JP2006301991A - Correction method of coordinate transformation function - Google Patents
Correction method of coordinate transformation function Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006301991A JP2006301991A JP2005123197A JP2005123197A JP2006301991A JP 2006301991 A JP2006301991 A JP 2006301991A JP 2005123197 A JP2005123197 A JP 2005123197A JP 2005123197 A JP2005123197 A JP 2005123197A JP 2006301991 A JP2006301991 A JP 2006301991A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coordinate
- coordinate system
- dimensional shape
- dimensional
- image data
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Description
本発明は、3次元形状測定装置により複数の異なる位置で測定した物体の各座標系における3次元画像データを、1つの基準座標系における3次元形状データ群に変換する座標変換関数の補正方法に関する。 The present invention relates to a method for correcting a coordinate conversion function for converting three-dimensional image data in each coordinate system of an object measured at a plurality of different positions by a three-dimensional shape measuring apparatus into a three-dimensional shape data group in one reference coordinate system. .
従来から、測定対象の物体に対し測定位置が移動される3次元形状測定装置により、測定対象物の3次元形状を複数の異なる位置から測定して各測定位置ごとの3次元画像データを合成し、測定対象物の立体形状を任意の方向から見て表示できるようにした3次元形状の測定方法はよく知られている。この測定においては、測定対象物の3次元形状を測定する前に、3次元形状測定装置による各測定位置ごとの座標値を基準座標系における座標値に変換するための座標変換関数の計算が行われる。具体的には、予め決められた形状の基準物体を測定対象空間内に配置して、この3次元形状を測定し、同測定した3次元形状を表す3次元画像データを用いて予め基準物体内に設定してある定点の座標値を各測定位置ごとに計算し、この計算した座標値を用いて座標変換関数を計算する。そして、この座標変換関数により各測定位置における測定対象物の3次元形状を表す3次元画像データを基準座標系における3次元画像データに変換することが行われている(特許文献1参照)。
しかしながら、本発明の発明者らは、上記のように計算した座標変換関数を用いて、同一の測定対象物を複数の異なる位置で測定した場合、同測定対象物を表す基準座標系における3次元画像データが、各測定位置ごとに僅かに異なる値になっていることを発見した。これは、基準物体の3次元形状を測定する際、基準物体を表す3次元画像データに測定誤差が生じているため計算した座標変換関数に誤差があることによると考えられる。このため、表示装置に表示される測定対象物の立体形状の位置が同測定対象物を見る方向によって僅かにずれ、正確な3次元形状測定ができないという問題があった。 However, when the same measurement object is measured at a plurality of different positions using the coordinate transformation function calculated as described above, the inventors of the present invention can obtain a three-dimensional reference coordinate system representing the measurement object. It was found that the image data had slightly different values for each measurement position. This is considered to be due to the fact that there is an error in the calculated coordinate conversion function because a measurement error occurs in the three-dimensional image data representing the reference object when measuring the three-dimensional shape of the reference object. For this reason, there is a problem that the position of the three-dimensional shape of the measurement object displayed on the display device is slightly shifted depending on the direction of viewing the measurement object, and accurate three-dimensional shape measurement cannot be performed.
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、測定対象物の正確な3次元形状測定を行うために、精度のよい座標変換関数を計算することが可能な座標変換関数の補正方法を提供することにある。 The present invention has been made to cope with the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a coordinate conversion function capable of calculating a coordinate conversion function with high accuracy in order to perform accurate three-dimensional shape measurement of a measurement object. It is to provide a correction method.
前記目的を達成するため、本発明の特徴は、変形可能な支持機構によって支持された3次元形状測定装置を用いて測定対象物の3次元形状を測定して、3次元形状測定装置に関する座標系における前記測定した測定対象物の3次元形状を表す3次元画像データを生成し、同3次元画像データを支持機構の変形状態に応じて変化する座標変換関数を用いて予め決めた所定の座標系の3次元画像データに変換して、測定対象物を任意の方向から見て表示可能な3次元画像生成システムに適用される座標変換関数の補正方法において、3次元形状測定装置を直線的に移動して少なくとも2つの位置で3次元形状測定装置の測定対象空間内に配置された基準物体の3次元形状を測定し、各測定位置ごとに前記3次元形状測定装置に関する座標系における基準物体の3次元形状を表す3次元画像データを生成する画像データ生成過程と、座標変換関数および前記生成された各測定位置ごとの3次元画像データを用いて、前記少なくとも2つの位置で測定した基準物体の定点を予め決めた所定の座標系で表す3次元データを計算する定点計算過程と、予め決めた所定の座標系の座標軸に対する前記定点によって定義される直線の傾きに応じて座標変換関数を補正する補正過程とを含むことにある。 In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that a coordinate system relating to a three-dimensional shape measuring device is provided by measuring a three-dimensional shape of an object to be measured using a three-dimensional shape measuring device supported by a deformable support mechanism. 3D image data representing the three-dimensional shape of the measured object to be measured in the above, and a predetermined coordinate system determined in advance using a coordinate transformation function that changes the 3D image data according to the deformation state of the support mechanism In a method for correcting a coordinate transformation function applied to a three-dimensional image generation system that can be converted into three-dimensional image data and displayed by viewing a measurement object from any direction, the three-dimensional shape measuring device is moved linearly The three-dimensional shape of the reference object arranged in the measurement target space of the three-dimensional shape measuring apparatus is measured at at least two positions, and the measurement object is placed in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus for each measurement position. Measurement was performed at the at least two positions using an image data generation process for generating three-dimensional image data representing the three-dimensional shape of the reference object, a coordinate conversion function, and the generated three-dimensional image data for each measurement position. A coordinate conversion function according to a fixed point calculation process for calculating three-dimensional data representing a fixed point of a reference object in a predetermined coordinate system, and a slope of a straight line defined by the fixed point with respect to a coordinate axis of the predetermined coordinate system And a correction process for correcting.
この場合、前記座標変換関数を、3次元形状測定装置に関する座標系の3次元画像データを支持機構における3次元形状測定装置の取り付け部に関する座標系の3次元画像データに変換するための第1座標変換関数と、支持機構の変形状態に応じて支持機構における3次元形状測定装置の取り付け部に関する座標系の3次元画像データを前記予め決めた所定の座標系の3次元画像データに変換するための第2座標変換関数とで構成し、前記補正過程では、前記第1座標変換関数を補正するとよい。 In this case, the first coordinate for converting the coordinate conversion function into three-dimensional image data in the coordinate system related to the attachment portion of the three-dimensional shape measuring apparatus in the support mechanism from the three-dimensional image data in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus. For converting the three-dimensional image data of the coordinate system related to the attachment portion of the three-dimensional shape measuring device in the support mechanism into the three-dimensional image data of the predetermined coordinate system according to the transformation function and the deformation state of the support mechanism. The second coordinate transformation function may be configured, and the first coordinate transformation function may be corrected in the correction process.
また、この場合、前記定点計算過程では、前記生成された各測定位置ごとの3次元画像データを、座標変換関数を用いて前記予め決めた所定の座標系で表す3次元画像データに変換し、かつ予め決めた所定の座標系に変換した3次元画像データを用いて、基準物体の定点を予め決めた所定の座標系で表す3次元データとして計算するようにしてもよいし、これに代えて、前記定点計算過程では、前記生成された各測定位置ごとの3次元画像データを用いて、基準物体の定点を3次元形状測定装置に関する座標系で表す3次元データとして計算し、かつ前記計算した3次元形状測定装置に関する座標系で表す基準物体の定点の3次元データを、座標変換関数を用いて予め決めた所定の座標系で表す3次元データに変換するようにしてもよい。 In this case, in the fixed point calculation process, the generated three-dimensional image data for each measurement position is converted into three-dimensional image data represented by the predetermined coordinate system using a coordinate conversion function, In addition, the fixed point of the reference object may be calculated as three-dimensional data represented in a predetermined coordinate system using the three-dimensional image data converted into a predetermined coordinate system, or instead. In the fixed point calculation process, using the generated three-dimensional image data for each measurement position, the fixed point of the reference object is calculated as three-dimensional data represented by a coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus, and the calculation is performed. You may make it convert the three-dimensional data of the fixed point of the reference | standard object represented with the coordinate system regarding a three-dimensional shape measuring apparatus into the three-dimensional data represented with the predetermined coordinate system previously determined using the coordinate transformation function.
また、この場合、例えば、前記基準物体を、球、角柱、角錐、円柱および円錐のうちのいずれか一つの形状を有するものとするとよい。 In this case, for example, the reference object may have any one shape of a sphere, a prism, a pyramid, a cylinder, and a cone.
このように構成した本発明の特徴によれば、3次元形状測定装置を直線的に移動させて少なくとも2つの位置で基準物体を測定し、予め決められた所定の座標系における座標値として前記各測定位置ごとの基準物体の定点を計算する。そして、各測定位置ごとの定点によって定義される直線の傾きに応じて座標変換関数を補正している。この場合、同直線の傾きは、座標変換の変換先である予め決められた所定の座標系の座標軸に対する傾きである。すなわち、補正の対象である座標変換関数を用いて座標変換された定点によって定義される直線の傾きに応じて座標変換関数が補正される。したがって、座標変換関数に誤差が生じている場合であっても、前記直線の傾きに応じて座標変換関数を補正することができ、精度のよい座標変換関数を計算することができる。この結果、測定対象物の正確な3次元形状測定を行うことができる。 According to the feature of the present invention configured as described above, the three-dimensional shape measuring device is linearly moved to measure the reference object at at least two positions, and each of the above-described coordinate values in a predetermined coordinate system is determined. Calculate the fixed point of the reference object for each measurement position. Then, the coordinate conversion function is corrected according to the slope of the straight line defined by the fixed point for each measurement position. In this case, the inclination of the straight line is an inclination with respect to the coordinate axis of a predetermined coordinate system that is a conversion destination of the coordinate conversion. That is, the coordinate conversion function is corrected according to the slope of the straight line defined by the fixed point coordinate-converted using the coordinate conversion function to be corrected. Therefore, even if an error occurs in the coordinate conversion function, the coordinate conversion function can be corrected according to the inclination of the straight line, and a highly accurate coordinate conversion function can be calculated. As a result, accurate three-dimensional shape measurement of the measurement object can be performed.
また、本発明の他の特徴は、前記画像データ生成過程では、前記予め決めた所定の座標系の座標軸に平行に前記3次元形状測定装置を移動するようにしたことにある。この場合、前記予め決めた所定の座標系の少なくとも2つの座標軸に平行に前記3次元形状測定装置をそれぞれ移動するようにするとよい。また、この場合、前記3次元形状測定装置に関する座標系の座標軸と前記予め決めた所定の座標系の座標軸とを一致させた後に、前記3次元形状測定装置を移動するようにするとよい。 Another feature of the present invention resides in that the three-dimensional shape measuring apparatus is moved in parallel with the coordinate axis of the predetermined coordinate system in the image data generation process. In this case, the three-dimensional shape measuring device may be moved in parallel to at least two coordinate axes of the predetermined coordinate system. In this case, the coordinate system of the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus and the coordinate axis of the predetermined coordinate system may be matched, and then the three-dimensional shape measuring apparatus may be moved.
また、これに代えて、前記画像データ生成過程では、前記3次元形状測定装置を直交する少なくとも2方向に移動するようにしたことにある。この場合、3次元形状測定装置に関する座標系の座標軸と前記予め決めた所定の座標系の座標軸とを一致させた後に、3次元形状測定装置を移動するようにするとよい。 Alternatively, in the image data generation process, the three-dimensional shape measuring apparatus is moved in at least two directions orthogonal to each other. In this case, the three-dimensional shape measuring apparatus may be moved after the coordinate axes of the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus coincide with the coordinate axes of the predetermined coordinate system.
また、これらに代えて、前記画像データ生成過程では、3次元形状測定装置に関する座標系の座標軸に平行に3次元形状測定装置を移動するようにしたことにある。この場合、3次元形状測定装置に関する座標系の少なくとも2つの座標軸に平行に3次元形状測定装置をそれぞれ移動するようにするとよい。 Alternatively, in the image data generation process, the three-dimensional shape measuring apparatus is moved in parallel with the coordinate axes of the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus. In this case, the three-dimensional shape measuring device may be moved in parallel with at least two coordinate axes of the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring device.
これらの場合、前記補正過程では、予め決めた所定の座標系の座標軸に対する前記定点によって定義される直線の傾きを計算し、かつ前記計算した傾きに応じて前記座標変換関数を補正するようにするとよい。その際、これに加えて、前記支持機構における前記3次元形状測定装置の取り付け部の移動量を前記支持機構の変形状態に応じて検出し、前記補正過程の直線の傾きの計算に前記3次元形状測定装置の取り付け部の移動量を用いるようにしてもよい。 In these cases, in the correction process, the inclination of the straight line defined by the fixed point with respect to the coordinate axis of a predetermined coordinate system determined in advance is calculated, and the coordinate conversion function is corrected according to the calculated inclination. Good. At this time, in addition to this, the amount of movement of the mounting portion of the three-dimensional shape measuring device in the support mechanism is detected according to the deformation state of the support mechanism, and the three-dimensional calculation is performed for calculating the inclination of the straight line in the correction process. You may make it use the movement amount of the attaching part of a shape measuring apparatus.
これらによれば、3次元形状測定装置を3次元形状測定装置に関する座標系および予め決められた所定の座標系の各座標軸に対して平行に移動させた場合における各測定位置ごとの定点、または同各座標軸に平行に3次元形状測定装置を移動させた場合と等価な各測定位置ごとの定点を計算することができる。この場合、前記予め決めた座標系における基準物体の定点によって定義される直線は、3次元形状測定装置の移動方向に対応する座標軸とこれ以外の2つの座標軸の内のいずれか1つの座標軸の座標値により定義される。すなわち、同直線は、移動方向に対応する座標軸と前記2つの座標軸の内のいずれか1つの座標軸により定義される平面内にある。これにより、前記座標変換関数を用いて座標変換された定点によって定義される直線の傾きを用いて、座標変換関数における座標軸の角度のずれを簡単な計算処理により補正することができる。 According to these, when the three-dimensional shape measuring device is moved in parallel with respect to the coordinate system of the three-dimensional shape measuring device and each coordinate axis of a predetermined coordinate system determined in advance, It is possible to calculate a fixed point for each measurement position equivalent to the case where the three-dimensional shape measuring apparatus is moved in parallel with each coordinate axis. In this case, the straight line defined by the fixed point of the reference object in the predetermined coordinate system is the coordinate of any one of the coordinate axes corresponding to the moving direction of the three-dimensional shape measuring apparatus and the other two coordinate axes. Defined by value. That is, the straight line is in a plane defined by a coordinate axis corresponding to the moving direction and one of the two coordinate axes. Thereby, the deviation of the angle of the coordinate axis in the coordinate transformation function can be corrected by a simple calculation process using the slope of the straight line defined by the fixed point coordinate-transformed using the coordinate transformation function.
また、本発明の他の特徴は、変形可能な支持機構によって支持された3次元形状測定装置を用いて測定対象物の3次元形状を測定して、3次元形状測定装置に関する座標系における前記測定した測定対象物の3次元形状を表す3次元画像データを生成し、座標軸の回転を表す座標回転関数および座標軸の直線移動を表す座標移動関数からなり支持機構の変形状態に応じて変化する座標変換関数を用いて前記生成した3次元画像データを予め決めた所定の座標系の3次元画像データに変換して、測定対象物を任意の方向から見て表示可能な3次元画像生成システムに適用される座標変換関数の補正方法において、3次元形状測定装置の測定対象空間内に配置された基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データを特定する定点データ特定過程と、3次元形状測定装置を直線的に移動して少なくとも2つの位置で3次元形状測定装置の測定対象空間内に配置された基準物体の3次元形状を測定し、各測定位置ごとに3次元形状測定装置に関する座標系における基準物体の3次元形状を表す3次元画像データを生成する画像データ生成過程と、座標変換関数および前記生成された各測定位置ごとの3次元画像データを用いて、前記少なくとも2つの位置で測定した基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データとして計算する第1定点計算過程と、前記予め決めた所定の座標系の座標軸に対する第1定点計算過程で計算された定点によって定義される直線の傾きに応じて座標変換関数のうちの座標回転関数を補正する第1補正過程と、第1定点計算過程で計算された定点の3次元データ、前記画像データ生成過程で生成された3次元画像データ、または前記3次元形状測定装置によって3次元形状を新たに測定して生成し3次元形状測定装置に関する座標系における基準物体の3次元形状を表す3次元画像データと、第1補正過程によって補正された座標変換関数とを用いて前記配置された基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データとして計算する第2定点計算過程と、第2定点計算過程で計算された定点の3次元データと、定点データ特定過程で特定された定点の3次元データとの差に応じて、座標変換関数のうちの座標移動関数を補正する第2補正過程とを含むことにある。 Another feature of the present invention is that the three-dimensional shape measuring device supported by the deformable support mechanism is used to measure the three-dimensional shape of the measurement object, and the measurement in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring device is performed. 3D image data representing the 3D shape of the measured object is generated, and the coordinate transformation is composed of a coordinate rotation function representing the rotation of the coordinate axis and a coordinate movement function representing the linear movement of the coordinate axis, and changes according to the deformation state of the support mechanism. The generated 3D image data is converted into 3D image data of a predetermined coordinate system using a function, and is applied to a 3D image generation system capable of displaying a measurement object viewed from an arbitrary direction. In the method for correcting a coordinate transformation function, a fixed point for specifying three-dimensional data representing a fixed point of a reference object arranged in a measurement target space of a three-dimensional shape measuring apparatus in the predetermined coordinate system. The data identification process and the three-dimensional shape measuring apparatus are linearly moved to measure the three-dimensional shape of the reference object placed in the measurement target space of the three-dimensional shape measuring apparatus at at least two positions. In addition, an image data generation process for generating three-dimensional image data representing the three-dimensional shape of the reference object in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus, a coordinate conversion function, and the generated three-dimensional image data for each measurement position are used. A first fixed point calculation process for calculating the fixed point of the reference object measured at the at least two positions as three-dimensional data represented in the predetermined coordinate system, and a first fixed point calculation process for the coordinate axis of the predetermined coordinate system A first correction process for correcting the coordinate rotation function of the coordinate transformation function according to the slope of the straight line defined by the fixed point calculated in the single fixed point calculation process; and the first fixed point calculation The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus which is generated by measuring three-dimensional data of a fixed point calculated in the process, three-dimensional image data generated in the image data generation process, or a new three-dimensional shape by the three-dimensional shape measuring apparatus. A fixed point of the arranged reference object is determined in the predetermined coordinate system using the three-dimensional image data representing the three-dimensional shape of the reference object in the coordinate system and the coordinate transformation function corrected by the first correction process. According to the difference between the second fixed point calculation process calculated as three-dimensional data to represent, the fixed point three-dimensional data calculated in the second fixed point calculation process, and the fixed point three-dimensional data specified in the fixed point data specifying process, And a second correction process for correcting the coordinate movement function of the coordinate conversion functions.
この場合、前記定点データ特定過程では、支持機構に触針を取り付け、同触針を基準物体に接触させて、支持機構の変形状態に応じて基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データを計算するようにするとよい。また、前記基準物体を、球、角柱、角錐、円柱および円錐のうちのいずれか一つの形状を有するようにするとい。 In this case, in the fixed point data identification process, a stylus is attached to the support mechanism, the stylus is brought into contact with the reference object, and the fixed point of the reference object is determined in accordance with the predetermined predetermined coordinate system according to the deformation state of the support mechanism. The three-dimensional data represented by In addition, the reference object has a shape of any one of a sphere, a prism, a pyramid, a cylinder, and a cone.
これによれば、第1補正過程によって座標変換関数の座標軸の回転を表す座標回転関数を補正した後、第2補正過程によって座標変換関数の座標軸の直線移動を表す座標移動関数を補正している。この場合、第2補正過程においては、第1補正過程によって座標回転関数が補正された座標変換関数を用いて座標移動関数の補正を行っている。このため、座標回転関数が補正された座標変換関数によって座標変換された各測定位置ごとの定点は、予め決められた所定の座標系において略同一の座標値となる。これにより、第2定点計算過程で計算された定点の3次元データと、定点データ特定過程で特定された定点の3次元データとの差を一義的に計算することができ、座標移動関数を精度よく補正することができるとともに、精度のよい座標変換関数を計算することができる。この結果、測定対象物の正確な3次元形状測定を行うことができる。 According to this, after correcting the coordinate rotation function representing the rotation of the coordinate axis of the coordinate conversion function by the first correction process, the coordinate movement function representing the linear movement of the coordinate axis of the coordinate conversion function is corrected by the second correction process. . In this case, in the second correction process, the coordinate movement function is corrected using the coordinate transformation function in which the coordinate rotation function is corrected in the first correction process. For this reason, the fixed points for each measurement position whose coordinates have been transformed by the coordinate transformation function with the coordinate rotation function corrected have substantially the same coordinate values in a predetermined coordinate system. As a result, the difference between the three-dimensional data of the fixed point calculated in the second fixed point calculation process and the three-dimensional data of the fixed point specified in the fixed point data specifying process can be uniquely calculated, and the coordinate transfer function can be accurately calculated. It can correct well and can calculate a coordinate transformation function with high accuracy. As a result, accurate three-dimensional shape measurement of the measurement object can be performed.
また、本発明の他の特徴は、変形可能な支持機構によって支持された3次元形状測定装置を用いて測定対象物の3次元形状を測定して、3次元形状測定装置に関する座標系における前記測定した測定対象物の3次元形状を表す3次元画像データを生成し、座標軸の回転を表す座標回転関数および座標軸の直線移動を表す座標移動関数からなり支持機構の変形状態に応じて変化する座標変換関数を用いて前記生成した3次元画像データを予め決めた所定の座標系の3次元画像データに変換して、測定対象物を任意の方向から見て表示可能な3次元画像生成システムに適用される座標変換関数の補正方法において、3次元形状測定装置の測定対象空間内に配置された基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データを特定する定点データ特定過程と、3次元形状測定装置を移動して少なくとも3つの位置で3次元形状測定装置の測定対象空間内に配置された基準物体の3次元形状を測定し、各測定位置ごとに3次元形状測定装置に関する座標系における基準物体の3次元形状を表す3次元画像データを生成する画像データ生成過程と、画像データ生成過程で生成した基準物体の3次元形状を表す3次元画像データを用いて、各測定位置ごとに基準物体の定点を3次元形状測定装置に関する座標系で表す3次元データとして生成する3次元データ生成過程と、定点データ特定過程で特定した基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データと、基準物体の定点を3次元形状測定装置に関する座標系で表す3次元データを用いて座標変換関数を生成する座標変換関数生成過程と、座標変換関数生成過程で生成した座標変換関数と、画像データ生成過程で生成した各測定位置ごとの基準物体の3次元画像データのうちの少なくとも2つの測定位置の基準物体の3次元画像データとを用いて、前記少なくとも2つの測定位置で測定した基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データとして計算する第1定点計算過程と、前記予め決めた所定の座標系の座標軸に対する第1定点計算過程で計算された定点によって定義される直線の傾きに応じて座標変換関数のうちの座標回転関数を補正する第1補正過程と、第1定点計算過程で計算された定点の3次元データ、画像データ生成過程で生成された3次元画像データ、または3次元形状測定装置によって3次元形状を新たに測定して生成した3次元形状測定装置に関する座標系における基準物体の3次元形状を表す3次元画像データと、第1補正過程によって補正された座標変換関数とを用いて前記配置された基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データを計算する第2定点計算過程と、第2定点計算過程で計算された定点の3次元データと、定点データ特定過程で特定された定点の3次元データとの差に応じて、座標変換関数のうちの座標移動関数を補正する第2補正過程とを含むことにある。 Another feature of the present invention is that the three-dimensional shape measuring device supported by the deformable support mechanism is used to measure the three-dimensional shape of the measurement object, and the measurement in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring device is performed. 3D image data representing the 3D shape of the measured object is generated, and the coordinate transformation is composed of a coordinate rotation function representing the rotation of the coordinate axis and a coordinate movement function representing the linear movement of the coordinate axis, and changes according to the deformation state of the support mechanism. The generated 3D image data is converted into 3D image data of a predetermined coordinate system using a function, and is applied to a 3D image generation system capable of displaying a measurement object viewed from an arbitrary direction. In the method for correcting a coordinate transformation function, a fixed point for specifying three-dimensional data representing a fixed point of a reference object arranged in a measurement target space of a three-dimensional shape measuring apparatus in the predetermined coordinate system. The data identification process and the three-dimensional shape measuring device are moved to measure the three-dimensional shape of the reference object placed in the measurement target space of the three-dimensional shape measuring device at at least three positions. An image data generation process for generating three-dimensional image data representing the three-dimensional shape of the reference object in the coordinate system related to the shape measuring apparatus, and a three-dimensional image data representing the three-dimensional shape of the reference object generated in the image data generation process. The fixed point of the reference object specified by the three-dimensional data generation process for generating the fixed point of the reference object for each measurement position as three-dimensional data represented in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus and the fixed point data specifying process is determined in advance. A coordinate transformation function is generated using three-dimensional data represented in a predetermined coordinate system and three-dimensional data representing a fixed point of a reference object in a coordinate system related to a three-dimensional shape measuring apparatus. Of the reference object of at least two measurement positions among the conversion function generation process, the coordinate conversion function generated in the coordinate conversion function generation process, and the three-dimensional image data of the reference object for each measurement position generated in the image data generation process A first fixed point calculation process for calculating a fixed point of a reference object measured at the at least two measurement positions as three-dimensional data represented by the predetermined coordinate system using the three-dimensional image data; A first correction process for correcting a coordinate rotation function of the coordinate transformation function according to the inclination of the straight line defined by the fixed point calculated in the first fixed point calculation process with respect to the coordinate axis of the predetermined coordinate system; and a first fixed point calculation process 3D data of fixed points calculated in step 3, 3D image data generated during the image data generation process, or 3D shape measurement device newly measured and generated The fixed point of the arranged reference object is previously determined using the three-dimensional image data representing the three-dimensional shape of the reference object in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus and the coordinate transformation function corrected by the first correction process. A second fixed point calculation process for calculating three-dimensional data represented in the predetermined coordinate system, a fixed point three-dimensional data calculated in the second fixed point calculation process, and a fixed point three-dimensional data specified in the fixed point data identification process And a second correction process for correcting the coordinate movement function of the coordinate conversion function in accordance with the difference between the first and second coordinate conversion functions.
この場合、前記定点データ特定過程では、支持機構に触針を取り付け、同触針を基準物体に接触させて、支持機構の変形状態に応じて基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データを計算するようにするとよい。また、前記基準物体を、球、角柱、角錐、円柱および円錐のうちのいずれか一つの形状を有するようにするとい。 In this case, in the fixed point data identification process, a stylus is attached to the support mechanism, the stylus is brought into contact with the reference object, and the fixed point of the reference object is determined in accordance with the predetermined predetermined coordinate system according to the deformation state of the support mechanism. The three-dimensional data represented by In addition, the reference object has a shape of any one of a sphere, a prism, a pyramid, a cylinder, and a cone.
これによれば、画像データ生成過程によって生成した基準物体の3次元形状を表す3次元画像データを、座標変換関数を生成する座標変換関数生成過程、座標変換関数を補正する第1補正過程および第2補正過程においてそれぞれ用いている。このため、基準物体の3次元形状を測定する作業を1回行えば、座標変換関数の生成および同座標変換関数の補正が自動的に行われるため、作業効率良く座標変換関数の補正を行うことができる。 According to this, the three-dimensional image data representing the three-dimensional shape of the reference object generated by the image data generation process, the coordinate conversion function generation process for generating the coordinate conversion function, the first correction process for correcting the coordinate conversion function, and the first Two correction processes are used. For this reason, if the work for measuring the three-dimensional shape of the reference object is performed once, the generation of the coordinate transformation function and the correction of the coordinate transformation function are automatically performed, so that the coordinate transformation function is corrected efficiently. Can do.
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明の座標変換関数の補正方法に利用される3次元画像生成システムの基本構成を示す概略図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic configuration of a three-dimensional image generation system used in the coordinate transformation function correction method of the present invention.
この3次元画像生成システムは、基台10上に固定して先端部を測定対象空間内で自由に変位させる支持機構20と、支持機構20の先端部に取り付けた3次元形状測定装置30とを備えている。支持機構20は、固定ポール21、回転ロッド22、第1アーム23、第2アーム24および第3アーム25からなる。
This three-dimensional image generation system includes a
固定ポール21は、円筒状に形成され、その下端にて基台10上に垂直に立設固定されている。回転ロッド22は、円柱状に形成され、その下端部にて固定ポール21に軸線回りに回転可能に支持されて、固定ポール21から上方に突出している。第1アーム23は、その基端に設けた連結部23aにて、回転ロッド22の先端に設けた連結部22aに、回転ロッド22の軸線方向に直交する軸線回りに回転可能に組み付けられている。第2アーム24は、その基端に設けた連結部24aにて、第1アーム23の先端に設けた連結部23bに、第1アーム23の軸線方向に直交する軸線回りに回転可能に組み付けられている。第3アーム25は、その基端に設けた連結部25aにて、第2アーム24の先端に設けた連結部24bに、第2アーム24の軸線方向に直交する軸線回りに回転可能に組み付けられている。第3アーム25の先端部には、固定部材26を介して3次元形状測定装置30が、第3アーム25の軸線回りに回転可能、かつ着脱自在に取り付けられている。固定部材26は、3次元形状測定装置30の方形状のハウジングの底面または側面に固定されている。
The fixed
また、支持機構20内には、回転角センサ27a,27b,27c,27d,27eがそれぞれ設けられている。回転角センサ27aは、固定ポール21内に組み込まれて、固定ポール21に対する回転ロッド22の軸線回りの回転角を検出する。回転角センサ27bは、第1アーム23の連結部23a内に組み込まれて、回転ロッド22の連結部22aに対する第1アーム23の連結部23aにおける一軸線回りの回転角を検出する。回転角センサ27cは、第2アーム24の連結部24a内に組み込まれて、第1アーム23の連結部23aに対する第2アーム24の連結部24aにおける一軸線回りの回転角を検出する。回転角センサ27dは、第3アーム25の連結部25a内に組み込まれて、第2アーム24の連結部24bに対する第3アーム25の連結部25aにおける一軸線回りの回転角を検出する。回転角センサ27eは、第3アーム25の先端部内に組み込まれて、第3アーム25に対する3次元形状測定装置30の第3アーム25における一軸線回りの回転角、すなわち3次元形状測定装置30の第3アーム25の先端部に対する回転角を検出する。
Further,
3次元形状測定装置30は、その正面側に位置する物体の3次元形状を測定するとともに同測定した3次元形状を表す情報を出力するものであり、本実施形態においては、レーザ光を用いて3角測量法に従って物体の3次元形状を測定するものである。なお、本実施形態では、レーザ光を用いるようにしているが、3次元物体の表面形状を測定し、反射率および色などを識別することが可能であれば他の光を用いてもよい。
The three-dimensional
この3次元形状測定装置30においては、レーザ光源から物体に向けて出射されるレーザ光の進行方向にほぼ垂直な仮想平面を想定するとともに、同仮想平面上にて互いに直交するX軸方向およびY軸方向に沿って分割した多数の微小エリアを想定する。そして、3次元形状測定装置30は、前記多数の微小エリアにレーザ光を順次照射し、物体からの反射光によって前記微小エリアが規定する物体表面までの距離をZ軸方向距離として順次検出して、物体の表面を微小エリアずつに分割した各分割エリア位置を表すX,Y,Z座標に関する情報を得て、同3次元形状測定装置30に面した物体表面の形状を測定するものである。
In this three-dimensional
したがって、この3次元形状測定装置30は、出射レーザ光の向きをX軸方向に変化させるX軸方向走査器と、出射レーザ光の向きをY軸方向に変化させるY軸方向走査器と、物体表面にて反射された反射レーザ光を受光して物体表面までの距離を検出する距離検出器とを備えている。X軸方向走査器およびY軸方向走査器としては、レーザ光源からの出射レーザ光の光路をX軸方向およびY軸方向に独立に変化させ得る機構であればよく、例えばレーザ光源自体をX軸方向およびY軸方向の軸線回りに電動モータによって回転させたり、出射レーザ光の光路に設けられてその方向を変更するガルバノミラーをX軸方向およびY軸方向の軸線回りに電動モータによって回転させる機構を利用できる。距離検出器としては、前記出射レーザ光の光路に追従して回転し、物体表面にて反射された反射レーザ光を集光する結像レンズおよび同集光したレーザ光を受光するCCDなどの複数の受光素子を一列に配置させたラインセンサからなり、ラインセンサによる反射レーザ光の受光位置によって物体表面までの距離を検出する機構を利用できる。
Therefore, the three-dimensional
したがって、このような3次元形状測定装置30は、物体の表面を微小エリアずつに分割した各分割エリア位置を表すX,Y,Z座標に関する情報として、X軸方向走査器による出射レーザ光の基準方向に対するX軸方向への傾きθx、Y軸方向走査器による出射レーザ光の基準方向に対するY軸方向への傾きθy、および距離検出器による物体表面までの距離Lzとが、前記仮想したX軸方向およびY軸方向に沿って分割した多数の微小エリアごとに出力される。より具体的には、X軸およびY軸方向への傾きθx,θyは、電動モータの基準位置からの回転角である。また、物体表面までの距離Lzは、ラインセンサにおける反射レーザ光の受光位置である。なお、前述した3次元形状測定装置30はその一例を示すもので、レーザ光に代えてミリ波、超音波などを使用したものなど、いかなる3次元形状測定装置をも利用できる。
Therefore, such a three-dimensional
この3次元形状測定装置30には、コントローラ41および3次元画像処理装置42が接続されている。コントローラ41は、複数の操作子を含むキーボードなどからなる入力装置43からの指示にしたがって、3次元形状測定装置30の作動を制御する。また、コントローラ41は、入力装置43からの指示にしたがって3次元画像処理装置42の作動を制御するとともに、同入力装置43にて入力されたデータを3次元画像処理装置42に供給する。
A
3次元画像処理装置42は、コンピュータ装置によって構成されて図3,4,6,9のプログラムの実行により、回転角センサ27a〜27eによって検出された回転角および3次元形状測定装置30からの3次元形状を表す情報、具体的には、X軸方向への傾きθx、Y軸方向への傾きθy、物体表面までの距離Lzを入力して、測定対象空間内に位置する物体の立体形状を任意の方向から見て表示可能な3次元画像データを生成する。この3次元画像処理装置42には、表示装置44が接続されている。表示装置44は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、CRTディスプレイなどを備えており、3次元画像処理装置42から出力する3次元画像データに基づいて測定対象空間内に位置する物体の立体形状を表示する。
The three-dimensional
以下、上記のように構成した3次元画像生成システムの作動について説明する。まず、作業者は、3次元形状測定装置30に関する座標系(以下、カメラ座標系という)によって表された3次元画像データを、支持機構20に関する座標系(以下、アーム座標系という)によって表された3次元画像データに変換するための第1座標変換関数を計算する。ここで、カメラ座標系は、3次元形状測定装置30に関する座標系であり、互いに直交する3つの座標軸(X軸,Y軸,Z軸)からなり3次元形状測定装置30の特定点を原点とする3次元座標系である。また、アーム座標系は、3次元形状測定装置30の取り付け部に関する座標系であり、カメラ座標系に対応する3つの座標軸(X軸,Y軸,Z軸)からなり、3次元形状測定装置30を支持機構20に取り付けるための取り付け部である第3アーム25の先端部の予め決められた位置を原点とする3次元座標系である。この第3アーム25の先端部の予め決められた位置とは、詳しくは第3アーム25に対して軸線回りに回転する点である。
Hereinafter, the operation of the three-dimensional image generation system configured as described above will be described. First, the worker expresses three-dimensional image data represented by a coordinate system (hereinafter referred to as a camera coordinate system) related to the three-dimensional
まず、作業者は、図2に示すように、第3アーム25の先端部に、先端を尖らせて形成した触針50の基部51を固定する。次に、作業者は、基台10上における適当な位置に基準球60を配置する。この場合、基準球60は、円柱状の支持部61を介して設置され、基台10の上面から適当な高さに配置される。基準球60は、真球体に形成され測定対象空間内の定点を定めるための基準物体として機能する。なお、この触針50においては、基部51の所定位置に対する先端の位置は作業者により認識されており、3次元画像処理装置42のメモリ装置に予め記憶される。また、固定ポール21、回転ロッド22および第1〜第3アーム23〜25の長さも作業者に認識されており、3次元画像処理装置42のメモリ装置に予め記憶される。また、本実施形態においては、基準球60を支持部61を介して基台10上に配置したが、基準球60を直接基台10上に配置するようにしてもよい。さらに、触針50の先端を球状に形成し、基部51の所定位置に対する球の中心位置を認識するようにしてもよい。
First, as shown in FIG. 2, the operator fixes a
次に、作業者は、前記準備の終了後、入力装置43を操作して、図3に示す触針測定プログラムを3次元画像処理装置42に実行させる。そして、作業者は、触針50を変位させて基準球60の外表面の異なる4点に触針50の先端を接触させるとともに、各接触ごとに入力装置43を操作することにより触針50の基準球60に対する接触を入力する。3次元画像処理装置42は、触針測定プログラムをステップS10にて開始しており、前記接触の入力により、ステップS12にて、触針50の基準球60への接触時に、回転角センサ27a〜27dから検出回転角をそれぞれ入力する。
Next, after the preparation is completed, the operator operates the
そして、これらの入力した検出回転角のセットに加えて、固定ポール21、回転ロッド22、第1〜第3アーム23〜25および触針50の長さを用いて、触針50の基準球60への接触点を表す座標であって基台10に関する座標系である基準座標系の座標を計算する。基準座標系は、カメラ座標系に対応する3つの座標軸(X軸,Y軸,Z軸)からなり固定ポール21の基台10への固定部における予め定められた点を原点とする3次元座標系である。このような基準座標系の座標の計算を各接触点ごとに行って、4つの接触点にそれぞれ対応した4組の座標データを一時的に記憶しておく。3次元画像処理装置42は、ステップS12の処理後、ステップS14にて基準球60の中心位置を表す座標であって基準座標系の座標(以下、中心座標(x”,y”,z”)という)を、前記計算した4組の座標データを用いて計算する。この計算においては、球体の外表面を表す下記数1の方程式のX,Y,Zに、前記4組の座標データを代入し、a,b,cの各値を計算することにより、基準球60の中心位置を表す座標(x”,y”,z”)を計算する。なお、a,b,cは球体の中心位置を表すX,Y,Z座標であり、dは球体の半径である。
In addition to the set of detected rotation angles, the
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS16にて、前記計算した中心座標(x”,y”,z”)を基準球60の定点を表す座標として記憶しておく。そして、ステップS18にて、この触針測定プログラムの実行を終了する。なお、本実施形態では、基準球60に対して触針50を4箇所接触させるようにしたが、5箇所以上の接触を行って、補正を含む高精度の中心座標の計算を行うようにしてもよい。また、基準球60の半径dが既知である場合には、接触点を3点にしても、基準球60の中心座標を求めることができる。
Next, in step S16, the three-dimensional
次に、作業者は、図1に示すように、第3アーム25の先端部に3次元形状測定装置30を第3アーム25の軸線回りに回転可能に組み付けるとともに、図4に示す座標変換関数計算プログラムを3次元画像処理装置42に実行させる。そして、作業者は、入力装置43を操作することによりコントローラ41を介して、3次元形状測定装置30に対して基準球60の3次元形状の測定開始を指示する。これに応答して、3次元形状測定装置30は、基準球60の3次元形状の測定を開始する。この場合、作業者は、3次元形状測定装置30を手で持って、回転ロッド22、第1〜第3アーム25および3次元形状測定装置30の各連結部における回転変位を伴いながら、基準球60に対して3次元形状測定装置30を移動させて基準球60の3次元形状を測定する。この場合、基準球60の測定は、それぞれ異なる3つの測定位置からそれぞれ行われる。
Next, as shown in FIG. 1, the operator assembles the three-dimensional
一方、3次元画像処理装置42は、3次元形状測定装置30による基準球60の3次元形状の測定中、前記座標変換関数計算プログラムの実行をステップS20にて開始して、ステップS22にて支持機構20内の回転角センサ27a〜27eから検出回転角をそれぞれ入力する。そして、前記ステップS22の処理後、ステップS24にて、3次元形状測定装置30による測定終了を待って、基準球60の3次元形状を表す情報を入力する。すなわち、基準球60の表面を微小エリアずつに分割した各分割エリア位置を表すX−Y−Z座標に関する情報(具体的には、傾きθx,θyおよび距離Lz)をそれぞれ入力する。そして、同ステップS24にて、前記入力した3次元形状測定装置30からのX−Y−Z座標に関する情報に基づいて、各測定位置ごとにおける基準球60の3次元形状を表す立体形状データ群からなる3次元画像データをそれぞれ計算する。この場合、3次元画像データは、3次元形状測定装置30に関する座標系、すなわちカメラ座標系によって表されている。なお、前記3次元画像データ中に基準球60以外の物体(例えば、基台10など)に関する不要な3次元画像データが含まれている場合には、3次元画像処理装置42は、3次元形状測定装置30からX−Y−Z座標に関する情報とともに、ラインセンサの受光光量のデータまたは同受光光量の出射光量に対する比のデータを入力し、同ステップS24にて、この受光光量または受光光量の出射光量に対する比のデータにより同不要な3次元画像データを除去する処理を併せて実行する。
Meanwhile, during the measurement of the three-dimensional shape of the
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS26にて、前記計算した各測定位置ごとの3次元画像データを、上記数1の方程式のX,Y,Zに適用して、最小2乗法により基準球60の各測定位置ごとに中心座標(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3)を計算する。なお、各測定位置ごとの基準球60の3次元画像データの区別は、前記入力した回転角センサ27a〜27eによる検出回転角を用いる。
Next, in step S26, the three-dimensional
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS28にて、前記入力した回転角センサ27a〜27eによる検出回転角に加えて、固定ポール21、回転ロッド22および第1〜第3アーム23〜25の長さを用いて、第3アーム25の先端部の予め決められた位置を表す座標、すなわちアーム座標系の原点を表す座標であって基準座標系に関する座標(xd1,yd1,zd1),(xd2,yd2,zd2),(xd3,yd3,zd3)を各測定位置ごとにそれぞれ計算する。また、このステップS28においては、前記入力した回転角センサ27a〜27eによる検出回転角を用いて、アーム座標系のX軸、Y軸およびZ軸回りの回転角(α1,β1,γ1),(α2,β2,γ2),(α3,β3,γ3)も各測定位置ごとにそれぞれ計算する。
Next, in step S28, the three-dimensional
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS30にて、前記図3の触針測定プログラムの実行によってメモリ装置に記憶した基準球60の基準座標系における中心座標(x”,y”,z”)と、前記ステップS28の処理によって計算した基準座標系におけるアーム座標系の原点座標(xd1,yd1,zd1),(xd2,yd2,zd2),(xd3,yd3,zd3)と、同ステップS28の処理によって計算した基準座標系に対するアーム座標系の各座標軸X,Y,Zの回転角(α1,β1,γ1),(α2,β2,γ2),(α3,β3,γ3)とを下記数2及び数3に代入して、基準球60の中心座標であってアーム座標系での中心座標(x’1,y’1,z’1),(x’2,y’2,z’2),(x’3,y’3,z’3)を計算する。
Next, in step S30, the three-dimensional
上記数2および数3は、X−Y−Z座標からなる第1座標系における一点の座標(x,y,z)を、同第1座標系をX軸、Y軸およびZ軸回りにそれぞれxθ,yθ,zθだけ回転させるとともに、同第1座標系の原点をX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向にそれぞれa,b,cだけ移動させた第2座標系における同一点の座標(x’,y’,z’)との関係を示している。そして、このステップS30の計算においては、数2中の座標値x,y,zが、基準球60の中心座標であって基準座標系の中心座標(x”,y”,z”)の各X,Y,Z座標値にそれぞれ対応する。また、数2中の座標値x’,y’,z’が、基準球60の中心座標であってアーム座標系の中心座標(x’,y’,z’)の各X,Y,Z座標値に対応する。なお、前記数2中の値a,b,cは前記ステップS28にて計算したアーム座標系の原点座標(xd1,yd1,zd1),(xd2,yd2,zd2),(xd3,yd3,zd3)に対応し、かつ前記数2中のα,β,γは同ステップS28にて計算した回転角(α1,β1,γ1),(α2,β2,γ2),(α3,β3,γ3)に相当する。
Equations (2) and (3) above represent the coordinates (x, y, z) of one point in the first coordinate system composed of XYZ coordinates, and the first coordinate system around the X, Y, and Z axes, respectively. The coordinates of the same point in the second coordinate system are rotated by xθ, yθ, zθ and the origin of the first coordinate system is moved by a, b, c in the X-axis direction, Y-axis direction and Z-axis direction, respectively ( x ′, y ′, z ′). In the calculation in step S30, the coordinate values x, y, and z in Equation 2 are the center coordinates of the
前記ステップS30の処理後、ステップS32にて、ステップS26の処理によって計算したカメラ座標系の基準球60の各測定位置ごとの中心座標(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3)と、ステップS30の処理によって計算したアーム座標系の基準球60の中心座標(x’1,y’1,z’1),(x’2,y’2,z’2),(x’3,y’3,z’3)とを用いて、カメラ座標系からアーム座標系への第1座標変換関数を計算する。
After the process of step S30, in step S32, the center coordinates (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), for each measurement position of the
この第1座標変換関数の計算の前に、この種の座標変換について簡単に説明しておく。まず、X−Y−Z座標からなる第1座標系と、同第1座標系をX軸、Y軸およびZ軸回りにそれぞれxθ,yθ,zθだけ回転させるとともに、同第1座標系の原点をX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向にそれぞれa,b,cだけ移動させた第2座標系を想定する。この場合も、第1座標系における一点の座標を(x,y,z)とし、第2座標系における同一点の座標を(x’,y’,z’)すると、前記数2,3の場合と同様に、下記数4が成立するとともに、同数4中の行列Mは下記数5によって表される。 Before calculating the first coordinate conversion function, this type of coordinate conversion will be briefly described. First, the first coordinate system composed of XYZ coordinates and the first coordinate system are rotated by xθ, yθ, zθ around the X, Y, and Z axes, respectively, and the origin of the first coordinate system Is assumed to be a second coordinate system that is moved by a, b, c in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction, respectively. Also in this case, if the coordinates of one point in the first coordinate system are (x, y, z) and the coordinates of the same point in the second coordinate system are (x ', y', z '), Similarly to the case, the following equation 4 is established, and the matrix M in the equation 4 is represented by the following equation 5.
このステップS32の第1座標変換関数の計算は、前記数4および数5中の行列値g11,g12,g13,g21,g22,g23,g31,g32,g33および行列値a,b,cを計算することを意味する。この場合、本実施形態のカメラ座標系が第1座標系に対応するとともに、アーム座標系が第2座標系に対応する。したがって、各測定位置ごとのカメラ座標系の基準球60の各中心座標(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3)と、アーム座標系の基準球60の中心座標(x’1,y’1,z’1),(x’2,y’2,z’2),(x’3,y’3,z’3)とを前記数4に適用すると、下記数6〜8の関係が成立する。
The calculation of the first coordinate transformation function in step S32 is performed by calculating the matrix values g 11 , g 12 , g 13 , g 21 , g 22 , g 23 , g 31 , g 32 , g 33 in the equations 4 and 5. This means that matrix values a, b, and c are calculated. In this case, the camera coordinate system of the present embodiment corresponds to the first coordinate system, and the arm coordinate system corresponds to the second coordinate system. Therefore, the center coordinates (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3) of the
前記数6を変形すると、下記数9の連立方程式が成立する。 When Equation 6 is transformed, the following Equation 9 is established.
ここで、定点座標(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3)を含む平面の法線ベクトルを(α,β,γ)とし、定点座標(x’1,y’1,z’1),(x’2,y’2,z’2),(x’3,y’3,z’3)を含む平面の法線ベクトルを(α’,β’,γ’)とすると、2つの法線ベクトルの大きさが同じであれば下記数10が成立する。同数10中の行列Mは、前記数5によって表される。
定点座標(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3)を含む平面の法線ベクトルを(x2,y2,z2)から(x1,y1,z1)に向かうベクトルと、(x3,y3,z3)から(x2,y2,z2)に向かうベクトルの外積により成立するベクトルとすると、前記法線ベクトル(α,β,γ)は下記数11によって表される。
同様に、前記ベクトル(α’,β’,γ’)は下記数12によって表される。
前記数11および前記数12を前記数10に代入すると、下記数13が成立する。
前記数13の1番目の式を前記数9に加えれば、下記数14の連立方程式となる。
この数14の連立方程式を解くことにより、行列値g11,g12,g13を計算することができる。また、前記数7および数8に関しても、前記数9の連立方程式のように変形し、前記数13の2番目の式および3番目の式をそれぞれ加えた連立方程式を解くことにより行列値g21,g22,g23および行列値g31,g32,g33を計算できる。そして、これらの計算した行列値を前記数6〜8に代入すれば、行列値a,b,cを計算できる。これにより、カメラ座標系における座標値(x,y,z)を、アーム座標系における座標値(x’,y’,z’)に変換するための第1座標変換関数が計算される。 The matrix values g 11 , g 12 , and g 13 can be calculated by solving the simultaneous equations of Equation 14. Further, the equations 7 and 8 are also transformed into the simultaneous equations of the equation 9, and the matrix value g 21 is obtained by solving the simultaneous equations obtained by adding the second equation and the third equation of the equation 13, respectively. , G 22 , g 23 and matrix values g 31 , g 32 , g 33 can be calculated. Then, by substituting these calculated matrix values into the equations 6 to 8, matrix values a, b, and c can be calculated. Thereby, the first coordinate conversion function for converting the coordinate value (x, y, z) in the camera coordinate system into the coordinate value (x ′, y ′, z ′) in the arm coordinate system is calculated.
次に、ステップS34にて、前記計算した第1座標変換関数の行列値g11,g12,g13,g21,g22,g23,g31,g32,g33,a,b,cを3次元画像処理装置42のメモリ装置内に記憶する。そして、3次元画像処理装置42は、ステップS36にて、この座標変換関数計算プログラムの実行を終了する。
Next, in step S34, the calculated matrix values g 11 , g 12 , g 13 , g 21 , g 22 , g 23 , g 31 , g 32 , g 33 , a, b, c is stored in the memory device of the three-dimensional
次に、作業者は、前記座標変換関数計算プログラムによって計算された第1座標変換関数を補正する。具体的には、作業者は、入力装置43を操作して第1座標変換関数の補正を3次元画像処理装置42に指示する。この指示に応答して、3次元画像処理装置42は、図5に示す座標変換関数補正プログラムの実行をステップS40にて開始して、ステップS42にて基準球60の3次元形状を表す測定情報の入力を待つ。
Next, the operator corrects the first coordinate conversion function calculated by the coordinate conversion function calculation program. Specifically, the operator operates the
次に、作業者は、3次元形状測定装置30の向きを調整して3次元形状測定装置30のカメラ座標系の各座標軸の向きを基準座標系の各座標軸の向きに略一致させる。そして、3次元形状測定装置30を手で持って、回転ロッド22、第1〜第3アーム25および3次元形状測定装置30の各連結部における回転変位を伴いながら、基準球60に対して3次元形状測定装置30を移動させて入力装置43から測定開始を指示することにより基準球60の3次元形状を測定する。この場合、作業者は、3次元形状測定装置30をカメラ座標系および基準座標系の両座標系の3つの座標軸のうち互いに対応する2つの座標軸にそれぞれ平行に移動させながら、各移動方向ごとに3つの位置で基準球60を測定する。本実施形態においては、図6に示すように、3次元形状測定装置30をY軸方向に移動させて3つの位置(図においてa,b,cの位置)で測定した後、Z軸方向に移動させて3つの位置(図においてd,b,c)で測定する。この場合、3次元形状測定装置30を十字状に移動させ、十字状の交点の位置(図においてbの位置)では1回測定すれば、同測定値を2つの移動方向における各測定値として用いることができ測定作業の効率がよい。
Next, the operator adjusts the direction of the three-dimensional
3次元形状測定装置30は、各測定位置ごとに測定対象空間内に位置する基準球60の3次元形状を表す情報を3次元画像処理装置42に出力する。すなわち、基準球60の表面を微小エリアずつに分割した各分割エリア位置を表すX−Y−Z座標に関する情報(具体的には、傾きθx,θyおよび距離Lz)を3次元画像処理装置42に出力する。3次元画像処理装置42は、同ステップS42にて、前記ステップS24と同様にして、3次元形状測定装置30から出力されたX−Y−Z座標に関する情報に基づいて、各測定位置ごとにおける基準球60の3次元形状を表す立体形状データ群からなる3次元画像データをそれぞれ計算する。この場合、3次元画像データは、3次元形状測定装置30に関する座標系、すなわちカメラ座標系によって表されている。なお、前記3次元画像データ中に基準球60以外の物体(例えば、基台10など)に関する不要な3次元画像データが含まれている場合には、3次元画像処理装置42は、同ステップS42にて、前記ステップS24と同様にして同不要な3次元画像データを除去する処理を併せて実行する。これにより、カメラ座標系および基準座標系の各Y軸方向およびZ軸方向に沿ってそれぞれ3組の基準球60の3次元形状を表す3次元画像データが得られる。
The three-dimensional
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS44にて、前記3組の3次元画像データをアーム座標系によって表された3次元画像データに座標変換する。具体的には、図4に示す座標変換関数計算プログラムによって計算された第1座標変換関数を用いて、カメラ座標系によって表された3次元画像データをアーム座標系によって表された3次元画像データに座標変換する。
Next, in step S44, the three-dimensional
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS46にて、アーム座標系の座標値を基準座標系の座標値に座標変換するための第2座標変換関数を計算する。3次元画像処理装置42は、支持機構20内に設けた回転角センサ27a〜27eによる検出回転角をそれぞれ入力して、固定ポール21、回転ロッド22および第1〜第3アーム23〜25の動きに対応した座標変換関数を計算する。具体的には、3次元画像処理装置42は、入力した検出回転角と、固定ポール21、回転ロッド22および第1〜第3アーム23〜25のアームの長さとを用いて、アーム座標系から見た基準座標系の原点の座標、すなわちアーム座標系における基準座標系の原点の座標(xoa,yob,zoc)を前記数2における第2座標変換関数の行列値a,b,cとして計算するとともに、アーム座標系の各座標軸を基準にした基準座標系の各座標軸の回転角を前記数3における第2座標変換関数の角度α,β,γとして計算する。この第2座標変換関数は、3次元形状測定装置30による各測定位置ごとに計算される。なお、この第2座標変換関数と前記第1座標変換関数とにより、本発明に係る座標変換関数を構成する。
Next, in step S46, the three-dimensional
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS48にて、前記3組の3次元画像データを基準座標系によって表された3次元画像データに座標変換する。具体的には、前記ステップS44にてアーム座標系に座標変換された3次元画像データを、前記ステップS46にて計算された第2座標変換関数のα,β,γ,a,b,cを用いて基準座標系によって表された3次元画像データに座標変換する。これにより、各測定位置ごとの基準球60の3次元形状を表す情報が基準座標系によって表された3次元画像データに座標変換される。そして、3次元画像処理装置42は、座標変換した各測定位置ごとの3次元画像データをメモリ装置に記憶する。この場合、3次元画像処理装置42は、各測定位置ごとの3次元画像データに対応させて、各測定位置ごとの第2座標変換関数のα,β,γ,a,b,cもメモリ装置に記憶する。
Next, in step S48, the three-dimensional
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS50にて、各測定位置ごとの基準球60の中心座標を定点として計算する。具体的には、前記ステップS48にて基準座標系によって表された3次元画像データ(X,Y,Z座標値)を、球体を表す式である前記数1の左辺のX,Y,Zにそれぞれ代入し、最小2乗法を用いて未知数a,b,cを計算する。この場合、a,b,cは、3次元画像データにより表された球体中心のx,y,z座標値をそれぞれ表し、dは球体の半径を表す。そして、3次元画像処理装置42は、計算した球体中心のx,y,z座標値を定点としてメモリ装置に記憶する。これにより、各移動方向(Y軸,Z軸)ごとに3つの位置から測定した基準球60の基準座標系での各中心座標(xa”,ya”,za”),(xb”,yb”,zb”),(xc”,yc”,zc”),(xd”,yd”,zd”),(xe”,ye”,ze”)が定点を表す3次元データとしてそれぞれ計算される。
Next, in step S50, the three-dimensional
次に、3次元画像処理装置42は、第1座標変換関数の補正関数を計算する。この第1座標変換関数の補正関数は、各座標軸の傾きに関し座標軸の回転を表す座標回転関数と、座標系の原点ずれに関し座標軸の直線移動を表す座標移動関数とからなる。3次元画像処理装置42は、ステップS52にて、各座標軸の座標回転関数M’を計算する。座標回転関数M’は、第1座標変換関数における各座標軸の角度に関する関数、すなわち、前記数4および数5に示す関数Mの行列値g11,g12,g13,g21,g22,g23,g31,g32,g33の各値を補正するための関数であり、下記数15によって表される。すなわち、このステップS52の処理は、下記数15中のθx,θy,θzを計算することを意味する。θx,θy,θzは、各座標軸(X軸,Y軸,Z軸)の回転角度を表しており、カメラ座標系による座標軸のアーム座標系による座標軸への変換において、第1座標変換関数とアーム座標系による座標軸を基準に考えた場合のカメラ座標系の座標軸、換言すれば、アーム座標系による座標軸を第1座標変換関数の逆関数によりカメラ座標系の座標軸に変換した際のカメラ座標系(以下、仮のカメラ座標系という)の座標軸と、真のカメラ座標系の座標軸との角度のずれを表している。
Next, the three-dimensional
この回転角度θx,θy,θzの計算について詳しく説明する。回転角度θx,θy,θzは、仮のカメラ座標系の座標軸x,y,zと真のカメラ座標系の座標軸x’’’,y’’’,z’’’の各座標軸ごとの角度のずれを表している。この角度のずれは小さいので、各座標軸の角度のずれは各座標軸に直交する2つの座標軸からなる平面で考えることができる。具体的には、X軸の角度のずれθxをY−Z軸平面、Y軸の角度のずれθyをX−Z軸平面、Z軸の角度のずれθzをX−Y軸平面でそれぞれ考える。 The calculation of the rotation angles θx, θy, θz will be described in detail. The rotation angles θx, θy, θz are the angles of the coordinate axes x, y, z of the temporary camera coordinate system and the coordinate axes x ′ ″, y ′ ″, z ′ ″ of the true camera coordinate system. It represents a gap. Since this angle deviation is small, the angle deviation of each coordinate axis can be considered on a plane composed of two coordinate axes orthogonal to each coordinate axis. Specifically, the X-axis angle shift θx is considered on the YZ-axis plane, the Y-axis angle shift θy on the X-Z-axis plane, and the Z-axis angle shift θz on the XY-axis plane.
そして、カメラ座標系の各座標軸の向きと、同各座標軸に対応する基準座標系の各座標軸の向きとを同一とすれば、第1座標変換関数および第2座標変換関数による各座標変換において各座標軸の角度に関する座標変換を無視することができ、アーム座標系の各座標軸の向きもカメラ座標系および基準座標系の座標軸と同一と考えることができる。この場合、例えば、Z軸の角度のずれθzを計算するために、X−Y軸平面におけるカメラ座標系の座標値を(x,y)、アーム座標系の座標値を(x’,y’)、基準座標系の座標値を(x”,y”)、仮のカメラ座標系の座標値を(x’’’,y’’’)とすれば、各座標系間の座標変換は下記数16に示すようになる。下記数16中、(α1,β1)はアーム座標系の原点とカメラ座標系の原点とのずれ、(α2,β2)は基準座標系の原点とアーム座標系の原点とのずれ、(α3,β3)はアーム座標系の原点と仮のカメラ座標系の原点とのずれをそれぞれ表す。 If the direction of each coordinate axis of the camera coordinate system is the same as the direction of each coordinate axis of the reference coordinate system corresponding to each coordinate axis, each coordinate conversion by the first coordinate conversion function and the second coordinate conversion function Coordinate transformation relating to the angle of the coordinate axis can be ignored, and the orientation of each coordinate axis in the arm coordinate system can also be considered to be the same as the coordinate axes of the camera coordinate system and the reference coordinate system. In this case, for example, in order to calculate the angle deviation θz of the Z axis, the coordinate value of the camera coordinate system on the XY axis plane is (x, y), and the coordinate value of the arm coordinate system is (x ′, y ′). ) If the coordinate value of the reference coordinate system is (x ″, y ″) and the coordinate value of the temporary camera coordinate system is (x ′ ″, y ′ ″), the coordinate conversion between the coordinate systems is as follows: As shown in Equation 16. In the following equation 16, (α1, β1) is a deviation between the origin of the arm coordinate system and the origin of the camera coordinate system, (α2, β2) is a deviation between the origin of the reference coordinate system and the origin of the arm coordinate system, (α3, β3) represents the deviation between the origin of the arm coordinate system and the origin of the temporary camera coordinate system.
この場合、基準座標系における定点を表す座標を(x”0,y”0)とすると、各座標系では下記数17に示すように表される。 In this case, if the coordinates representing the fixed point in the reference coordinate system are (x ″ 0, y ″ 0), each coordinate system is expressed as shown in the following Expression 17.
カメラ座標系の座標をアーム座標系の座標に変換し、このアーム座標系の座標を基準座標系の座標に変換する場合、真のカメラ座標系の座標は仮のカメラ座標系の座標を見なされてアーム座標系の座標に変換され、このアーム座標系の座標が基準座標系の座標に変換される。すなわち、前記数17の2番目の座標が前記数16の3番目の式で変換された後、2番目の式で変換される。このため、カメラ座標系における定点を表す座標をカメラ座標系で測定し、アーム座標系の座標に変換した後、さらに基準座標系の座標値に変換すると、同座標は下記数18に示すように表される。
そして、前記カメラ座標系をX軸方向にa、Y軸方向にbだけ移動させた場合、前記定点(x”0,y”0)の位置を各座標系ごとに表すと下記数19に示すようになる。 When the camera coordinate system is moved by a in the X-axis direction and by b in the Y-axis direction, the position of the fixed point (x ″ 0, y ″ 0) is expressed for each coordinate system as shown in Equation 19 below. It becomes like this.
この場合、基準座標系における定点を表す座標(x”0,y”0)をカメラ座標系で測定し、アーム座標系の座標に変換した後、さらに基準座標系の座標に変換すると、すなわち前記数19の2番目の座標が前記数16の3番目の式で変換された後、さらに前記数16の2番目の式の左辺に(a,b)を加えた式で変換されると、この座標値は下記数20に示すように表される。
そして、前記数18に示した定点と前記数20に示した定点とを通る直線の傾きKzは、下記数21によって表される。下記数21中、分母は基準座標系に変換した前記定点のX軸上の変化量を表し、分子は同定点のY軸上の変化量をそれぞれ表している。
The slope Kz of the straight line passing through the fixed point shown in the equation 18 and the fixed point shown in the
この場合、前記カメラ座標系の各移動量のうち、X軸方向の移動量aがY軸方向の移動量bに比べて極めて大きい場合には、前記数21は下記数22に示すように表される。
In this case, when the movement amount “a” in the X-axis direction is extremely larger than the movement amount “b” in the Y-axis direction among the movement amounts of the camera coordinate system, the
この前記数22に三角関数の公式(1−COSθ=2SIN2θ/2)を適用すると下記数23に示すように変形される。
When the formula of trigonometric function (1-COSθ = 2SIN 2 θ / 2) is applied to the
ここで、Z軸の角度のずれθzは極めて小さいことから前記数23は下記数24に示すように表される。
Here, since the angle deviation θz of the Z-axis is extremely small, the
そして、前記数23において、移動方向をY軸方向とし移動方向に直交する方向をX軸方向とすれば、Z軸の角度のずれθzは下記数25に示すように表される。
In
前記数25によりZ軸の角度のずれθzは、Z軸に直交するX軸方向にカメラ座標系を移動させた場合における移動前の定点と移動後の定点とを通る直線の基準座標系での傾き角度を2倍することによって計算することができる。この場合、Z軸に直交するY軸方向にカメラ座標系を移動させた場合における前記2つの定点を通る直線の基準座標系での傾き角度を2倍しても同様にZ軸の角度のずれθzを計算することができる。すなわち、各座標軸の角度のずれθx,θy,θzは、角度のずれの計算対象となる座標軸に直交する2つの座標軸のうち、一方の座標軸に対応するカメラ座標系および基準座標系の座標軸の方向に平行にカメラ座標系を移動したときの基準座標系に変換した各定点座標から求めた直線の基準座標系の座標軸に対する傾きから計算することができる。この基準座標系に変換した各定点座標とは、各測定位置で測定したカメラ座標系における定点座標を第1座標変換関数および第2座標変換関数によって座標変換した座標である。
According to
前記数25を図7を用いて視覚的に説明する。カメラ座標系(X−Y)の各座標軸の向きと基準座標系(X”−Y”)の各座標軸の向きとを一致させた状態で、カメラ座標系を同カメラ座標系のX軸およびY軸方向にそれぞれ平行に移動させて測定位置a,b,c,d,eの各位置で定点(x”0,y”0)をそれぞれ測定する。この場合、測定した各定点の位置を座標変換により基準座標系(X”−Y”)の座標に変換した場合の定点の位置はa’,b’,c’,d’,e’に示すようになる。すなわち、カメラ座標系の座標軸に対する仮のカメラ座標系の座標軸の角度のずれに対応して、カメラ座標系で測定した定点座標を基準座標系による定点座標に変換した場合の定点座標の位置もそれぞれずれて、同一の一点に定まらない。
そして、前記数25は、定点a’,b’,c’を通る直線の基準座標系のY”座標軸に対する傾きKzの角度を2倍した値を、仮のカメラ座標系のZ”座標軸の角度のずれθzとして計算することを意味する。この場合、定点d’,b’,e’を通る直線のX”座標軸に対する傾きKzの角度を2倍した値を、仮のカメラ座標系のZ”座標軸の角度のずれθzとして計算することもできる。なお、図7においては、仮のカメラ座標系の座標軸の基準座標系の座標軸に対する角度のずれを誇張して示しているので、同ずれが極めて小さいことを前提とする前記数25とは完全には一致しない。また、カメラ座標系の各座標軸の向きと、同各座標軸に対応する基準座標系の各座標軸の向きとを一致させているため、アーム座標系(X’−Y’)の各座標軸の向きもカメラ座標系および基準座標系と同一と考えることができる。
The above equation (25) is obtained by doubling the angle of the slope Kz with respect to the Y ″ coordinate axis of the straight reference coordinate system passing through the fixed points a ′, b ′, and c ′, and the angle of the Z ″ coordinate axis of the temporary camera coordinate system. It means that it calculates as deviation | shift (theta) z of. In this case, a value obtained by doubling the angle of the inclination Kz with respect to the X ″ coordinate axis of the straight line passing through the fixed points d ′, b ′, and e ′ may be calculated as the angle deviation θz of the Z ″ coordinate axis of the temporary camera coordinate system. it can. In FIG. 7, since the angle deviation of the coordinate axis of the temporary camera coordinate system with respect to the coordinate axis of the reference coordinate system is exaggerated, it is completely different from the
前記Z軸の角度のずれθzと同様にして、X軸およびY軸の各座標軸の角度のずれθx,θyを表すと、下記数26に示すようになる。したがって、3次元画像処理装置42は、前記数25に加えて下記数26を用いて仮のカメラ座標系における各座標軸の角度のずれθx,θy,θzをそれぞれ計算する。下記数26中、Kx,Kyは、X軸およびY軸の角度のずれθx,θyをそれぞれ計算するための直線の傾きであり、各座標軸にそれぞれ直交する2つの座標軸のうち、一方の座標軸の方向に平行にカメラ座標系を移動したときのカメラ座標系の座標から基準座標系の座標に変換した各定点座標から定義される直線の基準座標系の座標軸に対する傾きである。
Similarly to the angle deviation θz of the Z axis, the angle deviations θx and θy of the coordinate axes of the X axis and the Y axis are expressed by the following equation (26). Therefore, the three-dimensional
なお、上記説明から分かるように、第1座標変換関数の補正関数は、仮のカメラ座標系の座標軸を真のカメラ座標系の座標軸に一致させるための関数である。 As can be seen from the above description, the correction function of the first coordinate transformation function is a function for making the coordinate axis of the temporary camera coordinate system coincide with the coordinate axis of the true camera coordinate system.
3次元画像処理装置42は、ステップS52にて、前記直線の傾きKx,Ky,Kzを基準球60の基準座標系での各中心座標である定点(xa”,ya”,za”),(xb”,yb”,zb”),(xc”,yc”,zc”),(xd”,yd”,zd”),(xe”,ye”,ze”)を用いて計算する。例えば、傾きKxについては、定点(ya”,za”),(yb”,zb”)、(yc”,zc”)または(yb”,zb”),(yd”,zd”),(ye”,ze”)の各3次元データを用いて最小2乗法により直線を計算して同直線の傾きKzを計算する。なお、各座標軸の角度のずれの方向、すなわち回転方向は前記数25および数26の各座標軸の角度のずれθx,θy,θzの符号により表される。本実施形態においては、各座標軸を原点方向から見て時計回りを「正」とする。
In step S52, the three-dimensional
3次元画像処理装置42は、前記数26を用いて計算された仮のカメラ座標系の各座標軸の角度のずれθx,θy,θzを前記数15に代入して座標回転関数M’の各行列値g’11,g’12,g’13,g’21,g’22,g’23,g’31,g’32,g’33を計算する。次に、3次元画像処理装置42は、ステップS54にて、前記座標回転関数M’を用いて第1座標変換関数を補正する。この座標回転関数M’を用いて補正した第1座標変換関数を下記数27に示す。
The three-dimensional
前記数27のg’11〜g’33の各行列値の行列式による座標変換をカメラ座標系の座標軸に行うと、図8に示すように仮のカメラ座標系の座標軸とカメラ座標系の座標軸の方向は一致する。この場合、a,b,c,d,eの各測定位置でカメラ座標系で測定した定点(x”0,y”0)の位置は、基準座標系における座標に変換するといずれも(xc0,yc0)の位置になる。すなわち、カメラ座標系の各測定位置ごとの定点座標を基準座標系における座標に変換した座標は、測定位置に関わらず一点に定まる。 When coordinate transformation by the determinant of the matrix values of g′11 to g′33 in Equation 27 is performed on the coordinate axes of the camera coordinate system, the coordinate axes of the temporary camera coordinate system and the coordinate axes of the camera coordinate system as shown in FIG. The direction of is the same. In this case, the positions of the fixed points (x ″ 0, y ″ 0) measured in the camera coordinate system at the respective measurement positions a, b, c, d, e are all converted to coordinates in the reference coordinate system (xc0, yc0). That is, the coordinate obtained by converting the fixed point coordinate for each measurement position in the camera coordinate system into the coordinate in the reference coordinate system is determined as one point regardless of the measurement position.
次に、3次元画像処理装置42は、第1座標変換関数の補正関数のうち座標移動関数を計算する。まず、3次元画像処理装置42は、ステップS56にて、カメラ座標系によって表された定点の3次元データを計算する。具体的には、3次元画像処理装置42は、メモリ装置内に記憶している基準球60の基準座標系での各中心座標である定点(xa”,ya”,za”),(xb”,yb”,zb”),(xc”,yc”,zc”),(xd”,yd”,zd”),(xe”,ye”,ze”)を、同各定点に対応させてそれぞれ記憶している第2座標変換関数の逆の座標変換関数、および前記座標回転関数M’によって補正される前の第1座標変換関数の逆の座標変換関数を用いてカメラ座標系での座標値にそれぞれ座標変換する。
Next, the three-dimensional
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS58にて、補正した第1座標変換関数および第2座標変換関数により座標変換を行った場合の基準座標系によって表された定点の座標値を計算する。具体的には、3次元画像処理装置42は、前記ステップS56によってそれぞれ座標変換されたカメラ座標系での各定点を表す3次元データを、前記座標回転関数M’によって補正された第1座標変換関数および各定点ごとの前記第2座標変換関数を用いて再び基準座標系での各定点にそれぞれ座標変換する。この場合、座標回転関数M’によって仮のカメラ座標系の各座標軸の角度のずれθx,θy,θzが補正されているので、図8に示したように、座標変換された各定点の座標値はほぼ同じ値となる。
Next, in step S58, the three-dimensional
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS60にて、基準座標系によって表された各定点の座標値を平均化して1つの定点の座標値を計算する。具体的には、前記ステップ58にて座標変換された基準座標系での各定点の座標値を、各座標軸ごとに合算するとともに、同合算値を定点の数で除して1つの定点の座標値を計算する。
Next, in step S60, the three-dimensional
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS62にて、座標移動関数を計算する。具体的には、前記ステップ58にて計算した基準座標系における1つの定点の座標値と、前記触針測定プログラムによって測定した基準座標系における1つの定点の座標値との各座標軸ごとのずれ量を表す行列値(a’,b’,c’)を座標移動関数として計算する。次に、3次元画像処理装置42は、ステップS64にて、前記座標移動関数(a’,b’,c’)を用いて第1座標変換関数を補正する。この座標移動関数(a’,b’,c’)を用いて補正した第1座標変換関数を下記数28に示す。
Next, in step S62, the three-dimensional
なお、このステップS56〜62においては、メモリ装置内に記憶している基準球60の基準座標系での各中心座標である定点(xa”,ya”,za”)、(xb”,yb”,zb”)、(xc”,yc”,zc”)、(xd”,yd”,zd”)、(xe”,ye”,ze”)のすべての3次元データを用いて座標移動関数(a’,b’,c’)を計算したが、各定点(xa”,ya”,za”)、(xb”,yb”,zb”)、(xc”,yc”,zc”)、(xd”,yd”,zd”)、(xe”,ye”,ze”)のうちの1つ以上4つ以下の定点の3次元データを用いて同座標移動関数(a’,b’,c’)を計算するようにしてもよい。これによれば、座標移動関数(a’,b’,c’)を短時間に計算することができる。
In steps S56 to S62, fixed points (xa ″, ya ″, za ″), (xb ″, yb ″) which are the respective central coordinates in the reference coordinate system of the
なお、このステップS56〜62を省略して、第1座標変換関数の補正を座標回転関数M’による補正のみにしてもよい。この場合、カメラ座標系から基準座標系に変換された座標値は、基準座標系の座標値に対して座標移動関数分だけのずれがあるが、座標移動関数は一定の値であるので、座標値のずれはカメラ座標系の位置に関わらず常に一定である。したがって、測定対象物の立体形状を任意の方向から見て表示することに関して何ら支障はない。
Note that steps S56 to S62 may be omitted, and the correction of the first coordinate conversion function may be only the correction by the coordinate rotation function M ′. In this case, the coordinate value converted from the camera coordinate system to the reference coordinate system is shifted by the coordinate movement function with respect to the coordinate value of the reference coordinate system, but the coordinate movement function is a constant value. The value shift is always constant regardless of the position of the camera coordinate system. Therefore, there is no problem with displaying the three-dimensional shape of the measurement object when viewed from an arbitrary direction.
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS66にて、この座標変換関数補正プログラムの実行を終了する。これにより、第1座標変換関数における各座標軸の角度のずれおよび座標系の原点のずれが補正されたことになる。すなわち、この補正された第1座標変換関数によって仮のカメラ座標系の座標軸は、真のカメラ座標系の座標軸に一致する。
Next, the three-dimensional
この座標変換関数補正プログラムの実行後、作業者は、基準球60を基台10から取り除いて、同基台10上に測定対象物(図示せず)を配置する。そして、入力装置43を操作して測定対象物の立体形状の表示を指示する。これに応答して、3次元画像処理装置42は、図9に示す3次元形状表示プログラムの実行をステップS70にて開始して、ステップS72にて測定対象物の3次元形状を表す測定情報の入力を待つ。一方、3次元形状測定装置30は、コントローラ41によって制御され、測定対象物の3次元形状の測定を開始する。
After the execution of the coordinate conversion function correction program, the operator removes the
作業者は、3次元形状測定装置30を手で持って、回転ロッド22、第1〜第3アーム25および3次元形状測定装置30の各連結部における回転変位を伴いながら、測定対象物に対して3次元形状測定装置30を移動させて3次元形状の測定を行う。この場合、作業者は、測定対象物に対して互いに異なる3つの位置から測定を行う。そして、3次元形状測定装置30は、測定対象物の測定を終了すると各測定位置ごとの3次元形状を表す情報を3次元画像処理装置42に出力する。なお、測定対象物の測定は、前記した3つの位置に限られず4つ以上の位置から測定を行うようにしてもよい。これによれば、より高精度の3次元形状の測定を行うことができる。
The operator holds the three-dimensional
3次元画像データ処理装置42は、同ステップS72にて、測定対象物の3次元形状を表す情報を入力する。すなわち、測定対象物の表面を微小エリアずつに分割した各分割エリア位置を表すX−Y−Z座標に関する情報(具体的には、傾きθx,θyおよび距離Lz)をそれぞれ入力する。次に、3次元画像処理装置42は、ステップS74にて、前述したステップS24およびステップS42の処理と同様にして前記入力した3次元形状測定装置30からのX−Y−Z座標に関する情報に基づいて、各測定位置ごとにおける測定対象物の3次元形状を表す立体形状データ群からなる3次元画像データをそれぞれ計算する。この場合の3次元画像データは、3次元形状測定装置30に関する座標系、すなわちカメラ座標系によって表されている。
In step S72, the three-dimensional image
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS76にて、図5に示した座標変換関数補正プログラムの実行によって補正された第1座標変換関数(前記数28)と、第2座標変換関数とを用いて、各測定位置ごとのカメラ座標系によって表された3次元画像データを、基準座標系によって表された3次元画像データにそれぞれ座標変換する。この場合、第2座標変換関数は、前記ステップS46と同様にして各測定位置ごとに計算される。そして、3次元画像処理装置42は、ステップS78にて、各測定位置の基準座標系によって表された各3次元画像データを一組の3次元形状データ群に合成する。この合成においては、すべての測定位置における3次元画像データが同一座標系である基準座標系上の座標値で表されるので、各測定位置によって測定されない測定対象物の部分(各測定位置における3次元形状測定装置30に対して裏側に位置する測定対象物の外表面)を表す3次元画像データが互いに補われ、一組のデータ群とされる。
Next, in step S76, the three-dimensional
次に、3次元画像処理装置42は、ステップS80にて、前記合成された3次元形状データ群を用いて測定対象物の3次元形状を表示装置44に表示させる。そして、3次元画像処理装置42は、ステップS82にて、3次元形状表示プログラムの実行を終了する。この測定対象物の3次元形状の表示においては、作業者は入力装置43を操作することにより測定対象物の表示方向を指示することができ、コントローラ41および3次元画像処理装置42は表示装置44にて表示される測定対象物の表示方向を変更する。これにより、測定対象物を任意の方向から見た立体形状を表示させることができる。
Next, in step S80, the three-dimensional
また、新たな測定対象物を基台10上に置いて、前述のように測定対象物の表示を指示すれば、前記3次元形状表示プログラムの実行により、前記と同一の第1座標変換関数および第2座標変換関数を用いて新たな測定対象物を任意の方向から見た立体形状を表示装置44に表示させることができる。したがって、基準球60を用いて基台10上の測定対象空間に関する第1座標変換関数および第2座標変換関数を一度だけ計算するとともに、前記図5に示す座標変換関数補正プログラムにより第1座標変換関数を補正しておけば、測定対象物を次々に換えて表示装置44にて立体形状を表示させることが可能である。
Further, when a new measurement object is placed on the
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、基準球60の3次元画像データに基づいて計算された第1座標変換関数を、各座標軸の角度のずれに関する座標回転関数M’と座標系の原点ずれに関する座標移動関数(a’,b’,c’)とを用いて補正している。座標回転関数M’は、角度のずれの計算対象となる座標軸に直交する2つの座標軸のうちの一方の座標軸であって、同座標軸に対応するカメラ座標系および基準座標系の各座標軸に平行に3次元形状測定装置30を移動させて測定し基準座標系の座標軸に変換した3つの定点の各座標値のうち、角度のずれの計算対象となる座標軸以外の2つの座標軸上の座標値を通る直線の基準座標系の座標軸に対する傾きに基づいて計算される。基準座標系における3つの定点の各座標値が異なるのは、第1座標変換関数の各座標軸の角度のずれによる。したがって、基準座標系における直線の傾き、すなわち第1座標変換関数によって座標変換された定点の座標値に基づいて計算された直線の傾きは、第1座標変換関数の各座標軸の角度のずれを表すことになる。
As can be understood from the above description of operation, according to the above embodiment, the first coordinate conversion function calculated based on the three-dimensional image data of the
また、座標移動関数(a’,b’,c’)は、前記座標回転関数M’により補正された第1座標変換関数と第2座標変換関数とによって座標変換された定点の各座標値と同定点の基準座標系での各座標値との差に基づいて計算される。この場合、座標回転関数M’により補正された第1座標変換関数と第2座標変換関数とによって座標変換された各測定位置ごとの定点は、基準座標系において同一の一点に定まっている。したがって、上記実施形態によれば、第1座標変換関数を計算するための3次元画像データに測定誤差が含まれている場合であっても、第1座標変換関数と第2座標変換関数とによって座標変換された座標値によって定義される直線の基準座標系の座標軸に対する角度に基づいて同第1座標変換関数が補正されるため、精度のよい座標変換関数を計算することができる。この結果、測定対象物の正確な3次元形状測定を行うことができる。 Further, the coordinate movement function (a ′, b ′, c ′) includes the coordinate values of the fixed points coordinate-transformed by the first coordinate transformation function and the second coordinate transformation function corrected by the coordinate rotation function M ′. It is calculated based on the difference between each coordinate value in the reference coordinate system of the identification point. In this case, the fixed point for each measurement position subjected to the coordinate conversion by the first coordinate conversion function and the second coordinate conversion function corrected by the coordinate rotation function M ′ is determined to be the same point in the reference coordinate system. Therefore, according to the above embodiment, even if the measurement error is included in the three-dimensional image data for calculating the first coordinate transformation function, the first coordinate transformation function and the second coordinate transformation function are used. Since the first coordinate conversion function is corrected based on the angle of the straight line defined by the coordinate values subjected to coordinate conversion with respect to the coordinate axis of the reference coordinate system, a highly accurate coordinate conversion function can be calculated. As a result, accurate three-dimensional shape measurement of the measurement object can be performed.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention. Hereinafter, modified examples will be described.
a.第1変形例
上記実施形態においては、各測定位置ごとの基準座標系での定点座標を用いて第1座標変換関数を補正する座標回転関数M’を計算したが、これに限定されるものではない。例えば、前記各測定位置ごとの基準座標系での定点座標に加えて、各測定位置間の距離、すなわち3次元形状測定装置30(カメラ座標系)の各測定位置間の移動量を用いて各座標軸の角度のずれθx,θy,θzを計算することも可能である。
a. First Modification In the above embodiment, the coordinate rotation function M ′ for correcting the first coordinate conversion function is calculated using the fixed point coordinates in the reference coordinate system for each measurement position. However, the present invention is not limited to this. Absent. For example, in addition to the fixed point coordinates in the reference coordinate system for each measurement position, the distance between the measurement positions, that is, the amount of movement between the measurement positions of the three-dimensional shape measuring apparatus 30 (camera coordinate system) is used. It is also possible to calculate the angle deviations θx, θy, θz of the coordinate axes.
具体的には、X軸方向およびY軸方向の2つの座標軸方向にそれぞれ3次元形状測定装置30(カメラ座標系)を移動させた場合における基準座標系での定点座標のY軸方向の座標値の変化量(前記数21の分子)と、基準座標系でのX軸方向の3次元形状測定装置30(カメラ座標系)の移動量aとによって定義される直線の傾きKzは、下記数29に示すように表される。下記数29中、a,bは、3次元形状測定装置30(カメラ座標系)の基準座標系でのX軸方向およびY軸方向の各移動量を表している。 Specifically, the coordinate value in the Y-axis direction of the fixed point coordinate in the reference coordinate system when the three-dimensional shape measuring device 30 (camera coordinate system) is moved in each of the two coordinate axis directions of the X-axis direction and the Y-axis direction. The slope Kz of the straight line defined by the amount of change (numerator of Equation 21) and the amount of movement a of the three-dimensional shape measuring device 30 (camera coordinate system) in the X-axis direction in the reference coordinate system is It is expressed as shown in In the following equation 29, a and b represent the movement amounts in the X-axis direction and the Y-axis direction in the reference coordinate system of the three-dimensional shape measuring apparatus 30 (camera coordinate system).
この場合、3次元形状測定装置30(カメラ座標系)の各移動量a,bのうち、X軸方向の移動量aがY軸方向の移動量bに比べて極めて大きく、Z軸の角度のずれθzが極めて小さいことから前記式29は、下記数30に示すように変形される。 In this case, of the movement amounts a and b of the three-dimensional shape measuring apparatus 30 (camera coordinate system), the movement amount a in the X-axis direction is extremely larger than the movement amount b in the Y-axis direction, and the angle of the Z-axis is Since the deviation θz is extremely small, the equation 29 is modified as shown in the following equation (30).
この場合、前記30に示すZ軸の角度のずれθzは、3次元形状測定装置30(カメラ座標系)のX軸方向の移動量aと、基準座標系に変換した定点座標のY軸方向の座標値の変化量とによって定義される直線の傾き角度である。この場合、Z軸に直交するY軸方向にカメラ座標系を移動させた場合におけるカメラ座標系のY軸方向の移動量bと、基準座標系に変換した定点座標のX軸方向の座標値の変化量とを用いて前記直線の傾き角度を計算しても同様にZ軸の角度のずれθzを計算することができる。すなわち、各座標軸の角度のずれは、角度のずれの計算対象となる座標軸に直交する2つの座標軸のうち、一方の座標軸に対応するカメラ座標系および基準座標系の各座標軸の方向における3次元形状測定装置30(カメラ座標系)の移動量と、他方の座標軸方向の基準座標系に変換した定点座標の座標値の変化量とによって定義される直線の傾き角度から計算することができる。 In this case, the Z-axis angle shift θz shown in 30 is the amount of movement a in the X-axis direction of the three-dimensional shape measuring apparatus 30 (camera coordinate system) and the fixed point coordinate converted to the reference coordinate system in the Y-axis direction. It is the inclination angle of a straight line defined by the amount of change in coordinate values. In this case, the movement amount b in the Y-axis direction of the camera coordinate system when the camera coordinate system is moved in the Y-axis direction orthogonal to the Z-axis, and the coordinate value in the X-axis direction of the fixed point coordinate converted into the reference coordinate system. Even if the inclination angle of the straight line is calculated using the amount of change, the Z axis angle deviation θz can be calculated in the same manner. That is, the deviation of the angle of each coordinate axis is a three-dimensional shape in the direction of each coordinate axis of the camera coordinate system and the reference coordinate system corresponding to one of the two coordinate axes orthogonal to the coordinate axis to be calculated for the angle deviation. It can be calculated from the inclination angle of a straight line defined by the amount of movement of the measuring device 30 (camera coordinate system) and the amount of change in the coordinate value of the fixed point coordinate converted into the reference coordinate system in the other coordinate axis direction.
前記Z軸の角度のずれθzと同様にして、X軸およびY軸の各座標軸の角度のずれθx,θyをそれぞれ表すと、下記数31に示すようになる。したがって、3次元画像処理装置42は、前記数30に加えて下記数31を用いて仮のカメラ座標系の各座標軸の角度のずれθx,θy,θzをそれぞれ計算することができる。下記数30中、Kx,Kyは、X軸およびY軸の角度のずれθx,θyをそれぞれ計算するための前記Kzに対応する直線の傾きであり、各座標軸にそれぞれ直交する2つの座標軸のうち、一方の座標軸に対応するカメラ座標系および基準座標系の各座標軸の方向における3次元形状測定装置30(カメラ座標系)の移動量と、他方の座標軸方向の基準座標系に変換した定点座標の座標値の変化量とによって計算される直線の傾きである。
Similarly to the angle deviation θz of the Z axis, the angle deviations θx and θy of the coordinate axes of the X axis and the Y axis are respectively expressed by the following equation (31). Therefore, the three-dimensional
これらの傾きKx,Ky,Kzは、基準球60の基準座標系での各中心座標である定点(xa”,ya”,za”)、(xb”,yb”,zb”)、(xc”,yc”,zc”)、(xd”,yd”,zd”)、(xe”,ye”,ze”)と、各測定位置間の3次元形状測定装置30の移動量とを用いて計算する。この場合、図5に示す座標変換関数補正プログラムにおけるステップS42の基準球の測定処理において、3次元形状測定装置30による基準球60の各測定位置ごとに、基準座標系によって表されたアーム座標系の原点位置をメモリ装置に記憶しておき、同記憶された各測定位置ごとのアーム座標系の原点位置に基づいて3次元形状測定装置30の移動量を計算することができる。
These inclinations Kx, Ky, Kz are fixed points (xa ″, ya ″, za ″), (xb ″, yb ″, zb ″), (xc ″) that are the respective central coordinates in the reference coordinate system of the
例えば、直線の傾きKxについては、座標値yd”,ye”およびZ軸方向の移動量bz、または座標値za”,zc”およびY軸方向の移動量ayを用いて計算する。ここで、Z軸方向の移動量bzは、図6に示すdの位置とeの位置との距離であり、Y軸方向の移動量ayは、図6に示すaの位置とcの位置との距離である。これにより、直線の傾きKxを計算することができるとともに、同直線の傾きKxを用いて座標軸の角度のずれθxを計算することができる。また、直線の傾きKxと同様にして直線の傾きKy,Kzも計算することができるとともに、同直線の傾きKy,Kzを用いて座標軸の角度のずれθy,θzも計算することができる。この結果、上記実施形態と同様に、座標回転関数M’を計算することができる。これにより、上記実施形態と同様の効果を期待できる。 For example, the straight line inclination Kx is calculated using the coordinate values yd ″, ye ″ and the movement amount bz in the Z-axis direction, or the coordinate values za ″, zc ″ and the movement amount ay in the Y-axis direction. Here, the movement amount bz in the Z-axis direction is the distance between the position d and the position e shown in FIG. 6, and the movement amount ay in the Y-axis direction is the position a and the position c shown in FIG. Is the distance. Thereby, the inclination Kx of the straight line can be calculated, and the angle deviation θx of the coordinate axes can be calculated using the inclination Kx of the straight line. Further, the straight line inclinations Ky and Kz can be calculated in the same manner as the straight line inclination Kx, and the angle deviations θy and θz of the coordinate axes can be calculated using the straight line inclinations Ky and Kz. As a result, the coordinate rotation function M ′ can be calculated as in the above embodiment. Thereby, the same effect as the above-mentioned embodiment can be expected.
b.第2変形例
上記実施形態においては、カメラ座標系の各座標軸の向きと基準座標系の各座標軸の向きとを一致させた後、3次元形状測定装置30を両座標系の2つの座標軸にそれぞれ平行に移動させて基準球60の測定を行ったが、同2つの座標軸の平面内であって互いに直交する2つの方向に移動させて測定するようにしてもよい。すなわち、カメラ座標系および基準座標系の両座標系における2つの座標軸に対してそれぞれ同一の角度だけずれた2つの方向に3次元形状測定装置30をそれぞれ移動させて基準球60の測定を行うことも可能である。
b. Second Modification In the above embodiment, after the direction of each coordinate axis of the camera coordinate system and the direction of each coordinate axis of the reference coordinate system are matched, the three-dimensional
この場合、前記数25および数26に示される基準座標系での直線の傾きKx,Ky,Kzを、3次元形状測定装置30(カメラ座標系)の移動方向に対応する直線の基準座標系での傾きMx,My,Mzにより補正する。前記数25に示す直線の傾きKzについて具体的に説明すると、カメラ座標系の移動方向に対応する直線の傾きMzは、カメラ座標系のX軸方向の移動量aに対するY軸方向の移動bの比(Mz=a/b)によって計算される。この直線の傾きMzを用いて前記数21に示すY軸上の変化量およびX軸上の変化量を補正すると下記数32に示すようになる。
In this case, the straight line inclinations Kx, Ky, and Kz in the reference coordinate system expressed by the
この直線の傾きKzと同様にして直線の傾きKx,Kyをそれぞれ補正すると下記数33に示すようになる。 When the straight line inclinations Kx and Ky are corrected in the same manner as the straight line inclination Kz, the following equation 33 is obtained.
これらの傾きKx,Ky,Kzは、基準球60の基準座標系での各中心座標である定点(xa”,ya”,za”)、(xb”,yb”,zb”)、(xc”,yc”,zc”)、(xd”,yd”,zd”)、(xe”,ye”,ze”)と、カメラ座標系の移動方向に対応する直線の基準座標系での傾きMx,My,Mzとを用いて計算する。この場合、図5に示す座標変換関数補正プログラムにおけるステップS42の基準球の測定処理において、3次元形状測定装置30による基準球60の各測定位置ごとに、基準座標系によって表されたアーム座標系の原点位置をメモリ装置に記憶しておき、同記憶された各測定位置ごとのアーム座標系の原点位置に基づいて直線の傾きMx,My,Mzを計算することができる。
These inclinations Kx, Ky, Kz are fixed points (xa ″, ya ″, za ″), (xb ″, yb ″, zb ″), (xc ″) that are the respective central coordinates in the reference coordinate system of the
例えば、直線の傾きKxは、定点(ya”,za”)、(yb”,zb”)、(yc”,yc”)を用いて最小2乗法により計算され、直線の傾きMxは、カメラ座標系のY軸方向の移動量ayに対するZ軸方向の移動量bzの比(Mx=ay/bz)によって計算される。ここで、Y軸方向の移動量ayは、図6に示すaの位置とcの位置との距離であり、Z軸方向の移動量bzは、図6に示すdの位置とeの位置との距離である。これにより、直線の傾きKxを計算することができるとともに、同直線の傾きKxを用いて座標軸の角度のずれθxを計算することができる。また、直線の傾きKxと同様にして直線の傾きKy,Kzも計算することができるとともに、同直線の傾きKy,Kzを用いて座標軸の角度のずれθy,θzも計算することができる。この結果、上記実施形態と同様に、座標回転関数M’を計算することができる。これにより、上記実施形態と同様の効果を期待できる。 For example, the straight line slope Kx is calculated by the least square method using the fixed points (ya ″, za ″), (yb ″, zb ″), (yc ″, yc ″), and the straight line slope Mx is the camera coordinate. It is calculated by the ratio of the movement amount bz in the Z-axis direction to the movement amount ay in the Y-axis direction of the system (Mx = ay / bz). Here, the movement amount ay in the Y-axis direction is the distance between the position a and the position c shown in FIG. 6, and the movement amount bz in the Z-axis direction is the position d and the position e shown in FIG. Is the distance. Thereby, the inclination Kx of the straight line can be calculated, and the angle deviation θx of the coordinate axes can be calculated using the inclination Kx of the straight line. Further, the straight line inclinations Ky and Kz can be calculated in the same manner as the straight line inclination Kx, and the angle deviations θy and θz of the coordinate axes can be calculated using the straight line inclinations Ky and Kz. As a result, the coordinate rotation function M ′ can be calculated as in the above embodiment. Thereby, the same effect as the above-mentioned embodiment can be expected.
また、前記メモリ装置に記憶された3次元形状測定装置30による基準球60の各測定位置ごとの基準座標系によって表されたアーム座標系の原点位置を用いて、上記数32および上記数33とは別の計算式によって各座標軸の傾き角度θx,θy,θzを計算することもできる。具体的には、図6に示すbの測定位置を原点(0,0)として他の測定位置a,c,d,eを前記アーム座標系の原点位置を用いて表す。例えば、aの測定位置を(a1,b1)、cの測定位置を(a3,b3)、dの測定位置を(a4,b4)、eの測定位置を(a5,b5)とし、これらの座標値を前記数29に代入して直線の傾きKx,Ky,Kzごとに表すと下記数27に示すようになる。下記数34中、直線の傾きKxは、(a1,z1),(0,z2),(a3,z3)から最小2乗法により計算され、直線の傾きKyは、(x4,b4),(x2,0),(x5,b5)から最小2乗法によりにより計算され、直線の傾きKzは、(a1,x1),(0,x2),(a3,x3)から最小2乗法によりにより計算される。この下記数34を用いても上記と同様に各座標軸の傾き角度θx,θy,θzを計算することができ、座標回転関数M’を計算することができる。
Further, using the origin position of the arm coordinate system represented by the reference coordinate system for each measurement position of the
c.第3変形例
上記実施形態においては、カメラ座標系の各座標軸の向きを基準座標系の各座標軸の向きに一致させた後、3次元形状測定装置30を両座標軸の2つの座標軸にそれぞれ平行に移動させて基準球60の測定を行ったが、カメラ座標系をカメラ座標系の各座標軸に対して平行に移動させた場合における各測定位置ごとの定点が計算できれば、カメラ座標系の各座標軸の向きと基準座標系の座標軸の向きとを一致させなくても第1座標変換関数を補正することができる。
c. Third Modification In the above embodiment, after the direction of each coordinate axis of the camera coordinate system is made to coincide with the direction of each coordinate axis of the reference coordinate system, the three-dimensional
具体的には、作業者は、図3に示す触針測定プログラムおよび図4に示す座標変換関数計算プログラムの実行によって第1座標変換関数を計算した後、カメラ座標系の各座標軸の向きと基準座標系の各座標軸の向きとが一致していない状態で、基準球60の3次元形状の測定を行う。この基準球60の3次元形状の測定に際して作業者は、図5に示す座標変換関数補正プログラムを3次元画像処理装置42に実行させる。この基準球60の3次元形状の測定は、カメラ座標系の各座標軸の向きと基準座標系の各座標軸の向きとを一致させない状態で、3次元形状測定装置30をカメラ座標系の2つの座標軸にそれぞれ平行に移動させて行う。このほかの測定作業については、前記実施形態と同様である。また、座標変換関数補正プログラムにおける各処理もステップS42、ステップS45およびステップS50以外は、前記実施形態と同様であるので、前記実施形態と異なる処理内容について説明する。
Specifically, the operator calculates the first coordinate conversion function by executing the stylus measurement program shown in FIG. 3 and the coordinate conversion function calculation program shown in FIG. 4, and then the orientation and reference of each coordinate axis in the camera coordinate system. The three-dimensional shape of the
3次元画像処理装置42は、ステップS42にて、前記実施形態と同様にして各測定位置ごとの基準球60の3次元形状を表す3次元画像データをメモリ装置に記憶する。この場合、3次元形状測定装置30による基準球60の各測定位置ごとに、基準座標系によって表されたアーム座標系の原点位置をメモリ装置に記憶する。そして、3次元画像処理装置42は、図5において破線で示すステップS45にて、座標変換補正関数を計算する。この座標変換補正関数は、カメラ座標系の各座標軸の向きが基準座標系の各座標軸の向きに一致していない状態で第1座標変換関数および第2座標変換関数により座標変換された各座標値を、カメラ座標系の各座標軸と基準座標系の各座標軸との角度のずれに応じて補正する関数である。この座標変換補正関数の計算は、次のサブステップ1〜3の処理からなる。
In step S42, the three-dimensional
サブステップ1:3次元画像処理装置42は、3次元形状測定装置30の2つの移動方向にそれぞれ対応する2つのベクトルを計算する。具体的には、メモリ装置に記憶した各測定位置ごとのアーム座標系の原点を用いて、3次元形状測定装置30の各移動方向ごとの各原点を通る直線をベクトルとして計算する。すなわち、3次元形状測定装置30の2つの移動方向にそれぞれ対応するカメラ座標系の2つの座標軸に対してそれぞれ平行なベクトルを計算する。
Substep 1: The 3D
サブステップ2:3次元画像処理装置42は、前記サブステップ1によって計算した2つのベクトルの単位ベクトルを計算するとともに、同単位ベクトルの外積を計算する。これにより、3次元形状測定装置30の各移動方向に対応する2つのベクトルの各単位ベクトルに直交する1つのベクトルが計算される。この2つの単位ベクトルおよび同2つの単位ベクトルの外積により計算された1つのベクトルは、互いに直交する3つの単位ベクトルであり、各ベクトルはそれぞれカメラ座標系の各座標軸に対して平行である。
Sub-step 2: The three-dimensional
サブステップ3:3次元画像処理装置42は、前記サブステップ2にて計算された3つの単位ベクトルをそれぞれ基底ベクトル(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)に変換するための変換関数を計算し、同変換関数を座標補正変換関数としてメモリ装置に記憶する。この変換関数は、3つの各単位ベクトルを各基底ベクトルに変換するための各ベクトルの回転角度に基づいて計算される。すなわち、この変換関数は、基準座標系の各座標軸の向きをカメラ座標系の各座標軸の向きに一致させる座標変換関数に対応する。
Sub-step 3: The three-dimensional
次に、座標変換関数補正プログラムにおけるステップS50の処理を以下のように変更する。3次元画像処理装置42は、ステップS50にて、基準球60の球体中心として計算した各座標値を、前記ステップS45のサブステップ1〜3によって計算した座標変換補正関数を用いて補正する。これにより、第1座標変換関数によって座標変換された座標値が、カメラ座標系の各座標軸と基準座標系の各座標軸との角度のずれ量に応じて補正される。すなわち、座標変換補正関数によって補正された座標値と前記実施形態におけるステップS50によって計算された基準座標系における座標値とは等価である。そして、3次元画像処理装置42は、同補正された座標値を定点としてメモリ装置に記憶する。これ以降の処理は、前記実施形態と同様である。このように構成した第3変形例によれば、カメラ座標系の各座標軸の向きと基準座標系の座標軸の向きとを一致させる必要がないため、基準球60の測定作業を効率的に行うことができる。
Next, the process of step S50 in the coordinate conversion function correction program is changed as follows. In step S50, the three-dimensional
d.その他の変形例
上記実施形態、第1変形例、第2変形例および第3変形例においては、第1座標変換関数を計算するために、互いに異なる3つの位置において基準球60の3次元形状の測定を行うようにしたが、互いに異なる3つの位置における基準球60の定点を計算できれば、これに限定されるものではない。例えば、前記図4に示す座標変換関数計算プログラムにおける基準球60の測定作業と前記図5に示す座標変換関数補正プログラムにおける基準球60の測定作業とを共通の作業としてもよい。
d. Other Modifications In the embodiment, the first modification, the second modification, and the third modification, the three-dimensional shape of the
具体的には、作業者は、前記触針測定プログラムの実行後、支持機構20の第3アーム25の先端部に3次元形状測定装置30を第3アーム25の軸線回りに回転可能に組み付けるとともに、基準球60の3次元形状の測定を行う。この基準球60の3次元形状の測定に際して作業者は、図4に示す座標変換関数計算プログラムを3次元画像処理装置42に実行させる。この場合、基準球60の3次元形状の測定は、前記座標変換関数補正プログラムにおける測定作業と同様に、3次元形状測定装置30のカメラ座標系の各座標軸の向きと基準座標系の各座標軸の向きとを一致させた後、3次元形状測定装置30を2つの座標軸に対してそれぞれ平行に移動させて互いに異なる5つの位置で測定を行う。そして、3次元画像処理装置42は、ステップS32による第1座標変換関数の計算処理において、各測定位置ごとの5つの定点うち、3つの定点を用いて第1座標変換関数を計算する。この場合、3つの定点は、すべての定点が同一直線上にない3つの定点を用いるようにする。これにより、第1座標変換関数が計算される。
Specifically, after the execution of the stylus measurement program, the operator assembles the three-dimensional
次に、作業者は、図5に示す座標変換関数補正プログラムを3次元画像処理装置42に実行させる。この場合、座標変換関数補正プログラムは、前記座標変換関数計算プログラムにおいて測定した基準球60の3次元画像データを用いて、各ステップを実行して第1座標変換関数を補正する。すなわち、座標変換関数プログラムにおけるステップS42の基準球の測定処理はスキップされる。したがって、この変形例によれば、1回の基準球60の測定作業により得られた3次元画像データに基づき、各測定位置ごとの基準球60の中心座標を定点として計算し、同定点を第1座標変換関数および第1座標変換関数の補正関数の計算に用いている。このため、基準球60の測定作業の回数が減り、第1座標変換関数の計算および同第1座標変換関数の補正を効率的に行うができる。
Next, the worker causes the three-dimensional
また、上記実施形態、第1変形例、第2変形例および第3変形例においては、基準座標系によって表された複数の定点を計算するために、3次元形状測定装置30によって各測定位置ごとに測定された基準球60のカメラ座標系での3次元画像データを基準座標系での3次元画像データに座標変換した後、同3次元画像データを用いて定点を計算するように構成したが、これに限定されるものではない。例えば、3次元形状測定装置30によって各測定位置ごとに測定した基準球60を表す3次元画像データを用いて定点を計算した後、この計算された各測定位置ごとの定点を基準座標系に座標変換するようにしてもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果を期待できる。
In the embodiment, the first modification, the second modification, and the third modification, the three-dimensional
また、上記実施形態、第1変形例、第2変形例および第3変形例においては、3次元形状測定装置30の各移動方向ごとにそれぞれ3つの位置で基準球60を測定し、各測定位置に対応する3つの定点を用いて各座標軸の角度のずれを計算するための直線を定義するようにしたが、同直線を定義できれば、これに限定されるものではない。すなわち、少なくとも2つの定点を得られればよく、例えば、各移動方向において4つ以上の定点を得るようにしてもよい。これによれば、より正確に直線を定義でき、高精度な座標回転関数M’を計算することができる。
In the embodiment, the first modified example, the second modified example, and the third modified example, the
また、上記実施形態、第1変形例、第2変形例および第3変形例においては、3次元形状測定装置30をY軸方向およびZ軸方向に移動させて基準球60を測定するようにしたが、3つの座標軸に対応する3つの角度のずれθx,θy,θzが計算できれば、これに限定されるものではない。すなわち、前記Y軸方向およびZ軸方向のうちの一方をX軸方向に代えてもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果を期待できる。
In the embodiment, the first modified example, the second modified example, and the third modified example, the
また、上記実施形態、第1変形例、第2変形例および第3変形例においては、3次元形状測定装置30をY軸方向およびZ軸方向の2つの座標軸方向に移動させて基準球60を測定するようにしたが、3つの座標軸についてそれぞれ角度のずれθx,θy,θzが計算できれば、これに限定されるものではない。すなわち、前記Y軸方向およびZ軸方向に加えてX軸方向に3次元形状測定装置30を移動させて基準球60を測定してもよい。この場合、3つの座標軸に対応する3つの角度のずれθx,θy,θzが、それぞれ2つずつ計算されるが、同2つの計算値を平均化してそれぞれの角度のずれθx,θy,θzとしてもよい。これによれば、より正確な座標回転関数M’を計算でき、高精度な第1座標変換関数を計算することができる。
In the embodiment, the first modified example, the second modified example, and the third modified example, the
また、上記実施形態、第1変形例、第2変形例および第3変形例においては、基準球60として球体を用いたが、触針50の接触によって定点などの基準物体の情報が特定でき、かつ3次元形状測定装置30による外形形状の測定によって物体が特定できるとともに同物体によって規定される定点の座標値が特定できるものであれば、球体の径および個数は限定されるものではない。また、球体以外の物体を基準物体として利用することもできる。例えば、立方体、直方体などの角柱、角錐、円柱または円錐体など、物体および定点を特定し易い物体を基準物体として利用できる。これによっても、上記実施形態と同様の効果を期待できる。
Moreover, in the said embodiment, the 1st modification, the 2nd modification, and the 3rd modification, although the spherical body was used as the reference |
また、上記実施形態、第1変形例、第2変形例および第3変形例においては、第1座標変換関数および第2座標変換関数を計算するために基台10上に1つの基準球60を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、3つの基準球を基台10上に配置し、触針50および3次元形状測定装置30によってそれぞれ3つの基準球を測定して各中心座標を定点として第1座標変換関数および第2座標変換関数を計算するように構成してもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果を期待できる。
Moreover, in the said embodiment, a 1st modification, a 2nd modification, and a 3rd modification, in order to calculate a 1st coordinate transformation function and a 2nd coordinate transformation function, one
また、上記実施形態、第1変形例、第2変形例および第3変形例においては、基準座標系における基準となる点を特定するために、基台10上に基準球60を配置して同基準球60を支持機構20の先端部に取り付けた触針50を用いて測定したが、これに限定されるものではない。例えば、基準座標系における予め特定できる位置に基準球60を配置すれば、同基準球60を測定して基準となる点を特定する作業、すなわち図3に示す触針測定プログラムによる基準球60の測定作業は不要である。これによっても、上記実施形態と同様の効果を期待できる。
In the embodiment, the first modification, the second modification, and the third modification, the
また、上記実施形態、第1変形例、第2変形例および第3変形例においては、変形可能な支持機構によって支持された3次元形状測定装置30を用いてカメラ座標系の座標を基準座標系の座標に変換する座標変換関数の補正を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、3次元形状測定装置30の位置および向きを別の測定手段によって測定しながら3次元形状測定装置30を独立して移動できる3次元画像生成システムにおいて、座標変換関数の補正を行ってもよい。この場合、3次元形状測定装置30周りに任意に定めた一点がアーム座標系の原点に相当し、アーム座標系に相当する座標を基準座標系の座標に変換する第2座標変換関数が3次元形状測定装置30の位置および向きのデータにより計算される。この他の構成については上記実施形態と同様の方法により座標変換関数の補正を行うことができる。
In the embodiment, the first modified example, the second modified example, and the third modified example, the coordinates of the camera coordinate system are converted into the reference coordinate system using the three-dimensional
10…基台、20…支持機構、21…固定ポール、22…回転ロッド、23〜25…アーム、27a〜27e…回転角センサ、30…3次元形状測定装置、41…コントローラ、42…画像処理装置、43…入力装置、44…表示装置、50…触針、60…基準球。
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記3次元形状測定装置を直線的に移動して少なくとも2つの位置で前記3次元形状測定装置の測定対象空間内に配置された基準物体の3次元形状を測定し、各測定位置ごとに前記3次元形状測定装置に関する座標系における前記基準物体の3次元形状を表す3次元画像データを生成する画像データ生成過程と、
前記座標変換関数および前記生成された各測定位置ごとの3次元画像データを用いて、前記少なくとも2つの位置で測定した基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データを計算する定点計算過程と、
前記予め決めた所定の座標系の座標軸に対する前記定点によって定義される直線の傾きに応じて前記座標変換関数を補正する補正過程と
を含むことを特徴とする座標変換関数の補正方法。 The three-dimensional shape of the measuring object is measured using a three-dimensional shape measuring apparatus supported by a deformable support mechanism, and the three-dimensional shape of the measured measuring object in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus is obtained. Generating three-dimensional image data representing the three-dimensional image data, converting the three-dimensional image data into three-dimensional image data of a predetermined coordinate system using a coordinate conversion function that changes according to the deformation state of the support mechanism, In a correction method of a coordinate transformation function applied to a three-dimensional image generation system capable of displaying a measurement object when viewed from an arbitrary direction,
The three-dimensional shape measuring apparatus is linearly moved to measure the three-dimensional shape of the reference object arranged in the measurement target space of the three-dimensional shape measuring apparatus at at least two positions, and the three-dimensional shape measuring apparatus 3 for each measurement position. An image data generation process for generating three-dimensional image data representing a three-dimensional shape of the reference object in a coordinate system relating to a three-dimensional shape measuring apparatus;
Using the coordinate transformation function and the generated three-dimensional image data for each measurement position, three-dimensional data representing a fixed point of a reference object measured at the at least two positions in the predetermined coordinate system is calculated. A fixed point calculation process,
A correction method of a coordinate transformation function, comprising: a correction step of correcting the coordinate transformation function in accordance with a slope of a straight line defined by the fixed point with respect to the coordinate axis of the predetermined coordinate system.
前記座標変換関数を、
前記3次元形状測定装置に関する座標系の3次元画像データを前記支持機構における前記3次元形状測定装置の取り付け部に関する座標系の3次元画像データに変換するための第1座標変換関数と、
前記支持機構の変形状態に応じて前記支持機構における前記3次元形状測定装置の取り付け部に関する座標系の3次元画像データを前記予め決めた所定の座標系の3次元画像データに変換するための第2座標変換関数とで構成し、
前記補正過程では、前記第1座標変換関数を補正するようにした座標変換関数の補正方法。 In the correction method of the coordinate transformation function according to claim 1,
The coordinate transformation function is
A first coordinate conversion function for converting three-dimensional image data of a coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus into three-dimensional image data of a coordinate system related to an attachment portion of the three-dimensional shape measuring apparatus in the support mechanism;
According to the deformation state of the support mechanism, a third coordinate data for converting the three-dimensional image data of the coordinate system related to the mounting portion of the three-dimensional shape measuring apparatus in the support mechanism into the predetermined three-dimensional image data of the predetermined coordinate system. It consists of two coordinate transformation functions,
In the correction process, a correction method of the coordinate conversion function is configured to correct the first coordinate conversion function.
前記定点計算過程では、
前記生成された各測定位置ごとの3次元画像データを、前記座標変換関数を用いて前記予め決めた所定の座標系で表す3次元画像データに変換し、かつ
前記予め決めた所定の座標系に変換した3次元画像データを用いて、前記基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データとして計算するようにした座標変換関数の補正方法。 In the correction method of the coordinate transformation function according to claim 1 or 2,
In the fixed point calculation process,
The generated three-dimensional image data for each measurement position is converted into three-dimensional image data represented by the predetermined coordinate system using the coordinate conversion function, and the predetermined coordinate system is converted to the predetermined coordinate system. A method for correcting a coordinate transformation function, wherein a fixed point of the reference object is calculated as three-dimensional data represented in the predetermined coordinate system using the transformed three-dimensional image data.
前記定点計算過程では、
前記生成された各測定位置ごとの3次元画像データを用いて、前記基準物体の定点を前記3次元形状測定装置に関する座標系で表す3次元データとして計算し、かつ
前記計算した3次元形状測定装置に関する座標系で表す前記基準物体の定点の3次元データを、前記座標変換関数を用いて前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データに変換するようにした座標変換関数の補正方法。 In the correction method of the coordinate transformation function according to claim 1 or 2,
In the fixed point calculation process,
Using the generated three-dimensional image data for each measurement position, the fixed point of the reference object is calculated as three-dimensional data represented in a coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus, and the calculated three-dimensional shape measuring apparatus A coordinate conversion function correction method for converting the three-dimensional data of the fixed point of the reference object expressed in the coordinate system with respect to the three-dimensional data expressed in the predetermined coordinate system using the coordinate conversion function.
前記画像データ生成過程では、前記予め決めた所定の座標系の座標軸に平行に前記3次元形状測定装置を移動するようにした座標変換関数の補正方法。 In the correction method of the coordinate transformation function according to any one of claims 1 to 4,
In the image data generation process, the coordinate transformation function is corrected by moving the three-dimensional shape measuring apparatus in parallel with the coordinate axis of the predetermined coordinate system.
前記画像データ生成過程では、前記予め決めた所定の座標系の少なくとも2つの座標軸に平行に前記3次元形状測定装置をそれぞれ移動するようにした座標変換関数の補正方法。 In the correction method of the coordinate transformation function according to claim 5,
In the image data generation process, the coordinate transformation function is corrected by moving the three-dimensional shape measuring apparatus in parallel with at least two coordinate axes of the predetermined coordinate system.
前記画像データ生成過程では、前記3次元形状測定装置に関する座標系の座標軸と前記予め決めた所定の座標系の座標軸とを一致させた後に、前記3次元形状測定装置を移動するようにした座標変換関数の補正方法。 In the correction method of the coordinate transformation function according to claim 5 or 6,
In the image data generation process, the coordinate transformation in which the coordinate axis of the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring device is made to coincide with the coordinate axis of the predetermined coordinate system is moved. Function correction method.
前記画像データ生成過程では、前記3次元形状測定装置を直交する少なくとも2方向に移動するようにした座標変換関数の補正方法。 In the correction method of the coordinate transformation function according to any one of claims 1 to 4,
In the image data generation process, the coordinate transformation function correction method is configured to move the three-dimensional shape measuring apparatus in at least two directions orthogonal to each other.
前記画像データ生成過程では、前記3次元形状測定装置に関する座標系の座標軸と前記予め決めた所定の座標系の座標軸とを一致させた後に、前記3次元形状測定装置を移動するようにした座標変換関数の補正方法。 In the correction method of the coordinate transformation function according to claim 8,
In the image data generation process, the coordinate transformation in which the coordinate axis of the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring device is made to coincide with the coordinate axis of the predetermined coordinate system is moved. Function correction method.
前記画像データ生成過程では、前記3次元形状測定装置に関する座標系の座標軸に平行に前記3次元形状測定装置を移動するようにした座標変換関数の補正方法。 In the correction method of the coordinate transformation function according to any one of claims 1 to 4,
In the image data generation process, the coordinate transformation function is corrected by moving the three-dimensional shape measuring apparatus parallel to the coordinate axis of the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus.
前記画像データ生成過程では、前記3次元形状測定装置に関する座標系の少なくとも2つの座標軸に平行に前記3次元形状測定装置をそれぞれ移動するようにした座標変換関数の補正方法。 In the correction method of the coordinate transformation function according to claim 10,
In the image data generation process, the coordinate transformation function is corrected by moving the three-dimensional shape measuring device in parallel with at least two coordinate axes of a coordinate system related to the three-dimensional shape measuring device.
前記補正過程では、
前記予め決めた所定の座標系の座標軸に対する前記定点によって定義される直線の傾きを計算し、かつ
前記計算した傾きに応じて前記座標変換関数を補正するようにした座標変換関数の補正方法。 The method for correcting a coordinate transformation function according to any one of claims 1 to 11, further comprising:
In the correction process,
A method for correcting a coordinate transformation function, wherein an inclination of a straight line defined by the fixed point with respect to a coordinate axis of the predetermined coordinate system is calculated, and the coordinate transformation function is corrected according to the calculated inclination.
前記支持機構における前記3次元形状測定装置の取り付け部の移動量を前記支持機構の変形状態に応じて検出し、
前記補正過程の直線の傾きの計算に前記3次元形状測定装置の取り付け部の移動量を用いるようにした座標変換関数の補正方法。 The coordinate transformation function correction method according to claim 12, further comprising:
Detecting the amount of movement of the mounting portion of the three-dimensional shape measuring apparatus in the support mechanism according to the deformation state of the support mechanism;
A method for correcting a coordinate transformation function, wherein a moving amount of a mounting portion of the three-dimensional shape measuring apparatus is used for calculating a straight line inclination in the correction process.
前記3次元形状測定装置の測定対象空間内に配置された基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データとして特定する定点データ特定過程と、
前記3次元形状測定装置を直線的に移動して少なくとも2つの位置で前記3次元形状測定装置の測定対象空間内に配置された基準物体の3次元形状を測定し、各測定位置ごとに前記3次元形状測定装置に関する座標系における前記基準物体の3次元形状を表す3次元画像データを生成する画像データ生成過程と、
前記座標変換関数および前記生成された各測定位置ごとの3次元画像データを用いて、前記少なくとも2つの位置で測定した基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データとして計算する第1定点計算過程と、
前記予め決めた所定の座標系の座標軸に対する前記第1定点計算過程で計算された定点によって定義される直線の傾きに応じて前記座標変換関数のうちの座標回転関数を補正する第1補正過程と、
前記第1定点計算過程で計算された定点の3次元データ、前記画像データ生成過程で生成された3次元画像データ、または前記3次元形状測定装置によって3次元形状を新たに測定して生成した前記3次元形状測定装置に関する座標系における基準物体の3次元形状を表す3次元画像データと、前記第1補正過程によって補正された座標変換関数とを用いて前記配置された基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データとして計算する第2定点計算過程と、
前記第2定点計算過程で計算された定点の3次元データと、前記定点データ特定過程で特定された定点の3次元データとの差に応じて、前記座標変換関数のうちの座標移動関数を補正する第2補正過程とを含むことを特徴とする座標変換関数の補正方法。 The three-dimensional shape of the measuring object is measured using a three-dimensional shape measuring apparatus supported by a deformable support mechanism, and the three-dimensional shape of the measured measuring object in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus is obtained. 3D image data is generated, and the generated 3D image data is composed of a coordinate rotation function that represents the rotation of the coordinate axis and a coordinate movement function that represents a linear movement of the coordinate axis, and is generated using a coordinate conversion function that changes according to the deformation state of the support mechanism. Coordinate conversion function correction method applied to a three-dimensional image generation system capable of converting three-dimensional image data into three-dimensional image data of a predetermined coordinate system and displaying the measurement object viewed from an arbitrary direction In
A fixed point data specifying process for specifying fixed points of a reference object arranged in a measurement target space of the three-dimensional shape measuring apparatus as three-dimensional data represented by the predetermined coordinate system;
The three-dimensional shape measuring apparatus is linearly moved to measure the three-dimensional shape of the reference object arranged in the measurement target space of the three-dimensional shape measuring apparatus at at least two positions, and the three-dimensional shape measuring apparatus 3 for each measurement position. An image data generation process for generating three-dimensional image data representing a three-dimensional shape of the reference object in a coordinate system relating to a three-dimensional shape measuring apparatus;
Using the coordinate transformation function and the generated three-dimensional image data for each measurement position, a fixed point of the reference object measured at the at least two positions is calculated as three-dimensional data represented in the predetermined coordinate system. A first fixed point calculation process,
A first correction process for correcting a coordinate rotation function of the coordinate conversion function according to a slope of a straight line defined by a fixed point calculated in the first fixed point calculation process with respect to a coordinate axis of the predetermined coordinate system determined in advance; ,
The fixed point three-dimensional data calculated in the first fixed point calculation process, the three-dimensional image data generated in the image data generation process, or the three-dimensional shape measurement device newly measured to generate the three-dimensional shape A fixed point of the arranged reference object is previously determined using three-dimensional image data representing the three-dimensional shape of the reference object in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus and the coordinate transformation function corrected by the first correction process. A second fixed point calculation process for calculating as three-dimensional data represented in a predetermined coordinate system determined;
The coordinate movement function of the coordinate transformation function is corrected according to the difference between the three-dimensional data of the fixed point calculated in the second fixed point calculation process and the three-dimensional data of the fixed point specified in the fixed point data specifying process. A correction method for a coordinate transformation function, comprising: a second correction step.
前記3次元形状測定装置の測定対象空間内に配置された基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データを特定する定点データ特定過程と、
前記3次元形状測定装置を移動して少なくとも3つの位置で前記3次元形状測定装置の測定対象空間内に配置された基準物体の3次元形状を測定し、各測定位置ごとに前記3次元形状測定装置に関する座標系における前記基準物体の3次元形状を表す3次元画像データを生成する画像データ生成過程と、
前記画像データ生成過程で生成した基準物体の3次元形状を表す3次元画像データを用いて、前記各測定位置ごとに前記基準物体の定点を前記3次元形状測定装置に関する座標系で表す3次元データとして生成する3次元データ生成過程と、
前記定点データ特定過程で特定した基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データと、前記基準物体の定点を前記3次元形状測定装置に関する座標系で表す3次元データを用いて前記座標変換関数を生成する座標変換関数生成過程と、
前記座標変換関数生成過程で生成した座標変換関数と、前記画像データ生成過程で生成した各測定位置ごとの基準物体の3次元画像データのうちの少なくとも2つの測定位置の基準物体の3次元画像データとを用いて、前記少なくとも2つの測定位置で測定した基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データとして計算する第1定点計算過程と、
前記予め決めた所定の座標系の座標軸に対する前記第1定点計算過程で計算された定点によって定義される直線の傾きに応じて前記座標変換関数のうちの座標回転関数を補正する第1補正過程と、
前記第1定点計算過程で計算された定点の3次元データ、前記画像データ生成過程で生成された3次元画像データ、または前記3次元形状測定装置によって3次元形状を新たに測定して生成した前記3次元形状測定装置に関する座標系における基準物体の3次元形状を表す3次元画像データと、前記第1補正過程によって補正された座標変換関数とを用いて前記配置された基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データを計算する第2定点計算過程と、
前記第2定点計算過程で計算された定点の3次元データと、前記定点データ特定過程で特定された定点の3次元データとの差に応じて、前記座標変換関数のうちの座標移動関数を補正する第2補正過程とを含むことを特徴とする座標変換関数の補正方法。 The three-dimensional shape of the measuring object is measured using a three-dimensional shape measuring apparatus supported by a deformable support mechanism, and the three-dimensional shape of the measured measuring object in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus is obtained. 3D image data is generated, and the generated 3D image data is composed of a coordinate rotation function that represents the rotation of the coordinate axis and a coordinate movement function that represents a linear movement of the coordinate axis, and is generated using a coordinate conversion function that changes according to the deformation state of the support mechanism. Coordinate conversion function correction method applied to a three-dimensional image generation system capable of converting three-dimensional image data into three-dimensional image data of a predetermined coordinate system and displaying the measurement object viewed from an arbitrary direction In
A fixed point data specifying step of specifying three-dimensional data representing a fixed point of a reference object arranged in a measurement target space of the three-dimensional shape measuring apparatus in the predetermined coordinate system;
The three-dimensional shape measuring apparatus is moved to measure the three-dimensional shape of a reference object placed in the measurement target space of the three-dimensional shape measuring apparatus at at least three positions, and the three-dimensional shape measurement is performed at each measurement position. An image data generation process for generating three-dimensional image data representing a three-dimensional shape of the reference object in a coordinate system relating to the apparatus;
Using three-dimensional image data representing the three-dimensional shape of the reference object generated in the image data generation process, three-dimensional data representing a fixed point of the reference object in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus for each measurement position 3D data generation process to generate as
Using the three-dimensional data representing the fixed point of the reference object identified in the fixed point data identification process in the predetermined coordinate system, and the three-dimensional data representing the fixed point of the reference object in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus A coordinate transformation function generating process for generating the coordinate transformation function;
The coordinate transformation function generated in the coordinate transformation function generation process and the three-dimensional image data of the reference object at at least two measurement positions among the three-dimensional image data of the reference object for each measurement position generated in the image data generation process And a first fixed point calculation process for calculating fixed points of a reference object measured at the at least two measurement positions as three-dimensional data represented in the predetermined coordinate system,
A first correction process for correcting a coordinate rotation function of the coordinate conversion function according to a slope of a straight line defined by a fixed point calculated in the first fixed point calculation process with respect to a coordinate axis of the predetermined coordinate system determined in advance; ,
The fixed point three-dimensional data calculated in the first fixed point calculation process, the three-dimensional image data generated in the image data generation process, or the three-dimensional shape measurement device newly measured to generate the three-dimensional shape A fixed point of the arranged reference object is previously determined using three-dimensional image data representing the three-dimensional shape of the reference object in the coordinate system related to the three-dimensional shape measuring apparatus and the coordinate transformation function corrected by the first correction process. A second fixed point calculation process for calculating three-dimensional data represented in the determined predetermined coordinate system;
The coordinate movement function of the coordinate transformation function is corrected according to the difference between the three-dimensional data of the fixed point calculated in the second fixed point calculation process and the three-dimensional data of the fixed point specified in the fixed point data specifying process. A correction method for a coordinate transformation function, comprising: a second correction step.
前記定点データ特定過程では、前記支持機構に触針を取り付け、同触針を前記基準物体に接触させて、前記支持機構の変形状態に応じて前記基準物体の定点を前記予め決めた所定の座標系で表す3次元データとして計算するようにした座標変換関数の補正方法。 In the correction method of the coordinate transformation function according to claim 14 or 15,
In the fixed point data specifying process, a stylus is attached to the support mechanism, the stylus is brought into contact with the reference object, and the fixed point of the reference object is determined in accordance with the predetermined coordinates according to the deformation state of the support mechanism. A method of correcting a coordinate transformation function that is calculated as three-dimensional data represented by a system.
The coordinate transformation function correction method according to claim 1, wherein the reference object has any one shape of a sphere, a prism, a pyramid, a cylinder, and a cone.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005123197A JP4491687B2 (en) | 2005-04-21 | 2005-04-21 | Coordinate transformation function correction method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005123197A JP4491687B2 (en) | 2005-04-21 | 2005-04-21 | Coordinate transformation function correction method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006301991A true JP2006301991A (en) | 2006-11-02 |
JP4491687B2 JP4491687B2 (en) | 2010-06-30 |
Family
ID=37470197
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005123197A Active JP4491687B2 (en) | 2005-04-21 | 2005-04-21 | Coordinate transformation function correction method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4491687B2 (en) |
Cited By (45)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008128751A (en) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Roland Dg Corp | Three-dimensional shape measuring method and device therefore |
JP2008164493A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Pulstec Industrial Co Ltd | Method for measuring three-dimensional shape, and calibrating body |
JP2009093611A (en) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Mwtec Software Gmbh | System and method for recognizing three-dimensional object |
JP2010151766A (en) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Method for detecting position of tool of robot, method for detecting relative position of robot and object, their apparatus |
CN101852593A (en) * | 2010-05-06 | 2010-10-06 | 深南电路有限公司 | Automatic optical inspection equipment, light measuring tool plate and light adjusting method thereof |
US8001697B2 (en) | 2010-01-20 | 2011-08-23 | Faro Technologies, Inc. | Counter balance for coordinate measurement device |
JP2012145422A (en) * | 2011-01-11 | 2012-08-02 | Mitsutoyo Corp | Method for calibrating image probe, and touch probe |
CN102645202A (en) * | 2012-05-11 | 2012-08-22 | 厦门大学 | Method for measuring contour of large-caliber aspheric-surface workpiece |
US8284407B2 (en) | 2010-01-20 | 2012-10-09 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measuring machine having an illuminated probe end and method of operation |
CN102749060A (en) * | 2012-07-23 | 2012-10-24 | 湘电集团有限公司 | Test control method and system for large-aperture disc type parabolic surface mirror |
CN102853779A (en) * | 2012-08-24 | 2013-01-02 | 大连宏海新能源发展有限公司 | Shape surface error detection method for lens unit of solar-powered disc type light-gathering system |
US8533967B2 (en) | 2010-01-20 | 2013-09-17 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement machines with removable accessories |
US8615893B2 (en) | 2010-01-20 | 2013-12-31 | Faro Technologies, Inc. | Portable articulated arm coordinate measuring machine having integrated software controls |
CN103486996A (en) * | 2013-08-14 | 2014-01-01 | 西北工业大学 | Measuring method for unknown aviation engine blade profile of CAD model |
US8630314B2 (en) | 2010-01-11 | 2014-01-14 | Faro Technologies, Inc. | Method and apparatus for synchronizing measurements taken by multiple metrology devices |
US8638446B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-01-28 | Faro Technologies, Inc. | Laser scanner or laser tracker having a projector |
US8677643B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-03-25 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement machines with removable accessories |
US8830229B2 (en) | 2010-05-07 | 2014-09-09 | Mvtec Software Gmbh | Recognition and pose determination of 3D objects in 3D scenes |
US8832954B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-09-16 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement machines with removable accessories |
US8875409B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-11-04 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement machines with removable accessories |
US8898919B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-12-02 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement machine with distance meter used to establish frame of reference |
US8997362B2 (en) | 2012-07-17 | 2015-04-07 | Faro Technologies, Inc. | Portable articulated arm coordinate measuring machine with optical communications bus |
CN104504197A (en) * | 2014-12-21 | 2015-04-08 | 浙江省计量科学研究院 | Archimedes spiral planar thread measurement model and eccentric parameter correction method |
US9074883B2 (en) | 2009-03-25 | 2015-07-07 | Faro Technologies, Inc. | Device for optically scanning and measuring an environment |
US9113023B2 (en) | 2009-11-20 | 2015-08-18 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional scanner with spectroscopic energy detector |
US9168654B2 (en) | 2010-11-16 | 2015-10-27 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measuring machines with dual layer arm |
USRE45854E1 (en) | 2006-07-03 | 2016-01-19 | Faro Technologies, Inc. | Method and an apparatus for capturing three-dimensional data of an area of space |
US9329271B2 (en) | 2010-05-10 | 2016-05-03 | Faro Technologies, Inc. | Method for optically scanning and measuring an environment |
KR101622659B1 (en) * | 2009-10-29 | 2016-05-20 | 대우조선해양 주식회사 | Calibration method of robot and laser vision system |
US9372265B2 (en) | 2012-10-05 | 2016-06-21 | Faro Technologies, Inc. | Intermediate two-dimensional scanning with a three-dimensional scanner to speed registration |
US9417056B2 (en) | 2012-01-25 | 2016-08-16 | Faro Technologies, Inc. | Device for optically scanning and measuring an environment |
US9417316B2 (en) | 2009-11-20 | 2016-08-16 | Faro Technologies, Inc. | Device for optically scanning and measuring an environment |
CN106017319A (en) * | 2016-05-24 | 2016-10-12 | 北京建筑大学 | Coordinate transformation tool and method of 3D laser scanning data based on high-precision point measurement |
US9513107B2 (en) | 2012-10-05 | 2016-12-06 | Faro Technologies, Inc. | Registration calculation between three-dimensional (3D) scans based on two-dimensional (2D) scan data from a 3D scanner |
US9529083B2 (en) | 2009-11-20 | 2016-12-27 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional scanner with enhanced spectroscopic energy detector |
US9551575B2 (en) | 2009-03-25 | 2017-01-24 | Faro Technologies, Inc. | Laser scanner having a multi-color light source and real-time color receiver |
CN106441147A (en) * | 2016-08-30 | 2017-02-22 | 中航动力股份有限公司 | Method for establishing three-dimensional optical measurement basis of precision cast turbine working blades |
US9607239B2 (en) | 2010-01-20 | 2017-03-28 | Faro Technologies, Inc. | Articulated arm coordinate measurement machine having a 2D camera and method of obtaining 3D representations |
US9628775B2 (en) | 2010-01-20 | 2017-04-18 | Faro Technologies, Inc. | Articulated arm coordinate measurement machine having a 2D camera and method of obtaining 3D representations |
CN107993530A (en) * | 2018-01-19 | 2018-05-04 | 华北理工大学 | A kind of coordinate conversion presentation teaching aid |
US10067231B2 (en) | 2012-10-05 | 2018-09-04 | Faro Technologies, Inc. | Registration calculation of three-dimensional scanner data performed between scans based on measurements by two-dimensional scanner |
US10175037B2 (en) | 2015-12-27 | 2019-01-08 | Faro Technologies, Inc. | 3-D measuring device with battery pack |
US10281259B2 (en) | 2010-01-20 | 2019-05-07 | Faro Technologies, Inc. | Articulated arm coordinate measurement machine that uses a 2D camera to determine 3D coordinates of smoothly continuous edge features |
CN112595280A (en) * | 2020-12-21 | 2021-04-02 | 吉林大学 | Method for measuring angled complex surface shape |
CN117129956A (en) * | 2023-10-27 | 2023-11-28 | 深圳绿米联创科技有限公司 | Positioning correction method, device, detection equipment, computer equipment and storage medium |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102692202A (en) * | 2012-01-11 | 2012-09-26 | 河南科技大学 | Reverse measurement method |
CN103411574B (en) * | 2013-08-14 | 2016-01-20 | 西北工业大学 | Blade of aviation engine profile three-coordinate measuring method |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6478790A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-24 | Mitsubishi Electric Corp | Remote control type manipulator device |
JPH01205204A (en) * | 1988-02-10 | 1989-08-17 | Hitachi Ltd | Coordinate system calibration system for robot with visual sense |
JPH04100573A (en) * | 1990-07-11 | 1992-04-02 | Yaskawa Electric Corp | Correction method of shifting of camera coordinate system |
JPH06120304A (en) * | 1992-10-02 | 1994-04-28 | Nikon Corp | Alignment method |
JPH0953914A (en) * | 1995-08-14 | 1997-02-25 | Nec Corp | Three-dimensional coordinate measuring instrument |
JPH11271033A (en) * | 1998-03-25 | 1999-10-05 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Imaging apparatus for three-dimensional shape object |
JP2002328013A (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Minolta Co Ltd | System for measuring three-dimensional shape, data calibrating method and program of system for measuring three-dimensional shape |
JP2002328014A (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Minolta Co Ltd | System and method for measuring three-dimensional shape |
JP2004239747A (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-26 | Pulstec Industrial Co Ltd | Three-dimensional image data generation method |
JP2004257927A (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Pulstec Industrial Co Ltd | Three-dimensional profile measuring system and method for measuring the same |
-
2005
- 2005-04-21 JP JP2005123197A patent/JP4491687B2/en active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6478790A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-24 | Mitsubishi Electric Corp | Remote control type manipulator device |
JPH01205204A (en) * | 1988-02-10 | 1989-08-17 | Hitachi Ltd | Coordinate system calibration system for robot with visual sense |
JPH04100573A (en) * | 1990-07-11 | 1992-04-02 | Yaskawa Electric Corp | Correction method of shifting of camera coordinate system |
JPH06120304A (en) * | 1992-10-02 | 1994-04-28 | Nikon Corp | Alignment method |
JPH0953914A (en) * | 1995-08-14 | 1997-02-25 | Nec Corp | Three-dimensional coordinate measuring instrument |
JPH11271033A (en) * | 1998-03-25 | 1999-10-05 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Imaging apparatus for three-dimensional shape object |
JP2002328013A (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Minolta Co Ltd | System for measuring three-dimensional shape, data calibrating method and program of system for measuring three-dimensional shape |
JP2002328014A (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Minolta Co Ltd | System and method for measuring three-dimensional shape |
JP2004239747A (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-26 | Pulstec Industrial Co Ltd | Three-dimensional image data generation method |
JP2004257927A (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Pulstec Industrial Co Ltd | Three-dimensional profile measuring system and method for measuring the same |
Cited By (67)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE45854E1 (en) | 2006-07-03 | 2016-01-19 | Faro Technologies, Inc. | Method and an apparatus for capturing three-dimensional data of an area of space |
JP2008128751A (en) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Roland Dg Corp | Three-dimensional shape measuring method and device therefore |
JP2008164493A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Pulstec Industrial Co Ltd | Method for measuring three-dimensional shape, and calibrating body |
JP2009093611A (en) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Mwtec Software Gmbh | System and method for recognizing three-dimensional object |
US8379014B2 (en) | 2007-10-11 | 2013-02-19 | Mvtec Software Gmbh | System and method for 3D object recognition |
JP2010151766A (en) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Method for detecting position of tool of robot, method for detecting relative position of robot and object, their apparatus |
US9074883B2 (en) | 2009-03-25 | 2015-07-07 | Faro Technologies, Inc. | Device for optically scanning and measuring an environment |
US9551575B2 (en) | 2009-03-25 | 2017-01-24 | Faro Technologies, Inc. | Laser scanner having a multi-color light source and real-time color receiver |
KR101622659B1 (en) * | 2009-10-29 | 2016-05-20 | 대우조선해양 주식회사 | Calibration method of robot and laser vision system |
US9113023B2 (en) | 2009-11-20 | 2015-08-18 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional scanner with spectroscopic energy detector |
US9417316B2 (en) | 2009-11-20 | 2016-08-16 | Faro Technologies, Inc. | Device for optically scanning and measuring an environment |
US9529083B2 (en) | 2009-11-20 | 2016-12-27 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional scanner with enhanced spectroscopic energy detector |
US8630314B2 (en) | 2010-01-11 | 2014-01-14 | Faro Technologies, Inc. | Method and apparatus for synchronizing measurements taken by multiple metrology devices |
US8677643B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-03-25 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement machines with removable accessories |
US8875409B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-11-04 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement machines with removable accessories |
US8533967B2 (en) | 2010-01-20 | 2013-09-17 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement machines with removable accessories |
US8537374B2 (en) | 2010-01-20 | 2013-09-17 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measuring machine having an illuminated probe end and method of operation |
US8601702B2 (en) | 2010-01-20 | 2013-12-10 | Faro Technologies, Inc. | Display for coordinate measuring machine |
US8615893B2 (en) | 2010-01-20 | 2013-12-31 | Faro Technologies, Inc. | Portable articulated arm coordinate measuring machine having integrated software controls |
US8001697B2 (en) | 2010-01-20 | 2011-08-23 | Faro Technologies, Inc. | Counter balance for coordinate measurement device |
US10281259B2 (en) | 2010-01-20 | 2019-05-07 | Faro Technologies, Inc. | Articulated arm coordinate measurement machine that uses a 2D camera to determine 3D coordinates of smoothly continuous edge features |
US8638446B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-01-28 | Faro Technologies, Inc. | Laser scanner or laser tracker having a projector |
US8284407B2 (en) | 2010-01-20 | 2012-10-09 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measuring machine having an illuminated probe end and method of operation |
US8683709B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-04-01 | Faro Technologies, Inc. | Portable articulated arm coordinate measuring machine with multi-bus arm technology |
US8763266B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-07-01 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement device |
US9607239B2 (en) | 2010-01-20 | 2017-03-28 | Faro Technologies, Inc. | Articulated arm coordinate measurement machine having a 2D camera and method of obtaining 3D representations |
US8028432B2 (en) | 2010-01-20 | 2011-10-04 | Faro Technologies, Inc. | Mounting device for a coordinate measuring machine |
US8832954B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-09-16 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement machines with removable accessories |
US10060722B2 (en) | 2010-01-20 | 2018-08-28 | Faro Technologies, Inc. | Articulated arm coordinate measurement machine having a 2D camera and method of obtaining 3D representations |
US8898919B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-12-02 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement machine with distance meter used to establish frame of reference |
US8942940B2 (en) | 2010-01-20 | 2015-01-27 | Faro Technologies, Inc. | Portable articulated arm coordinate measuring machine and integrated electronic data processing system |
US8276286B2 (en) | 2010-01-20 | 2012-10-02 | Faro Technologies, Inc. | Display for coordinate measuring machine |
US9628775B2 (en) | 2010-01-20 | 2017-04-18 | Faro Technologies, Inc. | Articulated arm coordinate measurement machine having a 2D camera and method of obtaining 3D representations |
US9009000B2 (en) | 2010-01-20 | 2015-04-14 | Faro Technologies, Inc. | Method for evaluating mounting stability of articulated arm coordinate measurement machine using inclinometers |
US8171650B2 (en) | 2010-01-20 | 2012-05-08 | Faro Technologies, Inc. | Intelligent repeatable arm mounting system |
CN101852593A (en) * | 2010-05-06 | 2010-10-06 | 深南电路有限公司 | Automatic optical inspection equipment, light measuring tool plate and light adjusting method thereof |
US8830229B2 (en) | 2010-05-07 | 2014-09-09 | Mvtec Software Gmbh | Recognition and pose determination of 3D objects in 3D scenes |
US9329271B2 (en) | 2010-05-10 | 2016-05-03 | Faro Technologies, Inc. | Method for optically scanning and measuring an environment |
US9684078B2 (en) | 2010-05-10 | 2017-06-20 | Faro Technologies, Inc. | Method for optically scanning and measuring an environment |
US9168654B2 (en) | 2010-11-16 | 2015-10-27 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measuring machines with dual layer arm |
JP2012145422A (en) * | 2011-01-11 | 2012-08-02 | Mitsutoyo Corp | Method for calibrating image probe, and touch probe |
US9417056B2 (en) | 2012-01-25 | 2016-08-16 | Faro Technologies, Inc. | Device for optically scanning and measuring an environment |
CN102645202A (en) * | 2012-05-11 | 2012-08-22 | 厦门大学 | Method for measuring contour of large-caliber aspheric-surface workpiece |
CN102645202B (en) * | 2012-05-11 | 2014-09-10 | 厦门大学 | Method for measuring contour of large-caliber aspheric-surface workpiece |
US8997362B2 (en) | 2012-07-17 | 2015-04-07 | Faro Technologies, Inc. | Portable articulated arm coordinate measuring machine with optical communications bus |
CN102749060A (en) * | 2012-07-23 | 2012-10-24 | 湘电集团有限公司 | Test control method and system for large-aperture disc type parabolic surface mirror |
CN102853779A (en) * | 2012-08-24 | 2013-01-02 | 大连宏海新能源发展有限公司 | Shape surface error detection method for lens unit of solar-powered disc type light-gathering system |
US10739458B2 (en) | 2012-10-05 | 2020-08-11 | Faro Technologies, Inc. | Using two-dimensional camera images to speed registration of three-dimensional scans |
US10067231B2 (en) | 2012-10-05 | 2018-09-04 | Faro Technologies, Inc. | Registration calculation of three-dimensional scanner data performed between scans based on measurements by two-dimensional scanner |
US9618620B2 (en) | 2012-10-05 | 2017-04-11 | Faro Technologies, Inc. | Using depth-camera images to speed registration of three-dimensional scans |
US11815600B2 (en) | 2012-10-05 | 2023-11-14 | Faro Technologies, Inc. | Using a two-dimensional scanner to speed registration of three-dimensional scan data |
US11112501B2 (en) | 2012-10-05 | 2021-09-07 | Faro Technologies, Inc. | Using a two-dimensional scanner to speed registration of three-dimensional scan data |
US9739886B2 (en) | 2012-10-05 | 2017-08-22 | Faro Technologies, Inc. | Using a two-dimensional scanner to speed registration of three-dimensional scan data |
US9746559B2 (en) | 2012-10-05 | 2017-08-29 | Faro Technologies, Inc. | Using two-dimensional camera images to speed registration of three-dimensional scans |
US11035955B2 (en) | 2012-10-05 | 2021-06-15 | Faro Technologies, Inc. | Registration calculation of three-dimensional scanner data performed between scans based on measurements by two-dimensional scanner |
US9513107B2 (en) | 2012-10-05 | 2016-12-06 | Faro Technologies, Inc. | Registration calculation between three-dimensional (3D) scans based on two-dimensional (2D) scan data from a 3D scanner |
US9372265B2 (en) | 2012-10-05 | 2016-06-21 | Faro Technologies, Inc. | Intermediate two-dimensional scanning with a three-dimensional scanner to speed registration |
US10203413B2 (en) | 2012-10-05 | 2019-02-12 | Faro Technologies, Inc. | Using a two-dimensional scanner to speed registration of three-dimensional scan data |
CN103486996A (en) * | 2013-08-14 | 2014-01-01 | 西北工业大学 | Measuring method for unknown aviation engine blade profile of CAD model |
CN104504197A (en) * | 2014-12-21 | 2015-04-08 | 浙江省计量科学研究院 | Archimedes spiral planar thread measurement model and eccentric parameter correction method |
US10175037B2 (en) | 2015-12-27 | 2019-01-08 | Faro Technologies, Inc. | 3-D measuring device with battery pack |
CN106017319A (en) * | 2016-05-24 | 2016-10-12 | 北京建筑大学 | Coordinate transformation tool and method of 3D laser scanning data based on high-precision point measurement |
CN106441147A (en) * | 2016-08-30 | 2017-02-22 | 中航动力股份有限公司 | Method for establishing three-dimensional optical measurement basis of precision cast turbine working blades |
CN107993530A (en) * | 2018-01-19 | 2018-05-04 | 华北理工大学 | A kind of coordinate conversion presentation teaching aid |
CN112595280A (en) * | 2020-12-21 | 2021-04-02 | 吉林大学 | Method for measuring angled complex surface shape |
CN117129956A (en) * | 2023-10-27 | 2023-11-28 | 深圳绿米联创科技有限公司 | Positioning correction method, device, detection equipment, computer equipment and storage medium |
CN117129956B (en) * | 2023-10-27 | 2024-04-09 | 深圳绿米联创科技有限公司 | Positioning correction method, device, detection equipment, computer equipment and storage medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4491687B2 (en) | 2010-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4491687B2 (en) | Coordinate transformation function correction method | |
JP2004257927A (en) | Three-dimensional profile measuring system and method for measuring the same | |
US10107618B2 (en) | Coordinate measuring machine | |
JP5615416B2 (en) | Automatic measurement of dimensional data by laser tracker | |
JP4015161B2 (en) | Industrial robot controller | |
EP2564156B1 (en) | Profile measuring apparatus | |
JP4443497B2 (en) | Multi-degree-of-freedom robot positioning error correction apparatus and positioning error correction method | |
KR20130032351A (en) | Optical measurement method and measurement system for determining 3d coordinates on a measurement object surface | |
JP6823482B2 (en) | 3D position measurement system, 3D position measurement method, and measurement module | |
WO1997024206A1 (en) | Composite sensor robot system | |
JP2006046920A (en) | Survey instrument | |
JP5260175B2 (en) | Non-contact measuring method and measuring system for measuring coordinates of target surface | |
JP7287793B2 (en) | Target device and survey system | |
JP6973233B2 (en) | Image processing system, image processing device and image processing program | |
JP2004239747A (en) | Three-dimensional image data generation method | |
JP6503278B2 (en) | Shape measuring apparatus and shape measuring method | |
JP2009222568A (en) | Method, device, and computer program of generating three-dimensional shape data | |
JP4291178B2 (en) | 3D shape measuring system, measuring method, and 3D shape measuring stage device | |
JP4375710B2 (en) | Three-dimensional shape measuring apparatus and three-dimensional shape measuring method | |
JP4791568B2 (en) | 3D measuring device | |
JP2006078398A (en) | Method and device for measuring eccentricity and inclination of both sides | |
JP2005172610A (en) | Three-dimensional measurement apparatus | |
JP2023077246A (en) | Survey support system and survey support method | |
JP4443523B2 (en) | Coordinate conversion function acquisition method and coordinate conversion function acquisition program | |
JP4533050B2 (en) | Surface shape measuring apparatus and surface shape measuring method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061201 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091029 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091110 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100107 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100310 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100323 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140416 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |