(57)【要約】【課題】市販のスキャナなどを用いて、ワークに対して高精度の計測を行うことが可能な外観計測装置を提供する。【解決手段】外観計測装置は、基板や電子部品などのワークに対して、スキャナを用いて外観を計測する装置である。スケール画像取得手段は、複数のマークが規則正しく配列しているスケールをスキャナによって取り込んだスケール画像を取得し、ワーク画像取得手段は、ワークをスキャナによって取り込んだワーク画像を取得する。そして、復元手段は、スケール画像内のマークに基づいてワーク画像を復元する。即ち、復元手段は、撮影によって得られたワーク画像に生じている歪みやずれ等を補正する画像処理を行う。これにより、比較的安価な市販のスキャナなどを用いて、ワークに対して高精度の計測を行うことができる。【選択図】図６
2007286003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキャナを用いてワークの外観を計測する外観計測装置であって、
複数のマークが規則正しく配列しているスケールを前記スキャナによって取り込んだスケール画像を取得するスケール画像取得手段と、
前記ワークを前記スキャナによって取り込んだワーク画像を取得するワーク画像取得手段と、
前記スケール画像内の前記マークに基づいて前記ワーク画像を復元する復元手段と、を備えることを特徴とする外観計測装置。
【請求項２】
前記復元手段は、復元によって得られるべき復元画像のピクセル位置に対応する前記ワーク画像上の位置を、前記スケール画像上の前記マークの位置に基づいて計算するワーク画像位置計算手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の外観計測装置。
【請求項３】
前記復元手段は、前記ワーク画像位置計算手段によって得られた前記ワーク画像上の位置に割り当てるべきデータを、当該ワーク画像上の位置の周囲のデータを用いて補間することによって求める補間演算手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の外観計測装置。
【請求項４】
前記ワークは、基板及び電子部品の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の外観計測装置。
【請求項５】
前記ワーク画像取得手段は、マスクによって制限された領域を前記スキャナによって取り込んだ画像を取得することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の外観監査装置。
【請求項６】
スキャナを用いてワークの外観を計測する外観計測方法であって、
複数のマークが規則正しく配列しているスケールを前記スキャナによって取り込んだスケール画像を取得するスケール画像取得工程と、
前記ワークを前記スキャナによって取り込んだワーク画像を取得するワーク画像取得工程と、
前記スケール画像内の前記マークに基づいて前記ワーク画像を復元する復元工程と、を備えることを特徴とする外観計測方法。
【請求項７】
スキャナによって撮影された画像を取得して処理を行うコンピュータによって実行される外観計測プログラムであって、
複数のマークが規則正しく配列しているスケールを前記スキャナによって取り込んだスケール画像を取得するスケール画像取得手段、
前記ワークを前記スキャナによって取り込んだワーク画像を取得するワーク画像取得手段、
前記スケール画像内の前記マークに基づいて前記ワーク画像を復元する復元手段、として前記コンピュータを機能させることを特徴とする外観計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スキャナを用いてワークの外観を計測する外観計測装置、外観計測方法、及び外観計測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリント基板などのワークの外観を計測する外観計測装置が提案されている。具体的には、電子部品の実装前や実装後のプリント基板を撮影し、撮影した画像に基づいて計測が行われている。例えば、特許文献１には、被検査物の画像に現れるひずみを補正して検査を行う技術が記載されている。また、特許文献２には、スキャナによって検査対象となるプリント基板の画像を検査対象画像として取り込み、スキャナからの検査対象画像と記憶されたプリント基板のマスタ画像との相関を比較する技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８１７３２号公報
【特許文献２】特開２００２−２９６２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１及び２に記載された技術では、安価且つ簡便な装置構成によって、ワークに対して高精度な計測を行うことはできなかった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、市販のスキャナなどを用いて、ワークに対して高精度の計測を行うことが可能な外観計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、スキャナを用いてワークの外観を計測する外観計測装置は、複数のマークが規則正しく配列しているスケールを前記スキャナによって取り込んだスケール画像を取得するスケール画像取得手段と、前記ワークを前記スキャナによって取り込んだワーク画像を取得するワーク画像取得手段と、前記スケール画像内の前記マークに基づいて前記ワーク画像を復元する復元手段と、を備える。
【０００７】
請求項６に記載の発明では、スキャナを用いてワークの外観を計測する外観計測方法は、複数のマークが規則正しく配列しているスケールを前記スキャナによって取り込んだスケール画像を取得するスケール画像取得工程と、前記ワークを前記スキャナによって取り込んだワーク画像を取得するワーク画像取得工程と、前記スケール画像内の前記マークに基づいて前記ワーク画像を復元する復元工程と、を備える。
【０００８】
請求項７に記載の発明では、スキャナによって撮影された画像を取得して処理を行うコンピュータによって実行される外観計測プログラムは、複数のマークが規則正しく配列しているスケールを前記スキャナによって取り込んだスケール画像を取得するスケール画像取得手段、前記ワークを前記スキャナによって取り込んだワーク画像を取得するワーク画像取得手段、前記スケール画像内の前記マークに基づいて前記ワーク画像を復元する復元手段、として前記コンピュータを機能させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の１つの実施形態では、スキャナを用いてワークの外観を計測する外観計測装置は、複数のマークが規則正しく配列しているスケールを前記スキャナによって取り込んだスケール画像を取得するスケール画像取得手段と、前記ワークを前記スキャナによって取り込んだワーク画像を取得するワーク画像取得手段と、前記スケール画像内の前記マークに基づいて前記ワーク画像を復元する復元手段と、を備える。
【００１０】
上記の外観計測装置は、基板や電子部品などのワークに対して、スキャナを用いて外観を計測する装置である。スケール画像取得手段は、複数のマークが規則正しく配列しているスケールをスキャナによって取り込んだスケール画像を取得し、ワーク画像取得手段は、ワークをスキャナによって取り込んだワーク画像を取得する。そして、復元手段は、スケール画像内のマークに基づいてワーク画像を復元する。即ち、復元手段は、撮影によって得られたワーク画像に生じている歪みやずれ等を補正する画像処理を行う。これにより、比較的安価な市販のスキャナなどを用いて、ワークに対して高精度の計測を行うことができる。
【００１１】
上記の外観計測装置の一態様では、前記復元手段は、復元によって得られるべき復元画像のピクセル位置に対応する前記ワーク画像上の位置を、前記スケール画像上の前記マークの位置に基づいて計算するワーク画像位置計算手段を備える。この場合、ワーク画像位置計算手段は、マークの位置に基づいて直線補間法などを用いて、復元によって得られるべき復元画像のピクセル位置に対応するワーク画像上の位置を計算する。
【００１２】
上記の外観計測装置の他の一態様では、前記復元手段は、前記ワーク画像位置計算手段によって得られた前記ワーク画像上の位置に割り当てるべきデータを、当該ワーク画像上の位置の周囲のデータを用いて補間する。これにより、計算されたワーク画像位置にデータが存在しない場合にも、その位置に割り当てるべきデータを精度良く求めることができる。
【００１３】
好適には、上記の外観計測装置は、ワークとして、基板及び電子部品の少なくともいずれかを用いることができる。
【００１４】
また、上記の外観計測装置において好適には、前記ワーク画像取得手段は、マスクによって制限された領域を前記スキャナによって取り込んだ画像を取得することができる。例えばワークが電子部品などである場合には、ワーク画像取得手段は、マスクを用いてスキャナの中央付近に載置されたワークの画像を取得する。これにより、正面から適切に撮影されたワーク画像を取得することができる。
【００１５】
本発明の他の観点では、スキャナを用いてワークの外観を計測する外観計測方法は、複数のマークが規則正しく配列しているスケールを前記スキャナによって取り込んだスケール画像を取得するスケール画像取得工程と、前記ワークを前記スキャナによって取り込んだワーク画像を取得するワーク画像取得工程と、前記スケール画像内の前記マークに基づいて前記ワーク画像を復元する復元工程と、を備える。
【００１６】
本発明の他の観点では、スキャナによって撮影された画像を取得して処理を行うコンピュータによって実行される外観計測プログラムは、複数のマークが規則正しく配列しているスケールを前記スキャナによって取り込んだスケール画像を取得するスケール画像取得手段、前記ワークを前記スキャナによって取り込んだワーク画像を取得するワーク画像取得手段、前記スケール画像内の前記マークに基づいて前記ワーク画像を復元する復元手段、として前記コンピュータを機能させる。
【００１７】
上記した外観計測方法、及び外観計測プログラムによっても、安価且つ簡便な装置構成によって、ワークに対して高精度な計測を行うことができる。
【実施例】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
【００１９】
［システム構成］
まず、図１を用いて、本発明の実施例に係る外観計測装置が適用されたシステムの構成について説明する。図１は、外観計測システム１００の概略構成を示す図である。
【００２０】
外観計測システム１００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１と、スキャナ２とを有する。外観計測システム１００は、プリント基板をワークとして計測を行う。詳しくは、外観計測システム１００は、プリント基板に形成されたラウンドの位置を計測するシステムである。なお、ワークとして用いるプリント基板には、配線などが形成されているが、電子部品などは実装されていない。
【００２１】
スキャナ２は、ワークの画像を撮影し、撮影によって得られた画像データＳ２をＰＣ１に供給する。例えば、スキャナ２としては、公知のフラットベッドスキャナや、シートフィードスキャナや、フィルムスキャナなどを用いることができる。
【００２２】
ＰＣ１は、画像処理部１ａ、及び画像表示部１ｂを有する。画像処理部１ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを有しており、スキャナ２から供給される画像データＳ２に対して画像処理を行う。詳しくは、画像処理部１ａは、撮影によって得られたワークの画像（以下「ワーク画像」と呼ぶ。）に生じている歪みやずれ等を補正する画像処理を行う。言い換えると、画像処理部１ａは、ワーク画像を復元した画像（以下、「復元画像」と呼ぶ。）を生成するための画像処理を行う。そして、画像処理部１ａは、画像処理によって得られた復元画像に基づいて、プリント基板に形成されたラウンドの位置などの計測を実行する。このように、画像処理部１ａは、本発明に係る外観計測装置として機能する。一方、画像表示部１ｂは、スキャナ２で撮影されたワーク画像や、画像処理部１ａで画像処理された復元画像などを表示する。
【００２３】
［画像処理方法］
次に、画像処理部１ａが実行する画像処理方法について説明する。
【００２４】
本実施例では、スキャナ２によってワークを撮影し、得られたワーク画像を復元する画像処理を行う。こうするのは、スキャナ２によって得られたワーク画像には、スキャナ２の特性などに起因して歪みやずれが生じているため、このワーク画像をそのまま用いても高精度の計測を行うことができないからである。したがって、本実施例では、ワーク画像に対して生じている歪みやずれなどを補正した復元画像を生成する処理を行う。
【００２５】
より詳しくは、本実施例では、複数のマークが規則正しく配列しているスケールを用いて、ワーク画像に対して画像処理を行う。具体的には、まずスケールの画像（以下、「スケール画像」と呼ぶ。）をスキャナ２によって取り込み、スケール画像中のマークの位置（座標）を取得して、これを記憶する。次に、ワーク画像をスキャナ２によって取り込み、記憶されたマークの位置に基づいてワーク画像を復元する処理を行う。
【００２６】
ここで、図２乃至図６を参照して、本実施例に係る画像処理方法を具体的に説明する。
【００２７】
図２は、スケール画像を取り込む手順を説明するための図である。図２（ａ）は、本実施例で用いるスケール３を示す図である。スケール３は、ガラス板などによって構成され、円形のマーク３ａがマトリックス状にエッジングされている。マーク３ａは、スケール３内に格子状に配列されている。例えば、マーク３ａは、直径２（ｍｍ）のサイズで、８（ｍｍ）ピッチでマトリックス上に配置され、全域で絶対精度が７（μm／20℃）以内に抑えられている。
【００２８】
図２（ｂ）は、スケール３をスキャナ２にセットする様子を示す図である。また、図２（ｃ）は、スケール３をセットする方法を詳細に示す図である。図２（ｃ）に示すように、スケール３のコーナー３ｂをスキャナ２のガラス面における基準コーナー２ａ（例えば、目印が付けてある）に押し当てることによって、スキャナ２に対してスケール３をセットする。そして、このようなセットが終了した後に、スケール３の撮影を行う。なお、スケール３を撮影する際の解像度は、ワーク４を撮影する時の解像度と同じ値に設定する。
【００２９】
図３は、スケール画像を取り込む方法を説明するための図である。図３は、スケール３のスケール画像１３を示す図であり、スケール３のコーナー３ｂ付近における画像を拡大して示している。上記したように、スキャナ２の特性などに起因して、スキャナ２で撮影された画像には歪みなどが生じているため、スケール画像１３におけるマーク画像１３ａは、実際のマーク３ａの位置からずれている。
【００３０】
図３に示すような画像が得られた場合、画像処理部１ａは、マーク画像１３ａの座標（実数値）を求めて記憶する。具体的には、画像処理部１ａは、マーク画像１３ａを画像認識することによって、マーク画像１３ａの重心の座標を記憶する。より詳しくは、画像処理部１ａは、得られた座標を実数の配列データに格納する。この場合、画像処理部１ａは、Ｘ座標を「Smxp[x][y]」に格納し、Ｙ座標を「Smyp[x][y]」に格納する。なお、「x＝0,1,2,3,…」であり、「y＝0,1,2,3,…」である。また、Ｘ座標及びＹ座標は、コーナー３ｂに対応する画像の位置１３ｂ（コーナー３ｂに対応する）を原点として規定するものとする。
【００３１】
図４は、ワーク４をスキャナ２にセットする手順を示す図である。上記のようにスケール画像を取り込んだ後に、スケール３を取り出す。この後に、図４（ａ）に示すように、ワーク４をスキャナ２にセットする。
【００３２】
図４（ｂ）は、ワーク４をセットする方法を詳細に示す図である。上記したようにワーク４をセットする際にはスケール３は取り出されているが、図４（ｂ）においては、説明の便宜上、スケール３を破線で重ねて表示している。なお、破線で示すスケール３は、撮影時にセットした位置を示している。この場合、スケール３における最外周のマーク３ａの内側のハッチング領域７０内に、ワーク４をセットする。例えば、スキャナ２のガラス面上に額縁などを予めセットしておき、ハッチング領域７０内にしかワーク４を置けないようにすることができる。
【００３３】
図４（ｃ）は、ワーク４をセットする方法の好適な例を示す図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）中のスケール３におけるコーナー３ｂ付近を拡大して示した図である。この場合、ワーク４のコーナー４ａが、スケール３のコーナー３ｂの近傍に位置する４つのマーク３ａ１、３ａ２、３ａ３、３ａ４で囲まれる領域７１に位置するように、ワーク４をセットする。これにより、コーナー３ｂの直近傍に位置するマーク３ａ１を基準にして後の処理を行うことができる。
【００３４】
図５は、ワーク画像を取り込む方法、及びワーク画像に対する復元方法を説明するための図である。なお、図５（ａ）〜（ｃ）は、説明の便宜上、スケール３に対応する画像（破線で示す）を重ねて表示している。
【００３５】
図５（ａ）は、ワーク画像を取り込む方法を説明するための図である。具体的には、図５（ａ）は、ワーク４をワーク画像として取り込む前の画像２０を示している。言い換えると、画像２０は、ビットマップデータではなく、ワーク画像を取り込むために用いる画像に対応する。計測を行う者（以下、単に「計測者」とも呼ぶ。）は、画像２０を参照して、スキャナ２の撮影範囲７３を指定する。この場合、計測者は、原点２１（スケール３のコーナー３ｂに対応する）が含まれ、且つワーク４を示す画像２４の全体が含まれるような範囲を指定する。例えば、計測者は、画像表示部１ｂに表示された画像に基づいて、ＰＣ１のマウス（不図示）などを操作することによって撮影範囲７３を指定する。このように撮影範囲７３の指定が終了した後に、スキャナ２によってワーク４の撮影を実行する。なお、上記では、計測者が手動で撮影範囲７３を指定する例を示したが、この代わりに、画像処理部１ａがワーク４を画像認識することによって自動で撮影範囲７３を設定することも可能である。
【００３６】
図５（ｂ）は、スキャナ２によって撮影されたワーク画像３４を含む画像３０を示している。画像３０は、計測者に指定された撮影範囲７３に基づいて撮影された画像に対応する。撮影によって得られた画像３０は、ビットマップデータとして画像処理部１ａが記憶する。画像３４を見ると、ワーク画像３４に歪みが生じていることがわかる。また、破線で示すマーク画像３３ａの位置もずれていることがわかる。これらは、スキャナ２の特性などに起因するものである。
【００３７】
図５（ｃ）は、ワーク画像３４を含む画像３０を復元することによって得られた画像４０を示している。画像処理部１ａは、スケール画像を取得した際に記憶したマーク３ａの座標（図３参照）に基づいて、画像３０を復元する画像処理（詳細は後述する）を行う。これにより、歪み等が生じていない、ワーク４に対応する復元画像４４が得られる。この場合、マーク３ａを示す画像４３ａ（破線で示す）の位置もずれていないことがわかる。なお、スケール３の最外周のマーク３ａにおける外側の領域は復元しない。
【００３８】
次に、図６を用いて、本実施例に係る画像処理を説明する。図６は、本実施例に係る画像処理を示すフローチャートである。この処理は、ＰＣ１の画像処理部１ａが主となって実行する。なお、図６のフローチャートにおいて、かっこ書で示す処理は、計測者が行う処理を示している。
【００３９】
まず、ステップＳ１０１では、計測者がスケール３をスキャナ２にセットする。この場合、計測者は、スケール３のコーナー３ｂをスキャナ２のガラス面における基準コーナー２ａに押し当てることによって（図２（ｃ）参照）、スキャナ２に対してスケール３をセットする。そして、処理はステップＳ１０２に進む。
【００４０】
ステップＳ１０２では、スキャナ２がスケール３の撮影を実行する。スキャナ２は、撮影によって得られたスケール画像を信号Ｓ２として画像処理部１ａに供給する。この場合、画像処理部１ａは、スケール画像中のマーク画像を画像認識することによって、マーク画像が位置する座標を記憶する。詳しくは、画像処理部１ａは、Ｘ座標を「Smxp[x][y]」に格納し、Ｙ座標を「Smyp[x][y]」に格納する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０３に進む。
【００４１】
ステップＳ１０３では、計測者が、スキャナ２からスケール３を取り出した後、スキャナ２にワーク４をセットする。この場合、計測者は、スケール３における最外周のマーク３ａの内側のハッチング領域７０内に（図４（ｂ）参照）、ワーク４をセットする。このようにワーク４がセットされた後に、ワーク４の画像をスキャナ２によって取り込む。そして、画像処理部１ａは、取り込んだ画像を画像表示部１ｂに表示させる。なお、この画像は、ビットマップデータに変換されていない。以上のステップＳ１０３の処理が終了すると、処理はステップＳ１０４に進む。
【００４２】
ステップＳ１０４では、計測者が、ステップＳ１０３において画像表示部１ｂに表示された画像を参照して、原点２１が含まれ、且つワーク４を示す画像２４の全体が含まれるような範囲を指定する（図５（ａ）参照）。即ち、計測者は、スキャナ２による撮影範囲７３を指定する。そして、処理はステップＳ１０５に進む。
【００４３】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で計測者に指定された撮影範囲７３に基づいて、ワーク４の撮影を実行する。この場合、画像処理部１ａは、撮影によって得られた画像（ワーク画像）をビットマップデータとして記憶する。そして、処理はステップＳ１０６に進む。
【００４４】
ステップＳ１０６では、画像処理部１ａが、ステップＳ１０５で取得したワーク画像を、ステップＳ１０２で取得したスケール画像に基づいて復元する画像処理を実行する。この場合、画像処理部１ａは、スケール画像におけるマーク画像の座標に基づいて、ワーク画像に対する復元を実行する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００４５】
図６に示す処理を実行することにより、ずれや歪みなどが生じていないワーク４の適切な画像を得ることができる。したがって、本実施例によれば、比較的安価な市販のスキャナなどを用いて、ワーク４に対して高精度の計測を行うことができる。
【００４６】
なお、上記では、計測者が手動でスキャナ２にスケール３及びワーク４をセットする実施例を示したが、この代わりに、搬送ロボットなどによって自動でスキャナ２上の所定位置にスケール３及びワーク４をセットすることも可能である。
【００４７】
また、ワーク４を計測するたびにスケール画像をスキャナ２によって撮影する必要はない。一度撮影されたスケール画像を用いて、複数のワーク４に対する計測を行うことも可能である。この場合には、スキャナ２を移動させた場合や、スケール画像を撮影してからある程度の時間が過ぎた後に計測を行う場合などに、再度スケール画像をスキャナ２によって撮影して、これを用いて画像処理を行うことが好ましい。
【００４８】
［復元方法］
次に、ワーク画像を復元する方法について、図７乃至図１０を用いて説明する。本実施例では、まず、復元によって得られるべき復元画像のピクセル位置に対応するワーク画像上の位置を、スケール画像上のマークの位置に基づいて計算する。次に、得られたワーク画像上の位置に割り当てるべきデータ（色データなど）を、この位置の周囲のデータを用いて補間することによって求める。以上の処理を復元画像を構成する全てのピクセルに対して行うことによって、ワーク画像に対応する復元画像が得られる。
【００４９】
（ワーク画像位置計算方法）
以下で、復元画像のピクセル位置に対応するワーク画像上の位置を計算する手順について説明する。
【００５０】
図７は、復元画像のピクセル位置に対応するワーク画像上の位置を計算する方法を説明するための図である。図７は、スケール３及びワーク４の画像を示している。具体的には、図７（ａ）はスキャナ２で撮影したワーク画像を示し、図７（ｂ）はワーク画像に対応する復元画像を示している。この場合、説明の便宜上、スケール画像及びこれに対応する復元画像を重ねて表示している。
【００５１】
ここでは、復元画像中の任意の座標(Rxp,Ryp)対応する、ワーク画像における位置(Sxp,Syp)を求めることを考える。なお、「Rxp」及び「Ryp」は整数値であり、座標(Rxp,Ryp)は１つのピクセルに対応する。
【００５２】
まず、スケール３のマーク３ａを基準にしたマークピッチ座標を規定し、座標(Rxp,Ryp)のマークピッチ座標(Rxm,Rym)を求める。スキャナ２の解像度をDpi[DPI]とすれば、ピクセルサイズPSize[mm]は式（１）で求められる。
【００５３】
PSize=25.4/Dpi    式（１）
マーク間距離をMp[mm]とすれば指定したピクセル(Rxp,Ryp)のマークピッチ座標(Rxm,Rym)は、ピクセルサイズPSizeを用いることによって、それぞれ式（２−１）及び式（２−２）で表すことができる。
【００５４】
Rxm=Rxp・PSize/Mp    式（２−１）
Rym=Ryp・PSize/Mp    式（２−２）
次に、上記した位置(Sxp,Syp)を囲む４つのマーク３ａの座標を得る。図８は、位置(Sxp,Syp)と、４つのマーク３ａの座標(Xtl,Ytl)、(Xtr,Ytr)、(Xbl,Ybl)、(Xbr,Ybr)との関係を示す図である。４つのマーク３ａの座標は、スケール画像を撮影した際に得られ、画像処理部１ａが記憶している（図６のステップＳ１０２の処理参照）。この場合、位置(Sxp,Syp)を囲む４つのマーク３ａのＸ座標及びＹ座標は、それぞれ以下の式（３−１）〜式（３−８）で表される。
【００５５】
Xtl=Smxp[(int)Rxm][(int)Rym]        式（３−１）
Ytl=Smyp[(int)Rxm][(int)Rym]        式（３−２）
Xtr=Smxp[(int)Rxm+1][(int)Rym]      式（３−３）
Ytr=Smyp[(int)Rxm+1][(int)Rym]      式（３−４）
Xbl=Smxp[(int)Rxm][(int)Rym+1]      式（３−５）
Ybl=Smyp[(int)Rxm][(int)Rym+1]      式（３−６）
Xbr=Smxp[(int)Rxm+1][(int)Rym+1]    式（３−７）
Ybr=Smyp[(int)Rxm+1][(int)Rym+1]    式（３−８）
なお、式（３−１）〜式（３−８）中の「(int)」は、実数部分を抽出することを意味している。例えば、「(int)Rxm」は「Rxm」の実数部分を示している。
【００５６】
次に、上記した４点のマーク３ａの座標は歪んでいるため、これらのマーク３ａの座標を用いて直線補間法を行うことによって位置(Sxp,Syp)を求めることを考える。具体的には、図８に示すように、マーク３ａの座標(Xtl,Ytl)、(Xtr,Ytr)、(Xbl,Ybl)、(Xbr,Ybr)と、位置(Sxp,Syp)とによって規定される点Ｐ１と点Ｐ２を用いて位置(Sxp,Syp)を表す。
【００５７】
ここで、復元画像中におけるピクセルのマークピッチ座標(Rxm,Rym)の小数部分を、それぞれ「FRxm」、「FRym」とすると、この小数部分FRxm、FRymは、以下の式（４−１）及び式（４−２）で表される。
【００５８】
FRxm=Rxm−(int)Rxm    式（４−１）
FRym=Rym−(int)Rym    式（４−２）
これらの小数部分FRxm、FRymを用いて、点Ｐ１の座標(S1xp,S1yp)は、以下の式（５−１）及び式（５−２）で表される。
【００５９】
S1xp=FRxm(Xtr−Xtl)＋Xtl    式（５−１）
S1yp=FRxm(Ytr−Ytl)＋Ytl    式（５−２）
また、点Ｐ２の座標(S2xp,S2yp)は、以下の式（６−１）及び式（６−２）で表される。
【００６０】
S2xp=FRxm(Xbr−Xbl)＋Xbl    式（６−１）
S2yp=FRxm(Ybr−Ybl)＋Ybl    式（６−２）
以上の点Ｐ１、Ｐ２の座標を用いて直線補間を行うことにより、位置(Sxp,Syp)は、式（７−１）及び式（７−２）によって得ることができる。
【００６１】
Sxp=FRym(S2xp−S1xp)＋S1xp    式（７−１）
Syp=FRym(S2yp−S1yp)＋S1yp    式（７−２）
（補間演算方法）
上記した手順によってワーク画像の座標(Sxp,Syp)を求めることができたので、次は、座標(Sxp,Syp)に対応するデータ（以下、「色データ」とも呼ぶ。）を取得して、これを復元画像の座標(Rxp,Ryp)に書き込めばよい。しかしながら、この処理を行う際に、以下のような問題がある。
【００６２】
復元画像における座標(Rxp,Typ)の座標値は「整数」であるが、これに対応するワーク画像の座標(Sxp,Syp)は「実数」となる可能性が高い。例えば、図９に示すように、得られたワーク画像の座標(Sxp,Syp)が（55.35,85.75）である場合を考える。この場合、（55.35,85.75）の位置には色データが存在しない。一方、（55.35,85.75）の位置を囲む点Ｑ１〜Ｑ４（具体的には、(55,85)、(55,86)、(56,85)、(56,86)）には色データが存在する。したがって、本実施例では、得られたワーク画像の座標(Sxp,Syp)上に色データが存在しない場合、この座標(Sxp,Syp)の周辺の色データを用いて補間演算することによって、座標(Sxp,Syp)に対応する色データを求める。
【００６３】
図１０は、補間演算方法を説明するための図である。ここでは、(Sxp,Syp)に位置する点Ｔｓの色データを求めることを考える。点Ｔｓは、その位置には対応する色データが存在しない。また、点Ｔｓを囲む４点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４には、それらの位置に対応する色データが存在する。具体的には、点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、それぞれ色データC1、C2、C3、C4を有している。なお、ここでは、グレースケールの色データを用いる場合を例に挙げて説明する。
【００６４】
Ｔｓ(Sxp,Syp)のＸ座標及びＹ座標における小数部分FSxp、FSypは、それぞれ式（８−１）及び式（８−２）で表される。
【００６５】
FSxp=Sxp−(int)Sxp    式（８−１）
FSyp=Syp−(int)Syp    式（８−２）
次に、Ｔｓ(Sxp,Syp)の小数部分FSxp、FSypを用いて、点Ｔｓと、点点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４とによって規定される点Ｔｔ、Ｔｂの色データを求めることを考える。点Ｔｔにおける色データCtは、その左右に位置する点Ｔ１、Ｔ２からの距離の重みに基づいて、式（９）で表される。
【００６６】
Ct=C1(1−FSxp)＋C2・FSxp    式（９）
同様に、点Ｔｂにおける色データCbは式（１０）で表される。
【００６７】
Cb=C3(1−FSxp)＋C4・FSxp    式（１０）
このようにして得られた色データCt及び色データCbを用いることによって、(Sxp,Syp)の色データCsは、以下の式（１１）により得ることができる。
【００６８】
Cs=Ct(1−FSyp)＋Cb・FSyp    式（１１）
以上のようにして得られた色データCsを復元画像の座標(Rxp,Ryp)に書き込むことによって、復元画像の１つのピクセルの処理が完了する。この後、同様の手順によって、復元画像の他のピクセルに対して、ワーク画像上の位置を計算、及び補間演算を実行する。そして、これらの処理が終了すると、更に他のピクセルに対して処理を実行する。即ち、ワーク４の復元画像を構成する全てのピクセルに対してこれらの処理を実行する。これにより、ワーク画像に対応する復元画像を得ることができる。
【００６９】
なお、上記では、画像がグレースケールデータである場合の例を示したが、画像がＲＧＢデータである場合には、上記した手順を「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」に対して３回行えばよい。
【００７０】
以上に説明したように、本実施例では、スキャナを用いてワークの外観を計測するＰＣ内の画像処理部は、複数のマークが規則正しく配列しているスケールをスキャナによって取り込んだスケール画像を取得し、ワークをスキャナによって取り込んだワーク画像を取得し、スケール画像内のマークに基づいてワーク画像を復元する。これにより、比較的安価な市販のスキャナなどを用いて、ワークに対して高精度の計測を行うことができる。
【００７１】
［変形例］
次に、上記した実施例の変形例について説明する。
【００７２】
上記では、プリント基板に対して計測を行う実施例を示したが、変形例では、この代わりに、電子部品をワークとして用いて計測を行う。この場合、プリント基板には厚みがほとんどないが、電子部品には厚みがあるため、計測を行う手順が上記した実施例とは異なる。具体的には、厚みがあるワークをスキャナ２によって撮影した場合には、ワークが斜めに撮影されてしまうおそれがあるため、変形例では、これを防止するための措置を行う。
【００７３】
詳しくは、変形例では、スキャナ２によってワークが斜めに撮影されてしまうことを防止するため、スキャナ２のガラス面の中央付近にワークを載置して撮影を行う。より詳しくは、スキャナ２のガラス面の中央付近にワークが適切にセットされるように、スキャナ２のガラス面にマスクをかぶせてからワークのセットを行う。なお、変形例においては、ワークに厚みがあるため、スキャナ２としてラインセンサタイプのスキャナを用いることが好ましい。
【００７４】
図１１は、ワークをセットする手順を説明するための図である。図１１（ａ）は、マスク７をセットする手順を示す図である。マスク７は、黒色の平板で構成され、中央部付近に穴７ａ、７ｂが設けられている。穴７ａは矩形形状を有しており、穴７ｂは円形形状を有している。マスク７のセットは、マスク７のコーナーをスキャナ２における基準コーナー２ａ（図２（ｃ）参照）に押し当てることによって行う。この場合、穴７ｂが基準コーナー２ａ側に位置するように、マスク７をセットする。
【００７５】
図１１（ｂ）は、２つのワーク８ａ、８ｂをセットする手順を示している（以下では、２つのワーク８ａ、８ｂをまとめて「ワーク８」とも表記する）。この場合、ワーク８は、マスク７がセットされたままの状態にあるスキャナ２に対してセットされる。具体的には、ワーク８は、マスク７の穴７ａ内に載置される。
【００７６】
図１２は、ワーク画像を取り込む方法を説明するための図である。図１２（ａ）は、ワーク画像を取り込む方法を説明するための図である。具体的には、図１２（ａ）は、ワーク８をワーク画像として取り込む前の画像５０を示している。画像５０は、ビットマップデータではなく、ワーク画像を取り込むために用いる画像に対応する。画像５０を見ると、マスク７が存在する部分（穴７ａ、７ｂが設けられた部分を除く）が暗くなっていることがわかる。計測者は、このような画像５０を参照して、スキャナ２の撮影範囲８０を指定する。この場合、計測者は、穴７ｂに対応する画像５７ｂの中心部付近から撮影範囲８０を開始すると共に、ワーク８ａ、８ｂに対応する画像５８ａ、５８ｂの全体が含まれるように範囲を指定する。
【００７７】
図１２（ｂ）は、スキャナ２によって撮影されたワーク画像６８ａ、６８ｂを含む画像６０を示している。画像６０は、計測者に指定された撮影範囲８０に基づいて撮影された画像に対応する。撮影によって得られた画像６０は、ビットマップデータとして画像処理部１ａが記憶する。そして、画像処理部１ａは、画像６０に対して前述した画像処理を実行することによって、ワーク８の復元画像を生成する。
【００７８】
なお、変形例においては、マスク７の穴７ａ内にワーク８をセットするので、ワーク８に対する撮影範囲８０がある程度限定されるため、スケール３のスケール画像を以下のような手順によって取得する。図１３は、変形例に係るスケール画像の取得手順を説明するための図である。図１３は、スケール３に対応するスケール画像８３に対して、マスク７の穴７ａに対応する画像８７ａ及び穴７ｂに対応する画像８７ｂを破線で重ねて示している。これより、穴７ｂに対応する画像８７ｂ内に、スケール３のマーク３ａに対応する画像８３ａの全体が含まれていることがわかる。こうなるのは、画像８７ｂ内に画像８３ａの全体が含まれるように、マスク７の穴７ｂの位置を設計したからである。
【００７９】
変形例においては、破線領域９０で示すように、穴７ｂに対応する画像８７ｂ及び穴７ａに対応する画像８７ａが最小限含まれるような領域を、撮影範囲に設定してスケール画像を取り込む。前述したようにワーク８の撮影範囲８０を指定すると、この撮影範囲８０は必ずスケール２の撮影領域９０内に含まれることになるため、スケール画像を用いて適切にワーク画像の復元を行うことが可能となる。この場合、マスク７の穴７ｂに位置するマーク３を基準として用いて、適切に画像処理を行うことができる。また、変形例によれば、スケール画像としてスケール３全体の画像を保持しておく必要がないため、記憶容量や計算量を減らすことができる。
【００８０】
なお、上記では、プリント基板及び電子部品をワーク４として計測を行う例を示したが、他の例では、外観計測装置は、プリント基板に対して、電子部品の実装位置検査などの検査を行うことができる。更に他の例では、電子部品の寸法測定なども行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本実施例に係る外観計測システムの概略構成を示す図である。
【図２】スケール画像を取り込む手順を説明するための図である。
【図３】スケール画像を取り込む方法を説明するための図である。
【図４】ワークをスキャナにセットする手順を示す図である。
【図５】ワーク画像を取り込む方法、及びワーク画像に対する復元方法を説明するための図である。
【図６】本実施例に係る画像処理を示すフローチャートである。
【図７】ワーク画像位置計算方法を説明するための図である。
【図８】ワーク画像位置を求めるために行う直線補間法を説明するための図である。
【図９】色データを求める際の不具合を説明するための図である。
【図１０】補間演算方法を具体的に説明するための図である。
【図１１】変形例において、ワークをセットする手順を説明するための図である。
【図１２】変形例において、ワーク画像を取り込む方法を説明するための図である。
【図１３】変形例に係るスケール画像の取得手順を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  ＰＣ
１ａ  画像処理部
１ｂ  画像表示部
２  スキャナ
３  スケール
４、８  ワーク
７  マスク
７ａ、７ｂ  穴
１００  外観計測システム
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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