JPH0619247B2 - 物体の端部位置測定装置 - Google Patents
物体の端部位置測定装置Info
- Publication number
- JPH0619247B2 JPH0619247B2 JP62116075A JP11607587A JPH0619247B2 JP H0619247 B2 JPH0619247 B2 JP H0619247B2 JP 62116075 A JP62116075 A JP 62116075A JP 11607587 A JP11607587 A JP 11607587A JP H0619247 B2 JPH0619247 B2 JP H0619247B2
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- Japan
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- linear array
- moving
- pixels
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、固体イメージセンサを用いて物体の端部位置
を測定する装置に関する。さらに詳しくは、固体イメー
ジセンサを用い、その分解能以上の精度で物体の端部位
置を測定する装置に関し、特に鋼板等の帯状体の端部位
置測定に適する。
を測定する装置に関する。さらに詳しくは、固体イメー
ジセンサを用い、その分解能以上の精度で物体の端部位
置を測定する装置に関し、特に鋼板等の帯状体の端部位
置測定に適する。
（従来の技術） 固体イメージセンサを用いて物体の端部位置を測定する
事は従来から行われている。例えば鋼板の板幅計、板蛇
行計、キャンバ計における端部位置測定には一次元イメ
ージセンサであるCCD（電荷結合デバイス）リニアアレ
イカメラが用いられている。以下の説明は、この鋼板板
幅計測におけるCCDリニアアレイカメラを例に採って行
う。
事は従来から行われている。例えば鋼板の板幅計、板蛇
行計、キャンバ計における端部位置測定には一次元イメ
ージセンサであるCCD（電荷結合デバイス）リニアアレ
イカメラが用いられている。以下の説明は、この鋼板板
幅計測におけるCCDリニアアレイカメラを例に採って行
う。
固体イメージセンサの分解能は、画素の個数により決定
される。通常用いられているCCDリニアアレイカメラの
最大画素数は4096ビットであり、このカメラを用いた測
定分解能は次式で与えられる： このように限られた画素数を有するカメラを用いて測定
精度を向上させるためには、カメラの視野を狭くする必
要がある。ところが鋼板の端部位置は変動する。板幅を
測定するためには鋼板端部が通り得る位置を常にカメラ
の視野内に収めておく必要がある。従って鋼板の端部位
置の移動に合せてカメラを移動させるか、あるいは（固
体カメラを用いるとすれば）多数のカメラを用いて全体
としての視野を広げる必要がある。
される。通常用いられているCCDリニアアレイカメラの
最大画素数は4096ビットであり、このカメラを用いた測
定分解能は次式で与えられる： このように限られた画素数を有するカメラを用いて測定
精度を向上させるためには、カメラの視野を狭くする必
要がある。ところが鋼板の端部位置は変動する。板幅を
測定するためには鋼板端部が通り得る位置を常にカメラ
の視野内に収めておく必要がある。従って鋼板の端部位
置の移動に合せてカメラを移動させるか、あるいは（固
体カメラを用いるとすれば）多数のカメラを用いて全体
としての視野を広げる必要がある。
しかしどちらの方法にもそれぞれ次のような問題があ
る。
る。
板端部に追従させてカメラを移動させるとすれば、 カメラの移動装置が必要である。
カメラの据付精度が要求される。
板幅によりカメラの移動量をあらかじめ設定する必要
がある。
がある。
また複数台のカメラを用いる場合は、 カメラ台数が増えコスト高になる。
カメラを据付ける精度が要求される。
板幅によりカメラを切替える装置が必要になる。
このような問題に対し特開昭53−109658号公報は、限ら
れた画素数を有する固体イメージセンサの測定分解能を
高める方法を提示する。例えば物体の寸法を測定する場
合に、固体撮像素子上における物体の像を段階的に順
次、微小に移動させて各移動位置において端部位置を測
定し、これらの測定結果全体から高精度で寸法を測定し
ようとする。
れた画素数を有する固体イメージセンサの測定分解能を
高める方法を提示する。例えば物体の寸法を測定する場
合に、固体撮像素子上における物体の像を段階的に順
次、微小に移動させて各移動位置において端部位置を測
定し、これらの測定結果全体から高精度で寸法を測定し
ようとする。
この公報の提案する計測方法は、限定された画素数を有
する固体カメラの測定精度を視野を狭めることなく向上
させるものである。しかしこの公報においては、物体像
と撮像素子の相対的運動を実現するため、撮像素子を固
定し物体の光学像を移動させている。即ち、この公報で
は、物体自身を移動させるか（第１図）、あるいは光学
系中に透明ガラス板を配置しこのガラス板の傾斜を変化
させて像を移動させる（第８図）。
する固体カメラの測定精度を視野を狭めることなく向上
させるものである。しかしこの公報においては、物体像
と撮像素子の相対的運動を実現するため、撮像素子を固
定し物体の光学像を移動させている。即ち、この公報で
は、物体自身を移動させるか（第１図）、あるいは光学
系中に透明ガラス板を配置しこのガラス板の傾斜を変化
させて像を移動させる（第８図）。
このためこの公報の開示する方法は次のような欠点があ
る。
る。
物体ないしガラス板の運動が必要なため、物体像の移
動を高速で制御することが困難であり、測定に時間がか
かる。
動を高速で制御することが困難であり、測定に時間がか
かる。
圧延中の鋼板の測定等においては、そもそも、被測定
物体自身を移動させることはできない。従って物体自身
を移動させる方法はこの場合には適用できない。
物体自身を移動させることはできない。従って物体自身
を移動させる方法はこの場合には適用できない。
ガラス板の角度を変化させる場合、光学像の移動量の
正確な制御が難しい。
正確な制御が難しい。
（発明が解決しようとする問題点） 従って本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解決
し、限られた画素数を有する固体イメージセンサを用い
ながら視野を狭めることなく測定分解能を向上し、しか
も圧延鋼板のような運動物体の測定にも適した高速で動
作する物体の端部位置測定装置を提供することである。
特に上記公報の計測方法における問題点を解決し、物体
像が結像する固体撮像素子と物体像の相対的運動を高速
で正確に制御することができる端部位置測定装置を提供
することを目的とする。
し、限られた画素数を有する固体イメージセンサを用い
ながら視野を狭めることなく測定分解能を向上し、しか
も圧延鋼板のような運動物体の測定にも適した高速で動
作する物体の端部位置測定装置を提供することである。
特に上記公報の計測方法における問題点を解決し、物体
像が結像する固体撮像素子と物体像の相対的運動を高速
で正確に制御することができる端部位置測定装置を提供
することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） かくして本発明の要旨とするところは、多数の画素を配
列してなる個体撮像素子上に物体像を結像せしめて物体
の端部位置を測定する装置において、 前記撮像素子を移動させる移動手段と、 前記移動手段を駆動して測定中に前記撮像素子を画素幅
の範囲内の所定量つづ移動させる駆動手段と、 それぞれ得られた測定値を平均化する演算手段と、 を備えることを特徴とする物体の端部位置測定装置であ
る。
列してなる個体撮像素子上に物体像を結像せしめて物体
の端部位置を測定する装置において、 前記撮像素子を移動させる移動手段と、 前記移動手段を駆動して測定中に前記撮像素子を画素幅
の範囲内の所定量つづ移動させる駆動手段と、 それぞれ得られた測定値を平均化する演算手段と、 を備えることを特徴とする物体の端部位置測定装置であ
る。
移動手段としては印加電圧に応じて変形する圧電素子を
用いることが好ましい。また駆動手段としては、階段状
に変化する電圧を発生しこれを圧電素子に印加する回路
を用いることが好ましい。
用いることが好ましい。また駆動手段としては、階段状
に変化する電圧を発生しこれを圧電素子に印加する回路
を用いることが好ましい。
画素が線状に配列された一次元撮像素子を用いた装置の
場合、圧電素子（移動手段）は印加電圧の階段状の変化
に伴い撮像素子を長手方向に画素幅の範囲内の所定量ず
つ移動させる。
場合、圧電素子（移動手段）は印加電圧の階段状の変化
に伴い撮像素子を長手方向に画素幅の範囲内の所定量ず
つ移動させる。
（作用） 次に、一次元撮像素子を用いた装置を例に採って、本発
明をさらに説明する。
明をさらに説明する。
撮像素子は、撮像素子長手方向の画素幅αの1/n（ｎ＝
２、３、・・・）づつｎステップ移動され、各移動位置
において走査を行いビデオ信号を発生する。このように
して得られたｎ個のビデオ信号波形を、例えば閾値レベ
ル1/2で処理し、各波形においてその値が０から１（ま
たは１から０）に変化する点として物体端部位置を測定
する（測定値ｘ(1)，・・・，ｘ(n)）。これらｎ個の測
定値の平均値 Ｘ＝(x(1)＋x(2)＋・・・＋x(n))／ｎ が原理的には測定精度±α／2nで物体の端部位置を与え
る。
２、３、・・・）づつｎステップ移動され、各移動位置
において走査を行いビデオ信号を発生する。このように
して得られたｎ個のビデオ信号波形を、例えば閾値レベ
ル1/2で処理し、各波形においてその値が０から１（ま
たは１から０）に変化する点として物体端部位置を測定
する（測定値ｘ(1)，・・・，ｘ(n)）。これらｎ個の測
定値の平均値 Ｘ＝(x(1)＋x(2)＋・・・＋x(n))／ｎ が原理的には測定精度±α／2nで物体の端部位置を与え
る。
（実施例） 次に本発明の実施例について添加図面を参照しながら詳
しく説明する。
しく説明する。
第１図は、ＣＣＤリニアアレイを一次元撮像素子として
用いた本発明にかかる端部位置測定装置の実施例を模式
的に示す。
用いた本発明にかかる端部位置測定装置の実施例を模式
的に示す。
被測定物体である鋼板１の光学像はレンズ２により構成
される光学系により、ＣＣＤリニアアレイ３上に形成さ
れる。鋼板１が発光体である場合は斜線部が明部とな
る。（光学像を得るためには、上部光源による反射光を
用いても良い。ただし下部光源を用いる場合は明暗が逆
転する。）周知のようにＣＣＤリニアアレイ３は、多数
の画素（ピクセル）を線状に配列して構成される。
される光学系により、ＣＣＤリニアアレイ３上に形成さ
れる。鋼板１が発光体である場合は斜線部が明部とな
る。（光学像を得るためには、上部光源による反射光を
用いても良い。ただし下部光源を用いる場合は明暗が逆
転する。）周知のようにＣＣＤリニアアレイ３は、多数
の画素（ピクセル）を線状に配列して構成される。
リニアアレイ３は、箱体４に固定された圧電素子５の表
面に固着される。圧電素子５は、駆動回路６により駆動
される。即ち、第２図に示すように、圧電素子５は、駆
動回路から印加される電圧にほぼ比例して破線のように
変化する（印加電圧の極性を逆転すれば反対方向に変形
する）。従って圧電素子５表面のリニアアレイ３は、駆
動回路６の発生する電圧に比例した距離をリニアアレイ
長手方向に移動する。
面に固着される。圧電素子５は、駆動回路６により駆動
される。即ち、第２図に示すように、圧電素子５は、駆
動回路から印加される電圧にほぼ比例して破線のように
変化する（印加電圧の極性を逆転すれば反対方向に変形
する）。従って圧電素子５表面のリニアアレイ３は、駆
動回路６の発生する電圧に比例した距離をリニアアレイ
長手方向に移動する。
駆動回路６は、第３図に示すようにｎ段のレベルを有す
る階段状の波形を持つ電圧を発生する。この結果、リニ
アアレイ３は、階段的に所定量づつ移動する。即ち第４
図に示すように、リニアアレイ３は、ピクセル（画素）
幅αに対しα／ｎずつ移動する。従って、第(m+1)ピク
セル右端は初期位置X1からα/nずづ例えば左方に移動し
て最終位置X2に到達する。第４図においてX0は鋼板光学
像の端部位置を示し、斜線部は受光域である。
る階段状の波形を持つ電圧を発生する。この結果、リニ
アアレイ３は、階段的に所定量づつ移動する。即ち第４
図に示すように、リニアアレイ３は、ピクセル（画素）
幅αに対しα／ｎずつ移動する。従って、第(m+1)ピク
セル右端は初期位置X1からα/nずづ例えば左方に移動し
て最終位置X2に到達する。第４図においてX0は鋼板光学
像の端部位置を示し、斜線部は受光域である。
3m-1、3m、3m+1はそれぞれ第(m+1)、第ｍ、第(m+1)ピク
セルである。また横軸は絶対位置（箱体４を基準とする
位置）である。
セルである。また横軸は絶対位置（箱体４を基準とする
位置）である。
各電圧レベルに対応する移動位置においてリニアアレイ
３をスキャン（走査）する（第４図第１〜第ｎスキャ
ン）。第５図はこのようにして各スキャンにおいて得ら
れたビデオ信号波形を示す。横軸は時間であるが、ＣＣ
Ｄリニアアレイ３を基準とする相対位置ともみなすこと
ができる(m-1、m、m+1は対応ピクセル3m-1、3m、3m+1の位
置を示す)。
３をスキャン（走査）する（第４図第１〜第ｎスキャ
ン）。第５図はこのようにして各スキャンにおいて得ら
れたビデオ信号波形を示す。横軸は時間であるが、ＣＣ
Ｄリニアアレイ３を基準とする相対位置ともみなすこと
ができる(m-1、m、m+1は対応ピクセル3m-1、3m、3m+1の位
置を示す)。
第５図において破線で示す閾値を、ピクセル全面受光レ
ベル１と０レベルの中間の値1/2に設定して各ビデオ信
号を処理し、波形レベルが1/2以上（≧1/2）で１、1/2
未満（＜1/2）で０の論理信号を得る。第１〜第ｎスキ
ャンにおいて決定される端部位置ｘ(1)、・・・ｘ(n)
は、このようにして得られた処理後の各論理信号が１か
ら０（または０から１）に変化する点に対応する絶対位
置（第４図参照）である。（例えば第４図第１スキャン
においてはピクセル3m-1と3mの境界位置である。） このようにして各スキャンで決定された端部位置測定値
ｘ(i)（ｉ＝１，・・・，ｎ）は、真の鋼板端部位置X0
に対し、 X0−(α/2)＜x(i)≦X0＋(α/2)・・・(1) の範囲内に入り、しかも（X0-α/2）から（X0+α/2）に
至る区間内に等間隔α/nで並ぶ。従ってｘ(1)，・・
・，ｘ(n)の平均 Ｘ＝（ｘ(1)＋・・・＋ｘ(n)）／２ を物体端部位置の測定値として用いるならば、 X0−α/2n＜Ｘ≦X0＋α/2n・・・(2) が成立する。即ち、原理的には、測定値の誤差は±α／
2nで抑えられる。
ベル１と０レベルの中間の値1/2に設定して各ビデオ信
号を処理し、波形レベルが1/2以上（≧1/2）で１、1/2
未満（＜1/2）で０の論理信号を得る。第１〜第ｎスキ
ャンにおいて決定される端部位置ｘ(1)、・・・ｘ(n)
は、このようにして得られた処理後の各論理信号が１か
ら０（または０から１）に変化する点に対応する絶対位
置（第４図参照）である。（例えば第４図第１スキャン
においてはピクセル3m-1と3mの境界位置である。） このようにして各スキャンで決定された端部位置測定値
ｘ(i)（ｉ＝１，・・・，ｎ）は、真の鋼板端部位置X0
に対し、 X0−(α/2)＜x(i)≦X0＋(α/2)・・・(1) の範囲内に入り、しかも（X0-α/2）から（X0+α/2）に
至る区間内に等間隔α/nで並ぶ。従ってｘ(1)，・・
・，ｘ(n)の平均 Ｘ＝（ｘ(1)＋・・・＋ｘ(n)）／２ を物体端部位置の測定値として用いるならば、 X0−α/2n＜Ｘ≦X0＋α/2n・・・(2) が成立する。即ち、原理的には、測定値の誤差は±α／
2nで抑えられる。
なお上述の実施例においては、ＣＣＤリニアアレイを撮
像素子として用いているが、撮像素子として任意の固体
イメージセンサを用いることができる。本発明を２次元
イメージセンサに適用する場合には、例えば圧電素子を
二重に重ね、各圧電素子に２次元方向の動きをさせる事
ができる。
像素子として用いているが、撮像素子として任意の固体
イメージセンサを用いることができる。本発明を２次元
イメージセンサに適用する場合には、例えば圧電素子を
二重に重ね、各圧電素子に２次元方向の動きをさせる事
ができる。
（発明の効果） 本発明においては以上のように撮像素子自身を移動手段
（圧電素子）により移動させる。従って物体像と撮像素
子の相対的運動を高速でしかも正確に制御できる。この
結果、固体撮像素子を用いながら高速、高精度で広い視
野を有する物体端部測定装置が実現できる。
（圧電素子）により移動させる。従って物体像と撮像素
子の相対的運動を高速でしかも正確に制御できる。この
結果、固体撮像素子を用いながら高速、高精度で広い視
野を有する物体端部測定装置が実現できる。
本発明の装置を、鋼板板幅計、キャンバー計、蛇行計等
に応用すれば、現在、複数台のＣＣＤカメラを必要とし
ているものが、１台のカメラで同等の精度を実現できる
効果がある。１台のカメラで測定できることには、さら
に以下の効果がある。
に応用すれば、現在、複数台のＣＣＤカメラを必要とし
ているものが、１台のカメラで同等の精度を実現できる
効果がある。１台のカメラで測定できることには、さら
に以下の効果がある。
装置コストが低減できる。
設置精度が要求されない。従って設置コストが低減で
きる。
きる。
精度維持のための校正が容易になる。
第１図は、本発明の実施例の構成を模式的に示す概念
図； 第２図は、第１図の装置に用いられる圧電素子とその駆
動回路を示すブロック図； 第３図は、第１図の駆動回路の発生する電圧波形を示す
図； 第４図は、第１図のＣＣＤリニアアレイの移動状態を示
す模式図；および 第５図は、第４図の各移動状態におけるスキャンで得ら
れたビデオ信号波形を示すグラフである。 １：鋼板、２：レンズ ３：ＣＣＤリニアアレイ、４：箱体 ５：圧電素子、６：駆動回路
図； 第２図は、第１図の装置に用いられる圧電素子とその駆
動回路を示すブロック図； 第３図は、第１図の駆動回路の発生する電圧波形を示す
図； 第４図は、第１図のＣＣＤリニアアレイの移動状態を示
す模式図；および 第５図は、第４図の各移動状態におけるスキャンで得ら
れたビデオ信号波形を示すグラフである。 １：鋼板、２：レンズ ３：ＣＣＤリニアアレイ、４：箱体 ５：圧電素子、６：駆動回路
Claims (1)
- 【請求項１】多数の画素を配列してなる個体撮像素子上
に物体像を結像せしめて物体の端部位置を測定する装置
において、 前記撮像素子を移動させる移動手段と、 前記移動手段を駆動して測定中に前記撮像素子を画素幅
の範囲内の所定量つづ移動させる駆動手段と、 それぞれ得られた測定値を平均化する演算手段と、 を備えることを特徴とする物体の端部位置測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62116075A JPH0619247B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 物体の端部位置測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62116075A JPH0619247B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 物体の端部位置測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281005A JPS63281005A (ja) | 1988-11-17 |
| JPH0619247B2 true JPH0619247B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=14678091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62116075A Expired - Lifetime JPH0619247B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 物体の端部位置測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0619247B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3746769B2 (ja) * | 2003-02-24 | 2006-02-15 | 新光電子株式会社 | 物品の寸法測定装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5746103A (en) * | 1980-09-04 | 1982-03-16 | Kawasaki Steel Corp | Measurement of optical length |
| JPS61148305A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-07 | Kawasaki Steel Corp | 走行板の幅測定装置 |
| JPS61155803A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-15 | Toshiba Corp | 幅測定装置 |
| JPH0781846B2 (ja) * | 1985-01-09 | 1995-09-06 | 株式会社東芝 | パタ−ンエッジ測定方法および装置 |
-
1987
- 1987-05-13 JP JP62116075A patent/JPH0619247B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63281005A (ja) | 1988-11-17 |
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