JPS637321B2 - - Google Patents
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- JPS637321B2 JPS637321B2 JP55099979A JP9997980A JPS637321B2 JP S637321 B2 JPS637321 B2 JP S637321B2 JP 55099979 A JP55099979 A JP 55099979A JP 9997980 A JP9997980 A JP 9997980A JP S637321 B2 JPS637321 B2 JP S637321B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
- G01B11/2518—Projection by scanning of the object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプリント板はんだ付部、プリント板実
装部品、LSIボンデイングにおけるバンプなど、
立体的形状を有する製品、部品の形状を検出する
形状検出装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] The present invention is applicable to printed board soldering parts, printed board mounting parts, bumps in LSI bonding, etc.
The present invention relates to a shape detection device that detects the shape of products and parts having three-dimensional shapes.
第１図は本発明の対象である光切断法の一方式
を示している。第１図においては上方よりスリツ
ト投光器１によりスリツト光を対象物２上に投光
する。実線３は対象物２上のスリツト光を示して
いる。実線３は現実には周囲より明るい輝線とし
て検出される。これを斜め横から像検出器４によ
り観察するとその検出像５ａは第２図に示すよう
に対象物２の形状を示している。第２図において
暗らく記した検出像５ａは現実には明るい線であ
る。 FIG. 1 shows one type of photosection method that is the subject of the present invention. In FIG. 1, a slit projector 1 projects slit light onto an object 2 from above. A solid line 3 indicates the slit light on the object 2. The solid line 3 is actually detected as a bright line brighter than the surroundings. When this is observed diagonally from the side using the image detector 4, the detected image 5a shows the shape of the object 2 as shown in FIG. In reality, the detected image 5a shown darkly in FIG. 2 is a bright line.
ところでこのような光切断法を、工業計測ある
いは形状の自動検査に適用しようとする場合、一
組のスリツト光と像検出器により多数の対象物を
同時に検出したい、あるいは光切断法による検出
視野を広くとりたいという要求が生じる事が多
い。第３図はその一例としてプリント板はんだ付
部の形状を示している。第３図は特にデユアル・
パツケージタイプのICリードの一列のはんだ付
部であるが、このように多数個の形状を同時に検
出するため、第３図のように長いスリツト光３を
対象物すべてに同時に照射し、これを斜め横から
検出する。この時検出される像は水平方向に細長
い画像となる。このような細長い画像を検出する
ための検出ヘツド構成としては第４図に示すもの
が一例として考えられる。すなわち像検出器４は
結像レンズ８、ガルバノ・ミラー６、１次元撮像
素子７で構成され、ガルバノ・ミラー６をランプ
状に駆動し、ｘ軸方向に像を走査し、結像レンズ
５の実像面上に置かれた１次元撮像素子７を自己
走査する事により像の各ｘ座標におけるｚ軸方向
の映像信号を出力させる。これにより第５図のよ
うな２次元画像５ｂを得る事ができる。第６図は
この場合の走査タイミングを示している。すなわ
ち第６図ａに示す検出のスタート信号９ａが発せ
られると、第６図ｂに示すｘ軸方向の走査信号９
ｂが出力されｘ軸方向の走査が開始される。これ
は第４図の例ではガルバノ・ミラー６によりなさ
れる。そしてガルバノ・ミラー６の場合、ランプ
状走査が定常状態に達するΔt1時間後からΔt2時
間間隔で第６図ｃに示すｚ軸方向走査のためのス
タート信号９ｃが発せられ、一次元撮像素子７に
よる自己ｚ軸方向走査が繰返し行なわれ、像の検
出を行なう。すなわち、第６図ｄのような、画像
上での走査関係（１０は１次元撮像素子のｚ軸方
向走査、１１はガルバノ・ミラーのｘ軸方向走査
を示す。）を持つ事となる。この方式はｘ軸方向
に十分に長い画像を検出する事が可能であるとい
う利点があるが、一次元撮像素子として、通常、
多用される蓄積型の固体撮像素子を使用する場合
Ｓ／Ｎ、検出感度はその蓄積時間により決定さ
れ、十分な蓄積時間をとるためには、ｚ軸方向走
査１０のための撮像素子のクロツク周波数を遅
く、第６図ｃに示すΔt2を長くする事が必要とな
り、結果的に必要な画素数の画像を検出する時間
が長くなるという欠点がある。逆に高速検出を実
現しようとすると蓄積時間が短かくなり十分な検
出感度が得られないという欠点がある。 By the way, when trying to apply such a light sectioning method to industrial measurement or automatic shape inspection, it is necessary to simultaneously detect a large number of objects using a set of slit light and an image detector, or to increase the detection field of view using the light sectioning method. There are often demands for wider coverage. FIG. 3 shows, as an example, the shape of a soldered portion of a printed board. Figure 3 shows the dual
This is a soldered part of a row of package-type IC leads, but in order to detect a large number of shapes at the same time, as shown in Figure 3, a long slit light beam 3 is irradiated on all the objects at the same time, and the objects are irradiated diagonally. Detect from the side. The image detected at this time becomes a horizontally elongated image. As an example of a detection head configuration for detecting such an elongated image, the configuration shown in FIG. 4 can be considered. That is, the image detector 4 is composed of an imaging lens 8, a galvano mirror 6, and a one-dimensional image sensor 7. The galvano mirror 6 is driven in a ramp shape to scan an image in the x-axis direction, and the imaging lens 5 By self-scanning the one-dimensional image sensor 7 placed on the real image plane, a video signal in the z-axis direction at each x-coordinate of the image is output. As a result, a two-dimensional image 5b as shown in FIG. 5 can be obtained. FIG. 6 shows the scanning timing in this case. That is, when the detection start signal 9a shown in FIG. 6a is issued, the scanning signal 9 in the x-axis direction shown in FIG. 6b is generated.
b is output and scanning in the x-axis direction is started. This is done by a galvanometer mirror 6 in the example of FIG. In the case of the galvanometer mirror 6, a start signal 9c for scanning in the z- axis direction shown in FIG. Self-z-direction scanning by 7 is repeated to perform image detection. That is, the image has a scanning relationship as shown in FIG. 6d (10 indicates scanning in the z-axis direction of the one-dimensional image sensor, and 11 indicates scanning in the x-axis direction of the galvanometer mirror). This method has the advantage of being able to detect a sufficiently long image in the x-axis direction, but as a one-dimensional image sensor,
When using a storage-type solid-state image sensor, which is often used, the S/N and detection sensitivity are determined by the storage time, and in order to obtain a sufficient storage time, the clock frequency of the image sensor for scanning in the z-axis direction 10 must be adjusted. This has the disadvantage that it is necessary to increase the time Δt 2 shown in FIG. 6c, and as a result, it takes a long time to detect an image with the required number of pixels. On the other hand, if high-speed detection is attempted, the storage time becomes short and sufficient detection sensitivity cannot be obtained.
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、直線状に配列された多数の対象物に対して
その立体的形状を高い検出感度と早い検出時間で
検出できるようにした形状検出装置を提供するに
ある。 An object of the present invention is to provide a shape detection device that eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art and is capable of detecting the three-dimensional shape of a large number of linearly arranged objects with high detection sensitivity and quick detection time. It is on offer.
即ち本発明は、蓄積型撮像素子の検出感度は１
つの絵素から一度映像信号が検出されてから再び
検出されるまでのトリガー間隔に依存し、トリガ
間隔が大きい方が感度が高いことに着目し、一次
元撮像素子を細長い光切断像の長手方向の検出に
使用し、スリツト像とほぼ平行に一次元撮像素子
を配置し、これと直角方向を光学像走査で行な
う。 That is, in the present invention, the detection sensitivity of the storage type image sensor is 1
Focusing on the fact that the longer the trigger interval is, the higher the sensitivity is. A one-dimensional image sensor is placed almost parallel to the slit image, and optical image scanning is performed in a direction perpendicular to this.
また得られた映像信号より各長手方向座標（以
下ｘ座標と称す）における映像信号の最大値と、
その最大値を最初に有した高さ方向座標（以下ｚ
座標と称す）と最後に有したｚ座標の３つの値を
メモリする３つのランダム・アクセス・メモリを
中心とする形状抽出回路により、形状波形をただ
ちに出力する。 Also, from the obtained video signal, the maximum value of the video signal at each longitudinal direction coordinate (hereinafter referred to as x coordinate),
The height direction coordinate (hereinafter z
A shape waveform is immediately outputted by a shape extraction circuit centered on three random access memories that store the three values of the last z coordinate (referred to as "coordinate") and the last z coordinate.
以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体
的に説明する。 The present invention will be specifically described below based on embodiments shown in the drawings.
第７図に本発明の一実施例の構成説明図を示
す。本実施例はスリツト投光器１とこれにより対
象物３上に形成されるスリツト像３を斜め横から
検出する結像レンズ８、対象物３の配列方向と直
角方向に検出像を走査させるガルバノ・ミラー１
２対象物３の配列方向に実像面上に配列された一
次元撮像素子１３、一次元撮像素子の駆動回路及
び検出映像信号の増幅回路１４、ガルバノ・ミラ
ーの制御回路１５、ガルバノ・ミラーと一次元撮
像素子の走査タイミングを制御するタイミング制
御回路１６、及び形状抽出回路１７からなる。第
４図と比較して特徴的な点は一次元撮像素子１３
がスリツト像３とほぼ平行に配置されており、ガ
ルバノ・ミラー１２の回転軸が対象物３の配列方
向と平行配置されている点である。 FIG. 7 shows an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention. This embodiment includes a slit projector 1, an imaging lens 8 that detects the slit image 3 formed on the object 3 from the oblique side, and a galvano mirror that scans the detected image in a direction perpendicular to the arrangement direction of the object 3. 1
2 A one-dimensional image sensor 13 arranged on a real image plane in the arrangement direction of the objects 3, a drive circuit for the one-dimensional image sensor and an amplification circuit 14 for the detected video signal, a control circuit 15 for the galvano mirror, and a galvano mirror and the primary It consists of a timing control circuit 16 that controls the scanning timing of the original image sensor, and a shape extraction circuit 17. The characteristic point compared to FIG. 4 is that the one-dimensional image sensor 13
are arranged substantially parallel to the slit image 3, and the rotation axis of the galvanometer mirror 12 is arranged parallel to the arrangement direction of the objects 3.
第７図において多数の対象物２を配列した上に
スリツト投光器１からスリツト光が投光され、多
数の対象物２を配列した上にスリツト状の輝線３
が形成される。これを斜め横から結像レンズ５で
検出する。結像レンズ５の実像面上には一次元撮
像素子１３が配置されているが、その実像はガル
バノ・ミラー１２により対象物２の高さ方向（ｚ
軸方向）走査される。これに対し一次元撮像素子
１３の自己走査方向はｘ軸方向であり２つの走査
の組合せにより２次元走査が実現し、一次元撮像
素子１３から得られる映像は第８図ｄに示すよう
になる。ここでタイミング制御回路１６はガルバ
ノ・ミラー１２と一次元撮像素子１３の走査タイ
ミングを制御しており、そのタイミング説明図を
第８図に示す。 In FIG. 7, slit light is projected from a slit projector 1 onto a large number of objects 2 arranged, and a slit-shaped bright line 3 is projected onto a large number of objects 2 arranged.
is formed. This is detected diagonally from the side by the imaging lens 5. A one-dimensional image sensor 13 is arranged on the real image plane of the imaging lens 5, and its real image is captured by a galvano mirror 12 in the height direction of the object 2 (z
axial direction) is scanned. On the other hand, the self-scanning direction of the one-dimensional image sensor 13 is the x-axis direction, and two-dimensional scanning is realized by combining the two scans, and the image obtained from the one-dimensional image sensor 13 is as shown in FIG. 8d. . Here, the timing control circuit 16 controls the scanning timing of the galvanometer mirror 12 and the one-dimensional image sensor 13, and an explanatory diagram of the timing is shown in FIG.
タイミング制御回路１６に何らかの外部信号に
より第８図ａに示す検出スタート信号１８ａが発
せられると、タイミング制御回路１６はガルバ
ノ・ミラー制御回路１５に第８図ｂに示すランプ
状走査のスタート信号１８ｂを指令する。ガルバ
ノ・ミラー１２がランプ状に正しく直線勾配で動
き出すまでΔt1時間待つた後、一定時間間隔Δt3
毎に第８図ｃに示すように一次元撮像素子７によ
る自己ｚ軸方向走査スタートを駆動回路１４に指
令する。このようにすると、第８図ｄに示すよう
に一次元撮像素子１３の走査１９は検出画像の長
手方向であり、ガルバノ・ミラーの走査２０は短
かい方向である。 When the detection start signal 18a shown in FIG. 8a is issued to the timing control circuit 16 by some external signal, the timing control circuit 16 sends the ramp-shaped scanning start signal 18b shown in FIG. 8b to the galvanometer mirror control circuit 15. command. After waiting for Δt 1 hour until the galvano mirror 12 starts moving in a ramp-like manner with a straight line slope, at a fixed time interval Δt 3
Each time, as shown in FIG. 8c, the drive circuit 14 is commanded to start scanning in the z-axis direction by the one-dimensional image sensor 7. In this way, as shown in FIG. 8d, the scan 19 of the one-dimensional image sensor 13 is in the longitudinal direction of the detected image, and the scan 20 of the galvanometer mirror is in the short direction.
このようにして求められる映像信号はそのまま
シンクロスコープ等で観察する事ができる。そし
てこの映像信号から形状抽出回路１７により対象
物３の形状を求める。求められた形状をシンクロ
スコープ等で観察する事ができるし、その形状を
自動計数あるいは自動検査する事も可能である。
第７図ではこれらシンクロスコープ等モニタリン
グ装置、自動計数、自動検査用回路等は図示して
いない。 The video signal obtained in this way can be observed as it is with a synchroscope or the like. Then, the shape of the object 3 is determined from this video signal by the shape extraction circuit 17. The obtained shape can be observed with a synchroscope or the like, and the shape can also be automatically counted or inspected.
In FIG. 7, these monitoring devices such as a synchroscope, automatic counting, automatic inspection circuits, etc. are not shown.
第９図は本発明における形状抽出回路１７の一
実施例を示している。形状抽出回路１７は１次元
撮像素子１３から出力される映像信号VIDEO、
トリガー信号TRIG、クロツクCLOCKを入力と
し、抽出された形状波形ｚ（ｘ）を出力する回路
であり、レベルV1，V2設定用デジスイツチ２１，
２２、コンパレータ２３，２４，２５、座標Z1，
Z2設定デジスイツチ２６，２７、Ｚ座標発生回路
２８、Ｘ座標発生回路２９、Ａ／Ｄコンバータ３
０、データ・セレクタ３１、リード・ライト制御
回路３２，３３，３４、Zm1，Zm2，Vmaxラン
ダム・アクセス・メモリ３５，３６，３７、加算
器３８、及びゲート３９から構成される。３個の
ランダム・アクセス・メモリ３５，３６，３７は
それぞれ一次元撮像素子１３の絵素数分のメモリ
であり各々一画面検出中の１次元撮像素子の各絵
素、即ちあるＸ座標に亘つて得られる映像信号の
最大値Vmax，最初にVIDEO＝Vmaxとなつた
時のそのＺ座標Zm1、最後にVIDEO＝Vmaxと
なつた時のそのＺ座標Zm2を記憶する（第８図ｅ
に示す。）。形状検出開始前、あらかじめこれらの
メモリはゼロクリアしておく。形状検出はガルバ
ノ・ミラーのＺ軸方向全走査範囲中、区間Z1，Z2
のみについて行なう。Z1，Z2はデシスイツチ２
６，２７であらかじめ設定しておく。ここでZ1＜
Z2である。映像信号VIDEOは各絵素において区
間Z1，Z2においてVIDEO＜V2であれば、V1＜
VIDEOとなつたVIDEO中の最大値を求めその時
のＺ座標値をこの回路は出力し、VIDEO＜V2で
かつVIDEO≦V1であれば値０を出力する。また
区間Z1，Z2においてVIDEO≧V2となる事があれ
ば、最初にVIDEO＝V2となつたＺ座標Zm1と最
後にVIDEO＝V2となつたＺ座標Zm2の平均値を
出力する。また上記VIDEO＜V2でV1＜VIDEO
となつたVIDEO中の最大値が２つ以上のＺ座標
で存在する場合、即ち最大値が複数のｚ座標で存
在する場合、同じく最初と最後の最大値のＺ座標
をZm1，Zm2としてその平均値を出力する。ここ
でV1，V2はあらかじめデジスイツチ２１，２２
で設定しておくV1＜V2である。V2以上ではV2に
なつたｚ座標の平均値を出力する理由は、検出光
切断像が局部的に明るすぎる場合その部分で一次
元撮像素子１３が飽和し、最大値示す個所におい
て非対称となることが生じるので正しい最大値位
置を決定する事が期待できないためである。また
区間Z1，Z2においてVIDEO≦V1の時、値０を出
力させるのは、視野が暗らすぎる時はノイズを光
切断像と誤検出する恐れがあり、これを防ぐため
である。 FIG. 9 shows an embodiment of the shape extraction circuit 17 in the present invention. The shape extraction circuit 17 receives the video signal VIDEO output from the one-dimensional image sensor 13,
This circuit inputs the trigger signal TRIG and the clock CLOCK and outputs the extracted shape waveform z( x ).
22, comparators 23, 24, 25, coordinates Z 1 ,
Z 2 setting digital switch 26, 27, Z coordinate generation circuit 28, X coordinate generation circuit 29, A/D converter 3
0, a data selector 31, read/write control circuits 32, 33, 34, Zm 1 , Zm 2 , Vmax random access memories 35, 36, 37, an adder 38, and a gate 39. The three random access memories 35, 36, and 37 are memories corresponding to the number of picture elements of the one-dimensional image sensor 13, and each memory is used for each picture element of the one-dimensional image sensor during one screen detection, that is, over a certain X coordinate. The maximum value Vmax of the obtained video signal, the Z coordinate Zm 1 when VIDEO = Vmax for the first time, and the Z coordinate Zm 2 when VIDEO = Vmax finally are stored (Fig. 8e).
Shown below. ). Before starting shape detection, these memories are cleared to zero in advance. Shape detection is performed in sections Z 1 and Z 2 within the entire scanning range of the galvanometer mirror in the Z-axis direction.
Do it only for Z 1 and Z 2 are decision switch 2
6 and 27 in advance. Here Z 1 <
It is Z2 . If the video signal VIDEO is VIDEO < V 2 in the sections Z 1 and Z 2 in each picture element, then V 1 <
This circuit finds the maximum value in the VIDEO that has become VIDEO and outputs the Z coordinate value at that time, and outputs the value 0 if VIDEO<V 2 and VIDEO≦V 1 . In addition, if VIDEO≧V 2 in the sections Z 1 and Z 2 , the average value of the Z coordinate Zm 1 where VIDEO = V 2 at the beginning and the Z coordinate Zm 2 where VIDEO = V 2 at the end is calculated. Output. Also, the above VIDEO < V 2 and V 1 < VIDEO
If the maximum value in the VIDEO that has become Output the average value. Here, V 1 and V 2 are set in advance by digital switches 21 and 22.
Set V 1 < V 2 . The reason for outputting the average value of the z-coordinate, which becomes V 2 at V 2 or more, is that if the detected light section image is locally too bright, the one-dimensional image sensor 13 will be saturated in that area, and the area showing the maximum value will be asymmetric. This is because it is impossible to expect to determine the correct maximum value position because this may occur. Furthermore, the reason why the value 0 is output when VIDEO≦V 1 in sections Z 1 and Z 2 is to prevent noise from being mistakenly detected as a light-cut image when the field of view is too dark.
さて第９図の回路においてガルバノ・ミラー１
２の走査が開始されΔt1時間後TRIGがｚ座標発
生回路２８に入力される。ｚ座標発生回路２８は
これをカウントしＺ座標ｚを発生させる。そして
ｚ≧Z1になるとゲート３９を開き、映像信号
VIDEOをＡ／Ｄコンバータ３０によりＡ／Ｄ変
換する。２３はデジタル映像信号VIDEOとデジ
スイツチ２２によつて設定されたV2を、２４は
デジタル映像信号VIDEOとデジスイツチ２１に
よつて設定されたV1を、２５はデジタル映像信
号VIDEOとVmaxを比較する。ここでVIDEOは
デジタル映像信号であり、TRIG信号の後ｘ座標
分だけ続いて入力されるCLOCKの１つ１つに対
応して値が変化してくる。一方ｘ座はCLOCKを
カウントする事によりＸ座標発生回路２９で発生
され、これはZm2ランダム・アクセスメモリ３
５、Zm1ランダム・アクセスメモリ３６、Vmax
ランダム・アクセスメモリ３７のアドレスとして
参照される。従つてコンパレータ２５でのVmax
はその時のクロツクに対応するｘ座標におけるｚ
軸方向のVmaxである。つまりデジタル映像信号
VIDEO（ｘ）とあるｘ座標Vmax（ｘ）とが比較
される。リード・ライト制御回路３２，３３，３
４はそれぞれ、VIDEOとV1，V2，Vmaxの比較
結果が1VIDEO＜V1、またはVIDEO＜Vmax
（Vmaxから降下したVIEO信号）であればリー
ドライト制御回路３２，３３，３４共動作しな
い。2VIDEO≧V1かつVIDEO＜V2であり、
VIDEO＞Vmaxであればリードライト制御回路
３２，３３，３４が動作し、その時のVIDEO値
をVmaxランダム・アクセスメモリ３７に、その
時のＺ座標発生回路２８より出力されるＺ座標を
Zm1ランダム・アクセスメモリ３６、Zm2ランダ
ム・アクセスメモリ３５にそれぞれ書込む。そし
てVIDEO＝Vmaxで保持されれば、リードライ
ト制御回路３２のみが動作しその時のＺ座標を
Zm2ランダム・アクセスメモリ３５へ書込み最後
にVIDEO信号が降下し始めてVIDEO＝Vmaxで
なくなつたときこのＺ座標Zm2がZm2ランダム・
アクセスメモリ３５に記憶されたことになる。ま
たVIDEO≧V2になるとリードライト制御回路３
２と３４とが動作し、その時のＺ座標をZm2ラン
ダム・アクセスメモリ３５へ書込むと共にデータ
セレクタ３１を介し、V2をVmaxランダム・ア
クセスメモリ３７へ書込み、VIDEO信号が降下
してVIDEO＝V2でなくなつたときこのＺ座標が
Zm2がZm2ランダム・アクセスメモリ３５に記憶
されたことになると共にその後Vmaxランダム・
アクセスメモリ３７にV2が記憶されているため、
リードライト制御回路３２，３３，３４は共に動
作しない。 Now, in the circuit shown in Figure 9, galvano mirror 1
2 scan is started, and Δt 1 hour later, TRIG is input to the z coordinate generation circuit 28. The z coordinate generation circuit 28 counts this and generates the Z coordinate z. Then, when z≧Z 1 , the gate 39 is opened and the video signal is
The VIDEO is A/D converted by the A/D converter 30. Reference numeral 23 compares the digital video signal VIDEO and V2 set by the digital switch 22, 24 compares the digital video signal VIDEO and V1 set by the digital switch 21, and 25 compares the digital video signal VIDEO and Vmax. Here, VIDEO is a digital video signal, and its value changes in response to each CLOCK input successively by x coordinates after the TRIG signal. On the other hand, the x coordinate is generated by the X coordinate generation circuit 29 by counting CLOCK, and this is generated by Zm 2 random access memory 3
5, Zm 1 random access memory 36, Vmax
It is referred to as the address of random access memory 37. Therefore, Vmax at comparator 25
is z at the x coordinate corresponding to the clock at that time
This is Vmax in the axial direction. In other words, digital video signal
VIDEO(x) and a certain x-coordinate Vmax(x) are compared. Read/write control circuit 32, 33, 3
4, the comparison result of VIDEO and V 1 , V 2 , Vmax is 1VIDEO<V 1 or VIDEO<Vmax
(VIEO signal dropped from Vmax), read/write control circuits 32, 33, and 34 do not operate. 2VIDEO≧V 1 and VIDEO＜V 2 ,
If VIDEO > Vmax, the read/write control circuits 32, 33, and 34 operate, and the VIDEO value at that time is stored in the Vmax random access memory 37, and the Z coordinate output from the Z coordinate generation circuit 28 at that time is stored.
Write to Zm 1 random access memory 36 and Zm 2 random access memory 35, respectively. If VIDEO is held at Vmax, only the read/write control circuit 32 operates and changes the Z coordinate at that time.
Write to Zm 2 random access memory 35 Finally, when the VIDEO signal starts to drop and VIDEO is no longer equal to Vmax, this Z coordinate Zm 2 becomes Zm 2 random access memory 35.
This means that it is stored in the access memory 35. Also, when VIDEO≧V 2 , read/write control circuit 3
2 and 34 operate, write the Z coordinate at that time to the Zm 2 random access memory 35, and write V 2 to the Vmax random access memory 37 via the data selector 31, and the VIDEO signal drops and VIDEO= When V 2 disappears, this Z coordinate becomes
Zm 2 is stored in the Zm 2 random access memory 35, and then Vmax random access memory 35 is stored.
Since V 2 is stored in the access memory 37,
Read/write control circuits 32, 33, and 34 do not operate together.
要するにV1≦VIDEO＜V2であれば最大値
Vmaxを示す前縁のＺ座標Zm1がZm1ランダム・
アクセスメモリ３６に、後縁のＺ座標Zm2がZm2
ランダム・アクセスメモリ３５に記憶される。も
し最大値Vmaxを示す個所がＺ軸方向に１絵素し
か存在しない場合にはZm1＝Zm2となる。またV2
≦VIDEOになるならば、V2を示す前縁のＺ座標
Zm1がZm1ランダム・アクセスメモリ３６に、後
縁のＺ座標Zm2がZm2ランダム・アクセスメモリ
３５に記憶される。もしV2をを示す個所が２軸
方向に１絵素しか存在しない場合にはZm1＝Zm2
となる。 In short, if V 1 ≦ VIDEO < V 2 , the maximum value
The Z coordinate Zm 1 of the leading edge indicating Vmax is Zm 1 random.
In the access memory 36, the Z coordinate Zm 2 of the trailing edge is Zm 2
It is stored in random access memory 35. If there is only one pixel in the Z-axis direction at the location showing the maximum value Vmax, Zm 1 =Zm 2 . Also V 2
If ≦VIDEO, the Z coordinate of the leading edge indicating V 2
Zm 1 is stored in the Zm 1 random access memory 36, and the Z coordinate of the trailing edge Zm 2 is stored in the Zm 2 random access memory 35. If there is only one pixel in the two-axis direction where V 2 is indicated, then Zm 1 = Zm 2
becomes.
以上の動作を繰返し、Ｚ＝Z2まで処理が終了す
ると、この間VIDEO＞V1となつたことがあり、
VIDEO＞V2となつたことがなかつたあるｘ座標
（一次元撮像素子のある素子）においてはZm1ラ
ンダム・アクセスメモリ３６、Zm2ランダム・ア
クセスメモリ３５にVmaxとなつた前縁と後縁の
Ｚ座標Zm1，Zm2が記憶され、VIDEO＞V2とな
つたことがあつたあるｘ座標においてはVIDEO
信号が立上つて最初にVIDEO＞V2が成立したＺ
座標Zm1がZm1ランダム・アクセスメモリ３６
に、VIDEO信号が降下して最後にVIDEO＜V2が
成立したＺ座標Zm2がZm2ランダム・アクセスメ
モリ３５に記憶される。 After repeating the above operation and completing the processing up to Z = Z 2 , VIDEO>V 1 may have become during this time.
At a certain x coordinate that has never been VIDEO > V 2 (for an element with a one-dimensional image sensor), the leading and trailing edges that have become Vmax are stored in Zm 1 random access memory 36 and Zm 2 random access memory 35. The Z coordinates Zm 1 and Zm 2 of VIDEO
Z where VIDEO>V 2 is established first after the signal rises
Coordinate Zm 1 is Zm 1 random access memory 36
Then, the Z coordinate Zm 2 at which VIDEO<V 2 finally holds when the VIDEO signal drops is stored in the Zm 2 random access memory 35.
従つて、Ｚ＝Z2における処理が終了した後Ｚ座
標発生回路２８の指令によりゲート３９が閉じ、
Ｘ座標発生回路２９をZ1にセツトした後Ｚ座標発
生回路２８からＸ座標発生回路２９にはｘ座標の
インクレメントを指令しつつリードライト制御回
路３２，３３にZm2ランダム・アクセスメモリ３
５，Zm1ランダム・アクセスメモリ３６からのリ
ード指令を発すると、加算器３８へはランダム・
アクセスメモリ３５，３６のメモリ内容が出力さ
れ、それらの平均値をとり、加算器３３から抽出
され、対象物体の断面輪郭形状信号が出力され
る。 Therefore, after the processing at Z=Z 2 is completed, the gate 39 is closed by the command from the Z coordinate generation circuit 28,
After setting the X coordinate generation circuit 29 to Z 1 , the Z coordinate generation circuit 28 instructs the X coordinate generation circuit 29 to increment the x coordinate while instructing the read/write control circuits 32 and 33 to set Zm 2 to the random access memory 3 .
5, Zm 1 When a read command is issued from the random access memory 36, a random access memory 36 is sent to the adder 38.
The memory contents of the access memories 35 and 36 are output, their average value is taken, and extracted by the adder 33, and a cross-sectional contour shape signal of the target object is output.
なお、上記した実施例において、一次元撮像素
子はフオトダイオードアレイ（MOS型）、CCD，
CCPD等の固体撮像素子、垂直同期を殺したTV
カメラ等、畜積効果のある１次元撮像素子であれ
が良い。 In the above embodiments, the one-dimensional image sensor is a photodiode array (MOS type), CCD,
Solid-state image sensors such as CCPD, TVs that have lost vertical synchronization
A one-dimensional imaging device with an accumulation effect, such as a camera, is preferable.
また、第７図においてＺ軸方向の像走査にはガ
ルバノ・ミラーを使用した場合を示したが、これ
はガルバノ・ミラーに限らず平行回転プリズム、
その他プリズムの走査、あるいは回転多面鏡等光
学像を走査できるものであれば良い。 In addition, although Fig. 7 shows a case where a galvano mirror is used for image scanning in the Z-axis direction, this is not limited to a galvano mirror, but a parallel rotating prism,
Any other device capable of scanning an optical image, such as a prism scan or a rotating polygon mirror, may be used.
また、第９図において検出されるスリツト像の
明度が一次元撮像素子の飽和レベル以下である事
が明らかな場合はV2の必要性はなく、この場合
２２，２３，３１，３２，３５，３８は不要であ
るが、実施例ではこれを省いた。V2不要の場合
も本発明は有効である。 In addition, if it is clear that the brightness of the slit image detected in FIG. 9 is below the saturation level of the one-dimensional image sensor, there is no need for V2 , and in this case, Although 38 is unnecessary, it is omitted in the embodiment. The present invention is also effective when V 2 is not required.
以上説明したように本発明によれば、細長い視
野内に入る直線状に配列された多数の対象物を、
従来方式に比べ、検出精度を悪くすることなく、
高い検出感度ではるかに高速で検出する事が可能
となる。また逆に検出速度が重要ではない場合で
も本発明によれば、一次元撮像素子のトリガー時
間を十分に長くとる事ができ、非常に感度よく、
対象物形状を検出できる。通常の工業計測では
Nx10〜100Nzであるケースが多いが、検出速
度感度は本発明によれば10〜100倍向上させるこ
とができる。 As explained above, according to the present invention, a large number of linearly arranged objects within a long and narrow field of view can be
Compared to conventional methods, without deteriorating detection accuracy,
It becomes possible to detect much faster with high detection sensitivity. Conversely, even when detection speed is not important, according to the present invention, the trigger time of the one-dimensional image sensor can be sufficiently long, and the sensitivity is very high.
The shape of the object can be detected. In normal industrial measurement
Although in many cases it is Nx10-100Nz, the detection speed sensitivity can be improved by 10-100 times according to the present invention.
また本発明は前記した検出方式により得られる
映像信号からただちに形状を抽出し出力する事が
でき、光切断法で得られる多階調２次元画像を一
次元の形状波形として出力するものであり、形状
のモニタリング、自動計測、自動検査のために有
効な形状波形を提供することができる。 In addition, the present invention is capable of immediately extracting and outputting the shape from the video signal obtained by the above-described detection method, and outputs a multi-gradation two-dimensional image obtained by the optical cutting method as a one-dimensional shape waveform, It is possible to provide effective shape waveforms for shape monitoring, automatic measurement, and automatic inspection.
第１図は光切断法の構成を説明するための図、
第２図は検出される光切断像を説明するための
図、第３図は複数個の対象物を同時に観察する例
を示した図、第４図は従来の形状検出装置の概略
構成を示す図、第５図は複数個の対象物の光切断
像を例示した図、第６図は、第４図に示す装置の
走査タイミング及び走査方向を示した図、第７図
は、本発明の形状検出装置の一実施例を示す概略
構成を示す図、第８図は、第７図に示す装置の走
査タイミング、走査方向、及び形状検出方法を示
した図、第９図は第７図に示す形状抽出回路を具
体的に示した構成図である。
符号の説明、１……スリツト投光器、２……対
象物、３……対象物上のスリツト像、８……結像
レンズ、１２……ガルバノ・ミラー、１３……一
次元撮像素子、１７……形状抽出回路。
Figure 1 is a diagram for explaining the configuration of the optical cutting method.
Fig. 2 is a diagram for explaining a detected optical section image, Fig. 3 is a diagram showing an example of observing multiple objects at the same time, and Fig. 4 is a diagram showing the schematic configuration of a conventional shape detection device. 5 is a diagram illustrating optically sectioned images of a plurality of objects, FIG. 6 is a diagram illustrating the scanning timing and scanning direction of the apparatus shown in FIG. 4, and FIG. 7 is a diagram illustrating the scanning direction of the apparatus shown in FIG. A diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the shape detection device, FIG. 8 is a diagram showing the scanning timing, scanning direction, and shape detection method of the device shown in FIG. 7, and FIG. FIG. 2 is a configuration diagram specifically showing the shape extraction circuit shown in FIG. Explanation of symbols: 1...Slit projector, 2...Object, 3...Slit image on the object, 8...Imaging lens, 12...Galvano mirror, 13...One-dimensional image sensor, 17... ...Shape extraction circuit.
Claims (1)
状に配列された多数の対象物上に亘つて投光する
スリツト投光器と、この輝線像をＹ軸方向の斜め
上方より結像する結像レンズと、該結像レンズを
通して得られる輝線像をＺ軸方向である対象物の
高さ方向に走査する回転形ミラーで形成された像
走査機構と、該像走査機構によつて走査される方
向と直角なＸ軸方向に撮像素子を配列して自己走
査する一次元撮像素子と、上記像走査機構の走査
に同期して発生し、上記一次元撮像素子に印加さ
れるトリガー信号に基いて対象物の高さ方向のｚ
座標を発生するｚ座標発生回路と、上記一次元撮
像素子から読出すクロツク信号に基いてｘ座標を
発生するｘ座標発生回路と、上記一次元撮像素子
の走査により得られる映像信号をＡ／Ｄ変換する
Ａ／Ｄ変換回路と、上記ｘ座標発生回路から得ら
れるｘ座標のアドレスに、上記Ａ／Ｄ変換回路に
よつてＡ／Ｄ変換された各Ｘ軸走査線のデイジタ
ル映像信号から同じｘ座標における最も輝く点で
ある最大値を探索してその最大値を示す上記ｚ座
標発生回路から得られるｚ座標を記憶する記憶手
段とを備え付け、該記憶手段から得られるｘ座標
に対応する輝点を示すｚ座標から光切断された多
数の対象物の輪郭形状を検出することを特徴とす
る形状検出装置。1. A slit projector that projects slit-shaped bright lines from directly above onto a large number of objects linearly arranged in the X-axis direction, and an imager that forms images of these bright lines from diagonally above in the Y-axis direction. an image scanning mechanism formed by a lens, a rotating mirror that scans a bright line image obtained through the imaging lens in the Z-axis direction, which is the height direction of the object; and a direction scanned by the image scanning mechanism. A one-dimensional image sensor that self-scans by arranging image sensors in the X-axis direction perpendicular to z in the height direction of the object
A z-coordinate generation circuit that generates coordinates, an x-coordinate generation circuit that generates x-coordinates based on a clock signal read from the one-dimensional image sensor, and an A/D converter that converts the video signal obtained by scanning the one-dimensional image sensor. The A/D conversion circuit converts the same A storage means for storing the z coordinate obtained from the z coordinate generation circuit which searches for the maximum value, which is the brightest point in the coordinates, and indicates the maximum value, and a bright point corresponding to the x coordinate obtained from the storage means. 1. A shape detection device that detects contour shapes of a large number of objects that are optically sectioned from a z-coordinate indicating a z-coordinate.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9997980A JPS5724809A (en) | 1980-07-23 | 1980-07-23 | Shape detector |
| US06/286,068 US4472056A (en) | 1980-07-23 | 1981-07-23 | Shape detecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9997980A JPS5724809A (en) | 1980-07-23 | 1980-07-23 | Shape detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5724809A JPS5724809A (en) | 1982-02-09 |
| JPS637321B2 true JPS637321B2 (en) | 1988-02-16 |
Family
ID=14261780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9997980A Granted JPS5724809A (en) | 1980-07-23 | 1980-07-23 | Shape detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5724809A (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5381181A (en) * | 1976-12-06 | 1978-07-18 | Mitsubishi Rayon Co | Inspecting method and apparatus for running flat articles |
| JPS54114264A (en) * | 1978-02-27 | 1979-09-06 | Nippon Steel Corp | Screw inspection method |
-
1980
- 1980-07-23 JP JP9997980A patent/JPS5724809A/en active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5381181A (en) * | 1976-12-06 | 1978-07-18 | Mitsubishi Rayon Co | Inspecting method and apparatus for running flat articles |
| JPS54114264A (en) * | 1978-02-27 | 1979-09-06 | Nippon Steel Corp | Screw inspection method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5724809A (en) | 1982-02-09 |
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