FI95415B - Optical process for determining the three-dimensional shape of an object - Google Patents

Optical process for determining the three-dimensional shape of an object Download PDF

Info

Publication number
FI95415B
FI95415B FI933724A FI933724A FI95415B FI 95415 B FI95415 B FI 95415B FI 933724 A FI933724 A FI 933724A FI 933724 A FI933724 A FI 933724A FI 95415 B FI95415 B FI 95415B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
cross
light
light source
sectional
measured
Prior art date
Application number
FI933724A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI933724A0 (en
FI933724A (en
FI95415C (en
Inventor
Pertti Puumalainen
Asko Perttilae
Original Assignee
Maentsaelaen Saha Ky
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maentsaelaen Saha Ky filed Critical Maentsaelaen Saha Ky
Priority to FI933724A priority Critical patent/FI95415C/en
Publication of FI933724A0 publication Critical patent/FI933724A0/en
Publication of FI933724A publication Critical patent/FI933724A/en
Publication of FI95415B publication Critical patent/FI95415B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI95415C publication Critical patent/FI95415C/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

9541595415

OPTINEN MENETELMÄ KAPPALEEN KOLMIULOTTEISEN MUODON MÄÄRITTÄMISEKSIOPTICAL METHOD OF DETERMINING THE THREE DIMENSIONAL SHAPE OF A BODY

Keksinnön kohteena on optinen menetelmä kappaleen kolmiulot-5 teisen muodon määrittämiseksi.The invention relates to an optical method for determining the three-dimensional shape of a body.

Nykyään monissa menetelmissä käytetään hyväksi kuvausta, jossa kappaleen muoto, kameran kuvan tasossa, saadaan suoraan mittaamalla ja kappaleen korkeus saadaan usein eri 10 kameralla sivuvalaistuksen varjon pituudesta. Kamerat voivat olla viivakameroita, jolloin esineitä liikutetaan tasokuvan saamiseksi tai matriisikameroita, jolloin saadaan kolmiulotteinen kuva suoraan. Puun ja varsinkin tukkien dimensioiden mittaamiseen on käytetty tekniikkaa, jossa matriisikameralla 15 kuvataan liikkuvaa kohdetta sivusta. Kun esim. lasersuihkusta tehdään viivavalaisu esim. 45* kulmassa tukin pintaan kameran kuvausalueella, kuvaan muodostuu käyrä viiva, joka kuvaa kohteen dimensiovaihtelua kameran kuvaussunnassa. Kun kuvauksia otetaan kahdesta tai kolmesta suunnasta, saadaan 20 kohteen, esim. tukin, poikkileikkauspinta määritettyä. Kun kohdetta liikutetaan pitkittäissuunnassa kameroiden ohi, saadaan kolmiulotteinen kuva muodostettua.Today, many methods utilize imaging in which the shape of the body, in the plane of the camera image, is obtained directly by measurement, and the height of the body is often obtained with different cameras from the length of the side lighting shadow. The cameras can be line cameras, in which objects are moved to obtain a planar image, or matrix cameras, in which a three-dimensional image is obtained directly. To measure the dimensions of wood and especially logs, a technique has been used in which a moving object is photographed from the side with a matrix camera 15. When, for example, a laser beam is subjected to line illumination at an angle of e.g. When images are taken from two or three directions, the cross-sectional area of 20 objects, e.g. a log, can be determined. When the subject is moved longitudinally past the cameras, a three-dimensional image is formed.

Edellä kuvatut menetelmät ovat usein verraten kalliita ja 25 vaativat usein erittäin tehokkaita tietojenkäsittelyjärjestelmiä, eli tunnettujen kaupallisten menetelmien suurimpana heikkoutena on niiden hinta.The methods described above are often relatively expensive and often require very efficient data processing systems, i.e. the main weakness of known commercial methods is their cost.

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä kappaleen 30 kolmiulotteisen muodon määrittämiseksi, jolla menetelmällä poistetaan nykyisiin menetelmiin liittyviä epäkohtia. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, joka on edullinen, yksinkertainen ja luotettava.It is an object of the invention to provide a method for determining the three-dimensional shape of a body 30 by which method eliminates the drawbacks associated with current methods. In particular, it is an object of the invention to provide a method which is inexpensive, simple and reliable.

35 Keksinnön tarkoitus saavutetaan menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.The object of the invention is achieved by a method characterized by what is stated in the claims.

2 954152 95415

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kappaleen poikkiprofiilin mittauskohdan toiselle puolelle sijoitetaan valoa diffusoi-vaa materiaalia, siihen muodostetaan pyyhkäisevällä laser-suihkulla mitattavan poikkiprofiilin suunnassa liikkuva 5 valolähde, ja kappaleen toiselle puolelle sijoitetaan useita mittalaitteita vastaavasti halutussa poikkiprofiilitasossa, joilla mittalaitteilla havainnoidaan liikkuvaa valolähdettä, jolloin aina mittalaitteessa tapahtuvan valolähteen havaitsemisen päättyminen tai uudelleen havaitseminen merkitsee 10 kappaleen tangentiaalista poikkiprofiilipistettä, jolloin kun valolähteen paikka ajan funktiona tunnetaan, konstruoidaan poikkiprofiilipisteiden avulla kappaleen poikkipro-fiili, ja kun kappaletta liikutetaan suhteellisesti laitteisiin nähden toisessa suunnassa poikkiprofiileja mitattaessa, 15 saadaan peräkkäisten poikkiprofiilien avulla määritetyksi kappaleen kolmiulotteinen ääridimensiokuva. Menetelmä on yksinkertainen, edullinen ja toimii luotettavasti. Keksitty menetelmä sopii parhaiten yksinkertaisten pienehköjen kappaleiden poikkiprofiilin mittaamiseen hyvin nopeasti silloin 20 kun kappaletta siirretään mitattavaa poikkiprofiilia vastaan kohtisuoraan suuntaan. Näin esim. kuljetushihnalla saadaan liikkeen avulla kolmiulotteinen kuva kappaleen dimensiosta. Käyttöaloja on useita, kuten esim. puuteollisuudessa lautojen ja lankkujen dimensioiden valvonta, selluteollisuudessa 25 hakepalojen koon valvonta ja keskiarvojen mittaus, ja yleensä tuotettujen kappaleiden eheyden valvonta liukuhihnalla.In the method according to the invention, a light-diffusing material is placed on one side of the measuring point of the cross-sectional profile of the body, a light source 5 moving in the direction of the cross-section to be measured the end or re-detection of detection means a tangential cross-sectional point of 10 pieces, where when the position of the light source is known as a function of time, the cross-sectional points are constructed with cross-profile points, and The method is simple, inexpensive and works reliably. The invented method is best suited for measuring the cross-sectional profile of simple smaller bodies very rapidly when the body is moved in a direction perpendicular to the cross-sectional profile to be measured. In this way, for example, a three-dimensional image of the dimension of the part is obtained by means of a movement on a conveyor belt. There are several areas of application, such as the control of the dimensions of boards and planks in the wood industry, the control of the size of chips and the measurement of averages in the pulp industry, and the control of the integrity of pieces produced in general with a conveyor belt.

Seuraavaksi keksintöä selvitetään tarkemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa on esitetty keksinnön mukaisen 30 menetelmän periaate ja eräs käytäntöön sovellettu ratkaisu.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, which shows the principle of a method according to the invention and a solution applied in practice.

♦· « ·· " Kuvan mukaiseen laitteistoon kuuluu opaalipintainen lasi 1, jonka päällä mitattavaa kappaletta 3 siirretään, laser 4, pyöritettävä monitahkopeili 5 ja mittalaitteet 6, 7, 8, 35 jotka on sijoitettu vastakkaiselle puolelle kappaletta kuin lasipinta 1. Menetelmän periaatteena on se, että pyyhkäisemällä lasersuihkulla 10 valoa diffusoivan lasilevyn 1♦ · «··" The apparatus shown in the figure comprises an opal glass 1 on which the object 3 to be measured is moved, a laser 4, a rotatable polygonal mirror 5 and measuring devices 6, 7, 8, 35 placed on the opposite side of the object from the glass surface 1. The principle of the method is , that by scanning the laser beam 10 with a light diffusing glass plate 1

IIII

3 95415 yli saadaan aikaan nopeasti liikkuva valolähde 9, joka valaisee kaikkiin suuntiin. Tässä sovelluksessa valolähde 9 on tehty siten, että laserista 4 saatava valosuihku 10 ohjataan pyörivän monitahkoisen peilin 5 kautta pyyhkimään 5 nuolen 2 osoittamaan suuntaan opaalilasin yli. Toisin sanoen opaalilasin pintaan muodostetaan liikkuva valolähde. Poik-keutus voidaan tehdä usealla tavalla, esimerkiksi akusto-optisella hilalla ilman liikkuvia osia tai muulla tunnetulla tavalla.3 95415 provides a fast moving light source 9 which illuminates in all directions. In this embodiment, the light source 9 is made so that the light beam from the laser to be April 10 controlled by the rotary polyhedral mirror 5 to the wipe 2 5 indicate the direction of the arrow over the opal glass. In other words, a moving light source is formed on the surface of the opal glass. The deflection can be made in several ways, for example with an acousto-optical grating without moving parts or in another known way.

1010

Kun on saatu aikaan liikkuva valolähde 9, asetetaan valolähteen kulkusuunnan päälle mitattava kappale 3. Tässä tapauksessa tutkittavana kappaleena on höyläykseen menevä lauta, joka liikkuu kuvan tasosta kohtisuoraan katsojaan päin.When a moving light source 9 is provided, a body 3 to be measured is placed on the direction of travel of the light source. In this case, the body to be examined is a planing board moving from the plane of the image perpendicular to the viewer.

15 Tarkoituksena dimensiovalvonnassa on varmistaa, että lauta on kyllin leveä, ja että se on täysikanttinen eli riittävän korkea kummaltakin puolelta.15 The purpose of dimensional control is to ensure that the board is wide enough and that it is full-beam, ie sufficiently high on both sides.

Tarkastellaan tilannetta, missä valolähdettä siirretään 20 oikeasta reunasta kohti vasenta reunaa. Aluksi kaikki kolme valon intensiteettimittaria, fotodiodia 6, 7, 8, havaitsevat valon. Kun valolähde etenee jonkin matkaa, fotodiodi 6 ei enää havaitse valolähdettä. Mitataan aikaa, ja kun fotodiodi 7 ei enää havaitse valolähdettä, lopetetaan ajanmittaus ja 25 saadaan aika tx. Samalla aloitetaan uusi ajanmittaus, joka lopetetaan kun fotodiodi 7 taas havaitsee valolähteen ja saadaan aika t2 (vastaa kuvaan piirrettyä tilannetta). Tämän jälkeen aloitetaan kolmas ajanmittaus, joka lopetetaan kun fotodiodi 8 havaitsee valon. Tällöin lopetetaan ajanmittaus 30 ja saadaan aika t3. Fotodiodit ovat kaukana eli niiden ·· etäisyydet laudasta ovat huomattavasti suuremmat kuin laudan leveys, ja valolähteen pyyhkäisynopeus on vakio. Pyyh-käisynopeus voidaan mitata asettamalla opaalilasin reunoihin fotodiodit, ja nopeus voi olla esim. 1 cm/ms. Jos foto-35 diodien 6 ja 8 tarkastelukulmat ovat 451, laudan oikean puolen korkeus saadaan suoraan kaavasta hx = tx x v, laudan leveys kaavasta 1 = t2 x v ja vasemman puolen korkeus kaa- 4 95415 vasta h2 = t3x v. Kun nopeus on 1 cm/ms, ovat millisekunneissa mitatut ajat suoraan senttimetrejä. Vajaasärmäisyys näkyy seuraavasti: jos alapuolelta esimerkiksi vasemmalta puuttuu kantti, havaitsee fotodiodi 6 valolähteen liian 5 aikaisin verrattuna fotodiodiin 7. Jos yläpuolen nurkista puuttuu kantti, näkyy se tietysti korkeuksien hi tai h2 pienenemisenä.Consider a situation where a light source is shifted from 20 right edges to the left edge. Initially, all three light intensity meters, photodiodes 6, 7, 8, detect light. When the light source travels some distance, the photodiode 6 no longer detects the light source. The time is measured, and when the photodiode 7 no longer detects the light source, the time measurement is stopped and the time tx is obtained. At the same time, a new time measurement is started, which is stopped when the photodiode 7 again detects the light source and the time t2 is obtained (corresponds to the situation drawn in the figure). A third timing is then started, which is stopped when the photodiode 8 detects light. In this case, the time measurement 30 is stopped and the time t3 is obtained. The photodiodes are far away, i.e. their distances from the board are considerably greater than the width of the board, and the scanning speed of the light source is constant. The sweep speed can be measured by placing photodiodes on the edges of the opal glass, and the speed can be e.g. 1 cm / ms. If the photo-35 of the diodes 6 and 8, the viewing angles are 451, from the right side of the board height is directly given by hx = tx xv board width formula 1 = t2, XV and a left-side elevation gas 4 95415 counter h2 = t3x v. When the speed of 1 cm / ms, are times measured in milliseconds directly in centimeters. Rough edge orientation is shown as follows: if for example the underside of the left edge is missing, a photodiode 6 detects the light source 5 too early compared with the photodiode 7. If the upper corners of the missing edge, appears in the course of the heights hi and h2 decrease.

Edelläesitetyssä sovelluksessa käytettiin kolmea fotodiodia 10 ja tarkasteltiin esineen kolmea poikkileikkausdimensiota, jolloin poikkileikkauksien perusteella saadaan liikkuvasta esineestä kolmiulotteinen kuva. Mittaavia fotodiodeja voidaan tietysti lisätä. Tällöin kappaleen poikkileikkaussuunta tulee mitatuksi tarkemmin, koska periaatteessa aina lisää-15 mällä fotodiodi saadaan yksi sivuava raja lisää kappaleen poikkipinnan määrittämistä varten. Menetelmällä ei tietenkään saa kappaleen koverien pintojen koveruutta mitatuksi, vaan aina sivuavat pisteet eli äärirajoja poikkipintatarkas-teluissa. Laserin pyyhkäisytaso taitetaan sivuun valon 20 intensiteettimittareiden kuvaustasosta, jolloin dif fuuseris-ta läpimennyt suihku ei osu valonintensiteettimittalaittei-siin.In the above application, three photodiodes 10 were used and three cross-sectional dimensions of the object were considered, whereby a three-dimensional image of a moving object is obtained on the basis of the cross-sections. Measuring photodiodes can of course be added. In this case, the cross-sectional direction of the body becomes more accurately measured, because in principle each time the photodiode is added, one lateral limit is added to determine the cross-sectional area of the body. Of course, the method does not measure the concavity of the concave surfaces of the body, but always the lateral points, i.e. the extremes, in the cross-sectional inspections. The laser scanning plane is folded aside from the imaging plane of the light intensity meters 20 so that the jet through the diffuser does not hit the light intensity measuring devices.

Keksintöä ei rajata edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan sitä 25 voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa. Yleisesti * « ottaen se soveltuu mihin tahansa kappaleiden dimensioiden tarkasteluun, kun vain kappale voidaan asettaa vaadittuun tarkastelugeometriaan.The invention is not limited to the above example, but can be modified within the scope of the claims. In general, * «it is suitable for any view of part dimensions, as only the part can be set to the required view geometry.

· « 1 il· «1 il

Claims (4)

5 954155,95415 1. Optinen menetelmä kappaleen kolmiulotteisen muodon määrittämiseksi, tunnettu siitä, että kappaleen (3) 5 poikkiprofiilin mittauskohdan toiselle puolelle sijoitetaan valoa diffusoivaa materiaalia (1), siihen muodostetaan pyyhkäisevällä lasersuihkulla (10) mitattavan poikkiprofiilin suunnassa liikkuva valolähde (9), ja että kappaleen toiselle puolelle sijoitetaan useita mittalaitteita (6, 7, 10 8) vastaavasti halutussa poikkiprofiilitasossa, joilla mittalaitteilla havainnoidaan liikkuvaa valolähdettä (9), jolloin aina mittalaitteessa (6, 7, 8) tapahtuvan valolähteen havaitsemisen päättyminen tai uudelleen havaitseminen merkitsee kappaleen (3) tangentiaalista poikkiprofiilipis-15 tettä, jolloin kun valolähteen paikka ajan funktiona tunnetaan, konstruoidaan poikkiprof iilipisteiden avulla kappaleen (3) poikkiprofiili, ja kun kappaletta liikutetaan suhteellisesti laitteisiin nähden toisessa suunnassa poikkiprofiile ja mitattaessa, saadaan peräkkäisten poikkiprofiilien avulla 20 määritetyksi kappaleen kolmiulotteinen ääridimensiokuva.An optical method for determining the three-dimensional shape of a body, characterized in that a light-diffusing material (1) is placed on one side of the cross-sectional measurement point of the body (3), a light source (9) moving in the direction of the cross-section to be measured by the scanning laser beam (10), a plurality of measuring devices (6, 7, 10 8) are placed on the side in the desired cross-sectional plane, respectively, with which measuring devices detect a moving light source (9), whereby the end or rediscovery of the light source in the measuring device (6, 7, 8) always means tangential cross-sectional profile 15, where when the position of the light source as a function of time is known, the cross-section of the body (3) is constructed by means of cross-sectional points, and when the body is moved relative to the devices in the opposite direction to the devices and successive cross-sections are obtained a three-dimensional extreme image of the body. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että pyyhkäisevä lasersuihku muodostetaan ohjaamalla laserista (4) tuleva valosuihku pyörivän monitahkopei-A method according to claim 1, characterized in that the scanning laser beam is formed by directing the light beam coming from the laser (4) to a rotating multifaceted mirror. 25 Iin (5) kautta diffusoivaan materiaaliin (1).25 through (5) to the diffusing material (1). 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että valopiste muodostetaan valoa diffusoivan lasin opaalipintaan (1), joka sijoitetaan suoraan mitattavan 30 kappaleen (3) alle. • sMethod according to Claim 1, characterized in that the point of light is formed on the opal surface (1) of the light-diffusing glass, which is placed directly below the object (3) to be measured. • s ··-'· 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että laserin pyyhkäisytaso taitetaan sivuun valon intensiteettimittareiden (6, 7, 8) kuvaustasosta, 35 jolloin diffuuserista (1) läpimennyt suihku ei osu valonin-tensiteettimittalaitteisiin (6, 7, 8). 95415Method according to claim 3, characterized in that the laser scanning plane is folded aside from the imaging plane of the light intensity meters (6, 7, 8), 35 where the jet passed through the diffuser (1) does not hit the light intensity measuring devices (6, 7). , 8). 95415
FI933724A 1993-08-25 1993-08-25 Optical method for determining the three-dimensional shape of a body FI95415C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI933724A FI95415C (en) 1993-08-25 1993-08-25 Optical method for determining the three-dimensional shape of a body

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI933724 1993-08-25
FI933724A FI95415C (en) 1993-08-25 1993-08-25 Optical method for determining the three-dimensional shape of a body

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI933724A0 FI933724A0 (en) 1993-08-25
FI933724A FI933724A (en) 1995-02-26
FI95415B true FI95415B (en) 1995-10-13
FI95415C FI95415C (en) 1996-01-25

Family

ID=8538470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI933724A FI95415C (en) 1993-08-25 1993-08-25 Optical method for determining the three-dimensional shape of a body

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI95415C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI933724A0 (en) 1993-08-25
FI933724A (en) 1995-02-26
FI95415C (en) 1996-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7369253B2 (en) Systems and methods for measuring sample surface flatness of continuously moving samples
US6262803B1 (en) System and method for three-dimensional inspection using patterned light projection
US4228886A (en) Position sensor
KR102291429B1 (en) Surface Inspection Systems and Surface Inspection Methods
US5101442A (en) Three-dimensional imaging technique using sharp gradient of illumination
US4498776A (en) Electro-optical method and apparatus for measuring the fit of adjacent surfaces
US5048965A (en) Three-dimensional imaging technique with occlusion avoidance
US4875778A (en) Lead inspection system for surface-mounted circuit packages
JP4008168B2 (en) Printed circuit board inspection equipment
FI95415B (en) Optical process for determining the three-dimensional shape of an object
US4875779A (en) Lead inspection system for surface-mounted circuit packages
KR101436572B1 (en) 3d shape measuring apparatus using optical triangulation method
WO1990012310A1 (en) Procedure and apparatus for determining size and/or shape distribution
US6067162A (en) Process for measuring the roughness of a material surface
KR101423276B1 (en) Surface shape measuring equipment
KR20120086333A (en) High speed optical inspection system with adaptive focusing
FI61099B (en) ANORDINATION AND FARING FACILITY MAINTENANCE AV SAOGVIRKE SPECIELLT UPPTAECKANDE AV VANKANT
WO1996026413A1 (en) Optical method for determining of three-dimensional form of an object
KR101594224B1 (en) Surface condition insepecting method of planar substrate and surface condition inspecting device of planar substrate using the same
KR20240061385A (en) Mini LED bonding Bonding Posture Measurement Device using a shadow Image
JPH0460201B2 (en)
JPH1090197A (en) Flaw detector for filmy body
JP3126282B2 (en) Article presence detector
JP2001165864A (en) Surface inspection device and method
KR20230116937A (en) Apparatus and method for inspecting the surface of transparent objects

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
MA Patent expired