JP2007240197A - Three-dimensional shape measuring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三次元形状計測システムに関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional shape measurement system.
従来、測定対象物の三次元形状を計測するシステムとして、例えば特許文献1や特許文献2に記載された三次元形状計測システムが知られている。
Conventionally, as a system for measuring a three-dimensional shape of a measurement object, for example, a three-dimensional shape measurement system described in
特許文献1に記載された三次元形状計測システムは、ステレオ画像法を用いたものである。この三次元形状計測システムでは、2台のカメラを用いて測定対象物を撮像し、撮像した2つの画像から代表点の位置をそれぞれ検出する。検出した2つの代表点の位置から視差を求め、当該視差と三角測量の原理とに基づいて測定対象物の三次元形状を計測する。
The three-dimensional shape measurement system described in
特許文献2に記載された三次元形状計測システムは、光切断法(スリット光切断法)を用いたものである。この三次元形状計測システムでは、スリット光を測定対象物に照射し、スリット光の測定対象物表面による反射光を撮像レンズ(カメラ)で直接撮像する。スリット光と測定対象物との相対位置を変化させてそのつど反射光を撮像し、撮像した画面における反射光の像の形状に基づいて、測定対象物の三次元形状を計測する。
特許文献1の三次元形状計測システムでは、2つの画像から代表点の位置を検出して視差を算出するという非常に複雑な処理を行う必要がある。そのため、三次元形状の計測に時間がかかり、高速化を図ることができないという問題がある。
In the three-dimensional shape measurement system of
特許文献2の三次元形状計測システムでは、一つの画像からスリット光が照射されている部分の高さを特定することができる。また、代表点の位置の検出といった複雑な計算処理が不要となる。しかしながら、スリット光の測定対象物による反射光が細長い形状であるのに対して、一般的なカメラの撮像範囲は正方形に近い矩形を呈しているため、この反射光全体を撮像するにはカメラと測定対象物との距離を離したり、カメラの撮像倍率を下げたりしなければならない。その結果、図10に示されるように、画像P10に占める反射光100の像の割合が小さくなってしまう。このような画像P10では反射光100の像の部分の解像度が低くなり、反射光100の像の形状を正確に把握することが難しくなる。したがって、三次元形状を正確に計測することができなくなる。
In the three-dimensional shape measurement system of Patent Document 2, the height of the portion irradiated with the slit light can be specified from one image. Further, complicated calculation processing such as detection of the position of the representative point is not necessary. However, while the reflected light from the measurement object of the slit light has an elongated shape, the imaging range of a general camera is a rectangle close to a square. The distance from the measurement object must be increased, or the imaging magnification of the camera must be reduced. As a result, as shown in FIG. 10, the proportion of the
そこで本発明は、三次元形状を正確に且つ高速に計測することが可能な三次元形状計測システムを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a three-dimensional shape measurement system capable of measuring a three-dimensional shape accurately and at high speed.
本発明の三次元形状計測システムは、(1)測定対象物を所定の搬送方向に搬送する搬送テーブルと、(2)搬送テーブルによって搬送されている測定対象物に対して、搬送方向と交差する方向に長軸が延びるスリット光を照射する照射手段と、(3)照射手段から照射されたスリット光の測定対象物表面による反射光を反射する反射手段と、(4)反射手段を介して、スリット光の測定対象物表面による反射光を撮像する撮像手段と、(5)撮像手段により撮像された反射光の像の形状に基づいて、測定対象物の三次元形状を算出する三次元形状算出手段と、を備え、(a)反射手段は、スリット光の測定対象物表面による反射光を、当該スリット光の長軸方向に沿って複数に分割し、当該分割された複数の反射光が長軸方向と垂直方向に配置されて撮像手段によって撮像されるように、形成されていることを特徴としている。 The three-dimensional shape measurement system of the present invention includes (1) a conveyance table that conveys a measurement object in a predetermined conveyance direction, and (2) a measurement object that is conveyed by the conveyance table, which intersects the conveyance direction. Irradiating means for irradiating slit light whose major axis extends in the direction, (3) reflecting means for reflecting the reflected light from the surface of the measurement object of the slit light irradiated from the irradiating means, and (4) via the reflecting means, (5) 3D shape calculation for calculating the 3D shape of the measurement object based on the shape of the reflected light image captured by the imaging means; (A) the reflection means divides the reflected light of the slit light from the surface of the measurement object into a plurality of pieces along the longitudinal direction of the slit light, and the divided reflected lights are long. Axial and vertical As captured by location has been the imaging means is characterized by being formed.
本発明の三次元形状計測システムは、いわゆる光切断法を用いている。そのため、代表点の位置の検出や視差の算出といった複雑な処理が不要となる。したがって、三次元形状の計測にかかる時間を短縮することができる。 The three-dimensional shape measurement system of the present invention uses a so-called optical cutting method. Therefore, complicated processing such as detection of the position of a representative point and calculation of parallax is not necessary. Therefore, it is possible to reduce the time required for measuring the three-dimensional shape.
本発明の撮像手段は、スリット光の測定対象物表面による反射光を、反射手段を介して撮像する。撮像される画像は、スリット光の長軸方向に沿って複数に分割された反射光の像が長軸方向と垂直方向に配置されたものとなる。すなわち、画像中において、分割された反射光の像は例えば画像の横幅方向に並んでおり、各像は画像の例えば縦幅方向に延びている。スリット光の測定対象物表面による細長い反射光を直接撮像するのではなく、反射手段を用い、反射光を分割して撮像するので、一般的なカメラの撮像範囲を有効に利用することができる。その結果、測定対象物表面による反射光を直接撮像した場合の画像と比べて、画像全体に占める反射光の像の割合を格段に増加させることができる。よって、反射光の像の形状を正確に把握することができ、三次元形状を正確に計測することが可能となる。 The imaging means of the present invention images the reflected light of the slit light from the surface of the measurement object via the reflecting means. The image to be picked up is an image of reflected light divided into a plurality along the major axis direction of the slit light and arranged in the direction perpendicular to the major axis direction. That is, in the image, the divided reflected light images are arranged in the horizontal width direction of the image, for example, and each image extends in the vertical width direction of the image, for example. Rather than directly capturing the elongated light reflected by the surface of the measurement object of the slit light, the reflected light is divided and imaged using the reflecting means, so that the imaging range of a general camera can be used effectively. As a result, the ratio of the reflected light image in the entire image can be remarkably increased as compared with an image obtained by directly capturing reflected light from the surface of the measurement object. Therefore, the shape of the reflected light image can be accurately grasped, and the three-dimensional shape can be accurately measured.
また、本発明の三次元形状計測システムにおいては、照射手段は複数のスリット光源を備えており、反射手段は、複数のスリット光源それぞれに対応した、複数のスリット光源と同数の反射鏡を備えており、複数の反射鏡は、対応するスリット光源から照射されたスリット光の測定対象物表面による反射光を反射することが好ましい。このように、反射鏡を複数用いることにより、スリット光の測定対象物表面による反射光を分割して反射させることができる。スリット光源と同数の反射鏡を備えることにより、スリット光の照射位置と反射鏡との位置を合わせることが容易となる。 In the three-dimensional shape measurement system of the present invention, the irradiating means includes a plurality of slit light sources, and the reflecting means includes the same number of reflecting mirrors as the plurality of slit light sources corresponding to each of the plurality of slit light sources. The plurality of reflecting mirrors preferably reflect the reflected light from the surface of the measurement object of the slit light emitted from the corresponding slit light source. Thus, by using a plurality of reflecting mirrors, it is possible to divide and reflect the reflected light of the slit light from the surface of the measurement object. By providing the same number of reflecting mirrors as the slit light sources, it is easy to align the slit light irradiation position and the reflecting mirror position.
本発明によれば、三次元形状を正確に且つ高速に計測することができる。 According to the present invention, a three-dimensional shape can be measured accurately and at high speed.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
本実施形態に係る三次元形状計測システムについて図面を参照しつつ説明する。図1は本実施形態に係る三次元形状計測システムの斜視図である。 A three-dimensional shape measurement system according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a three-dimensional shape measurement system according to this embodiment.
図1に示されるように、本実施形態の三次元形状計測システム1は、搬送テーブル12と、光源ユニット(照射手段)14と、カメラ(撮像手段)16と、ミラーユニット(反射手段)17と、コンピュータ装置(三次元形状算出手段)18と、ディスプレイ20と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the three-dimensional
搬送テーブル12は、一定速度で回転するベルトコンベアによって構成されており、ベルト上に載置された測定対象物10を所定の搬送方向に搬送する。ここで、所定の搬送方向とは、図1に示されるX軸正方向である。搬送テーブル12は、ベルト上に載置された測定対象物10を0.01mm/msecの速度で搬送する。
The conveyance table 12 is configured by a belt conveyor that rotates at a constant speed, and conveys the
光源ユニット14は、搬送テーブル12によって搬送されている測定対象物10に対して、スリット光を照射するためのものである。スリット光の照射方向は、搬送方向すなわちX軸正方向と交差する方向である。
The
より具体的には、光源ユニット14は、スリット光を照射する9つのスリット光源141,142,143,144,145,146,147,148,149を有している。9つのスリット光源141〜149としては、一次元半導体レーザアイ、半導体レーザとシリンドリカルレンズとを組み合わせたもの、半導体レーザとレーザ光スキャン機構(たとえば回転鏡)とを組み合わせたものなど、種々の構成が採用されうる。
More specifically, the
スリット光源141〜149は、搬送テーブル12の上方、すなわち図1のZ軸正方向に配設されており、搬送テーブル12によって搬送されている測定対象物10に対してスリット光をそれぞれ照射する。スリット光源141〜149によるスリット光の照射方向は、固定されている。各スリット光の長軸は、搬送テーブル12による測定対象物10の搬送方向と交差する方向、すなわち図1のY軸方向に延びている。
The
スリット光源141〜149が測定対象物10にスリット光を照射すると、測定対象物10表面による反射光が発生する。ミラーユニット17はこの反射光を反射するものである。ミラーユニット17は、発生した反射光をスリット光の長軸方向に沿って複数に分割し、当該分割された複数の反射光が長軸方向と垂直方向に配置されてカメラ16によって撮像されるように、形成されている。
When the
より具体的には、ミラーユニット17は9つの反射鏡171,172,173,174,175,176,177,178,179を有している。反射鏡171〜179はそれぞれ短冊形状を呈している。反射鏡171〜179を図1のY軸正方向から見たときの側面図を、図2に示す。また、反射鏡171〜179、カメラ16、及び搬送テーブル12上の測定対象物10を図1のX軸正方向から見たときの側面図を、図3に示す。
More specifically, the
反射鏡171〜179は、図2に示されるように、実質的にX軸方向に沿って配列されている。また、反射鏡171〜179は、図3に示されるように、カメラ16の有するテレセントリックレンズ16aの中心軸と所定の角度θをなしている。角度θは反射鏡171〜179それぞれで異なり、反射鏡171では25°、反射鏡172では30°、反射鏡173では35°、反射鏡174では40°、反射鏡175では45°、反射鏡176では50°、反射鏡177では55°、反射鏡178では60°、反射鏡179では65°、となっている。本実施形態の反射鏡171〜179それぞれは、図2及び図3に示されるように、22.5mmの長辺L1を有し、2.5mmの短辺W1を有している。
As shown in FIG. 2, the
図1に示されるように、9つの反射鏡171〜179は、9つのスリット光源141〜149とそれぞれ対応している。9つの反射鏡171〜179は、スリット光源141〜149から照射されたスリット光の反射光をカメラ16に向けて反射する。
As shown in FIG. 1, the nine reflecting
図4は、搬送テーブル12上の測定対象物10の反射領域を示す図であって、測定対象物10を図1に示されるZ軸正方向から見たときのものである。ここで、反射領域R1〜R9はそれぞれ、スリット光源141〜149によりスリット光が照射される領域である。反射領域R1〜R9は非連続となっている。また、測定対象物10が搬送されると、反射領域R1〜R9の位置は移動することとなる。これは、測定対象物10の搬送に応じて、測定対象物10に対するスリット光の照射位置が移動するためである。
FIG. 4 is a diagram showing a reflection region of the
スリット光源141から照射されたスリット光の、反射領域R1による反射光は、反射鏡171によってカメラ16に向けて反射される。スリット光源142〜149から照射されたスリット光の、反射領域R2〜R9での反射光は、反射鏡172〜179によってカメラ16に向けてそれぞれ反射される。このように、9つの反射鏡171〜179は、9つのスリット光源141〜149がスリット光を照射することにより発生した9つの反射光を反射することとなる。スリット光源141〜149と反射鏡171〜179とをそれぞれ同数備えて一対一の関係とすることで、発生した反射光を確実に反射させることができるとともに、スリット光源と反射鏡との位置合わせが容易となる。
Reflected light of the slit light irradiated from the slit
図1に示されるように、9つの反射鏡171〜179と実質的に対向する位置には、カメラ16が設置されている。カメラ16は、ミラーユニット17を介して、スリット光源141〜149から照射されたスリット光の測定対象物10表面による反射光を撮像する。より具体的には、カメラ16は、スリット光源141〜149から照射されたスリット光の、測定対象物10表面の反射領域R1〜R9による反射光を、反射鏡171〜179を介して撮像する。
As shown in FIG. 1, a
カメラ16は、撮像倍率が1倍のテレセントリックレンズ16aを有している。図3に示されるように、カメラ16の向きは、テレセントリックレンズ16aの中心軸が搬送テーブル12と平行となるように調整されている。Z軸方向におけるテレセントリックレンズ16aの中心軸と搬送テーブル12との距離D1は、71mmとなっている。カメラ16と9つの反射鏡171〜179との距離D2は78mmとなっている。
The
カメラ16は、1000fps以上の高フレームレートを有する。このようなカメラとしては、例えば、フォトロン社のFASTCAM ultima1024などが挙げられる。カメラ16は、1024ピクセル×1024ピクセル以上の空間解像度を有することが好ましいが、必要精度に応じて、512ピクセル×512ピクセル、あるいは128ピクセル×128ピクセルというように適宜変更可能である。カメラ16は、RGBぞれぞれが256階調(8ビット)以上のカラー画像を撮像可能なカラーカメラが好ましいが、RGBぞれぞれが256階調(8ビット)未満のカラー画像を撮像するカラーカメラや、白黒画像を撮像する白黒カメラを用いることもできる。カメラ16の画素サイズは17μm×17μmであり、カメラ16のセンササイズは17.6mm×17.6mmとなっている。
The
図5は、カメラ16により撮像された画像を示す図である。カメラ16の撮像範囲は正方形に近い矩形を呈しているため、撮像される画像Pもまた、正方形に近い矩形状となる。測定対象物10表面の反射領域R1〜R9それぞれによる反射光の像が映った画像Pを確実に撮像できるように、カメラ16と反射鏡171〜179との位置関係は調整されている。画像Pに映っている、スリット光の反射領域R1〜R9による反射光の像34はそれぞれ、画像Pの一方の辺方向(Py軸方向)に延びている。また、反射光の像34は他方の辺方向(Px軸方向)に並んでいる。カメラ16は、撮像した画像Pをコンピュータ装置18に出力する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an image captured by the
コンピュータ装置18は、カメラ16により撮像された、スリット光の反射領域R1〜R9による反射光の像34の形状に基づいて、測定対象物10の三次元形状を算出する部分である。図6は、コンピュータ装置18の構成を示す図である。コンピュータ装置18は、物理的には、パーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用コンピュータであり、特定のソフトウェアをインストールすることによって、図6に示される入力インターフェイス部18a、三次元形状算出部18b、格納部18c、及び出力インターフェイス部18dの機能を実現する。
The
入力インターフェイス部18aは、カメラ16により出力された画像Pを順次取り込む部分である。入力インターフェイス部18aは、取り込んだ画像Pを三次元形状算出部18bに対して出力する。
The
三次元形状算出部18bは、画像Pから測定対象物10をスライスしたものの形状(二次元形状)を算出し、かかる形状に基づいて三次元形状を算出する部分である。図7に示す画像Pを用いて、三次元形状算出部18bによる三次元形状の算出手順を説明する。
The three-dimensional
三次元形状算出部18bは、入力インターフェイス部18aから画像Pを受け取る。三次元形状算出部18bは、Py軸方向に延びる9つの画素領域A1〜A9を画像Pから抽出する。画素領域A1〜A9はそれぞれ、反射領域R1〜R9に対応する部分となる。画素領域A1〜A9は全て同一のサイズとなっているが、反射領域R1〜R9はそれぞれサイズが異なっている。そこで三次元形状算出部18bは、正確な三次元形状を計測するために、画素領域A1〜A9のサイズを、反射領域R1〜R9それぞれの実際のサイズに合わせて補正する。
The three-dimensional
サイズの補正の方法について、具体的に説明する。図3に示されるカメラ16のセンサは、縦幅L2が17.6mmとなっている。したがって、反射領域R1〜R9のY軸方向における実際の長さdy(単位mm)を、以下の式(1)で算出することができる。なお、θは、先述したように、反射鏡171〜179とテレセントリックレンズ16aの中心軸とがなす角度である。
A method of correcting the size will be specifically described. The sensor of the
dy=17.6/sin(2θ) ・・・(1) dy = 17.6 / sin (2θ) (1)
式(1)によれば、反射領域R1の実際の長さdy1は22.98mmである。反射領域R2,R8の実際の長さは20.32mmであり、反射領域R3,R7の実際の長さは18.7mmであり、反射領域R4,R6の実際の長さは17.9mmであり、反射領域R5の実際の長さは17.6mmであり、反射領域R9の実際の長さは22.98mmである。三次元形状算出部18bは、画素領域A1〜A9それぞれの長さの比が反射領域R1〜R9それぞれの長さの比(22.98:20.32:18.7:17.9:17.6:17.9:18.7:20.32:22.98)と同一となるように、画素領域A1〜A9のサイズを補正する。サイズを補正する際には、画素領域A1〜A9に映っている反射光の像34の位置等もあわせて補正する。
According to equation (1), the actual length dy1 of the reflective region R1 is 22.98 mm. The actual length of the reflection regions R2 and R8 is 20.32 mm, the actual length of the reflection regions R3 and R7 is 18.7 mm, and the actual length of the reflection regions R4 and R6 is 17.9 mm. The actual length of the reflection region R5 is 17.6 mm, and the actual length of the reflection region R9 is 22.98 mm. In the three-dimensional
三次元形状算出部18bは、補正後の画素領域A1の情報を、格納部18cに格納する。この情報には、画素領域A1における反射光の像34の補正後の位置等についての情報が含まれている。格納する際、画素領域A1の情報にA1(tn)の識別子を付与する。この識別子から、格納された情報が、計測開始から「n」ミリ秒後に撮像された画像P中の、画素領域「A1」における反射光の像34の位置等についての情報であることがわかる。三次元形状算出部18bは、同様にして、補正後の画素領域A2〜A9の情報を格納部18cに格納する。格納する際には、A2(tn)〜A9(tn)の識別子を付与する。
The three-dimensional
次に、三次元形状算出部18bは、格納部18cに格納された情報に基づいて、測定対象物10をスライスしたものの形状を得る。
Next, the three-dimensional
図8は、測定対象物10を図1に示されるZ軸正方向から見たときのものである。先述したように、反射領域R1〜R9は不連続となっている。また、反射鏡171〜179がそれぞれ2.5mmの短辺を有する長方形を呈していることから、反射領域R1〜R9も2.5mmの短辺dxを有する長方形であることがわかる。更に、測定対象物10の搬送速度は0.01mm/msecである。これらのことから、図8に示されるように、mミリ秒後における反射領域R9(図8のR9(m))と、m+250ミリ秒後における反射領域R8(図8のR8(m+250))と、m+500ミリ秒後における反射領域R7(図8のR7(m+500))と、m+750ミリ秒後における反射領域R6(図8のR6(m+750))と、m+1000ミリ秒後における反射領域R5(図8のR5(m+1000))と、m+1250ミリ秒後における反射領域R4(図8のR4(m+1250))と、m+1500ミリ秒後における反射領域R3(図8のR3(m+1500))と、m+1750ミリ秒後における反射領域R2(図8のR2(m+1750))と、m+2000ミリ秒後における反射領域R1(図8のR1(m+2000))とは、図1のY軸方向に沿って連続して並ぶということが判明する。
FIG. 8 shows the
そこで、三次元形状算出部18bは、識別子A1(tm+2000),A2(tm+1750),A3(tm+1500),A4(tm+1250),A5(tm+1000),A6(tm+750),A7(tm+500),A8(tm+250),A9(tm)が付与された情報を格納部18cからそれぞれ抽出し、これらの情報を順に並べることで図9に示される合成画像Sを得る。このようにして得られた合成画像Sは、細長い形状となる。また、得られた合成画像S中では、反射光の像34は連続したものとなる。
Therefore, the three-dimensional
合成画像S中の連続した反射光の像34は、図1に示される搬送テーブル12上の測定対象物10に対して、当該測定対象物10をY軸方向に横切るような1本のスリット光を照射した場合に生じる反射光の像と同一である。合成画像Sでは、全体に占める反射光の像34の割合が大きいため、反射光の像34が連続してなる形状を正確に把握することができる。
The continuous reflected
三次元形状算出部18bは、合成画像S中の連続した反射光の像34の形状から、搬送テーブル12に対する測定対象物10の表面高さを公知の方法で算出する。これにより、測定対象物10をスリット光の長軸方向(図1のY軸方向)にスライスしたものの形状が計測される。
The three-dimensional
三次元形状算出部18bは、スリット光が照射されながら搬送される測定対象物10の画像について、上述の処理を繰り返す。これにより、測定対象物10をスリット光の長軸方向(図1のY軸方向)にスライスしたものの形状が順次算出されることとなる。三次元形状算出部18bは、これらを図1のX軸方向に重ね合わせることによって、三次元形状を算出する。
The three-dimensional
出力インターフェイス部18dは、三次元形状算出部18bによって算出された測定対象物10の三次元形状のデータをディスプレイ20に対して出力する。ディスプレイ20は、出力インターフェイス部18dから出力されたデータから、測定対象物10の三次元形状についての特徴量(搬送テーブル12に対する最高点の位置及び高さなど)を表示したり、測定対象物10の三次元形状のデータを三次元グラフィックにて表示したりする。
The
続いて、本実施形態の三次元形状計測システム1の動作について説明する。測定対象物10の三次元形状を計測するに当たって、まず、測定対象物10を図1に示されるように搬送テーブル12のベルト上に載置する。搬送テーブル12を動かすことによって、ベルト上に載置された測定対象物10をX軸正方向に搬送する。搬送テーブル12によって搬送中の測定対象物10に対して、光源ユニット14のスリット光源141〜149からスリット光を照射する。
Subsequently, the operation of the three-dimensional
測定対象物10の反射領域R1〜R9では、スリット光源141〜149から照射されたスリット光によって、反射光がそれぞれ発生する。反射鏡171〜179は、これらの反射光をそれぞれカメラ16に向けて反射する。これにより、反射領域R1〜R9による反射光は、カメラ16によって撮像されることとなる。カメラ16は、図7に示されるように、反射光の像34が映った画像Pを出力する。画像Pでは、スリット光の反射領域R1〜R9による反射光の像34はそれぞれ、画像Pの一方の辺方向(Py軸方向)に延びている。また、反射光の像34は画像Pの他方の辺方向(Px軸方向)に並んでいる。このような画像Pは、コンピュータ装置18の入力インターフェイス部18aに取り込まれた後、三次元形状算出部18bに出力される。カメラ16は、測定対象物10の搬送に応じて反射領域R1〜R9が変化するたびに、画像Pを出力する。
In the reflection regions R1 to R9 of the
三次元形状算出部18bは、入力インターフェイス部18aから画像Pを受け取ると、画像Pから反射領域R1〜R9と対応する9つの画素領域A1〜A9を抽出する。三次元形状算出部18bは、画素領域A1〜A9のサイズ比が反射領域R1〜R9のサイズ比と同一となるように、画素領域A1〜A9のサイズを補正する。そして、補正後の画素領域A1〜A9の情報を、識別子と共に格納部18cに順次格納する。
When the three-dimensional
続いて、三次元形状算出部18bは、格納部18cから画素領域A1〜A9の情報を抽出する。抽出する情報は、識別子A1(tm+2000),A2(tm+1750),A3(tm+1500),A4(tm+1250),A5(tm+1000),A6(tm+750),A7(tm+500),A8(tm+250),A9(tm)がそれぞれ付与されたものである。三次元形状算出部18bは、抽出したこれらの情報を並べることにより、合成画像Sを取得する。
Subsequently, the three-dimensional
三次元形状算出部18bは、合成画像S中の連続した反射光の像34の形状から、公知の方法で搬送テーブル12に対する測定対象物10の表面高さを算出する。これにより、測定対象物10をスリット光の長軸方向(図1のY軸方向)にスライスしたものの形状が計測される。
The three-dimensional
三次元形状算出部18bは、入力インターフェイス部18aから画像Pが出力されると、そのつど上述の処理を繰り返す。そして、測定対象物10をスリット光の長軸方向(図1のY軸方向)にスライスしたものの形状を順次算出し、これらを図1のX軸方向に重ね合わせたものの形状を算出する。このようにして、三次元形状算出部18bは測定対象物10の三次元形状を計測する。三次元形状算出部18bは、計測した測定対象物10の三次元形状のデータを出力インターフェイス部18dに出力する。
The three-dimensional
出力インターフェイス部18dは、三次元形状算出部18bから受けとったデータを、ディスプレイ20に対して出力する。ディスプレイ20は、このデータに基づいて、測定対象物10の三次元形状における特徴量を表示したり、測定対象物10の三次元形状を三次元グラフィックで表示したりする。
The
続いて、本実施形態の三次元形状計測システム1の作用及び効果について説明する。
Then, the effect | action and effect of the three-dimensional
三次元形状計測システム1は、光切断法を用いている。そのため、ステレオ画像法を用いたシステムと比べて、三次元形状の計測にかかる時間を短縮することができる。
The three-dimensional
また、三次元形状計測システム1のミラーユニット17は9つの反射鏡171〜179を有している。反射鏡171〜179は、スリット光の反射領域R1〜R9による反射光をそれぞれ反射する。すなわち反射鏡171〜179は、測定対象物10表面による反射光を反射領域R1〜R9毎に分割して反射することとなる。カメラ16は反射鏡171〜179を介して測定対象物10表面による反射光を撮像し、画像Pを得る。得られた画像Pには、分割された反射光の像34が、一方の辺方向(図5に示されるPy軸方向)に延び、且つ、他方の辺方向(図5に示されるPx軸方向)に並んで映っている。このように、反射鏡171〜179を用いて、分割された反射光の像34が並列に配列された画像を撮像することにより、スリット光の測定対象物表面による細長い反射光の全体を直接撮像した時と比べて、画像全体に占める反射光の像の割合を格段に増加させることができる。その結果、反射光の像34の形状を正確に把握することが容易となる。
Further, the
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしもこれらの実施形態に限定されるものではない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not necessarily limited to these embodiments.
例えば、本実施形態では、反射鏡及びスリット光源を9つずつ用いたが、反射鏡及びスリット光源の数はこれに限られない。ただし、反射鏡及びスリット光源の数を変更する場合には、反射鏡の大きさや向き、反射鏡とテレセントリックレンズ16aの中心軸との角度等を適宜変更する必要がある。
For example, in the present embodiment, nine reflecting mirrors and nine slit light sources are used, but the number of reflecting mirrors and slit light sources is not limited thereto. However, when changing the number of reflecting mirrors and slit light sources, it is necessary to appropriately change the size and direction of the reflecting mirror, the angle between the reflecting mirror and the central axis of the
1・・・三次元形状計測システム、10・・・測定対象物、12・・・搬送テーブル、14・・・光源ユニット、141-149・・・スリット光源、16・・・カメラ、17・・・ミラーユニット、171-179・・・反射鏡、18・・・コンピュータ装置、20・・・ディスプレイ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記搬送テーブルによって搬送されている前記測定対象物に対して、前記搬送方向と交差する方向に長軸が延びるスリット光を照射する照射手段と、
前記照射手段から照射された前記スリット光の前記測定対象物表面による反射光を反射する反射手段と、
前記反射手段を介して、前記スリット光の前記測定対象物表面による反射光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記反射光の像の形状に基づいて、前記測定対象物の三次元形状を算出する三次元形状算出手段と、
を備え、
前記反射手段は、前記スリット光の前記測定対象物表面による反射光を、当該スリット光の長軸方向に沿って複数に分割し、当該分割された複数の反射光が前記長軸方向と垂直方向に配置されて前記撮像手段によって撮像されるように、形成されている
ことを特徴とする三次元形状計測システム。 A transport table for transporting the measurement object in a predetermined transport direction;
Irradiation means for irradiating the measurement object being conveyed by the conveyance table with slit light having a long axis extending in a direction intersecting the conveyance direction;
Reflecting means for reflecting light reflected from the surface of the measurement object of the slit light irradiated from the irradiation means;
Imaging means for imaging reflected light from the surface of the measurement object of the slit light through the reflecting means;
Three-dimensional shape calculating means for calculating a three-dimensional shape of the measurement object based on the shape of the image of the reflected light imaged by the imaging means;
With
The reflecting means divides the reflected light of the slit light from the surface of the measurement object into a plurality of parts along the major axis direction of the slit light, and the plurality of divided reflected lights are perpendicular to the major axis direction. A three-dimensional shape measurement system, wherein the three-dimensional shape measurement system is formed so as to be imaged by the imaging means.
前記反射手段は、前記複数のスリット光源それぞれに対応した、前記複数のスリット光源と同数の反射鏡を備えており、
前記複数の反射鏡は、対応する前記スリット光源から照射された前記スリット光の前記測定対象物表面による反射光を反射する
ことを特徴とする請求項1に記載の三次元形状計測システム。
The irradiation means comprises a plurality of slit light sources,
The reflecting means includes the same number of reflecting mirrors as the plurality of slit light sources respectively corresponding to the plurality of slit light sources.
2. The three-dimensional shape measurement system according to claim 1, wherein the plurality of reflecting mirrors reflect reflected light from the surface of the measurement object of the slit light irradiated from the corresponding slit light source.
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