JP2013092519A - 回転角度計測装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転体1の回転角度と一意的に対応するマーカ模様の境界線を有する螺旋状マーカ2を回転体1に設置し、ラインセンサ4で螺旋状マーカ2を撮影し、解析装置5によって、予め求めておいたマーカ模様の境界線位置から回転体1の回転角度を計算する式を基に、ラインセンサ4で撮影した画像から回転体1の回転角度を計測する。
【選択図】図3
Description
計測対象の回転体に設置されたマーカと、
前記マーカのマーカ模様を撮影するラインセンサと、
前記ラインセンサで撮影された画像を解析して前記回転体の回転角度を求める解析装置とを備えることを特徴とする。
上記第1の発明に係る回転角度計測装置において、
前記マーカのマーカ模様の境界線位置は、前記回転体の回転角度との関係が一意的に対応することを特徴とする。
上記第1または2の発明に係る回転角度計測装置において、
前記マーカのマーカ模様の境界線位置は、前記回転体の回転角度との関係が正比例であることを特徴とする。
上記第1乃至3いずれか1つに係る回転角度計測装置において、
前記マーカが上面または底面に設置された前記回転体に対し、前記ラインセンサは、前記回転体の回転軸と前記ラインセンサの光軸が平行且つ前記マーカと前記ラインセンサが向かい合う位置関係に配置されており、
前記マーカは、渦巻状のマーカ模様の境界線を有することを特徴とする。
上記第1乃至3いずれか1つに係る回転角度計測装置において、
前記マーカが側面に設置された前記回転体に対し、前記ラインセンサは、前記回転体の回転軸と前記ラインセンサの光軸が垂直且つ前記回転体の回転軸と前記ラインセンサの撮影ラインが平行な位置関係に配置されており、
前記マーカは、螺旋状のマーカ模様の境界線を有することを特徴とする。
上記第1乃至5のいずれか1つに係る回転角度計測装置において、
前記解析装置は、前記ラインセンサの画像上での前記マーカ模様の境界線位置の移動範囲を予め計測し、当該計測結果を基に前記回転体の回転角度を計算する回転角度計算式を予め求めておき、前記ラインセンサで撮影した画像から前記マーカ模様の境界線位置を求め、前記回転角度計算式を基に当該境界線位置から前記回転体の回転角度を求めることを特徴とする。
上記第1乃至5いずれか1つの発明に係る回転角度計測装置において、
前記解析装置は、
前記マーカ模様の境界線位置の検出に用いる輝度差の閾値を設定する処理設定部と、
前記ラインセンサで撮影した1ライン分の画像データを入力する画像入力部と、
前記画像入力部から入力された画像データを時系列に並べて纏めた時系列画像データを、作成する時系列画像作成部と、
前記処理設定部で設定した前記閾値を基に、前記時系列画像データの前記マーカ模様の境界線位置を検出し、境界線位置データを作成する境界線位置検出部と、
前記境界線位置データから、前記マーカ模様の境界線位置の移動範囲を求め、境界線位置移動範囲データを作成する境界線位置移動範囲計測部と、
前記境界線位置移動範囲データから、前記回転体の回転角度を計算する回転角度計算式を決定する回転角度計算式設定部と、
前記回転角度計算式と前記境界線位置データから、前記回転体の回転角度を計算し、回転角度データを作成する回転角度計算部とを備えることを特徴とする。
上記第1または2の発明に係る回転角度計測装置において、
さらに、前記マーカ模様を前記ラインセンサと同方向から高精細画像として撮影する高精細カメラを備え、
前記解析装置は、前記高精細カメラで撮影した前記高精細画像より、前記マーカ模様の境界線の三次元的な位置である境界線三次元位置のデータを求め、当該データに基づき、前記ラインセンサによる撮影を行う場合の画像上の前記マーカ模様の境界線位置と前記回転角度の関係を予め導出しておいた上で、前記ラインセンサで撮影した画像から前記マーカ模様の境界線位置を求め、前記関係に基づき、前記マーカ模様の境界線位置を前記回転角度に換算することを特徴とする。
上記第8の発明に係る回転角度計測装置において、
前記解析装置は、
前記マーカ模様の境界線位置の検出に用いる閾値と、前記高精細カメラのレンズ焦点距離と、画像素子サイズと、前記ラインセンサ及び前記高精細カメラの位置と、前記マーカの設置表面の形状データとを処理パラメータとして設定する処理設定部と、
前記ラインセンサまたは前記高精細カメラで撮影した輝度情報を入力する画像入力部と、
前記高精細カメラで撮影した画像上の前記マーカ模様の境界線位置を第1の境界線位置データとして検出する高精細カメラ画像用境界線位置検出部と、
前記第1の境界線位置データと前記処理パラメータを基に、前記高精細カメラで撮影した前記境界線三次元位置のデータを作成する境界線三次元位置計算部と、
前記処理パラメータと、前記回転体の回転角度を変えていき前記高精細カメラで撮影した複数の前記境界線三次元位置データとを基に、当該境界線三次元位置データを合成し、前記回転体の全周に渡る前記境界線三次元位置データを作成する境界線三次元位置合成部と、
前記処理パラメータと、前記回転体の全周に渡る前記境界線三次元位置データとを基に、前記関係を導出する画素‐角度グラフ作成部と、
前記ラインセンサで撮影した画像上の前記マーカ模様の境界線位置を第2の境界線位置データとして検出する境界位置検出部と、
前記第2の境界線位置データを基に、前記関係を参照し、前記ラインセンサの画像上の前記マーカ模様の境界線位置を回転角度に換算する回転角度換算部とを備えることを特徴とする。
計測対象の回転体にマーカを設置し、ラインセンサで前記マーカのマーカ模様を撮影した画像を、解析装置で解析することで、前記回転体の回転角度を求めることを特徴とする。
上記第10の発明に係る回転角度計測方法において、
前記マーカのマーカ模様の境界線位置と前記回転体の回転角度との関係を一意的に対応させることを特徴とする。
上記第10または11の発明に係る回転角度計測方法において、
前記マーカのマーカ模様の境界線位置と前記回転体の回転角度との関係を正比例させることを特徴とする。
上記第10乃至12いずれか1つの発明に係る回転角度計測方法において、
前記マーカが上面または底面に設置された前記回転体に対し、前記ラインセンサは、前記回転体の回転軸と前記ラインセンサの光軸が平行且つ前記マーカと前記ラインセンサが向かい合う位置関係となるように配置し、
前記マーカは、渦巻状のマーカ模様の境界線を有することを特徴とする。
上記第10乃至12いずれか1つの発明に係る回転角度計測方法において、
前記マーカが側面に設置された前記回転体に対し、前記ラインセンサは、前記回転体の回転軸と前記ラインセンサの光軸が垂直且つ前記回転体の回転軸と前記ラインセンサの撮影ラインが平行な位置関係となるように配置し、
前記マーカは、螺旋状のマーカ模様の境界線を有することを特徴とする。
上記第10乃至14いずれか1つの発明に係る回転角度計測方法において、
前記解析装置によって、前記ラインセンサの画像上での前記マーカ模様の境界線位置の移動範囲を予め計測し、当該計測結果を基に前記回転体の回転角度を計算する回転角度計算式を予め求めておき、前記ラインセンサで撮影した画像から前記マーカ模様の境界線位置を求め、前記回転角度計算式を基に当該境界線位置から前記回転体の回転角度を求めることを特徴とする。
上記第10または11いずれか1つの発明に係る回転角度計測方法において、
高精細カメラによって、前記マーカ模様を前記ラインセンサと同方向から高精細画像として撮影し、前記解析装置にて、前記高精細画像より、前記マーカ模様の境界線の三次元的な位置である境界線三次元位置のデータを求め、当該データに基づき、前記ラインセンサによる撮影を行う場合の画像上の前記マーカ模様の境界線位置と前記回転角度の関係を予め導出しておいた上で、前記ラインセンサで撮影した画像から前記マーカ模様の境界線位置を求め、前記関係に基づき、前記マーカ模様の境界線位置を前記回転角度に換算することを特徴とする。
a={2π/(P2‐P1)}
b={2π/(P2‐P1)}P1
a={2π/(P2‐P1)}
b={2π/(P2‐P1)}P1
2 螺旋状マーカ
3 渦巻状マーカ
4 ラインセンサ
5,20 解析装置
11,21 処理設定部
12,22 画像入力部
13 時系列画像作成部
14 境界線位置検出部
15 境界線位置移動範囲計測部
16 回転角度計算式設定
17 回転角度計算部
18,29 記憶部
19,30 データ出力部
23 高精細カメラ画像用境界線位置検出部
24 境界線三次元位置計算部
25 境界線三次元位置合成部
26 画素‐角度グラフ作成部
27 境界線位置検出部
28 回転角度換算部
31 高精細カメラ
Claims (16)
- 計測対象の回転体に設置されたマーカと、
前記マーカのマーカ模様を撮影するラインセンサと、
前記ラインセンサで撮影された画像を解析して前記回転体の回転角度を求める解析装置とを備えることを特徴とする回転角度計測装置。 - 前記マーカのマーカ模様の境界線位置は、前記回転体の回転角度との関係が一意的に対応することを特徴とする請求項1に記載の回転角度計測装置。
- 前記マーカのマーカ模様の境界線位置は、前記回転体の回転角度との関係が正比例であることを特徴とする請求項1または2に記載の回転角度計測装置。
- 前記マーカが上面または底面に設置された前記回転体に対し、前記ラインセンサは、前記回転体の回転軸と前記ラインセンサの光軸が平行且つ前記マーカと前記ラインセンサが向かい合う位置関係に配置されており、
前記マーカは、渦巻状のマーカ模様の境界線を有することを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の回転角度計測装置。 - 前記マーカが側面に設置された前記回転体に対し、前記ラインセンサは、前記回転体の回転軸と前記ラインセンサの光軸が垂直且つ前記回転体の回転軸と前記ラインセンサの撮影ラインが平行な位置関係に配置されており、
前記マーカは、螺旋状のマーカ模様の境界線を有することを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の回転角度計測装置。 - 前記解析装置は、前記ラインセンサの画像上での前記マーカ模様の境界線位置の移動範囲を予め計測し、当該計測結果を基に前記回転体の回転角度を計算する回転角度計算式を予め求めておき、前記ラインセンサで撮影した画像から前記マーカ模様の境界線位置を求め、前記回転角度計算式を基に当該境界線位置から前記回転体の回転角度を求めることを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項に記載の回転角度計測装置。
- 前記解析装置は、
前記マーカ模様の境界線位置の検出に用いる輝度差の閾値を設定する処理設定部と、
前記ラインセンサで撮影した1ライン分の画像データを入力する画像入力部と、
前記画像入力部から入力された画像データを時系列に並べて纏めた時系列画像データを、作成する時系列画像作成部と、
前記処理設定部で設定した前記閾値を基に、前記時系列画像データの前記マーカ模様の境界線位置を検出し、境界線位置データを作成する境界線位置検出部と、
前記境界線位置データから、前記マーカ模様の境界線位置の移動範囲を求め、境界線位置移動範囲データを作成する境界線位置移動範囲計測部と、
前記境界線位置移動範囲データから、前記回転体の回転角度を計算する回転角度計算式を決定する回転角度計算式設定部と、
前記回転角度計算式と前記境界線位置データから、前記回転体の回転角度を計算し、回転角度データを作成する回転角度計算部とを備えることを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項に記載の回転角度計測装置。 - さらに、前記マーカ模様を前記ラインセンサと同方向から高精細画像として撮影する高精細カメラを備え、
前記解析装置は、前記高精細カメラで撮影した前記高精細画像より、前記マーカ模様の境界線の三次元的な位置である境界線三次元位置のデータを求め、当該データに基づき、前記ラインセンサによる撮影を行う場合の画像上の前記マーカ模様の境界線位置と前記回転角度の関係を予め導出しておいた上で、前記ラインセンサで撮影した画像から前記マーカ模様の境界線位置を求め、前記関係に基づき、前記マーカ模様の境界線位置を前記回転角度に換算することを特徴とする請求項1または2に記載の回転角度計測装置。 - 前記解析装置は、
前記マーカ模様の境界線位置の検出に用いる閾値と、前記高精細カメラのレンズ焦点距離と、画像素子サイズと、前記ラインセンサ及び前記高精細カメラの位置と、前記マーカの設置表面の形状データとを処理パラメータとして設定する処理設定部と、
前記ラインセンサまたは前記高精細カメラで撮影した輝度情報を入力する画像入力部と、
前記高精細カメラで撮影した画像上の前記マーカ模様の境界線位置を第1の境界線位置データとして検出する高精細カメラ画像用境界線位置検出部と、
前記第1の境界線位置データと前記処理パラメータを基に、前記高精細カメラで撮影した前記境界線三次元位置のデータを作成する境界線三次元位置計算部と、
前記処理パラメータと、前記回転体の回転角度を変えていき前記高精細カメラで撮影した複数の前記境界線三次元位置データとを基に、当該境界線三次元位置データを合成し、前記回転体の全周に渡る前記境界線三次元位置データを作成する境界線三次元位置合成部と、
前記処理パラメータと、前記回転体の全周に渡る前記境界線三次元位置データとを基に、前記関係を導出する画素‐角度グラフ作成部と、
前記ラインセンサで撮影した画像上の前記マーカ模様の境界線位置を第2の境界線位置データとして検出する境界位置検出部と、
前記第2の境界線位置データを基に、前記関係を参照し、前記ラインセンサの画像上の前記マーカ模様の境界線位置を回転角度に換算する回転角度換算部とを備えることを特徴とする請求項8に記載の回転角度計測装置。 - 計測対象の回転体にマーカを設置し、ラインセンサで前記マーカのマーカ模様を撮影した画像を、解析装置で解析することで、前記回転体の回転角度を求めることを特徴とする回転角度計測方法。
- 前記マーカのマーカ模様の境界線位置と前記回転体の回転角度との関係を一意的に対応させることを特徴とする請求項10に記載の回転角度計測方法。
- 前記マーカのマーカ模様の境界線位置と前記回転体の回転角度との関係を正比例させることを特徴とする請求項10または11に記載の回転角度計測方法。
- 前記マーカが上面または底面に設置された前記回転体に対し、前記ラインセンサを、前記回転体の回転軸と前記ラインセンサの光軸が平行且つ前記マーカと前記ラインセンサが向かい合う位置関係となるように配置し、
前記マーカは、渦巻状のマーカ模様の境界線を有することを特徴とする請求項10乃至12いずれか1項に記載の回転角度計測方法。 - 前記マーカが側面に設置された前記回転体に対し、前記ラインセンサを、前記回転体の回転軸と前記ラインセンサの光軸が垂直且つ前記回転体の回転軸と前記ラインセンサの撮影ラインが平行な位置関係となるように配置し、
前記マーカは、螺旋状のマーカ模様の境界線を有することを特徴とする請求項10乃至12いずれか1項に記載の回転角度計測方法。 - 前記解析装置によって、前記ラインセンサの画像上での前記マーカ模様の境界線位置の移動範囲を予め計測し、当該計測結果を基に前記回転体の回転角度を計算する回転角度計算式を予め求めておき、前記ラインセンサで撮影した画像から前記マーカ模様の境界線位置を求め、前記回転角度計算式を基に当該境界線位置から前記回転体の回転角度を求めることを特徴とする請求項10乃至14いずれか1項に記載の回転角度計測方法。
- 高精細カメラによって、前記マーカ模様を前記ラインセンサと同方向から高精細画像として撮影し、前記解析装置にて、前記高精細画像より、前記マーカ模様の境界線の三次元的な位置である境界線三次元位置のデータを求め、当該データに基づき、前記ラインセンサによる撮影を行う場合の画像上の前記マーカ模様の境界線位置と前記回転角度の関係を予め導出しておいた上で、前記ラインセンサで撮影した画像から前記マーカ模様の境界線位置を求め、前記関係に基づき、前記マーカ模様の境界線位置を前記回転角度に換算することを特徴とする請求項10または11に記載の回転角度計測方法。
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