(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
解像度を調整でき、被検査品を厚みのある平板状に形成した前記被検査品の形状のラスタ画像を出力し、内部照明手段を有するイメージスキャナと、前記イメージスキャナのコンタクトガラス面に載置された前記被検査品の上部から照明し、前記被検査品の厚さにより前記被検査品の形状輪郭部に発生する影が消えるように照度を設定されている外部照明手段と、前記被検査品の標準設計データが記載されている検査報告書を格納する記憶手段と、前記イメージスキャナから得られたラスタ画像を２値化処理するラスタ画像処理手段と、前記ラスタ画像処理手段が出力する前記被検査品のラスタ画像をベクトル画像に変換し輪郭形状画像を抽出するラスタベクタ変換処理手段と、ベクトル画像に変換された前記被検査品の輪郭形状画像について指定された位置の寸法を測定する寸法測定手段と、前記被検査品の輪郭形状画像と共に前記寸法測定手段によって得られた寸法値を、前記記憶手段に格納されている前記検査報告書の検査記録様式に貼りつけ格納する検査記録作成手段とを具備し、前記被検査品の形状検査は、前記検査報告書に記載されている標準設計データと照合して確認することを特徴とする形状寸法検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属、樹脂、ゴム等の成型品、金型、加工品の製造時あるいは保守時に製品あるいは部品などの被検査品の形状寸法を検査する形状寸法検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、製品や部品の形状寸法を検査するには、例えば、特公平６−２９７１２号公報に開示されるような投影機を用いた形状検査装置が知られている。投影機を使用する場合、スクリーンに投影された被検査品像の上から寸法目盛の記入された投影機と同じ倍率の基準となる検査図面（検査画像）を重ね合わせることによって、検査図面に示された公差内であるか否かを目視で判断している。
【０００３】
しかしながら、投影機において被検査品の一部を拡大して検査しようとした場合には倍率に応じたレンズに交換すると同時に図面を交換しなければならない。さらに、検査結果は紙の図面で残されるため過去の検査結果と比較するのが困難であると同時に、人手による輪郭トレースのため個人差によって精度が一定しないという欠点がある。
【０００４】
このことを解決するために、例えば、特開２００１−４１７２５号公報に開示されるようなコンピュータを使用した形状検査装置が提案されている。
【０００５】
コンピュータを使用した形状検査装置は、一般的にＣＣＤカメラによる被検査品のラスタ画像と検査図面となるグラフィック画像（ラスタ画像の検査画像）を重ね合わせて形状を比較している。
【０００６】
コンピュータシステムは、画面上に表示されるのはＣＣＤカメラ等から入力された被検査品のラスタ画像と検査図面に対応するグラフィック図形である。画面上に被検査品のラスタ画像と公差範囲を示すグラフィック画像が表示されていても、グラフィック画像は点の集合であるドット情報であり寸法値を読み取ることはできない。そのため、合否判定は現物を測定して公差範囲内であるか否かを判定しなければならず、検査が面倒になる。
【０００７】
また、ＣＣＤカメラの画像とグラフィック図形の倍率を合わせる方法（寸法校正）としては、２つのラスタ画像を１つの画面に重ねて表示させる機能（キャプチャ表示）によって、グラフィック表示画面にあらかじめ表示されている基準形状にＣＣＤカメラで撮像した被検査品の画像を合わせ込むことで行われている。寸法校正が正しいことを保証するためには形状判定する被検査品について、検査前と検査後の２回校正しなければ正しい精度であることを保証できない。これは、検査中にＣＣＤカメラの倍率が変化していないことを証明するための方法が他にないためである。
【０００８】
さらに、ＣＣＤカメラの画素数は一定のため、被検査品の全体画像から一部を切り出し任意の倍率に拡大して検査しようとした場合には、検査対象範囲の表示画素数が少なくなってしまい検査対象部分の解像度が低くなる。従って、レンズ交換等により光学的に倍率を上げなければならないが、倍率変更に伴う寸法校正が必要となる。
【０００９】
このようなことを解決するために、本出願人は先に特願２００１―３７００９１号として、解像度を調整できるイメージスキャナによって被検査品の形状ラスタ画像を得て２値化処理したラスタ画像をベクトル画像に変換し、被検査品の形状画像と形状設計データであるベクトル画像の検査画像を重ね合わせ画面に表示して被検査品の形状画像と検査画像を比較して形状検査を行うことを提案している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
最近は被検査品の形状画像と検査画像を比較して形状検査を行うのではなく、被検査品の輪郭形状の寸法を測定して形状検査を行い、輪郭形状画像に記載して検査報告書に貼付けることが要求されている。検査報告書には当該被検査品の標準設計データが記載されている。被検査品の形状検査は検査報告書に記載されている標準設計データと照合することによって確認することが行われる。
【００１１】
被検査品をイメージスキャナで読取り形状ラスタ画像を得るには、被検査品の実物あるいはレプリカを平板状に切出し加工した平板状被検査品をイメージスキャナのコンタクトガラス面に載置している。平板状被検査品は厚みを持っている。
【００１２】
ところで、イメージスキャナのＣＣＤセンサは明暗を認識するが、被検査品に対して内部照明から照射された厚み方向についても画像として認識する。その結果、被検査品の輪郭形状画像には被検査品の厚み情報が含まれることになり、精度の良い寸法検査ができないという実用上の問題点を有している。
【００１３】
本発明の目的は、被検査品の厚み情報を除去した輪郭形状画像を得て寸法を精度良く簡単に測定できる形状検査装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、イメージスキャナのコンタクトガラス面に載置されている被検査品の上部から被検査品が照射範囲内になるように外部照明で照射して被検査品の形状ラスタ画像を得て２値化処理したラスタ画像をベクトル画像に変換し、被検査品の寸法を測定するようにしたことにある。
【００１５】
具体的には、外部照明によってイメージスキャナのコンタクトガラス面に対してほぼ垂直方向から照明を照射するようにする。
【００１６】
本発明は外部照明によって被検査品の上部から照明を照射して被検査品の厚み方向（垂直面）における明度低下を防止しているので、被検査品の厚み情報を除去した輪郭形状画像を得て寸法を精度良く簡単に測定することができる。
【００１７】
なお、本発明において、被検査品の輪郭形状は外側輪郭形状だけでなく、被検査品の内側に設けられている空洞（穴や凹部など）の輪郭形状も含まれる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１に本発明の一実施例を示す。
図１において、形状検査装置は、被検査品の画像入力部１、画像入力部１から得られる被検査品のラスタ画像をベクトル画像（ＣＡＤデータ）に変換し寸法測定を行う演算処理部２、画像データ表示や寸法測定、検査記録作成をするための表示部３と、文字入力、画像の操作をするための例えばマウス、キーボードのような操作部４と、検査結果を出力するための例えばプリンタ等の出力部５から構成される。
【００１９】
画像入力部１は、イメージスキャナ１１と被検査品（検査品）１２および寸法校正用の標準スケール１３をセットするためのコンタクトガラス面１４があり、さらに画像入力に不要な外光を遮蔽するためのカバー１５とイメージスキャナ１１の内部照明１１ｃ（図２に図示）による不要な影（回析光）を消去するために被検査品１２の上部から照明する外部照明１６を備えている。
【００２０】
被検査品（検査品）１２はコンタクトガラス面１４に載置されている。また、外部照明１６は被検査品１２の上部のほぼ垂直方向から被検査品１２が照射範囲内になるように照明を照射している。換言すると、外部照明１６はイメージスキャナ１１のコンタクトガラス面１４に対してほぼ垂直方向から照明を照射する。
【００２１】
演算処理部２は画像入力部１より入力される被検査品１２のラスタ画像の明るさ、コントラスト、回転、２値化処理等をするためのラスタ画像処理部２２と、ラスタ画像をベクトル画像に変換するためのラスタベクタ変換処理部２３と、ベクトル化された被検査品１２のＣＡＤ図データのスケール値を校正するための寸法校正処理部２４と、ベクトル変換された被検査品１２の輪郭形状画像から寸法を測定するための寸法測定処理部２５と、検査報告書等の検査記録を作成するための検査記録作成部２６とを備えている。演算処理部２は通常、上述の表示部３、操作部４および出力部５と一体に構成されている。
【００２２】
図２は外部照明１６によって影の消去を説明する図で、図１と合わせて説明する。
図２（ａ）において画像情報を入力するためイメージスキャナ１１に内蔵されたＣＣＤセンサ１１ａが被検査品１２の垂直面１２ａに近づいたとする。このとき、イメージスキャナ１１の内部照明１１ｃはイメージセンサの近傍から被検査品１２の垂直面１２ａに対し所定の照射範囲１１ｄで被検査品１２の垂直面（厚み方向）１２ａに照射される。
【００２３】
一方、ＣＣＤセンサ１１ａは明暗を認識する認識範囲１１ｂを有するが、被検査品１２に対して照射範囲１１ｄにある厚み方向に照射された範囲を画像として認識してしまう。その結果、被検査品１２の垂直面１２ａおよび何もない空白部分を平均した明度情報を得ることになる。従って、被検査品１２の輪郭部から外側の画像輪郭部には検査品の垂直面１２ａの情報が含まれ、これが画像における影となって現れる。
【００２４】
しかし、本発明は図２（ａ）の状態において図２（ｂ）に示すように被検査品１２の上部からイメージスキャナ１１のコンタクトガラス面１４を介してＣＣＤセンサ１１ａに適度な照度の外部照明１６を当てることによって、被検査品１２の垂直面１２ａにおける明度低下を防止することができる。
【００２５】
図３は画像入力部１から入力された被検査品１２のラスタ画像であるＴＩＦＦフォーマットファイル（Tagged-Image File Format）をラスタベクタ変換によりベクトルデータに変換する場合において、イメージスキャナ１１に設定した解像度情報をラスタ画像内から抽出し、実寸表示のＣＡＤデータに自動変換することについて説明した図である。
【００２６】
解像度情報を含むファイル形式であるＴＩＦＦファイルの構造について説明する。ＴＩＦＦファイル形式はイメージスキャナ１１で読み込まれたデータを処理するために作られたタグ付画像ファイル形式の画像フォーマット仕様である。
【００２７】
図３はＴＩＦＦファイルの一例構成図であって、情報の記録領域であるヘッダ（Ａ）とイメージファイルディレクトリ（Ｂ）およびデータ領域（Ｃ）に分かれている。解像度等の画像情報はイメージファイルディレクトリ（Ｂ）に記録される。
【００２８】
したがって、ＴＩＦＦ形式のファイルではイメージファイルディレクトリ（ＩＦＤ）の内容を読み取ることによって、画像入力装置１で読み込まれた解像度を判定することができる。画像ファイルの解像度は１インチ当たりのドット数を示しているので、ドット数をカウントすることで寸法に変換することが可能となる。
【００２９】
このことを図４を用いて説明する。図４において、１２ｂは被検査品１２のラスタ画像を示し、１２ｃは被検査品１２のラスタ画像１２ｂについて輪郭を抽出しベクトル（ＣＡＤ）データとしたものを示す。
【００３０】
図４（ａ）は、画像入力部１から入力された被検査品１２と標準スケール１３のラスタ画像１２ｂであって、外部照明１６により影を消去したものである。図４（ｂ）はラスタ画像処理部２２でラスタ画像１２ｂに画像処理を施し２値化画像１２ｃに変換したものである。
【００３１】
図４（ｃ）は、２値化されたラスタ画像１２ｃをラスタベクタ変換処理部２３によりベクトルデータ（ベクトル画像）１２ｄに変換した輪郭形状ＣＡＤ図であって、同時に変換された標準スケール１３によって寸法校正されている。図４（ｄ）は被検査品１２の輪郭形状画像１２ｄについて指定された位置の寸法を測定し記載した輪郭形状画像１２ｅである。
【００３２】
このように、被検査品１２の厚み情報を除去したラスタ画像１２ｂをベクトル画像１２ｄに変換してＣＡＤデータとして扱うことで輪郭形状を目視で確認できると共にＣＡＤ図上に寸法を数値で示すことが可能となる。なお、図４は被検査品１２が星形状の単純なものであるが、さらに複雑な形状であっても正確な形状・寸法測定が可能となる。
【００３３】
図５に本発明による形状検査装置のフローチャートを示す。
図１、図２に示す本発明の実施例の動作を図５を参照して説明する。
【００３４】
ステップＳ１０１において被検査品１２と寸法校正用の標準スケール１３をイメージスキャナ１１のコンタクトガラス面１４にセットし、周囲から光が入らないようにカバー１５をする。ステップＳ１０２では被検査品１２と標準スケール１３に外部照明１６を当てる。
【００３５】
ステップＳ１０２からステップＳ１０３に移行して、イメージスキャナ１１内の内部照明１１cと外部照明１６に合わせて被検査品１２の画像取り込み範囲、明るさ、コントラスト、解像度、カラー条件等の画像入力条件をイメージスキャナ１１に設定する。イメージスキャナ１１への画像入力条件の設定は演算処理部２の操作部４から入力される。この場合、被検査品１２の形状と厚さによって外部照明１６の照度を調節し形状輪郭部に発生する影が消えるように設定する。
【００３６】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で設定されたイメージスキャナ１１の画像入力条件に従って被検査品１２と標準スケール１３の形状画像を取り込み、原画像として一時記憶部２７に保存後にラスタ画像処理部２２に加えられる。ステップＳ１０５では画像のノイズ（画像以外の不要な点や線）を取り除き、ステップＳ１０６に移りで２値化処理をした上で画像ファイルとして一時記憶部２７に保存後にラスタベクタ変換処理部２３に送られる。一時記憶部２７に保存するファイル形式は画像の解像度情報を含む形式、例えばＴＩＦＦフォーマットとする。
【００３７】
ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で一時記憶部２７に保存された２値化画像ファイルに対してラスタベクタ変換処理部２３においてラスタベクタ処理を施しＣＡＤデータに変換する。ラスタベクタ変換処理部２３は、画像ファイルに含まれる解像度情報を読み取り実寸法に変換したＣＡＤ図（ベクトル画像）を作成する。ラスタベクタ変換処理部２３で変換されたＣＡＤデータは市販されている一般的なＣＡＤソフトで読み書きができるようにＤＸＦファイルフォーマット等で一時記憶部２７に保存され、寸法校正処理部２４に与えられる。
【００３８】
ステップＳ１０８では、被検査品１２と同時にＣＡＤ変換された標準スケール１３の長さを検査員が表示部３を見ながら操作部４の例えばマウス操作によって測定し、自動変換された寸法値と比較することによって校正する。
【００３９】
例えば、寸法誤差が１００±０．１ｍｍと設定されていた場合において、標準スケールの１００ｍｍを測定したときにＣＡＤ上で１０１ｍｍであった場合には１００／１０１＝０．９９倍の寸法補正を行うことによって表示寸法の校正とする。寸法校正され、ＣＡＤ図に変換された被検査品１２の輪郭図は、市販されている一般的なＣＡＤソフトで読み書きができるようにＤＸＦファイルフォーマット等で一時記憶部２７に保存され、寸法測定処理部２５に送られる。
【００４０】
ステップＳ１０９では、被検査品１２のＣＡＤデータ１２ｄを表示部３の画面上に表示させ、操作部４の例えばマウス操作により予め指定された位置の寸法を測定し、ステップＳ１１０で被検査品１２の寸法測定結果１２ｅとして一時記憶部２７に保存され、検査記録作成部２６に送られる。
【００４１】
ステップＳ１１１では、予め記憶部２８に記憶されている記録フォーマット２８ｂに被検査品１２の寸法測定結果１２ｅを貼り付け、必要であれば被検査品１２の履歴等を記載する。最後にステップＳ１１２において記憶部２８に検査結果２８ｂとして保存する。
【００４２】
このようにして被検査品の検査を行うのであるが、外部照明によって被検査品の上部から照明を照射して被検査品の厚み方向（垂直面）における明度低下を防止しているので、被検査品の厚み情報を除去した輪郭形状画像を得て寸法を精度良く簡単に測定することができる。
【００４３】
なお、上述の実施例は被検査品の形状画像をベクトル画像（ＣＡＤデータ）にしているので、画面に表示された被検査品の輪郭形状画像から寸法を測定でき製作図面の公差範囲内であるかどうかを簡単に判定することができる。
【００４４】
また、被検査品の輪郭形状画像をベクトルデータ（ＣＡＤデータ）として扱うことによって、ラスタ画像の欠点である拡大縮小による解像度の変化を受けなくなり、複雑な形状であっても正確な寸法測定が可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は外部照明によって非検査品の上部から照明を照射して被検査品の厚み方向（垂直面）における明度低下を防止しているので、被検査品の厚み情報を除去した輪郭形状画像を得て寸法を精度良く簡単に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】イメージスキャナの外部照明により形状輪郭の影を消去する説明図である。
【図３】ＴＩＦＦファイルの一例構成図である。
【図４】本発明の検査状態の推移を示す図である。
【図５】本発明の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１      画像入力部
１１    イメージスキャナ
１１ａ  ＣＣＤセンサ
１１ｂ  ＣＣＤセンサの認識範囲
１１ｃ  イメージスキャナの内部照明
１１ｄ  照射範囲
１２    被検査品
１２ａ  被検査品の垂直面
１２ｂ  被検査品のラスタ画像
１２ｃ  被検査品のＣＡＤデータ
１３    標準スケール
１４    コンタクトガラス面
１５    カバー
１６    外部照明
２      演算処理部
２１    制御部
２２    ラスタ画像処理部
２３    ラスタベクタ変換処理部
２４    寸法校正処理部
２５    寸法測定処理部
２６    検査記録作成部
２７    一時記憶部
２８    記憶部
２８ａ  検査結果
２８ｂ  記録フォーマット
３      表示部
４      操作部
５      出力部
【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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