JP2021143939A - 三次元形状計測装置 - Google Patents
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Abstract
Description
の第2領域を第1の輝度より低い第2の輝度で投影する分割投影パターンである。ここで、第1位置は、投影手段の夫々で互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。換言すれば、ある投影手段における第1位置は当該投影手段が投影する範囲の手前(当該投影手段に近い位置)であってもよく、他の投影手段における第1位置は当該投影手段が投影する投影範囲の右側であってもよい。
以下、図面を参照して実施形態について説明する。以下に示す実施形態の構成は例示であり、開示の技術は実施形態の構成に限定されない。
まず、図1及び図2を参照して、実施形態に係る三次元形状計測装置1の構成例を説明する。図1は、実施形態に係る三次元形状計測装置のハードウェア構成を示す模式図である。図2は、図1のA−A線における端面図である。
続いて、図5に基づいて制御装置12の機能を説明する。制御装置12は、画像取得部20、三次元形状計測部21、初期化部22及びパラメータ記憶部23を有する。
次元形状を算出する。実施形態では、取得した4枚の画像間におけるプリント基板Oの表面上の一点の位置を表す1ピクセルの位相角を算出する。三次元形状計測部21は、算出した位相角とパラメータ記憶部23が記憶するパラメータとを用いて、当該一点の高さを算出する。三次元形状計測部21は、このような処理を全ピクセルに対して実行することで、観測画像からプリント基板Oの三次元形状を計測する。プリント基板Oの表面上の一点は、「部分領域」の一例である。
角との対応関係(初期位相情報)を生成する。図6は、実施形態において、初期パラメータ生成で用いるターゲット部材の一例を示す図である。図6(A)は、ターゲット部材100の平面図である。図6(B)は、ターゲット部材100の側面図である。図6を参照すると理解できるように、ターゲット部材100は、互いに高さの異なる領域R1、R2、R3、R4、R5が設けられる。領域R1、R2、R3、R4、R5の夫々は、カメラ11の撮影範囲全体に相当する広さを有する。ターゲット部材100の各領域の高さは、例えば、領域R1>領域R2>領域R3>領域R4>領域R5となっている。本明細書において、ターゲット部材100の各領域の高さは、撮影台14を基準として、領域R1の高さをX1、領域R2の高さはX2、領域R3の高さをX3、領域R4の高さをX4、領域R5の高さをX5であるものとする。
図7は、実施形態に係る三次元形状計測装置の初期化処理の流れを例示するフローチャートである。以下、図7を参照して、実施形態に係る三次元形状計測装置の初期化処理の流れについて説明する。
図8は、実施形態における、初期パラメータ生成処理の流れを例示するフローチャートである。図8が例示する処理は、図7のS5の処理に対応する。以下の図8では、プロジェクタ10Aについての初期パラメータ生成処理を例示するが、プロジェクタ10B、10C、10Dについても同様の処理が実行される。以下、図8を参照して、初期化部22による初期パラメータ生成処理の流れについて説明する。
図9は、実施形態におけるティーチング処理の流れを例示するフローチャートである。図9に例示する処理は、例えば、図7に例示する初期化処理の後に実行される。以下、図9を参照して、実施形態におけるディーチング処理の流れについて説明する。
2によってパラメータ記憶部23に記憶される。
図10は、実施形態に係る三次元形状計測装置による計測処理の流れを例示するフローチャートである。以下、図10を参照して、三次元形状計測装置1による計測処理について説明する。
プリント基板Oには、反射率の高い部品や反射率の低い部品が混在していることが多い。このようなプリント基板Oに対して単一の輝度のパターンを投影すると、計測に好ましい観測画像が取得できない場合がある。このような問題を回避するため、例えば、プロジェクタ10夫々に、第1の光量でパターンを投影させた状態で観測画像を取得し、また、第2の光量でパターンを投影させた状態で観測画像を取得する方法が考えられる。このような方法で観測画像を取得すると、プリント基板Oの撮影回数は、プロジェクタ10の台数と光量を切り替える回数(「第1の光量」と「第2の光量」の2)、位相を変えて撮影する数(π/2ずつ変えて4回)の積となるため、プロジェクタ10が4台の場合には、32回の撮影が実行されることになる。本実施形態では、第1の光量となる領域B1と第2の光量となる領域B2を含む分割パターンを投影するため、一度の撮影で第1の光量と第2の光量の2種類の光量についての撮影が可能となる。そのため、本実施形態では、光量の切り替えが発生しなくなるため、プリント基板Oの撮影回数を16回に減少させることが可能となる。プリント基板Oの撮影回数を減少させることができるため、本実施形態に係る三次元形状計測装置1は、計測時間の長時間化を抑制することができる。
板Oに対して投影すると、プリント基板O上の全ての領域は、第1の光量及び第2の光量の双方のパターンが投影されることになる。そのため、プリント基板O上に異なる反射率の部材がある場合であっても、第1の光量のパターン及び第2の光量のパターンの少なくともいずれかによって、当該部材の計測に好ましい撮像を得ることができる。
実施形態では、4台のプロジェクタ10を用いることで、4方向からプリント基板Oに対して分割パターンの投影を行った。しかしながら、プロジェクタ10の台数は4台に限定されるわけではない。三次元形状計測装置1は、4台より多いプロジェクタ10を備え、4方向よりも多い様々な方向からプリント基板Oに分割パターンを投影してもよい。また、三次元形状計測装置1は、3台以下のプロジェクタ10を備えてもよい。
10・・・プロジェクタ
11・・・カメラ
12・・・制御装置
20・・・画像取得部
21・・・三次元形状計測部
22・・・初期化部
23・・・パラメータ記憶部
O・・・プリント基板
Claims (5)
- 計測対象に対して、互いに異なる方向からパターンを投影する複数の投影手段と、
前記複数の投影手段の夫々について、前記パターンが投影された前記計測対象の撮像を取得する撮影手段と、
前記撮像を処理することで、前記計測対象の部分領域の高さを計測する計測手段と、を備え、
前記投影手段の夫々が投影するパターンは、前記投影手段の夫々との相対的な位置が第1位置である第1領域を第1の輝度で投影し、残りの第2領域を第1の輝度より低い第2の輝度で投影する分割投影パターンである、
三次元形状計測装置。 - 前記計測手段は、前記複数の投影手段の夫々について取得した前記撮像の夫々を基に計測した前記部分領域の高さの平均を、前記部分領域の高さとする、
請求項1に記載の三次元形状計測装置。 - 前記計測手段は、前記複数の投影手段の夫々について取得した前記撮像のうち、前記部分領域の輝度が所定範囲内である撮像を基に、前記部分領域の高さを算出する、
請求項1または2に記載の三次元形状計測装置。 - 前記複数の投影手段の夫々は、所定の位相のパターンを前記計測対象に投影し、
前記計測手段は、前記複数の投影手段の夫々について取得した前記撮像の夫々において、前記部分領域の位相を基に信頼度を算出し、算出した前記信頼度が所定範囲内である撮像を基に、前記部分領域の高さを算出する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の三次元形状計測装置。 - 前記第1領域と前記第2領域の境界線は、前記複数の投影手段の夫々の光軸と前記計測対象との交点を通る、
請求項1から4のいずれか一項に記載の三次元形状計測装置。
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- 2020-03-12 JP JP2020042767A patent/JP2021143939A/ja active Pending
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