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JP3149632B2 - Cross section shape recognition device - Google Patents
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JP3149632B2 - Cross section shape recognition device - Google Patents

Cross section shape recognition device

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JP3149632B2
JP3149632B2 JP16259893A JP16259893A JP3149632B2 JP 3149632 B2 JP3149632 B2 JP 3149632B2 JP 16259893 A JP16259893 A JP 16259893A JP 16259893 A JP16259893 A JP 16259893A JP 3149632 B2 JP3149632 B2 JP 3149632B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、三角測量の原理を利用
して被測定物の各位置までの距離を連続的に測定するこ
とにより、当該被測定物の断面形状あるいは輪郭を認識
する断面形状認識装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a section for recognizing a sectional shape or a contour of an object by continuously measuring the distance to each position of the object using the principle of triangulation. The present invention relates to a shape recognition device.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、断面形状認識装置としては図1
に示すようなものがある。なお、図8は、従来の断面形
状認識装置の制御部を示すブロック図である。図1に示
すように、この断面形状認識装置は、被測定物にスポッ
ト光Lsを照射して当該被測定物に照射像を形成するス
ポット光源1を有している。このスポット光源1は、半
導体レーザであり、半導体レーザ駆動部2に接続されて
いる。また照射像からの反射光Lrを受光する一次元C
CDセンサ3を有している。この一次元CCDセンサ3
の前面には、反射光Lrを集光するレンズ4が取り付け
られている。図3に示すように、一次元CCDセンサ3
は、一直線に並ぶフォトダイオードつまり画素5からな
る受光部3aを有しており、レンズ4を通過した照射像
からの反射光Lrを、これらの画素5において受光して
いる。そして反射光Lrを受光した画素5の位置を基に
照射像の方向を検出している。なお各画素5は、所定時
間内の受光量に応じて生じる電荷の量を基に受光量を検
出している。このようにして、一次元CCDセンサ3に
対する照射像の方向を検知すると、この方向から算出さ
れる角度を基に三角測量の原理を利用して照射像までの
距離を算出できる。この算出方法は、例えば、特願平5
−31986号(特開平6−241784号公報)の発明
の詳細な説明に開示されているような方法である。
2. Description of the Related Art For example, FIG.
There is something like that shown in FIG. 8 is a block diagram showing a control unit of a conventional cross-sectional shape recognition device. As shown in FIG. 1, the cross-sectional shape recognition apparatus includes a spot light source 1 that irradiates a spot light Ls to an object to form an irradiation image on the object. The spot light source 1 is a semiconductor laser, and is connected to a semiconductor laser driving unit 2. One-dimensional C for receiving reflected light Lr from the irradiation image
It has a CD sensor 3. This one-dimensional CCD sensor 3
A lens 4 for condensing the reflected light Lr is attached to the front surface of. As shown in FIG. 3, the one-dimensional CCD sensor 3
Has a light receiving portion 3a composed of photodiodes, that is, pixels 5, aligned in a straight line, and the pixels 5 receive reflected light Lr from an irradiation image passing through the lens 4. The direction of the irradiation image is detected based on the position of the pixel 5 that has received the reflected light Lr. Each pixel 5 detects the amount of received light based on the amount of charge generated according to the amount of received light within a predetermined time. Thus, when the direction of the irradiation image with respect to the one-dimensional CCD sensor 3 is detected, the distance to the irradiation image can be calculated based on the angle calculated from this direction by using the principle of triangulation. This calculation method is described in, for example, Japanese Patent Application No. Hei.
This method is disclosed in the detailed description of the invention of Japanese Patent Application Laid-Open No. 31986 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-241784).

【0003】また断面形状認識装置は、回転自在に支持
されモータ6(駆動手段)により回転駆動されるミラー
7(反射手段)を有している。なおモータの回転軸に
は、モータ6の回転量を示すパルス信号を出力するエン
コーダ8が接続されている。このミラー7は、スポット
光源1からのスポット光Lsを被測定物に向けて照射さ
せると共に、被測定物(図示せず)上に形成される照射
像からの反射光Lrを一次元CCDセンサ3に向けて導
く部材であり、このミラー7を回転させると、スポット
光Lsにより被測定物をスキャンできる。したがって、
スポット光Lsで被測定物をスキャンしつつ照射像まで
の距離を連続的に測定することにより、断面形状を認識
できる。
The cross-sectional shape recognition device has a mirror 7 (reflecting means) rotatably supported and rotationally driven by a motor 6 (driving means). An encoder 8 that outputs a pulse signal indicating the amount of rotation of the motor 6 is connected to the rotation shaft of the motor. The mirror 7 irradiates the spot light Ls from the spot light source 1 toward the object to be measured, and reflects reflected light Lr from an irradiation image formed on the object to be measured (not shown) to the one-dimensional CCD sensor 3. When the mirror 7 is rotated, the object to be measured can be scanned by the spot light Ls. Therefore,
The cross-sectional shape can be recognized by continuously measuring the distance to the irradiation image while scanning the object to be measured with the spot light Ls.

【0004】しかし、上記の被測定物上の照射像は、一
般に、光が照射されている部分とされていない部分の境
が明瞭ではない。このように、反射光などを受光するよ
うな場合は、その受光範囲は拡がりを有することになる
ので、各画素5での受光量は図4に示すグラフのよう
に、照射像の輝度に対応する分布になる。
[0004] However, in the above-mentioned irradiation image on the object to be measured, generally, the boundary between a portion irradiated with light and a portion not irradiated with light is not clear. As described above, when reflected light or the like is received, the light receiving range has an extension. Therefore, the amount of light received by each pixel 5 corresponds to the luminance of the irradiated image as shown in the graph of FIG. Distribution.

【0005】したがって、従来においては、例えば最も
受光強度が大きい画素の位置から照射方向を決定した
り、または各画素の位置と各画素での受光強度とを用い
て、次に示す式(1)から光重心の位置つまり照射され
る光の量が両側で均衡する位置を示す値Kを求め、この
位置を受光位置とみなして照射方向を決定したりしてい
る。なお、iは一次元センサの画素の位置が何ビット目
かを示す値であり、viは一次元センサのiビット目の
画素における出力値である。
Therefore, conventionally, for example, the irradiation direction is determined from the position of the pixel having the highest light receiving intensity, or the following equation (1) is obtained by using the position of each pixel and the light receiving intensity at each pixel. , The value K indicating the position of the center of gravity of the light, that is, the position where the amount of irradiated light is balanced on both sides, is determined, and this position is regarded as the light receiving position to determine the irradiation direction. Note that i is a value indicating the bit position of the pixel of the one-dimensional sensor, and vi is an output value of the i-th pixel of the one-dimensional sensor.

【0006】[0006]

【数1】 (Equation 1)

【0007】ここで、光重心の位置を求めて照射像の方
向を決定する工程を説明する。ミラー7を駆動するモー
タ6が作動されると、モータ6の回転軸に接続するエン
コーダ8のパルス信号がカウンタ9によりカウントさ
れ、スポット光Lsの照射方向がメモリ10に記憶され
る。スポット光Lsの照射方向が検出されると、そのス
ポット光Lsが照射され形成される照射像からの反射光
を一次元CCDセンサ3により受光し、その受光量の測
定値をビデオバッファ11に出力する。ビデオバッファ
11に出力された測定値は、同時に、各画素5毎A/D
コンバータ12により受光量の測定値を示す数値に変換
され、逐次メモリ10に記憶される。全ての画素5の測
定データの数値化が終了すると、メモリ10に記憶され
る照射方向のデータつまり角度と数値化された受光量の
測定値とがCPU13に読み込まれ、式(1)により光
重心の位置が算出される。
Here, a process for determining the position of the center of gravity of the light and determining the direction of the irradiation image will be described. When the motor 6 for driving the mirror 7 is operated, the pulse signal of the encoder 8 connected to the rotation shaft of the motor 6 is counted by the counter 9, and the irradiation direction of the spot light Ls is stored in the memory 10. When the irradiation direction of the spot light Ls is detected, the one-dimensional CCD sensor 3 receives reflected light from an irradiation image formed by irradiation with the spot light Ls, and outputs a measured value of the received light amount to the video buffer 11. I do. The measured value output to the video buffer 11 is simultaneously the A / D of each pixel 5
The data is converted into a numerical value indicating the measured value of the amount of received light by the converter 12, and is sequentially stored in the memory 10. When the digitization of the measurement data of all the pixels 5 is completed, the irradiation direction data stored in the memory 10, that is, the angle and the digitized measured value of the received light amount are read into the CPU 13, and the optical barycenter is calculated by Expression (1). Is calculated.

【0008】この光重心の位置と、予め準備されている
光重心位置と距離との換算テーブル(図示せず)とか
ら、照射像までの距離が算出される。なお換算工程およ
び換算テーブルは、例えば特願平5−31986号の発
明の詳細な説明に開示されている。このような処理を、
スポット光で被測定物をスキャンしながら連続的に行う
ことにより、断面形状を認識している。
The distance to the irradiation image is calculated from the position of the optical center of gravity and a conversion table (not shown) for converting the position of the optical center of gravity and the distance prepared in advance. The conversion step and the conversion table are disclosed, for example, in the detailed description of the invention in Japanese Patent Application No. 5-31986. Such processing,
The cross-sectional shape is recognized by continuously performing the scanning with the spot light on the object to be measured.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受光し
た光の量に応じて生じる電荷の量を基に受光量を検出す
る画素5には、通常、電荷の収容能力に制限があるの
で、強い強度の光を受光して、収容能力以上の電荷が生
じると、いわゆる電荷の飽和現象が発生し、収容できな
い電荷が溢れてしまう。この場合、画素の測定値は、実
際の受光量を示さない。
However, the pixel 5 for detecting the amount of received light based on the amount of electric charge generated in accordance with the amount of received light usually has a limited electric charge accommodating capacity. When light having a capacity higher than the capacity is generated by receiving the light, a so-called charge saturation phenomenon occurs, and charges that cannot be stored overflow. In this case, the measured value of the pixel does not indicate the actual amount of received light.

【0010】このような不具合が、例えば最も受光量が
多い画素や,これに隣接する画素において発生すると、
各画素の受光量の分布を示すグラフは、図5に示すよう
になり、受光量が最も多い画素の位置や、その画素での
受光量の測定値を検出することができない。またこのよ
うなグラフからは、正確な光重心の位置を算出すること
ができない。このような不具合は、単位受光量当たりの
発生電荷量を小さくすることにより回避できるが、単位
受光量当たりの発生電荷量をあまりに小さくすると、測
定精度が低下してしまう。したがって、各測定毎に、単
位受光量当たりの発生電荷量を決定するといった方法も
考えられるが、上記のような不具合を常に防げるもので
はない。
If such a defect occurs in, for example, a pixel receiving the largest amount of light or a pixel adjacent thereto,
A graph showing the distribution of the received light amount of each pixel is as shown in FIG. 5, and the position of the pixel having the largest received light amount and the measured value of the received light amount at that pixel cannot be detected. Further, from such a graph, it is not possible to calculate an accurate position of the optical barycenter. Such a problem can be avoided by reducing the amount of generated charge per unit received light amount. However, if the amount of generated charge per unit received light amount is too small, the measurement accuracy is reduced. Therefore, a method of determining the amount of generated electric charge per unit amount of received light for each measurement is also conceivable. However, such a problem cannot always be prevented.

【0011】そこで本発明の発明者は、相前後する距離
測定作業において測定された受光量の測定値のグラフの
形状つまり増加減少傾向が極めて近似していることに着
目して、本発明をなすに至った。本発明に係る断面形状
認識装置は、一部の画素の受光量測定の出力値が実際の
受光量を示す値ではない場合に、その実際の受光量を示
していない一部の画素の測定値を、過去の受光量測定値
を用いて実際の測定値に対応する値に補正することによ
り、上記問題点を解決することを目的としている。
The inventor of the present invention focuses on the fact that the shape of the graph of the measured value of the amount of received light measured in successive distance measurement operations, that is, the tendency of increase and decrease, is extremely similar. Reached. The cross-sectional shape recognition device according to the present invention, when the output value of the light reception amount measurement of some pixels is not a value indicating the actual light reception amount, the measurement value of some pixels that do not indicate the actual light reception amount Is corrected to a value corresponding to the actual measured value using the measured value of the received light amount in the past, thereby solving the above problem.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明の断面形状認識装置は、被測定物にスポ
ット光を照射して当該被測定物に照射像を形成するスポ
ット光源と、この照射像からの光の受光量を測定する複
数の受光部材からなる受光手段と、前記スポット光を前
記被測定物に導くと共に前記照射像からの光を前記受光
手段に導く反射手段と、当該反射手段を回転させて前記
スポット光を走査させる駆動手段と、前記複数の受光部
材における受光量の測定値を基に前記照射像の重心位置
を算定すると共に当該重心位置までの距離を算出する演
算手段とを有する断面形状認識装置において、当該断面
形状認識装置により既に測定された過去の受光量の測定
値を記憶する記憶手段と、前記複数の受光部材の一部の
受光部材が測定可能範囲を超える光を受光して測定可能
な範囲の限界値が測定値として出力され実際の受光量を
示していない場合に、前記記憶手段により記憶された
記過去の測定値を基にして実際の受光量を示す値を算出
して補正する補正手段とを設けたことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a cross-sectional shape recognition apparatus for irradiating a spot light on an object to form an irradiation image on the object. A light receiving unit comprising a plurality of light receiving members for measuring the amount of light received from the irradiated image, and a reflecting unit for guiding the spot light to the object to be measured and guiding the light from the irradiated image to the light receiving unit, A driving unit for rotating the reflection unit to scan the spot light, and calculating a center of gravity of the irradiation image based on a measured value of the amount of light received by the plurality of light receiving members, and calculating a distance to the center of gravity. A cross-sectional shape recognition device having a calculating means, a storage means for storing a measured value of a past light reception amount already measured by the cross-sectional shape recognition device, and a part of the plurality of light receiving members being measurable. The light outside the range measurable by receiving
The limit value of the appropriate range is output as a measured value and the actual
If not shown, a value indicating the actual amount of received light is calculated based on the past measured values stored by the storage means.
And a correction means for performing correction .

【0013】[0013]

【作用】受光部材が測定可能範囲を超える光を受光する
と、その受光部材からは、実際の受光量を示していない
測定値が出力される。このような場合に、実際の受光量
を示していない測定値を、過去の測定値を用いて、実際
の受光量に相当する値に補正する。
When the light receiving member receives light exceeding the measurable range, the light receiving member outputs a measured value that does not indicate the actual amount of received light. In such a case, the measured value that does not indicate the actual received light amount is corrected to a value corresponding to the actual received light amount using the past measured value.

【0014】[0014]

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、既に説明した部材には同一の符号を
付す。図1は、本実施例の断面形状認識装置のセンサ部
20、すなわちスポット光源1と、一次元CCDセンサ
3と、ミラー8とを有する部分の構造を示す概念図であ
る。この部分の構造は従来の装置と同様である。また図
2は、一次元CCDセンサ3の各種測定値から被測定位
置までの距離を算出する制御部と、センサ部20の一部
とを示すブロック図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The members already described are given the same reference numerals. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a structure of a sensor unit 20 of a cross-sectional shape recognition apparatus of the present embodiment, that is, a portion including a spot light source 1, a one-dimensional CCD sensor 3, and a mirror 8. The structure of this part is the same as that of the conventional device. FIG. 2 is a block diagram showing a control unit for calculating the distance from the various measurement values of the one-dimensional CCD sensor 3 to the position to be measured, and a part of the sensor unit 20.

【0015】図1に示すように、断面形状認識装置のセ
ンサ部20には、スポット光を照射するスポット光源1
が取り付けられている。このスポット光源1の照射口
は、口径を自在に変化させることができるものであるの
で、被測定物の表面状態や測定精度などにより適宜選択
される。またセンサ部20には、スポット光源1からの
スポット光Lsを被測定物に向けて反射するミラー7が
回転自在に取り付けられており、モータ6により駆動さ
れている。したがって、モータ6によりミラー7を回転
させることにより、スポット光Lsで被測定物をスキャ
ンすることができる。なお距離測定は、表面段差が少な
い比較的滑らかな表面を有する物体を被測定物とする場
合、数ミリ秒毎に行っている。このモータ6の駆動軸に
は、モータ6の回転位置を示すパルス信号を生成するエ
ンコーダ8が接続されている。したがってエンコーダ8
からの回転駆動信号をカウンタ9によりカウントしてモ
ータ6の位置を検知することにより、ミラーの位置を
検知でき、スポット光Lsの照射方向を検出することが
できる。なお、検出されたスポット光Lsの照射方向は
メモリ10に記憶される。
As shown in FIG. 1, a spot light source 1 for irradiating a spot light is provided on a sensor section 20 of the sectional shape recognition apparatus.
Is attached. The irradiation port of the spot light source 1 can be freely changed in diameter, and is appropriately selected depending on the surface condition of the object to be measured, measurement accuracy, and the like. A mirror 7 that reflects the spot light Ls from the spot light source 1 toward the object to be measured is rotatably attached to the sensor unit 20, and is driven by a motor 6. Therefore, by rotating the mirror 7 by the motor 6, the object to be measured can be scanned with the spot light Ls. Note that distance measurement is performed every few milliseconds when an object having a relatively smooth surface with a small surface step is used as the object to be measured. An encoder 8 for generating a pulse signal indicating the rotational position of the motor 6 is connected to a drive shaft of the motor 6. Therefore, encoder 8
By detecting the position of the motor 6 by counting the rotation drive signal from the counter 9 by the counter 9, the position of the mirror 7 can be detected and the irradiation direction of the spot light Ls can be detected. Note that the irradiation direction of the detected spot light Ls is stored in the memory 10.

【0016】さらにセンサ部20には、被測定物上のス
ポット光Lsの照射像からの光を受光する一次元CCD
センサ3が取り付けられている。図示するように、この
一次元CCDセンサ3の前面には、スポット光Lsの照
射像など測定対象からの反射光Lrを通過させるレンズ
4が取り付けられており、このレンズ4を通過した反射
光Lrを受光する受光部3aを有している。この受光部
3aは、図3に示すように、直線に並ぶ多数の画素5か
らなっており、測定対象である照射像からの反射光Lr
を受光した画素5の位置によって、受光した光の照射方
向を検出している。なお、受光位置の幅方向のずれを考
慮し、幅の広い画素を用いたり、画素の列を2列以上に
したりしてもよい。一次元CCDセンサ3の各画素5に
より測定された受光量の測定データは、図2に示すビデ
オバッファ11に画像データとして出力される。ビデオ
バッファ11に出力された測定データは、同時に、各画
素5毎にA/Dコンバータ12により数値に変換され、
逐次メモリ10に記憶される。
The sensor section 20 further includes a one-dimensional CCD for receiving light from an irradiation image of the spot light Ls on the object to be measured.
The sensor 3 is attached. As shown in the figure, a lens 4 for passing reflected light Lr from a measurement target such as an irradiation image of a spot light Ls is attached to the front surface of the one-dimensional CCD sensor 3, and the reflected light Lr passing through the lens 4 is attached. Is provided. As shown in FIG. 3, the light receiving section 3a is composed of a number of pixels 5 arranged in a straight line, and reflected light Lr from an irradiation image to be measured.
The irradiation direction of the received light is detected based on the position of the pixel 5 that has received the light. In addition, in consideration of the shift of the light receiving position in the width direction, a wide pixel may be used, or the number of pixels may be two or more. The measurement data of the amount of received light measured by each pixel 5 of the one-dimensional CCD sensor 3 is output as image data to the video buffer 11 shown in FIG. The measurement data output to the video buffer 11 is simultaneously converted into a numerical value by the A / D converter 12 for each pixel 5,
It is sequentially stored in the memory 10.

【0017】なお図2に示すように、このメモリ10は
バス21を介してCPU13、ROM22、RAM23
およびレジスタ24に接続されており、メモリ10に記
憶されている数値化された測定値を自在に転送できるよ
うになっている。つまり、メモリ10に記憶される測定
値をCPU13に読み込んだり、演算の中途で算出され
る数値をレジスタ24に書き込んだり、レジスタ24の
数値を読み込んだりすることができる。このうちCPU
13は、受光量の測定値から光重心の位置を算出する
が、本実施例では、後ほど説明する比較工程と、補正工
程とを行う補正手段にもなっている。
As shown in FIG. 2, the memory 10 is connected to a CPU 13, a ROM 22, a RAM 23 via a bus 21.
And the register 24, so that the digitized measured values stored in the memory 10 can be freely transferred. That is, the measured value stored in the memory 10 can be read into the CPU 13, the numerical value calculated in the middle of the calculation can be written into the register 24, and the numerical value in the register 24 can be read. CPU
Numeral 13 calculates the position of the optical center of gravity from the measured value of the amount of received light. In the present embodiment, it also serves as a correction means for performing a comparison step and a correction step described later.

【0018】またこのバス21には、一次元CCDセン
サ3により、過去において測定された測定データを保存
する過去ビデオバッファ用メモリ31と、過去の測定値
から算出される光重心の位置などの数値が保存される過
去数値用メモリ32が接続されている。したがって、過
去の測定値や光重心の位置を示す数値を用いて、実際の
受光量を示していない測定値を、実際の受光量に相当す
る値に補正することができる。
The bus 21 has a past video buffer memory 31 for storing measurement data measured in the past by the one-dimensional CCD sensor 3, and a numerical value such as the position of the optical center of gravity calculated from the past measurement values. Is stored in the memory 32 for storing past numerical values. Therefore, a measured value that does not indicate the actual amount of received light can be corrected to a value corresponding to the actual amount of received light using the past measured values and numerical values indicating the position of the optical center of gravity.

【0019】このような断面形状認識装置により、被測
定物の断面形状を測定する際の動作の流れを説明する。
まずスポット光源1から被測定物に向けてスポット光L
sを照射し、被測定物上にスポット光Lsの照射像を形
成する。そして照射像からの反射光Lrを、一次元CC
Dセンサ3で受光する。図3に示すように、一次元CC
Dセンサ3は多数の画素5を有しており、各画素5での
受光量の測定データは、ビデオバッファ11に蓄積され
る。そしてこれら一回の測定での測定値の集まり、つま
り測定データ群は、同時にA/Dコンバータにより各画
素5毎に数値化され、一つの測定値群としてメモリ10
に記憶される。
The operation flow when measuring the cross-sectional shape of the object to be measured by such a cross-sectional shape recognition device will be described.
First, a spot light L is directed from a spot light source 1 to an object to be measured.
s, and an irradiation image of the spot light Ls is formed on the object to be measured. Then, the reflected light Lr from the irradiation image is converted into a one-dimensional CC.
The light is received by the D sensor 3. As shown in FIG.
The D sensor 3 has a number of pixels 5, and measurement data of the amount of light received at each pixel 5 is stored in the video buffer 11. A set of measurement values in one measurement, that is, a measurement data group is simultaneously digitized for each pixel 5 by an A / D converter, and is stored in the memory 10 as one measurement value group.
Is stored.

【0020】次に、この測定値群の測定値の中に、補正
する必要のある測定値があるか否かを判断する。この判
断は、画素5の測定値として、測定可能範囲の最大値を
示す測定値が存在するか否かで判断する。測定値が測定
可能範囲の最大値である画素が、実際にはさらに多くの
光を受光している場合、その測定値を補正する必要があ
るからである。
Next, it is determined whether or not any of the measured values of the measured value group needs to be corrected. This determination is made based on whether or not a measured value indicating the maximum value of the measurable range exists as the measured value of the pixel 5. This is because when a pixel whose measured value is the maximum value of the measurable range actually receives more light, the measured value needs to be corrected.

【0021】このとき、測定可能範囲の最大値を示す値
が存在せず、図4に示すように、各画素5の実際の受光
量の分布が全体に亘って測定されている場合は、測定値
を補正する必要がない。したがって、先に示した式
(1)に、各画素5の位置と、その位置での受光量の測
定値を代入して、光重心の位置を算出し、これを基に決
定される照射像の方向と、三角測量の原理とにより、照
射像までの距離を算出する。一方、測定可能範囲の最大
値を示す値が存在する場合、つまり図5に示すように、
グラフから受光量が極大である位置が読み取れない場合
は、実際の受光量を示していない測定値を、実際の受光
量に対応する値に補正する必要がある。
At this time, if there is no value indicating the maximum value of the measurable range and the distribution of the actual amount of received light of each pixel 5 is measured over the entirety as shown in FIG. There is no need to correct the value. Therefore, the position of each pixel 5 and the measured value of the amount of received light at that position are substituted into the above equation (1) to calculate the position of the optical center of gravity, and the irradiation image determined based on this is calculated. And the principle of triangulation, the distance to the irradiation image is calculated. On the other hand, when there is a value indicating the maximum value of the measurable range, that is, as shown in FIG.
If the position where the amount of received light is maximum cannot be read from the graph, it is necessary to correct a measured value that does not indicate the amount of received light to a value corresponding to the amount of received light.

【0022】その工程は、次に示すとおりである。測定
値群の中に、画素5の測定可能範囲の最大値を示す測定
値が存在し、補正の必要があると判断されると、その測
定値群の測定値と、補正の必要がなかった過去の測定値
群の測定値とを比較する。比較に用いる過去の測定値群
には、通常、直近つまり数ミリ秒前に行った測定での測
定値群を用いる。この比較では、処理中の測定値群のグ
ラフと、過去の測定値群のグラフとを、縦軸の値つまり
受光量の測定値の増加減少傾向が一致するような位置
で、重ね合わせることを目的としている。
The steps are as follows. In the measured value group, a measured value indicating the maximum value of the measurable range of the pixel 5 exists, and when it is determined that the correction is necessary, the measured value of the measured value group and the corrected value are unnecessary. The measured values of the past measured value group are compared with the measured values. As the past measurement value group used for comparison, a measurement value group in the latest measurement, that is, a measurement performed several milliseconds ago is usually used. In this comparison, the graph of the measured value group being processed and the graph of the past measured value group are superimposed at a position where the values on the vertical axis, that is, the measured values of the received light amount increase and decrease coincide with each other. The purpose is.

【0023】比較を行う比較工程を、図7に示す比較ル
ーチンを用いて具体的に説明すると、まず処理中の測定
値群のグラフG1と、過去の測定値群のグラフG2と
を、図6に示すように、同一のシートに描く(S1)。
このとき、グラフ相互G1,G2をY軸方向に相対平行
移動させ、光を受光していない画素5の受光量の測定値
レベルを相互に一致させる。
The comparison process for performing the comparison will be specifically described with reference to a comparison routine shown in FIG. 7. First, a graph G1 of a measured value group during processing and a graph G2 of a past measured value group are shown in FIG. As shown in (1), drawing is performed on the same sheet (S1).
At this time, the graphs G1 and G2 are relatively parallelly moved in the Y-axis direction so that the measured light-receiving levels of the pixels 5 that do not receive light coincide with each other.

【0024】次に、処理中の測定値のグラフについて、
所定の画素(In1 )からIn2 個目の画素までの受光量の
総和Sf を式(2)によって求めると共に、In3 個目か
ら所定の位置の画素(In4 )までの画素の受光量の総和
Sb を式(3)によって求める(S2)。また同様に、
過去の測定値のグラフについても、所定の画素(In1
からIn2 個目の画素までの受光量の総和S f´を式
(4)によって求めると共に、In3 個目から所定の位置
の画素(In4 )までの画素の受光量の総和S b´を式
(5)によって求める(S3)。
Next, regarding the graph of the measured value during processing,
The sum Sf of the amount of light received from a given pixel (In 1) to In 2 -th pixels with calculated by Equation (2), the received light amount of the pixel from the 3 th In to a predetermined position of the pixel (In 4) Is obtained by equation (3) (S2). Similarly,
For the graph of the past measurement value, the specified pixel (In 1 )
From the received light amount of the sum S f'up In 2 -th pixels with calculated by Equation (4), the sum of the received light amount of the pixel from the 3 th In to a predetermined position of the pixel (In 4) S b' Is obtained by equation (5) (S3).

【0025】[0025]

【数2】 (Equation 2)

【0026】なお各総和を求める際には、先に一致させ
た測定値レベルを基準つまり0としている。また、In1
〜In4 の数値は、比較工程において説明の都合上用いて
いる画素位置を示す数値であり、実際の測定時の画素位
置を現すものではない。このようにして算出した数値を
式(6)に代入して、評価関数Hを求める(S4)。こ
の一連の工程(S1〜S4)からなる比較作業を、グラ
フ相互をX方向に一画素ずつ相対平行移動させる毎に行
い、評価関数が最も小さくなるグラフの重ね合わせ位置
を求める。なお、ここで説明した工程は、原理を容易に
理解するための工程であり、同様の原理に基づく他の方
法を用いてもよいのはもちろんである。また最適の重ね
合わせ位置を決定する評価方法は、この原理に基づく方
法に限られるものでなく、例えば、X軸の値が同一であ
る各グラフの測定値、つまりこの実施例であれば、画素
位置がInである処理中の測定値V´を過去の測定値V″
で割るという作業をIn1 からIn2 までの画素と、In3
らIn4 までの画素について行い、求められた数値群の標
準偏差が最も小さくなる位置を最も適する重ね合わせ位
置とするなどというように、種々の方法を用いることが
できる。
When obtaining each sum, the measured value level previously matched is set as a reference, that is, 0. Also In 1
Figures -In 4 is a numerical value indicating the pixel position using the convenience of explanation in the comparison step, it does not represent the actual pixel positions at the time of measurement. The numerical value calculated in this way is substituted into the equation (6) to obtain an evaluation function H (S4). The comparison operation including the series of steps (S1 to S4) is performed each time the graphs are relatively translated in the X direction one pixel at a time, and a superimposed position of the graph with the smallest evaluation function is obtained. Note that the steps described here are steps for easily understanding the principle, and it goes without saying that other methods based on the same principle may be used. Further, the evaluation method for determining the optimum superposition position is not limited to the method based on this principle. For example, the measurement value of each graph having the same X-axis value, that is, in this embodiment, the pixel value The measured value V ′ during the processing at the position In is replaced with the past measured value V ″.
The work of dividing by the pixels from In 1 to In 2 and the pixels from In 3 to In 4 is performed, and the position where the standard deviation of the obtained numerical value group is the smallest is set as the most suitable overlapping position, and so on. In addition, various methods can be used.

【0027】比較工程で最適の重ね合わせ位置が求まる
と、この最適の重ね合わせ位置での比率と、過去の測定
値とを基に、実際の受光量が示されていない測定値を、
実際の受光量に対応する値に補正する(補正工程)。つ
まり、過去の測定値であるv″にHを乗じて二点鎖線上
のv′をもとめるのである。
When the optimum superposition position is determined in the comparison step, a measured value for which the actual received light amount is not indicated is calculated based on the ratio at the optimum superposition position and the past measured value.
Correction is made to a value corresponding to the actual amount of received light (correction step). That is, v ′ on the two-dot chain line is obtained by multiplying v ″ which is a past measurement value by H.

【0028】このようにして測定値を補正すると、光重
心の位置を求める際に、図6において二点鎖線で示され
る分の受光量を用いることができるようになる。この部
分の受光量を用いるようになると、より正確な光重心を
求めることができる。つまり、例えば、二点鎖線で示す
領域Pを含めない場合、In2からIn3までの画素での
受光量の測定値は一定ということになる。しかし、実際
には二点鎖線で示されるように、その区間での受光量の
変化が非常に大きい場合もある。この場合などは、光重
心の位置を求める際、二点鎖線で示す領域Pの受光量が
最も重要である。また、図5に、破線で示されるような
測定誤差Mが生じていた場合、その誤差Mが、光重心の
位置算出に及ぼす影響は、二点鎖線で示す領域Pを含め
るか否かにより、大きく異なってくる。
When the measured value is corrected in this manner, the amount of light received as indicated by the two-dot chain line in FIG. 6 can be used when determining the position of the optical center of gravity. If the amount of light received in this portion is used, a more accurate optical barycenter can be obtained. That is, for example, when the region P indicated by the two-dot chain line is not included, the measured value of the amount of received light in the pixels from In 2 to In 3 is constant. However, in practice, as shown by a two-dot chain line, the change in the amount of received light in that section may be very large. In such a case, when obtaining the position of the optical center of gravity, the amount of light received in the region P indicated by the two-dot chain line is most important. In addition, when a measurement error M as shown by a broken line in FIG. 5 occurs, the influence of the error M on the calculation of the position of the optical center of gravity includes an area P indicated by a two-dot chain line. It depends greatly on whether or not.

【0029】このようにして、処理中の測定値の補正が
終了すると、補正が必要ない場合と同様に、式(1)に
各画素位置と、その画素での受光量の測定値を代入し
て、光重心の位置を算出する。そして、これを基に決定
される照射像の方向と、三角測量の原理とにより、照射
像までの距離を算出する。
When the correction of the measured value during the processing is completed in this way, the pixel position and the measured value of the amount of received light at the pixel are substituted into the equation (1), as in the case where the correction is not required. Then, the position of the optical center of gravity is calculated. Then, the distance to the irradiation image is calculated based on the direction of the irradiation image determined based on this and the principle of triangulation.

【0030】光重心の位置が算出されると、この光重心
の位置と、予め準備されている光重心位置と距離との換
算テーブルとから、照射像までの距離を算出する。この
ような一連の作業を、スポット光で被測定物をスキャン
しながら連続的に行い、断面形状を認識する。
When the position of the optical center of gravity is calculated, the distance to the irradiation image is calculated from the position of the optical center of gravity and a conversion table of the optical center of gravity position and the distance prepared in advance. Such a series of operations is continuously performed while scanning the object to be measured with the spot light, and the cross-sectional shape is recognized.

【0031】このように、本発明にあっては、一部の受
光部材が測定可能範囲を超える光を受光し、実際の受光
量を示していない値が測定値として出力される場合に、
その実際の測定値を、過去の測定値を基にして算出し補
正するので、光重心の位置をより正確に測定することが
できる。したがって、より正確に被測定位置間での距離
を測定することができる。
As described above, according to the present invention, when some of the light receiving members receive light exceeding the measurable range and a value that does not indicate the actual received light amount is output as a measured value,
The actual measured value is calculated and supplemented based on past measured values.
Since positive, it is possible to measure the position of the optical center of gravity more accurately. Therefore, the distance between the measured positions can be measured more accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 断面形状認識装置を示す概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing a cross-sectional shape recognition device.

【図2】 実施例の断面形状認識装置の制御部を示すブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a control unit of the cross-sectional shape recognition device according to the embodiment.

【図3】 一次元CCDセンサの受光部を示す平面図で
ある。
FIG. 3 is a plan view showing a light receiving section of the one-dimensional CCD sensor.

【図4】 受光量の測定値から描いたグラフを示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a graph drawn from measured values of the amount of received light.

【図5】 受光量の測定値から描いたグラフを示す別の
図である。
FIG. 5 is another diagram showing a graph drawn from measured values of the amount of received light.

【図6】 2つのグラフを重ね合わせて描いた状態を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a state where two graphs are drawn in an overlapping manner.

【図7】 比較工程を示すフローチャート図である。FIG. 7 is a flowchart illustrating a comparison step.

【図8】 従来の断面形状認識装置の制御部を示すブロ
ック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a control unit of a conventional cross-sectional shape recognition device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…スポット光源、 3…一次元CC
Dセンサ、8…ミラー、 10…
メモリ、13…CPU、 31…
過去ビデオバッファ用メモリ、32…過去数値データ用
メモリ。
1: spot light source, 3: one-dimensional CC
D sensor, 8 ... Mirror, 10 ...
Memory, 13 ... CPU, 31 ...
Past video buffer memory, 32... Past numeric data memory.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被測定物にスポット光を照射して当該被
測定物に照射像を形成するスポット光源と、この照射像
からの光の受光量を測定する複数の受光部材からなる受
光手段と、前記スポット光を前記被測定物に導くと共に
前記照射像からの光を前記受光手段に導く反射手段と、
当該反射手段を回転させて前記スポット光を走査させる
駆動手段と、前記複数の受光部材における受光量の測定
値を基に前記照射像の重心位置を算定すると共に当該重
心位置までの距離を算出する演算手段とを有する断面形
状認識装置において、 当該断面形状認識装置により既に測定された過去の受光
量の測定値を記憶する記憶手段と、 前記複数の受光部材の一部の受光部材が測定可能範囲を
超える光を受光して測定可能な範囲の限界値が測定値と
して出力され実際の受光量を示していない場合に、前記
記憶手段により記憶された前記過去の測定値を基にして
実際の受光量を示す値を算出して補正する補正手段とを
設けたことを特徴とする断面形状認識装置。
1. A spot light source for irradiating a spot light on an object to form an irradiation image on the object, and a light receiving means comprising a plurality of light receiving members for measuring an amount of light received from the irradiation image. Reflecting means for guiding the spot light to the object to be measured and guiding light from the irradiation image to the light receiving means,
A driving unit for rotating the reflection unit to scan the spot light, and calculating a center of gravity of the irradiation image based on a measured value of the amount of light received by the plurality of light receiving members, and calculating a distance to the center of gravity. A cross-sectional shape recognizing device having a calculating means, a storage means for storing a measured value of a past light reception amount already measured by the cross-sectional shape recognizing device, and a part of the plurality of light receiving members having a measurable range. The limit value of the range that can be measured by receiving light exceeding
Output and does not indicate the actual received light amount,
A correction means for calculating and correcting a value indicating the actual amount of received light based on the past measured values stored in the storage means .
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