JPH0619247B2 - Object edge position measuring device - Google Patents
Object edge position measuring deviceInfo
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- JPH0619247B2 JPH0619247B2 JP62116075A JP11607587A JPH0619247B2 JP H0619247 B2 JPH0619247 B2 JP H0619247B2 JP 62116075 A JP62116075 A JP 62116075A JP 11607587 A JP11607587 A JP 11607587A JP H0619247 B2 JPH0619247 B2 JP H0619247B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、固体イメージセンサを用いて物体の端部位置
を測定する装置に関する。さらに詳しくは、固体イメー
ジセンサを用い、その分解能以上の精度で物体の端部位
置を測定する装置に関し、特に鋼板等の帯状体の端部位
置測定に適する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for measuring an edge position of an object using a solid-state image sensor. More specifically, the present invention relates to a device that uses a solid-state image sensor to measure the end position of an object with an accuracy equal to or higher than its resolution, and is particularly suitable for measuring the end position of a strip-shaped body such as a steel plate.
（従来の技術） 固体イメージセンサを用いて物体の端部位置を測定する
事は従来から行われている。例えば鋼板の板幅計、板蛇
行計、キャンバ計における端部位置測定には一次元イメ
ージセンサであるCCD（電荷結合デバイス）リニアアレ
イカメラが用いられている。以下の説明は、この鋼板板
幅計測におけるCCDリニアアレイカメラを例に採って行
う。(Prior Art) It has been conventionally performed to measure an end position of an object using a solid-state image sensor. For example, a CCD (charge-coupled device) linear array camera, which is a one-dimensional image sensor, is used to measure the edge position of a plate width meter, plate meander meter, and camber meter. The following description will be given by taking the CCD linear array camera in this steel plate width measurement as an example.
固体イメージセンサの分解能は、画素の個数により決定
される。通常用いられているCCDリニアアレイカメラの
最大画素数は4096ビットであり、このカメラを用いた測
定分解能は次式で与えられる： このように限られた画素数を有するカメラを用いて測定
精度を向上させるためには、カメラの視野を狭くする必
要がある。ところが鋼板の端部位置は変動する。板幅を
測定するためには鋼板端部が通り得る位置を常にカメラ
の視野内に収めておく必要がある。従って鋼板の端部位
置の移動に合せてカメラを移動させるか、あるいは（固
体カメラを用いるとすれば）多数のカメラを用いて全体
としての視野を広げる必要がある。The resolution of the solid-state image sensor is determined by the number of pixels. The maximum number of pixels of a commonly used CCD linear array camera is 4096 bits, and the measurement resolution with this camera is given by: In order to improve measurement accuracy using a camera having such a limited number of pixels, it is necessary to narrow the field of view of the camera. However, the position of the edge of the steel plate changes. In order to measure the plate width, it is necessary to always keep the position where the end of the steel plate can pass within the visual field of the camera. Therefore, it is necessary to move the camera according to the movement of the end position of the steel plate, or to widen the visual field as a whole by using a large number of cameras (if a solid-state camera is used).
しかしどちらの方法にもそれぞれ次のような問題があ
る。However, both methods have the following problems.
板端部に追従させてカメラを移動させるとすれば、 カメラの移動装置が必要である。If the camera is moved following the edge of the board, a camera moving device is required.
カメラの据付精度が要求される。Camera installation accuracy is required.
板幅によりカメラの移動量をあらかじめ設定する必要
がある。It is necessary to set the amount of camera movement in advance according to the board width.
また複数台のカメラを用いる場合は、 カメラ台数が増えコスト高になる。When using multiple cameras, the number of cameras increases and the cost increases.
カメラを据付ける精度が要求される。The accuracy of installing the camera is required.
板幅によりカメラを切替える装置が必要になる。A device for switching the camera depending on the board width is required.
このような問題に対し特開昭53−109658号公報は、限ら
れた画素数を有する固体イメージセンサの測定分解能を
高める方法を提示する。例えば物体の寸法を測定する場
合に、固体撮像素子上における物体の像を段階的に順
次、微小に移動させて各移動位置において端部位置を測
定し、これらの測定結果全体から高精度で寸法を測定し
ようとする。To solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 53-109658 proposes a method of increasing the measurement resolution of a solid-state image sensor having a limited number of pixels. For example, when measuring the size of an object, the image of the object on the solid-state image sensor is moved stepwise in small steps to measure the end position at each moving position, and the size of the measurement result is measured with high accuracy. Try to measure.
この公報の提案する計測方法は、限定された画素数を有
する固体カメラの測定精度を視野を狭めることなく向上
させるものである。しかしこの公報においては、物体像
と撮像素子の相対的運動を実現するため、撮像素子を固
定し物体の光学像を移動させている。即ち、この公報で
は、物体自身を移動させるか（第１図）、あるいは光学
系中に透明ガラス板を配置しこのガラス板の傾斜を変化
させて像を移動させる（第８図）。The measurement method proposed in this publication improves the measurement accuracy of a solid-state camera having a limited number of pixels without narrowing the field of view. However, in this publication, in order to realize relative movement between the object image and the image pickup device, the image pickup device is fixed and the optical image of the object is moved. That is, in this publication, the object itself is moved (Fig. 1), or a transparent glass plate is arranged in the optical system and the inclination is changed to move the image (Fig. 8).
このためこの公報の開示する方法は次のような欠点があ
る。Therefore, the method disclosed in this publication has the following drawbacks.
物体ないしガラス板の運動が必要なため、物体像の移
動を高速で制御することが困難であり、測定に時間がか
かる。Since it is necessary to move the object or the glass plate, it is difficult to control the movement of the object image at high speed, and it takes a long time to perform the measurement.
圧延中の鋼板の測定等においては、そもそも、被測定
物体自身を移動させることはできない。従って物体自身
を移動させる方法はこの場合には適用できない。When measuring a steel sheet during rolling, the measured object itself cannot be moved in the first place. Therefore, the method of moving the object itself cannot be applied in this case.
ガラス板の角度を変化させる場合、光学像の移動量の
正確な制御が難しい。When changing the angle of the glass plate, it is difficult to accurately control the amount of movement of the optical image.
（発明が解決しようとする問題点） 従って本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解決
し、限られた画素数を有する固体イメージセンサを用い
ながら視野を狭めることなく測定分解能を向上し、しか
も圧延鋼板のような運動物体の測定にも適した高速で動
作する物体の端部位置測定装置を提供することである。
特に上記公報の計測方法における問題点を解決し、物体
像が結像する固体撮像素子と物体像の相対的運動を高速
で正確に制御することができる端部位置測定装置を提供
することを目的とする。(Problems to be Solved by the Invention) Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology and improve the measurement resolution without narrowing the field of view while using a solid-state image sensor having a limited number of pixels. Moreover, it is an object of the present invention to provide an end position measuring device for an object that operates at high speed and is suitable for measuring a moving object such as a rolled steel plate.
In particular, it is an object of the present invention to solve the problems in the measuring method of the above publication and to provide an end position measuring device capable of accurately controlling the relative movement of a solid-state image pickup device on which an object image is formed and the object image at high speed. And
（問題点を解決するための手段） かくして本発明の要旨とするところは、多数の画素を配
列してなる個体撮像素子上に物体像を結像せしめて物体
の端部位置を測定する装置において、 前記撮像素子を移動させる移動手段と、 前記移動手段を駆動して測定中に前記撮像素子を画素幅
の範囲内の所定量つづ移動させる駆動手段と、 それぞれ得られた測定値を平均化する演算手段と、 を備えることを特徴とする物体の端部位置測定装置であ
る。(Means for Solving the Problems) Thus, the gist of the present invention is to provide an apparatus for measuring an end position of an object by forming an image of the object on a solid-state imaging device having a large number of pixels arranged therein. , Moving means for moving the image pickup device, driving means for driving the moving means to move the image pickup device by a predetermined amount within a range of a pixel width during measurement, and averaging measured values obtained respectively. An edge position measuring device for an object, comprising: a computing means.
移動手段としては印加電圧に応じて変形する圧電素子を
用いることが好ましい。また駆動手段としては、階段状
に変化する電圧を発生しこれを圧電素子に印加する回路
を用いることが好ましい。As the moving means, it is preferable to use a piezoelectric element that deforms according to an applied voltage. As the driving means, it is preferable to use a circuit that generates a voltage that changes stepwise and applies it to the piezoelectric element.
画素が線状に配列された一次元撮像素子を用いた装置の
場合、圧電素子（移動手段）は印加電圧の階段状の変化
に伴い撮像素子を長手方向に画素幅の範囲内の所定量ず
つ移動させる。In the case of a device using a one-dimensional image sensor in which pixels are arranged in a line, the piezoelectric element (moving means) causes the image sensor to move in the longitudinal direction by a predetermined amount within the range of the pixel width in accordance with the stepwise change of the applied voltage. To move.
（作用） 次に、一次元撮像素子を用いた装置を例に採って、本発
明をさらに説明する。(Operation) Next, the present invention will be further described by taking an apparatus using a one-dimensional image sensor as an example.
撮像素子は、撮像素子長手方向の画素幅αの1/n（ｎ＝
２、３、・・・）づつｎステップ移動され、各移動位置
において走査を行いビデオ信号を発生する。このように
して得られたｎ個のビデオ信号波形を、例えば閾値レベ
ル1/2で処理し、各波形においてその値が０から１（ま
たは１から０）に変化する点として物体端部位置を測定
する（測定値ｘ(1)，・・・，ｘ(n)）。これらｎ個の測
定値の平均値 Ｘ＝(x(1)＋x(2)＋・・・＋x(n))／ｎ が原理的には測定精度±α／2nで物体の端部位置を与え
る。The image sensor is 1 / n (n = n of the pixel width α in the longitudinal direction of the image sensor).
2, 3, ...) are moved n steps, and scanning is performed at each moving position to generate a video signal. The n video signal waveforms thus obtained are processed at, for example, a threshold level 1/2, and the object end position is defined as a point at which the value changes from 0 to 1 (or 1 to 0). Measure (measured value x (1), ..., x (n)). The average value of these n measurement values X = (x (1) + x (2) + ... + x (n)) / n gives the edge position of the object with a measurement accuracy of ± α / 2n in principle. .
（実施例） 次に本発明の実施例について添加図面を参照しながら詳
しく説明する。(Example) Next, the Example of this invention is described in detail, referring an addition drawing.
第１図は、ＣＣＤリニアアレイを一次元撮像素子として
用いた本発明にかかる端部位置測定装置の実施例を模式
的に示す。FIG. 1 schematically shows an embodiment of an end position measuring device according to the present invention using a CCD linear array as a one-dimensional image pickup device.
被測定物体である鋼板１の光学像はレンズ２により構成
される光学系により、ＣＣＤリニアアレイ３上に形成さ
れる。鋼板１が発光体である場合は斜線部が明部とな
る。（光学像を得るためには、上部光源による反射光を
用いても良い。ただし下部光源を用いる場合は明暗が逆
転する。）周知のようにＣＣＤリニアアレイ３は、多数
の画素（ピクセル）を線状に配列して構成される。An optical image of the steel plate 1, which is the object to be measured, is formed on the CCD linear array 3 by the optical system including the lens 2. When the steel plate 1 is a luminous body, the shaded area is the bright area. (In order to obtain an optical image, the reflected light from the upper light source may be used. However, when the lower light source is used, the brightness is reversed.) As is well known, the CCD linear array 3 has a large number of pixels. It is arranged in a line.
リニアアレイ３は、箱体４に固定された圧電素子５の表
面に固着される。圧電素子５は、駆動回路６により駆動
される。即ち、第２図に示すように、圧電素子５は、駆
動回路から印加される電圧にほぼ比例して破線のように
変化する（印加電圧の極性を逆転すれば反対方向に変形
する）。従って圧電素子５表面のリニアアレイ３は、駆
動回路６の発生する電圧に比例した距離をリニアアレイ
長手方向に移動する。The linear array 3 is fixed to the surface of the piezoelectric element 5 fixed to the box body 4. The piezoelectric element 5 is driven by the drive circuit 6. That is, as shown in FIG. 2, the piezoelectric element 5 changes as shown by the broken line almost in proportion to the voltage applied from the drive circuit (deforms in the opposite direction if the polarity of the applied voltage is reversed). Therefore, the linear array 3 on the surface of the piezoelectric element 5 moves in the linear array longitudinal direction by a distance proportional to the voltage generated by the drive circuit 6.
駆動回路６は、第３図に示すようにｎ段のレベルを有す
る階段状の波形を持つ電圧を発生する。この結果、リニ
アアレイ３は、階段的に所定量づつ移動する。即ち第４
図に示すように、リニアアレイ３は、ピクセル（画素）
幅αに対しα／ｎずつ移動する。従って、第(m+1)ピク
セル右端は初期位置X1からα/nずづ例えば左方に移動し
て最終位置X2に到達する。第４図においてX0は鋼板光学
像の端部位置を示し、斜線部は受光域である。The drive circuit 6 generates a voltage having a stepwise waveform having n levels as shown in FIG. As a result, the linear array 3 moves stepwise by a predetermined amount. That is, the fourth
As shown in the figure, the linear array 3 has pixels (pixels).
It moves by α / n with respect to the width α. Therefore, the right end of the (m + 1) th pixel moves from the initial position X 1 to the left, for example, by α / n, and reaches the final position X 2 . In FIG. 4, X 0 indicates the end position of the steel plate optical image, and the shaded area is the light receiving area.
3m-1、3m、3m+1はそれぞれ第(m+1)、第ｍ、第(m+1)ピク
セルである。また横軸は絶対位置（箱体４を基準とする
位置）である。3 m-1 , 3 m , and 3 m + 1 are the (m + 1) th, mth, and (m + 1) th pixels, respectively. The horizontal axis represents the absolute position (position with reference to the box body 4).
各電圧レベルに対応する移動位置においてリニアアレイ
３をスキャン（走査）する（第４図第１〜第ｎスキャ
ン）。第５図はこのようにして各スキャンにおいて得ら
れたビデオ信号波形を示す。横軸は時間であるが、ＣＣ
Ｄリニアアレイ３を基準とする相対位置ともみなすこと
ができる(m-1、m、m+1は対応ピクセル3m-1、3m、3m+1の位
置を示す)。The linear array 3 is scanned (scanned) at the movement position corresponding to each voltage level (first to nth scan in FIG. 4). FIG. 5 shows the video signal waveform thus obtained in each scan. The horizontal axis is time, but CC
It can be regarded as a relative position based on the D linear array 3 (m-1, m, m + 1 indicate positions of corresponding pixels 3 m-1 , 3 m , 3 m + 1 ).
第５図において破線で示す閾値を、ピクセル全面受光レ
ベル１と０レベルの中間の値1/2に設定して各ビデオ信
号を処理し、波形レベルが1/2以上（≧1/2）で１、1/2
未満（＜1/2）で０の論理信号を得る。第１〜第ｎスキ
ャンにおいて決定される端部位置ｘ(1)、・・・ｘ(n)
は、このようにして得られた処理後の各論理信号が１か
ら０（または０から１）に変化する点に対応する絶対位
置（第４図参照）である。（例えば第４図第１スキャン
においてはピクセル3m-1と3mの境界位置である。） このようにして各スキャンで決定された端部位置測定値
ｘ(i)（ｉ＝１，・・・，ｎ）は、真の鋼板端部位置X0
に対し、 X0−(α/2)＜x(i)≦X0＋(α/2)・・・(1) の範囲内に入り、しかも（X0-α/2）から（X0+α/2）に
至る区間内に等間隔α/nで並ぶ。従ってｘ(1)，・・
・，ｘ(n)の平均 Ｘ＝（ｘ(1)＋・・・＋ｘ(n)）／２ を物体端部位置の測定値として用いるならば、 X0−α/2n＜Ｘ≦X0＋α/2n・・・(2) が成立する。即ち、原理的には、測定値の誤差は±α／
2nで抑えられる。When each video signal is processed by setting the threshold value shown by the broken line in FIG. 5 to 1/2, which is an intermediate value between the level 1 and 0 of the total light receiving level of the pixel, and the waveform level is 1/2 or more (≧ 1/2). 1, 1/2
A logic signal of 0 is obtained with less than (<1/2). The end position x (1), ... X (n) determined in the first to nth scans
Is the absolute position (see FIG. 4) corresponding to the point where each processed logic signal thus obtained changes from 1 to 0 (or 0 to 1). (For example, it is the boundary position between pixels 3 m-1 and 3 m in the first scan in FIG. 4.) The edge position measurement value x (i) (i = 1, ... .., n) are true steel plate end positions X 0
On the other hand, it falls within the range of X 0 − (α / 2) <x (i) ≦ X 0 + (α / 2) (1), and (X 0 −α / 2) to (X 0 + α / 2) are lined up at equal intervals α / n within the section. Therefore x (1), ...
, X (n) average X = (x (1) + ... + x (n)) / 2 is used as the measured value of the object end position, X 0 −α / 2n <X ≦ X 0 + Α / 2n (2) holds. That is, in principle, the error of the measured value is ± α /
It can be suppressed by 2n.
なお上述の実施例においては、ＣＣＤリニアアレイを撮
像素子として用いているが、撮像素子として任意の固体
イメージセンサを用いることができる。本発明を２次元
イメージセンサに適用する場合には、例えば圧電素子を
二重に重ね、各圧電素子に２次元方向の動きをさせる事
ができる。Although the CCD linear array is used as the image pickup device in the above-described embodiments, any solid-state image sensor can be used as the image pickup device. When the present invention is applied to a two-dimensional image sensor, for example, piezoelectric elements are doubly overlapped and each piezoelectric element can be moved in a two-dimensional direction.
（発明の効果） 本発明においては以上のように撮像素子自身を移動手段
（圧電素子）により移動させる。従って物体像と撮像素
子の相対的運動を高速でしかも正確に制御できる。この
結果、固体撮像素子を用いながら高速、高精度で広い視
野を有する物体端部測定装置が実現できる。(Effects of the Invention) In the present invention, the image pickup device itself is moved by the moving means (piezoelectric device) as described above. Therefore, the relative movement between the object image and the image pickup device can be controlled at high speed and accurately. As a result, it is possible to realize an object edge measuring device having a wide field of view with high speed and high accuracy while using the solid-state imaging device.
本発明の装置を、鋼板板幅計、キャンバー計、蛇行計等
に応用すれば、現在、複数台のＣＣＤカメラを必要とし
ているものが、１台のカメラで同等の精度を実現できる
効果がある。１台のカメラで測定できることには、さら
に以下の効果がある。If the device of the present invention is applied to a steel plate width meter, a camber meter, a meandering meter, etc., a camera that currently requires a plurality of CCD cameras has the effect of achieving the same accuracy with a single camera. . Being able to measure with one camera has the following effects.
装置コストが低減できる。The device cost can be reduced.
設置精度が要求されない。従って設置コストが低減で
きる。Installation accuracy is not required. Therefore, the installation cost can be reduced.
精度維持のための校正が容易になる。Calibration for maintaining accuracy becomes easy.
第１図は、本発明の実施例の構成を模式的に示す概念
図； 第２図は、第１図の装置に用いられる圧電素子とその駆
動回路を示すブロック図； 第３図は、第１図の駆動回路の発生する電圧波形を示す
図； 第４図は、第１図のＣＣＤリニアアレイの移動状態を示
す模式図；および 第５図は、第４図の各移動状態におけるスキャンで得ら
れたビデオ信号波形を示すグラフである。 １：鋼板、２：レンズ ３：ＣＣＤリニアアレイ、４：箱体 ５：圧電素子、６：駆動回路FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing the configuration of an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a block diagram showing a piezoelectric element and its drive circuit used in the apparatus of FIG. 1; FIG. FIG. 4 is a diagram showing a voltage waveform generated by the drive circuit of FIG. 1; FIG. 4 is a schematic diagram showing a moving state of the CCD linear array of FIG. 1; and FIG. 5 is a scan in each moving state of FIG. It is a graph which shows the obtained video signal waveform. 1: Steel plate, 2: Lens 3: CCD linear array, 4: Box body, 5: Piezoelectric element, 6: Driving circuit
Claims (1)
に物体像を結像せしめて物体の端部位置を測定する装置
において、 前記撮像素子を移動させる移動手段と、 前記移動手段を駆動して測定中に前記撮像素子を画素幅
の範囲内の所定量つづ移動させる駆動手段と、 それぞれ得られた測定値を平均化する演算手段と、 を備えることを特徴とする物体の端部位置測定装置。1. An apparatus for measuring an end position of an object by forming an image of an object on a solid-state imaging device having a large number of pixels arranged therein, the moving device moving the imaging device, and the moving device. An end portion of an object, comprising: a driving unit that drives the imaging device to move a predetermined amount within a range of a pixel width during measurement, and an arithmetic unit that averages the obtained measured values. Position measuring device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62116075A JPH0619247B2 (en) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | Object edge position measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62116075A JPH0619247B2 (en) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | Object edge position measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281005A JPS63281005A (en) | 1988-11-17 |
| JPH0619247B2 true JPH0619247B2 (en) | 1994-03-16 |
Family
ID=14678091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62116075A Expired - Lifetime JPH0619247B2 (en) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | Object edge position measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0619247B2 (en) |
Families Citing this family (1)
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| JP3746769B2 (en) * | 2003-02-24 | 2006-02-15 | 新光電子株式会社 | Dimension measurement device for articles |
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1987
- 1987-05-13 JP JP62116075A patent/JPH0619247B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63281005A (en) | 1988-11-17 |
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