(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された測定手順に基づいて複数の被測定箇所を撮像する撮像手段と、与えられる指令信号に対応する照明光量で前記被測定箇所を照射する照明手段とを備え、前記被測定箇所毎に予め設定記憶された照明設定値を参照し、前記照明設定値に対応した照明光量を前記照明手段に照射させながら前記被測定物の寸法や形状を測定する画像測定装置における照明光量の設定方法であって、
前記被測定箇所毎に設定された前記照明設定値に対応した照明光量を照射させる指令信号を出す指令信号出力工程と、
前記全ての被測定箇所に対応する指令信号に対して共通な値のオフセット値を付与して前記照明手段に与えるオフセット値付与工程と、
前記オフセット値を可変可能に設定する設定工程と、を備え、
前記設定工程では、
前記指令信号により前記照明手段から照射される照明光の基準明るさ情報を検出して記憶し、
前記基準明るさ情報を検出した後、同じ前記指令信号により前記照明手段から照射される照明光の明るさ情報を検出して、前記基準明るさ情報と比較し、
前記基準明るさ情報に対する前記明るさ情報の変化量が所定の範囲外の場合、前記オフセット値を変更することを特徴とする画像測定装置における照明光量の設定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像測定装置における照明光量の設定方法において、
前記設定工程では、
基準ゲージに照射される照明光の明るさ情報を検出することを特徴とする画像測定装置における照明光量の設定方法。
【請求項３】
予め設定された測定手順に基づいて複数の被測定箇所を撮像する撮像手段と、与えられる指令信号に対応する照明光量で前記被測定箇所を照射する照明手段とを備え、前記被測定箇所毎に予め設定記憶された照明設定値を参照し、前記照明設定値に対応した照明光量を前記照明手段に照射させながら前記被測定物の寸法や形状を測定する画像測定装置であって、
前記被測定箇所毎に設定された前記照明設定値に対応した照明光量を照射させる指令信号を出す指令信号出力手段と、
前記全ての被測定箇所に対応する指令信号に対して共通な値のオフセット値を付与して前記照明手段に与えるオフセット値付与手段と、
前記オフセット値を可変可能に設定する設定手段と、を備え、
前記設定手段は、
前記指令信号により前記照明手段から照射される照明光の基準明るさ情報を検出して記憶し、
前記基準明るさ情報を検出した後、同じ前記指令信号により前記照明手段から照射される照明光の明るさ情報を検出して、前記基準明るさ情報と比較し、
前記基準明るさ情報に対する前記明るさ情報の変化量が所定の範囲外の場合、前記オフセット値を変更することを特徴とする画像測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像測定装置における照明光量の設定方法および画像測定装置に関し、詳しくは、予め設定された測定手順に基づいて複数の被測定箇所を撮像する撮像手段と、被測定箇所を照射する照明手段とを備え、被測定物の寸法や形状を測定する画像測定装置における照明光量の設定方法および画像測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像手段で撮像された被測定物の画像に対して画像処理を施すことによって、被測定物の表面性状を測定する画像測定装置が用いられている。画像測定装置では、被測定物のエッジ位置を確実かつ精度良く検出するために、撮像された画像のコントラストが高くなるように照明条件（照明設定値）を設定することが重要である。
【０００３】
このような画像測定装置に関し、エッジ検出時の照明条件を最適に設定するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の画像測定装置では、所定の被測定箇所における最適な光量を予め設定するために、まず、被測定箇所毎に光量を数ピッチで変更して、その都度、被測定箇所の画像上のコントラスト値を算出する。そして、コントラスト値と照明光量とを２次関数に当てはめ、コントラスト値の最も高い照明光量を照明設定値として算出する。この照明設定値は、被測定箇所毎に設定され、ワークメモリ等に記憶される。
【０００４】
この画像測定装置は、測定の際、記憶された照明設定値を参照して、複数の被測定箇所を各照明設定値の照明光量で撮像する。画像測定装置には、予め設定された測定手順に従って複数の被測定箇所の測定を順番に実施するパートプログラムが記憶されている。このパートプログラムを実行すれば、同一形状の複数の被測定物を効率よく繰返し測定することができるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３０４０３４号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の画像測定装置では、照明光源（照明手段）の経時的な劣化が発生した場合や、照明光源を交換した場合のように、照明光源から照射される実際の光量が変化した際に、パートプログラム内の照明設定値を全被測定箇所に対して修正しなければならず、その修正作業の負担が非常に大きかった。
【０００７】
本発明の目的は、画像測定装置において、照明手段の光量が変化した場合に、被測定箇所毎に設定された照明設定値を修正しなくても、同じ照明光量となるように容易に設定できる画像測定装置における照明光量の設定方法および画像測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の画像測定装置における照明光量の設定方法は、予め設定された測定手順に基づいて複数の被測定箇所を撮像する撮像手段と、与えられる指令信号に対応する照明光量で前記被測定箇所を照射する照明手段とを備え、前記被測定箇所毎に予め設定記憶された照明設定値を参照し、前記照明設定値に対応した照明光量を前記照明手段に照射させながら前記被測定物の寸法や形状を測定する画像測定装置における照明光量の設定方法であって、前記被測定箇所毎に設定された前記照明設定値に対応した照明光量を照射させる指令信号を出す指令信号出力工程と、前記全ての被測定箇所に対応する指令信号に対して共通な値のオフセット値を付与して前記照明手段に与えるオフセット値付与工程と、前記オフセット値を可変可能に設定する設定工程と、を備え、前記設定工程では、前記指令信号により前記照明手段から照射される照明光の基準明るさ情報を検出して記憶し、前記基準明るさ情報を検出した後、同じ前記指令信号により前記照明手段から照射される照明光の明るさ情報を検出して、前記基準明るさ情報と比較し、前記基準明るさ情報に対する前記明るさ情報の変化量が所定の範囲外の場合、前記オフセット値を変更することを特徴とする。
【０００９】
この設定方法によれば、まず、指令信号出力工程において、被測定箇所毎に予め設定された照明設定値に基づく指令信号が照明手段に対して発せられる。次に、オフセット値付与工程において、発せられた指令信号にオフセット値が付与される。そして、照明手段は、オフセット値が付与された指令信号を受けて、所定の照明光量を被測定箇所に照射する。オフセット値は、設定工程において、例えば、照明手段の状態が変化した場合に、同じ照明設定値に基づく指令信号を受けて照明手段から照射される照明光量が、照明手段の状態が変化する前の照明光量と同じになるように可変可能に設定される。このようにして、被測定箇所を照射する照明光量が設定される。
従って、照明手段の経時的な劣化が発生した場合や、照明手段を交換した場合のように、照明手段の光量が変化した場合に、被測定箇所毎に予め設定された照明設定値を被測定箇所毎に修正しなくても、オフセット値を設定するだけで照明光量を初期の値に維持することができる。
【００１０】
例えば、照明手段の使用期間に応じて、付与するオフセット値を変化させるようにしてもよい。この場合、入力手段を設けて使用期間に応じて決められたオフセット値を入力できるようにしてもよいし、予め、使用期間に対応するオフセット値を記憶させておき、使用期間に応じてオフセット値を自動更新するようにしてもよい。
また、例えば、照明手段を交換した場合には、交換前後での照明光量の変化量に応じてオフセット値のみを設定するようにしてもよく、被測定箇所毎に予め設定された照明設定値を個々に修正する必要がなくなる。
【００１１】
また、前記設定工程では、前記指令信号により前記照明手段から照射される照明光の基準明るさ情報を検出して記憶し、前記基準明るさ情報を検出した後、同じ前記指令信号により前記照明手段から照射される照明光の明るさ情報を検出して、前記基準明るさ情報と比較し、前記基準明るさ情報に対する前記明るさ情報の変化量が所定の範囲外の場合、前記オフセット値を変更する。
【００１２】
ここで、明るさ情報は、例えば、撮像手段で撮像された被測定箇所の画像データを画像処理することで取得してもよい。
この設定方法によれば、所定の測定箇所に照射される照明光の基準明るさ情報を検出して記憶した後、同じ測定箇所に照射される照明光の明るさ情報を検出して、記憶された基準明るさ情報と比較して、明るさ情報の変化量が所定の範囲を越えているかどうかを判断する。そして、所定の範囲外の場合は、オフセット値を変更して、明るさ情報の変化量が所定の範囲内となるようにし、所望するオフセット値が得られる。従って、例えば、変化量を判断するための閾値を設定しておくだけで、上記の方法でオフセット値を自動設定するようにプログラムを構築することができ、オフセット値を容易に設定できる。
【００１３】
本発明の画像測定装置における照明光量の設定方法において、前記設定工程では、基準ゲージに照射される照明光の明るさ情報を検出することが好ましい。
この設定方法によれば、基準ゲージを使用するので、任意の被測定物の被測定箇所の明るさ情報を検出するよりも、照明光の明るさ情報を精度よく検出することができ、実際に照明手段から照射される照明光量の変化をより小さくすることができる。
【００１４】
本発明の画像測定装置は、予め設定された測定手順に基づいて複数の被測定箇所を撮像する撮像手段と、与えられる指令信号に対応する照明光量で前記被測定箇所を照射する照明手段とを備え、前記被測定箇所毎に予め設定記憶された照明設定値を参照し、前記照明設定値に対応した照明光量を前記照明手段に照射させながら前記被測定物の寸法や形状を測定する画像測定装置であって、前記被測定箇所毎に設定された前記照明設定値に対応した照明光量を照射させる指令信号を出す指令信号出力手段と、前記全ての被測定箇所に対応する指令信号に対して共通な値のオフセット値を付与して前記照明手段に与えるオフセット値付与手段と、前記オフセット値を可変可能に設定する設定手段と、を備え、前記設定手段は、前記指令信号により前記照明手段から照射される照明光の基準明るさ情報を検出して記憶し、前記基準明るさ情報を検出した後、同じ前記指令信号により前記照明手段から照射される照明光の明るさ情報を検出して、前記基準明るさ情報と比較し、前記基準明るさ情報に対する前記明るさ情報の変化量が所定の範囲外の場合、前記オフセット値を変更することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、前述と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、照明手段の光量が変化した場合、被測定箇所毎に予め設定された照明設定値を修正しなくても、同じ照明光量となるように照明光量を容易に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜全体構成の説明＞
図１には、本発明に係る測定方法を適用した画像測定装置の実施形態が示されている。この画像測定装置は、被測定物Ｗの画像データを取得する画像データ取得装置１と、この画像データ取得装置１を制御するとともに、画像データ取得装置１で取得された画像データから被測定物Ｗの寸法や形状を求める制御装置２とから構成されている。
【００１７】
画像データ取得装置１には、ステージ１１と、このステージ１１に対して三次元方向へ相対移動可能に設けられた本体部１２と、これらステージ１１および本体部１２を三次元方向へ相対移動させる三次元移動機構１３とが設けられている。
ステージ１１の上面には、被測定物Ｗが載置される。被測定物Ｗには、３箇所の被測定箇所Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が設定されている。
本体部１２には、被測定物Ｗの真上に、対物レンズ１４、ビームスプリッタ１５およびカメラ１６が順番に配列されているとともに、ビームスプリッタ１５を介して被測定物Ｗの真上から光を照射する落射照明用光源１７（以下、光源と示す。）が設けられている。
【００１８】
光源１７は、照明制御部１８によって制御され、各被測定箇所Ｗ１〜Ｗ３を所定の照明光量で照射するようになっている。光源１７および照明制御部１８は、照明手段としての照明ユニット１９を構成している。
撮像手段としてのカメラ１６は、各被測定箇所Ｗ１〜Ｗ３を予め設定された測定手順で撮影し、撮像された被測定物Ｗの画像データを画像処理部２０へ送るようになっている。画像データは、画像処理部２０で画像処理されたのち、制御装置２へ送られる。
【００１９】
三次元移動機構１３は、ステージ１１および本体部１２を三次元方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向）へ相対移動させる機構で、例えば、ステージ１１を前後方向（Ｙ方向）、本体部１２を左右方向（Ｘ方向）および上下方向（Ｚ方向）へ移動させる。なお、三次元移動機構１３の構成は、これに限られるものではない。ここには、図示していないが、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向への変位量を検出する変位検出器がそれぞれ設けられ、これによって検出された各方向の変位量が制御装置２に送られるようになっている。
【００２０】
制御装置２は、制御部２１および入力部２２を備えている。制御部２１は、予め設定されたプログラムに従って、三次元移動機構１３を駆動させるとともに、照明制御部１８を介して光源１７を制御する。また、制御部２１は、画像処理部２０で処理された画像データから被測定物Ｗの寸法や形状を算出する。入力部２２は、測定条件や被測定物データなどを入力するために設けられる。
【００２１】
＜制御部２１の説明＞
図２には、制御部２１の構成が示されている。
制御部２１の内部には、パートプログラム記憶部３１と、パートプログラム実行部３２と、オフセット値付与部４１と、オフセット値設定部４２とが設けられている。
パートプログラム記憶部３１には、入力部２２から入力された測定条件（照明設定値ＬＰ）および被測定物データ（設計データやＮＣデータなど）、パートプログラムが記憶される。パートプログラムは、記憶された条件およびデータを参照しながら、所定の測定手順を実行するもので、プログラム言語で記述されている。このパートプログラムによって、被測定物Ｗの被測定箇所Ｗ１〜Ｗ３の画像が、所定の測定手順で対物レンズ１４およびカメラ１６を用いて取り込まれ、この画像データから被測定物Ｗの寸法や形状が測定されるようになっている。そして、複数の被測定物Ｗを繰返し測定することが可能となっている。
【００２２】
また、パートプログラム記憶部３１には、測定条件の一つとして、特定照明設定値ＬＰ（ＲＥＦ）が記憶される。この特定照明設定値ＬＰ（ＲＥＦ）とは、被測定物Ｗの代わりに基準ゲージを測定対象とする場合に設定される照明設定値であり、例えば、画像測定装置を新設した際の光源１７の初期設定の際に用いられる。
【００２３】
パートプログラム実行部３２は、パートプログラムが起動されると、後述する図４に示すフローチャートに従って、処理を実行する。このパートプログラム実行部３２は、被測定箇所Ｗ１〜Ｗ３毎に設定された照明設定値ＬＰを参照して、に基づく指令信号を発信するようになっている。従って、パートプログラム実行部３２によって本発明の指令信号出力手段が構成される。
また、オフセット値付与手段としてのオフセット値付与部４１は、パートプログラム実行部３２から照明制御部１８へ発信される指令信号に、オフセット値設定部４２に記憶されたオフセット値Ｌ０を付与するようになっている。
【００２４】
＜オフセット値設定部４２の説明＞
図３には、オフセット値設定部４２の構成が示されている。
オフセット値設定部４２には、オフセット値Ｌ０が記憶されており、オフセット値Ｌ０の初期値は０となっている。また、オフセット値設定部４２には、画像処理部２０からの画像データに含まれる明るさ情報Ｂが入力される。ここで、明るさ情報Ｂのうち、画像測定装置の設置時のような初期の時点で、基準ゲージＧを使用して測定した際の明るさ情報Ｂを基準明るさＢＲＥＦとし、画像測定装置の使用後、定期的に基準ゲージＧを使用して測定した際の明るさ情報Ｂを検査明るさＢＴＥＳＴとする。このうち基準明るさＢＲＥＦについては、オフセット値設定部４２内に記憶されるようになっている。
また、オフセット値設定部４２には、設定条件としての閾値αが入力部２２によって入力され記憶される。
オフセット値設定部４２は、定期的に、後述する図５に示すフローチャートに従って、オフセット値Ｌ０の設定処理を実行し、オフセット値Ｌ０を可変可能に設定することができる。
【００２５】
＜照明光量の設定方法の説明＞
照明光量は、図４のＳＴ１からＳＴ３に沿って設定される。
パートプログラム実行工程（以下、ＳＴ１と示す。）において、パートプログラム記憶部３１を読み込み、パートプログラムを実行する。
指令信号出力工程（以下、ＳＴ２と示す。）において、被測定箇所Ｗ１〜Ｗ３毎に予め設定された照明設定値ＬＰに基づく指令信号を照明制御部１８へ発信する。
オフセット値付与工程（以下、ＳＴ３と示す。）において、発せられた指令信号にオフセット値Ｌ０を付与する。オフセット値Ｌ０が付与された指令信号を受けた照明制御部１８は、光源１７に所定の照明光量を照射する。
なお、指令信号は、被測定箇所Ｗ１〜Ｗ３毎に発信され、その都度、ＳＴ２およびＳＴ３の処理が実行されるようになっている。
このようにして、光源１７から実際に被測定箇所Ｗ１〜Ｗ３を照射する照明光量が設定される。
【００２６】
＜オフセット値Ｌ０の設定方法の説明＞
オフセット値Ｌ０は、定期的に、図５のＳＴ４によって設定される。オフセット値Ｌ０の設定工程（以下、ＳＴ４と示す。）は、ＳＴ４１からＳＴ４４によって構成される。
明るさ情報の取得工程（以下、ＳＴ４１と示す。）において、基準ゲージＧを測定して、検査明るさＢＴＥＳＴを取得する。
明るさ情報の評価工程（以下、ＳＴ４２と示す。）において、記憶されている基準明るさＢＲＥＦと、取得された検査明るさＢＴＥＳＴとの差異（ＢＲＥＦ−ＢＴＥＳＴ）が閾値αより大きい場合は、ＳＴ４３へ進み、差異が閾値α以下の場合は、ＳＴ４４へ進む。
【００２７】
オフセット値の変更工程（以下、ＳＴ４３と示す。）において、オフセット値を調整するための調整用オフセット値Ｌ０（ＡＤＪ）に適当な数値をあてはめて、オフセット値Ｌ０に調整用オフセット値Ｌ０（ＡＤＪ）を代入し、ＳＴ４１へ進む。ＳＴ４１からＳＴ４３のフローを繰り返すことにより、差異が閾値α以下となれば、ＳＴ４４へ進む。このようにして、差異が閾値α以内となるようなオフセット値Ｌ０（ＡＤＪ）が自動決定される。
オフセット値記憶工程（以下、ＳＴ４４と示す。）において、調整用オフセット値Ｌ０（ＡＤＪ）が代入されたオフセット値Ｌ０の記憶が更新される。
以上のようなＳＴ４において、オフセット値Ｌ０は、光源１７の状態が変化した際に、同じ照明設定値ＬＰに基づく指令信号を受けて光源１７から照射される照明光量が、光源１７の状態が変化する前と同じになるように設定される。
【００２８】
＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）光源１７の経時的な劣化が発生した場合や、光源１７を交換した場合のように、光源１７の照明光量が変化した場合であっても、被測定箇所Ｗ１〜Ｗ３毎に予め設定された照明設定値ＬＰを修正しなくても、変化前の照明光量となるように容易に設定することができる。
【００２９】
（２）所定の閾値αを設定して、光源１７の状態が変化する前後における照明光量の明るさ情報Ｂの差異（ＢＲＥＦ−ＢＴＥＳＴ）が、閾値α以下となっているかどうかを判断するだけで、所望するオフセット値Ｌ０が得られるので、このような方法でオフセット値Ｌ０を設定するプログラムを構築すれば、オフセット値Ｌ０の自動設定が可能となる。
【００３０】
（３）基準ゲージＧを用いて、光源１７の状態が変化する前後における照明光量の明るさ情報Ｂを精度よく検出することができて、設定されたオフセット値Ｌ０を使用して得られる照明光量の変化をより小さくすることができる。
【００３１】
［本発明の変形例］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、オフセット値付与部４１およびオフセット値設定部４２を制御部２１の内部に設けているが、これに限られず、照明ユニット１９に設けてもよい。このようにすれば、既存の照明ユニットを本発明の構成を備える照明ユニット１９に変更することにより、既存の制御部２１の変更箇所をできるだけ少なくすることができ、既存の画像測定装置に本発明の設定方法を容易に適用することができる。
【００３２】
また、本発明の設定方法は、落射照明の代わりに、透過照明やリング照明にも適用できる。透過照明の場合には、ステージ１１の中央に光透過性を有する被測定物載置部を設けて、この被測定物載置部の上面に被測定物Ｗを載置して、下方位置に透過照明用光源を配置すればよい。リング照明の場合には、リング状で被測定物Ｗの斜め上から光を照射するリング照明用光源を配置すればよい。
【００３３】
前記実施形態では、基準ゲージＧにより、オフセット値Ｌ０を自動で設定しているが、これに限られず、被測定物Ｗを使用してオフセット値Ｌ０を手動で設定するようにしてもよい。
【００３４】
また、光源１７の使用期間に応じて、付与するオフセット値Ｌ０を変化させてもよい。この場合、入力手段でオフセット値Ｌ０を入力できるようにしてもよいし、予め、使用期間とオフセット値Ｌ０との関係を表データとして記憶させておき、必要に応じて表データを読み取ってオフセット値Ｌ０を更新するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、複数の被測定箇所を順番に照射して撮像する画像測定装置に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像測定装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】前記画像測定装置の制御部の構成を示すブロック図。
【図３】前記画像測定装置のオフセット値設定部の構成を示すブロック図。
【図４】前記画像測定装置の照明光量の設定方法を示すフローチャート。
【図５】前記画像測定装置のオフセット値の設定方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３７】
１…画像データ取得装置
２…制御装置
１４…対物レンズ
１６…カメラ（撮像手段）
１７…落差照明用光源
１８…照明制御部
１９…照明ユニット（照明手段）
２０…画像処理部
２１…制御部
２２…入力部
３１…パートプログラム記憶部
３２…パートプログラム実行部（指令信号出力手段）
４１…オフセット値付与部（オフセット値付与手段）
４２…オフセット値設定部（設定手段）
Ｂ…明るさ情報
ＢＲＥＦ…基準明るさ
ＢＴＥＳＴ…検査明るさ
Ｇ…基準ゲージ
ＬＰ…照明設定値
Ｌ０…オフセット値
Ｗ…被測定物
Ｗ１〜Ｗ３…被測定箇所。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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