(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の形状を測定する形状測定器であって、
光を測定対象物に投射する投光部と、
前記投光部により投射されて測定対象物を透過した光を受光し、受光量に対応した信号を出力する受光部と、
前記受光部からの出力信号をアナログ・デジタル変換し、デジタルの画像データを得る変換手段と、
前記変換手段により得られた画像データに基づいて測定対象物の画像を画面上に表示する表示手段と、
前記表示手段の前記画面上に表示された画像の複数点を指定するための画像位置指定手段と、
前記画像位置指定手段により指定された複数点に基づいてエッジ検出領域を設定するエッジ検出領域設定手段と、
検出するエッジの種類の選択のために前記表示手段の前記画面上にエッジの種類を選択可能に表示させるエッジ種類選択手段と、
前記エッジ検出領域設定手段により設定されたエッジ検出領域内において前記画面上で選択された種類のエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記エッジ検出手段により検出されたエッジから少なくとも１つのエッジを選択するためのエッジ選択手段と、
２つのエッジの中心点をつないだ中心線からなる補助線、１点を通りかつ１つのエッジに垂直な直線からなる補助線および２つのエッジの交点からなる補助点を含む少なくとも３種類の補助線または補助点から、算出する補助線または補助点の種類の選択のために、前記表示手段の前記画面上に補助線または補助点の種類を選択可能に表示させる補助選択手段と、
前記エッジ選択手段により選択されたエッジに基づいて、前記画面上で選択された種類の補助線または補助点を算出する補助算出手段と、
前記エッジ検出手段により検出されたエッジまたは前記補助算出手段により算出された補助線または補助点を算出対象として指定するための算出対象指定手段と、
算出する物理量の種類の選択のために前記画面上に物理量の種類を選択可能に表示させる物理量選択手段と、
前記算出対象指定手段により指定された複数の算出対象に関して前記画面上で選択された種類の物理量を算出する物理量算出手段とを備えたことを特徴とする形状測定器。
【請求項２】
前記エッジ種類選択手段によるエッジの種類の表示と前記補助選択手段による補助線または補助点の種類の表示と前記物理量選択手段による物理量の種類の表示とを切り替える表示切替手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の形状測定器。
【請求項３】
前記補助算出手段は既に算出された補助線または補助点に基づいて新たな補助線または補助点を算出可能であることを特徴とする請求項１または２記載の形状測定器。
【請求項４】
前記エッジの種類は、直線、円および円弧を含むことを特徴する請求項１〜３のいずれかに記載の形状測定器。
【請求項５】
前記エッジ検出手段は、前記エッジ検出領域設定手段により設定されたエッジ検出領域内の画像データに基づいてエッジを検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の形状測定器。
【請求項６】
前記エッジ検出手段により検出されたエッジを使用してエッジ検出領域を所定の位置に再設定するエッジ検出領域再設定手段をさらに備え、
前記表示手段は、前記エッジ検出領域再設定手段により再設定されたエッジ検出領域を前記画面上に表示することを特徴とする請求項５記載の形状測定器。
【請求項７】
前記補助算出手段は、補助線または補助点の種類として２点を結ぶ直線を前記表示手段の前記画面上にさらに選択可能に表示させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の形状測定器。
【請求項８】
前記補助算出手段により算出された補助線または補助点とこの補助線または補助点の算出の基礎となる線または点との関係を記憶する記憶手段と、
前記補助算出手段により算出された補助線または補助点を指定するための補助指定手段とをさらに備え、
前記表示手段は、前記記憶手段に記憶された関係に基づいて前記指定手段により指定された補助線または補助点の算出の基礎となる線または点を前記画面上に表示することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の形状測定器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の形状を測定する形状測定器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、物体の各部の長さ、角度、距離、形状等を測定するために形状測定器が用いられている。図２０はパーソナルコンピュータを用いた従来の形状測定器を示すブロック図である。
【０００３】
図２０の形状測定器は、撮像素子としてＣＣＤ（電荷結合素子）を用いたカメラ１００、光源１１０、パーソナルコンピュータ１２０およびＣＲＴモニタ１３０により構成される。カメラ１００には、レンズ１０１が装着される。カメラ１００は、支持台（図示せず）に固定される。
【０００４】
測定対象物３００は、カメラ１００と光源１１０との間でステージ（図示せず）上に載置される。光源１１０からの光が測定対象物３００に照射され、測定対象物３００の透過像がカメラ１００により撮像される。
【０００５】
カメラ１００により得られた画像信号は、パーソナルコンピュータ１２０に転送される。パーソナルコンピュータ１２０には、インタフェースとして働く画像取り込みボード１２１が装着される。画像取り込みボード１２１は、カメラ１００から与えられた画像信号をＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ、外部記憶装置等からなる信号処理部１２２に与える。
【０００６】
信号処理部１２２は、画像データに基づいて測定対象物３００の各部の長さ、角度、形状等の寸法を算出し、測定対象物３００の画像および算出結果をモニタ１３０に表示させる。
【０００７】
図２１は図２０のカメラ１００により撮像された測定対象物の光量分布の一例を示す図である。図２１の横軸はＣＣＤの画素位置であり、縦軸は光量である。
【０００８】
図２１に示すように、測定対象物３００が存在する領域では光量が低く、測定対象物３００の周囲の領域では光量が高くなる。光量分布におけるエッジｅ１，ｅ２は、測定対象物３００の輪隔を表す。したがって、光量分布におけるエッジｅ１，ｅ２間の距離を算出することにより、測定対象物３００の寸法を測定することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の形状測定器においては、モニタ１３０に表示される測定対象物の複数のエッジを指定すると、指定されたエッジの座標が検出され、検出されたエッジの座標を用いて測定対象物の所望の部分の寸法が算出される。例えば、測定対象物の画像の２つのエッジを指定することにより２つのエッジ間の距離を算出することができる。このように測定対象物の所望の部分の寸法を算出するために、次のような種々の検出機能が準備される。
【００１０】
例えば、図２２（ａ）に示す検出機能では、直線エッジ６００が検出される。図２２（ｂ）に示す検出機能では、２つの直線エッジ６０１，６０２間の中心線６０３が検出される。図２２（ｃ）に示す検出機能では、円エッジ６０４およびその中心点６０４ａが検出される。
【００１１】
また、図２３（ａ）に示す検出機能では、円エッジ６０５の中心点６０６を通りかつエッジ６０７に垂直な直線６０８が検出される。図２３（ｂ）に示す検出機能では、２つの円エッジ６０９，６１０の中心点６１１，６１２を結ぶ直線６１３が検出される。図２３（ｃ）の検出機能では、２つの直線エッジ６１４，６１５の交点６１６を通りかつ別の直線エッジ６１７に垂直な直線６１８が検出される。
【００１２】
さらに、図２４（ａ）に示す検出機能では、２つの直線エッジ６１９，６２０間の中心線６２１が検出され、かつ別の２つの直線エッジ６２２，６２３間の中心線６２４が検出され、さらに中心線６２１，６２４間の中心線６２５が検出される。
【００１３】
図２４（ｂ）に示す検出機能では、２つの円エッジ６２７，６２８の中心点６２９，６３０を結んだ直線６３１と別の直線エッジ６３２との間の中心線６３３が検出される。
【００１４】
図２４（ｃ）の検出機能では、円エッジ６３４の中心点６３５を通りかつ別の２つの直線エッジ６３６，６３７間の中心線６３８に垂直な直線６３９が検出される。
【００１５】
このような種々の検出機能により検出された直線または点の座標を用いて測定対象物の種々の部分の寸法を算出することができる。
【００１６】
しかしながら、従来の形状測定器では、上記の種々の検出機能を実現するアルゴリズムを検出機能の内容ごとに作成する必要がある。すなわち、新たな検出機能を実現するためには新たなアルゴリズムを作成することが必要となる。そのため、ソフトウエアの開発工数が増大する。
【００１７】
また、ユーザは、各検出機能を実行する際に、モニタ１３０の画面上に表示された測定対象物の画像のエッジを正確に指定する必要がある。そのため、測定に細かい作業が必要となり、測定時間が長くなる。
【００１８】
さらに、複雑な検出機能を用いた場合、ユーザは検出された直線または点がどの直線または点に基づいて検出されたのかを認識することが困難となる。
【００１９】
本発明の目的は、測定対象物の種々の部分を簡単な操作により短時間で測定することができるとともに開発工数が削減された形状測定器を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
（１）第１の発明
第１の発明に係る形状測定器は、測定対象物の形状を測定する形状測定器であって、光を測定対象物に投射する投光部と、投光部により投射されて測定対象物を透過した光を受光し、受光量に対応した信号を出力する受光部と、受光部からの出力信号をアナログ・デジタル変換し、デジタルの画像データを得る変換手段と、変換手段により得られた画像データに基づいて測定対象物の画像を画面上に表示する表示手段と、表示手段の画面上に表示された画像の複数点を指定するための画像位置指定手段と、画像位置指定手段により指定された複数点に基づいてエッジ検出領域を設定するエッジ検出領域設定手段と、検出するエッジの種類の選択のために表示手段の画面上にエッジの種類を選択可能に表示させるエッジ種類選択手段と、エッジ検出領域設定手段により設定されたエッジ検出領域内において画面上で選択された種類のエッジを検出するエッジ検出手段と、エッジ検出手段により検出されたエッジから少なくとも１つのエッジを選択するためのエッジ選択手段と、２つのエッジの中心点をつないだ中心線からなる補助線、１点を通りかつ１つのエッジに垂直な直線からなる補助線および２つのエッジの交点からなる補助点を含む少なくとも３種類の補助線または補助点から、算出する補助線または補助点の種類の選択のために、表示手段の画面上に補助線または補助点の種類を選択可能に表示させる補助選択手段と、エッジ選択手段により選択されたエッジに基づいて、画面上で選択された種類の補助線または補助点を算出する補助算出手段と、エッジ検出手段により検出されたエッジまたは補助算出手段により算出された補助線または補助点を算出対象として指定するための算出対象指定手段と、算出する物理量の種類の選択のために画面上に物理量の種類を選択可能に表示させる物理量選択手段と、算出対象指定手段により指定された複数の算出対象に関して画面上で選択された種類の物理量を算出する物理量算出手段とを備えたものである。
【００２１】
本発明に係る形状測定器においては、投光部により測定対象物に光が投射され、測定対象物を透過した光が受光部により受光され、受光量に対応する信号が出力される。受光部の出力信号は変換手段によりアナログ・デジタル変換され、デジタルの画像データが得られる。その画像データに基づいて表示手段により測定対象物の画像が画面上に表示される。
【００２２】
表示手段の画面上に表示された画像の複数点が画像位置指定手段により指定されると、指定された複数点に基づいてエッジ検出領域設定手段によりエッジ検出領域が設定される。また、検出するエッジの種類の選択のために表示手段の画面上にエッジの種類がエッジ種類選択手段により選択可能に表示される。そして、設定されたエッジ検出領域内において画面上で選択された種類のエッジがエッジ検出手段により検出される。さらに、検出されたエッジから少なくとも１つのエッジがエッジ選択手段により選択される。一方、２つのエッジの中心点をつないだ中心線からなる補助線、１点を通りかつ１つのエッジに垂直な直線からなる補助線および２つのエッジの交点からなる補助点を含む少なくとも３種類の補助線または補助点から、算出する補助線または補助点の種類の選択のために、表示手段の画面上に補助線または補助点の種類が補助選択手段により選択可能に表示される。また、選択されたエッジに基づいて、画面上で選択された種類の補助線または補助点が補助算出手段により算出される。
【００２３】
検出されたエッジまたは算出された補助線または補助点が算出対象指定手段により算出対象として指定される。また、算出する物理量の種類の選択のために画面上に物理量の種類が物理量選択手段により選択可能に表示される。指定された複数の算出対象に関して画面上で選択された種類の物理量が物理量算出手段により算出される。
【００２４】
このように、選択されたエッジに基づいて、画面上で選択された種類の補助線または補助点が算出されるので、検出されたエッジまたは算出された補助線または補助点を算出対象として指定することにより、測定対象物の種々の部分に関する物理量を多数の専用のアルゴリズムを作成することなく算出することが可能となる。
【００２５】
したがって、ソフトウエアの開発工数が削減されるとともに、簡単な操作で測定対象物の種々の部分を測定することができ、測定時間が短縮される。
【００２６】
（２）第２の発明
第２の発明に係る形状測定器は、第１の発明に係る形状測定器の構成において、エッジ種類選択手段によるエッジの種類の表示と補助選択手段による補助線または補助点の種類の表示と物理量選択手段による物理量の種類の表示とを切り替える表示切替手段をさらに備えるものである。
（３）第３の発明
第３の発明に係る形状測定器は、第１または第２の発明に係る形状測定器の構成において、補助算出手段は既に算出された補助線または補助点に基づいて新たな補助線または補助点を算出可能であるものである。
（４）第４の発明
第４の発明に係る形状測定器は、第１〜第３のいずれかの発明に係る形状測定器の構成において、エッジの種類は、直線、円および円弧を含むものである。
（５）第５の発明
第５の発明に係る形状測定器は、第１〜第４のいずれかの発明に係る形状測定器の構成において、エッジ検出手段は、エッジ検出領域設定手段により設定されたエッジ検出領域内の画像データに基づいてエッジを検出するものである。
【００２７】
この場合、複数点に基づいてエッジ検出領域が設定され、エッジ検出領域内の画像データに基づいてエッジが検出されるので、画像のエッジの近くの複数点を指定することによりエッジを容易に検出することができる。したがって、画像のエッジを正確に指定する操作が必要なくなる。
【００２８】
（６）第６の発明
第６の発明に係る形状測定器は、第５の発明に係る形状測定器の構成において、エッジ検出手段により検出されたエッジを使用してエッジ検出領域を所定の位置に再設定するエッジ検出領域再設定手段をさらに備え、表示手段は、エッジ検出領域再設定手段により再設定されたエッジ検出領域を画面上に表示するものである。
【００２９】
この場合、エッジ検出手段により検出されたエッジ検出領域がエッジ検出領域再設定手段により所定の位置に再設定され、再設定されたエッジ検出領域が表示手段により画面上に表示される。したがって、ユーザは検出されたエッジを容易に認識することができる。
【００３２】
（７）第７の発明
第７の発明に係る形状測定器は、第１〜第６のいずれかの発明に係る形状測定器の構成において、補助算出手段は、補助線または補助点の種類として２点を結ぶ直線を表示手段の画面上にさらに選択可能に表示させるものである。
【００３３】
この場合、補助線または補助点の種類として２点を結ぶ直線が表示手段の画面上にさらに選択可能に表示される。
【００３４】
（８）第８の発明
第８の発明に係る形状測定器は、第１〜第７のいずれかの発明に係る形状測定器の構成において、補助算出手段により算出された補助線または補助点とこの補助線または補助点の算出の基礎となる線または点との関係を記憶する記憶手段と、補助算出手段により算出された補助線または補助点を指定するための補助指定手段とをさらに備え、表示手段は、記憶手段に記憶された関係に基づいて指定手段により指定された補助線または補助点の算出の基礎となる線または点を画面上に表示するものである。
【００３５】
この場合、表示された補助線または補助点のいずれかが指定されると、指定された補助線または補助点の算出の基礎となる線または点が画面上に表示される。したがって、ユーザは検出処理の内容を容易に認識することが可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例における形状測定器の構成を示す模式図である。なお、以下の説明で、ＣＣＤの画素（ピクセル）の単位よりも小さい単位をサブピクセルと呼ぶ。
【００３７】
図１において、形状測定器１は、筐体１０内に投光部２０および受光部３０を備える。投光部２０と受光部３０との間には、測定対象物が載置されるステージ４０が設けられている。
【００３８】
また、この形状測定器１には、各種信号および各種データを入力および出力するための入出力端子１３が設けられている。入出力端子１３には、ケーブル１４を介してパーソナルコンピュータ７０が接続される。
【００３９】
パーソナルコンピュータ７０は、キーボード７１、マウス等のポインティングデバイス７２およびディスプレイ７３を備える。ディスプレイ７３の画面には、測定対象物の画像を表示する画像表示部７４、測定データを表示する測定結果表示部７５および操作部７６が形成される。
【００４０】
図２は図１の形状測定器１の構造を示す模式的断面図である。
図２において、筐体１０内に投光部２０および受光部３０が設けられている。投光部２０は、発光ダイオード２１、すりガラス等からなる拡散板２２、絞り２３、投光レンズ２４、投光ミラー２５および防塵用フィルタ２６を含む。絞り２３は、円形の開口部を有する薄板状部材からなり、絞り径は固定されている。受光部３０は、防塵用フィルタ３１、第１のレンズ３２、受光ミラー３３、バンドパスフィルタ３５、絞り３６、第２のレンズ３７およびＣＣＤ（電荷結合素子）３８を含む。絞り３６は、円形の開口部を有する薄板状部材からなる。バンドパスフィルタ３５、絞り３６および第２のレンズ３７はレンズ鏡筒３４内に一体的に収納されている。また、レンズ鏡筒３４およびＣＣＤ３８はケース３９内に一体的に収納されている。
【００４１】
投光部２０の防塵用フィルタ２６と受光部３０の防塵用フィルタ３１との間には、ステージ４０により透明ガラスからなる測定台４１が配置されている。測定台４１の支持面４２上に測定対象物が支持される。測定台４１の支持面４２は受光部３０の第１のレンズ３２の光軸に垂直に設定されている。
【００４２】
発光ダイオード２１から出射された光は、拡散板２２により拡散され、拡散板２２による拡散光は、絞り２３の円形の開口部を通過することにより円形に整形される。絞り２３の円形の開口部を通過した光は、投光レンズ２４により水平方向に進行する平行光に変換される。その平行光は、投光ミラー２５により上方に反射され、防塵用フィルタ２６を透過し、測定台４１上の測定対象物に照射される。
【００４３】
測定対象物を透過した光は、防塵用フィルタ３１を透過し、第１のレンズ３２により集光され、受光ミラー３３により水平方向に反射される。受光ミラー３３により反射された光は、バンドパスフィルタ３５を透過し、絞り３６の円形の開口部を通過し、第２のレンズ３７によりＣＣＤ３８の受光領域に結像される。
【００４４】
図３は図１の形状測定器のブロック図である。
図３において、タイミング発生回路５１は、垂直同期パルスＶ、水平同期パルスＨおよびＣＣＤシャッタパルスＳＨを発生するとともに、ＬＥＤ（発光ダイオード）点灯パルスＬＤを発生する。ＬＥＤ（発光ダイオード）点灯回路５２は、タイミング発生回路５１により発生されたＬＥＤ点灯パルスＬＤに応答して発光ダイオード２１を点灯させる。
【００４５】
発光ダイオード２１から出射された光は、絞り２３の円形の開口部を通過し、投光レンズ２４により平行光にされ、測定対象物に照射される。測定対象物からの透過光は、第１のレンズ３２により集光され、絞り３６の円形の開口部を通過し、第２のレンズ３７によりＣＣＤ３８の受光領域に結像される。ＣＣＤ３８は、受光量に対応するアナログの出力信号を導出する。
【００４６】
Ａ／Ｄ変換器（アナログ−デジタル変換器）５３は、ＣＣＤ３８の出力信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号を画像データとして画像メモリ５４に書き込むとともに、動画処理回路５７に与える。
【００４７】
エッジ検出処理部５５は、微分器を含み、画像メモリ５４から読み出された画像データを微分することにより後述する方法で画像のエッジの位置を検出し、エッジデータとしてエッジメモリ５６に書き込む。動画処理回路５７は、Ａ／Ｄ変換器５３から与えられた画像データに基づいて測定対象物の画像を示す動画データを出力する。
【００４８】
マイクロコンピュータ５８は、エッジメモリ５６に記憶されたエッジデータおよび動画処理回路５７から出力される動画データを選択的に通信インタフェース回路５９を介してパーソナルコンピュータ７０に送信する。また、マイクロコンピュータ５８は、パーソナルコンピュータ７０から通信インタフェース回路５９を介して与えられた指令信号に基づいてエッジ検出処理部５５に処理開始トリガ信号ＴＲおよびエッジ検出ウィンドウ指定信号ＥＤを与える。
【００４９】
パーソナルコンピュータ７０は、マイクロコンピュータ５８から通信インタフェース回路５９を介して送信された動画データに基づいて測定対象物の画像を図１のディスプレイ７３の画面上の画像表示部７４に表示する。また、パーソナルコンピュータ７０は、マイクロコンピュータ５８から通信インタフェース回路５９を介して送信されたエッジデータに基づいて測定対象物の各部の長さ、角度、距離等の寸法を算出し、算出結果を測定データとして図１のディスプレイ７３の画面上の測定結果表示部７５に表示する。
【００５０】
図４は図１のＡ／Ｄ変換器５３の出力値の一例を示す図である。図４において、横軸はＣＣＤ３８の画素位置であり、縦軸はＡ／Ｄ変換器５３の出力値である。図４に示すように、Ａ／Ｄ変換器５３の出力値は、ＣＣＤ３８の画素位置「−３」から「２」にかけて立ち上がっている。
【００５１】
図５は図１のエッジ検出処理部５５の微分器の出力値の一例を示す図である。図５において、横軸はＣＣＤ３８の画素位置であり、縦軸は微分器の出力値である。図５に示すように、微分器の出力値のピーク位置ＰＫ０はＣＣＤ３８の画素位置「０」となっている。微分器の出力値のピーク位置ＰＫ０がＣＣＤ３８の画素レベルでのエッジ位置となる。
【００５２】
したがって、エッジ検出処理部５５は、画素レベルでのピーク位置ＰＫ０を画素レベルでのエッジ位置としてエッジメモリ５６に格納する。
【００５３】
また、エッジ検出処理部５５は、画素レベルでのピーク位置ＰＫ０における微分器の出力値と前後の画素位置における微分器の出力値に基づいてサブピクセルレベルでのピーク位置ＰＫ１を算出する。この場合、エッジ検出処理部５５は、画素レベルでのピーク位置ＰＫ０における微分器の出力値および前後の画素位置における微分器の出力値に対して所定のサブピクセルテーブルを用いて波形近似を行うことによりサブピクセルレベルでのピーク位置ＰＫ１を算出する。
【００５４】
サブピクセルテーブルには、画素レベルでのピーク位置ＰＫ０とサブピクセルレベルでのピーク位置ＰＫ１との差分値ΔＰＫがルックアップテーブルとして格納されている。したがって、サブピクセルテーブルに画素レベルでのピーク位置ＰＫ０における微分器の出力値および前後の画素位置における微分器の出力値を与えると、差分値ΔＰＫが出力される。エッジ検出処理部５５は、画素レベルでのピーク位置ＰＫ０およびサブピクセルテーブルから出力された差分値ΔＰＫを用いてサブピクセルレベルでのピーク位置ＰＫ１を算出する。
【００５５】
図６は図１のパーソナルコンピュータ７０のディスプレイ７３の第１の画面を示す図である。
【００５６】
図６に示すように、ディスプレイ７３の画面上の画像表示部７４には測定対象物の画像が表示される。また、測定結果表示部７５には、測定データを表示する複数のフレームが構成されている。さらに、操作部７６には、エッジ／補助ボタン８１、測定指定ボタン８２および測定実行ボタン８３が形成されている。エッジ／補助ボタン８１を指定した場合には、８個のコマンドボタン６１〜６８が表示される。
【００５７】
図７は図６のコマンドボタン６１〜６８に対応するエッジ検出機能および補助線／補助点検出機能を示す図である。コマンドボタン６１〜６８により図７（ａ）〜（ｈ）の検出機能がそれぞれ選択される。
【００５８】
これらの検出機能は、パーソナルコンピュータ７０のハードディスク等の記録媒体に格納される検出処理プログラムに従ってＣＰＵ（中央演算処理装置）および図３のエッジ検出処理部５５により実現される。
【００５９】
なお、補助線とは、補助線／補助点検出機能により検出された線をいい、補助点とは、補助線／補助点検出機能により検出された点をいう。
【００６０】
ポインティングデバイス７２によりコマンドボタン６１を指定すると、図７（ａ）に示す直線エッジの検出機能が選択される。この場合、ポインティングデバイス７２により指定された直線エッジ１５０が検出される。コマンドボタン６２を指定すると、図７（ｂ）に示す円エッジの検出機能が選択される。この場合、指定された円エッジ１５１およびその中心点が検出される。
【００６１】
コマンドボタン６３を指定すると、図７（ｃ）に示す円弧エッジの検出機能が選択される。この場合、指定された円弧エッジ１５３が検出される。この円弧エッジの検出機能は、円エッジの検出機能の一部である。
【００６２】
コマンドボタン６４を指定すると、図７（ｄ）に示す中心線エッジの検出機能が選択される。この場合、指定された範囲内の２つのエッジ１５３，１５４間の中心点をつないだ中心線１５５が検出される。
【００６３】
コマンドボタン６５を指定すると、図７（ｅ）に示す２直線間の中心線の検出機能が選択される。２直線としてはエッジまたは補助線を指定することができる。この場合、指定された２つの直線１５６，１５７間の中心線１５８が検出される。
【００６４】
コマンドボタン６６を指定すると、図７（ｆ）に示す１点を通りかつ１直線に垂直な直線の検出機能が選択される。１点としては円エッジの中心点または補助点を指定することができる。１直線としては直線エッジまたは補助線を指定することができる。この場合、指定された点１５９を通りかつ指定された直線１６０に垂直な直線１６１が検出される。
【００６５】
コマンドボタン６７を指定すると、図７（ｇ）に示す２点を結ぶ直線の検出機能が選択される。２点としては、円エッジの中心点または補助点を指定することができる。この場合、指定された点１６２と指定された点１６３とを結ぶ直線１６４が検出される。
【００６６】
コマンドボタン６８を指定すると、図７（ｈ）の２直線の交点の検出機能が選択される。２直線としては直線エッジまたは補助線を指定することができる。この場合、指定された直線１６５と指定された直線１６６との交点１６７が検出される。
【００６７】
図８は図１のパーソナルコンピュータ７０のディスプレイ７３の第２の画面を示す図である。
【００６８】
操作部７６の測定指定ボタン８２を指定すると、測定の種類を指定する算出指定ボタン９１〜９８および保存ボタン９９が表示される。
【００６９】
算出指定ボタン９１を指定すると、２直線間の距離の算出処理が選択される。算出指定ボタン９２を指定すると、２直線間の角度の算出処理が選択される。算出指定ボタン９３を指定すると、円の半径の算出処理が選択される。算出指定ボタン９４を指定すると、円の直径の算出処理が選択される。
【００７０】
算出指定ボタン９５を指定すると、直線と点または円の中心点との距離の算出処理が選択される。算出指定ボタン９６を指定すると、直線と円の接線との距離の算出処理が選択される。算出指定ボタン９７を指定すると、２つの点または円の中心点間の距離の算出処理が選択される。算出指定ボタン９８を指定すると、２つの円の接線間の距離の算出処理が選択される。
【００７１】
この場合、測定結果表示部７５のフレームを指定した後に、算出指定ボタン９１〜９８のいずれかを指定することにより、指定されたフレームに測定の種類を対応づけることができる。なお、保存ボタン９９を指定すると、指定されたフレームと指定された測定の種類との対応がパーソナルコンピュータ７０のメモリ、ハードディスク等の記録媒体に保存される。
【００７２】
図９は図１のパーソナルコンピュータ７０のディスプレイ７３の第３の画面を示す図である。
【００７３】
操作部７６の測定実行ボタン８３を指定すると、データ測定ボタン８４が表示される。測定結果表示部７５のフレームを指定し、データ測定ボタン８４を指定すると、図８の画面で指定された測定の種類が実行され、算出結果が測定データとして測定結果表示部７５の対応するフレームに表示される。
【００７４】
次に、図１０に示す測定対象物の測定の一例を図１１〜図１３を参照しながら説明する。
【００７５】
ここでは、図１０の測定対象物において、エッジ２０１，２０２間の中心線２０３を検出し、かつエッジ２０４，２０５間の中心線２０６を検出し、さらに中心線２０３，２０６間の中心線２０７を検出し、中心線２０７とエッジ２０８との間の距離Ｌ１を算出する場合を説明する。
【００７６】
まず、図６のエッジ／補助ボタン８１を指定し、コマンドボタン６１を指定した後、図１１（ａ）に示すように、エッジ２０１の線上または近くの２点２１１，２１２を指定する。それにより、図１１（ｂ）に示すように、エッジ２０１上にエッジ検出ウインドウ３０１が表示され、直線エッジの検出機能によりエッジ２０１の座標が検出される。
【００７７】
同様にして、図１１（ｃ）に示すように、エッジ２０２，２０４，２０５，２０８を指定すると、エッジ検出ウインドウ３０２，３０４，３０５，３０８がそれぞれ表示され、エッジ２０２，２０４，２０５，２０８の座標が検出される。
【００７８】
次に、図１２（ｄ）に示すように、図６のコマンドボタン６５を指定し、検出されたエッジ２０１の線上または近くの１点２１３を指定し、かつ検出されたエッジ２０２の近くの１点２１４を指定することにより、エッジ２０１，２０２を選択する。
【００７９】
それにより、図１２（ｅ）に示すように、２直線間の中心線の検出機能によりエッジ２０１，２０２間の中心線２０３が検出され、画面に表示される。
【００８０】
同様にして、図１２（ｆ）に示すように、図６のコマンドボタン６５を指定し、エッジ２０４，２０５を選択する。それにより、選択されたエッジ２０４，２０５間の中心線２０６が検出され、画面に表示される。
【００８１】
次に、図１３（ｇ）に示すように、図６のコマンドボタン６５を指定し、検出された中心線２０３の線上または近くの１点２１５を指定し、かつ検出された中心線２０６の線上または近くの１点２１６を指定することにより、中心線２０３，２０６を選択する。
【００８２】
それにより、図１３（ｈ）に示すように、２直線間の中心線の検出機能により選択された中心線２０３，２０６間の中心線２０７が検出され、画面に表示される。
【００８３】
その後、測定指定ボタン８２を指定することにより図８の画面を表示させ、測定結果表示部７５のフレームを指定する。さらに、算出指定ボタン９１を指定し、図１３（ｉ）に示すように、検出された中心線２０７の線上または近くの１点２１７を指定し、かつ検出されたエッジ２０８の線上または近くの１点２１８を指定することにより、中心線２０７およびエッジ２０８を選択する。以上の設定をハードディスク等にファイルとして保存する場合には、図８の保存ボタン９９を指定する。その結果、以上述べてきた設定がファイルとして保存される。
【００８４】
次に、測定実行ボタン８３を指定することにより、図９の画面を表示させる。さらに、データ測定ボタン８４を指定すると、すべてのフレームに対する測定が実行される。この場合、中心線２０７とエッジ２０８との間の距離が算出され、対応するフレームに算出された距離が表示される。
【００８５】
図１４はエッジ検出処理を示すフローチャートである。また、図１５はエッジ検出処理におけるエッジ検出ウィンドウを正確な位置に再設定する動作を示す図である。
【００８６】
ここでは、図１５のエッジ５００を検出する場合について説明する。以下、図１４および図１５を参照しながらエッジ検出処理について説明する。
【００８７】
まず、図１５（ａ）に示すように、ユーザにより図１のポインティングデバイス７２を用いてエッジ５００の近くの２点ｐ１，ｐ２が指定されると（ステップＳ１）、パーソナルコンピュータ７０のエッジ検出処理プログラムは、指定された２点ｐ１，ｐ２に基づいてエッジ検出ウィンドウＥＷを設定する（ステップＳ２）。この場合、エッジ検出ウィンドウＥＷは、指定された２点ｐ１，ｐ２を結ぶ直線を中心として両側に所定幅の領域に設定される。
【００８８】
次に、パーソナルコンピュータ７０は、通信インタフェース回路５９およびマイクロコンピュータ５８を介してエッジ検出処理部５５に処理開始トリガ信号ＴＲおよびエッジ検出ウィンドウ指定信号ＥＤを送信する。ここで、エッジ検出ウィンドウ指定信号ＥＤは、エッジ検出ウインドウＥＷの位置を示す座標データである。
【００８９】
これにより、図３のエッジ検出処理部５５は、エッジ検出ウィンドウＥＷ内の画像データに基づいてエッジ５００の座標を検出する（ステップＳ３）。検出されたエッジ５００の座標はエッジデータとしてエッジメモリ５６に格納されるとともに、マイクロコンピュータ５８および通信インタフェース回路５９を介してパーソナルコンピュータ７０に送信される。
【００９０】
次に、パーソナルコンピュータ７０のエッジ検出処理プログラムは、エッジデータに基づいてエッジ検出ウィンドウＥＷの２つの短辺ＥＡ，ＥＢとエッジ５００との交点５０１，５０２を算出する（ステップＳ４）。
【００９１】
さらに、図１５（ｂ）に示すように、算出された交点５０１，５０２に基づいてエッジ検出ウィンドウＥＷを再設定する（ステップＳ５）。この場合、エッジ検出ウィンドウＥＷは、交点５０１，５０２を結ぶ直線を中心として両側に所定幅の領域に再設定される。
【００９２】
このように、ユーザが画像表示部７４の画面上の測定対象物の画像のエッジの近くの２点を指定することにより、エッジが検出されるとともに、エッジ検出ウィンドウＥＷが表示されたエッジに沿って再設定される。したがって、ユーザは画面上のエッジの正確な位置を指定する細かい操作が不要となる。その結果、測定時間が短縮される。
【００９３】
上記のように、本実施例の形状測定器によれば、少ない数のエッジ検出機能および補助線／補助点検出機能を組み合わせることにより種々の測定内容が実現される。したがって、測定内容ごとにアルゴリズムを作成することなく、多様な測定を行うことが可能となる。その結果、ソフトウエアの開発工数が低減される。
【００９４】
次に、図１６および図１７を用いて本実施例の形状測定器における検出処理の設定内容の確認処理の一例を説明する。
【００９５】
ここでは、図１６に示すように、エッジｍ１，ｍ２間の中心線ｍ５を検出し、かつエッジｍ３，ｍ４間の中心線ｍ６を検出し、さらに中心線ｍ５，ｍ６間の中心線ｍ７を検出するものとする。この検出処理の設定内容は、階層的データ構造としてパーソナルコンピュータ７０のメモリに格納される。
【００９６】
なお、補助線としては、中心線以外に、垂直線、２点間直線等の種類があるが、中心線ｍ７，ｍ５，ｍ６の配置を画面で見ることにより容易に中心線であることが理解できる。
【００９７】
図１７は図１６の検出処理によりメモリに格納されるデータを示す図である。図１７に示すように、エッジｍ１の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータＭ１が格納され、処理の種類として直線エッジの検出処理を示すデータが格納される。また、エッジｍ２の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータＭ２が格納され、処理の種類として直線エッジの検出処理を示すデータが格納される。
【００９８】
エッジｍ３の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータＭ３が格納され、処理の種類として直線エッジの検出処理を示すデータが格納される。また、エッジｍ４の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータＭ４が格納され、処理の種類として直線エッジの検出処理を示すデータが格納される。
【００９９】
次に、エッジｍ１，ｍ２間の中心線ｍ５の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータＭ５が格納され、処理の種類として２直線間の中心線の検出処理を示すデータが格納され、参照番号としてデータＭ１，Ｍ２が格納される。
【０１００】
同様に、エッジｍ３，ｍ４間の中心線ｍ６の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータＭ６が格納され、処理の種類として２直線間の中心線の検出処理を示すデータが格納され、参照番号としてデータＭ３，Ｍ４が格納される。
【０１０１】
さらに、中心線ｍ５，ｍ６間の中心線ｍ７の検出処理を行うと、メモリに処理番号としてデータＭ７が格納され、処理の種類として２直線間の中心線の検出処理を示すデータが格納され、参照番号としてデータＭ５，Ｍ６が格納される。
【０１０２】
図１８は図１７のメモリに格納される階層的データ構造を示す図である。図１８に示すように、図１７のメモリに格納されるデータは、処理番号および参照番号によりデータは階層構造を有する。それにより、ユーザが検出処理の設定内容を容易に確認することができる。
【０１０３】
まず、図１６の中心線ｍ７をポインティングデバイス７２で指定すると、メモリに記憶される処理番号のデータＭ７に対応する参照番号のデータＭ５，Ｍ６に基づいて中心線ｍ５，ｍ６が中心線ｍ７とともに画面上で強調表示される。これにより、ユーザは、中心線ｍ７が中心線ｍ５，ｍ６に基づいて形成されたものであることを確認することができる。
【０１０４】
同様に、ポインティングデバイス７２で中心線ｍ５を指定すると、メモリに記憶された処理番号のデータＭ５に対応する参照番号のデータＭ１，Ｍ２に基づいてエッジｍ１，ｍ２が中心線ｍ５とともに画面上で強調表示される。これにより、ユーザは、中心線ｍ５が中心線ｍ１，ｍ２に基づいて形成されたものであることを確認することができる。
【０１０５】
また、ポインティングデバイス７２で中心線ｍ６を指定すると、メモリに記憶された処理番号のデータＭ６に対応する参照番号のデータＭ３，Ｍ４に基づいてエッジｍ３，ｍ４が中心線ｍ６とともに画面上で強調表示される。これにより、ユーザは、中心線ｍ６がエッジｍ３，ｍ４に基づいて形成されたものであることを確認することができる。
【０１０６】
このように、処理番号、処理の種類および参照番号がメモリ内に階層的データ構造として格納されるので、一種類のアルゴリズムにより種々の検出処理の設定内容の確認処理を容易に実現することができる。
【０１０７】
なお、検出処理の設定内容の確認処理を階層的データ構造を用いずに実現することも可能である。
【０１０８】
例えば、図１９に示すように、処理番号、参照番号およびモードを一次元的データ構造によりメモリの領域Ａ〜Ｎに格納し、領域Ａを領域Ｃ，Ｉに対応付け、領域Ｃを領域Ｅ，Ｇに対応付け、領域Ｉを領域Ｋ，Ｍに対応付ける専用のアルゴリズムを用意する。これにより、検出処理の設定内容を確認することができる。
【０１０９】
しかしながら、この場合には、検出処理の内容ごとに専用の対応付けのアルゴリズムを作成する必要があり、多数のアルゴリズムが必要となる。
【０１１０】
一方、図１７に示した階層的データ構造を用いると、検出処理の内容にかかわらず同一のアルゴリズムで検出処理の設定内容の確認処理を実現することが可能となる。
【０１１１】
本実施例では、Ａ／Ｄ変換器５３が変換手段に相当し、ディスプレイ７３が表示手段に相当し、ポインティングデバイス７２およびディスプレイ７３がエッジ指定手段、画像位置指定手段、算出対象指定手段および補助指定手段に相当する。また、パーソナルコンピュータ７０およびエッジ検出処理部５５がエッジ検出手段に相当し、パーソナルコンピュータ７０が補助算出手段、物理量算出手段、エッジ検出領域設定手段およびエッジ検出領域再設定手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における形状測定器の構成を示す模式図である。
【図２】図１の形状測定器の構造を示す模式的断面図である。
【図３】図１の形状測定器のブロック図である。
【図４】図１の形状測定器におけるＡ／Ｄ変換器の出力値の一例を示す図である。
【図５】図１の形状測定器におけるエッジ検出処理部の微分器の出力値の一例を示す図である。
【図６】図１のパーソナルコンピュータのディスプレイに表示される第１の画面を示す図である。
【図７】図１の形状測定器における各種検出機能を示す図である。
【図８】図１のパーソナルコンピュータのディスプレイに表示される第２の画面を示す図である。
【図９】図１のパーソナルコンピュータのディスプレイに表示される第３の画面を示す図である。
【図１０】測定対象物の一例を示す図である。
【図１１】図１０の測定対象物の測定の一例を説明するための図である。
【図１２】図１０の測定対象物の測定の一例を説明するための図である。
【図１３】図１０の測定対象物の測定の一例を説明するための図である。
【図１４】エッジ検出処理を示すフローチャートである。
【図１５】エッジ検出処理におけるエッジ検出ウインドウの再設定を示す図である。
【図１６】検出手段の設定内容の確認処理を説明するための図である。
【図１７】図１６の検出手段によりメモリに格納されるデータを示す図である。
【図１８】図１７のメモリに格納される階層的データ構造を示す図である。
【図１９】検出処理によりメモリに格納される一次元的データ構造および各領域の対応付けを示す図である。
【図２０】従来の形状測定器を示すブロック図である。
【図２１】図２０の形状測定器におけるカメラにより撮像される測定対象物の光量分布の一例を示す図である。
【図２２】従来の形状測定器における検出機能を示す図である。
【図２３】従来の形状測定器における検出機能を示す図である。
【図２４】従来の形状測定器における検出機能を示す図である。
【符号の説明】
１  形状測定器
２０  投光部
３０  受光部
５３  Ａ／Ｄ変換器
５４  画像メモリ
５５  エッジ検出処理部
５６  エッジメモリ
６１〜６８  コマンドボタン
７０  パーソナルコンピュータ
７２  ポインティングデバイス
７３  ディスプレイ
７４  画像表示部
７５  測定結果表示部
７６  操作部
８１  エッジ／補助ボタン
８２  測定指定ボタン
８３  測定実行ボタン
９１〜９８  算出指定ボタン
【図１】
0004074020.tif 000002
【図２】
0004074020.tif 000003
【図３】
0004074020.tif 000004
【図４】
0004074020.tif 000005
【図５】
0004074020.tif 000006
【図６】
0004074020.tif 000007
【図７】
0004074020.tif 000008
【図８】
0004074020.tif 000009
【図９】
0004074020.tif 000010
【図１０】
0004074020.tif 000011
【図１１】
0004074020.tif 000012
【図１２】
0004074020.tif 000013
【図１３】
0004074020.tif 000014
【図１４】
0004074020.tif 000015
【図１５】
0004074020.tif 000016
【図１６】
0004074020.tif 000017
【図１７】
0004074020.tif 000018
【図１８】
0004074020.tif 000019
【図１９】
0004074020.tif 000020
【図２０】
0004074020.tif 000021
【図２１】
0004074020.tif 000022
【図２２】
0004074020.tif 000023
【図２３】
0004074020.tif 000024
【図２４】
0004074020.tif 000025