JPH063367B2 - Method and apparatus for determining shape of object by projection - Google Patents

Method and apparatus for determining shape of object by projection

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JPH063367B2
JPH063367B2 JP19283488A JP19283488A JPH063367B2 JP H063367 B2 JPH063367 B2 JP H063367B2 JP 19283488 A JP19283488 A JP 19283488A JP 19283488 A JP19283488 A JP 19283488A JP H063367 B2 JPH063367 B2 JP H063367B2
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pattern
projection
axial
patterns
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満昭 上杉
昌己 原山
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Nippon Kokan Ltd
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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、物体の形状を光学的に投影しその投影形状か
ら軸線(物体の中心線)の曲り形状を算定し、これをパ
ターンマッチング方式で判定する方法及び装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention optically projects a shape of an object, calculates a curved shape of an axis line (center line of the object) from the projected shape, and uses this to perform a pattern matching method. The present invention relates to a method and an apparatus for making a judgment.

[従来の技術] 複雑な曲り形状を有する部材、例えば自動車用スタビラ
イザのごとき屈曲棒の曲り形状を検査するにあたって、
従来各種の検査方法が提案されている。その1つは第1
0図に示すような検査治具を用いる機械的な検査方法で
ある。この検査方法を説明すると、検査治具10は、U
字状のくぼみ101を有するブロツク102を屈曲棒1
の設計形状に合せて多数台座103上に取り付けて構成
されており、検査にあたっては、これらのブロツク10
2のくぼみ101に検査対象の屈曲棒1を入れ、各々の
ブロツク102のくぼみ101に該屈曲棒1がきっちり
はまるかどうかを目視で判断することにより、曲り形状
の良否を判定している。
[Prior Art] When inspecting a member having a complicated curved shape, for example, a curved shape of a bending rod such as an automobile stabilizer,
Conventionally, various inspection methods have been proposed. That one is first
This is a mechanical inspection method using an inspection jig as shown in FIG. To explain this inspection method, the inspection jig 10 is U
A block 102 having a V-shaped recess 101 is provided with a bending rod 1
It is configured to be mounted on a large number of pedestals 103 according to the design shape of the
The bending bar 1 to be inspected is put in the second recess 101, and the quality of the bent shape is determined by visually observing whether or not the bending bar 1 fits properly in the recess 101 of each block 102.

しかし、このような検査治具を用いる機械的な検査方法
では、第1に、屈曲棒1の種類が異なるごとに異なった
検査治具を用意する必要があり、検査治具の製作価格が
かさむばかりでなく、検査治具の保管のために大なるス
ペースを必要とする。第2に、屈曲棒1の種類の変更の
たびに検査治具を取り替える必要があり、重量がある検
査治具のハンドリングが重労働かつ繁雑であるという問
題がある。
However, in the mechanical inspection method using such an inspection jig, firstly, it is necessary to prepare a different inspection jig for each different type of the bending rod 1, which increases the manufacturing cost of the inspection jig. Not only does it require a large space to store the inspection jig. Secondly, it is necessary to replace the inspection jig each time the type of the bending rod 1 is changed, and there is a problem that handling of the heavy inspection jig is labor intensive and complicated.

かかる問題を改善するための検査治具も提案されてい
る。例えば、第11図は特開昭58−68601号公報
に開示された屈曲棒1の検査治具であり、図に示すよう
に目的とする曲げ形状と同じ形状に曲げた定規棒111
にU字状のくぼみ112を有する受け部材113を多数
取り付け、この定規棒111を台座114上の支持棒1
15に取り付けて検査治具11を構成し、検査すべき屈
曲棒1をくぼみ112にはめながら定規棒111と重ね
合せて、目視で屈曲棒1の曲り形状の検査を行ってい
る。したがって、第11図に示した検査治具では、検査
治具の軽量、小型化が図れるとともに、検査治具の製作
の簡素化を図ることができる。しかし、この検査治具を
用いる場合であっても前記第1及び第2の問題点を根本
的に解決するものとはなっていない。
Inspection jigs have also been proposed to improve such problems. For example, FIG. 11 shows an inspection jig for the bending rod 1 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-68601, and a ruler rod 111 bent into the same shape as the intended bending shape as shown in the drawing.
A large number of receiving members 113 having U-shaped recesses 112 are attached to the support bar 1 on the pedestal 114.
The bending bar 1 to be inspected is attached to the indentation 112, and the bending bar 1 to be inspected is superposed on the ruler bar 111 while being fitted in the recess 112, and the bending shape of the bending bar 1 is visually inspected. Therefore, with the inspection jig shown in FIG. 11, the inspection jig can be made lighter and more compact, and the manufacturing of the inspection jig can be simplified. However, even when this inspection jig is used, it does not fundamentally solve the first and second problems.

次に、曲り形状の検査方法の他の方式は、光学系を利用
しその映像信号を電気的に処理して判定するものであ
る。これには一般に次の2とおりの方法がある。
Next, another method of inspecting the curved shape is to judge by electrically processing the video signal using an optical system. There are generally two methods for this.

(1)パターンマッチング方式 これは、基準軸線形状を3次元2値パターンとして表現
し、このパターンを良否判定のうえで許容範囲を含む分
だけ拡大し太線化したパターンを準備しておき、検査対
象の軸線上の各点がこの太線化したパターン内に全て入
っているか否かで形状の良否を判定する方式である。
(1) Pattern matching method This is to represent the reference axis line shape as a three-dimensional binary pattern and prepare a pattern in which this pattern is enlarged by the amount including the allowable range and made thicker after the pass / fail judgment. This is a method for judging the quality of the shape by checking whether or not all points on the axis line are included in this thickened pattern.

(2)偏差演算方式 これは、基準軸線形状を軸線上の各点の座標の配列で表
現し、検査対象の軸線上の各点について、基準軸線との
偏差を演算し、その偏差が良否判定上の許容範囲内に入
っているか否かで形状の良否を判定する方式である。
(2) Deviation calculation method This is to express the reference axis shape by an array of coordinates of each point on the axis, calculate the deviation from the reference axis for each point on the axis to be inspected, and judge whether the deviation is good or bad. This is a method of judging the quality of the shape based on whether or not it is within the above allowable range.

これら2つの方式のうち、(1)のパターンマッチング方
式は、一般に良否判定に要する時間は短くて済むが、3
次元2値パターンを表現するにあたって、膨大な容量の
メモリを必要とするという問題がある。一方、(2)の偏
差演算方式では、基準軸線形状の表現に要するメモリ容
量は小さくて済むが、測定した軸線座標の基準軸線に対
する偏差の演算に膨大な時間を要するという問題があ
る。
Of these two methods, the pattern matching method (1) generally requires a short time for the quality judgment, but
There is a problem that an enormous amount of memory is required for expressing the dimensional binary pattern. On the other hand, in the deviation calculation method of (2), the memory capacity required for expressing the reference axis line shape is small, but there is a problem that it takes a huge amount of time to calculate the deviation of the measured axis line coordinates from the reference axis line.

[発明が解決しようとする課題] 上記のような対象物の曲り形状の検査にあたっては、生
産性の確保のため検査は短時間にかつ正確にできるもの
であるべきことはいうまでもない。したがって、上記の
ような検査治具を用いる機械的な検査方法は、この観点
からも好ましいものではない。一方、光学的な検査方法
は、こん点で機械的な検査方法に比べればはるかに有利
であるといえる。また、その検査結果が定量的であり、
しかも検査結果を曲げ加工機の加工条件にフィードバッ
クすることができるという利点もある。しかしながら、
光学的な検査方法にも上記のような問題を含んでいる。
とくに、この光学的な検査方法を実施するうえで、演算
時間の短縮化とメモリ容量の小量化を同時に満たすこと
は困難である。
[Problems to be Solved by the Invention] In the inspection of the curved shape of the object as described above, it goes without saying that the inspection should be able to be performed accurately in a short time in order to ensure productivity. Therefore, the mechanical inspection method using the inspection jig as described above is not preferable also from this viewpoint. On the other hand, the optical inspection method is far more advantageous than the mechanical inspection method in this respect. Also, the test results are quantitative,
Moreover, there is an advantage that the inspection result can be fed back to the processing conditions of the bending machine. However,
The optical inspection method also includes the above problems.
In particular, in carrying out this optical inspection method, it is difficult to simultaneously achieve a reduction in calculation time and a reduction in memory capacity.

そこで、本発明者らは上記の光学的な検査方法のうち演
算時間の短縮化を有利なパターンマッチング方式を採用
することにして、なおかつメモリ容量の小量化に努めた
結果、以下に述べる構成とすることによりその成功をみ
たものである。
Therefore, the inventors of the present invention have adopted the pattern matching method, which is advantageous for shortening the calculation time, among the above optical inspection methods, and have made efforts to reduce the memory capacity. By doing so, we have seen its success.

本発明は、基本的にパターンマッチング方式に係るもの
であり、対象物の曲り形状を短時間に正確にしかも小容
量のメモリを用いて検査できる形状判定方法及び装置を
得ることを目的とする。
The present invention basically relates to a pattern matching method, and an object of the present invention is to obtain a shape determining method and apparatus capable of inspecting a bent shape of an object accurately in a short time and using a small-capacity memory.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る投影による物体の形状判定方法は、対象物
の軸線形状と基準軸線形状とを複数方向へ投影された形
状のパターンマッチング方式で判定するにあたり、基準
軸線形状は上記のようにそれぞれの方向の投影パターン
に基づき許容範囲を含む分だけ拡大され太線化されたも
のとなっており、しかも、その基準軸線形状は、分解能
の低いマクロな第1階層から分解能の高いミクロな第n
階層に至るn段の階層を有し、かつ、第i階層(i=
2,3,…,n)の形状パターンは第(i−1)階層の
形状パターンのうち、基準軸線形状を含むブロツクにつ
いてのみ抽出されるようになっており、前記対象物の軸
線形状が基準軸線形状の第1階層から第n階層までの全
ての基準軸線形状内に入っているときにのみ合格と判定
し、そのうちの1つでも外れているときは不良と判定す
るものである。
[Means for Solving the Problem] A method of determining the shape of an object by projection according to the present invention uses a reference when determining the axis line shape of an object and a reference axis line shape by a pattern matching method of a shape projected in a plurality of directions. The axis line shape is enlarged and thickened by the amount including the allowable range based on the projection pattern in each direction as described above, and the reference axis line shape is from the macro first layer with low resolution. High resolution micro nth
It has n layers up to the layer and has the i-th layer (i =
The shape patterns of 2, 3, ..., N) are designed to be extracted only for the block including the reference axis line shape among the shape patterns of the (i-1) th layer, and the axis line shape of the object is used as a reference. It is judged as acceptable only when it is within all the reference axis shapes from the first hierarchical layer to the nth hierarchical layer of the axial shape, and it is judged as defective when even one of them is out of alignment.

また、かかる形状判定方法を実施するための形状判定装
置は、光学的な投影により、対象物の軸線形状及びこの
軸線形状の比較対象となる基準軸線形状について複数方
向の投影パターンを得るためのシルエット像撮像装置を
備え、この撮像装置により撮像された各方向の投影パタ
ーンを3次元2値パターンとして表現するために各投影
パターンから軸線位置を検出する軸線位置検出手段と、
基準軸線形状についてシルエット像撮像装置で得られる
複数方向の投影パターンを各方向の複数枚の投影パター
ンで表現するために各投影パターンごとに分解能の低い
マクロな第1階層の形状パターンから分解能の高いミク
ロな第n階層の形状パターンに至るn段の階層構造と
し、さらに第i階層(i=2,3,…,n)の形状パタ
ーンは第(i−1)階層の形状パターンのうち基準軸線
形状を含むブロツクについてのみ抽出されるように構成
された複数の形状マスターテーブルと、基準軸線形状の
各投影パターンを許容範囲を含む分だけ拡大し太線化し
て形状マスターテーブルに登録する形状マスターテーブ
ル演算手段とを有する構成としたものである。
Further, a shape determining apparatus for performing such a shape determining method is a silhouette for obtaining projection patterns in a plurality of directions with respect to an axial shape of an object and a reference axial shape that is a comparison target of the axial shape by optical projection. An image pickup device, and an axis position detecting means for detecting an axis position from each projection pattern for expressing the projection pattern picked up by the image pickup device in each direction as a three-dimensional binary pattern,
Regarding the reference axis shape, in order to represent the projection patterns in a plurality of directions obtained by the silhouette image capturing device by a plurality of projection patterns in each direction, the resolution is high from the macro first shape pattern having a low resolution for each projection pattern. An n-stage hierarchical structure is formed up to a micron-th hierarchical shape pattern, and the i-th hierarchical shape pattern (i = 2, 3, ..., N) is a reference axis line of the (i-1) th hierarchical shape pattern. A plurality of shape master tables configured to be extracted only for blocks that include shapes, and a shape master table calculation that expands each projection pattern of the reference axis shape by the amount that includes the allowable range and makes it thicker and registers it in the shape master table. And a means.

[作用] 本発明においては、対象物の中心線すなわち軸線の曲り
形状をパターンマッチング方式で比較しその良否を判定
するものである。この場合において、基準となる基準軸
線形状が3次元2値パターンとして表現されており、許
容範囲分だけ太線化されている。このようなパターンマ
ッチング方式において、本発明では、さらにこの基準軸
線形状が複数方向の各々の投影パターンを分解能の低い
マクロな第1階層から分解能の高いミクロな第n階層に
至るn段の階層構造とし、かつ、第i階層(i=2,
3,…,n)の形状パターンは第(i−1)階層の形状
パターンのうち、基準軸線形状を含むブロツクについて
のみ抽出する構成としてあらかじめ登録されているの
で、対象物の軸線形状との判定の際には該軸線形状が上
記のように登録された基準軸線形状と比較すればよく、
基準軸線形状の第1階層から第n階層までの全ての基準
軸線形状内に入っているときにのみ合格と判定し、その
うちの1つでも外れているときは不良と判定し得るので
ある。このため、曲り形状の検査を短時間にかつ正確に
行えるとともに、この判定方法を装置化した場合のメモ
リ容量が小さなもので済む。
[Operation] In the present invention, the curved shape of the center line of the object, that is, the curved line of the axis line is compared by the pattern matching method to judge the quality. In this case, the reference reference axis line shape is expressed as a three-dimensional binary pattern, and is thickened by the allowable range. In such a pattern matching method, the present invention further provides an n-stage hierarchical structure from the macro first hierarchical layer having a low resolution to the micro nth hierarchical layer having a high resolution for each projection pattern whose reference axis shape is in a plurality of directions. And the i-th layer (i = 2,
Since the shape patterns of 3, ..., N) are registered in advance as a configuration for extracting only the block including the reference axis shape among the shape patterns of the (i-1) th layer, it is determined that the shape pattern is the axis shape of the target object. In this case, the axis shape may be compared with the reference axis shape registered as described above,
It is possible to determine the pass only when the reference axis shape is included in all the reference axis shapes from the first layer to the n-th layer, and it is possible to determine the defect when even one of them is out of the reference axis shape. Therefore, the curved shape can be inspected accurately in a short time, and the memory capacity when the determination method is implemented as a device is small.

[実施例] 以下、本発明による形状判定方法を図により詳細に説明
する。
[Example] Hereinafter, the shape determination method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明において対象物の軸線形状及び基準軸線
形状の投影パターンを得るための形状測定装置の外観図
である。第2図はこの測定装置の主としてその光学系を
示す内部構成図である。
FIG. 1 is an external view of a shape measuring apparatus for obtaining a projection pattern of an axial shape and a reference axial shape of an object in the present invention. FIG. 2 is an internal configuration diagram mainly showing the optical system of this measuring apparatus.

本発明においては、まず対象物の軸線形状及び基準軸線
形状を光学的な投影により測定することとしている。そ
のために、基準となる基準軸線形状は対象物1としてマ
スターピースを、検査対象の軸線形状は対象物1として
テストピースをそれぞれ図示のように形状測定装置にセ
ットして測定を行う。
In the present invention, first, the axial shape and the reference axial shape of the object are measured by optical projection. For this purpose, the reference axis line shape serving as a reference is set as a master piece as the object 1, and the axis line shape of the inspection target is set as a test piece as the object 1 in the shape measuring apparatus as shown in the figure, and the measurement is performed.

まず、マスターピースあるいはテストピースは回転スキ
ャニング装置の回転台2に複数本のアーム3を介して支
持される。各アーム3の先端にはU字状のくぼみ31を
有する支持具32が設けられ、これらの支持具32のく
ぼみ31に対象物1の複数箇所をはめ込んで支持する。
このように支持された対象物1は、回転台2を適当な回
転手段(図示せず)により所定の角度で1ピッチずつ回
転することにより、シルエット像撮像装置4の撮像空間
41内を回動する。
First, a master piece or a test piece is supported on a rotary table 2 of a rotary scanning device via a plurality of arms 3. A support tool 32 having a U-shaped recess 31 is provided at the tip of each arm 3, and a plurality of positions of the object 1 are fitted into the recesses 31 of these support tools 32 to support the target object 1.
The object 1 supported in this manner is rotated within the image pickup space 41 of the silhouette image pickup device 4 by rotating the turntable 2 at a predetermined angle by one pitch by an appropriate rotating means (not shown). To do.

シルエット像撮像装置4は、第2図に示すように2個の
平行光源5,6と、2個の密着型イメージセンサ7,8
及び反射鏡9を備えている。平行光源5から出射される
光束10は反射鏡9で90度屈折され、回転台2の回転
軸21と平行な光束にされて撮像空間41内にある対象
物1に投光され、回転台2と平行に設けられた密着型イ
メージセンサ7に対象物1のシルエット像を形成する。
一方、平行光源6からは光軸が回転台2の上面と平行
で、かつ回転軸21と平行な光束10と直交する光束1
1が出射され、この光束11が撮像空間41内にある対
象物1に投光され、回転軸21と平行に設けられた密着
型イメージセンサ8に対象物1のシルエット像を形成す
る。
As shown in FIG. 2, the silhouette image pickup device 4 includes two parallel light sources 5 and 6 and two contact image sensors 7 and 8.
And a reflecting mirror 9. The light beam 10 emitted from the parallel light source 5 is refracted by 90 degrees by the reflecting mirror 9, converted into a light beam parallel to the rotation axis 21 of the rotating table 2 and projected onto the object 1 in the imaging space 41, and the rotating table 2 A silhouette image of the object 1 is formed on the contact-type image sensor 7 provided in parallel with.
On the other hand, from the parallel light source 6, a light beam 1 whose optical axis is parallel to the upper surface of the turntable 2 and is orthogonal to the light beam 10 parallel to the rotation axis 21.
1 is emitted and this light flux 11 is projected onto the object 1 in the imaging space 41, and a silhouette image of the object 1 is formed on the contact image sensor 8 provided in parallel with the rotation axis 21.

ここで、光源として平行光源5,6を用いたのは、平行
光源5,6から出射される光線が平行であり、空間的な
コヒーレンスが高いため対象物1の形状にかかわらずシ
ルエット像に生じるボケ量が小さくなり、測定分解能を
高めることができ、さらに発散光や収束光でないから、
対象物1との距離の変動に影響されないためである。
Here, the parallel light sources 5 and 6 are used as the light sources because the light rays emitted from the parallel light sources 5 and 6 are parallel and the spatial coherence is high, so that they are generated in the silhouette image regardless of the shape of the object 1. The amount of blur is reduced, the measurement resolution can be increased, and since it is neither divergent light nor convergent light,
This is because it is not affected by fluctuations in the distance from the object 1.

また、密着型イメージセンサ7,8には、例えば近年小
型ファクシミリ等で多用されている100μm×100
μmのサイズの受光素子が125μmピッチで直線状に
2048素子配列し、各素子の受光量に比例した電圧が
シリアルに出力されるように構成されたラインスキャン
タイプのリニアイメージセンサを用いており、このよう
なイメージセンサを必要に応じて1個または複数個使用
することにより、光学系の結像系が必要でなくなり、装
置の小型化を図ることができる。
Further, the contact type image sensors 7 and 8 have a size of 100 μm × 100, which has been widely used in small facsimiles in recent years.
A line scan type linear image sensor is used in which 2048 light receiving elements having a size of μm are linearly arranged at a pitch of 125 μm, and a voltage proportional to the amount of light received by each element is serially output. By using one or a plurality of such image sensors as needed, the image forming system of the optical system is not required, and the size of the apparatus can be reduced.

上記のシルエット像撮像装置4により、対象物1の軸線
形状及び基準軸線形状について、複数方向の投影パター
ンを得ることができるので、次に、これらの各方向の投
影パターンを3次元2値パターンとして表現するための
手段について説明する。第3図はかかる手段の一例を示
すものであり、投影パターンのシルエット信号から対象
物の曲り形状を判定する形状判定装置のブロツク図であ
る。
With the silhouette image capturing device 4 described above, projection patterns in a plurality of directions can be obtained for the axial line shape and the reference axial line shape of the object 1. Next, the projected patterns in these directions are converted into a three-dimensional binary pattern. The means for expressing will be described. FIG. 3 shows an example of such means, and is a block diagram of a shape determination device for determining a curved shape of an object from a silhouette signal of a projection pattern.

図において、12はシルエット像撮像装置4内の複数個
の密着型イメージセンサ7,8の信号を処理して対象物
1の軸線位置を検出する軸線位置検出回路、13は軸線
位置検出回路12より出力される円筒座標系で表現され
た軸線位置を直交座標系に変換する座標変換回路、14
はマスターピースについて測定した基準軸線形状を複数
の投影パターンに分解し、各々良否判定上の誤差すなわ
ち許容範囲を含む分だけ拡大し太線化し、さらにこれを
階層構造データに展開して後述の形状マスターテーブル
に登録する形状マスターテーブル演算回路、15は基準
軸線形状の複数の投影パターンに対応して設けられ、か
つ分解能の低いマクロな第1階層の形状パターンから分
解能の高いミクロな第n階層の形状パターンまでのn段
の階層構造で表現した基準軸線形状を格納する形状マス
ターテーブル、16はテストピースについて測定した軸
線形状データを、あらかじめ形状マスターテーブル15
に登録しておいた基準軸線形状と許容範囲内で一致して
いるか否かを判定する良否判定回路、そして17は良否
判定結果を出力する出力回路である。
In the figure, 12 is an axis position detecting circuit for processing the signals of a plurality of contact image sensors 7 and 8 in the silhouette image pickup device 4 to detect the axis position of the object 1, and 13 is an axis position detecting circuit 12. A coordinate conversion circuit for converting the output axis position expressed in the cylindrical coordinate system into the orthogonal coordinate system, 14
Is a reference axis line shape measured for the master piece, decomposed into a plurality of projection patterns, expanded by the amount including the error in the quality judgment, that is, the allowable range, and made into a thick line, and further expanded into hierarchical structure data to form the shape master table described later. The shape master table arithmetic circuit, which is registered in step 1, is provided corresponding to a plurality of projection patterns of the reference axis shape and has a low resolution from a macro first pattern shape pattern to a high resolution micro nth level pattern pattern. The shape master table that stores the reference axis line shape expressed in the hierarchical structure of n stages up to, and 16 shows the axis line shape data measured for the test piece in advance in the shape master table 15
A pass / fail judgment circuit that determines whether or not the reference axis line shape registered in 1 is within an allowable range, and 17 is an output circuit that outputs a pass / fail judgment result.

このように構成された形状判定装置の動作を次に説明す
る。軸線位置検出回路12及び座標変換回路13につい
ては、マスターピース形状の登録時及びテストピース形
状の判定時共に共通に使用される。すなわち、マスター
ピースあるいはテストピースはそれぞれの形状の登録時
及び良否判定時において、第1図に示した形状測定装置
のアーム3にセットされ、回転台2が1ピッチ回転する
ごとにシルエット撮像装置4でシルエット像が観察さ
れ、密着型イメージセンサ7及び8よりr方向(半径方
向)及びz方向(高さ方向)のシルエット信号がそれぞ
れ出力される。
The operation of the shape determination device configured as above will be described below. The axis position detection circuit 12 and the coordinate conversion circuit 13 are commonly used both when registering the master piece shape and when determining the test piece shape. That is, the master piece or the test piece is set on the arm 3 of the shape measuring device shown in FIG. 1 at the time of registration of each shape and at the time of quality judgment, and the silhouette imaging device 4 is set every time the rotary table 2 rotates one pitch. A silhouette image is observed, and the contact image sensors 7 and 8 output silhouette signals in the r direction (radial direction) and the z direction (height direction), respectively.

軸線位置検出回路12は、このように出力される密着型
イメージセンサ7及び8からのシルエット信号を第4図
に示すように2値化し、出力電圧40が零であるシルエ
ット部41の中心位置42を演算し、その中心位置42
を円筒座標系で表現した軸線位置r(θ),z(θ)と
して出力する。
The axis position detecting circuit 12 binarizes the silhouette signals output from the contact image sensors 7 and 8 as described above, as shown in FIG. 4, and outputs the central position 42 of the silhouette portion 41 where the output voltage 40 is zero. To calculate the center position 42
Are output as axis line positions r (θ) and z (θ) expressed in a cylindrical coordinate system.

座標変換回路13は軸線位置検出回路12より得られる
円筒座標系の軸線位置r(θ),z(θ)を直交座標系
に変換し、(x,y,z)として出力する。
The coordinate conversion circuit 13 converts the axial line positions r (θ) and z (θ) of the cylindrical coordinate system obtained from the axial line position detection circuit 12 into a rectangular coordinate system and outputs it as (x i , y i , z i ).

一方、形状判定装置において、上記のように直交座標系
で表現した対象物1の軸線形状(x,y,z)が
得られた後では、マスターピース形状の登録時とテスト
ピース形状の判定時とで処理の仕方が異なる。
On the other hand, in the shape determination device, after the axial line shape (x i , y i , z i ) of the object 1 represented in the orthogonal coordinate system as described above is obtained, the master piece shape is registered and the test piece shape is registered. The method of processing differs depending on the determination.

まず、マスターピース形状の登録にあたっての形状マス
ターテーブル15の作成方法について説明する。
First, a method of creating the shape master table 15 for registering the master piece shape will be described.

形状マスターテーブル演算回路14は、マスターピース
の測定によって得られる軸線形状(x,y,z
をもとにして、例えば第5図(a)〜(d)に示すよう
に、複数枚の投影パターンに分解する。ここで、同図
(a)はX−Z平面に対する軸線投影パターン50a
を、同図(b)はX−Y平面に対する軸線投影パターン
50bを、同図(c)は左側面から見たY−Z平面に対
する軸線投影パターン50cを、また同図(d)は右側
面から見たY−Z平面に対する軸線投影パターン50d
を示している。
The shape master table arithmetic circuit 14 calculates the axis shape (x i , y i , z i ) obtained by measuring the master piece.
Based on the above, for example, as shown in FIGS. 5A to 5D, it is decomposed into a plurality of projection patterns. Here, FIG. 10A shows an axial projection pattern 50a on the XZ plane.
(B) is an axial projection pattern 50b for the XY plane, (c) is an axial projection pattern 50c for the YZ plane seen from the left side, and (d) is the right side. 50d axial projection pattern on the YZ plane viewed from above
Is shown.

これらの投影パターンの作成にあたっては、例えばマス
ターピースを支持するアーム3の支持具32のようにマ
スターピースの形状を直接測定できないような部分につ
いては、適宜その近傍の形状データから補間により連続
した軸線形状データを得、さらに、形状マスターテーブ
ル15への登録に先立って、後の形状判定の便宜を図る
ため、あらかじめ良否判定上の許容範囲分だけ太線化し
た投影パターンとしておくものである。
In creating these projection patterns, for a portion such as the support 32 of the arm 3 that supports the master piece, where the shape of the master piece cannot be directly measured, the axial shape data continuously obtained by interpolation from the shape data in the vicinity thereof is appropriately used. Further, prior to registration in the shape master table 15, for convenience of shape determination later, the projection pattern is thickened in advance by an allowable range in pass / fail determination.

上記のように作成した複数の投影パターンは、それぞれ
分解能の低いマクロな形状パターンから分解能の高いミ
クロな形状パターンに至るn層の階層構造を有し、さら
に、第i階層(i=2,3,…,n)の形状パターンは
第(i−1)階層の形状パターンのうち基準軸線形状を
含むブロツクについてのみ抽出して有するように構成さ
れた形状マスターテーブル15に登録される。
Each of the plurality of projection patterns created as described above has an n-layer hierarchical structure from a macro shape pattern having a low resolution to a micro shape pattern having a high resolution, and further has an i-th layer (i = 2, 3). , ..., N) are registered in the shape master table 15 configured to extract and include only the blocks including the reference axis shape among the shape patterns of the (i-1) th layer.

例えば、第5図(b)に示すX−Y平面における軸線投
影パターン50bを、第6図〜第8図に示すようなマク
ロからミクロに至る階層データ構造で表現する。すなわ
ち、第6図は第5図(b)に示した軸線投影パターン
を、例えば(12×6)ブロツクに分割した第1階層テ
ーブル61を示し、軸線投影パターンが存在しないブロ
ツクには0が、また、軸線投影パターンが存在するブロ
ツクには、各ブロツクに対応する第2階層テーブルが格
納されている形状マスターテーブル15内のメモリアド
レスA〜A16が登録されている。第7図は第6図にA
で示した第1階層のブロツクに対応して、このブロツ
クAをさらに細かく(16×16)ブロツクに分割し
て軸線投影パターンを表現した第2階層テーブル62の
1つを示しており、これらの第2階層テーブル62はそ
れぞれ形状マスターテーブル15内のメモリアドレスA
16以下に格納されている。この第2階層テーブル62に
おいても、軸線投影パターンが存在しないブロツクには
0が、また、存在するブロツクには、そのブロツクに対
応する第3階層テーブルのメモリアドレスB〜B25
登録されている。最後に、第8図には第2階層のB16
示したブロツクに対応する最下層のテーブル63を示し
ている。この最下層のテーブル63においては、軸線投
影パターンの一部が、例えば(16×16)の0/1情
報として登録されている。第8図の例は、良否判定上の
許容誤差を±2画系として軸線投影パターンを2画系分
太線64にして登録した例を示している。
For example, the axial projection pattern 50b on the XY plane shown in FIG. 5B is represented by a hierarchical data structure from macro to micro as shown in FIGS. That is, FIG. 6 shows the first hierarchical table 61 obtained by dividing the axial projection pattern shown in FIG. 5 (b) into, for example, (12 × 6) blocks, and 0 is assigned to the block in which the axial projection pattern does not exist. In addition, the memory addresses A 1 to A 16 in the shape master table 15 in which the second hierarchical table corresponding to each block is stored are registered in the block where the axis projection pattern exists. FIG. 7 shows A in FIG.
Corresponding to the block of the first layer shown by 5 , the block A 5 is further divided into (16 × 16) blocks and one of the second layer tables 62 expressing the axial projection pattern is shown. These second hierarchical tables 62 are respectively memory addresses A in the shape master table 15.
Stored below 16 . Also in the second layer table 62, 0 is registered in a block having no axis projection pattern, and memory addresses B 1 to B 25 of the third layer table corresponding to the block are registered in the existing block. There is. Finally, FIG. 8 shows the lowermost table 63 corresponding to the block indicated by B 16 in the second layer. In the table 63 of the lowermost layer, a part of the axis projection pattern is registered as, for example, (16 × 16) 0/1 information. The example of FIG. 8 shows an example in which the allowable error in pass / fail judgment is ± 2 image system and the axial line projection pattern is registered as the two-image system thick line 64.

次に、このようにして登録された形状マスターテーブル
15を参照して、良否判定回路16がテストピース形状
の良否を判定する方法について第9図のフローチヤート
に基づいて説明する。
Next, referring to the shape master table 15 registered in this way, a method for the quality determination circuit 16 to determine the quality of the test piece shape will be described based on the flow chart of FIG.

テストピース上の各点について得られる軸線位置データ
は、まず形状マスターテーブル15のうち最もマクロな
形状を表わしている第1階層テーブル61と比較され
(ステップ91)、この中に入っているか否かが判定さ
れる(ステップ92)。このとき、入っていない場合に
はテストピース上の対応する部分が形状不良であると判
断する(ステップ98)。第1階層テーブル61に含ま
れている場合には、次にそのブロツクに対応する第2階
層テーブル62を参照し(ステップ93)、同様の良否
判定が行われる(ステップ94)。そして最後に、第2
階層テーブル62に含まれている場合、そのブロツクに
対応する第3階層テーブル63を参照し(ステップ9
5)、測定された軸線位置データに対応するテーブル内
のデータの0/1を判定し(ステップ96)、1の場合
についてのみその軸線位置データが所定の形状に収まっ
ていると判断する(ステップ97)。
The axis line position data obtained for each point on the test piece is first compared with the first hierarchical table 61 representing the most macro shape in the shape master table 15 (step 91), and whether or not it is included therein. Is determined (step 92). At this time, if it does not enter, it is determined that the corresponding portion on the test piece has a defective shape (step 98). If it is included in the first layer table 61, then the second layer table 62 corresponding to the block is referred to (step 93), and the same quality judgment is made (step 94). And finally, the second
If it is included in the hierarchy table 62, the third hierarchy table 63 corresponding to the block is referred to (step 9
5), 0/1 of the data in the table corresponding to the measured axial position data is determined (step 96), and only in the case of 1, it is determined that the axial position data is within the predetermined shape (step 96). 97).

以上の判定をテストピース上のあらゆる点について行
い、全ての点について軸線位置データが所定の形状に収
まっていたとき、テストピースを良品と判断し、また、
1点でも外れている場合には不良品と判断して、出力回
路7を介して良否判定結果及び不良箇所を出力・表示す
る。
The above judgment is performed for all points on the test piece, and when the axis line position data is within the predetermined shape for all points, the test piece is judged as a good product, and
If even one point is out, it is determined as a defective product, and the quality determination result and the defective portion are output and displayed via the output circuit 7.

なお、上記実施例においては、マスター形状の登録を測
定データに基づいて行っているが、必ずしも測定によら
なくてもよく、例えばCADデータに基づいて登録して
も差し支えない。さらに、形状マスターの投影パターン
を作成する際に、直交座標系の各座標軸からなる平面へ
の投影を用いたが、本発明の趣旨は必ずしもこれに限定
されるものではなく、形状マスターを一意に表現できる
ものであれば、例えば円筒座標系における(R,θ)平
面と(θ,Z)平面への投影パターンを用いてもよい。
Although the master shape is registered based on the measurement data in the above embodiment, the master shape may not necessarily be measured, and may be registered based on the CAD data, for example. Further, when the projection pattern of the shape master is created, the projection onto the plane composed of the coordinate axes of the orthogonal coordinate system is used, but the gist of the present invention is not necessarily limited to this, and the shape master is uniquely defined. For example, projection patterns on the (R, θ) plane and the (θ, Z) plane in the cylindrical coordinate system may be used as long as they can be expressed.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、対象物の軸線形状をパタ
ーンマッチング方式で比較しその良否を判定するもので
あり、基準となる基準軸線形状が3次元2値パターンと
して表現されており、許容範囲分だけ太線化され、さら
に複数方向の各々の投影パターンを分解能の低いマクロ
な第1階層から分解能の高いミクロな第n階層に至るn
段の階層構造とし、かつ、第i階層(i=2,3,…,
n)の形状パターンは第(i−1)階層の形状パターン
のうち、基準軸線形状を含むブロツクについてのみ抽出
する構成としてあらかじめ登録されているので、対象物
の軸線形状との判定を高速かつ正確に行えるとともに、
メモリ容量が小さなもので済むという効果が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the axial line shapes of objects are compared by a pattern matching method to determine their quality, and the reference axial line shape serving as a reference is expressed as a three-dimensional binary pattern. The projection pattern in each of a plurality of directions is thickened to the allowable range, and the projection patterns in a plurality of directions are distributed from the macro first layer with low resolution to the micro nth layer with high resolution.
And a i-th hierarchy (i = 2, 3, ...,
The shape pattern n) is registered in advance as a configuration for extracting only the block including the reference axis shape among the shape patterns of the (i-1) th layer, so that the determination as the axis shape of the object can be performed quickly and accurately. As well as
The effect is that the memory capacity is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による形状判定方向に使用する形状測定
装置の外観図、第2図はこの形状測定装置の内部構成
図、第3図は本発明による形状判定装置の一実施例を示
すブロツク図、第4図は形状判定装置の出力波形図、第
5図(a)〜(d)は各平面に対する軸線投影パターン
を示す説明図、第6図は形状マスターテーブルの第1階
層テーブルを示す説明図、第7図は形状マスターテーブ
ルの第2階層テーブルを示す説明図、第8図は形状マス
ターテーブルの第3階層テーブルを示す説明図、第9図
は第3図に示した形状判定装置の動作を示すフローチヤ
ート、第10及び第11図はそれぞれ従来の機械的検査
方法に使用される検査治具の構成図である。 1…対象物 4…シルエット像撮像装置 12…軸線位置検出回路 13…座標変換回路 14…形状マスターテーブル演算回路 15…形状マスターテーブル 16…良否判定回路 17…出力回路 50a〜50d…軸線投影パターン 61…第1階層テーブル 62…第2階層テーブル 63…第3階層テーブル
FIG. 1 is an external view of a shape measuring apparatus used in the shape determining direction according to the present invention, FIG. 2 is an internal configuration diagram of the shape measuring apparatus, and FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the shape determining apparatus according to the present invention. FIGS. 4 and 5 are output waveform diagrams of the shape determination device, FIGS. 5 (a) to 5 (d) are explanatory views showing axial projection patterns for respective planes, and FIG. 6 shows a first hierarchical table of the shape master table. Explanatory drawing, FIG. 7 is an explanatory view showing a second hierarchical table of the shape master table, FIG. 8 is an explanatory view showing a third hierarchical table of the shape master table, and FIG. 9 is a shape judging device shown in FIG. FIG. 10 and FIG. 11 are flow charts showing the operation of the above, respectively, and are configuration diagrams of the inspection jig used in the conventional mechanical inspection method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Object 4 ... Silhouette image imaging device 12 ... Axis position detection circuit 13 ... Coordinate conversion circuit 14 ... Shape master table arithmetic circuit 15 ... Shape master table 16 ... Good / bad judgment circuit 17 ... Output circuit 50a-50d ... Axis projection pattern 61 ... first tier table 62 ... second tier table 63 ... third tier table

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】対象物の軸線形状を、複数方向へ投影して
得られる投影パターンに基づき各方向について許容範囲
を含む分だけ拡大され太線化された基準軸線形状と比較
対照することにより曲り形状の良否を判定するものにお
いて、 前記基準軸線形状は分解能の低いマクロな第1階層の形
状パターンから分解能の高いミクロな第n階層の形状パ
ターンに至るn段の階層に分かれており、かつ第i階層
(i=2,3,…,n)の形状パターンは第(i−1)
階層の形状パターンのうち前記基準軸線形状を含むブロ
ックについてのみ抽出されるようになっており、前記対
象物の軸線形状を前記基準軸線形状の第1階層から第n
階層まで順次比較することにより曲り形状の良否を判定
することを特徴とする投影による物体の形状判定方法。
1. A curved shape by comparing the axial shape of an object with a reference axial shape which is enlarged and thickened by an amount including an allowable range in each direction based on a projection pattern obtained by projecting in a plurality of directions. The reference axis shape is divided into n levels of hierarchy from a macroscopic first hierarchical shape pattern with low resolution to a microscopic nth hierarchical shape pattern with high resolution, and The shape pattern of the hierarchy (i = 2, 3, ..., N) is the (i-1) th
Only the block including the reference axis line shape is extracted from the shape patterns of the layers, and the axis line shape of the object is selected from the first layer to the nth layer of the reference axis line shape.
A method for determining the shape of an object by projection, which comprises determining the quality of a curved shape by sequentially comparing layers.
【請求項2】対象物の軸線形状及び基準となる基準軸線
形状のシルエット像撮像装置と; 前記対象物の軸線形状及び基準軸線形状について前記シ
ルエット像撮像装置で得られる複数方向の投影パターン
からそれぞれの軸線位置を検出する軸線位置検出手段
と; 前記基準軸線形状について前記シルエット像撮像装置で
得られる複数方向の投影パターンにそれぞれ対応して設
けられ、かつ分解能の低いマクロな第1階層の形状パタ
ーンから分解能の高いミクロな第n階層の形状パターン
に至るn段の階層構造を有し、さらに第i階層(i=
2,3,…,n)の形状パターンは第(i−1)階層の
形状パターンのうち前記基準軸線形状を含むブロツクに
ついてのみ抽出して有するように構成された複数の形状
マスターテーブルと; 前記基準軸線形状の各投影パターンを許容範囲を含む分
だけ拡大し太線化した前記形状マスターテーブルに登録
する形状マスターテーブル演算手段と; を備えてなることを特徴とする投影による物体の形状判
定装置。
2. A silhouette image capturing device having an axial shape of an object and a reference axial line shape serving as a reference; and a plurality of directions of projection patterns obtained by the silhouette image capturing device with respect to the axial shape and the reference axial line shape of the object, respectively. Axis position detecting means for detecting the axis position of the macroscopic first-layer shape pattern having a low resolution, which is provided in correspondence with the projection patterns in a plurality of directions obtained by the silhouette image capturing device with respect to the reference axis shape. To a micron shape pattern with high resolution from the nth hierarchical structure, and the i-th hierarchical structure (i =
A plurality of shape master tables configured so as to have only the blocks including the reference axis shape among the shape patterns of the (i-1) th layer among the shape patterns 2, 3, ..., N); A shape master table calculating means for enlarging each projection pattern of the reference axis shape by an amount including an allowable range and registering it in the thickened master table, the object shape determining apparatus by projection.
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