、データ処理部分20及び表示部分30を備えている
光学装置及びデータ収集部分10は背部照明光学装置4
0X陰影像検出器50及び回転台60を含む。凸形の表
面を持つ物体70たとえばアルミニウム製飲料缶は、照
明光学装置40及び陰影像検出器50の間で回転台60
に乗せである。回転台60は物体70の凸面72′t−
矢印62の方向に回転させる。好適な実施例では回転台
60は、物体70の凸面72t−10sec/回転ない
し4 min/回転の範囲で回転させるステッピング電
動機により駆動する。回転台60は又、矢印62の回転
を生ずるように同期電″!lh機又はその他の種類の駆
動装置により駆動することができる。光学装置及びデー
タ収集部分10は、背部照明光学装置40及び陰影像検
出器50が固定の台60のまわりに回転するよ5に構成
してもよいのはもちろんでるる。このような構造によっ
て、台60の回転により、本発明方法の必要に応じて光
学装置40/検出器50及び物体700間に相対運動が
生ずる。
背部照明光学装置40は、投光電球、ファイバ光源、ス
トローブ光又は類似物からのような白色光の任意の集中
源で委る光源8oを備えている。
光源80からの白色光82は、つや消しガラス拡散体1
02を含む絞り1ouを経て差向ける。絞り100は、
光120がレンズ1iot通過した後に光120に対す
る光一方向数を減少するように機能する。従って拡散器
102に対する円形開口の寸法は、光90に対し実質的
な点光源を有効に形成するような値にしである。
九9uは視野レンズ110に送られる。視野レンズII
LIは、好適とする実施例では、白色光120を収束し
てこれt−物体7υに向かい円筒形望遠fl!130内
に次いでカメラ120に送出すフレネル・レンズである
。レンズ11(Jは、物体70より大きくなければなら
なくて、望遠[130に送出すために絞りILIOから
の光9oを捕捉する。
光学装置及びデータ収集部分1oは、カメ2140が物
体7oの縁部又は各縁部の鮮鋭な高度のコントラストの
陰影を受けるようにall歪する。
好適とする実施例では、光源8uは遠隔光源に接続した
光フアイバケーブルである。このケーブルの端部〔すな
わち光源813)から絞り1(Julまでの距離は2.
5インチである。絞り1uoは、中心に拡散器102t
−位置させて直径2インチまで開くことができる。絞り
100は、カメラ視野の−様な照明に一致してできるだ
け小さいたとえば1インチの開度に調整する。7レネル
・レンズ110はイーリング・エレクトロ・オプティッ
クス・コーポレイション(Ealing Electr
o 0ptics Corp、)製の34−7781型
であり、14 in F、L、、200 W/ in 
、 11.5 in2テ;h ル。7V4に%レンズ1
10は絞りiooかう19.75 in K位置させで
ある。
背部照明光学装置40により生ずる収束白色光120は
、均等に生じて、陰影像検出器50が物体70の凸面7
2から閃光を見ないで検出された陰影縁部が物体10の
正確な表面輪郭を十分に表わすようにする。たとえば物
体70の頂部から見た第3図において、収束白色光12
0は物体7゜の凸面72の縁部3LIUを通る。照明に
存在する光一方向が多過ぎると〔たとえば絞り10Ll
の調整が大きすぎると〕、この場合付加的な光線たとえ
ば光線310は降起部320のような表面不規則部又は
欠陥部からの反射によって誤った読みを生ずる。生ずる
白色光120は縁部300の区域より大きい区域を覆い
縁部3υ0が均等に照明される。
陰影像検出器50内の望遠鏡は、物#−70の矢印62
0回転の軸層に直交する(すなわち陰影像の水平方向)
の視野を縮小し又は圧縮するのに使うアフオカル〔ケシ
ラリアン(Keplerian ) )円柱レンズ望遠
碗である。第1図に示すように上下方向視野132は物
体70の全高さ金収めるような視野である。第2図に示
すように水平視野134は、解析される物体の縁部15
0を中心とするような視野でるる。好適とする実画例で
は視野望遠鏡は、視野132の少なくとも半分である視
野134を生ずる。この望遠鏡は、水平方向の葡体縁部
3LItlの表面積全上下方向の表面積の少なくとも2
倍に拡大する。このことは重要なことである。その理由
は、視野132t−越えて視野134t−減らすと縁部
300における表面不規則部の存在をきわ立たせるから
である。2対1.3対1等のような任意適当な倍率が本
発明に使われる。
第4図には視野134を例示するよ5に望遠鏡130の
平面図を示しである。収束白色光120は、第1の円柱
レンズ400に次いで第2の円柱レンズ410に送出す
。次いで光420は、第3のレンズ440t−dて延び
る前に、焦点430を通過する。次いで光450がカメ
ラ140に送出される。
好適な実画例では望遠鏡130のレンズ4UL)は、フ
レネル・レンズ110から67.5インチに又は物体7
0の中心64から28.5インチに位置させである。従
って物体70の中心64は7レネルレンズ110からフ
インチに位置する。レンズ410はレンズ4uOから5
.50インチに位置し、レンズ440はレンズ410か
ら8.50インチに位置させである。レンズ4LIOは
250 mm F、L。
2平方インチであす、レンズ410ハ250mmF。
L、 2平方インチであり、レンズ440は80mmF
、L、 2平方インチである。
カメラは、ソニー(5ony )製のCCDアレイ(A
rray )カメラXC−77型のような高級カメラ1
40を使う。このカメラにはフジ・テレビジョン(Fu
ji Te1evision ) 50 +uレンズの
ような高品質レンズ142を設けである。レンズ142
は、カメラ140に連結されレンズ440から0.75
インチに位置させである。
さらに光源強さとカメラのレンズFSTOPとは、縁部
300の陰影像の明−暗転移部がカメラの検出器の少な
くとも4ないし5ピクセルを空間的に覆い強さではカメ
ラのほぼ全部の動的範囲にわたるように調整する。全明
−暗強さ範囲が使われる。
後述のようにカメラのこの設定により、引続くデータ処
理ステップで精度を高めノイズを減らす。
本発明の光学装置及びデータ収集部分10を組立てる際
には、カメラ140を視野レンズ110すなわち7レネ
ルレンズの焦点に位置させる。次いで背部照明光学装置
40t−、カメ:l>140により物体70のまわりに
−様な白色光視野を検出するように調整する。次いで望
遠鏡130を挿入する。
本発明のデータ処理部分20は、カメラ出力すなわち陰
影像144を受けこの出力を処理して本発明の表示部分
30に種種の表示を生ずる。
カメラ140からの陰影慮144を処理する際の第1の
ステップでは、陰影の縁部を1ピクセルよりはるかに少
ない位置に位置させる。このことは、陰影縁部補間器1
50により行われる。背部照明光120の不均等性とカ
メラ140のノイズとだけによってしか制限されない精
度により、1ヒクセルノ/64までの精度が得られた。
サブ・ピクセル陰影場所152は、X−Y(行−列)デ
ータ配列である位相データ160に配置する。位相デー
タ16υは物体表面の位相構造全サブピクセル値で表わ
す。データ配列の各列は物体70の矢印64の回転の軸
線に平行な縁部30Llの表面輪郭である。各行のデー
タは1回転又は若干の場合に部分回転のまわりの円周輪
郭を表わす。
X−Y位相データ配列162はこの場合表示部分30に
対し空間フィルタ170でフィルタ作用を受ける。なお
詳しく後述するようにへこみ、くばみ及びその他の表面
不規則部は位相データ162を適当な空間フィルタを通
すことにより発見して童子化することができる。フィル
タ作用を受けたデータ172は表示部分30に送出す。
さらに後述するようにグラフィック表示は発生するデー
タの量が多いのでデータを表わす最も有効な方法である
本発明は凸面上の各別の物理点に対応する実質的な蓋た
とえば2000ないし5000の個別のデータ値を生ず
るものである。
データ処理−第5図及び第6図に示すように缶のような
物体70は若干数の縁部又は列を持つものと定義するこ
とができる。第5図は0から工までの列数を示す。この
場合縁部の数はたとえば、128列、256列又は51
2列のような任意適当な数でよい。同様に凸面72は第
6図に示すようにOからJまでの行数を持つ。この場合
jは本発明によれば100.200又は400に等しい
第7図に示すような本発明のデータ収集流れを第5図、
第6図及び第8図について述べる。第7図の第1のステ
ップは、物体を回転することTυ0とこの回転後にカメ
ラ140で縁部の像のスナップ写真をとること710と
である。第5図では縁部300は初めに位置OKiす、
従って位置Oにおける像のスナップ写真をとる。ステッ
プ710において位置Oで写真をとられた陰影縁部は、
第6図に示すように縁部の上下方向の別別の各場所に対
し1つずつのデータ点の列を実際上含む。列0の写真を
とられた像に関して第1の行Oはそのデータ点縁部が決
定されている。
たとえば第8図に示すように列0、行Oに対する陰影縁
部を曲線800として示すと、実際の縁部の決定すなわ
ち解像は若干の互いに異なる方法で行われる。本発明は
、陰影像800からの縁部の物理的位置を確認するのに
r血縁補間」法を利用する。曲mauoは、アナログ信
号としてカメラ14υにより検知される1つの上下方向
位置(すなわち行)における陰影縁5t−Xわす。
♂デオ信号は0から255までの256レベル(グレー
レベル又はグレー値と称する)にディジタル化する。陰
影の実際の像は第8図に示すように0から255までの
全範囲にわたることははとんどない。6つの暗ピクセル
810aは平均され暗基準値りが得られる。3つの明ピ
クセル810bは平均され平均値Bが得られる。これ等
の2つの1直B及びDは互いに平均して縁部のグレー値
Egが得られ、これは陰影の縁部を表わす。
次の定5iit−便5ことにする。
D;暗ピクセル810aの平均グレー値B=明ピクセル
810bの平均グレー値P1=ピクセル810dのグレ
ー値 p2=ピクセル810eのグレー値 この場合縁部場所のグレー値(Egとして定義する)は
、 Eg =(D ” B ) / 2 この縁部のサブ・ピクセル場所SPは次の式により計算
される。
5P=(Eg−P 1 )/CP2−P 1 )像の縁
部の物理的場所EP(仁れは又データファイルに退避さ
れる値である)は、 Ep−(ピクセル810dの場所) + spたとえば
ピクセル810dが像の縁部から121ピクセルに位置
し、SPが0.37に等しくなるように計算されると、
データファイルに退避される縁部場所Epは121.3
7ピクセルになる。
本発明の光学装置データ収集部分1oの校正では、距離
850の実際値を得るのに標準の物体7Gに対する初期
物理的校正を行なわなければならないのはもちろんであ
る。本発明によれば光学装置データ収集部分1uは好適
な冥厖例では、普通のアルミニウム製飲料缶で1ピクセ
ルが7ミルに等しくなるようにしである。曲maooは
理想曲−であり実際の生データはピクセル810により
表わされるのはもちろんである。
第7図に示すように与えられた行の陰影に対し縁部場所
を決定する720と生データ配列にサブ・ピクセル場所
を記憶し730、全部の行について行われたかどうかを
ルーチンにより確認する740゜行なわれていなければ
決定の処理を全部の行について行なわれるまで反復する
。全部の列について行なわれていなければ750、物体
70が次の列に回転され(又は回転し700、全部の列
について行われるまで処理を反復して、ルーチンが終了
する760゜ 前記したようにこの処理は、物体70の寸法に従って又
どれだけの列及び行を必要とするかに従って10秒ない
し4分の時間がかかる。
本発明によれば回転台60はデータ処理部分2゜かも非
同期的に作動する。カメラ140は60)レーム/ s
ec ’c生じ、そして物体70の128列を解析する
と、このことは10秒〔矢印62の向きの1回転に対す
る時間〕で12.8列/秒の生成することを意味する。
カメラ140は60フレ一ム/秒でははるかに早く作動
し、従って各列に対し約5フレームを生成する。本発明
によればデータ処理部分20は解析のためにこれ等のフ
レームの1つを選定する。
このシステムは、第1図に回線22により示すようにデ
ータ処理部分20が台60の回転を同期的に制御して台
60の回転に伴い縁部の像のスナップ写真がとられ〔ス
テップ710〕台60を次の列に回動させるのに先だっ
て解析するようなシステムに構成することができる。従
って本発明によれば台60はデータ処理部分20に対し
非同期的にも作動することができる。又回転台60は連
続電wJ機又は同期電動機により駆動され、そして光源
80は物体70の表面72をストローブするようにデー
タ処理部分20により回−24によって選択的に点滅す
ることのできるストロ−プランジでよいのはもちろんで
ろる。
第10図には空間フィルタ170の詳細を示し一’する
。NXNコンボリューション・フィルタ(convol
ution filter ) i Q Q Qは、凸
形切体の表面の変化割合を強調するのに生輪郭データに
使うことができる。たとえばこのコンボリューション・
フィルタは、物体70の水平方向、物体7Llの上下方
向又はこれ等の両方向における変化割合を強調する。た
とえば適当なコンポリューショ/・フィルタは、ラプラ
ス縁部検出器(La Placianedge det
ector )のようなコンボリューション核(零空間
) [: convolution kernel 〕
でよい。このコンボリューション核は、このシステムの
使用者が物体セット又は標準セットに合致させることが
でキル。このコンボリューションフィルタは生データを
修飾して解析される特性(たとえば上下方向のへこみ)
を強調する。急速に変化する傾斜(すなわち急激なへこ
み)に対しコンボリューション核のチューニングを行う
ことにより、ゆるやかな表面の変動及び変化は無視され
表示されない。
この場合バックグラウンド・ノイズがなくなる。
コンボリューション・フィルタl0LIOの出力は、コ
ンポリューショ/・フィルタの出力に基づいてデータ配
列1υ10を生成するモジュールに送出される。次いで
この結果が表示部分30に表示される。
第11図には本発明の光学装置データ収集部分10によ
り生成した普通のアルミニウム製飲料缶縁部T2へ陰影
像を示しである。前記したように多数のこれ等のまたと
えば128の像(輪郭の列に対応する)は輪郭を完成す
るように写真にとる。
行を構成する各縁部のデータ点は、陰影縁部補間回路1
50により前記したようにサブ・ピクセル精度まで計算
する。
第12図は、データ配列内のデータの範囲を制限した数
のグレーレベルでデバイス(たとえばビデオモニタ)に
どのようにして表示することができるかを示す。基本的
にはデータ内の小さな範囲全利用できるグレーレベルの
数(通常256)に拡大しモニタに表示することができ
る。データが表示のために選定した範囲を越えて延びる
と、このデータは第9図に示すようにグレー値にの各側
で十又は−のたとえば2ピクセルを切捨てることができ
る。第12図にへこみ130口を示しである。フィルタ
作用はデータ配列に行われ、この表示法で行われる選択
に関係なくこのようになる。
第13図では適当なコンボリューション核によるフィル
タ170の空間的フィルタ作用後の第12図の生データ
のグラフィック表示を示しである。
フィルタがへこみを指示する缶表面の急速な変化を検出
する位置では、像は明るい。へこみ1300を示しであ
る。
第14図には本発明の表示部分30の出力例を示しであ
る。列の場所に関係なくアルミニウム製飲料缶の縁部7
2に沿い上下方向に位置するへこみの大きさを指示する
類別として1から10までの普通のスケールを選定する
。第14図の写真の上下方向スケールは、缶の上下方向
高さeffわす。
又この缶の全部の列を通じて谷高さで認められるへこみ
は1ないし10のスケールに対して水平方向にプロット
しである。この写真は、へこみ13uuは位置1400
で線図的に示した大きさ6と4ないし5の間の大きさを
持つ複数のへこみとを持つこと金示している。このスケ
ールで表示するように任意適当な範囲のへこみ深さを選
定することができる。生位相データ160は、この表示
を生ずるように処理することができる。第14図に示し
たこのグラフィック表示は本発明の表示装置により、へ
こみの大きさに基づいて各缶を迅速に分類することがで
きる。第14図は又、缶の上下方向高さに沿う各へこみ
の物理的場所を示し、従って缶を作る除に缶の材料構成
と缶の種種の製造工程の効果とに関して実質的な情報を
生ずる。
以上本発明をその好適な実施例について詳細に説明した
が本発明はなおその精神を逸脱しないで種種の変化変型
全行うことができるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明表面輪郭の表示装置の1実施例の/I!
r部品のブロック線図、第2図は第1図に示した表示装
置の光学装置データ収集部分の平面図、第6図は集束光
の使用による陰影縁部の生成を示す線図、第4図は円筒
形望遠鏡の視野圧縮を示す線図、第5図は回転する凸形
物体の列配置を示す線図、第6図は回転する凸形物体の
行装置を示す線図、第7図は陰影縁部補間器150の流
れ図、第8図は本発明による亘−補間を示す線図、第9
図は表示モニタのように制限されたグレーレベル能力を
持つデバイスで表示するために位相データ配列における
データの切捨てられた範囲全例示した線図、第10図は
本発明の空間フィルタ170の詳#Iを示す線図、第1
1図はカメラ140により見るような陰影像を示す写真
図、第12図は第9図の切捨てられた範囲に基づいて凸
形物体の表面輪郭を示す本発明の出力表示、第13図は
空間フィルタ作用後の第12図の表面輪郭金示す本発明
の出力表示、第14図はシビアUティ(severit
y)により凸形物体の表面輪郭のへこみを類別する本発
明の出力表示である。 20・・・データ処理部分(決定手段)、3o・・・表
示装置、40・・・照明光学装置(白色光発生手段)、
50・・・陰影像検出器(検出手段)、60・・・台(
運動手段)、800・・・陰影像 Fig、 3 Fig、 J Piり、8 手続補正書(旗) 平成 1年 8月23日 特 許 庁 長 官 殿 1、事件の表示 平成1年特許願第98982号 3、相征をする者 事件との関係 r−午出mL〜 ボール、 コーパレイシャン (平成1年7月25日発送) (3)図面第11〜14図(代用写真)補正の内容(特
願平1−98982> 1.明細書の図面の簡単な説明に次のとおり補正を加え
ます。 明細書第32頁下から第9〜2行の「第11図は・・・
である。jを次のとおり訂正します。 r第11図はカメラ140により見るような陰影像の写
真、第12図は第9図の切捨てられた範囲に基づいて凸
形物体の表面輪郭を示す本発明の出力表示の写真、第1
3図は空間フィルタ作用後の第12図の表面輪郭を示す
本発明の出力表示の写真、第14図はシビアリティ(S
eVeritV)により凸形物体の表面輪郭のへこみを
類別する本発明の出力表示の写真である。J 2、図面の第11〜14図を以下に添付のものく図面代
用写真)と差替えます。 添付書 1、<新)第11〜14図 類 各1通

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)凸形物体の表面輪郭を表示する表示装置において
    、 輪郭表示される凸形物体の縁部の区域より大きい区域に
    わたつて収束白色光を均等に生ずる白色光発生手段(4
    0)と、 この白色光発生手段に対向して位置し、前記収束白色光
    が集束され、前記白色光発生手段により照明される前記
    凸形物体の縁部の陰影像(800)の複数の上下方向の
    各場所に対し複数のピクセル出力を発生し、前記縁部の
    陰影像を検出する検出手段(50)と、 前記白色光発生手段と前記検出手段と前記物体との間に
    運動を生じさせ、前記検出手段上に、前記凸形物体の互
    いに異なる縁部に対応する複数の陰影像を送るようにす
    る運動手段(60)と、前記検出手段に接続され、前記
    複数のピクセル出力を受け入れて、前記複数の上下方向
    の各場所に対するサブ・ピクセル距離測定値を決定し、
    さらにこれ等のサブ・ピクセル距離測定値を、前記各縁
    部の1つに対する前記陰影像の上下方向の個別の測定値
    に対応する前記表面輪郭の各行と、前記の複数の縁部に
    対応する前記表面輪郭の各列とに配置することのできる
    決定手段(20)と、この決定手段に接続され、前記行
    及び列の測定値を受け入れて前記表面輪郭を表示する表
    示手段(30)と を包含する表示装置。
  2. (2)前記白色光発生手段を、 白色光を発生する光源(80)と、 この光源から前記白色光を受け入れ、この白色光を均等
    に拡散する拡散器(102)を備えた絞り(100)と
    、 前記拡散した光を受け入れ、前記収束白色光を大きい区
    域にわたつて生ずる受け入れ手段(110)により構成
    した請求項1記載の表示装置。
  3. (3)前記検出手段を、 上下方向の視野の少なくとも1/2の前記陰影像の水平
    方向の視野を持ち、前記凸形物体の縁部から前記陰影像
    を受け入れる円筒形の望遠鏡(130)と、 この円筒形の望遠鏡を経て前記陰影像を受け入れ、複数
    のピクセル出力を生ずるカメラ(140)と により構成した請求項1記載の表示装置。
  4. (4)前記決定手段を、 複数のピクセル出力を受け入れ、前記サブ・ピクセル距
    離測定値を決定する補間器(150)と、サブ・ピクセ
    ル距離測定値を受け入れ、これ等のサブ・ピクセル距離
    測定値のX−Y表面輪郭を組立てる組立て手段(160
    )と、 前記X−Y表面輪郭を受け入れ、所望の変動パラメータ
    を強調するように、所定のコンボリューション核に従つ
    てX・Y表面輪郭の空間的フィルにより構成した請求項
    1記載の表示装置。
  5. (5)前記補間器に、陰影の実際の縁部のすぐ上方及び
    下方の2つのピクセルの間の直線補間によつて陰影像の
    実際の縁部距離を決定する決定手段を設けた請求項1記
    載の表示装置。
  6. (6)凸形物体の表面輪郭を表示する表示方法において
    表示装置により、 輪郭表示される凸形物体の縁部の区域より大きい区域に
    わたつて白色光を均等に収束し、 こめ白色光により照明される前記凸形物体の縁部の陰影
    像を検出し、 この陰影像の検出に応答して、前記縁部の陰影像の複数
    の上下方向の各場所に対し複数のピクセル出力を発生し
    、 前記凸形物体に運動を生じさせ、この凸形物体の互いに
    異なる縁部に対応する複数の陰影像を生じ、 前記複数の上下方向の各場所に対するサブ・ピクセル距
    離測定値を決定し、 前記サブ・ピクセル距離測定値を、前記各縁部の1つに
    対し前記陰影像の個別の上下方向測定値に対応する前記
    表面輪郭の各行と前記複数の縁部に対応する前記表面輪
    郭の各列とに配置し、前記表面輪郭を表示する ことから成る表示方法。
  7. (7)所定の類別に従つて凸形物体の表面のへこみのシ
    ビアリテイを表示する表示方法において表示装置により
    、 輪郭表示される凸形物体の縁部の区域より大きい区域に
    わたり白色光を均等に収束し、 前記凸形物体の前記縁部の陰影像を検出し、前記縁部の
    陰影像の複数の上下方向の各場所に対し複数のピクセル
    出力を生じ、 前記凸形物体に運動を生じさせ、この凸形物体の互いに
    異なる縁部に対応する複数の陰影像を生じ、 前記複数の上下方向の各場所に対しサブ・ピクセル距離
    測定値を決定し、 前記サブ・ピクセル距離測定値に基づいてへこみを所定
    の類別に分類し、 この類別に従つて前記へこみのシビアリテイを表示する ことから成る表示方法。
JP1098982A 1988-04-20 1989-04-20 凸形物体の表面輪郭の表示装置及び表示方法 Pending JPH0242307A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/183,763 US4872757A (en) 1988-04-20 1988-04-20 Optical convex surface profiling and gauging apparatus and method therefor
US183763 1988-04-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0242307A true JPH0242307A (ja) 1990-02-13

Family

ID=22674185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1098982A Pending JPH0242307A (ja) 1988-04-20 1989-04-20 凸形物体の表面輪郭の表示装置及び表示方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4872757A (ja)
EP (1) EP0338446A3 (ja)
JP (1) JPH0242307A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5052545A (en) * 1989-10-31 1991-10-01 Hokoku Kogyo Co., Ltd. Apparatus for conveying grain

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9017842U1 (de) * 1989-10-31 1992-05-07 Friedrich Theysohn GmbH, 3320 Salzgitter Einrichtung zum Erfassen der Geometrie des Querschnittes eines aus einem profilgebenden Werkzeug austretenden, insbesondere extrudierten langgestreckten Werkstückes
ES2058766T3 (es) * 1990-01-16 1994-11-01 Philips Nv Dispositivo de observacion para examinar opticamente una superficie a lo largo de una linea.
WO1991015731A1 (de) * 1990-04-05 1991-10-17 Aurotec System Gmbh Industrieautomation Verfahren und vorrichtung zum vermessen und/oder prüfen der umrissformen oder kanten von werkstücken
WO1992007234A1 (de) * 1990-10-13 1992-04-30 Iti-Idee Ingenieurbüro Zur Förderung Von Technischen Innovationen Und Ideen Gmbh Verfahren und vorrichtung zum optischen messen der konturen eines lichtundurchlässigen objektes
US5619587A (en) * 1991-05-10 1997-04-08 Aluminum Company Of America System and method for contactlessly gauging the thickness of a contoured object, such as a vehicle wheel
US5293687A (en) * 1991-05-10 1994-03-15 Aluminum Company Of America Wheel manufacturing method
US5345309A (en) * 1991-10-10 1994-09-06 Ball Corporation Precision three dimensional profiling and measurement system for cylindrical containers
US5175601A (en) * 1991-10-15 1992-12-29 Electro-Optical Information Systems High-speed 3-D surface measurement surface inspection and reverse-CAD system
WO1993012615A1 (en) * 1991-12-19 1993-06-24 The United States Of America, Represented By The Secretary, United States Department Of Commerce Method and apparatus for assessment of surface smoothness using reflected energy
US5305356B1 (en) * 1992-05-14 1998-09-01 Brooks Support Systems Inc Inspection device
US5319445A (en) * 1992-09-08 1994-06-07 Fitts John M Hidden change distribution grating and use in 3D moire measurement sensors and CMM applications
EP0696346A4 (en) * 1993-04-26 1997-12-03 Commw Scient Ind Res Org INSTRUMENT FOR OBSERVING PROFILES OF OBJECTS AND MATERIALS
US6055329A (en) * 1994-06-09 2000-04-25 Sherikon, Inc. High speed opto-electronic gage and method for gaging
AU7391694A (en) * 1994-07-20 1996-02-16 Gudmunn Slettemoen Optical two- and three-dimensional measuring of protrusions and convex surfaces
US5633717A (en) * 1996-06-26 1997-05-27 Forensic Technology Wai Inc. Method for monitoring and adjusting the position of an object under optical observation for imaging
US5739913A (en) * 1996-08-02 1998-04-14 Mrs Technology, Inc. Non-contact edge detector
US6346988B1 (en) * 1997-08-01 2002-02-12 Hama Sensors, Inc. Laser position array optical measuring system and method
EP1004847A1 (de) * 1998-11-27 2000-05-31 Komax Holding Ag Verfahren und Einrichtung zur Erkennung von Kantenstrukturen
US6362492B1 (en) 1999-11-18 2002-03-26 Komax Holding Ag Method and device for detecting edge structures
ITTO20010349A1 (it) * 2001-04-11 2002-10-11 Area Sistemi S R L Apparecchiatura ottica per la misurazione di oggetti con profilo rettilineo.
US6876459B2 (en) * 2002-04-01 2005-04-05 General Electric Company Method and apparatus for optical measurement of the leading edge position of an airfoil
WO2003106978A2 (en) * 2002-06-17 2003-12-24 Johnson Stanley P An inspection system and method
US8035094B2 (en) 2002-06-17 2011-10-11 Quest Metrology, LLC Methods for measuring at least one physical characteristic of a component
US7745805B2 (en) 2002-06-17 2010-06-29 Johnson Thread-View Systems Product inspection system and a method for implementing same that incorporates a correction factor
US8410466B2 (en) * 2002-06-17 2013-04-02 Quest Metrology Group, Llc Non-contact component inspection system
WO2004036197A1 (ja) * 2002-10-18 2004-04-29 Kirin Techno-System Corporation ガラス壜の検査装置
US7327857B2 (en) 2004-03-09 2008-02-05 General Electric Company Non-contact measurement method and apparatus
DE102006008840B4 (de) * 2006-02-25 2009-05-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Beleuchtungsvorrichtung für zylindrische Objekte, damit durchgeführtes Oberflächenuntersuchungsverfahren und Computerprogrammprodukt
US9189960B2 (en) * 2006-05-31 2015-11-17 Manheim Investments, Inc. Computer-based technology for aiding the repair of motor vehicles
US8230362B2 (en) 2006-05-31 2012-07-24 Manheim Investments, Inc. Computer-assisted and/or enabled systems, methods, techniques, services and user interfaces for conducting motor vehicle and other inspections
ITPI20060067A1 (it) * 2006-06-06 2007-12-07 Examina Spa Sistema per il controllo della bisellatura di un oggetto piano
GB0818625D0 (en) * 2008-10-10 2008-11-19 Renishaw Plc Backlit vision machine
EP2382493B1 (de) * 2009-01-27 2017-05-24 Micro-Epsilon Optronic GmbH Vorrichtung und verfahren zur berührungslosen messung eines abstands und/oder eines profils
EP2256703B1 (en) 2009-05-29 2015-07-15 JVM Co., Ltd. Automated medicine storage and medicine introduction/discharge management system
AU2009245853B2 (en) * 2009-12-08 2013-12-19 Radar Portal Systems Pty Ltd High speed photometric stereo pavement scanner
US8941825B2 (en) * 2013-03-15 2015-01-27 Owens-Brockway Glass Container Inc. Container inspection
US20140340511A1 (en) * 2013-05-14 2014-11-20 Android Industries Llc Uniformity Testing System and Methodology for Utilizing the Same

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1239962A (en) * 1968-01-04 1971-07-21 British Iron Steel Research Measuring apparatus and methods
US3826576A (en) * 1972-12-20 1974-07-30 Goodyear Aerospace Corp Laser measuring or monitoring system
US4021119A (en) * 1975-06-24 1977-05-03 Honeywell Inc. Position gauge
US4162126A (en) * 1976-12-10 1979-07-24 Hitachi, Ltd. Surface detect test apparatus
US4226539A (en) * 1976-12-24 1980-10-07 Hitachi, Ltd. Cylindrical body appearance inspection apparatus
JPS5537919A (en) * 1978-09-11 1980-03-17 Ngk Insulators Ltd Automatic outer configuration measurement device
US4326808A (en) * 1979-02-27 1982-04-27 Diffracto Ltd. Method and apparatus for determining physical characteristics of object outer surfaces
GB2057675B (en) * 1979-07-20 1983-11-16 Hitachi Ltd Photoelectric detection of surface defects
DE3033260A1 (de) * 1979-09-07 1981-03-26 Diffracto Ltd., Windsor, Ontario Vorrichtung und verfahren zum kontrollieren von werkstuecken
US4576482A (en) * 1979-09-07 1986-03-18 Diffracto Ltd. Electro-optical inspection
US4476533A (en) * 1981-07-08 1984-10-09 Ball Corporation Glassware gauging system
US4465937A (en) * 1981-10-22 1984-08-14 Forbes James A Apparatus for optically scanning an object
DE3334976A1 (de) * 1983-09-27 1985-04-18 Dr.-Ing. Wolfgang Schulz, Meßtechnik, 4020 Mettmann Verfahren und vorrichtung zur beruehrungslosen ermittlung von rundlaufabweichungen eines rotationskoerpers
US4629319A (en) * 1984-02-14 1986-12-16 Diffracto Ltd. Panel surface flaw inspection
JPH0656281B2 (ja) * 1984-05-23 1994-07-27 住友金属工業株式会社 画像上で曲線の接線位置を求める方法
US4675730A (en) * 1985-09-06 1987-06-23 Aluminum Company Of America Video surface inspection system
DE3775218D1 (de) * 1986-09-20 1992-01-23 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur erweiterung der aufloesung einer zeilen- oder matrixkamera.
DE3709598A1 (de) * 1987-03-24 1988-10-06 Volker Dr Ing Feeser Vorrichtung zum beruehrungslosen dreidimensionalen messen von verformungen bei festigkeitsuntersuchungen von pruefkoerpern
BE1001439A3 (fr) * 1988-02-12 1989-10-31 Nationale Herstal Fn Sa Fab Procede de mesure dimensionnelle a haute vitesse et haute precision par camera a reseau photosensible.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5052545A (en) * 1989-10-31 1991-10-01 Hokoku Kogyo Co., Ltd. Apparatus for conveying grain

Also Published As

Publication number Publication date
EP0338446A3 (en) 1990-08-29
US4872757A (en) 1989-10-10
EP0338446A2 (en) 1989-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0242307A (ja) 凸形物体の表面輪郭の表示装置及び表示方法
EP0698776B1 (en) Optical inspection of container finish dimensional parameters
US3922093A (en) Device for measuring the roughness of a surface
KR100202215B1 (ko) 광학부품 특히 눈을 위한 광학부품의 검사방법 및 장치와 청정하고 투명한 검사 물체의 조명장치
US6094269A (en) Apparatus and method for optically measuring an object surface contour
US4895446A (en) Particle detection method and apparatus
JP4121576B2 (ja) 光学断面を用いたレンズパラメーター測定方法および測定装置
JP2000055829A (ja) 単一領域のアレイセンサと交互のストロボ光源を使用する容器の検査装置及びその方法
JP3751345B2 (ja) 容器検査機械
JPH03502138A (ja) 端部及び隣合う側部を分析するための物品検査システム
JPH04252940A (ja) 物体端部の欠陥検査方法及びその装置
JP4680640B2 (ja) 画像入力装置および画像入力方法
US5677763A (en) Optical device for measuring physical and optical characteristics of an object
US4863275A (en) Portable, shock-proof container surface profiling instrumentation
US7692781B2 (en) Glazing inspection
US5880843A (en) Apparatus and method for determining the optical distortion of a transparent substrate
JP3153476B2 (ja) 外観検査装置
JPH07286970A (ja) 瓶口の開口天面欠陥検査方法
US20130162816A1 (en) Device for measuring the shape of a mirror or of a specular surface
US20060051086A1 (en) Method for photographically recording a cylindrical, especially plate-shaped object
JPS61107144A (ja) 容器の検査方法
JPH11515108A (ja) 両面光ディスク面検査装置
CA1214260A (en) High resolution electronic automatic imaging and inspection system
Asundi et al. Automated visual inspection of moving objects
JPH01214743A (ja) 光学検査装置