JPH0663746B2 - 寸法測定方法 - Google Patents
寸法測定方法Info
- Publication number
- JPH0663746B2 JPH0663746B2 JP59069839A JP6983984A JPH0663746B2 JP H0663746 B2 JPH0663746 B2 JP H0663746B2 JP 59069839 A JP59069839 A JP 59069839A JP 6983984 A JP6983984 A JP 6983984A JP H0663746 B2 JPH0663746 B2 JP H0663746B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dimension
- optical system
- distortion
- measured
- light receiving
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/024—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of diode-array scanning
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、光学系を介して被測定物に照射した光を撮
像素子で受光することにより被測定物の寸法を測定する
寸法測定方法に関する。
像素子で受光することにより被測定物の寸法を測定する
寸法測定方法に関する。
(ロ)従来技術 この種の寸法測定方法においては、光学系の歪の大小は
測定精度の良否に大きく影響する。レンズ収差などのた
めに光学系にはいくらかの歪が生じるのが普通である。
そこで、従来、組合せレンズを用いたり、レンズの位置
を変えるなどして光学系の歪を最小にせんと努力されて
いる。
測定精度の良否に大きく影響する。レンズ収差などのた
めに光学系にはいくらかの歪が生じるのが普通である。
そこで、従来、組合せレンズを用いたり、レンズの位置
を変えるなどして光学系の歪を最小にせんと努力されて
いる。
しかしながら、上述したような光学系の調整に熟練を要
し、容易にそれを行うことはできない。また、前記調整
によっては、光学系の歪を充分な測定精度を得る位にま
で小さくすることは困難である。
し、容易にそれを行うことはできない。また、前記調整
によっては、光学系の歪を充分な測定精度を得る位にま
で小さくすることは困難である。
(ハ)目的 この発明は光学系の歪を容易に補正して、寸法測定の精
度を向上し得る寸法測定方法を提供することを目的とし
ている。
度を向上し得る寸法測定方法を提供することを目的とし
ている。
(ニ)構成 この発明に係る寸法測定方法は、光学系により、寸法を
測定すべき被測定物の寸法方向全域に光線を照射すると
共に、被測定物を通過した光線を、前記寸法方向に多数
の画素が配列された撮像素子の受光面に導く一方、撮像
素子の受光面を前記寸法方向において複数の領域に分割
し、各領域に対応して前記光学系の歪みを補正する補正
係数を予め設定しておき、前記各領域の受光画素数に関
連した計数値に前記補正係数を乗算し、その乗算値から
被測定物の寸法を測定することを特徴としている。
測定すべき被測定物の寸法方向全域に光線を照射すると
共に、被測定物を通過した光線を、前記寸法方向に多数
の画素が配列された撮像素子の受光面に導く一方、撮像
素子の受光面を前記寸法方向において複数の領域に分割
し、各領域に対応して前記光学系の歪みを補正する補正
係数を予め設定しておき、前記各領域の受光画素数に関
連した計数値に前記補正係数を乗算し、その乗算値から
被測定物の寸法を測定することを特徴としている。
(ホ)実施例 実施例I 第1図はこの発明に係る寸法測定方法の一実施例を使用
した寸法測定装置の構成を略示したブロック図である。
した寸法測定装置の構成を略示したブロック図である。
1はレンズ系2、2′を介して被測定物3に平行光線を
照射する光源である。ここでは、レンズ系の縮小率を1
/4に設定されている。
照射する光源である。ここでは、レンズ系の縮小率を1
/4に設定されている。
4は撮像素子のとしてのCCD(電荷結合素子)である。
このCCD4は例えば、画素配列数が2048bit、画素サイズ1
3.5μmのものが使用される。
このCCD4は例えば、画素配列数が2048bit、画素サイズ1
3.5μmのものが使用される。
5はCCD4の出力信号を2値化する2値化回路である。2
値化回路5は適宜のしきい値レベルが設定された比較器
等により構成される。
値化回路5は適宜のしきい値レベルが設定された比較器
等により構成される。
6は例えば、4MHzのクロックパルス発生するクロックパ
ルス発生回路である。
ルス発生回路である。
7はCCD4および2値化回路5に制御信号としての走査同
期信号をあたえる走査同期回路である。
期信号をあたえる走査同期回路である。
8はクロックパルスおよび2値化信号を与えられるAND
ゲートである。
ゲートである。
91〜98はANDゲート8から出力されたパルスを計数する
カウンタである。
カウンタである。
101〜108は前期カウンタ91〜98に対応して設けられる補
正回路である。補正回路101〜108は、それぞれ予め設定
された補正係数を、入力した計数値に乗算して、その乗
算値を出力する。
正回路である。補正回路101〜108は、それぞれ予め設定
された補正係数を、入力した計数値に乗算して、その乗
算値を出力する。
本装置では、光軸と直交する方向に光学領域(第1図に
示すXの領域)に対応してCCD4の受光面を8分割して、
各領域について光学系の歪を最小にすべき補正係数が決
定される。それ故、前記カウンタおよび補正回路は少な
くとも8個備えられる。
示すXの領域)に対応してCCD4の受光面を8分割して、
各領域について光学系の歪を最小にすべき補正係数が決
定される。それ故、前記カウンタおよび補正回路は少な
くとも8個備えられる。
11はカウンタ101〜108を制御するカウンタ制御回路であ
る。
る。
次に、第1図に示した寸法測定装置の動作について説明
する。
する。
第2図は光学系の歪を示した説明図、第3図は第1図は
に示した装置の各部の動作波形図である。
に示した装置の各部の動作波形図である。
一般に、光学レンズは第2図(a)に示すように、レン
ズ中心から隔たるに従って、その歪が増加し、さらに周
辺部に致るにつれ前記歪は若干減少する傾向にある。こ
の光学系の歪を補正するために、この装置の使用に際し
ては、最初に補正回路101〜108に補正係数が設定され
る。しかし、本装置の動作はカウンタ91〜98が計数値を
それぞれ出力するまでは、補正係数設定の動作と寸法測
定の動作とは基本的に相違しないので、以下、被検査材
3を測定する一般的な場合を先に説明する。
ズ中心から隔たるに従って、その歪が増加し、さらに周
辺部に致るにつれ前記歪は若干減少する傾向にある。こ
の光学系の歪を補正するために、この装置の使用に際し
ては、最初に補正回路101〜108に補正係数が設定され
る。しかし、本装置の動作はカウンタ91〜98が計数値を
それぞれ出力するまでは、補正係数設定の動作と寸法測
定の動作とは基本的に相違しないので、以下、被検査材
3を測定する一般的な場合を先に説明する。
走査同期回路7は、クロック発生回路6から第3図
(a)に示すようなクロックパルスを与えられることに
より、同図(b)に示す走査同期パルスbをCCD4および
2値回路5に与える。2値回路5はCCD4の出力を2値化
して同図(c)に示す2値化信号cをANDゲート8の一
方入力として与える。ANDゲート8の他方入力してクロ
ックパルスaが与えられるから、ANDゲート8はCCD出力
に対応して同図(d)に示すパルス信号dを出力する。
このパルス信号dはカウンタ91〜98に与えられる。
(a)に示すようなクロックパルスを与えられることに
より、同図(b)に示す走査同期パルスbをCCD4および
2値回路5に与える。2値回路5はCCD4の出力を2値化
して同図(c)に示す2値化信号cをANDゲート8の一
方入力として与える。ANDゲート8の他方入力してクロ
ックパルスaが与えられるから、ANDゲート8はCCD出力
に対応して同図(d)に示すパルス信号dを出力する。
このパルス信号dはカウンタ91〜98に与えられる。
一方、カウンタ制御回路11はクロックパルスなどを与え
られ、256個のクロックパルスを計数するごとに前記カ
ウンタ91〜98に順次同図(e)〜(g)に示すような制
御パルスを与える。この制御パルスを与えられることに
より、カウンタ91〜98は8分割された受光領域の各CCD
出力に対応したパルスの数を計数する。この計数値は区
分された領域において結像された被検査材3の長さに対
応している。
られ、256個のクロックパルスを計数するごとに前記カ
ウンタ91〜98に順次同図(e)〜(g)に示すような制
御パルスを与える。この制御パルスを与えられることに
より、カウンタ91〜98は8分割された受光領域の各CCD
出力に対応したパルスの数を計数する。この計数値は区
分された領域において結像された被検査材3の長さに対
応している。
上述のようにして計数された計数値は、各カウンタ91〜
98から補正回路101〜108に与えられる。補正回路101〜1
08は光学系の歪を最小にするように予め設定された各補
正係数を与えられた計数値に乗算して、その乗算値を出
力する。補正された各領域の計数を合計することにより
光学系の歪の影響が少ない寸法測定のデータを得ること
ができる。このデータから被測定材の径は容易に算出さ
れる。例えば、クロックパルスがCCD4の各画素と一対一
の関係で加えられている場合、前記加算された計数値が
1000個であったとする。このときの、被検査材3の径は
13.5μm×1000個×4(光学径の縮小率の逆数=54mmと
して算出される。
98から補正回路101〜108に与えられる。補正回路101〜1
08は光学系の歪を最小にするように予め設定された各補
正係数を与えられた計数値に乗算して、その乗算値を出
力する。補正された各領域の計数を合計することにより
光学系の歪の影響が少ない寸法測定のデータを得ること
ができる。このデータから被測定材の径は容易に算出さ
れる。例えば、クロックパルスがCCD4の各画素と一対一
の関係で加えられている場合、前記加算された計数値が
1000個であったとする。このときの、被検査材3の径は
13.5μm×1000個×4(光学径の縮小率の逆数=54mmと
して算出される。
次に、上述した補正係数を設定する方法を説明しよう。
被検査材の代わりに、例えば5.4mmの標準径を備えた標
準試料を配置する。この標準試料を8分割された各光学
領域に順次配置して、カウンタ91〜98の各計数値に注目
する。このとき、カウンタ91〜98の計数値が例えば、10
4、106、103、101、99、97、94、96になったとする。光
学系に全く歪がないとすると、縮小率が1/4であるか
ら、計数値は100になるはずである。それ故、前記分割
された各領域はそれぞれ1.04、1.06、1.03、1.01、0.9
9、0.97、0.94、0.96の光学的な歪を持っていることに
なる。したがって、補正係数として、前記光学的歪の逆
数が採用され、各補正回路101〜108に予め設定される。
準試料を配置する。この標準試料を8分割された各光学
領域に順次配置して、カウンタ91〜98の各計数値に注目
する。このとき、カウンタ91〜98の計数値が例えば、10
4、106、103、101、99、97、94、96になったとする。光
学系に全く歪がないとすると、縮小率が1/4であるか
ら、計数値は100になるはずである。それ故、前記分割
された各領域はそれぞれ1.04、1.06、1.03、1.01、0.9
9、0.97、0.94、0.96の光学的な歪を持っていることに
なる。したがって、補正係数として、前記光学的歪の逆
数が採用され、各補正回路101〜108に予め設定される。
上述のように補正することは、結局、第2図(a)に示
したような歪を有する光学系を、同図(b)に示したよ
うな歪の光学系にしたことに等価になる。
したような歪を有する光学系を、同図(b)に示したよ
うな歪の光学系にしたことに等価になる。
したがって、この実施例によると、光学系の歪を容易に
補正でき、寸法測定を高精度に行うことができる。
補正でき、寸法測定を高精度に行うことができる。
実施例II 第4図は第2の実施例に係る方法を使用した寸法測定装
置の構成を略示したブロック図であり、第1図と同一部
分は同一符合で示してある。
置の構成を略示したブロック図であり、第1図と同一部
分は同一符合で示してある。
この実施例は第1の実施例のように分割された受光領域
に対応して複数のカウンタを設置する代わりに、1個の
カウンタと分割された受光領域に対応したメモリを備え
たことを主たる特徴としている。
に対応して複数のカウンタを設置する代わりに、1個の
カウンタと分割された受光領域に対応したメモリを備え
たことを主たる特徴としている。
同図において、12はANDゲート8の出力パルスを計数す
るカウンタである。
るカウンタである。
13はカウンタ12の計数値を蓄えるレジスタである。
14はレジスタ13の内容とメモリ16の所定の内容とを加算
する加算回路である。
する加算回路である。
15は加算回路14の出力を蓄えるレジスタである。レジス
タ13、15は演算手段としてのマイクロコンピュータ17、
加算回路14の演算速度が、カウンタ12の計数データ転送
速度に比べて遅いときに設けられる。したがって、前記
演算手段の処理速度が早い場合は必ずしも必要とされな
い。
タ13、15は演算手段としてのマイクロコンピュータ17、
加算回路14の演算速度が、カウンタ12の計数データ転送
速度に比べて遅いときに設けられる。したがって、前記
演算手段の処理速度が早い場合は必ずしも必要とされな
い。
16はレジスタ15の内容を分割された受光領域に対応した
記憶領域に備えるメモリである。
記憶領域に備えるメモリである。
17はメモリ16のデータに基づき、所定の演算をして被検
査材の寸法を算出するマイクロコンピュータである。
査材の寸法を算出するマイクロコンピュータである。
18は前記カウンタ12、レジスタ13、15、加算回路14、メ
モリ16の動作を制御する制御回路である。制御回路18
は、例えばクロックパルスを256個計数するごとに、制
御パルスを出力する。
モリ16の動作を制御する制御回路である。制御回路18
は、例えばクロックパルスを256個計数するごとに、制
御パルスを出力する。
次に、上述した構成を備えた装置の動作を説明をする。
実施例Iで説明したと同様に、第3図(d)に示したよ
うなパルスがカウンタ12に与えられる。カウンタ12は前
記制御パルスを与えられることにより、8分割された中
の第1番目の各光学領域のパルスを計数して、その値を
レジスタ13に与えた後、その計数値をリセットして、次
の受光領域のパルスを計数する。
うなパルスがカウンタ12に与えられる。カウンタ12は前
記制御パルスを与えられることにより、8分割された中
の第1番目の各光学領域のパルスを計数して、その値を
レジスタ13に与えた後、その計数値をリセットして、次
の受光領域のパルスを計数する。
一方、レジスタ13に与えられた計数値は、加算回路14、
レジスタ15を介してメモリ16に与えられる。この計数値
は、その受光領域に対応した記憶領域に蓄えられる。こ
のようにして、各受光領域のパルスがメモリ16内の所定
の記憶領域に蓄えられる。
レジスタ15を介してメモリ16に与えられる。この計数値
は、その受光領域に対応した記憶領域に蓄えられる。こ
のようにして、各受光領域のパルスがメモリ16内の所定
の記憶領域に蓄えられる。
CCD4の一回目の走査が終了すると、さらに2回目の走査
が行われる。そして、同じく各受光領域のパルスが計数
され、加算回路14に与えられる。そして、加算回路14は
メモリ16から帰還されている前の走査によって得られた
計数値を当該走査によって得られた計数値に加算して、
その加算値をレジスタ15を介してメモリ16に与える。そ
の加算値は前のデータと置き換えられる。このようにし
て数回の走査によって得られた計数値の合計が、各記憶
領域に蓄えられる。この合計値から、マイクロコンピュ
ータ17は分割された各受光領域のパルス計数値の平均値
を算出する。
が行われる。そして、同じく各受光領域のパルスが計数
され、加算回路14に与えられる。そして、加算回路14は
メモリ16から帰還されている前の走査によって得られた
計数値を当該走査によって得られた計数値に加算して、
その加算値をレジスタ15を介してメモリ16に与える。そ
の加算値は前のデータと置き換えられる。このようにし
て数回の走査によって得られた計数値の合計が、各記憶
領域に蓄えられる。この合計値から、マイクロコンピュ
ータ17は分割された各受光領域のパルス計数値の平均値
を算出する。
一方、マイクロコンピュータ17の図示しない記憶手段
に、光学系の歪を補正するための補正係数が各受光領域
に対応して蓄えられている。この補正係数は前記実施例
で説明したと同様にして決定される。算出された各受光
領域の計数値の平均値に、前述したと同様に該領域の補
正係数が乗算されることにより光学系の歪が補正された
計数値を得ることができる。
に、光学系の歪を補正するための補正係数が各受光領域
に対応して蓄えられている。この補正係数は前記実施例
で説明したと同様にして決定される。算出された各受光
領域の計数値の平均値に、前述したと同様に該領域の補
正係数が乗算されることにより光学系の歪が補正された
計数値を得ることができる。
この実施例によれば、実施例Iの効果の他に、次の効果
をも奏する。
をも奏する。
即ち、カウンタが1個で済むため、受光領域を細かく分
割して、光学系の歪補正を緻密にし、寸法測定の精度を
上げる場合などには経済的である。
割して、光学系の歪補正を緻密にし、寸法測定の精度を
上げる場合などには経済的である。
また、被検査材の寸法測定のためのデータの採取(パル
スの計数)を、複数回にわたって行い、その平均値を利
用するものであるため、データのバラツキ誤差を緩和し
て、より精確な寸法測定を行うことができる。
スの計数)を、複数回にわたって行い、その平均値を利
用するものであるため、データのバラツキ誤差を緩和し
て、より精確な寸法測定を行うことができる。
なお、上述の実施例IおよびIIでは受光領域を8分割す
る場合を例に採って説明したが、受光領域の分割数は寸
法測定精度に応じて任意に設定できることは勿論であ
る。
る場合を例に採って説明したが、受光領域の分割数は寸
法測定精度に応じて任意に設定できることは勿論であ
る。
(ヘ)効果 この発明に係る寸法測定方法は、撮像素子の受光面を複
数の領域に分割して、各領域に応じた補正係数でもっ
て、分割された各受光領域のパルス計数値を補正するか
ら、光学系の歪補正が容易であるとともに、寸法測定精
度を向上させることができる。
数の領域に分割して、各領域に応じた補正係数でもっ
て、分割された各受光領域のパルス計数値を補正するか
ら、光学系の歪補正が容易であるとともに、寸法測定精
度を向上させることができる。
第1図はこの発明に係る寸法測定方法の一実施例を使用
した寸法測定装置の構成を略示したブロック図、第2図
は光学系の歪を示した説明図、第3図は第1図はに示し
た装置の各部の動作波形図、第4図は第2の実施例に係
る方法を使用した寸法測定装置の構成を略示したブロッ
ク図である。 2,2′……レンズ系、3……被検査材、4……CCD、5…
…2値化回路、91〜98、12……カウンタ、101〜108……
補正回路、16……メモリ、17……マイクロコンピュー
タ。
した寸法測定装置の構成を略示したブロック図、第2図
は光学系の歪を示した説明図、第3図は第1図はに示し
た装置の各部の動作波形図、第4図は第2の実施例に係
る方法を使用した寸法測定装置の構成を略示したブロッ
ク図である。 2,2′……レンズ系、3……被検査材、4……CCD、5…
…2値化回路、91〜98、12……カウンタ、101〜108……
補正回路、16……メモリ、17……マイクロコンピュー
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小柳 英夫 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 高山 慎一郎 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会社島津製作所三条工場内 (56)参考文献 特開 昭57−33302(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】光学系により、寸法を測定すべき被測定物
の寸法方向全域に光線を照射すると共に、被測定物を通
過した光線を、前記寸法方向に多数の画素が配列された
撮像素子の受光面に導く一方、撮像素子の受光面を前記
寸法方向において複数の領域に分割し、各領域に対応し
て前記光学系の歪みを補正する補正係数を予め設定して
おき、前記各領域の受光画素数に関連した計数値に前記
補正係数を乗算し、その乗算値から被測定物の寸法を測
定することを特徴とする寸法測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59069839A JPH0663746B2 (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 寸法測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59069839A JPH0663746B2 (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 寸法測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60213805A JPS60213805A (ja) | 1985-10-26 |
JPH0663746B2 true JPH0663746B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=13414368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59069839A Expired - Fee Related JPH0663746B2 (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 寸法測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0663746B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6324113A (ja) * | 1986-03-19 | 1988-02-01 | Toshiba Mach Co Ltd | パタ−ン測定方法 |
JPS6316205A (ja) * | 1986-07-09 | 1988-01-23 | Inoue Japax Res Inc | 位置検出装置 |
JPS63286752A (ja) * | 1987-05-20 | 1988-11-24 | Toshiba Mach Co Ltd | パタ−ンの欠陥検査または寸法測定方法 |
BE1001439A3 (fr) * | 1988-02-12 | 1989-10-31 | Nationale Herstal Fn Sa Fab | Procede de mesure dimensionnelle a haute vitesse et haute precision par camera a reseau photosensible. |
NO168151B3 (no) * | 1989-08-14 | 2008-10-20 | Torbjorn Kvassheim | Fremgangsmate til telling av fisk og telleapparat til gjennomforing av fremgangsmaten. |
JPH0827177B2 (ja) * | 1989-09-29 | 1996-03-21 | アンリツ株式会社 | 寸法測定装置および測定値補正方法 |
DE4216146C1 (de) | 1992-05-15 | 1993-12-02 | Licentia Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Dickenmessung von flachen, durchlaufenden Gegenständen |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4448680A (en) * | 1980-07-22 | 1984-05-15 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Apparatus and method for classifying fuel pellets for nuclear reactor |
-
1984
- 1984-04-06 JP JP59069839A patent/JPH0663746B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60213805A (ja) | 1985-10-26 |
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