JP2001264031A - Shape-measuring method and device - Google Patents

Shape-measuring method and device

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JP2001264031A
JP2001264031A JP2000070269A JP2000070269A JP2001264031A JP 2001264031 A JP2001264031 A JP 2001264031A JP 2000070269 A JP2000070269 A JP 2000070269A JP 2000070269 A JP2000070269 A JP 2000070269A JP 2001264031 A JP2001264031 A JP 2001264031A
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shape
shape measuring
planes
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light irradiation
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shape-measuring method and a shape-measuring device, capable of measuring the shape of an object with high accuracy irrespective of the size. SOLUTION: A plurality of referential planes R0 to RN-1 are set at prescribed intervals in the direction normal to the planes. The object 3 to be measured is disposed between two end-positioned planes R0 and RN-1 of the plurality of planes, Then, in order to find the coordinates of a point S on a surface of the object 3, the planes R0 to RN-1 are used to find points P0, P1 and points C0, C1, at which a sight line Lc of a camera and a light beam Lp from a projector, both passing through the point S, cross the planes R0 to RN-1, respectively, and the z-coordinates thereof are used to select two reference planes Ri and Ri+1 closest to the point S, These planes Ri and Ri+1 are used to measure the shape of the object 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、形状計測方法及び
その装置に関し、さらに詳しくは、工場ライン検査及び
人体形状計測の分野における非接触の形状計測に対して
好適に使用することが可能な、形状計測方法及びその装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a shape, and more particularly to a method and an apparatus for non-contact shape measurement in the field of factory line inspection and human body shape measurement. The present invention relates to a shape measuring method and an apparatus therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、非接触において物体の3次元形状
を計測する方法として、前記物体に所定の格子を投影
し、異なる角度からその格子を撮影して得られた画像を
解析することにより3次元形状を求める格子投影法が用
いられている。この格子投影法は、具体的には、(1)
物体に所定の格子を投影する工程と、(2)この投影さ
れた格子を撮影して格子画像を得る工程と、(3)この
格子画像を解析し、格子位相値を計算する工程と、
(4)この格子位相値から3次元座標を計算する工程
と、からなる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of measuring the three-dimensional shape of an object in a non-contact manner, a predetermined grid is projected on the object, and an image obtained by photographing the grid from different angles is analyzed. A grid projection method for obtaining a dimensional shape is used. This grid projection method specifically includes (1)
Projecting a predetermined grid on the object, (2) capturing the projected grid to obtain a grid image, and (3) analyzing the grid image and calculating a grid phase value;
(4) calculating three-dimensional coordinates from the lattice phase value.

【0003】上記(1)及び(2)の工程における精度
は、投影及び撮影に使用するプロジェクタやCCDカメ
ラなどの性能によって決定される。また、(3)の工程
における精度を向上させるために、フーリエ変換位相シ
フト法が好ましく用いられている。この方法は、ノイズ
の影響をほとんど無視することができ、極めて精度良く
格子画像を解析することができる。
The accuracy in the above steps (1) and (2) is determined by the performance of a projector or a CCD camera used for projection and photographing. In order to improve the accuracy in the step (3), a Fourier transform phase shift method is preferably used. In this method, the influence of noise can be almost ignored, and the grid image can be analyzed with extremely high accuracy.

【0004】(4)の工程における精度を向上させるた
めには、3次元座標の計算においては、この格子画像解
析においては、撮像装置であるCCDカメラや光照射装
置であるプロジェクタなどのレンズ中心位置や光軸の向
きなどの光学系パラメータを精度良く求めることが要求
される。この要求に答えるべく、本発明者らは、基準面
である2次元格子が描かれた基準平板を用い、この基準
平板の格子画像を解析することにより得た位相分布を用
いることにより、前記光学パラメータを精度良く求めら
れることを見出した。この計測方法に関しては、本発明
者らの出願によって特許を取得している(特許第291
3021)。
In order to improve the accuracy in the step (4), in the calculation of three-dimensional coordinates, in the grid image analysis, the lens center position of a CCD camera as an image pickup device or a projector as a light irradiation device is used. It is required to accurately determine optical system parameters such as the direction of the optical axis and the direction of the optical axis. In order to respond to this requirement, the present inventors use a reference plate on which a two-dimensional lattice as a reference surface is drawn, and use the phase distribution obtained by analyzing a lattice image of the reference plate to obtain the optical system. It has been found that parameters can be obtained with high accuracy. This measurement method has been patented by the present inventors (Japanese Patent No. 291).
3021).

【0005】図1は、本発明者らによる計測方法を説明
するための概念図である。最初に、2次元格子が描かれ
た2つの基準面R及びRを準備する。次いで、これ
ら基準面の格子画像をCCDカメラ1によって撮影す
る。これらの格子画像は、図示しない演算処理機におい
てフーリエ変換されて、所定の位相分布に変換される。
基準面に描かれている2次元格子のそれぞれの格子点に
おける座標位置は既知であるので、CCDカメラの各画
素に対応する2次元格子の位相値がわかれば、その画素
に撮影されている基準面上の点の座標が得られることに
なる。基準面R及びR上における座標位置は前記演
算処理機中に位相データとして蓄積される。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a measuring method by the present inventors. First, two reference planes R 0 and R 1 on which a two-dimensional grid is drawn are prepared. Next, the lattice images of these reference planes are photographed by the CCD camera 1. These lattice images are subjected to a Fourier transform in an arithmetic processor (not shown) to be converted into a predetermined phase distribution.
Since the coordinate position at each grid point of the two-dimensional grid drawn on the reference plane is known, if the phase value of the two-dimensional grid corresponding to each pixel of the CCD camera is known, the reference position captured by that pixel is determined. The coordinates of the point on the surface will be obtained. The coordinate positions on the reference planes R 0 and R 1 are stored as phase data in the arithmetic processing unit.

【0006】また、基準面R及びRにプロジェクタ
2から2次元格子を投影し、その2次元格子画像をCC
Dカメラ1によって撮影する。これらの格子画像も、図
示しない演算処理機においてフーリエ変換されて、所定
の位相分布に変換される。この位相分布から、プロジェ
クタから投影されている2次元格子の各投影線がCCD
カメラのどの画素に撮影されているのかを求めることが
できる。CCDカメラの各画素に対応する基準面R
びR上の座標はすでにわかっているので、プロジェク
タからの各投影線が基準面R及びR上に投影されて
いる点の座標を求めることができる。基準面R及びR
上におけるプロジェクタから投影された2次元格子の
座標位置も前記演算処理機中に位相データとして蓄積さ
れる。なお、CCDカメラ1とプロジェクタ2の位置
は、基準面を撮影する場合も物体の形状計測を行う場合
も、はじめに設置した状態のまま移動させないこととす
る。
A two-dimensional grid is projected from the projector 2 onto the reference planes R 0 and R 1 , and the two-dimensional grid image is
Photographed by the D camera 1. These grid images are also subjected to a Fourier transform in an arithmetic processor (not shown) to be converted into a predetermined phase distribution. From this phase distribution, each projection line of the two-dimensional grating projected from the projector is
It is possible to determine which pixel of the camera is photographed. Since the coordinates on the reference planes R 0 and R 1 corresponding to each pixel of the CCD camera are already known, the coordinates of the point where each projection line from the projector is projected on the reference planes R 0 and R 1 are obtained. be able to. Reference planes R 0 and R
The coordinate position of the two-dimensional grid projected from the projector on 1 is also stored as phase data in the processor. Note that the positions of the CCD camera 1 and the projector 2 are not moved in the state where they are initially installed, both when photographing the reference plane and when measuring the shape of the object.

【0007】物体の形状計測は、基準面R及びR
に物体3を配置し、この物体3にプロジェクタ2から2
次元格子を投影する。このときCCDカメラ1とプロジ
ェクタ2の位置は、前述したようにはじめに設置した状
態のまま移動させない。プロジェクタ2から2次元格子
が投影されている物体3をCCDカメラ1で撮影する
と、光線Lが投影されている点SがCCDカメラ3の
視線L上に存在し、視線Lに対応した画素に撮影さ
れる。上記説明で述べているように、その画素に撮影さ
れている基準面R及びR上の点C及びCの座標
は、演算処理機中に蓄積された位相データよりそれぞれ
得られることになり、視線Lが点C及びCを通る
直線として精度よく求まることになる。
To measure the shape of an object, an object 3 is placed between reference planes R 0 and R 1 , and this object 3 is
Project a dimensional grid. At this time, the positions of the CCD camera 1 and the projector 2 are not moved while being initially installed as described above. When shooting an object 3 from the projector 2 two-dimensional grating is projected by the CCD camera 1, S point light L P is projected exists on the line of sight L C of the CCD camera 3, corresponding to the line of sight L C Photographed in pixels. As described in the above description, the coordinates of the points C 0 and C 1 on the reference planes R 0 and R 1 photographed on the pixel are obtained from the phase data accumulated in the arithmetic processing unit. to become, so that the obtained accurately as a straight line of sight L C passes through the point C 0 and C 1.

【0008】また、光線Lの持つ位相は、物体に投影
された格子を撮影した格子画像から求めることができ
る。上記説明で述べたように、光線Lが基準面R
びRとそれぞれ交わる点P及びPの座標は、演算
処理機中に蓄積された位相データよりそれぞれ得られる
ことになり、光線Lが点P及びPを通る直線とし
て精度よく求まることになる。したがって、物体上の点
Sは、視線Lと光線L の交点として得ることができ
る。物体表面の各点におてい同様の操作を行うことによ
り、物体の形状計測を行うことができる。
Further, the light beam LPHas the phase projected on the object
Can be obtained from the captured grid image
You. As described in the above description, the ray LPIs the reference plane R0Passing
And R1Point P which intersects with0And P1The coordinates of
Obtained from the phase data stored in the processor
That is, the ray LPIs the point P0And P1As a straight line passing through
Will be obtained with high accuracy. Therefore, a point on the object
S is line of sight LCAnd ray L PCan be obtained as the intersection of
You. By performing the same operation at each point on the object surface
Thus, the shape of the object can be measured.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法においても、計測しようとする物体の大きさ
などによっては、正確な光学パラメータを求めることが
できず、これにより、前記物体の形状を非接触で精度良
く計測できない場合があった。
However, even in the above-described method, it is not possible to obtain an accurate optical parameter depending on the size of the object to be measured and the like. In some cases, measurement could not be performed accurately without contact.

【0010】本発明は、上記問題のない新規な形状計測
方法、及びこの方法に対して好適に用いることのできる
形状計測装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a novel shape measuring method which does not have the above-mentioned problem, and a shape measuring apparatus which can be suitably used for this method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の形状計測方法
は、複数の異なる基準面を設定するとともに、これら基
準面の間に計測試料を配置する。さらに、この計測試料
の表面上において光照射装置から発射された光と撮像装
置の視線とを交差させ、前記光照射装置の位置に対応す
る前記複数の基準面におけるそれぞれの座標値と、前記
撮像装置の位置に対応する前記複数の基準面におけるそ
れぞれの座標値とを演算処理する。そして、前記複数の
基準面は、この基準面の法線方向において少なくとも3
つ並列するとともに、前記計測試料の形状は、この計測
試料に近接して配置された前記複数の基準面の内の2つ
によって計測するようにしたことを特徴とする。
According to the shape measuring method of the present invention, a plurality of different reference planes are set, and a measurement sample is arranged between these reference planes. Further, the light emitted from the light irradiation device and the line of sight of the imaging device intersect on the surface of the measurement sample, and the coordinate values on the plurality of reference planes corresponding to the position of the light irradiation device, and The arithmetic processing is performed on each coordinate value on the plurality of reference planes corresponding to the position of the apparatus. And, the plurality of reference planes are at least 3 in a normal direction of the reference plane.
And the shape of the measurement sample is measured by two of the plurality of reference planes arranged close to the measurement sample.

【0012】本発明者らは、上述したような基準面を用
いる形状計測方法において、物体の大きさなどに依存し
てこの物体の形状が正確に計測できなくなる原因を探る
べき鋭意検討を行った。その結果、計測しようとする物
体を前記基準面より離して配置すればするほど、前記物
体の形状誤差が大きくなることを見出した。すなわち、
ある一つの物体に対して基準面を設定し、この基準面を
用いて前記物体よりも小さい物体の形状を計測しようと
すると、この物体は必然的に前記基準面より離れて配置
されることになる。したがって、この小さい物体の形状
計測においては誤差が大きくなってしまうことを見出し
た。
The present inventors have made intensive studies to find out why the shape of an object cannot be measured accurately depending on the size of the object in the shape measuring method using the reference plane as described above. . As a result, it has been found that the more the object to be measured is placed away from the reference plane, the larger the shape error of the object becomes. That is,
If a reference plane is set for a certain object and an attempt is made to measure the shape of an object smaller than the object using the reference plane, the object is necessarily arranged at a distance from the reference plane. Become. Therefore, it has been found that an error increases in the shape measurement of the small object.

【0013】そこで、本発明者らは、計測しようとする
物体の大きさに対応させて随時基準面の設定を行うこと
を試みた。しかしながら、このような方法では、前記基
準面の設定に伴う座標位置の位相データへのフーリエ変
換などに長時間を要してしまい、これによって計測に長
時間を要してしまうという新たな問題を生じさせてしま
っていた。したがって、本発明者らは、新たな形状計測
方法を見出すべく鋭意検討を行った。
Therefore, the present inventors have tried to set a reference plane at any time according to the size of an object to be measured. However, in such a method, it takes a long time to perform a Fourier transform to the phase data of the coordinate position accompanying the setting of the reference plane, and this causes a new problem that a long time is required for the measurement. Had caused it. Therefore, the present inventors have conducted intensive studies to find a new shape measurement method.

【0014】その結果、本発明者らによる上記計測方法
において、従来用いていた2つの基準面に代えて3つ以
上の基準面を予め設定しておき、計測すべき物体が配置
された箇所に最も近接する任意の基準面を選出し、この
基準面を利用することによって前記物体の形状計測を実
施することを想到した。本発明は、上述した原因の発見
と、この原因に基づく新たな形状計測方法のの探索の結
果としてなされたものである。
As a result, in the above-described measurement method by the present inventors, three or more reference planes are set in advance in place of the two reference planes conventionally used, and the position where the object to be measured is placed is set. The present inventors have conceived of selecting the closest reference plane and performing the shape measurement of the object by using the reference plane. The present invention has been made as a result of finding the above-described cause and searching for a new shape measuring method based on the cause.

【0015】したがって、本発明によれば、物体の大き
さが変化した場合においても、その大きさに適合するよ
うに、前記物体に最も近接する基準面を用いて前記物体
の形状を計測することができる。このため、物体形状の
計測精度を飛躍的に向上させることができる。
Therefore, according to the present invention, even when the size of an object changes, the shape of the object is measured using the reference plane closest to the object so as to adapt to the size. Can be. For this reason, the measurement accuracy of the object shape can be dramatically improved.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。図2及び3は、本発明の形
状計測方法を説明するための概念図である。なお、図2
及び3における、図1と同様の部分については同様の符
号を用いて表している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the present invention. 2 and 3 are conceptual diagrams for explaining the shape measuring method of the present invention. Note that FIG.
1 and 3 are denoted by the same reference numerals.

【0017】最初に、図2に示すように、2次元格子が
描かれた基準面R〜RN−1(N≧3の自然数)を、
これら基準面の法線方向に所定の間隔をおいて設定す
る。なお、図中においては、便宜上、前記法線方向をZ
方向にとってある。そして、基準面R〜RN−1のそ
れぞれに対するZ方向座標軸での座標位置Z〜ZN−
を図示しない所定の演算処理機に記憶させておく。
First, as shown in FIG. 2, reference planes R 0 to R N-1 (a natural number of N ≧ 3) on which a two-dimensional grid is drawn are
These are set at predetermined intervals in the normal direction of the reference plane. In the drawings, the normal direction is Z for convenience.
There is a direction. Then, the coordinate position Z 0 of the Z direction coordinate axis with respect to the respective reference plane R 0 ~R N-1 ~Z N-
1 is stored in a predetermined processor (not shown).

【0018】基準物体としては2次元格子の基準平板を
用いる。基準平板は基準面R〜R N−1 位置に順次
設置にし、それぞれの位置において、前述したように描
かれている2次元格子の位相分布と、プロジェクタから
投影された2次元格子の位相分布をフーリエ変換するこ
とによって求め、それぞれ前記演算処理機中の位相デー
タの形で蓄積する。つまり、この操作により、基準面R
〜RN−1の位置における、CCDカメラの各視線が
通る座標と、プロジェクタの各投影線が通る座標の全て
を求めることになる。なお、この操作終了後、基準平板
は除去する。
As a reference object, a reference plate of a two-dimensional lattice is used.
Used. Reference plane is reference plane R0~ R N-1Sequentially in position
Install and draw at each position as described above.
From the two-dimensional grating phase distribution and the projector
Fourier transform the phase distribution of the projected two-dimensional grating
And the phase data in the arithmetic processor, respectively.
It accumulates in the form of data. That is, by this operation, the reference plane R
0~ RN-1Each line of sight of the CCD camera at the position
All the coordinates that pass and the coordinates that each projection line of the projector passes
Will be required. After this operation is completed,
Is removed.

【0019】その後、計測すべき物体3を互いに最も離
れて位置する基準面R及びRN− 間に配置する。そ
して、前記同様にして、CCDカメラ1の視線Lとプ
ロジェクタ2から発射される光線Lとを物体3の表面
において交差させる。この交差点をS'とする。この交
差点S'の位置は、上述した本発明者らによる従来の計
測方法にしたがって、CCDカメラ1及プロジェクタ2
の位置に対応した、基準面R及びRN−1上における
座標位置P及びC、並びにPN−1及びC −1
り求めることができる。すなわち、これらの座標位置か
ら交差点S'のZ方向座標軸における座標位置ZS'を知
ることができる。
Thereafter, the object 3 to be measured is placed between the reference planes R 0 and R N- 1 located farthest from each other. Then, the similarly, the light beam L P emitted from the line of sight L C and the projector 2 of the CCD camera 1 crosses the surface of the object 3. This intersection is defined as S ′. The position of the intersection S ′ is determined by the CCD camera 1 and the projector 2 according to the above-described conventional measurement method by the present inventors.
Can be determined from the coordinate positions P 0 and C 0 on the reference planes R 0 and R N-1 corresponding to the position of, and PN-1 and C N -1 . That is, it is possible to know the 'coordinate position Z S in the Z direction coordinate of the' intersection S from these coordinate positions.

【0020】次に、前記演算処理機には、各基準面のZ
方向座標位置が記憶されているため、座標位置ZS'
最も近接するZ座標位置及びZi+1座標位置の2つ
の基準面R及びRi+1を選出する。その後は、従来
の方法と同様にして、CCDカメラ1及びプロジェクタ
2の位置に対応した、基準面RびRi+1の座標位置
及びC、並びにPi+1及びCi+1の前記演算
処理機による計算から、物体3の表面の点Sの座標を求
め、これによって物体3の形状を計測するものである。
Next, the arithmetic processing unit is provided with a Z for each reference plane.
Since the directional coordinate position is stored, two reference planes R i and R i + 1 at the Z i coordinate position and the Z i + 1 coordinate position closest to the coordinate position Z S ′ are selected. Thereafter, in the same manner as in the conventional method, the arithmetic processing unit of the coordinate positions P i and C i of the reference planes R i and R i + 1 , and P i + 1 and C i + 1 corresponding to the positions of the CCD camera 1 and the projector 2. The coordinates of the point S on the surface of the object 3 are obtained from the calculation according to, and the shape of the object 3 is measured by this.

【0021】図4は、本発明にしたがって、大きさが15
0×150mmである平面形状の物体の形状計測を実施した
場合の計測誤差を示す図である。図から明らかなよう
に、本計測は、基準面の法線方向(Z方向)において、
〜Rの5つの基準面を20mmの等間隔で配置
し、前記物体をZ方向における所定の位置に配置した場
合の結果を示したものである。また、図5は、基準面R
及びRのみを用い、上記同様にして物体の形状計測
を実施した場合の計測誤差を示す図である。
FIG. 4 shows that, according to the invention, a size of 15
It is a figure which shows the measurement error at the time of performing shape measurement of the flat object of 0x150 mm. As is clear from the figure, this measurement is performed in the normal direction (Z direction) of the reference plane.
This shows a result when five reference planes R 0 to R 5 are arranged at equal intervals of 20 mm, and the object is arranged at a predetermined position in the Z direction. FIG. 5 shows the reference plane R
0 and using only R 5, is a diagram illustrating a measurement error when performing a shape measurement of an object in the same manner as described above.

【0022】図4及び5から明らかなように、基準面R
及びRのみを用いた場合においては、基準面R
びRから離れるにつれて、すなわち、これら基準面か
ら前記物体が離れて配置されるにつれて、計測誤差が増
大するのが分かる。これに反して、基準面R〜R
用いた本発明の計測方法においては、基準面R及びR
の間においてほぼ一定の計測誤差を示すことが判明し
た。そして、この計測誤差は、基準面R及びRを用
いる従来の計測方法に対してほぼ1/3程度以下に減少
していることが分かる。すなわち、本発明の形状計測方
法によれば、計測すべき物体に最も近接した基準面を使
用することにより、前記物体の大きさによらず、前記物
体形状を正確に計測できることが分かる。
As is apparent from FIGS. 4 and 5, the reference plane R
In the case where 0 and using only R 5 represents increasing distance from the reference plane R 0 and R 5, i.e., as the said object from these reference surfaces are spaced apart, can be seen the measurement error increases. Contrary to this, in the measuring method of the present invention using the reference plane R 0 to R 5, the reference plane R 0 and R
It was found that the measurement error between 5 and 5 was almost constant. Then, the measurement error is seen to decrease below approximately about 1/3 the conventional measuring method using a reference plane R 0 and R 5. That is, according to the shape measuring method of the present invention, it is understood that the shape of the object can be accurately measured regardless of the size of the object by using the reference plane closest to the object to be measured.

【0023】図6は、本発明の形状計測方法を実施する
ために好適に用いることのできる、計測装置の一例を示
す図である。図6に示す形状計測装置は、撮像装置とし
てのCCDカメラ1と、光照射装置としてのプロジェク
タ2と、画像表示装置としての液晶ディスプレイ4と、
この液晶ディスプレイ4を支持するための移動手段であ
る移動ステージ5とを具えている。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a measuring apparatus which can be suitably used for carrying out the shape measuring method of the present invention. The shape measuring device shown in FIG. 6 includes a CCD camera 1 as an imaging device, a projector 2 as a light irradiation device, a liquid crystal display 4 as an image display device,
The moving stage 5 is a moving means for supporting the liquid crystal display 4.

【0024】CCDカメラ1及びプロジェクタ2は、図
2及び3に示すように互いに並列するとともに、液晶デ
ィスプレイ4と対向するように配置されている。そし
て、移動ステージ5は、液晶ディスプレイ4をCCDカ
メラ1及びプロジェクタ2に向けて連続的に移動できる
ようになっている。液晶ディスプレイ4上には、演算処
理機6からの信号を受けて所定の2次元格子が画面上に
映しだされるようになっており、液晶ディスプレイの画
面自体が基準面を構成するように設定されている。ま
た、CCDカメラ1、プロジェクタ2、液晶ディスプレ
イ4、及び移動ステージ5の位置並びに照射強度などの
すべての動作は、演算処理機6によって行われる。
The CCD camera 1 and the projector 2 are arranged in parallel with each other as shown in FIGS. The moving stage 5 can continuously move the liquid crystal display 4 toward the CCD camera 1 and the projector 2. On the liquid crystal display 4, a predetermined two-dimensional lattice is projected on the screen in response to a signal from the arithmetic processing unit 6, and the liquid crystal display screen itself is set to form a reference plane. Have been. All operations such as the positions of the CCD camera 1, the projector 2, the liquid crystal display 4, and the moving stage 5 and the irradiation intensity are performed by the arithmetic processing unit 6.

【0025】図6に示す形状計測装置を用いた形状計測
は、以下のようにして行う。最初に、移動ステージ5に
よって液晶ディスプレイ4をCCDカメラ1及びプロジ
ェクタ2に向けて、所定の距離だけ数段階(N−1:N
≧3)移動させる。そして、各移動段階において、液晶
ディスプレイ4の画面上に表示された2次元格子の格子
画像をCCDカメラ1で撮影する。これによって、実質
上基準面をN個設定したことになる。
The shape measurement using the shape measuring device shown in FIG. 6 is performed as follows. First, the liquid crystal display 4 is directed to the CCD camera 1 and the projector 2 by the moving stage 5 for a predetermined distance (N-1: N).
≧ 3) Move. Then, in each moving stage, the two-dimensional lattice image displayed on the screen of the liquid crystal display 4 is photographed by the CCD camera 1. As a result, N reference planes are substantially set.

【0026】その後、計測すべき物体を前記両端に位置
する基準面間に配置し、上述した本発明の形状計測方法
にしたがって前記物体の形状を計測する。
Thereafter, the object to be measured is arranged between the reference planes located at the both ends, and the shape of the object is measured according to the above-described shape measuring method of the present invention.

【0027】本発明の形状計測装置においては、基準面
を液晶ディスプレイの画面に表示された2次元格子から
構成し、この液晶ディスプレイを所定の距離だけ数段階
移動するように構成している。このため、単一の液晶デ
ィスプレイのみで所定の間隔だけ離隔された複数の基準
面を設定することができ、これによって、装置構成を単
純化することができる。
In the shape measuring apparatus according to the present invention, the reference plane is constituted by a two-dimensional grid displayed on the screen of the liquid crystal display, and the liquid crystal display is configured to be moved by a predetermined distance several steps. Therefore, a plurality of reference planes separated by a predetermined distance can be set only by a single liquid crystal display, thereby simplifying the device configuration.

【0028】以上、具体例を挙げながら発明の実施の形
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。例えば、上記計測方法及び計測装置においては、撮
像装置、光照射装置、及び画像表示装置として、CCD
カメラ、プロジェクタ、及び液晶ディスプレイを用いた
場合について示しているが、これらに代わる公知の撮像
装置や投影装置、表示装置などをも当然に用いることが
できる。
As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiments of the present invention with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the above contents, and is not limited to the scope of the present invention. All modifications and changes are possible. For example, in the above-described measuring method and measuring device, a CCD is used as an imaging device, a light irradiation device, and an image display device.
Although the case where a camera, a projector, and a liquid crystal display are used is shown, a known image pickup device, projection device, display device, or the like can be used instead.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の形状計測
方法及び形状計測装置によれば、任意のおおきさの物体
形状を高精度で計測できることが分かる。
As described above, according to the shape measuring method and the shape measuring apparatus of the present invention, it can be understood that an arbitrary large object shape can be measured with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 従来の形状計測方法を説明するための概念図
である。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a conventional shape measurement method.

【図2】 本発明の形状計測方法を説明するための概念
図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a shape measuring method according to the present invention.

【図3】 同じく、本発明の形状計測方法を説明するた
めの概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a shape measuring method according to the present invention.

【図4】 本発明の形状計測方法によって物体形状を計
測した場合の、計測誤差を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a measurement error when an object shape is measured by the shape measurement method of the present invention.

【図5】 従来の形状計測方法によって物体形状を計測
した場合の、計測誤差を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a measurement error when an object shape is measured by a conventional shape measurement method.

【図6】 本発明の形状計測装置の一例を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the shape measuring device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 CCDカメラ 2 プロジェクタ 3 形状計測物体 4 液晶ディスプレイ 5 移動ステージ 6 演算処理機 R〜RN−1 基準面DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 CCD camera 2 Projector 3 Shape measuring object 4 Liquid crystal display 5 Moving stage 6 Arithmetic processor R0- RN -1 reference plane

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の異なる基準面を設定するととも
に、これら基準面の間に計測試料を配置し、この計測試
料の表面上において光照射装置から発射された光線L
と撮像装置の視線Lとを交差させ、前記光照射装置の
位置に対応する前記複数の基準面におけるそれぞれの座
標値と、前記撮像装置の位置に対応する前記複数の基準
面におけるそれぞれの座標値とを演算処理して、前記計
測試料の形状を計測する方法であって、 前記複数の基準面は、この基準面の法線方向において少
なくとも3つ並列するとともに、前記計測試料の形状
は、この計測試料に近接して配置された前記複数の基準
面の内の2つによって計測するようにしたことを特徴と
する、形状計測方法。
1. A plurality of different reference planes are set, a measurement sample is arranged between the reference planes, and a light beam L P emitted from a light irradiation device on the surface of the measurement sample is set.
And crossed the line of sight L C of the imaging device, each of the coordinate values of the plurality of reference surfaces corresponding to the position of the light irradiation device, each of the coordinates in the plurality of reference surfaces corresponding to the position of the imaging device A method for calculating the shape of the measurement sample by calculating the value and the shape of the measurement sample, wherein the plurality of reference planes are arranged in parallel at least three in the normal direction of the reference plane, A shape measuring method, characterized in that measurement is performed using two of the plurality of reference planes arranged close to the measurement sample.
【請求項2】 前記基準面は、基準平板上に描かれた2
次元格子からなることを特徴とする、請求項1に記載の
形状計測方法。
2. The method according to claim 1, wherein the reference plane is a plane drawn on a reference plate.
The shape measuring method according to claim 1, wherein the shape measuring method comprises a three-dimensional lattice.
【請求項3】 前記基準平板は画像表示装置からなり、
前記2次元格子は前記画像表示装置上に表示された画像
からなることを特徴とする、請求項2に記載の形状計測
方法。
3. The reference plate comprises an image display device,
3. The shape measuring method according to claim 2, wherein the two-dimensional grid includes an image displayed on the image display device.
【請求項4】 前記演算処理は、前記複数の基準面のそ
れぞれの画像を前記撮像装置によって撮影し、前記画像
をフーリエ変換することによって作成した位相分布を基
にして行うことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか
一に記載の形状計測方法。
4. The method according to claim 1, wherein the arithmetic processing is performed based on a phase distribution created by capturing an image of each of the plurality of reference planes by the imaging device and performing a Fourier transform on the image. The shape measuring method according to claim 1.
【請求項5】 光照射装置と、撮像装置と、画像表示装
置と、この画像表示装置を支持する移動手段とを具え、
前記光照射装置及び前記撮像装置は、互いに並列すると
ともに前記画像表示装置と対向するように配置され、前
記移動手段は、前記画像処理装置を前記光照射装置及び
前記撮像装置に向けて連続的に移動するようにしたこと
を特徴とする、形状計測装置。
5. A light irradiation device, an imaging device, an image display device, and moving means for supporting the image display device,
The light irradiation device and the imaging device are arranged so as to be parallel to each other and to face the image display device, and the moving unit continuously moves the image processing device toward the light irradiation device and the imaging device. A shape measuring device characterized by moving.
【請求項6】 前記画像表示装置は、液晶ディスプレイ
であることを特徴とする、請求項5に記載の形状計測装
置。
6. The shape measuring device according to claim 5, wherein the image display device is a liquid crystal display.
【請求項7】 前記光照射手段は、プロジェクタである
ことを特徴とする、請求項5又は6に記載の形状計測装
置。
7. The shape measuring device according to claim 5, wherein the light irradiation unit is a projector.
【請求項8】 前記撮像装置は、CCDカメラであるこ
とを特徴とする、請求項5〜7のいずれか一に記載の形
状計測装置。
8. The shape measuring apparatus according to claim 5, wherein said imaging device is a CCD camera.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005098985A (en) * 2003-08-28 2005-04-14 Fujitsu Ltd Measuring device, computer numerical control device and program
JP4480488B2 (en) * 2003-08-28 2010-06-16 富士通株式会社 Measuring device, computer numerical control device, and program
JP2008281491A (en) * 2007-05-11 2008-11-20 Wakayama Univ Shape measurement method and shape measuring device using a number of reference planes

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