JP3195851B2 - 曲面上の三次元位置計測方法及びその装置 - Google Patents
曲面上の三次元位置計測方法及びその装置Info
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- JP3195851B2 JP3195851B2 JP09592293A JP9592293A JP3195851B2 JP 3195851 B2 JP3195851 B2 JP 3195851B2 JP 09592293 A JP09592293 A JP 09592293A JP 9592293 A JP9592293 A JP 9592293A JP 3195851 B2 JP3195851 B2 JP 3195851B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車体等のように曲面形
状を有する物体上の被計測点の三次元位置をビデオカメ
ラを用いて計測する、曲面上の三次元位置計測方法及び
その装置に関するものである。
状を有する物体上の被計測点の三次元位置をビデオカメ
ラを用いて計測する、曲面上の三次元位置計測方法及び
その装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車体塗装の仕上り品質の良否は車両の商
品性に大きく影響するので、一般に、車両製造ラインの
車体塗装工程の後工程には塗膜欠陥検査工程が設けられ
ている。この塗膜欠陥検査工程においては、車体表面に
施された塗膜に対して種々の欠陥検査が行われる。例え
ば、特開昭６２−２３３７１０号公報には、塗膜表面に
光を照射し、その塗膜表面からの反射光から得られる情
報に基づいて塗膜の欠陥検査を行う塗膜欠陥検査装置が
開示されている。
品性に大きく影響するので、一般に、車両製造ラインの
車体塗装工程の後工程には塗膜欠陥検査工程が設けられ
ている。この塗膜欠陥検査工程においては、車体表面に
施された塗膜に対して種々の欠陥検査が行われる。例え
ば、特開昭６２−２３３７１０号公報には、塗膜表面に
光を照射し、その塗膜表面からの反射光から得られる情
報に基づいて塗膜の欠陥検査を行う塗膜欠陥検査装置が
開示されている。
【０００３】そして、上記塗膜欠陥検査工程において塗
膜欠陥が検出された場合には、後工程で塗膜研磨等によ
る塗膜欠陥の修正処理が行われるが、この修正処理がロ
ボット等により自動的に行われる場合には、上記塗膜欠
陥の発生部位を三次元的に計測して後工程に伝達する必
要がある。
膜欠陥が検出された場合には、後工程で塗膜研磨等によ
る塗膜欠陥の修正処理が行われるが、この修正処理がロ
ボット等により自動的に行われる場合には、上記塗膜欠
陥の発生部位を三次元的に計測して後工程に伝達する必
要がある。
【０００４】このため従来より、特開平２−３０９２０
２号公報に開示されているような立体視による三次元位
置計測方法が用いられている。
２号公報に開示されているような立体視による三次元位
置計測方法が用いられている。
【０００５】この計測方法においては、２台のビデオカ
メラにより車体表面上の同一領域を撮像して上記塗膜欠
陥検査を行うようになっており、塗膜欠陥が検出された
ときには、各ビデオカメラの受像画面上における塗膜欠
陥発生部位（被計測点）の画素位置のずれから、塗膜欠
陥発生部位を三次元的に計測するようになっている。
メラにより車体表面上の同一領域を撮像して上記塗膜欠
陥検査を行うようになっており、塗膜欠陥が検出された
ときには、各ビデオカメラの受像画面上における塗膜欠
陥発生部位（被計測点）の画素位置のずれから、塗膜欠
陥発生部位を三次元的に計測するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の三次元位置計測方法においては、次のような問題が
生じていた。すなわち、立体視による三次元位置計測を
行うためには、ビデオカメラが２台必要であり、また、
塗膜欠陥発生部位が複数箇所にある場合には、両ビデオ
カメラ相互間で、受像画面上における各塗膜欠陥発生部
位の画素位置の対応付けを行うことが困難となることが
少なくないことから、塗膜欠陥発生部位を正確に計測す
る上で支障をきたす場合が多かった。
来の三次元位置計測方法においては、次のような問題が
生じていた。すなわち、立体視による三次元位置計測を
行うためには、ビデオカメラが２台必要であり、また、
塗膜欠陥発生部位が複数箇所にある場合には、両ビデオ
カメラ相互間で、受像画面上における各塗膜欠陥発生部
位の画素位置の対応付けを行うことが困難となることが
少なくないことから、塗膜欠陥発生部位を正確に計測す
る上で支障をきたす場合が多かった。
【０００７】なお、上記問題は、車体表面の塗膜欠陥部
位を計測する場合に限らず、曲面形状を有する物体上の
被計測点の三次元位置をビデオカメラを用いて計測する
場合一般において同様に生じ得る問題である。
位を計測する場合に限らず、曲面形状を有する物体上の
被計測点の三次元位置をビデオカメラを用いて計測する
場合一般において同様に生じ得る問題である。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、曲面形状を有する物体上の被計測点の
三次元位置を簡単かつ正確に計測することができる、曲
面上の三次元位置計測方法及びその装置を提供すること
を目的とするものである。
たものであって、曲面形状を有する物体上の被計測点の
三次元位置を簡単かつ正確に計測することができる、曲
面上の三次元位置計測方法及びその装置を提供すること
を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る曲面上の三
次元位置計測方法及びその装置は、予め物体上の複数の
点の三次元位置を計測し、そのデータに基づいて曲面近
似式を算出するとともに、ビデオカメラの受像画面上に
おける被計測点の画素位置を基に該被計測点を通る直線
を表わす視線方程式を算出し、これら両式を連立させて
その交点を求めることにより、１台のビデオカメラで被
計測点の三次元位置を計測できるようにし、もって上記
目的達成を図るようにしたものである。
次元位置計測方法及びその装置は、予め物体上の複数の
点の三次元位置を計測し、そのデータに基づいて曲面近
似式を算出するとともに、ビデオカメラの受像画面上に
おける被計測点の画素位置を基に該被計測点を通る直線
を表わす視線方程式を算出し、これら両式を連立させて
その交点を求めることにより、１台のビデオカメラで被
計測点の三次元位置を計測できるようにし、もって上記
目的達成を図るようにしたものである。
【００１０】すなわち、請求項１記載の発明は、被計測
空間内の所定位置に配された曲面形状を有する物体上の
被計測点の三次元位置を、該被計測点を含む前記物体上
の所定領域を撮像するビデオカメラを用いて計測する方
法であって、前記物体上の複数の点の三次元位置を、前
記被計測空間を規定する被計測空間座標系における座標
で計測し、これら計測された点データの中から所定の複
数の点データを選択し、これら選択された点データに基
づき前記物体の曲面形状を曲面近似式として表わし、さ
らにこの曲面近似式を、前記被計測空間座標系と所定の
座標対応関係を有するようにして前記ビデオカメラに対
して設定されたビデオカメラ座標系に座標変換して表わ
し、一方、前記ビデオカメラの受像画面上における前記
被計測点の画素位置から、前記ビデオカメラ座標系にお
いて前記被計測点を通る直線を表わす視線方程式を算出
し、その後、この視線方程式と前記ビデオカメラ座標系
で表わされた前記曲面近似式とを連立させて解くことに
より、前記被計測点の前記ビデオカメラ座標系における
座標を算出し、さらに、この座標を前記被計測空間座標
系に座標変換することにより、前記被計測点の三次元位
置計測を行う、ことを特徴とするものである。
空間内の所定位置に配された曲面形状を有する物体上の
被計測点の三次元位置を、該被計測点を含む前記物体上
の所定領域を撮像するビデオカメラを用いて計測する方
法であって、前記物体上の複数の点の三次元位置を、前
記被計測空間を規定する被計測空間座標系における座標
で計測し、これら計測された点データの中から所定の複
数の点データを選択し、これら選択された点データに基
づき前記物体の曲面形状を曲面近似式として表わし、さ
らにこの曲面近似式を、前記被計測空間座標系と所定の
座標対応関係を有するようにして前記ビデオカメラに対
して設定されたビデオカメラ座標系に座標変換して表わ
し、一方、前記ビデオカメラの受像画面上における前記
被計測点の画素位置から、前記ビデオカメラ座標系にお
いて前記被計測点を通る直線を表わす視線方程式を算出
し、その後、この視線方程式と前記ビデオカメラ座標系
で表わされた前記曲面近似式とを連立させて解くことに
より、前記被計測点の前記ビデオカメラ座標系における
座標を算出し、さらに、この座標を前記被計測空間座標
系に座標変換することにより、前記被計測点の三次元位
置計測を行う、ことを特徴とするものである。
【００１１】また、請求項２記載の発明は、被計測空間
内の所定位置に配された曲面形状を有する物体上の被計
測点の三次元位置を、該被計測点を含む前記物体上の所
定領域を撮像するビデオカメラを用いて計測する方法で
あって、前記物体上の複数の点の三次元位置を、前記被
計測空間を規定する被計測空間座標系における座標で計
測し、これら計測された点データの中から所定の複数の
点データを選択し、これら選択された点データに基づき
前記物体の曲面形状を曲面近似式として表わし、一方、
前記被計測空間座標系と所定の座標対応関係を有するよ
うにして前記ビデオカメラに対して設定されたビデオカ
メラ座標系において、前記ビデオカメラの受像画面上に
おける前記被計測点の画素位置から、前記被計測点を通
る直線を表わす視線方程式を算出し、さらに、この視線
方程式を前記被計測空間座標系に座標変換し、その後、
この座標変換された視線方程式と前記曲面近似式とを連
立させて解くことにより、前記被計測点の三次元位置計
測を行う、ことを特徴とするものである。
内の所定位置に配された曲面形状を有する物体上の被計
測点の三次元位置を、該被計測点を含む前記物体上の所
定領域を撮像するビデオカメラを用いて計測する方法で
あって、前記物体上の複数の点の三次元位置を、前記被
計測空間を規定する被計測空間座標系における座標で計
測し、これら計測された点データの中から所定の複数の
点データを選択し、これら選択された点データに基づき
前記物体の曲面形状を曲面近似式として表わし、一方、
前記被計測空間座標系と所定の座標対応関係を有するよ
うにして前記ビデオカメラに対して設定されたビデオカ
メラ座標系において、前記ビデオカメラの受像画面上に
おける前記被計測点の画素位置から、前記被計測点を通
る直線を表わす視線方程式を算出し、さらに、この視線
方程式を前記被計測空間座標系に座標変換し、その後、
この座標変換された視線方程式と前記曲面近似式とを連
立させて解くことにより、前記被計測点の三次元位置計
測を行う、ことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の作用および効果】上記構成に示すように、物体
上の複数の点の実測データの中から選択された所定の複
数の点データに基づいて算出した曲面近似式とビデオカ
メラの受像画面上における被計測点の画素位置から算出
した視線方程式とを連立させて解いた交点として、被計
測点の三次元位置を計測するようになっているので、１
台のビデオカメラで被計測点の三次元位置を計測するこ
とができる。
上の複数の点の実測データの中から選択された所定の複
数の点データに基づいて算出した曲面近似式とビデオカ
メラの受像画面上における被計測点の画素位置から算出
した視線方程式とを連立させて解いた交点として、被計
測点の三次元位置を計測するようになっているので、１
台のビデオカメラで被計測点の三次元位置を計測するこ
とができる。
【００１３】したがって、本発明によれば、ビデオカメ
ラの所要台数を削減することができるとともに、ビデオ
カメラが２台の場合に生じる、両ビデオカメラ相互間で
の画素位置の対応付けが不要となり、これにより、たと
え複数の被計測候補点がある場合であっても、曲面形状
を有する物体上の被計測点の三次元位置を簡単かつ正確
に計測することができる。
ラの所要台数を削減することができるとともに、ビデオ
カメラが２台の場合に生じる、両ビデオカメラ相互間で
の画素位置の対応付けが不要となり、これにより、たと
え複数の被計測候補点がある場合であっても、曲面形状
を有する物体上の被計測点の三次元位置を簡単かつ正確
に計測することができる。
【００１４】この場合において、上記実測データから複
数の点データを選択する際、上記物体の広い領域にわた
って選択を行うようにしてもよいが、車体等のように複
雑な曲面形状を有する物体の場合には、この曲面形状を
曲面近似式として表わすために選択すべき点データは厖
大な数になり、このため曲面近似式の次数が高くなるの
でデータ演算処理時間も長くなってしまうが、請求項３
に記載したように、計測データから複数の点を選択する
際、ビデオカメラの撮像領域に応じた物体上の所定領域
内で計測された点データの中から行うようにすれば、物
体の曲面形状を分割して比較的単純な曲面形状とするこ
とが可能となり、これにより曲面近似式の次数を下げて
データ演算処理時間を短くすることができる。
数の点データを選択する際、上記物体の広い領域にわた
って選択を行うようにしてもよいが、車体等のように複
雑な曲面形状を有する物体の場合には、この曲面形状を
曲面近似式として表わすために選択すべき点データは厖
大な数になり、このため曲面近似式の次数が高くなるの
でデータ演算処理時間も長くなってしまうが、請求項３
に記載したように、計測データから複数の点を選択する
際、ビデオカメラの撮像領域に応じた物体上の所定領域
内で計測された点データの中から行うようにすれば、物
体の曲面形状を分割して比較的単純な曲面形状とするこ
とが可能となり、これにより曲面近似式の次数を下げて
データ演算処理時間を短くすることができる。
【００１５】ところで、本発明のように、上記曲面近似
式を、物体上の点の三次元位置を実際に計測して得られ
た点データに基づいて算出する代りに、物体のＣＡＤデ
ータを利用してこれを算出するようにすることも考えら
れる。しかしながら、このようにＣＡＤデータを利用し
た曲面近似式算出は、次のような問題がある。すなわ
ち、ＣＡＤデータから算出された曲面近似式を用いての
被計測点の三次元位置計測は、被計測空間内の所定位置
に上記物体が正確に配されていることを前提としている
が、物体の実際の位置と上記所定位置との間には多少の
ずれが不可避的に生じるため、このずれが大きい場合に
は、高い三次元位置計測精度を得ることができない。ま
た、厖大なＣＡＤデータを記憶しておくための記憶容量
の大きなメモリが必要となる。これに対し、本発明にお
いては、実際に計測して得られた点データに基づいて曲
面近似式を算出するようになっているので、物体の実際
の位置と上記所定位置とのずれがあってもこれによる三
次元位置計測精度への影響がなく、高い三次元位置計測
精度を得ることができる。また、計測された点データを
記憶するだけの記憶容量の小さなメモリを用意するだけ
で足りる。
式を、物体上の点の三次元位置を実際に計測して得られ
た点データに基づいて算出する代りに、物体のＣＡＤデ
ータを利用してこれを算出するようにすることも考えら
れる。しかしながら、このようにＣＡＤデータを利用し
た曲面近似式算出は、次のような問題がある。すなわ
ち、ＣＡＤデータから算出された曲面近似式を用いての
被計測点の三次元位置計測は、被計測空間内の所定位置
に上記物体が正確に配されていることを前提としている
が、物体の実際の位置と上記所定位置との間には多少の
ずれが不可避的に生じるため、このずれが大きい場合に
は、高い三次元位置計測精度を得ることができない。ま
た、厖大なＣＡＤデータを記憶しておくための記憶容量
の大きなメモリが必要となる。これに対し、本発明にお
いては、実際に計測して得られた点データに基づいて曲
面近似式を算出するようになっているので、物体の実際
の位置と上記所定位置とのずれがあってもこれによる三
次元位置計測精度への影響がなく、高い三次元位置計測
精度を得ることができる。また、計測された点データを
記憶するだけの記憶容量の小さなメモリを用意するだけ
で足りる。
【００１６】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例について説明する。
施例について説明する。
【００１７】図１は、本発明に係る曲面上の三次元位置
計測装置の一実施例を示すブロック図である。
計測装置の一実施例を示すブロック図である。
【００１８】この三次元位置計測装置１０は、車両製造
ラインの車体２の塗膜欠陥検査ステーションにおいて、
塗膜欠陥が検出されたとき、該塗膜欠陥の発生部位を三
次元的に計測する装置であって、ビデオカメラロボット
１２とホストコンピュータ１４と、その周辺機器とから
なっている。
ラインの車体２の塗膜欠陥検査ステーションにおいて、
塗膜欠陥が検出されたとき、該塗膜欠陥の発生部位を三
次元的に計測する装置であって、ビデオカメラロボット
１２とホストコンピュータ１４と、その周辺機器とから
なっている。
【００１９】上記ビデオカメラロボット１２は、ビデオ
カメラ（ＣＣＤカメラ）１６が、ロボット本体１８のア
−ム先端部に取り付けられてなり、ロボット制御盤２０
によって、ロボット本体１８を作動させてビデオカメラ
１６の向きを三次元的に変え得るようになっている。
カメラ（ＣＣＤカメラ）１６が、ロボット本体１８のア
−ム先端部に取り付けられてなり、ロボット制御盤２０
によって、ロボット本体１８を作動させてビデオカメラ
１６の向きを三次元的に変え得るようになっている。
【００２０】車体２は、パレット２２の所定位置に載置
された状態で、コンベア２４によって、図示矢印方向に
搬送される。ホストコンピュータ１４には、コンベア２
４に配置されたエンコーダ２６からのエンコーダパルス
に基づいてシーケンサ２８から車体２の位置情報が入力
される。シーケンサ２８から車体２が塗膜欠陥検査ステ
ーションまで搬送されたことが情報入力されると、ホス
トコンピュータ１４は、ロボット制御盤２０にこれを出
力する。これにより、ロボット制御盤２０は、ロボット
本体１８を作動させてビデオカメラ１６の向きを車体２
と所定間隔を置きながら車体２の表面に沿って三次元的
に変えて、車体２に施された塗膜表面４の欠陥検査を行
う。この塗膜表面４の欠陥検査方法については、特開平
４−２０４３１４号公報に開示されているので、その詳
細な説明は省略するが、塗膜表面４と平行な平面内にお
いて一方向にのみ光学特性が変化する照射光で塗膜表面
４を照射しながら、該塗膜表面４をビデオカメラ１６で
撮像し、その受像画面を画像処理装置３８において解析
することにより、塗膜欠陥を検出するようになってい
る。
された状態で、コンベア２４によって、図示矢印方向に
搬送される。ホストコンピュータ１４には、コンベア２
４に配置されたエンコーダ２６からのエンコーダパルス
に基づいてシーケンサ２８から車体２の位置情報が入力
される。シーケンサ２８から車体２が塗膜欠陥検査ステ
ーションまで搬送されたことが情報入力されると、ホス
トコンピュータ１４は、ロボット制御盤２０にこれを出
力する。これにより、ロボット制御盤２０は、ロボット
本体１８を作動させてビデオカメラ１６の向きを車体２
と所定間隔を置きながら車体２の表面に沿って三次元的
に変えて、車体２に施された塗膜表面４の欠陥検査を行
う。この塗膜表面４の欠陥検査方法については、特開平
４−２０４３１４号公報に開示されているので、その詳
細な説明は省略するが、塗膜表面４と平行な平面内にお
いて一方向にのみ光学特性が変化する照射光で塗膜表面
４を照射しながら、該塗膜表面４をビデオカメラ１６で
撮像し、その受像画面を画像処理装置３８において解析
することにより、塗膜欠陥を検出するようになってい
る。
【００２１】ロボット制御盤２０は、図２に示すよう
に、ビデオカメラ１６に対して、その受像画面上におけ
るＣＣＤ（画素）配列の横方向および縦方向ならびにビ
デオカメラ１６の光軸方向に座標軸Ｘｃ、Ｙｃ、Ｚｃを
各々有するビデオカメラ座標系Σｃを設定しており、ビ
デオカメラロボット１２が設置された空間（被計測空
間）を規定する被計測空間座標系Σｗに対するビデオカ
メラ座標系Σｃの座標変換パラメータを随時ホストコン
ピュータ１４に入力する。あるいは、ティーチングデー
タをメモリに予め記憶しておき、それを随時取り出して
くるようにしてもよい。
に、ビデオカメラ１６に対して、その受像画面上におけ
るＣＣＤ（画素）配列の横方向および縦方向ならびにビ
デオカメラ１６の光軸方向に座標軸Ｘｃ、Ｙｃ、Ｚｃを
各々有するビデオカメラ座標系Σｃを設定しており、ビ
デオカメラロボット１２が設置された空間（被計測空
間）を規定する被計測空間座標系Σｗに対するビデオカ
メラ座標系Σｃの座標変換パラメータを随時ホストコン
ピュータ１４に入力する。あるいは、ティーチングデー
タをメモリに予め記憶しておき、それを随時取り出して
くるようにしてもよい。
【００２２】ホストコンピュータ１４は、塗膜欠陥の発
生部位Ｐｄ（被計測点）に対応するビデオカメラ１６の
受像画面３０上の画素位置Ｐｐ（図３参照）から、ビデ
オカメラ座標系Σｃにおいて塗膜欠陥発生部位Ｐｄが通
る直線を表わす視線方程式Ｅｅを算出する。なお、この
視線方程式Ｅｅの算出にあたっては、キャリブレーショ
ンデータメモリ３２に記憶されているキャリブレーショ
ンデータが用いられる。このキャリブレーションデータ
は、撮影時のビデオカメラ１６のキャリブレーション結
果を基に受像画面３０上の各画素位置から該画素位置に
対応する視線方程式Ｅｅを算出する際に用いられるデー
タである。
生部位Ｐｄ（被計測点）に対応するビデオカメラ１６の
受像画面３０上の画素位置Ｐｐ（図３参照）から、ビデ
オカメラ座標系Σｃにおいて塗膜欠陥発生部位Ｐｄが通
る直線を表わす視線方程式Ｅｅを算出する。なお、この
視線方程式Ｅｅの算出にあたっては、キャリブレーショ
ンデータメモリ３２に記憶されているキャリブレーショ
ンデータが用いられる。このキャリブレーションデータ
は、撮影時のビデオカメラ１６のキャリブレーション結
果を基に受像画面３０上の各画素位置から該画素位置に
対応する視線方程式Ｅｅを算出する際に用いられるデー
タである。
【００２３】本実施例に係る三次元位置計測装置１０
は、車体２の表面上の複数の点のデータを記憶した実測
データメモリ３４を備えている。上記点データは、車体
２が塗膜欠陥検査ステーションまで搬送されてくる間
に、座標計測手段４４により、上記複数の点の三次元位
置を被計測空間座標系Σｗにおける座標で計測して得ら
れたデータである。上記座標計測手段４４は、車体２の
エッジ部位あるいはマーキングされた部位等を１対のビ
デオカメラを用いてステレオ視することにより、上記点
データの計測を行うようになっている。なお、これ以外
にも、測長器等他の計測手段を用いて上記計測を行うよ
うにしてもよい。
は、車体２の表面上の複数の点のデータを記憶した実測
データメモリ３４を備えている。上記点データは、車体
２が塗膜欠陥検査ステーションまで搬送されてくる間
に、座標計測手段４４により、上記複数の点の三次元位
置を被計測空間座標系Σｗにおける座標で計測して得ら
れたデータである。上記座標計測手段４４は、車体２の
エッジ部位あるいはマーキングされた部位等を１対のビ
デオカメラを用いてステレオ視することにより、上記点
データの計測を行うようになっている。なお、これ以外
にも、測長器等他の計測手段を用いて上記計測を行うよ
うにしてもよい。
【００２４】ホストコンピュータ１４は、上記実測デー
タメモリ３４に記憶されている点データの中から、塗膜
表面４におけるビデオカメラ１６の撮像領域に応じた領
域内の座標データから所定の複数の点データを選択し、
これら選択された点データに基づき最小２乗法を用いた
演算により車体２の塗膜表面４の曲面形状を曲面近似式
Ｅｗとして表わす。
タメモリ３４に記憶されている点データの中から、塗膜
表面４におけるビデオカメラ１６の撮像領域に応じた領
域内の座標データから所定の複数の点データを選択し、
これら選択された点データに基づき最小２乗法を用いた
演算により車体２の塗膜表面４の曲面形状を曲面近似式
Ｅｗとして表わす。
【００２５】すなわち、図４に示すように、塗膜欠陥検
査の対象となる塗膜表面４を第１表面部４Ａから第５表
面部４Ｅまで前後方向に５つに分割し、これら各表面部
に対して上記曲面近似式Ｅｗを算出する。分割された各
表面部の曲面形状は、元の塗膜表面４全体の曲面形状に
対して単純化されるので、これを所定精度で曲面近似式
Ｅｗとして表わすために選択すべき点データの数は少な
くて足りる。したがって、曲面近似式Ｅｗの次数を下げ
てデータ演算処理時間の短縮を図ることができる。
査の対象となる塗膜表面４を第１表面部４Ａから第５表
面部４Ｅまで前後方向に５つに分割し、これら各表面部
に対して上記曲面近似式Ｅｗを算出する。分割された各
表面部の曲面形状は、元の塗膜表面４全体の曲面形状に
対して単純化されるので、これを所定精度で曲面近似式
Ｅｗとして表わすために選択すべき点データの数は少な
くて足りる。したがって、曲面近似式Ｅｗの次数を下げ
てデータ演算処理時間の短縮を図ることができる。
【００２６】ホストコンピュータ１４は、上記曲面近似
式Ｅｗをビデオカメラ座標系Σｃに変換して曲面近似式
Ｅｃとする。ホストコンピュータ１４は、さらに、この
曲面近似式Ｅｃと視線方程式Ｅｅとをプロセッサ３６に
入力する。プロセッサ３６は、これら曲面近似式Ｅｃと
視線方程式Ｅｅとを連立させて解くことにより、塗膜欠
陥発生部位Ｐｄのビデオカメラ座標系Σｃにおける座標
Ｐｄ（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）を算出する。すなわち、曲面
近似式Ｅｃが表わす曲面と視線方程式Ｅｅが表わす直線
との交点として、上記座標Ｐｄ（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）を
算出する。ホストコンピュータ１４は、さらに、この座
標Ｐｄ（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）を被計測空間座標系Σｗの
座標Ｐｄ（ｘｗ、ｙｗ、ｚｗ）に座標変換することによ
り、塗膜欠陥発生部位Ｐｄの被計測空間内における三次
元位置計測を行う。
式Ｅｗをビデオカメラ座標系Σｃに変換して曲面近似式
Ｅｃとする。ホストコンピュータ１４は、さらに、この
曲面近似式Ｅｃと視線方程式Ｅｅとをプロセッサ３６に
入力する。プロセッサ３６は、これら曲面近似式Ｅｃと
視線方程式Ｅｅとを連立させて解くことにより、塗膜欠
陥発生部位Ｐｄのビデオカメラ座標系Σｃにおける座標
Ｐｄ（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）を算出する。すなわち、曲面
近似式Ｅｃが表わす曲面と視線方程式Ｅｅが表わす直線
との交点として、上記座標Ｐｄ（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）を
算出する。ホストコンピュータ１４は、さらに、この座
標Ｐｄ（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）を被計測空間座標系Σｗの
座標Ｐｄ（ｘｗ、ｙｗ、ｚｗ）に座標変換することによ
り、塗膜欠陥発生部位Ｐｄの被計測空間内における三次
元位置計測を行う。
【００２７】ホストコンピュータ１４は、上記塗膜欠陥
がビデオカメラ１６の撮像領域内において複数個検出さ
れたときには、各塗膜欠陥発生部位Ｐｄに対して、上記
手順でその三次元位置計測を行う。
がビデオカメラ１６の撮像領域内において複数個検出さ
れたときには、各塗膜欠陥発生部位Ｐｄに対して、上記
手順でその三次元位置計測を行う。
【００２８】このようにして計測された塗膜欠陥発生部
位Ｐｄは、欠陥部位メモリ４０に一旦記憶された後、後
工程の補修システム４２に伝送され、該補修システム４
２において塗膜研磨等による塗膜欠陥の修正処理が行わ
れる。
位Ｐｄは、欠陥部位メモリ４０に一旦記憶された後、後
工程の補修システム４２に伝送され、該補修システム４
２において塗膜研磨等による塗膜欠陥の修正処理が行わ
れる。
【００２９】以上詳述したように、本実施例において
は、車体２の塗膜表面４の点の実測データに基づいて算
出した曲面近似式Ｅｗとビデオカメラ１６の受像画面３
０上における塗膜欠陥発生部位Ｐｄの画素位置Ｐｐから
算出した視線方程式Ｅｅとを連立させて解いた交点とし
て、１台のビデオカメラ１６で塗膜欠陥発生部位Ｐｄの
三次元位置を計測することができる。
は、車体２の塗膜表面４の点の実測データに基づいて算
出した曲面近似式Ｅｗとビデオカメラ１６の受像画面３
０上における塗膜欠陥発生部位Ｐｄの画素位置Ｐｐから
算出した視線方程式Ｅｅとを連立させて解いた交点とし
て、１台のビデオカメラ１６で塗膜欠陥発生部位Ｐｄの
三次元位置を計測することができる。
【００３０】したがって、本実施例によれば、上記塗膜
欠陥発生部位Ｐｄの位置計測に２台のビデオカメラを使
用した場合に生じる、両ビデオカメラ相互間での画素位
置の対応付けが不要となり、これにより、塗膜欠陥発生
部位Ｐｄの三次元位置を簡単かつ正確に計測することが
できる。なお、本実施例においては、座標計測手段４４
において１対のビデオカメラを用いているが、この座標
計測は、塗膜欠陥のように予めその発生部位を特定する
ことができない点に対して行われるのではなく、車体２
のエッジ部位等のように車体２において特定された点に
対して行われるので、両ビデオカメラ相互間での画素位
置の対応付けが困難になるという問題が生じることはな
い。
欠陥発生部位Ｐｄの位置計測に２台のビデオカメラを使
用した場合に生じる、両ビデオカメラ相互間での画素位
置の対応付けが不要となり、これにより、塗膜欠陥発生
部位Ｐｄの三次元位置を簡単かつ正確に計測することが
できる。なお、本実施例においては、座標計測手段４４
において１対のビデオカメラを用いているが、この座標
計測は、塗膜欠陥のように予めその発生部位を特定する
ことができない点に対して行われるのではなく、車体２
のエッジ部位等のように車体２において特定された点に
対して行われるので、両ビデオカメラ相互間での画素位
置の対応付けが困難になるという問題が生じることはな
い。
【００３１】また、本実施例においては、実際に計測し
て得られた点データに基づいて曲面近似式を算出するよ
うになっているので、車体２のパレット２２への搭載誤
差、位置決め誤差等により、車体２の実際の位置と上記
所定位置とのずれがあっても、これによる三次元位置計
測精度への影響がなく、高い三次元位置計測精度を得る
ことができる。また、計測された点データを記憶させる
だけの記憶容量の小さな実測データメモリ３４を用意す
るだけで足りる。
て得られた点データに基づいて曲面近似式を算出するよ
うになっているので、車体２のパレット２２への搭載誤
差、位置決め誤差等により、車体２の実際の位置と上記
所定位置とのずれがあっても、これによる三次元位置計
測精度への影響がなく、高い三次元位置計測精度を得る
ことができる。また、計測された点データを記憶させる
だけの記憶容量の小さな実測データメモリ３４を用意す
るだけで足りる。
【００３２】上記実施例においては、ビデオカメラ座標
系Σｃにおいて視線方程式Ｅｅと曲面近似式Ｅｃとを連
立させて解くようにしたが、被計測空間座標系Σｗにお
いてこれら両式を連立させて解くようにしてもよい。こ
のようにすれば、曲面近似式Ｅｗについては座標変換が
不要となり、ビデオカメラ座標系Σｃで表わされた視線
方程式Ｅｃを被計測空間座標系Σｗに座標変換するだけ
で足りるので、三次元位置計測のための演算を簡素化す
ることができる。
系Σｃにおいて視線方程式Ｅｅと曲面近似式Ｅｃとを連
立させて解くようにしたが、被計測空間座標系Σｗにお
いてこれら両式を連立させて解くようにしてもよい。こ
のようにすれば、曲面近似式Ｅｗについては座標変換が
不要となり、ビデオカメラ座標系Σｃで表わされた視線
方程式Ｅｃを被計測空間座標系Σｗに座標変換するだけ
で足りるので、三次元位置計測のための演算を簡素化す
ることができる。
【図１】本発明に係る曲面上の三次元位置計測装置の一
実施例を示すブロック図
実施例を示すブロック図
【図２】上記実施例における三次元位置計測の概要を示
す説明図
す説明図
【図３】上記三次元位置計測の説明のために受像画面を
示す図
示す図
【図４】上記三次元位置計測の説明のために車体を示す
斜視図
斜視図
２ 車体 ４ 塗膜表面 １０ 三次元位置計測装置 １２ ビデオカメラロボット １４ ホストコンピュータ（曲面近似式作成変換手
段、視線方程式算出手段、被計測点座標変換手段） １６ ビデオカメラ ３０ 受像画面 ３２ キャリブレーションデータメモリ ３４ 実測データメモリ ３６ プロセッサ（被計測点座標算出手段） ４４ 座標計測手段 Σｃ ビデオカメラ座標系 Σｗ 被計測空間座標系 Ｐｄ 塗膜欠陥発生部位（被計測点） Ｐｐ 塗膜欠陥発生部位に対応する画素位置 Ｅｂ 被計測空間座標系Σｗにおける曲面近似式 Ｅｃ ビデオカメラ座標系Σｃにおける曲面近似式 Ｅｅ 視線方程式
段、視線方程式算出手段、被計測点座標変換手段） １６ ビデオカメラ ３０ 受像画面 ３２ キャリブレーションデータメモリ ３４ 実測データメモリ ３６ プロセッサ（被計測点座標算出手段） ４４ 座標計測手段 Σｃ ビデオカメラ座標系 Σｗ 被計測空間座標系 Ｐｄ 塗膜欠陥発生部位（被計測点） Ｐｐ 塗膜欠陥発生部位に対応する画素位置 Ｅｂ 被計測空間座標系Σｗにおける曲面近似式 Ｅｃ ビデオカメラ座標系Σｃにおける曲面近似式 Ｅｅ 視線方程式
Claims (6)
- 【請求項１】 被計測空間内の所定位置に配された曲面
形状を有する物体上の被計測点の三次元位置を、該被計
測点を含む前記物体上の所定領域を撮像するビデオカメ
ラを用いて計測する方法であって、 前記物体上の複数の点の三次元位置を、前記被計測空間
を規定する被計測空間座標系における座標で計測し、こ
れら計測された点データの中から所定の複数の点データ
を選択し、これら選択された点データに基づき前記物体
の曲面形状を曲面近似式として表わし、さらにこの曲面
近似式を、前記被計測空間座標系と所定の座標対応関係
を有するようにして前記ビデオカメラに対して設定され
たビデオカメラ座標系に座標変換して表わし、 一方、前記ビデオカメラの受像画面上における前記被計
測点の画素位置から、前記ビデオカメラ座標系において
前記被計測点を通る直線を表わす視線方程式を算出し、 その後、この視線方程式と前記ビデオカメラ座標系で表
わされた前記曲面近似式とを連立させて解くことによ
り、前記被計測点の前記ビデオカメラ座標系における座
標を算出し、 さらに、この座標を前記被計測空間座標系に座標変換す
ることにより、前記被計測点の三次元位置計測を行う、
ことを特徴とする曲面上の三次元位置計測方法。 - 【請求項２】 被計測空間内の所定位置に配された曲面
形状を有する物体上の被計測点の三次元位置を、該被計
測点を含む前記物体上の所定領域を撮像するビデオカメ
ラを用いて計測する方法であって、 前記物体上の複数の点の三次元位置を、前記被計測空間
を規定する被計測空間座標系における座標で計測し、こ
れら計測された点データの中から所定の複数の点データ
を選択し、これら選択された点データに基づき前記物体
の曲面形状を曲面近似式として表わし、 一方、前記被計測空間座標系と所定の座標対応関係を有
するようにして前記ビデオカメラに対して設定されたビ
デオカメラ座標系において、前記ビデオカメラの受像画
面上における前記被計測点の画素位置から、前記被計測
点を通る直線を表わす視線方程式を算出し、さらに、こ
の視線方程式を前記被計測空間座標系に座標変換し、 その後、この座標変換された視線方程式と前記曲面近似
式とを連立させて解くことにより、前記被計測点の三次
元位置計測を行う、ことを特徴とする曲面上の三次元位
置計測方法。 - 【請求項３】 前記複数の点データの選択を、前記ビデ
オカメラの撮像領域に応じた前記物体上の所定領域内で
計測された点データの中から行う、ことを特徴とする請
求項１または２記載の曲面上の三次元位置計測方法。 - 【請求項４】 被計測空間内の所定位置に配された曲面
形状を有する物体上の被計測点の三次元位置を、該被計
測点を含む前記物体上の所定領域を撮像するビデオカメ
ラを用いて計測する装置であって、 前記物体上の複数の点の三次元位置を、前記被計測空間
を規定する被計測空間座標系における座標で計測する座
標計測手段と、 これら計測された点データの中から所定の複数の点デー
タを選択し、これら選択された点データに基づき前記物
体の曲面形状を曲面近似式として表わし、さらにこの曲
面近似式を、前記被計測空間座標系と所定の座標対応関
係を有するようにして前記ビデオカメラに対して設定さ
れたビデオカメラ座標系に座標変換して表わす曲面近似
式作成変換手段と、 前記ビデオカメラの受像画面上における前記被計測点の
画素位置から、前記ビデオカメラ座標系において前記被
計測点を通る直線を表わす視線方程式を算出する視線方
程式算出手段と、 前記ビデオカメラ座標系で表わされた前記曲面近似式と
前記視線方程式とを連立させて解くことにより、前記被
計測点の前記ビデオカメラ座標系における座標を算出す
る被計測点座標算出手段と、 この座標を前記被計測空間座標系に座標変換する被計測
点座標変換手段と、を備えてなることを特徴とする曲面
上の三次元位置計測装置。 - 【請求項５】 被計測空間内の所定位置に配された曲面
形状を有する物体上の被計測点の三次元位置を、該被計
測点を含む前記物体上の所定領域を撮像するビデオカメ
ラを用いて計測する装置であって、 前記物体上の複数の点の三次元位置を、前記被計測空間
を規定する被計測空間座標系における座標で計測する座
標計測手段と、 これら計測された点データの中から所定の複数の点デー
タを選択し、これら選択された点データに基づき前記物
体の曲面形状を曲面近似式として表わす曲面近似式作成
手段と、 前記被計測空間座標系と所定の座標対応関係を有するよ
うにして前記ビデオカメラに対して設定されたビデオカ
メラ座標系において、前記ビデオカメラの受像画面上に
おける前記被計測点の画素位置から、前記被計測点を通
る直線を表わす視線方程式を算出し、さらに、この視線
方程式を前記被計測空間座標系に座標変換する視線方程
式算出変換手段と、 前記被計測空間座標系で表わされた視線方程式と前記曲
面近似式とを連立させて解くことにより、前記被計測点
の前記被計測空間座標系における座標を算出する被計測
点座標算出手段と、を備えてなることを特徴とする曲面
上の三次元位置計測装置。 - 【請求項６】 前記曲面近似式作成変換手段が、前記ビ
デオカメラの撮像領域に応じた前記物体上の所定領域内
で計測された点データの中から行うように構成されてい
る、ことを特徴とする請求項４または５記載の曲面上の
三次元位置計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09592293A JP3195851B2 (ja) | 1993-04-22 | 1993-04-22 | 曲面上の三次元位置計測方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09592293A JP3195851B2 (ja) | 1993-04-22 | 1993-04-22 | 曲面上の三次元位置計測方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06307813A JPH06307813A (ja) | 1994-11-04 |
| JP3195851B2 true JP3195851B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=14150777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09592293A Expired - Fee Related JP3195851B2 (ja) | 1993-04-22 | 1993-04-22 | 曲面上の三次元位置計測方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3195851B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4894628B2 (ja) * | 2007-05-28 | 2012-03-14 | パナソニック電工株式会社 | 外観検査方法および外観検査装置 |
-
1993
- 1993-04-22 JP JP09592293A patent/JP3195851B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06307813A (ja) | 1994-11-04 |
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