[發(fā)明專利]光學(xué)式計(jì)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 02107961.7
• 申請(qǐng)日: 2002-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN1376895A
• 公開（公告）日: 2002-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岡田道俊;松永達(dá)也;河內(nèi)雅弘;真野光治
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 歐姆龍株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G01B21/20
• 分類號(hào): G01B21/20;G06T1/00;G06T7/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 楊梧,馬高平

???????????????????????????技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在檢查計(jì)量對(duì)像物體的斷面輪廓形狀等情況下利用適合的光切斷法的光學(xué)式計(jì)量裝置，特別是涉及對(duì)因表面特性等引起濃度不均勻的光切斷的輪廓線像難于計(jì)量對(duì)像物體也能進(jìn)行高精計(jì)量的光學(xué)式計(jì)量裝置。

???????????????????????????背景技術(shù)

具有下述構(gòu)成的利用光切斷法的光學(xué)式計(jì)量裝置(也稱為“位移檢測(cè)器”)是公知的，該裝置具有：把來(lái)自光源的光整形成窄斷面光并以規(guī)定的角度照射在計(jì)量對(duì)像物體表面上的照明裝置、從與窄斷面光照射角度不同的角度使用二維攝像元件對(duì)計(jì)量對(duì)像物體表面的窄斷面光照射位置進(jìn)行攝影而取得包含光切斷面的斷面輪廓線像的圖像的攝像裝置、就由該攝影裝置獲得的光切斷面輪廓線圖像通過(guò)進(jìn)行規(guī)定的處理來(lái)生成計(jì)量值和/或判定值的計(jì)量裝置。在此，窄斷面光的斷面構(gòu)成的直線方向在二維攝影元件的視野中與垂直掃描方向?qū)?yīng)。另外，當(dāng)計(jì)量裝置(一般稱檢測(cè)頭)與計(jì)量對(duì)像物體的距離變化時(shí)，窄斷面光構(gòu)成的斷面輪廓線像在計(jì)量對(duì)像物體表面上移動(dòng)的方向在二維攝像元件的視野中與水平掃描方向?qū)?yīng)。因此在二維攝像元件的受光面上形成光切斷面的斷面輪廓像。

按照該光學(xué)式計(jì)量裝置，由于采用具有直線形斷面的窄斷面光作為切斷光，所以如采用具有點(diǎn)狀斷面的斑點(diǎn)光作為切斷光那樣，即使不使切斷光和計(jì)量對(duì)像物體相對(duì)移動(dòng)，也可以成批取得沿一確定直線一連串計(jì)量點(diǎn)的信息。因此，如果例如應(yīng)用在流水生產(chǎn)線上的工業(yè)制品的檢查時(shí)，則可以根據(jù)這些一連串的計(jì)量點(diǎn)的信息，精確測(cè)量計(jì)量物體表面各部分的尺寸，迅速而準(zhǔn)確地判斷制品是否優(yōu)良。

在這種工業(yè)制品的檢查等中，如果設(shè)想具有各種表面特性的計(jì)量對(duì)像物體就不行。在工業(yè)制品中因?yàn)楸砻嫣匦?例表面的粗糙度，色彩等)不是一樣的，所以反射率在局部上是不同的。

在這樣的情況下，如設(shè)反射率高的部分為A部，設(shè)反射率低的部分為B部，在照射在計(jì)量對(duì)像物體上的窄斷面的光中，當(dāng)以照射在A部上的窄斷面光部分像映出成鮮明的攝影條件用二維攝影元件進(jìn)行攝影時(shí)，照射在B部上的窄斷面的光部分的像輝度就不足。反之當(dāng)以照射在B部上的窄斷面的光部分的像映出成鮮明的攝影條件利用二維攝影元件進(jìn)行攝影時(shí)，往往因A部的圖像輝度飽和而不能進(jìn)行正常的計(jì)量。

在圖41(a)和(b)中示出了這種情況。在圖41(a)中，在左側(cè)示出了沿窄斷面光的照射位置的計(jì)量對(duì)像物體的側(cè)斷面，在右側(cè)示出被二維攝像元件得到的圖像。該計(jì)量對(duì)像物體存在圖中用空白表示的左半份區(qū)域和用全部涂黑表示的右半份區(qū)域。左半份區(qū)域的反射率大，圖中用兩個(gè)粗而長(zhǎng)的箭頭表示，右半份區(qū)域的反射率小，圖中用細(xì)而短的箭頭表示。另外，如果看被二維攝像元件得到的圖像，則作為橫方向長(zhǎng)的長(zhǎng)方形描繪的是二維攝像元件的一個(gè)畫面份的圖像。圖中左方向相當(dāng)于窄斷面元的斷面光線方向，而上下方向相當(dāng)于計(jì)量物體的高度方向。在一畫面份的圖像內(nèi)左下描繪的并向左右方向延伸的粗直線是照射在計(jì)量對(duì)像物體上的窄斷面光的照射光的像。這個(gè)粗直線本應(yīng)大致沿伸到畫面左右方的整個(gè)寬度。在這個(gè)例子中，因?yàn)橛?jì)量對(duì)像物體的右半份區(qū)域的反射率小，而相當(dāng)于右半份的部分不能得到充分的輝度，因此在圖中缺少用虛線表示的右半份。如果根據(jù)這樣的圖樣進(jìn)行計(jì)量，雖然能計(jì)量計(jì)量對(duì)像物體的左半份區(qū)的一連串的高度(斷面輪廓線)，但對(duì)右半份區(qū)域完全不能計(jì)量該一連串的高度。

在圖40(b)中，該計(jì)量對(duì)像物體具有占據(jù)左側(cè)大部分的左側(cè)區(qū)域和占據(jù)右側(cè)大部分的右側(cè)區(qū)域，以及被這兩個(gè)區(qū)域夾著的凹槽。左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域的反射率，圖中用粗而長(zhǎng)的兩個(gè)箭頭表示，被虛線包圍的區(qū)域的反射率小，圖中用細(xì)而短的一個(gè)箭頭表示。另外，如果看被二維攝像元件得到的圖像，則在一部畫面份圖像內(nèi)的部的下部描繪的并且向左右方向延伸的中央中間斷開的粗直線是照射在計(jì)量對(duì)像物體上的窄斷面光的照射光的像。在這個(gè)例子中，因?yàn)閷?duì)像物體的凹槽區(qū)域的反射率小，而相當(dāng)于凹槽區(qū)域的部分不能得到充分的輝度，因此在圖中被左右方向延伸的粗直線的虛線包圍的中央部分缺失。如果根據(jù)這樣的圖像進(jìn)行計(jì)量，雖然能計(jì)量除對(duì)像物體的凹槽區(qū)域以外的左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域的一連串的高度(斷面輪廓線)，但對(duì)凹槽區(qū)域卻不能計(jì)量所述的一連串的高度。

另外，在工業(yè)制品中，因?yàn)楸砻婢植績(jī)A斜而使引起反射率局部不同，在這種情況下，因反射光量不足而使圖像變暗，往往也不能進(jìn)行正常計(jì)量。