JPH05272937A - 物体の形状の検査装置 - Google Patents
物体の形状の検査装置Info
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- JPH05272937A JPH05272937A JP4095970A JP9597092A JPH05272937A JP H05272937 A JPH05272937 A JP H05272937A JP 4095970 A JP4095970 A JP 4095970A JP 9597092 A JP9597092 A JP 9597092A JP H05272937 A JPH05272937 A JP H05272937A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 形状基準物体と形状検査物体とのわずかな差
を高速で計測する検査装置である。 【構成】 対称物体４として形状基準物体が支持台１上
に、位置決めガイド２，３で位置決めされて置かれる。
ビデオカメラ６で撮像された明暗パターンは画像メモリ
１０に記憶される。この動作の最中は、切り替えスイッ
チ９は、端子ａの方に繋がっている。次に、支持台１の
上には形状検査物体が同様に位置決めされて置かれ、ビ
デオカメラ６により明暗パターンが撮像される。この
時、切り替えスイッチ９は端子ｂの方に繋がり、ビデオ
カメラ６からの画像と、画像メモリ１０から読み出され
る画像とのずれ量が、ずれ量計測回路７で計測され、判
定回路８により合格、不合格の判定が行われる。
を高速で計測する検査装置である。 【構成】 対称物体４として形状基準物体が支持台１上
に、位置決めガイド２，３で位置決めされて置かれる。
ビデオカメラ６で撮像された明暗パターンは画像メモリ
１０に記憶される。この動作の最中は、切り替えスイッ
チ９は、端子ａの方に繋がっている。次に、支持台１の
上には形状検査物体が同様に位置決めされて置かれ、ビ
デオカメラ６により明暗パターンが撮像される。この
時、切り替えスイッチ９は端子ｂの方に繋がり、ビデオ
カメラ６からの画像と、画像メモリ１０から読み出され
る画像とのずれ量が、ずれ量計測回路７で計測され、判
定回路８により合格、不合格の判定が行われる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、三次元物体の形状を検
査する装置に関するもので、特に、所定のエリア内での
物体の高さ分布の検査を行う形状の検査装置に関する。
査する装置に関するもので、特に、所定のエリア内での
物体の高さ分布の検査を行う形状の検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】三次元形状の計測装置は、三次元測定機
のような接触機械式のものが最も普通であるが、最近で
は光学式距離計を用いたものも多く実用化されている。
これらは、基本的には点測定であり、測定点を多数とる
ことにより三次元形状を計測している。
のような接触機械式のものが最も普通であるが、最近で
は光学式距離計を用いたものも多く実用化されている。
これらは、基本的には点測定であり、測定点を多数とる
ことにより三次元形状を計測している。
【０００３】被接触で、より効率的に物体の三次元形状
を計測するための原理として、いわゆる光切断法が良く
知られており、この原理に基づいた装置も多数提案され
ている。最も基本的な方法では、物体に投影された単一
のスリット光を撮像し、画像中のスリット光からの変形
量からスリット光で切断された断面の形状を計算する。
所定エリアの形状を計測するには、切断面を少しずつず
らしながら多数の断面についてこの処理を行う。また、
一度に多数の断面の形状を求めるために、複数のスリッ
ト光を同時に照射する方法も研究されている。
を計測するための原理として、いわゆる光切断法が良く
知られており、この原理に基づいた装置も多数提案され
ている。最も基本的な方法では、物体に投影された単一
のスリット光を撮像し、画像中のスリット光からの変形
量からスリット光で切断された断面の形状を計算する。
所定エリアの形状を計測するには、切断面を少しずつず
らしながら多数の断面についてこの処理を行う。また、
一度に多数の断面の形状を求めるために、複数のスリッ
ト光を同時に照射する方法も研究されている。
【０００４】さらに、符号化帯状光ビームにより空間を
コード化する方法が「ＲＡＮＧＥ−ＩＭＡＧＩＮＧ Ｓ
ＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ３−Ｄ ＯＢＪＥＣＴ ＲＥＣＯ
ＧＮＩＴＩＯＮ ｂｙ Ｓ．ＩＮＯＫＵＣＨＩ，Ｋ．Ｓ
ＡＴＯ ａｎｄ Ｆ．ＭＡＴＳＵＤＡ」に公開されてい
る。
コード化する方法が「ＲＡＮＧＥ−ＩＭＡＧＩＮＧ Ｓ
ＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ３−Ｄ ＯＢＪＥＣＴ ＲＥＣＯ
ＧＮＩＴＩＯＮ ｂｙ Ｓ．ＩＮＯＫＵＣＨＩ，Ｋ．Ｓ
ＡＴＯ ａｎｄ Ｆ．ＭＡＴＳＵＤＡ」に公開されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】接触機械式の三次元測
定器による形状計測は精密測定が可能であるが、点測定
であるため所定エリアの測定には長時間かかる。光学式
距離計を用いる方法も同じ理由で長時間を要する。ま
た、光切断法は、物体上に照射されたスリット光を光源
と異なる方向から見ると、物体の形状に応じてスリット
光が歪んで見えるという現象、即ち物体の奥ゆき情報が
画像という二次元情報の中で、縦方向、横方向の位置変
化に変換されるという原理を用いるもので、一本のスリ
ット光で一断面の形状計測が行える。
定器による形状計測は精密測定が可能であるが、点測定
であるため所定エリアの測定には長時間かかる。光学式
距離計を用いる方法も同じ理由で長時間を要する。ま
た、光切断法は、物体上に照射されたスリット光を光源
と異なる方向から見ると、物体の形状に応じてスリット
光が歪んで見えるという現象、即ち物体の奥ゆき情報が
画像という二次元情報の中で、縦方向、横方向の位置変
化に変換されるという原理を用いるもので、一本のスリ
ット光で一断面の形状計測が行える。
【０００６】この原理に基づく方法のうち、単一のスリ
ット光を用いる方法は、所定エリアの形状を計測するた
めには多数枚の画像を撮像しなければならないため、撮
像時間だけでも長時間必要となる。また、複数のスリッ
ト光を同時に照射する方法は、一度に多数の断面の情報
を得られるため撮像回数が少なくてすむという長所があ
る。しかし、単一スリット光を用いる場合と異なり、画
像側と光源側のスリット光の対応付けに高度なアルゴリ
ズムが必要になるため、演算時間が長くなり、またスリ
ット光の数もあまり多くできないため、測定を密に行う
ためには、やはり複数枚の撮像が必要である。このよう
に、この方法でも計測に長時間を要する。さらに、空間
をコード化する方法はｎ回の撮像で空間を２nの領域に
分割できるため、単一のスリット光を用いる方法よりは
るかに効率的な撮像が可能であり、照明側と撮像側との
対応付けも一義的に決まるという優れた方法である。し
かしながら、やはり複数枚の撮像が必要であり、時間が
かかる。また、光切断法共通の問題は、座標計算に三角
関数を用いた計算が必要で、この計算を多数の点につい
て行わなければならないため、座標計算の時間が長いと
いうことである。これは、複数スリット光における投受
光の対応付けとは別の問題である。
ット光を用いる方法は、所定エリアの形状を計測するた
めには多数枚の画像を撮像しなければならないため、撮
像時間だけでも長時間必要となる。また、複数のスリッ
ト光を同時に照射する方法は、一度に多数の断面の情報
を得られるため撮像回数が少なくてすむという長所があ
る。しかし、単一スリット光を用いる場合と異なり、画
像側と光源側のスリット光の対応付けに高度なアルゴリ
ズムが必要になるため、演算時間が長くなり、またスリ
ット光の数もあまり多くできないため、測定を密に行う
ためには、やはり複数枚の撮像が必要である。このよう
に、この方法でも計測に長時間を要する。さらに、空間
をコード化する方法はｎ回の撮像で空間を２nの領域に
分割できるため、単一のスリット光を用いる方法よりは
るかに効率的な撮像が可能であり、照明側と撮像側との
対応付けも一義的に決まるという優れた方法である。し
かしながら、やはり複数枚の撮像が必要であり、時間が
かかる。また、光切断法共通の問題は、座標計算に三角
関数を用いた計算が必要で、この計算を多数の点につい
て行わなければならないため、座標計算の時間が長いと
いうことである。これは、複数スリット光における投受
光の対応付けとは別の問題である。
【０００７】以上述べたように、現状では三次元形状の
計測には長時間を要している。ところで、三次元物体の
形状を検査する場合には、形状不明の物体を対象とする
のではなく、予め基準となる形状が判っており、さら
に、殆どの場合、形状基準として使うことの可能な物体
を準備することができる。形状検査においては、この形
状基準となる物体との形状のわずかな差を求めて、得ら
れた差が判定基準以内であるかどうかをチェックする必
要があるが、これまでこのような形状の差を直接計測す
る手段が無かったために、検査物体の形状そのものを測
っていた。そのため、前に述べたように長時間かかると
いう問題があった。また、特開平２−７７６０６号公報
に記載されている３次元形状の認識装置では、スリット
光の照射角度を一定に保ち、且つ物体を載せる基準面の
物体の無い時の画像と、物体を載せたあとの画像とを比
較することにより、物体の三次元形状を比較的簡単な演
算で認識出来るようにしている。しかしながら、物体の
無い時の画像と、物体がある時の画像という大きく異な
る画像どうしを比較しており、また未知の物体が対象で
あるためどうしても時間のかかるアルゴリズムを避けら
れないと言う問題があった。以上述べたように三次元物
体の形状検査という目的に対して、従来技術では、形状
基準物体と形状検査物体とを比較するという手段がな
く、検査物体の形状を直接測るため、長時間を要してい
た。
計測には長時間を要している。ところで、三次元物体の
形状を検査する場合には、形状不明の物体を対象とする
のではなく、予め基準となる形状が判っており、さら
に、殆どの場合、形状基準として使うことの可能な物体
を準備することができる。形状検査においては、この形
状基準となる物体との形状のわずかな差を求めて、得ら
れた差が判定基準以内であるかどうかをチェックする必
要があるが、これまでこのような形状の差を直接計測す
る手段が無かったために、検査物体の形状そのものを測
っていた。そのため、前に述べたように長時間かかると
いう問題があった。また、特開平２−７７６０６号公報
に記載されている３次元形状の認識装置では、スリット
光の照射角度を一定に保ち、且つ物体を載せる基準面の
物体の無い時の画像と、物体を載せたあとの画像とを比
較することにより、物体の三次元形状を比較的簡単な演
算で認識出来るようにしている。しかしながら、物体の
無い時の画像と、物体がある時の画像という大きく異な
る画像どうしを比較しており、また未知の物体が対象で
あるためどうしても時間のかかるアルゴリズムを避けら
れないと言う問題があった。以上述べたように三次元物
体の形状検査という目的に対して、従来技術では、形状
基準物体と形状検査物体とを比較するという手段がな
く、検査物体の形状を直接測るため、長時間を要してい
た。
【０００８】そこで、この発明は、形状基準物体と形状
検査物体というほぼ同一形状のものに対して、両者間の
わずかな差を直接に高速で計測することを可能にし、三
次元物体の形状検査を高速に行うことのできる方法及び
装置を提供することを目的とする。
検査物体というほぼ同一形状のものに対して、両者間の
わずかな差を直接に高速で計測することを可能にし、三
次元物体の形状検査を高速に行うことのできる方法及び
装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による形状の検査装置では、請求項１におい
ては、物体を位置決めして載せることのできる支持台
と、支持台の上に置かれた物体に予め定められた明暗パ
ターンを投影する照明手段と物体上に投影された明暗パ
ターンを照明とは異なる方向から撮像する撮像手段と、
該撮像手段により予め撮像された形状基準物体の明暗パ
ターンを記憶しておく画像メモリと、該画像メモリ内に
記憶されている形状基準物体の明暗パターンと該撮像手
段により撮像される形状検査物体の明暗パターンとを比
較して両パターン間のずれ量を計測するずれ量計測手段
を有し、これらの手段により形状基準物体と形状検査物
体との形状の差を求める判定手段とを具備したものであ
り、請求項２においては、物体を位置決めして載せるこ
とのできる複数の支持台と、これら支持台の上に置かれ
た各物体それぞれに予め定められた明暗パターンを投影
する各々の照明手段と、各物体上に投影された明暗パタ
ーンの各々を照明とは異なる方向からそれぞれ撮像する
各々の撮像手段と、上記各物体のうち、形状基準物体の
撮像手段により得られる形状基準物体の明暗パターンと
前記形状基準物体以外の撮像手段により得られる各形状
検査物体の各明暗パターンとを比較してこれらパターン
間のずれ量を計測するずれ量計測手段を有し、これらの
手段により形状基準物体と形状検査物体との形状の差を
求める判定手段を設けたものである。
に、本発明による形状の検査装置では、請求項１におい
ては、物体を位置決めして載せることのできる支持台
と、支持台の上に置かれた物体に予め定められた明暗パ
ターンを投影する照明手段と物体上に投影された明暗パ
ターンを照明とは異なる方向から撮像する撮像手段と、
該撮像手段により予め撮像された形状基準物体の明暗パ
ターンを記憶しておく画像メモリと、該画像メモリ内に
記憶されている形状基準物体の明暗パターンと該撮像手
段により撮像される形状検査物体の明暗パターンとを比
較して両パターン間のずれ量を計測するずれ量計測手段
を有し、これらの手段により形状基準物体と形状検査物
体との形状の差を求める判定手段とを具備したものであ
り、請求項２においては、物体を位置決めして載せるこ
とのできる複数の支持台と、これら支持台の上に置かれ
た各物体それぞれに予め定められた明暗パターンを投影
する各々の照明手段と、各物体上に投影された明暗パタ
ーンの各々を照明とは異なる方向からそれぞれ撮像する
各々の撮像手段と、上記各物体のうち、形状基準物体の
撮像手段により得られる形状基準物体の明暗パターンと
前記形状基準物体以外の撮像手段により得られる各形状
検査物体の各明暗パターンとを比較してこれらパターン
間のずれ量を計測するずれ量計測手段を有し、これらの
手段により形状基準物体と形状検査物体との形状の差を
求める判定手段を設けたものである。
【００１０】
【作用】本発明において、形状基準物体上の明暗パター
ン及び形状検査物体上の明暗パターンを撮像した画像に
は、それぞれの物体の高さ分布の情報が光切断法の場合
と同様に、明暗パターンの、場所毎に異なる縦、横方向
の位置変化となって含まれている。両物体は、同一の位
置に置かれたので、両物体に形状の差がない場合は、両
方の明暗パターンはどの場所でも同一の位置変化を受け
ており、どの場所においても両明暗パターン間の位置ず
れはない。
ン及び形状検査物体上の明暗パターンを撮像した画像に
は、それぞれの物体の高さ分布の情報が光切断法の場合
と同様に、明暗パターンの、場所毎に異なる縦、横方向
の位置変化となって含まれている。両物体は、同一の位
置に置かれたので、両物体に形状の差がない場合は、両
方の明暗パターンはどの場所でも同一の位置変化を受け
ており、どの場所においても両明暗パターン間の位置ず
れはない。
【００１１】一方、ある部分で両物体間にわずかな形状
の差がある場合には、それぞれの明暗パターンの受ける
位置変化量が、その部分でわずかに異なるため、その部
分では両明暗パターン間にわずかな位置のずれが生じ
る。このわずかな位置ずれ量をずれ量計測手段により計
測すれば、両物体間の形状の差を求めることができる。
このように、本発明では、ほぼ同一である二つのパター
ン間のわずかななずれ量を測ればよいので、ずれ量計測
手段は複雑なアルゴリズムを用いる必要がなく、単純な
処理で実現可能である。したがって高速処理が可能であ
り、リアルタイム処理を行うことも可能である。もちろ
ん、形状基準物体の明暗パターン、形状検査物体の明暗
パターンともに一回の撮像で良いので、撮像に時間がか
かると言う問題はまったく無く、高速なずれ量計測と相
まって極めて高速な形状検査が可能となる。
の差がある場合には、それぞれの明暗パターンの受ける
位置変化量が、その部分でわずかに異なるため、その部
分では両明暗パターン間にわずかな位置のずれが生じ
る。このわずかな位置ずれ量をずれ量計測手段により計
測すれば、両物体間の形状の差を求めることができる。
このように、本発明では、ほぼ同一である二つのパター
ン間のわずかななずれ量を測ればよいので、ずれ量計測
手段は複雑なアルゴリズムを用いる必要がなく、単純な
処理で実現可能である。したがって高速処理が可能であ
り、リアルタイム処理を行うことも可能である。もちろ
ん、形状基準物体の明暗パターン、形状検査物体の明暗
パターンともに一回の撮像で良いので、撮像に時間がか
かると言う問題はまったく無く、高速なずれ量計測と相
まって極めて高速な形状検査が可能となる。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の第一の実施例装置の構成を
示している。支持台１ａ，１ｂ、投光装置５ａ，５ｂ，
ビデオカメラ６ａ，６ｂは互いに全く同一のものが、同
一の位置関係になるように構成され配置されている。形
状基準物体４ａと形状検査物体４ｂも、位置決めガイド
２ａ，３ａ，及び２ｂ，３ｂにより同一位置関係に位置
決めされる。投光装置５ａ，５ｂは、形状基準物体４
ａ、形状検査物体４ｂにそれぞれ同一の明暗パターンを
投影する。二つの物体上の明暗パターンは、ビデオカメ
ラ６ａ，６ｂにより撮像され、ずれ量計測回路７より両
画像間のパターンずれ量が場所毎に計測される。判定回
路８は、予め登録されている場所毎の許容ずれ量と計測
されたずれ量を比較して、合格不合格の判定を行う。
示している。支持台１ａ，１ｂ、投光装置５ａ，５ｂ，
ビデオカメラ６ａ，６ｂは互いに全く同一のものが、同
一の位置関係になるように構成され配置されている。形
状基準物体４ａと形状検査物体４ｂも、位置決めガイド
２ａ，３ａ，及び２ｂ，３ｂにより同一位置関係に位置
決めされる。投光装置５ａ，５ｂは、形状基準物体４
ａ、形状検査物体４ｂにそれぞれ同一の明暗パターンを
投影する。二つの物体上の明暗パターンは、ビデオカメ
ラ６ａ，６ｂにより撮像され、ずれ量計測回路７より両
画像間のパターンずれ量が場所毎に計測される。判定回
路８は、予め登録されている場所毎の許容ずれ量と計測
されたずれ量を比較して、合格不合格の判定を行う。
【００１３】この第一の実施例においては、同一形状の
多数の物体の検査を行う場合には、形状基準物体４ａは
そのままにして、形状検査物体４ｂだけを位置決めしな
がら次々に交換してゆけば良い。
多数の物体の検査を行う場合には、形状基準物体４ａは
そのままにして、形状検査物体４ｂだけを位置決めしな
がら次々に交換してゆけば良い。
【００１４】図２は、本発明の第二の実施例装置の構成
を示した図である。まず最初に、対象物体４として形状
基準物体４ａ（不図示）が支持台１上に、位置決めガイ
ド２，３で位置決めされて置かれる。ビデオカメラ６で
撮像された明暗パターンは画像メモリ１０に記憶され
る。この動作の最中は、切替スイッチ９は、端子ａの方
に繋がっている。次に、支持台１の上には形状検査物体
４ｂ（不図示）が同様に位置決めされて置かれ、ビデオ
カメラ６により明暗パターンが撮像される。このとき、
切替スイッチ９は端子ｂの方に繋がり、ビデオカメラ６
からの画像と、画像メモリ１０から読み出される画像の
ずれ量が、ずれ量計測回路７で計測され、判定回路８に
より合格、不合格の判定が行われる。
を示した図である。まず最初に、対象物体４として形状
基準物体４ａ（不図示）が支持台１上に、位置決めガイ
ド２，３で位置決めされて置かれる。ビデオカメラ６で
撮像された明暗パターンは画像メモリ１０に記憶され
る。この動作の最中は、切替スイッチ９は、端子ａの方
に繋がっている。次に、支持台１の上には形状検査物体
４ｂ（不図示）が同様に位置決めされて置かれ、ビデオ
カメラ６により明暗パターンが撮像される。このとき、
切替スイッチ９は端子ｂの方に繋がり、ビデオカメラ６
からの画像と、画像メモリ１０から読み出される画像の
ずれ量が、ずれ量計測回路７で計測され、判定回路８に
より合格、不合格の判定が行われる。
【００１５】この第二の実施例において同一形状の多数
の物体の検査を行う場合には、形状基準物体の明暗パタ
ーンは最初に一回だけ撮像して記憶すれば良く、検査物
体を交換する毎に毎回撮像、記憶を行う必要はない。こ
れら、第一の実施例、第二の実施例ともに、形状基準物
体の明暗パターンと形状検査物体の明暗パターンとはほ
ぼ同一で位置ずれ量が小さいため、ずれ量計測回路７に
は例えばプリント基板の配線パターン検査で用いられる
位置ずれ計測補正回路と同様な回路を採用することがで
きる。プリント基板の配線パターン検査装置では基準と
なる配線パターン画像と検査基板の配線パターン画像と
を比較して欠陥を検出する場合に、プリント基板の伸縮
やたわみによって生じる両パターン間の位置ずれ量を逐
次計測しながら電気的に位置修正を行って、画面内のあ
らゆる部分で常に両パターンの位置を一致させている。
この処理は極めて高速にリアルタイムで行われ、一回の
撮像が終わると同時に検査を完了させることができる。
この場合は本発明と異なり、投影された明暗パターンで
はなく、プリント基板の配線パターンそのものを用いて
いる。また、判定回路８で用いられる許容ずれ量は、場
所毎に異なる許容寸法公差を、明暗パターンのずれ量に
換算したものが事前に計算されて登録される。投光装
置、ビデオカメラ、支持台の互いの位置関係及び基準物
体の形状があらかじめ判っているため、画像面内各部で
の許容ずれ量を事前に計算することが可能である。この
計算は、一般には三角関数を含み時間のかかるものであ
るが、事前に求めておけば良いので検査時間のネックに
はならない。
の物体の検査を行う場合には、形状基準物体の明暗パタ
ーンは最初に一回だけ撮像して記憶すれば良く、検査物
体を交換する毎に毎回撮像、記憶を行う必要はない。こ
れら、第一の実施例、第二の実施例ともに、形状基準物
体の明暗パターンと形状検査物体の明暗パターンとはほ
ぼ同一で位置ずれ量が小さいため、ずれ量計測回路７に
は例えばプリント基板の配線パターン検査で用いられる
位置ずれ計測補正回路と同様な回路を採用することがで
きる。プリント基板の配線パターン検査装置では基準と
なる配線パターン画像と検査基板の配線パターン画像と
を比較して欠陥を検出する場合に、プリント基板の伸縮
やたわみによって生じる両パターン間の位置ずれ量を逐
次計測しながら電気的に位置修正を行って、画面内のあ
らゆる部分で常に両パターンの位置を一致させている。
この処理は極めて高速にリアルタイムで行われ、一回の
撮像が終わると同時に検査を完了させることができる。
この場合は本発明と異なり、投影された明暗パターンで
はなく、プリント基板の配線パターンそのものを用いて
いる。また、判定回路８で用いられる許容ずれ量は、場
所毎に異なる許容寸法公差を、明暗パターンのずれ量に
換算したものが事前に計算されて登録される。投光装
置、ビデオカメラ、支持台の互いの位置関係及び基準物
体の形状があらかじめ判っているため、画像面内各部で
の許容ずれ量を事前に計算することが可能である。この
計算は、一般には三角関数を含み時間のかかるものであ
るが、事前に求めておけば良いので検査時間のネックに
はならない。
【００１６】プリント基板のパターン検査に用いられる
位置ずれ計測補正回路と同様な回路を用いれば、ずれ量
計測回路７は、多種多様なパターンに対して位置ずれ量
をリアルタイムに計測することが可能である。また、判
定回路８で用いられる許容ずれ量の計算も多用なパター
ンに対して、任意の配置関係に対して実行することが可
能である、したがって、第一の実施例、第二の実施例と
もに、物体に投影する明暗パターンの模様や、投光装
置、支持台、ビデオカメラの相互位置関係は自由に設計
することができる。しかしながら、本発明では、ずれ量
計測回路の実現と許容ずれ量の計算をより簡単にするこ
とのできるパターン投影法と相互の位置関係についても
提案している。
位置ずれ計測補正回路と同様な回路を用いれば、ずれ量
計測回路７は、多種多様なパターンに対して位置ずれ量
をリアルタイムに計測することが可能である。また、判
定回路８で用いられる許容ずれ量の計算も多用なパター
ンに対して、任意の配置関係に対して実行することが可
能である、したがって、第一の実施例、第二の実施例と
もに、物体に投影する明暗パターンの模様や、投光装
置、支持台、ビデオカメラの相互位置関係は自由に設計
することができる。しかしながら、本発明では、ずれ量
計測回路の実現と許容ずれ量の計算をより簡単にするこ
とのできるパターン投影法と相互の位置関係についても
提案している。
【００１７】図３（ａ）は、そのような投光装置と相互
の位置関係を示すものである。図５において、投光装置
５は明暗パターンとして複数のスリット光１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ．．．を斜め方向に照射するもので、点光源
Ｐと多条スリット１１により構成されており、多条スリ
ット１１のスリットの向きは紙面に対して垂直である。
ビデオカメラ６は、支持台１の平面に対して垂直に設置
されるが、点光源Ｐと、ビデオカメラ６のレンズ面Ｑ
は、ともに支持台１の平面から等しい距離Ｈだけ離れる
ようにする。
の位置関係を示すものである。図５において、投光装置
５は明暗パターンとして複数のスリット光１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ．．．を斜め方向に照射するもので、点光源
Ｐと多条スリット１１により構成されており、多条スリ
ット１１のスリットの向きは紙面に対して垂直である。
ビデオカメラ６は、支持台１の平面に対して垂直に設置
されるが、点光源Ｐと、ビデオカメラ６のレンズ面Ｑ
は、ともに支持台１の平面から等しい距離Ｈだけ離れる
ようにする。
【００１８】次に、このような配置検査物体はともに平
面で、形状基準物体の面が１５に、形状検査物体の面が
１６にあるものとする。この時、光源Ｐから出た一本の
光線１３は、形状基準物体の面１５とはＡで交差し、形
状検査物体の面１６とはＢで交差する。このＡ，Ｂは、
ビデオカメラの結像面１７上の点Ｒ，Ｓに像を結ぶ。同
様に、別の角度で出た光線１４は、形状基準物体の面１
５とＤで、形状検査物体の面１６とＥで交差し、Ｄ，Ｅ
は結像面１７上の点Ｔ，Ｕに像を結ぶ。ＱＢの延長が形
状基準物体の面１５と交わる点をＣ，ＱＥの延長が形状
基準物体の面１５と交わる点をＦとし、またＰＱと形状
基準物体の面１５間の距離をＬ，形状基準物体の面１５
と形状検査物体の面１６のＰＱからの距離の差をΔＬ、
ＱＰと結像面１７間の距離をＭとする。形状基準物体の
面１５，形状検査物体の面１６、結像面１７は互いに平
行であるので、簡単な幾何学により、 ＳＲ＝ＡＣ・Ｍ／Ｌ＝ＱＰ・Ｍ・ΔＬ／｛（Ｌ−ΔＬ）・Ｌ｝ ＵＴ＝ＤＦ・Ｍ／Ｌ＝ＱＰ・Ｍ・ΔＬ／｛（Ｌ−ΔＬ）・Ｌ｝ 即ち、ＳＲ＝ＵＴであって、画像面内での明暗パターン
のずれ量は、同一のずれ量ΔＬに対しては画面内の場所
によらず一定で、 ずれ量＝ＱＰ・Ｍ・ΔＬ／｛（Ｌ−ΔＬ）・Ｌ｝ ・・・（１） という簡単な式により求めることが可能となる。
面で、形状基準物体の面が１５に、形状検査物体の面が
１６にあるものとする。この時、光源Ｐから出た一本の
光線１３は、形状基準物体の面１５とはＡで交差し、形
状検査物体の面１６とはＢで交差する。このＡ，Ｂは、
ビデオカメラの結像面１７上の点Ｒ，Ｓに像を結ぶ。同
様に、別の角度で出た光線１４は、形状基準物体の面１
５とＤで、形状検査物体の面１６とＥで交差し、Ｄ，Ｅ
は結像面１７上の点Ｔ，Ｕに像を結ぶ。ＱＢの延長が形
状基準物体の面１５と交わる点をＣ，ＱＥの延長が形状
基準物体の面１５と交わる点をＦとし、またＰＱと形状
基準物体の面１５間の距離をＬ，形状基準物体の面１５
と形状検査物体の面１６のＰＱからの距離の差をΔＬ、
ＱＰと結像面１７間の距離をＭとする。形状基準物体の
面１５，形状検査物体の面１６、結像面１７は互いに平
行であるので、簡単な幾何学により、 ＳＲ＝ＡＣ・Ｍ／Ｌ＝ＱＰ・Ｍ・ΔＬ／｛（Ｌ−ΔＬ）・Ｌ｝ ＵＴ＝ＤＦ・Ｍ／Ｌ＝ＱＰ・Ｍ・ΔＬ／｛（Ｌ−ΔＬ）・Ｌ｝ 即ち、ＳＲ＝ＵＴであって、画像面内での明暗パターン
のずれ量は、同一のずれ量ΔＬに対しては画面内の場所
によらず一定で、 ずれ量＝ＱＰ・Ｍ・ΔＬ／｛（Ｌ−ΔＬ）・Ｌ｝ ・・・（１） という簡単な式により求めることが可能となる。
【００１９】物体の形状が平面でない場合の許容ずれ量
を求めるには、許容される高さの公差をΔＨとして、
（１）式のΔＬをΔＨで置き換えた式、 許容ずれ量＝ＱＰ・Ｍ・ΔＨ／｛（Ｌ−ΔＨ）・Ｌ｝ ・・（２） を近似的に用い、場所毎のΔＨと、形状基準物体の高さ
分布に応じて場所毎に異なるＬの値を入れて計算すれば
良い。
を求めるには、許容される高さの公差をΔＨとして、
（１）式のΔＬをΔＨで置き換えた式、 許容ずれ量＝ＱＰ・Ｍ・ΔＨ／｛（Ｌ−ΔＨ）・Ｌ｝ ・・（２） を近似的に用い、場所毎のΔＨと、形状基準物体の高さ
分布に応じて場所毎に異なるＬの値を入れて計算すれば
良い。
【００２０】また、この時の明暗パターンのずれ量は、
図３（ａ）あるいは図３（ｂ）の左右方向だけのずれ量
をはかれば良く、紙面に対して直角な方向のずれ量はは
かる必要がなくなるので、ずれ量計測回路の構成も一般
の場合に比べてはるかに簡単になる。このように図３
（ａ）の投影パターン及び配置をとるようにすれば、許
容ずれ量を極めて簡単な計算で求めることが出来、かつ
ずれ量計測回路も容易に構成できるようになる。
図３（ａ）あるいは図３（ｂ）の左右方向だけのずれ量
をはかれば良く、紙面に対して直角な方向のずれ量はは
かる必要がなくなるので、ずれ量計測回路の構成も一般
の場合に比べてはるかに簡単になる。このように図３
（ａ）の投影パターン及び配置をとるようにすれば、許
容ずれ量を極めて簡単な計算で求めることが出来、かつ
ずれ量計測回路も容易に構成できるようになる。
【００２１】さらに、物体の起伏があまり大きくなく、
Ｌ≒Ｌ−ΔＬ＝Ｌ0（Ｌ0は一定値）と近似できる場合
は、（１）式は、 ずれ量＝ＱＰ・Ｍ・ΔＬ／Ｌ 2 0 ・・（３） と近似できる。これより、 ΔＬ＝ずれ量・Ｋ （Ｋは定数） ・・（４） となり、ずれ量から形状基準物体と形状検査物体との高
さの差を求めることも簡単にできる。形状検査物体の形
状そのものを求めたい場合には、予め求めておいた形状
基準物体の高さ分布データに（４）式で計算される値を
加えればよいが、この計算は極めて簡単で高速に実行で
きるため従来技術による光切断法で形状を直接求める場
合に比べてはるかに高速に形状を求めることができる。
Ｌ≒Ｌ−ΔＬ＝Ｌ0（Ｌ0は一定値）と近似できる場合
は、（１）式は、 ずれ量＝ＱＰ・Ｍ・ΔＬ／Ｌ 2 0 ・・（３） と近似できる。これより、 ΔＬ＝ずれ量・Ｋ （Ｋは定数） ・・（４） となり、ずれ量から形状基準物体と形状検査物体との高
さの差を求めることも簡単にできる。形状検査物体の形
状そのものを求めたい場合には、予め求めておいた形状
基準物体の高さ分布データに（４）式で計算される値を
加えればよいが、この計算は極めて簡単で高速に実行で
きるため従来技術による光切断法で形状を直接求める場
合に比べてはるかに高速に形状を求めることができる。
【００２２】尚、以上の説明では、図３（ａ）の光源Ｐ
は点光源としたが、紙面に垂直方向に長い線光源を光源
として用いても良い。
は点光源としたが、紙面に垂直方向に長い線光源を光源
として用いても良い。
【００２３】次に、図４（ａ）、図４（ｂ）に、図３
（ａ）の投影パターン及び配置をとった場合の形状基準
物体と形状検査物体の明暗画像パターンの例を示す。ま
た、図４（ｃ）は両画像パターン間のずれ量を計測した
結果で、この例では図を簡単にするため、画面を破線で
示したような矩形エリアに分割し、各矩形エリア毎の平
均のずれ量を求めたものを書いている。この例では形状
基準物体の明暗パターンより形状検査物体の明暗パター
ンが右側にある時にずれ量と正となる向きに符号が取ら
れている。この矩形エリア毎のずれ量計測結果は、別途
予め計算されている矩形エリア毎の許容ずれ量と比較さ
れ、合格不合格の判定が行われる。
（ａ）の投影パターン及び配置をとった場合の形状基準
物体と形状検査物体の明暗画像パターンの例を示す。ま
た、図４（ｃ）は両画像パターン間のずれ量を計測した
結果で、この例では図を簡単にするため、画面を破線で
示したような矩形エリアに分割し、各矩形エリア毎の平
均のずれ量を求めたものを書いている。この例では形状
基準物体の明暗パターンより形状検査物体の明暗パター
ンが右側にある時にずれ量と正となる向きに符号が取ら
れている。この矩形エリア毎のずれ量計測結果は、別途
予め計算されている矩形エリア毎の許容ずれ量と比較さ
れ、合格不合格の判定が行われる。
【００２４】ずれ量計測は、必ずしもこの例のように矩
形エリア毎の平均値を求める方法に限定されず、画素単
位でずれ量を求めてももちろん良い。そのためには例え
ば、着目する画素を中心にするある大きさのエリアを設
け、このエリア内で画像が最も良くマッチングするよう
なずれ量を求める処理を、中心の着目画素を一画素ずつ
順にずらしてゆきながら画面内の全画素に対して行えば
良いが、この例のように図３（ａ）の構成をとればマッ
チングを行うエリアは横方向の一次元で良いので二次元
エリアを必要とする一般の任意パターンの場合に比べて
はるかに簡単に行うことが出来る。
形エリア毎の平均値を求める方法に限定されず、画素単
位でずれ量を求めてももちろん良い。そのためには例え
ば、着目する画素を中心にするある大きさのエリアを設
け、このエリア内で画像が最も良くマッチングするよう
なずれ量を求める処理を、中心の着目画素を一画素ずつ
順にずらしてゆきながら画面内の全画素に対して行えば
良いが、この例のように図３（ａ）の構成をとればマッ
チングを行うエリアは横方向の一次元で良いので二次元
エリアを必要とする一般の任意パターンの場合に比べて
はるかに簡単に行うことが出来る。
【００２５】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、形
状検査のための撮像回数は一回で良く、また、ずれ量計
測手段はほぼ同一なパターン間のわずかな位置ずれ量を
測るだけなので極めて高速に実行でき、したがって極め
て高速な形状検査が可能になる。
状検査のための撮像回数は一回で良く、また、ずれ量計
測手段はほぼ同一なパターン間のわずかな位置ずれ量を
測るだけなので極めて高速に実行でき、したがって極め
て高速な形状検査が可能になる。
【００２６】また、別途予め形状基準物体の形状測定デ
ータを得ておけば、形状基準物体と形状検査物体との差
のデータを加算することで形状検査物体の形状データを
求めることも可能である。
ータを得ておけば、形状基準物体と形状検査物体との差
のデータを加算することで形状検査物体の形状データを
求めることも可能である。
【図１】本発明の第一の実施例の装置の概略構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明の第二の実施例の装置の概略構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】本発明においてずれ量計測回路及び判定回路を
簡単にできる明暗パターン投影法及び配置法の説明図で
ある。
簡単にできる明暗パターン投影法及び配置法の説明図で
ある。
【図４】ずれ量計測回路の働きの一例を説明するための
説明図である。
説明図である。
１，１ａ，１ｂ 支持台 ２，２ａ，２ｂ，３，３ａ，３ｂ 位置決めガイド ４ 対称物体 ４ａ 形状基準物体 ４ｂ 形状検査物体 ５，５ａ，５ｂ 投光装置 ６，６ａ，６ｂ ビデオカメラ ７ ずれ量計測回路 ８ 判定回路 ９ 切り替えスイッチ １１ 多条スリット １２ スリット光 １７ 結像面
Claims (2)
- 【請求項１】 物体を位置決めして載せることのできる
支持台と、支持台の上に置かれた物体に予め定められた
明暗パターンを投影する照明手段と、物体上に投影され
た明暗パターンを照明とは異なる方向から撮像する撮像
手段と、該撮像手段により予め撮像された形状基準物体
の明暗パターンを記憶しておく画像メモリと、該画像メ
モリ内に記憶されている形状基準物体の明暗パターンと
該撮像手段により撮像される形状検査物体の明暗パター
ンとを比較して両パターン間のずれ量を計測するずれ量
計測手段を有し、これらの手段により形状基準物体と形
状検査物体との形状の差を求める判定手段とを具備した
ことを特徴とする物体の形状の検査装置。 - 【請求項２】 物体を位置決めして載せることのできる
複数の支持台と、これら支持台の上に置かれた各物体そ
れぞれに予め定められた明暗パターンを投影する各々の
照明手段と、各物体上に投影された明暗パターンの各々
を照明とは異なる方向からそれぞれ撮像する各々の撮像
手段と、上記各物体のうち、形状基準物体の撮像手段に
より得られる形状基準物体の明暗パターンと前記形状基
準物体以外の撮像手段により得られる各形状検査物体の
各明暗パターンとを比較してこれらパターン間のずれ量
を計測するずれ量計測手段を有し、これらの手段により
形状基準物体と形状検査物体との形状の差を求める判定
手段を設けたことを特徴とする物体の形状の検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095970A JPH05272937A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 物体の形状の検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095970A JPH05272937A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 物体の形状の検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05272937A true JPH05272937A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=14152048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4095970A Withdrawn JPH05272937A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 物体の形状の検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05272937A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2004013572A1 (ja) * | 2002-08-01 | 2006-06-22 | 旭硝子株式会社 | 湾曲形状検査方法および装置 |
| JP2009276249A (ja) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Toyota Motor Corp | ステータコイルの形状検査方法および形状検査装置 |
| FR3014564A1 (fr) * | 2013-12-11 | 2015-06-12 | 2Mi Modeles Et Moules Pour L Ind | Dispositif de controle dimensionnel et/ou du positionnement d'une piece |
-
1992
- 1992-03-24 JP JP4095970A patent/JPH05272937A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2004013572A1 (ja) * | 2002-08-01 | 2006-06-22 | 旭硝子株式会社 | 湾曲形状検査方法および装置 |
| JP2009276249A (ja) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Toyota Motor Corp | ステータコイルの形状検査方法および形状検査装置 |
| FR3014564A1 (fr) * | 2013-12-11 | 2015-06-12 | 2Mi Modeles Et Moules Pour L Ind | Dispositif de controle dimensionnel et/ou du positionnement d'une piece |
| EP2884227A1 (fr) | 2013-12-11 | 2015-06-17 | 2MI "Modeles et Moules Pour l'Industrie" | Dispositif de contrôle dimensionnel et/ou du positionnement d'une pièce |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |