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公開番号2025163712
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024067163
出願日2024-04-18
発明の名称光学式変位計測システム
出願人株式会社キーエンス
代理人弁理士法人佐野特許事務所
主分類G01B 11/25 20060101AFI20251023BHJP(測定;試験)
要約【課題】適切な測定条件をユーザが選択するための設定を効率化することができる光学式変位計測システムを提供する。
【解決手段】光学式変位計測システムの制御部は、移動機構により投受光モジュール及びワークを、少なくとも共通範囲を含む各測定範囲内で相対移動させながら、複数の露光時間の各々に基づいてワークの複数の受光画像を順次取得するように投受光モジュールを制御し、複数の露光時間の各々で、複数の受光画像に基づいてワークの形状を示すXYZ座標情報を取得し、XYZ座標情報に基づいてワークの形状を示すワーク画像を生成し、複数の露光時間の各々に対応する複数のワーク画像を表示する設定画面を生成する。設定装置は、設定画面を介して、複数の露光時間から1つの露光時間の選択を受け付けた後、選択された露光時間に基づいて取得された複数の受光画像に対して実行する画像処理パラメータの調整を受付可能に構成される。
【選択図】図9C
特許請求の範囲【請求項１】
Ｘ方向に延びるスリット光をワークに照射する投光部と、前記Ｘ方向に対応するＵ方向と、前記Ｕ方向に直交するＶ方向とに二次元配列された複数の画素を有し、前記複数の画素により前記ワークで反射された反射光を受光し、受光量分布を示す受光画像を出力するイメージセンサと、を有する投受光モジュールと、
前記投受光モジュール及び前記ワークを相対移動させる移動機構と、
前記投受光モジュール及び前記移動機構の制御条件を設定するための設定装置と、
前記制御条件に基づいて、前記投受光モジュール及び前記移動機構を制御する制御部と、
を備え、
前記制御条件は、前記イメージセンサの互いに異なる複数の露光時間を含み、
前記制御部は、
前記移動機構により前記投受光モジュール及び前記ワークを、少なくとも共通範囲を含む各測定範囲内で相対移動させながら、前記複数の露光時間の各々に基づいて前記ワークの複数の前記受光画像を順次取得するように前記投受光モジュールを制御し、
前記複数の露光時間の各々で、複数の前記受光画像に基づいて前記ワークの形状を示すＸＹＺ座標情報を取得し、前記ＸＹＺ座標情報に基づいて前記ワークの形状を示すワーク画像を生成し、
前記複数の露光時間の各々に対応する複数の前記ワーク画像を表示する設定画面を生成し、
前記設定装置は、前記設定画面を介して、前記複数の露光時間から１つの露光時間の選択を受け付けた後、前記選択された露光時間に基づいて取得された複数の前記受光画像に対して実行する画像処理パラメータの調整を受付可能に構成される、
光学式変位計測システム。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
Ｘ方向に延びるスリット光をワークに照射する投光部と、前記Ｘ方向に対応するＵ方向と、前記Ｕ方向に直交するＶ方向とに二次元配列された複数の画素を有し、前記複数の画素により前記ワークで反射された反射光を受光し、受光量分布を示す受光画像を出力するイメージセンサと、を有する投受光モジュールと、
前記投受光モジュール及び前記ワークを相対移動させる移動機構と、
前記投受光モジュール及び前記移動機構の制御条件を設定するための設定装置と、
前記制御条件に基づいて、前記投受光モジュール及び前記移動機構を制御する制御部と、
を備え、
前記制御条件は、前記イメージセンサの互いに異なる複数の露光時間を含み、
前記制御部は、
前記移動機構により前記投受光モジュール及び前記ワークを、少なくとも共通範囲を含む各測定範囲内で相対移動させながら、前記複数の露光時間の各々に基づいて前記ワークの複数の前記受光画像を順次取得するように前記投受光モジュールを制御し、
前記複数の露光時間の各々で、複数の前記受光画像に基づいて前記ワークの形状を示すＸＹＺ座標情報を取得し、前記ＸＹＺ座標情報に基づいて前記ワークの形状を示すワーク画像を生成し、
前記複数の露光時間の各々に対応する複数の前記ワーク画像を表示する設定画面を生成し、
前記制御条件は、前記測定範囲、前記移動機構の移動速度を含む駆動制御パラメータ、及び前記測定範囲内での前記イメージセンサの撮像回数を含み、
前記設定装置は、前記測定範囲、前記測定範囲内での前記イメージセンサの撮像回数、及び前記複数の露光時間の各々に基づいて、前記駆動制御パラメータを決定する、
光学式変位計測システム。
【請求項３】
前記複数の露光時間は、第１の露光時間と前記第１の露光時間とは異なる第２の露光時間とを含み、
前記制御部は、
前記移動機構により前記投受光モジュール及び前記ワークを一の前記測定範囲内で相対移動させながら、前記第１の露光時間に基づいて前記ワークの複数の前記受光画像を取得するように前記イメージセンサを制御し、
前記第１の露光時間に基づいて複数の前記受光画像の取得が終了した後、自動的に、前記移動機構により前記投受光モジュール及び前記ワークを他の前記測定範囲内で相対移動させながら、前記第２の露光時間に基づいて前記ワークの複数の前記受光画像を取得するように制御する、請求項１又は２に記載の光学式変位計測システム。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１の露光時間で取得された複数の前記受光画像に基づいて、前記ＸＹＺ座標情報を取得している間に、前記第２の露光時間に基づいて複数の前記受光画像を取得する、請求項３に記載の光学式変位計測システム。
【請求項５】
前記設定装置は、前記複数の露光時間の各々での前記ＸＹＺ座標情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、
前記設定画面を介して、前記設定画面に表示する前記ワーク画像として、前記ワークのＸＹ平面におけるＺ方向の高さを示す距離画像又は前記ワークの三次元形状を示す三次元画像の切替指示を受け付けると、前記記憶部に記憶されている前記ＸＹＺ座標情報に基づいて、前記切替指示に応じて前記距離画像又は前記三次元画像に切り替えた前記設定画面を生成する、請求項１又は２に記載の光学式変位計測システム。
【請求項６】
前記複数の露光時間の少なくとも二つに対応する複数の前記ワーク画像を並べて表示した前記設定画面を生成し、
並べて表示された複数の前記ワーク画像のいずれかに対する前記切替指示を受け付けると、並べて表示された複数の前記ワーク画像の残りにも前記切替指示を適用する、請求項５に記載の光学式変位計測システム。
【請求項７】
前記複数の露光時間は、第１の露光時間と前記第１の露光時間とは異なる第２の露光時間とを含み、
前記制御部は、
前記第１の露光時間に対応する前記ワーク画像を表示する前記設定画面を生成し、
前記第２の露光時間に対応する前記ワーク画像を前記設定画面に表示する指示を受け付けると前記第１の露光時間に対応する前記ワーク画像に対する前記切替指示を前記第２の露光時間に対応する前記ワーク画像にも適用して前記第２の露光時間に対応する前記ワーク画像を前記設定画面に表示する、請求項５に記載の光学式変位計測システム。
【請求項８】
前記制御部は、
前記複数の露光時間の少なくとも二つに対応する複数の前記ワーク画像を並べて表示した前記設定画面を生成し、
並べて表示された複数の前記ワーク画像のいずれかに対する拡大縮小及び角度を含む表示条件の変更指示を受け付けると、並べて表示された複数の前記ワーク画像の残りも変更後の前記表示条件に基づいて前記設定画面に表示する、請求項１又は２に記載の光学式変位計測システム。
【請求項９】
前記複数の露光時間は、第１の露光時間と前記第１の露光時間とは異なる第２の露光時間とを含み、
前記制御部は、
前記第１の露光時間に対応する前記ワーク画像を表示する前記設定画面を生成し、
前記第２の露光時間に対応する前記ワーク画像を前記設定画面に表示する指示を受け付けると前記第１の露光時間に対応する前記ワーク画像に対する拡大縮小及び角度を含む表示条件を維持したまま、前記第２の露光時間に対応する前記ワーク画像を前記設定画面に表示する、請求項１又は２に記載の光学式変位計測システム。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記設定画面を介して、前記複数の露光時間のうち少なくとも一つの変更を受け付けると、前記変更に係る露光時間を含む前記制御条件に基づいて、前記移動機構により前記投受光モジュール及び前記ワークを前記測定範囲内で相対移動させながら、前記ワークの複数の前記受光画像を順次取得するように前記投受光モジュールを制御し、
前記変更に係る露光時間で、複数の前記受光画像に基づいて前記変更後の前記ＸＹＺ座標情報を取得し、前記変更後の前記ＸＹＺ座標情報に基づいて前記変更後の前記ワーク画像を生成し、前記設定画面の表示を更新する、請求項１又は２に記載の光学式変位計測システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、三角測距方式により測定対象物の変位を検出する光学式変位計測システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
光切断方式の光学式変位計測システムにおいては、投光部から線状の断面を有する帯状の光が測定対象物（以下、ワークと呼ぶ。）上に照射され、その反射光が２次元の受光素子（イメージセンサ）により受光される。受光素子により得られる受光量分布のピークの位置に基づいて、ワークのプロファイル（二次元断面プロファイル）が測定され、二次元断面プロファイルからワークの形状を示すワーク画像が生成される。
【０００３】
従来の光学式変位計測システムでは、ユーザが二次元断面プロファイル単位の受光量情報を確認しながら明るさ（イメージセンサの露光時間）を調整していた。
【０００４】
一方、露光時間を含む複数の測定条件それぞれで測定した立体形状データに基づく画像が表示され、ユーザが画像を確認しながら最適な測定条件を選択することができるものが知られている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－０５５８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の光学式変位計測システムにおいて、ユーザが二次元断面プロファイル単位の受光量情報ではなく、ワーク画像によって測定範囲を全体的に確認しながら明るさを調整することができれば、より適切な調整が期待できる。
【０００７】
しかしながら、従来の光学式変位計測システムにおいてユーザがワーク画像によって測定範囲を全体的に確認しながら明るさを調整できるようにするためには、投受光モジュールとワークとの相対移動が必要となる。このため、光学式変位計測システムにおいて、露光条件を変えて撮り直すには、複数の露光条件それぞれで同一の相対移動又は逆方向の相対移動が再現された上で撮影される必要がある。つまり、ユーザは、「露光条件を変更し、その後、同一の相対移動を行わせる」という作業を露光条件毎に繰り返し行い、各露光条件で撮られたワーク画像を別途比較するなどして、いずれの露光条件を最終的に選択するかを決定することを強いられる。したがって、従来の光学式変位計測システムでは、適切な露光時間をユーザが選択するまでに手間と時間がかかってしまう。
【０００８】
特許文献１では、露光時間を含む複数の測定条件からユーザが最適な測定条件を選択することができるものの、微調整をする余地はなかった。例えば、まずは適切な露光時間を選択した後、更に正確な計測が可能となるように、当該露光時間で得られた受光画像に対して画像処理パラメータを調整したくなる場合が考えられるが、特許文献１ではその点が考慮されていなかった。また、特許文献１では、移動機構の制御パラメータについて最適化することも考慮されていなかった。
【０００９】
本発明は、適切な測定条件をユーザが選択するための設定を効率化することができる光学式変位計測システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一局面に係る光学式変位計測システムは、Ｘ方向に延びるスリット光をワークに照射する投光部と、前記Ｘ方向に対応するＵ方向と、前記Ｕ方向に直交するＶ方向とに二次元配列された複数の画素を有し、前記複数の画素により前記ワークで反射された反射光を受光し、受光量分布を示す受光画像を出力するイメージセンサと、を有する投受光モジュールと、前記投受光モジュール及び前記ワークを相対移動させる移動機構と、前記投受光モジュール及び前記移動機構の制御条件を設定するための設定装置と、前記制御条件に基づいて、前記投受光モジュール及び前記移動機構を制御する制御部と、を備える。前記制御条件は、前記イメージセンサの互いに異なる複数の露光時間を含む。前記制御部は、前記移動機構により前記投受光モジュール及び前記ワークを、少なくとも共通範囲を含む各測定範囲内で相対移動させながら、前記複数の露光時間の各々に基づいて前記ワークの複数の前記受光画像を順次取得するように前記投受光モジュールを制御し、前記複数の露光時間の各々で、複数の前記受光画像に基づいて前記ワークの形状を示すＸＹＺ座標情報を取得し、前記ＸＹＺ座標情報に基づいて前記ワークの形状を示すワーク画像を生成し、前記複数の露光時間の各々に対応する複数の前記ワーク画像を表示する設定画面を生成し、前記設定装置は、前記設定画面を介して、前記複数の露光時間から１つの露光時間の選択を受け付けた後、前記選択された露光時間に基づいて取得された複数の前記受光画像に対して実行する画像処理パラメータの調整を受付可能に構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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