JP2000213913A - 非接触３次元変位測定装置 - Google Patents
非接触３次元変位測定装置Info
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- JP2000213913A JP2000213913A JP11015215A JP1521599A JP2000213913A JP 2000213913 A JP2000213913 A JP 2000213913A JP 11015215 A JP11015215 A JP 11015215A JP 1521599 A JP1521599 A JP 1521599A JP 2000213913 A JP2000213913 A JP 2000213913A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の非接触３次元変位測定装置は、エリアセ
ンサーの大きさの制約上、微少な変位量しか測定できな
いという課題があった。 【解決手段】物体側テレセントリック光学系とエリアセ
ンサーの間に画像シフト手段を設け、物体変位後の画像
をエリアセンサー面上へ導くものである。
ンサーの大きさの制約上、微少な変位量しか測定できな
いという課題があった。 【解決手段】物体側テレセントリック光学系とエリアセ
ンサーの間に画像シフト手段を設け、物体変位後の画像
をエリアセンサー面上へ導くものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は物体の３次元変位を
非接触で測定する、特に安価で小型な非接触３次元変位
測定装置に関するものである。
非接触で測定する、特に安価で小型な非接触３次元変位
測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、物体の変位を非接触で測定する装
置として、物体表面につけられた格子か物体表面へのレ
ーザー照射によるスペックル像などにおける物体の変位
前後の像を、エリアセンサーを有する結像系を介してコ
ンピュータ上に取り込み、２つの像の自己相関を計算
し、変位量を算出する装置が従来から公知である。しか
しながら、従来装置では、物体の変位の大体が３次元的
なものであるにもかかわらず、撮像系がエリアセンサー
などの２次元測定系であるために、全て、エリアセンサ
ーと平行を示す２次元的な変位を算出することになって
しまい、エリアセンサーと垂直をなす方向の変位が測定
できない。その結果として、エリアセンサー面と平行を
なす平面内での移動が既知である物体にかぎられてしま
うという重大な課題があった。その欠陥を解消するため
に更なる改良を加えられた従来例が既に知られている。
その従来例は以下の構成を有する。
置として、物体表面につけられた格子か物体表面へのレ
ーザー照射によるスペックル像などにおける物体の変位
前後の像を、エリアセンサーを有する結像系を介してコ
ンピュータ上に取り込み、２つの像の自己相関を計算
し、変位量を算出する装置が従来から公知である。しか
しながら、従来装置では、物体の変位の大体が３次元的
なものであるにもかかわらず、撮像系がエリアセンサー
などの２次元測定系であるために、全て、エリアセンサ
ーと平行を示す２次元的な変位を算出することになって
しまい、エリアセンサーと垂直をなす方向の変位が測定
できない。その結果として、エリアセンサー面と平行を
なす平面内での移動が既知である物体にかぎられてしま
うという重大な課題があった。その欠陥を解消するため
に更なる改良を加えられた従来例が既に知られている。
その従来例は以下の構成を有する。
【０００３】（１）エリアセンサー面上に物体像を結像
させる物体側テレセントリック光学系から構成された測
定系を２つ備え、この２つの測定系の光軸を変異測定対
象の物体面上の１点で交わるように配置。
させる物体側テレセントリック光学系から構成された測
定系を２つ備え、この２つの測定系の光軸を変異測定対
象の物体面上の１点で交わるように配置。
【０００４】（２）変位測定対象の物体面上に２値階調
による画像データを取り出すための模様を設定。
による画像データを取り出すための模様を設定。
【０００５】（３）テレセントリック結像を行う結像光
学系が結像倍率可変機能を有する。
学系が結像倍率可変機能を有する。
【０００６】（４）物体面の移動前の像を、２つの測定
系のエリアセンサー面上を介して画像情報としてコンピ
ュータに記憶させ、しかる後、物体が任意の方向に移動
した後、再度画像情報を取得し、この移動前後の画像情
報に基づいて、２つのエリアセンサー面上での変位量を
それぞれ自己相関により解析する。
系のエリアセンサー面上を介して画像情報としてコンピ
ュータに記憶させ、しかる後、物体が任意の方向に移動
した後、再度画像情報を取得し、この移動前後の画像情
報に基づいて、２つのエリアセンサー面上での変位量を
それぞれ自己相関により解析する。
【０００７】図３はその改良された従来例を示す図であ
り、１は測定する物体面、２、３、はエリアセンサー
面、４、５はエリアセンサー面上に物体像を結像させる
少なくとも物体側テレセントリック結像を行う物体側テ
レセントリック光学系である。まず、物体面の変位を表
すため、便宜上、測定中心から物体面１に沿ってＸ軸、
直行する方向にＹ軸、紙面に垂直にＺ軸をとる。次に物
体側テレセントリック光学系４とエリアセンサー面２に
より構成される測定系ｂの光軸が測定中心においてＸ軸
と角度θ’をなすものとする。
り、１は測定する物体面、２、３、はエリアセンサー
面、４、５はエリアセンサー面上に物体像を結像させる
少なくとも物体側テレセントリック結像を行う物体側テ
レセントリック光学系である。まず、物体面の変位を表
すため、便宜上、測定中心から物体面１に沿ってＸ軸、
直行する方向にＹ軸、紙面に垂直にＺ軸をとる。次に物
体側テレセントリック光学系４とエリアセンサー面２に
より構成される測定系ｂの光軸が測定中心においてＸ軸
と角度θ’をなすものとする。
【０００８】また物体面１の変位ベクトルをＡ、その
ｘ、ｚ成分をＡｘ、Ａｚ、測定系ｂに於いてエリアセン
サー面上での物体面移動の変位ベクトルをＢ、そのｘ、
ｚ成分をＢｘ、Ｂｚとする。またさらに物体側テレセン
トリック光学系４、５の結像倍率をＭａ、Ｍｂとする
と、以下の関係式が成立する。
ｘ、ｚ成分をＡｘ、Ａｚ、測定系ｂに於いてエリアセン
サー面上での物体面移動の変位ベクトルをＢ、そのｘ、
ｚ成分をＢｘ、Ｂｚとする。またさらに物体側テレセン
トリック光学系４、５の結像倍率をＭａ、Ｍｂとする
と、以下の関係式が成立する。
【０００９】
【数１】
【００１０】式は結像倍率のわかっている物体側テレ
セントリック光学系とエリアセンサーを有する２台の測
定系に於いて、そのおのおのの光軸を測定する物体面上
の１点で交わらせる構成で、物体の変位前後の画像デー
タの自己相関による算出変位成分により、物体の３次元
変位成分を算出できることを表している。よって、物体
の３次元変位を上記構成で、非接触測定することが可能
になり、さらに変位前後の画像データ取り込みの時間を
記録しておけば、物体の速度、加速度も測定可能とな
る。
セントリック光学系とエリアセンサーを有する２台の測
定系に於いて、そのおのおのの光軸を測定する物体面上
の１点で交わらせる構成で、物体の変位前後の画像デー
タの自己相関による算出変位成分により、物体の３次元
変位成分を算出できることを表している。よって、物体
の３次元変位を上記構成で、非接触測定することが可能
になり、さらに変位前後の画像データ取り込みの時間を
記録しておけば、物体の速度、加速度も測定可能とな
る。
【００１１】図４は図３に示した概念を適用した装置の
概要図であり、１は物体面、２、３はエリアセンサー
面、４、５はそれぞれ倍率Ｍａ、Ｍｂの物体側テレセン
トリック光学系、６は２値階調による画像データを取り
出すために物体面上にはりつけられた模様としての白黒
格子である。
概要図であり、１は物体面、２、３はエリアセンサー
面、４、５はそれぞれ倍率Ｍａ、Ｍｂの物体側テレセン
トリック光学系、６は２値階調による画像データを取り
出すために物体面上にはりつけられた模様としての白黒
格子である。
【００１２】図において、エリアセンサー面２、及び物
体側テレセントリック光学系４の光軸は物体面１上のＸ
軸と角度θ、エリアセンサー面３及び物体側テレセント
リック光学系５の光軸は物体面上のＸ軸と角度θ’をな
す。まず、物体の変位前の画像をエリアセンサー２及び
３からコンピュータのメモリー上に２値階調による画像
データとしておのおの取り込む。次に物体の変位後の画
像データをエリアセンサー２及び３により同じく取り込
む。この際、結像系に物体側テレセントリック光学系
４、５を用いることで、変位前後の画像の大きさは変化
せず、像のエリアセンサー面上への結像アドレスのみが
変化することになる。
体側テレセントリック光学系４の光軸は物体面１上のＸ
軸と角度θ、エリアセンサー面３及び物体側テレセント
リック光学系５の光軸は物体面上のＸ軸と角度θ’をな
す。まず、物体の変位前の画像をエリアセンサー２及び
３からコンピュータのメモリー上に２値階調による画像
データとしておのおの取り込む。次に物体の変位後の画
像データをエリアセンサー２及び３により同じく取り込
む。この際、結像系に物体側テレセントリック光学系
４、５を用いることで、変位前後の画像の大きさは変化
せず、像のエリアセンサー面上への結像アドレスのみが
変化することになる。
【００１３】次に２値階調による変位前後の画像データ
に関して自己相関関数を計算して、エリアセンサー面２
及び３のアドレス上での像の移動ベクトルＡ及びＢを算
出する。ここでエリアセンサー面２及び３はそれぞれ個
別のｘ−ｚ平面を有し、エリアセンサー面２及び３上で
の像の移動ベクトルの成分を、それぞれ、Ａｘ、Ａｚ、
Ｂｘ、Ｂｚとし、また物体の実移動ベクトルをＬと定義
し、そのＸＹＺ座標系における成分を１ｘ、１ｙ、１ｚ
とすると、前記式が成立する。
に関して自己相関関数を計算して、エリアセンサー面２
及び３のアドレス上での像の移動ベクトルＡ及びＢを算
出する。ここでエリアセンサー面２及び３はそれぞれ個
別のｘ−ｚ平面を有し、エリアセンサー面２及び３上で
の像の移動ベクトルの成分を、それぞれ、Ａｘ、Ａｚ、
Ｂｘ、Ｂｚとし、また物体の実移動ベクトルをＬと定義
し、そのＸＹＺ座標系における成分を１ｘ、１ｙ、１ｚ
とすると、前記式が成立する。
【００１４】よって、式により、図の様に物体面上に
定義した座標系に於ける物体の変位ベクトル成分が算出
され、物体の変動量が非接触で測定可能となる。たとえ
ば物体の変位前後の２値画像情報の自己相関の結果、エ
リアセンサー面２及び３上での像の移動成分が（Ａｘ、
Ａｚ）＝（１０μｍ、−２０μｍ）、（Ｂｘ、Ｂｚ）＝
（３０μｍ、−２０μｍ）、またそれぞれの物体側テレ
セントリック光学系の倍率が１でしかも、それぞれの光
軸が物体面に対して４５°であれば、（１ｘ、１ｙ、１
ｚ）＝（１４．１μｍ、５６．６μｍ、−２０μｍ）物
体が移動したことになる。またさらに物体の変位前後の
画像取り込みの時間を確認していれば、物体変位の速度
ベクトル成分また、加速度ベクトル成分も測定可能であ
る。
定義した座標系に於ける物体の変位ベクトル成分が算出
され、物体の変動量が非接触で測定可能となる。たとえ
ば物体の変位前後の２値画像情報の自己相関の結果、エ
リアセンサー面２及び３上での像の移動成分が（Ａｘ、
Ａｚ）＝（１０μｍ、−２０μｍ）、（Ｂｘ、Ｂｚ）＝
（３０μｍ、−２０μｍ）、またそれぞれの物体側テレ
セントリック光学系の倍率が１でしかも、それぞれの光
軸が物体面に対して４５°であれば、（１ｘ、１ｙ、１
ｚ）＝（１４．１μｍ、５６．６μｍ、−２０μｍ）物
体が移動したことになる。またさらに物体の変位前後の
画像取り込みの時間を確認していれば、物体変位の速度
ベクトル成分また、加速度ベクトル成分も測定可能であ
る。
【００１５】この従来例によれば、まず物体面の移動前
の像を、２台の測定系のエリアセンサーを介して画像情
報としてコンピュータ上に記憶させ、次に物体が任意の
方向に移動した後の像を再び２台の測定系よりコンピュ
ータ上に取り込む。この際、物体の変位方向が１台、も
しくは、２台の測定系から距離が遠ざかる方向であって
も、物体側テレセントリック系によるエリアセンサー面
上への結像の為、エリアセンサー面上への結像倍率は一
定であり、エリアセンサー面上に結線する移動前と移動
後の物体像の大きさは一定で、結像位置のみが変化する
こととなる。
の像を、２台の測定系のエリアセンサーを介して画像情
報としてコンピュータ上に記憶させ、次に物体が任意の
方向に移動した後の像を再び２台の測定系よりコンピュ
ータ上に取り込む。この際、物体の変位方向が１台、も
しくは、２台の測定系から距離が遠ざかる方向であって
も、物体側テレセントリック系によるエリアセンサー面
上への結像の為、エリアセンサー面上への結像倍率は一
定であり、エリアセンサー面上に結線する移動前と移動
後の物体像の大きさは一定で、結像位置のみが変化する
こととなる。
【００１６】次に双方の測定系からの移動前後の画像情
報から、２つの測定系のエリアセンサー上での変位量を
それぞれ自己相関により解析する。この変位量は３次元
的な任意の物体面の変位を、別々な位置から、それぞれ
の測定系の光軸と垂直な平面上に射影した変位にそれぞ
れの測定系の結像倍率を乗じた量であり、この変位計算
が非常に簡単である。
報から、２つの測定系のエリアセンサー上での変位量を
それぞれ自己相関により解析する。この変位量は３次元
的な任意の物体面の変位を、別々な位置から、それぞれ
の測定系の光軸と垂直な平面上に射影した変位にそれぞ
れの測定系の結像倍率を乗じた量であり、この変位計算
が非常に簡単である。
【００１７】また、図５は他の従来例を示す図であり、
１は物体面、２、３はエリアセンサー面、４、５はそれ
ぞれ結像倍率Ｍａ、Ｍｂの物体側テレセントリック光学
系、７はビームエキスパンダー、８はレーザー、９はレ
ーザー光照射範囲である。図において、レーザー８のレ
ーザー光はビームエキスパンダー７により広げられ、レ
ーザー光照射範囲９に於いてレーザースペックル像を形
成し、そのスペックル像を取り込むことで、前述の従来
例と同様に測定を行うことができる。
１は物体面、２、３はエリアセンサー面、４、５はそれ
ぞれ結像倍率Ｍａ、Ｍｂの物体側テレセントリック光学
系、７はビームエキスパンダー、８はレーザー、９はレ
ーザー光照射範囲である。図において、レーザー８のレ
ーザー光はビームエキスパンダー７により広げられ、レ
ーザー光照射範囲９に於いてレーザースペックル像を形
成し、そのスペックル像を取り込むことで、前述の従来
例と同様に測定を行うことができる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例においては、物体の移動量が大きい場合には、エ
リアセンサーの大型化が必要となり、これは多大な装置
のコストアップを招いてしまうという課題があった。本
発明は上記のような課題を解消するためになされたもの
で、安価で小型な非接触３次元測定装置を提供すること
を目的とする。
従来例においては、物体の移動量が大きい場合には、エ
リアセンサーの大型化が必要となり、これは多大な装置
のコストアップを招いてしまうという課題があった。本
発明は上記のような課題を解消するためになされたもの
で、安価で小型な非接触３次元測定装置を提供すること
を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る非接触３次
元測定装置は以下の構成を有することを特徴とする。
元測定装置は以下の構成を有することを特徴とする。
【００２０】エリアセンサー面上に物体像を結像させる
物体側テレセントリック光学系から構成された測定系を
２つ備え、この２つの測定系の光軸を変位測定対象の物
体面上の１点で交わるように配置したことを特徴とする
非接触３次元変位測定装置において、該光学系と該エリ
アセンサーとの間に画像シフト手段を設けたことを特徴
とする非接触３次元変位測定装置。
物体側テレセントリック光学系から構成された測定系を
２つ備え、この２つの測定系の光軸を変位測定対象の物
体面上の１点で交わるように配置したことを特徴とする
非接触３次元変位測定装置において、該光学系と該エリ
アセンサーとの間に画像シフト手段を設けたことを特徴
とする非接触３次元変位測定装置。
【００２１】この実施の形態１によれば、エリアセンサ
ー面上に物体像を結像させる物体側テレセントリック光
学系から構成された測定系を２つ備え、この２つの測定
系の光軸を変位測定対象の物体面上の１点で交わるよう
に配置したことを特徴とする非接触３次元変位測定装置
において、物体の移動量が非常に大きい場合、つまりテ
レセントリック光学系によってエリアセンサー面上に結
像された移動前後の像の変位がエリアセンサーの範囲を
超えてしまう場合、透明平板等の光学部材を双方のテレ
セントリック光学系とエリアセンサーの間に挿入し、物
体の移動後に所定の角度、前記光学部材を傾けることに
より、移動前の像と自己相関を取るべき、エリアセンサ
ーの範囲外に在る移動後の像の範囲をエリアセンサー内
に移動させる。この時エリアセンサー内に移動させる量
は既知であるから、従来例にある式にこの量を加味す
れば、物体の移動量が大きい瘍合でも、非接触３次元変
位測定が可能となる。
ー面上に物体像を結像させる物体側テレセントリック光
学系から構成された測定系を２つ備え、この２つの測定
系の光軸を変位測定対象の物体面上の１点で交わるよう
に配置したことを特徴とする非接触３次元変位測定装置
において、物体の移動量が非常に大きい場合、つまりテ
レセントリック光学系によってエリアセンサー面上に結
像された移動前後の像の変位がエリアセンサーの範囲を
超えてしまう場合、透明平板等の光学部材を双方のテレ
セントリック光学系とエリアセンサーの間に挿入し、物
体の移動後に所定の角度、前記光学部材を傾けることに
より、移動前の像と自己相関を取るべき、エリアセンサ
ーの範囲外に在る移動後の像の範囲をエリアセンサー内
に移動させる。この時エリアセンサー内に移動させる量
は既知であるから、従来例にある式にこの量を加味す
れば、物体の移動量が大きい瘍合でも、非接触３次元変
位測定が可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面について説明する。
面について説明する。
【００２３】実施の形態．１ 図１は実施の形態１を最も良く表す図であり、１は物体
面、２、３はエリアセンサー面、１２、１３はそれぞれ
結像倍率がＭａ、Ｍｂの物体側、像側の双方がテレセン
トリックな両側テレセントリック光学系、６は２値階調
による画像データを取り出す為に物体面上にはりつけら
れた白黒の格子、１０、１１は画像シフト手段である平
行平板である。また、図２は画像シフト手段の概念を表
す図であり、２、３はエリアセンサー面、１２、１３は
それぞれ結像倍率がＭａ、Ｍｂの物体側、像側の双方が
テレセントリックな両側テレセントリック光学系、１
０、１１は画像シフト手段である平行平板である。図で
はＺ方向のみの概念図となっているが、Ｘ方向にも同様
である。
面、２、３はエリアセンサー面、１２、１３はそれぞれ
結像倍率がＭａ、Ｍｂの物体側、像側の双方がテレセン
トリックな両側テレセントリック光学系、６は２値階調
による画像データを取り出す為に物体面上にはりつけら
れた白黒の格子、１０、１１は画像シフト手段である平
行平板である。また、図２は画像シフト手段の概念を表
す図であり、２、３はエリアセンサー面、１２、１３は
それぞれ結像倍率がＭａ、Ｍｂの物体側、像側の双方が
テレセントリックな両側テレセントリック光学系、１
０、１１は画像シフト手段である平行平板である。図で
はＺ方向のみの概念図となっているが、Ｘ方向にも同様
である。
【００２４】図において、エリアセンサー面２及び両側
テレセントリック光学系１２の光軸は物体面１上のＸ軸
と角度θ、エリアセンサー面３及び両側テレセントリッ
ク光学系１３の光軸は物体面上のＸ軸と角度θ’をな
す。まず、物体の変位前の画像をエリアセンサー２及び
３からコンピュータのメモリー上に２値階調による画像
データとしておのおの取り込む。次に物体の変位後の画
像データをエリアセンサー２及び３により同じく取り込
む。この際、結像系に両側テレセントリック光学系１
２、１３を用いることで、変位前後の画像の大きさは変
化せず、像のエリアセンサー面上への結像アドレスのみ
が変化することになる。
テレセントリック光学系１２の光軸は物体面１上のＸ軸
と角度θ、エリアセンサー面３及び両側テレセントリッ
ク光学系１３の光軸は物体面上のＸ軸と角度θ’をな
す。まず、物体の変位前の画像をエリアセンサー２及び
３からコンピュータのメモリー上に２値階調による画像
データとしておのおの取り込む。次に物体の変位後の画
像データをエリアセンサー２及び３により同じく取り込
む。この際、結像系に両側テレセントリック光学系１
２、１３を用いることで、変位前後の画像の大きさは変
化せず、像のエリアセンサー面上への結像アドレスのみ
が変化することになる。
【００２５】次に２値階調による変位前後の画像データ
に関して自己相関関数を計算して、エリアセンサー面
２、及び３のアドレス上での像の移動ベクトルＣ及びＤ
を算出する。ここでエリアセンサー面２及び３はそれぞ
れ個別のｘ−ｚ平面を有し、エリアセンサー面２及び３
上での像の移動ベクトルの成分を、それぞれ、Ｃｘ、Ｃ
ｚ、Ｄｘ、Ｄｚとし、また物体の実移動ベクトルをＬと
定義し、そのＸＹＺ座標系における成分を１ｘ、１ｙ、
１ｚとすると、前記式に従い以下の式が成立する。
に関して自己相関関数を計算して、エリアセンサー面
２、及び３のアドレス上での像の移動ベクトルＣ及びＤ
を算出する。ここでエリアセンサー面２及び３はそれぞ
れ個別のｘ−ｚ平面を有し、エリアセンサー面２及び３
上での像の移動ベクトルの成分を、それぞれ、Ｃｘ、Ｃ
ｚ、Ｄｘ、Ｄｚとし、また物体の実移動ベクトルをＬと
定義し、そのＸＹＺ座標系における成分を１ｘ、１ｙ、
１ｚとすると、前記式に従い以下の式が成立する。
【００２６】
【数２】
【００２７】ところがここで仮に、エリアセンサー面
２、３のエリアサイズが、Ｘ２×Ｚ２、Ｘ３×Ｚ３とし
て、Ｃｘ＞Ｘ２／２、Ｃｚ＞Ｚ２／２、Ｄｘ＞Ｘ３／
２、Ｄｚ＞Ｚ３／２だった場合、つまり物体面の変動量
がエリアセンサーで検知できる範囲より大きいばあい
は、図２に見られるように、画像シフト手段１０、１１
を所定の角度変動させ、変動後の画像をエリアセンサー
内に戻す。ここで画像シフト手段１０、１１だけによる
エリアセンサー面２、３上の変位ベクトルＰ（Ｐｘ、Ｐ
ｚ）、Ｑ（Ｑｘ、Ｑｚ）については、所定の厚さの平行
平板で、変動角をあらかじめメモリーしておけば其の成
分は定数である。さらに、画像シフト手段使用後のエリ
アセンサー面２、３上での見かけの像の移動ベクトル成
分Ｅ（Ｅｘ、Ｅｚ）、Ｆ（Ｆｘ、Ｆｚ）を検知すれば、
実際の像の移動ベクトルＣ（Ｃｘ、Ｃｚ）、Ｄ（Ｄｘ、
Ｄｚ）は、
２、３のエリアサイズが、Ｘ２×Ｚ２、Ｘ３×Ｚ３とし
て、Ｃｘ＞Ｘ２／２、Ｃｚ＞Ｚ２／２、Ｄｘ＞Ｘ３／
２、Ｄｚ＞Ｚ３／２だった場合、つまり物体面の変動量
がエリアセンサーで検知できる範囲より大きいばあい
は、図２に見られるように、画像シフト手段１０、１１
を所定の角度変動させ、変動後の画像をエリアセンサー
内に戻す。ここで画像シフト手段１０、１１だけによる
エリアセンサー面２、３上の変位ベクトルＰ（Ｐｘ、Ｐ
ｚ）、Ｑ（Ｑｘ、Ｑｚ）については、所定の厚さの平行
平板で、変動角をあらかじめメモリーしておけば其の成
分は定数である。さらに、画像シフト手段使用後のエリ
アセンサー面２、３上での見かけの像の移動ベクトル成
分Ｅ（Ｅｘ、Ｅｚ）、Ｆ（Ｆｘ、Ｆｚ）を検知すれば、
実際の像の移動ベクトルＣ（Ｃｘ、Ｃｚ）、Ｄ（Ｄｘ、
Ｄｚ）は、
【００２８】
【数３】
【００２９】から計算することができる。
【００３０】よって、式と上記式により、図の様に
物体面上に定義した座標系に於ける物体の変位ベクトル
成分が算出され、物体の変動量が非接触で測定可能とな
る。またここで、本実施例では、画像シフト手段によ
る、光軸から離れた個所でのディストーションを押さえ
るため、像側においてもテレセントリックな、両側テレ
セントリック光学系を採用している。
物体面上に定義した座標系に於ける物体の変位ベクトル
成分が算出され、物体の変動量が非接触で測定可能とな
る。またここで、本実施例では、画像シフト手段によ
る、光軸から離れた個所でのディストーションを押さえ
るため、像側においてもテレセントリックな、両側テレ
セントリック光学系を採用している。
【００３１】この実施の形態１によれば、エリアセンサ
ー面上に物体像を結像させる物体側テレセントリック光
学系から構成された測定系を２つ備え、この２つの測定
系の光軸を変位測定対象の物体面上の１点で交わるよう
に配置したことを特徴とする非接触３次元変位測定装置
において、物体の移動量が非常に大きい場合、つまりテ
レセントリック光学系によってエリアセンサー面上に結
像された移動前後の像の変位がエリアセンサーの範囲を
超えてしまう場合、透明平板等の光学部材を双方のテレ
セントリック光学系とエリアセンサーの間に挿入し、物
体の移動後に所定の角度、前記光学部材を傾けることに
より、移動前の像と自己相関を取るべき、エリアセンサ
ーの範囲外に在る移動後の像の範囲をエリアセンサー内
に移動させる。この時エリアセンサー内に移動させる量
は既知であるから、従来例にある式にこの量を加味す
れば、物体の移動量が大きい瘍合でも、非接触３次元変
位測定が可能となる。
ー面上に物体像を結像させる物体側テレセントリック光
学系から構成された測定系を２つ備え、この２つの測定
系の光軸を変位測定対象の物体面上の１点で交わるよう
に配置したことを特徴とする非接触３次元変位測定装置
において、物体の移動量が非常に大きい場合、つまりテ
レセントリック光学系によってエリアセンサー面上に結
像された移動前後の像の変位がエリアセンサーの範囲を
超えてしまう場合、透明平板等の光学部材を双方のテレ
セントリック光学系とエリアセンサーの間に挿入し、物
体の移動後に所定の角度、前記光学部材を傾けることに
より、移動前の像と自己相関を取るべき、エリアセンサ
ーの範囲外に在る移動後の像の範囲をエリアセンサー内
に移動させる。この時エリアセンサー内に移動させる量
は既知であるから、従来例にある式にこの量を加味す
れば、物体の移動量が大きい瘍合でも、非接触３次元変
位測定が可能となる。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、物体側テ
レセントリック光学系とエリアセンサーとの間に画像シ
フト手段を設けて構成したので、今まで測定できなかっ
た大きな変動量を、装置を大型化することなく、また安
価に構成できる。また、本発明を逆に応用すれば、微少
な変動量さえ測定すればよい場合、装置自体のコンパク
ト化が容易に行え、また安価に構成できるので経済的で
ある。
レセントリック光学系とエリアセンサーとの間に画像シ
フト手段を設けて構成したので、今まで測定できなかっ
た大きな変動量を、装置を大型化することなく、また安
価に構成できる。また、本発明を逆に応用すれば、微少
な変動量さえ測定すればよい場合、装置自体のコンパク
ト化が容易に行え、また安価に構成できるので経済的で
ある。
【図１】本発明の非接触３次元測定装置の説明図
【図２】画像シフト手段の概念図
【図３】従来例を説明する図
【図４】従来例を説明する図
【図５】従来例を説明する図
１ 物体面、２、３ エリアセンサー面、４、５ 物体
側テレセントリック光学系、６ 白黒の格子、７ ビー
ムエキスパンダー、８ レーザー、９ レーザー照射範
囲、１０、１１ 画像シフト手段、１２、１３ 両側テ
レセントリック光学系
側テレセントリック光学系、６ 白黒の格子、７ ビー
ムエキスパンダー、８ レーザー、９ レーザー照射範
囲、１０、１１ 画像シフト手段、１２、１３ 両側テ
レセントリック光学系
Claims (1)
- 【請求項１】エリアセンサー面上に物体像を結像させる
物体側テレセントリック光学系から構成された測定系を
２つ備え、この２つの測定系の光軸を変位測定対象の物
体面上の１点で交わるように配置したことを特徴とする
非接触３次元変位測定装置において、該物体側テレセン
トリック光学系と該エリアセンサーとの間に画像シフト
手段を設けたことを特徴とする非接触３次元変位測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11015215A JP2000213913A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 非接触３次元変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11015215A JP2000213913A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 非接触３次元変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000213913A true JP2000213913A (ja) | 2000-08-04 |
Family
ID=11882665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11015215A Pending JP2000213913A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 非接触３次元変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000213913A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104296666A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-01-21 | 太原科技大学 | 一种基于仿生的起重机位移自动测量仪 |
| JP2020204492A (ja) * | 2019-06-14 | 2020-12-24 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | 領域決定装置 |
-
1999
- 1999-01-25 JP JP11015215A patent/JP2000213913A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104296666A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-01-21 | 太原科技大学 | 一种基于仿生的起重机位移自动测量仪 |
| JP2020204492A (ja) * | 2019-06-14 | 2020-12-24 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | 領域決定装置 |
| JP7228476B2 (ja) | 2019-06-14 | 2023-02-24 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | 領域決定装置 |
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