JP3018887B2 - 三次元形状測定装置 - Google Patents

三次元形状測定装置

Info

Publication number
JP3018887B2
JP3018887B2 JP6010319A JP1031994A JP3018887B2 JP 3018887 B2 JP3018887 B2 JP 3018887B2 JP 6010319 A JP6010319 A JP 6010319A JP 1031994 A JP1031994 A JP 1031994A JP 3018887 B2 JP3018887 B2 JP 3018887B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
measured
dimensional shape
slit light
irregularity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP6010319A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07218231A (ja
Inventor
彰浩 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP6010319A priority Critical patent/JP3018887B2/ja
Priority to GB9410371A priority patent/GB2278678B/en
Priority to US08/248,215 priority patent/US5517311A/en
Priority to DE4418264A priority patent/DE4418264A1/de
Publication of JPH07218231A publication Critical patent/JPH07218231A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3018887B2 publication Critical patent/JP3018887B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Input (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は三次元形状測定装置に関
し、光切断法により被測定物の三次元形状を測定する装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、被測定物の三次元形状を測定
する装置として、特開昭62−220803号公報に記
載された装置がある。この装置は被測定物にスリット光
を照射し、このスリット光を移動して走査しながら、所
定間隔毎に被測定物上の光切断線を撮像し、各光切断線
の三次元座標から被測定物の容積を算出する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】被測定物にスリット光
を照射したとき、被測定物の表面状態によってスリット
光の反射状態が変化する。ビデオカメラで撮像した光切
断線上の各点には被測定物の1点だけではなく、その点
の近傍の複数点で反射したスリット光がノイズとして入
射し、その結果、光切断線の幅が太くなり、この光切断
線では被測定物の断面形状を正確に検出できなくなる。
上記のノイズはスリット光の走査と共に変化し、正確な
容積測定ができないという問題があった。
【0004】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
偏光フィルタを回転させて光切断線の光量分布が正規分
布に最も近付いた状態で測定を行なうことにより、被測
定物の三次元形状を高精度に測定できる三次元形状測定
装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の三次元形状測定
装置は、被測定物に直線状のスリット光を照射して上記
スリット光の長手方向と垂直方向に所定距離だけ離間し
た位置から上記被測定物の光切断線を撮像し、上記スリ
ット光をその長手方向と垂直方向に移動して走査を行な
い被測定物の三次元形状を測定する三次元形状測定装置
において、上記光切断線を撮像するカメラと被測定物と
の間に配置された偏光フィルタと、上記偏光フィルタを
カメラの光軸を中心として回転する回転手段と、撮像さ
れた光切断線の光量分布が正規分布からどれだけ異なる
かを表わす非正規度を計算する非正規度計算手段と、各
走査位置において上記非正規度が最小となるよう上記偏
光フィルタを回転させる回転制御手段とを有する。
【0006】
【作用】本発明においては、偏光フィルタを回転させて
光切断線の光量分布が正規分布に最も近付いた状態で測
定を行なうため、測定時のノイズを少なくでき、被測定
物の三次元形状を高精度に測定できる。
【0007】
【実施例】図2は本発明装置を用いたチャンバ容積測定
装置の構造図を示す。同図中、ワーク位置決め治具10
上にはシリンダヘッド11がチャンバ部11a,11
b,11cが設けられたチャンバ面11eを上に向けて
載置される。XYステージ12は基台14に対して矢印
X方向に移動自在のXステージ12aと、Xステージ1
2aに対して矢印Y方向に移動自在のYステージ12b
とより構成されている。このYステージ12bには支持
部材15が固定され、支持部材15の先端部には光学セ
ンサ20が固定されている。
【0008】光学センサ20は図2(A)に示す如く、
被測定物21に直線状のスリット光を投射するスリット
光源20aと、このスリット光の長手方向(X方向)と
垂直方向(Y方向)にスリット光源20aより所定距離
だけ離間して設けられたビデオカメラ20bとよりな
る。ビデオカメラ20bは被測定物21に投射されたス
リット光像を撮像する。この被測定物21表面に凹凸が
あると、図3(B)に示す如く光切断線22は折曲した
像となり、被測定物21の縦断面形状を検出することが
できる。所謂、光切断法である。なお、スリット光源2
0aはビーム光をポリゴンミラー等により高速に走査さ
せて結果的にスリット状の光を投光する構成であっても
良い。
【0009】図1は本発明装置の一実施例のブロック図
を示す。同図中、光学センサ20にはビデオカメラ20
bのレンズの前面に偏光フィルタ25が配設されてお
り、この偏光フィルタ25はモータ26によりビデオカ
メラ20bの光軸を中心として回転可能とされている。
【0010】光学センサ20のスリット光源20aは発
光回路31の駆動によりスリット光を被測定物に照射す
る。ビデオカメラ20bで撮像された被測定物の光切断
線の画像は座標演算部32及び非正規度計算部40に供
給される。なお、ビデオカメラ20bはスリット光が水
平面に照射されたとき、その光切断線が画像上で垂直方
向に延在するような向きに設置されている。
【0011】座標演算部32の中心位置検出回路33は
光切断線の画像信号の水平走査線毎に輝度を所定の閾値
と比較して、輝度が閾値を越える光切断線位置を検出
し、光切断線の垂直走査位置及び水平走査位置を順次、
座標変換テーブル34に供給する。座標変換テーブル3
4は上記垂直走査位置及び水平走査位置を被測定物の置
かれた三次元空間のXZ座標(Y座標は光学センサ20
の走査位置である)に変換し、このXZ座標を容積計算
システム30に供給する。また、反射強度検出回路35
は、画像信号の水平走査線毎に光切断線の輝度を検出し
て、この検出輝度が所定値より小さい場合には、その光
切断線の画像の信頼性が低いとして、その光切断線の画
像を無視することを指示する信号を容積計算システム3
0に供給する。
【0012】非正規度計算部40について説明するに、
被測定物の1点で反射された光がビデオカメラ20bの
1点に入射して撮像された場合、例えば水平走査方向を
横軸にとり、輝度レベルを縦軸にとったグラフは正規分
布曲線となる。これに対して、被測定物の複数点で反射
された光がビデオカメラ20bの1点に入射して撮像さ
れた場合のグラフは図4(A),(B)に実線で示す如
く正規分布曲線とは異なる。図4(A),(B)では破
線Aで示す外乱の反射光と、破線Bで示す主反射光とが
重なって実線で示す曲線が形成されている。ここで、最
大輝度が得られる水平走査位置KMAX と、次式を用いて
輝度により荷重平均した水平走査位置K AVG とを求め
る。
【0013】KAVG =∫K×j dj/∫K dj 上記グラフが正規分布曲線の場合はKMAX =KAVG とな
るが、図4(A),(B)の如く正規分布曲線と異なる
場合はKMAX ≠KAVG となる。しかし、KMAXとKAVG
との差S(=|KMAX −KAVG |)を求めると、図4
(A)の如く、Sが大なるほど外乱光の輝度が大きく正
規分布曲線から異なり、図4(B)の如く、Sが小なる
ほど外乱光の輝度が小さく正規分布曲線に近付く。この
ため、上記の差Sを非正規度と定義し、正規分布曲線か
らどれだけ離れているかの目安に用いる。
【0014】非正規度計算部40は供給される画像信号
の水平走査線毎に非正規度Sを計算して容積計算システ
ム30に供給する。
【0015】容積計算システム30は、総合指令部41
と、角度メモリ42と、断面積計算部43と、微小体積
計算部44と、容積計算部45とより構成されている。
総合指令部41は発光回路31に発光信号を供給し偏光
フィルタ用モータコントローラ46及び移動用モータコ
ントローラ47夫々に駆動制御信号を供給する。これと
共に、断面積計算部43及び微小体積計算部44及び容
積計算部45夫々に計算指令を出す。
【0016】偏光フィルタ用モータコントローラ46は
回転制御手段としての総合指令部41の駆動制御信号に
従ってモータ26を回転駆動し、これにより偏光フィル
タ25が回転する。移動用モータコントローラ47は総
合指令部41の駆動制御信号に従って移動用モータ48
を回転駆動し、これにより光学センサ20が被測定物に
対しY方向に移動する。総合指令部41は上記光学セン
サ20がY方向に所定距離だけ移動する毎に発光回路3
1に発光信号を供給する。
【0017】断面積計算部43は光切断線のXZ座標か
ら被測定物の断面積を計算して微小体積計算部44に供
給する。微小体積計算部44は上記断面積に総合指令部
41から通知されるY方向の移動距離を乗算して被測定
物の微小体積を算出する。容積計算部45は上記微小体
積を累積して被測定物の容積を計算する。
【0018】図5は総合指令部が実行する偏光フィルタ
角度最適化処理のフローチャートを示す。同図中、ステ
ップS2で、光学センサ20の走査位置Yiを設定する
ための添字iを0にセットし、次にステップS4で光学
センサ20を測定位置Yi+1へ移動する。
【0019】ステップS6で偏光フィルタ25を所定角
度α度だけ時計方向に回転し、次のステップS8で非正
規度計算部40で算出した非正規度Sを読み取り、偏光
フィルタ25の回転角度θと共に記憶する。ステップS
10では偏光フィルタ25を180度回転させたか否か
を判断し、180度未満であればステップS6に進んで
ステップS6〜S10を繰り返す。
【0020】180度回転するとステップS12で非正
規度Sが最小となる偏光フィルタ25の回転角度θを走
査位置Yiと対応づけたθiとして角度メモリ42に記
憶する。この後、ステップS14で全ての走査位置につ
いてθiを記憶し終わったか否かを判断し、終わってい
なければステップS16で添字iを1だけインクリメン
トしてステップS4に進み、終わっていれば処理を終了
する。
【0021】これによって全ての走査位置Yiにおいて
非正規度Sが最小となる、つまり正規分布曲線に最も近
い反射光を得られる偏光フィルタ25の回転角度θiが
角度メモリ42に記憶される。
【0022】図6は総合指令部が実行する容積計算処理
のフローチャートを示す。同図中、ステップS22で、
添字iを0にセットし、次にステップS24で光学セン
サ20を測定位置Yi+1 へ移動する。
【0023】ステップS26で偏光フィルタ25を回転
角度θiまで回転する。次のステップS28で座標変換
テーブル34の出力するXZ座標を取込み、ステップS
30で断面積計算部43に断面積Aiを計算させ、ステ
ップS32で微小体積計算部44に次式により微小体積
dViを計算させる。
【0024】dVi=(Yi+1 −Yi)・Ai この後、ステップS34で走査を終わったか否かを判別
し、終わっていなければステップS36で添字iを1だ
けインクリメントしてステップS24に進み、終わって
いればステップS38で容積計算部45に微小体積dV
iを全て累積させて容積Vを計算させ、処理を終了す
る。
【0025】つまり走査位置Yiで偏光フィルタ25が
回転してノイズの最も少ない正規分布曲線に最も近い反
射光が得られるため、ノイズが少なくなり被測定物の三
次元形状を高精度で測定でき、高精度の容積測定が可能
となる。
【0026】なお、上記実施例では偏光フィルタ角度最
適化処理と容積計算処理とに分けているが、各走査位置
で偏光フィルタの最適角度を測定し、その最適角度で断
面積を計算して次の走査位置に移動しても良い。
【0027】また、上記実施例では被測定物の容積を計
算しているが、これに限らず被測定物の三次元形状を測
定すれば良く、上記実施例に限定されない。
【0028】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明の実施例には特許請求の範囲に記載した技術
的事項以外に次の様な各種の技術的事項の実施態様を有
するものであることを付記しておく。
【0029】(1)請求項1記載の三次元形状測定装置
において、前記非正規度計算手段は、最大輝度が得られ
る水平走査位置と、輝度により荷重平均した水平走査位
置との差を非正規度として計算することを特徴とする三
次元形状測定装置。
【0030】(2)請求項1又は2記載の三次元形状測
定装置において、前記スリット光の走査の各走査位置に
おける、前記偏向フィルタの回転角度とその非正規度と
を記憶する記憶手段と、上記記憶手段から非正規度が最
小となる偏向フィルタの回転角度を読み出す読み出し手
段とを有することを特徴とする三次元形状測定装置。
【0031】
【発明の効果】上述の如く、本発明の三次元形状測定装
置によれば、偏光フィルタを回転させて光切断線の光量
分布が正規分布に最も近付いた状態で測定を行なうた
め、ノイズを少なくでき、被測定物の三次元形状を高精
度に測定でき、実用上きわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置のブロック図である。
【図2】本発明装置を用いたチャンバ容積測定装置の構
成図である。
【図3】光学センサを説明するための図である。
【図4】非正規度を説明するための図である。
【図5】偏光フィルタ角度最適化処理のフローチャート
である。
【図6】容積計算処理のフローチャートである。
【符号の説明】 20 光学センサ 20a スリット光源 20b ビデオカメラ 21 被測定物 25 偏光フィルタ 26 モータ 30 容積計算システム 31 発光回路 32 座標演算部 40 非正規度計算部 41 総合指令部 42 角度メモリ 46 偏光フィルタ用モータコントローラ 47 移動用モータコントローラ 48 移動用モータ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定物に直線状のスリット光を照射し
    て上記スリット光の長手方向と垂直方向に所定距離だけ
    離間した位置から上記被測定物の光切断線を撮像し、上
    記スリット光をその長手方向と垂直方向に移動して走査
    を行ない被測定物の三次元形状を測定する三次元形状測
    定装置において、 上記光切断線を撮像するカメラと被測定物との間に配置
    された偏光フィルタと、 上記偏光フィルタをカメラの光軸を中心として回転する
    回転手段と、 撮像された光切断線の光量分布が正規分布からどれだけ
    異なるかを表わす非正規度を計算する非正規度計算手段
    と、 各走査位置において上記非正規度が最小となるよう上記
    偏光フィルタを回転させる回転制御手段とを有すること
    を特徴とする三次元形状測定装置。
JP6010319A 1993-05-25 1994-02-01 三次元形状測定装置 Expired - Lifetime JP3018887B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6010319A JP3018887B2 (ja) 1994-02-01 1994-02-01 三次元形状測定装置
GB9410371A GB2278678B (en) 1993-05-25 1994-05-24 A chamber volume correcting method for a cylinder head of an engine
US08/248,215 US5517311A (en) 1993-05-25 1994-05-24 Optical 3D measuring apparatus used for measuring chamber volume of a cylinder head and chamber volume correcting method for a cylinder head of an engine
DE4418264A DE4418264A1 (de) 1993-05-25 1994-05-25 Optische 3D-Meßvorrichtung zum Messen des Kammervolumens eines Zylinderkopfes und Kammervolumenkorrekturverfahren für einen Zylinderkopf einer Kraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6010319A JP3018887B2 (ja) 1994-02-01 1994-02-01 三次元形状測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07218231A JPH07218231A (ja) 1995-08-18
JP3018887B2 true JP3018887B2 (ja) 2000-03-13

Family

ID=11746922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6010319A Expired - Lifetime JP3018887B2 (ja) 1993-05-25 1994-02-01 三次元形状測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3018887B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2023032095A1 (ja) * 2021-09-01 2023-03-09

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07218231A (ja) 1995-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6094269A (en) Apparatus and method for optically measuring an object surface contour
US5094538A (en) Digitizing the surface of an irregularly shaped article
US6122063A (en) Measuring device and method for contactless determining of the 3-dimensional form of a peripheral groove in a spectacle frame
EP0391532A2 (en) Apparatus for measuring three-dimensional curved surface shapes
EP0532169B1 (en) Optical Inspection Probe
EP0335035A2 (en) Method and apparatus for measuring a three-dimensional curved surface shape
JPH10311711A (ja) 光学的形状センサ
US7502504B2 (en) Three-dimensional visual sensor
JPS60196606A (ja) 映像システムによる位置測定装置
JP2003117778A (ja) 工作機械の精度測定装置
JP3018887B2 (ja) 三次元形状測定装置
JP2001066112A (ja) 画像計測方法及び装置
JP2000046529A (ja) 3次元曲面を持つ被計測体の形状計測方法および装置
JP3259462B2 (ja) レーザ加工機の焦点位置検出方法およびその装置
JPH03186706A (ja) 3次元形状寸法計測装置
JPS6355642B2 (ja)
JP2626611B2 (ja) 物体形状測定方法
JPH10300446A (ja) 表面欠陥検査装置
JPH10185514A (ja) コイル位置検出装置
WO2023149470A1 (ja) 表面形状測定装置及び表面形状測定方法
JP2023114760A (ja) 表面形状測定装置及び表面形状測定方法
KR102068309B1 (ko) 3차원 스캐닝 장치 및 3차원 스캐닝 방법
JPH05215528A (ja) 三次元形状測定装置
JP3381420B2 (ja) 突起検出装置
JPH10185515A (ja) コイル位置検出装置