JP3324809B2

JP3324809B2 - 三次元測定用測定点指示具

Info

Publication number: JP3324809B2
Application number: JP00301993A
Authority: JP
Inventors: 正歳大島; 良英青木
Original assignee: Sanyo Machine Works Ltd
Current assignee: Sanyo Machine Works Ltd
Priority date: 1993-01-12
Filing date: 1993-01-12
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JPH06207812A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２次元の感光要素を使
用した三次元測定に於いて、被測定物のエッジや段差、
隙間或いはＲを有するコーナ等の測定を手軽に行えるよ
うにした測定点指示具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のボディー等の被測定物の三次元
測定の測定方法の１つとして、２台以上の２次元の感光
要素、例えばＣＣＤカメラを用いて被測定物を撮像し、
この時の画像データを元に、三角測量法によって被測定
物の寸法を算出する測定方法がある。

【０００３】この測定方法では、図６及び図７に示す如
く、各ＣＣＤカメラ(1)のレンズ(2)を通して受光面とな
る個体センサ(3)に、被測定物(A)の測定面(B)上の所定
位置に形成した測定用光点(P)からの光線が入射した
時、個体センサ(3)を構成する多数のピクセル(4)の内、
光線による出力があるピクセル群よりの出力中心の、個
体センサ(3)の中心からの位置を検出し、この位置デー
タから測定用光点(P)の各ＣＣＤカメラ(1)からの角度を
算出する（尚、図中(L)は、ＣＣＤカメラ(1)の光軸であ
る）。

【０００４】そして、２台以上のＣＣＤカメラ(1)から
得た角度データを元に、測定用光点(P)の位置を算出す
る。

【０００５】このようにして、被測定物(A)の測定面(B)
上の多数の測定用光点(P)からのデータを順次演算し行
くことにより、被測定物(A)の測定面(B)の三次元の寸法
を得るようにしている。

【０００６】また、測定面(B)上に多数の測定用光点(P)
を形成する手段としては、レーザスキャナ（図示せず）
を使用し、測定面(B)上にレーザスポットを順次照射す
るか、或いは、図８に示すような先端にプローブ(11)を
有し、その上部に３点以上の発光点(12)を有する測定点
指示具(10)を用い、この測定点指示具(10)によって測定
点を限定するようにしている。

【０００７】即ち、この測定点指示具(10)は、先端のプ
ローブ(11)と、上部に設置された３点以上の発光点(12)
との位置関係が予め定められている。

【０００８】そして、この測定点指示具(10)先端のプロ
ーブ(11)を被測定物(A)の測定面(B)上に接触させ、各発
光点(12)の位置を複数のＣＣＤカメラ(1)で撮像するこ
とにより、測定点の位置を検出するのである。

【０００９】尚、この場合、測定点指示具(10)は作業者
が手で持ち、被測定物(A)の測定を行いたい測定面(B)に
プローブ(11)を接触させ、この状態でプローブ(11)を測
定面(B)上で移動させ、この移動の間に発光点(12)を任
意のタイミングで点灯させ、その時の位置を順次検出し
て行くことによりる、測定面(B)の形状を検出するよう
にしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した如く、レーザ
スポットを使用して被測定物(A)の測定面(B)上に測定用
光点(P)を形成する方法をとると、被測定物(A)上のどの
部分にレーザスポットを照射するかを予めプログラミン
グしておく必要が生じ、測定時の操作が煩雑になるとい
った問題があった。

【００１１】また、測定点指示具(10)を用いて被測定物
(A)の測定面(B)を測定する方法をとれば、被測定物(A)
の測定を行いたい部分の測定を非常に手軽に行える。

【００１２】しかし、測定点指示具(10)を使用した測定
では、プローブ(11)を手動で移動させる関係上、測定点
は不連続な点の集りとなるため、測定したい部分が平面
又はそれに近い状態の時には特に問題はないが、被測定
物(A)の測定したい箇所がエッジや段差、隙間或いはＲ
を有するコーナ等であった場合には、測定点指示具(10)
のみによって測定を行うことは不可能であると言った問
題があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】複数の２次元の感光要素
により被測定物を撮像し、被測定物の三次元の寸法を求
める時に使用する測定点指示具を、２次元の感光要素か
らの画像データにより測定点指示具自身の位置検出を可
能にするため、測定点指示具上に設けた、測定点指示具
上での位置関係が既知となっている３点以上の発光点
と、測定点指示具から被測定物の測定面上の任意の測定
点までの距離を測定するため、測定点指示具に組込まれ
た非接触型の距離センサとによって構成するか、また
は、２次元の感光要素からの画像データにより測定点指
示具自身の位置検出を可能にするため、測定点指示具上
に設けた、測定点指示具上での位置関係が既知となって
いる３点以上の発光点と、測定点指示具から被測定物の
測定面に向けて光切断法による位置検出用のスリット光
を照射するためのレーザ発光装置と、測定面にて反射し
た上記スリット光を受光するための指示具用２次元の感
光要素とによって構成したものである。

【００１４】

【作用】上記した如く、測定点指示具に距離センサを組
込み、更に、この距離センサを、光切断法により、測定
面の二次元寸法を検出するレーザ発光装置と２次元の感
光要素によって構成することにより、測定点指示具によ
りエッジや段差、隙間或いはＲを有するコーナ等の測定
を可能にしたものである。

【００１５】

【実施例】本発明は、３点以上の発光点を有する測定点
指示具に、光切断法によって被測定物の表面形状を測定
するためのレーザ発光装置及び２次元の感光要素、例え
ばＣＣＤカメラを組込み、光切断法によって測定面の表
面形状を測定すると共に、その時の測定位置を測定点指
示具に取付けた発光点から算出するものである。

【００１６】先ず、本発明に適用する光切断法の原理を
図２乃至図５を用いて説明する。

【００１７】即ち、図２に示す如く、レーザ発光装置(2
0)とＣＣＤアレイ(21)とを、両社の位置関係を正確に規
定して配置し、この状態で、レーザ発光装置(20)及びＣ
ＣＤアレイ(21)からの距離が正確に判明している基準面
(H)に対し、レーザ光を照射し、このレーザ光が基準面
(H)で反射し、ＣＣＤアレイ(21)に入射した時のＣＣＤ
アレイ(21)上での位置を記憶しておく。

【００１８】そして、レーザ発光装置(20)及びＣＣＤア
レイ(21)による距離測定時、測定面(B1)が基準面(H)よ
り前方に位置すると、ＣＣＤアレイ(21)へのレーザ光入
射時、入射光のＣＣＤアレイ(21)上での位置(B1')は、
基準面(H)の時より図中上方へ移動し、又、測定面(B2)
が基準面(H)より後方に位置すると、入射光のＣＣＤア
レイ(21)上での位置(B2')は、基準面(H)の時より図中下
方へ移動するため、この移動量によってレーザ発光装置
(20)から測定面(B)までの距離を検出できる。

【００１９】上記方法を用いれば、１台のレーザ発光装
置(20)と１つのＣＣＤアレイ(21)のみによってレーザ発
光装置(20)から測定面(B)までの距離を検出できる。

【００２０】ところで、上記方法に於いて、レーザ発光
装置(20)からのレーザ光を、図３及び図４に示す如く、
スポット光ではなく面上に所定の広がりを持ったスリッ
ト光(M)とし、スリット光(M)からの反射光を受ける機器
を、ＣＣＤアレイ(21)に代えて、ＣＣＤカメラ(22)とす
れば、レーザ発光装置(20)からのスリット光(M)によっ
て測定面(B)上に形成されるラインの奥行及び距離をＣ
ＣＤカメラ(22)によって捕らえることができる。

【００２１】例えば、測定面(B)が図４に示す如くクラ
ンク状をしていたとすると、この測定面(B)上に照射さ
れたスリット光(M)のライン(N)は、ＣＣＤカメラ(22)か
ら得られるＣＲＴ画像上では図５に示すように表示さ
れ、画面の上下方向が距離方向に関係し、画面の横方向
が横方向の位置に関係した画像データが得られる。

【００２２】そして、このデータと予め記憶されている
基準面を測定した時のデータとの偏差からスリット光
(M)の照射されている部分のライン(N)に沿った２次元の
寸法を検出できる。

【００２３】また、上記スリット光(M)の測定面(B)への
照射位置を、例えば、図４の測定面(B)のエッジ(C)に沿
って上方から下方に向けて移動させ、この時の画像デー
タを所定のタイミングで記憶させて行き、この時のエッ
ジ部分のデータを繋げて行けば、エッジ(C)の三次元の
位置検出も行える。

【００２４】上記の如く、スリット光(M)を照射するレ
ーザ発光装置(20)と、ＣＣＤカメラ(22)を、両者の位置
関係を規定した状態で配置し、レーザ発光装置(20)から
測定面(B)に向けて照射され、測定面(B)で反射したスリ
ット光(M)をＣＣＤカメラ(22)で受光すれば、１台のレ
ーザ発光装置(20)と１台のＣＣＤカメラ(22)のみによっ
て測定面(B)の二次元の表面形状を検出でき、更に、こ
のスリット光(M)の照射位置を移動させ、その時の二次
元の位置を順次検出して行けば、三次元の位置検出も行
える。

【００２５】従って、上記レーザ発光装置(20)及びＣＣ
Ｄカメラ(22)を、少なくとも３点以上の発光点を有し、
かつ、各発光点の位置関係が既知である測定点指示具に
組込めば、手動で操作できる測定点指示具によってエッ
ジや段差、隙間或いはＲを有するコーナ等の測定が可能
になる。

【００２６】即ち、図１に示す如く、少なくとも３点以
上の発光点(31)を有する測定点指示具(30)にスリット光
(M)を照射するレーザ発光装置(20)及びＣＣＤカメラ(2
2)を、両者の位置関係を正確に規定した状態で組込む。

【００２７】そして、この測定点指示具(30)を使用して
測定面(B)上に位置するエッジや段差、隙間或いはＲを
有するコーナ等の測定を行うには、測定点指示具(30)を
測定面(B)の近傍まで持って行き、測定点指示具(30)に
取付けた発光点(31)が三次元測定装置のＣＣＤカメラ
(1)の視野に入り、かつ、レーザ発光装置(20)からのス
リット光(M)が測定面(B)を照射出来るように位置決めし
た後、測定面(B)に向けてスリット光(M)を照射し、その
反射光をＣＣＤカメラ(22)によって受光し、この時の画
像データを記憶させると同時に、発光点(31)を発光さ
せ、発光点(31)からの光を三次元測定装置のＣＣＤカメ
ラ(1)によって受光させることにより、測定点指示具(3
0)のＣＣＤカメラ(22)がスリット光(M)を受光した時の
測定点指示具(30)の位置を検出しておく。

【００２８】後は、測定点指示具(30)のＣＣＤカメラ(2
2)が捕らえた画像データから、被測定物(A)の測定面(B)
の測定点指示具(30)に対する２次元の位置を算出すると
共に、三次元測定装置のＣＣＤカメラ(1)が捕らえた発
光点(31)の画像から、測定点指示具(30)の位置を算出
し、この両者のデータから、測定面(B)のスリット光(M)
が照射された部分の表面形状を算出する。

【００２９】そして、上記スリット光(M)の照射位置を
順次ずらせながら上記測定動作を繰り返して行けば、測
定面(B)の三次元の寸法を検出できるため、エッジや段
差、隙間或いはＲを有するコーナ等の測定を、測定点指
示具(30)を用いて行えるようになる。

【００３０】尚、上記実施例は、手動で操作できる測定
点指示具(30)にレーザ発光装置(20)及びＣＣＤカメラ(2
2)を組込み、被測定物(A)の測定面(B)に位置するエッジ
や段差、隙間或いはＲを有するコーナ等の測定を行える
ようにした例について説明したが、例えば、測定面(B)
が柔軟な物質によって構成されており、プローブ等を接
触させることができない部分の測定を手軽に行いたい場
合には、測定点指示具(30)にレーザ光線によって距離を
測定する距離センサを組込むようにしもよい。

【００３１】そして、プローブ等を接触させることがで
きない測定面の測定を行う時には、測定点指示具(30)を
測定面(B)の近傍に位置させ、測定点指示具(30)の発光
点(31)が三次元測定装置のＣＣＤカメラ(1)の視野内に
入るようにした後、測定点指示具(30)から測定面(B)の
任意の位置までの距離をレーザ光線によって測定し、か
つ、この時の測定点指示具(30)の位置を三次元測定装置
によって測定することにより、測定面(B)の任意の位置
を非接触の状態で検出できる。

【００３２】

【発明の効果】上記した如く、本発明は、測定点指示具
に距離センサを組込み、更に、この距離センサを、光切
断法により、測定面の二次元寸法を検出するレーザ発光
装置とＣＣＤカメラによって構成したから、測定点指示
具によりエッジや段差、隙間或いはＲを有するコーナ等
の測定を可能にしたものである。

【００３３】従って、本発明に係る測定点指示具を使用
すれば、被測定物のエッジや段差、隙間或いはＲを有す
るコーナ等の測定を非常に手軽に行えるようになり、Ｃ
ＣＤカメラを使用した三次元測定装置の利用範囲を大幅
に拡大できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る測定点指示具を示す斜視図。

【図２】光切断法を説明するための説明図。

【図３】光切断法を説明するための説明図。

【図４】光切断法を説明するための説明図。

【図５】図３及び図４の示されたＣＣＤカメラの画像を
示す図。

【図６】三次元測定の測定原理を説明するための説明
図。

【図７】三次元測定装置の一例を示す斜視図。

【図８】測定点指示具の使用例を示す斜視図。

【符号の説明】

Ａ被測定物Ｂ測定面Ｍスリット光１ＣＣＤカメラ２０レーザ光発光装置２２ＣＣＤカメラ３０測定点指示具３１発光点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−147830（ＪＰ，Ａ) 特開平３−170812（ＪＰ，Ａ) 特開平３−25198（ＪＰ，Ａ) 特開平４−203905（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 G01C 3/06 G01C 15/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の２次元の感光要素により被測定物
を撮像し、被測定物の三次元の寸法を求める時に使用す
る測定点指示具を、２次元の感光要素からの画像データにより測定点指示具
自身の位置検出を可能にするため、測定点指示具上に設
けた、測定点指示具上での位置関係が既知となっている
３点以上の発光点と、測定点指示具から被測定物の測定面上の任意の測定点ま
での距離を測定するため、測定点指示具に組込まれた非
接触型の距離センサとによって構成したことを特徴とす
る三次元測定用測定点指示具。
【請求項２】複数の２次元の感光要素により被測定物
を撮像し、被測定物の三次元の寸法を求める時に使用す
る測定点指示具を、２次元の感光要素からの画像データにより測定点指示具
自身の位置検出を可能にするため、測定点指示具上に設
けた、測定点指示具上での位置関係が既知となっている
３点以上の発光点と、測定点指示具から被測定物の測定面に向けて光切断法に
よる位置検出用のスリット光を照射するためのレーザ発
光装置と、測定面にて反射した上記スリット光を受光するための指
示具用２次元の感光要素とによって構成したことを特徴
とする三次元測定用測定点指示具。