JPH11118444A - 非接触画像計測システム - Google Patents
非接触画像計測システムInfo
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- JPH11118444A JPH11118444A JP9280784A JP28078497A JPH11118444A JP H11118444 A JPH11118444 A JP H11118444A JP 9280784 A JP9280784 A JP 9280784A JP 28078497 A JP28078497 A JP 28078497A JP H11118444 A JPH11118444 A JP H11118444A
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Abstract
にエッジ追跡を行って必要な計測情報を抽出すると共
に、抽出されたエッジの点列データを有効に活用して、
被測定対象の輪郭形状評価を行うことを可能にする。 【解決手段】 測定範囲指定部41は、被測定対象の画
像に含まれる測定すべきエッジの範囲を指定するために
設けられる。エッジ抽出部42は、測定範囲指定部41
で指定された範囲のエッジを追跡しながらエッジの点列
情報を順次抽出する。このエッジ情報抽出手段で抽出さ
れたエッジの形状を評価するための形状評価種別を指定
するための形状評価種別指定部44と、エッジ抽出部4
2で抽出されたエッジの点列情報に対して形状評価種別
指定部44で指定された形状評価処理を実行する形状評
価部45とが備えられている。
Description
撮像手段で被測定対象を撮像すると共に、被測定対象の
画像に含まれる輪郭を検出して必要な計測情報を抽出す
る非接触画像計測システムに関する。
は、接触測定では困難なICのリードフレームのような
薄板の測定や配線パターン等の測定に使用されている。
非接触画像計測を行う場合には、被測定対象(ワーク)
を測定テーブルにセットしたのち、CCDカメラ等の撮
像装置をワークの測定したい箇所に移動させ、フォーカ
ス調整を行ってCRTディスプレイ上にワークの拡大画
像を表示させる。そして、測定する箇所をマウスのカー
ソルやウィンドウで指示し、画像処理技術に基づいて画
像のエッジ部分を抽出して所望する計測値を演算処理に
より求めていく。
形状が未知又は変化する物体に対しても柔軟にエッジ追
跡を行って必要な計測情報を抽出することができる操作
性に優れた非接触画像計測システムが本出願人によって
提案されている(特開平8−292015号)。
ッジ追跡機能を持った非接触画像計測システムを更に改
良し、抽出されたエッジの点列データを有効に活用し
て、被測定対象の輪郭形状評価を行うことができる非接
触画像計測システムを提供することを目的とする。
計測システムは、被測定対象を撮像する撮像手段と、こ
の撮像手段で撮像された前記被測定対象の画像を記憶す
る画像記憶手段と、この画像記憶手段に記憶された前記
被測定対象の画像を表示する表示手段と、この表示手段
に表示された被測定対象の画像に含まれる測定すべきエ
ッジの範囲を指定する測定範囲指定手段と、この測定範
囲指定手段で指定された範囲のエッジを追跡しながら前
記エッジの点列情報を順次抽出するエッジ情報抽出手段
と、このエッジ情報抽出手段で抽出されたエッジの形状
を評価するための形状評価種別を指定する形状評価種別
指定手段と、前記エッジ情報抽出手段で抽出されたエッ
ジの点列情報に対して前記形状評価種別指定手段で指定
された形状評価処理を実行する形状評価手段とを備えた
ことを特徴とする。
表示手段に前記測定すべきエッジに重ねて所定のウイン
ドウを表示させると共に、前記エッジに沿って前記ウィ
ンドウを移動させながら、前記ウィンドウ内の画像情報
から前記ウィンドウ内の複数のエッジ点を検出し、得ら
れた複数のエッジ点に近似直線を当てはめると共に、こ
の近似直線に沿って一部の領域が現在のウィンドウに重
なるように次の新たなウィンドウを生成するものであ
る。
すべきエッジに関する設計値を外部から取り込んで、こ
の設計値に基づいて前記エッジの予測曲線を生成すると
共にこの生成された予測曲線上に測定目標点を設定し、
この測定目標点上に当該エッジを検出するための検出ツ
ールを順次生成する検出ツール生成手段と、この検出ツ
ール生成手段で生成された検出ツールによって前記エッ
ジの位置を順次検出する手段とを備えたものでも良い。
エッジ情報抽出手段で抽出されたエッジの点列情報に補
間曲線を当てはめる補間曲線当てはめ手段と、この補間
曲線当てはめ手段によって当てはめられた補間曲線に対
して前記形状評価種別指定手段で指定された形状種別に
基づく演算処理を行ってその演算結果を前記表示手段に
表示する形状評価演算手段とを備えたものである。
幾何要素の当てはめ、幾何要素自体の物理量の算出及び
幾何要素と他の幾何要素との間の物理量の算出の処理を
実行するものである。ここで、幾何要素とは、例えばピ
ーク点、接線、垂線、平行線、中線、円、楕円及び直線
のうちの少なくとも一つを含み、幾何要素自体の物理量
及び幾何要素と他の幾何要素との間の物理量とは、例え
ば交角、距離、段差、半径、真円度、真直度、面積及び
ピッチの少なくとも一つを含むものである。
定対象の画像に含まれる測定すべきエッジの範囲が指定
されると、エッジ情報抽出手段が、指定された範囲のエ
ッジを追跡しながらエッジの点列情報を順次抽出する。
そして、抽出されたエッジの点列情報は、形状評価種別
指定手段で指定された形状評価種別に基づいて、形状評
価手段において、前記抽出されたエッジの点列情報に対
して形状評価処理が実行される。本発明は、非接触式の
計測システムであるから、従来の蝕針式測定機や三次元
測定機等の接触式測定機とは異なり、被測定対象が変形
しやすいものや極力接触を避ける必要があるものでも測
定が可能であり、しかも接触式よりも短時間に測定評価
が可能であるため、測定作業効率を大幅に高めることが
できる。
円弧運動による誤差を補正する必要があったが、この発
明によればそのような誤差補正も不要である。更に、本
発明は、画像計測を基本としているため、ズーム機能を
利用して拡大画像に対してエッジ検出及び形状評価を行
えば、高分解能の測定が可能になるうえ、従来の接触式
では評価困難であった時計ねじなどの微小ワークの評価
も可能になる。本発明のシステムで測定可能な対象物と
しては、ねじ、鍵、無段階変速装置に使用されるベルト
を構成する金属片、歯車、樹脂部材、薄膜、フィルム、
紙、接触により組成変化を生じるもの、透明ケースに収
納されたもの等、広範囲にわたる。
明の実施例について説明する。図1は、本発明の実施例
に係る非接触画像計測システムの全体構成を示す斜視図
である。このシステムは、非接触画像計測型の三次元測
定機1と、この三次元測定機1を駆動制御すると共に、
必要なデータ処理を実行するコンピュータシステム2
と、計測結果をプリントアウトするプリンタ3とにより
構成されている。
いる。即ち、架台11上には、ワーク12を載置する測
定テーブル13が装着されており、この測定テーブル1
3は、図示しないY軸駆動機構によってY軸方向に駆動
される。架台11の両側縁中央部には上方に延びる支持
アーム14,15が固定されており、この支持アーム1
4,15の両上端部を連結するようにX軸ガイド16が
固定されている。このX軸ガイド16には、撮像ユニッ
ト17が支持されている。撮像ユニット17は、図示し
ないX軸駆動機構によってX軸ガイド16に沿って駆動
される。撮像ユニット17の下端部には、CCDカメラ
18が測定テーブル13と対向するように装着されてい
る。また、撮像ユニット17の内部には、図示しない照
明装置及びフォーカシング機構の他、CCDカメラ18
のZ軸方向の位置を移動させるZ軸駆動機構が内蔵され
ている。
本体21、キーボード22、ジョイスティックボックス
23、マウス24及びCRTディスプレイ25を備えて
構成されている。コンピュータ本体21は、例えば図2
に示すように構成されている。即ち、CCDカメラ18
から入力される画像情報は、インタフェース(以下、I
/Fと呼ぶ)31を介して多値画像メモリ32に格納さ
れる。多値画像メモリ32に格納された多値画像情報
は、表示制御部33を介してCRTディスプレイ25に
表示される。一方、マウス24から入力される位置情報
は、I/F34を介してCPU35に入力される。CP
U35は、プログラムメモリ36に格納されたプログラ
ムに従って、マウス24から入力された情報に基づい
て、エッジの点列データの抽出処理と抽出されたエッジ
の点列データからエッジの形状評価のための処理を実行
する。ワークメモリ37はCPU35での各種処理のた
めの作業領域を提供する。
る各種機能の構成を示す機能ブロック図である。測定範
囲指定部41は、キーボード22、マウス24等の入力
手段と、CRTディスプレイ25の表示画面とに基づい
て、表示画面上の画像の評価対象の範囲、即ちエッジの
追跡のためのエッジ検出ツールとしてのウィンドウ、追
跡の開始位置、終了位置、ピッチ又は検出範囲等を指定
するためのものである。エッジ抽出部42は、測定範囲
指定部41で指定された位置、大きさ及び向きのウィン
ドウをエッジ検出ツールとして表示するためのデータを
生成し、このウィンドウの内部の多値画像情報を多値画
像メモリ32から抽出してエッジ点の検出、検出された
エッジ点への近似直線の当てはめ処理、及び求められた
近似直線に沿った次のウィンドウの生成処理を順次実行
する。検出されたエッジ点の点列データは、ワークメモ
リ37内部の点列データ記憶部43に格納される。形状
評価種別指定部44は、入力手段や表示画面を使用し
て、抽出されたエッジの点列データに対してどのような
形状評価を行うかを指定するためのものである。形状評
価部45は、点列データ記憶部43から求められたエッ
ジの点列データを読み出して形状評価種別指定部44で
指定された形状評価のための各種演算処理を実行する。
測システムにおける測定手順について説明する。図4
は、測定手順のフローチャートである。まず、CCDカ
メラ18から多値画像メモリ32にワーク12の画像を
取得する(S1)。次に、測定範囲指定部41を使用し
て、自動エッジ倣い検出ツール、この例ではウィンドウ
を選択し(S2)、更に画像のエッジ追跡開始位置、終
了位置、ピッチ又は検出範囲を指定する(S3)。続い
てエッジ抽出部42を起動して、次とエッジ倣い検出処
理を実行する(S4)。点列データが求まったら、形状
評価種別指定部44及び形状評価部45を起動して、輪
郭形状評価処理を実行する(S5)。
エッジ倣い検出処理の手順を示すフローチャート、図6
は、この処理を説明するためCRTディスプレイ25に
表示されたワーク12の一部を示す画像情報51を示す
図である。図6に示す画像情報51には、追跡しようと
するエッジ52とエッジ検出ツールとしてのウィンドウ
53が含まれている。ウィンドウ53は、マウス24等
を操作してエッジ52の一部を内部に含むように設定さ
れている。ウィンドウ53は、例えば、その四隅A,
B,C,Dをマウス24のクリック操作で設定するか、
又は矩形の対角方向の2点を指定したのち、その矩形領
域をドラッグ操作で任意の角度に傾け、移動させる等の
操作によって指定する。なお、このとき、エッジ52に
沿って追跡する方向も指定する。
多値画像情報からエッジ点54を複数検出する(S1
1)。図7には、このサンプリングの詳細が示されてい
る。エッジ点のサンプリングの間隔Δは、予めワークメ
モリ37に設定しておく。CPU35は、まず、始点A
(xa,ya)から終点B(xb,yb)まで、x座標
をcos θ[但し、θはウィンドウ53の傾きであ
る。]、y座標をsin θずつ変化させながら、多値画像
メモリ32からx,y座標で示されるアドレスの多値画
像情報を抽出していく。得られた多値の点列データから
適当なスレッショルドレベルを設定し、このスレッショ
ルドレベルと点列データとの交差するポイントをエッジ
点としてサンプリングし、点列データ記憶部43に格納
する。次に、始点と終点とを、それぞれΔ・sin θ及び
Δ・cos θだけ移動させて、同様のサンプリングを実行
する。以上の処理を始点C(xc,yc)及び終点D
(xd,yd)まで連続して行うと、予め設定された間
隔Δでの複数のエッジ点54のサンプリングが終了す
る。
ジ点54のサンプリング値に例えば最小2乗法により、
近似直線を当てはめる(S12)。いま、図8に示すよ
うに、ウィンドウ53により得られたエッジ点54のサ
ンプリング値から近似直線Lが求められたとすると、C
PU35は、この近似直線Lに沿うように、次のウィン
ドウ53′を決定する(S13)。このため、まず、現
ウィンドウ53で求められたウィンドウ53の移動方向
における最も端のエッジ点53aから近似直線Lに垂線
を下ろし、この垂線と近似直線Lとの交点から、近似直
線Lに沿ってウィンドウ53の移動方向とは逆向きにH
・m/100(但し、Hはウィンドウの高さ、mは予め
設定された重複率(%))だけ離れた点P1とこの点P
1からウィンドウ43の移動方向にHだけ離れた点P2
とを求める。次に、点P1,P2で近似直線Lにそれぞ
れ直交する直線上で、近似直線LからそれぞれW/2
(但し、Wはウィンドウの幅)だけ離れた点をそれぞれ
新たなウィンドウ53′の四隅の点A′,B′,C′,
D′とする。これにより、次のウィンドウ53′が決定
される。
述と同様のウィンドウ53′内のエッジ点のサンプリン
グと近似直線の当てはめを行いながら、順次ウィンドウ
53を移動していく。そして、追跡すべきエッジを全て
追跡したら、処理を終了する(S14)。
る際、マウス24等を操作してエッジ52上に測定終了
点を設定するか、又はワーク座標系上の点として直接数
値を入力する等の方法により、一連の処理を測定終了点
で自動的に終了させることができる。図9は、この測定
終了のためのCPU35の処理の手順を示すフローチャ
ート、図10は、この処理を説明するためCRTディス
プレイ25に表示されたワーク12の一部を示す画像情
報51を示す図、図11及び図12は、終了判定処理を
説明するための図である。いま、説明の簡単化のため、
図11に示すように、ウィンドウ53の中心を基準とし
てウィンドウ座標系m,nを定め、その原点をOwとす
る。
でウィンドウ53の中心Owと終了点Eとの相対位置を
表すベクトルEを算出する(S21)。次に、ワークメ
モリ37上でベクトルEを例えばワーク座標系とウィン
ドウ座標系との間の傾きが0°になるように回転させる
(S22)。回転されたベクトルE′のベクトル成分E
x,Eyが、図12に示すように、ウィンドウ53′の
幅W及び高さHの1/2よりも小さい場合、即ち|Ex
|<W/2,|Ey|<H/2であれば(S23)、終
了条件を満足すると判断して、新たなウィンドウ53は
生成せず、ウィンドウ53内の必要な測定点を抽出した
ら、一連の処理を終了する。一方、回転されたベクトル
E′のベクトル成分Ex,Eyが、図12に示すよう
に、|Ex|<W/2,|Ey|<H/2のいずれか一
方の条件を満さなければ(S23)、終了条件を満足す
ると判断するまで、新たに生成されるウィンドウ53に
ついて上述した処理を繰り返す(S21〜S23)。な
お、ワーク12が円のように閉じられた形状である場合
には、測定の開始点及び終了点が一致する。このため、
最初のウィンドウ53の生成時においては、上述した終
了条件の判別を行わず、2回目以降のウィンドウ53の
生成時において、判別を行うようにすればよい。2回目
には、ウィンドウ53の移動によって測定終了点がウィ
ンドウ53から外れるからである。
を設定すれば、その後はウィンドウがエッジに沿って自
律的に移動して必要なエッジ点をサンプリングしていく
ので、エッジに関する必要な情報が極めて簡単な操作で
得られるという利点がある。なお、曲線近似によって次
のウィンドウ位置を決定することも考えられるが、この
場合には、サンプリング点に異常点が含まれている場
合、その点に左右されて次のウィンドウでエッジを見失
う事が考えられる。この点、このシステムでは、ウィン
ドウ内で得られた複数のエッジ点から最小2乗法により
近似直線を求め、この近似直線に沿って次のウィンドウ
位置を決定しているので、サンプル値に異常点が含まれ
ていても、次のウィンドウ位置の決定に大きく影響を及
ぼす事はない。
複率mで前のウィンドウに重なるように次のウィンドウ
が決定されるので、例えば図13に示すように、エッジ
が急峻に変化している場合でも、次のウィンドウでエッ
ジを見失う事がない。この重複率mは、エッジの急峻度
とエッジの追従効率とを勘案して、任意の値に設定すれ
ばよい。図示の例は、重複率が約20%の例を示してい
る。
以上に急峻なエッジに対しては、エッジを見失うことも
ある。この場合、図14に示すように、近似直線に沿っ
た方向ではワーク12の形状が不連続になっていると判
断し、ウィンドウ53内で得られた最後のエッジ点Pn
の近傍を捜し回ることにより、見失ったエッジ52を捜
し出すことができる。図15は、このエッジ追跡測定の
ためのCPU35の処理の手順を示すフローチャート、
図16は、この処理を説明するための図である。
像情報からエッジ点を検出して(S11)、エッジ点が
検出されなければ(S31)、エッジ点Pnの近傍につ
いて明るさ(例えば、反射強度)を調べ(S32)、ワ
ーク12の形状が図16(a)に示すような鋭角である
か、あるいは図16(b)に示すような鈍角であるかを
判別する(S33)。ここで、明るさを調べる位置は、
最終エッジ検出点Pnを基準として角度と距離によって
決める。図14に示すように、エッジを見失ったときの
ウィンドウ53は近似直線に対して垂直に設定されるた
め、その方向を基準として連続するエッジの方向を推定
する。エッジが得られなかった点Pn+1は、連続する
エッジを見失う直前の位置からサンプリング間隔Δだけ
離れた位置であるため、実際のワーク12の形状に対し
て矛盾する場合が少なく、明るさを調べる位置として最
適であると考えられる。
図15(a)に示すように、ウィンドウ53をエッジ点
Pnを中心にして−90°回転させ(S34)、ウィン
ドウ53内の多値画像情報からエッジ点Pn+1を検出
する(S35)。ここで、エッジ点Pn+1が検出され
れば(S36)、見失われたエッジ52を捜し出したと
して、上述した直線の当てはめ処理を行う。一方、エッ
ジ点Pn+1が再び検出されなければ(S36)、図1
7(b)に示すように、ウィンドウ53をエッジ点Pn
を中心にして−45°回転させ(S37)、ウィンドウ
53内の多値画像情報からエッジ点Pn+1を検出する
(S38)。ここで、エッジ点Pn+1が検出されれば
(S39)、見失われたエッジ52を捜し出したとし
て、上述した直線の当てはめ処理を行う。一方、エッジ
点Pn+1が再び検出されなければ(S39)、測定の
続行を断念し、例えばCRTディスプレイ25を介して
ユーザに警告する。以下、ワーク12の形状が図16
(b)に示すような鈍角である場合にも、回転角を例え
ば+90°,+45°と変更して同様の処理を行う(S
30〜S33)。
りきらないワーク12を測定する際には、ウィンドウ5
3の移動とワーク12の撮像位置とを協動させることに
より、常に表示画面内にウィンドウ53が収まるように
することができる。このため、比較的大型のワーク12
についても、エッジ抽出と測定点抽出とを支障なく行う
ことができる。図18は、このエッジ追跡測定のための
CPU35の処理の手順を示すフローチャート、図19
は、この処理を説明するための図である。
ウィンドウ53′を決定して(S14)、画面51の中
央Oaとウィンドウ53′の中心Ow′との相対位置を
表すベクトルAを算出し(S51)、ウィンドウ53′
が画面51に収まるか否かを判別する(S52)。ウィ
ンドウ53′が画面51に収まらない場合には、次の画
面51′の中央Obから近似直線に沿って境界FF′に
至るまでの距離を所定の割合(例えば、50%)で内分
するベクトルBを算出した後(S53)、画面51の中
央Oaと画面51′の中央Obとの相対位置を表すベク
トルB−A(移動量)を算出し(S54)、ベクトルB
−Aの向きとは逆向きに|B−A|だけステージを移動
させる(S55)。なお、上述した割合の指定はプログ
ラムメモリ36に記憶されたソフトウェアで実現してい
るので、変数として取り扱い変更を容易に行うことがで
きる。
説明する。図20は、輪郭形状評価処理のフローチャー
トである。まず、形状評価部45は、上記の輪郭追跡処
理によって点列データ記憶部43に記憶されたエッジの
点列データを読み出す(S61)。次に、補間曲線を選
択して点列データに例えば最小二乗法を当てはめる(S
62)。
線、スプライン、円弧、直線等が考えられるが、ワーク
の性質に応じて、これらのうちの一つを選択する。例え
ば、数1に示すような三次多項式を選択した場合、
yi)(i=1〜n)とすると、
a,b,c,dの値を求め、これを数1に当てはめて補
間曲線とする。
3)。形状評価種別は、形状評価種別指定部44を用い
てオペレータが選択する。形状評価種別としては、例え
ば任意の幾何要素の当てはめ、幾何要素自体の物理量の
算出及び幾何要素と他の幾何要素との間の物理量の算出
の処理等が挙げられる。幾何要素としては、例えばピー
ク点、接線、垂線、平行線、中線、円、楕円、直線等の
うちの一つが選択され、幾何要素自体の物理量及び幾何
要素と他の幾何要素との間の物理量としては、例えば交
角、距離、段差、半径、真円度、真直度、面積、ピッチ
等の一つが選択される。
に示すように下側のピーク点Puの算出を選択すると、
形状評価種別指定部44は、評価範囲の入力をオペレー
タに促す。これに応答してオペレータが図示のように、
評価範囲EAをマウス24の操作によって指定すると、
この評価種別と指定範囲EAの情報が形状評価部45に
与えられる。
いて、指定された評価の処理を実行する(S64)。例
えば上記の例では、下記数3の計算を実行する。
を求める。
線として直線L1,L2が選択されているときに、これ
ら直線L1,L2のエッジに接する半径rの円Cの算出
を指定すると、形状評価部45は、
θ1=tan-1a1] L2’:y=a2(x−rsinθ2)+b2 [但し、
θ2=tan-1a2]
円の中心座標として算出する。
(a)に示すような、歯車のまたぎ歯厚Smや同図
(b)に示すような、ねじの有効径M、ピッチP等を算
出することができる。
ように、設計値との照合処理を実行するこようにしても
良い。この場合、照合処理に先だって、点列データから
求められた補間曲線と設計値データ列との間の誤差が最
小となるように、設計基準座標系と照合面座標系とを移
動させる二次元ベストフィット処理を実行する。これに
より、精度の高い設計値照合処理が可能になる。
ジに沿ってウィンドウを移動させながらウィンドウ内の
複数のエッジ点に近似直線を当てはめ、この近似直線に
沿って、一部の領域が現在のウィンドウに重なるように
次のウィンドウを生成することにより、エッジ点を追跡
処理したが、測定すべきエッジに関する設計値が予め与
えられている場合には、この設計値に基づいてエッジの
予測曲線を生成し、この生成された予測曲線上に測定目
標点を設定し、この測定目標点上にエッジを検出するた
めの検出ツールを順次生成することにより、エッジ追跡
を行っても良い。
部34のフローチャートである。先ず、キーボード2
2、マウス24によるオペレータの指令に基づいて、ワ
ーク12の座標系と設計値座標系とを一致させるため、
ワーク12の複数点を測定し、これらの点の座標を設計
値座標系の座標に対応させるようにワーク座標系を設定
する(S71)。次に、設計値記憶部46からワーク1
2の輪郭形状の設計値データを取り出し(S72)、図
25に示すように、設計値データ(xi",yi")(但
し、i=1〜n)の点列(図中○で表示)をつなぐエッ
ジの予測曲線Cを例えばスプライン関数で作成し、この
予測曲線Cを始点から終点まで予め指定された測定ピッ
チHで分割して測定目標点(xi',yi')(但し、i=
1〜N)の点列(図中・で表示)を算出する(S7
3)。なお、ここでは設計値データの点列と測定目標点
の点列とが異なっているが、これらを全く同じにしても
よい。
点(xi',yi')を中点とし、予測曲線Cに直交する所
定長さの直線をエッジ検出ツールTi(但し、i=1〜
N)として生成する(S74)。このとき、各エッジ検
出ツールTiの始点(xsi,ysi)と終点(xei,ye
i)の座標も同時に算出しておく。
この計測制御処理では、図27に示すように、CCDカ
メラ18の撮像視野S内に可能な限り多くのエッジ検出
ツールTiが収まるように、且つ同じエッジ検出ツール
Tiが異なる撮像視野内に重複して収容されないように
撮像視野を順次移動させながら、視野内のエッジ検出ツ
ールTiに沿ったエッジ点の測定処理が実行される。
ートである。撮像視野Sのx軸方向長さをSx、y軸方
向長さをSyとすると、ステップS81〜S87では、
1つの撮像視野S(Sx×Sy)に収容可能なエッジ検
出ツールTiの組を決定する。即ち、まず、1つの撮像
視野S内に収容される最も始点に近いツールの番号iと
同じく最も終点に近いツールの番号jをそれぞれ1に初
期設定する(S81)。そして、jの値を更新しながら
1つの撮像視野Sをはみ出すまでj番目のツールTjの
始点(xsi,ysi)と終点(xei,yei)に基づいて、
撮像視野Sの範囲及び位置を決定するためのパラメー
タ、即ちx軸方向の最大値xmax、最小値xmin、並びに
y軸方向の最大値ymax、最小値yminを順次更新しなが
ら求めていく(S82〜S87)。
ば、図29(a)のように、xy座標系が設定されてい
る場合、1番目(i=j=1)のツールT1について
は、ステップS82でその始点(xsj,ysj)が(xmi
n,ymin)となり、終点(xej,yej)が(xmax,ym
ax)となる。次に、図29(b)のように、j=2とな
ると、xmin,ymaxは変化なしとなるが、xmax,ymin
は、それぞれ新たなツールT2の始点及び終点座標に基
づいて、xmax=xej,ymin=ysjとなる。このような
xmax,xmin,ymax,yminの更新を行っているのがス
テップS86である。図29(c)に示すように、j=
4になってツールT1〜T4までの範囲を求めると、この
範囲のy軸方向長さが撮像視野Sのy軸方向の長さSy
を越える。これを判定しているのがステップS87であ
る。そこで、続くステップS88では、図29(d)に
示すように、jを1つ減らし、それまでに求められたx
max,xmin,ymax,yminで示される範囲の中心点(x
c,yc)(ステップS85で逐次求められている)へ撮
像視野Sの中心点を位置させるべく三次元測定機への移
動指令を出力し、エッジ点の点列データを計測して点列
データ記憶部46に格納する。計測が終了したら、iと
jをj+1に更新して(S89)、これらがNを越える
までステップS82〜S88の処理を繰り返す。
像範囲Sの重複する部分を極力少なくしながら効率の良
い計測が可能になる。
接触式の計測システムを用いて形状評価が可能になるた
め、従来の蝕針式測定機や三次元測定機等の接触式測定
機とは異なり、被測定対象が変形しやすいものや極力接
触を避ける必要があるものでも測定が可能であり、しか
も接触式よりも短時間に測定評価が可能であるため、測
定作業効率を大幅に高めることができ、しかもあらゆる
種類のワークについて、その輪郭形状の評価が可能にな
るという効果を奏する。
ムの構成を示す斜視図である。
ック図である。
である。
チャートである。
る。
検出を説明するための図である。
定手順を説明するための図である。
トである。
る。
明するための図である。
ための図である。
を示す図である。
点検出を説明するための図である。
ーチャートである。
を説明するための図である。
決定手順を説明するための図である。
ローチャートである。
順を説明するための図である。
チャートである。
めの図である。
めの図である。
理を説明するための図である。
チャートである。
点の設定処理を説明するための図である。
た状態を示す図である。
の設定方法を説明するための図である。
ローチャートである。
である。
リンタ、11…架台、12…ワーク、13…測定テーブ
ル、14,15…支持アーム、16…X軸ガイド、17
…撮像ユニット、18…CCDカメラ、21…コンピュ
ータ本体、22…キーボード、23…ジョイスティック
ボックス、24…マウス、25…CRTディスプレイ、
31,34…インタフェース、32…多値画像メモリ、
33…表示制御部、35…CPU、36…プログラムメ
モリ、37…ワークメモリ、41…測定範囲指定部、4
2…エッジ抽出部、43…点列データ記憶部、44…形
状評価種別指定部、45…形状評価部、46…設計値記
憶部。
Claims (6)
- 【請求項1】 被測定対象を撮像する撮像手段と、 この撮像手段で撮像された前記被測定対象の画像を記憶
する画像記憶手段と、 この画像記憶手段に記憶された前記被測定対象の画像を
表示する表示手段と、 この表示手段に表示された被測定対象の画像に含まれる
測定すべきエッジの範囲を指定する測定範囲指定手段
と、 この測定範囲指定手段で指定された範囲のエッジを追跡
しながら前記エッジの点列情報を順次抽出するエッジ情
報抽出手段と、 このエッジ情報抽出手段で抽出されたエッジの形状を評
価するための形状評価種別を指定する形状評価種別指定
手段と、 前記エッジ情報抽出手段で抽出されたエッジの点列情報
に対して前記形状評価種別指定手段で指定された形状評
価処理を実行する形状評価手段とを備えたことを特徴と
する非接触画像計測システム。 - 【請求項2】 前記エッジ情報抽出手段は、前記表示手
段に前記測定すべきエッジに重ねて所定のウインドウを
表示させると共に、前記エッジに沿って前記ウィンドウ
を移動させながら、前記ウィンドウ内の画像情報から前
記ウィンドウ内の複数のエッジ点を検出し、得られた複
数のエッジ点に近似直線を当てはめると共に、この近似
直線に沿って一部の領域が現在のウィンドウに重なるよ
うに次の新たなウィンドウを生成するものであることを
特徴とする請求項1記載の非接触画像計測システム。 - 【請求項3】 前記エッジ情報抽出手段は、前記測定す
べきエッジに関する設計値を外部から取り込んで、この
設計値に基づいて前記エッジの予測曲線を生成すると共
にこの生成された予測曲線上に測定目標点を設定し、こ
の測定目標点上に当該エッジを検出するための検出ツー
ルを順次生成する検出ツール生成手段と、 この検出ツール生成手段で生成された検出ツールによっ
て前記エッジの位置を順次検出する手段とを備えたもの
であることを特徴とする請求項1記載の非接触画像計測
システム。 - 【請求項4】 前記形状評価手段は、 前記エッジ情報抽出手段で抽出されたエッジの点列情報
に補間曲線を当てはめる補間曲線当てはめ手段と、 この補間曲線当てはめ手段によって当てはめられた補間
曲線に対して前記形状評価種別指定手段で指定された形
状種別に基づく演算処理を行ってその演算結果を前記表
示手段に表示する形状評価演算手段とを備えたものであ
ることを特徴とする請求項1記載の非接触画像計測シス
テム。 - 【請求項5】 前記形状評価演算手段は、任意の幾何要
素の当てはめ、幾何要素自体の物理量の算出及び幾何要
素と他の幾何要素との間の物理量の算出の処理を実行す
るものであることを特徴とする請求項4記載の非接触画
像計測システム。 - 【請求項6】 前記幾何要素は、ピーク点、接線、垂
線、平行線、中線、円、楕円及び直線のうちの少なくと
も一つを含み、 前記幾何要素自体の物理量及び幾何要素と他の幾何要素
との間の物理量は、交角、距離、段差、半径、真円度、
真直度、面積及びピッチの少なくとも一つを含むことを
特徴とする請求項5記載の非接触画像計測システム。
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