JP2002257527A - 3D measuring method and 3D measuring device - Google Patents
3D measuring method and 3D measuring deviceInfo
- Publication number
- JP2002257527A JP2002257527A JP2001059121A JP2001059121A JP2002257527A JP 2002257527 A JP2002257527 A JP 2002257527A JP 2001059121 A JP2001059121 A JP 2001059121A JP 2001059121 A JP2001059121 A JP 2001059121A JP 2002257527 A JP2002257527 A JP 2002257527A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measured
- pattern
- line sensor
- projection
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非接触により物体
表面の三次元形状を計測する三次元計測法および三次元
計測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional measuring method and a three-dimensional measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of an object surface without contact.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、非接触による三次元形状計測方法
としては、光切断法や格子パターン投影法などがある。
光切断法では、被測定物体に向けてスリット光を照射す
る。被測定物体上に照射されたスリット光は表面形状に
応じて変形するので、その変形したスリット光をエリア
センサで撮影する。そして、観察されたスリット光の形
状から被測定物体の三次元形状を算出する。一方、格子
パターン投影法では、スリット光ではなく格子パターン
を被測定物体上に投影し、投影された格子パターンをエ
リアセンサで撮影する。この場合も、変形した格子パタ
ーンの形状から被測定物体の三次元形状を算出する。2. Description of the Related Art Conventionally, non-contact three-dimensional shape measurement methods include a light cutting method and a grid pattern projection method.
In the light cutting method, a slit light is irradiated toward an object to be measured. Since the slit light irradiated on the measured object is deformed according to the surface shape, the deformed slit light is photographed by the area sensor. Then, the three-dimensional shape of the measured object is calculated from the observed shape of the slit light. On the other hand, in the grid pattern projection method, a grid pattern is projected on an object to be measured instead of slit light, and the projected grid pattern is photographed by an area sensor. Also in this case, the three-dimensional shape of the measured object is calculated from the shape of the deformed grid pattern.
【0003】また、他の測定方法としては、モアレ縞を
利用した三次元形状計測方法がある。これには、格子照
射型モアレトポグラフィーと呼ばれる方法と、格子投影
型モアレトポグラフィーと呼ばれる方法とがある。格子
照射型モアレトポグラフィーでは、被測定物体の直前に
平行で等間隔の格子を配置し、それらを照明光で照明し
て被測定物体表面上に格子の影を形成する。この影は表
面形状に応じて変形するが、この変形した影を格子を通
して観察するとモアレ縞が発生する。As another measuring method, there is a three-dimensional shape measuring method using moire fringes. This includes a method called grating irradiation type moire topography and a method called grating projection type moire topography. In the grid-illuminated moire topography, parallel, equally spaced gratings are arranged immediately before an object to be measured, and they are illuminated with illumination light to form a shadow of the grating on the surface of the object to be measured. This shadow is deformed according to the surface shape, but when this deformed shadow is observed through a grid, moire fringes are generated.
【0004】一方、格子投影型モアレトポグラフィーで
は、投影光学系により格子像を物体表面に投影し、表面
形状に応じて歪んだ格子像を観察用光学系で結像し、そ
の結像面に配設された観察用格子を通して観察するとモ
アレ縞が発生する。このモアレ縞は被測定物体の等高線
になっているので、これによって被測定物体の三次元形
状を算出することができる。[0004] On the other hand, in the grating projection type moire topography, a grating image is projected on the surface of an object by a projection optical system, and a grating image distorted according to the surface shape is formed by an observation optical system. When observed through the arranged observation grating, moire fringes occur. Since the moiré fringes are contour lines of the object to be measured, the three-dimensional shape of the object to be measured can be calculated from the contour lines.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述した光切断法や格
子パターン投影法では、スリット光や格子パターンの変
形量に基づいて被測定物体の高さを算出しているため、
高さの測定分解能を高めようとする場合には、スリット
光や格子パターンの照射光軸とエリアセンサの光軸との
成す角を大きくする必要がある。しかしながら、この角
度を大きくすると、凹凸の激しい被測定物体では光の影
となる部分ができやすく、測定できない部分が多くなっ
てしまうという問題があった。In the light cutting method and the grid pattern projection method described above, the height of the object to be measured is calculated based on the slit light and the deformation amount of the grid pattern.
In order to increase the height measurement resolution, it is necessary to increase the angle between the irradiation optical axis of the slit light or the grating pattern and the optical axis of the area sensor. However, when this angle is increased, there is a problem in that a portion to be measured tends to be a shadow of light in an object to be measured having severe unevenness, and a portion that cannot be measured increases.
【0006】また、モアレ縞を利用する方法では、格子
を通して被測定物体上の格子パターンを観測するため、
格子の像が写り込んでしまうという欠点があった。さら
に、格子照射型モアレトポグラフィーでは、被測定物体
とほぼ同等の大きさの格子が必要であるという課題もあ
る。また、モアレ縞の間隔を変えようとした場合には、
ピッチの異なる格子に交換する必要があった。一方、格
子投影型モアレトポグラフィーでは、投影用格子と観察
用格子とを正確に位置合わせする必要があり、アライメ
ントが難しいという問題があった。In the method using moire fringes, a grid pattern on an object to be measured is observed through a grid.
There is a drawback that the image of the lattice is reflected. Further, in the grating irradiation type moire topography, there is a problem that a grating having a size substantially equal to that of an object to be measured is required. Also, when trying to change the interval between moiré stripes,
It was necessary to replace the grid with a different pitch. On the other hand, in the grid projection type moire topography, it is necessary to accurately align the projection grid and the observation grid, and there is a problem that alignment is difficult.
【0007】本発明の目的は、凹凸の大きな被測定物体
であっても容易に三次元形状が計測でき、高さ方向の測
定分解能を容易に高めることができる三次元計測法およ
び三次元計測装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a three-dimensional measuring method and a three-dimensional measuring apparatus which can easily measure a three-dimensional shape even of a measured object having large irregularities and can easily increase a measuring resolution in a height direction. Is to provide.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図1に対応付けて説明する。 (1)請求項1の発明による三次元計測法は、互いに平
行な複数の直線パターンから成る格子パターンP’を被
測定物体6に投影し、投影された格子パターンP’およ
びラインセンサ4を被測定物体6に対して一体で相対移
動させつつ投影された格子パターンP’をラインセンサ
4で撮像し、撮像された画像中の格子パターンP’の画
像に基づいて被測定物体6の三次元形状を計測すること
により上述の目的を達成する。 (2)請求項2の発明による三次元計測装置は、互いに
平行な複数の直線パターンから成る格子パターンP’を
被測定物体6に投影する投影装置1と、被測定物体6に
投影された格子パターンP’を撮像するラインセンサ4
と、投影された格子パターンP’およびラインセンサ4
を被測定物体6に対して一体で相対移動させる移動装置
7と、ラインセンサ4により撮像された画像中の格子パ
ターンP’の画像に基づいて被測定物体6の三次元形状
を算出する演算装置111とを備えて上述の目的を達成
する。 (3)請求項3の発明は、請求項2に記載の三次元計測
装置において、被測定物体6に投影された直線パターン
の延在方向と被測定物6上におけるラインセンサ4の線
状撮像領域10の延在方向との角度θをほぼゼロとした
ものである。 (4)請求項4の発明は、請求項2に記載の三次元計測
装置において、被測定物体6に投影された直線パターン
の延在方向と被測定物6上におけるラインセンサ4の線
状撮像領域10の延在方向との角度θを変更する角度変
更装置12を設けたものである。An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. (1) In the three-dimensional measurement method according to the first aspect of the present invention, a grid pattern P ′ composed of a plurality of linear patterns parallel to each other is projected on the measured object 6, and the projected grid pattern P ′ and the line sensor 4 are covered. The line sensor 4 captures an image of the projected grid pattern P ′ while moving relative to the measurement object 6 integrally, and the three-dimensional shape of the measured object 6 based on the image of the grid pattern P ′ in the captured image. The above-mentioned object is achieved by measuring. (2) The three-dimensional measuring apparatus according to the second aspect of the present invention includes: a projection device 1 for projecting a grid pattern P ′ composed of a plurality of straight line patterns parallel to each other onto an object 6 to be measured; Line sensor 4 for imaging pattern P '
And the projected grating pattern P ′ and the line sensor 4
A moving device 7 for integrally moving the object relative to the measured object 6 and a computing device for calculating the three-dimensional shape of the measured object 6 based on the image of the grid pattern P ′ in the image captured by the line sensor 4 111 to achieve the above object. (3) The three-dimensional measuring apparatus according to the second aspect, wherein the line sensor 4 captures the line sensor 4 on the measured object 6 in the extending direction of the linear pattern projected on the measured object 6. The angle θ with respect to the direction in which the region 10 extends is substantially zero. (4) In the three-dimensional measuring apparatus according to the second aspect, the linear imaging of the line sensor 4 on the object 6 and the extending direction of the linear pattern projected on the object 6 to be measured. An angle changing device 12 for changing an angle θ with respect to the extending direction of the region 10 is provided.
【0009】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態
の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態
に限定されるものではない。In the meantime, in the section of the means for solving the above problems, the drawings of the embodiments of the present invention are used to make the present invention easy to understand, but the present invention is not limited to the embodiments of the present invention. Not something.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図1は本発明による三次元計測装置
の一実施の形態を示す図であり、装置の概略構成を示す
図である。三次元計測装置は、被測定物体であるワーク
6上に投影格子パターンP’を投影する投影部1と、投
影された投影格子パターンP’を撮像する撮像部8とを
備えている。ワーク6は、x方向に移動することができ
る移動装置7上に載置される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing one embodiment of a three-dimensional measuring apparatus according to the present invention, and is a view showing a schematic configuration of the apparatus. The three-dimensional measuring apparatus includes a projection unit 1 that projects a projection grid pattern P ′ onto a work 6 that is an object to be measured, and an imaging unit 8 that captures the projected projection grid pattern P ′. The work 6 is placed on a moving device 7 that can move in the x direction.
【0011】投影部1には、光源2、投影用の格子パタ
ーンP、投影用レンズ3および格子パターンPの投影光
軸回りの角度を変更する角度変更機構12が設けられて
いる。撮像部8は、ワーク6の投影格子パターンP’が
投影された領域を撮像するラインセンサ4と、観察用レ
ンズ5とを備えている。角度変更機構12により格子パ
ターンPの角度を変更することにより、ワーク6上にお
けるラインセンサ4の撮像領域10の長手方向と投影格
子パターンP’の直線パターンの伸延方向との角度θを
変えることができる。一般的に、光源2にはハロゲンラ
ンプやレーザー光源などが用いられるが、とくに制限は
ない。また、移動装置7には移動ステージなどが用いら
れるが、ワーク6が長尺物である場合には、ベルトコン
ベアやスライドレール等を用いても良い。The projection section 1 is provided with a light source 2, a projection grid pattern P, a projection lens 3, and an angle changing mechanism 12 for changing the angle of the grid pattern P about the projection optical axis. The imaging unit 8 includes a line sensor 4 that captures an image of a region of the work 6 on which the projection grid pattern P ′ is projected, and an observation lens 5. By changing the angle of the grid pattern P by the angle changing mechanism 12, the angle θ between the longitudinal direction of the imaging region 10 of the line sensor 4 on the workpiece 6 and the extension direction of the linear pattern of the projection grid pattern P ′ can be changed. it can. Generally, a halogen lamp, a laser light source, or the like is used as the light source 2, but there is no particular limitation. In addition, a moving stage or the like is used for the moving device 7, but when the work 6 is a long object, a belt conveyor, a slide rail, or the like may be used.
【0012】ラインセンサ4で取り込まれた画像は、コ
ントローラ11の画像処理部110に送られて画像処理
される。演算部111では、画像処理部110からの画
像データに基づいてワーク6の三次元形状を算出する。
また、角度変更機構12および移動装置7はコントロー
ラ11により制御される。The image captured by the line sensor 4 is sent to an image processing unit 110 of the controller 11 and is subjected to image processing. The calculation unit 111 calculates the three-dimensional shape of the work 6 based on the image data from the image processing unit 110.
The angle changing mechanism 12 and the moving device 7 are controlled by the controller 11.
【0013】図1では図示を省略したが、格子パターン
Pをワーク6上に投影するための投影レンズ3には、焦
点調節装置、投影倍率調整装置が設けられている。その
ため、ワーク6の大きさに応じて投影格子パターンP’
の大きさを調整したり、投影格子パターンP’の格子間
隔を調整したりすることができる。Although not shown in FIG. 1, the projection lens 3 for projecting the lattice pattern P onto the work 6 is provided with a focus adjusting device and a projection magnification adjusting device. Therefore, according to the size of the work 6, the projection grid pattern P '
Can be adjusted, or the grid spacing of the projection grid pattern P ′ can be adjusted.
【0014】図1に示した測定装置において、投影部
1、撮像部8および移動装置7の位置関係やそれらの向
きには制限はない。ただし、投影部1の光軸と撮像部8
の光軸との成す角がゼロにならないように、すなわち、
両方の光軸が平行とならないように設定する。以下で
は、説明を簡単にするために、ラインセンサ4がワーク
6を垂直方向から撮像する場合を例に説明する。また、
ラインセンサ4の撮像領域10の延在方向が、移動装置
7の移動方向Rに対して90度を成すように設定した。In the measuring apparatus shown in FIG. 1, there is no restriction on the positional relationship between the projection unit 1, the imaging unit 8, and the moving device 7 and their directions. However, the optical axis of the projection unit 1 and the imaging unit 8
So that the angle between the optical axis and the optical axis does not become zero, that is,
Set so that both optical axes are not parallel. Hereinafter, in order to simplify the description, a case where the line sensor 4 images the work 6 from the vertical direction will be described as an example. Also,
The extending direction of the imaging area 10 of the line sensor 4 was set to be 90 degrees with respect to the moving direction R of the moving device 7.
【0015】次いで、測定対象物であるワーク6に格子
パターンPを投影し、その投影格子パターンP’をライ
ンセンサ4で撮像したときに得られる画像について説明
する。図2(a)は平板状ワーク6を真上から見た平面
図であり、投影格子パターンP’はワーク6の斜め上方
から投影されたものである。図2(a)に示す例では、
格子パターンPは5本の縞パターンP1〜P5を有してお
り、ワーク上には各々の縞パターンP1〜P5に対応する投
影縞パターンP1’〜P5’が投影されている。これらの投
影縞パターンP1’〜P5’は、撮像領域10に対して角度
θ(ただし、θ≠0)を成すように投影されている。Next, an image obtained when the grid pattern P is projected onto the work 6 which is the object to be measured and the projected grid pattern P 'is picked up by the line sensor 4 will be described. FIG. 2A is a plan view of the flat work 6 as viewed from directly above, and the projection lattice pattern P ′ is projected from obliquely above the work 6. In the example shown in FIG.
The lattice pattern P has five stripe patterns P1 to P5, and projection stripe patterns P1 ′ to P5 ′ corresponding to the respective stripe patterns P1 to P5 are projected on the work. These projection stripe patterns P1 ′ to P5 ′ are projected so as to form an angle θ (where θ た だ し 0) with respect to the imaging region 10.
【0016】撮像領域10は直線状(2次元)であるた
め、ワーク6上の投影縞パターンP1’〜P5’の内の撮像
領域10と交差する交点パターンC2,C3,C4のみ
が撮像される。ワーク6をR方向に移動しながらライン
センサ4で撮像すると、ラインセンサ4により取り込ま
れたワーク6の画像には、交点パターンC2,C3,C
4の画像である軌跡L2,L3,L4が形成される。平板状の
ワーク6では、この軌跡L2,L3,L4はワーク移動方向R
に平行な直線となる。Since the imaging region 10 is linear (two-dimensional), only the intersection patterns C2, C3, and C4 that intersect with the imaging region 10 in the projection stripe patterns P1 'to P5' on the work 6 are imaged. . When the work 6 is imaged by the line sensor 4 while moving in the R direction, the image of the work 6 captured by the line sensor 4 includes the intersection patterns C2, C3, C
Trajectories L2, L3, and L4, which are images of No. 4, are formed. In the case of the flat work 6, the trajectories L2, L3, and L4 are in the work moving direction R
It becomes a straight line parallel to.
【0017】一般的に、投影縞パターンP1’〜P5’の間
の各間隔をd11,d12,d13,d14とすると、軌跡L2,L3,
L4の間隔d22,d23は式(1)で算出される。In general, if the intervals between the projection stripe patterns P1 'to P5' are d11, d12, d13, and d14, the trajectories L2, L3,
The intervals d22 and d23 of L4 are calculated by equation (1).
【数1】 d2j=d1j/sinθ (j=1,2)…(1) ただし、格子パターンPの面をワーク6の面に対して平
行となるように配置した場合や、投影光学系にテレセン
トリック光学系を用い場合には投影縞パターンP1’〜P
5’は各間隔はd11=d12=d13=d14等しくなる。## EQU00001 ## d2j = d1j / sin .theta. (J = 1, 2) (1) However, when the surface of the grid pattern P is arranged so as to be parallel to the surface of the work 6, or it is telecentric to the projection optical system. When an optical system is used, the projection fringe patterns P1 'to P1
In 5 ', each interval is equal to d11 = d12 = d13 = d14.
【0018】なお、間隔d22,d23は、交点パターンC2
〜C4に対してワーク6がどの方向に移動するかにも依
存している。例えば、図2(b)のように方向Rに対し
て角度αの方向R’にワーク6を移動させた場合、軌跡
L3と軌跡L4との間隔d23’は次式(2)のようになる。The intervals d22 and d23 are determined by the intersection pattern C2.
The direction in which the workpiece 6 moves with respect to .about.C4 also depends. For example, when the workpiece 6 is moved in a direction R ′ at an angle α with respect to the direction R as shown in FIG.
The distance d23 'between L3 and the trajectory L4 is as shown in the following equation (2).
【数2】d23’=d22・sinα …(2) 図2(c)はラインセンサ4により撮像されたワーク6
の画像である。ワーク6上には交点パターンC2,C
3,C4の軌跡L2,L3,L4が形成されている。D2 ′ = d22 · sinα (2) FIG. 2C shows the work 6 imaged by the line sensor 4.
It is an image of. Intersection patterns C2 and C
Trajectories L2, L3, L4 of C3 and C4 are formed.
【0019】[段差のある被測定物体の場合]図2に示
す例では、高さが等しい平面上に形成される軌跡につい
て説明した。次いで、ワーク表面の高さが場所により異
なる場合の軌跡について説明する。図3(a)はワーク
16の外観を示す斜視図である。ワーク16の上面に
は、高さの異なる2つの水平面161、162と、これ
らの平面161、162をつなぐ斜面163とが形成さ
れている。平面161と平面162との間の高低差はh
である。なお、格子パターンPの投影方向、ワーク移動
方向Rおよびラインセンサ4の配置は図2と同様であ
る。[Measurement Object with Step] In the example shown in FIG. 2, the trajectory formed on a plane having the same height has been described. Next, a trajectory in the case where the height of the work surface varies depending on the location will be described. FIG. 3A is a perspective view illustrating an appearance of the work 16. On the upper surface of the work 16, two horizontal planes 161 and 162 having different heights and a slope 163 connecting these planes 161 and 162 are formed. The height difference between the plane 161 and the plane 162 is h
It is. The projection direction of the grid pattern P, the workpiece moving direction R, and the arrangement of the line sensor 4 are the same as those in FIG.
【0020】平面161と平面162との間には高低差
hがあり、かつ、格子パターンPの像はワーク16に対
して斜め上方から投影される。そのため、図3(b)に
示すように、平面161を含む平面S1上の投影パター
ンPUと平面162を含む平面S2上の投影パターンPLと
は同一パターンの投影像であるが、水平方向に投影位置
がずれる。さらに、各平面S1,S2上における投影パ
ターンPU,PLの大きさも異なる。There is a height difference h between the plane 161 and the plane 162, and the image of the lattice pattern P is projected onto the work 16 from obliquely above. Therefore, as shown in FIG. 3B, the projection pattern PU on the plane S1 including the plane 161 and the projection pattern PL on the plane S2 including the plane 162 are projection images of the same pattern, but are projected in the horizontal direction. The position shifts. Further, the sizes of the projection patterns PU and PL on the respective planes S1 and S2 are also different.
【0021】図4の(a)〜(c)は投影パターンとワ
ーク16の各面161,162,163との関係を説明
する図であり、いずれの場合も、ワーク16をz方向か
ら見た平面図である。図4(a)は、高さの異なる平面
S1,S2,S3に投影される投影パターンを説明する
図である。平面S3は、平面S2から高さh/2の位置
の平面である。PU4,PL4,PM4は、格子パターンP(図
2参照)の一部である縞パターンP4が各平面S1〜S3
に投影されてできた投影パターンである。平面S1には
パターンPU4が投影され、平面S2にはパターンPL4が投
影され、平面S3にはパターンPM4が投影される。図1
のラインセンサ4側(z方向)から見たとき、観察され
る投影パターンPU4,PL4,PM4は互いに平行になってお
り、それぞれが撮像領域10と同一角度θを成してい
る。FIGS. 4A to 4C are diagrams for explaining the relationship between the projection pattern and each of the surfaces 161, 162, 163 of the work 16. In each case, the work 16 is viewed from the z direction. It is a top view. FIG. 4A is a diagram illustrating a projection pattern projected on planes S1, S2, and S3 having different heights. The plane S3 is a plane at a height h / 2 from the plane S2. PU4, PL4, and PM4 have stripe patterns P4, which are part of the lattice pattern P (see FIG. 2), on the respective planes S1 to S3.
Is a projection pattern that is projected onto the projection pattern. The pattern PU4 is projected on the plane S1, the pattern PL4 is projected on the plane S2, and the pattern PM4 is projected on the plane S3. Figure 1
When viewed from the line sensor 4 side (z direction), the projection patterns PU4, PL4, PM4 to be observed are parallel to each other, and each form the same angle θ with the imaging region 10.
【0022】CU4,CL4,CM4は、それぞれパターンPU4,
PL4,PM4と撮像領域10とが交差する交点パターンを示
している。平面S1,S2,S3がワーク移動方向R方
向に移動すると、ラインセンサ4により撮像された平面
S1,S2,S3の画像上には、交点パターンCU4,CL
4,CM4の画像である軌跡LU4,LL4,LM4が形成される。
なお、平面S3の高さは平面S1と平面S2との中間に
位置するので、軌跡LL4と軌跡LU4との水平方向間隔をd3
4とすると、軌跡LL4およびLU4と軌跡LM4との間の水平方
向間隔はそれぞれd34/2である。すなわち、平面S2
より高さh・a(ただし、0≦a≦1)だけ高い平面上
には、軌跡LL4に対して水平方向間隔d3・aだけ図示
下方にずれた軌跡が形成される。CU4, CL4 and CM4 are patterns PU4 and PU4, respectively.
An intersection pattern where PL4, PM4 intersects with the imaging region 10 is shown. When the planes S1, S2, and S3 move in the work moving direction R, the intersection patterns CU4 and CL appear on the image of the planes S1, S2, and S3 captured by the line sensor 4.
4, trajectories LU4, LL4, and LM4, which are images of CM4, are formed.
Since the height of the plane S3 is located between the plane S1 and the plane S2, the horizontal distance between the trajectory LL4 and the trajectory LU4 is d3.
Assuming that 4, the horizontal distance between the trajectories LL4 and LU4 and the trajectory LM4 is d34 / 2, respectively. That is, the plane S2
On a plane higher by a height ha (where 0 ≦ a ≦ 1), a locus shifted downward in the drawing by a horizontal interval d3 · a with respect to the locus LL4 is formed.
【0023】そのため、ワーク16の平面161,16
2上には、図4(b)に示すような交点パターンCU4,C
L4の軌跡LU4,LL4が形成され、斜面163上には軌跡LL
4と軌跡LU4とを結ぶ軌跡LS4が形成される。交点パター
ンCM4は軌跡LS4の中間点に位置する。Therefore, the planes 161, 16 of the work 16
2, an intersection pattern CU4, C as shown in FIG.
Trajectories LU4 and LL4 of L4 are formed, and the trajectory LL is formed on the slope 163.
A locus LS4 connecting the locus 4 and the locus LU4 is formed. The intersection pattern CM4 is located at an intermediate point of the locus LS4.
【0024】図4(c)はワーク16の画像に形成され
た軌跡を示す図である。平面162上には軌跡LL2,LL
3,LL4が間隔d22,d23で形成され、平面161上には軌
跡LU2,LU3,LU4が間隔d42,d43で形成され、斜面16
3上には軌跡LS2,LS3,LS4が形成される。軌跡LU2,LS
2およびLL2は連続した一つの軌跡L2を構成しており、同
様に、軌跡LU3,LS3およびLL3は連続した一つの軌跡L3
を構成し、軌跡LU4,LS4およびLL4は連続した一つの軌
跡L4を構成している。FIG. 4C is a diagram showing a trajectory formed on the image of the work 16. Trajectories LL2, LL on the plane 162
3 and LL4 are formed at intervals d22 and d23, and trajectories LU2, LU3 and LU4 are formed at intervals d42 and d43 on the plane 161 and the slope 16
Trajectories LS2, LS3, LS4 are formed on 3. Locus LU2, LS
2 and LL2 constitute one continuous trajectory L2, and similarly, trajectories LU3, LS3 and LL3 constitute one continuous trajectory L3
And the trajectories LU4, LS4 and LL4 constitute one continuous trajectory L4.
【0025】平面162は図2のワーク6の面と同一高
さとし、平面162上に形成された軌跡LL2〜LL4の各間
隔は図2(c)の場合と同様にd22,d23となる。一方、
平面162より高い平面161上に形成された軌跡LU
2,LU3,LU4の間隔はd42,d43となり、それぞれd42<d2
2、d43<d23のような関係にある。そのため、軌跡LL2に
対する軌跡LU2のズレ量d32、軌跡LL3に対する軌跡LU3
のズレ量d33、軌跡LL4に対する軌跡LU4のズレ量d34はそ
れぞれ異なることになる。The plane 162 has the same height as the surface of the work 6 in FIG. 2, and the intervals between the trajectories LL2 to LL4 formed on the plane 162 are d22 and d23 as in the case of FIG. 2C. on the other hand,
Locus LU formed on plane 161 higher than plane 162
The intervals between 2, LU3 and LU4 are d42 and d43, and d42 <d2, respectively.
2, d43 <d23. Therefore, the displacement amount d32 of the locus LU2 with respect to the locus LL2, and the locus LU3 with respect to the locus LL3
Of the locus LU4 with respect to the locus LL4 will be different.
【0026】上述した平板状ワーク6のようにワーク上
面が一定の高さの平面である場合には、図2(c)に示
すように軌跡L2〜L4は直線となる。一方、段差のあるワ
ーク16では、平面161と平面162と間に高低差h
があるため、平面161上に形成される軌跡LU4と平面
162上に形成される軌跡LL4との間に水平方向ズレd
3が生じる。このとき、単位高さ当たりのズレ量はd34
/hとなる。When the upper surface of the work is a plane having a constant height as in the case of the flat work 6 described above, the trajectories L2 to L4 are straight lines as shown in FIG. On the other hand, in the work 16 having a step, the height difference h between the plane 161 and the plane 162 is determined.
Therefore, there is a horizontal displacement d between the locus LU4 formed on the plane 161 and the locus LL4 formed on the plane 162.
3 results. At this time, the deviation amount per unit height is d34
/ H.
【0027】例えば、図4(b)の軌跡LS4上の点CM4は
軌跡LL4に対してd34/2だけ図示下方にずれているの
で、点CM4の高さは平面162よりも次式(3)で示す
Δhだけ高いことになる。このように、平面161を高
さの基準とした場合、軌跡L2〜L4の平面161に形成さ
れている部分LL2〜LL4に対して、平面162上に形成さ
れている部分LU2〜LU4がどれだけずれているかを検出す
ることにより、平面161に対する平面162の高さを
算出することができる。For example, since the point CM4 on the locus LS4 in FIG. 4B is shifted downward by d34 / 2 from the locus LL4 in the drawing, the height of the point CM4 is higher than that of the plane 162 by the following equation (3). It will be higher by Δh shown by. As described above, when the plane 161 is used as a reference for the height, how many parts LU2 to LU4 formed on the plane 162 correspond to parts LL2 to LL4 formed on the plane 161 of the trajectories L2 to L4 The height of the plane 162 with respect to the plane 161 can be calculated by detecting whether the plane 162 is shifted.
【数3】 Δh=(d34/2)÷(d34/h) =h/2 …(3)Δh = (d34 / 2) ÷ (d34 / h) = h / 2 (3)
【0028】[角度θによる計測解像度の違いについ
て]次に、角度θの大きさによる高さ計測の解像度の違
いについて説明する。図5は、投影パターンPU4,PL4と
ラインセンサ4の撮像領域10との角度が異なる場合
の、ワーク16の画像上に形成される軌跡を説明する図
である。図5の(a)は角度がθの場合を示し、(b)
は角度θ’(<θ)の場合を示す。[Difference in Measurement Resolution Depending on Angle θ] Next, the difference in resolution for height measurement depending on the magnitude of the angle θ will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a trajectory formed on the image of the work 16 when the angles of the projection patterns PU4 and PL4 and the imaging area 10 of the line sensor 4 are different. FIG. 5A shows a case where the angle is θ, and FIG.
Indicates the case of the angle θ ′ (<θ).
【0029】交点パターンCL4の軌跡LL4に対する交点パ
ターンCU4の軌跡LU4のズレ量d3は、投影パターンPL4
およびPU4の水平方向間隔d1を用いて式(4)のよう
に表せる。一方、角度θ’の場合は式(5)のように表
される。そして、式(6)に示すように、ズレ量d34’
はズレ量d34の(sinθ/sinθ’)倍となる。The displacement amount d3 of the locus LU4 of the intersection pattern CU4 with respect to the locus LL4 of the intersection pattern CL4 is the projection pattern PL4
And by using the horizontal distance d1 between PU4 and PU4. On the other hand, in the case of the angle θ ′, it is expressed as Expression (5). Then, as shown in Expression (6), the shift amount d34 ′
Is (sin θ / sin θ ′) times the shift amount d34.
【数4】d34=d1/sinθ …(4) d34’=d1/sinθ’ …(5) d34’/d34=sinθ/sinθ’>1 …(6)D34 = d1 / sinθ '(4) d34' = d1 / sinθ '(5) d34' / d34 = sinθ / sinθ '> 1 (6)
【0030】撮像の解像度は、ラインセンサ4が単位長
さ当たりにいくつの撮像素子を有しているかによって決
まる。一定のズレ量に対して高さ計測解像度を上げよう
とした場合には、ラインセンサ4の素子密度を向上させ
る必要がある。しかし、本実施の形態では、角度θを変
えることによってズレ量を大きくすることができるの
で、ラインセンサ4の素子密度を変えなくても高さ計測
解像度を向上させることができる。すなわち、角度をθ
からθ’に変更すると高さ計測解像度は(sinθ/s
inθ’)倍となる。The resolution of the image pickup is determined by how many image pickup elements the line sensor 4 has per unit length. In order to increase the height measurement resolution for a certain amount of deviation, it is necessary to increase the element density of the line sensor 4. However, in the present embodiment, the shift amount can be increased by changing the angle θ, so that the height measurement resolution can be improved without changing the element density of the line sensor 4. That is, the angle is θ
Is changed to θ ', the height measurement resolution becomes (sin θ / s
inθ ′) times.
【0031】前述したように、従来の光切断法や格子パ
ターン投影法では、投影光軸や撮像光軸のz軸(図1)
からの角度を大きくして、観察されるスリット光や格子
パターンの変形が大きくなるようにし、高さ計測の解像
度を上げるようにしている。そのため、被測定物体の凹
凸によって影の部分ができやすく、測定できない部分が
大きくなってしまうという問題があった。しかし、本実
施の形態の計測装置では、例えば、図1の角度変更機構
12で格子パターンPの角度を変更して角度θを小さく
することにより、投影光軸と撮像光軸との角度を変える
ことなく容易に解像度を上げることができる。As described above, in the conventional light sectioning method and the lattice pattern projection method, the z-axis (FIG. 1) of the projection optical axis and the imaging optical axis is used.
The angle from is increased to increase the deformation of the observed slit light and lattice pattern, thereby increasing the resolution of height measurement. Therefore, there is a problem that a shadow portion is easily formed due to unevenness of the measured object, and a portion that cannot be measured becomes large. However, in the measuring device of the present embodiment, for example, the angle between the projection optical axis and the imaging optical axis is changed by changing the angle of the lattice pattern P by the angle changing mechanism 12 in FIG. The resolution can be easily increased without any problem.
【0032】そのため、従来のように、解像度向上に伴
って測定できない部分が大きくなるという問題を解決す
ることができる。例えば、図1に示すようにラインセン
サ4をワーク真上に配置し、格子パターンPの投影角度
をなるべく真上方向となるように配置することにより、
影の部分をより小さくすることができる。Therefore, it is possible to solve the problem that the unmeasurable portion increases as the resolution increases, as in the related art. For example, by arranging the line sensor 4 directly above the work as shown in FIG. 1 and arranging the projection angle of the grid pattern P so as to be as close to the top as possible,
The shadow portion can be made smaller.
【0033】なお、図5から分かるように、角度θが小
さくなると交点パターンCL4,CU4の図示上下方向の長さ
が大きくなるので、角度θが小さい方が軌跡LL4,LU4の
幅が大きくなる。また、上述した式(1)から、角度θ
を小さくすると、軌跡LL2〜LL4の間隔d2が大きくな
る。As can be seen from FIG. 5, as the angle θ decreases, the length of the intersection patterns CL4 and CU4 in the vertical direction in the drawing increases, so that the smaller the angle θ increases the width of the trajectories LL4 and LU4. From the above equation (1), the angle θ
Is smaller, the interval d2 between the trajectories LL2 to LL4 is larger.
【0034】図6および図7は、角度θの違いによる軌
跡(縞模様)の違いを説明する図である。図6は測定対
象物を示す図であり、平板20上に「W」形状に折り曲
げた板21を載置して、平板20をR方向に移動させて
測定を行った。図7はラインセンサにより撮像された画
像を示す図であり、(a)は角度θがθ1の場合で、
(b)は角度θがθ2(>θ1)の場合である。FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining the difference in the locus (striped pattern) due to the difference in the angle θ. FIG. 6 is a view showing an object to be measured. A plate 21 bent in a “W” shape was placed on the flat plate 20, and measurement was performed by moving the flat plate 20 in the R direction. FIG. 7 is a diagram illustrating an image captured by the line sensor, and FIG. 7A illustrates a case where the angle θ is θ1,
(B) is a case where the angle θ is θ2 (> θ1).
【0035】図7(a)において、LL1〜LL3は平板20
上に形成された軌跡である。一方、LS1〜LS3は曲げ板2
1の斜面上に形成された軌跡であり、それぞれ軌跡LL1
〜LL3に対応している。軌跡LL1〜LL3に対する軌跡LL1〜
LL3のズレ量を検出することにより、曲げ板21の形状
を計測することができる。角度θ2の場合には、縞模様
の幅寸法や間隔(図2のd2)が大きいことが分かる。
また、図7(a)の場合には、平板20上の軌跡LL3に
対する曲げ板21の頂点における軌跡LS3のズレ量は、
d3’となる。一方、図7(b)の場合の同様のズレ量
はd3となり、図7(a)のd3’より小さいことが分
かる。すなわち、図7(a)の方が高さ計測の解像度が
高い。In FIG. 7A, LL1 to LL3 are flat plates 20.
It is a locus formed above. On the other hand, LS1 to LS3 are bent plate 2
1 are trajectories formed on the slope 1 and are respectively trajectories LL1
~ LL3 is supported. Trajectory LL1 to trajectory LL1 to LL3
The shape of the bent plate 21 can be measured by detecting the amount of displacement of the LL3. In the case of the angle θ2, it can be seen that the width dimension and the interval (d2 in FIG. 2) of the stripe pattern are large.
In the case of FIG. 7A, the deviation amount of the locus LS3 at the vertex of the bending plate 21 from the locus LL3 on the flat plate 20 is
d3 '. On the other hand, the similar displacement amount in the case of FIG. 7B is d3, which is smaller than d3 ′ in FIG. 7A. That is, the resolution of the height measurement is higher in FIG.
【0036】[角度θがθ=0またはθ≒0の場合]次
いで、角度θがθ=0またはθ≒0の場合の軌跡につい
て説明する。図8(a)は測定対象のワーク30の形状
を示す斜視図である。ワーク30は、水平な平面30
1,302と、平面301と平面302とを連結する斜
面303,304a,304bとを有している。Rはワ
ーク移動方向である。[When Angle θ is θ = 0 or θ ≒ 0] Next, the locus when the angle θ is θ = 0 or θ ≒ 0 will be described. FIG. 8A is a perspective view showing the shape of the work 30 to be measured. The work 30 is a horizontal plane 30
1, 302, and slopes 303, 304a, 304b connecting the plane 301 and the plane 302. R is a work moving direction.
【0037】図9は格子パターンPと投影格子パターン
P’との関係を示す図である。図9(a)は図3(b)
と同様の図である。平面S1はワーク30の平面301
(図8(a)参照)を含む面であり、平面S4はワーク
30の平面302を含む面である。図9(b)は平面S
1に投影された投影格子パターンP’を示す図であり、
投影格子パターンP’の投影縞パターンP1’,P2’,P
3’,P4’,P5’が撮像領域10の延在方向と平行とな
るように投影されている。平面S1上においては、撮像
領域10は平面S1上の投影縞パターンP1’と投影縞パ
ターンP2’との間に位置している。そのため、平面S1
をワーク移動方向Rに移動すると、画像には平面S1の
みが撮影されることになる。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the grid pattern P and the projected grid pattern P '. FIG. 9A shows FIG. 3B.
FIG. The plane S1 is the plane 301 of the work 30.
8A, and the plane S4 is a plane including the plane 302 of the work 30. FIG. 9B shows the plane S.
FIG. 2 is a diagram showing a projection grid pattern P ′ projected on No. 1;
Projection fringe patterns P1 ', P2', P of the projection grid pattern P '
3 ′, P 4 ′, and P 5 ′ are projected so as to be parallel to the extending direction of the imaging region 10. On the plane S1, the imaging area 10 is located between the projection stripe pattern P1 'and the projection stripe pattern P2' on the plane S1. Therefore, the plane S1
Is moved in the work moving direction R, only the plane S1 is photographed in the image.
【0038】図9(a)に示すように、投影格子パター
ンP’は平面S1に対して斜め上方から投影される。そ
のため、投影縞パターンP2’〜P5’の光路は、平面S1
からの高さがh12,h13,h14,h15の所で撮像領域10と
それぞれ交差する。平面S4の高さはh14であり、図9
(c)に示すように、平面S4上の撮像領域10に重な
るように投影縞パターンP4’が投影される。そのため、
交点パターンC4も投影縞パターンP4’と同じ長さd10
のパターンとなり、平面S4がワーク移動方向Rに移動
すると、平面S4の画像には幅d10の軌跡L4が形成さ
れる。通常、撮像領域10および投影縞パターンP4’の
投影範囲は、ワークの幅、すなわちワーク移動方向Rに
直角な方向の長さよりも大きいので、高さh14の平面3
02は、全体が投影縞パターンP4’と同じ色に撮像され
る。高さh12,h13における交点パターンC2,C3について
も交点パターンC4と同様であり、平面S2,S3と同一
高さの平面は、全体が投影縞パターンと同じ色に撮像さ
れる。As shown in FIG. 9A, the projection grid pattern P 'is projected from obliquely above the plane S1. Therefore, the optical path of the projection fringe patterns P2 'to P5'
Intersect the imaging area 10 at heights h12, h13, h14, and h15, respectively. The height of the plane S4 is h14, and FIG.
As shown in (c), the projection fringe pattern P4 'is projected so as to overlap the imaging region 10 on the plane S4. for that reason,
The intersection pattern C4 has the same length d10 as the projection stripe pattern P4 '.
When the plane S4 moves in the workpiece movement direction R, a locus L4 having a width d10 is formed on the image of the plane S4. Normally, the projection range of the imaging region 10 and the projection fringe pattern P4 'is larger than the width of the work, that is, the length in the direction perpendicular to the work moving direction R, so that the plane 3 having the height h14 is used.
02 is entirely imaged in the same color as the projection stripe pattern P4 '. The intersection patterns C2 and C3 at the heights h12 and h13 are the same as the intersection pattern C4, and the plane having the same height as the planes S2 and S3 is entirely imaged in the same color as the projection stripe pattern.
【0039】このように、撮像領域10と投影縞パター
ンP2’〜P5’とがほぼ平行の場合、すなわち角度θがθ
=0またはθ≒0である場合には、ワーク表面の高さh1
2,h13,h14,h15の部分のみが投影縞パターンと同じ色
に撮像される。そのため、図8(a)に示すようなワー
ク30の場合には、図8(b)のように、平面302は
全体が投影縞パターンと同じ色に撮像され、斜面30
3,304a,304bの高さh12,h13の部分に交点パ
ターンC2,C3の軌跡L2,L3が形成される。すなわ
ち、軌跡L2,L3はワーク30の等高線になっており、モ
アレ縞と同様の縞模様が得られる。As described above, when the imaging area 10 and the projection fringe patterns P2 'to P5' are substantially parallel, that is, when the angle θ is θ
= 0 or θ ≒ 0, the work surface height h1
Only h2, h13, h14, and h15 are imaged in the same color as the projection stripe pattern. Therefore, in the case of the work 30 as shown in FIG. 8A, as shown in FIG. 8B, the entire plane 302 is imaged in the same color as the projection stripe pattern, and
Trajectories L2 and L3 of the intersection patterns C2 and C3 are formed at the heights h12 and h13 of 3, 304a and 304b. That is, the trajectories L2 and L3 are contour lines of the work 30, and a stripe pattern similar to the moire stripe is obtained.
【0040】図10は、角度θをほぼゼロとした場合と
θ≠0とした場合との縞模様の違いを示す図である。図
10(a)は被測定物体の斜視図であり、平板40上に
山形状に折り曲げられた板41が載置されている。平板
40をR方向に移動させつつラインセンサ4により撮像
する。図10(b)は角度θがほぼゼロの場合の画像で
あり、曲げ板41上の軌跡411,412は等高線とみ
なすことができる。厳密にはθ=0ではないので、軌跡
411,412は水平面に対して若干傾いており、平板
40にも白い部分(図示下側)と交点パターンの軌跡で
ある黒い部分(図示上側)とが見られる。FIG. 10 is a diagram showing the difference in the stripe pattern between the case where the angle θ is substantially zero and the case where θ ≠ 0. FIG. 10A is a perspective view of an object to be measured, in which a plate 41 bent in a mountain shape on a flat plate 40 is placed. The line sensor 4 captures an image while moving the flat plate 40 in the R direction. FIG. 10B is an image when the angle θ is almost zero, and the trajectories 411 and 412 on the bending plate 41 can be regarded as contour lines. Strictly speaking, θ is not equal to 0, and the trajectories 411 and 412 are slightly inclined with respect to the horizontal plane. Can be seen.
【0041】一方、図10(c)は角度θがθ≠0の場
合の画像であり、平板40上には移動方向に平行な軌跡
413が形成され、曲げ板41上にも軌跡413と連続
する軌跡414が形成されている。軌跡414が形成さ
れている面は図示左側の方が高くなっているので、左下
がりに傾いている。On the other hand, FIG. 10C shows an image when the angle θ is θ ≠ 0. A locus 413 parallel to the moving direction is formed on the flat plate 40, and the locus 413 is also continuous on the bent plate 41. A trajectory 414 is formed. Since the surface on which the trajectory 414 is formed is higher on the left side in the figure, it is inclined downward and left.
【0042】前述したように、図1に示した測定装置の
投影部1、撮像部8および移動装置7の位置関係やそれ
らの向きには制限はないが、図11(a)に示すよう
に、撮像領域10の延在方向に沿って格子パターンを投
影した場合には、パターンP1’と撮像領域10の長手方
向との角度θを変えても高さ解像度は変わらない。図1
1の(b)は角度θが90度の場合を示したものであ
り、(c)は角度θが90度より小さい場合を示した図
である。高さの異なる平面SU,SL上には、図9(a)の
パターンP1’に相当するパターンP1U’,P1L’が投影さ
れる。いずれの場合も、平面SU上の交点パターンCUと平
面SL上の交点パターンCLとの水平方向距離はd6で等し
くなる。すなわち、角度θを変えても軌跡のズレ量が変
化しないため、解像度は変化しない。As described above, there is no restriction on the positional relationship between the projection unit 1, the imaging unit 8 and the moving device 7 of the measuring device shown in FIG. 1 and their directions, but as shown in FIG. When the grid pattern is projected along the direction in which the imaging region 10 extends, the height resolution does not change even if the angle θ between the pattern P1 ′ and the longitudinal direction of the imaging region 10 is changed. Figure 1
1B shows a case where the angle θ is 90 degrees, and FIG. 1C shows a case where the angle θ is smaller than 90 degrees. Patterns P1U ′ and P1L ′ corresponding to the pattern P1 ′ in FIG. 9A are projected onto the planes SU and SL having different heights. In any case, the horizontal distance between the intersection pattern CU on the plane SU and the intersection pattern CL on the plane SL is equal to d6. That is, even if the angle θ is changed, the displacement of the trajectory does not change, so that the resolution does not change.
【0043】上述した説明では、ラインセンサ4はワー
クを真上から見下ろすようにz方向から撮像する配置と
したが、斜めに見下ろすような配置としても良い。ま
た、ワーク移動方向Rを撮像領域10の延在方向に対し
て直角としたが、斜めにしても良い。この場合、ライン
センサ4により撮像できるワークの範囲(R方向に直角
な方向の範囲)が小さくなるが、画像の解像度が向上す
る。In the above description, the line sensor 4 is arranged so as to take an image from the z direction so as to look down on the work from directly above. However, the line sensor 4 may be arranged so as to look down obliquely. Further, the work moving direction R is perpendicular to the extending direction of the imaging region 10, but may be inclined. In this case, the range of the work that can be imaged by the line sensor 4 (the range in the direction perpendicular to the R direction) is reduced, but the resolution of the image is improved.
【0044】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
の要素との対応において、P1’〜P5’,PU,P
M,PLは投影された直線パターンを、ワーク6,16
は被測定物体を、投影部1は投影装置を、演算部111
は演算装置を、撮像領域10は線状撮像領域をそれぞれ
構成する。In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, P1 ′ to P5 ′, PU, P
M and PL represent the projected straight line pattern,
Denotes an object to be measured, the projection unit 1 denotes a projection device, and the calculation unit 111
Represents an arithmetic device, and the imaging region 10 constitutes a linear imaging region.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、 (1)請求項1〜4の発明によれば、高さ計測解像度を
落とすことなく、被測定物体に対して格子パターンをよ
り真上に近い方向から投影することができる。また、高
さ計測解像度を落とすことなく、ラインセンサによる撮
像をより真上に近い方向から行うことができる。その結
果、被測定物体の凹凸の影になる計測不可能な領域の大
きさを低減することができる。 (2)請求項3の発明によれば、被測定物体の画像上に
形成される縞模様はほぼ等高線とみなすことができ、形
状計測が容易になる。 (3)請求項4の発明によれば、角度変更装置により角
度を変更することにより、容易に高さ計測解像度を変更
することがでる。その結果、高い解像度で形状計測を行
うことができる。As described above, (1) According to the first to fourth aspects of the present invention, the grid pattern can be placed in a direction more directly above the object to be measured without lowering the height measurement resolution. Can be projected. In addition, the imaging by the line sensor can be performed from a direction closer to right above without lowering the height measurement resolution. As a result, it is possible to reduce the size of the unmeasurable region that becomes the shadow of the unevenness of the measured object. (2) According to the third aspect of the invention, the striped pattern formed on the image of the measured object can be regarded as a substantially contour line, and the shape measurement is facilitated. (3) According to the fourth aspect of the present invention, the height measurement resolution can be easily changed by changing the angle by the angle changing device. As a result, shape measurement can be performed with high resolution.
【図1】本発明による三次元計測装置の一実施の形態を
示す図であり、装置の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a three-dimensional measuring apparatus according to the present invention, and is a view illustrating a schematic configuration of the apparatus.
【図2】ワーク6上の軌跡L2〜L4について説明する図で
あり、(a)はワーク6上に投影された投影格子パター
ンP’の平面図、(b)は軌跡間の距離を説明する図、
(c)はワーク6上の軌跡L2〜L4を示す図である。FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating trajectories L2 to L4 on a work 6, in which FIG. 2A is a plan view of a projection grid pattern P ′ projected on the work 6, and FIG. Figure,
(C) is a diagram showing trajectories L2 to L4 on the work 6.
【図3】段差を有するワーク16の計測を説明する図で
あり、(a)はワーク16の斜視図、(b)は平面S
1,S2に投影されるパターンPU,PLを示す図である。3A and 3B are diagrams for explaining measurement of a work 16 having a step, wherein FIG. 3A is a perspective view of the work 16, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing patterns PU and PL projected on S1 and S2.
【図4】ワーク16の画像に形成される軌跡を説明する
図であり、(a)は平面S1〜S3とパターンPU4,PL
4,PM4との関係を示す図であり、(b)は面161〜1
63上の軌跡L4を説明する図であり、(c)は面161
〜163上の軌跡L2〜L4を示す図である。4A and 4B are diagrams illustrating a trajectory formed on an image of a work 16; FIG. 4A illustrates planes S1 to S3 and patterns PU4 and PL;
4A and 4B are diagrams showing a relationship with PM4, and FIG.
It is a figure explaining locus L4 on 63, (c) is a surface 161
It is a figure which shows the locus | trajectory L2-L4 on -163.
【図5】角度θによる解像度の違いを説明する図であ
り、(a)は角度θの場合を、(b)は角度θ’(<
θ)の場合をそれぞれ示す。5A and 5B are diagrams for explaining a difference in resolution depending on an angle θ, wherein FIG. 5A illustrates a case of an angle θ, and FIG.
θ) respectively.
【図6】被測定物体である平板20および曲げ板21の
斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a flat plate 20 and a bent plate 21 which are objects to be measured.
【図7】平板20および曲げ板21の計測画像を示す図
であり、(a)は角度θ1の場合を、(b)は角度θ2
(>θ1)の場合を示す。7A and 7B are diagrams showing measurement images of the flat plate 20 and the bending plate 21, wherein FIG. 7A shows a case where the angle is θ1, and FIG.
(> Θ1).
【図8】角度θがθ=0またはθ≒0の場合を説明する
図であり、(a)はワーク30の斜視図、(b)はワー
ク30の画像上に形成された軌跡を示す図である。8A and 8B are diagrams illustrating a case where an angle θ is θ = 0 or θ ≒ 0, where FIG. 8A is a perspective view of a work 30 and FIG. 8B is a diagram illustrating a trajectory formed on an image of the work 30. It is.
【図9】角度θがθ=0の場合の軌跡を説明する図であ
り、(a)は格子パターンPと投影格子パターンP’と
の関係を示す図、(b)は平面S1上の投影格子パター
ンP’の平面図、(c)は平面S1に形成される軌跡L4
を説明する図である。9A and 9B are diagrams illustrating a trajectory when the angle θ is θ = 0, where FIG. 9A is a diagram illustrating a relationship between a grid pattern P and a projected grid pattern P ′, and FIG. FIG. 4C is a plan view of the lattice pattern P ′, and FIG. 4C is a trajectory L4 formed on the plane S1.
FIG.
【図10】角度θがほぼゼロの場合とθ≠0の場合を比
較説明する図であり、(a)は平面40に載置された曲
げ板41の斜視図であり、(b)はθがほぼゼロの場合
の計測画像を、(c)はθ≠0の場合の計測画像を示す
図である。10A and 10B are diagrams for comparing and explaining a case where the angle θ is substantially zero and a case where θ ≠ 0, wherein FIG. 10A is a perspective view of a bending plate 41 placed on a plane 40, and FIG. FIG. 7C is a diagram showing a measurement image when is substantially zero, and FIG. 7C is a diagram showing a measurement image when θ ≠ 0.
【図11】ラインセンサ4のスキャン方向の延長線上か
ら格子パターンを投影した場合を説明する図であり、
(a)はラインセンサ4の撮像方向およびパターンP’
の投影方向を示す図であり、(b)は角度θが90度の
場合を(c)は角度θが90度より小さい場合を示す。FIG. 11 is a diagram illustrating a case where a grid pattern is projected from an extension of a scanning direction of the line sensor 4,
(A) is an imaging direction of the line sensor 4 and a pattern P ′.
FIGS. 7B and 7C show the projection directions of FIG. 7, wherein FIG. 7B shows a case where the angle θ is 90 degrees and FIG. 7C shows a case where the angle θ is smaller than 90 degrees.
【符号の説明】 1 投影部 2 光源 3 投影用レンズ 4 ラインセンサ 5 観察用レンズ 6,16 ワーク 7 移動装置 8 撮像部 10 撮像領域 11 コントローラ 12 角度変更機構 110 画像処理部 111 演算部 P 格子パターン P’ 投影格子パターン[Description of Signs] 1 Projection unit 2 Light source 3 Projection lens 4 Line sensor 5 Observation lens 6, 16 Work 7 Moving device 8 Imaging unit 10 Imaging area 11 Controller 12 Angle changing mechanism 110 Image processing unit 111 Operation unit P Grid pattern P 'projection grid pattern
Claims (4)
る格子パターンを被測定物体に投影し、前記投影された
格子パターンおよびラインセンサを前記被測定物体に対
して一体で相対移動させつつ前記投影された格子パター
ンを前記ラインセンサで撮像し、撮像された画像中の前
記格子パターンの画像に基づいて前記被測定物体の三次
元形状を計測することを特徴とする三次元計測法。1. A grid pattern composed of a plurality of linear patterns parallel to each other is projected onto an object to be measured, and the projected grid pattern and the line sensor are moved integrally with respect to the object to be measured while the projected grid pattern and the line sensor are moved relative to the object to be measured. A three-dimensional measurement method, wherein the three-dimensional shape of the measured object is measured based on an image of the lattice pattern in the captured image, wherein the three-dimensional image is captured by the line sensor.
る格子パターンを被測定物体に投影する投影装置と、 前記被測定物体に投影された格子パターンを撮像するラ
インセンサと、 前記投影されたパターンおよびラインセンサを前記被測
定物体に対して一体で相対移動させる移動装置と、 前記ラインセンサにより撮像された画像中の格子パター
ンの画像に基づいて前記被測定物体の三次元形状を算出
する演算装置とを備えることを特徴とする三次元計測装
置。2. A projection apparatus for projecting a grid pattern composed of a plurality of straight line patterns parallel to each other on an object to be measured, a line sensor for imaging the grid pattern projected on the object to be measured, A moving device that integrally moves a line sensor with respect to the measured object; and an arithmetic device that calculates a three-dimensional shape of the measured object based on a grid pattern image in an image captured by the line sensor. A three-dimensional measuring device comprising:
て、 前記被測定物体に投影された直線パターンの延在方向と
前記被測定物上における前記ラインセンサの線状撮像領
域の延在方向との角度をほぼゼロとしたことを特徴とす
る三次元計測装置。3. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 2, wherein an extending direction of a linear pattern projected on the object to be measured and an extending direction of a linear imaging area of the line sensor on the object to be measured. A three-dimensional measuring device characterized in that the angle between the two is substantially zero.
て、 前記被測定物体に投影された直線パターンの延在方向と
前記被測定物上における前記ラインセンサの線状撮像領
域の延在方向との角度を変更する角度変更装置を設けた
ことを特徴とする三次元計測装置。4. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 2, wherein an extending direction of a linear pattern projected on the object to be measured and an extending direction of a linear imaging area of the line sensor on the object to be measured. A three-dimensional measuring device provided with an angle changing device for changing an angle of the three-dimensional measuring device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001059121A JP2002257527A (en) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 3D measuring method and 3D measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001059121A JP2002257527A (en) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 3D measuring method and 3D measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002257527A true JP2002257527A (en) | 2002-09-11 |
Family
ID=18918737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001059121A Pending JP2002257527A (en) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 3D measuring method and 3D measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002257527A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004076970A1 (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-10 | Storz Endoskop Produktions Gmbh | Method and optical system for measuring the topography of a test object |
| JP2006267022A (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Kurabo Ind Ltd | Defect inspection apparatus and method |
| JP2007205926A (en) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Ricoh Co Ltd | Surface defect inspection apparatus, surface defect inspection method, and surface defect inspection program |
| JP2009128098A (en) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Asahi Glass Co Ltd | Apparatus for measuring shape of transparent plate and method for producing plate glass |
| JP2011013219A (en) * | 2009-07-03 | 2011-01-20 | Koh Young Technology Inc | Three-dimensional shape measuring apparatus |
| CN104101310A (en) * | 2014-07-22 | 2014-10-15 | 电子科技大学 | Three-dimensional showing method for character indentations |
| WO2015175702A1 (en) * | 2014-05-14 | 2015-11-19 | Kla-Tencor Corporation | Image acquisition system, image acquisition method, and inspection system |
-
2001
- 2001-03-02 JP JP2001059121A patent/JP2002257527A/en active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004076970A1 (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-10 | Storz Endoskop Produktions Gmbh | Method and optical system for measuring the topography of a test object |
| US7486805B2 (en) | 2003-02-27 | 2009-02-03 | Storz Endoskop Produktions Gmbh | Method and optical system for measuring the topography of a test object |
| JP2006267022A (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Kurabo Ind Ltd | Defect inspection apparatus and method |
| JP2007205926A (en) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Ricoh Co Ltd | Surface defect inspection apparatus, surface defect inspection method, and surface defect inspection program |
| JP2009128098A (en) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Asahi Glass Co Ltd | Apparatus for measuring shape of transparent plate and method for producing plate glass |
| JP2011013219A (en) * | 2009-07-03 | 2011-01-20 | Koh Young Technology Inc | Three-dimensional shape measuring apparatus |
| CN102840840A (en) * | 2009-07-03 | 2012-12-26 | 株式会社高永科技 | Three dimensional shape measuring apparatus |
| JP2012255792A (en) * | 2009-07-03 | 2012-12-27 | Koh Young Technology Inc | Three-dimensional shape measuring apparatus |
| US8754936B2 (en) | 2009-07-03 | 2014-06-17 | Koh Young Technology Inc. | Three dimensional shape measurement apparatus |
| WO2015175702A1 (en) * | 2014-05-14 | 2015-11-19 | Kla-Tencor Corporation | Image acquisition system, image acquisition method, and inspection system |
| US9886764B2 (en) | 2014-05-14 | 2018-02-06 | Kla-Tencor Corporation | Image acquisition system, image acquisition method, and inspection system |
| CN104101310A (en) * | 2014-07-22 | 2014-10-15 | 电子科技大学 | Three-dimensional showing method for character indentations |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7508974B2 (en) | Electronic component products and method of manufacturing electronic component products | |
| US6501554B1 (en) | 3D scanner and method for measuring heights and angles of manufactured parts | |
| US7079678B2 (en) | Electronic component products made according to a process that includes a method for three dimensional inspection | |
| US7548324B2 (en) | Three-dimensional shape measurement apparatus and method for eliminating 2π ambiguity of moire principle and omitting phase shifting means | |
| US7653237B2 (en) | Method of manufacturing ball array devices using an inspection apparatus having two or more cameras and ball array devices produced according to the method | |
| JP5578005B2 (en) | Welding bead inspection device, inspection method, and inspection program | |
| US6915007B2 (en) | Method and apparatus for three dimensional inspection of electronic components | |
| US8507858B2 (en) | Pattern measurement apparatus and pattern measurement method | |
| JP3678916B2 (en) | Non-contact 3D measurement method | |
| JP2002257527A (en) | 3D measuring method and 3D measuring device | |
| US20230333492A1 (en) | Exposure control in photolithographic direct exposure methods for manufacturing circuit boards or circuits | |
| US7570798B2 (en) | Method of manufacturing ball array devices using an inspection apparatus having one or more cameras and ball array devices produced according to the method | |
| TWI812515B (en) | Overlay mark forming moire pattern, overlay measurement method and semiconductor device manufacturing method using the same | |
| JP3609325B2 (en) | 3D measuring device | |
| US20030035116A1 (en) | Interferometer system | |
| US6867871B2 (en) | Moiré grating noise eliminating method | |
| EP1218688B1 (en) | Method and apparatus for three dimensional inspection of electronic components | |
| JP3823488B2 (en) | IC lead float inspection device and inspection method | |
| JPH07260429A (en) | Method and apparatus for measuring dimensions of object | |
| JPH04186717A (en) | Aligner, exposure device and manufacture for semiconductor element using them | |
| JP2005121397A (en) | 3D measuring device, 3D measuring method, and 3D measuring program | |
| JP3427836B2 (en) | Alignment device and alignment method | |
| JPH0843044A (en) | Measuring apparatus for three dimensional coordinate | |
| KR20050086044A (en) | Profilometry | |
| KR100719352B1 (en) | Surface shape measurement method |