JPH07301514A - Shape measuring instrument - Google Patents

Shape measuring instrument

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JPH07301514A
JPH07301514A JP22234394A JP22234394A JPH07301514A JP H07301514 A JPH07301514 A JP H07301514A JP 22234394 A JP22234394 A JP 22234394A JP 22234394 A JP22234394 A JP 22234394A JP H07301514 A JPH07301514 A JP H07301514A
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shape
measuring
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outer peripheral
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Masao Nito
正夫 仁藤
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a shape measuring instrument with which the degree of deformation of the outer periphery of an object to be measured can be obtained quantitatively with high accuracy and the degrees of deformation of the outer peripheries of objects to be measured as the same value when the objects have similar figures. CONSTITUTION:The shape measuring instrument 1 is provided with a measuring section 3 having a memory section 21 which temporarily stores the signals 5a of a binarized image, outer peripheral point measuring section 22, coordinate data arranging section 23, vector data generating section 24, unit vector generating section 25, primary- direction difference calculating section 31, average value calculating section 311 which calculates the average value of direction differences between each unit vector as a calculating section for calculating the primary average value, etc., deviation value calculating section 312 which finds the deviation values of the direction differences between each unit vector as a calculating section for calculating the primary average value, etc. By using the set Q of unit vectors found by the section 25, primary variations thetad their average value M, and their deviation value S<2> are quantmtatmvely found as the values indicating the degree of deformation of the outer periphery of the object 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、農産物,工業製品等
の形状に関する計測を行う装置に係わり、その計測方法
を改良するようにした装置構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring the shape of agricultural products, industrial products, etc., and to an apparatus configuration for improving the measuring method.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば果物の選果を行うに当たっては、
果物の大きさの大小,その外形の凹凸や歪みの度合い等
によって、その等級付けが行われている。このような果
物等の農産物の形状の測定を行うための装置として、農
産物等の画像を基にして、画像処理技術を用いて農産物
等の形状の計測を自動的に行う形状計測装置がすでに知
られている。
2. Description of the Related Art For example, in selecting fruits,
Grading is performed according to the size of the fruit and the degree of unevenness and distortion of its outer shape. As a device for measuring the shape of agricultural products such as fruits, a shape measuring device that automatically measures the shape of agricultural products using image processing technology based on images of agricultural products is already known. Has been.

【0003】図17は、このような従来例の形状計測装
置の一例を説明するブロック図である。図17におい
て、9は、形状計測装置であり、果物等の適宜の被測定
対象物である測定対象4を載置する載置台41、測定対
象4を照明する照明光42aを供給するための必要に応
じて設置される照明装置42、位置センサ49、撮像装
置5、外周点検出部6、画像外周長計測部7、信号バス
81、cpu82、表示装置83、操作卓84、入出力
インターフェイス85を備えている。載置台41は、被
測定対象物4(以降、測定対象と略称することがあ
る。)を静止した状態で載置するものや、コンベヤのご
とく、多数の測定対象4を順次移動させることが可能な
もの等がある。撮像装置5は、測定対象4の二次元画像
を取得するためのテレビカメラ等の撮像用のカメラ装置
51と、カメラ装置51で得られた測定対象4の二次元
画像の処理を行い、測定対象4の2値化された二次元画
像の信号5aを得る画像処理部52とを備えている。位
置センサ49は、載置台41がコンベヤ等の場合に、測
定対象4がカメラ装置51の視野の適切な位置に到着し
た際に、このことを検出して信号49aを画像処理部5
2に向けて送出する。カメラ装置51は測定対象4の二
次元画像を撮像し、測定対象4に関するこの二次元画像
に対応した画像信号51aを出力する。画像処理部52
は、信号49aが入力されたタイミング等における画像
信号51aの2値化処理を行い、測定対象4の2値化さ
れた画像信号である信号5aを得る回路装置である。
FIG. 17 is a block diagram for explaining an example of such a conventional shape measuring apparatus. In FIG. 17, reference numeral 9 denotes a shape measuring device, which is necessary to supply a mounting table 41 on which a measurement target 4 which is an appropriate measurement target such as a fruit is mounted, and illumination light 42a which illuminates the measurement target 4. An illumination device 42, a position sensor 49, an imaging device 5, an outer peripheral point detection unit 6, an image outer peripheral length measurement unit 7, a signal bus 81, a cpu 82, a display device 83, a console 84, and an input / output interface 85, which are installed according to the above. I have it. The mounting table 41 is capable of sequentially moving a large number of measurement objects 4 like a conveyor or a conveyor on which the measurement object 4 (hereinafter, may be abbreviated as measurement object) is placed in a stationary state. There are some things. The imaging device 5 processes the two-dimensional image of the measurement target 4 obtained by the camera device 51 and the camera device 51 for imaging such as a television camera for acquiring the two-dimensional image of the measurement target 4, and measures the measurement target. 4 and an image processing unit 52 which obtains a binarized two-dimensional image signal 5a. When the mounting table 41 is a conveyor or the like and the measurement target 4 arrives at an appropriate position in the field of view of the camera device 51, the position sensor 49 detects this and outputs a signal 49a to the image processing unit 5.
Send to 2. The camera device 51 captures a two-dimensional image of the measurement target 4 and outputs an image signal 51a corresponding to this two-dimensional image of the measurement target 4. Image processing unit 52
Is a circuit device that performs binarization processing of the image signal 51a at the timing when the signal 49a is input, etc., and obtains the signal 5a that is the binarized image signal of the measurement target 4.

【0004】外周点検出部6は、前記の信号5aを入力
して、この信号5aから測定対象4の二次元画像と背景
の画像との境界、すなわち、測定対象4の外周点を検出
して、外周点に対応する端部を持つ2値化信号である信
号6aを得る回路装置である。画像外周長計測部7は、
外周点検出部6で検出された外周点のデータを入力し
て、測定対象4に関する2値化画像の周囲長および面積
とを計測し、次記する(式1)で定義される2値化像の
形状係数(α)を演算し、内蔵するメモリに格納する回
路装置である。
The outer peripheral point detection unit 6 receives the signal 5a, detects the boundary between the two-dimensional image of the measuring object 4 and the background image, that is, the outer peripheral point of the measuring object 4 from the signal 5a. , A circuit device for obtaining a signal 6a which is a binarized signal having an end portion corresponding to an outer peripheral point. The image perimeter measurement unit 7
By inputting the data of the outer peripheral points detected by the outer peripheral point detecting unit 6, the perimeter and the area of the binarized image regarding the measurement target 4 are measured, and the binarization defined by the following (Formula 1) is performed. It is a circuit device that calculates a shape factor (α) of an image and stores it in a built-in memory.

【0005】[0005]

【数1】 α=4π×面積/(周囲長)2 ……………(1) (式1)で定義された測定対象4の形状係数(α)は、
測定対象4の外形形状が真円の場合に最大(=1)とな
り、真円から外れに従い,順次1よりも小さくなる関係
を持つ係数である。
[Formula 1] α = 4π × area / (perimeter) 2 (1) The shape factor (α) of the measurement target 4 defined by (Equation 1) is
It is a coefficient that has a maximum (= 1) when the outer shape of the measurement target 4 is a perfect circle, and becomes smaller than 1 as it deviates from the perfect circle.

【0006】また、cpu82は、形状計測装置9の全
体を制御し、前記した演算のフローを実行し、かつ、画
像外周長計測部7による前記した処理で得られた形状係
数(α)を基に、測定対象4の等級付けを決定する等の
プログラムを実行するプロセッサである。表示装置83
は、画像外周長計測部7で得られた信号,外周点検出部
6で得られた外周点の像、cpu82が実施した判定結
果等を表示する装置であり、操作卓84は、形状計測装
置9が行う各処理における諸条件等の入力、運転モード
の設定等の指示を行うのに使用する装置であり、入出力
インターフェイス85は、形状計測装置9の形状計測結
果を関連する他の装置(例えば、載置台41を構成する
コンベヤ、ホストコンピュータ等である。)に伝達する
ための装置である。さらに、信号バス81は、形状計測
装置9を構成するところの、画像外周長計測部7,cp
u82,表示装置83,操作卓84,入出力インターフ
ェイス85等の相互間に信号を伝送するものである。
Further, the cpu 82 controls the entire shape measuring device 9, executes the above-described calculation flow, and based on the shape coefficient (α) obtained by the above-mentioned processing by the image outer peripheral length measuring unit 7. In addition, it is a processor that executes a program for determining the grading of the measurement target 4. Display device 83
Is a device for displaying a signal obtained by the image outer circumference length measuring unit 7, an image of the outer circumference point obtained by the outer circumference point detecting unit 6, a determination result performed by the cpu 82, and the like, and the console 84 is a shape measuring device. 9 is an apparatus used for inputting various conditions in each process performed by 9 and for instructing operation mode setting, etc. The input / output interface 85 uses the shape measurement result of the shape measuring apparatus 9 as another related apparatus ( For example, it is a device for transmitting to a conveyor, a host computer, or the like that constitutes the mounting table 41. Further, the signal bus 81, which constitutes the shape measuring device 9, includes the image outer peripheral length measuring unit 7, cp.
Signals are transmitted between the u 82, the display device 83, the console 84, the input / output interface 85, and the like.

【0007】前記の構成を備えた一つの従来例の形状計
測装置9は、例えば測定対象4がトマト等のその外形形
状がおおむね円形の果物である場合には、形状係数
(α)が1に近いものほど真円に近いものであることか
ら、形状係数(α)が1に近いものほど品質が高いもの
とし、また、形状係数(α)が小さいものほど真円に対
して変形している度合いが高いことになるので,形状係
数(α)が小さいものほどその品質が低いものとして評
価している。
In the conventional shape measuring apparatus 9 having the above-described structure, for example, when the object 4 to be measured is a fruit such as a tomato whose outer shape is roughly circular, the shape coefficient (α) is set to 1. The closer the shape factor (α) is to one, the closer the shape is to a perfect circle. Therefore, the closer the shape factor (α) is to one, the higher the quality is, and the smaller the shape factor (α) is, the more the shape is deformed. Since the degree is high, the smaller the shape factor (α) is, the lower the quality is evaluated.

【0008】しかし、この従来例は、測定対象4が比較
的に単純な形状である場合に適用されている事例であ
り、測定対象4の形状が複雑であることの多い工業製品
の場合に適用されている従来例として、図18に示す形
状計測装置も知られている。図18は、異なる従来例の
形状計測装置9Aを説明するブロック図であり、図18
において、図17に示した一つの従来例による形状計測
装置9と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略
する。図18において、9Aは、形状計測装置であり、
形状計測装置9における画像外周長計測部7に替えて、
画像面積計測部7Aを備えている。画像面積計測部7A
は、測定対象4の2値化像の信号5aを一時保存するメ
モリ部71と、良品の画像を2値化像等として保持する
辞書部(テンプレートと呼ばれる場合も有る。)72
と、位置合わせ部73と、論理演算部74と、面積計測
部75とを備えている。位置合わせ部73は、論理演算
部74で求められた測定対象4の基準位置等を基に、測
定対象4の2値化像を辞書部72に保持されている良品
の画像に極力合致させるように位置合わせを行う回路装
置である。
However, this conventional example is a case applied when the measuring object 4 has a relatively simple shape, and is applied to an industrial product in which the measuring object 4 often has a complicated shape. As a conventional example, a shape measuring device shown in FIG. 18 is also known. FIG. 18 is a block diagram illustrating a shape measuring apparatus 9A of another conventional example.
In FIG. 17, the same parts as those of the shape measuring apparatus 9 according to the conventional example shown in FIG. In FIG. 18, 9A is a shape measuring device,
Instead of the image outer peripheral length measuring unit 7 in the shape measuring device 9,
The image area measuring unit 7A is provided. Image area measuring unit 7A
Is a memory unit 71 for temporarily storing the signal 5a of the binarized image of the measurement object 4, and a dictionary unit (may be called a template) 72 for holding a non-defective image as a binarized image or the like.
A positioning unit 73, a logical operation unit 74, and an area measuring unit 75. The alignment unit 73 matches the binarized image of the measurement target 4 with the image of the good product held in the dictionary unit 72 as much as possible based on the reference position of the measurement target 4 obtained by the logical operation unit 74 and the like. It is a circuit device that aligns with.

【0009】論理演算部74は、測定対象4の2値化像
を基に測定対象4の重心位置,マーカ位置等の基準位置
を求めると共に、位置合わせ部73で位置合わせを施さ
れた後の2値化像を基にして、辞書部72に保持されて
いる良品の画像との論理積(良品の画像と一致している
部分の画像面積を求めることに等しい.)の演算、およ
び、辞書部72に保持されている良品の画像との排他的
論理積(良品の画像と一致していない部分の画像面積を
求めることに等しい.)の演算を行う回路装置である。
面積計測部75は、論理演算部74で得られた論理積値
および排他的論理積値を基にして、測定対象4の面積,
測定対象4の面積の良品の面積との差異等を演算する回
路装置である。
The logical operation unit 74 obtains reference positions such as the barycentric position and the marker position of the measurement target 4 based on the binarized image of the measurement target 4, and after the positioning by the alignment unit 73. Based on the binarized image, a logical product with a non-defective image held in the dictionary unit 72 (equivalent to obtaining the image area of the part that matches the non-defective image) and the dictionary. This is a circuit device for performing an exclusive logical product (equivalent to obtaining the image area of a portion that does not match the non-defective image) held with the non-defective image held in the unit 72.
The area measuring unit 75, based on the logical product value and the exclusive logical product value obtained by the logical operation unit 74,
This is a circuit device that calculates the difference between the area of the measurement target 4 and the area of non-defective products.

【0010】前記の構成を備えた異なる従来例の形状計
測装置9Aは、測定対象4の面積の良品の面積に対する
差異で測定対象4の形状の変形の度合いを求め、良品の
面積に対する一致度の高低により測定対象4の品質を評
価している。
The different shape measuring device 9A of the conventional example having the above-mentioned structure obtains the degree of deformation of the shape of the measuring object 4 by the difference of the area of the measuring object 4 with respect to the area of the non-defective item, and determines the degree of coincidence with the area of the non-defective item. The quality of the measurement object 4 is evaluated by the level.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る形状計測装置9,9Aにおいては、測定対象4の外周
の形状に関する品質を自動的に計測することを可能にし
ているのであるが、代表例をあげると、次記するような
問題がある。すなわち、形状計測装置9では、測定対象
4の周囲長として測定対象4の全体の周囲長の総和で取
り扱っていることから、測定対象4が異常点を持つ場合
に、人手による選別と比較してその異常点の検出感度が
低く、特に、測定対象4の形状が真円ではない場合には
計測誤差が大きくならざるをえないものであった。ま
た、形状計測装置9Aは、測定対象4が半導体製品等の
ように外周の寸法のばらつきの少ない製品の検査には有
効なのであるが、測定対象4が農産物のように個々の測
定対象でその外周の形状,寸法が一様ではない場合に
は、個々の測定対象4によるその面積の変化は、良品の
面積に対する測定対象4の面積の変動幅の中に入ってし
まい、個々の測定対象4の外周の形状の変形度合いを計
測することが困難であった。これ等のことから、形状計
測装置には次記するような要求に対応することが求めら
れている。
In the shape measuring devices 9 and 9A according to the prior art described above, it is possible to automatically measure the quality relating to the shape of the outer circumference of the measuring object 4, which is a typical example. There are the following problems. That is, since the shape measuring device 9 handles the total length of the entire circumference of the measurement target 4 as the circumference of the measurement target 4, when the measurement target 4 has an abnormal point, it is compared with manual selection. The detection sensitivity of the abnormal point is low, and especially when the shape of the measurement target 4 is not a perfect circle, the measurement error must be large. Further, the shape measuring apparatus 9A is effective for inspecting a product in which the measurement target 4 has a small outer peripheral size variation such as a semiconductor product, but the measurement target 4 is an individual measurement target such as an agricultural product. If the shape and size of the measurement object 4 are not uniform, the change in the area of each measurement object 4 falls within the fluctuation range of the area of the measurement object 4 with respect to the area of the non-defective product, and It was difficult to measure the degree of deformation of the outer shape. For these reasons, the shape measuring device is required to meet the following requirements.

【0012】測定対象4の変形度合いが、定量的かつ
高い精度で求められるものであること。 測定対象4の変形度合いを、局所的な大きな変形と、
それ以外の小さな変形とに区分して求められるものであ
ること。 円形状であるとか,だ円形状であるとかの測定対象4
の基本的な形状に基づく影響と、測定対象4の変形度合
いとを区分して求められるものであること。
The degree of deformation of the measuring object 4 must be quantitatively and highly accurately obtained. Deformation degree of the measuring object 4 is
It must be classified as other small deformations. Measuring object 4 that is circular or elliptical
The effect based on the basic shape of 1 and the deformation degree of the measuring object 4 should be obtained separately.

【0013】変形している個所の位置を特定して求め
られるものであること。 寸法は異なっていても互いに相似形の関係にある測定
対象4の変形度合いは、同一値であるとして求めること
が可能であること。 この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑みなされたも
のであり、その目的は、測定対象の外周の形状の変形度
を高い精度でかつ定量的に得られ、また、相似形の測定
対象の場合に同一の変形度として得ることが可能な形状
計測装置を提供することにある。
It should be obtained by specifying the position of the deformed portion. Even if the dimensions are different, it is possible to obtain the deformation degrees of the measurement objects 4 having a similar shape to each other as the same value. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional art, and an object thereof is to obtain the degree of deformation of the outer peripheral shape of the measurement object with high accuracy and quantitatively, and to measure the similarity measurement object. In the case of, it is to provide a shape measuring device that can obtain the same degree of deformation.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、 1)測定対象の2値化された二次元画像の信号を得る撮
像装置と、この二次元画像の信号から測定対象の形状因
子を計測する計測部を備えた形状計測装置において、形
状因子を計測する計測部は、二次元画像の信号を基にし
て,画像の持つ測定対象の外周に対応する多数の外周点
のそれぞれの座標データを求める外周点計測部と、外周
点計測部で得られた多数の画像の外周点の座標データを
入力して,それぞれが同一の長さを持ち,互いに順次連
なり合って測定対象の外周を一巡する単位ベクトルの集
合を生成する単位ベクトル生成部と、単位ベクトル生成
部で得られた単位ベクトルの集合に対して,一定の周方
向に沿って適宜の外周点を中心とする区間Dを隔てられ
た2つの単位ベクトル間の方向差を求める1次方向差演
算部とを備え、この単位ベクトル間の方向差により測定
対象の外形形状の変形度合いを計測する構成とするこ
と、または 2)前記1項に記載の手段において、計測部が備える単
位ベクトル生成部は、外周点計測部で得られた多数の画
像の外周点の座標データを,測定対象の外周の一方向に
沿った順序に並び変える座標データ整列部と、この並び
変えられた座標データを基にして,互いに隣接する外周
点間を結ぶベクトルデータに変換するベクトルデータ化
部と、このベクトルデータ化された外周点座標データを
基にして,一定の沿面距離のピッチP毎に一定の沿面距
離Wの幅を持つ平均化窓により移動平均をとり,前記の
一定のピッチPのベクトル長さを持つ単位ベクトルの集
合に変換する単位ベクトル化部とを備える構成とするこ
と、または 3)前記1項に記載の手段において、計測部が備える単
位ベクトル生成部は、外周点計測部で得られた多数の画
像の外周点の座標データを,被測定対象物の外周の一方
向に沿った順序に並び変える座標データ整列部と、外周
点計測部で得られた多数の画像の外周点の座標データを
基に被測定対象物の二次元画像に対する面積を演算し,
この面積の予め保有している標準面積に対する倍率を演
算する面積倍率演算部と、座標データ整列部で並び変え
られた座標データと面積倍率演算部で得られた面積の倍
率データとを入力し,並び変えられた座標データに倍率
データを乗じて,並び変えられかつ正規化された座標デ
ータを得る正規化演算部と、この並び変えられかつ正規
化された座標データを基にして,互いに隣接する外周点
間を結ぶベクトルデータに変換するベクトルデータ化部
と、このベクトルデータ化された正規化外周点座標デー
タを基にして,一定の沿面距離のピッチP毎に一定の沿
面距離Wの幅を持つ平均化窓により移動平均をとり,前
記の一定のピッチPのベクトル長さを持つ単位ベクトル
の集合に変換する単位ベクトル化部とを備える構成とす
ること、または 4)前記1項から3項までのいずれかに記載の手段にお
いて、形状因子を計測する計測部は、1次方向差演算部
で得られた単位ベクトル間の方向差を入力し,その平均
値および/または偏差値および/または標準偏差値を求
める1次平均値等演算部を備え、この方向差の平均値お
よび/または偏差値および/または標準偏差値により測
定対象の外形形状の変形度合いを計測する構成とするこ
と、または 5)前記1項から4項までのいずれかに記載の手段にお
いて、形状因子を計測する計測部は、1次方向差演算部
が出力する単位ベクトル間の方向差を入力し,この方向
差の出力範囲を規制する閾値を1個あるいは2個以上有
する1次方向差規制部を備え、1次方向差規制部が有す
る閾値により区分された領域における方向差のみを取り
出して,単位ベクトル間の方向差として測定対象の外形
形状の変形度合いを計測する構成とすること、または 6)前記1項から4項までのいずれかに記載の手段にお
いて、形状因子を計測する計測部は、1次方向差演算部
が出力する単位ベクトル間の方向差を入力し,この方向
差の値の範囲を区分する閾値を1個あるいは2個以上有
し,これ等閾値を越える凸部および/またはこれ等閾値
を下回る凹部を区分したうえで,この区分された凸部お
よび/または凹部の中心位置を求める1次変化量中心位
置演算部を備え、1次変化量中心位置演算部で得られた
中心位置により測定対象の外形形状の変形度合いの大き
な位置を特定する構成とすること、または 7)測定対象の2値化された二次元画像の信号を得る撮
像装置と、この二次元画像の信号から測定対象の形状因
子を計測する計測部を備えた形状計測装置において、形
状因子を計測する計測部は、二次元画像の信号を基にし
て,画像の持つ測定対象の外周に対応する多数の外周点
のそれぞれの座標データを求める外周点計測部と、外周
点計測部で得られた多数の画像の外周点の座標データを
基にして,それぞれが同一の長さを持ち,互いに順次連
なり合って測定対象の外周を一巡する単位ベクトルの集
合を生成する単位ベクトル生成部と、単位ベクトル生成
部で得られた単位ベクトルの集合に対して一定の周方向
に沿って,ある外周点を中心とする区間Dを隔てられた
2つの単位ベクトル間の方向差を求める1次方向差演算
部と、この単位ベクトル間の方向差を入力して,一定の
周方向に沿って,適宜の外周点を中心とする区間Eを隔
てられた2点における前記の方向差の差を求める2次方
向差演算部とを備え、この単位ベクトル間の方向差の差
により測定対象の外形形状の変形度合いを計測する構成
とすること、または 8)前記7項に記載の手段において、計測部が備える単
位ベクトル生成部は、外周点計測部で得られた多数の画
像の外周点の座標データを,測定対象の外周の一方向に
沿った順序に並び変える座標データ整列部と、この並び
変えられた座標データを基にして,互いに隣接する外周
点間を結ぶベクトルデータに変換するベクトルデータ化
部と、このベクトルデータ化された外周点座標データを
基にして,一定の沿面距離のピッチP毎に一定の沿面距
離Wの幅を持つ平均化窓により移動平均をとり,前記の
一定のピッチPのベクトル長さを持つ単位ベクトルの集
合に変換する単位ベクトル化部とを備える構成とするこ
と、または 9)前記7項に記載の手段において、計測部が備える単
位ベクトル生成部は、外周点計測部で得られた多数の画
像の外周点の座標データを,被測定対象物の外周の一方
向に沿った順序に並び変える座標データ整列部と、外周
点計測部で得られた多数の画像の外周点の座標データを
基に被測定対象物の二次元画像に対する面積を演算し,
この面積の予め保有している標準面積に対する倍率を演
算する面積倍率演算部と、座標データ整列部で並び変え
られた座標データと面積倍率演算部で得られた面積の倍
率データとを入力し,並び変えられた座標データに倍率
データを乗じて,並び変えられかつ正規化された座標デ
ータを得る正規化演算部と、この並び変えられかつ正規
化された座標データを基にして,互いに隣接する外周点
間を結ぶベクトルデータに変換するベクトルデータ化部
と、このベクトルデータ化された正規化外周点座標デー
タを基にして,一定の沿面距離のピッチP毎に一定の沿
面距離Wの幅を持つ平均化窓により移動平均をとり,前
記の一定のピッチPのベクトル長さを持つ単位ベクトル
の集合に変換する単位ベクトル化部とを備える構成とす
ること、または 10)前記7項から9項までのいずれかに記載の手段に
おいて、形状因子を計測する計測部は、2次方向差演算
部で得られた単位ベクトル間の方向差の差を入力し,そ
の平均値および/または偏差値および/または標準偏差
値を求める2次平均値等演算部を備え、この方向差の差
の平均値および/または偏差値および/または標準偏差
値により測定対象の外形形状の変形度合いを計測する構
成とすること、または 11)前記7項から10項までのいずれかに記載の手段
において、形状因子を計測する計測部は、2次方向差演
算部で得られた2つの単位ベクトル間の方向差の差を入
力し,この方向差の差の出力範囲を規制する閾値を1個
あるいは2個以上有する2次方向差規制部を備え、2次
方向差規制部が有する閾値により区分された領域におけ
る方向差の差のみを取り出して,単位ベクトル間の方向
差の差として測定対象の外形形状の変形度合いを計測す
る構成とすること、または 12)前記7項から10項までのいずれかに記載の手段
において、形状因子を計測する計測部は、2次方向差演
算部が出力する単位ベクトル間の方向差の差を入力し,
この方向差の差の値の範囲を区分する閾値を1個あるい
は2個以上有し,これ等閾値を越える凸部および/また
はこれ等閾値を下回る凹部を区分し,この区分された凸
部および/または凹部の中心位置を求める2次変化量中
心位置演算部を備え、測定対象の外形形状の変形度合い
の大きな位置を特定する構成とすること、さらにまたは 13)前記1項から12項までのいずれかに記載の手段
において、形状因子を計測する計測部は、測定対象の外
形形状に関する等価的なだ円の長軸長さと,等価的なだ
円の短軸長さとの比率である長短軸比率を求める長短軸
比率演算部を備え、1次方向差演算部で得られた単位ベ
クトル間の方向差の偏差値または標準偏差値,または2
次方向差演算部で得られた単位ベクトル間の方向差の差
の偏差値または標準偏差値を一方の軸にとり,長短軸比
率演算部で得られた長短軸比率を他方の軸にとった直交
座標を作成し,この座標を基にして同一の変形度合いの
領域を区分し,この領域の同一の領域に含まれる測定対
象を変形度合いに関して同一等級品であるとして等級付
けを行う構成とすること、で達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, the above-mentioned objects are as follows: 1) An image pickup device for obtaining a signal of a binarized two-dimensional image of a measurement object, and a shape factor of the measurement object from the signal of the two-dimensional image. In a shape measuring apparatus having a measuring unit for measuring, the measuring unit for measuring a shape factor is based on a signal of a two-dimensional image, and coordinates of a plurality of outer peripheral points corresponding to the outer periphery of a measurement target held by the image. Input the coordinate data of the outer peripheral point measuring unit that obtains the data and the outer peripheral point coordinate of a large number of images obtained by the outer peripheral point measuring unit, and each has the same length, and the outer periphery of the measurement target is successively connected to each other. A unit vector generation unit that generates a set of unit vectors that make one round and a unit vector set that is obtained by the unit vector generation unit are separated from each other by a section D centered around an appropriate outer peripheral point along a constant circumferential direction. Two units And a primary direction difference calculation unit for obtaining a direction difference between vectors, and configured to measure the degree of deformation of the outer shape of the measurement target by the direction difference between the unit vectors, or 2) described in 1 above. In the means, the unit vector generation unit included in the measurement unit rearranges the coordinate data of the outer peripheral points of the multiple images obtained by the outer peripheral point measurement unit in an order along one direction of the outer periphery of the measurement target. And a vector data conversion unit that converts the rearranged coordinate data into vector data connecting adjacent outer peripheral points, and a fixed constant based on the vector data converted outer peripheral point coordinate data. A unit vector for taking a moving average with an averaging window having a width of a constant creepage distance W for each pitch P of the creepage distance and converting the moving average into a set of unit vectors having a vector length of the constant pitch P. Or 3) In the means described in 1) above, the unit vector generation unit included in the measurement unit is coordinate data of outer peripheral points of a large number of images obtained by the outer peripheral point measurement unit. Are arranged in order along one direction of the outer circumference of the object to be measured, and the coordinates of the object to be measured based on the coordinate data of the outer peripheral points of a large number of images obtained by the outer peripheral point measuring unit. Calculate the area for a three-dimensional image,
Input the area magnification calculation unit that calculates the magnification of this area with respect to the standard area held in advance, the coordinate data rearranged by the coordinate data alignment unit, and the area magnification data obtained by the area magnification calculation unit, A normalization calculation unit that multiplies the rearranged coordinate data by magnification data to obtain rearranged and normalized coordinate data, and a normalization operation unit that is adjacent to each other based on the rearranged and normalized coordinate data Based on the vector data conversion unit for converting into the vector data connecting the outer peripheral points and the normalized outer peripheral point coordinate data converted into the vector data, the width of the constant creepage distance W is set for each pitch P of the constant creepage distance. 4. A unit vectorization unit configured to take a moving average by using the averaging window and convert it to a set of unit vectors having the vector length of the constant pitch P, or ) In the means described in any one of the items 1 to 3, the measuring unit for measuring the shape factor inputs the direction difference between the unit vectors obtained by the primary direction difference calculating unit, and calculates the average value and Equipped with a calculation unit for primary average value, etc. for obtaining the deviation value and / or the standard deviation value, the degree of deformation of the outer shape of the measuring object is measured by the mean value and / or deviation value and / or standard deviation value of the direction difference 5) In the means described in any one of 1 to 4 above, the measuring unit that measures the shape factor measures the direction difference between the unit vectors output by the primary direction difference calculating unit. A primary direction difference restricting unit having one or two or more threshold values for controlling the output range of this direction difference is provided, and only the direction difference in the region divided by the threshold value of the primary direction difference restricting unit is extracted. hand, The configuration is such that the degree of deformation of the outer shape of the measurement target is measured as the directional difference between the unit vectors, or 6) in the means described in any one of items 1 to 4, the measurement unit that measures the shape factor is The direction difference between the unit vectors output by the primary direction difference calculation unit is input, and one or more threshold values for dividing the range of the value of the direction difference are provided, and the convex portions and / Alternatively, a primary change amount central position calculation unit for determining the central positions of the divided convex portions and / or concave portions after dividing the concave portions below these thresholds can be obtained by the primary change amount central position calculation unit. The position of the outer shape of the measurement target having a large degree of deformation is specified by the center position, or 7) an imaging device that obtains a binarized two-dimensional image signal of the measurement target, and the two-dimensional image Measured from signal In a shape measuring device having a measuring unit for measuring a shape factor of an object, the measuring unit for measuring the shape factor is based on a signal of a two-dimensional image, and has a large number of outer peripheral points corresponding to the outer periphery of the measuring object held by the image. Based on the coordinate data of the outer peripheral points to obtain the coordinate data of each of them, and the coordinate data of the outer peripheral points of a large number of images obtained by the outer peripheral point measurement units, each has the same length and is successively connected to each other for measurement. A unit vector generation unit that generates a set of unit vectors that goes around the outer circumference of the target, and a section centered on a certain outer circumference point along a constant circumferential direction with respect to the unit vector set obtained by the unit vector generation unit A primary direction difference calculation unit for obtaining a direction difference between two unit vectors separated by D, and a direction difference between the unit vectors are input to center an appropriate outer peripheral point along a constant circumferential direction. Separate section E A secondary direction difference calculation unit for calculating the difference in the direction difference at two different points, and the degree of deformation of the outer shape of the measurement target is measured by the difference in the direction difference between the unit vectors, or 8) In the means described in the item 7, the unit vector generation unit included in the measurement unit sets the coordinate data of the outer peripheral points of the multiple images obtained by the outer peripheral point measurement unit along one direction of the outer periphery of the measurement target. A coordinate data arranging unit that rearranges in order, a vector data converting unit that converts the rearranged coordinate data into vector data that connects adjacent outer peripheral points, and the outer peripheral point coordinates converted into vector data Based on the data, a moving average is calculated by an averaging window having a width of a constant creepage distance W for each pitch P of a constant creepage distance, and a set of unit vectors having the vector length of the constant pitch P. Or 9) In the means described in 7) above, the unit vector generating unit included in the measuring unit is the outer periphery of a large number of images obtained by the outer peripheral point measuring unit. The coordinate data alignment section that rearranges the coordinate data of the points in the order along one direction of the outer circumference of the measured object, and the measured data based on the coordinate data of the outer peripheral points of many images obtained by the outer peripheral point measurement section Calculate the area of the two-dimensional image of the object,
Input the area magnification calculation unit that calculates the magnification of this area with respect to the standard area held in advance, the coordinate data rearranged by the coordinate data alignment unit, and the area magnification data obtained by the area magnification calculation unit, A normalization calculation unit that multiplies the rearranged coordinate data by magnification data to obtain rearranged and normalized coordinate data, and a normalization operation unit that is adjacent to each other based on the rearranged and normalized coordinate data Based on the vector data conversion unit for converting into the vector data connecting the outer peripheral points and the normalized outer peripheral point coordinate data converted into the vector data, the width of the constant creepage distance W is set for each pitch P of the constant creepage distance. And a unit vectorization unit that takes a moving average by using the averaging window and converts it to a set of unit vectors having the vector length of the constant pitch P, or 0) In the means described in any one of the items 7 to 9, the measuring unit for measuring the shape factor inputs the difference in the direction difference between the unit vectors obtained by the secondary direction difference calculating unit, A secondary average value calculation unit for obtaining an average value and / or a deviation value and / or a standard deviation value is provided, and the outer shape of the object to be measured is calculated by the average value and / or the deviation value and / or the standard deviation value of the difference in the direction difference. 11) In the means described in any one of the items 7 to 10, the measuring unit for measuring the shape factor is obtained by the secondary direction difference calculating unit. The secondary direction difference regulating section is provided with the secondary direction difference regulating section having one or more threshold values for inputting the difference in the direction difference between two unit vectors and regulating the output range of this difference in direction difference. In the area divided by the threshold The difference in the direction difference between the unit vectors is taken out, and the degree of deformation of the outer shape of the measurement target is measured as the difference in the direction difference between the unit vectors, or 12) any of the items 7 to 10 above. In the means, the measuring unit for measuring the shape factor inputs the difference in the direction difference between the unit vectors output by the secondary direction difference calculating unit,
There is one or more thresholds for dividing the range of the difference value of the direction difference, and the convex portions exceeding these thresholds and / or the concave portions below these thresholds are divided, and the divided convex portions and And / or a secondary change amount central position calculation unit for determining the central position of the concave portion is provided, and a position with a large degree of deformation of the outer shape of the measurement target is specified, or or 13) the above items 1 to 12 In any one of the means described above, the measuring unit that measures the shape factor has a major axis and a minor axis that are a ratio of the major axis length of an equivalent ellipse and the minor axis length of an equivalent ellipse with respect to the outer shape of the measurement target. A deviation value or standard deviation value of the direction difference between the unit vectors obtained by the primary direction difference calculation section is provided, which is provided with a long / short axis ratio calculation section, or 2
Orthogonal with the deviation value or standard deviation value of the direction difference between the unit vectors obtained by the next direction difference calculation unit on one axis and the major / minor axis ratio obtained by the major / minor axis ratio calculation unit on the other axis. Create coordinates, divide areas with the same degree of deformation based on these coordinates, and classify measurement objects included in the same area of this area as the same grade in terms of degree of deformation. Is achieved by.

【0015】[0015]

【作用】この発明においては、 1)形状計測装置は、2値化された二次元画像の信号を
基にして、例えば、単位ベクトル生成部として,座標デ
ータ整列部,ベクトルデータ化部,単位ベクトル化部と
を有するものを用いることにより、外周点計測部におい
て、背景との境界に位置するそれぞれの外周点の、例え
ばxy座標の座標データがまず求められる。次にこれ等
の多数の外周点を、ベクトル値への変換を容易にするべ
く、座標データ整列部において画像外周の一方向に沿っ
た順序,例えば時計方向に整列し直す。続いてこの一方
向に沿って整列された座標データを用いて、ベクトルデ
ータ化部において、互いに隣接する外周点間を結ぶベク
トルデータ列に変換する。このベクトルデータ列に対し
て、単位ベクトル化部において、一定の沿面距離のピッ
チP毎に一定の沿面距離Wの幅を持つ平均化窓により移
動平均をとり,前記の一定のピッチPのベクトル長さを
持つ単位ベクトルの集合に変換する。さらにこの基準化
された単位ベクトル列を用いて、1次方向差演算部にお
いて、一定の周方向に沿って,ある外周点を中心とする
区間Dを隔てられた2つの単位ベクトル間の方向差を求
め、この方向差を両単位ベクトルの中間位置における測
定対象の外周の形状の1次変化量θd として得る。1次
方向差演算部においては、この1次変化量θd を二次元
画像の外周を一定の方向に沿って少なくとも一巡させて
求める。かくして得られた1次変化量θd により測定対
象の外周の変形量を高精度で求めることができる。
According to the present invention, 1) The shape measuring device is based on the signal of the binarized two-dimensional image, for example, as a unit vector generation unit, a coordinate data alignment unit, a vector data conversion unit, a unit vector. The coordinate data of the xy coordinates, for example, of each outer peripheral point located at the boundary with the background is first obtained in the outer peripheral point measuring unit by using the one having the digitizing unit. Next, in order to facilitate the conversion into a vector value, a large number of these outer peripheral points are rearranged in the order along one direction of the image outer periphery, for example, clockwise in the coordinate data alignment unit. Subsequently, using the coordinate data arranged along the one direction, the vector data conversion unit converts the coordinate data into a vector data string that connects adjacent outer peripheral points. The unit vectorization unit takes a moving average of this vector data string by an averaging window having a width of a constant creepage distance W for each pitch P of a constant creepage distance, and calculates the vector length of the constant pitch P. Convert to a set of unit vectors having Further, by using this standardized unit vector sequence, the primary direction difference calculator calculates a direction difference between two unit vectors separated along a constant circumferential direction by a section D centered on a certain outer peripheral point. Then, this direction difference is obtained as the primary change amount θ d of the shape of the outer circumference of the measurement target at the intermediate position between both unit vectors. In the primary direction difference calculation unit, the primary change amount θ d is obtained by making at least one round of the outer circumference of the two-dimensional image along a fixed direction. The amount of deformation of the outer circumference of the measurement target can be obtained with high accuracy from the primary change amount θ d thus obtained.

【0016】2)前記(1)項の作用に加えて、2値化
された二次元画像の信号を基にして,被測定対象物の二
次元画像に対する面積およびこの面積の予め保有してい
る標準面積に対する倍率を面積倍率演算部で演算する。
そうして、正規化演算部で一方向に沿って整列された座
標データにこの倍率データを乗じて,並び変えられかつ
正規化された座標データを得るようにする。ベクトルデ
ータ化部は、この並び変えられかつ正規化された座標デ
ータを用いて,互いに隣接する外周点間を結ぶベクトル
データ列に変換することになる。従って、寸法は異なっ
ていても互いに相似形の関係にある測定対象の変形度合
いは、同一値であるとして求めることが可能となる。
2) In addition to the action of the above item (1), the area of the object to be measured with respect to the two-dimensional image and this area are held in advance based on the signal of the binarized two-dimensional image. The area magnification calculator calculates the magnification for the standard area.
Then, the normalization operation unit multiplies the coordinate data arranged along one direction by this magnification data to obtain rearranged and normalized coordinate data. The vector data conversion unit uses this rearranged and normalized coordinate data to convert it into a vector data string that connects adjacent outer peripheral points. Therefore, even if the dimensions are different, it is possible to obtain the deformation degrees of the measurement objects that are in a similar shape and have the same value.

【0017】3)前記(1),(2)項の作用に加え
て、1次変化量θd の集合を基にして、その平均値を1
次平均値等演算部で求めることで測定対象の外周のマク
ロな変形量を求めることができる。このマクロな変形量
は、測定対象の外周の形状が真円である場合には、測定
対象の外周の曲率を示すものである。また、その偏差値
および/または標準偏差値を1次平均値等演算部で求め
ることで測定対象の外周の変形の分布量を定量的に求め
ることができる。
3) In addition to the actions of the above items (1) and (2), the average value thereof is set to 1 based on the set of the primary variation θ d.
The macro deformation amount of the outer circumference of the measurement target can be calculated by the calculation by the next average value calculation unit. This macroscopic deformation amount indicates the curvature of the outer circumference of the measurement target when the shape of the outer circumference of the measurement target is a perfect circle. Further, the distribution value of the deformation of the outer circumference of the measurement target can be quantitatively obtained by obtaining the deviation value and / or the standard deviation value by the calculation unit of the primary average value and the like.

【0018】4)前記(1)〜(3)項の作用に加え
て、1次方向差規制部に,例えば閾値として,大きな値
の閾値と,この閾値よりも小さい値の閾値である小さい
値の閾値とを設けると、1次方向差演算部で得られた1
次変化量θd は、大きな値の閾値を上限とし,かつ小さ
な値の閾値を下限とする比較的に小さい1次変化量θd
と、大きな値の前記閾値を下限とする比較的に大きな凸
部の1次変化量θd と、小さな値の前記閾値を上限とす
る比較的に大きな凹部の1次変化量θd に区分して、定
量的に求めることができる。
4) In addition to the actions of the above-mentioned items (1) to (3), the primary direction difference restricting portion has, for example, a large threshold value and a small threshold value smaller than the threshold value. And the threshold value of 1
The following variation theta d, the threshold value larger the upper limit, and a relatively small primary variation theta d to the lower limit threshold value smaller
When the primary variation theta d of large protrusions relatively to the threshold large as the lower limit, divided into primary variation theta d of relatively large recess to a maximum of the threshold value smaller Therefore, it can be obtained quantitatively.

【0019】5)形状計測装置は,前記(1)〜(4)
項の作用に加えて、測定対象の外周の形状の1次変化量
θd の集合を基にして、1次変化量中心位置演算部で、
閾値を越えていることで凸部領域が、また、閾値を下回
っていることで凹部領域が区分して取り出され、しかも
それぞれの凸部および凹部領域の中心位置が算出される
ことで、この凸部領域,凹部領域の位置を特定すること
が可能となる。
5) The shape measuring device has the above-mentioned (1) to (4).
In addition to the action of the term, based on the set of the primary change amount θ d of the shape of the outer periphery of the measurement target, the primary change amount central position calculation unit,
When the threshold value is exceeded, the convex area is extracted, and when the threshold value is less than the threshold value, the concave area is segmented and taken out, and the center position of each convex and concave area is calculated, and the convex area is calculated. It is possible to specify the positions of the partial area and the concave area.

【0020】6)形状計測装置は,前記(1),(2)
項の作用に加えて、測定対象の外周の形状の1次変化量
θd の集合を基にして、2次方向差演算部において、一
定の周方向に沿って,ある外周点を中心とする区間Eを
隔てられた2点における単位ベクトル間の方向差の差,
すなわち2次変化量θddを1次変化量θd 間の差として
求める。この2次変化量θddを二次元画像の外周を一定
の方向に沿って少なくとも一巡させて求める。かくして
得られた2次変化量θddにより測定対象の外周の選択的
変形量を高精度で求めることができる。
6) The shape measuring device has the above-mentioned (1), (2)
In addition to the action of the term, based on the set of the primary change amount θ d of the shape of the outer circumference of the measurement target, in the secondary direction difference calculation unit, a certain outer circumference point is centered along a certain circumferential direction. The difference in direction difference between unit vectors at two points separated by the interval E,
That is, the secondary change amount θ dd is obtained as the difference between the primary change amounts θ d . This secondary change amount θ dd is obtained by making at least one round of the outer circumference of the two-dimensional image along a fixed direction. The amount of selective deformation of the outer circumference of the measurement target can be obtained with high accuracy from the secondary change amount θ dd thus obtained.

【0021】7)前記(6)項の作用に加えて、2次変
化量θddの集合を基にして、その平均値を2次平均値等
演算部で求めることで測定対象の外周の選択的変形量を
求めることができる。また、その偏差値および/または
標準偏差値を2次平均値等演算部で求めることで測定対
象の外周の選択的変形の分布量を定量的に求めることが
できる。
7) In addition to the operation of the above item (6), the average value is calculated by the secondary average value calculation unit based on the set of the secondary variation θ dd , and the outer circumference of the object to be measured is selected. The amount of static deformation can be obtained. Further, the distribution value of the selective deformation of the outer circumference of the measurement target can be quantitatively obtained by obtaining the deviation value and / or the standard deviation value by the quadratic average value computing unit.

【0022】8)前記(6),(7)項の作用に加え
て、2次方向差規制部に,例えば閾値として,大きな値
の閾値と,この閾値よりも小さい値の閾値である小さい
値の閾値とを設けると、2次方向差演算部で得られた2
次変化量θddは、大きな値の閾値を上限とし,かつ小さ
な値の閾値を下限とする比較的に小さい2次変化量θdd
と、大きな値の前記閾値を下限とする比較的に大きな凸
部の2次変化量θddと、および、小さな値の前記閾値を
上限とする比較的に大きな凹部の2次変化量θddに区分
して、定量的に求めることができる。
8) In addition to the operations of the above items (6) and (7), the secondary direction difference regulating unit may have a large threshold value and a small threshold value smaller than the threshold value, for example. And the threshold value of
The secondary change amount θ dd is a relatively small secondary change amount θ dd whose upper limit is a large threshold value and whose lower limit is a small threshold value.
When a secondary variation theta dd large convex portion relatively to the lower the threshold value of the larger value, and, the threshold value of the smaller value to the secondary variation theta dd of relatively large recesses of up It can be classified and obtained quantitatively.

【0023】9)前記(6)〜(8)項の作用に加え
て、2次変化量θddの集合を基にして、2次変化量中心
位置演算部で、閾値を越えていることで凸部領域が、ま
た、閾値を下回っていることで凹部領域が区分して取り
出され、しかもそれぞれの凸部および凹部領域の中心位
置が算出されることで、この凸部領域,凹部領域の位置
を特定することが可能となる。
9) In addition to the actions of the above items (6) to (8), the threshold value is exceeded in the secondary change amount central position calculation unit based on the set of the secondary change amount θ dd. If the convex area is below the threshold value, the concave area is divided and taken out, and the center positions of the convex area and the concave area are calculated to determine the positions of the convex area and the concave area. Can be specified.

【0024】10)前記(1)〜(9)項の作用に加え
て、測定対象の外周の等価的なだ円の長軸長さと短軸長
さとの比率である長短軸比率を算出し、この長短軸比率
を一方の軸とし、他方の軸を1次変化量θd または2次
変化量θddとする二次元座標を設定する。この二次元座
標を基にして、同一の変形度合いの領域を区分し,この
領域の同一の領域に含まれる測定対象を変形度合いに関
して同一等級品であるとして等級付けを行うことで、測
定対象の変形度合いに関する等級付けを定量的かつ一義
的に行うことが可能となる。
10) In addition to the operations of the above items (1) to (9), the ratio of the major axis to the minor axis, which is the ratio of the major axis length to the minor axis length of the equivalent ellipse of the outer circumference of the object to be measured, is calculated, Two-dimensional coordinates are set with this long / short axis ratio as one axis and the other axis as the primary change amount θ d or the secondary change amount θ dd . Based on these two-dimensional coordinates, areas with the same degree of deformation are divided, and measurement objects included in the same area of this area are graded as the same grade product with respect to the degree of deformation. It becomes possible to quantitatively and uniquely perform the grading regarding the degree of deformation.

【0025】[0025]

【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 実施例1;図1は、請求項1,2,4に対応するこの発
明の一実施例による形状計測装置を説明するブロック図
である。図2は、図1中に示した計測部で得られる被測
定対象物の画像を説明するグラフであり、(a)は、外
周点計測部で得られる画像を説明するグラフであり、
(b)は、外周点座標列を説明するグラフであり、
(c)は、周方向整列座標列を説明するグラフある。図
3は、図1中に示した計測部の要部で得られるデータを
説明する説明図であり、(a)は、外周点座標列の説明
図であり、(b)は、周方向整列座標列の説明図であ
り、(c)は、ベクトルの集合の説明図であり、(d)
は、単位ベクトルの集合の説明図であり、(e)は、1
次変化量の説明図である。図4は、単位ベクトル集合を
求める方法を説明するグラフである。図5は、被測定対
象物の基本形状が円形である場合の図1中に示した計測
部の動作を説明するグラフであり、(a)は被測定対象
物の外形形状のグラフであり、(b)は、1次変化量の
グラフである。図6は、被測定対象物の基本形状が平面
状である場合の図1中に示した計測部の動作を説明する
グラフであり、(a)は被測定対象物の外形形状のグラ
フであり、(b)は、1次変化量のグラフである。図1
において、図17,図18に示した従来例による形状計
測装置と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略
する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Embodiment 1; FIG. 1 is a block diagram for explaining a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2, and 4. FIG. 2 is a graph for explaining an image of the object to be measured obtained by the measuring unit shown in FIG. 1, and FIG. 2A is a graph for explaining an image obtained by the outer peripheral point measuring unit.
(B) is a graph explaining the outer peripheral point coordinate sequence,
(C) is a graph explaining a circumferentially aligned coordinate sequence. 3A and 3B are explanatory diagrams for explaining data obtained in the main part of the measurement unit shown in FIG. 1, FIG. 3A is an explanatory diagram of an outer peripheral point coordinate sequence, and FIG. It is an explanatory view of a coordinate sequence, (c) is an explanatory view of a set of vectors, (d)
Is an explanatory diagram of a set of unit vectors, and (e) is 1
It is explanatory drawing of the amount of next change. FIG. 4 is a graph illustrating a method of obtaining a unit vector set. FIG. 5 is a graph for explaining the operation of the measuring unit shown in FIG. 1 when the basic shape of the measured object is circular, and (a) is a graph of the outer shape of the measured object, (B) is a graph of the primary change amount. FIG. 6 is a graph for explaining the operation of the measuring unit shown in FIG. 1 when the basic shape of the measured object is flat, and (a) is a graph of the outer shape of the measured object. , (B) are graphs of the primary change amount. Figure 1
In FIG. 17, the same parts as those of the conventional shape measuring apparatus shown in FIGS.

【0026】図1において、1は、図17に示した従来
例による形状計測装置9に対して、画像外周長計測部7
に替えて形状因子を計測する計測部3を用いるようにし
た形状計測装置である。計測部3は、単位ベクトル生成
部2と、1次方向差演算部31と、1次平均値等演算部
としての単位ベクトル間の方向差の平均値を算出する平
均値演算部311、および、1次平均値等演算部として
の単位ベクトル間の方向差の偏差値を求める偏差値演算
部312とを備えている。また、単位ベクトル生成部2
は、メモリ部21と、外周点計測部22と、座標データ
整列部23と、ベクトルデータ化部24と、単位ベクト
ル化部25とを備えている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an image outer circumference length measuring unit 7 for the shape measuring apparatus 9 according to the conventional example shown in FIG.
The shape measuring apparatus is configured to use a measuring unit 3 that measures a shape factor instead of the shape measuring apparatus. The measurement unit 3 includes a unit vector generation unit 2, a primary direction difference calculation unit 31, an average value calculation unit 311 that calculates an average value of direction differences between unit vectors as a primary average value calculation unit, and A deviation value calculation unit 312 that calculates a deviation value of a directional difference between unit vectors as a calculation unit for the primary average value and the like is provided. Also, the unit vector generation unit 2
Includes a memory unit 21, an outer peripheral point measurement unit 22, a coordinate data alignment unit 23, a vector data conversion unit 24, and a unit vector conversion unit 25.

【0027】前述したように、外周点検出部6は、前述
した信号5aを入力して、カメラ装置51の主走査方向
〔ここでは、図2(a)中のx方向がカメラ装置51の
水平走査方向であるとする。〕に対する測定対象4の二
次元画像と背景の画像との境界、すなわち、測定対象4
の外周点を検出して、図2(a)中に例示するごとき画
像データである信号6aを得る回路装置である。メモリ
部21は、この信号6aを入力して格納する回路装置で
ある。形状計測装置1では、位置センサ49から信号4
9aが出力されたタイミングでの、測定対象4の全ての
信号6aのメモリ部21への格納の終了後に、外周点計
測部22において、それぞれの外周点の座標列にまず変
換して保存する。その際、データ数を極力減らすため
に、それぞれの外周点は、図2(b)中に示すように、
信号6aにおいて、カメラ装置51の主走査方向に整列
する画素群の外周に接する両端部の画素の持つ座標とし
て整理することが好ましいものである。かくして、外周
点計測部22で、図3(a)に例示するような形に整理
することが可能な外周点座標列B(x,y)がまず求め
られて保存される。
As described above, the outer peripheral point detection unit 6 inputs the above-mentioned signal 5a and the main scanning direction of the camera device 51 [here, the x direction in FIG. 2A is the horizontal direction of the camera device 51]. It is assumed that the scanning direction is set. ], The boundary between the two-dimensional image of the measuring object 4 and the background image, that is, the measuring object 4
2A is a circuit device for detecting an outer peripheral point of the signal and obtaining a signal 6a which is image data as illustrated in FIG. The memory unit 21 is a circuit device that receives and stores the signal 6a. In the shape measuring device 1, the signal 4 from the position sensor 49
After the storage of all the signals 6a of the measurement target 4 in the memory unit 21 at the timing when 9a is output, the outer peripheral point measuring unit 22 first converts and stores the coordinate string of each outer peripheral point. At that time, in order to reduce the number of data as much as possible, the respective outer peripheral points are, as shown in FIG.
In the signal 6a, it is preferable to arrange the coordinates of the pixels at both ends in contact with the outer periphery of the pixel group aligned in the main scanning direction of the camera device 51. Thus, the outer peripheral point measuring unit 22 first obtains and stores the outer peripheral point coordinate sequence B (x, y) that can be arranged in the form illustrated in FIG.

【0028】次に、座標データ整列部23において、外
周点座標列B(x,y)から、図2(c)中に例示する
ように、最も小さいy座標の値を持ち,かつその中で最
も小さいx座標の値を持つ外周点〔図2(c)中に0点
として示してある。〕を開始点として、一定方向(この
実施例の場合では時計方向)に,しかもいわゆる一筆書
きによる順序に、図3(b)に例示するような形に図3
(a)による全外周点が並び替えられて保存される。こ
れを外周点座標列C(x,y)と呼ぶこととする。信号
6a中に穴が存在する場合には、外周点座標列C(x,
y)を求める過程で、穴の部分は一筆書きされる部分か
ら外れていることから、穴に対応する外周点は除去され
る。従って、外周点座標列C(x,y)による外周点の
点数は、外周点座標列B(x,y)による外周点の点数
よりも低減される。なお、外周点座標列C(x,y)
は、測定対象4の外周の変形量の算出を、測定対象4の
全周について完全に実施できるようにするために、測定
対象4の外周を1周する分に加えて後記する(式6)に
よるβだけ余分に求めておく必要が有る。従って、開始
点およびそれに続く外周点座標列B(x,y)の一部の
外周点は、外周点座標列C(x,y)を求めるのに際し
て2度利用されることとなる。
Next, the coordinate data alignment unit 23 has the smallest y-coordinate value from the outer peripheral point coordinate sequence B (x, y) as shown in FIG. The outer peripheral point having the smallest x-coordinate value [indicated as 0 point in FIG. 2 (c)]. 3] in a fixed direction (clockwise in the case of this embodiment), and in the order of so-called one-stroke writing, as shown in FIG.
All the outer peripheral points according to (a) are rearranged and saved. This will be referred to as an outer peripheral point coordinate sequence C (x, y). If there is a hole in the signal 6a, the outer peripheral point coordinate sequence C (x,
In the process of obtaining y), since the hole portion is out of the portion to be drawn with one stroke, the outer peripheral point corresponding to the hole is removed. Therefore, the number of outer peripheral points in the outer peripheral point coordinate sequence C (x, y) is smaller than the number of outer peripheral points in the outer peripheral point coordinate sequence B (x, y). In addition, the peripheral point coordinate sequence C (x, y)
Will be described later in addition to the amount of one round of the outer circumference of the measurement target 4 so that the calculation of the deformation amount of the outer circumference of the measurement target 4 can be performed completely for the entire circumference of the measurement target 4 (Equation 6). It is necessary to obtain only β due to. Therefore, the start point and a part of the outer peripheral points of the outer peripheral point coordinate sequence B (x, y) are used twice when determining the outer peripheral point coordinate sequence C (x, y).

【0029】次に、座標データ整列部23に保存されて
いる絶対座標で表現された外周点座標列C(x,y)を
用いて、ベクトルデータ化部(以降、ベクターと略称す
ることがある。)24において、前記の開始点である0
点を起点として、互いに隣接する外周点の間を結ぶベク
トルV(Δx,Δy)の集合に変換し保存する。ここ
で、それぞれのΔx,Δyは、(式2)によるΔxn
よびΔyn として定義されるものであり、外周点座標列
C(x,y)内の相互に隣接する2点間の、それぞれの
直交成分距離である。
Next, using the outer peripheral point coordinate sequence C (x, y) stored in the coordinate data alignment unit 23 and expressed in absolute coordinates, a vector data conversion unit (hereinafter, may be simply referred to as a vector). .) 24, the starting point is 0.
The points are converted into a set of vectors V (Δx, Δy) connecting the adjacent outer peripheral points with each other as the starting points and stored. Here, the respective Δx and Δy are defined as Δx n and Δy n according to (Equation 2), and between two points adjacent to each other in the outer peripheral point coordinate sequence C (x, y), respectively. Is the orthogonal component distance of.

【0030】[0030]

【数2】 Δxn =xn+1 −xn ………………(2.1) Δyn =yn+1 −yn ………………(2.2) このようにして、長さが〔(Δxn 2 +(Δ
n 2 1/2 で,方向がarctan(Δxn /Δy
n )のベクトルの集合V(x,y)が、図3(c)に例
示した形に整理されて得られる。なお、このベクトルの
集合V(x,y)も、前述の外周点座標列C(x,y)
と同様な理由により、測定対象4の外周を1周する分に
加えて後記する(式6)によるβだけ余分に求めておく
必要が有る。
[Formula 2] Δx n = x n + 1 −x n ………… (2.1) Δy n = y n + 1 −y n ………… (2.2) In this way , The length is [(Δx n ) 2 + (Δ
y n ) 2 ] 1/2 and the direction is arctan (Δx n / Δy
A vector set V (x, y) of n ) is arranged and obtained in the form illustrated in FIG. The vector set V (x, y) is also the outer peripheral point coordinate sequence C (x, y) described above.
For the same reason as above, in addition to one round of the outer circumference of the measurement target 4, it is necessary to additionally obtain β by (Expression 6) described later.

【0031】ここでベクトルの集合V(x,y)は、有
限な画素数による外周点座標列C(x,y)を基にして
得られた値であるので、ベクトルの集合V(x,y)を
そのまま用いて形状データを求めると、画像の標本化に
よる影響により、測定対象4の実際の変形よりも大きく
変形しているがごとき、実際の変形量とは異なる形状デ
ータが得られてしまう懸念が有る。これを解消するため
に、ベクター24に保存されているこのベクトルの集合
V(x,y)を用いて、単位ベクトル化部(以降、単位
ベクターと略称することがある。)25において、等し
い長さPを持つ単位ベクトルの集合Q(a,b)にさら
に変換して保存する。ベクトルの集合V(x,y)か
ら、等しい長さPを持つ単位ベクトルの集合Q(a,
b)に変換する方法としては2通りの方法が有る。な
お、これ等から得られる結果は同一である。まず第一の
方法は、ベクトルの集合V(x,y)の各要素の長さ
〔(Δxn2 +(Δyn 2 1/2 の全外周点を順次
巡る全周囲長(L=Σ〔(Δxn 2 +(Δyn 2
1/2 )をまずとり、この全周囲長Lを、一定の沿面距離
幅W(=nP、n>1)の区間における、一定の沿面距
離ピッチP毎に移動平均をとって、一定の沿面距離ピッ
チP毎に単位化すると共に、その方向を定めるものであ
る。この沿面距離ピッチP,沿面距離幅Wのとり方を、
図4に例示する。また、第二の方法は、前記全周囲長L
を、一定の沿面距離ピッチP毎に区切った後に、一定の
沿面距離幅W毎に移動平均をとるものである。これ等に
より、カメラ装置51の画素数が有限であることが原因
となって生じるエラーを除去することが可能となるので
ある。すなわち、単位ベクトルの集合Q(a,b)の各
要素a,bは、(式3)による値となり、図3(d)に
例示した形に整理されて求めることができる。以上によ
り、測定対象4の外周の沿面を一定の周方向に沿って、
互いに順次連なり合う単位ベクトルの集合Qが得られ
る。
Here, the set of vectors V (x, y) is
Based on the peripheral point coordinate sequence C (x, y) with a limited number of pixels
Since it is the obtained value, the set of vectors V (x, y) is
If you use it as it is to obtain shape data,
Due to the influence of the
If it is deformed, the shape
There is a concern that data will be obtained. To eliminate this
, The set of this vector stored in vector 24
Using V (x, y), a unit vectorization unit (hereinafter, unit
Sometimes abbreviated as vector. ) In 25, equal
Further, we have a set Q (a, b) of unit vectors with a large length P.
Convert to and save. Vector set V (x, y)
, A set of unit vectors Q (a,
There are two methods for converting into b). Na
The results obtained from these are the same. First of all
The method is the length of each element of the vector set V (x, y)
[(Δxn)2+ (Δyn)2]1/2All outer peripheral points of
Total perimeter (L = Σ [(Δxn) 2+ (Δyn)2]
1/2) Is taken first, and this total perimeter L is set to a constant creepage distance.
Constant creepage distance in the section of width W (= nP, n> 1)
A moving average is taken for each separation pitch P to obtain a constant creepage distance pitch.
The unit is set for each chip P and the direction is determined.
It How to take the creepage distance pitch P and the creepage distance width W is
An example is shown in FIG. In addition, the second method is that the total perimeter L
Is divided into fixed creeping distance pitches P,
The moving average is taken for each creeping distance width W. To these
Due to the limited number of pixels in the camera device 51
Since it is possible to remove the error that occurs due to
is there. That is, each of the set of unit vectors Q (a, b)
The elements a and b have the values according to (Equation 3), and as shown in FIG.
It can be obtained by organizing in the illustrated form. Based on the above
, Along the outer peripheral surface of the measuring object 4 along a constant circumferential direction,
A set Q of unit vectors that are successively connected to each other is obtained.
It

【0032】[0032]

【数3】 a=ΣΔxn …………………………(3.1) b=ΣΔyn …………………………(3.2) ただし、一定の沿面距離ピッチP,一定の沿面距離幅W
毎にベクトルの集合V(x,y)の要素(Δxn ,Δy
n )を区切る際には、要素(Δxn ,Δyn )の細分化
を行って、精度の高い沿面距離ピッチP,沿面距離幅W
を得るようにすることが必要である。この細分化を行う
際には、沿面距離幅Wを沿面距離ピッチPの整数倍(す
なわち、nが整数であると言うことである。)値に設定
することで、要素(Δxn ,Δyn )の細分化等を行う
演算を簡略化することが可能となる。なお、この単位ベ
クトルの集合Q(a,b)についても、前述の外周点座
標列C(x,y)と同様な理由により、測定対象4の外
周を1周する分に加えて後記する(式6)によるβだけ
余分に求めておく必要が有る。
## EQU3 ## a = ΣΔx n …………………… (3.1) b = ΣΔy n ……………… (3.2) However, a constant creepage distance pitch P , Certain creepage width W
The elements (Δx n , Δy) of the vector set V (x, y) for each
When dividing n ), the elements (Δx n , Δy n ) are subdivided, and the creeping distance pitch P and the creeping width W with high accuracy are obtained.
It is necessary to get When performing this subdivision, by setting the creepage distance width W to an integer multiple of the creepage distance pitch P (that is, n is an integer), the element (Δx n , Δy n ) is set. ) It is possible to simplify the calculation for subdividing. Note that this set of unit vectors Q (a, b) will also be described later in addition to the amount of one round of the outer circumference of the measurement target 4 for the same reason as the outer peripheral point coordinate sequence C (x, y) described above. It is necessary to obtain an extra β by Equation 6).

【0033】前述したところにより得られた基準化され
た単位ベクトルの集合Q(a,b)を用いて、測定対象
4の外周の1次変化量θd (外周点における接線の方向
と言うこともできる。)が、1次方向差演算部31で算
出されて保存される。ここで、測定対象4の外周の形状
の1次変化量θd は、ある距離D(=mP,m>1)だ
け互いに離間されている2点の外周点間における、単位
ベクトルの方向(θj)の変化として定義することがで
きるものである。距離Dの値は、対象としている外周形
状の変形度合いによって、適宜に選定することが可能で
ある。かくして1次変化量θd は、ベクトルの集合Q
(a,b)を用いて(式4)で示す値として算出され
る。
Using the set of standardized unit vectors Q (a, b) obtained as described above, the primary change amount θ d of the outer circumference of the object 4 to be measured (which is called the direction of the tangent line at the outer circumference point) Is calculated and stored in the primary direction difference calculation unit 31. Here, the primary change amount θ d of the shape of the outer circumference of the measurement target 4 is the direction (θ) of the unit vector between the two outer circumference points that are separated from each other by a distance D (= mP, m> 1). It can be defined as a change of j ). The value of the distance D can be appropriately selected according to the degree of deformation of the target outer peripheral shape. Thus, the primary change amount θ d is the vector set Q
It is calculated as a value shown in (Equation 4) using (a, b).

【0034】[0034]

【数4】θd =arctan{〔a(j+k) −a(j) 〕 /〔a(j+k) −a(j) 〕} ………(4) ただし、θd は、測定対象4の外周を一周する場合に、
開始点における値が0〔rad〕である場合を例にとる
と、0→π→2π→3π・・・・→2π〔rad〕(外
周を一周して開始点に戻ったということは、途中経過の
いかんに係わらず、θd の値が2π〔rad〕になるこ
とになるためである。)となるように、連続する数値と
なるように扱うものとする。
Equation 4] θ d = arctan {[a (j + k) -a ( j) ] / [a (j + k) -a ( j) ]} ......... (4) However, theta d is measured When going around the outer circumference of the target 4,
Taking the case where the value at the start point is 0 [rad] as an example, 0 → π → 2π → 3π ... · → 2π [rad] (It means that after going around the outer circumference to the start point, This is because the value of θ d becomes 2π [rad] regardless of the progress, and the values are treated as continuous numerical values.

【0035】測定対象4の外周の1周+βについて求め
られた単位ベクトルの集合Q(a,b)について、その
1次変化量θd が測定対象4の全周について算出され
る。なお、単位ベクトルQ(a,b)の1次変化量θd
は、後記する実施例2で述べる2次変化量θddを求める
ためには、測定対象4の外周を1周する分に加えて後記
する(式8)によるγだけ余分に求めておく必要が有
る。このためには、外周点座標列C(x,y)も、測定
対象4の外周を1周する分に加えてβ〔(式6)を参
照〕+γだけ余分に求めておく必要が有ることになる。
For the set Q (a, b) of the unit vectors obtained for one round + β of the outer circumference of the measuring object 4, the primary change amount θ d is calculated for the entire circumference of the measuring object 4. Note that the primary change amount θ d of the unit vector Q (a, b)
In order to obtain the secondary change amount θ dd described in Example 2 to be described later, it is necessary to additionally obtain γ according to (Equation 8) described below in addition to the amount of one round of the outer circumference of the measurement target 4. There is. For this purpose, it is necessary to additionally calculate the outer peripheral point coordinate sequence C (x, y) by β [see (Equation 6)] + γ in addition to the amount of one round of the outer periphery of the measurement target 4. become.

【0036】1次変化量θd の算出に続いて、この1次
変化量θd の平均値M,偏差値S2を、平均値Mについ
ては平均値演算部311で、また、偏差値S2 について
は偏差値演算部312において、(式5)に示す関係に
よりそれぞれ算出して保存される。ここで、Kは、測定
対象4の外周の長さをLとすると、沿面距離ピッチPを
用いてL/Pで表すことができる外周点の点数であり、
平均値Mおよび偏差値S2 を求める際のデータ個数であ
る。
Subsequent to the calculation of the primary change amount θ d , the average value M and the deviation value S 2 of the primary change amount θ d are calculated. The value 2 is calculated and stored in the deviation value calculator 312 according to the relationship shown in (Equation 5). Here, K is the number of outer peripheral points that can be represented by L / P using the creepage distance pitch P, where L is the outer peripheral length of the measurement object 4,
It is the number of data when the average value M and the deviation value S 2 are obtained.

【0037】[0037]

【数5】 M =(1/K)×Σθd …………(5.1) S2 =(1/K)×Σ(θd −M)2 …(5.2) 形状計測装置1が備える計測部3では、このようにし
て、測定対象4の2値化像の信号5aを基にして、測定
対象4の外周の変形度合いを示す計測値として、1次変
化量θd およびその平均値M,その偏差値S2 とが求め
られる。これ等の量は、信号6a,外周点座標列B
(x,y)等と共に、従来例の形状計測装置9の場合と
同様に、信号バス81を介してcpu82,表示装置8
3等に伝送され、等級付けの作業用に供せられる。
Equation 5] M = (1 / K) × Σθ d ............ (5.1) S 2 = (1 / K) × Σ (θ d -M) 2 ... (5.2) shape measuring apparatus 1 In this way, in the measurement unit 3 included in the measurement target 4, the primary change amount θ d and the primary change amount θ d are measured as the measurement value indicating the degree of deformation of the outer circumference of the measurement target 4 based on the signal 5a of the binarized image of the measurement target 4. An average value M and its deviation value S 2 are obtained. These quantities are calculated by the signal 6a and the outer peripheral point coordinate sequence B.
Together with (x, y) and the like, the cpu 82 and the display device 8 are connected via the signal bus 81 as in the case of the conventional shape measuring device 9.
It is transmitted to 3rd grade and used for grade work.

【0038】ここで、前記したβについて図7を用いて
説明する。図7中では、外周点は、Q0 ,Q1 ,Q2
・・・QK-2 ,QK-1 ,QK として示されており、合計
K(≒L/P)個の外周点が存在している。K個目の外
周点は、開始点Q0 と合致しているとして描かれてい
る。1次変化量θd を、図7中に示した円形状の基本形
状を持つ測定対象4の全外周について求めるには、外周
点Q0 から開始して外周点QK までを求めることにな
る。ところで、外周点QK における1次変化量θdを求
めるには、外周点QK から前記の距離D〔図7では、D
=5P(すなわち、m=5)として描かれている。〕だ
け離れた点(図7では、Q5 として描かれている。)の
単位ベクトルが必要になる。この外周点Q5 の単位ベク
トルを求めるには、沿面距離幅W〔図7では、W=6P
(すなわち、n=6)として描かれている。〕の1/2
だけ進んだ先の外周点(図7では、Q8 として描かれて
いる。)の外周点座標C(x,y)が必要になることに
なる。すなわち必要となるβは、(式6)に示す値とな
る。
The above β will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the outer peripheral points are Q 0 , Q 1 , Q 2 ·
... Q K-2 , Q K-1 , and Q K , and there are a total of K (≈L / P) outer peripheral points. The Kth peripheral point is drawn as coincident with the starting point Q 0 . In order to obtain the primary change amount θ d with respect to the entire outer circumference of the measurement object 4 having the circular basic shape shown in FIG. 7, it is necessary to start from the outer circumference point Q 0 to the outer circumference point Q K. . Meanwhile, in order to determine the primary variation theta d at the outer point Q K, the distance D [7 of the from the outer peripheral point Q K, D
= 5P (ie, m = 5). ] Unit vectors of points (depicted as Q 5 in FIG. 7) are required. To obtain the unit vector of the outer peripheral point Q 5 , the creeping distance width W [in FIG. 7, W = 6P
(Ie, n = 6). ] Of 1/2
The outer peripheral point coordinates C (x, y) of the outer peripheral point (indicated as Q 8 in FIG. 7) that has advanced by just that amount are required. That is, the required β is the value shown in (Equation 6).

【0039】[0039]

【数6】 β=〔m+(1/2)n〕×P …………(6) 図1に示す実施例1では、前述の構成としたことによ
り、測定対象4の基本形状が図5(a)に示すように円
形である場合に、変形の全く無い理想的な外周の形状を
持つ場合(図5中に点線で示した。)と対比させて、そ
の理想的な外周に対する変形度合いを1次変化量θd
表現する図5(b)に例示したようなグラフが得られ
る。また、測定対象4の基本形状が図6(a)に示すよ
うにほぼ平面である場合に、変形の全く無い理想的な平
面を外周の形状として持つ場合(図6中に点線で示し
た。)と対比させて、その理想的な外周に対する変形度
合いを1次変化量θd で表現する図6(b)に例示した
ようなグラフが得られる。1次変化量θd は、図5
(b),図6(b)中に示すように、測定対象4の変形
度合いが顕著な部位では大きな値となり、その変形度合
いが少ない部位では小さい値となって得られるものであ
る。
[Equation 6] β = [m + (1/2) n] × P (6) In the first embodiment shown in FIG. 1, the basic shape of the measuring object 4 is as shown in FIG. As shown in (a), when the shape is circular, the degree of deformation with respect to the ideal outer circumference is compared with the case where the shape has an ideal outer circumference without any deformation (shown by the dotted line in FIG. 5). A graph as illustrated in FIG. 5B is obtained, which expresses the first-order variation θ d . Further, when the basic shape of the measurement target 4 is a substantially flat surface as shown in FIG. 6A, the ideal outer surface has an ideal flat surface without any deformation (shown by a dotted line in FIG. 6). ), A graph as illustrated in FIG. 6B is obtained in which the degree of deformation with respect to the ideal outer circumference is represented by the primary change amount θ d . The primary change amount θ d is shown in FIG.
As shown in (b) and FIG. 6 (b), a large value is obtained in a portion where the deformation degree of the measurement object 4 is remarkable, and a small value is obtained in a portion where the deformation degree is small.

【0040】また、平均値演算部311で求められた1
次変化量θd の平均値は、測定対象4の外周のマクロな
変形度合いを示すものであり、偏差値演算部312で求
められた1次変化量θd の偏差値は、測定対象4の外周
の変形度合いの分布量を示すものであり、これらによ
り、測定対象4の外周の変形度合いを、定量的にかつ高
精度で求めることができるのである。
In addition, 1 obtained by the average value calculation unit 311
The average value of the secondary change amount θ d indicates the macroscopic deformation degree of the outer circumference of the measurement target 4, and the deviation value of the primary change amount θ d obtained by the deviation value calculation unit 312 is the deviation value of the measurement target 4. This shows the distribution amount of the degree of deformation of the outer circumference, and the degree of deformation of the outer circumference of the measurement object 4 can be quantitatively and highly accurately obtained from them.

【0041】実施例2;図8は、請求項7,8,10に
対応するこの発明の一実施例による形状計測装置を説明
するブロック図である。図9は、被測定対象物の基本形
状がだ円形である場合の図8中に示した計測部の動作を
説明するグラフであり、(a)は被測定対象物の外形形
状のグラフであり、(b)は、図9(a)に対する1次
変化量のグラフであり、(c)は、図9(a)に対する
2次変化量のグラフである。図8において、図1に示し
た請求項1,2,4に対応するこの発明の一実施例によ
る形状計測装置、および、図17,図18に示した従来
例による形状計測装置と同一部分には同じ符号を付し、
その説明を省略する。
Embodiment 2; FIG. 8 is a block diagram for explaining a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention corresponding to claims 7, 8 and 10. FIG. 9 is a graph for explaining the operation of the measuring unit shown in FIG. 8 when the basic shape of the measured object is an ellipse, and (a) is a graph of the outer shape of the measured object. , (B) are graphs of the primary change amount with respect to FIG. 9 (a), and (c) is a graph of the secondary change amount with respect to FIG. 9 (a). In FIG. 8, the same parts as the shape measuring apparatus according to one embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2, and 4 shown in FIG. 1 and the shape measuring apparatus according to the conventional example shown in FIGS. Have the same sign,
The description is omitted.

【0042】図8において、1Aは、図1に示した請求
項1,2,4に対応するこの発明の一実施例による形状
計測装置1に対して、形状因子を計測する計測部3に替
えて計測部3Aを用いるようにした形状計測装置であ
る。計測部3Aは、計測部3から平均値演算部311お
よび偏差値演算部312を除くと共に、2次方向差演算
部32、および2次平均値等演算部としての2次平均値
演算部321,2次偏差値演算部322を備えている。
2次方向差演算部32は、実施例1で説明済の1次方向
差演算部31で求められた測定対象4の外周の1次変化
量θd を用いて、測定対象4の外周の2次変化量θdd
算出する。ここで、測定対象4の外周の形状の2次変化
量θddは、ある距離E(=qP,q>1)だけ互いに離
間されている2点の外周点間における、1次変化量θd
の変化として定義することができるものである。距離E
の値は、対象としている外周の形状の変形度によって、
適宜に選定することが可能であるが、測定対象4が、例
えば基本形状がだ円状であり、その外周にある間隔Hを
置いて局部的な変形が存在している場合に、距離Eを間
隔Hの1/2以下に定めることにより、測定対象4がだ
円状であることによる変形成分がほぼ除去されて、局部
的な変形の検出が容易になる。かくして2次変化量θdd
は、1次変化量θd を用いて(式7)に示す値として算
出される。
In FIG. 8, 1A is replaced with a measuring unit 3 for measuring a shape factor in the shape measuring apparatus 1 according to one embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2 and 4 shown in FIG. The shape measuring apparatus uses the measuring unit 3A. The measurement unit 3A excludes the average value calculation unit 311 and the deviation value calculation unit 312 from the measurement unit 3, and the secondary direction difference calculation unit 32 and the secondary average value calculation unit 321, which is a calculation unit of the secondary average value and the like. A secondary deviation value calculation unit 322 is provided.
The secondary direction difference calculation unit 32 uses the primary change amount θ d of the outer circumference of the measurement target 4 obtained by the primary direction difference calculation unit 31 described in the first embodiment to determine the value of the outer circumference of the measurement target 4. The next change amount θ dd is calculated. Here, the secondary change amount θ dd of the shape of the outer circumference of the measurement target 4 is a primary change amount θ d between two outer circumference points that are separated from each other by a distance E (= qP, q> 1).
Can be defined as the change of. Distance E
The value of depends on the degree of deformation of the target outer shape,
The distance E can be selected as appropriate, but when the measurement object 4 has, for example, an oval basic shape and a local deformation exists at an interval H on the outer circumference thereof, the distance E is set to By setting the distance H to 1/2 or less, the deformation component due to the ellipse-shaped measurement object 4 is almost removed, and the local deformation can be easily detected. Thus, the secondary variation θ dd
Is calculated as a value shown in (Equation 7) using the primary change amount θ d .

【0043】[0043]

【数7】 θdd(i) =θd(k+E)−θd(k) ……………(7) この2次変化量θddは、測定対象4の全周について算出
される。2次変化量θ ddを測定対象4の全外周について
算出するためには、1次変化量θd として、測定対象4
の外周の1周+γについて求められた1次変化量θd
必要である。その理由の説明を、前述したβが必要とな
る理由の説明に準じて以下で行うこととする。2次変化
量θddを測定対象4の全外周について求めるには、1周
目の外周点から前記の距離Eだけ離れた点の1次変化量
θd が必要になる。すなわち必要となるγは、(式8)
に示す値となる。
(7) θdd (i)= Θd (k + E)−θd (k) …………… (7) This secondary change θddIs calculated for the entire circumference of measurement object 4
To be done. Secondary change θ ddFor the entire circumference of measurement object 4
In order to calculate,dAs measurement target 4
1st-order variation θ obtained for 1 round of the outer circumference of +dBut
is necessary. For the explanation of the reason, β mentioned above is necessary.
Based on the explanation of the reason, the following will be performed. Secondary change
Quantity θddTo obtain the entire circumference of measurement object 4,
Amount of primary change at a point separated by the distance E from the outer peripheral point of the eye
θdWill be required. That is, the required γ is (Equation 8)
It becomes the value shown in.

【0044】[0044]

【数8】 γ=q×P …………………………………(8) 2次変化量θddの算出に続いて、この2次変化量θdd
平均値M,偏差値S2を、平均値Mについては2次平均
値演算部321で、また、偏差値S2 については2次偏
差値演算部322において、(式9)に示す関係により
それぞれ算出される。なおiは、2次変化量θddのデー
タ個数であり、i=q/Kである。
Equation 8] γ = q × P ....................................... (8 ) following the calculation of the secondary variation theta dd, average value M, the deviation of the secondary variation theta dd The value S 2 is calculated by the secondary average value calculation unit 321 for the average value M and the secondary deviation value calculation unit 322 for the deviation value S 2 according to the relationship shown in (Equation 9). Note that i is the number of data of the secondary change amount θ dd , and i = q / K.

【0045】[0045]

【数9】 M =(1/i)×Σθdd …………(9.1) S2 =(1/i)×Σ(θdd−M)……(9.2) 形状計測装置1Aが備える計測部3Aでは、このように
して、測定対象4の2値化像の信号5aを基にして、測
定対象4の変形度合いを示す計測値として、2次変化量
θddおよびその平均値M,その偏差値S2 とが求められ
る。これ等の量は、信号6a,外周点座標列B(x,
y)等と共に、従来例の形状計測装置9の場合と同様
に、信号バス81を介してcpu82,表示装置83等
に伝送され、等級付けの作業用に供せられる。
[Formula 9] M = (1 / i) × Σθ dd ………… (9.1) S 2 = (1 / i) × Σ (θ dd −M) …… (9.2) Shape measuring device 1A In this way, in the measurement unit 3A included in, the secondary change amount θ dd and the average value thereof are used as the measurement value indicating the degree of deformation of the measurement target 4 based on the signal 5a of the binarized image of the measurement target 4. M and its deviation value S 2 are obtained. These quantities are calculated by the signal 6a and the outer peripheral point coordinate sequence B (x,
y) and the like, the signal is transmitted to the cpu 82, the display device 83 and the like via the signal bus 81 as in the case of the shape measuring device 9 of the conventional example, and is used for grading work.

【0046】図8に示す実施例2では、前述の構成とし
たことにより、測定対象4の外周の基本形状が図9
(a)に示すようなだ円形等の,真円では無い形状を持
つ場合に、変形の全く無い理想的な外周を持つ場合(図
9中に点線で示した。)と対比させて、その理想的な外
周に対する変形度合いを2次変化量θddで表現して、図
9(c)に例示したようなグラフを得ることができる。
ここで図9(b)は、だ円形の外周の形状を持つ測定対
象4の、1次方向差演算部31で算出されたその外周の
1次変化量θd のグラフである。測定対象4の基本形状
が例えばだ円形である場合には、円形に近い形状を持つ
測定対象4の外周の1次変化量θd 〔図5(b)を参
照。〕の場合と異なり、1次方向差演算部31で得られ
る測定対象4の外周の形状の1次変化量θd のグラフ
は、その基本形状が真円ではないことが原因となって、
図9(b)中に点線で示すような大きな脈動成分が含ま
れたものとなる。この1次変化量θd に対して、(式
9)による2次変化量θddを求めて、この量で評価する
ことで、測定対象4の外周の基本形状がだ円形等であっ
ても、その変形度合いを適切に評価することが可能とな
るのである。このように、2次変化量θddで評価を行う
方法は、測定対象4の基本形状がだ円のごとき対象に用
いて有効である。
In the second embodiment shown in FIG. 8, the basic configuration of the outer circumference of the measuring object 4 is as shown in FIG.
In comparison with the case where the shape is not a perfect circle, such as an ellipse as shown in FIG. 9A, has an ideal outer circumference without any deformation (shown by the dotted line in FIG. 9), By expressing the degree of deformation with respect to an ideal outer circumference by the secondary change amount θ dd , a graph as illustrated in FIG. 9C can be obtained.
Here, FIG. 9B is a graph of the primary change amount θ d of the outer circumference of the measurement target 4 having an elliptical outer circumference shape, which is calculated by the primary direction difference calculation unit 31. When the basic shape of the measurement target 4 is, for example, an ellipse, the primary change amount θ d of the outer circumference of the measurement target 4 having a shape close to a circle [see FIG. 5 (b)]. Unlike the above case, the graph of the primary change amount θ d of the shape of the outer circumference of the measurement target 4 obtained by the primary direction difference calculation unit 31 is caused by the fact that the basic shape is not a perfect circle.
The large pulsation component shown by the dotted line in FIG. 9B is included. Even if the basic shape of the outer circumference of the measuring object 4 is elliptical or the like, the secondary change amount θ dd obtained by (Equation 9) is calculated with respect to this primary change amount θ d , and this amount is evaluated. The degree of deformation can be evaluated appropriately. As described above, the method of performing the evaluation with the secondary change amount θ dd is effective when used for an object whose basic shape of the measurement object 4 is an ellipse.

【0047】また、平均値演算部321で求められた2
次変化量θddの平均値は、測定対象4の外周の選択的マ
クロな変形度合いを示すものであり、偏差値演算部32
2で求められた2次変化量θddの偏差値は、測定対象4
の外周の選択的変形度合いの分布量を示すものであり、
これ等により、測定対象4の外周の変形度合いを、定量
的にかつ高精度で求めることができるのである。
In addition, 2 obtained by the average value calculation unit 321
The average value of the next change amount θ dd indicates the degree of selective macroscopic deformation of the outer circumference of the measurement target 4, and the deviation value calculation unit 32
The deviation value of the secondary variation θ dd obtained in 2 is measured by 4
The distribution amount of the degree of selective deformation of the outer periphery of
As a result, the degree of deformation of the outer circumference of the measuring object 4 can be quantitatively and highly accurately obtained.

【0048】実施例2における今までの説明では、計測
部3Aは、平均値演算部311および偏差値演算部31
2を除いたものであるとしてきたが、これに限定される
ものではなく、例えば、平均値演算部311および偏差
値演算部312も一体に設置して、測定対象4の形状に
よって、測定対象4に関する変形量として、1次変化量
θd と、2次変化量θddとのいずれかを選択できるよう
にしてもよいものである。
In the above description of the second embodiment, the measuring section 3A includes the average value calculating section 311 and the deviation value calculating section 31.
However, the present invention is not limited to this, and, for example, the average value calculation unit 311 and the deviation value calculation unit 312 are also installed integrally, and depending on the shape of the measurement target 4, the measurement target 4 As the deformation amount with respect to either, either the primary change amount θ d or the secondary change amount θ dd may be selectable.

【0049】実施例3;図10は、請求項1,2,4,
5および7,8,10,11に対応するこの発明の一実
施例による形状計測装置を説明するブロック図である。
図10において、図1に示した請求項1,2,4に対応
するこの発明の一実施例による形状計測装置、図8に示
した請求項請求項7,8,10に対応するこの発明の一
実施例による形状計測装置、および、図17,図18に
示した従来例による形状計測装置と同一部分には同じ符
号を付し、その説明を省略する。
Embodiment 3; FIG. 10 shows claims 1, 2, 4,
It is a block diagram explaining the shape measuring device by one Example of this invention corresponding to 5 and 7,8,10,11.
10, a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2 and 4 shown in FIG. 1, and a shape measuring device according to claims 7, 8 and 10 shown in FIG. The same parts as those of the shape measuring apparatus according to the embodiment and the shape measuring apparatus according to the conventional example shown in FIGS. 17 and 18 are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0050】図10において、1Bは、図1に示した請
求項1,2,4に対応するこの発明の一実施例による形
状計測装置1に対して、形状因子を計測する計測部3に
替えて計測部3Bを用いるようにした形状計測装置であ
る。計測部3Bは、計測部3に対して、凸部1次方向差
規制部314,中間部1次方向差規制部315,凹部1
次方向差規制部316と、凸部2次方向差規制部32
4,中間部2次方向差規制部325,凹部2次方向差規
制部326と、実施例2で説明済の2次方向差演算部3
2、および2次平均値等演算部としての2次平均値演算
部321,2次偏差値演算部322を備えている。
In FIG. 10, 1B is replaced with a measuring unit 3 for measuring a shape factor in the shape measuring apparatus 1 according to one embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2 and 4 shown in FIG. The shape measuring apparatus uses the measuring unit 3B. The measuring section 3B is different from the measuring section 3 in that the convex primary direction difference regulating section 314, the intermediate primary direction difference regulating section 315, and the concave section 1
Secondary direction difference regulating section 316 and convex secondary direction difference regulating section 32
4, the intermediate part secondary direction difference regulation part 325, the concave part secondary direction difference regulation part 326, and the secondary direction difference calculation part 3 described in the second embodiment.
A secondary average value computing unit 321 and a secondary deviation value computing unit 322 as a secondary average value computing unit are provided.

【0051】ところで、1次方向差演算部31で算出さ
れた1次変化量θd は、図11に例示するように、測定
対象4の外周の変形が凸部を呈する部位では山形をな
し、外周の凹部を呈する部位では谷形をなすものであ
る。また、これらの山形,谷形の高さあるいは深さは、
外周の変形度合いが大きいほど大きいものとなる。凸部
1次方向差規制部314は、上限用閾値(l1 a)を有
しており、1次方向差演算部31で算出された1次変化
量θd を入力して、上限用閾値(l1 a)より大きい部
分(図11中に右ハッチングを付した部分。)のみを区
分して出力する。また、中間部1次方向差規制部315
は、上限用閾値(l1 a)とこの上限用閾値(l1 a)
より小さい値の下限用閾値(l1 b)とを有しており、
1次変化量θ d を入力して、上限用閾値(l1 a)と下
限用閾値(l1 b)との間の部分のみを区分して出力す
る。さらに、凹部1次方向差規制部316は、下限用閾
値(l 1 b)を有しており、1次変化量θd を入力し
て、下限用閾値(l1 b)より小さい部分(図11中に
左ハッチングを付した部分。)のみを区分して出力す
る。
By the way, it is calculated by the primary direction difference calculation unit 31.
Primary change θdIs measured as illustrated in FIG.
Areas where the deformation of the outer periphery of the object 4 presents convex parts do not form a mountain shape.
However, the part that presents the concave portion on the outer circumference has a valley shape.
It In addition, the height or depth of these peaks and valleys is
The greater the degree of deformation of the outer circumference, the greater the degree. Convex
The primary direction difference regulation unit 314 determines the upper limit threshold value (l1With a)
The primary change calculated by the primary direction difference calculation unit 31
Quantity θdAnd enter the upper threshold (l1a) Larger part
Only the minutes (the part with the right hatch in Fig. 11) are separated.
Output in minutes. In addition, the intermediate section primary direction difference regulation section 315
Is the upper threshold (l1a) and this upper threshold (l1a)
Lower threshold for smaller value (l1b) and
Primary change θ dAnd enter the upper threshold (l1a) and below
Limited threshold (l1Output only the part between b)
It Further, the recess primary direction difference regulating portion 316 is configured to have a lower limit threshold.
Value (l 1b) and the primary variation θdEnter
The lower limit threshold (l1b) Smaller part (in FIG. 11)
The part with the left hatch. ) Is output separately
It

【0052】また、2次方向差演算部32で算出された
2次変化量θddも、測定対象4の外周の変形度合いに関
して、前述した1次変化量θd と同様の関係を持つもの
であるので、上限用閾値(l2 a)を有する凸部2次方
向差規制部324と、上限用閾値(l2 a)とこの上限
用閾値(l2 a)より小さい値の下限用閾値(l2 b)
とを有する中間部2次方向差規制部325と、下限用閾
値(l2 b)を有する凹部2次方向差規制部326を備
えることで、2次方向差演算部32で算出された2次変
化量θddから、上限用閾値(l2 a)より大きい部分、
上限用閾値(l 2 a)と下限用閾値(l2 b)の間の部
分、下限用閾値(l2 b)より小さい部分とに区分して
出力する。
Also calculated by the secondary direction difference calculation unit 32.
Secondary change θddAlso relates to the degree of deformation of the outer circumference of the measuring object 4.
Then, the above-mentioned primary change amount θdHaving a similar relationship to
Therefore, the upper threshold (l2quadratic convex with a)
The difference control unit 324 and the upper limit threshold (l2a) and this upper limit
Threshold (l2a) Lower limit threshold value (l) smaller than2b)
An intermediate part secondary direction difference restricting part 325 having and a lower limit threshold
Value (l2a recessed secondary direction difference restricting portion 326 having b) is provided.
Thus, the secondary change calculated by the secondary direction difference calculation unit 32 is obtained.
Amount θddFrom the upper threshold (l2a) the larger part,
Upper threshold (l 2a) and the lower threshold (l2part between b)
Min, lower threshold (l2b) divided into smaller parts
Output.

【0053】これ等により、上限用閾値(l1 a),
(l2 a)を下限とする比較的に大きな凸部の1次変化
量θd ,2次変化量θdd、および、下限用閾値(l
1 b),(l2 b)を上限とする比較的に大きな凹部の
1次変化量θd ,2次変化量θddを、上限用閾値(l1
a)と下限用閾値(l1 b)との間、あるいは、上限用
閾値(l2 a)と下限用閾値(l2 b)との間の、比較
的その変形度合いの小さい1次変化量θd ,2次変化量
θdd成分から区分して求めることが可能となるのであ
る。
As a result, the upper limit threshold (l 1 a),
The first-order change amount θ d , the second-order change amount θ dd of a relatively large convex portion whose lower limit is (l 2 a), and the lower-limit threshold value (l
1 b), (l 2 b ) primary variation of relatively large recess to an upper limit theta d, 2-order variation theta dd an upper limit threshold value (l 1
a) and the lower limit threshold (l 1 b), or between the upper limit threshold (l 2 a) and the lower limit threshold (l 2 b), the first-order change amount having a relatively small degree of deformation. It is possible to separately determine from the θ d and the second-order change amount θ dd component.

【0054】実施例3における今までの説明では、凸部
1次方向差規制部314,中間部1次方向差規制部31
5が備える上限用閾値、および、中間部1次方向差規制
部315,凹部1次方向差規制部316が備える下限用
閾値は、それぞれ同一値であるとしてきたが、これに限
定されるものではなく、例えば、凸部1次方向差規制部
314,中間部1次方向差規制部315が備える上限用
閾値は異なる値であってもよいものである。その場合、
中間部1次方向差規制部315が備える上限用閾値が、
凸部1次方向差規制部314が備える上限用閾値よりも
小さいことが好ましい。また、中間部1次方向差規制部
315,凹部1次方向差規制部316が備える下限用閾
値は、それぞれ異なる値であってもよいものである。そ
の場合、凹部1次方向差規制部316が備える下限用閾
値が、中間部1次方向差規制部315が備える下限用閾
値小さいことが好ましい。以上のことは、凸部2次方向
差規制部324,中間部2次方向差規制部325,凹部
2次方向差規制部326が備える上限用閾値,下限用閾
値にあっても、同様である。
In the above description of the third embodiment, the convex primary direction difference regulating portion 314, the intermediate primary direction difference regulating portion 31.
Although the upper limit threshold value included in No. 5 and the lower limit threshold value included in the intermediate portion primary direction difference regulation portion 315 and the concave portion primary direction difference regulation portion 316 have been assumed to have the same value, respectively, the present invention is not limited to this. Instead, for example, the upper limit thresholds provided in the convex primary direction difference regulating section 314 and the intermediate primary direction difference regulating section 315 may have different values. In that case,
The upper limit threshold value provided in the intermediate portion primary direction difference regulation unit 315 is
It is preferable that it is smaller than the upper limit threshold provided in the convex primary direction difference regulating section 314. Further, the lower limit thresholds provided in the intermediate portion primary direction difference regulating portion 315 and the concave portion primary direction difference regulating portion 316 may be different values. In that case, it is preferable that the lower limit threshold provided in the recess primary direction difference regulating section 316 is smaller than the lower limit threshold provided in the intermediate section primary direction difference regulating section 315. The same applies to the upper limit threshold value and the lower limit threshold value provided in the convex part secondary direction difference regulating part 324, the intermediate part secondary direction difference regulating part 325, and the concave part secondary direction difference regulating part 326. .

【0055】実施例4;図12は、請求項1,3〜7,
9〜12に対応するこの発明の一実施例による形状計測
装置を説明するブロック図である。図13は、図12中
に示した形状計測装置の動作内容を説明するグラフであ
り、(a)は、大きい被測定対象物の画像データを模型
的に示すグラフであり、(b)は、小さい被測定対象物
の画像データを模型的に示すグラフであり、(c)は、
正規化された被測定対象物の画像データを模型的に示す
グラフである。図12において、図1に示した請求項
1,2,4に対応するこの発明の一実施例による形状計
測装置、および、図17,図18に示した従来例による
形状計測装置と同一部分には同じ符号を付し、その説明
を省略する。
Embodiment 4; FIG. 12 shows claims 1, 3 to 7,
It is a block diagram explaining the shape measuring device by one Example of this invention corresponding to 9-12. FIG. 13 is a graph for explaining the operation contents of the shape measuring apparatus shown in FIG. 12, (a) is a graph schematically showing image data of a large measured object, and (b) is It is a graph which shows the image data of a small to-be-measured object modelly, (c) is,
It is a graph which shows modelly the image data of the to-be-measured object normalized. In FIG. 12, the same parts as the shape measuring apparatus according to one embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2 and 4 shown in FIG. 1 and the shape measuring apparatus according to the conventional example shown in FIGS. Are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0056】図12において、1Cは、図1に示した請
求項1,2,4に対応するこの発明の一実施例による形
状計測装置1に対して、形状因子を計測する計測部3に
替えて計測部3Cを用いるようにした形状計測装置であ
る。計測部3Cは、計測部3に対して、面積倍率演算部
26と、正規化演算部27とを備えている。ところで、
測定対象4には、互いに相似形ではあるがその寸法が異
なるという場合が、図13中に例示したように存在す
る。図13(a)に示した測定対象4Aは比較的に大き
い寸法を持ち、図13(b)に示した測定対象4Bは、
測定対象4Aと相似形ではあるが、比較的に小さい寸法
を持っている。
In FIG. 12, 1C is replaced with a measuring unit 3 for measuring a shape factor in the shape measuring apparatus 1 according to one embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2 and 4 shown in FIG. The shape measuring device is configured to use the measuring unit 3C. The measuring unit 3C is provided with an area magnification calculating unit 26 and a normalizing calculating unit 27 with respect to the measuring unit 3. by the way,
There are cases in which the measurement targets 4 are similar to each other but have different dimensions, as illustrated in FIG. The measurement object 4A shown in FIG. 13 (a) has a relatively large size, and the measurement object 4B shown in FIG. 13 (b) is
Although it is similar to the measurement object 4A, it has a relatively small size.

【0057】このような形状・寸法を持つ測定対象4
A,4Bを前記の形状計測装置1によって計測する場合
には、次記する問題が発生することが有り得る。すなわ
ち、形状計測装置1では、座標データ整列部23で求め
られた外周点座標列C(x,y)を用いて、単位ベクタ
ー25において等しい長さPを持つ単位ベクトルpの集
合Q(a,b)に変換し、この単位ベクトルの集合Q
(a,b)を用いて、測定対象4の外周の1次変化量θ
d を1次方向差演算部31で算出している。従って、形
状計測装置1によって得られる測定対象4A,4Bの1
次変化量θd は、測定対象4A,4Bの寸法が互いに異
なるために、図13中に示した(図13中には、測定対
象4A,4Bそれぞれの頂部における1次変化量θ
d を、1次変化量θd4A ,θd4B と表示している。)よ
うに異なった値になる。このことは、寸法は異なってい
ても互いに相似形の関係にある測定対象4の変形度合い
を、同一値であるとして求めたい場合に不都合なことに
なる。形状計測装置1Cは、この問題を解決するもので
ある。
Measurement object 4 having such a shape and size
When A and 4B are measured by the shape measuring device 1, the following problems may occur. That is, in the shape measuring apparatus 1, using the outer peripheral point coordinate sequence C (x, y) obtained by the coordinate data aligning unit 23, the set Q (a, Q) of the unit vectors p having the same length P in the unit vector 25 is used. b), and set Q of this unit vector
Using (a, b), the primary change amount θ of the outer circumference of the measurement target 4
d is calculated by the primary direction difference calculation unit 31. Therefore, one of the measurement objects 4A and 4B obtained by the shape measuring device 1
The next-order change amount θ d is shown in FIG. 13 because the dimensions of the measurement targets 4A and 4B are different from each other (in FIG. 13, the first-order change amount θ at the top of each of the measurement targets 4A and 4B).
d is displayed as the primary change amounts θ d4A and θ d4B . ) Different values. This is inconvenient when it is desired to obtain the deformation degrees of the measurement objects 4 having similar shapes even though the dimensions are different, as the same value. The shape measuring device 1C solves this problem.

【0058】すなわち、形状計測装置1Cでは、面積倍
率演算部26は、標準の大きさを持つ測定対象4等の,
測定対象4に関する標準の大きさを持つ物体の二次元画
像の外周点のデータを用いてその面積を予め演算し、こ
の値を標準面積値AQ として保存している。そうして、
測定対象4の実測時においては、実施例1で説明済の外
周点計測部22で求められた外周点座標列B(x,y)
による外周点の座標データを用いて、まず、測定対象4
の二次元画像に対する面積Aを演算する。その際、測定
対象4の二次元画像に穴等が存在している場合には、穴
等を除いた外周点の座標データから測定対象4の二次元
画像に対する面積値Aを演算することとする。
That is, in the shape measuring apparatus 1C, the area magnification calculator 26 is configured to measure the measuring object 4 having a standard size,
The area is calculated in advance using the data of the outer peripheral points of the two-dimensional image of the object having the standard size for the measurement object 4, and this value is stored as the standard area value A Q. And then
At the time of actually measuring the measurement target 4, the outer peripheral point coordinate sequence B (x, y) obtained by the outer peripheral point measuring unit 22 described in the first embodiment.
First, using the coordinate data of the outer peripheral points by
The area A for the two-dimensional image of is calculated. At that time, when a hole or the like exists in the two-dimensional image of the measurement target 4, the area value A for the two-dimensional image of the measurement target 4 is calculated from the coordinate data of the outer peripheral points excluding the holes and the like. .

【0059】面積倍率演算部26では、この面積値Aと
標準面積値AQ とを用いて、測定対象4の標準の大きさ
を持つ物体に対する倍率kが、例えば、(式10)で示
す値として算出されて保存される。(式10)によって
求められる倍率kは、測定対象4の二次元画像の面積値
Aが標準面積値AQ よりも大きい場合にはk<1とな
り、測定対象4の二次元画像の面積値Aが標準面積値A
Q よりも小さい場合にはk>1となる。なお、(式1
0)において開平値を採った理由は、倍率kを長さの次
元の値に変換するためである。
The area magnification calculator 26 uses the area value A and the standard area value A Q to calculate the magnification k of the object to be measured 4 with respect to an object having a standard size, for example, a value represented by (Equation 10). Is calculated and stored. When the area value A of the two-dimensional image of the measurement object 4 is larger than the standard area value A Q , the magnification k calculated by (Equation 10) is k <1, and the area value A of the two-dimensional image of the measurement object 4 is A. Is the standard area value A
If smaller than Q , k> 1. Note that (Equation 1
The reason why the square root value is adopted in 0) is to convert the magnification k into a value of the dimension of length.

【0060】[0060]

【数10】 k=(AQ /A)1/2 …………………(10) 計測部3Cでは、正規化演算部27において、実施例1
で説明済の座標データ整列部23で求められた外周点座
標列C(x,y)に対して、前記した倍率kを乗じて、
測定対象4の二次元画像の正規化された座標データが得
られて保存される。計測部3Cでは、外周点座標列C
(x,y)の正規化処理を、倍率kを乗じるという1回
の乗算処理で済ますことが可能である。ベクター24以
降の形状計測装置1Cにおいては、ベクター24では正
規化された外周点座標列C(x,y)が用いられること
が、形状計測装置1の場合と異なるのみである。この正
規化処理された外周点座標列C(x,y)が用いられる
ことで、形状計測装置1Cにおいては、測定対象4Aお
よび測定対象4Bのそれぞれの正規化された外周点座標
列C(x,y)に対応する二次元画像は、両測定対象が
互いに相似形であることから、図13(c)中に示した
ごとく両者同一の二次元画像4Nとなる。また、二次元
画像4Nの頂部における1次変化量θd は、図13
(c)中に示したごとく1次変化量θdn(この事例の場
合には、θdnは、θd4A <θdn<θd4B の関係とな
る。)である。
## EQU10 ## k = (A Q / A) 1/2 (10) In the measurement unit 3C, the normalization calculation unit 27 is used in the first embodiment.
The outer peripheral point coordinate sequence C (x, y) obtained by the coordinate data aligning unit 23 described in the above is multiplied by the above-mentioned magnification k,
The normalized coordinate data of the two-dimensional image of the measurement target 4 is obtained and stored. In the measuring unit 3C, the outer peripheral point coordinate sequence C
It is possible to perform the normalization processing of (x, y) by one multiplication processing of multiplying the multiplication factor k. The shape measuring apparatus 1C after the vector 24 is different from the case of the shape measuring apparatus 1 only in that the vector 24 uses the normalized peripheral point coordinate sequence C (x, y). By using the normalized outer peripheral point coordinate sequence C (x, y), the shape measuring apparatus 1C uses the normalized outer peripheral point coordinate sequence C (x) of each of the measurement target 4A and the measurement target 4B. , Y), the two two-dimensional images are the same two-dimensional image 4N as shown in FIG. 13C because both measurement objects have similar shapes. In addition, the primary change amount θ d at the top of the two-dimensional image 4N is
As shown in (c), it is the primary change amount θ dn (in this case, θ dn has a relationship of θ d4Adnd4B ).

【0061】前記したところにより、形状計測装置1C
では、相似形の関係にある測定対象4に対しては、その
寸法の如何に係わらず同一の変形度合いであるとして計
測されるのである。実施例4における今までの説明で
は、計測部3Cは、2次方向差演算部32、2次平均値
演算部321,2次偏差値演算部322とを、また、凸
部1次方向差規制部314,中間部1次方向差規制部3
15,凹部1次方向差規制部316,凸部2次方向差規
制部324,中間部2次方向差規制部325,凹部2次
方向差規制部326とを備えていないとしてきたが、こ
れに限定されるものではなく、これ等の演算部等は、必
要に応じて備えるようにしてもよいものである。
As described above, the shape measuring apparatus 1C
Then, the measurement objects 4 having a similar shape are measured as having the same degree of deformation regardless of their dimensions. In the above description of the fourth embodiment, the measurement unit 3C includes the secondary direction difference calculation unit 32, the secondary average value calculation unit 321, and the secondary deviation value calculation unit 322, and the convex primary direction difference regulation. Part 314, intermediate part primary direction difference regulation part 3
15, the concave primary direction difference regulating portion 316, the convex secondary direction difference regulating portion 324, the intermediate secondary direction difference regulating portion 325, and the concave secondary direction difference regulating portion 326 have not been provided. The present invention is not limited to this, and these arithmetic units and the like may be provided as needed.

【0062】実施例5;図14は、請求項1〜4,6〜
10,12および13に対応するこの発明の一実施例に
よる形状計測装置を説明するブロック図である。図15
は、図14中に示した形状計測装置の動作内容を説明す
るグラフであり、(a)は、被測定対象物の外形形状を
模型的に示すグラフであり、(b)は、図15(a)に
対応する1次変化量と閾値との関係を説明するグラフで
あり、(c)は、図15(b)に対応する凹凸部の中心
位置を求める方法を説明するグラフである。また、図1
6は、図14中に示した形状計測装置で得られる二次元
座標を説明するグラフである。
[Embodiment 5] FIG. 14 shows claims 1-4, 6-.
It is a block diagram explaining the shape measuring device by one Example of this invention corresponding to 10, 12 and 13. Figure 15
15A and 15B are graphs for explaining the operation contents of the shape measuring apparatus shown in FIG. 14, FIG. 15A is a graph schematically showing the outer shape of the object to be measured, and FIG. It is a graph explaining the relationship between the primary variation | change_quantity corresponding to a), and a threshold value, (c) is a graph explaining the method of calculating | requiring the center position of the uneven | corrugated part corresponding to FIG.15 (b). Also, FIG.
6 is a graph illustrating the two-dimensional coordinates obtained by the shape measuring device shown in FIG.

【0063】図14において、図1に示した請求項1,
2,4に対応するこの発明の一実施例による形状計測装
置、図10に示した請求項1,2,4,5および7,
8,10,11に対応するこの発明の一実施例による形
状計測装置、および、図17,図18に示した従来例に
よる形状計測装置と同一部分には同じ符号を付し、その
説明を省略する。
In FIG. 14, claims 1 and 2 shown in FIG.
The shape measuring apparatus according to one embodiment of the present invention corresponding to Nos. 2, 4, and claims 1, 2, 4, 5 and 7 shown in FIG.
The same parts as those of the shape measuring apparatus according to the embodiment of the present invention corresponding to 8, 10, and 11 and the shape measuring apparatus according to the conventional example shown in FIGS. 17 and 18 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. To do.

【0064】図14において、1Dは、図1に示した請
求項1,2,4に対応するこの発明の一実施例による形
状計測装置1に対して、形状因子を計測する計測部3に
替えて計測部3Dを用いるようにした形状計測装置であ
る。計測部3Dは、計測部3に対して、凸部1次変化量
中心位置演算部318,凹部1次変化量中心位置演算部
319と、凸部2次変化量中心位置演算部328,凹部
2次変化量中心位置演算部329と、等価だ円径比演算
部33と、実施例2で説明済の2次方向差演算部32、
および2次平均値等演算部としての2次平均値演算部3
21,2次偏差値演算部322を備えている。
In FIG. 14, 1D is replaced with a measuring unit 3 for measuring a shape factor in the shape measuring apparatus 1 according to one embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2 and 4 shown in FIG. The shape measuring apparatus is configured to use the measuring unit 3D. The measuring unit 3D includes a convex primary change amount central position calculating unit 318, a concave primary change amount central position calculating unit 319, a convex secondary change amount central position calculating unit 328, and a concave unit 2 with respect to the measuring unit 3. The next change amount center position calculation unit 329, the equivalent elliptic diameter ratio calculation unit 33, the secondary direction difference calculation unit 32 described in the second embodiment,
And a secondary average value computing section 3 as a secondary average value computing section
A 21st and 2nd deviation value calculation unit 322 is provided.

【0065】ここでは、外周に変形を持つ測定対象4の
外周の形状が、図15(a)に示したような場合を例に
とり説明を行うこととする。凸部1次変化量中心位置演
算部318は、上限用閾値(l8 a)を有しており、実
施例3で述べた関係を持っているところの、1次方向差
演算部31で算出された図15(a)による測定対象4
に対する1次変化量θd を入力して、上限用閾値(l8
a)より大きい成分〔図15(b)中に右ハッチングを
付した部分。〕のみをいったん区分する。また、凹部1
次変化量中心位置演算部319は、上限用閾値(l
8 a)より小さい値の下限用閾値(l8 b)を有してお
り、1次方向差演算部31で算出された1次変化量θd
を入力して、下限用閾値(l8 b)より小さい成分〔図
15(b)中に左ハッチングを付した部分。〕のみをい
ったん区分する。〔図15(b)を参照。〕 これ等の変形量1次変化量θd から区分された上限用閾
値(l8 a)よりも大きい成分、および、下限用閾値
(l8 b)よりも小さい成分を用いて、まずその区分さ
れた部分の面積の中心点を求め、さらにこの中心点の絶
対座標を算出することにより、2値化像の信号5aを基
にして、測定対象4の外周の変形位置の沿面距離に沿っ
た位置を、図15(c)中に例示したようにP1 ,P2
〜P12として特定する。
Here, the case where the shape of the outer circumference of the measuring object 4 having a deformation on the outer circumference is as shown in FIG. 15A will be described as an example. The convex primary change amount central position calculation unit 318 has an upper limit threshold (l 8 a), and is calculated by the primary direction difference calculation unit 31 having the relationship described in the third embodiment. Target 4 according to FIG. 15 (a)
The primary change amount θ d is input to the upper limit threshold (l 8
a) Larger component [A portion with a right hatch in FIG. 15 (b). ]] Is once classified. Also, the recess 1
The next change amount center position calculation unit 319 determines the upper limit threshold value (l
8 a) has a lower limit threshold value (l 8 b) smaller than 8 a) and the primary change amount θ d calculated by the primary direction difference calculation unit 31.
By inputting a component smaller than the lower limit threshold value (l 8 b) [the portion hatched to the left in FIG. 15 (b). ]] Is once classified. [Refer to FIG.15 (b). ] By using a component larger than the upper limit threshold (l 8 a) and a component smaller than the lower limit threshold (l 8 b) divided from the deformation amount primary change amount θ d , the division is first performed. By obtaining the center point of the area of the marked portion and further calculating the absolute coordinates of this center point, based on the signal 5a of the binarized image, along the creepage distance of the deformation position of the outer circumference of the measurement object 4 The positions are P 1 and P 2 as illustrated in FIG.
To identify as ~P 12.

【0066】なお、この実施例により得られた測定対象
4の外周の変形位置は、その中心点を求める方法が前記
した方法であるので、凹状の変形部である場合〔図15
中のP1 ,P3 等である。〕には、図15(a)による
変形を持つ測定対象4の凹部の最深部ではなく、この最
深部の近傍に在って最深部の外側に在る点として示され
る。また、凸状の変形部である場合〔図15中のP2
4 等である。〕には、凸部の最高部ではなく、この最
高部の近傍に在って最高部の内側に在る点として示され
る。等価だ円径比演算部33は、信号6aを入力して、
測定対象4の外周に関しての等価だ円の長径と短径との
比率δを算出する。この長径/短径比δは、測定対象4
のMθmax とMθmin 〔機械工学便覧(改訂第6版)
(日本機械学会編)の3−15頁を参照。〕を用いるこ
とにより、(式11)に示す関係により算出される。長
径/短径比δは、測定対象4のマクロ的な円形度を示す
ものであり、測定対象4が真円の場合に1であり、測定
対象4がだ円である場合には、長いだ円である程大きな
数値になる。
The deformed position of the outer periphery of the object to be measured 4 obtained by this embodiment is a concave deformed portion because the method for determining the center point is the above-described method [FIG. 15].
These are P 1 , P 3, etc. ] Is shown not as the deepest part of the concave portion of the measurement object 4 having the deformation according to FIG. 15A but as a point near the deepest part and outside the deepest part. In the case of a convex deformed portion [P 2 in FIG. 15,
P 4 etc. ] Is not the highest part of the convex part, but is shown as a point located in the vicinity of the highest part and inside the highest part. The equivalent elliptic diameter ratio calculation unit 33 inputs the signal 6a,
A ratio δ between the major axis and the minor axis of the equivalent ellipse with respect to the outer circumference of the measurement target 4 is calculated. This major axis / minor axis ratio δ is measured 4
max and M θ min [Mechanical Engineering Handbook (Revised 6th Edition)
See pages 3-15 of (The Japan Society of Mechanical Engineers). ] Is used to calculate by the relationship shown in (Equation 11). The major axis / minor axis ratio δ indicates the macroscopic circularity of the measuring object 4, which is 1 when the measuring object 4 is a perfect circle and is long when the measuring object 4 is an ellipse. The larger the yen, the larger the number.

【0067】[0067]

【数11】 δ={Mθmax /Mθmin 1/2 ………(11) ここで、Mθmax は、測定対象4の最大二次モーメント
であり、Mθmin は、測定対象4の最小二次モーメント
である。測定対象4の外周の変形度合いに関する等級分
けは、長径/短径比δと、偏差値演算部312,あるい
は2次偏差値演算部322で得られた偏差値S2 を用い
ることで、一括して取扱うことが可能となる。
Δ = {Mθ max / Mθ min } 1/2 (11) Here, Mθ max is the maximum second moment of the measurement target 4, and Mθ min is the minimum second moment of the measurement target 4. It is the second moment. Classification of the degree of deformation of the outer periphery of the measurement target 4 is performed collectively by using the major axis / minor axis ratio δ and the deviation value S 2 obtained by the deviation value calculation unit 312 or the secondary deviation value calculation unit 322. It becomes possible to handle it.

【0068】図16は、直角座標のX軸に長径/短径比
δをとり、Y軸に偏差値S2 をとった事例である。図1
6による長径/短径比δと偏差値S2 とによる2次元空
間を利用して、図16中に点線で示した区分線により区
分することで、X,Y座標軸と、区分線で囲まれたそれ
ぞれの領域内に存在する変形度合いのものを、同一の等
級のものとして一括して評価する作業が容易に行えるよ
うになる。この評価方法は、概ね円形である測定対象4
に用いて特に有効である。なお、図16は、前記により
得られた長径/短径比δと偏差値S2 のデータを用い
て、cpu82、あるいは、入出力インターフェイス8
5を経由して、外部のホストコンピュータ等により作成
される。また、図16中に点線で示した区分線は、形状
計測装置1Dの導入の初期は、まず、人手により選別作
業を実施していた際における選別基準に従って設定し、
その後、形状計測装置1Dの運転実績を基にして修正変
更を行うことがよい。区分線の設定,およびその修正変
更は、形状計測装置1Dの操作員が、表示装置83,操
作卓84を使用して、cpu82あるいは、外部のホス
トコンピュータにより実行される。
FIG. 16 shows an example in which the major axis / minor axis ratio δ is plotted on the X axis of the Cartesian coordinates and the deviation value S 2 is plotted on the Y axis. Figure 1
By using the two-dimensional space defined by the major axis / minor axis ratio δ according to No. 6 and the deviation value S 2 to divide by the dividing line shown by the dotted line in FIG. 16, the X, Y coordinate axes and the dividing line are surrounded. Further, it becomes easy to collectively evaluate the deformation degree existing in each area as the same grade. This evaluation method is used for the measurement object 4 which is almost circular.
It is especially effective when used for. Note that FIG. 16 uses the data of the major axis / minor axis ratio δ and the deviation value S 2 obtained as described above, and uses the cpu 82 or the input / output interface 8
It is created by an external host computer or the like via 5. In addition, the division line shown by the dotted line in FIG. 16 is set according to the selection criteria when the selection work was manually performed at the initial stage of the introduction of the shape measuring apparatus 1D.
After that, it is preferable to make a correction change based on the operation record of the shape measuring apparatus 1D. The operator of the shape measuring apparatus 1D uses the display device 83 and the operator console 84 to set the lane markings and correct and change the lane markings by the cpu 82 or an external host computer.

【0069】実施例5における今までの説明では、図1
6に事例を示した長径/短径比δと偏差値S2 とによる
2次元空間は、cpu82,あるいは,外部のホストコ
ンピュータ等により作成されるとしてきたが、これに限
定されるものではなく、例えば、計測部3Dに、この2
次元空間を作成するための演算部等の専用のハードを備
えるようにしてもよいものである。
In the above description of the fifth embodiment, referring to FIG.
The two-dimensional space defined by the major axis / minor axis ratio δ and the deviation value S 2 shown as an example in 6 has been created by the cpu 82 or an external host computer, but the invention is not limited thereto. For example, in the measuring unit 3D, this 2
Dedicated hardware such as an arithmetic unit for creating a dimensional space may be provided.

【0070】実施例1〜5における今までの説明では、
測定対象4の外周の変形の分布量を示す計測値は、偏差
値S2 であるとしてきたが、これに限定されるものでは
なく、例えば、標準偏差値Sであってもよいものであ
る。また、実施例1〜5における今までの説明では、各
実施例で説明してきたこの発明は,それぞれが別個に構
成されているものであるとしてきたが、これに限定され
るものではなく、例えば、各実施例で説明したこの発明
は、互いに組み合わせて構成してもよいし、また、全実
施例の内容を一体にして構成してもよいものである。
In the above description of Examples 1 to 5,
The measurement value indicating the distribution amount of the deformation of the outer circumference of the measurement target 4 has been described as the deviation value S 2 , but the invention is not limited to this, and may be the standard deviation value S, for example. Further, in the above description of the first to fifth embodiments, the present invention described in each of the embodiments is assumed to be configured separately, but the invention is not limited to this, and for example, The present invention described in each of the embodiments may be combined with each other, or the contents of all the embodiments may be integrated.

【0071】また、実施例1〜5における今までの説明
では、計測部3,3A,3B,3C,3Dが備える外周
点計測部22,座標データ整列部23,面積倍率演算部
26,正規化演算部27,1次方向差演算部31,平均
値演算部311等の回路装置は、それぞれが個別に形成
されたものであるとしてきたが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、前記のそれぞれの回路装置は、適宜
に一体化させて構成してもよいし、また、必要によって
は、全体を一体のものとして構成してもよいものであ
る。
In the above description of the first to fifth embodiments, the outer peripheral point measuring section 22, the coordinate data aligning section 23, the area magnification calculating section 26, and the normalizing section included in the measuring sections 3, 3A, 3B, 3C and 3D are normalized. The circuit devices such as the calculation unit 27, the primary direction difference calculation unit 31, and the average value calculation unit 311 have been described as being individually formed, but the invention is not limited to this, and for example, the above-described The respective circuit devices may be appropriately integrated and configured, or if necessary, may be configured as a single integrated device.

【0072】さらにまた、実施例1〜5における今まで
の説明では、計測部3,3A,3B,3C,3Dはハー
ドであるとしてきたが、これに限定されるものではな
く、例えば、計測部3,3A,3B,3C,3Dは、必
ずしもその全てがハードである必要は無く、例えば、そ
の一部をcpu82が実行するプログラムとして形状計
測装置に搭載されてもよいものである。
Furthermore, in the above description of the first to fifth embodiments, the measuring units 3, 3A, 3B, 3C and 3D are assumed to be hardware, but the present invention is not limited to this. All of 3,3A, 3B, 3C and 3D do not necessarily have to be hardware, and for example, some of them may be installed in the shape measuring apparatus as a program executed by the cpu 82.

【0073】[0073]

【発明の効果】この発明においては、次記する効果が有
る。 形状因子を計測する計測部は、二次元画像の信号を基
にして,画像の持つ被測定対象物の外周に対応する多数
の外周点のそれぞれの座標データを求める外周点計測部
と、例えば、外周点計測部で得られた多数の画像の外周
点の座標データを,被測定対象物の外周の一方向に沿っ
た順序に並び変える座標データ整列部,この並び変えら
れた座標データを基にして,互いに隣接する外周点間を
結ぶベクトルデータに変換するベクトルデータ化部,こ
のベクトルデータ化された外周点座標データを基にし
て,一定の沿面距離のピッチP毎に一定の沿面距離Wの
幅を持つ平均化窓により移動平均をとり,前記の一定の
ピッチPのベクトル長さを持つ単位ベクトルの集合に変
換する単位ベクトル化部,とを備えた単位ベクトル生成
部と、単位ベクトル生成部で得られた単位ベクトルの集
合に対して一定の周方向に沿って,適宜の外周点を中心
とする区間Dを隔てられた2つの単位ベクトル間の方向
差を求める1次方向差演算部と、1次方向差演算部で得
られた単位ベクトル間の方向差の平均値または/および
偏差値を求める1次平均値等演算部とを備え、この単位
ベクトル間の方向差の値により,被測定対象物の外形形
状の変形度合いを計測する構成とすることにより、測定
対象の基本形状が円形状,平面状のような場合に、測定
対象の外周の形状,寸法に係わらず、その外周の変形
度,すなわち外周の形状に関する品質を、定量的にかつ
高い精度で求めることが可能となる。
The present invention has the following effects. The measuring unit that measures the shape factor, based on the signal of the two-dimensional image, an outer peripheral point measuring unit that obtains coordinate data of each of a large number of outer peripheral points corresponding to the outer periphery of the measured object that the image has, for example, A coordinate data aligning unit that rearranges the coordinate data of the outer peripheral points of a large number of images obtained by the outer peripheral point measuring unit in an order along one direction of the outer periphery of the measured object, based on the rearranged coordinate data. Then, based on the vector data conversion unit that converts the vector data connecting the adjacent outer peripheral points to each other, based on the vector data of the outer peripheral point coordinate data, a constant creepage distance W is set for each constant creeping distance pitch P. A unit vector generation unit including: a unit vectorization unit that takes a moving average with an averaging window having a width and converts the moving average into a set of unit vectors having the vector length of the constant pitch P; Primary direction difference calculation unit that obtains a direction difference between two unit vectors that are separated from each other by a section D centered around an appropriate outer peripheral point along a constant circumferential direction with respect to the set of unit vectors obtained in And a primary average value etc. computing unit for obtaining an average value or / and a deviation value of the directional difference between the unit vectors obtained by the primary directional difference computing unit, and by the value of the directional difference between the unit vectors, By measuring the degree of deformation of the outer shape of the measured object, when the basic shape of the measured object is circular or planar, the outer circumference of the measured object is irrespective of its shape and dimensions. It is possible to quantitatively and highly accurately determine the degree of deformation, that is, the quality of the shape of the outer circumference.

【0074】前記項において、1次方向差演算部で
得られた単位ベクトル間の方向差の平均値または/およ
び偏差値を求める1次平均値等演算部を備え、この単位
ベクトル間の方向差の平均値および/または偏差値によ
り,被測定対象物の外形形状の変形度合いを計測する構
成とすることにより、測定対象の基本形状が円形状,平
面状のような場合に、測定対象の外周のマクロな変形量
および/またはミクロな変形の分布量を高精度で求める
ことができることで、測定対象の外周の形状,寸法に係
わらず、その外周の変形度合い,すなわち外周の形状に
関する品質を、定量的にかつさらに高い精度で求めるこ
とが可能となる。 形状因子を計測する計測部は、二次元画像の信号を基
にして,画像の持つ被測定対象物の外周に対応する多数
の外周点のそれぞれの座標データを求める外周点計測部
と、例えば、外周点計測部で得られた多数の画像の外周
点の座標データを,被測定対象物の外周の一方向に沿っ
た順序に並び変える座標データ整列部,この並び変えら
れた座標データを基にして,互いに隣接する外周点間を
結ぶベクトルデータに変換するベクトルデータ化部,こ
のベクトルデータ化された外周点座標データを基にし
て,一定の沿面距離のピッチP毎に一定の沿面距離Wの
幅を持つ平均化窓により移動平均をとり,前記の一定の
ピッチPのベクトル長さを持つ単位ベクトルの集合に変
換する単位ベクトル化部,とを備えた単位ベクトル生成
部と、単位ベクトル生成部で得られた単位ベクトルの集
合に対して一定の周方向に沿って,適宜の外周点を中心
とする区間Dを隔てられた2つの単位ベクトル間の方向
差を求める1次方向差演算部と、この単位ベクトル間の
方向差を基にして,一定の周方向に沿って,ある外周点
を中心とする区間Eを隔てられた2点における前記の方
向差の差を求める2次方向差演算部とを備え、この単位
ベクトル間の方向差の差の値により,被測定対象物の外
形形状の変形度合いを計測する構成とすることにより、
測定対象の基本形状がだ円形のような場合であっても、
測定対象の外周の測定対象の外周の形状,寸法に係わら
ず、その外周の変形度,すなわち外周の形状に関する品
質を、定量的にかつ高い精度で求めることが可能とな
る。
In the above item, there is provided a primary average value etc. computing unit for obtaining an average value and / or a deviation value of the directional difference between the unit vectors obtained by the primary directional difference computing unit, and the directional difference between the unit vectors is provided. By measuring the degree of deformation of the outer shape of the object to be measured by the average value and / or deviation value of Since the macro deformation amount and / or the micro deformation distribution amount of can be obtained with high accuracy, regardless of the shape and size of the outer circumference of the measurement target, the degree of deformation of the outer circumference, that is, the quality related to the outer shape, It is possible to obtain it quantitatively and with higher accuracy. The measuring unit that measures the shape factor, based on the signal of the two-dimensional image, an outer peripheral point measuring unit that obtains coordinate data of each of a large number of outer peripheral points corresponding to the outer periphery of the measured object that the image has, for example, A coordinate data aligning unit that rearranges the coordinate data of the outer peripheral points of a large number of images obtained by the outer peripheral point measuring unit in an order along one direction of the outer periphery of the measured object, based on the rearranged coordinate data. Then, based on the vector data conversion unit that converts the vector data connecting the adjacent outer peripheral points to each other, based on the vector data of the outer peripheral point coordinate data, a constant creepage distance W is set for each constant creeping distance pitch P. A unit vector generation unit including: a unit vectorization unit that takes a moving average with an averaging window having a width and converts the moving average into a set of unit vectors having the vector length of the constant pitch P; Primary direction difference calculation unit that obtains a direction difference between two unit vectors that are separated from each other by a section D centered around an appropriate outer peripheral point along a constant circumferential direction with respect to the set of unit vectors obtained in Based on the direction difference between the unit vectors, the difference in the direction difference between the two points separated by the section E centered on a certain outer peripheral point along the constant circumferential direction is obtained. By including a calculation unit and measuring the degree of deformation of the outer shape of the object to be measured by the value of the difference in the direction difference between the unit vectors,
Even if the basic shape of the measurement target is elliptical,
Regardless of the shape and size of the outer circumference of the measurement object, the degree of deformation of the outer circumference, that is, the quality of the outer shape can be quantitatively and highly accurately obtained.

【0075】前記項において、2次方向差演算部で
得られた単位ベクトル間の方向差の差の平均値および/
または偏差値を求める2次平均値等演算部を備え、この
単位ベクトル間の方向差の差の平均値および/または偏
差値により,被測定対象物の外形形状の変形度合いを計
測する構成とすることにより、測定対象の基本形状がだ
円形のような場合であっても、測定対象の外周のマクロ
な変形量および/またはミクロな変形の分布量を高精度
で求めることができることで、測定対象の外周の形状,
寸法に係わらず、その外周の変形度合い,すなわち外周
の形状に関する品質を、定量的にかつさらに高い精度で
求めることが可能となる。
In the above item, the average value of the difference in the direction difference between the unit vectors obtained by the secondary direction difference calculation unit and /
Alternatively, a secondary average value calculation unit for obtaining a deviation value is provided, and the deformation degree of the outer shape of the object to be measured is measured by the average value and / or the deviation value of the directional difference between the unit vectors. By doing so, even when the basic shape of the measurement target is an elliptical shape, it is possible to obtain the macro deformation amount and / or the micro deformation distribution amount of the outer circumference of the measurement target with high accuracy, and Shape of the outer circumference of
Regardless of the size, the degree of deformation of the outer circumference, that is, the quality relating to the shape of the outer circumference can be quantitatively and highly accurately obtained.

【0076】前記項,項において、1次方向差演
算部が出力する単位ベクトル間の方向差を入力し,この
方向差の出力範囲を規制する閾値を1個あるいは2個以
上有する1次方向差規制部、あるいは、2次方向差演算
部で得られた2つの単位ベクトル間の方向差の差を入力
し,この方向差の差の出力範囲を規制する閾値を1個あ
るいは2個以上有する2次方向差規制部を備え、それぞ
れの1次,2次方向差規制部が有する閾値により規定さ
れた領域における方向差,あるいは,方向差の差のみを
取り出して,単位ベクトル間の方向差,あるいは,単位
ベクトル間の方向差の差として被測定対象物の外形形状
の変形度合いを計測する構成とすることにより、閾値を
越えていることで大きな凸部の領域が,また,閾値を下
回っていることで大きな凹部の領域が,区分されて摘出
されるので、測定対象の変形度合いを、局所的な大きな
変形と、それ以外の小さな変形とに区分して明確に求め
ることが可能となる。
In the items 1 and 2, the direction difference between the unit vectors output by the primary direction difference calculation unit is input, and the primary direction difference having one or more threshold values for controlling the output range of this direction difference is input. The restriction unit or the directional difference difference between the two unit vectors obtained by the secondary directional difference calculation unit is input, and one or more threshold values for restricting the output range of the directional difference are provided. The direction difference between the unit vectors, or the direction difference between the unit vectors, is extracted by providing the secondary direction difference regulating unit and extracting only the direction difference in the region defined by the thresholds of the primary and secondary direction difference regulating units , By measuring the degree of deformation of the outer shape of the object to be measured as the difference in the direction difference between the unit vectors, the area of the large convex portion due to exceeding the threshold value is also below the threshold value. Big in that Area parts is, because it is removed is divided, the degree of deformation of the measuring object, and local large deformation, becomes possible by dividing it clearly determined to a small deformation otherwise.

【0077】前記項,項において、1次方向差演
算部が出力する単位ベクトル間の方向差を入力し,この
方向差の値の範囲を区分する閾値を1個あるいは2個以
上有し,これ等閾値を越える凸部および/またはこれ等
閾値を下回る凹部を区分したうえで,この区分された凸
部および/または凹部の中心位置を求める1次変化量中
心位置演算部、あるいは、2次方向差演算部が出力する
単位ベクトル間の方向差の差を入力し,この方向差の差
の値の範囲を区分する閾値を1個あるいは2個以上有
し,これ等閾値を越える凸部および/またはこれ等閾値
を下回る凹部を区分したうえで,この区分された凸部お
よび/または凹部の中心位置を求める2次変化量中心位
置演算部を備え、1次,2次変化量中心位置演算部で得
られた中心位置により、被測定対象物の外形形状の変形
度合いの大きな位置を特定する構成とすることにより、
凸部領域,凹部領域の中心位置を定量的に得ることが可
能となり、変形している個所の位置を明確かつ定量的に
求めることが可能となる。
In the terms and the terms, the direction difference between the unit vectors output by the primary direction difference calculation unit is input, and one or more threshold values for dividing the range of the value of this direction difference are provided. A primary change amount central position calculation unit for determining the center position of the divided convex and / or concave portions after dividing the convex portions exceeding the equal threshold value and / or the concave portion lower than these threshold values, or the secondary direction The difference in the direction difference between the unit vectors output by the difference calculation unit is input, and one or more threshold values for dividing the range of the difference value of the direction difference are provided. Alternatively, a primary change amount central position calculation unit is provided with a secondary change amount central position calculation unit that determines the central positions of the divided convex and / or concave parts after dividing the recesses below these threshold values. Depending on the center position obtained in With the structure for specifying a large positional variation degree of the outer shape of the constant object,
It is possible to quantitatively obtain the central positions of the convex region and the concave region, and it is possible to clearly and quantitatively determine the position of the deformed portion.

【0078】前記項〜項において、単位ベクトル
生成部を、外周点計測部で得られた多数の画像の外周点
の座標データを基に被測定対象物の二次元画像に対する
面積を演算し,この面積の予め保有している標準面積に
対する倍率を演算する面積倍率演算部と、座標データ整
列部で並び変えられた座標データと面積倍率演算部で得
られた面積の倍率データとを入力し,並び変えられた座
標データに倍率データを乗じて,並び変えられかつ正規
化された座標データを得る正規化演算部とを備え、この
並び変えられかつ正規化された座標データをベクトルデ
ータ化部に供給する構成とすることにより、測定対象の
座標データが正規化されることによって、互いに異なる
寸法であっても相似形の関係に有る測定対象の場合に
は、測定対象の外周の変形度を、測定対象の外周のマク
ロな変形量および/またはミクロな変形の分布量等を含
めて、同一値であるとして求めることが可能となる。
In the above items 1 to 4, the unit vector generation unit calculates the area of the object to be measured with respect to the two-dimensional image based on the coordinate data of the outer peripheral points of a large number of images obtained by the outer peripheral point measurement unit. Input the area magnification calculation unit that calculates the magnification of the area with respect to the standard area that is held in advance, the coordinate data rearranged by the coordinate data alignment unit and the area magnification data obtained by the area magnification calculation unit, and A normalization operation unit for multiplying the changed coordinate data by magnification data to obtain rearranged and normalized coordinate data, and supplying the rearranged and normalized coordinate data to a vector data forming unit With this configuration, the coordinate data of the measurement target is normalized, so that in the case of measurement targets that have similar shapes even if they have different dimensions, the deformation of the outer circumference of the measurement target is changed. And including the distribution amount of the macroscopic deformation amount and / or microscopic deformation of the outer periphery of the measurement object, it is possible to determine as the same value.

【0079】前記項〜項,項において、測定対
象の外形形状に関する等価的なだ円の長軸長さと,等価
的なだ円の短軸長さとの比率である長短軸比率を求める
長短軸比率演算部を備え、1次方向差演算部で得られた
単位ベクトル間の方向差の偏差値,または2次方向差演
算部で得られた単位ベクトル間の方向差の差の偏差値等
を一方の軸にとり,長短軸比率演算部で得られた長短軸
比率を他方の軸にとった直交座標を作成し,この座標を
基にして同一の変形度合いの領域を区分し,この領域の
同一の領域に含まれる被測定対象物を変形度合いに関し
て同一等級品であるとして等級付けを行う構成とするこ
とにより、この2次元座標中に区分された領域内に存在
する変形度合いのものを、同一の等級のものとして一括
して評価することが可能となり、測定対象の変形度合い
に関する等級付けを定量的かつ一義的に行うことが可能
となる。
In the items (1) to (4), the long / short axis ratio for obtaining the long / short axis ratio, which is the ratio of the long axis length of the equivalent ellipse and the short axis length of the equivalent ellipse relating to the outer shape of the object to be measured. One of the deviation value of the directional difference between the unit vectors obtained by the primary direction difference calculation section or the deviation value of the difference of the direction differences between the unit vectors obtained by the secondary direction difference calculation section is provided. For each axis, create a rectangular coordinate with the long-short axis ratio obtained by the long-short axis ratio calculation unit on the other axis, and divide the area with the same degree of deformation based on this coordinate, and identify the same area in this area. The objects to be measured included in the area are graded so that they have the same degree of deformation with respect to the degree of deformation, so that the objects having the same degree of deformation existing in the area divided in the two-dimensional coordinates are the same. It is possible to evaluate collectively as a grade Ri, it is possible to perform quantitatively and unambiguously the grading on deformation degree of the measurement target.

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

【図1】請求項1,2,4に対応するこの発明の一実施
例による形状計測装置を説明するブロック図
FIG. 1 is a block diagram illustrating a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2, and 4.

【図2】図1中に示した計測部で得られる被測定対象物
の画像を説明するグラフであり、(a)は、外周点計測
部で得られる画像を説明するグラフ、(b)は、外周点
座標列を説明するグラフ、(c)は、座標データ整列部
で得られる周方向整列座標列を説明するグラフ
2A and 2B are graphs for explaining an image of an object to be measured obtained by the measuring unit shown in FIG. 1, FIG. 2A is a graph for explaining an image obtained by a peripheral point measuring unit, and FIG. , A graph for explaining an outer peripheral point coordinate sequence, and (c) a graph for explaining a circumferential direction coordinate coordinate sequence obtained by the coordinate data alignment unit.

【図3】図1中に示した計測部の要部で得られるデータ
を説明する説明図であり、(a)は、外周点座標列の説
明図、(b)は、周方向整列座標列の説明図、(c)
は、ベクトル集合の説明図、(d)は、単位ベクトル集
合の説明図、(e)は、1次変化量の説明図
3A and 3B are explanatory diagrams for explaining data obtained in the main part of the measurement unit shown in FIG. 1, in which FIG. 3A is an explanatory diagram of an outer peripheral point coordinate sequence, and FIG. 3B is a circumferential aligned coordinate sequence. Explanatory drawing of (c)
Is an explanatory diagram of a vector set, (d) is an explanatory diagram of a unit vector set, and (e) is an explanatory diagram of a primary change amount.

【図4】単位ベクトル集合を求める方法を説明するグラ
FIG. 4 is a graph illustrating a method for obtaining a unit vector set.

【図5】被測定対象物の基本形状が円形である場合の図
1中に示した計測部の動作を説明するグラフであり、
(a)は被測定対象物の外形形状のグラフ、(b)は、
1次変化量のグラフ
FIG. 5 is a graph explaining the operation of the measuring unit shown in FIG. 1 when the basic shape of the object to be measured is circular,
(A) is a graph of the outer shape of the object to be measured, (b) is
Graph of primary variation

【図6】被測定対象物の基本形状が平面状である場合の
図1中に示した計測部の動作を説明するグラフであり、
(a)は被測定対象物の外形形状のグラフ、(b)は、
1次変化量のグラフ
FIG. 6 is a graph explaining the operation of the measuring unit shown in FIG. 1 when the basic shape of the measured object is a plane;
(A) is a graph of the outer shape of the object to be measured, (b) is
Graph of primary variation

【図7】βを説明するための説明図FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining β.

【図8】請求項7,8,10に対応するこの発明の一実
施例による形状計測装置を説明するブロック図
FIG. 8 is a block diagram illustrating a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention corresponding to claims 7, 8 and 10.

【図9】被測定対象物の基本形状がだ円形である場合の
図8中に示した計測部の動作を説明するグラフであり、
(a)は被測定対象物の外形形状のグラフ、(b)は、
図9(a)に対する1次変化量のグラフ、(c)は、図
9(a)に対する2次変化量のグラフ
9 is a graph for explaining the operation of the measuring unit shown in FIG. 8 when the basic shape of the measured object is an ellipse;
(A) is a graph of the outer shape of the object to be measured, (b) is
9A is a graph of the primary change amount, and FIG. 9C is a graph of the secondary change amount with respect to FIG. 9A.

【図10】請求項1,2,4,5および7,8,10,
11に対応するこの発明の一実施例による形状計測装置
を説明するブロック図
FIG. 10: Claims 1, 2, 4, 5 and 7, 8, 10,
11 is a block diagram illustrating a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention corresponding to FIG.

【図11】図10中に示した形状計測装置の動作内容を
説明するグラフ
FIG. 11 is a graph explaining the operation content of the shape measuring apparatus shown in FIG.

【図12】請求項1,3〜7,9〜12に対応するこの
発明の一実施例による形状計測装置を説明するブロック
FIG. 12 is a block diagram illustrating a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 3 to 7, and 9 to 12.

【図13】図12中に示した形状計測装置の動作内容を
説明するグラフであり、(a)は、大きい被測定対象物
の画像データを模型的に示すグラフであり、(b)は、
小さい被測定対象物の画像データを模型的に示すグラフ
であり、(c)は、正規化された被測定対象物の画像デ
ータを模型的に示すグラフ
13A and 13B are graphs for explaining the operation content of the shape measuring apparatus shown in FIG. 12, FIG. 13A is a graph schematically showing image data of a large object to be measured, and FIG.
It is a graph which shows the image data of a small to-be-measured object modelly, (c) is a graph which shows the image data of the normalized to-be-measured object modelly.

【図14】請求項1〜4,6〜10,12および13に
対応するこの発明の一実施例による形状計測装置を説明
するブロック図
FIG. 14 is a block diagram illustrating a shape measuring device according to an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4, 6 to 10, 12 and 13.

【図15】図14中に示した形状計測装置の動作内容を
説明するグラフであり、(a)は、被測定対象物の外形
形状を模型的に示すグラフ、(b)は、図15(a)に
対応する1次変化量と閾値との関係を説明するグラフ、
(c)は、図15(b)に対応する凹凸部の中心位置を
求める方法を説明するグラフ
15A and 15B are graphs for explaining the operation contents of the shape measuring apparatus shown in FIG. 14, in which FIG. 15A is a graph schematically showing the outer shape of the object to be measured, a graph illustrating the relationship between the primary change amount and the threshold value corresponding to a),
FIG. 15C is a graph illustrating a method of obtaining the center position of the uneven portion corresponding to FIG.

【図16】図14中に示した形状計測装置で得られる二
次元座標を説明するグラフ
16 is a graph illustrating two-dimensional coordinates obtained by the shape measuring device shown in FIG.

【図17】従来例の形状計測装置の一例を説明するブロ
ック図
FIG. 17 is a block diagram illustrating an example of a conventional shape measuring apparatus.

【図18】異なる従来例の形状計測装置を説明するブロ
ック図
FIG. 18 is a block diagram illustrating another conventional shape measuring apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 形状計測装置 2 単位ベクトル生成部 21 メモリ部 22 外周点計測部 23 座標データ整列部 24 ベクトルデータ化部 25 単位ベクトル化部 3 計測部 31 1次方向差演算部 311 平均値演算部 312 偏差値演算部 1 shape measuring device 2 unit vector generation unit 21 memory unit 22 outer peripheral point measurement unit 23 coordinate data alignment unit 24 vector data conversion unit 25 unit vectorization unit 3 measurement unit 31 primary direction difference calculation unit 311 average value calculation unit 312 deviation value Arithmetic section

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被測定対象物の2値化された二次元画像の
信号を得る撮像装置と、この二次元画像の信号から被測
定対象物の形状因子を計測する計測部を備えた形状計測
装置において、 形状因子を計測する計測部は、二次元画像の信号を基に
して,画像の持つ被測定対象物の外周に対応する多数の
外周点のそれぞれの座標データを求める外周点計測部
と、外周点計測部で得られた多数の画像の外周点の座標
データを入力して,それぞれが同一の長さを持ち,互い
に順次連なり合って被測定対象物の外周を一巡する単位
ベクトルの集合を生成する単位ベクトル生成部と、単位
ベクトル生成部で得られた単位ベクトルの集合に対し
て,一定の周方向に沿って適宜の外周点を中心とする区
間Dを隔てられた2つの単位ベクトル間の方向差を求め
る1次方向差演算部とを備え、この単位ベクトル間の方
向差により被測定対象物の外形形状の変形度合いを計測
することを特徴とする形状計測装置。
1. A shape measuring instrument comprising an image pickup device for obtaining a signal of a binarized two-dimensional image of an object to be measured, and a measuring unit for measuring a shape factor of the object to be measured from the signal of the two-dimensional image. In the device, the measuring unit that measures the shape factor is an outer peripheral point measuring unit that obtains coordinate data of a large number of outer peripheral points corresponding to the outer periphery of the measured object that the image has, based on the signal of the two-dimensional image. Input the coordinate data of the peripheral points of a large number of images obtained by the peripheral point measurement unit, each has the same length, and is a set of unit vectors that are successively connected to each other and go around the circumference of the measured object. And a unit vector generation unit that generates a unit vector, and two unit vectors that are separated from each other by a section D centered around an appropriate outer peripheral point along a constant circumferential direction with respect to the set of unit vectors obtained by the unit vector generation unit. First order to find the direction difference between A shape measuring device, comprising: a direction difference calculating unit; and measuring a degree of deformation of an outer shape of an object to be measured by a direction difference between the unit vectors.
【請求項2】請求項1に記載の形状計測装置において、 計測部が備える単位ベクトル生成部は、外周点計測部で
得られた多数の画像の外周点の座標データを,被測定対
象物の外周の一方向に沿った順序に並び変える座標デー
タ整列部と、この並び変えられた座標データを基にし
て,互いに隣接する外周点間を結ぶベクトルデータに変
換するベクトルデータ化部と、このベクトルデータ化さ
れた外周点座標データを基にして,一定の沿面距離のピ
ッチP毎に一定の沿面距離Wの幅を持つ平均化窓により
移動平均をとり,前記の一定のピッチPのベクトル長さ
を持つ単位ベクトルの集合に変換する単位ベクトル化部
とを備えることを特徴とする形状計測装置。
2. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the unit vector generating unit included in the measuring unit calculates coordinate data of outer peripheral points of a large number of images obtained by the outer peripheral point measuring unit from an object to be measured. A coordinate data arrangement unit that rearranges in an order along one direction of the outer circumference, a vector data conversion unit that converts the coordinate data rearranged into vector data that connects adjacent outer peripheral points, and this vector Based on the data of the outer peripheral point coordinate data, a moving average is taken by an averaging window having a width of a constant creepage distance W for each pitch P of a constant creepage distance, and the vector length of the constant pitch P is obtained. And a unit vectorization unit for converting the unit vector into a set of unit vectors.
【請求項3】請求項1に記載の形状計測装置において、 計測部が備える単位ベクトル生成部は、外周点計測部で
得られた多数の画像の外周点の座標データを,被測定対
象物の外周の一方向に沿った順序に並び変える座標デー
タ整列部と、外周点計測部で得られた多数の画像の外周
点の座標データを基に被測定対象物の二次元画像に対す
る面積を演算し,この面積の予め保有している標準面積
に対する倍率を演算する面積倍率演算部と、座標データ
整列部で並び変えられた座標データと面積倍率演算部で
得られた面積の倍率データとを入力し,並び変えられた
座標データに倍率データを乗じて,並び変えられかつ正
規化された座標データを得る正規化演算部と、この並び
変えられかつ正規化された座標データを基にして,互い
に隣接する外周点間を結ぶベクトルデータに変換するベ
クトルデータ化部と、このベクトルデータ化された正規
化外周点座標データを基にして,一定の沿面距離のピッ
チP毎に一定の沿面距離Wの幅を持つ平均化窓により移
動平均をとり,前記の一定のピッチPのベクトル長さを
持つ単位ベクトルの集合に変換する単位ベクトル化部と
を備えることを特徴とする形状計測装置。
3. The shape measuring device according to claim 1, wherein the unit vector generating unit included in the measuring unit converts the coordinate data of the outer peripheral points of a large number of images obtained by the outer peripheral point measuring unit into an object to be measured. The coordinate data aligning unit that rearranges in order along one direction of the outer circumference and the area of the measured object with respect to the two-dimensional image are calculated based on the coordinate data of the outer circumference points of many images obtained by the outer circumference point measuring unit. , Enter the area magnification calculation unit that calculates the magnification of this area with respect to the standard area that is held in advance, the coordinate data rearranged by the coordinate data alignment unit, and the area magnification data obtained by the area magnification calculation unit. , A normalization operation unit that multiplies the rearranged coordinate data by magnification data to obtain rearranged and normalized coordinate data, and a normalization operation unit that is adjacent to each other based on the rearranged and normalized coordinate data Outer peripheral point An average having a width of a constant creepage distance W for each pitch P of a constant creepage distance, based on the vector data conversion unit that converts the vector data to connect the vector data and the normalized peripheral point coordinate data that has been vectorized A shape measuring device, comprising: a unit vectorization unit that takes a moving average with a conversion window and converts the moving average into a set of unit vectors having the constant pitch P.
【請求項4】請求項1から3までのいずれかに記載の形
状計測装置において、 形状因子を計測する計測部は、1次方向差演算部で得ら
れた単位ベクトル間の方向差を入力し,その平均値およ
び/または偏差値および/または標準偏差値を求める1
次平均値等演算部を備え、この方向差の平均値および/
または偏差値および/または標準偏差値により被測定対
象物の外形形状の変形度合いを計測することを特徴とす
る形状計測装置。
4. The shape measuring device according to claim 1, wherein the measuring unit for measuring the shape factor inputs the direction difference between the unit vectors obtained by the primary direction difference calculating unit. , To find the average value and / or deviation value and / or standard deviation value 1
Equipped with a calculation unit for the next average value, etc.
Alternatively, a shape measuring device characterized by measuring a degree of deformation of an outer shape of an object to be measured by a deviation value and / or a standard deviation value.
【請求項5】請求項1から4までのいずれかに記載の形
状計測装置において、 形状因子を計測する計測部は、1次方向差演算部が出力
する単位ベクトル間の方向差を入力し,この方向差の出
力範囲を規制する閾値を1個あるいは2個以上有する1
次方向差規制部を備え、1次方向差規制部が有する閾値
により区分された領域における方向差のみを取り出し
て,単位ベクトル間の方向差として被測定対象物の外形
形状の変形度合いを計測することを特徴とする形状計測
装置。
5. The shape measuring device according to claim 1, wherein the measuring unit for measuring the shape factor inputs the direction difference between the unit vectors output by the primary direction difference calculating unit, 1 that has one or two or more thresholds that regulate the output range of this direction difference
The primary direction difference regulation unit is provided, and only the direction difference in the area divided by the threshold value of the primary direction difference regulation unit is extracted, and the degree of deformation of the outer shape of the object to be measured is measured as the direction difference between the unit vectors. A shape measuring device characterized by the above.
【請求項6】請求項1から4までのいずれかに記載の形
状計測装置において、 形状因子を計測する計測部は、1次方向差演算部が出力
する単位ベクトル間の方向差を入力し,この方向差の値
の範囲を区分する閾値を1個あるいは2個以上有し,こ
れ等閾値を越える凸部および/またはこれ等閾値を下回
る凹部を区分したうえで,この区分された凸部および/
または凹部の中心位置を求める1次変化量中心位置演算
部を備え、1次変化量中心位置演算部で得られた中心位
置により被測定対象物の外形形状の変形度合いの大きな
位置を特定することを特徴とする形状計測装置。
6. The shape measuring device according to claim 1, wherein the measuring unit for measuring the shape factor inputs the direction difference between the unit vectors output by the primary direction difference calculating unit, One or two or more threshold values for dividing the range of the value of the direction difference are provided, and the convex portions exceeding these threshold values and / or the concave portions below these threshold values are divided, and then the divided convex portions and /
Alternatively, a primary change center position calculating unit for obtaining the center position of the recess is provided, and a position having a large degree of deformation of the outer shape of the measured object is specified by the center position obtained by the primary change center position calculating unit. Shape measuring device characterized by.
【請求項7】被測定対象物の2値化された二次元画像の
信号を得る撮像装置と、この二次元画像の信号から被測
定対象物の形状因子を計測する計測部を備えた形状計測
装置において、 形状因子を計測する計測部は、二次元画像の信号を基に
して,画像の持つ被測定対象物の外周に対応する多数の
外周点のそれぞれの座標データを求める外周点計測部
と、外周点計測部で得られた多数の画像の外周点の座標
データを基にして,それぞれが同一の長さを持ち,互い
に順次連なり合って被測定対象物の外周を一巡する単位
ベクトルの集合を生成する単位ベクトル生成部と、単位
ベクトル生成部で得られた単位ベクトルの集合に対して
一定の周方向に沿って,ある外周点を中心とする区間D
を隔てられた2つの単位ベクトル間の方向差を求める1
次方向差演算部と、この単位ベクトル間の方向差を入力
して,一定の周方向に沿って,適宜の外周点を中心とす
る区間Eを隔てられた2点における前記の方向差の差を
求める2次方向差演算部とを備え、この単位ベクトル間
の方向差の差により被測定対象物の外形形状の変形度合
いを計測することを特徴とする形状計測装置。
7. A shape measuring instrument comprising an image pickup device for obtaining a signal of a binarized two-dimensional image of an object to be measured, and a measuring unit for measuring a shape factor of the object to be measured from the signal of the two-dimensional image. In the device, the measuring unit that measures the shape factor is an outer peripheral point measuring unit that obtains coordinate data of a large number of outer peripheral points corresponding to the outer periphery of the measured object that the image has, based on the signal of the two-dimensional image. , A set of unit vectors that have the same length based on the coordinate data of the peripheral points of a large number of images obtained by the peripheral point measurement unit, and that are successively connected to each other and that make a circuit around the periphery of the measured object. And a section D having a certain outer peripheral point as a center along a constant circumferential direction with respect to a set of unit vectors obtained by the unit vector generating section.
Find the direction difference between two unit vectors separated by 1
By inputting the direction difference between the next direction difference calculation unit and this unit vector, the difference between the direction differences at two points separated by a section E centered around an appropriate outer peripheral point along a constant circumferential direction. And a secondary direction difference calculation unit for calculating the degree of deformation of the outer shape of the object to be measured by the difference in the direction difference between the unit vectors.
【請求項8】請求項7に記載の形状計測装置において、 計測部が備える単位ベクトル生成部は、外周点計測部で
得られた多数の画像の外周点の座標データを,被測定対
象物の外周の一方向に沿った順序に並び変える座標デー
タ整列部と、この並び変えられた座標データを基にし
て,互いに隣接する外周点間を結ぶベクトルデータに変
換するベクトルデータ化部と、このベクトルデータ化さ
れた外周点座標データを基にして,一定の沿面距離のピ
ッチP毎に一定の沿面距離Wの幅を持つ平均化窓により
移動平均をとり,前記の一定のピッチPのベクトル長さ
を持つ単位ベクトルの集合に変換する単位ベクトル化部
とを備えることを特徴とする形状計測装置。
8. The shape measuring device according to claim 7, wherein the unit vector generating unit included in the measuring unit calculates coordinate data of outer peripheral points of a large number of images obtained by the outer peripheral point measuring unit, from the object to be measured. A coordinate data arrangement unit that rearranges in an order along one direction of the outer circumference, a vector data conversion unit that converts the coordinate data rearranged into vector data that connects adjacent outer peripheral points, and this vector Based on the data of the coordinate data of the outer peripheral points, a moving average is calculated by an averaging window having a width of a constant creepage distance W for each pitch P of a constant creepage distance, and the vector length of the constant pitch P is obtained. And a unit vectorization unit for converting the unit vector into a set of unit vectors.
【請求項9】請求項7に記載の形状計測装置において、 計測部が備える単位ベクトル生成部は、外周点計測部で
得られた多数の画像の外周点の座標データを,被測定対
象物の外周の一方向に沿った順序に並び変える座標デー
タ整列部と、外周点計測部で得られた多数の画像の外周
点の座標データを基に被測定対象物の二次元画像に対す
る面積を演算し,この面積の予め保有している標準面積
に対する倍率を演算する面積倍率演算部と、座標データ
整列部で並び変えられた座標データと面積倍率演算部で
得られた面積の倍率データとを入力し,並び変えられた
座標データに倍率データを乗じて,並び変えられかつ正
規化された座標データを得る正規化演算部と、この並び
変えられかつ正規化された座標データを基にして,互い
に隣接する外周点間を結ぶベクトルデータに変換するベ
クトルデータ化部と、このベクトルデータ化された正規
化外周点座標データを基にして,一定の沿面距離のピッ
チP毎に一定の沿面距離Wの幅を持つ平均化窓により移
動平均をとり,前記の一定のピッチPのベクトル長さを
持つ単位ベクトルの集合に変換する単位ベクトル化部と
を備えることを特徴とする形状計測装置。
9. The shape measuring device according to claim 7, wherein the unit vector generating unit included in the measuring unit calculates the coordinate data of the outer peripheral points of a large number of images obtained by the outer peripheral point measuring unit from the object to be measured. The coordinate data alignment section that rearranges in order along one direction of the outer circumference, and the area of the measured object for the two-dimensional image is calculated based on the coordinate data of the outer circumference points of the many images obtained by the outer circumference point measurement section. , Enter the area magnification calculation unit that calculates the magnification of this area with respect to the standard area that is held in advance, the coordinate data rearranged by the coordinate data alignment unit, and the area magnification data obtained by the area magnification calculation unit. , A normalization calculation unit that multiplies the rearranged coordinate data by magnification data to obtain rearranged and normalized coordinate data, and a normalization operation unit that is adjacent to each other based on the rearranged and normalized coordinate data Outer peripheral point An average having a width of a constant creepage distance W for each pitch P of a constant creepage distance, based on the vector data conversion unit that converts the vector data to connect the vector data and the normalized peripheral point coordinate data that has been vectorized A shape measuring device, comprising: a unit vectorization unit that takes a moving average with a conversion window and converts the moving average into a set of unit vectors having the constant pitch P.
【請求項10】請求項7から9までのいずれかに記載の
形状計測装置において、 形状因子を計測する計測部は、2次方向差演算部で得ら
れた単位ベクトル間の方向差の差を入力し,その平均値
および/または偏差値および/または標準偏差値を求め
る2次平均値等演算部を備え、この方向差の差の平均値
および/または標準偏差値により被測定対象物の外形形
状の変形度合いを計測することを特徴とする形状計測装
置。
10. The shape measuring device according to claim 7, wherein the measuring unit for measuring the shape factor calculates the difference in directional difference between the unit vectors obtained by the secondary directional difference calculating unit. A second-order average value calculating unit for inputting and calculating the average value and / or deviation value and / or standard deviation value thereof is provided, and the external shape of the object to be measured is calculated by the average value and / or standard deviation value of the difference in the direction difference. A shape measuring device characterized by measuring the degree of deformation of a shape.
【請求項11】請求項7から10までのいずれかに記載
の形状計測装置において、 形状因子を計測する計測部は、2次方向差演算部で得ら
れた2つの単位ベクトル間の方向差の差を入力し,この
方向差の差の出力範囲を規制する閾値を1個あるいは2
個以上有する2次方向差規制部を備え、2次方向差規制
部が有する閾値により区分された領域における方向差の
差のみを取り出して,単位ベクトル間の方向差の差とし
て被測定対象物の外形形状の変形度合いを計測すること
を特徴とする形状計測装置。
11. The shape measuring device according to claim 7, wherein the measuring unit that measures the shape factor is the difference in direction between the two unit vectors obtained by the secondary direction difference calculator. Input the difference and set one or two thresholds that regulate the output range of this difference in direction.
The secondary direction difference restricting unit having more than one is provided, and only the difference in the direction difference in the area divided by the threshold value of the secondary direction difference restricting unit is taken out, and the measured object is determined as the difference in the direction difference between the unit vectors. A shape measuring device characterized by measuring the degree of deformation of an outer shape.
【請求項12】請求項7から10までのいずれかに記載
の形状計測装置において、 形状因子を計測する計測部は、2次方向差演算部が出力
する単位ベクトル間の方向差の差を入力し,この方向差
の差の値の範囲を区分する閾値を1個あるいは2個以上
有し,これ等閾値を越える凸部および/またはこれ等閾
値を下回る凹部を区分し,この区分された凸部および/
または凹部の中心位置を求める2次変化量中心位置演算
部を備え、被測定対象物の外形形状の変形度合いの大き
な位置を特定することを特徴とする形状計測装置。
12. The shape measuring device according to claim 7, wherein the measuring unit for measuring the shape factor inputs the difference in the direction difference between the unit vectors output by the secondary direction difference calculating unit. However, it has one or more thresholds for dividing the range of the difference value of the direction difference, and divides the convex portions exceeding these thresholds and / or the concave portions below these thresholds, and the divided convexes. Department and /
Alternatively, a shape measuring apparatus comprising a secondary change amount central position calculation unit for determining a central position of a concave portion and specifying a position where the degree of deformation of the outer shape of the measured object is large.
【請求項13】請求項1から12までのいずれかに記載
の形状計測装置において、 形状因子を計測する計測部は、被測定対象物の外形形状
に関する等価的なだ円の長軸長さと,等価的なだ円の短
軸長さとの比率である長短軸比率を求める長短軸比率演
算部を備え、1次方向差演算部で得られた単位ベクトル
間の方向差の偏差値または標準偏差値,または2次方向
差演算部で得られた単位ベクトル間の方向差の差の偏差
値または標準偏差値を一方の軸にとり,長短軸比率演算
部で得られた長短軸比率を他方の軸にとった二次元座標
を作成し,この座標を基にして同一の変形度合いの領域
を区分し,この領域の同一の領域に含まれる被測定対象
物を変形度合いに関して同一等級品であるとして等級付
けを行うことを特徴とする形状計測装置。
13. The shape measuring device according to claim 1, wherein the measuring unit for measuring the shape factor has an equivalent elliptical major axis length related to the outer shape of the object to be measured, Equipped with a long / short axis ratio calculation unit that obtains a long / short axis ratio that is a ratio with the short axis length of an equivalent ellipse, the deviation value or standard deviation value of the direction difference between unit vectors obtained by the primary direction difference calculation unit , Or the deviation value or the standard deviation value of the difference in the direction difference between the unit vectors obtained by the secondary direction difference calculation unit is used for one axis, and the long / short axis ratio obtained by the long / short axis ratio calculation unit is used for the other axis. Create two-dimensional coordinates, divide the areas with the same degree of deformation based on these coordinates, and classify the objects to be measured included in the same area of this area as the same grade with respect to the degree of deformation. A shape measuring device characterized by performing.
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