(57)【要約】【課題】  測定対象物の高さ形状を１回のサンプリングで測定してその良否を判定することを可能とした高さ形状センサを提供する。【解決手段】  受光素子２からの１回のサンプリングにより検出された測定対象物のライン状の高さ形状の検出波形と、基準形状登録手段６に登録したライン状の基準形状とを比較して一致度を算出し、算出された一致度と設定された一致度のしきい値との比較で測定対象物の良否を判定するので、測定対象物の高さ形状を１回のサンプリングで検出してその良否を判定することが可能となる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン状の投光ビームで照射された測定対象物を受光素子によりライン状で撮像して、その受光データに基づいて測定対象物のライン状の高さ形状を測定する高さ形状センサであって、
前記受光素子からの１回のサンプリングにより、測定対象物のライン状の高さ形状を検出する高さ形状検出手段と、
予め基準となる測定対象物のライン状の高さ形状を基準形状として登録する基準形状登録手段と、
測定対象物のライン状の高さ形状の検出波形と、登録したライン状の基準形状とを比較して一致度を算出する形状比較手段と、
算出された一致度と設定された一致度のしきい値との比較で測定対象物の良否を判定する判定手段とを備えた高さ形状センサ。
【請求項２】
請求項１において、さらに、
前記一致度のしきい値に対する形状余裕度を設定する形状余裕度設定手段を備えている高さ形状センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物を撮像した受光データに基づき、測定対象物の高さ形状の検出を行う高さ形状センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ライン状の投光ビームで照射された測定対象物を受光素子によりライン状で撮像して、三角測距方式で測定対象物のライン状の高さ形状を測定する高さ形状センサが知られている。一例として、測定対象物を測定した高さデータを色データに変換して、高さ分布全体を観察しつつ、特徴点を抽出して特定の部位における高さ分布を確認する変位センサ（例えば、特許文献１）などが挙げられる。
【特許文献１】特開２００２−２８６４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の高さ形状センサにおいては、測定対象物の高さ形状を測定する際、測定対象物のすべての形状にわたって、細いピッチで多数のライン状でのサンプリングにより、最も高い部分、低い部分その他の特徴点を抽出し、抽出した特徴点についてその部分ごとにしきい値と比較演算をするのが一般的であり、高さ形状の検出が煩雑であった。すなわち、従来では、測定対象物の高さ形状を１回のサンプリングで検出してその良否を判定することを可能とした高さ形状センサを実現できなかった。
【０００４】
本発明は、前記の問題点を解決して、測定対象物の高さ形状を１回のサンプリングで検出してその良否を判定することを可能とした高さ形状センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明にかかる高さ形状センサは、ライン状の投光ビームで照射された測定対象物を受光素子によりライン状で撮像して、その受光データに基づいて測定対象物のライン状の高さ形状を測定するものであって、前記受光素子からの１回のサンプリングにより、測定対象物のライン状の高さ形状を検出する高さ形状検出手段と、予め基準となる測定対象物のライン状の高さ形状を基準形状として登録する基準形状登録手段と、測定対象物のライン状の高さ形状の検出波形と、登録したライン状の基準形状とを比較して一致度を算出する形状比較手段と、算出された一致度と設定された一致度のしきい値との比較で測定対象物の良否を判定する判定手段とを備えている。
【０００６】
この構成によれば、受光素子からの１回のサンプリングにより検出された測定対象物のライン状の高さ形状の検出波形と、基準形状登録手段に予め登録したライン状の基準形状とを比較して一致度を算出し、算出された一致度と設定された一致度のしきい値との比較で測定対象物の良否を判定するので、測定対象物の高さ形状を１回のサンプリングで検出してその良否を判定することが可能となる。
【０００７】
好ましくは、前記一致度のしきい値に対する形状余裕度を設定する形状余裕度設定手段を備えている。この場合は、コンベアの上下振動など設置場所の状況に応じて、形状余裕度を可変できるので、柔軟な一致度判定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る高さ形状センサを示す構成図である。本センサは、ライン状の投光ビームを測定対象物Ｍに照射する投光素子１、２次元配列されて測定対象物Ｍからの反射光をライン状で受光して測定対象物Ｍを撮像する受光素子（イメージセンサ）２、イメージセンサ２に対してサンプリング制御を行うほかに、本センサ全体の制御を行う制御部（例えば、ＦＰＧＡ（Field Programｍable Gate Array））３、および表示部（ＬＣＤ）１０を備えている。本センサは、測定対象物Ｍを撮像した受光データに基づいて測定対象物Ｍの高さ形状の検出を行い測定対象物Ｍの良否を判定するものである。
【０００９】
図２は、本センサのブロック図を示す。イメージセンサ２は例えばＣＭＯＳイメージセンサであり、レンズユニットを有し、Ａ／Ｄ変換器を内蔵している。また投光素子１は例えばレーザーダイオード（ＬＤ）であり、同様にレンズユニットを有し、ＬＤ駆動回路１１により駆動される。この例では、図１のＬＤ１は、紙面に直交する方向にライン状に投光（スポット）し、イメージセンサ２も紙面に直交する方向にライン状に受光する。
【００１０】
図２の制御部３は、ＣＰＵ１７を有し、特徴抽出部１２および高さ変換処理部１３からなる高さ形状検出手段５を備えている。この高さ形状検出手段５は、イメージセンサ２からの１回のサンプリングにより、測定対象物Ｍのライン状の高さ形状を検出する。なお、基準となる測定対象物Ｍのライン状の高さ形状は、基準形状登録手段（形状記憶部）６に予め基準形状として登録される。
【００１１】
また、制御部３は、測定対象物Ｍのライン状の高さ形状の検出波形と、登録したライン状の基準形状（登録形状）とを比較して一致度を算出する形状比較手段（形状比較部）７と、算出された一致度と設定された一致度のしきい値との比較で測定対象物Ｍの良否を判定する判定手段（しきい値判定部）８とを備えている。
【００１２】
さらに、制御部３は、一致度のしきい値を設定する一致度しきい値設定手段および一致度のしきい値に対する形状余裕度を設定する余裕度設定手段である設定値Ｒ／Ｗ部９、表示データを表示部（ＬＣＤ）１０に転送する表示データ転送部１４などを備えている。この設定値Ｒ／Ｗ部９は、一致度のしきい値、形状余裕度などの設定値について、これらを記憶する設定値記憶部（ＥＥＰＲＯＭ）１５に対して読み込み、書き込みを行う。これらは、スイッチ操作部１６の操作により、ＣＰＵ１７を介して行われる。
【００１３】
表示部（ＬＣＤ）１０は、基準となる測定対象物Ｍのライン状の高さ形状を示す登録形状と測定対象物Ｍのライン状の高さ形状を示す検出波形、登録形状と検出波形の一致度、および判定結果を表示する。本センサは表示部１０を内蔵した一体型センサとなっており、小型化を図ることができる。
【００１４】
その他、本センサは、前記しきい値判定部８から判定結果を出力する出力回路１８、本センサに電源を供給する電源回路１９、クロック回路２０、リセット回路２１なども備えている。
【００１５】
以下、上記構成を有する本センサの動作を説明する。
図３は、本センサの動作の一例を示す。（Ａ）は表示部１０の表示画面、（Ｂ）は測定対象物Ｍ１の測定状態を示す。まず、図３（Ｂ）のように、測定対象物Ｍ１へライン状に投光（スポット）されて、図２の高さ形状検出手段５によって、１回のサンプリングによる測定対象物Ｍ１のライン状の高さ形状の検出波形が検出される。つぎに、形状比較部７により、形状記憶部６により予め記憶された基準となる測定対象物Ｍ１のライン状の高さ形状の登録形状と、測定対象物Ｍ１のライン状の高さ形状の検出波形とが、比較されて一致度が算出される。そして、しきい値判定部８により、算出された一致度と設定された一致度のしきい値との比較により測定対象物Ｍ１の良否が判定される。
【００１６】
図３（Ａ）の表示画面に、測定対象物Ｍ１におけるライン状の登録形状α１に対するライン状の検出波形β１が重ねて表示される。図中、検出波形β１に対する登録形状α１の幅（高さ）が一致度のしきい値に対する形状余裕度を示す。この例では、測定対象物Ｍの検出波形β１は、登録形状α１の幅（高さ）のしきい値範囲内に入っている。ただし、長さ方向で一部突出し、一部凹入しているので、登録形状α１と検出波形β１の一致度は９０（／１００）であり、判定結果は良（○）である。
【００１７】
このように、本発明では、１回のサンプリングによる測定対象物Ｍ１のライン状の検出波形β１と、基準形状登録手段６に予め登録したライン状の登録形状α１との１回の比較演算によって、測定対象物Ｍ１の良否を判定することが可能となる。
【００１８】
図４は本センサの動作の他の例を示す。（Ａ）は表示画面の一部、（Ｂ）は測定対象物Ｍ２をライン方向と平行な方向で切断した断面図（縦断面図）を示す。図４（Ａ）では、測定対象物Ｍ２の登録形状α２のみを示し、検出波形β２の図示を省略している。本発明では、図４（Ｂ）のような縦断面で複数の高さ部分を有している（各縦断面形状が同一）測定対象物Ｍ２に対しても、１回のサンプリングによる測定対象物Ｍ２のライン状の検出波形β２と、ライン状の登録形状α２との１回の比較演算によって、測定対象物Ｍ２の良否を判定することが可能となる。なお、ライン方向と直交する方向で切断した断面（横断面）で複数の高さ部分を有している（各縦断面形状が同一でない）測定対象物に対しては、必要に応じてライン方向と直交する方向にそれぞれ離間させた複数のライン状でサンプリングを行う必要がある。
【００１９】
このように、本発明は、従来、測定対象物の高さ形状の検出が煩雑であったのと異なり、測定対象物の高さ形状を１回のサンプリングで検出してその良否を判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る高さ形状センサを示す概略構成図である。
【図２】図１の高さ形状センサを示すブロック図である。
【図３】図１の高さ形状センサの動作の一例を示す図である。
【図４】図１の高さ形状センサの動作の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１：投光素子（ＬＤ）
２：受光素子（ＣＭＯＳイメージセンサ）
３：制御部
５：高さ形状検出手段
６：基準形状登録手段（形状記憶部）
７：形状比較手段（形状比較部）
８：判定手段（しきい値判定部）
Ｍ：測定対象物
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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