(57)【要約】【課題】被測定物の測定位置による誤判定を防止することが可能な形状測定装置を提供すること。【解決手段】投光素子１１によって線状の光が照射された被測定物ＷＫをイメージセンサ１３で撮像する。ＣＰＵ１５は、撮像データと予め登録した基準データの各点における位置の差の和を算出する。更に、ＣＰＵ１５は撮像データと基準データにおける線状の光の一端に対応する点から５点分の位置差の平均値を算出し、その平均値の５０１倍を前記和から引いて判定値を得る。この判定値と被測定物ＷＫの良不良を判定するしきい値とを比較する。【選択図】図１
2008008858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状の光を照射する投光手段と、
前記投光手段によって線状の光が照射された被測定物を撮像する二次元撮像手段と、
二次元撮像手段における走査線毎に受光位置を検出する受光位置検出手段と、
受光位置検出手段で検出された受光位置に基づき前記被測定物の形状を測定する測定手段と、を備える形状測定装置であって、
予め基準となる形状における走査線毎の受光位置を記憶する記憶手段と、
走査線毎に、前記受光位置検出手段で検出された受光位置と前記記憶手段に記憶された前記基準となる受光位置との差を算出し、当該差の和を判定値とする演算手段と、
前記演算手段で算出された前記判定値と予め設定されたしきい値との比較に基づいて前記被測定物の良否を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする形状測定装置。
【請求項２】
前記判定値は、前記受光位置検出手段で検出された受光位置と前記記憶手段に記憶された受光位置の線状の光における背景部の任意の点の差を算出し、当該差に線状の光を撮像した分解能に対応した数を乗じた値を前記和から差分した値とすることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記判定値は、前記受光位置検出手段で検出された受光位置と前記記憶手段に記憶された受光位置の線状の光における背景部の任意の点から所定数の点の差を算出し、当該差の平均値を算出し、該平均値を線状の光を撮像した分解能に対応した数を乗じた値を前記和から差分した値とすることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項４】
前記しきい値を可変可能な設定手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状測定装置に係り、詳しくは測定した形状の判定手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定物の良不良を判定するために、例えば形状測定装置が用いられている。（例えば、特許文献１参照）。形状測定装置は、投光素子から線状のビームが照射された被測定物をイメージセンサに撮像する。そして、形状測定装置は、この撮像データと予め登録された基準データと比較し、その比較結果に基づいて、被測定物の良品・不良品を判定する。詳述すると、形状測定装置は、投光素子から被測定物及び測定台に照射された投光ビームの受光位置を、基準データと撮像データとで比較する。そして、形状測定装置は、基準データの受光位置と撮像データの受光位置が一致するか又はそれらの差が所定値以下の場合に、被測定物を良品と判定し、差が所定値より大きい場合に不良品と判定する。
【特許文献１】特開２００６−１３３０４９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、被測定物は、搬送装置によって測定台上に載置され、上記の形状測定装置により良不良が判定される。このため、載置される位置が投光ビームの線に沿ってずれると、良品であっても撮像データと基準データとの受光位置の差が所定値より大きくなってしまうため、不良品と誤判定されてしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、測定位置による誤判定を防止することが可能な形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、線状の光を照射する投光手段と、前記投光手段によって線状の光が照射された被測定物を撮像する二次元撮像手段と、二次元撮像手段における走査線毎に受光位置を検出する受光位置検出手段と、受光位置検出手段で検出された受光位置に基づき前記被測定物の形状を測定する測定手段と、を備える形状測定装置であって、予め基準となる形状における走査線毎の受光位置を記憶する記憶手段と、走査線毎に、前記受光位置検出手段で検出された受光位置と前記記憶手段に記憶された前記基準となる受光位置との差を算出し、当該差の和を判定値とする演算手段と、前記演算手段で算出された前記判定値と予め設定されたしきい値との比較に基づいて前記被測定物の良否を判定する判定手段とを備えるものである。
【０００６】
上記構成によれば、走査線毎に基準となる受光位置と被測定物を測定した場合の受光位置との差を算出し、当該差の和を算出し判定値とする。そのため、被測定物が搬送装置によって測定台に載置されるときに、線状の光に沿った方向にずれて載置されたとしても、和を算出することによってずれて載置された分の受光位置の差は相殺されるため、誤判定を防ぐことができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、前記判定値は、前記受光位置検出手段で検出された受光位置と前記記憶手段に記憶された受光位置の線状の光における背景部分の任意の点の差を算出し、当該差に線状の光を撮像した分解能に対応した数を乗じた値を前記和から差分した値とするものである。
【０００８】
上記構成によれば、投光手段等のずれにより被測定物が高さ方向に変化した場合であっても、前記受光位置検出手段で検出された受光位置と前記記憶手段に記憶された受光位置の線状の光における測定台に照射された部分（背景部）の任意の点の差を算出する。これにより、基準となる形状を測定した時の測定台と被測定物を測定した時の測定台との高さ方向の差（オフセット分）を算出する。オフセット分を前記和から差し引くことにより、投光手段等のずれを補填することができ、誤判定を防ぐことができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、前記判定値は、前記受光位置検出手段で検出された受光位置と前記記憶手段に記憶された受光位置の線状の光における背景部分の任意の点から所定数の点の差を算出し、当該差の平均値を算出して、該平均値に線状の光を撮像した分解能に対応した数を乗じた値を前記和から差分した値とするものである。
【００１０】
上記構成によれば、投光手段等のずれにより被測定物が高さ方向に変化した場合であっても、上記請求項２に記載の発明の効果と同様に投光手段等のずれを補填することができ、かつ、測定台に塵等が載っても平均値を算出するためその影響を低減することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の形状測定装置において、前記しきい値を可変可能な設定手段を備えるものである。
上記構成によれば、任意のしきい値を設定することができるため、製品毎の要求精度に合わせた測定をすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、測定位置による誤判定を防止することが可能な形状測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図に従って説明する。
図１は形状測定装置のブロック図である。形状測定装置は、線状のビームを投光する投光素子１１及び投光素子１１を駆動する投光回路１２と、線状の投光ビームが照射された被測定物ＷＫを撮像するイメージセンサ１３及びイメージセンサ１３を駆動する受光回路１４と、ＣＰＵ１５とを備えて構成されている。ここで、例えば投光素子１１はＬＥＤ（発光ダイオード）からなり、イメージセンサ１３はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）からなる二次元撮像素子である。またＣＰＵ１５には、記憶手段としてのメモリ１６、図示しない外部機器へデータを出力する出力回路１７、測定形状等を表示する表示部１８及び当該形状測定装置を操作し、しきい値の設定手段としての操作部１９が接続されて形状測定装置が構成されている。投光回路１２はＣＰＵ１５からの出力信号を受けて投光素子１１を発光させる。投光素子１１は線状の投光ビームを被測定物ＷＫに照射し、投光ビームが照射された被測定物ＷＫを受光回路１４に駆動されたイメージセンサ１３が撮像する。受光回路１４は、イメージセンサ１３で撮像した画像データをＣＰＵ１５に出力し、ＣＰＵ１５は画像データを処理する。投光素子１１は投光手段を構成し、イメージセンサ１３は二次元撮像手段を構成する。また、ＣＰＵ１５は、受光位置検出手段、測定手段、演算手段及び判定手段を構成する。
【００１４】
図２（ａ）に示すように、投光素子１１は測定台Ｔの鉛直上方に設置され、図２（ｂ）のように、斜線で示された線状の光を測定台Ｔ及び被測定物ＷＫを照射する。尚、測定台Ｔ上の斜線で示された線状の部分が背景部である。イメージセンサ１３は、測定台Ｔの斜め上方に線状の光に対向して設置され、線状の光が照射された測定台Ｔ及び被測定物ＷＫを撮像する。ＣＰＵ１５は得られた画像データを二値化して撮像データに変換する。尚、イメージセンサ１３は線状の光を、例えば０．２ｍｍの分解能で撮像するように配置されている。そして、線状の光の幅は、本実施形態においては１００ｍｍで照射される。従って、イメージセンサ１３に撮像した線状の光の受光位置（画素数）は５０１点となる。
【００１５】
測定台Ｔと被測定物ＷＫ上に照射された線状の光は、測定台Ｔの上面と被測定物ＷＫの上面とで高さが異なるため、イメージセンサ１３の受光面で光を受ける位置（素子）が異なる。そのため、線状の光が撮像されたイメージセンサ１３の受光面の位置に対応して、図２（ｃ）に示すように、撮像データにおける線分Ｓ０１〜Ｓ０３に分かれて表示部１８に表示される。尚、図中の線分Ｓ０２の長さＬは被測定物ＷＫの幅に対応し、線分Ｓ０１，Ｓ０３と線分Ｓ０２の差Ｈは被測定物ＷＫの高さに対応する。
【００１６】
ここで、被測定物ＷＫの良不良の判定について説明する。被測定物ＷＫの良不良の判定をするに際しては、予め製品の基準となる形状を測定し、該データを基準データとしてメモリ１６に登録する。併せて、操作部１９を操作し、製品の良不良を判定するしきい値として基準データと撮像データとの差で許容する値をメモリ１６に記憶させる。
【００１７】
図示しない搬送装置によって、被測定物ＷＫは測定台Ｔの上面に載置される。形状測定装置は、上記のように被測定物ＷＫの形状を測定し、５０１点の撮像データを得る。そしてＣＰＵ１５は、基準データと撮像データとの対応する点の受光位置の差を一点ずつとりその和を算出する。次に、撮像データと基準データにおける線状の光の一端に対応する点から、例えば５点分の位置差の平均値を算出し、その平均値の５０１倍を前記和から引いて判定の対象となる値（判定値）を得る。判定値が予め設定されたしきい値以下ならば被測定物ＷＫを良品と判定し、しきい値よりも大きければ不良品と判定する。
【００１８】
被測定物ＷＫが線状の光に沿ってずれた位置に載置された場合を例に、判定値の算出についてデータ数を１０点にして簡略化した図３に従って詳細に説明する。撮像データと基準データとの受光位置をそれぞれ撮像位置Ｓａ〜Ｓｊ、基準位置Ｒａ〜Ｒｊとする。基準位置Ｒａ〜Ｒｊに対して撮像位置Ｓａ〜Ｓｊが走査線２０に沿って所定方向（図３において上方向）にずれている場合にその差を正（プラス）とし、逆方向にずれている場合にその差を負（マイナス）とする。ここで、撮像位置Ｓａ〜Ｓｃ，Ｓｅ〜Ｓｇ，Ｓｉ，Ｓｊと基準位置Ｒａ〜Ｒｃ，Ｒｅ〜Ｒｇ，Ｒｉ，Ｒｊの位置は一致している。従って、走査線２０毎における各撮像位置Ｓａ〜Ｓｃ，Ｓｅ〜Ｓｇ，Ｓｉ，Ｓｊと各基準位置Ｒａ〜Ｒｃ，Ｒｅ〜Ｒｇ，Ｒｉ，Ｒｊとの差は０である。しかし、撮像位置Ｓｄと基準位置Ｒｄは走査線２０に沿った方向にずれており、これら撮像位置Ｓｄと基準位置Ｒｄの差Ｈ１を算出する。また、撮像位置Ｓｈと基準位置Ｒｈは走査線２０に沿った方向にずれており、これら撮像位置Ｓｈと基準位置Ｒｈの差Ｈ２を算出する。ところが、基準位置Ｒｈに対して撮像位置Ｓｈがずれている方向は、基準位置Ｒｄに対する撮像位置Ｓｄがずれている方向と逆である。従って、撮像位置Ｓｈと基準位置Ｒｈとの差Ｈ２は撮像位置Ｓｄと基準位置Ｒｄの差Ｈ１と異なる符号（正、負）となる。このため、撮像データと基準データとの各受光位置の差は相殺されて０となる。尚、撮像データと基準データにおける線状の光の一端に対応する点のから算出する位置差の平均値（図３では３点分）は、撮像位置と基準位置の受光位置にずれがないため０となり、この例では判定値は０となる。
【００１９】
被測定物ＷＫの形状は基準となる形状と同じであって、被測定物ＷＫの載置された位置が異なる場合を図４に従って説明する。図４（ａ）に示すような場合であれば、被測定物ＷＫが線状の光に沿って少しずれただけであるから、撮像データにおける線分Ｓ１１〜Ｓ１３は基準データにおける線分Ｒ１〜Ｒ３と略一致している。そのため、被測定物ＷＫの良不良の判定を、従来のように基準データの受光位置と撮像データの受光位置との一致数で判定をしても、一致数が多いためその差はしきい値以下となり良品と判定される。また上記のような判定値を用いて判定しても、撮像データと基準データとの各受光位置の差は相殺されて０となり、判定値はしきい値以下となり良品と判定される。
【００２０】
しかし、図４（ｂ）に示すような場合は、被測定物ＷＫが線状の光に沿って大きくずれているため、撮像データにおける線分Ｓ２１〜Ｓ２３は基準データにおける線分Ｒ１〜Ｒ３とあまり一致していない。そのため、被測定物ＷＫの良不良の判定を、従来のように基準データの受光位置と撮像データの受光位置との一致数で判定すると、一致数が少ないため不良品と判定される。ここで、上記のような判定値を用いて判定すると、基準データにおける線分Ｒ２の左側部分と撮像データにおける線分Ｓ２１の右側部分の受光位置の差と、基準データにおける線分Ｒ３の右側部分と撮像データにおける線分Ｓ２３の左側部分の受光位置の差は、和を算出することにより相殺され、当該和がしきい値よりも小さいため良品と判定される。
【００２１】
また、図４（ｃ）に示すような場合であれば、測定台Ｔとイメージセンサ１３との位置関係がずれた事等により、オフセットが生じているため、撮像データにおける線分Ｓ３１〜Ｓ３３は基準データにおける線分Ｒ１〜Ｒ３と全く一致していない。このような場合、基準データにおける線分Ｒ１〜Ｒ３と撮像データにおける線分Ｓ３１〜Ｓ３３との受光位置の差の和で被測定物ＷＫの良不良の判定をすると、測定台Ｔとイメージセンサ１３との位置関係のずれが、５０１倍されて大きくなるため誤判定されてしまう。しかし、基準データと撮像データにおける線状の光の一端に対応する点から５点分の平均を算出し、その平均値の５０１倍を前記和から引いて判定値を得ているため誤判定を防ぐことができる。
【００２２】
以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）基準データと撮像データの差の和を算出するため、搬送装置によって被測定物ＷＫの載置された位置が線状の光に沿った方向にずれると、基準データと撮像データの関係が図４（ｂ）のようになる。しかし、基準データと撮像データの受光位置の差を合計することによって基準データと撮像データとの受光位置の差は相殺されるので、良品を不良品と誤判定することがない。
【００２３】
（２）撮像データと基準データにおける線状の光の一端に対応する点から５点分の平均を算出し、その平均値の５０１倍を基準データと撮像データの受光位置の差を合計した値から引いて判定値を得る。そのため、測定台Ｔやイメージセンサ１３の位置関係がずれたとしても、判定値からイメージセンサ１３等のずれは差し引かれているので、誤判定を防ぐことができる。
【００２４】
（３）撮像データと基準データにおける線状の光の一端に対応する点から５点分の平均を算出するため、塵等がテーブル上にのった場合でも、塵等の影響を低減することができる。
【００２５】
尚、上記各実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態において、投光素子はＬＥＤに限らず、ＬＤ（レーザーダイオード）であってもよい。
【００２６】
・上記実施形態において、イメージセンサはＣＣＤに限らず、ＣＭＯＳからなるイメージセンサであってもよい。
・上記実施形態において、撮像データの分解能は０．２ｍｍに限らず、０．２ｍｍより細かくても、また０．２ｍｍより粗くてもよい。
【００２７】
・上記実施形態において、投光ビームの幅は１００ｍｍに限らず、被測定物ＷＫの大きさに合わせた幅であればよい。
・上記実施形態において、基準データは実際に基準となる形状を測定しなくても、操作部１９を操作することにより、理論値をメモリ１６に記憶させてもよい。
【００２８】
・上記実施形態では、撮像データと基準データにおける線状の光の一端に対応する点からの平均値を算出したが、線状の光における測定台に照射された部分の任意の点から算出すればよい。
【００２９】
・上記実施形態において、撮像データと基準データにおける線状の光の一端に対応する点からの平均値は５点に限らず、２点以上、線状の光を撮像した分解能に対応した数の点以下であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】形状測定装置の構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）実施形態の形状測定装置の構成図、（ｂ）投光ビームが照射された被測定物の斜視図、（ｃ）実施形態の動作時の表示部を示す説明図。
【図３】実施形態の動作を簡略化した場合の表示部を示す説明図。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）実施形態の動作時の表示部を示す説明図。
【符号の説明】
【００３１】
１１・・・投光素子、１３・・・イメージセンサ、１５・・・ＣＰＵ、１６・・・メモリ、２０・・・走査線、Ｈ１，Ｈ２・・・差、ＷＫ・・・被測定物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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