JP2003148926A - 可搬式三次元形状計測装置 - Google Patents
可搬式三次元形状計測装置Info
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- JP2003148926A JP2003148926A JP2001347485A JP2001347485A JP2003148926A JP 2003148926 A JP2003148926 A JP 2003148926A JP 2001347485 A JP2001347485 A JP 2001347485A JP 2001347485 A JP2001347485 A JP 2001347485A JP 2003148926 A JP2003148926 A JP 2003148926A
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- Japan
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- sensor
- shape
- dimensional
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 持運びできる可搬式三次元形状計測装置にお
いて、素早く高精度の三次元形状データが得られるよう
にする。 【解決手段】 基部２１に立設された関節アーム２０の
先端部に、形状センサとして三次元形状を検知し得る三
次元形状センサ１０を取付けた。関節アーム２０の操作
により、三次元形状センサ１０を計測対象物の計測領域
に向けて三次元位置及び姿勢を調整して非接触状態で対
面させる。人手により関節アーム２０の先端部を操作す
ることなく、三次元形状センサ１０の静止状態で、この
形状センサ自体から面走査により計測対象物の三次元形
状データが出力される。
いて、素早く高精度の三次元形状データが得られるよう
にする。 【解決手段】 基部２１に立設された関節アーム２０の
先端部に、形状センサとして三次元形状を検知し得る三
次元形状センサ１０を取付けた。関節アーム２０の操作
により、三次元形状センサ１０を計測対象物の計測領域
に向けて三次元位置及び姿勢を調整して非接触状態で対
面させる。人手により関節アーム２０の先端部を操作す
ることなく、三次元形状センサ１０の静止状態で、この
形状センサ自体から面走査により計測対象物の三次元形
状データが出力される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、持運び可能な関節
アームの三次元位置及び姿勢を調整可能な先端部に、形
状センサを取付けて計測対象物の三次元形状を非接触状
態で計測するようになった可搬式三次元形状計測装置に
関するものである。
アームの三次元位置及び姿勢を調整可能な先端部に、形
状センサを取付けて計測対象物の三次元形状を非接触状
態で計測するようになった可搬式三次元形状計測装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の可搬式形状計測装置としては、
計測場所に持ち運んで、先端部に取り付けられたレーザ
ー光による二次元走査式形状センサを計測対象物に対す
る位置関係を考慮しつつ手送りしながらセンサの二次元
走査方向に対して直交方向へ移動させて面走査を行うこ
とにより三次元形状を計測するのが通常である。
計測場所に持ち運んで、先端部に取り付けられたレーザ
ー光による二次元走査式形状センサを計測対象物に対す
る位置関係を考慮しつつ手送りしながらセンサの二次元
走査方向に対して直交方向へ移動させて面走査を行うこ
とにより三次元形状を計測するのが通常である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これにより、計測対象
物のある場所に運んで手軽に形状計測を行うことができ
るが、三次元形状を正規に計測しようとすると、手間が
かかるだけでなく、手送り操作が乱れたり或いは手送り
速度によっては三次元形状データが作成されなかった
り、ムラを生じる問題がある。
物のある場所に運んで手軽に形状計測を行うことができ
るが、三次元形状を正規に計測しようとすると、手間が
かかるだけでなく、手送り操作が乱れたり或いは手送り
速度によっては三次元形状データが作成されなかった
り、ムラを生じる問題がある。
【０００４】本発明は、このように可搬式の場合、簡易
計測を前提にしていたのに対して、素早く高精度の三次
元形状データが得られる可搬式三次元形状計測装置を提
供することを目的とする。
計測を前提にしていたのに対して、素早く高精度の三次
元形状データが得られる可搬式三次元形状計測装置を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、請求項１により、基部に立設された関節
アームの先端部に、計測対象物の形状を検知する形状セ
ンサが取付けられ、計測場所に持運んで形状センサの三
次元位置及び姿勢を設定した状態で、計測対象物の三次
元形状を非接触状態で計測するようになった可搬式三次
元形状計測装置において、関節アームの先端部に、形状
センサとして三次元形状を検知し得る三次元形状センサ
を取付けたことを特徴とする。
成するために、請求項１により、基部に立設された関節
アームの先端部に、計測対象物の形状を検知する形状セ
ンサが取付けられ、計測場所に持運んで形状センサの三
次元位置及び姿勢を設定した状態で、計測対象物の三次
元形状を非接触状態で計測するようになった可搬式三次
元形状計測装置において、関節アームの先端部に、形状
センサとして三次元形状を検知し得る三次元形状センサ
を取付けたことを特徴とする。
【０００６】関節アームの操作により、三次元形状セン
サを計測対象物の計測領域に向けて三次元位置及び姿勢
を調整して非接触状態で対面させる。人手により関節ア
ームの先端部を操作することなく、三次元形状センサの
静止状態で、この形状センサ自体から面走査により計測
対象物の三次元形状データが出力される。
サを計測対象物の計測領域に向けて三次元位置及び姿勢
を調整して非接触状態で対面させる。人手により関節ア
ームの先端部を操作することなく、三次元形状センサの
静止状態で、この形状センサ自体から面走査により計測
対象物の三次元形状データが出力される。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１及び図２を基に本発明の実施
の形態の一例による可搬式三次元形状計測装置を説明す
る。この可搬式形状計測装置は、基部２１に立設された
関節アーム２０の先端部のユニバーサルジョイント式の
関節２２ａに、形状センサとしてレーザー光を照射する
三次元走査式の三次元位置センサ１０を取付けて構成さ
れている。関節アーム２０は、基部２１に垂直回転軸を
中心に回転自在に支持された支柱２４と、この支柱に関
節２３ａを介して上下に回動自在に支持されたアーム２
３と、このアームに関節２３ｂを介して上下に回動自在
に支持され、かつ先端部にの関節２２ａが設けられたた
アーム２２とを備えている。
の形態の一例による可搬式三次元形状計測装置を説明す
る。この可搬式形状計測装置は、基部２１に立設された
関節アーム２０の先端部のユニバーサルジョイント式の
関節２２ａに、形状センサとしてレーザー光を照射する
三次元走査式の三次元位置センサ１０を取付けて構成さ
れている。関節アーム２０は、基部２１に垂直回転軸を
中心に回転自在に支持された支柱２４と、この支柱に関
節２３ａを介して上下に回動自在に支持されたアーム２
３と、このアームに関節２３ｂを介して上下に回動自在
に支持され、かつ先端部にの関節２２ａが設けられたた
アーム２２とを備えている。
【０００８】三次元位置センサ１０は、図２に示すよう
に、レーザービームを発射する光半導体レーザー１１
と、その入射光を反射してＸ軸方向に走査するように、
モータＭｘにより垂直回転軸線を中心に往復回転するガ
ルバノミラー１２と、Ｘ軸方向の走査ライン上の入射光
を検知するＣＣＤラインセンサ１５と、計測対象物１で
反射されたレーザー光のガルバノミラー１２による反射
散乱光を結像レンズ１４に入射させる微調整用の離隔調
整ミラー１３とをＸ軸走査ユニット１９に収納させてい
る。
に、レーザービームを発射する光半導体レーザー１１
と、その入射光を反射してＸ軸方向に走査するように、
モータＭｘにより垂直回転軸線を中心に往復回転するガ
ルバノミラー１２と、Ｘ軸方向の走査ライン上の入射光
を検知するＣＣＤラインセンサ１５と、計測対象物１で
反射されたレーザー光のガルバノミラー１２による反射
散乱光を結像レンズ１４に入射させる微調整用の離隔調
整ミラー１３とをＸ軸走査ユニット１９に収納させてい
る。
【０００９】このＸ軸走査ユニットはガルバノミラー１
２の縦方向中間位置で水平回転軸線を中心にＸ軸方向に
直角にモータＭｙにより往復回転させられることによ
り、レーザー光に対してＸ軸方向のライン走査させつつ
徐々にＹ軸方向にシフトさせ、ラスタ走査式に面走査を
行わせるようになっている。その際、ＣＣＤラインセン
サ１５は、三角測量の原理を基に計測物対象物１の反射
レーザー光の入射ライン位置により距離を検知すると共
に、ガルバノミラー１２及びＸ軸走査ユニット１９の回
転位置により三次元位置が解析される。
２の縦方向中間位置で水平回転軸線を中心にＸ軸方向に
直角にモータＭｙにより往復回転させられることによ
り、レーザー光に対してＸ軸方向のライン走査させつつ
徐々にＹ軸方向にシフトさせ、ラスタ走査式に面走査を
行わせるようになっている。その際、ＣＣＤラインセン
サ１５は、三角測量の原理を基に計測物対象物１の反射
レーザー光の入射ライン位置により距離を検知すると共
に、ガルバノミラー１２及びＸ軸走査ユニット１９の回
転位置により三次元位置が解析される。
【００１０】三次元位置センサ１０の三次元のローカル
座標系は、関節アーム２０のグローバル座標系と一致す
るようにキャリブレーションにより設定されている。関
節アーム２０からは、支柱２４の回転位置、アーム２
２、２３の回動位置で規定される関節２２ａの座標値デ
ータ（Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ）及び三次元位置センサ１０の
姿勢を規定する関節２２ａの法線ベクトル（ｉ１、
ｊ１、ｋ１）及び方向ベクトル（ｉ２、ｊ２、ｋ２）が
パソコンに送出される。三次元位置センサ１０からは三
次元位置形状データがローカル座標系の三次元座標値
（ｘ、ｙ、ｚ）としてパソコンに送出される。
座標系は、関節アーム２０のグローバル座標系と一致す
るようにキャリブレーションにより設定されている。関
節アーム２０からは、支柱２４の回転位置、アーム２
２、２３の回動位置で規定される関節２２ａの座標値デ
ータ（Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ）及び三次元位置センサ１０の
姿勢を規定する関節２２ａの法線ベクトル（ｉ１、
ｊ１、ｋ１）及び方向ベクトル（ｉ２、ｊ２、ｋ２）が
パソコンに送出される。三次元位置センサ１０からは三
次元位置形状データがローカル座標系の三次元座標値
（ｘ、ｙ、ｚ）としてパソコンに送出される。
【００１１】このように構成された可搬式三次元形状計
測装置の動作は次の通りである。例えば自動車のボデー
部分である計測対象物１の近辺に装置を運んで基部２０
を据え置く。三次元位置センサ１０を計測対象物１に対
してアーム２２、２３、支柱２４の操作により例えば１
０×１０ｃｍの範囲を計測するのに必要な標準的な距離
位置に設定し、関節２２ａにより姿勢を設定する。
測装置の動作は次の通りである。例えば自動車のボデー
部分である計測対象物１の近辺に装置を運んで基部２０
を据え置く。三次元位置センサ１０を計測対象物１に対
してアーム２２、２３、支柱２４の操作により例えば１
０×１０ｃｍの範囲を計測するのに必要な標準的な距離
位置に設定し、関節２２ａにより姿勢を設定する。
【００１２】三次元位置センサ１０に付属の始動スイッ
チにより計測が行われると、関節２２ａの座標値データ
（Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ）及びその姿勢のデータ（ｉ１、ｊ
１、ｋ１）、（ｉ２、ｊ２、ｋ２）と、三次元位置セン
サ１０でレーザー反射光によりＸ軸及びＹ軸に沿って逐
次検知された計測面の三次元座標値データ（ｘ、ｙ、
ｚ）が、形状解析ソフトを備えたパソコンに送出され
る。これにより、関節アーム２０の操作で設定された三
次元位置センサ１０の原点位置及び姿勢を基準にした計
測領域の三次元形状データが作成される。
チにより計測が行われると、関節２２ａの座標値データ
（Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ）及びその姿勢のデータ（ｉ１、ｊ
１、ｋ１）、（ｉ２、ｊ２、ｋ２）と、三次元位置セン
サ１０でレーザー反射光によりＸ軸及びＹ軸に沿って逐
次検知された計測面の三次元座標値データ（ｘ、ｙ、
ｚ）が、形状解析ソフトを備えたパソコンに送出され
る。これにより、関節アーム２０の操作で設定された三
次元位置センサ１０の原点位置及び姿勢を基準にした計
測領域の三次元形状データが作成される。
【００１３】以上、一本のレーザービーム光により面走
査を行わせる三次元位置センサについて説明したが、異
なる位置から計測対象物を２個のＣＣＤカメラと、略同
じ方向から複数のパターン光を照射するパターン光投光
器とにより三次元形状を計測する空間コード化法、同様
に左右の目を模して２個もしくは場合により３個のＣＣ
Ｄカメラを用いて視線の異なる画像から三角測量法の原
理で三次元形状を計測するステレオ法による等それ自体
周知の別の三次元形状センサを関節アームの先端に取り
付けることも考えられる。
査を行わせる三次元位置センサについて説明したが、異
なる位置から計測対象物を２個のＣＣＤカメラと、略同
じ方向から複数のパターン光を照射するパターン光投光
器とにより三次元形状を計測する空間コード化法、同様
に左右の目を模して２個もしくは場合により３個のＣＣ
Ｄカメラを用いて視線の異なる画像から三角測量法の原
理で三次元形状を計測するステレオ法による等それ自体
周知の別の三次元形状センサを関節アームの先端に取り
付けることも考えられる。
【００１４】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、装置を持運ん
だ位置において形状センサを静止させた状態で計測対象
物の三次元形状データが得られるために、計測時間を短
縮して安定した高精度の計測データが得られ、請求項２
の発明によりレーザー式の三次元位置センサを利用して
嵩張らない構造で実現される。
だ位置において形状センサを静止させた状態で計測対象
物の三次元形状データが得られるために、計測時間を短
縮して安定した高精度の計測データが得られ、請求項２
の発明によりレーザー式の三次元位置センサを利用して
嵩張らない構造で実現される。
【図１】本発明の実施の形態による可搬式三次元形状計
測装置の斜視図である。
測装置の斜視図である。
【図２】同可搬式三次元形状計測装置のレーザー光によ
る三次元走査を行う構成を説明する斜視図である。
る三次元走査を行う構成を説明する斜視図である。
１０ 三次元位置センサ
２０ 関節アーム
２２、２３ アーム
２２ａ、２３ａ、２３ｂ 関節
Claims (2)
- 【請求項１】 基部に立設された関節アームの先端部
に、計測対象物の形状を検知する形状センサが取付けら
れ、計測場所に持運んで形状センサの三次元位置及び姿
勢を設定した状態で、計測対象物の三次元形状を非接触
状態で計測するようになった可搬式三次元形状計測装置
において、 関節アームの先端部に、形状センサとして三次元形状を
検知し得る三次元形状センサを取付けたことを特徴とす
る可搬式三次元形状計測装置。 - 【請求項２】 三次元形状センサが、レーザー光による
面走査式の三次元位置センサであることを特徴とする請
求項１記載の可搬式三次元形状計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001347485A JP2003148926A (ja) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | 可搬式三次元形状計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001347485A JP2003148926A (ja) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | 可搬式三次元形状計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003148926A true JP2003148926A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19160480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001347485A Pending JP2003148926A (ja) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | 可搬式三次元形状計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003148926A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007101229A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Konica Minolta Sensing Inc | ３次元測定方法およびシステム並びにマニピュレータの制御方法および装置 |
| KR101086836B1 (ko) | 2009-02-24 | 2011-11-24 | (주)지오넷 | ３차원 변위측정을 위한 유닛관절 구조체 및 이를 이용한 ３차원 변위측정 장치 |
| JP2013096784A (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Toppan Printing Co Ltd | 表面特性測定装置及びコンピュータプログラム |
| JP2014081249A (ja) * | 2012-10-16 | 2014-05-08 | Jfe Steel Corp | 車体剛性試験装置及び車体剛性試験方法 |
| US10571254B2 (en) | 2016-02-25 | 2020-02-25 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Three-dimensional shape data and texture information generating system, imaging control program, and three-dimensional shape data and texture information generating method |
| KR102087380B1 (ko) * | 2019-03-06 | 2020-04-23 | 에이치에스테크놀리지 주식회사 | 두께 측정 장치 |
-
2001
- 2001-11-13 JP JP2001347485A patent/JP2003148926A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007101229A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Konica Minolta Sensing Inc | ３次元測定方法およびシステム並びにマニピュレータの制御方法および装置 |
| JP4595042B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2010-12-08 | コニカミノルタセンシング株式会社 | ３次元測定方法およびシステム並びにマニピュレータの制御方法および装置 |
| KR101086836B1 (ko) | 2009-02-24 | 2011-11-24 | (주)지오넷 | ３차원 변위측정을 위한 유닛관절 구조체 및 이를 이용한 ３차원 변위측정 장치 |
| JP2013096784A (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Toppan Printing Co Ltd | 表面特性測定装置及びコンピュータプログラム |
| JP2014081249A (ja) * | 2012-10-16 | 2014-05-08 | Jfe Steel Corp | 車体剛性試験装置及び車体剛性試験方法 |
| US10571254B2 (en) | 2016-02-25 | 2020-02-25 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Three-dimensional shape data and texture information generating system, imaging control program, and three-dimensional shape data and texture information generating method |
| KR102087380B1 (ko) * | 2019-03-06 | 2020-04-23 | 에이치에스테크놀리지 주식회사 | 두께 측정 장치 |
| WO2020180171A1 (ko) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | 에이치에스테크놀리지 주식회사 | 두께 측정 장치 |
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