JPH08247722A - 寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐環境性が良く、半透明な物体であっても色
ムラや汚れ等の測定ができ、被測定物体の寸法を高精度
に測定できる寸法測定装置を提供することである。 【構成】 投光部１０と、投光部１０からの平行光Ｌを
ＣＣＤラインセンサ２１で受光する受光部２０と、受光
部２０からの受光信号を全画素の濃度データとして記憶
する画像メモリ３３と、受光信号を所定の閾値で２値化
したデータを記憶する２値メモリ３５と、画像メモリ３
３に記憶された全画素の濃度データに基づいて算出され
た受光量の総和、及び２値メモリ３５に記憶された２値
化データに基づいて算出された被測定物体Ｍの幅より、
被測定物体Ｍが良品であるか否かを判定する判定出力部
３７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平行光を被測定物体に
照射し、その物体で遮光された平行光部分を計測し、物
体の寸法や位置を測定する寸法測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の寸法測定装置は、例えば図６や
図７に示すようなものがある。図６に示す装置は、発光
ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）等の投光
素子５１からの光をレンズ５２により平行光Ｌとして出
射する投光部５０と、投光部５０からの平行光Ｌをフォ
トダイオード（ＰＤ）等の受光素子６１にレンズ６２に
より集光させる受光部６０とを備える。この装置では、
投光部５０と受光部６０との間に配置された被測定物体
（ワーク）Ｍに平行光Ｌを照射し、物体Ｍの遮光による
受光量の変化を計測し、物体Ｍの寸法や位置を測定す
る。

【０００３】図７に示す装置は、投光部７０が図６の装
置と同様の構成であるが、受光部８０がＣＣＤラインセ
ンサ８１を有し、このＣＣＤラインセンサ８１で平行光
Ｌを受光するものである。この装置では、ＣＣＤライン
センサ８１からの出力信号を或る閾値で２値化して、物
体Ｍにより影となる画像データのエッジ位置（２つの変
化点）を求め、そのエッジ位置から影の幅、即ち物体Ｍ
の寸法（径）を測定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図６に示す装置では、
受光量の変化のみで物体Ｍの寸法を測定しているため、
高精度な測定が困難であるばかりか、温度変化による受
光素子６１の感度変化がそのまま測定値の誤差となり、
耐環境性が悪い。又、物体Ｍの寸法が変わらないのに受
光量（透過量）がばらつく場合（例えば物体Ｍのコーテ
ィングが不良である場合にも受光量が変動する）、その
ばらつきを寸法の変化として測定してしまう。

【０００５】図７に示す装置では、物体Ｍの寸法は図６
の装置より高精度に測定できるが、受光量の変化が分か
らないため、例えば物体Ｍが半透明なものである場合、
その物体Ｍの色ムラや汚れ等の測定ができない。従っ
て、本発明は、そのような問題点に着目してなされたも
ので、耐環境性が良く、半透明な物体であっても色ムラ
や汚れ等の測定ができ、被測定物体の寸法を高精度に測
定できる寸法測定装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の寸法測定装置は、投光素子からの光を平行
光として出射する投光部と、この投光部からの平行光を
ＣＣＤラインセンサで受光する受光部と、この受光部か
らの受光信号を全画素の濃度データとして記憶する画像
メモリと、前記受光信号を所定の閾値で２値化したデー
タを記憶する２値メモリと、前記画像メモリに記憶され
た全画素の濃度データに基づいて算出された受光量の総
和、及び前記２値メモリに記憶された２値化データに基
づいて算出された被測定物体の幅より、被測定物体が良
品であるか否かを判定する判定出力部とを備えることを
特徴とする。

【０００７】

【作用】この寸法測定装置では、受光部が投光部からの
平行光をＣＣＤラインセンサで受光する一方、画像メモ
リが受光信号を全画素の濃度データとして記憶すると共
に、２値メモリが受光信号を所定の閾値で２値化したデ
ータを記憶し、判定出力部が、画像メモリ中の全画素の
濃度データに基づいて算出された受光量の総和と、２値
メモリ中の２値化データに基づいて算出された被測定物
体の幅より、被測定物体が良品であるか否かを判定す
る。

【０００８】この装置によると、受光量の総和と被測定
物体の幅で被測定物体が良品か否かを判定する構成であ
るため、被測定物体の寸法を高精度に測定できる。しか
も、被測定物体に対し、その寸法（幅）と受光量（透過
光量）を独立して測定するので、環境に左右されること
はなく、耐環境性に優れる。更には、受光量の変化を測
定するので、半透明な物体であっても色ムラや汚れ等の
測定もできる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の寸法測定装置を実施例に基づ
いて説明する。その一実施例に係る構成を図１に示す。
この装置は、投光素子（例えばＬＤ、ＬＥＤ）１１から
の光をレンズ１２により平行光Ｌとして出射する投光部
１０と、この投光部１０からの平行光ＬをＣＣＤライン
センサ（以下、ＣＣＤと略す）２１で受光する受光部２
０とを備える。但し、この投光部１０及び受光部２０の
構成は、図７に示す従来の装置と同等であり、本発明で
はそのハードウェアの構成に加えて、コントローラ３０
を設けてある。

【００１０】図１に示すコントローラ３０は、ＣＣＤ２
１からの受光信号を増幅するＡＭＰ３１と、増幅された
アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバー
タ３２と、デジタル信号を全画素の濃度データとして記
憶する画像メモリ３３と、デジタル信号を所定の閾値で
２値化する２値化部３４と、２値化されたデータを記憶
する２値メモリ３５と、画像メモリ３３に記憶された全
画素の濃度データに基づいて受光量の総和を算出する機
能、２値メモリ３５に記憶された２値化データに基づい
て被測定物体（ワーク）Ｍの幅を算出する機能等を有す
るＣＰＵ３６と、得られた受光量の総和とワークＭの幅
よりワークＭが良品であるか否かを判定する判定出力部
３７と、装置の一連のタイミングを制御するタイミング
制御部３８とを備える。

【００１１】このコントローラ３０において、Ａ／Ｄコ
ンバータ３２による変換のとき、全画素をサンプリング
するクロックでアナログ信号がデジタル信号に変換され
る。ＣＰＵ３６は、ＣＣＤ２１の１走査終了後、画像メ
モリ３３の全画素の濃度データを読み出し、全画素の濃
度データを積算して、受光量の総和を算出する。又、Ｃ
ＰＵ３６は、２値メモリ３５の２値化データを読み出
し、２値化データが０から１、或いは１から０に変化す
るアドレスを見つけてエッジ座標を求め、そのエッジ座
標からワークＭの幅を算出する。判定出力部３７は、得
られた受光量の総和とワークＭの幅を、予め設定記憶さ
れているワークＭの良品データと比較し、測定したワー
クＭが良品か否かを判定し、その結果を出力する。

【００１２】次に、上記のように構成した装置の作用
を、図３のフローチャート及び図４の画像メモリ３３の
内容構成を参照して説明する。ここでは、図２に示すよ
うに、ワークＭとして磁気テープ等のコーティングされ
たテープを用い、そのテープＭの幅とコーティング状態
を検査することを例にして説明する。図２において、投
光部１０と受光部２０は対向して配置され、平行光Ｌを
遮光するようにテープＭが配置されている。又、投光部
１０と受光部２０はコントローラ３０に接続されてい
る。テープＭで平行光Ｌが遮光されることで、テープＭ
の幅の分だけ受光部２０での受光レベルが低くなり、そ
れに基づいてテープＭの幅と受光量（透過光量）が計測
される。

【００１３】まず、ステップ（以下、ＳＴと略す）１
で、変数ｉ，Ａの初期化が行われる。ＳＴ２〜ＳＴ５
は、受光量の総和を算出する処理に関する。即ち、画像
メモリ３３に記憶されているｉ番地の全Ｎ画素の濃度デ
ータ（Ｓ_i ）（図４参照）が順次読み出され、そのデー
タがＡに積算される。ＳＴ５がＮｏとなったら（ｉ＝Ｎ
となったら）、Ａの値が積算値Ｓとして記憶される（Ｓ
Ｔ６）。

【００１４】ＳＴ６後に、変数ｊが初期化される（ＳＴ
７）。ＳＴ８〜ＳＴ１２は、テープＭの幅を算出するた
めの処理に関する。即ち、ＳＴ８で２値メモリ３５のｊ
番地とｊ＋１番地の２値化データ（Ｅ_j ，Ｅ_j+1 ）が読
み出され、ＳＴ９でＥ_j ＝Ｅ _j+1 の判定が行われる。こ
の判定がＹｅｓの場合は、２値化データが０から１又は
１から０に変化していないので、ＳＴ１１でｊが１つイ
ンクリメントされる。ＳＴ９の判定がＮｏになれば、２
値化データが０から１又は１から０に変化したことにな
るので、ＳＴ１０でｊ＋１がエッジ座標ＥＧとして記憶
される。ＳＴ１２でｊが全画素数Ｎになれば、当該処理
は終了する。後は、後述の通り２つのエッジ座標が減算
されることにより、テープＭの幅が算出される。

【００１５】判定出力部３７は、算出された受光量の総
和（積算値Ｓ）とテープＭの幅より、テープＭが良品で
あるか否かを判定するのであるが、その判定は、次のよ
うに行われる。仮に、測定するテープＭの種類として、
図５に示すように、幅、コーティングとも良、幅は
狭いが、コーティングは良、幅は良であるが、コーテ
ィングムラａによりコーティングが不良、幅は広く、
コーティングムラａによりコーティングも不良、の４種
類を想定する。図５には、各テープＭ〜の幅とコー
ティング状態に対応して、ＣＣＤ２１の出力波形と或る
閾値レベルで２値化した信号を示してある。

【００１６】各ＣＣＤ波形の受光量の総和をそれぞれＳ
１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４とし、２値化後のエッジ座標をそ
れぞれ（ＥＧ１，ＥＧ２）、（ＥＧ３，ＥＧ４）、（Ｅ
Ｇ５，ＥＧ６）、（ＥＧ７，ＥＧ８）とすると、各ワー
クＭの幅は（ＥＧ２−ＥＧ１）、・・・、（ＥＧ８−Ｅ
Ｇ７）という簡単な計算（減算）で求まり、得られた各
幅をそれぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４とする。そして、
各受光量の総和Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４とテープＭの幅
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を、良品データと比較し、両方
とも良品データ範囲にあるテープＭだけを良品として
判定し、それ以外のテープＭ，，は全て不良品と
判定する。しかも、不良品であっても、幅の不良なの
か、コーティングの不良なのか、それとも両方とも不良
なのかを、容易に区別することも可能である。

【００１７】因みに、コーティングに不良があった場合
（，参照）に受光量が大きく変動し、その影響によ
り受光量の総和Ｓ３，Ｓ４も変動するが、図６に示す従
来の装置では、受光量の総和のみの計測であるため、テ
ープＭの幅を精度良く測定することができない。又、図
７に示す従来の装置では、ワークＭの幅のみの測定であ
るため、テープＭにコーティング不良があっても、良
品であるテープＭと共にテープＭをも良品と判定し
てしまう。

【００１８】なお、上記実施例では、受光信号をデジタ
ル信号に変換した後、ＣＰＵ３６のプログラム処理によ
り測定する構成としてあるが、高速化のために積算及び
エッジ検出をハードウェアで行ってもよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明の寸法測定装置は、以上説明した
ように構成されるため、下記の効果を有する。 （１）受光量の総和と被測定物体の幅より、被測定物体
が良品であるか否かを判定するため、従来の装置に比べ
てハードウェア等を追加する必要もなく、比較的容易に
被測定物体の寸法（幅）と受光量（透過光量）の測定・
検査が可能となる。 （２）被測定物体の幅と受光量の計測を独立して行うの
で、被測定物体の幅と状態のどちらが不良なのかを明確
に区別することができ、被測定物体の管理が容易になる
だけでなく、耐環境性が向上する。 （３）受光量の変化を計測するので、半透明な物体であ
っても色ムラや汚れ等の測定も可能となるばかりか、透
明なガラスやフィルムの有無検査といった、これまで光
電センサ等では検出できなかった微小な光量差の検出も
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係る装置の構成を示す図である。

【図２】同実施例の装置を用いてテープの寸法を測定す
る場合の概略図である。

【図３】同実施例の装置の動作を説明するためのフロー
チャートである。

【図４】同実施例の装置における画像メモリの内容構成
を示す図である。

【図５】同実施例の装置によるテープの良品判定を説明
するための図である。

【図６】従来例に係る装置の構成（ａ）と、被測定物体
の寸法と受光量との関係を示すグラフ（ｂ）である。

【図７】従来例に係る装置の構成（ａ）と、ＣＣＤ波形
及び２値化信号と被測定物体の寸法との関係を示す図
（ｂ）である。

【符号の説明】

１０ 投光部 １１ 投光素子 ２０ 受光部 ２１ ＣＣＤラインセンサ ３０ コントローラ ３３ 画像メモリ ３５ ２値メモリ ３７ 判定出力部 Ｍ テープ（被測定物体）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】投光素子からの光を平行光として出射する
   投光部と、 この投光部からの平行光をＣＣＤラインセンサで受光す
   る受光部と、 この受光部からの受光信号を全画素の濃度データとして
   記憶する画像メモリと、 前記受光信号を所定の閾値で２値化したデータを記憶す
   る２値メモリと、 前記画像メモリに記憶された全画素の濃度データに基づ
   いて算出された受光量の総和、及び前記２値メモリに記
   憶された２値化データに基づいて算出された被測定物体
   の幅より、被測定物体が良品であるか否かを判定する判
   定出力部と、を備えることを特徴とする寸法測定装置。
2. 【請求項２】前記判定出力部は、前記算出された受光量
   の総和と被測定物体の幅を、予め設定記憶してある被測
   定物体の良品データと比較することにより、被測定物体
   が良品であるか否かを判定するものであることを特徴と
   する請求項１記載の寸法測定装置。