JPH04269607A

JPH04269607A - 物体の寸法計測装置

Info

Publication number: JPH04269607A
Application number: JP3030231A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Sasaki; 正彦佐々木; Masaaki Kaneko; 正明金子
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 1992-09-25
Also published as: NO920725D0; EP0500400A2; NO920725L; EP0500400A3; US5481298A

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体の寸法計測装置に
関し、更に詳細には、ＸＹテーブル上のどの方向の寸法
も容易に計測することができ、しかも、アルミニウム製
押出成形品用のホローダイスのように、成形空隙部の開
口部が平面上にないような部材の寸法も計測できる物体
の寸法計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、アルミニウム製の角パイプや、
Ｌ型材など、一定の断面形状を有する長尺製品は、押出
加工によって成形されている。このような押出加工品の
品質は、ダイスの品質、特に、成形空隙部の形状寸法に
左右される。該成形空隙部の加工は、一般にＮＣテープ
による放電加工によって行われ、ダイスの形状寸法検査
は、押出製品の形状寸法を計測することによって行われ
ていいるのが一般である。しかしながら、押出製品で形
状寸法を計測することは、検査能率が悪いので、直接、
ダイスの成形空隙部の形状寸法を計測することが要請さ
る。例えば、押出製品の肉厚を決定する成形空隙部の幅
は、隙間ゲージによって計測できるが、隙間ゲージが入
らない部分には適用できないという問題がある。

【０００３】また、別の問題として、例えば、押出成形
用ダイスには、フラットダイス（ソリッドダイスともい
う）とホローダイスとの２種類あることは周知である。この内、ホローダイスの形成空隙部は、ダイマンドレル
とダイス本体とを別々に形成し、組付けて形成している
。したがって、成形空隙の上部端面は、ダイスの中の法
に形成され、しかも、一般に上端が平面とならない。したがって、前記隙間ゲージや、探り針による計測手段
によって計測することは困難であるという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、微細な形状
を計測する手段として、ＣＣＤカメラが使用されている
ことはよく知られている。即ち、例えば、１０ｍｍの長
さを持つ物体の像を、２５６画素のＣＣＤカメラで撮影
すると、１画素当たり、１０／２５６＝０．０３９ｍｍ
の精度の計測が可能である。これを、５１２画素のＣＣ
Ｄカメラで撮影すると、１画素当たり０．０１９ｍｍま
で精度が向上する。このように、ＣＣＤカメラを使用す
ることにより、微細な物体の形状を高い精度で計測する
ことが可能であるが、この精度を保つためには、１０ｍ
ｍ以上の大きい物体の形状を精密に計測することはでき
ないという問題がある。例えば、１辺３００ｍｍのアル
ミニウム製角パイプの断面形状寸法を計測する場合には
、１　画面に対象物体全体形状を映し出すと、前記精度
で計測することだできないという問題がある。

【０００５】本発明は、前記問題に着目して成されたも
のであり、ＣＣＤカメラを使用し、例えば、０．０１ｍ
ｍの精度で、１　画面で捉えることのできない大きさの
物体の形状寸法を計測できる物体の寸法計測装置を提供
することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの物体の寸法計測装置の構成は、ＣＣＤカメラを、Ｚ
軸に光軸を合わせてＸＹテーブルに取付けたＣＣＤカメ
ラ装置と、ＣＣＤカメラに対し、試料を所定の方向を向
けて固定可能とした試料台と、距離演算装置とから成り
、前記距離演算装置は、ＣＣＤカメラのＸＹテーブル上
の座標を検出する手段と、静止状態で撮影したＣＣＤカ
メラの出力信号を画像処理する手段と、該画像処理手段
で得た画像の明暗転換点を検出する手段と、該明暗転換
点の画像上の座標を演算する手段と、ＣＣＤカメラのＸ
Ｙ座標上の移動と、撮影画像のｘｙ座標とから寸法を算
出する演算手段を設けたものである。

【０００７】本発明は、ＣＲＴなどを使用し、目視によ
り、計測する対象を距離演算装置に入力すになど表示装
置が必要であるが、計測自体は、距離演算装置によって
行われる。

【０００８】

【実施例】以下、添付の図を対照して、一実施例により
、本発明の物体の寸法計測装置を具体的に説明する。なお、理解を容易にするために、本実施例は、押出成形
体を試料とし、その断面形状を対象にしたものである。図１に示す本実施例の寸法計測装置１は、試料台２を載
置した基台４に取付けたフレーム６に、Ｘ軸テーブル１
２、Ｙ軸テーブル１４を取付け、該Ｙ軸テーブル１４に
、光軸１０をＺ軸に一致させて、自動焦点レンズ１６を
備えたＣＣＤカメラ１８を図示しない駆動装置により、
Ｘ軸、Ｙ軸に沿って移動可能に取付けた。

【０００９】試料台２は、内部に下から試料を照らす光
源２０を備え、上面が透明板２２から成り、その上に、
図示しないクランプによって固定した試料２４を載置し
、その上に、試料２４の投影を映し出す半透明体からな
る遮光板２６を設けたものである。該試料２４は、アル
ミニウム押出成形品サンプルであり、光源２０で照らさ
れた断面形状の影が、遮光板２６に映し出される。

【００１０】図２において、遮光板２６に投影された矩
形状断面を有する試料２４の影２４′は、ＣＣＤカメラ
の視野２８に対し遙かに大きく、カメラ倍率を小さくし
ないと全体の形状を視野２６内に捉えることはできない
。したがって、本実施例の寸法計測装置１は、例えば、
縦横５ｍｍの大きさ視野を、例えば５１２×５１２画素
一杯に像を結ばせ、該画像信号を、図１の距離演算装置
３０の画像処理回路によって、まず、ＸＹテーブルの座
標（Ｘａ　Ｙａ　　に原点Ｏａ　を置いてＣＣＤカメラ
を静止させて撮影し、次いで、ＣＣＤカメラの視野１８
をＸＹテーブルの座標（Ｘｂ　Ｙｂ　　に原点Ｏｂ　に
移し、静止状態で撮影する。すると、画像は、原点Ｏａ
　に対しては図の左側が明るい画像が得られ、原点Ｏｂ
　に対しては、図の左側が暗い画像が得られる。以下、
図の影２４′の幅Ｗを計測する場合について説明する。なお、本実施例のＣＣＤカメラの画素は、縦４８０×横
５１２のものを使用し、１画素の出力する信号を８ビッ
ト構成とし、各検出信号は、電算機に入力し、処理した
。

【００１１】原点Ｏ１，Ｏ２　の移動距離検出手段は、
例えば、移動距離計測用車輪の回転をロータリーエンコ
ーダで距離信号に変換したり、磁気スケールの移動を磁
気的に検出し、そのパルス信号を計数したり、Ｘ軸テー
ブル１２，　Ｙ軸テーブル１４を一定速度で移動させ、
移動時間をタイマーで読み取るなど各種の手段を採用す
ることができる。本実施例では図示しないロータリーエ
ンコーダによる方法を採用し、原点Ｏａ　の座標（Ｘａ
，Ｙａ　と、原点Ｏｂ　の座標（Ｘｂ，Ｙｂ　とを読み
取り、距離演算装置３０の図示しない座標検出回路によ
って検出する。

【００１２】明暗検出回路は、ＣＣＤ素子の各画素が出
力する明度レベルを最小を０、最大を２５５としたレベ
ルに分け、明度レベル０〜９９のときの出力値を０とし
、明度レベル１００〜２５５のときの出力値を１００と
する２値信号として、各画素を走査して、座標（ｘａ，
ｙａ）及び座標（ｘｂ，ｙｂ）（以下、一般的説明を行
うときはサフィックスを省略する）の座標信号と共に出
力するようにした。図示しない明暗転換点検出回路は、
各ｘｙ座標データの明暗転換点を、所定の手順に従って
複数データをサンプリング（本実施例では１７個）し、
該サンプル値から原点Ｏからの距離ρとｘ軸からの角度
θとを算出した。その原理を図３によって説明する。な
お、図３のｙ軸は、ｘ軸に対して反転させて通常のｘｙ
座標に変換し見やすくしている。

【００１３】図２，図３から、ρとθとの関係は、ρ＝
ｘｃｏｓθ＋ｙｃｏｓθ となることは容易に理解できる。なお、図３においてプ
ロットした座標（ｘ，ｙ）　は、影２４′のエッジ位置
（輪郭）の前記サンプルデータであり、点線は、このデ
ータからハフ変換手法を用いて推定した前記輪郭線であ
る。このようにして、図３の座標（ｘ，ｙ）にプロットした
点（ｘｉ，ｙｉ）（ｉ＝１　〜１７）　を通る直線群を
、θ−ρ空間に写像すると図４に示す曲線が得られる。図４の曲線を、試料２４のすべてのエッジ位置（輪郭）
の候補点に対して、図４の曲線を描くと図５が得られ、
最も多く通るθ−ρ座標（θ０，ρ０）を求めると１本
の直線が特定でき、図５に示す直線式、 ρ０＝ｘ０ｃｏｓθ０＋ｙ０ｃｏｓθ０を得ることがで
きる。以上の式を用いて、座標（Ｘａ，Ｙａ），座標（
Ｘｂ，Ｙｂ）　について、ρａ，ρｂ，θａ，θｂ　を
求めることができる。前記試料２４は、矩形形状である
ので、θａ　＝θｂ　であるから、２直線間の距離Ｌ（
図２）は、原点Ｏ１　のＸＹ座標（Ｘ１，Ｙ１）を通る
エッジ位置（輪郭）に平行な線と、Ｏ２　のＸＹ座標（
Ｘｂ，Ｙｂ　を通るエッジ位置（輪郭）に平行な線との
距離Ｌ′とすると、試料の幅Ｌ（図２）は、Ｌ＝Ｌ′＋ρｂ−ρａ　によって算出することができる。以上の各計算式を電算
機にプログラムすることにより、計算対象を指定するこ
とにより、演算を自動的に行わせることができる。

【００１４】以上は、矩形試料の平行辺間の距離を求め
る場合で説明したが、対象とする試料の形状に合わせて
、計算式を定義し、プログラムすることにより、複雑な
形状の各寸法を本発明装置により求めることができる。ホローダイスの成形隙間の形状寸法の計測のように、表
面から３０〜５０ｍｍ深い所に計測箇所がある場合でも
、本発明は、離れて計測することができるので、容易に
適用することができる。

【００１５】以上の説明は、押出成形品の断面形状や、
押出用ダイスの成形隙間の形状寸法の計測について説明
したが、本発明の物体の寸法計測装置は、その他の物品
の形状寸法の計測にも使用することができる。また、本
実施例では、試料２４を、縦方向に設置した場合につい
て説明したが、水平方向に設置しても、同様に測定する
ことができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明した本発明の物体の寸法計測装
置は、ＣＣＤカメラをＸＹテーブルに取付け、寸法計測
対象の２つの明暗転換位置を、所定倍率で画素上に結像
させる視野範囲に入るように、ＣＣＤカメラを移動させ
、ＣＣＤカメラを停止させた場所の座標と、各視野内の
明暗転換位置座標とから寸法を計測し高い精度で寸法を
計測することができる。また、離れた位置から光学的計
測を行うようにしたので、外部から見通せる場所にある
物体内部の寸法を計測する場合にも、非常に効率的に計
測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例による本発明の物体の寸法計測装置の
概要を説明するための側面図である。

【図２】図１に示す実施例による計測手順の全体説明図
である。

【図３】図２におけるサンプルデータとρ，θとの関係
を説明する図である。

【図４】図３のρ−θ空間への写像した図である。

【図５】図２のすべてのデータについて、図３の写像を
記入した図である。

【図６】図５から推定した直線をｘｙ座標に記入した図
である。

【符号の説明】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ＣＣＤカメラを、Ｚ軸に光軸を合わせ
てＸＹテーブルに取付けたＣＣＤカメラ装置と、ＣＣＤ
カメラに対し、試料を所定の方向を向けて固定可能とし
た試料台と、距離演算装置とから成り、前記距離演算装
置は、ＣＣＤカメラのＸＹテーブル上の座標を検出する
手段と、静止状態で撮影したＣＣＤカメラの出力信号を
画像処理する手段と、該画像処理手段で得た画像の明暗
転換点を検出する手段と、該明暗転換点の画像上の座標
を演算する手段と、ＣＣＤカメラのＸＹ座標上の移動と
、撮影画像のｘｙ座標とから寸法を算出する演算手段を
設けた物体の寸法計測装置。