(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物に参照光を照射する参照光照射手段と、
計測対象物をその参照光照射部分を含めて撮像する撮像手段と、
当該撮像手段の撮像信号から計測対象物の参照光像データを取得するデータ取得手段と、
前記参照光像データの取得できない部分がある場合に、取得できない部分の範囲を記憶し、前記参照光照射手段の光出力を上昇させて、前記記憶された取得できない部分の範囲のデータのみを前記データ取得手段によって再取得するデータ再取得手段とを備え、取得したそれぞれの参照光像データを合成して計測対象物の断面を計測するものであり、
前記データ再取得手段は、参照光出力をΔＰ上昇させてその出力上昇によりデータが取得できない部分がある場合は、さらに当該取得できない部分の範囲を記憶すると共に、参照光出力をさらにΔＰ上昇させて該記憶範囲のデータを取得する手順を繰り返し行うものであることを特徴とする自動断面計測装置。
【請求項２】
前記参照光照射手段は、計測対象物に一定の細い幅で参照光を照射するものであり、スリット状のレーザー光を照射するものあるいはポイントレーザー光を走査しながら照射するものであることを特徴とする請求項１に記載の自動断面計測装置。
【請求項３】
前記データ取得手段は、参照光像データを点列化するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の自動断面計測装置。
【請求項４】
前記データ再取得手段は、参照光照射手段の出力が最大出力になるまで繰り返し、最大出力でもデータが取得できない場合はその部分はデータの取得はしないことを特徴とする請求項１に記載の自動断面計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計測対象物にレーザー光などの参照光を照射して、その参照光像データから断面を計測する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、計測対象物であるワークの断面形状を計測するために、レーザー断面計測センサが用いられている。
このレーザー断面計測センサは、ワークにスリットレーザー光を照射したときの照射部分の像をＣＣＤ（電荷結合素子）カメラで捕らえ、そのレーザー光の像によりワークの断面形状計測を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この計測は、ワークからの反射光を捕えて行うものであるので、ワークの表面色、状態によっては反射光の光量が均一ではなくなり、レーザー光の像が見えにくくなる場合がある。
【０００４】
この場合、ＣＣＤからの撮像信号にノイズ除去のための閾値をかけると、レーザー光像が途中で切れたり抜けたりしてしまうので、そのままでは計測ができず、計測者などの人間がレーザーの出力を調整して計測をしなければならない。
【０００５】
このような断面計測センサを、製造あるいは組み立てラインの検査装置に組み込んだ場合、人手で調整することはラインストップなどの不具合が生じるため実際には調整することが難しく、ワークによっては検査できない場合がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためなされたものであって、レーザー光などの参照光出力を人間がいちいち調整しなくても、データの取得ができる断面計測装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、次のように構成される。請求項１の発明は、計測対象物に参照光を照射する参照光照射手段と、計測対象物をその参照光照射部分を含めて撮像する撮像手段と、当該撮像手段の撮像信号から計測対象物の参照光像データを取得するデータ取得手段と、前記参照光像データの取得できない部分がある場合に、取得できない部分の範囲を記憶し、前記参照光照射手段の光出力を上昇させて、前記記憶された取得できない部分の範囲のデータのみを前記データ取得手段によって再取得するデータ再取得手段とを備え、取得したそれぞれの参照光像データを合成して計測対象物の断面を計測するものであり、前記データ再取得手段は、参照光出力をΔＰ上昇させてその出力上昇によりデータが取得できない部分がある場合は、さらに当該取得できない部分の範囲を記憶すると共に、参照光出力をさらにΔＰ上昇させて該記憶範囲のデータを取得する手順を繰り返し行うものであることを特徴とする自動断面計測装置である。
【０００８】
請求項２の発明は、計測対象物に一定の細い幅で参照光を照射するものであり、スリット状のレーザー光を照射するものあるいはポイントレーザー光を走査しながら照射するものであることを特徴とする請求項１に記載の断面計測装置である。
【０００９】
請求項３の発明は、データ取得手段は、参照光像データを点列化するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の断面計測装置。
【００１１】
請求項４の発明は、データ再取得手段は、参照光照射手段の出力が最大出力になるまで繰り返し、最大出力でもデータが取得できない場合はその部分はデータの取得はしないことを特徴とする請求項４に記載の断面計測装置である。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、光像データの取得できない部分がある場合に、取得できない部分の範囲を記憶し、前記参照光照射手段の参照光出力を上昇させて、データ取得手段により前記記憶された取得できない部分の範囲のデータのみを取得するので、参照光の出力を自動的に調節でき、データの切れや抜けを生じることがない。また、データ再取得手段は、参照光出力をΔＰ上昇させてその出力上昇によりデータが取得できない部分がある場合は、さらに当該取得できない部分の範囲を記憶すると共に、参照光出力をΔＰ上昇させて該記憶範囲のデータを取得する手順を繰り返し行うものであるので、データの取得を完全に近くできる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えて、参照光照射手段を、計測対象物に一定の細い幅で参照光を照射するので、断面計測が正確になる。また、スリット状のレーザー光、あるいはポイントレーザー光を走査しながら照射するので、レーザー光の平行性の良さから断面計測が正確になる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の効果に加えて、データ取得手段は、参照光像データを点列化するので、データ数を必要数とすることができメモリの容量が適切になる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、請求項１の効果に加えて、データ再取得手段は、参照光照射手段の出力が最大出力になるまで繰り返し、最大出力でもデータが取得できない場合はその部分はデータの取得はしないので、計測装置に能力範囲内で精度の良い測定ができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
この実施形態は、レーザー光出力を自動的に調整して断面を計測する自動断面計測装置に関するものであり、組み立て製造ラインのワークを計測対象物としてその断面形状を計測するものである。
【００１８】
図１（ａ）は自動断面計測装置の概略図、図２はそのブロック図である。
【００１９】
図１（ａ）および図２に示すように、この自動断面計測装置は、ワーク（計測対象物）１０にレーザー光１２を照射するレーザー光源１４と、ワーク１０をそのレーザー光照射部分を含めて撮像するＣＣＤカメラ１６と、該カメラ１６の撮像出力信号からワーク１０のレーザー光像データを取得するデータ取得部１８と、前記光像データの取得できない部分がある場合に、取得できない部分の範囲を記憶し、前記レーザー光源１４の光出力を上昇させて、データ取得部１８により前記記憶された範囲のデータを取得するデータ再取得部２０とを備え、取得したそれぞれのレーザー光像データを合成してワーク１０の断面を計測する。
【００２０】
前記レーザー光源１４は、ワーク１０に一定の細い幅にレーザー光を照射するものであり、スリット状のレーザー光を照射するものあるいはポイントレーザー光を走査しながら照射するものである。
【００２１】
図２に示すように、ＣＣＤ撮像カメラ１６のレーザー光像信号（アナログ出力信号）はアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部２２でデジタル信号に変換され、このデジタル光像データは画像メモリ２４に記憶される。データ取得部１８は、前記記憶された光像データを点列化するものである。測定結果出力部２６は、前記データ取得部１８からの点列化された光像データを入力する。
【００２２】
データ取得部１８で取得したレーザー光像データが、図１（ｂ）に示すように、切れ目のない連続したものであれば、そのまま計測光像データを出力するが、切れ目のあるものの場合は、データ再取得部２０でデータの取得を行う。なお、図１（ｂ）や後述する図４〜図８のグラフでＸは操作方向位置、Ｙはデータの大きさを示す。
【００２３】
すなわち、データ再取得部２０は、前記光像データの取得できない部分があるのを判定し、かつ、取得できない部分（データ無し部）の範囲を記憶するレーザー出力調整判定部２０ａと、レーザー光源のレーザー光出力をΔＰ上昇させるレーザー出力コントロール部２０ｂとを有する。データ再取得部２０は、前記の出力上昇によりデータが取得できない部分がある場合は、さらに当該取得できない部分の範囲を記憶すると共に、参照レーザー光出力をΔＰ（レーザー光源最大出力Ｐｍａｘよりも小さい値）上昇させて該記憶範囲のデータを取得する手順を繰り返し行うものである。
【００２４】
また、データ再取得部２０は、レーザー光源１４の出力が最大出力Ｐｍａｘになるまで繰り返し、最大出力でもデータが取得できない場合はその部分はデータの取得はしない。
なお、前記データ取得部１８およびデータ再取得部２０は、コントローラ３０内に設けられている。
【００２５】
図３は、実施形態の自動断面計測装置の処理手順を示す。
図３に示すように、まず、レーザー光源１４のレーザー光１２出力の初期設定Ｐをする（Ｓ１）。
そして、レーザー光をワーク１０に照射して、ＣＣＤ撮像カメラ１６で光像データを取得し（Ｓ２）、光源データを点列化して該ワーク１０の断面計測をする（Ｓ３）。
【００２６】
次いで、計測が初回か否かを判定し（Ｓ４）、初回であれば（Ｓ４：Ｙｅｓ）ステップＳ７にジャンプする。
ステップＳ７では取得された光像データが点列無し部（画像データＹが取得できない：Ｙ＝０）があるか否かを判定する。判定の結果、点列無し部がなければ（Ｓ７：Ｎｏ）、例えば画像データは図４に示すもののように、正常に全体が連続しているものの場合は計測を完了する。
【００２７】
一方、Ｓ７のステップで歯抜けとなり、点列無し部があるならば（Ｓ７：Ｙｅｓ）、レーザー光出力が最大か否かを判定する（Ｓ８）。レーザー出力が最大でないならば（Ｓ８：Ｎｏ）、点列無し部の範囲Ｘ１，Ｘ２，…を登録する。
【００２８】
例えば図５に示すように、ワークの表面状態（汚れ、材質等）により初期設定のレーザー出力では反射光像が不十分で光像データを取得できない部分つまり点列無し部がある場合は（Ｙ＝０）、その点列無し部の範囲（Ｘ１〜Ｘ２，Ｘ３〜Ｘ４：Ｙ＝０）を登録する。
【００２９】
レーザー出力ＰをΔＰだけ増加して（Ｐ＝Ｐ＋ΔＰ）（Ｓ１０）、ステップ２に戻り、断面計測を行い（Ｓ２〜Ｓ５）、初回に取得できなかった範囲（Ｘ１〜Ｘ２，Ｘ３〜Ｘ４）のみを点列化する。例えば図６に示すように、レーザー出力を上げた場合は正常に取得できていた部分は断面線は太くなってしまうが、図７に示すように、初回時に抜けた範囲のみ抽出してデータ取得する。
【００３０】
これで該範囲が点列化できたならば（Ｓ５：Ｙｅｓ）、そのデータを初回データと該範囲のみの点列化データを入れ替える（Ｓ６）。これにより、例えば図８に示すように、点列無し部がなくなれば（Ｓ７：Ｎｏ）計測を終了する。
【００３１】
一方、レーザー出力ＰのΔＰの増加だけでは、点列無し部があればさらにその点列無し部の範囲を登録し（Ｓ９）、レーザー出力ＰをさらにΔＰ増大して（Ｓ１０）データの取得を行う（Ｓ２〜Ｓ７）。
【００３２】
以上のデータ取得をレーザー光源１４の最大出力Ｐｍａｘまで繰り返す。最大出力Ｐｍａｘでもデータ取得できない部分があれば、その部分には形状が無い所とする。
【００３３】
実施形態によれば、光像データの取得できない部分がある場合に、取得できない部分の範囲を記憶し、前記参照光照射手段の参照光出力を上昇させて、記憶された範囲のデータを取得する。したがって、データが取れない部分のみレーザー光出力を上げてデータを取得するので、どの部位も最適なレーザー光出力でデータ取得できる。したがって、参照光の出力を自動的に調節でき、データの切れや抜けを生じることがない。
【００３４】
なお、単にレーザー光出力を上げて全体をデータ取得すると、状態が良好な所はレーザー光が太くなって精度が落ちるが、上記実施形態によれば、必要な所だけ出力を上げるので計測精度が落ちることが無い。
【００３５】
また、計測対象物に一定の細い幅でスリットレーザー光を照射するので、断面計測が正確になる。
また、データ取得部１８は、参照光像データを点列化するので、データ数を必要数とすることができメモリの容量が適切になる。
【００３６】
また、データ再取得部２０は、参照光出力をΔＰ上昇させてその出力上昇によりデータが取得できない部分がある場合は、さらに当該取得できない部分の範囲を記憶すると共に、参照光出力をΔＰ上昇させて該記憶範囲のデータを取得する手順を繰り返し行うものであるので、データの取得を完全に近くできる。
【００３７】
また。データ再取得部２０は、レーザー光光源１４の出力が最大出力になるまで繰り返し、最大出力でもデータが取得できない場合はその部分はデータの取得はしないので、計測装置に能力範囲内で精度の良い測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係るレーザー自動断面計測装置の説明図であり、（ａ）は概略図、（ｂ）は計測例図である。
【図２】  自動断面計測装置のブロック図である。
【図３】  自動断面計測装置の制御フローチャートである。
【図４】  自動断面計測装置の計測データ説明図である。
【図５】  自動断面計測装置の計測データ説明図である。
【図６】  自動断面計測装置の計測データ説明図である。
【図７】  自動断面計測装置の計測データ説明図である。
【図８】  自動断面計測装置の計測データ説明図である。
【符号の説明】
１０…ワーク、
１２…レーザー光、
１４…レーザー光源、
１６…ＣＣＤ撮像カメラ、
１８…データ取得部、
２０…データ再取得部、
２０ａ…判定部、
２０ｂ…レーザー出力コントロール部。
【図１】
0003900586.tif 000002
【図２】
0003900586.tif 000003
【図３】
0003900586.tif 000004
【図４】
0003900586.tif 000005
【図５】
0003900586.tif 000006
【図６】
0003900586.tif 000007
【図７】
0003900586.tif 000008
【図８】
0003900586.tif 000009