形状测量方法和形状测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及从被投影到在规定方向移动的目标物上的狭缝光的反射光抽出光切 断线，基于该光切断线测量目标物的立体形状的形状测量方法和形状测量装置。
【背景技术】
[0002] 作为测量运送中的目标物的立体形状的技术，有光切断法。
[0003] 具体而言，光切断法实施如下。
[0004] 首先，在运送中的目标物的上方从相对于运送方向倾斜规定的角度配置的光源在 目标物的宽度方向（与目标物的运送方向正交的方向）照射板状或线状的光线。
[0005] 因为光源相对于运送方向倾斜，所以由来自光源的光线所形成的像的位置随目标 物表面的凹凸而变化。由设置于目标物的垂直上方的摄像机或其它摄像装置对可从目标物 的表面反射来的像即光切断线进行摄像。
[0006] 基于光源与摄像装置的位置关系和图像上的光切断线，检测光切断线上的目标物 的形状。
[0007] 通过在目标物的长度方向连续进行光切断线上的目标物的形状的检测，或者对在 运送方向移动的目标物连续地实施形状的检测，可测量目标物整体的三维形状。
[0008] 在光切断法中，从捕捉到光切断线的图像排除外部干扰及噪声的影响，准确而敏 锐地抽出光切断线至关重要。
[0009] 为了达到本目的，提出了各种提案。
[0010] 例如，在日本专利第2913903号公报（专利文献1)中，通过使用激光器作为光源， 在摄像装置的镜头前配置仅仅透过激光的干涉滤光片，可使切断光以外的光成分截断，排 除外部干扰成分。
[0011] 在日本特开平7-324915号公报（专利文献2)中，通过使用激光器狭缝光作为光 源，将光学滤光片与摄像装置的镜头组合起来，可去除外部干扰成分及噪声成分。
[0012] 在日本专利4896828号公报（专利文献3)中，由于除去了用干涉滤光片及光学滤 光片无法除去的外部干扰噪声，故设定限定搜索光切断线的范围的小区域，识别小区域内 的亮度分布的平均值或重心值，作为光切断线的位置。进而，求得亮度分布的分散值，基于 该分散值，决定相邻的下一个小区域。再有，从整个画面内的亮度分布探测最大亮度的点， 以包含该点的区域作为光切断线的测量开始位置。
[0013] 现有技术文献
[0014] 专利文献
[0015] 专利文献1 :日本专利第2913903号公报
[0016] 专利文献2 :日本特开平7-324915号公报
[0017] 专利文献3 :日本专利第4896828号公报
【发明内容】
[0018] 在外部光及照明光等的环境光中，由于包含与所照射的光切断线的光线相同的波 长或相近的波长，所以即使在摄像机的镜头中设置滤光片，也无法完全除去外部干扰光，也 不可避免对光切断线的图像和起因于环境光的外部干扰光的图像同时进行摄像。
[0019]另外，由于附着于目标物上的水滴、周边飘来的烟雾的影响，光的反射率发生变 化，所以光切断线的亮度有时会发生变化。
[0020] 因此，产生以下的问题。
[0021] 第一，若光切断线的亮度低，则无法稳定地识别切断线。
[0022] 第二，若光切断线的亮度降低至与外部干扰成分的亮度相同的程度，则外部干扰 成分和光切断线的识别变得困难或不可能。
[0023] 上述的专利文献1和2无法应对起因于这样的外部干扰光、水滴、烟雾等的问题。
[0024] 对此，在抽出光切断线的一部分，以该点作为基准，一边搜索周边亮度的高点，一 边进行光切断线的切除的专利文献3中，由于仅仅处理由光切断线的位置所限定的区域内 的亮度分布，故在位于远离光切断线的位置处的外部干扰成分的去除不充分的情况下，或 者在光切断线的亮度与外部干扰成分的亮度之差较少的情况下，检测光切断线有某种程度 的可能性。
[0025] 在专利文献3中，为了探测光切断线的测量起始点，根据图像内的亮度分布将亮 度最高的点判断为光切断线的一部分。因此，在专利文献3中，光切断线的一部分一定需要 在比外部干扰成分大的亮度下反射，但在外部干扰成分的影响大的情况下，有时不必那么 做。
[0026]另外，在专利文献3中，基于上阶段的光切断线抽出时的亮度分布分散值，决定搜 索光切断线的小区域，进而，基于小区域内的亮度分布的重心值或平均值，决定光切断线的 位置。
[0027] 通常，由于光源朝向外侧时分散值变大，故越朝向外侧，测量的区域变得越宽。另 外，在外部干扰成分位于光切断线附近的情况下，下一个测量区域变大。通常，由于外部干 扰成分对某种程度宽度的范围产生影响，故若在该状态下求得亮度的重心值或平均值，则 会将不同于实际的光切断线的位置作为光切断线的位置加以识别。
[0028] 进而，在目标物处于高温的情况下，目标物往往发出红色光。在这样的情况下，来 自目标物的红色光的波长与来自光源的照射光的波长往往相互近似，以至无法识别光切断 线的反射光。
[0029] 本发明的目的在于，提供一种使得解决利用了这种现有的光切断线的形状测量技 术中的问题成为可能的形状测量方法和形状测量装置。
[0030] 为了达到上述目的，本发明提供一种形状测量方法，从被投影到在规定方向移动 的目标物上的狭缝光的反射光抽出光切断线，基于该光切断线测量上述目标物的立体形 状，所述形状测量方法包括：第一过程，在包含所抽出的光切断线的区域内描绘沿上述规定 的方向延伸的N(N为1以上的整数）个小区分割线，将该区域分割成（N+1)个小区；第二过 程，设定以位于各小区内的光切断线的位置为中心，在上述规定方向扩展了预定数目的像 素的量的纵向区域；以及第三过程，在上述第二过程中所设定的每一上述小区的上述纵向 区域的总区域内，进行图像处理。
[0031] 本发明的形状测量方法最好包括：第四过程，在上述总区域中，在未检测到具有相 当于光切断线的亮度的像素的情况下，将上述纵向区域在上述规定方向依次扩展预定数目 的像素的量。
[0032] 在本发明的形状测量方法中，上述N最好根据噪声量决定。
[0033] 在本发明的形状测量方法中，上述N例如在噪声量超越预定的阈值的情况下，由 30以上的范围决定；在噪声量为上述阈值以下的情况下，由1至29的范围决定。
[0034] 在本发明的形状测量方法中，上述预定的数目最好根据上述目标物的移动速度决 定。
[0035] 在本发明的形状测量方法中，上述预定的数目最好根据伴随上述目标物移动的上 述目标物的每单位时间的形状变化量决定。
[0036] 在本发明的形状测量方法中，在上述第二过程中，在上述光切断线沿一个方向形 成凸起形状的情况下，最好设定仅仅沿上述一个方向延伸的上述纵向区域。
[0037] 在本发明的形状测量方法中，在上述纵向区域的全部区域内，在仅仅沿上述一个 方向延伸的上述纵向区域内未检测到具有相当于光切断线的亮度的像素的情况下，最好设 定沿与上述一个方向相反的方向延伸的上述纵向区域。
[0038] 在本发明的形状测量方法中，在上述第二过程中，最好设定沿上述规定的方向或 与上述规定的方向相反的方向延伸的上述纵向区域。
[0039] 在本发明的形状测量方法中，在上述纵向区域的全部区域内，在未检测到具有相 当于光切断线的亮度的像素的情况下，最好设定沿相反的方向延伸的上述纵向区域。
[0040] 本发明还是一种形状测量方法，从被投影到在规定方向移动的目标物上的狭缝光 的反射光抽出光切断线，基于该光切断线测量上述目标物的立体形状，所述形状测量方法 包括：第一过程，设定将所抽出的光切断线的最上部和最下部分别定为上边和下边，将每单 位时间内上述光切断线所变化的左右方向的最大值定为左边和右边的四边形；以及第二过 程，在上述第一过程中所设定的上述四边形内的区域中进行图像处理。
[0041] 本发明还是一种形状测量装置，包括：将狭缝光照射到在规定方向移动的目标物 上的光源；对上述目标物的表面上所反射的反射光进行摄像的摄像装置；仅仅使规定波长 的反射光通过上述摄像装置的滤光片；以及控制上述光源和上述摄像装置的工作，并且基 于从上述反射光的图像所抽出的光切断线，测量上述目标物的立体形状的控制装置，其中， 上述控制装置从上述反射光的图像抽出光切断线，在包含所抽出的光切断线的区域内描绘 沿上述规定的方向延伸的N(N为1以上的整数）个小区分割线，将该区域分割成（N+1)个 小区，设定以位于各小区内的光切断线的位置为中心，在上述规定方向扩展了预定数目的 像素的量的纵向区域，在每个上述小区的上述纵向区域的总区域内进行图像处理。
[0042] 在本发明的形状测量装置中，上述控制装置在上述总区域内，在未检测到具有相 当于光切断线的亮度的像素的情况下，最好将上述纵向区域在上述规定方向依次扩展预定 数目的像素的量。
[0043] 在本发明的形状测量装置中，上述控制装置最好根据噪声量决定上述N。
[0044] 在本发明的形状测量装置中，上述控制装置例如在噪声量超越预定的阈值的情况 下，由30以上的范围决定上述N，在噪声量为上述阈值以下的情况下，由1至29的范围决定 上述N。
[0045] 在本发明的形状测量装置中，上述控制装置最好根据上述目标物的移动速度决定 上述预定的数目。
[0046] 在本发明的形状测量装置中，上述控制装置最好根据伴随上述目标物移动的上述 目标物的每单位时间的形状变化量决定上述预定的数目。
[0047] 在本发明的形状测量装置中，上述控制装置最好根据上述摄像装置的扫描周期决 定上述预定的数目。
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