JP2737271B2 - 表面三次元形状測定方法及びその装置 - Google Patents
表面三次元形状測定方法及びその装置Info
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- JP2737271B2 JP2737271B2 JP17796589A JP17796589A JP2737271B2 JP 2737271 B2 JP2737271 B2 JP 2737271B2 JP 17796589 A JP17796589 A JP 17796589A JP 17796589 A JP17796589 A JP 17796589A JP 2737271 B2 JP2737271 B2 JP 2737271B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は表面三次元形状測定方法及びその装置に関す
るものである。
るものである。
［従来の技術］ 従来の板ガラス，曲面ガラス等の三次元形状測定は、
接触式プローブを対象物体表面に沿って点計測を繰り返
し、その形状を求める方式が一般的である。しかし、こ
の方法は、測定時間が長く、また接触による対象物体の
形状変化を免れないという欠点を有していた。
接触式プローブを対象物体表面に沿って点計測を繰り返
し、その形状を求める方式が一般的である。しかし、こ
の方法は、測定時間が長く、また接触による対象物体の
形状変化を免れないという欠点を有していた。
［発明が解決しようとする課題］ このような欠点を解消するため、非接触の表面三次元
形状測定法がいくつか提案されている。
形状測定法がいくつか提案されている。
その一つとして、格子パターンを対象物体に投影し、
物体上の格子パターンから物体の形状を求める方法が提
案されているが、これは対象物体表面が粗面であること
を必要としたため、ガラスの様な光反射性を有する物体
には適用できなかった。又、光反射性を有する面の表面
形状測定方法及び装置としては、特開昭56−158904号に
より板状部材の面角度測定方法が提案されている。この
方法，装置では板状部材にレーザー光線を直接投影し、
その反射角度を発光装置付近に設けられたマトリックス
状に配列された受光装置により検知し、面傾斜角度を求
めている。つまり、この方法，装置ではレーザー光の指
向性が高いため、測定対象物の形状が発光，受光装置の
位置によって限定される。そのため、複雑な形状をした
測定対象物を測定するには、数多くの受光装置が必要と
なるという問題を有していた。
物体上の格子パターンから物体の形状を求める方法が提
案されているが、これは対象物体表面が粗面であること
を必要としたため、ガラスの様な光反射性を有する物体
には適用できなかった。又、光反射性を有する面の表面
形状測定方法及び装置としては、特開昭56−158904号に
より板状部材の面角度測定方法が提案されている。この
方法，装置では板状部材にレーザー光線を直接投影し、
その反射角度を発光装置付近に設けられたマトリックス
状に配列された受光装置により検知し、面傾斜角度を求
めている。つまり、この方法，装置ではレーザー光の指
向性が高いため、測定対象物の形状が発光，受光装置の
位置によって限定される。そのため、複雑な形状をした
測定対象物を測定するには、数多くの受光装置が必要と
なるという問題を有していた。
［課題を解決するための手段］ 本発明は前述の課題を解決すべくなされたものであ
り、光を反射する面を有する被測定物表面に、実質的に
点状であって複数のあるいは移動可能な散乱光源から発
せられた光を照射し、その反射光線を光入射方向を特定
し得る受光装置で受光し、上記光源及び受光装置の位
置、上記光入射方向並びに被測定物と受光装置の概略距
離から被測定物表面の傾きを知ることによって被測定物
の表面三次元形状を測定することを特徴とする表面三次
元形状測定方法及びその装置を提供するものである。
り、光を反射する面を有する被測定物表面に、実質的に
点状であって複数のあるいは移動可能な散乱光源から発
せられた光を照射し、その反射光線を光入射方向を特定
し得る受光装置で受光し、上記光源及び受光装置の位
置、上記光入射方向並びに被測定物と受光装置の概略距
離から被測定物表面の傾きを知ることによって被測定物
の表面三次元形状を測定することを特徴とする表面三次
元形状測定方法及びその装置を提供するものである。
［作用］ 本発明においては、光の反射方向を測定することによ
り、光反射を有する被測定物の表面三次元形状を測定す
る際、光源として位置が既知の実質的に点状の散乱光源
を用いているため、受光装置を多数必要とすることがな
く、能率良く、被測定物の表面三次元形状が測定し得る
ものである。
り、光反射を有する被測定物の表面三次元形状を測定す
る際、光源として位置が既知の実質的に点状の散乱光源
を用いているため、受光装置を多数必要とすることがな
く、能率良く、被測定物の表面三次元形状が測定し得る
ものである。
［実施例］ 以下に本発明の１つの実施例について説明する。第１
図は本発明の基本的構成の概略的斜視図であり、１は被
測定物のガラス、２は点状の散乱光源で例えばスクリー
ン３上にレーザスキャナー４などによって正確に位置認
識されながらレーザー光を照射したもの等が用いられ
る。５はビデオ等のカメラで、点状の光源２からの光線
がガラス１の表面で反射された像を撮像する。実施例に
おける点状散乱光源２を発生させるスクリーン３の大き
さは、被測定物であるガラス１の大きさや形状、そして
ガラス１とスクリーン３との距離L1,カメラ５の位置に
よって適宜選択される。具体的には、被測定物のガラス
１が例えば自動車に組み付けるサイドウィンドウ程度の
ものであれば、スクリーン３の真中にカメラ５を配置
し、カメラ５をガラス１の真上2m程度の所にそれぞれを
配設するとスクリーン３の大きさは3m×3m程度となる。
本発明の装置においては被測定物のガラス１とカメラ５
との距離を大きくとることが精度向上の為望ましい。
図は本発明の基本的構成の概略的斜視図であり、１は被
測定物のガラス、２は点状の散乱光源で例えばスクリー
ン３上にレーザスキャナー４などによって正確に位置認
識されながらレーザー光を照射したもの等が用いられ
る。５はビデオ等のカメラで、点状の光源２からの光線
がガラス１の表面で反射された像を撮像する。実施例に
おける点状散乱光源２を発生させるスクリーン３の大き
さは、被測定物であるガラス１の大きさや形状、そして
ガラス１とスクリーン３との距離L1,カメラ５の位置に
よって適宜選択される。具体的には、被測定物のガラス
１が例えば自動車に組み付けるサイドウィンドウ程度の
ものであれば、スクリーン３の真中にカメラ５を配置
し、カメラ５をガラス１の真上2m程度の所にそれぞれを
配設するとスクリーン３の大きさは3m×3m程度となる。
本発明の装置においては被測定物のガラス１とカメラ５
との距離を大きくとることが精度向上の為望ましい。
この実施例においては光源として、スクリーン上にレ
ーザー光を照射したものを用いているが、本発明におい
ては、光源の位置が既知であること，散乱光源であるこ
と，及び被測定物と光源との距離を考慮して実質的に点
光源と見なせれば良いので、この方法に限る必要はな
い。例えばLED等を多数用いること，移動可能なLED等を
用いること、さらにはガラスと光源との距離を十分にと
ることにより、蛍光灯等を本発明における実質的な点光
源として用いることも可能である。
ーザー光を照射したものを用いているが、本発明におい
ては、光源の位置が既知であること，散乱光源であるこ
と，及び被測定物と光源との距離を考慮して実質的に点
光源と見なせれば良いので、この方法に限る必要はな
い。例えばLED等を多数用いること，移動可能なLED等を
用いること、さらにはガラスと光源との距離を十分にと
ることにより、蛍光灯等を本発明における実質的な点光
源として用いることも可能である。
また、受光装置については、実施例においてはカメラ
を用いているがビデオカメラ、スティルカメラ等、反射
光の入射方向を特定し得るものであれば何でも良く、そ
の他にフォトセンサーをマトリックス状に配置したもの
等も好ましく使用できる。
を用いているがビデオカメラ、スティルカメラ等、反射
光の入射方向を特定し得るものであれば何でも良く、そ
の他にフォトセンサーをマトリックス状に配置したもの
等も好ましく使用できる。
以下に本発明の特徴を、光源としてスクリーン上にレ
ーザー光を照射したもの、また受光装置としてビデオカ
メラを用いた場合を例にとって詳細に説明する。
ーザー光を照射したもの、また受光装置としてビデオカ
メラを用いた場合を例にとって詳細に説明する。
第２図は本発明の原理を示す概略図である。スクリー
ン３上の散乱光源2a及び2bはそれぞれ被測定物のガラス
１上の反射溝1a,1bとしてカメラ５の撮像面の7a,7bに撮
像し、カメラ５の視線方向5a,5bの方向に認識される。
カメラ５より、視線方向5aの方向に見える反射像1aの位
置におけるガラス面直度ａはカメラ５の視点６の位置，
散乱光源2aの位置，スクリーン３と反射像1a間の概略距
離L2及びカメラ５から反射像1aを見る時の視線方向5aと
によって求められる。同様にして反射像1bの位置におけ
るガラス面角度ｂもカメラ５の視点６の位置，散乱光源
2bの位置，スクリーン３と反射像1b間の距離L3及びカメ
ラ５から反射像1bを見る時の視線方向5bとによって求め
られる。ここで距離L3は距離L2と反射像1aにおける面角
度a,反射像1a,1b間の距離L4から近似計算により得て、
用いることができるので測定する必要がない。本発明の
方式においては、測定対象物の位置例えば距離L2につい
ての要求測定精度は従来方法において、粗面に格子パタ
ーンを投影して被測定物の表面三次元形状を測定する時
に測定対象物までの距離測定精度が測定機そのものの精
度を決定するのに比べて、大変ゆるく、通常1mm程度で
ある。また、反射像の見える視線方向を正確に同定する
ためにあらかじめ熱線反射ガラス等の反射体を用いて、
光学系に起因する画像歪を考慮するのが好ましい。この
ときは、位置の分かった熱線反射ガラス等の反射板を形
状測定されるガラスに近接して、あるいはガラスの代わ
りに設置し、スクリーン上で座標が既知の輝点がこのガ
ラス面で反射してビデオカメラ等の光学系の撮像面のど
の位置に結像するのかを測定することにより、反射光の
カメラへの入射方向と撮像位置との関係を知ることがで
きる。この方法によれば、受光装置の光学系に起因する
歪を考慮した形で、ガラスからの光の反射方向を得るこ
とができるので、一層の精度の向上が可能である。
ン３上の散乱光源2a及び2bはそれぞれ被測定物のガラス
１上の反射溝1a,1bとしてカメラ５の撮像面の7a,7bに撮
像し、カメラ５の視線方向5a,5bの方向に認識される。
カメラ５より、視線方向5aの方向に見える反射像1aの位
置におけるガラス面直度ａはカメラ５の視点６の位置，
散乱光源2aの位置，スクリーン３と反射像1a間の概略距
離L2及びカメラ５から反射像1aを見る時の視線方向5aと
によって求められる。同様にして反射像1bの位置におけ
るガラス面角度ｂもカメラ５の視点６の位置，散乱光源
2bの位置，スクリーン３と反射像1b間の距離L3及びカメ
ラ５から反射像1bを見る時の視線方向5bとによって求め
られる。ここで距離L3は距離L2と反射像1aにおける面角
度a,反射像1a,1b間の距離L4から近似計算により得て、
用いることができるので測定する必要がない。本発明の
方式においては、測定対象物の位置例えば距離L2につい
ての要求測定精度は従来方法において、粗面に格子パタ
ーンを投影して被測定物の表面三次元形状を測定する時
に測定対象物までの距離測定精度が測定機そのものの精
度を決定するのに比べて、大変ゆるく、通常1mm程度で
ある。また、反射像の見える視線方向を正確に同定する
ためにあらかじめ熱線反射ガラス等の反射体を用いて、
光学系に起因する画像歪を考慮するのが好ましい。この
ときは、位置の分かった熱線反射ガラス等の反射板を形
状測定されるガラスに近接して、あるいはガラスの代わ
りに設置し、スクリーン上で座標が既知の輝点がこのガ
ラス面で反射してビデオカメラ等の光学系の撮像面のど
の位置に結像するのかを測定することにより、反射光の
カメラへの入射方向と撮像位置との関係を知ることがで
きる。この方法によれば、受光装置の光学系に起因する
歪を考慮した形で、ガラスからの光の反射方向を得るこ
とができるので、一層の精度の向上が可能である。
本発明にかかる実施例の装置の概要を第３図の概念図
として示す。被測定物であるガラスは試料台１上に設置
し、レーザスキャナー４によってスクリーン３上に散乱
光源を発生させる。この時、被測定物であるガラス１上
に生ずる散乱光源の反射像の位置をあらかじめ位置のわ
かっているカメラ５によって測定する。各々の散乱光源
の位置とスクリーン３と被測定物であるガラス１上の１
点までの概略距離L1とをあらかじめ知っていることによ
り、散乱光源の反射像が生じたガラス面上における法線
を求めることができ、それらを連続化することにより被
測定物全面における三次元形状を非接触に測定すること
が可能となる。
として示す。被測定物であるガラスは試料台１上に設置
し、レーザスキャナー４によってスクリーン３上に散乱
光源を発生させる。この時、被測定物であるガラス１上
に生ずる散乱光源の反射像の位置をあらかじめ位置のわ
かっているカメラ５によって測定する。各々の散乱光源
の位置とスクリーン３と被測定物であるガラス１上の１
点までの概略距離L1とをあらかじめ知っていることによ
り、散乱光源の反射像が生じたガラス面上における法線
を求めることができ、それらを連続化することにより被
測定物全面における三次元形状を非接触に測定すること
が可能となる。
本発明の装置を用いてブラウン管用大型パネルについ
てその三次元形状を測定した。スクリーンの大きさを20
00mm×1500mm,被測定物とスクリーンの距離を1500mmと
してブラウン管用大型パネルの一部分を測定し、その結
果を従来の接触式三次元形状測定機で測定した結果と比
較すると、両者の差として±70μｍが得られた。これに
より本装置による光反射性を有する面の表面三次元形状
測定法の有効性が確認された。
てその三次元形状を測定した。スクリーンの大きさを20
00mm×1500mm,被測定物とスクリーンの距離を1500mmと
してブラウン管用大型パネルの一部分を測定し、その結
果を従来の接触式三次元形状測定機で測定した結果と比
較すると、両者の差として±70μｍが得られた。これに
より本装置による光反射性を有する面の表面三次元形状
測定法の有効性が確認された。
以上、本実施例において被測定物としてはガラスを例
としているが、表面が光反射性を有する物体であれば、
これに限らないことは当然である。
としているが、表面が光反射性を有する物体であれば、
これに限らないことは当然である。
［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、板状及び曲面の光反射
性を有する試料を光の反射性を利用することによって非
接触で測定することができるため、被測定物の形状を変
形させることなく、そのままの状態での測定を正確に行
なうことができる。また、より高精度な測定を行なう場
合にはスクリーンと被測定物との距離を離すことによっ
て行なえる。
性を有する試料を光の反射性を利用することによって非
接触で測定することができるため、被測定物の形状を変
形させることなく、そのままの状態での測定を正確に行
なうことができる。また、より高精度な測定を行なう場
合にはスクリーンと被測定物との距離を離すことによっ
て行なえる。
本発明においては、光源として実質的に点状の散乱光
源を用いているため、受光装置の数を減らして装置全体
を簡略化し得る。
源を用いているため、受光装置の数を減らして装置全体
を簡略化し得る。
また、請求項２にかかる発明によれば、受光装置の光
学系に起因する歪を考慮した形でガラスからの光の反射
方向を得ることができるので、一層の精度の向上が可能
である。
学系に起因する歪を考慮した形でガラスからの光の反射
方向を得ることができるので、一層の精度の向上が可能
である。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は表面三次元形
状測定装置の基本的構成の概略的斜視図，第２図は本発
明の概念図，第３図は本発明の装置の概略斜視図であ
る。尚、図面中１はガラス,2は点状散乱光源,3はスクリ
ーン,4は散乱光発生装置,5はカメラ,6はカメラの視点,7
は受光位置である。
状測定装置の基本的構成の概略的斜視図，第２図は本発
明の概念図，第３図は本発明の装置の概略斜視図であ
る。尚、図面中１はガラス,2は点状散乱光源,3はスクリ
ーン,4は散乱光発生装置,5はカメラ,6はカメラの視点,7
は受光位置である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−93076（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−158904（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】光を反射する面を有する被測定物表面に、
実質的に点状であって複数のあるいは移動可能な散乱光
源から発せられた光を照射し、その反射光線を光入射方
向を特定し得る受光装置で受光し、上記光源及び受光装
置の位置、上記光入射方向並びに被測定物と受光装置の
概略距離から被測定物表面の傾きを知ることによって被
測定物の表面三次元形状を測定することを特徴とする表
面三次元形状測定方法。 - 【請求項２】請求項１の方法により被測定物の表面三次
元形状を測定するに際し、あらかじめ位置と表面形状の
知られた光反射板による反射光の受光装置への入射方向
と受光装置における受光位置との関係を測定しておくこ
とによって、反射光の受光装置における受光位置から反
射光の受光装置への入射方向を精度良く知ることを特徴
とする表面三次元形状測定方法。 - 【請求項３】光を反射する面を有する被測定物の表面三
次元形状を測定する装置であって、複数のあるいは移動
可能の実質的に点状の散乱光源と、該光源から発せられ
て被測定物表面で反射された光の入射方向を特定し得る
受光装置とを有することを特徴とする表面三次元形状測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17796589A JP2737271B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 表面三次元形状測定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17796589A JP2737271B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 表面三次元形状測定方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0344504A JPH0344504A (ja) | 1991-02-26 |
| JP2737271B2 true JP2737271B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=16040174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17796589A Expired - Fee Related JP2737271B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 表面三次元形状測定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2737271B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5568258A (en) * | 1992-08-25 | 1996-10-22 | Asahi Glass Company Ltd. | Method and device for measuring distortion of a transmitting beam or a surface shape of a three-dimensional object |
| WO2004013572A1 (ja) | 2002-08-01 | 2004-02-12 | Asahi Glass Company, Limited | 湾曲形状検査方法および装置 |
| US8441532B2 (en) * | 2009-02-24 | 2013-05-14 | Corning Incorporated | Shape measurement of specular reflective surface |
-
1989
- 1989-07-12 JP JP17796589A patent/JP2737271B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0344504A (ja) | 1991-02-26 |
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