切断面の検出方法
【課題】画像処理の負担を軽減し、容易かつ正確に切断面を区別することのできる、新規の切断面の検出方法を提供する。
【解決手段】第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを所定の方向に向けて第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを直交させ、照明光１を第１の偏光フィルタ２を透過させ試料３の切断面３ｂ，３ｃで反射させてから第２の偏光フィルタ４を透過させデジタルカメラ５により撮影して第１の画像を取得し、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを所定の方向から４５度傾かせて第２の画像を取得し、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを平行にして第３の画像を取得し、第１、第２、第３の画像を加算する。
【解決手段】第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを所定の方向に向けて第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを直交させ、照明光１を第１の偏光フィルタ２を透過させ試料３の切断面３ｂ，３ｃで反射させてから第２の偏光フィルタ４を透過させデジタルカメラ５により撮影して第１の画像を取得し、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを所定の方向から４５度傾かせて第２の画像を取得し、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを平行にして第３の画像を取得し、第１、第２、第３の画像を加算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断、穴あけ加工された金属平板の形状、穴位置、寸法などの計測を行う上でのエッジ検出に利用される切断面の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用デジタルカメラや民生用デジタルカメラを用いて金属平板の形状等の検出を行う場合、エッジ検出の手法が使われる。このエッジ検出の手法は、試料の下から光を当てて試料の穴の空いた場所から透過する光をカメラで捉え、ある値に閾値を設けて画像処理を行うことによって、試料のエッジを検出するものであり、この手法によればある程度の形状は計測できる。しかし、試料の面積が大きい場合は広角のレンズが必要となり、試料の周辺部では画像が歪むという問題があった。また、試料に厚みがある場合には、切断面が画像として取り込まれてしまい、正確な計測ができないという問題があった。そして、歪みがあり、かつ切断面が写りこんだ画像においては、単純に閾値を設けただけでは切断面を区別できないことが多く、正確にエッジ検出を行おうとすると、画像処理に膨大な手間と時間をかけなければならないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明では上記問題点に鑑み、画像処理の負担を軽減し、容易かつ正確に切断面を区別することのできる、新規の切断面の検出方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために、コンピュータによる画像処理ではなく光学的な方法に重点を置いて鋭意検討を行ってきた。その結果、切断面が粗面であることと粗面での反射光はその偏光状態が変化することに着目し、偏光フィルタを用いることにより容易かつ正確に切断面の検出を行うことができることを見出し、本発明に想到した。
【０００６】
すなわち、本発明の請求項１記載の切断面の検出方法は、照明手段、第１の偏光フィルタ、試料、第２の偏光フィルタ、撮影手段の順に配置するとともに、前記第１の偏光フィルタの偏光方向を所定の方向に向けて前記第１の偏光フィルタの偏光方向と前記第２の偏光フィルタの偏光方向を直交させ、前記照明手段が発する光を前記第１の偏光フィルタを透過させ前記試料の切断面で反射させてから前記第２の偏光フィルタを透過させ前記撮影手段により撮影して第１の画像を取得し、前記第１の偏光フィルタの偏光方向を前記所定の方向から傾かせたほかは前記第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第２の画像を取得し、前記第１、第２の画像を加算して切断面を検出することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２記載の切断面の検出方法は、請求項１において、前記第１の偏光フィルタの偏光方向と前記第２の偏光方向を平行にしたほかは前記第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第３の画像を取得し、前記第１、第２、第３の画像を加算して切断面を検出することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項３記載の切断面の検出方法は、請求項１又は２において、前記第１の偏光フィルタの偏光方向を前記所定の方向から略４５度傾かせて前記第２の画像を取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、前記第１、第２の画像、或いは、前記第１、第２、第３の画像を加算することで切断面が強調表示された画像を得ることができる。このように、従来困難であった切断面の形状検出が偏光フィルタを用いることで容易に行うことができるため、エッジ検出の画像処理を行う際のソフトウェアの負担を軽減することができるとともに、画像処理時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１における第１の画像を取得する際の配置を示す鳥瞰図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図２】実施例１における第２の画像を取得する際の配置を示す鳥瞰図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図３】実施例１における第１の画像である。
【図４】実施例１における第２の画像である。
【図５】実施例１における第３の画像である。
【図６】実施例１における第１、第２の画像を加算した画像である。
【図７】実施例１における第１、第２、第３の画像を加算した画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の切断面の検出方法の一実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
本実施例の切断面の検出方法において、まず、図１に示すように、１はハロゲンランプ等の照明手段の発する照明光であり、照明光１が照射される方向に、第１の偏光フィルタ２、試料３、第２の偏光フィルタ４、撮影手段としてのデジタルカメラ５の順に配置する。
【００１３】
そして、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを所定の方向として試料の長辺の方向３ａに合わせ、さらに、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを直交させる。なお、本実施例においては、所定の方向として、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを試料の長辺の方向３ａに合わせているが、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａは任意の方向としてもよい。そして、照明光１を第１の偏光フィルタ２を透過させ試料３の切断面で反射させてから第２の偏光フィルタ４を透過させデジタルカメラ５により撮影して第１の画像を取得する。このとき、偏光方向２ａ，４ａと４５度の角度をなす切断面３ｂ，３ｃの付近が明るく強調された画像が得られる。
【００１４】
また、図２に示すように、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを試料の長辺の方向３ａから４５度傾かせ、さらに、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを直交させる。このほかは、上記の第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第２の画像を取得する。このとき、偏光方向２ａ，４ａと４５度の角度をなす切断面３ｄの付近が明るく強調された画像が得られる。なお、試料の長辺の方向３ａに対する偏光方向２ａの傾きは、切断面の方向によらずできるだけ均一に切断面が強調された画像を得るために４５度とするのが好ましいが、略４５度であればよく、例えば４０〜５０度とすることができる。
【００１５】
また、図示しないが、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを平行にする。このほかは、上記の第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第３の画像を取得する。なお、このときの試料の長辺の方向３ａに対する偏光方向２ａの傾きは、任意の角度でよい。
【００１６】
つぎに、第１、第２、第３の画像を加算する。なお、画像の加算については、公知の画像処理方法を用いて実施可能であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００１７】
試料として種々の大きさの複数の円形の穴あけ加工が施された金属平板加工品を用いて、実際に本実施例の方法により撮影した第１の画像を図３、第２の画像を図４、第３の画像を図５に示す。図３、図４では金属平板加工品の切断面のみが明るく強調された画像となっている。一方、図５では切断面は強調されておらず、他の部分との区別が難しい。
【００１８】
また、第１、第２の画像を加算して得た画像を図６に、第１、第２、第３の画像を加算して得た画像を図７に示す。２枚或いは３枚の画像を加算することにより、切断面が鮮明に検出でき、エッジ検出が容易になる。
【００１９】
したがって、本実施によれば、金属材料切断面の形状検出や金属平板加工品の加工形状、穴位置、寸法計測などを容易に行うことができる。
【００２０】
以上のように、本実施例の切断面の検出方法は、照明手段、第１の偏光フィルタ２、試料３、第２の偏光フィルタ４、撮影手段としてのデジタルカメラ５の順に配置するとともに、前記第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを所定の方向として前記試料３の長辺の方向３ａに向けて前記第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと前記第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを直交させ、前記照明手段が発する光としての照明光１を前記第１の偏光フィルタ２を透過させ前記試料３の切断面３ｂ，３ｃで反射させてから前記第２の偏光フィルタ４を透過させ前記デジタルカメラ５により撮影して第１の画像を取得し、前記第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを前記試料３の長辺の方向３ａから傾かせたほかは前記第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第２の画像を取得し、前記第１、第２の画像を加算することで切断面が強調表示された画像を得ることができる。
【００２１】
また、前記第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと前記第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを平行にしたほかは前記第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第３の画像を取得し、前記第１、第２、第３の画像を加算して切断面３ｂ、３ｃ、３ｄを検出するものであり、前記第１、第２、第３の画像を加算することで切断面が強調表示された画像を得ることができる。
【００２２】
また、前記第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを前記所定の方向から略４５度傾かせて前記第２の画像を取得するものであり、切断面の方向によらず切断面が均一に強調された画像を得ることができる。
【００２３】
なお、本発明は本実施例に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。例えば、２枚の偏光フィルタの偏光方向を直交させて偏光フィルタの偏光方向を所定の方向から０度、３０度、６０度傾けて得た３つの画像と、２枚の偏光フィルタの偏光方向を平行にして得た画像の、合わせて４つの画像を加算してもよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断、穴あけ加工された金属平板の形状、穴位置、寸法などの計測を行う上でのエッジ検出に利用される切断面の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用デジタルカメラや民生用デジタルカメラを用いて金属平板の形状等の検出を行う場合、エッジ検出の手法が使われる。このエッジ検出の手法は、試料の下から光を当てて試料の穴の空いた場所から透過する光をカメラで捉え、ある値に閾値を設けて画像処理を行うことによって、試料のエッジを検出するものであり、この手法によればある程度の形状は計測できる。しかし、試料の面積が大きい場合は広角のレンズが必要となり、試料の周辺部では画像が歪むという問題があった。また、試料に厚みがある場合には、切断面が画像として取り込まれてしまい、正確な計測ができないという問題があった。そして、歪みがあり、かつ切断面が写りこんだ画像においては、単純に閾値を設けただけでは切断面を区別できないことが多く、正確にエッジ検出を行おうとすると、画像処理に膨大な手間と時間をかけなければならないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明では上記問題点に鑑み、画像処理の負担を軽減し、容易かつ正確に切断面を区別することのできる、新規の切断面の検出方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために、コンピュータによる画像処理ではなく光学的な方法に重点を置いて鋭意検討を行ってきた。その結果、切断面が粗面であることと粗面での反射光はその偏光状態が変化することに着目し、偏光フィルタを用いることにより容易かつ正確に切断面の検出を行うことができることを見出し、本発明に想到した。
【０００６】
すなわち、本発明の請求項１記載の切断面の検出方法は、照明手段、第１の偏光フィルタ、試料、第２の偏光フィルタ、撮影手段の順に配置するとともに、前記第１の偏光フィルタの偏光方向を所定の方向に向けて前記第１の偏光フィルタの偏光方向と前記第２の偏光フィルタの偏光方向を直交させ、前記照明手段が発する光を前記第１の偏光フィルタを透過させ前記試料の切断面で反射させてから前記第２の偏光フィルタを透過させ前記撮影手段により撮影して第１の画像を取得し、前記第１の偏光フィルタの偏光方向を前記所定の方向から傾かせたほかは前記第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第２の画像を取得し、前記第１、第２の画像を加算して切断面を検出することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２記載の切断面の検出方法は、請求項１において、前記第１の偏光フィルタの偏光方向と前記第２の偏光方向を平行にしたほかは前記第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第３の画像を取得し、前記第１、第２、第３の画像を加算して切断面を検出することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項３記載の切断面の検出方法は、請求項１又は２において、前記第１の偏光フィルタの偏光方向を前記所定の方向から略４５度傾かせて前記第２の画像を取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、前記第１、第２の画像、或いは、前記第１、第２、第３の画像を加算することで切断面が強調表示された画像を得ることができる。このように、従来困難であった切断面の形状検出が偏光フィルタを用いることで容易に行うことができるため、エッジ検出の画像処理を行う際のソフトウェアの負担を軽減することができるとともに、画像処理時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１における第１の画像を取得する際の配置を示す鳥瞰図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図２】実施例１における第２の画像を取得する際の配置を示す鳥瞰図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図３】実施例１における第１の画像である。
【図４】実施例１における第２の画像である。
【図５】実施例１における第３の画像である。
【図６】実施例１における第１、第２の画像を加算した画像である。
【図７】実施例１における第１、第２、第３の画像を加算した画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の切断面の検出方法の一実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
本実施例の切断面の検出方法において、まず、図１に示すように、１はハロゲンランプ等の照明手段の発する照明光であり、照明光１が照射される方向に、第１の偏光フィルタ２、試料３、第２の偏光フィルタ４、撮影手段としてのデジタルカメラ５の順に配置する。
【００１３】
そして、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを所定の方向として試料の長辺の方向３ａに合わせ、さらに、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを直交させる。なお、本実施例においては、所定の方向として、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを試料の長辺の方向３ａに合わせているが、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａは任意の方向としてもよい。そして、照明光１を第１の偏光フィルタ２を透過させ試料３の切断面で反射させてから第２の偏光フィルタ４を透過させデジタルカメラ５により撮影して第１の画像を取得する。このとき、偏光方向２ａ，４ａと４５度の角度をなす切断面３ｂ，３ｃの付近が明るく強調された画像が得られる。
【００１４】
また、図２に示すように、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを試料の長辺の方向３ａから４５度傾かせ、さらに、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを直交させる。このほかは、上記の第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第２の画像を取得する。このとき、偏光方向２ａ，４ａと４５度の角度をなす切断面３ｄの付近が明るく強調された画像が得られる。なお、試料の長辺の方向３ａに対する偏光方向２ａの傾きは、切断面の方向によらずできるだけ均一に切断面が強調された画像を得るために４５度とするのが好ましいが、略４５度であればよく、例えば４０〜５０度とすることができる。
【００１５】
また、図示しないが、第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを平行にする。このほかは、上記の第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第３の画像を取得する。なお、このときの試料の長辺の方向３ａに対する偏光方向２ａの傾きは、任意の角度でよい。
【００１６】
つぎに、第１、第２、第３の画像を加算する。なお、画像の加算については、公知の画像処理方法を用いて実施可能であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００１７】
試料として種々の大きさの複数の円形の穴あけ加工が施された金属平板加工品を用いて、実際に本実施例の方法により撮影した第１の画像を図３、第２の画像を図４、第３の画像を図５に示す。図３、図４では金属平板加工品の切断面のみが明るく強調された画像となっている。一方、図５では切断面は強調されておらず、他の部分との区別が難しい。
【００１８】
また、第１、第２の画像を加算して得た画像を図６に、第１、第２、第３の画像を加算して得た画像を図７に示す。２枚或いは３枚の画像を加算することにより、切断面が鮮明に検出でき、エッジ検出が容易になる。
【００１９】
したがって、本実施によれば、金属材料切断面の形状検出や金属平板加工品の加工形状、穴位置、寸法計測などを容易に行うことができる。
【００２０】
以上のように、本実施例の切断面の検出方法は、照明手段、第１の偏光フィルタ２、試料３、第２の偏光フィルタ４、撮影手段としてのデジタルカメラ５の順に配置するとともに、前記第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを所定の方向として前記試料３の長辺の方向３ａに向けて前記第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと前記第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを直交させ、前記照明手段が発する光としての照明光１を前記第１の偏光フィルタ２を透過させ前記試料３の切断面３ｂ，３ｃで反射させてから前記第２の偏光フィルタ４を透過させ前記デジタルカメラ５により撮影して第１の画像を取得し、前記第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを前記試料３の長辺の方向３ａから傾かせたほかは前記第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第２の画像を取得し、前記第１、第２の画像を加算することで切断面が強調表示された画像を得ることができる。
【００２１】
また、前記第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａと前記第２の偏光フィルタ４の偏光方向４ａを平行にしたほかは前記第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第３の画像を取得し、前記第１、第２、第３の画像を加算して切断面３ｂ、３ｃ、３ｄを検出するものであり、前記第１、第２、第３の画像を加算することで切断面が強調表示された画像を得ることができる。
【００２２】
また、前記第１の偏光フィルタ２の偏光方向２ａを前記所定の方向から略４５度傾かせて前記第２の画像を取得するものであり、切断面の方向によらず切断面が均一に強調された画像を得ることができる。
【００２３】
なお、本発明は本実施例に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。例えば、２枚の偏光フィルタの偏光方向を直交させて偏光フィルタの偏光方向を所定の方向から０度、３０度、６０度傾けて得た３つの画像と、２枚の偏光フィルタの偏光方向を平行にして得た画像の、合わせて４つの画像を加算してもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明手段、第１の偏光フィルタ、試料、第２の偏光フィルタ、撮影手段の順に配置するとともに、前記第１の偏光フィルタの偏光方向を所定の方向に向けて前記第１の偏光フィルタの偏光方向と前記第２の偏光フィルタの偏光方向を直交させ、前記照明手段が発する光を前記第１の偏光フィルタを透過させ前記試料の切断面で反射させてから前記第２の偏光フィルタを透過させ前記撮影手段により撮影して第１の画像を取得し、
前記第１の偏光フィルタの偏光方向を前記所定の方向から傾かせたほかは前記第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第２の画像を取得し、
前記第１、第２の画像を加算して切断面を検出することを特徴とする切断面の検出方法。
【請求項２】
前記第１の偏光フィルタの偏光方向と前記第２の偏光方向を平行にしたほかは前記第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第３の画像を取得し、
前記第１、第２、第３の画像を加算して切断面を検出することを特徴とする請求項１記載の切断面の検出方法。
【請求項３】
前記第１の偏光フィルタの偏光方向を前記所定の方向から略４５度傾かせて前記第２の画像を取得することを特徴とする請求項１又は２記載の切断面の検出方法。
【請求項１】
照明手段、第１の偏光フィルタ、試料、第２の偏光フィルタ、撮影手段の順に配置するとともに、前記第１の偏光フィルタの偏光方向を所定の方向に向けて前記第１の偏光フィルタの偏光方向と前記第２の偏光フィルタの偏光方向を直交させ、前記照明手段が発する光を前記第１の偏光フィルタを透過させ前記試料の切断面で反射させてから前記第２の偏光フィルタを透過させ前記撮影手段により撮影して第１の画像を取得し、
前記第１の偏光フィルタの偏光方向を前記所定の方向から傾かせたほかは前記第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第２の画像を取得し、
前記第１、第２の画像を加算して切断面を検出することを特徴とする切断面の検出方法。
【請求項２】
前記第１の偏光フィルタの偏光方向と前記第２の偏光方向を平行にしたほかは前記第１の画像を撮影した条件と同じ条件で第３の画像を取得し、
前記第１、第２、第３の画像を加算して切断面を検出することを特徴とする請求項１記載の切断面の検出方法。
【請求項３】
前記第１の偏光フィルタの偏光方向を前記所定の方向から略４５度傾かせて前記第２の画像を取得することを特徴とする請求項１又は２記載の切断面の検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８８２９３（Ｐ２０１３−８８２９３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９２４０（Ｐ２０１１−２２９２４０）
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度、総務省、戦略的情報通信研究開発推進制度（ＳＣＯＰＥ）委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【出願人】（５１１２５１９６２）戸塚金属工業株式会社 (1)
【出願人】（５９７０１８０９３）テクノケア株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度、総務省、戦略的情報通信研究開発推進制度（ＳＣＯＰＥ）委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【出願人】（５１１２５１９６２）戸塚金属工業株式会社 (1)
【出願人】（５９７０１８０９３）テクノケア株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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