形狀測量方法和形狀測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及從被投影到在規(guī)定方向移動的目標物上的狹縫光的反射光抽出光切 斷線，基于該光切斷線測量目標物的立體形狀的形狀測量方法和形狀測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為測量運送中的目標物的立體形狀的技術(shù)，有光切斷法。
[0003] 具體而言，光切斷法實施如下。
[0004] 首先，在運送中的目標物的上方從相對于運送方向傾斜規(guī)定的角度配置的光源在 目標物的寬度方向（與目標物的運送方向正交的方向）照射板狀或線狀的光線。
[0005] 因為光源相對于運送方向傾斜，所以由來自光源的光線所形成的像的位置隨目標 物表面的凹凸而變化。由設(shè)置于目標物的垂直上方的攝像機或其它攝像裝置對可從目標物 的表面反射來的像即光切斷線進行攝像。
[0006] 基于光源與攝像裝置的位置關(guān)系和圖像上的光切斷線，檢測光切斷線上的目標物 的形狀。
[0007] 通過在目標物的長度方向連續(xù)進行光切斷線上的目標物的形狀的檢測，或者對在 運送方向移動的目標物連續(xù)地實施形狀的檢測，可測量目標物整體的三維形狀。
[0008] 在光切斷法中，從捕捉到光切斷線的圖像排除外部干擾及噪聲的影響，準確而敏 銳地抽出光切斷線至關(guān)重要。
[0009] 為了達到本目的，提出了各種提案。
[0010] 例如，在日本專利第2913903號公報（專利文獻1)中，通過使用激光器作為光源， 在攝像裝置的鏡頭前配置僅僅透過激光的干涉濾光片，可使切斷光以外的光成分截斷，排 除外部干擾成分。
[0011] 在日本特開平7-324915號公報（專利文獻2)中，通過使用激光器狹縫光作為光 源，將光學(xué)濾光片與攝像裝置的鏡頭組合起來，可去除外部干擾成分及噪聲成分。
[0012] 在日本專利4896828號公報（專利文獻3)中，由于除去了用干涉濾光片及光學(xué)濾 光片無法除去的外部干擾噪聲，故設(shè)定限定搜索光切斷線的范圍的小區(qū)域，識別小區(qū)域內(nèi) 的亮度分布的平均值或重心值，作為光切斷線的位置。進而，求得亮度分布的分散值，基于 該分散值，決定相鄰的下一個小區(qū)域。再有，從整個畫面內(nèi)的亮度分布探測最大亮度的點， 以包含該點的區(qū)域作為光切斷線的測量開始位置。
[0013] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0014] 專利文獻
[0015] 專利文獻1 :日本專利第2913903號公報
[0016] 專利文獻2 :日本特開平7-324915號公報
[0017] 專利文獻3 :日本專利第4896828號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 在外部光及照明光等的環(huán)境光中，由于包含與所照射的光切斷線的光線相同的波 長或相近的波長，所以即使在攝像機的鏡頭中設(shè)置濾光片，也無法完全除去外部干擾光，也 不可避免對光切斷線的圖像和起因于環(huán)境光的外部干擾光的圖像同時進行攝像。
[0019]另外，由于附著于目標物上的水滴、周邊飄來的煙霧的影響，光的反射率發(fā)生變 化，所以光切斷線的亮度有時會發(fā)生變化。
[0020] 因此，產(chǎn)生以下的問題。
[0021] 第一，若光切斷線的亮度低，則無法穩(wěn)定地識別切斷線。
[0022] 第二，若光切斷線的亮度降低至與外部干擾成分的亮度相同的程度，則外部干擾 成分和光切斷線的識別變得困難或不可能。
[0023] 上述的專利文獻1和2無法應(yīng)對起因于這樣的外部干擾光、水滴、煙霧等的問題。
[0024] 對此，在抽出光切斷線的一部分，以該點作為基準，一邊搜索周邊亮度的高點，一 邊進行光切斷線的切除的專利文獻3中，由于僅僅處理由光切斷線的位置所限定的區(qū)域內(nèi) 的亮度分布，故在位于遠離光切斷線的位置處的外部干擾成分的去除不充分的情況下，或 者在光切斷線的亮度與外部干擾成分的亮度之差較少的情況下，檢測光切斷線有某種程度 的可能性。
[0025] 在專利文獻3中，為了探測光切斷線的測量起始點，根據(jù)圖像內(nèi)的亮度分布將亮 度最高的點判斷為光切斷線的一部分。因此，在專利文獻3中，光切斷線的一部分一定需要 在比外部干擾成分大的亮度下反射，但在外部干擾成分的影響大的情況下，有時不必那么 做。
[0026]另外，在專利文獻3中，基于上階段的光切斷線抽出時的亮度分布分散值，決定搜 索光切斷線的小區(qū)域，進而，基于小區(qū)域內(nèi)的亮度分布的重心值或平均值，決定光切斷線的 位置。
[0027] 通常，由于光源朝向外側(cè)時分散值變大，故越朝向外側(cè)，測量的區(qū)域變得越寬。另 外，在外部干擾成分位于光切斷線附近的情況下，下一個測量區(qū)域變大。通常，由于外部干 擾成分對某種程度寬度的范圍產(chǎn)生影響，故若在該狀態(tài)下求得亮度的重心值或平均值，則 會將不同于實際的光切斷線的位置作為光切斷線的位置加以識別。
[0028] 進而，在目標物處于高溫的情況下，目標物往往發(fā)出紅色光。在這樣的情況下，來 自目標物的紅色光的波長與來自光源的照射光的波長往往相互近似，以至無法識別光切斷 線的反射光。
[0029] 本發(fā)明的目的在于，提供一種使得解決利用了這種現(xiàn)有的光切斷線的形狀測量技 術(shù)中的問題成為可能的形狀測量方法和形狀測量裝置。
[0030] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種形狀測量方法，從被投影到在規(guī)定方向移動 的目標物上的狹縫光的反射光抽出光切斷線，基于該光切斷線測量上述目標物的立體形 狀，所述形狀測量方法包括：第一過程，在包含所抽出的光切斷線的區(qū)域內(nèi)描繪沿上述規(guī)定 的方向延伸的N(N為1以上的整數(shù)）個小區(qū)分割線，將該區(qū)域分割成（N+1)個小區(qū)；第二過 程，設(shè)定以位于各小區(qū)內(nèi)的光切斷線的位置為中心，在上述規(guī)定方向擴展了預(yù)定數(shù)目的像 素的量的縱向區(qū)域；以及第三過程，在上述第二過程中所設(shè)定的每一上述小區(qū)的上述縱向 區(qū)域的總區(qū)域內(nèi)，進行圖像處理。
[0031] 本發(fā)明的形狀測量方法最好包括：第四過程，在上述總區(qū)域中，在未檢測到具有相 當(dāng)于光切斷線的亮度的像素的情況下，將上述縱向區(qū)域在上述規(guī)定方向依次擴展預(yù)定數(shù)目 的像素的量。
[0032] 在本發(fā)明的形狀測量方法中，上述N最好根據(jù)噪聲量決定。
[0033] 在本發(fā)明的形狀測量方法中，上述N例如在噪聲量超越預(yù)定的閾值的情況下，由 30以上的范圍決定；在噪聲量為上述閾值以下的情況下，由1至29的范圍決定。
[0034] 在本發(fā)明的形狀測量方法中，上述預(yù)定的數(shù)目最好根據(jù)上述目標物的移動速度決 定。
[0035] 在本發(fā)明的形狀測量方法中，上述預(yù)定的數(shù)目最好根據(jù)伴隨上述目標物移動的上 述目標物的每單位時間的形狀變化量決定。
[0036] 在本發(fā)明的形狀測量方法中，在上述第二過程中，在上述光切斷線沿一個方向形 成凸起形狀的情況下，最好設(shè)定僅僅沿上述一個方向延伸的上述縱向區(qū)域。
[0037] 在本發(fā)明的形狀測量方法中，在上述縱向區(qū)域的全部區(qū)域內(nèi)，在僅僅沿上述一個 方向延伸的上述縱向區(qū)域內(nèi)未檢測到具有相當(dāng)于光切斷線的亮度的像素的情況下，最好設(shè) 定沿與上述一個方向相反的方向延伸的上述縱向區(qū)域。
[0038] 在本發(fā)明的形狀測量方法中，在上述第二過程中，最好設(shè)定沿上述規(guī)定的方向或 與上述規(guī)定的方向相反的方向延伸的上述縱向區(qū)域。
[0039] 在本發(fā)明的形狀測量方法中，在上述縱向區(qū)域的全部區(qū)域內(nèi)，在未檢測到具有相 當(dāng)于光切斷線的亮度的像素的情況下，最好設(shè)定沿相反的方向延伸的上述縱向區(qū)域。
[0040] 本發(fā)明還是一種形狀測量方法，從被投影到在規(guī)定方向移動的目標物上的狹縫光 的反射光抽出光切斷線，基于該光切斷線測量上述目標物的立體形狀，所述形狀測量方法 包括：第一過程，設(shè)定將所抽出的光切斷線的最上部和最下部分別定為上邊和下邊，將每單 位時間內(nèi)上述光切斷線所變化的左右方向的最大值定為左邊和右邊的四邊形；以及第二過 程，在上述第一過程中所設(shè)定的上述四邊形內(nèi)的區(qū)域中進行圖像處理。
[0041] 本發(fā)明還是一種形狀測量裝置，包括：將狹縫光照射到在規(guī)定方向移動的目標物 上的光源；對上述目標物的表面上所反射的反射光進行攝像的攝像裝置；僅僅使規(guī)定波長 的反射光通過上述攝像裝置的濾光片；以及控制上述光源和上述攝像裝置的工作，并且基 于從上述反射光的圖像所抽出的光切斷線，測量上述目標物的立體形狀的控制裝置，其中， 上述控制裝置從上述反射光的圖像抽出光切斷線，在包含所抽出的光切斷線的區(qū)域內(nèi)描繪 沿上述規(guī)定的方向延伸的N(N為1以上的整數(shù)）個小區(qū)分割線，將該區(qū)域分割成（N+1)個 小區(qū)，設(shè)定以位于各小區(qū)內(nèi)的光切斷線的位置為中心，在上述規(guī)定方向擴展了預(yù)定數(shù)目的 像素的量的縱向區(qū)域，在每個上述小區(qū)的上述縱向區(qū)域的總區(qū)域內(nèi)進行圖像處理。
[0042] 在本發(fā)明的形狀測量裝置中，上述控制裝置在上述總區(qū)域內(nèi)，在未檢測到具有相 當(dāng)于光切斷線的亮度的像素的情況下，最好將上述縱向區(qū)域在上述規(guī)定方向依次擴展預(yù)定 數(shù)目的像素的量。
[0043] 在本發(fā)明的形狀測量裝置中，上述控制裝置最好根據(jù)噪聲量決定上述N。
[0044] 在本發(fā)明的形狀測量裝置中，上述控制裝置例如在噪聲量超越預(yù)定的閾值的情況 下，由30以上的范圍決定上述N，在噪聲量為上述閾值以下的情況下，由1至29的范圍決定 上述N。
[0045] 在本發(fā)明的形狀測量裝置中，上述控制裝置最好根據(jù)上述目標物的移動速度決定 上述預(yù)定的數(shù)目。
[0046] 在本發(fā)明的形狀測量裝置中，上述控制裝置最好根據(jù)伴隨上述目標物移動的上述 目標物的每單位時間的形狀變化量決定上述預(yù)定的數(shù)目。
[0047] 在本發(fā)明的形狀測量裝置中，上述控制裝置最好根據(jù)上述攝像裝置的掃描周期決 定上述預(yù)定的數(shù)目。
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