JP2006322937A - オブジェクトの表面の3d座標を判定する方法 - Google Patents

オブジェクトの表面の3d座標を判定する方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2006322937A
JP2006322937A JP2006136021A JP2006136021A JP2006322937A JP 2006322937 A JP2006322937 A JP 2006322937A JP 2006136021 A JP2006136021 A JP 2006136021A JP 2006136021 A JP2006136021 A JP 2006136021A JP 2006322937 A JP2006322937 A JP 2006322937A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measuring device
determined
detector
coordinates
error function
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006136021A
Other languages
English (en)
Inventor
Marcus Steinbichler
シュタインビフラー マルクス
Armin Maidhof
マイドホフ アルミン
Matthias Prams
プラムズ マティーアス
Markus Leitner
ライトナー マクス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Steinbichler Optotechnik GmbH
Original Assignee
Steinbichler Optotechnik GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Steinbichler Optotechnik GmbH filed Critical Steinbichler Optotechnik GmbH
Publication of JP2006322937A publication Critical patent/JP2006322937A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

【課題】オブジェクトの3D座標を判定する方法を提供する。
【解決手段】3D測定装置(3)によって、オブジェクトの部分表面領域(6)の3D座標を判定する。3D測定装置(3)は、1以上の検出器(4)を備えており、3D測定装置(3)の位置は、トラッキングシステムによって判定される。オブジェクトの隣接する部分表面領域(7)の3D座標は、3D測定装置(3)によって判定される。隣接する部分表面領域(6,7)の重複領域の3D座標は、マッチング法によって統合される。それを行う際、誤差関数が判定され且つ反復的に最小化される。さらに、3D測定装置(3)の検出器(4)の誤差関数が判定される。
【選択図】図2

Description

本発明は、オブジェクトの表面の3D座標を判定する方法に関する。
上記のような方法は、既に公知である。
欧州特許公報EP 553 266 B1から、オブジェクトの表面の3D座標を判定する方法であって、オブジェクトの表面の3D座標を3D測定装置によって判定する方法が公知である。この方法によると、2Dレーザスキャナの位置および向きが、光学式トラッキングシステムによって、時間に対して高い解像度、例えば、毎秒約100画像の解像度で判定される。この方法を用いることにより、約4m×4m×6mの測定空間内で、0.1〜0.5mmの測定誤差が実現され得る。
別の従来の方法において、オブジェクトの表面の3D座標は、カメラ式光学3D測定装置によって判定されるが、この方法では、この3D測定装置の位置および向きは直接判定されない。3D測定装置は、例えば1m×1m×1mの空間内で、個々の部分表面領域を走査する。その後、オブジェクトの部分表面領域の3D座標を、特にコンピュータ(例えば、PC)において実行される計算方法を用いて統合する。これを達成するために、複数の方法が考えられる。
第1の方法は、マッチング法(専門の文献では「位置合わせ」又は「位置合わせ法」とも呼ばれる)を用いて隣接する部分表面領域の重複領域の3D座標を統合することである。この方法によると、部分表面領域、特に立体構造を有する部分表面領域が、重複した状態で走査される。隣接する部分表面領域に対する2度の測定の間の3D座標の距離が、重複領域において最小化される。このことは、ソフトウェアについて考えると、誤差関数が、重複領域の点について判定され、反復最小化される処理を行うマッチングアルゴリズムによって実現される。比較的狭い、立体構造を有する表面の場合、このアルゴリズムにより良好な結果を達成し得る。しかし、大きなオブジェクトの場合、誤差の伝播のせいで、0.2〜1.0mmの測定誤差しか達成できない。
第2の方法は、基準点に対して変換処理を行うことである。この場合、オブジェクトの表面に基準マークを付ける。基準マークは、測定機器、特に触覚式又は光学式の測定機器によって較正される。表面又は部分表面領域の走査は、そのような個々の測定において、測定マークの少なくとも3つを検出する、つまり、写真測量的に走査するように実施される。そのように検出された測定マークならびに以前に較正された位置から、変換が判定され得る。この変換を個々の測定に適用した場合、表面の測定値が得られる。この方法において、大きなオブジェクトの場合、0.05〜0.2mmの測定誤差が達成され得る。しかし、主要な欠点は、基準マークを適用した結果、走査するオブジェクトを、時間をかけて準備する必要がある点にある。
第3の方法は、第1の方法と第2の方法とを組み合わせることにより、第2の方法における労力を減じつつ、第1の方法を用いた場合よりも精度を上げる、つまり、測定誤差を小さくすることである。
本発明の目的は、オブジェクトの表面の3D座標を判定する方法の改良を提案することである。
本発明によると、上記目的は、請求項1の特徴によって達成される。第1の工程において、3D測定装置によって、オブジェクトの部分表面領域の3D座標が判定される。3D測定装置の位置は、トラッキングシステムによって判定される。この目的のため、1以上の検出器が、3D測定装置上に載置又は装着されるか、もしくは、3D測定装置に接続される。第2の工程において(第1の工程の前又は後において)、オブジェクトの隣接する部分表面領域の3D座標が、3D測定装置によって判定される。第3の工程において、隣接する部分表面領域の重複領域の一部又は全体の3D座標が、マッチング法によって統合される。このマッチング法において、誤差関数が判定され且つ好適には反復的に最小化される。本発明によると、3D測定装置の1つの検出器の誤差関数が判定される。比較的大きなオブジェクトの表面の3D座標を判定する場合、上記のことにより測定精度が向上され得る。
上記方法を実際に実行する場合、オブジェクトの完全な走査は、互いに重複したN回の独立した測定からなる。ここで、Nは通常5〜200の範囲内の数である。個々の測定の場合、3D測定装置の位置は、トラッキングシステムによって判定されればよい。しかし、たいていのアプリケーションにおいて、本発明の方法は、合計が少なくとも2つの独立した測定において、3D測定装置の位置がトラッキングシステムによって判定される場合に改良のみを提供する。1つの利点として、3D測定装置の位置は、多くの又は全ての独立した測定において、トラッキングシステムによって判定される。
有利な実施形態を従属請求項に示す。
1つの利点として、前記3D測定装置の前記検出器の誤差関数が特定の値を超えるかどうかが判定される。誤差関数の値は、検出器の偏差を含む。1つの利点として、前記誤差関数の絶対値が特定の値を超えるかどうかが判定される。しかし、1以上又は全ての方向、特にX方向、Y方向および/又はZ方向における量を、誤差関数の偏差として用いることもできる。誤差関数が超える前記特定の値は、厳密に特定され得る。しかし、この特定の値は、マッチング法の実行中に判定することもできる。この特定の値は、トラッキングシステムの測定許容値に対応する値であり得る。
別の有利な実施形態によると、前記3D測定装置の前記検出器の誤差関数は、前記マッチング法に含まれる。特に有利な点として、前記3D測定装置の前記検出器の誤差関数は、前記検出器の誤差関数が特定の値を超える場合に、前記マッチング法に含まれる。
前記検出器の誤差関数は、特定の重み付けを伴って前記マッチング法に含まれ得る。この重みは、重複領域から得た3D座標の重みよりも大きいか又は小さく、もしくは、同じ大きさでもあり得る。この重みの値は、厳密に特定され得る。しかし、マッチング法の実行中に、前記重みの値を判定および/又は変更することもできる。特に有利な点として、前記検出器の誤差関数が特定の値を超えない場合又は超えない限り、別の重みを用いる場合又は用いる限り、もしくは前記検出器の誤差関数が前記特定の値又は別の特定値を超えた時又は超えた直後に、前記検出器の誤差関数の特定の重みが用いられる。特に、前記重みの値は、前記検出器の誤差関数が特定値を超えない場合又は超えない限り前記マッチング法に含まれず、且つ、前記検出器の誤差関数が特定値を超えた時又は超えた直後に重複領域から得られた3D座標の重みと同じ値が前記検出器の誤差関数の重みとして用いられるように、規定され得る。
別の有利な実施形態は、前記3D測定装置の複数の検出器の誤差関数が判定されることを特徴とする。1つの利点として、1以上又は全ての検出器の誤差関数が特定値を超えるかどうかを判定する。上記の有利な実施形態において、好適には、この誤差関数又は最大の誤差関数を、関連する誤差関数として用いる。
別の有利な実施形態によると、前記3D測定装置の1以上又は全ての検出器の誤差関数は、前記マッチング法に含まれる。このことは、特定の重み付けを伴って実施され得る。
別の有利な実施形態は、前記オブジェクトの前記表面の1以上の3D座標が、別の3D測定装置によって判定され、前記別の3D測定装置の位置は、トラッキングシステムによって判定されることを特徴とする。このトラッキングシステムは、前記第1の3D測定装置の位置を判定するのに用いたトラッキングシステムであり得る。しかし、さらに別のトラッキングシステムを用いてもよい。さらに別の3D測定装置を用いることにより、特に、オブジェクトの表面上の1以上の同定可能な3D座標が判定される。これらの3D座標は、オブジェクトの表面上に存在する1以上の識別された点である。代替的又は追加的に、前記表面上の基準マークを、同定可能な点としても用い得る。
別の有利な実施形態によると、前記さらに別の3D測定装置および/又は検出器によって判定された1以上又は全ての点が、前記マッチング法に含まれる。これは、副次的条件の形で得られ得る。
以下、本発明の一実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1に示す構成において、オブジェクト1(測定中のオブジェクト)の表面が、3D測定装置3によって判定される。測定装置3の位置は、トラッキングシステム2によって判定される。3D測定装置上には、複数の検出器4が設けられている。検出器4の位置は、トラッキングシステム2によって判定される。3D測定装置は、オブジェクト1の部分表面領域5の3D座標を判定する。
3D測定装置3の位置および向きは、部分表面領域5の3D座標の判定中および/又は判定直前および/又は判定直後に、トラッキングシステム2によって判定される。このことは、3D測定装置3上に十分な個数の検出器4を設け、これらを3D測定装置3に接続した構成により達成される。検出器4は、3D測定装置3に堅固に接続され得る。しかし、あるアプリケーションでは、検出器は、3D測定装置に明確な基準が与えられ、これにより常に同じ測定値が得られるように配置され且つ装着されれば十分であり得る。レーザトラッキングシステムにおいて、例えば、ペンタプリズム又はトリプルプリズムを検出器として用い得る。これらのプリズムは、それぞれの軸回りに回動可能に装着され得る(それによって測定値が影響を受けることはない)。
3D測定装置3の位置および向きを判定可能にするために、少なくとも3つの検出器4が要求されるか、もしくは、少なくとも1つの検出器4が要求されるかのいずれかである。前者の場合、検出器4の各々について、位置が判定され得る。後者の場合、各検出器4は、位置および向きの両方を提供し得る。トラッキングシステム2の検出範囲内で3D測定装置3を移動した場合、トラッキングシステム2は、各検出器4につき1つの3D座標を提供する。3つの検出器4について少なくとも3つの座標が存在する場合、3D測定装置3の位置および向きは、それらの座標から計算し得る。
個々の検出器4の位置を判定する際に0.05〜0.1mmの範囲の測定誤差を生じるトラッキングシステムが、利用可能である。光学式3D測定装置3は、通常、オブジェクト1の表面からの距離が比較的大きいことが要求され、例えば、400〜1600mmの範囲内、典型的には約800mmの位置に存在し得、また、実用上は検出器4を3D測定装置3の近くに設けることがさらに要求されるので、この1点における誤差は、通常、「レバーアクション」の結果、比較的大部分が、測定された3D座標へと変わり、それにより、測定誤差は実用上0.2〜1mmに減少される。
また、3D測定装置3として、マルチステージシステム、つまり、例えば、定置型システムと、このシステムによってトラッキングされる手持ち型スキャナ(例えば、レーザスキャナ)とから構成されるシステムを使用し得る。また、本発明による定置形システムの位置および向きを監視することも可能である。これにより、このシステムの測定範囲が大いに拡大され得る。
3D測定装置は、光学式3D測定装置、特にレーザ測定装置又は白色光投射システムであり得る。しかし、3D測定装置は、触覚動作方式の測定装置でもあり得る。測定タスクを実行するために、3D測定装置は、オペレータによって手動で制御され得る。しかし、3D測定装置は、例えば、ロボット、機械工具、測定機器等によって、自動的に制御され得る。さらに、3D測定装置3を一部自動的に制御することも可能である。この場合、移動の精度は、達成され得る測定精度には影響しない。
トラッキングシステム2は、3D測定装置3の移動範囲を含む検出空間をカバーしている。3D測定装置3の移動範囲は、オブジェクト1のサイズ、構造、および形状、ならびに3D測定装置3の構成、特に測定距離によって規定される。トラッキングシステム2の検出空間がこの目的のためには小さすぎる場合、複数のトラッキングシステムを同時又は順次使用して、このように検出範囲を拡張することができる。しかし、代替的又は追加的に、オブジェクト1はまた、複数の部分表面領域に分割して、これら部分表面領域を順次測定するようにもできる。この場合、部分表面領域を検出すると、トラッキングシステム2のオブジェクト1に対する相対位置を新たに整列させて、次の部分表面領域を検出できるようにする必要がある。
地球の周囲に設置されたGPSシステムに類似の、いわゆるインドアGPSに基づくトラッキングシステムが特に有用である。このシステムによると、飛行機用の組立工場までの任意のサイズの部屋が、対応する数のいわゆる送信機を備えている。各送信機は、送信機によって生成される光面(light planes)によって部屋の一部を走査する。複数の送信機を用いることで、部屋全体又は部屋の要求された部分が複数の光面によって確実に走査される。各検出器4は、光の発生を検出し、送信機との時間の同期から、この瞬間における光面の偏向の範囲を判定する。その結果、空間内における光面の配向がわかり、それぞれの検出器4の3D位置が判定され得る。米国特許第6,630,993号は、1つの実施形態を記載している。この技術は、大きな部屋であっても、測定室として比較的低コストで使用し得るという利点を提供し得る。
三角測量式トラッキングシステム又はレーザトラッカーもまた、特に有用である。図1において、トラッキングシステム2は、三角測量法を実行するために、3つのセンサを含む。これらのセンサは、3D測定装置上における各検出器4の位置を判定するために用い得る。レーザトラッカーを用いる場合、1つのセンサを用いれば十分である。
さらに、例えば、超音波、IR(赤外線)、ランタイム信号等の他の信号も、トラッキングシステムに使用し得る。
使用される検出器4は、トラッキングシステム2によって特定される。このトラッキングシステムは、受動検出器又は能動検出器を用い得る。検出器4は、光学検出器(光パルス、光スポット、マーク、光学ランタイム測定、セオドライト測定法等)もしくは他の電磁波又は電磁信号を用い得る。トラッキングシステムに応じて、異なる種類のセンサを同時に用いることもできる。
好適には、測定ノイズを低減するために、検出器4の判定された位置が時間平均される。オブジェクト1又は部分表面領域5の3D座標の判定前、判定中、および判定後に検出器4の位置を判定して、3D測定装置3が実際に静止していたかどうかを検出することがさらに有利である。
検出器4を3D測定装置3上に配置する場合、これらの検出器4を3D測定装置の周囲に比較的均一に配置するのが有利である。それにより、3D測定装置3がいずれの方向を向いていても、トラッキングシステム2は、少なくとも3つの検出器4を確実に検出する。3D測定装置の向きを判定する際、検出器4の位置の判定中に発生した測定誤差が角度誤差に変換されるので、検出器4間の距離は、比較的大きくなるよう選択するのがさらに有利である。検出器4の選択された距離が大きくなるに従って、「レバーアクション」が小さくなり、したがって、誤差の伝播が小さくなる。
1つの利点として、3D測定装置3の各位置において、3を超える個数の検出器4が同時に検出され得る。この場合、重複判定を利用して、3D測定装置の位置および向きの判定を向上し得る(平均化効果)。同様に、冗長な情報により、位置データの中に個々の「異常値」を検出し得る。
図1および図2に示す実施形態において、3D測定装置の各側部に、それぞれ4つの検出器4が設けられている。これらの検出器4は、各面の角部の近傍に配置されている。
図2は、オブジェクト1の第1の部分表面領域5を介した部分6を示す。オブジェクト1の部分表面領域5の3D座標は、3D測定装置3によって判定され、3D測定装置3の位置は、トラッキングシステム2によって判定される。
その後、3D測定装置3をずらすことにより、オブジェクト1の隣接する部分表面領域7の3D座標が判定される。ここでも同様に、3D測定装置3の位置はトラッキングシステム2によって判定されるが、このことは、本発明を実施する上で絶対必要な事項ではない。
図2からわかるように、第1の部分表面領域6および第2の部分表面領域7の位置は、その重複領域において、つまり、3D測定装置による3D座標の判定の不正確性ならびに/もしくはトラッキングシステム2による3D測定装置の位置および/又は向きの判定の不正確性が原因で、互いに異なる。第1の部分表面領域6と第2の部分表面領域7との間の距離をなくすために、隣接する部分表面領域6,7の重複領域の3D座標を、マッチング法によって統合する。マッチング法を実行する場合、重複領域の点について誤差関数が判定され、好適には反復最小化される。図2の例において、第2の部分表面領域7の3D座標は、マッチング法の結果として、破線で示した位置8にずらされる。ここで、3D座標の距離は、隣接する部分表面領域の重複領域において最小化される。
第2の部分表面領域の3D座標を参照符号7で示した位置から参照符号8で示す位置にずらすことにより、検出器の位置もまた、仮想的に、つまり、参照符号4で示す位置から参照符号9で示す位置へとずらされる。本発明の方法によると、3D測定装置3の検出器4の誤差関数が判定される。このことから、誤差関数の絶対値が判定される。3D測定装置3の検出器4の誤差関数の絶対値が特定の値を超えるかどうかが判定される。図2において、この特定値は、検出器4を中心として特定の半径を有する球形領域10として図示されている。検出器4の誤差関数の絶対値が上記特定値を超えるかどうかの判定は、検出器4の仮想的にずらされた位置9が、それぞれの検出器4の元の位置の周囲のそれぞれの球形領域10の外側にあるかどうかの判定に対応している。
図2の例において、検出器4の仮想的にずらされた位置9の全てが、それぞれの球形領域10の中にある。したがって、検出器4の誤差関数の絶対値は、上記特定値を超えない。
仮想位置9の1つが関連する球形領域10の外側にある場合、つまり、検出器4の誤差関数が上記特定値を超える場合、この検出器の誤差関数ならびに/もしくは1以上の検出器又は他の全ての検出器の誤差関数が、マッチング法に含まれる。
マッチング法を実行する場合、検出器の誤差関数は、初めはマッチング法に含まれない。換言すると、検出器4の誤差関数は、重み付け0を伴ってマッチング法に含まれる。1以上又は全ての検出器の誤差関数がマッチング法に含まれる場合、このことは、この例においては、重み付け1を伴って達成される。したがって、1以上の検出器4が、部分表面領域6,7の3D座標と同じ重み付けを伴って、マッチング法に含まれる。
本発明を用いることにより、オブジェクト1の表面を変化させる必要なしに、全体として高い測定精度が達成され得る。特に、その表面上に基準マークを付ける必要がない。オブジェクト1を前処理する必要がない。その結果、本発明の方法は、測定頻度の高い製造ラインにおいて使用するのに適している。
本発明の方法を用いることにより、トラッキングシステム2によって判定される検出器4の位置は、特定の許容空間10内を最大限に移動することが確実にされ得る。したがって、マッチング誤差が1つの部分表面領域から次の部分表面領域へと加算されないことが確実にされ得る。理想的なケースにおいて、トラッキングシステム2の測定精度に対応する全体の測定精度が達成され得る。あるアプリケーションにおいては、トラッキングシステムの測定精度よりも高い全体の測定精度が達成され得る。
さらに別の3D測定装置を用いて、オブジェクトの表面の1つ以上の3D座標を判定し、さらに別の3D測定装置の位置および向きをトラッキングシステムによって判定することにより、システム全体の精度もまた向上され得る。ここで用いるトラッキングシステムは、第1の3D測定装置の位置を判定するために用いたトラッキングシステム又は別のトラッキングシステムであり得る。複数の別の3D測定装置を用いることも可能である。別の3D測定装置によって判定された1以上又は全ての点が、上記マッチング法に含まれ得る。上記さらに別の3D測定装置は、特に、触覚式測定装置であり得る。触覚式測定装置は、例えば、短い距離の測定を行う場合、オブジェクト1上の個々の点を非常に高い精度で検出する。オブジェクトの表面の所与の同定可能な点(識別された点)を高精度に走査した場合、この情報もまた、特に副次的条件として、上記マッチング法に含まれ得る。
上記マッチング法は、ICP法(ICP=反復再接近点(Iterative Closest Point))又はICP法に基づく方法によって実行され得る。1群の点のうちの各点について、別の点群に含まれる対応する点が判定される。その後、最適変換が判定される。この変換は、点を互いに変換するものである。最小化された誤差関数が使用される。この誤差関数は、それぞれ対応する点の互いからの距離を示している。
上記マッチング法を実行する場合、誤差関数は反復最小化される。この目的のために共通に使用される方法として、例えば、レベンベルグ−マルカン法、準ニュートン法、最急降下法又は共役傾斜法が挙げられる。典型的には、以下のように反復最小化が実行される。
開始値から現在のパラメータを設定;
中止条件が満たされるまで、以下の処理を繰り返す:
より低い関数値の誤差関数を生成する新たなパラメータを規定する。
典型的な中止条件として、関数値の変化が所定の閾値よりも小さい場合、又は反復回数が所定の閾値を超える場合といった条件が挙げられる。
本発明によると、誤差関数は、2つの部分、すなわち、上記点群、つまり、隣接する部分表面領域6,7の重複領域から得た点の偏差と、トラッキングされた点、つまり、1以上の検出器の偏差とから構成され得る。これら両方の部分を組み合わせることにより、マッチング法を実行した場合に、上記点群が許容領域の外側に出ないようにすることが確実にされ得る。上記2つの偏差を組み合わせは、加重加算によって形成し得る。この重み付けは、トラッキングされた点の点対点の対応(検出器対応)の割合が、トラッキングされた点の点対点の偏差(検出器偏差)がそれぞれの許容範囲を逸脱した時および/又は逸脱した直後に、(隣接する部分表面領域の重複部分における)点の群の割合よりも大きくなるように、調節され得る。特に、重み付けは以下のように実行され得る。点対点の偏差(検出器偏差)の許容範囲を超えない限り、関連する重み付けは0である。許容範囲を逸脱した時および/又は逸脱した直後に、関連する重み付けは1になる。
図1は、オブジェクト、3D測定装置、およびトラッキングシステムを模式的に示す斜視図である。 図2は、図1の構成を模式的に示す上面図である。
符号の説明
1 オブジェクト
2 トラッキングシステム
3 3D測定装置
4 検出器
5,6,7 部分表面領域
10 球形領域、許容空間(特定の値)

Claims (8)

  1. オブジェクトの表面の3D座標を判定する方法であって、
    前記オブジェクト(1)の部分表面領域(5,6)の3D座標は、3D測定装置(3)によって判定され、前記3D測定装置(3)は1以上の検出器(4)を備えており、前記3D測定装置(3)の位置はトラッキングシステム(2)によって判定され、
    前記オブジェクト(1)の隣接する部分表面領域(7)の3D座標は、前記3D測定装置(3)によって判定され、
    前記隣接する部分表面領域(5,6,7)の重複領域の3D座標は、マッチング法によって統合され、前記マッチング法において、誤差関数が判定され且つ最小化され、
    3D測定装置(3)の検出器(4)の誤差関数が判定される
    ことを特徴とする3D座標判定方法。
  2. 請求項1に記載の3D座標判定方法において、
    前記3D測定装置(3)の前記検出器(4)の誤差関数が特定の値(10)を超えるかどうかが判定される
    ことを特徴とする3D座標判定方法。
  3. 請求項1又は2に記載の3D座標判定方法において、
    前記3D測定装置(3)の前記検出器(4)の誤差関数は、前記マッチング法に含まれる
    ことを特徴とする3D座標判定方法。
  4. 請求項3に記載の3D座標判定方法において、
    前記検出器(4)の誤差関数は、特定の重み付けを伴って前記マッチング法に含まれる
    ことを特徴とする3D座標判定方法。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1つに記載の3D座標判定方法において、
    前記3D測定装置(3)の複数の検出器(4)の誤差関数が判定される
    ことを特徴とする3D座標判定方法。
  6. 請求項5に記載の3D座標判定方法において、
    前記3D測定装置(3)の1以上又は全ての検出器(4)の誤差関数は、前記マッチング法に含まれる
    ことを特徴とする3D座標判定方法。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1つに記載の3D座標判定方法において、
    前記オブジェクト(1)の前記表面の1以上の3D座標は、さらに別の3D測定装置によって判定され、前記さらに別の3D測定装置の位置は、前記トラッキングシステム(2)又は別のトラッキングシステムによって判定される
    ことを特徴とする3D座標判定方法。
  8. 請求項7に記載の3D座標判定方法において、
    前記さらに別の3D測定装置および/又は検出器によって判定された1以上又は全ての点が、前記マッチング法に含まれる
    ことを特徴とする3D座標判定方法。
JP2006136021A 2005-05-18 2006-05-16 オブジェクトの表面の3d座標を判定する方法 Pending JP2006322937A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005022865 2005-05-18
DE102005043912A DE102005043912B4 (de) 2005-05-18 2005-09-14 Verfahren zum Bestimmen der 3D-Koordinaten der Oberfläche eines Objekts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006322937A true JP2006322937A (ja) 2006-11-30

Family

ID=36869674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006136021A Pending JP2006322937A (ja) 2005-05-18 2006-05-16 オブジェクトの表面の3d座標を判定する方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7436522B2 (ja)
EP (1) EP1724549A3 (ja)
JP (1) JP2006322937A (ja)
DE (1) DE102005043912B4 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010064681A1 (ja) * 2008-12-04 2010-06-10 コニカミノルタセンシング株式会社 分光測定装置
KR20130086033A (ko) * 2010-06-03 2013-07-30 브이 앤드 엠 프랑스 파이프의 주행성을 체크하는 장치 및 제조 제어 방법
KR20140027868A (ko) * 2012-08-27 2014-03-07 더 보잉 컴파니 워크피스를 검사하기 위한 방법 및 시스템
JP2016048239A (ja) * 2014-08-27 2016-04-07 ステインビッヒラー オプトテヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 物体の3d座標を測定するための方法および装置

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0325803D0 (en) * 2003-11-05 2003-12-10 Renishaw Plc Method of scanning
DE102007042963A1 (de) * 2007-09-10 2009-03-12 Steinbichler Optotechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur dreidimensionalen Digitalisierung von Objekten
AT506110B1 (de) * 2007-12-12 2011-08-15 Nextsense Mess Und Pruefsysteme Gmbh Vorrichtung und verfahren zur erfassung von körpermassdaten und konturdaten
EP2112465A1 (en) * 2008-04-24 2009-10-28 Snap-on Equipment Srl a unico socio. Parameter detection system for wheels
DE102008027976A1 (de) * 2008-06-12 2009-12-31 Steinbichler Optotechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Lage eines Sensors
DE102009017491A1 (de) * 2009-04-15 2010-11-11 Kuka Roboter Gmbh System und ein Verfahren zur Vermessung eines Manipulators
US8203109B2 (en) * 2009-05-08 2012-06-19 Raytheon Company High energy laser beam director system and method
DE102009032262A1 (de) * 2009-07-08 2011-01-13 Steinbichler Optotechnik Gmbh Verfahren zur Bestimmung der 3D-Koordinaten eines Objekts
US8609194B2 (en) 2010-01-21 2013-12-17 Level 3 Inspection, Llc Method and apparatus for composition coating for enhancing white light scanning of an object
DE102010018979A1 (de) 2010-05-03 2011-11-03 Steinbichler Optotechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der 3D-Koordinaten eines Objekts
DE102010032467A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Carl Zeiss Ag Messsystem zum Vermessen von ortsfest positionierten Messobjekten
DE102010049662B4 (de) * 2010-10-29 2012-12-27 Pi Micos Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung von Roll-, Nick - und Gierwinkeln
DE102011011360A1 (de) * 2011-02-16 2012-08-16 Steinbichler Optotechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der 3-D-Koordinaten eines Objekts und zum Kalibrieren eines Industrieroboters
WO2012154822A1 (en) 2011-05-09 2012-11-15 Smart Inspection Systems, Llc Portable optical metrology inspection station
DE102011114674C5 (de) 2011-09-30 2020-05-28 Steinbichler Optotechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der 3D-Koordinaten eines Objekts
RU2540939C2 (ru) * 2013-05-24 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА") Способ определения координат контрольной точки объекта с применением наземного лазерного сканера
DE102014012203A1 (de) 2013-08-16 2015-02-19 Steinbichler Optotechnik Gmbh Vorrichtung zum Bestimmen der 3D-Koordinaten der Oberfläche eines Objekts
EP2896931A1 (de) * 2014-01-21 2015-07-22 Aimess Services GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Lageänderung eines 3D-Messkopfes
DE102015004873A1 (de) 2014-04-17 2015-10-22 Steinbichler Optotechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der 3D-Koordinaten eines Objekts
DE102016211657A1 (de) 2016-06-28 2017-12-28 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines resultierenden Abbildes einer Oberfläche
DE102017201827A1 (de) 2017-02-06 2018-08-09 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zur Korrektur von Abweichungen in einem Herstellungsprozess eines Gegenstands
TWI665461B (zh) * 2018-05-04 2019-07-11 財團法人工業技術研究院 雷射定位系統及使用此系統之位置量測方法
DE102019113799B4 (de) 2019-05-23 2024-04-25 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Messsystem und Verfahren zum Vermessen eines Messobjekts

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06501774A (ja) * 1990-10-15 1994-02-24 シュルツ・ウォールディーン・エー 三次元における非接触の形状検出方法及び装置
EP0754930A2 (de) * 1995-07-20 1997-01-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 Vorrichtung zum optischen Abtasten von Messflächen
JPH0933244A (ja) * 1995-07-18 1997-02-07 Fuji Xerox Co Ltd 形状測定方法
JPH09218034A (ja) * 1996-02-14 1997-08-19 Fuji Xerox Co Ltd 形状測定方法
US5805289A (en) * 1997-07-07 1998-09-08 General Electric Company Portable measurement system using image and point measurement devices
JP2001227940A (ja) * 1999-12-07 2001-08-24 Mitsutoyo Corp 形状測定方法
JP2003014449A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Mitsutoyo Corp 表面性状測定装置の校正方法
JP2003505682A (ja) * 1999-07-13 2003-02-12 メトロノール・エイエスエイ 大きな物体の幾何学的形状を走査するシステム
WO2003062744A1 (en) * 2002-01-16 2003-07-31 Faro Technologies, Inc. Laser-based coordinate measuring device and laser-based method for measuring coordinates
JP2003530561A (ja) * 2000-04-06 2003-10-14 ビ−エイイ− システムズ パブリック リミテッド カンパニ− 測定装置及び方法
JP2004333172A (ja) * 2003-04-30 2004-11-25 Canon Inc 干渉計
JP2005055221A (ja) * 2003-08-08 2005-03-03 Mitsutoyo Corp 走査型面形状測定装置および面形状測定方法
JP2005114501A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Mitsutoyo Corp 面形状測定方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19626889A1 (de) * 1996-07-04 1998-01-08 Bernhard Dr Breuckmann Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Geometriedaten aus unterschiedlichen Beobachtungspositionen
DE19641035C2 (de) * 1996-10-04 1999-09-16 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Vorrichtung und Verfahren zur Positionsmessung
US6630993B1 (en) * 1999-03-22 2003-10-07 Arc Second Inc. Method and optical receiver with easy setup means for use in position measurement systems
US6590669B1 (en) * 1999-04-30 2003-07-08 Christoph Wagner Method for optically detecting the shape of objects
US6915008B2 (en) * 2001-03-08 2005-07-05 Point Grey Research Inc. Method and apparatus for multi-nodal, three-dimensional imaging

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06501774A (ja) * 1990-10-15 1994-02-24 シュルツ・ウォールディーン・エー 三次元における非接触の形状検出方法及び装置
JPH0933244A (ja) * 1995-07-18 1997-02-07 Fuji Xerox Co Ltd 形状測定方法
EP0754930A2 (de) * 1995-07-20 1997-01-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 Vorrichtung zum optischen Abtasten von Messflächen
JPH09218034A (ja) * 1996-02-14 1997-08-19 Fuji Xerox Co Ltd 形状測定方法
US5805289A (en) * 1997-07-07 1998-09-08 General Electric Company Portable measurement system using image and point measurement devices
JP2003505682A (ja) * 1999-07-13 2003-02-12 メトロノール・エイエスエイ 大きな物体の幾何学的形状を走査するシステム
JP2001227940A (ja) * 1999-12-07 2001-08-24 Mitsutoyo Corp 形状測定方法
JP2003530561A (ja) * 2000-04-06 2003-10-14 ビ−エイイ− システムズ パブリック リミテッド カンパニ− 測定装置及び方法
JP2003014449A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Mitsutoyo Corp 表面性状測定装置の校正方法
WO2003062744A1 (en) * 2002-01-16 2003-07-31 Faro Technologies, Inc. Laser-based coordinate measuring device and laser-based method for measuring coordinates
JP2004333172A (ja) * 2003-04-30 2004-11-25 Canon Inc 干渉計
JP2005055221A (ja) * 2003-08-08 2005-03-03 Mitsutoyo Corp 走査型面形状測定装置および面形状測定方法
JP2005114501A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Mitsutoyo Corp 面形状測定方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010064681A1 (ja) * 2008-12-04 2010-06-10 コニカミノルタセンシング株式会社 分光測定装置
KR20130086033A (ko) * 2010-06-03 2013-07-30 브이 앤드 엠 프랑스 파이프의 주행성을 체크하는 장치 및 제조 제어 방법
JP2013536079A (ja) * 2010-06-03 2013-09-19 ヴイ・アンド・エム・フランス パイプの通過性検査のための生産管理方法及び装置
US9268884B2 (en) 2010-06-03 2016-02-23 V & M France Production control method and device for checking the traversability of pipes
KR101864247B1 (ko) * 2010-06-03 2018-06-04 발루렉 튜브즈 프랑스 파이프의 통과성을 체크하는 장치 및 생산 관리 방법
KR20140027868A (ko) * 2012-08-27 2014-03-07 더 보잉 컴파니 워크피스를 검사하기 위한 방법 및 시스템
JP2014044203A (ja) * 2012-08-27 2014-03-13 Boeing Co 加工対象物検査のための方法及びシステム
KR102030854B1 (ko) 2012-08-27 2019-10-10 더 보잉 컴파니 워크피스를 검사하기 위한 방법 및 시스템
JP2016048239A (ja) * 2014-08-27 2016-04-07 ステインビッヒラー オプトテヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 物体の3d座標を測定するための方法および装置
US10502554B2 (en) 2014-08-27 2019-12-10 Carl Zeiss Optotechnik GmbH Process and device for determining the 3D coordinates of an object

Also Published As

Publication number Publication date
US20060265177A1 (en) 2006-11-23
EP1724549A2 (de) 2006-11-22
EP1724549A3 (de) 2007-10-17
US7436522B2 (en) 2008-10-14
DE102005043912A1 (de) 2006-11-30
DE102005043912B4 (de) 2011-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006322937A (ja) オブジェクトの表面の3d座標を判定する方法
EP3256811B1 (en) Laser gauge for robotic calibration and monitoring
EP1893942B1 (en) Apparatus and method for relocating an articulating-arm coordinate measuring machine
US6069700A (en) Portable laser digitizing system for large parts
US8711214B2 (en) Position and orientation measurement apparatus, position and orientation measurement method, and storage medium
JP5204955B2 (ja) 三次元レーザスキャナのスキャニング方法
US20150363935A1 (en) Robot, robotic system, and control device
EP3783385A1 (en) Combined point cloud generation using a stationary laser scanner and a mobile scanner
WO2019012770A1 (ja) 撮像装置及びモニタリング装置
JP2005326944A (ja) レーザー計測により地図画像を生成する装置及び方法
JP4660387B2 (ja) 移動体の位置情報補正装置及び方法、その装置を制御するコンピュータプログラムを保存するコンピュータで読み取り可能な記録媒体
US20200130191A1 (en) Calibration method for laser processing robot
EP2399145A1 (en) Measurement of positional information for a robot arm
US20150085108A1 (en) Lasergrammetry system and methods
JP4302830B2 (ja) ロボットのキャリブレーション方法及び装置
CN112424563A (zh) 用于精确计算动态对象的位置和方位的多维测量系统
JP2010044050A (ja) レーザレーダの姿勢認識方法及びレーザレーダ
KR101782317B1 (ko) 3차원 스캐너를 이용한 로봇 캘리브레이션 장치 및 이를 이용한 로봇 캘리브레이션 방법
US11295478B2 (en) Stereo camera calibration method and image processing device for stereo camera
JP2009050936A (ja) 干渉判定装置および脚車輪型ロボット
JP4281056B2 (ja) 遠距離対象物の変位測定方法と遠距離対象物の変位測定装置
KR101403377B1 (ko) 2차원 레이저 센서를 이용한 대상 물체의 6 자유도 운동 산출 방법
JP2000205821A (ja) 三次元形状計測装置及びその三次元形状計測方法
JP2020186981A (ja) 位置計測システム及び位置計測方法
US20220018950A1 (en) Indoor device localization

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090518

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120619

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120912

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20120912

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20120912

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130604