JP3262924B2 - ２値化法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】ＣＣＤリニアイメージセンサを用
いた形状、寸法等の計測に於いて、レンズの汚れなどの
光学系の状態変化、煙・霧などの空気汚染による光量変
化、外乱光、等の周囲環境光量の影響を受け難い２値化
処理法を利用した高精度計測法の開発を目的とする。

【０００２】

【従来の技術】例えば、同一品番の製品形状、寸法を繰
り返し測定する場合を考える。まず上記ＣＣＤリニアセ
ンサのアナログ出力電圧を２値化する際のしきい電圧値
は、光源光量や周囲環境光量等に合わせて測定者により
初期設定される。そして実際に何度か測定を実施して得
られるデータのばらつきの大きさ等により周囲環境光量
の変化量を推定し、そのデータを２値化しきい値の決定
に利用している。つまり２値化しきい値は、前回測定時
までの周囲環境光量データにより決定されていることに
なる。また、リアルタイムでしきい値を決定する２値化
法も実施されており、それらは形状、寸法測定用とは別
に、１個または複数のＣＣＤリニアセンサを用いて周囲
環境光量を測定し、そこで得られるデータを２値化しき
い値決定に利用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、形状、
寸法測定用のセンサ１個のみを用いた測定システムでは
リアルタイムに２値化しきい値を決定できないため測定
データの精度向上が難しく、またリアルタイムでのしき
い値決定を実現するために個別に周囲環境光量測定用セ
ンサを使用すればシステムが大きくなり更にコストアッ
プとなる。この寸法測定と周囲環境光量測定用センサを
単数にてまかなう場合、まず測定対象物無しで周囲環境
光量のみを検出しそのデータを基にしきい値を決定する
ように、寸法測定のためにセンサ走査が２回以上必要と
なり、また、周囲環境光量を検出した時と測定対象物の
寸法測定を行なう時で時間的ずれが生じるためしきい値
設定が正確でなくかつリアルタイム性も損なわれ従って
得られる寸法も不正確となってしまう。次に、周囲環境
光量測定用と寸法測定用に各各専用のセンサを設けた場
合、周囲環境光量測定用センサで得られたデータにより
しきい値を決定し、寸法測定に使用するシステムでは、
測定精度向上のために使用する二つ以上のセンサのタイ
ミングを同期させる必要があり、そのタイミングがずれ
ると測定精度が下がり、また、このようなセンサの複数
増設はシステムを大型化しコストを上昇させる欠点を有
する。本発明はこのような欠点に鑑みて、１個のＣＣＤ
リニアセンサのみで光源光量変化、外乱光等の周囲環境
光量の影響を受け難い２値化処理法を利用した高精度計
測法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源から被測
定物体越しに光をＣＣＤリニアセンサに照射し、ＣＣＤ
リニアセンサに投影された被検出物体の影の長さによっ
て外形寸法を測定する際に行なう２値化方法であって、
図面を基に説明すると図１に示すように、ＣＣＤリニア
センサの走査に同期させタイミング発生回路２により積
分回路３を作動させて、光源光と周囲環境光に基づいて
ＣＣＤリニアセンサが受光する実際の計測に用いられる
画素よりも前に走査される画素であって計測データを有
さない画素の一部の全光量を検出し、得られた積分値を
サンプルホールド回路により保持して２値化しきい値の
基準とし、この基準によりしきい値を定めてＣＣＤリニ
アセンサの出力１を２値化する構成からなっている。

【０００５】本発明の特徴は、 （１）．２値化しきい値をリアルタイムで決定し、かつ
２値化しきい値決定に必要な周囲環境光量データを新た
に設置したセンサではなく形状、寸法測定用ＣＣＤリニ
アセンサで測定する点。 （２）．ＣＣＤリニアセンサ走査毎に、その時点の周囲
環境光量に適応した２値化しきい値を決定し、しかもそ
の走査で得られたＣＣＤリニアセンサアナログ出力をそ
の走査で決定したしきい値で２値化する点。上記２点を
同時に実現した点にある。上記構成での作用を、図２及
び図３に示すタイムチャートをもとに図１の動作を説明
すると、 被検出物体の寸法を測定するとき、まず、Ｃ
ＣＤリニアセンサ出力１（図２の波形ではａ）の走査に
同期させてスイッチ入力タイミング発生回路２（図２の
波形ｂ）により積分回路３（図２の波形ｃ）を作動させ
周囲環境光量を検出する。 ここで得られた積分値（波
形ｃ）をサンプルホールド回路４（波形ｄ）で保持し２
値化しきい値の基準とする。前記サンプルホールド回路
４では、この積分値（波形ｄ）を次のサンプル信号が来
るまで保持し２値化回路５のしきい値の基準値としてＣ
ＣＤリニアセンサ出力１を２値化する。上記出力により
精度の高い製品寸法を示した波形ｅが得られる。

【０００６】

【実施例】発明した原理の有効性を検証するため実際に
光学系と回路を構成し２値化しきい値を固定した測定シ
ステムと比較して寸法測定実験を行った。本実験では、
図３に示すようにまず２値化出力を用いてこの２値化出
力の立ち上がり立ち下がりでパルスを発生させる。そし
てその時のＣＣＤセンサ画素カウント値をコンピュータ
に転送し、そのカウント値を測定対象物の大きさに変換
して寸法を測定した。その結果本システムの高精度寸法
計測法としての有効性が確認できた。しきい値を固定し
た方法では、しきい値のマニュアル調整を行わないと得
られた測定値は光源光量が変化すると大きく変動する。
それに対し本システムは、光源光量が変化してもほぼ一
定の測定値が得られた。これは、光源光量の変化に適応
して２値化しきい値が自動的に変更されるためで、今回
付加した回路が有効に機能している事を示している。ま
た、画素間のデータを補間してサブピクセル的に画素を
求める等の方法と組み合わせることで更に高精度の測定
が可能である。

【０００７】

【発明の効果】本発明を用いる効果として、光源の寿命
による僅かな光量変化や、従来の測定システムでは測定
値に影響を与えていたと考えられる周囲環境光量（シス
テムが設置される部屋の照明等）の変化等もＣＣＤリニ
アセンサ１走査毎に２値化しきい値を決定することによ
りその影響を無視することが可能となった。また、画素
全体の約５％以内の部分で周囲環境光量を検出すること
ができ、従来、測定にＣＣＤリニアセンサを用いる場合
では電気的なノイズを嫌って使用していない部分の有効
利用が図れるものとなった。さらに該２値化により、リ
アルタイムな計測が可能でシステムを小型化しコストの
低減を実現する。

【０００８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステムのブロック図である。

【図２】本発明のタイムチャート図である。

【図３】図２のタイムチャート図の合成図である。

【符号の説明】

１ ＣＣＤリニアセンサ出力 ２ スイッチ入力タイミング発生回路 ３ 積分回路 ４ サンプルホールド回路 ５ ２値化回路 ａ ＣＣＤリニアセンサ出力１の波形 ｂ スイッチ入力タイミング発生回路２の波形 ｃ 積分回路３の波形 ｄ 積分値の波形 ｅ 製品寸法を示した波形

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から被測定物体越しに光をＣＣＤリ
   ニアセンサに照射し、ＣＣＤリニアセンサに投影された
   被検出物体の影の長さによって外形寸法を測定する際に
   行なう２値化方法であって、 ＣＣＤリニアセンサ の走査に同期させタイミング発生回
   路により積分回路を作動させて、光源光と周囲環境光に
   基づいてＣＣＤリニアセンサが受光する実際の計測に用
   いられる画素よりも前に走査される画素であって計測デ
   ータを有さない画素の一部の全光量を検出し、 得られた積分値をサンプルホールド回路により保持して
   ２値化しきい値の基準とし、 この基準によりしきい値お定めてＣＣＤリニアセンサの
   出力を２値化することを特徴とする２値化法。