JP2605135B2 - 3D shape measuring device - Google Patents

3D shape measuring device

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JP2605135B2
JP2605135B2 JP3451789A JP3451789A JP2605135B2 JP 2605135 B2 JP2605135 B2 JP 2605135B2 JP 3451789 A JP3451789 A JP 3451789A JP 3451789 A JP3451789 A JP 3451789A JP 2605135 B2 JP2605135 B2 JP 2605135B2
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deformed
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fringes
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隆 肥塚
健二 秋山
幸雄 小林
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株式会社エイ・ティ・アール通信システム研究所
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は立体形状の測定装置に関し、特に、コンピ
ュータグラフィックスやロボット工学において物体の立
体形状をデータベース化したり、立体形状を認識したり
するとめに、物体の立体形状を自動的に計算機に入力す
るための立体形状の測定装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a three-dimensional shape, and more particularly to a computer graphics or robotics technique which converts a three-dimensional shape of an object into a database or recognizes a three-dimensional shape. The present invention also relates to a three-dimensional shape measuring device for automatically inputting a three-dimensional shape of an object to a computer.

[従来の技術] 第3図はモアレ縞を生成させるための代表的な方法で
ある投影法を説明するための図である。まず、第3図を
参照して、モアレ縞を用いた物体の立体形状を測定する
方法について説明する。第3図において、測定対象物1
から所定距離離れた位置に基準格子2が設けられ、基準
格子2の近傍に光源3が配置されている。また、基準格
子2と測定対象物1との間にはレンズ4が配置されてい
る。したがって、光源3から照射された光は基準格子2
を通り、レンズ4によって測定対象物1上に投影され
る。それによって、測定対象物1上には基準格子2の影
(以下、変形格子像と称する)が投影される。
[Prior Art] FIG. 3 is a view for explaining a projection method which is a typical method for generating moire fringes. First, a method for measuring the three-dimensional shape of an object using moire fringes will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the measurement object 1
A reference grid 2 is provided at a position separated from the reference grid by a predetermined distance, and a light source 3 is arranged near the reference grid 2. Further, a lens 4 is arranged between the reference grating 2 and the measurement object 1. Therefore, the light emitted from the light source 3 is
And is projected onto the measurement object 1 by the lens 4. Thereby, a shadow of the reference grating 2 (hereinafter, referred to as a deformed grating image) is projected on the measurement target 1.

基準格子2に隣接して観察格子5が配置される。この
観察格子5は変形格子像と干渉させてモアレ縞を生成さ
せるためのものである。観察格子5と測定対象物1との
間にはレンズ6が配置されていて、このレンズ6は変形
格子像を観察格子5上に結像させる。観察格子5上に生
成されたモアレ縞はレンズカメラ7によって撮影され
る。なお、第3図において8はモアレ縞として観察され
る等高線であり、Nはそれぞれのモアレ縞の次数を示
し、ZNは次数Nのモアレ縞が生成される位置であり、格
子線位置を基準としている。
An observation grating 5 is arranged adjacent to the reference grating 2. The observation grating 5 is for generating moire fringes by causing interference with the deformed grating image. A lens 6 is arranged between the observation grating 5 and the measurement target 1, and this lens 6 forms a deformed grating image on the observation grating 5. Moire fringes generated on the observation grating 5 are photographed by the lens camera 7. In FIG. 3, reference numeral 8 denotes contour lines observed as moiré fringes, N denotes the order of each moiré fringe, Z N denotes a position at which moiré fringes of order N are generated, and the grid line position is used as a reference. And

モアレ縞は、基準格子2を測定対象物1の手前に置
き、点または線光源3よりレンズ4で測定対象物1の表
面に基準格子2の変形格子像を結像させ、その変形格子
像をさらに観察格子5を介して光源3と同じ高さの位置
からレンズ6で結像させたとき、変形格子材と観察格子
5の空間周波数変調の結果生成される干渉縞であり、こ
の干渉縞が測定対象物1の立体形状を地図の等高線のご
とく表わす。
The moiré fringes are obtained by placing the reference grating 2 in front of the object 1 to be measured, and forming a modified grating image of the reference grating 2 on the surface of the object 1 by a lens 4 from a point or line light source 3. Further, when an image is formed by the lens 6 from the position at the same height as the light source 3 via the observation grating 5, the interference fringes are generated as a result of spatial frequency modulation between the deformed grating material and the observation grating 5. The three-dimensional shape of the measurement object 1 is represented as contour lines on a map.

また、上述の方法の他に、測定対象物1の表面にでき
た変形格子像のみをテレビカメラで撮影しておき、この
撮影した変形格子像に必要に応じて、変形格子像を生成
させた基準格子2と光学的に等価な格子間隔を有する格
子を重ねたり、あるいは該格子間隔で変形格子像をサン
プリングしたりして、測定対象物1のモアレ縞を生成さ
せる方法も知られている。
In addition to the above-described method, only a deformed lattice image formed on the surface of the measuring object 1 was photographed by a television camera, and a deformed lattice image was generated as necessary for the photographed deformed lattice image. It is also known to generate a moiré fringe of the measurement object 1 by superimposing a grating having a grating interval optically equivalent to the reference grating 2 or by sampling a deformed grating image at the grating interval.

[発明が解決しようとする課題] ところで、モアレ縞を用いて物体の立体形状を求める
には、モアレ縞の等高線から3次元の位置座標を求める
必要がある。モアレ縞の奥行方向の座標は次数Nのモア
レ縞が生成される位置の基準格子2からの距離ZN,光源
3とテレビカメラ7の光軸間の距離をl,基準格子間隔を
p,格子面とレンズ4の主点間の距離をa,モアレ縞の次数
をNとすると、 ZN=a・l/p・N …(1) ただし、N=1,2… によって求められる。ここで、a,p,lの値は撮影条件お
よび格子間隔により求めることができるが、次数Nの値
は求めることができない。或る1つの縞の次数の値、す
なわち絶対次数が求められれば、その他の縞の次数は基
準格子2または観察格子5の位置を基準となる値に設定
して生成させたモアレ縞と、前記位相をシフトさせて生
成させたモアレ縞とを比較し、モアレ縞の移動方向から
凹凸の判定を行ない、縞と縞との相対的な奥行の関係を
知ることにより決定することができる。この縞の絶対次
数を求める方法を第4図を参照して説明する。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in order to obtain a three-dimensional shape of an object using moire fringes, it is necessary to obtain three-dimensional position coordinates from contour lines of the moire fringes. The coordinates of the moire fringes in the depth direction are the distance Z N from the reference grid 2 at the position where moiré fringes of order N are generated, the distance l between the light source 3 and the optical axis of the television camera 7 and the reference grid spacing.
Assuming that p, the distance between the lattice plane and the principal point of the lens 4 is a, and the order of the moiré fringes is N, Z N = a / l / p · N (1) where N = 1, 2,. . Here, the values of a, p, and l can be obtained based on the imaging conditions and the lattice spacing, but the value of the order N cannot be obtained. If the value of the order of a certain fringe, that is, the absolute order, is obtained, the order of the other fringes is the moire fringe generated by setting the position of the reference grating 2 or the observation grating 5 to a reference value, and It can be determined by comparing the moire fringes generated by shifting the phase, determining the unevenness from the moving direction of the moire fringes, and knowing the relative depth relationship between the fringes and the fringes. A method for obtaining the absolute order of the stripe will be described with reference to FIG.

第4図は絶対次数を求めるための従来方法を説明する
ための図であり、物体の投影された基準格子2の変形格
子像の一部101が表わされており、基準格子2にはマー
ク102が付されている。103は観察格子の一部であり、10
4は変形格子像を観察格子に透かして見たときに観察さ
れるモアレ縞である。また、kは基準格子2においてマ
ークを付した格子の番号であり、nは観察格子において
前記マークを付した格子を透かして見ている格子の番号
である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional method for obtaining an absolute order, in which a part 101 of a deformed grid image of a reference grid 2 projected on an object is shown. 102 is attached. 103 is part of the observation grid and 10
Reference numeral 4 denotes moiré fringes observed when the deformed lattice image is viewed through the observation lattice. Also, k is the number of the grid with a mark in the reference grid 2, and n is the number of the grid in the observation grid that is seen through the grid with the mark.

基準格子の2の一部にマーク102を付けておいて、物
体に投影して撮影した変形格子像からマーク102の付い
たマーク101を光走査などで測定し、観察格子の中のn
番目の格子103を重ねて見れば、モアレ縞104の絶対次数
は、マークの付いた格子の番号kとマークの付いた格子
を重ねて見ている格子の番号との差から判定することが
できる。しかしながら、このような方法ではマークを付
けた特殊な格子を製作する必要があり、さらにマークを
検出するための光走査用の装置や処理が必要なため、装
置そのものも全体的に複雑となってしまい、保守性,経
済性,実現性の観点から問題が多いという欠点があっ
た。
A mark 102 is attached to a part of the reference grating 2, and a mark 101 with the mark 102 is measured by optical scanning or the like from a deformed grating image projected and photographed on an object, and n in the observation grating is measured.
If the third lattice 103 is viewed in an overlapping manner, the absolute order of the moiré fringes 104 can be determined from the difference between the number k of the marked lattice and the number of the lattice in which the marked lattice is viewed in an overlapping manner. . However, in such a method, it is necessary to manufacture a special grating with a mark, and furthermore, an apparatus and a process for optical scanning for detecting the mark are required, so that the apparatus itself becomes complicated as a whole. As a result, there is a drawback that there are many problems from the viewpoint of maintainability, economy and feasibility.

それゆえに、この発明の主たる目的は、モアレ縞を用
いた立体形状測定において、モアレ縞の絶対次数を精度
良く求め、かつ測定対象物の立体形状を正確に求めるこ
とのできるような立体形状の測定装置を提供することで
ある。
Therefore, a main object of the present invention is to measure a three-dimensional shape using a moiré fringe with high accuracy, and to obtain an absolute order of the moiré fringe with high accuracy, and to accurately obtain a three-dimensional shape of a measurement object. It is to provide a device.

[課題を解決するための手段] この発明は立体形状の測定装置であって、物体にモア
レ縞を生成するモアレ縞生成手段と、生成されたモアレ
縞を入力するモアレ縞入力手段と、物体にスリットパタ
ーンを投影する投影手段と、投影されたスリットパター
ンの変形スリット像を入力する変形スリット像入力手段
と、入力された変形スリット像の信号をサンプリングす
るサンプリング手段と、サンプリングされた変形スリッ
ト像を細線化する細線化手段と、入力されたモアレ縞と
細線化手段によって細線化された変形スリット像を重ね
合わせる加算手段と、重ね合わされた画像から交点を検
出する交点検出手段と、検出された交点の座標から該交
点の3次元座標を計算する3次元座標計算手段を備えて
構成される。
[Means for Solving the Problems] The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus, comprising: a moiré fringe generating unit for generating moiré fringes on an object; a moiré fringe input unit for inputting the generated moiré fringes; Projecting means for projecting the slit pattern, deformed slit image input means for inputting a deformed slit image of the projected slit pattern, sampling means for sampling a signal of the inputted deformed slit image, and sampling the deformed slit image Thinning means for thinning, adding means for overlapping the input moiré fringe with the deformed slit image thinned by the thinning means, intersection detecting means for detecting an intersection from the superimposed image, and the detected intersection And a three-dimensional coordinate calculating means for calculating the three-dimensional coordinates of the intersection from the coordinates of.

[作用] この発明にかかる立体形状の測定装置は、測定対象物
体に基準格子を投影して生成されたモアレ縞とスリット
パターンを投影して生成された変形スリット像を重ね合
わせた画像からモアレ縞と変形スリット像との交点を求
め、交点の奥行座標を三角測量の原理により求め、モア
レ縞の絶対次数を検出する。
[Operation] The three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention uses a moire fringe from an image obtained by superimposing a moire fringe generated by projecting a reference grating on a measurement target object and a deformed slit image generated by projecting a slit pattern. The intersection between the image and the deformed slit image is determined, the depth coordinate of the intersection is determined based on the principle of triangulation, and the absolute order of the moire fringes is detected.

従来の方法では、絶対次数を求めるために基準格子に
マークを付けたり、予め物体上の或る点を基準点として
別に測定しておく方法を用いていたが、この発明では基
準格子を投影して生成されたモアレ縞とスリットパター
ンを投影して生成された変形スリット像を重ね合わせた
画像からモアレ縞と変形スリット像との交点を求め、交
点の奥行座標を三角測量の原理により求め、モアレ縞の
絶対次数を検出するという点が異なる。
In the conventional method, a mark is added to the reference grid to determine the absolute order, or a method of separately measuring a certain point on the object as a reference point in advance is used. The intersection of the moiré fringes and the deformed slit image is obtained from an image obtained by superimposing the moiré fringes generated by the projection of the slit pattern and the deformed slit image generated by projecting the slit pattern, and the depth coordinates of the intersections are obtained by the principle of triangulation. The difference is that the absolute order of the fringes is detected.

[発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例の概略ブロック図であ
る。第1図を参照して、この発明の一実施例の構成につ
いて説明する。プロジェクタ111は基準格子パターンを
投影するためのものであり、プロジェクタ112はスリッ
トパターンを投影するためのものである。これらのプロ
ジェクタ111,112はパターン切換器113によって物体上に
投影するパターンが切換えられる。物体に投影された基
準格子パターンの変形格子像ならびにスリットパターン
の変形スリット像はテレビカメラ12によって撮影され
る。
FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the configuration of one embodiment of the present invention will be described. The projector 111 is for projecting a reference grid pattern, and the projector 112 is for projecting a slit pattern. The pattern to be projected on the object is switched between the projectors 111 and 112 by the pattern switch 113. The deformed grid image of the reference grid pattern and the deformed slit image of the slit pattern projected on the object are captured by the television camera 12.

テレビカメラ12は基準格子パターンの変形格子像なら
びにスリットパターンの変形スリット像を撮影すると、
アナログ映像信号を出力してA/D変換器13に与える。A/D
変換器13はテレビカメラ12の出力のアナログ映像信号を
サンプリングするためのものである。A/D変換器13のサ
ンプリング出力はフィルタ14に入力されて量子化ノイズ
が除去される。
When the TV camera 12 captures the deformed grid image of the reference grid pattern and the deformed slit image of the slit pattern,
An analog video signal is output and provided to the A / D converter 13. A / D
The converter 13 is for sampling an analog video signal output from the television camera 12. The sampling output of the A / D converter 13 is input to a filter 14 to remove quantization noise.

格子パターン発生器15は電子的に格子パターンを発生
するためのものであり、その出力を乗算器17に与える。
乗算器17は電子的な格子パターンと変形格子像とを乗算
することによりモアレ縞を生成するものである。乗算器
17の出力はローパスフィルタ19に与えられ、出力画像か
ら変形格子像や電子的に発生させた格子パターンなどの
空間周波数の高い成分が取除かれ、モアレ縞のみが抽出
される。ローパスフィルタ11の出力画像はしきい値処理
部21に与えられ、2値化される。2値化されたモアレ縞
の出力画像は細線化処理部22に与えられ、細線化されて
加算器23に与えられる。
The grid pattern generator 15 is for generating a grid pattern electronically, and outputs its output to the multiplier 17.
The multiplier 17 generates moiré fringes by multiplying the electronic grid pattern by the deformed grid image. Multiplier
The output of 17 is applied to a low-pass filter 19, where components having a high spatial frequency, such as a deformed grid image and an electronically generated grid pattern, are removed from the output image, and only moire fringes are extracted. The output image of the low-pass filter 11 is provided to a threshold processing unit 21 and is binarized. The binarized moire fringe output image is supplied to a thinning processing unit 22, which is thinned and supplied to an adder 23.

前述のフィルタ14の出力はしきい値処理部211にも入
力される。このしきい値処理部211は物体を撮影した画
像から変形スリット像のみを抽出するものであり、その
出力は細線化処理部212に与えられて変形スリット像が
細線化される。細線化された変形スリット像は加算器23
に与えられ、細線化されたモアレ縞の画像と同じく細線
化された変形スリット像の画像が重ね合わされる。加算
器23の出力は交点検出処理部24に与えられ、モアレ縞の
画像と変形スリット像の画像を重ね合わせた画像からモ
アレ縞と変形スリット像との交点が検出される。
The output of the above-described filter 14 is also input to the threshold processing unit 211. The threshold value processing unit 211 extracts only a deformed slit image from an image of an object. The output is supplied to a thinning processing unit 212 to thin the deformed slit image. The thinned deformed slit image is added to the adder 23.
Are superimposed on the thinned deformed slit image similarly to the thinned moire fringe image. The output of the adder 23 is supplied to the intersection detection processing unit 24, and the intersection of the moiré fringe and the deformed slit image is detected from an image obtained by superimposing the image of the moiré fringe and the image of the deformed slit image.

交点検出処理部24によって検出されたモアレ縞と変形
スリット像との交点は3次元座標検出処理部241に与え
られ、交点の3次元座標が求められる。求められた3次
元座標は次数判定処理部242に入力され、モアレ縞の次
数が判定される。また、加算器23によって重ね合わされ
たモアレ縞の画像と細線化された変形スリット像の画像
は、画像表示装置25に与えられてモアレ縞や変形スリッ
ト像が表示されるとともに、画像蓄積装置26に与えられ
てモアレ縞および等高線などの画像データが保存され
る。
The intersection of the moire fringes detected by the intersection detection processing unit 24 and the deformed slit image is given to the three-dimensional coordinate detection processing unit 241 and the three-dimensional coordinates of the intersection are obtained. The obtained three-dimensional coordinates are input to the order determination processing unit 242, and the order of the moiré fringes is determined. Further, the image of the moire fringes superimposed by the adder 23 and the image of the thinned deformed slit image are provided to the image display device 25, where the moiré fringes and the deformed slit image are displayed and the image storage device 26 is displayed. The image data such as moire fringes and contour lines is stored.

次に、第1図を参照して、この発明の一実施例の具体
的な動作について説明する。プロジェクタ111から基準
格子パターンならびにプロジェクタ112からスリットパ
ターンがそれぞれ測定対象物に投影され、テレビカメラ
12によって変形格子像と変形スリット像が撮影される。
その際、パターン切換器113によって投影すべきパター
ンが選択される。テレビカメラ12は測定対象物を投影
し、このテレビカメラ12から出力されたアナログ映像信
号はA/D変換器13によって離散化,量子化され、フィル
タ14によって量子化ノイズが除去された後、格子パター
ン発生器15によって発生された電子的な格子パターンが
乗算器17によって変形格子像と重ね合わされてモアレ縞
が生成される。
Next, a specific operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The reference grid pattern from the projector 111 and the slit pattern from the projector 112 are projected onto the measurement object, respectively, and the television camera
A deformed lattice image and a deformed slit image are photographed by 12.
At this time, a pattern to be projected is selected by the pattern switch 113. The television camera 12 projects an object to be measured. The analog video signal output from the television camera 12 is discretized and quantized by an A / D converter 13, and after a quantization noise is removed by a filter 14, The electronic grid pattern generated by the pattern generator 15 is superimposed on the deformed grid image by the multiplier 17 to generate Moire fringes.

なお、テレビカメラ12の前に基準格子パターンと等価
な観察格子を設置して変形格子像を撮影しても同一のモ
アレ縞を得ることができる。乗算器17によって乗算され
た電子的な格子パターンと変形格子像はローパスフィル
タ19に与えられ、変形格子像や電子的な格子パターンな
どの空間周波数の高い成分が取除かれ、しきい値処理部
21によってモアレ縞が2値化される。
Note that the same moiré fringes can be obtained even when an observation grid equivalent to the reference grid pattern is installed in front of the television camera 12 and a deformed grid image is taken. The electronic lattice pattern and the modified lattice image multiplied by the multiplier 17 are supplied to a low-pass filter 19, where components having a high spatial frequency, such as the modified lattice image and the electronic lattice pattern, are removed.
The moiré fringes are binarized by 21.

一方、変形スリット像を撮影した画像に関しては、し
きい値処理部211によって変形スリット像のみに相当す
る信号が取出され、さらに細線化処理部212によって変
形スリット像が細線化される。2値化されたモアレ縞の
画像および同じく2値化された変形スリット像は加算器
23によって加え合わされ、交点検出処理部24によってモ
アレ縞および変形スリット像の交点が検出され、3次元
座標検出処理部241において各交点の3次元座標が三角
測量の原理により計算される。
On the other hand, with respect to the image obtained by capturing the deformed slit image, a signal corresponding to only the deformed slit image is extracted by the threshold processing unit 211, and the deformed slit image is thinned by the thinning processing unit 212. The binarized moire fringe image and the binarized deformed slit image are also added to each other.
The intersections of the moire fringes and the deformed slit images are detected by the intersection detection processing unit 24, and the three-dimensional coordinates of each intersection are calculated by the three-dimensional coordinate detection processing unit 241 according to the principle of triangulation.

各交点について得られた3次元座標のうち、z座標を
用いて各交点を含むモアレ縞のz座標あるいは絶対次数
が次数判定処理部242によって求められる。なお、交点
を持たないモアレ縞については、交点を持つモアレ縞と
交点を持たないモアレ縞との相対次数を求めることがで
きるので、同様にして絶対次数を求めることができる。
Of the three-dimensional coordinates obtained for each intersection, the z-coordinate or the absolute order of the moiré fringe including each intersection is obtained by the order determination processing unit 242 using the z-coordinate. As for the moiré fringes having no intersection, the relative order between the moiré fringe having the intersection and the moiré fringe having no intersection can be obtained, and thus the absolute order can be obtained in the same manner.

モアレ縞の相対次数を求めるには、たとえば格子パタ
ーン発生器15において格子パターンの位相を或る方向に
所定量だけシフトさせてモアレ縞を生成し、位相をシフ
トさせないモアレ縞に対して位相をシフトさせることに
より、どちらの方向に移動したかを検出する方法があ
る。得られた画像は画像表示装置25において表示される
とともに、画像蓄積装置26によって保存される。
To determine the relative order of the moiré fringes, for example, the grating pattern generator 15 shifts the phase of the grating pattern in a certain direction by a predetermined amount to generate moiré fringes, and shifts the phase with respect to the moiré fringes that do not shift the phase. Then, there is a method of detecting in which direction the movement has been made. The obtained image is displayed on the image display device 25 and stored by the image storage device 26.

なお、たとえばモアレ縞を赤色に、変形スリット像を
青色にそれぞれ色分けして同時に表示すると、両者の互
いに重ね合った共通部分は紫色に表示され、直ちに目視
により両者の交点を確認することができる。さらに、濃
淡を変化させて表示して確認することができることは明
らかである。
If, for example, the moiré fringes are displayed in red and the deformed slit image is displayed in blue and simultaneously displayed, the common portion of the two overlapped with each other is displayed in purple, and the intersection of the two can be immediately visually confirmed. Further, it is apparent that the display can be confirmed by changing the shading.

第2図は光切断法により3次元座標を求めることので
きる原理を説明するための図であり、光切断法による物
体の偏角θ方向の輪郭線データを計測するための原理図
である。第2図において、テーブル101の上には計測対
象物体102が置かれていて、図示しないスリット光発生
装置からスリット光103が計測対象物102上に投影され
る。すると、計測対象物102上には変形スリット像105と
してのスリット光投影部分(円柱座標系(r,θ,z)の偏
角θ方向の輪郭線データ)が生成される。そして、計測
対象物102の表面形状に応じて変形スリット像105がテレ
ビカメラ201によって撮影される。スリット光103とテレ
ビカメラ201との光軸は一定の角度を有しており、テレ
ビカメラ201によって撮影された画像上の変形スリット
像105の位置から三角測量の原理を用いて変形スリット
像105の3次元位置が計算される。このようにして、計
測対象物102の任意の偏角θ方向の3次元座標値を光切
断法によって計測することができる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle by which the three-dimensional coordinates can be obtained by the light-section method, and is a principle diagram for measuring contour data in the declination θ direction of an object by the light-section method. In FIG. 2, a measurement target object 102 is placed on a table 101, and slit light 103 is projected onto the measurement target 102 from a slit light generation device (not shown). Then, a slit light projection portion (contour line data in the argument θ direction of the cylindrical coordinate system (r, θ, z)) as the deformed slit image 105 is generated on the measurement object 102. Then, the deformed slit image 105 is photographed by the television camera 201 according to the surface shape of the measurement object 102. The optical axis of the slit light 103 and the television camera 201 has a fixed angle, and the position of the modified slit image 105 on the image taken by the television camera 201 is used to form the modified slit image 105 using the principle of triangulation. A three-dimensional position is calculated. In this way, the three-dimensional coordinate value of the measurement target object 102 in an arbitrary declination θ direction can be measured by the light section method.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、基準格子を物体に
投影して撮映した画像から生成したモアレ縞とスリット
パターンを物体に投影して撮影した画像から生成した変
形スリット像との交点を検出し、交点の3次元座標値を
三角測量により求めることにより、モアレ縞の絶対次数
を求め、正確に物体の立体形状を測定することができ
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, moire fringes generated from an image captured by projecting a reference grating onto an object and a deformed slit generated from an image captured by projecting a slit pattern onto the object By detecting the intersection with the image and determining the three-dimensional coordinate value of the intersection by triangulation, the absolute order of the moire fringes can be determined, and the three-dimensional shape of the object can be accurately measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例の概略ブロック図である。
第2図は光切断法の原理を説明するための図である。第
3図は従来の投影法の原理図である。第4図は絶対次数
を求めるための従来方法を説明するための図である。 図において、12はテレビカメラ、13はA/D変換器、14は
フィルタ、15は格子パターン発生器、17は乗算器、19は
ローパスフィルタ、21,211はしきい値処理部、22,212は
細線化処理部、23は加算器、24は交点検出処理部、25は
画像表示装置、26は画像蓄積装置、111,112はプロジェ
クタ、113はパターン切換器、241は3次元座標検出処理
部、242は次数判定処理部を示す。
FIG. 1 is a schematic block diagram of one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the light sectioning method. FIG. 3 is a diagram showing the principle of a conventional projection method. FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional method for obtaining an absolute order. In the figure, 12 is a TV camera, 13 is an A / D converter, 14 is a filter, 15 is a lattice pattern generator, 17 is a multiplier, 19 is a low-pass filter, 21, 211 are threshold processing units, and 22, 212 are thinning processing. , 23 is an adder, 24 is an intersection detection processing unit, 25 is an image display device, 26 is an image storage device, 111 and 112 are projectors, 113 is a pattern switcher, 241 is a three-dimensional coordinate detection processing unit, and 242 is an order determination process. Indicates a part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 幸雄 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 5番地 株式会社エイ・ティ・アール通 信システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−65753(JP,A) 特開 昭60−257306(JP,A) 特開 昭61−169702(JP,A) 特開 昭61−241612(JP,A) 特開 平1−221612(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yukio Kobayashi 5th Sanraya, Iniya, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto Pref. (JP, A) JP-A-60-257306 (JP, A) JP-A-61-169702 (JP, A) JP-A-61-241612 (JP, A) JP-A-1-221612 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】物体にモアレ縞を生成するモアレ縞生成手
段、 前記モアレ縞生成手段によって生成されたモアレ縞を入
力するモアレ縞入力手段、 前記物体にスリットパターンを投影する投影手段、 前記投影手段によって投影されたスリットパターンの変
形スリット像を入力する変形スリット像入力手段、 前記変形スリット像入力手段によって入力された変形ス
リット像の信号をサンプリングするサンプリング手段、 前記サンプリング手段によってサンプリングされた変形
スリット像を細線化する細線化手段、 前記モアレ縞入力手段から入力されたモアレ縞と前記細
線化手段によって細線化された変形スリット像を重ね合
わせる加算手段、 前記加算手段によって重ね合わされた画像から交点を検
出する交点検出手段、および 前記交点検出手段によって検出された交点の座標から該
交点の3次元座標を計算する3次元座標計算手段を備え
た、立体形状の測定装置。
1. Moiré fringe generating means for generating moiré fringes on an object; moiré fringe input means for inputting moiré fringes generated by the moiré fringe generation means; projection means for projecting a slit pattern on the object; A deformed slit image input means for inputting a deformed slit image of the slit pattern projected by the deformed slit image, a sampling means for sampling a signal of the deformed slit image input by the deformed slit image input means, a deformed slit image sampled by the sampling means Thinning means for thinning, moiré fringe input from the moiré fringe input means and an adding means for overlapping the deformed slit image thinned by the thinning means, and detecting an intersection from the image overlapped by the adding means. Intersection detecting means, and the intersection detecting means With a three-dimensional coordinate calculation means for calculating three-dimensional coordinates of intersection points from the detected intersection of coordinates by the measuring device of the three-dimensional shape.
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