JP2017096738A - 3次元位置計測システム、3次元位置計測用プローブ、及びキャリブレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、複数のカメラから取得した複数の反射マーカ22に関する撮像データに基づいて、3次元座標における位置特定部23の位置を演算する演算装置と、を備える3次元位置計測システムであって、基部21は、第一表面21aと、第一表面21aから円柱状に突出した円柱状部位212と、第一表面21aのうち少なくとも円柱状部位212の周囲に形成された反射抑制領域213と、を備え、反射マーカ22は、円柱状部位212の突出端面を覆うように突出端面上に配置されている。
【選択図】図2
Description
ここで、本実施形態の上記ターゲットT(突出長さ1mm)を有する凸状キャリブレータ(「キャリブレータ」に相当する)8と、球状のターゲットを有する球状キャリブレータ9とを、2点間ピッチの計測精度の観点で比較する。2点間ピッチは、対象の2点の3次元座標を計測し、当該座標から距離を演算したものである。図4に示すように、凸状キャリブレータ8は、直方体状の部位81の一面にそれぞれ離間して3つのターゲットT1、T2、T3が設けられている。ターゲットT1は部位81の一端部に配置され、ターゲットT2は部位81の他端部に配置され、ターゲットT3はターゲットT1とターゲットT2とを結ぶ直線上における中間点ではない位置(ターゲットT1寄り)に配置されている。
実験例2では、本実施形態のプローブ2と、球状プローブ7とを比較した。球状プローブ7は、図8に示すように、棒状部71と、4つのターゲット72と、位置特定部73と、を備えている。ターゲット72は、棒状枝部721と、棒状枝部721の先端に配置された球状の反射マーカ722と、で構成されている。実験例2では、図9及び図10に示すように、所定のカメラ正面に対して、位置特定部23、73を位置決めした状態で(位置特定部23、73を中心に)、プローブ2、7をY軸回りに回転させて(図9の1→2→3の向きに回転させて)位置計測し、また別途、X軸回りに回転させて(図10の1→2の向きに回転させて)位置計測した。Y軸回転は、カメラレンズに対する横振り(左右振り)を意味し、X軸回転は、カメラレンズに対する縦振り(前後振り)を意味する。具体的に、Y軸回転の実験では、第一向き(図9の1)で10回サンプリングし、第一向きから45°回転させた第二向き(図9の2)で10回サンプリングし、第二向きから45°回転させた第三向き(図9の3)で10回サンプリングした。X軸回転の実験では、水平(上向き)から垂直(正面向き)に動かす間(図10の1から2に回転させる間)に、連続的に30回サンプリングした。
本実施形態によれば、反射マーカ22がカメラ1に対して正面(円形状に見える位置)を向いていない場合でも、すなわち反射マーカ22が斜めから撮像されている場合でも、反射マーカ22が第一表面21aから飛び出した位置にあり且つその周囲が反射を抑制する部位(黒系色部位)であるため、カメラ1が反射マーカ22の輪郭(例えば楕円状)をより明確に撮像することができる。したがって、複数のカメラ1の配置(カメラ同士の距離等)や向きを、反射マーカ22を撮像可能な範囲(想定作業範囲)で自由に設定したとしても、反射マーカ22の位置を精度良く検出することができ、ひいては位置特定部23の位置を精度良く計測することができる。具体的に、プローブ2を用いることで、演算装置3が、カメラ1の撮像データに基づいて反射マーカ22の輪郭をより精度良く判定でき、それにより輪郭の重心すなわち反射マーカ22の中心位置を精度良く計測することができる。そして、演算装置3は、精度良く演算された複数の反射マーカ22の位置に基づき、反射マーカ22の3次元座標を演算し、複数の反射マーカ22の3次元座標から位置特定部23の3次元座標を計測する。したがって、本実施形態によれば、位置特定部23の3次元座標上の位置を、より精度良く計測することができる。
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、基部21の形状は、上記に限られず、第一表面21aが形成されていれば良く、例えば多角形の板状や、円盤状などであっても良い。また、ピン状部位214、凹部212b、及び貫通孔22aは、なくても良い。また、反射マーカ22は、突出端面212aに形成されても良く、例えば突出端面212aに白系色の原料(反射材等)が塗布(配置)されて形成されても良い。ただし、シール状の反射マーカ22を用いることにより、作業者は、容易且つ精度良く貼り付け作業をすることができる。また、ターゲットTは、プローブ2の向きの検知の観点から5つ以上形成されることが好ましい。また、ピン状部位214は、白系色に形成されても良い。また、ピン状部位214は、反射マーカ22の貼り付け後に、自身の根元部又は中間の部位で折って排除できるように谷部が形成されていても良い。
212:円柱状部位、 212a:突出端面、 213:反射抑制領域、
214:ピン状部位、 215:棒状部位、 212b:凹部、
22:反射マーカ、 22a:貫通孔、 8:凸状キャリブレータ、
23:位置特定部、 A:3次元位置計測システム、 S:撮像対象スペース
Claims (8)
- 赤外線照射可能な複数のカメラと、
基部、前記基部に設けられた複数の反射マーカ、及び前記基部に設けられた位置特定部を有するプローブと、
前記複数のカメラから取得した前記複数の反射マーカに関する撮像データに基づいて、三角測量の原理により、3次元座標における前記位置特定部の位置を演算する演算装置と、
を備える3次元位置計測システムにおいて、
前記基部は、第一表面と、前記第一表面から円柱状に突出した複数の円柱状部位と、前記第一表面のうち少なくとも前記円柱状部位の周囲に形成された反射抑制領域と、を備え、
前記反射マーカは、前記円柱状部位の突出端面を覆うように前記突出端面上に配置されている3次元位置計測システム。 - 前記基部は、前記突出端面の中央から前記反射マーカを貫通して突出するピン状部位を備え、
前記反射マーカの中央には、前記ピン状部位が挿通された貫通孔が形成されている請求項1に記載の3次元位置計測システム。 - 前記反射マーカは、白系色の表面と接着面である裏面とを有するとともに、前記貫通孔が形成された円形シート状のシールである請求項2に記載の3次元位置計測システム。
- 前記円柱状部位には、前記突出端面の中央に凹部が形成され、
前記ピン状部位は、前記基部とは別体であって、前記凹部に着脱可能に固定されている請求項2又は3に記載の3次元位置計測システム。 - 前記複数のカメラは、それぞれ別体であって独立して設置可能に形成されている請求項1〜4の何れか一項に記載の3次元位置計測システム。
- 前記円柱状部位の突出長さは、0.5mm以上1.5mm以下である請求項1〜5の何れか一項に記載の3次元位置計測システム。
- 基部と、前記基部に設けられた複数の反射マーカと、前記基部に設けられた位置特定部と、を備え、複数のカメラから取得した前記複数の反射マーカに関する撮像データに基づいて、三角測量の原理により、3次元座標における前記位置特定部の位置を演算する3次元位置計測システムに用いられる3次元位置計測用プローブであって、
前記基部は、第一表面と、前記第一表面から円柱状に突出した複数の円柱状部位と、前記第一表面のうち少なくとも前記円柱状部位の周囲に形成された反射抑制領域と、を備え、
前記反射マーカは、前記円柱状部位の突出端面を覆うように前記突出端面上に配置されている3次元位置計測用プローブ。 - 赤外線照射可能な複数のカメラと、
複数のマーカと位置特定部とを有するプローブと、
前記複数のカメラから取得した前記複数のマーカに関する撮像データに基づいて、三角測量の原理により、3次元座標における前記位置特定部の位置を演算する演算装置と、
を備える3次元位置計測システムに対して、キャリブレーションの際に用いられるキャリブレータであって、
基部と、前記基部に設けられた3つ以上の反射マーカと、を備え、
前記基部は、第一表面と、前記第一表面から円柱状に突出した3つ以上の円柱状部位と、前記第一表面のうち少なくとも前記円柱状部位の周囲に形成された反射抑制領域と、を有し、
前記反射マーカは、前記円柱状部位の突出端面を覆うように前記突出端面上に配置されているキャリブレータ。
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