(57)【要約】【課題】  カメラをアクチュエータに搭載したカメラが移動可能な画像式２次元座標測定装置で、その測定全域で板状の加工物の境界がクリアーな画像を捉え高精度な座標測定を可能とする。【解決手段】  測定ワーク（５）は透明の定盤（４）に搭載される。測定ワーク（５）とカメラ（６）との間隔はY軸アクチュエータ（７）とX軸アクチュエータ（８）でカメラ（６）が移動できる全範囲で一定に保たれるように高さ調整機構（３）で支持される。定盤（４）の下に置かれた面照明（２）はカメラ（６）の移動範囲より大きい。定盤（４）と測定ワーク（５）に垂直の平行透過光を供給する事で屈折の無い照明光により影の無い像を捉える事を可能とし、正確なカメラ画像により高精度な２次元測定装置を実現する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定ワークを画像で撮り込むカメラを測定面と平行に２次元で移動するアクチェータの可動部に設置した２次元座標測定装置に於いて、カメラに正対しその上面に測定ワークを設置する定盤を透明のガラスとし、その下面に平行光を放射する面照明を装備した装置で定盤と面照明がアクチュエータの可動範囲より大きく、定盤は３カ所以上の高さ調整機構でカメラとの距離をアクチェータの可動部内で一定に設定できる事を特徴とした２次元座標測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定盤の材質はポリカーボネートやアクリルなどの所謂プラスチックである事を特徴とした２次元座標測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２次元形状の測定ワークの輪郭や、パターン等を画像で捉え、画像処理を行い、その座標や幾何形状を自動測定する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
紙、光学シート、フイルム、その他金属やガラス等の板状材料から型抜きや切削で所定の２次元形状に加工された加工物が工業製品等で使われている。その形状が要求精度を満足してるかを検査し保証をするために、加工物をカメラで画像として捉え、座標や寸法、幾何学的形状を測定する事が行われている。
【０００３】
この際に加工物を画像として捉えたパターンから座標等の数値データを得るために、所謂画像処理技術でコントラストの差の大きい部分であるエッジをラインとして抽出する。エッジは所定の太さを持つが、このエッジラインの太さを極力狭く、かつ測定面内で均一に抽出する事が測定の精度を高める上で大切であり、そのようなシステムを組み込んだ装置を提供する事を課題とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加工物を画像で捉え、その座標や寸法のデータを得るためにパターンの境界と成るエッジの位置データを使用する。正確なデータを得るには画像に現れるエッジの幅を狭く捉える必要がある。そのためには加工物（以下測定ワークと呼ぶ）のエッジ部分に明確なコントラストの差が必要であり、照明に依存するところが大である。
【０００５】
測定ワークがカメラの視野に収まらない大きさの場合はカメラをアクチュエータで移動させる方式の測定機が使われるが、測定ワークを載せる定盤の寸法は測定ワークより大きな寸法が必要である。このような測定装置の場合、電球などの点発光照明をレンズ等で拡大する照明装置の場合、局部的な照明の光線は測定面に対して放射状となる。多少とも厚さを持つ測定ワークの場合は光線の放射角度に依存してパターンのエッジに影を生ずる。これによってパタンの位置に依ってエッジの太さが変化し位置を正確に規定する事が困難と成る。本発明はこうした点に鑑がみ創案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、図１乃至図３を参照して説明する。測定ワーク（５）は２次元座標測定装置フレーム（１）上に設置された光透過度の高いガラス板等で出来た定盤（４）の上に置かれる。定盤（４）は任意の測定面で設定したCCDカメラ（６）の焦点位置が、全ての測定面で適用できるように定盤（４）を支える３カ所以上の高さ調節機構（３）で支持固定されている。
【０００７】
定盤（４）の下に面照明（２）が置かれている。面照明（２）は導光板（１０）、その端面に設けられる発光体のＬＥＤ（９）、光を表面方向に反射させる反射板（１２）と光を均一化する拡散板（１１）で構成されている。導光板（１０）は透明のアクリル樹脂板等で出来ていて、端面のＬＥＤ（９）から入射した光は導光板（１０）裏面の図示しない光を乱反射する印刷処理されたドットパターンと反射板（１２）によって表面に放射される。
【０００８】
上記の面照明（２）は照明光（１３）を発光面の全面で垂直に放射する。照明光（１３）は定盤（４）に垂直に進入する事で屈折する事無く透過し、測定ワーク（５）が光透過性を持つ場合も同様に照明光（１３）は屈折する事なく透過しカメラに直進する。これにより測定ワーク（５）のエッジ部分に影などの無用な像を作る事がなく、エッジ位置を画像で検出する高精度の非接触型の２次元測定器を実現する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１および請求項２に記載の２次元座標測定装置は定盤（４）の全面で板状の測定ワークの形状やプリントされたパタンの座標、寸法、形状等の幾何学データを高精度で繰り返し誤差の極めて小さい測定を行う事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態を示す平面図である。
【図３】本発明における面照明の側面図である。
【符号の説明】
【００１１】
１      ２次元座標測定装置フレーム
２      面照明
３      高さ調節機構
４      定盤
５      測定ワーク
６      カメラ
７      Y軸アクチュエータ
８      X軸アクチュエータ
９      ＬＥＤ照明
１０    導光板
１１    拡散板
１２    反射板
１３    照明光
【発明を実施するための形態】
【００１２】
測定ワーク（５）の画像を捉えるカメラ（６）は測定ワーク（５）の１部分を画像として捉える視野のサイズであり、カメラ（６）の中心を測定するエッジや形状の所定の位置にY軸アクチュエータ（７）とX軸アクチュエータ（８）で移動させ、Y軸アクチュエータ（７）とX軸アクチュエータ（８）に設けられている図示しないエンコーダの位置データを読み取る事で座標を測定する。これによりカメラの視野より大きな測定ワーク（５）を測定できるし、カメラが捉える画像の歪み等を完全にキャンセルする事で、高精度が得られる。
【００１３】
カメラ（６）の中心を測定するエッジや形状の所定の位置に設定するには、予め測定対象がカメラ（６）の画像として捉えられる位置に前記のXY両アクチュエータで位置決めをしておく必要がある。XY両アクチュエータに大凡の移動先座標データを渡し自動移動指示を行う事等や画面を見ながらのマニアル操作でこの位置決めを行う。
【００１４】
カメラ（６）で撮影した画像の所定のエッジ位置は画像内の２次元座標データとして得られる。カメラ（６）の中心の２次元画像座標データとの差分をX軸、Y軸方向で求め、Y軸アクチュエータ（７）とX軸アクチュエータ（８）に位置合わせ移動指示する事でカメラ（６）は目的とする位置に近接する。差分が０に成るまで複数回くり返す事が必要である。これにより両アクチュエータに設けられている図示しないエンコーダの位置データが測定座標となる。
【００１５】
測定座標位置を前記エンコーダの位置データとする方法に加え、カメラの差分データとY軸アクチュエータ（７）とX軸アクチュエータ（８）のエンコータデータを加減算して座標を決定する方法を行っても良い。この場合、幾分測定精度は犠牲に成るが、測定が短時間で済む事に成る。
【００１６】
カメラ（６）の視野内に対象のパターンが全て収まるサイズのパターンで円形や矩形等の形状は目的とする幾何データを幾何学的な画像処理を行う事で寸法や角度などのデータを得る事も出来る。
【００１７】
２次元座標測定装置フレーム（１）上に設置された光透過度の高いガラス板等で出来た定盤（４）が置かれる。定盤（４）は任意の測定面で設定したCCDカメラ（６）の焦点が、全ての測定面で適用できるように定盤（４）を支える３カ所以上の高さ調節機構（３）で固定されている。
【００１８】
定盤（４）の下に面照明（２）が置かれている。面照明（２）は照明光（１３）を発光面の全面で垂直に放射する。照明光（１３）は定盤（４）や光透過性の測定ワークに垂直に進入する事で屈折する事無く透過しカメラに直進する。これにより測定ワーク（５）のエッジ部分に影などの無用な像を作る事がなく、エッジ位置を高精度に非接触で検出する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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