JP3135765B2 - 三次元変位計 - Google Patents
三次元変位計Info
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- JP3135765B2 JP3135765B2 JP05293594A JP29359493A JP3135765B2 JP 3135765 B2 JP3135765 B2 JP 3135765B2 JP 05293594 A JP05293594 A JP 05293594A JP 29359493 A JP29359493 A JP 29359493A JP 3135765 B2 JP3135765 B2 JP 3135765B2
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- light emitting
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、三次元変位計に係
り、例えば、車両の正面衝突実験用ダミーの胸部変位を
三次元に計測する装置等に適用できるものである。
り、例えば、車両の正面衝突実験用ダミーの胸部変位を
三次元に計測する装置等に適用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】車両の正面衝突実験用ダミーの胸部変位
を三次元に計測する装置が、特開平５−１１３３１１号
公報や特開平５−１１３３１２号公報にて開示されてい
る。これらは、胸部内側の赤外ＬＥＤとカメラにより、
衝突時、胸部の変位を三次元に計測するものである。こ
のうち特開平５−１１３３１２号公報においては、位置
検出素子としてＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉ
ｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ：半導体位置検出素子）カメラ
を使用した場合、ＰＳＤの受光面上のスポット位置に相
当する電流が出力されるが、レンズの球面収差やＰＳＤ
の非線形性のため、図１５に示すような出力になる。つ
まり、実際には破線のように出力されなければならない
が、実線のように樽型になって周辺部で誤差が大きくな
ってしまう。そのために、変位後の位置を二次元上で位
置マップを用いて補正し、その後に、三次元上の変位を
算出している。
を三次元に計測する装置が、特開平５−１１３３１１号
公報や特開平５−１１３３１２号公報にて開示されてい
る。これらは、胸部内側の赤外ＬＥＤとカメラにより、
衝突時、胸部の変位を三次元に計測するものである。こ
のうち特開平５−１１３３１２号公報においては、位置
検出素子としてＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉ
ｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ：半導体位置検出素子）カメラ
を使用した場合、ＰＳＤの受光面上のスポット位置に相
当する電流が出力されるが、レンズの球面収差やＰＳＤ
の非線形性のため、図１５に示すような出力になる。つ
まり、実際には破線のように出力されなければならない
が、実線のように樽型になって周辺部で誤差が大きくな
ってしまう。そのために、変位後の位置を二次元上で位
置マップを用いて補正し、その後に、三次元上の変位を
算出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、位置マップ
で補正する場合、カメラとＬＥＤとの距離が変化すると
変位の誤差が大きくなってしまう。つまり、図１６に示
すように、距離Ｌ＝Ｌ１で計測した理論値と計測値のマ
ップを用いても、距離ＬがＬ１から離れると理論値と計
測値の差の最大値（誤差）が大きくなり、そのため三次
元変位の誤差も大きくなる。
で補正する場合、カメラとＬＥＤとの距離が変化すると
変位の誤差が大きくなってしまう。つまり、図１６に示
すように、距離Ｌ＝Ｌ１で計測した理論値と計測値のマ
ップを用いても、距離ＬがＬ１から離れると理論値と計
測値の差の最大値（誤差）が大きくなり、そのため三次
元変位の誤差も大きくなる。
【０００４】そこで、この発明の目的は、変位の誤差を
低減することができる三次元変位計を提供することにあ
る。
低減することができる三次元変位計を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、被変位測定
材に固定された発光素子と、前記発光素子からの光を受
光して当該発光素子の三次元位置を二次元の平面に投射
するための複数の位置検出素子と、前記各位置検出素子
による前記発光素子の二次元データを位置マップにより
補正し発光素子の三次元位置を算出する三次元位置算出
手段と、前記三次元位置算出手段による発光素子の三次
元位置のズレから三次元変位を算出する三次元変位算出
手段とを備えた三次元変位計において、前記位置マップ
を前記発光素子と前記位置検出素子との距離に応じて複
数用意し、前記三次元位置算出手段は前記発光素子と前
記位置検出素子との距離に応じた位置マップを用いて二
次元データを補正するようにした三次元変位計をその要
旨とする。
材に固定された発光素子と、前記発光素子からの光を受
光して当該発光素子の三次元位置を二次元の平面に投射
するための複数の位置検出素子と、前記各位置検出素子
による前記発光素子の二次元データを位置マップにより
補正し発光素子の三次元位置を算出する三次元位置算出
手段と、前記三次元位置算出手段による発光素子の三次
元位置のズレから三次元変位を算出する三次元変位算出
手段とを備えた三次元変位計において、前記位置マップ
を前記発光素子と前記位置検出素子との距離に応じて複
数用意し、前記三次元位置算出手段は前記発光素子と前
記位置検出素子との距離に応じた位置マップを用いて二
次元データを補正するようにした三次元変位計をその要
旨とする。
【０００６】ここで、前記位置検出素子として、複数出
力の和により発光素子までの距離を算出できる半導体位
置検出素子を使用してもよい。
力の和により発光素子までの距離を算出できる半導体位
置検出素子を使用してもよい。
【０００７】
【作用】発光素子と位置検出素子との距離に応じて位置
マップが複数予め用意されている。そして、発光素子の
発する光は、複数の位置検出素子にて受光されて当該発
光素子の三次元位置が二次元の平面に投射される。そし
て、三次元位置算出手段にて発光素子と位置検出素子と
の距離に応じた位置マップを用いて補正しながら、発光
素子の三次元位置が算出され、三次元変位算出手段にて
三次元位置算出手段による発光素子の三次元位置のズレ
から三次元変位が算出される。つまり、発光素子と位置
検出素子との距離の変化に応じて、複数の位置マップか
ら特定の位置マップを選択して二次元データが補正され
る。
マップが複数予め用意されている。そして、発光素子の
発する光は、複数の位置検出素子にて受光されて当該発
光素子の三次元位置が二次元の平面に投射される。そし
て、三次元位置算出手段にて発光素子と位置検出素子と
の距離に応じた位置マップを用いて補正しながら、発光
素子の三次元位置が算出され、三次元変位算出手段にて
三次元位置算出手段による発光素子の三次元位置のズレ
から三次元変位が算出される。つまり、発光素子と位置
検出素子との距離の変化に応じて、複数の位置マップか
ら特定の位置マップを選択して二次元データが補正され
る。
【０００８】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。本実施例は、車両の衝突試験に供さ
れる人体模擬ダミーの胸部撓みを測定するための三次元
多点胸骨変位計測装置に具体化したものである。つま
り、ダミーの正面衝撃に対する胸骨の三次元変位を計測
するものである。
に従って説明する。本実施例は、車両の衝突試験に供さ
れる人体模擬ダミーの胸部撓みを測定するための三次元
多点胸骨変位計測装置に具体化したものである。つま
り、ダミーの正面衝撃に対する胸骨の三次元変位を計測
するものである。
【０００９】図１にはダミーの胸部の斜視図を示す。ダ
ミーの胸部は６本の肋骨１〜６と被変位測定材としての
胸骨７と背骨１２にて構成されている。この６本の肋骨
１〜６のうちの肋骨２と５の位置の胸骨７における左右
に発光素子としての赤外ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔ
ｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）８，９，１
０，１１がそれぞれ取り付けられている（合計４個取り
付けられている）。この赤外ＬＥＤ８〜１１は、変位を
計測したい位置に取付けたものである。又、この赤外Ｌ
ＥＤ８〜１１は、指向性の少ない発光素子である。ダミ
ーの胸部内における背骨１２には４個のブラケット１３
〜１６が取り付けられ、同ブラケットは左右で一対をな
し、かつ、上下に取り付けられている。この各ブラケッ
ト１３〜１６にはＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓ
ｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ：半導体位置検出素子）カメ
ラ１７〜２０と、ミラー２１〜２４が取り付けられてい
る。ここで、カメラ１７をカメラ番号「１」とし、カメ
ラ１８をカメラ番号「２」とし、カメラ１９をカメラ番
号「３」とし、カメラ２０をカメラ番号「４」とする。
ミーの胸部は６本の肋骨１〜６と被変位測定材としての
胸骨７と背骨１２にて構成されている。この６本の肋骨
１〜６のうちの肋骨２と５の位置の胸骨７における左右
に発光素子としての赤外ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔ
ｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）８，９，１
０，１１がそれぞれ取り付けられている（合計４個取り
付けられている）。この赤外ＬＥＤ８〜１１は、変位を
計測したい位置に取付けたものである。又、この赤外Ｌ
ＥＤ８〜１１は、指向性の少ない発光素子である。ダミ
ーの胸部内における背骨１２には４個のブラケット１３
〜１６が取り付けられ、同ブラケットは左右で一対をな
し、かつ、上下に取り付けられている。この各ブラケッ
ト１３〜１６にはＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓ
ｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ：半導体位置検出素子）カメ
ラ１７〜２０と、ミラー２１〜２４が取り付けられてい
る。ここで、カメラ１７をカメラ番号「１」とし、カメ
ラ１８をカメラ番号「２」とし、カメラ１９をカメラ番
号「３」とし、カメラ２０をカメラ番号「４」とする。
【００１０】そして、赤外ＬＥＤ８〜１１の赤外光がミ
ラー２１〜２４に反射して左右のカメラ１７〜２０で撮
られる。即ち、図１での上側の左右のカメラ１７，１８
では肋骨２の位置に取付けた左右の赤外ＬＥＤ８，９が
撮らえられる。又、下側の左右のカメラ１９，２０では
肋骨５の位置に取付けた左右の赤外ＬＥＤ１０，１１が
撮らえられる。
ラー２１〜２４に反射して左右のカメラ１７〜２０で撮
られる。即ち、図１での上側の左右のカメラ１７，１８
では肋骨２の位置に取付けた左右の赤外ＬＥＤ８，９が
撮らえられる。又、下側の左右のカメラ１９，２０では
肋骨５の位置に取付けた左右の赤外ＬＥＤ１０，１１が
撮らえられる。
【００１１】カメラ１７〜２０は、外来光をカットする
フィルタと、広角に撮れるように焦点距離の短いレンズ
と、後述のＰＳＤ及びＡＣプリアンプで構成されてい
る。このようにカメラ１７〜２０は衝撃実験に耐えれる
ように可動部のないシンプルな構造とし、小型・軽量化
されている。
フィルタと、広角に撮れるように焦点距離の短いレンズ
と、後述のＰＳＤ及びＡＣプリアンプで構成されてい
る。このようにカメラ１７〜２０は衝撃実験に耐えれる
ように可動部のないシンプルな構造とし、小型・軽量化
されている。
【００１２】ＰＳＤは、図２に示すように、二次元ＰＳ
Ｄが使用され、シリコンチップに出力端子（電極）が４
本（２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ）あり、光が当た
ると４端子に流れる電流比が変化する。即ち、次式によ
り光量の重心位置を二次元座標（Ａ，Ｂ）として求める
ことができる。
Ｄが使用され、シリコンチップに出力端子（電極）が４
本（２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ）あり、光が当た
ると４端子に流れる電流比が変化する。即ち、次式によ
り光量の重心位置を二次元座標（Ａ，Ｂ）として求める
ことができる。
【００１３】 Ａ＝Ｌｐ・（ｉA2＋ｉB1−ｉA1−ｉB2）／（ｉA1＋ｉA2＋ｉB1＋ｉB2） Ｂ＝Ｌｐ・（ｉA2＋ｉB2−ｉA1−ｉB1）／（ｉA1＋ｉA2＋ｉB1＋ｉB2） 又、ＰＳＤの４つの出力端子２５ａ，２５ｂ，２６ａ，
２６ｂからの出力電流の合計値Ｖt （＝ｉA1＋ｉA2＋ｉ
B1＋ｉB2）は、図３に示すように、赤外ＬＥＤとＰＳＤ
との距離Ｌの２乗に反比例する。
２６ｂからの出力電流の合計値Ｖt （＝ｉA1＋ｉA2＋ｉ
B1＋ｉB2）は、図３に示すように、赤外ＬＥＤとＰＳＤ
との距離Ｌの２乗に反比例する。
【００１４】図４には三次元多点胸骨変位計測装置の電
気的構成を示す。４台のカメラ１７〜２０はそれぞれ位
置検出素子としてのＰＳＤ２７とＡＣプリアンプ２８と
を備えている。ＡＣプリアンプ２８はＰＳＤ２７からの
微少な光電流を電圧変換し、誤差の要因となるＤＣの暗
電流成分をカットする。又、カメラ１７〜２０には処理
装置２９が接続され、処理装置２９は４つの演算回路３
０〜３３とタイミングコントローラ３４からなってい
る。演算回路３０はカメラ１７からの信号を入力し、演
算回路３１はカメラ１８からの信号を入力する。又、演
算回路３２はカメラ１９からの信号を入力し、演算回路
３３はカメラ２０からの信号を入力する。各演算回路３
０〜３３は、ＡＣプリアンプ２８の出力電圧をＰＳＤ受
光面上の二次元座標に変換する。タイミングコントロー
ラ３４はＬＥＤ８〜１１を時分割制御にて所定のタイミ
ングで順次発光動作させる。
気的構成を示す。４台のカメラ１７〜２０はそれぞれ位
置検出素子としてのＰＳＤ２７とＡＣプリアンプ２８と
を備えている。ＡＣプリアンプ２８はＰＳＤ２７からの
微少な光電流を電圧変換し、誤差の要因となるＤＣの暗
電流成分をカットする。又、カメラ１７〜２０には処理
装置２９が接続され、処理装置２９は４つの演算回路３
０〜３３とタイミングコントローラ３４からなってい
る。演算回路３０はカメラ１７からの信号を入力し、演
算回路３１はカメラ１８からの信号を入力する。又、演
算回路３２はカメラ１９からの信号を入力し、演算回路
３３はカメラ２０からの信号を入力する。各演算回路３
０〜３３は、ＡＣプリアンプ２８の出力電圧をＰＳＤ受
光面上の二次元座標に変換する。タイミングコントロー
ラ３４はＬＥＤ８〜１１を時分割制御にて所定のタイミ
ングで順次発光動作させる。
【００１５】処理装置２９にはデータ処理装置３５が接
続され、データ処理装置３５は、記録装置３６と、三次
元位置算出手段及び三次元変位算出手段としてのコンピ
ュータ３７と、表示器３８とからなっている。処理装置
２９における各演算回路３０〜３３とタイミングコント
ローラ３４は記録装置３６と接続され、記録装置３６は
コンピュータ３７と接続されている。さらに、コンピュ
ータ３７には表示器３８が接続されている。コンピュー
タ３７は、サンプル毎に三次元座標を計算して、座標差
を変位として求め、表示器３８にて表示する。
続され、データ処理装置３５は、記録装置３６と、三次
元位置算出手段及び三次元変位算出手段としてのコンピ
ュータ３７と、表示器３８とからなっている。処理装置
２９における各演算回路３０〜３３とタイミングコント
ローラ３４は記録装置３６と接続され、記録装置３６は
コンピュータ３７と接続されている。さらに、コンピュ
ータ３７には表示器３８が接続されている。コンピュー
タ３７は、サンプル毎に三次元座標を計算して、座標差
を変位として求め、表示器３８にて表示する。
【００１６】ここで、三次元座標計算を行う前の補正に
ついて説明する。図５にカメラの性能の測定方法を示
す。カメラ内のレンズの中心から距離Ｌの平面上に発光
素子を置き、５ｍｍ間隔で格子上に動かす。そうする
と、図１５に示すように、幾何学的な計算による正方形
の理論値に対して、計測値は樽型に歪曲し、周辺部では
誤差が大きい。これを補正するために、各カメラについ
て距離Ｌ＝Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３で計測した理論値と測定値
の関係の二次元マップ（位置マップ）がカメラ１台当た
り３枚用意されている（ただし、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３）。
この二次元マップを用いて三次元座標の計算をする時に
補正を行うようになっている。ここで、距離Ｌの測定
は、図２のＰＳＤの４つの出力端子２５ａ，２５ｂ，２
６ａ，２６ｂからの出力電流の合計値Ｖt （＝ｉA1＋ｉ
A2＋ｉB1＋ｉB2）が、図３に示すように、赤外ＬＥＤと
ＰＳＤとの距離Ｌの２乗に反比例することを利用してい
る。この距離Ｌ＝Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３で計測した理論値と
測定値の関係の二次元マップ（位置マップ）は、コンピ
ュータ３７に記憶されている。
ついて説明する。図５にカメラの性能の測定方法を示
す。カメラ内のレンズの中心から距離Ｌの平面上に発光
素子を置き、５ｍｍ間隔で格子上に動かす。そうする
と、図１５に示すように、幾何学的な計算による正方形
の理論値に対して、計測値は樽型に歪曲し、周辺部では
誤差が大きい。これを補正するために、各カメラについ
て距離Ｌ＝Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３で計測した理論値と測定値
の関係の二次元マップ（位置マップ）がカメラ１台当た
り３枚用意されている（ただし、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３）。
この二次元マップを用いて三次元座標の計算をする時に
補正を行うようになっている。ここで、距離Ｌの測定
は、図２のＰＳＤの４つの出力端子２５ａ，２５ｂ，２
６ａ，２６ｂからの出力電流の合計値Ｖt （＝ｉA1＋ｉ
A2＋ｉB1＋ｉB2）が、図３に示すように、赤外ＬＥＤと
ＰＳＤとの距離Ｌの２乗に反比例することを利用してい
る。この距離Ｌ＝Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３で計測した理論値と
測定値の関係の二次元マップ（位置マップ）は、コンピ
ュータ３７に記憶されている。
【００１７】次に、このように構成した三次元多点胸骨
変位計測装置の作用を説明する。図６〜図１０は、本シ
ステムの作用を示すフローチャートである。図６におい
て、ステップ１００で計測を行う。図７にはその計測処
理の詳細を示す。図７においてステップ１１０でタイミ
ングコントローラ３４はＬＥＤ８→ＬＥＤ１０→ＬＥＤ
９→ＬＥＤ１１→ＬＥＤ８・・・の順に各ＬＥＤ８〜１
１を順次点灯させる。そして、ステップ１２０でＰＳＤ
２７の４出力電流ｉA1C,ｉB1 C,ｉA2C,ｉB2C （ただし、
Ｃ＝１，２，３，４はカメラ番号）を得る。さらに、ス
テップ１３０でＰＳＤ２７の４出力電流ｉA1C,ｉB1C,ｉ
A2C,ｉB2C をＡＣプリアンプ２８により電流電圧変換し
て暗電流を除いた後に、その出力ＶA1C,ＶB1C,ＶA2C,Ｖ
B2C （ただし、Ｃ＝１，２，３，４はカメラ番号）が行
われる。
変位計測装置の作用を説明する。図６〜図１０は、本シ
ステムの作用を示すフローチャートである。図６におい
て、ステップ１００で計測を行う。図７にはその計測処
理の詳細を示す。図７においてステップ１１０でタイミ
ングコントローラ３４はＬＥＤ８→ＬＥＤ１０→ＬＥＤ
９→ＬＥＤ１１→ＬＥＤ８・・・の順に各ＬＥＤ８〜１
１を順次点灯させる。そして、ステップ１２０でＰＳＤ
２７の４出力電流ｉA1C,ｉB1 C,ｉA2C,ｉB2C （ただし、
Ｃ＝１，２，３，４はカメラ番号）を得る。さらに、ス
テップ１３０でＰＳＤ２７の４出力電流ｉA1C,ｉB1C,ｉ
A2C,ｉB2C をＡＣプリアンプ２８により電流電圧変換し
て暗電流を除いた後に、その出力ＶA1C,ＶB1C,ＶA2C,Ｖ
B2C （ただし、Ｃ＝１，２，３，４はカメラ番号）が行
われる。
【００１８】そして、ステップ１４０で演算回路３０〜
３３は、カメラからの信号をサンプリングとホールドし
て次式からＶAC’，ＶBC’，ＶtC，ＶAC，ＶBCを演算し
て、ＶAC，ＶBC，ＶtCを出力する（ただし、Ｃ＝１，
２，３，４はカメラ番号）。
３３は、カメラからの信号をサンプリングとホールドし
て次式からＶAC’，ＶBC’，ＶtC，ＶAC，ＶBCを演算し
て、ＶAC，ＶBC，ＶtCを出力する（ただし、Ｃ＝１，
２，３，４はカメラ番号）。
【００１９】 ＶAC’＝ＶA2C ＋ＶB1C −ＶA1C −ＶB2C ・・・（１） ＶBC’＝ＶA2C ＋ＶB2C −ＶA1C −ＶB1C ・・・（２） ＶtC＝ＶA1＋ＶA2＋ＶB1＋ＶB2 ・・・（３） ＶAC＝Ｌｐ・ＶAC’／ＶtC ・・・（４） ＶBC＝Ｌｐ・ＶBC’／ＶtC ・・・（５） さらに、ステップ１５０で図示しない記録スイッチがオ
ン操作されたか否か判定し、記録スイッチがオン操作さ
れていないと、ステップ１１０にリターンする。一方、
記録スイッチがオン操作されていると、ステップ１６０
で記録装置３６が前記ステップ１４０において算出した
値（ＶAC，ＶBC，ＶtC）をＡ／Ｄ変換し記録する。この
際、記録装置３６はＶAC，ＶBCのＡ／Ｄ変換値をＡjC,
ＢjCとして記録する。そして、ステップ１７０で記憶装
置３６のメモリがフルか否か判定し、フルでなければス
テップ１１０にリターンする。一方、メモリがフルであ
ると同ルーチンを終了する。
ン操作されたか否か判定し、記録スイッチがオン操作さ
れていないと、ステップ１１０にリターンする。一方、
記録スイッチがオン操作されていると、ステップ１６０
で記録装置３６が前記ステップ１４０において算出した
値（ＶAC，ＶBC，ＶtC）をＡ／Ｄ変換し記録する。この
際、記録装置３６はＶAC，ＶBCのＡ／Ｄ変換値をＡjC,
ＢjCとして記録する。そして、ステップ１７０で記憶装
置３６のメモリがフルか否か判定し、フルでなければス
テップ１１０にリターンする。一方、メモリがフルであ
ると同ルーチンを終了する。
【００２０】図６のステップ２００でコンピュータ３７
はＬＥＤ識別信号によりＬＥＤの識別を行い、データを
ＬＥＤ別に分ける。つまり、処理装置２９の演算回路３
０〜３３の出力と記録装置３６のサンプリングは非同期
であり、又、各演算回路３０〜３３は２つの赤外ＬＥＤ
の位置信号を出力するため、コンピュータ３７ではサン
プリングしたデータがどの赤外ＬＥＤの信号か分からな
い。そこで、処理装置２９のタイミングコントローラ３
４は赤外ＬＥＤの判別を行えるような識別信号を記録装
置３６に出力している。
はＬＥＤ識別信号によりＬＥＤの識別を行い、データを
ＬＥＤ別に分ける。つまり、処理装置２９の演算回路３
０〜３３の出力と記録装置３６のサンプリングは非同期
であり、又、各演算回路３０〜３３は２つの赤外ＬＥＤ
の位置信号を出力するため、コンピュータ３７ではサン
プリングしたデータがどの赤外ＬＥＤの信号か分からな
い。そこで、処理装置２９のタイミングコントローラ３
４は赤外ＬＥＤの判別を行えるような識別信号を記録装
置３６に出力している。
【００２１】その後、ステップ３００で三次元座標の計
算を行う。この処理の詳細を図８に示す。図８におい
て、コンピュータ３７はステップ３１０でＡiC，ＢiC，
ＡiC' , Ｂ iC' を読み込む。ただし、カメラ番号（Ｃ，
Ｃ’）＝（１，２）（３，４）。そして、コンピュータ
３７はステップ３２０で補正計算を行う、この補正計算
の詳細を図９に示す。
算を行う。この処理の詳細を図８に示す。図８におい
て、コンピュータ３７はステップ３１０でＡiC，ＢiC，
ＡiC' , Ｂ iC' を読み込む。ただし、カメラ番号（Ｃ，
Ｃ’）＝（１，２）（３，４）。そして、コンピュータ
３７はステップ３２０で補正計算を行う、この補正計算
の詳細を図９に示す。
【００２２】図９において、コンピュータ３７はステッ
プ３２１でＶtCが図３に示すように、Ｖt ［（Ｌ１＋Ｌ
３）／２］未満か、Ｖt ［（Ｌ２＋Ｌ１）／２］より大
きいか、Ｖt ［（Ｌ２＋Ｌ１）／２］≧ＶtC≧Ｖ
t ［（Ｌ１＋Ｌ３）／２］か否か判定する。そして、コ
ンピュータ３７はＶtCがＶt ［（Ｌ２＋Ｌ１）／２］よ
り大きいと、ステップ３２２でマップデータＬ２（即
ち、Ｌ２で計測した位置マップ）で補正を行い、Ｖ
t ［（Ｌ２＋Ｌ１）／２］≧ＶtC≧Ｖt ［（Ｌ１＋Ｌ
３）／２］ならばステップ３２３でマップデータＬ１
（即ち、Ｌ１で計測した位置マップ）で補正を行う。
又、コンピュータ３７はＶtCがＶt ［（Ｌ１＋Ｌ３）／
２］未満ならば、ステップ３２４でマップデータＬ３
（即ち、Ｌ３で計測した位置マップ）で補正を行う。
プ３２１でＶtCが図３に示すように、Ｖt ［（Ｌ１＋Ｌ
３）／２］未満か、Ｖt ［（Ｌ２＋Ｌ１）／２］より大
きいか、Ｖt ［（Ｌ２＋Ｌ１）／２］≧ＶtC≧Ｖ
t ［（Ｌ１＋Ｌ３）／２］か否か判定する。そして、コ
ンピュータ３７はＶtCがＶt ［（Ｌ２＋Ｌ１）／２］よ
り大きいと、ステップ３２２でマップデータＬ２（即
ち、Ｌ２で計測した位置マップ）で補正を行い、Ｖ
t ［（Ｌ２＋Ｌ１）／２］≧ＶtC≧Ｖt ［（Ｌ１＋Ｌ
３）／２］ならばステップ３２３でマップデータＬ１
（即ち、Ｌ１で計測した位置マップ）で補正を行う。
又、コンピュータ３７はＶtCがＶt ［（Ｌ１＋Ｌ３）／
２］未満ならば、ステップ３２４でマップデータＬ３
（即ち、Ｌ３で計測した位置マップ）で補正を行う。
【００２３】図８において、コンピュータ３７はステッ
プ３３０で三次元座標（Ｘj ，Ｙj，Ｚj ）の計算を行
う。この計算は、三角測量法の両眼立体視法によって行
われる。図１１にその原理図を示す。計測点Ｐに発光素
子（赤外ＬＥＤ）を取付け、これに対して二次元座標の
求まるカメラを２台配置し、発光素子の光をカメラ内の
レンズで集光させ、ＰＳＤの受光面に当てる。カメラ１
のＰＳＤのスポット位置Ｐ１（Ａ１，Ｂ１）とカメラ２
のＰＳＤのスポット位置Ｐ２（Ａ２，Ｂ２）とにより、
次式の連立方程式を解くことにより三次元座標（Ｘj ，
Ｙj ，Ｚj ）が求められる。
プ３３０で三次元座標（Ｘj ，Ｙj，Ｚj ）の計算を行
う。この計算は、三角測量法の両眼立体視法によって行
われる。図１１にその原理図を示す。計測点Ｐに発光素
子（赤外ＬＥＤ）を取付け、これに対して二次元座標の
求まるカメラを２台配置し、発光素子の光をカメラ内の
レンズで集光させ、ＰＳＤの受光面に当てる。カメラ１
のＰＳＤのスポット位置Ｐ１（Ａ１，Ｂ１）とカメラ２
のＰＳＤのスポット位置Ｐ２（Ａ２，Ｂ２）とにより、
次式の連立方程式を解くことにより三次元座標（Ｘj ，
Ｙj ，Ｚj ）が求められる。
【００２４】
【数１】
【００２５】その後、コンピュータ３７は図８のステッ
プ３４０で記録装置３６の全てのデータを処理したか否
か判断し、未処理の場合はステップ３１０にリターンす
る。又、コンピュータ３７は記録装置３６の全てのデー
タを処理した場合にはこのルーチンを終了する。
プ３４０で記録装置３６の全てのデータを処理したか否
か判断し、未処理の場合はステップ３１０にリターンす
る。又、コンピュータ３７は記録装置３６の全てのデー
タを処理した場合にはこのルーチンを終了する。
【００２６】一方、図６のステップ４００でコンピュー
タ３７は三次元変位計算を行う。この処理の詳細を図１
０に示す。コンピュータ３７はステップ４１０で変位前
の位置をＸ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 とし、変位後の位置をＸj ，
Ｙj ，Ｚj としたとき、Ｘj−Ｘ0 ，Ｙj −Ｙ0 ，Ｚj
−Ｚ0 を求める。そして、コンピュータ３７はステップ
４２０で記録装置３６の全てのデータを処理したか否か
判定し、全てのデータを処理していないとステップ４１
０にリターンする。又、コンピュータ３７は記録装置３
６の全てのデータを処理すると、同ルーチンを終了す
る。
タ３７は三次元変位計算を行う。この処理の詳細を図１
０に示す。コンピュータ３７はステップ４１０で変位前
の位置をＸ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 とし、変位後の位置をＸj ，
Ｙj ，Ｚj としたとき、Ｘj−Ｘ0 ，Ｙj −Ｙ0 ，Ｚj
−Ｚ0 を求める。そして、コンピュータ３７はステップ
４２０で記録装置３６の全てのデータを処理したか否か
判定し、全てのデータを処理していないとステップ４１
０にリターンする。又、コンピュータ３７は記録装置３
６の全てのデータを処理すると、同ルーチンを終了す
る。
【００２７】最後に、図６のステップ５００でマイクロ
コンピュータ３７は変位を表示器３８に表示する。この
ように本実施例では、ＬＥＤ８〜１１（発光素子）とカ
メラ１７〜２０のＰＳＤ２７（位置検出素子）との距離
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に応じて位置マップをカメラ１台当た
り３枚用意し、コンピュータ３７（三次元位置算出手
段、三次元変位算出手段）は、ＬＥＤ８〜１１とＰＳＤ
２７との距離に応じた位置マップを用いて二次元データ
を補正して複数のカメラ１７〜２０によるＬＥＤ８〜１
１の二次元データから両眼立体視法によるＬＥＤ８〜１
１の三次元位置を算出して、ＬＥＤ８〜１１の三次元位
置のズレから三次元変位を算出するようにした。このよ
うにＬＥＤ８〜１１とカメラ１７〜２０のＰＳＤ２７と
の距離の変化に応じて、複数の位置マップから特定の位
置マップを選択して二次元データが補正されるので、従
来での距離Ｌ１だけの位置マップを使用した場合に比べ
変位の誤差を低減することができることとなる。
コンピュータ３７は変位を表示器３８に表示する。この
ように本実施例では、ＬＥＤ８〜１１（発光素子）とカ
メラ１７〜２０のＰＳＤ２７（位置検出素子）との距離
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に応じて位置マップをカメラ１台当た
り３枚用意し、コンピュータ３７（三次元位置算出手
段、三次元変位算出手段）は、ＬＥＤ８〜１１とＰＳＤ
２７との距離に応じた位置マップを用いて二次元データ
を補正して複数のカメラ１７〜２０によるＬＥＤ８〜１
１の二次元データから両眼立体視法によるＬＥＤ８〜１
１の三次元位置を算出して、ＬＥＤ８〜１１の三次元位
置のズレから三次元変位を算出するようにした。このよ
うにＬＥＤ８〜１１とカメラ１７〜２０のＰＳＤ２７と
の距離の変化に応じて、複数の位置マップから特定の位
置マップを選択して二次元データが補正されるので、従
来での距離Ｌ１だけの位置マップを使用した場合に比べ
変位の誤差を低減することができることとなる。
【００２８】又、本実施例では、位置検出素子としてＰ
ＳＤ（半導体位置検出素子）を使用し、４出力の和Ｖt
（＝ｉA1＋ｉA2＋ｉB1＋ｉB2）によりＬＥＤまでの距離
を算出しているので、専用の距離測定センサを設ける必
要がなくなる。
ＳＤ（半導体位置検出素子）を使用し、４出力の和Ｖt
（＝ｉA1＋ｉA2＋ｉB1＋ｉB2）によりＬＥＤまでの距離
を算出しているので、専用の距離測定センサを設ける必
要がなくなる。
【００２９】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、処理装置２９の演算回路３０〜３
３において記録装置３６のチャンネル数が多ければ、図
１２に示したように、処理装置２９を介さないでカメラ
１７〜２０の出力をそのまま記録装置３６に取り込み、
処理装置２９で行った前記（１）〜（５）式の計算をコ
ンピュータ３７で行ってもよい。
のではなく、例えば、処理装置２９の演算回路３０〜３
３において記録装置３６のチャンネル数が多ければ、図
１２に示したように、処理装置２９を介さないでカメラ
１７〜２０の出力をそのまま記録装置３６に取り込み、
処理装置２９で行った前記（１）〜（５）式の計算をコ
ンピュータ３７で行ってもよい。
【００３０】又、処理装置２９の出力を図１３に示すよ
うに、ＶAC，ＶBCを計算する前のＶ AC’，ＶBC’を出力
するようにして、コンピュータ３７でＶAC，ＶBCを計算
してもよい。
うに、ＶAC，ＶBCを計算する前のＶ AC’，ＶBC’を出力
するようにして、コンピュータ３７でＶAC，ＶBCを計算
してもよい。
【００３１】さらに、上記実施例ではＰＳＤ（半導体位
置検出素子）の４出力を用いて発光素子との距離を推定
したが、図１４に示すように、二次元平面に投射するＰ
ＳＤと発光素子との距離を推定するためにホトダイオー
ドやホトトランジスタ等の光強度を検出できる素子３９
を用いて、その出力Ｖｐを基に位置マップを使い分ける
ようにしてもよい。
置検出素子）の４出力を用いて発光素子との距離を推定
したが、図１４に示すように、二次元平面に投射するＰ
ＳＤと発光素子との距離を推定するためにホトダイオー
ドやホトトランジスタ等の光強度を検出できる素子３９
を用いて、その出力Ｖｐを基に位置マップを使い分ける
ようにしてもよい。
【００３２】又、前記実施例では、距離Ｌに応じた位置
マップは距離がＬ１，Ｌ２，Ｌ３の場合の計３枚用意し
たが、位置マップは距離Ｌに応じて２枚、あるいは４枚
以上用意してもよい。
マップは距離がＬ１，Ｌ２，Ｌ３の場合の計３枚用意し
たが、位置マップは距離Ｌに応じて２枚、あるいは４枚
以上用意してもよい。
【００３３】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
変位の誤差を低減することができる優れた効果を発揮す
る。
変位の誤差を低減することができる優れた効果を発揮す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のダミーの胸部の斜視を示す図である。
【図２】二次元ＰＳＤの座標系を示す説明図である。
【図３】距離とＶt の関係を示す特性図である。
【図４】電気的構成を示すブロック図である。
【図５】光学系を示す説明図である。
【図６】作用を説明するためのフローチャートである。
【図７】作用を説明するためのフローチャートである。
【図８】作用を説明するためのフローチャートである。
【図９】作用を説明するためのフローチャートである。
【図１０】作用を説明するためのフローチャートであ
る。
る。
【図１１】両眼立体視による三角計量法を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図１２】別例の電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】別例の電気的構成を示すブロック図である。
【図１４】別例の電気的構成を示すブロック図である。
【図１５】位置の歪みを説明するための説明図である。
【図１６】距離と最大誤差との関係を示す特性図であ
る。
る。
７ 被変位測定材としての胸骨 ８ 発光素子としてのＬＥＤ ９ 発光素子としてのＬＥＤ １０ 発光素子としてのＬＥＤ １１ 発光素子としてのＬＥＤ ２７ 位置検出素子としてのＰＳＤ ３７ 三次元位置算出手段及び三次元変位算出手段とし
てのコンピュータ
てのコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 久明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (56)参考文献 特開 平５−207357（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−207810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−53707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−35519（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−18714（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01C 3/06 H04N 5/232
Claims (2)
- 【請求項１】 被変位測定材に固定された発光素子と、 前記発光素子からの光を受光して当該発光素子の三次元
位置を二次元の平面に投射するための複数の位置検出素
子と、 前記各位置検出素子による前記発光素子の二次元データ
を位置マップにより補正し発光素子の三次元位置を算出
する三次元位置算出手段と、 前記三次元位置算出手段による発光素子の三次元位置の
ズレから三次元変位を算出する三次元変位算出手段とを
備えた三次元変位計において、 前記位置マップを前記発光素子と前記位置検出素子との
距離に応じて複数用意し、前記三次元位置算出手段は前
記発光素子と前記位置検出素子との距離に応じた位置マ
ップを用いて二次元データを補正するようにしたことを
特徴とする三次元変位計。 - 【請求項２】 前記位置検出素子は半導体位置検出素子
であり、同素子の複数出力の和により発光素子までの距
離を算出できるものである請求項１に記載の三次元変位
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05293594A JP3135765B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 三次元変位計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05293594A JP3135765B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 三次元変位計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07146110A JPH07146110A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3135765B2 true JP3135765B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=17796745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05293594A Expired - Fee Related JP3135765B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 三次元変位計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3135765B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7508530B1 (en) | 2007-03-08 | 2009-03-24 | Boxboro Systems, Llc | Multi-point position measuring and recording system for anthropomorphic test devices |
| US10342470B2 (en) | 2006-10-12 | 2019-07-09 | Masimo Corporation | System and method for monitoring the life of a physiological sensor |
| US11191485B2 (en) | 2006-06-05 | 2021-12-07 | Masimo Corporation | Parameter upgrade system |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012057996A (ja) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Mitsutoyo Corp | 画像測定装置及び画像測定方法 |
| JP6002708B2 (ja) * | 2014-03-27 | 2016-10-05 | 株式会社東京歯材社 | 顎運動測定装置 |
-
1993
- 1993-11-24 JP JP05293594A patent/JP3135765B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| US11191485B2 (en) | 2006-06-05 | 2021-12-07 | Masimo Corporation | Parameter upgrade system |
| US10342470B2 (en) | 2006-10-12 | 2019-07-09 | Masimo Corporation | System and method for monitoring the life of a physiological sensor |
| US10863938B2 (en) | 2006-10-12 | 2020-12-15 | Masimo Corporation | System and method for monitoring the life of a physiological sensor |
| US11857319B2 (en) | 2006-10-12 | 2024-01-02 | Masimo Corporation | System and method for monitoring the life of a physiological sensor |
| US7508530B1 (en) | 2007-03-08 | 2009-03-24 | Boxboro Systems, Llc | Multi-point position measuring and recording system for anthropomorphic test devices |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07146110A (ja) | 1995-06-06 |
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