JPH10105718A - 孔位置の光学的計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 孔画像ｂとワークの光切断画像ｓとからワー
クの孔の中心位置を正確に計測できるようにする。 【解決手段】 孔画像ｂの概略中心ｍ´の位置をテンプ
レートＴＰを用いたパターンマッチングにより割出す
（Ｂ）。孔画像ｂを撮像した濃淡付き画面にこの概略中
心ｍ´を基準にして複数の走査線ＬＳＣを設定し、各走
査線上の輝度分布から孔画像ｂの孔縁部の各走査線に合
致する孔縁点Ｐｂの座標を検出する（Ｃ）。これら孔縁
点Ｐｂの座標から孔画像ｂに近付する回帰円Ｃｂを求
め、その中心を孔画像の中心ｍとする（Ｄ）。光切断画
像ｓの概略位置ｓｘ´をテンプレートＴＰｓを用いたパ
ターンマッチングにより割出す（Ｅ）。この概略位置に
基づいて光切断画像ｓに交差するように複数の走査線Ｌ
ＳＣを設定し、各走査線上の輝度分布から光切断画像ｓ
の各走査線に合致する画像点Ｐｓの座標を検出する
（Ｆ）。これら画像点Ｐｓの座標から光切断画像に近似
する回帰直線Ｌｓを求め、その位置を光切断画像の位置
ｓｘとする。中心ｍの座標と光切断画像の位置ｓｘとか
ら空間座標系における孔の中心座標を算定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークに設けられ
る孔の位置を光学的に計測する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の方法として、特開平７−
２６０４２８号公報により、ワークに正対させた撮像器
によりワークの孔の像を撮像する第１撮像工程と、前記
撮像器の光軸に斜交する面に沿ったスリット光をワーク
に照射し、ワークに照射されたスリット光が描くワーク
の光切断像を前記撮像器で撮像する第２撮像工程と、第
１撮像工程で得られた撮像画面に現われる孔画像の画面
上の中心座標を計測する第１計測工程と、第２撮像工程
で得られた撮像画面に現われる光切断画像の画面上の位
置を計測する第２計測工程と、光切断画像の画面上の位
置から前記撮像器の光軸方向におけるワークの変位量を
求め、この変位量と前記中心座標とから空間座標系にお
ける孔の中心位置を算定する工程とから成る方法は知ら
れている。

【０００３】このものでは、第１計測工程において、第
１撮像工程で得られた濃淡の付いた撮像画面を二値化し
て二値化画面を作成し、二値化画面内の暗部となる孔画
像の面積重心を求めてこれを孔画像の概略中心とし、該
重心を基準に縦横複数のウインドウを孔画像の孔縁部に
交差するように設定し、各ウインドウ内の明暗境界部を
孔画像の孔縁部に合致する孔縁点としてその座標を検出
し、これら孔縁点の座標から回帰処理によって求められ
る孔画像に近似する回帰円の中心座標を孔画像の画面上
の中心座標としている。

【０００４】また、第２計測工程においては、第２撮像
工程で得られた濃淡の付いた撮像画面を二値化して二値
化画面を作成し、二値化画面内の明部となる光切断画像
に交差するウインドウを前記回帰円からその直径方向一
方と他方とに夫々所定距離離して２つ設定し、各ウイン
ドウ内の明部の重心を光切断画像に合致する画像点とし
てその座標を検出し、これら画像点を結ぶ直線の位置を
光切断画像の画面上の位置としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例のように、
二値化画面から孔画像の中心座標や光切断画像の位置を
計測する方法では、二値化画面に外乱光（例えば孔内面
からの反射光）による画像部分が明部として現われ、計
測誤差を生じ易くなる不具合がある。

【０００６】本発明は、以上の点に鑑み、濃淡の付いた
撮像画面から孔画像の中心座標や光切断画像の位置を計
測し得るようにして、孔位置の計測精度を向上できるよ
うにした方法を提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明は、ワークに設けられる孔の位置を光学的に計測
する方法であって、ワークに正対させた撮像器によりワ
ークの孔の像を撮像する第１撮像工程と、前記撮像器の
光軸に斜交する面に沿ったスリット光をワークに照射
し、ワークに照射されたスリット光が描くワークの光切
断像を前記撮像器で撮像する第２撮像工程と、第１撮像
工程で得られた撮像画面に現われる孔画像の画面上の中
心座標を計測する第１計測工程と、第２撮像工程で得ら
れた撮像画面に現われる光切断画像の画面上の位置を計
測する第２計測工程と、光切断画像の画面上の位置から
前記撮像器の光軸方向におけるワークの変位量を求め、
この変位量と前記中心座標とから空間座標系における孔
の中心位置を算定する工程とから成る方法において、前
記第１計測工程は、パターンマッチングにより孔画像の
概略中心位置を割出す工程と、割出された概略中心位置
を基準にして孔画像の孔縁部の複数箇所に交差するよう
に複数の走査線を設定する工程と、濃淡の付いた撮像画
面のこれら各走査線上の輝度分布から孔画像の孔縁部の
該各走査線に合致する孔縁点の座標を検出する工程と、
これら孔縁点の座標から回帰処理によって求められる、
孔画像に近似する回帰円の中心座標を孔画像の中心座標
とする工程とから成り、前記第２計測工程は、パターン
マッチングにより光切断画像の概略位置を割出す工程
と、割出された概略位置に基づいて光切断画像に交差す
るように複数の走査線を設定する工程と、濃淡の付いた
撮像画面のこれら各走査線上の輝度分布から光切断画像
の該各走査線に合致する画像点の座標を検出する工程
と、これら画像点の座標から回帰処理によって求められ
る、光切断画像に近似する回帰直線の位置を光切断画像
の位置とする工程とから成る、ことを特徴とする。

【０００８】本発明によれば、パターンマッチングを行
うため、第１と第２の各撮像工程で得られる濃淡の付い
た撮像画面を二値化せずに、孔画像の概略中心位置と光
切断画像の概略位置を割出すことができる。そして、こ
れらの位置を基準にして濃淡画面に設定する走査線上の
輝度分布に基づいて前記孔縁点や前記画像点の座標を検
出するため、これら孔縁点や画像点の座標は孔画像の孔
縁部や光切断画像に正確に合致する。かくて、これら孔
縁点や画像点の座標から求められる回帰円や回帰直線は
孔画像や光切断画像に極めて近似したものになり、外乱
光の影響を排除して孔位置を正確に計測することができ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、自動車車体等のワークＡ
の計測に用いる光学式測定装置の概要を示しており、該
装置は、ワークＡにスリット光を照射するスリットレー
ザ等から成るスリット光源１と、ＣＣＤカメラから成る
撮像器２と、撮像器２のレンズ２ａの周囲に環状に列設
した発光ダイオード群から成るスポット光源３と、撮像
器２からの画像信号を入力する画像処理回路４とで構成
されている。

【００１０】スリット光源１と撮像器２とスポット光源
３はロボット等の移動機構の動作端に取付けられる図外
の測定ヘッドに搭載され、測定ヘッドをワークＡの複数
の計測部位に対向する位置に順に移動して、各計測部位
の計測を行う。尚、スリット光源１と撮像器２とは、ス
リット光の光面ＳＰに撮像器２の光軸が所定角度θ（例
えば４５°）で斜交するような位置関係で測定ヘッドに
搭載される。

【００１１】図１はワークＡに設けられた孔Ｂに対向す
る位置に測定ヘッドを移動して、孔計測を行う状態を示
している。孔計測に際しては、撮像器２をワークＡに正
対させた状態で、先ずスポット光源３からのスポット光
をワークＡに照射し、この状態で撮像器２によりワーク
Ａを撮像してその画像データ（濃淡付き）を画像処理回
路４に送信記憶させ、次にスポット光源３を消灯した状
態でスリット光源１からのスリット光をワークＡに照射
し、この状態で同じく撮像器２によりワークＡを撮像し
てその画像データ（濃淡付き）を画像処理回路４に送信
記憶させる。

【００１２】スポット光の照射時には撮像画面に図３
（Ａ）に示す如く孔画像ｂが暗部となって現われ、ま
た、スリット光の照射時にはワークＡの表面にスリット
光によって描かれるワークＡの断面形状に対応した光切
断像Ｓが撮像されて、撮像画面に図３（Ｂ）に示す如く
光切断画像ｓが明部となって現われる。尚、スリット光
が孔Ｂを跨ぐように照射されると、光切断画像ｓは孔Ｂ
に対応する部分で分断される。

【００１３】ところで、撮像器２の光軸とスリット光面
ＳＰとの交点を原点０、撮像器２の光軸をＺ軸、Ｚ軸に
直交するスリット光面ＳＰに平行な座標軸をＹ軸、Ｙ軸
及びＺ軸に直交する座標軸をＸ軸とする空間座標系を考
え、この空間座標系のＸ−Ｙ座標面への投影像が撮像器
２で撮像されるとすると、撮像器２の画面上に原点０に
対応する中心点を原点としてＸ軸に対応する水平のｘ軸
とＹ軸に対応する垂直のｙ軸をとった場合、画面のｘ軸
座標値とｙ軸座標値は空間座標系のＸ−Ｙ座標面上での
原点０からの水平距離と垂直距離を表わすことになる。
そして図２に示す如く、孔画像ｂの中心ｍの画面上の
ｘ、ｙ座標ｍｘ、ｍｙと孔Ｂの中心Ｍの空間座標系にお
けるＸ、Ｙ座標ＭＸ、ＭＹとの比は撮像器２から原点０
までの距離Ｌと撮像器２からワークＡまでの距離との比
に等しくなり、従って、ワークＡのＺ軸方向変位量をｄ
Ｚとして、 ＭＸ＝ｍｘ・（Ｌ−ｄＺ）／Ｌ となり、同じく ＭＹ＝ｍｙ・（Ｌ−ｄＺ）／Ｌ となり、孔Ｂの中心Ｍの空間座標系におけるＺ座標ＭＺ
は、 ＭＺ＝ｄＺ になる。

【００１４】ここで、ワークＡがＺ軸方向に変位する
と、スリット光面ＳＰがＹ軸に平行で且つＺ軸に斜交す
るため、光切断画像ｓが画面上でｘ軸方向に変位する。
そして、光切断画像ｓのｘ座標ｓｘとワークＡ上のスリ
ット光の照射部ＳのＸ座標ＳＸとの関係は、上記と同様
に、 ＳＸ＝ｓｘ・（Ｌ−ｄＺ）／Ｌ …(1) となり、また、Ｚ軸に対するスリット光面ＳＰの傾斜角
をθとして、 ＳＸ＝ｄＺ・ｔａｎθ …(2) となり、(1)式と(2)式から、 ｓｘ・（Ｌ−ｄＺ）／Ｌ＝ｄＺ・ｔａｎθ …(3) となり、(3)式をｄＺについてまとめると、 ｄＺ＝ｓｘ・ Ｌ／（Ｌｔａｎθ＋ｓｘ） …(4) になる。かくて、光切断画像ｓのｘ座標ｓｘを計測すれ
ば(4)式からワークＡのＺ軸変位量ｄＺを算定でき、孔
画像ｂの画面上の中心座標ｍｘ、ｍｙとｄＺとから空間
座標系における孔Ｂの中心位置ＭＸ、ＭＹ、ＭＺを求め
られる。

【００１５】次に、孔画像ｂの中心座標ｍｘ，ｍｙの求
め方について説明する。先ず、濃淡の付いた撮像画面の
輝度分布を微分化して、微分化画面を作成する。撮像画
面の輝度分布は孔画像ｂの孔縁部で急激に変化するか
ら、微分値は孔縁部で大きくなり、微分化画面には、図
４（Ａ）に示す如く、孔縁部に対応するリング状の画像
ｂｒが現われる。次に、マスタワークの計測を行うティ
ーチング時に格納した孔径データに基づいてグラフィッ
ク処理により孔画像ｂの孔縁部の形状を表わすテンプレ
ートＴＰを作成し、このテンプレートＴＰを用いて図４
（Ｂ）に示す如く微分化画面に対する正規化相関法等に
よるパターンマッチングを行い、孔画像ｂの概略中心
ｍ′の位置を割り出す。尚、パターンマッチングの処理
時間を短縮するため、微分化画面とテンプレートＴＰと
を夫々同じ比率（例えば１／４）で縮小してパターンマ
ッチングを行う。ところで、濃淡付きの撮像画面を二値
化し、二値化画面の暗部の面積重心を孔画像ｂの概略中
心とすることも可能であるが、孔内面からの反射光によ
り二値化画面の暗部の形状が変形してしまうことがあ
る。この場合、暗部の面積重心は孔画像の正規の中心か
ら大きくずれてしまうため、上記の如く微分化画面に対
するパターンマッチングで孔画像ｂの概略中心ｍ′の位
置を割り出す方が精度が良い。

【００１６】次に、図４（Ｃ）に示す如く、濃淡付きの
撮像画面に前記概略中心ｍ′を中心とする複数の放射方
向に沿って計測箇所たる複数の走査線ＬＳＣを設定す
る。各走査線ＬＳＣは、ティーチング時に格納した孔径
データに基づいて、孔画像ｂの孔縁部の内外所定範囲に
亘って延在するように設定される。そして、各走査線Ｌ
ＳＣ上の輝度分布に基づいて、孔画像ｂの孔縁部の該各
走査線ＬＳＣに合致する孔縁点Ｐｂの座標を検出する。

【００１７】図５（Ａ）は走査線ＬＳＣ上の輝度分布曲
線を示しており、孔縁部において輝度が急激に減少して
いる。従って、輝度分布曲線を微分した微分曲線を作成
すると、図５（Ｂ）に示すように孔縁部に対応する位置
に山部が現われる。この場合、微分曲線の頂点の位置を
孔縁点Ｐｂの位置としても良いが、頂点を一義的に特定
することは困難でありばらつきが出る。そこで、本実施
形態では、微分曲線の頂点を一応求めると共に、この頂
点に合致するピクセル（画素）の前後各２ピクセルにお
ける微分曲線上の点を求め、頂点とその前後各２点、計
５点から微分曲線の頂点部分に近似する放物線ＬＰの方
程式を回帰処理によって算出し、この放物線の頂点の位
置を孔縁点Ｐｂの位置としている。

【００１８】ところで、上記した放射方向の走査線ＬＳ
Ｃに代えて、ｘ軸方向に平行な走査線とｙ軸方向に平行
な走査線とを、孔画像ｂの孔縁部に交差するように、孔
画像ｂの概略中心のｙ軸方向両側とｘ軸方向両側とに設
定することも考えられる。然し、この場合には走査線が
孔縁部に斜交することになり、走査線上の輝度分布の変
化が緩やかになって、微分曲線の山部が低くなだらかに
なる。従って上記の如く近似放物線ＬＰを求めても、そ
の頂点の位置がばらつき易く、孔縁点Ｐｂの検出精度を
出しにくくなる。これに対し、本実施形態のように走査
線ＬＳＣを放射方向に設定すれば、走査線ＬＳＣが孔縁
部にほぼ直交するようになり、走査線ＬＳＣ上の輝度分
布の変化が急になって、微分曲線の山部が高く急峻にな
り、孔縁部Ｐｂの検出精度が向上する。

【００１９】また、濃淡付きの撮像画像を二値化し、二
値化画面に計測箇所たる放射方向に長手のウインドウを
設定して、ウインドウ内の明暗境界部を孔縁点として検
出することも考えられるが、二値化画面では孔内面から
の反射光による外乱画像部分が明部像として現われるこ
とがあるため、孔縁点の検出精度が悪化する。これに対
し、本実施形態の如く、濃淡付きの撮像画面に計測箇所
たる走査線ＬＳＣを設定して、走査線ＬＳＣ上の輝度分
布を検出すれば、外乱画像部分では輝度変化が緩やかに
なるため、輝度変化、即ち、微分曲線から外乱画像部分
を判別でき、孔縁点Ｐｂの検出精度が向上する。

【００２０】尚、撮像画面の明部や暗部における輝度は
一様ではなく、走査線ＬＳＣ上の輝度分布曲線を全域に
亘って微分したのでは、微分曲線に複数の頂点が現わ
れ、どの頂点が孔縁部に対応するかの判別が困難になる
ことがある。そこで、本実施形態では、輝度分布曲線が
連続して減少する領域のうち減少前と減少後の輝度差が
最大となる領域について微分曲線を作成して上記の処理
を行い、輝度の不均一性に起因する誤検出を防止できる
ようにしている。尚、この場合にも、ノイズ等で複数の
頂点が現われる可能性があるが、ノイズによる頂点は低
いため、所定のしきい値以下の頂点を処理対象から除外
することにより検出精度を確保できる。

【００２１】以上の如くして各走査線ＬＳＣ上での孔縁
点Ｐｂの位置を検出すると、各走査線ＬＳＣの設定デー
タから各孔縁点Ｐｂの画面上のｘ，ｙ座標を算出する。
次に、これら孔縁点Ｐｂの座標から孔画像ｂに近似する
図４（Ｄ）に示す如き回帰円Ｃｂ（各孔縁点Ｐｂの円に
対するずれ量の総和が最小になるように回帰処理によっ
て求められる円）の方程式を算出し、この回帰円Ｃｂの
中心を孔画像ｂの中心ｍとして中心座標ｍｘ，ｍｙを求
める。尚、回帰円Ｃｂを求める際は、回帰処理によって
算出した円に対する各孔縁点Ｐｂのずれ量を求め、何れ
かの孔縁点Ｐｂのずれ量が所定値以上のときはその孔縁
点Ｐｂを除外して再度回帰処理を行うことを、全ての孔
縁点Ｐｂのずれ量が所定値以下になるまで繰返す。

【００２２】以上で孔画像ｂの中心座標ｍｘ，ｍｙの検
出方法についての説明を終了し、次に、光切断画像ｓの
ｘ座標ｓｘの検出方法について説明する。先ず、光切断
画像ｓの断片形状を表わすテンプレートＴＰｓをティー
チングデータからグラフィック処理により作成し、光切
断像Ｓを撮像した濃淡付きの撮像画面に対し、図４
（Ｅ）に示す如く上記テンプレートＴＰｓを用いて正規
化相関法等によるパターンマッチングを行い、光切断画
像ｓの概略のｘ座標ｓｘ′を割出す。尚、パターンマッ
チングの処理時間を短縮するため、撮像画面とテンプレ
ートＴＰｓとを夫々同じ比率（例えば１／４）に縮小し
てパターンマッチングを行うことが望ましい。

【００２３】次に、図４（Ｆ）に示す如く、割出された
ｘ座標ｓｘ′における前記回帰円Ｃｂのｙ座標を基準に
して、回帰円Ｃｂの上方と下方とに夫々ｘ軸に平行な計
測箇所たる走査線ＬＳＣをｙ軸方向に所定ピッチで複数
本（例えば３本）設定する。これによれば、各走査線Ｌ
ＳＣは光切断画像ｓの所定の部位に確実に交差する。次
に、各走査線ＬＳＣ上の輝度分布から光切断画像ｓの該
各走査線ＬＳＣに合致する画像点Ｐｓの座標を検出し、
これら画像点Ｐｓの座標から、図４（Ｇ）に示す如く、
光切断画像ｓに近似する回帰直線Ｌｓ（各画像点Ｐｓの
直線からのずれ量の総和が最小になるように回帰処理に
よって求められる直線）の方程式を算出し、この回帰直
線Ｌｓのｘ座標を光切断画像ｓのｘ座標ｓｘとする。
尚、ワークＡが正常であれば、画像線Ｌｓはｙ軸に平行
になるが、ワークＡが空間座標系のＸ−Ｙ座標面に対し
傾いていると、画像線Ｌｓはｙ軸に対し傾く。この場合
は、異常表示を行うと共に、光切断画像ｓの一応のｘ座
標ｓｘとして、回帰円Ｃｂの中心を通るｘ軸に平行な直
線と画像線Ｌｓとの交点のｘ座標を求める。

【００２４】尚、濃淡付きの撮像画面を二値化した二値
化画像を作成して、上記走査線ＬＳＣの位置に計測箇所
たるｘ軸方向に長手のウインドウを設定し、ウインドウ
内の画像重心を画像点Ｐｓとしてその座標を求めること
も可能であるが、二値化画面ではノイズや外乱光による
画像部分が光切断画像と共に明部として現われることが
あるため、検出精度が悪くなる。

【００２５】そこで、本実施形態では、図６（Ａ）に示
すように走査線上の輝度分布を表わす輝度分布グラフを
作成し、このグラフから走査線上の各点の輝度変化のピ
ーク度Ｐを求め、このピーク度Ｐに基づいて光切断画像
ｓに合致する画像点Ｐｓの座標を検出している。ｘ座標
がｎの走査線上の点のピーク度Ｐは、該点における輝度
分布グラフ上の輝度点をａｎ、該点を中心にして走査線
上に設定する所定幅の計測範囲Ｗの両端点における輝度
分布グラフ上の輝度点を夫々ｂｎ，ｃｎとして、ｂｎと
ｃｎとを結ぶ結線に対するａｎの高さを表わす値として
求められる。この場合、前記結線の中点に対するａｎの
高さ（＝｛２ａｎ−（ｂｎ＋ｃｎ）｝／２）をピーク度
Ｐとしても良く、また、前記結線にａｎから降した垂線
の長さをピーク度Ｐとしても良い。ここで、図６（Ａ）
の輝度分布では、Ｘ＝ｎ１の点のピーク度Ｐは正の値に
なり、Ｘ＝ｎ２の点のピーク度Ｐは負の値になる。そし
て、ピーク度分布曲線の山部の両側にピーク度が零にな
る零点Ｐ０が現われ、零点Ｐ０間の区間はライン上の照
明器による背景照明の影響を受けない部分になる。その
ため、図６（Ｂ）に示す如く、輝度分布グラフの零点Ｐ
０間の区間における面積重心Ｇ´を求めて、その位置を
画像点の位置とすれば、背景照明の影響を排除して画像
点の位置を正確に検出できる。

【００２６】然し、輝度分布グラフの山部の撮像方向側
（右側）の傾斜は反対側の傾斜よりも緩やかになり勝ち
であり、そのため、山部の面積重心Ｇ´が山部の頂点の
位置から撮像方向側にずれてしまう。一方、ピーク度分
布グラフの山部は、輝度分布グラフの山部の傾斜が両側
で異なっても、両側の傾斜がほぼ等しくなる。従って、
ピーク度分布グラフの零点Ｐ０間の区間における山部の
面積重心Ｇはその山部の頂点の位置から左程ずれない。
従って、画像点の検出精度を向上させるには、ピーク度
分布グラフの零点Ｐ０間の区間の面積重心Ｇを求めて、
該重心Ｇの位置を画像点Ｐｓのｘ座標とすることが望ま
しい。

【００２７】ところで、ワークＡの計測部位によって
は、図７（Ａ−１）に示すように孔Ｂの奥にプレートＡ
Ｐが存在したり、図７（Ｂ−１）に示すようにワークＡ
の段付座面ＡＳに孔Ｂが設けられていたり、図７（Ｃ−
１）に示すように孔ＢがワークＡに溶着したカラーやナ
ット等の筒状部材ＡＣで構成されることがある。そし
て、図７（Ａ−１）の計測部位では、図７（Ａ−２）に
示すように光切断画像ｓが孔部分の内方にも現われ、図
７（Ｂ−１）の計測部位では、図７（Ｂ−２）に示すよ
うに光切断画像ｓが段付形状になり、図７（Ｃ−１）の
計測部位では、図７（Ｃ−２）に示すように光切断画像
ｓがワークＡ表面に対応する画像と筒状部材ＡＣの端面
に対応する画像とに分断されてしまう。

【００２８】このような光切断画像ｓが現われている撮
像画面に対して上記テンプレートＴＰｓによるパターン
マッチングを行うと、図７（Ａ−２）では孔部分内の画
像にテンプレートＴＰｓが合致し、図７（Ｂ−２）では
座面外側のワーク一般面に対応する画像にテンプレート
ＴＰｓが合致し、図７（Ｃ−２）では筒状部材ＡＣの端
面に対応する画像にテンプレートＴＰｓが合致してしま
うことがあり、ワークＡの所定の計測範囲に存在する光
切断画像ｓにテンプレートＴＰｓが合致しているか否か
を判別できず、ワークＡの変位ｄＺを正確に検出できな
くなる。

【００２９】そこで、本実施形態では、位置を計測すべ
きワーク面の存在する計測範囲を孔Ｂの中心を基準にし
て表わす属性情報、即ち、計測範囲の内径ＲＩＮと外径
ＲＯＵＴのデータをティーチング時に計測して記憶させ
ておき、各計測部位での計測に際し、図７（Ａ−３）
（Ｂ−３）（Ｃ−３）に示すように、孔画像ｂから上記
の如く求められる孔中心ｍを中心とする半径がＲＩＮの
円の内側と、半径がＲＯＵＴの円の外側とをマスキング
し、この状態でパターンマッチングを行うようにした。
これによれば、テンプレートＴＰｓが合致するのは所定
の計測範囲に対応する光切断画像ｓの部分になる。そし
て、パターンマッチングから求められる光切断画像ｓの
概略ｘ座標における上記ＲＩＮの半径の円のｙ座標と上
記ＲＯＵＴの半径の円のｙ座標との間に上記の如く走査
線ＬＳＣを設定することにより、所定の計測範囲のワー
ク面に対応する光切断画像ｓのｘ座標ｓｘを正しく求め
ることができ、ワークＡの変位ｄＺを正確に検出でき
る。尚、図７（Ａ−１）の計測部位では、ＲＩＮを孔Ｂ
の径に基づいて設定して、ＲＯＵＴは無しとし、図７
（Ｂ−１）の計測部位では、ＲＩＮとＲＯＵＴを座面Ａ
Ｓの内径と外径に基づいて設定し、図７（Ｃ−１）の計
測部位では、ＲＩＮをワークＡに開設する筒状部材ＡＣ
の取付孔の径に基づいて設定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 光学式測定装置の概要を示す斜視図

【図２】 （Ａ）図１のＹ軸方向から見た図、（Ｂ）図
１のＸ軸方向から見た図

【図３】 （Ａ）孔画像の撮像画面を示す図、（Ｂ）光
切断画像の撮像画面を示す図

【図４】 （Ａ）孔画像の微分化画面を示す図、（Ｂ）
パターンマッチングの状況を示す図、（Ｃ）走査線の設
定を示す図、（Ｄ）孔画像に近似する回帰円を示す図、
（Ｅ）光切断画像の撮像画面に対するパターンマッチン
グの状況を示す図、（Ｆ）走査線の設定を示す図、
（Ｇ）画像線を示す図

【図５】 （Ａ）図４（Ｃ）の走査線上の輝度分布を示
す図、（Ｂ）輝度分布の微分曲線及び近似放物線を示す
図

【図６】 （Ａ）図６（Ｂ）の走査線上の輝度分布を示
す図、（Ｂ）画像点の検出方法を示す図

【図７】 （Ａ−１）（Ｂ−１）（Ｃ−１）各計測部位
の断面形状を示す図、（Ａ−２）（Ｂ−２）（Ｃ−２）
各計測部位の光切断画像の撮像画面を示す図、（Ａ−
３）（Ｂ−３）（Ｃ−３）マスキングした撮像画面を示
す図

【符号の説明】

１ スリット光源 ２ 撮像器 ３ スポット光源 ４ 画像処理
回路 Ａ ワーク Ｂ 孔 ｂ 孔画像 ｍ´ 孔画像の
概略中心 ＬＳＣ 走査線 Ｐｂ 孔縁点 Ｃｂ 回帰円 ｍ 孔画像の
中心 ｓ 光切断画像 ｓｘ´ 光切断画
像の概略位置 Ｐｓ 画像点 Ｌｓ 回帰直線 ｓｘ 光切断画像の位置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークに設けられる孔の位置を光学的に
   計測する方法であって、 ワークに正対させた撮像器によりワークの孔の像を撮像
   する第１撮像工程と、 前記撮像器の光軸に斜交する面に沿ったスリット光をワ
   ークに照射し、ワークに照射されたスリット光が描くワ
   ークの光切断像を前記撮像器で撮像する第２撮像工程
   と、 第１撮像工程で得られた撮像画面に現われる孔画像の画
   面上の中心座標を計測する第１計測工程と、 第２撮像工程で得られた撮像画面に現われる光切断画像
   の画面上の位置を計測する第２計測工程と、 光切断画像の画面上の位置から前記撮像器の光軸方向に
   おけるワークの変位量を求め、この変位量と前記中心座
   標とから空間座標系における孔の中心位置を算定する工
   程とから成る方法において、 前記第１計測工程は、パターンマッチングにより孔画像
   の概略中心位置を割出す工程と、割出された概略中心位
   置を基準にして孔画像の孔縁部の複数箇所に交差するよ
   うに複数の走査線を設定する工程と、濃淡の付いた撮像
   画面のこれら各走査線上の輝度分布から孔画像の孔縁部
   の該各走査線に合致する孔縁点の座標を検出する工程
   と、これら孔縁点の座標から回帰処理によって求められ
   る、孔画像に近似する回帰円の中心座標を孔画像の中心
   座標とする工程とから成り、 前記第２計測工程は、パターンマッチングにより光切断
   画像の概略位置を割出す工程と、割出された概略位置に
   基づいて光切断画像に交差するように複数の走査線を設
   定する工程と、濃淡の付いた撮像画面のこれら各走査線
   上の輝度分布から光切断画像の該各走査線に合致する画
   像点の座標を検出する工程と、これら画像点の座標から
   回帰処理によって求められる、光切断画像に近似する回
   帰直線の位置を光切断画像の位置とする工程とから成
   る、 ことを特徴とする孔位置の光学的計測方法。