JPH0658721A - 画像計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定して高精度の計測を行えるようにする。 【構成】 画像計測装置は、測定物Ｍにレーザ光を照射
して測定物Ｍを計測する装置である。この装置は、レー
ザダイオード３及びＣＣＤラインセンサ５と、ローパス
フィルタ８と、ＣＰＵ１１とを備えている。レーザダイ
オード３及びＣＣＤラインセンサ５は、間に測定物Ｍを
配置し得る間隔を隔てて配置されている。ローパスフィ
ルタ８は、レーザダイオード３とＣＣＤラインセンサ５
との間に測定物Ｍを配置しない状態でのＣＣＤラインセ
ンサ５の受光結果から、低周波帯域の受光結果を抽出す
るためのものである。ＣＰＵ１１は、ローパスフィルタ
８の抽出結果と、測定物Ｍが間に配置された状態でのＣ
ＣＤラインセンサ５の受光結果とにより計測を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像計測装置、特に、
測定対象に平行光を照射して測定対象を計測する画像計
測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動化ラインにおいて、製品の検査を自
動的に行う場合には、製品の情報を自動的に取り出すこ
とが不可欠であり、そのため、素子を１次元的に配列し
たＣＣＤラインセンサ等を用いた画像計測装置が広く用
いられている。この種の計測装置は、ハロゲンランプ、
ＬＥＤまたはレーザダイオード等の光源及び光源からの
光を平行光にするための投光レンズを有する投光部と、
投光部からの光を受けるＣＣＤラインセンサと、ＣＣＤ
ラインセンサのアナログ出力を処理して画素ごとの受光
量に対応するディジタルデータを得るための信号処理回
路と、このディジタルデータを順次しきい値データと比
較して製品の計測を行う演算処理回路とから主に構成さ
れている。なお、演算処理回路は、ディジタルデータを
順次しきい値データと比較して、その明から暗，暗から
明への変化のエッジを判断し、このエッジの数やエッジ
間の寸法を測定することで、製品の形，位置，寸法，個
数等の計測を行う。

【０００３】この種の計測装置でたとえば製品の外径を
計測する場合には、投光部からの平行光線の一部を遮る
位置に製品を配置する。このとき、ＣＣＤラインセンサ
の出力は、製品により影になった部分の出力が他の部分
に比べて低くなる。この影の部分の幅は製品の外径寸法
に相当するので、この幅を測定することにより製品の外
径を知ることができる。

【０００４】また、ＣＣＤラインセンサを用いた場合に
は、各素子の感度むらや光源の照度むら等を補正するシ
ェーディング補正がなされている場合もある。シェーデ
ィング補正では、製品を間に配置しない状態での各素子
の受光光量の逆数を補正値として記憶しておき、製品の
計測の際にそのときの受光光量と補正値とを乗算して補
正を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光源としてハロゲンラ
ンプやＬＥＤを用いた前記従来の構成では、シェーディ
ング補正により測定精度を向上させることができるが、
完全な平行光を得ることが難しい。このため、精度が高
い測定をするためには、投光部と受光部との間の距離を
短くする必要がある。

【０００６】光源にレーザ光源を用いた前記従来の構成
では、平行光を得やすいという長所がある。しかしなが
ら、レーザ光は、ファーフィールドパターンや干渉縞等
の影響でリップルの多い波形を形成する。このため、受
光素子側にＣＤＤを用いて、このＣＣＤの各セルの出力
を時系列で取り出すと、周波数が低く大きな振幅の信号
波形に周波数が高く小さな振幅の信号波形が重畳したよ
うな信号が得られる。このような受光結果をシェーディ
ング補正すると、受光位置が投光位置に対して振動等の
影響で計測中にずれることにより、振幅の小さな高周波
のリップルを逆に増大する方向に補正してしまうおそれ
があり、受光結果が不安定になり誤差を増幅させてしま
う。すなわち、レーザ光源を用いた場合にはシェーディ
ング補正により必ずしも精度を向上させることができな
い。

【０００７】本発明の目的は、安定して高精度の計測を
行えるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像計測装
置は、測定対象に平行光を照射して測定対象を計測する
装置である。この装置は、照射手段と受光手段と抽出手
段と計測手段とを備えている。照射手段は測定対象に平
行光を照射するものである。受光手段は、平行光に対応
して配置された複数の受光素子を有するものである。抽
出手段は、照射手段と受光手段との間に測定対象を配置
しない状態での複数の受光素子から時系列で取り出した
信号から、所定の周波数帯域の受光結果を抽出するもの
である。計測手段は、抽出手段の抽出結果と測定対象を
間に配置した状態での受光手段の受光結果とにより測定
対象を計測するものである。

【０００９】

【作用】本発明に係る画像計測装置では、まず抽出手段
が、照射手段と受光手段との間に測定対象が配置されな
い状態での複数の受光素子から時系列で取り出した信号
から、所定の周波数帯域の受光結果を抽出する。そして
計測手段が、その抽出結果と、間に測定対象が配置され
た状態での受光結果とにより測定対象を計測する。

【００１０】ここでは、投受光間を分離しても精度の高
い検出が行える。しかも、抽出手段により不要な周波数
帯域の受光結果を抽出し、その抽出結果による補正を行
いながら測定対象を計測することができるので、さらに
計測精度が向上する。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例による画像計測装
置を示している。図において、画像計測装置は、間に測
定物Ｍを配置し得る間隔を隔てて配置された投光部１と
受光部２とから主に構成されている。投光部１は、レー
ザダイオード３とレーザダイオード３から照射されたレ
ーザ光を平行光にする投光レンズ４とを有している。受
光部２は、投光部１からの平行光を受けるＣＣＤライン
センサ５と、センサ５のアナログ出力を処理して増幅す
る増幅器６と、増幅出力を２つの端子Ａ，Ｂの一方に出
力するアナログスイッチ７と、端子Ｂに接続されたロー
パスフィルタ８と、ローパスフィルタ８の出力または端
子Ａの出力のいずれか一方をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換
器９と、Ａ／Ｄ変換出力を記憶するメモリＡ１０と、補
正値を記憶するためのメモリＢ１２と、計測処理を行う
ためのＣＰＵ１１とを有している。

【００１２】ＣＰＵ１１は、アナログスイッチ７の接続
状態を判断する。またＣＰＵ１１は、アナログスイッチ
７が端子Ｂ側に切り換わっている場合にはメモリＡ１０
に記憶された測定値を読み出し、その逆数をメモリＢ１
２に補正値として記憶する。レーザダイオード３及びＣ
ＰＵ１１は図示しない本体制御部に接続されている。本
体制御部は、計測結果を表示するとともに、アナログス
イッチ７の選択信号やレーザダイオード３の駆動信号等
を計測装置に与える。

【００１３】次に、上述の実施例の動作について説明す
る。まず、図２のステップＳ１で初期設定を行う。初期
設定時にはメモリＡ１０及びメモリＢ１２の内容をすべ
てクリアする。ステップＳ２では、アナログスイッチ７
が端子Ａまたは端子Ｂのいずれに切り換わっているかを
判断する。ここで、補正値を入力する場合には、アナロ
グスイッチ７が端子Ｂに切り換えられている。そして投
光部１と受光部２との間に測定物Ｍを配置せずにレーザ
ダイオード３及びＣＣＤラインセンサ５が駆動される。
このときにはローパスフィルタ８を通過した受光データ
がＡ／Ｄ変換器９でＡＤ変換されメモリＡ１０に格納さ
れる。たとえば図３に示すような受光データが得られる
と、図３の太実線で示す振幅の大きな低周波の受光デー
タだけがローパスフィルタ８を通過し、Ａ／Ｄ変換され
メモリＡ１０に格納される。つまりローパスフィルタ８
で受光データの低周波成分だけが抽出される。

【００１４】ステップＳ３では、メモリＡ１０に格納さ
れた抽出された受光データを読み出す。ステップＳ４で
は、抽出された受光データの逆数を算出する。ステップ
Ｓ５では、算出された抽出データの逆数を補正値として
メモリＢ１２に記憶する。ステップＳ５での処理が終了
するとステップＳ２に戻る。一方、ステップＳ２でアナ
ログスイッチが端子Ａに切り換わっていると判断すると
ステップＳ６に移行する。測定物Ｍを投光部１と受光部
２との間に配置し、計測を行う場合はアナログスイッチ
７が端子Ａに切り換えられる。ステップＳ６ではメモリ
Ａ１０の受光データを読み出す。ここでは、メモリＡ１
０には、受光結果をそのままＡ／Ｄ変換した値が格納さ
れている。つまり計測結果がそのまま格納されている。
ステップＳ７では、メモリＢ１２に記憶された補正値を
読み出す。ステップＳ８では、補正値とメモリＡから読
み出した受光データとを乗算することにより補正を行
う。なおこの補正時には、前述したように、高周波の振
幅の小さいリップルによる補正は行っていない。ステッ
プＳ９では、乗算結果により測定物Ｍの外径寸法を算出
し、本体制御部に出力する。これらの処理が終了すると
ステップＳ２に戻る。

【００１５】ここでは、メモリＢ１２に低周波成分の逆
数のデータだけを補正値として格納し、高周波成分につ
いては格納しないようにしている。このため、測定物Ｍ
を配置しない場合において受光データを補正すると、図
４に示すような高周波成分のリップルが残った状態にな
る。しかしながら、高周波成分による補正を行っていな
いので、投光部１と受光部２との位置ずれが生じても、
補正による誤差の増幅が生じない。このため、レーザ光
等の可干渉光を用いた場合にも安定した高精度の計測を
行うことができる。

【００１６】〔他の実施例〕 （ａ） 前記実施例では、光源としてレーザダイオード
を用いたが、平行光を照射するものであればＨｅ−Ｎｅ
レーザや他のレーザ照射手段等でもよい。 （ｂ） ＣＣＤラインセンサの代わりにＭＯＳ型イメー
ジセンサや各種撮像管を用いてもよい。 （ｃ） 前記実施例ではローパスフィルタを抽出手段と
して用いたが、マイクロコンピュータにより低周波成分
を演算し抽出するようにしてもよい。

【００１７】

【発明の効果】本発明に係る光学式寸法計測装置では、
平行光を用いて計測を行い、しかも抽出手段により所定
の周波数帯域の受光結果だけを抽出し、その抽出結果に
より計測した受光結果を補正できるので、安定した高精
度の計測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像計測装置の概略ブ
ロック図。

【図２】その制御フローチャート。

【図３】受光結果の一例を示す波形図。

【図４】補正結果の一例を示す波形図。

【符号の説明】

１ 投光部 ２ 受光部 ３ レーザダイオード ５ ＣＣＤラインセンサ ８ ローパスフィルタ １０ メモリＡ １１ ＣＰＵ １２ メモリＢ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象に平行光を照射する照射手段と、 前記平行光に対応して配置された複数の受光素子を有す
   る受光手段と、 前記照射手段と前記受光手段との間に前記測定対象を配
   置しない状態での前記複数の受光素子から時系列で取り
   出した信号から所定の周波数帯域の受光結果を抽出する
   抽出手段と、 前記抽出手段の抽出結果と、前記測定対象を間に配置し
   た状態での前記受光手段の受光結果とにより前記測定対
   象を計測する計測手段と、を備えた画像計測装置。