説明

画像測定装置及び画像測定方法

【課題】操作者の手間が少なく、測定を迅速且つ確実に行うことのできる画像測定装置及び画像測定方法を提供する。
【解決手段】ワークを撮像する撮像ユニット17と、撮像されたワークの画像を取り込む取り込みプログラム431と、取り込まれた画像を2値化する2値化プログラム433と、2値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する輪郭線検出プログラム434と、検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出する角点検出プログラム436と、検出された角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールを設定する設定プログラム437と、設定されたエッジ検出ツールにより、図形情報の測定を行う測定プログラム438と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像測定装置及び画像測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、CCD(Charge Coupled Device)カメラなどによりワークの測定箇所を撮像し、この撮像画像からエッジ検出やパターンマッチングなどを行う画像測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
エッジ検出は、例えば、図11に示すように、操作者により設定されたエッジ検出ツールtに基づいて、撮像画像に含まれる測定対象図形のエッジ情報(位置座標など)を取得し、図12に示すように、当該測定対象図形の位置、幅、高さなどを測定することで、所望のワークであるか否か等を判定する技術である。
また、パターンマッチングは、撮像画像に含まれる測定対象図形と予め登録したテンプレート画像とを比較して、例えばワークの位置ズレや角度ズレなどを測定することで、所望のワークであるか否か等を判定する技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平8−247719号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の画像測定装置では、エッジ検出を行うのに、エッジ検出ツールtを操作者が手動で複数箇所に設定しなければならないため手間が多い。
また、従来の画像測定装置では、パターンマッチングを行うのに、測定対象図形の形状に応じてテンプレート画像を登録する必要があるので手間が多く、また、この測定対象図形の向きやサイズがテンプレート画像と異なる場合には、処理に時間がかかったりパターンマッチングが行えないなどの不都合がある。
【0005】
本発明の課題は、操作者の手間が少なく、測定を迅速且つ確実に行うことのできる画像測定装置及び画像測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、
請求項1に記載の発明は、画像測定装置において、
被測定対象物を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された被測定対象物の画像を取り込む取り込み手段と、
前記取り込み手段により取り込まれた画像を2値化する2値化手段と、
前記2値化手段により2値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する輪郭線検出手段と、
前記輪郭線検出手段により検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出する角点検出手段と、
前記角点検出手段により検出された角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールを設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記エッジ検出ツールにより、図形情報の測定を行う測定手段と、
を備えることを特徴とする。
【0007】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像測定装置において、
前記図形情報は、多角形状であることを特徴とする。
【0008】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の画像測定装置において、
測定を行う図形情報の形状を指定する指定手段と、
前記輪郭線検出手段により輪郭線の検出された図形情報の中から、前記指定手段により指定された形状の図形情報を選択する選択手段と、を備え、
前記角点検出手段は、前記輪郭線検出手段により検出された輪郭線に基づいて、前記選択手段により選択された図形情報の角点を検出することを特徴とする。
【0009】
また、請求項4に記載の発明は、
請求項1に記載の画像測定装置による画像測定方法であって、
前記撮像手段で撮像された被測定対象物の画像を取り込む取り込み工程と、
前記取り込み工程により取り込まれた画像を2値化する2値化工程と、
前記2値化工程により2値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する輪郭線検出工程と、
前記輪郭線検出工程により検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出する角点検出工程と、
前記角点検出工程により検出された角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールを設定する設定工程と、
前記設定工程により設定された前記エッジ検出ツールにより、図形情報の測定を行う測定工程と、
を有することを特徴とする。
【0010】
また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の画像測定方法において、
前記図形情報は、多角形状であることを特徴とする。
【0011】
また、請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載の画像測定方法において、
前記輪郭線検出工程により輪郭線の検出された図形情報の中から、測定を行う図形情報の形状を指定する指定手段により指定された形状の図形情報を選択する選択工程を有し、
前記角点検出工程では、前記輪郭線検出工程により検出された輪郭線に基づいて、前記選択工程により選択された図形情報の角点を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、撮像手段で撮像された被測定対象物の画像が取り込まれて2値化され、2値化された画像内に存在する図形情報が認識されて、当該図形情報の輪郭線が検出される。そして、検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点が検出され、その角点を含む輪郭線上にエッジ検出ツールが設定されて、このエッジ検出ツールにより図形情報の測定が行われる。
このため、操作者が手動でエッジ検出ツールを設定する必要がない。また、測定対象である図形情報の認識のためのテンプレート画像の登録を行う必要がない。
また、測定対象となる図形情報の向きやサイズなどの状態に因らずエッジ検出ツールを設定できる。
よって、操作者の手間が少なく、測定を迅速且つ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明における画像測定装置の全体構成を示す外観図である。
【図2】図1の画像測定装置の制御構成を示すブロック図である。
【図3】図1の画像測定装置で取り込まれる原画像の一例である。
【図4】原画像を2値化した2値化画像の一例である。
【図5】2値化画像の輪郭線を検出した画像の一例である。
【図6】図形情報の角点を検出した画像の一例である。
【図7】エッジ検出ツールを設定した画像の一例である。
【図8】設定したエッジ検出ツールによる図形情報の測定箇所を示す図である。
【図9】本発明における画像測定処理を示すフローチャートである。
【図10】図形情報の変形例を示す図である。
【図11】従来技術を説明するための図である。
【図12】従来技術を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図を参照して、本発明に係る画像測定装置について、詳細に説明する。
画像測定装置100は、測定テーブル13上に載置されたワーク(被測定対象物)12を撮像し、その画像を処理して画像内の所定の図形(図形情報)のエッジを検出し、これにより該図形情報の線幅等の値を計測する装置である。
【0015】
画像測定装置100は、図1、2に示すように、装置本体部10と、表示部20と、操作部30と、制御部40と、等を備えて構成されている。
【0016】
装置本体部10は、ワーク12を載置する測定テーブル13と、ワーク12を撮像する撮像ユニット(撮像手段)17と、等を備えている。
【0017】
測定テーブル13は、架台11上に装着されており、図示しないY軸駆動機構によってY軸方向に駆動される。架台11の両側縁中央部には、上方に延びる支持アーム14,15が固定されており、この支持アーム14,15の両上端部を連結するようにX軸ガイド16が固定されている。このX軸ガイド16には、撮像ユニット17が支持されている。
【0018】
撮像ユニット17は、図示しないX軸駆動機構によってX軸ガイド16に沿って駆動される。撮像ユニット17の下端部には、CCDカメラ18が測定テーブル13と対向するように装着されている。
また、撮像ユニット17の内部には、図示しない照明装置及びフォーカシング機構の他、CCDカメラ18のZ軸方向の位置を移動させるZ軸駆動機構が内蔵されている。
【0019】
表示部20は、例えば液晶表示パネルを備え、制御部40から入力される制御信号に従って、各種の画像や設定画面などの表示を行う。
具体的に、表示部20には、例えば、撮像ユニット17にて撮像されて取り込まれた画像(原画像:図3参照)や、画像測定処理の各工程にて遷移していく画像(図4〜8)などが表示される。
ここで、原画像について説明する。
原画像は、1乃至複数の図形情報を含んだ白黒濃淡画像である。
図形情報とは、原画像の中の測定対象となる領域であり、図3に示すように、例えば、四角形(正方形や長方形)や、12角形(十字形)などの多角形状を呈し、原画像の中の白色部となっている。
また、原画像において、図形情報以外の領域は、図形情報の背景となる背景情報であって、図形情報よりも黒味が強い黒色部となっている。
図3は、12角形の図形情報S1と、四角形の図形情報S2と、内部がくり抜かれた四角形の図形情報S3とを有する原画像の例である。
【0020】
操作部30は、例えば、キーボードなどの操作キー群、マウスなどのポインティングデバイスなどを備え、操作者により操作されると、その操作に伴う操作信号を制御部40に出力する。
この操作部30は、指定手段として、原画像における図形情報の中から、測定を行う図形情報の形状を指定する場合などに使用される。
具体的には、操作者は、表示部20に表示された設定画面を用いて、操作部30により角点の数の指定を行うことで、測定を行う図形情報の形状を指定する。
例えば、操作者が「4」と指定すると、原画像の中に存在する図形情報の中から、四角形(正方形や長方形)の図形情報が選択され、それ以外の形状の図形情報、例えば12角形(十字形状の図形情報)などは選択されないこととなる。
このように、操作者が、操作部30により角点の数を指定すると、原画像の中に存在する図形情報の中から、その角点の数を有する図形情報が選択されてエッジ検出が行われる。
従って、操作者は、エッジ検出すべき図形情報を任意に指定することができる。即ち、取り込んだ原画像に、複数の異なる形状の図形情報が存在する場合、操作者は、操作部30により図形情報の形状を指定することで、所望の形状の図形情報のみ測定を行うことができる。
【0021】
また、操作部30は、ワークの撮像指示操作や、画像測定処理の開始指示操作を行う場合などに操作される。
【0022】
制御部40は、CPU(Central Processing Unit)41と、RAM(Random Access Memory)42と、記憶部43と、等を備えて構成され、システムバスなどを介して、測定テーブル13と、撮像ユニット17と、表示部20と、操作部30と、等と接続されている。
【0023】
CPU41は、例えば、記憶部43に記憶されている画像測定機用の各種処理プログラムに従って、各種制御処理を行う。
【0024】
RAM42は、例えば、CPU41によって実行される処理プログラムなどを展開するためのプログラム格納領域や、入力データや処理プログラムが実行される際に生じる処理結果などを格納するデータ格納領域などを備えている。
【0025】
記憶部43は、例えば、画像測定装置100で実行可能なシステムプログラムや、そのシステムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、CPU41によって演算処理された各種処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形で記憶部43に記憶されている。
【0026】
具体的には、記憶部43には、例えば、取り込みプログラム431、画像記憶部432、2値化プログラム433、輪郭線検出プログラム434、選択プログラム435、角点検出プログラム436、設定プログラム437、測定プログラム438、等が格納されている。
【0027】
取り込みプログラム431は、例えば、撮像ユニット17で撮像されたワーク12の画像を取り込む機能を、CPU41に実現させるプログラムである。
具体的に、操作者が操作部30によりワークの撮像指示操作を行って撮像ユニット17のCCDカメラ18によりワーク12の撮像がなされると、CPU41は、取り込みプログラム431を実行して、図3に示すような原画像を取り込んで、画像記憶部432に格納する。
CPU41は、かかる取り込みプログラム431を実行することによって、取り込み手段として機能する。
【0028】
画像記憶部432は、CPU41が取り込みプログラム431を実行することによって取り込まれた原画像(白黒濃淡画像)を記憶する。
【0029】
2値化プログラム433は、例えば、取り込みプログラム431の実行により取り込まれた画像を2値化する機能を、CPU41に実現させるプログラムである。
具体的に、CPU41は、操作者が操作部30により画像測定処理の開始指示操作を行うと、2値化プログラム433を実行し、白黒濃淡画像である原画像を白と黒の2階調に変換する。
即ち、CPU41は、例えば、ある閾値を定め、各画素ごとの輝度値(明るさ)がその閾値を上回っていれば白、下回っていれば黒に置き換える。これにより、2値化の黒部分が原画像に対しより黒く、2値化の白部分が原画像に対しより白く表示された2値化画像となる。
従って、図4に示すように、白部分である図形情報S1〜S3が、黒部分である背景情報に対して鮮明な画像となっている。
CPU41は、かかる2値化プログラム433を実行することによって、2値化手段として機能する。
【0030】
輪郭線検出プログラム434は、例えば、2値化プログラム433の実行により2値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する機能を、CPU41に実現させるプログラムである。
具体的に、CPU41は、輪郭線検出プログラム434を実行することで、2値化画像の白部分を図形情報として認識して、図5に示すように、この認識した図形情報の輪郭線を白線で表示する。
従って、図5に示すように、図形情報S1は、12角形状(十字形)白線で表示され、図形情報S2は、四角形状の白線で表示される。また、図形情報S3は、大小2つの四角形状の白線で表示される。
CPU41は、かかる輪郭線検出プログラム434を実行することによって、輪郭線検出手段として機能する。
【0031】
選択プログラム435は、例えば、輪郭線検出プログラム434の実行により輪郭線の検出された図形情報の中から、操作部30により指定された形状の図形情報を選択する機能を、CPU41に実現させるプログラムである。
例えば、操作者が、操作部30により「4」を指定していた場合、図5の例では、図形情報S1〜S3の中から、図形情報S2及びS3が選択されることとなる。
CPU41は、かかる選択プログラム435を実行することによって、選択手段として機能する。
【0032】
角点検出プログラム436は、例えば、輪郭線検出プログラム434の実行により検出された輪郭線に基づいて、選択プログラム435の実行により選択された図形情報の角点を検出する機能を、CPU41に実現させるプログラムである。
具体的に、CPU41は、操作部30により指定された形状の図形情報の輪郭線を直線に近似し、近似直線の端点を角点として白円で表示する。
例えば、四角形を指定した場合、図6に示すように、図形情報S2の四角形の4つの角と、図形情報S3の大小2つの四角形の計8つの角に白円が表示されることとなる。
CPU41は、かかる角点検出プログラム436を実行することによって、角点検出手段として機能する。
【0033】
設定プログラム437は、角点検出プログラム436の実行により検出された角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールTを設定する機能を、CPU41に実現させるプログラムである。
具体的に、CPU41は、近似直線の両端点の位置座標から当該近似直線の中央となる位置を求め、近似直線の中央にエッジ検出ツールT(ボックスツール)の中央が重なるように、エッジ検出ツールTを設定する。
従って、例えば、図6のように四角形の図形情報S2、S3の角点が検出されていた場合には、図7に示すように、図形情報S2の4辺の中央にエッジ検出ツールTが設定され、図形情報S3の大小2つの四角形の4辺の中央にエッジ検出ツールTが設定されることとなる。
CPU41は、かかる設定プログラム437を実行することによって、設定手段として機能する。
【0034】
測定プログラム438は、設定プログラム437の実行により設定されたエッジ検出ツールTにより、図形情報の測定を行う機能を、CPU41に実現させるプログラムである。
具体的に、CPU41は、エッジ検出ツールTに基づき、画像内の走査を行い、エッジの位置を検出する。そして、CPU41は、あるエッジ検出ツールTで検出したエッジの位置から、対向するエッジ検出ツールTで検出したエッジの位置までを計測して多角形の幅や高さを求める。
これにより、例えば、図8に示すように、図形情報S2の縦横の寸法や、図形情報S3の縦横の寸法及び図形情報S3のくり抜き部の寸法などを求めることができる。
CPU41は、かかる測定プログラム438を実行することによって、測定手段として機能する。
【0035】
次に、画像測定装置100における画像測定処理について、図9のフローチャートを用いて説明する。
先ず、ステップS11において、操作者がワークの撮像指示操作を行って、撮像ユニット17によりワーク12の撮像が行われると、CPU41は、撮像されたワーク12の画像を原画像として取り込む(図3参照)(取り込み工程)。
次いで、ステップS12において、操作者は、操作部30により角点の数の指定を行うことで、測定を行う図形情報の形状を指定して、画像測定処理の開始指示操作を行う。
次いで、ステップS13において、CPU41は、原画像を2値化する(図4参照)(2値化工程)。
次いで、ステップS14において、CPU41は、2値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する(図5参照)(輪郭線検出工程)。
次いで、ステップS15において、CPU41は、輪郭線の検出された図形情報の中から、上記ステップS12において指定された角点の数を有する図形情報、つまり、指定された形状の図形情報を選択する(選択工程)。
次いで、ステップS16において、CPU41は、選択された図形情報の角点を検出する(図6参照)(角点検出工程)。
次いで、ステップS17において、CPU41は、角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールTを設定する(図7参照)(設定工程)。
次いで、ステップS18において、CPU41は、エッジ検出ツールTにより、図形情報の測定を行って(図8参照)(測定工程)、本処理を終了する。
【0036】
以上のように、本実施形態の画像測定装置100及び画像測定方法によれば、CPU41は、撮像ユニット17で撮像されたワーク12の画像を取り込んで2値化し、2値化された画像内に存在する図形情報を認識して、当該図形情報の輪郭線を検出する。そして、CPU41は、検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出し、その角点を含む輪郭線上にエッジ検出ツールTを設定し、このエッジ検出ツールTにより図形情報の測定を行うようになっている。
このため、自動で図形情報の輪郭線及び角点が検出され、エッジ検出ツールTの設定が行われるので、操作者が手動でエッジ検出ツールを設定する必要がない。
また、2値化画像の白黒により測定対象である図形情報の認識を行うため、比較のためのテンプレート画像などの登録を行う必要がない。
また、測定対象となる図形情報の輪郭線を直線に近似し、近似直線の端点を角点とし、この角点を含む輪郭線上にエッジ検出ツールを設定するため、測定対象となる図形情報の向きやサイズなどの状態に因らずエッジ検出ツールを設定できる。
よって、操作者の手間が少なく、測定を迅速且つ確実に行うことができる。このため、画像測定装置の使い勝手を向上させることができる。
【0037】
また、本実施形態の画像測定装置100及び画像測定方法によれば、図形情報は、多角形状であるため、多角形の測定対象に対して好適に測定を行うことができる。
【0038】
また、本実施形態の画像測定装置100及び画像測定方法によれば、CPU41は、輪郭線の検出された図形情報の中から、操作部30により指定された形状の図形情報を選択し、その選択した図形情報の角点を検出するようになっている。
このため、操作者が意図する図形情報だけを選択してエッジ検出が行われるので、より効率よく測定を行うことができる。
【0039】
なお、上記実施形態においては、操作者が測定を行う図形情報の形状を指定し、その指定された形状の図形情報だけが選択的に測定される場合を例示して説明しているが、測定を行う図形情報の形状は指定しなくても良い。
その場合、操作者は、測定を行う図形情報の形状を指定せずに、画像測定処理の開始指示操作を行う。また、CPU41は、図形情報の輪郭線を検出すると、検出した全ての輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出することとなる。即ち、原画像の中に異なる形状の図形情報が複数混在している場合であっても、全ての図形情報の測定が行われる。
【0040】
また、測定対象である図形情報は、例えば、図10に示すように、多角形状の図形情報の一部であっても良い。その場合であっても、角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールTが設定されるため、エッジ位置等の測定を行うことができる。
【符号の説明】
【0041】
100 画像測定装置
10 装置本体部
11 架台
12 ワーク(被測定対象物)
13 測定テーブル
14,15 支持アーム
16 軸ガイド
17 撮像ユニット(撮像手段)
18 CCDカメラ
20 表示部
30 操作部
40 制御部
41 CPU
42 RAM
43 記憶部
431 取り込みプログラム(取り込み手段)
432 画像記憶部
433 2値化プログラム(2値化手段)
434 輪郭線検出プログラム(輪郭線検出手段)
435 選択プログラム(選択手段)
436 角点検出プログラム(角点検出手段)
437 設定プログラム(設定手段)
438 測定プログラム(測定手段)
T エッジ検出ツール

【特許請求の範囲】
【請求項1】
被測定対象物を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された被測定対象物の画像を取り込む取り込み手段と、
前記取り込み手段により取り込まれた画像を2値化する2値化手段と、
前記2値化手段により2値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する輪郭線検出手段と、
前記輪郭線検出手段により検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出する角点検出手段と、
前記角点検出手段により検出された角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールを設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記エッジ検出ツールにより、図形情報の測定を行う測定手段と、
を備えることを特徴とする画像測定装置。
【請求項2】
前記図形情報は、多角形状であることを特徴とする請求項1に記載の画像測定装置。
【請求項3】
測定を行う図形情報の形状を指定する指定手段と、
前記輪郭線検出手段により輪郭線の検出された図形情報の中から、前記指定手段により指定された形状の図形情報を選択する選択手段と、を備え、
前記角点検出手段は、前記輪郭線検出手段により検出された輪郭線に基づいて、前記選択手段により選択された図形情報の角点を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像測定装置。
【請求項4】
請求項1に記載の画像測定装置による画像測定方法であって、
前記撮像手段で撮像された被測定対象物の画像を取り込む取り込み工程と、
前記取り込み工程により取り込まれた画像を2値化する2値化工程と、
前記2値化工程により2値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する輪郭線検出工程と、
前記輪郭線検出工程により検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出する角点検出工程と、
前記角点検出工程により検出された角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールを設定する設定工程と、
前記設定工程により設定された前記エッジ検出ツールにより、図形情報の測定を行う測定工程と、
を有することを特徴とする画像測定方法。
【請求項5】
前記図形情報は、多角形状であることを特徴とする請求項4に記載の画像測定方法。
【請求項6】
前記輪郭線検出工程により輪郭線の検出された図形情報の中から、測定を行う図形情報の形状を指定する指定手段により指定された形状の図形情報を選択する選択工程を有し、
前記角点検出工程では、前記輪郭線検出工程により検出された輪郭線に基づいて、前記選択工程により選択された図形情報の角点を検出することを特徴とする請求項4又は5に記載の画像測定方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【公開番号】特開2012−42324(P2012−42324A)
【公開日】平成24年3月1日(2012.3.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−183566(P2010−183566)
【出願日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【出願人】(000137694)株式会社ミツトヨ (979)
【Fターム(参考)】