【手続補正書】
【提出日】平成23年5月2日(2011.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物よりも小さい寸法の撮像領域を有するイメージセンサを、前記測定対象物の表面上を相対的に移動させながら、前記測定対象物の表面を撮像して前記撮像領域内の画像を得、得られた前記撮像領域内の画像を用いて前記測定対象物の表面上の位置を測定する位置測定装置であって、
所定の時点における前記撮像領域内の画像から前記測定対象物の表面上の模様を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記模様の、前記所定の時点以後の時点における前記撮像領域内の画像中での変位量を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記変位量及び前記寸法に基づいて前記測定対象物の表面上の位置を測定する測定部と、
を有することを特徴とする位置測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の位置測定装置において、
前記抽出部により抽出された前記模様に関する位置情報を記憶する記憶部を有し、
前記測定部は、前記変位量、前記寸法及び前記記憶部により記憶された前記位置情報に基づいて前記測定対象物の表面上の位置を測定する
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の位置測定装置において、
前記抽出部は、抽出された前記模様が存在する撮像領域内の画像から前記模様と異なる新たな模様を抽出する
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の位置測定装置において、
前記抽出部により抽出された前記模様が現時点における撮像領域内の画像に存在するか否かの判定を行う判定部を有し、
前記抽出部は、前記判定部により前記模様が前記現時点における撮像領域内の画像に存在しないと判定したとき前記現時点における撮像領域内の画像から前記新たな模様を抽出する
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の位置測定装置において、
前記記憶部は、前記模様のテンプレートを記憶し、
前記検出部は、前記記憶部により記憶された前記テンプレートを用いて領域ベースマッチングに基づき前記模様の変位量を算出する
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項６】
測定対象物よりも小さい寸法の撮像領域を有するイメージセンサを、前記測定対象物の表面上を相対的に移動させながら、前記測定対象物の表面を撮像して前記撮像領域内の画像を得、得られた前記撮像領域内の画像を用いて前記測定対象物の表面上の位置を測定する位置測定方法であって、
所定の時点における前記撮像領域内の画像から前記測定対象物の表面上の模様を抽出する抽出工程と、
前記抽出部により抽出された前記模様の、前記所定の時点以後の時点における前記撮像領域内の画像中での変位量を検出する検出工程と、
前記検出部により検出された前記変位量及び前記寸法に基づいて前記測定対象物の表面上の位置を測定する測定工程と、
を備えることを特徴とする位置測定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
先ず、測定対象物としてのワーク２６をコンベア２０上に載置した後、位置測定装置１０のセンサヘッド１２（図１参照）の位置及び姿勢の調整を行う。ユーザが、図２に示す操作部６０の図示しない照明スイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作を行うと、操作部６０、制御部６８、通信部５４、ケーブル１６、通信部３８を介し、センサヘッド制御部４０に対して照明部３４の点灯・消灯指示がなされる。センサヘッド制御部４０の点灯・消灯制御により照明部３４は所望の動作を行う。照明部３４からの照明光４６はワーク２６の表面３２に照射されるので、ユーザは、撮像領域３０の位置等を確認してセンサヘッド１２の位置及び姿勢の調整を行うことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
画像メモリ７０に格納された画像信号のうち、撮像領域３０内の画像Ｉ（０）を表す画像信号（図５Ａ参照）を読み出し、画像Ｉ（０）の中からワーク２６の表面３２上の模様を抽出部７４により抽出する。本実施形態では、抽出部７４により抽出された模様の位置を特定するため、その代表的な位置として丸型溝８２の中心位置を標的位置Ｐ０として求め設定する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
図７Ａでは、関心領域１０２はテンプレート１００と酷似しているので、ＮＣＣは大きい値を示す。一方、図７Ｂでは、撮像領域３０内の画像Ｉ（１）のうち任意の位置（図７Ｂでは、撮像領域３０の中央左端）を中心とした関心領域１０６を切り出しており、関心領域１０６はテンプレート１００とそれほど類似していないので、ＮＣＣは小さい値を示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
図８Ａでは、関心領域１０２はテンプレート１００と酷似しているので、ＳＡＤは小さい値を示す。一方、図８Ｂでは、撮像領域３０内の画像Ｉ（１）のうち任意の位置（図８Ｂでは、撮像領域３０の中央左端）を中心とした関心領域１０６を切り出しており、関心領域１０６はテンプレート１００とそれほど類似していないので、ＳＡＤは大きい値を示す。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
サブピクセル推定の具体例について説明する。先ず、画像信号の各画素を中心位置としてＮＣＣ（ＳＡＤ）を求め、その最大値（最小値）近傍の３画素×３画素の領域を抽出する。ｘ軸に対するＮＣＣ（ＳＡＤ）の傾向（３組のデータ）を２次曲線で補間し、この２次曲線の軸に相当する位置（画素の有理数倍値）を算出し、標的位置Ｐ０のｘ軸座標として決定する。同様にして、ｙ軸に対するＮＣＣ（ＳＡＤ）の傾向（３組のデータ）を２次曲線で補間し、この２次曲線の軸に相当する位置（画素の有理数倍値）を算出し、標的位置Ｐ０のｙ軸座標として決定する。このようにして、標的位置Ｐ０のｘ座標、ｙ座標を求めることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
［ステップＳ１０］
その後、図３Ｂに示すように、所定時刻ｔにおいて、標的位置Ｐ０に対応する位置が撮像領域３０内の画像Ｉ（ｔ）に存在しないと初めて判定される場合は、撮像領域３０内の画像Ｉ（ｔ）から、標的位置Ｐ０と異なる新たな標的位置Ｐ１を設定する（ステップＳ１０）。図２に示すように、画像メモリ７０に格納された画像信号のうち、画像Ｉ（０）に対応する画像信号を読み出し、画像Ｉ（０）の中からワーク２６の表面３２上の新たな模様が抽出部７４により抽出される。ステップＳ１と同様に、抽出部７４により抽出された新たな模様の代表的な位置としての標的位置Ｐ１を求め設定し、併せて、新たな標的位置の座標Ｐ１を記憶部５６（例えば、ＲＡＭ７１）に記憶しておく。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
少なくとも１以上の撮像領域３０内の画像Ｉ（ｔ）に、前回の標的位置Ｐ０と今回設定される標的位置Ｐ１とが併存することを要する。さもなければ、標的位置Ｐ０と標的位置Ｐ１との相対的位置関係が特定できないからである。ステップＳ１０１で抽出されたすべての候補位置｛Ｑｊ｝に対して、少なくとも１以上の撮像領域３０内の画像Ｉ（ｔ）に、標的位置Ｐ０と候補位置｛Ｑｊ｝とが併存するか否かを調査する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
次いで、標的位置Ｐｎと第２ポイントＸ２との相対位置であるベクトルＰｎＸ２を算出する（ステップＳ７５）。所定の時刻ｔ２における撮像領域３０内の画像Ｉ（ｔ２）が表す領域内に第２ポイントＸ２及び標的位置Ｐｎが併存するので、ベクトルＰｎＸ２を容易に求めることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
最後に、第１ポイントＸ１と第２ポイントＸ２との変位を表す変位ベクトルＸ１Ｘ２を算出する（ステップＳ７６）。変位ベクトルＸ１Ｘ２は、式（１）によって求められる。