JP3414145B2 - 3D shape measurement method - Google Patents

3D shape measurement method

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JP3414145B2
JP3414145B2 JP22573596A JP22573596A JP3414145B2 JP 3414145 B2 JP3414145 B2 JP 3414145B2 JP 22573596 A JP22573596 A JP 22573596A JP 22573596 A JP22573596 A JP 22573596A JP 3414145 B2 JP3414145 B2 JP 3414145B2
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朋広 安田
▲祐▼治 佐久間
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の表面に光切
断線を形成し、画像入力装置により光切断線を撮像して
三角測量法の原理を適用することにより物体までの距離
を求めるようにした3次元形状計測方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention determines a distance to an object by forming a light cutting line on the surface of the object, imaging the light cutting line with an image input device, and applying the principle of triangulation. The present invention relates to the three-dimensional shape measuring method described above.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、光切断法によって物体の3次
元形状を計測する方法が提案されている。この種の光切
断法では物体に1本の光切断線を形成し、この光切断線
をTVカメラのような画像入力装置により撮像すること
により、三角測量法の原理を適用して物体までの距離を
求める。3次元形状を計測する際には、物体と光切断線
との位置関係を光切断線に交差する方向に相対的に変化
させて(通常は物体を移動させる)複数箇所での計測を
行なうである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of measuring a three-dimensional shape of an object by a light cutting method has been proposed. In this type of light cutting method, one light cutting line is formed on an object, and this light cutting line is imaged by an image input device such as a TV camera to apply the principle of triangulation to the object. Find the distance. When measuring a three-dimensional shape, the positional relationship between the object and the light cutting line is relatively changed in the direction intersecting the light cutting line (usually the object is moved), and the measurement is performed at a plurality of points. is there.

【0003】画像入力装置として用いるTVカメラは撮
像の時間間隔が60分の1秒などと設定されている。こ
の時間間隔をTとし、物体と光切断線との相対的な移動
速度をVとすれば、画像入力装置で得られる各画像間は
物体がVTだけ移動した状態での画像になる。つまり、
物体を移動方向にVTずつ刻んだ位置での物体までの距
離を求めることになる。このように、1本の光切断線の
みでは物体の移動方向における分解能をVT以下にして
分解能を高めることができないものである。つまり、物
体が高速で移動する場合には物体の形状を多箇所で測定
することができないものである。
A TV camera used as an image input device is set to have an image pickup time interval of 1/60 second or the like. If this time interval is T and the relative moving speed between the object and the light section line is V, the images obtained by the image input device are images in which the object is moved by VT. That is,
The distance to the object at the position where the object is divided by VT in the moving direction is obtained. As described above, the resolution in the moving direction of the object cannot be set to VT or less with only one light cutting line to improve the resolution. That is, when the object moves at high speed, the shape of the object cannot be measured at multiple points.

【0004】これに対して、特開平3−138507号
公報に記載された技術のように、物体に複数本の光切断
線を形成し、複数本の光切断線を1台の画像入力装置で
同時に撮像することが考えられている。
On the other hand, as in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-138507, a plurality of light cutting lines are formed on an object and the plurality of light cutting lines are formed by one image input device. Imaging at the same time is considered.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公報に記載のものは、画像入力装置で撮像した画像をフ
レームメモリに格納した後に読み出して距離を求める演
算を行なうものであるから、フレームメモリに画像を書
き込んだり読み出したりするための時間が必要になり、
処理時間が比較的長くなるという問題を有している。
However, the one disclosed in the above-mentioned publication is to store the image picked up by the image input device in the frame memory and then read it out to calculate the distance. It takes time to write and read images,
There is a problem that the processing time becomes relatively long.

【0006】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、フレームメモリに格納した画像に基
づいて距離を演算するのではなく画像入力装置により撮
像した画像から距離を直接求めることによって処理時間
を短縮することにあり、他の目的は、物体が比較的高速
に移動する場合でも多箇所で計測して分解能を高め、別
の目的は、物体の搬送に伴う振動成分を除去して計測精
度を高めることができる3次元形状計測方法を提供しよ
うとするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is not to calculate the distance based on the image stored in the frame memory but to directly obtain the distance from the image captured by the image input device. The other purpose is to reduce the processing time.The other purpose is to increase the resolution by measuring at multiple points even when the object moves at a relatively high speed, and another purpose is to remove the vibration component accompanying the transportation of the object. Therefore, the present invention is intended to provide a three-dimensional shape measuring method that can improve the measurement accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、光源
からの光により物体の表面上に光切断線を形成し、画像
入力装置を用いて光切断線を撮像することにより三角測
量法を用いて物体までの距離を求める3次元形状計測方
法において、画像入力装置の受光面に形成される光切断
線の像に交差する方向に画素の濃度を順次読み出すとと
もに、読み出し順で前後の画素の濃度の大小を比較する
ことにより濃度が極大になる画素を求め、濃度が極大に
なる画素の上記受光面上での位置に基づいて物体までの
距離を求めた後、求めた距離をメモリに格納するにあた
り、複数本の光切断線を基準平面上で互いに平行かつ一
定間隔になるように形成し、基準平面上で物体を光切断
線に交差する方向に搬送し、基準平面上での光切断線の
間隔は、画像入力装置による撮像の時間間隔と物体の搬
送速度との積の有理数倍であって非整数倍になるように
設定し、この倍数を分数で表し分母と分子とを最大公約
数で割って約分した形としたときの分母を光切断線の本
数とするのである。
According to a first aspect of the present invention, a light cutting line is formed on the surface of an object by light from a light source, and the light cutting line is imaged by using an image input device. In a three-dimensional shape measuring method for obtaining the distance to an object using, the pixel densities are sequentially read out in the direction intersecting the image of the light cutting line formed on the light receiving surface of the image input device, and the pixels before and after in the reading order are read. Pixels having the maximum density are obtained by comparing the densities of the two, and the distance to the object is calculated based on the position of the pixel having the maximum density on the light-receiving surface. per in stores
A plurality of optical cutting lines parallel to each other on the reference plane and
Optically cut objects on a reference plane by forming them at regular intervals
Transport in the direction that intersects the line, and
The interval is the time interval for imaging with the image input device and the object
Be a rational multiple of the product of the transmission speed and a non-integer multiple
Set this and express this multiple in fractions
The denominator when it is divided by a number and divided into a number
It is a number .

【0008】この方法によれば、画像入力装置により撮
像した光切断線の像をフレームメモリに格納してから物
体までの距離を求めるのではなく、画像入力装置から画
素の濃度を読み出すとともに物体までの距離を求め、求
めた距離をメモリに格納することができるから、フレー
ムメモリが不要になってメモリ量を低減することがで
き、しかもフレームメモリに対する書込や読出の時間が
不要になって処理時間を短縮することができる。
According to this method, the density of pixels is read out from the image input device and the density of the object is read from the image input device instead of obtaining the distance to the object after storing the image of the optical cutting line captured by the image input device in the frame memory. Since the distance can be calculated and the calculated distance can be stored in the memory, the frame memory is not required and the memory amount can be reduced, and the time for writing and reading to and from the frame memory is also unnecessary. The time can be shortened.

【0009】[0009]

【0010】しかも、後述するように、画像入力装置に
よる撮像の時間間隔の間に物体が進む距離に対して光切
断線の本数分の1の分解能で物体の搬送方向における各
部位の距離を計測することができる。したがって、比較
的高速で搬送される物体でも精度のよい距離計測(高さ
計測)が可能になる。請求項2の発明は、請求項1の発
において、基準平面上に載置された標準となる物体に
形成した光切断線を基準として、隣接する光切断線に重
ならない範囲で検査領域を設定し、この検査領域内の光
切断線に基づいて物体までの距離を求めるのである。
In addition, as will be described later, the distance of each part in the transport direction of the object is measured with a resolution of 1 / the number of optical cutting lines with respect to the distance traveled by the object during the time interval of imaging by the image input device. can do. Therefore, accurate distance measurement (height measurement) can be performed even for an object that is conveyed at a relatively high speed. The invention of claim 2 is based on the invention of claim 1.
Akira smell Te, based on the light section line formed on the object to be placed on standard on standards plane, to set the inspection area within a range that does not overlap the adjacent light section line, the light section of the inspection area The distance to the object is calculated based on the line.

【0011】[0011]

【0012】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、画像入力装置を複数台設けるとともに、各画像入力
装置の撮像のタイミングを一定時間だけずらすのであ
る。
The invention of claim 3 is the same as the invention of claim 1.
Te, provided with a plurality of images input device is to shift the imaging timing of the image input device for a certain time.

【0013】請求項4の発明は、請求項1の発明におい
て、各光切断線は複数の光色とし、各光色の光を個別に
通過させるフィルタを設けた複数の画像入力装置により
光色の異なる各光切断線を個別に撮像するのである。
求項5の発明は、請求項1の発明において、各光切断線
は互いに異なる複数の光色とし、カラーTVカメラより
なる画像入力装置により撮像した光切断線を色信号別に
取り出して距離を求めるのである。
The invention of claim 4 resides in the invention of claim 1.
Then, each light cutting line has a plurality of light colors, and each light cutting line having a different light color is individually imaged by a plurality of image input devices provided with filters that individually pass light of each light color. Contract
Invention Motomeko 5 invention smell of claim 1 Te, the light section line is different light colors from each other, the distance is taken out optical cutting line has been captured by the image input device having the color TV camera for each color signal To ask.

【0014】請求項6の発明は、請求項1の発明におい
て、基準平面に対して斜めに交差する方向から光を照射
することにより光切断線を形成するとともに、基準平面
に直交する方向の光軸を有する画像入力装置により光切
断線を撮像する3次元形状計測方法であって、画像入力
装置の光軸を含み光切断線に沿った平面の両側に配置し
た光源から互いに異なる光色の光を照射することにより
光切断線を形成し、カラーTVカメラよりなる画像入力
装置により撮像した光切断線を色信号別に取り出して距
離を求めるのである。
According to a sixth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the light cutting line is formed by irradiating light from a direction obliquely intersecting with the reference plane, and the reference plane is formed. A three-dimensional shape measuring method for imaging a light cutting line by an image input device having optical axes in a direction orthogonal to each other, wherein light sources arranged on both sides of a plane including the optical axis of the image input device along the light cutting line are mutually separated. The light cutting lines are formed by irradiating light of different light colors, and the light cutting lines picked up by the image input device including the color TV camera are extracted for each color signal to obtain the distance.

【0015】請求項7の発明は、請求項1の発明におい
て、基準平面に対して斜めに交差する方向から光を照射
することにより光切断線を形成するとともに、基準平面
に直交する方向の光軸を有する画像入力装置により光切
断線を撮像する3次元形状計測方法であって、画像入力
装置の光軸を含み光切断線に沿った平面の両側に配置し
た光源から交互に光を照射することにより光切断線を形
成し、1台の画像入力装置により撮像した光切断線を上
記平面に対する各側からの光別に取り出して距離を求め
るのである。
According to a seventh aspect of the invention, in the first aspect of the invention, a light cutting line is formed by irradiating light from a direction obliquely intersecting the reference plane, and the reference plane is formed. A three-dimensional shape measuring method for imaging a light cutting line with an image input device having optical axes in orthogonal directions, wherein the light source is arranged alternately on both sides of a plane including the optical axis of the image input device and along the light cutting line. The light cutting line is formed by irradiating the light on the light, and the light cutting line imaged by one image input device is extracted for each light from each side with respect to the plane to obtain the distance.

【0016】請求項8の発明は、請求項1の発明におい
て、各光切断線により測定すべき距離の範囲に応じて画
像入力装置の受光面上での光切断線の像の移動幅を可及
的に大きくとれるように配置したミラーを通して光切断
線を画像入力装置で撮像するのである。
The invention of claim 8 is the same as the invention of claim 1.
Then , according to the range of the distance to be measured by each light cutting line, the light cutting line is passed through a mirror arranged so that the moving width of the image of the light cutting line on the light receiving surface of the image input device can be made as large as possible. The image is captured by the image input device.

【0017】請求項9の発明は、請求項8の発明におい
て、各光切断線から画像入力装置までの光路長をほぼ等
しくする光路長調節手段を設けたものである。請求項1
の発明は、請求項1の発明において、光切断線に直交
する面内で湾曲した凸面鏡を通して光切断線を画像入力
装置で撮像するのである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the present invention, an optical path length adjusting means is provided for making the optical path lengths from the respective optical cutting lines to the image input device substantially equal. Claim 1
0 of invention, the invention odor Te claim 1, is to image the light section line in the image input apparatus through a convex curved in a plane orthogonal to the optical cutting line.

【0018】請求項11の発明は、請求項1の発明にお
いて、物体を基準平面上で光切断線に交差する方向に搬
送し、基準平面までの距離の時間変化に基づいて基準平
面の振動成分を検出し、光切断線により求めた距離の計
測値から上記振動成分による基準平面の距離変化分を除
去して距離を求めるのである。請求項12の発明は、
求項11の発明において、上記振動成分を基準平面まで
の距離を求めるように別途に設けた変位センサにより検
出するのである。
The invention of claim 11 is based on the invention of claim 1 , wherein the object is conveyed on the reference plane in a direction intersecting the optical cutting line, and the distance to the reference plane changes with time. Then, the vibration component of the reference plane is detected, and the distance change is obtained by removing the distance change of the reference plane due to the vibration component from the measured value of the distance obtained by the optical cutting line. The invention of claim 12 is a contract
In the invention of claim 11 , the vibration component is detected by a displacement sensor separately provided so as to obtain the distance to the reference plane.

【0019】請求項13の発明は、請求項11の発明
おいて、上記振動成分を基準平面上に光スポットを形成
し上記光スポットを光切断線とともに画像入力装置で撮
像することにより求めた基準平面までの距離により検出
するのである。請求項14の発明は、請求項11の発明
において、上記振動成分を物体に光切断線を形成してい
るときに基準平面上に形成された部分の光切断線に基づ
いて求めた基準平面までの距離により検出するのであ
る。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the eleventh aspect of the present invention , a light spot is formed on the reference plane by the vibration component, and the light spot is imaged by an image input device together with a light cutting line. It is detected by the distance to the reference plane obtained by the above. According to a fourteenth aspect of the present invention, in the eleventh aspect of the present invention , the vibration component is obtained based on a light cutting line of a portion formed on the reference plane when the light cutting line is formed on the object. It is detected by the distance to the reference plane.

【0020】請求項3ないし請求項14の発明による作
用は後述する各実施形態により明らかになる。
The operation according to the inventions of claims 3 to 14 will be clarified by the respective embodiments described later.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

(原理)三角測量法の原理を説明する。ここでは、図2
1、図22に示すように、CCD素子1から一定距離の
前方に受光光学系2を配置し(図21ではCCD素子1
と受光光学系2とを備えたTVカメラ4を画像入力装置
としている)、受光光学系2の光軸に交差する方向から
光源3によりスリット光を照射する。受光光学系2は光
源3により物体Sの上に形成される光切断線の像がCC
D素子1の受光面に結像されるような位置に配置され
る。スリット光により形成される平面に直交しかつ受光
光学系2の光軸を含む平面内において、受光光学系2の
光軸方向をz方向とし受光光学系2の中心を原点として
CCD素子1から離れる向きを正にとり、受光光学系2
の光軸に直交する方向をx方向とし受光光学系2から光
源3に向かう向きを正にとるものとする。右手座標系を
考えると、次の関係式が成立する。 z=D/( cotγ+κ・X) x=κ・X・z y=κ・Y・z ただし、x,y,zは上記座標系における切断線上の点
の位置、X,YはCCD素子1の受光面上での切断線の
像のx方向、y方向の位置、Dはx軸上での受光光学系
2の中心とスリット光により形成される平面との距離、
γはxz平面においてスリット光がx軸に対してなす角
度、κはz方向におけるCCD素子1と受光光学系2の
中心との距離をPとするときに−1/Pである。ここ
に、距離D,P、角度γは装置の設計値により既知であ
るから、CCD素子1の受光面上での光切断線の像のx
方向およびy方向の位置座標を求めることによって、ス
リット光により形成されている光切断線の上の各点につ
いて上記座標系での座標を求めることができる。以下の
各実施形態では上述の原理に基づいてCCD素子1の受
光面上に形成される光切断線の像の位置から光切断線の
実空間での座標位置を求めるようにしてある。
(Principle) The principle of the triangulation method will be described. Here, in FIG.
As shown in FIG. 1 and FIG. 22, the light receiving optical system 2 is arranged in front of the CCD element 1 by a certain distance (in FIG.
The TV camera 4 including the light receiving optical system 2 is used as an image input device), and slit light is emitted from the light source 3 from a direction intersecting the optical axis of the light receiving optical system 2. In the light receiving optical system 2, the image of the light cutting line formed on the object S by the light source 3 is CC
It is arranged at a position where an image is formed on the light receiving surface of the D element 1. In the plane that is orthogonal to the plane formed by the slit light and includes the optical axis of the light receiving optical system 2, the optical axis direction of the light receiving optical system 2 is the z direction, and the center of the light receiving optical system 2 is the origin and is separated from the CCD element 1. Receiving the light in the right direction, the light receiving optical system 2
It is assumed that the direction orthogonal to the optical axis of is the x direction and the direction from the light receiving optical system 2 to the light source 3 is positive. Considering the right-hand coordinate system, the following relational expression holds. z = D / (cotγ + κ · X) x = κ · X · z y = κ · Y · z where x, y and z are the positions of the points on the cutting line in the coordinate system, and X and Y are the CCD element 1 The position of the image of the cutting line on the light receiving surface in the x direction and the y direction, D is the distance between the center of the light receiving optical system 2 on the x axis and the plane formed by the slit light,
γ is the angle that the slit light makes with the x-axis in the xz plane, and κ is -1 / P, where P is the distance between the CCD element 1 and the center of the light receiving optical system 2 in the z direction. Here, since the distances D and P and the angle γ are known from the design values of the device, x of the image of the light cutting line on the light receiving surface of the CCD element 1 is known.
By obtaining the position coordinates in the y-direction and the y-direction, the coordinates in the above coordinate system can be obtained for each point on the light cutting line formed by the slit light. In each of the following embodiments, the coordinate position of the light cutting line in the real space is obtained from the position of the image of the light cutting line formed on the light receiving surface of the CCD element 1 based on the above-described principle.

【0022】(実施形態1)本実施形態では、図2に示
すように、物体SがコンベアC上で一定方向(上述のx
方向の負の向き:矢印で示してある)に搬送されるとと
もに、複数個(図では4個)の光源3がx方向において
一定間隔(5VT:ただし、VはコンベアCの送り速
度、TはCCD素子1による撮像の時間間隔)で配列さ
れている場合の例を示す。各光源3は互いに平行なスリ
ット光を形成するように配置される。光源3としてはレ
ーザ光源を用いるのが望ましく、シリンドリカルレンズ
などを用いてビームを一方向に広げることによってスリ
ット光を得るようになっている。ここに、光源3はxy
平面に平行な平面上に配列され、物体Sの高さを計測す
る際の基準平面(コンベアCの上面)もxy平面に平行
な平面としてある。したがって、光源3により基準平面
に形成される光切断線も光源3の間隔と等しくなる。ま
た、コンベアCの送り速度がVであって、CCD素子1
の撮像の時間間隔がTであるから、CCD素子1により
撮像される画像のうち時系列的に隣同士となる画像はコ
ンベアCがVTだけ進んだ状態を撮像していることにな
る。したがって、隣接する一対の光源3の間隔が5VT
であるときには、隣接する光切断線の間の部位を計測す
るのに5枚の画像があればよいことになる。ただし、C
CD素子1による撮像の時間間隔はTであるが、CCD
素子1で撮像した画像を取り込む時間はTよりも十分に
短くし、CCD素子1により撮像された光切断線が、y
方向に対して実質的な傾斜をもたないようにしてある。
画像を取り込む時間は電子回路による電子シャッタ(D
DC素子1の電荷を取り出す時間を制限して、制限時間
後の電荷は捨てる)あるいはCCD素子1の前方に配置
したメカニカルシャッタにより規制する。CCD素子1
および受光光学系2は適宜の筐体に収納されてTVカメ
ラ4を構成している。
(Embodiment 1) In the present embodiment, as shown in FIG. 2, an object S moves on a conveyor C in a certain direction (the above-mentioned x).
Negative direction: indicated by an arrow), and a plurality of (four in the figure) light sources 3 are arranged at constant intervals in the x direction (5VT: where V is the feed speed of the conveyor C, and T is An example is shown in which the CCD elements 1 are arranged at a time interval of imaging. The respective light sources 3 are arranged so as to form slit lights parallel to each other. A laser light source is preferably used as the light source 3, and a slit light is obtained by expanding the beam in one direction using a cylindrical lens or the like. Here, the light source 3 is xy
The reference plane (the upper surface of the conveyor C), which is arranged on a plane parallel to the plane and is used to measure the height of the object S, is also a plane parallel to the xy plane. Therefore, the light cutting line formed on the reference plane by the light source 3 is also equal to the distance between the light sources 3. Further, when the feeding speed of the conveyor C is V, the CCD device 1
Since the time interval of the image capturing is T, the images that are adjacent to each other in time series among the images captured by the CCD element 1 are captured when the conveyor C is advanced by VT. Therefore, the distance between the pair of adjacent light sources 3 is 5 VT.
When, it is necessary to have five images to measure the region between the adjacent light section lines. However, C
The time interval of the image pickup by the CD element 1 is T, but the CCD
The time taken to capture the image captured by the device 1 is sufficiently shorter than T, and the optical cutting line captured by the CCD device 1 is y
It has no substantial inclination to the direction.
The time for capturing an image is the electronic shutter (D
The time for taking out the electric charge of the DC element 1 is limited, and the electric charge after the limited time is discarded) or the mechanical shutter arranged in front of the CCD element 1 regulates the electric charge. CCD element 1
The light receiving optical system 2 is housed in an appropriate casing to form a TV camera 4.

【0023】本発明の特徴は撮像装置としてのTVカメ
ラ4により得た画像をフレームメモリに格納することな
く、画像を読み込みつつ光切断線の座標を求め、求めた
座標をメモリに格納する点にあり、図1に示すように、
TVカメラ4から出力される画像信号は位置演算部5に
順次入力されて実空間での光切断線の座標位置が求めら
れ、求められた座標位置はメモリ6に格納される。
A feature of the present invention is that the coordinates of the optical cutting line are obtained while reading the image without storing the image obtained by the TV camera 4 as an image pickup device in the frame memory, and the obtained coordinates are stored in the memory. Yes, as shown in FIG.
The image signal output from the TV camera 4 is sequentially input to the position calculation unit 5 to obtain the coordinate position of the light cutting line in the real space, and the obtained coordinate position is stored in the memory 6.

【0024】位置演算部5は、基準平面(コンベアCの
上面)を求める処理を行なった後に、物体Sを測定する
処理を行なう。基準平面には段差のない平面であるから
基準平面に形成される光切断線は直線になり、CCD素
子1の受光面には図3のような光切断線の像x1 〜x4
が形成される。各像x1 〜x4 はCCD素子1の受光面
のY方向に形成され、CCD素子1はX方向にラスタ走
査が行なわれて画素値(濃度)が順次読み出されて画像
信号が得られるから、像x1 〜x4 に対応する濃度が読
み出されるたびに画像信号には濃度の極大になる部分が
周期的に発生する。そこで、位置演算部5では、画像信
号を受けて各画素の濃度を一時的にバッファに保持し、
次に入力される画素の濃度とバッファに保持された画素
の濃度との大小を比較することにより、濃度が極大にな
る画素を求める。つまり、CCD素子1の受光面上で濃
度が極大になる画素の座標値Xを求めることによって、
像x1 〜x4 のx方向の座標値Xを求めることができ
る。原理において説明したように、座標値Xがわかれば
実空間での基準平面のz方向の座標値zを求めることが
できるから、まず像x1 に対する座標値Xが求まると、
座標値zを求める演算を行なってメモリ6に格納する。
同様にして、像x2 〜x4 についても座標値zを求めて
メモリ6に格納する。このようにしてy方向の1行分に
ついて像x1 〜x4 の位置から基準平面の座標値zを求
めた後、y方向に1行進めて次行で像x 1 〜x4 の位置
から基準平面の座標値zを求める。以下、同様にして全
行について座標値zを求める。
The position calculator 5 is a reference plane (of the conveyor C).
The object S is measured after performing the process of obtaining (upper surface).
Perform processing. Because the reference plane is a flat surface without steps
The light cutting line formed on the reference plane becomes a straight line,
On the light-receiving surface of the child 1, an image x of a light section line as shown in FIG.1~ XFour
Is formed. Each image x1~ XFourIs the light receiving surface of the CCD element 1.
Is formed in the Y direction, and the CCD element 1 rasterizes in the X direction.
The pixel value (density) is read out sequentially and the image is obtained.
Since the signal is obtained, the image x1~ XFourThe concentration corresponding to
Each time it is seen, there is a maximum density in the image signal.
It occurs periodically. Therefore, the position calculation unit 5
Received the signal to temporarily store the density of each pixel in the buffer,
The density of the pixel to be input next and the pixel held in the buffer
By comparing the size with that of
To obtain the pixel That is, on the light receiving surface of the CCD element 1,
By obtaining the coordinate value X of the pixel at which the degree becomes maximum,
Statue x1~ XFourThe coordinate value X in the x direction of
It As explained in the principle, if the coordinate value X is known,
It is possible to obtain the coordinate value z in the z direction of the reference plane in the real space.
I can do it, so the image x1When the coordinate value X for
The coordinate value z is calculated and stored in the memory 6.
Similarly, the image x2~ XFourAlso for the coordinate value z
Store in memory 6. In this way, for one line in the y direction
About image x1~ XFourObtain the coordinate value z of the reference plane from the position
After moving, go one line in the y direction and go to the next line to see the image x 1~ XFourPosition of
From this, the coordinate value z of the reference plane is obtained. Then, in the same way
Determine the coordinate value z for a row.

【0025】また、上述の過程において、CCD素子1
の受光面上での各像x1 〜x4 のx方向の座標値Xが求
められているから、座標値Xに基づいて物体Sの表面に
スリット光を照射したときの光切断線の各像x1 ′〜x
4 ′(図4参照)の位置を求めるための検査範囲D1
4 を規定する。つまり、物体Sの表面にスリット光を
照射したときの像x1 ′〜x4 ′の移動方向は物体Sに
対するスリット光の照射方向により知ることができ、か
つ基準平面からの物体Sの表面までの高さを制限してお
けば、各スリット光により物体Sの表面に形成される光
切断線の像x1′〜x4 ′が、基準平面に形成された光
切断線の像x1 〜x4 に対してどれだけ移動するかがわ
かるから、その移動範囲を含む程度に上記検査範囲D1
〜D4 を設定するのである。検査範囲D1 〜D4 は、各
像x1 〜x4 に対して所定画素前から隣接する次の像x
1 〜x4 の所定画素前までに設定される。このことによ
り、基準平面から物体Sの表面までの高さを測定できる
範囲は制限されるが、光切断線と像x1 〜x4 との対応
付けが不要になる。つまり、検査範囲D1 〜D4 を設定
するのは、各像x1 ′〜x4 ′と光切断線との対応関係
を明確にし、各像x 1 ′〜x4 ′と光切断線との対応付
けの処理を不要にして処理量を低減するためである。ま
た、検査範囲D1 〜D4 を隣合う一対の光切断線の像x
1 〜x4 の間に設定しているから、隣接する各一対の光
切断線の像x1 〜x4 から求めた基準平面の各点の座標
値zに基づいて各検査範囲D1 〜D4 に対応する基準平
面の傾きを知ることができる。
In the above process, the CCD device 1
Each image x on the light receiving surface of1~ XFourFind the coordinate value X in the x direction
Therefore, on the surface of the object S based on the coordinate value X
Each image of the light section line when irradiating the slit light x1'~ X
FourInspection range D for obtaining the position of ′ (see FIG. 4)1~
DFourStipulate. That is, slit light is applied to the surface of the object S.
Image x when illuminated1'~ XFourThe moving direction of ′ is to the object S
It can be known by the irradiation direction of the slit light to the
Limit the height from the reference plane to the surface of the object S
If fluffy, the light formed on the surface of the object S by each slit light
Cut line image x1'~ XFour′ Is the light formed on the reference plane
Cut line image x1~ XFourHow much will you move against
Therefore, the inspection range D should be within the range including the movement range.1
~ DFourIs set. Inspection range D1~ DFourIs each
Statue x1~ XFourThe next image x adjacent to the pixel
1~ XFourIs set before the predetermined pixel of. Because of this
Therefore, the height from the reference plane to the surface of the object S can be measured.
The range is limited, but the light section line and the image x1~ XFourCorrespondence with
No need to attach. That is, the inspection range D1~ DFourThe set
What you do is each image x1'~ XFour′ And the optical cutting line
Clarify each image x 1'~ XFourCorrespondence between'and the optical cutting line
This is to reduce the amount of processing by eliminating the need for the processing for the case. Well
Inspection range D1~ DFourImage of a pair of light-section lines adjacent to each other
1~ XFourBetween each pair of adjacent light
Cut line image x1~ XFourThe coordinates of each point on the reference plane obtained from
Each inspection range D based on the value z1~ DFourStandard flat corresponding to
You can know the inclination of the surface.

【0026】上記手順をまとめると、図5のようにな
る。まず、TVカメラ4により基準平面を撮像する(S
1)。CCD素子1からの各画素の濃度を求めるため
に、まずy座標を初期化し(S2)、像x1 〜x4 の番
号(j)を1に設定しておく(S3)。こうしてCCD
素子1の各画素の濃度をx方向に順次読み込み、濃度の
極大値か否かを判断する(S4)。濃度が極大になれ
ば、その画素の座標値Xを求めてメモリ6に格納する
(S5)。また同時に実空間でのz方向の座標値zを求
めて、(x,y)の座標値とともにメモリ6に格納する
(S6)。次に、像x1〜x4 の番号(j)を1だけ増
やして(S7)、番号(j)が4以内かどうかを判定し
(S8)、4番目の像x4 に達していなければステップ
S3〜S8を繰り返す。
The above procedure is summarized as shown in FIG. First, the TV camera 4 captures an image of the reference plane (S
1). To determine the density of each pixel from the CCD 1, the y coordinate is initialized first (S2), is set number of the image x 1 ~x 4 a (j) to 1 (S3). Thus CCD
The densities of the pixels of the element 1 are sequentially read in the x direction, and it is determined whether or not the density is a maximum value (S4). When the density becomes maximum, the coordinate value X of the pixel is obtained and stored in the memory 6 (S5). At the same time, the coordinate value z in the z direction in the real space is obtained and stored in the memory 6 together with the coordinate value (x, y) (S6). Next, the number of the image x 1 ~x 4 a (j) Increase by 1 (S7), and determines whether the number (j) is within 4 (S8), if not reach the fourth image x 4 Repeat steps S3 to S8.

【0027】ステップS8において番号(j)が4を超
えるとy座標を1だけ増やし(S9)、最終行(=M)
になるまで(S10)ステップS3〜S10を繰り返
す。このようにして、CCD素子1の全画素について光
切断線の像x1 〜x4 の座標値Xおよび光切断線の座標
値zをメモリ6に格納することができる。つまり、基準
平面に形成された光切断線の各点の座標値を求めること
ができる。その後、検査範囲D1 〜D4 を決定する(S
11)。
When the number (j) exceeds 4 in step S8, the y coordinate is incremented by 1 (S9) and the last line (= M).
Until (S10), steps S3 to S10 are repeated. In this way, the coordinate value X of the images x 1 to x 4 of the light cutting line and the coordinate value z of the light cutting line for all the pixels of the CCD element 1 can be stored in the memory 6. That is, the coordinate value of each point of the light cutting line formed on the reference plane can be obtained. Then, the inspection ranges D 1 to D 4 are determined (S
11).

【0028】上述のようにして基準平面に関する情報を
メモリ6に格納した後に、物体Sを計測する。物体Sの
表面にスリット光が照射されると光切断線に段差が生じ
る。したがって、CCD素子1の受光面に形成される像
1 ′〜x4 ′にも図4のように段差が生じる。物体S
の高さを計測する処理も基準平面の上に形成された光切
断線の座標値を求める処理とほぼ同様である。ただし、
物体Sの表面に形成される光切断線の各点の座標値を求
めたときに、その座標値と等しい(x,y)の座標値を
持つ座標値zを基準平面の上で求めて物体Sの表面に形
成された光切断線のz方向の座標値zから減算し、その
減算結果を物体Sの高さとし、かつ求めた高さを(x,
y)の座標値とともにメモリ6に格納する点が相違す
る。
After storing the information about the reference plane in the memory 6 as described above, the object S is measured. When the surface of the object S is irradiated with the slit light, a step is formed on the light cutting line. Therefore, steps x 1 ′ to x 4 ′ formed on the light receiving surface of the CCD element 1 also have steps as shown in FIG. Object S
The process of measuring the height of the is substantially the same as the process of obtaining the coordinate values of the light cutting line formed on the reference plane. However,
When the coordinate value of each point of the light cutting line formed on the surface of the object S is obtained, the coordinate value z having the coordinate value of (x, y) equal to the coordinate value is obtained on the reference plane. Subtracting from the coordinate value z in the z direction of the light cutting line formed on the surface of S, the subtraction result is taken as the height of the object S, and the obtained height is (x,
The difference is that it is stored in the memory 6 together with the coordinate value of y).

【0029】つまり、物体Sの表面に形成される光切断
線は、基準平面に形成される光切断線とはx方向にずれ
ているから、検査範囲D1 〜D4 に対応する既知の基準
平面の傾きに基づいて、物体Sの表面に形成される光切
断線の位置に対応する基準平面の座標値zを求めるので
ある。基準平面について(x,y)の座標値に対応した
座標値zは、検査領域D1 〜D4 の両側の一対の光切断
線の座標値に基づいて補間演算により求めることができ
る。なお、基準平面はコンベアCの送りによっては変化
せず、基準平面の傾きは主として光源3やTVカメラ4
のコンベアCに対する位置関係により生じるものと仮定
している。物体Sの大きさはおおよそわかっているか
ら、コンベアCの送り速度とCCD素子1の撮像の時間
間隔Tとの関係により、物体Sの表面に最初のスリット
光が照射されてからすべての物体Sがすべてのスリット
光を通過するまでの時間に基づいて、画像を取り込む枚
数を設定しておく。また、図示しないセンサにより物体
Sの先頭位置が最初のスリット光付近に到達したことを
検出し、検出時点から所定枚数の画像を取り込むように
する。
That is, since the light cutting line formed on the surface of the object S is displaced in the x direction from the light cutting line formed on the reference plane, a known reference corresponding to the inspection range D 1 to D 4 is obtained. The coordinate value z of the reference plane corresponding to the position of the light cutting line formed on the surface of the object S is obtained based on the inclination of the plane. The coordinate value z corresponding to the coordinate value of (x, y) on the reference plane can be obtained by interpolation calculation based on the coordinate values of the pair of light cutting lines on both sides of the inspection areas D 1 to D 4 . The reference plane does not change depending on the feeding of the conveyor C, and the inclination of the reference plane is mainly the light source 3 and the TV camera 4.
It is assumed that this is caused by the positional relationship between the conveyor C and the conveyor C. Since the size of the object S is approximately known, all the objects S after the surface of the object S is irradiated with the first slit light by the relationship between the feeding speed of the conveyor C and the time interval T of the image pickup of the CCD element 1. The number of images to be captured is set based on the time until the light passes through all the slit lights. Further, a sensor (not shown) detects that the leading position of the object S has reached the vicinity of the first slit light, and a predetermined number of images are captured from the time of detection.

【0030】上記手順をまとめると、図6のようにな
る。まず、物体Sの先頭位置がセンサを通過すると、画
像を取り込む枚数iを1に初期化し(S1)、TVカメ
ラ4による撮像を開始する(S2)。また、CCD素子
1からの各画素の濃度を求めるために、まずy座標を初
期化し(S3)、物体Sの表面に形成される光切断線の
像x1 ′〜x4 ′の番号(j)を1に設定しておく(S
4)。こうしてCCD素子1の各画素の濃度をx方向に
順次読み込み、濃度の極大値か否かを判断する(S
5)。ただし、濃度の極大値の判定は検査領域D1 〜D
4 の範囲内でのみ行ない、また各検査領域D1 〜D4
中で得られた光切断線は、その検査領域D1 〜D4 を規
定した基準平面上の光切断線を形成するスリット光に対
応するものとみなされる。したがって、検査領域D1
4 の中に光切断線の像x1 ′〜x4 ′を検出すること
ができないときには物体Sの高さが測定可能な範囲を超
えているものと判断し、エラーの処理を行なえばよい。
なお.測定可能な物体Sの高さは5VT tanγ程度であ
って、光源3の間隔が大きいほど測定可能な高さは大き
くなる。
The above procedure is summarized as shown in FIG. First, when the head position of the object S passes through the sensor, the number i of images to be captured is initialized to 1 (S1), and the image pickup by the TV camera 4 is started (S2). Further, in order to obtain the density of each pixel from the CCD element 1, first the y coordinate is initialized (S3), and the numbers (j) of the images x 1 ′ to x 4 ′ of the light cutting line formed on the surface of the object S are determined. ) Is set to 1 (S
4). In this way, the densities of the respective pixels of the CCD element 1 are sequentially read in the x direction, and it is judged whether or not the density is the maximum value (S).
5). However, the determination of the maximum value of the density is made in the inspection areas D 1 to D.
It performed only within the range of 4, and the optical cutting line obtained in each inspection area D 1 to D 4 is slit to form the light section line on the reference plane which defines the examination region D 1 to D 4 Considered to correspond to light. Therefore, the inspection area D 1 ~
When the images x 1 ′ to x 4 ′ of the light-section line cannot be detected in D 4 , it is determined that the height of the object S exceeds the measurable range, and error processing is performed. .
Note. The height of the measurable object S is about 5 VT tan γ, and the larger the distance between the light sources 3, the larger the measurable height.

【0031】濃度が極大になれば、その画素の座標値X
を求め(S6)、また同時に実空間でのz方向の座標値
zを求め、このときの(x,y)の座標値に対応する基
準平面の座標値zを求める。ここに、物体Sの高さを測
定するときには、検査領域D 1 〜D4 を求める必要がな
いから座標値Xはメモリ6に格納しない。物体Sの表面
について求めた座標値zから基準平面の座標値zを減算
すれば、それが物体Sの高さになる。このようにして求
めた物体Sの高さは(x,y)の座標値とともにメモリ
6に格納される(S7)。その後、像x1 ′〜x4 ′の
番号(j)を1だけ増やして(S8)、番号(j)が4
以内かどうかを判定し(S9)、4番目の像x4 に達し
ていなければステップS4〜S9を繰り返す。
When the density becomes maximum, the coordinate value X of the pixel
(S6), and at the same time, the coordinate value in the z direction in the real space
z is determined, and the base corresponding to the coordinate value of (x, y) at this time
The coordinate value z of the quasi-plane is obtained. Here, measure the height of the object S
When setting the inspection area D 1~ DFourNeed to ask
Therefore, the coordinate value X is not stored in the memory 6. Surface of object S
Subtract the coordinate value z of the reference plane from the coordinate value z obtained for
Then, it becomes the height of the object S. In this way
The height of the object S is stored in memory together with the coordinate values of (x, y).
6 (S7). Then the statue x1'~ XFour'of
The number (j) is increased by 1 (S8), and the number (j) is 4
It is determined whether it is within (S9), the fourth image xFourReached
If not, steps S4 to S9 are repeated.

【0032】ステップS11において番号(j)が4を
超えるとy座標を1だけ増やし(S10)、最終行(=
M)になるまで(S11)ステップS4〜S11を繰り
返す。このようにして、CCD素子1の全画素について
光切断線の像x1 ′〜x4 ′の座標値Xおよび光切断線
の座標値zをメモリ6に格納することができる。つま
り、物体Sに形成された光切断線の各点の座標値を求め
ることができる。
When the number (j) exceeds 4 in step S11, the y coordinate is increased by 1 (S10), and the last line (=
(S11) Steps S4 to S11 are repeated until M). In this way, the coordinate value X of the images x 1 ′ to x 4 ′ of the light cutting line and the coordinate value z of the light cutting line for all the pixels of the CCD element 1 can be stored in the memory 6. That is, the coordinate value of each point of the light section line formed on the object S can be obtained.

【0033】物体Sの表面の全面にわたる計測には、複
数枚の画像を撮像する必要があるから、枚数iを1だけ
増やし(S12)、あらかじめ設定してある枚数Nを超
えたか否かを判定し(S13)、超えていると処理を終
了する。本実施形態の処理では物体SをVTの間隔で光
切断することになり、コンベアCの移動方向におけるス
リット光の間隔は5VTであるから、たとえば物体Sの
先頭に最初にスリット光が照射されてから6枚目の画像
で物体Sの先頭に次のスリット光が照射されることにな
る。つまり、物体Sの大きさにもよるが、最小では5枚
の画像によって物体Sの表面全体を計測することにな
る。
In order to measure the entire surface of the object S, it is necessary to capture a plurality of images. Therefore, the number i is increased by 1 (S12), and it is determined whether or not the preset number N is exceeded. (S13), and if exceeded, the process ends. In the process of the present embodiment, the object S is optically cut at the interval of VT, and the interval of the slit light in the moving direction of the conveyor C is 5VT. Therefore, for example, the beginning of the object S is irradiated with the slit light first. Therefore, the next slit light is emitted to the head of the object S in the sixth image. In other words, although depending on the size of the object S, at least the entire surface of the object S is measured with five images.

【0034】(実施形態2)実施形態1では、光源3を
コンベアCの送り速度VとCCD素子1の撮像の時間間
隔Tとの積VTの整数倍に設定していたが、本実施形態
では光源3の間隔をVTの非整数倍である有理数倍に設
定しているものである。具体的には7VT/4に設定し
てある。複数枚の画像を取り込むときに、各画像は物体
SがVTずつずれた状態を撮像しているのに対して、光
切断線の位置がVTの整数倍(2倍)からVT/4だけ
ずれていることにより、たとえば物体Sの先頭がいずれ
かの光切断線に一致する画像が得られてから8枚後の画
像によって物体Sの先頭がいずれかの光切断線に一致す
る画像が得られることになる。つまり、7枚の画像があ
れば光切断線と物体Sとのすべての位置関係を撮像する
ことができる。このことによって、物体SをコンベアC
の移動方向においてVT/4の間隔で光切断することに
なる。つまり、1個の光源3を用いる場合や、VTの整
数倍の間隔で光源3を配置しているときには、物体Sを
光切断する分解能はVTになるが、本実施形態ではVT
/4になり、分解能が4倍に向上することになる。ただ
し、この分解能を得るには最低4個の光源3が必要であ
る。
(Second Embodiment) In the first embodiment, the light source 3 is set to an integral multiple of the product VT of the feed speed V of the conveyor C and the time interval T of the image pickup of the CCD element 1. However, in the present embodiment, The interval between the light sources 3 is set to a rational number multiple that is a non-integer multiple of VT. Specifically, it is set to 7VT / 4. When capturing a plurality of images, each image captures a state in which the object S is displaced by VT, whereas the position of the optical cutting line is displaced by an integer multiple (twice) of VT by VT / 4. By this, for example, an image in which the head of the object S matches any of the light cutting lines is obtained, and an image in which the head of the object S matches any of the light cutting line is obtained by the image eight sheets after. It will be. That is, if there are seven images, all the positional relationships between the light cutting line and the object S can be captured. As a result, the object S is transferred to the conveyor C.
The light is cut at the interval of VT / 4 in the moving direction of. That is, when one light source 3 is used or when the light sources 3 are arranged at intervals of an integral multiple of VT, the resolution for optically cutting the object S is VT, but in the present embodiment, VT
It becomes / 4, and the resolution is improved four times. However, at least four light sources 3 are required to obtain this resolution.

【0035】本実施形態の説明から容易にわかるよう
に、光源3の間隔はVTの整数倍に対してVTの1より
小さい有理数倍だけずらしておくと、分解能を高めるこ
とが可能である。いま、i,j,kを自然数とするとき
に、光源3の間隔を次式のように設定する。 {i±(j/k)}VT ただし、j≠kであって、j/kは約分可能なときには
分母と分子の最大公約数で約分するものとする。また、
i±(j/k)は仮分数の形にしてあるものとする。そ
こで、j/kを約分し、i±(j/k)を仮分数で表す
とJ/Kという形になるものとする。このときのKは光
源3の必要十分な個数になる。つまり、光源3をK個よ
り多く設けても分解能が向上しない個数である。また、
分解能は(1/K)VTになり、その分解能を得るため
のTVカメラ4による撮像の回数はJ回になる。上述の
例では、(7/4)VTであるから、光源3の個数が4
個であり、分解能が1/4になるのである。また、TV
カメラ4による撮像回数は1つの物体Sについて7回に
なる。
As can be easily understood from the description of this embodiment, the resolution can be increased by shifting the interval of the light sources 3 by an integer multiple of VT that is a rational multiple smaller than 1. Now, when i, j, and k are natural numbers, the interval between the light sources 3 is set as in the following equation. {I ± (j / k)} VT where j ≠ k, and j / k is reduced by the greatest common divisor of the denominator and the numerator when it is divisible. Also,
i ± (j / k) is assumed to be in the form of improper fraction. Therefore, when j / k is reduced and i ± (j / k) is expressed by an improper fraction, it is assumed to be J / K. At this time, K is the necessary and sufficient number of light sources 3. In other words, the number of light sources 3 does not improve the resolution even if more than K light sources are provided. Also,
The resolution is (1 / K) VT, and the number of times of imaging by the TV camera 4 to obtain the resolution is J times. In the above example, the number of light sources 3 is 4 because it is (7/4) VT.
Therefore, the resolution is 1/4. Also TV
The number of times of imaging by the camera 4 is 7 times for one object S.

【0036】(実施形態3)実施形態1においては、検
査領域D1 〜D4 を基準平面に形成された光切断線の像
1 〜x4 に基づいて設定していたが、本実施形態は、
検査領域D1 〜D4の設定方法を変更したものである。
ただし、本実施形態では複数個の同種の物体Sが順にコ
ンベアCの上を搬送され、かつ各物体Sはy方向におけ
る位置ずれがほとんどなく、かつ回転移動もほとんどな
いものとしてある。このような条件は、たとえば、コン
ベアCにパレットが取り付けられ、パレットの定位置に
物体Sが装着されているような場合に相当する。また、
本実施形態は物体Sが標準となる物体Sの高さに対して
大幅にずれがないか否かを検出するような目的に用いる
ことができる。たとえば、物体Sに異物が付着していな
いかなどを検査する際に用いることができる。
[0036] (Embodiment 3) In Embodiment 1, had been set on the basis of the examination region D 1 to D 4 in the image x 1 ~x 4 light section line formed on the reference plane, the present embodiment Is
The setting method of the inspection areas D 1 to D 4 is changed.
However, in the present embodiment, a plurality of objects S of the same type are sequentially conveyed on the conveyor C, and each object S has almost no displacement in the y direction and almost no rotational movement. Such a condition corresponds to, for example, a case where a pallet is attached to the conveyor C and the object S is attached at a fixed position on the pallet. Also,
The present embodiment can be used for the purpose of detecting whether or not the object S is significantly displaced from the height of the standard object S. For example, it can be used when inspecting the object S for foreign matter.

【0037】本実施形態では、実施形態1と同様にして
基準平面に形成した光切断線の座標値を求め、検査領域
1 〜D4 を設定する。次に、異物の付着していないこ
とがわかっている標準となる物体Sに対してスリット光
を照射することにより、図7に示すような光切断線の像
1 ′〜x4 ′を形成する。ここで、物体Sに対応する
部位では像x1 ′〜x4 ′が偏移しているから、像
1 ′〜x4 ′が偏移している部位について検査領域D
1 ′〜D4 ′も偏移させるように補正する(図では左向
きに偏移することになる)。この補正は検査領域D1
4 を設定したときと同様に光切断線の像x1 ′〜
4 ′に対して所定画素分だけずれるようにしてある。
ただし、1つの検査領域D1 ′〜D4 ′は光切断線の像
1 ′〜x4 ′によって分割されず一つの連続領域を形
成する。検査領域D1 ′〜D4 ′をこのように補正する
と、物体Sの表面の異物の付着などを検査する際に、物
体Sの高さ寸法を計測する場合と同程度の高さ寸法の異
物まで検出が可能になり、測定範囲のダイナミックレン
ジが向上するのである。他の構成および動作は実施形態
1と同様である。
In this embodiment, similarly to the first embodiment, the coordinate values of the light cutting line formed on the reference plane are obtained, and the inspection areas D 1 to D 4 are set. Next, by irradiating the standard object S, which is known to have no foreign matter attached thereto, with slit light, images x 1 ′ to x 4 ′ of light cutting lines as shown in FIG. 7 are formed. To do. Here, since the images x 1 ′ to x 4 ′ are deviated in the region corresponding to the object S, the inspection region D is determined for the region in which the images x 1 ′ to x 4 ′ are deviated.
Correction is also made so that 1 ′ to D 4 ′ are also shifted (in the figure, they are shifted to the left). This correction is performed in the inspection area D 1 ~
Similar to when D 4 is set, the image of the light section line x 1 ′ ~
It is arranged to be displaced by a predetermined pixel with respect to x 4 ′.
However, one inspection area D 1 'to D 4' form a single continuous area without being divided by the image x 1 '~x 4' of the light section lines. When the inspection areas D 1 ′ to D 4 ′ are corrected in this way, when inspecting the adhesion of foreign matter on the surface of the object S, the foreign matter having the same height dimension as the height dimension of the object S is measured. It is possible to detect up to, and the dynamic range of the measurement range is improved. Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment.

【0038】(実施形態4)本実施形態は物体Sの形状
を考慮して検査領域D1 ′〜D4 ′を設定するものであ
る。いま、図8(a)に示すように、標準となる物体
(表面に変形や異物の付着がない物体)Sの上面がy方
向の正の向きに上り傾斜しているものとする。このと
き、光切断線の像x1 ′〜x4 ′は図8(b)のように
Y方向の正の向きにおいてX方向の負の向きに斜めに傾
いた直線になる。このように一様な傾きを持つ直線の像
1 ′〜x4 ′が得られるときには、この像x1 ′〜x
4 ′が図8(c)のようなY方向の直線となるように光
源3またはTVカメラ4の向きを調節するのである。以
後の処理は実施形態3と同様に光源3またはTVカメラ
4の向きを調節した後の像x1 ′〜x4 ′に基づいて検
査領域D1 ′〜D4 ′を設定し、異物の高さ寸法を測定
することになる。
(Embodiment 4) In this embodiment, the inspection areas D 1 ′ to D 4 ′ are set in consideration of the shape of the object S. Now, as shown in FIG. 8A, it is assumed that the upper surface of a standard object (object with no deformation or foreign matter attached to the surface) S is inclined upward in the positive y direction. At this time, the images x 1 ′ to x 4 ′ of the light-section lines are straight lines obliquely inclined in the positive direction in the Y direction and in the negative direction in the X direction as shown in FIG. 8B. When thus the image x 1 of a straight line with uniform slope '~x 4' is obtained, the image x 1 '~x
The direction of the light source 3 or the TV camera 4 is adjusted so that 4'is a straight line in the Y direction as shown in FIG. 8 (c). In the subsequent processing, similar to the third embodiment, the inspection areas D 1 ′ to D 4 ′ are set based on the images x 1 ′ to x 4 ′ after the orientation of the light source 3 or the TV camera 4 is adjusted, and the height of the foreign matter is increased. The size will be measured.

【0039】物体Sが上述のような形状であるときに、
基準平面に形成された光切断線の像x1 〜x4 から一定
画素幅の検査領域D1 〜D4 を設定すると、物体Sの各
部位で異物の高さ寸法を測定できる範囲が異なることに
なる。つまり、物体Sの高さ寸法の大きい部位では高さ
寸法の小さい部位に比べて高さ寸法の測定可能範囲が小
さくなるのであるが、本実施形態のように物体Sの形状
に合わせて物体Sの上に形成される光切断線の像x1
〜x4 ′がY方向(つまり基準軸)に平行になるように
光源3やTVカメラ4の向きを調節することにより、異
物の高さ寸法を測定できる範囲がどの部位でも等しくな
るのである。
When the object S has the above-mentioned shape,
When the inspection areas D 1 to D 4 having a constant pixel width are set from the images x 1 to x 4 of the light section lines formed on the reference plane, the range in which the height dimension of the foreign matter can be measured is different at each part of the object S. become. That is, the measurable range of the height dimension is smaller in a portion of the object S having a large height dimension than in a portion of a small height dimension, but the object S is adjusted to the shape of the object S as in the present embodiment. Image x 1 ′ of the light section line formed on the
By adjusting the directions of the light source 3 and the TV camera 4 so that .about.x 4 ′ is parallel to the Y direction (that is, the reference axis), the range in which the height dimension of the foreign matter can be measured is the same in any part.

【0040】(実施形態5)上述の各実施形態では光源
3からスリット光を照射する例を示したが、本実施形態
はスポット光を物体Sに照射し、しかもスポット光はy
方向だけではなくx方向にも走査可能なものを用いる場
合の例を示す。このような光源3としては、レーザ光を
互いに直交する振動軸を持つ2枚の振動ミラーや互いに
直交する回転軸を持つ2個のポリゴンミラーを用いるも
のがある。
(Fifth Embodiment) In each of the above-described embodiments, an example in which the slit light is emitted from the light source 3 has been shown, but in the present embodiment, the spot light is emitted to the object S and the spot light is y.
An example of using a device that can scan not only in the direction but also in the x direction will be shown. As such a light source 3, there is one that uses two vibrating mirrors having laser beams orthogonal to each other and two polygon mirrors having rotational axes orthogonal to each other.

【0041】基本的な考え方は実施形態4と同様であっ
て、標準となる物体Sの形状に応じて物体Sの表面の光
切断線に対する像x1 ′〜x4 ′が直線になるように、
光スポットの位置を補正するのである。たとえば、図9
(a)のようにy方向において厚みが波型に変化する物
体Sに対して、y方向の一直線上で光スポットを走査し
たりスリット光を照射したりすれば、図9(b)のよう
に光切断線の像x1 ′〜x4 ′が波型になる。これに対
して、本実施形態では、標準となる物体Sの光切断線の
像x1 ′〜x4 ′に基づいて光スポットの位置を修正
し、図9(c)のように光切断線の像x1 ′〜x4 ′を
Y方向(つまり基準軸)に平行な直線となるようにす
る。
The basic idea is the same as that of the fourth embodiment, so that the images x 1 ′ to x 4 ′ with respect to the light cutting line on the surface of the object S become straight lines according to the shape of the standard object S. ,
The position of the light spot is corrected. For example, in FIG.
As shown in FIG. 9B, when the light spot is scanned on the straight line in the y direction or the slit light is emitted to the object S whose thickness changes in a wave shape in the y direction as shown in FIG. At the same time, the images x 1 ′ to x 4 ′ of the light section line become wavy. On the other hand, in the present embodiment, the position of the light spot is corrected based on the images x 1 ′ to x 4 ′ of the light cutting line of the standard object S, and the light cutting line is corrected as shown in FIG. 9C. The images x 1 ′ to x 4 ′ of are made straight lines parallel to the Y direction (that is, the reference axis).

【0042】実施形態4の技術では、物体Sの高さ寸法
がy方向において一様に傾斜している場合にしか適用で
きなかったが、本実施形態の技術は、物体Sの高さ寸法
が不規則に変化するような場合でも対応可能となる。 (実施形態6)上述の各実施形態ではTVカメラ4を1
台だけ用いた例を示したが、本実施形態では図10に示
すように、2台のTVカメラ4a,4bを用いる例を示
す。両TVカメラ4a,4bは、物体Sとの間にビーム
スプリッタなどを介在させて視野および光軸を一致させ
るのが処理上は望ましいが、両TVカメラ4a,4bに
より得た画像を両TVカメラ4a,4bの位置に基づい
て修正すれば視野および光軸を一致させる場合と同様の
処理が可能である。ここでは、2個の光源3を用いてお
り、両光源3はx方向の間隔が(7/4)VT(Vはコ
ンベアCの送り速度、TはTVカメラ4a,4bによる
撮像の時間間隔)に設定されているものとする。また、
TVカメラ4a,4bの撮像のタイミングはT/2だけ
ずらしてあるものとする。つまり、TVカメラ4a,4
bによって物体SがVT/2ずつ進んだ画像を撮像する
ことができる。つまり、実施形態2の半分の時間間隔で
撮像しているから、2個の光源3で4個の光源3を用い
た場合と同じ分解能を得ることができる。また、光切断
線の本数が2本になるから、TVカメラ4a,4bの視
野を狭くすることができる。逆に言えば、TVカメラ4
a,4bが実施形態2のTVカメラ4と同じ広さの視野
を持つものとすれば、光切断線の像x1 〜x4 ,x1
〜x4 ′の受光面上での移動距離を実施形態2の略2倍
にとることができ、測定精度を高めることができる。
The technique of the fourth embodiment can be applied only when the height dimension of the object S is uniformly inclined in the y direction, but the technique of the present embodiment can be applied when the height dimension of the object S is It is possible to deal with irregular changes. (Embodiment 6) In each of the above embodiments, the TV camera 4 is set to 1
Although an example in which only two cameras are used is shown, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, an example in which two TV cameras 4a and 4b are used is shown. It is desirable in terms of processing that both TV cameras 4a and 4b intervene a beam splitter or the like with the object S to match the field of view and the optical axis, but the images obtained by both TV cameras 4a and 4b are the same. If the correction is made based on the positions of 4a and 4b, the same processing as in the case of matching the visual field and the optical axis can be performed. Here, two light sources 3 are used, and both light sources 3 have an interval in the x direction of (7/4) VT (V is the feeding speed of the conveyor C, T is the time interval between imaging by the TV cameras 4a and 4b). Is set to. Also,
It is assumed that the TV cameras 4a and 4b are imaged at a timing shifted by T / 2. That is, the TV cameras 4a, 4
The image in which the object S advances by VT / 2 can be captured by b. That is, since the images are picked up at half the time intervals of the second embodiment, the same resolution as when using the four light sources 3 with the two light sources 3 can be obtained. Further, since the number of light cutting lines is two, the field of view of the TV cameras 4a and 4b can be narrowed. Conversely, TV camera 4
Assuming that a and 4b have the same field of view as the TV camera 4 of the second embodiment, the images x 1 to x 4 and x 1 ′ of the light-section line.
It is possible to make the moving distance of about x 4 ′ on the light receiving surface approximately twice as large as that of the second embodiment, and it is possible to improve the measurement accuracy.

【0043】ところで、両TVカメラ4a,4bの撮像
のタイミングは、同期信号とシャッタタイミングとの一
方を制御することで変えることができる。同期信号はC
CD素子1で撮像する画面の複数フィールドごとに1回
発生する信号である。つまり、物体Sが所定位置を通過
してから各TVカメラ4a,4bで撮像を開始するタイ
ミングにより同期信号の相対的な時間差が決定される。
しかして、同期信号の発生から何フィールド目の画像を
取り込むかを一定に保ち、同期信号の発生タイミングを
T/2だけずらすようにするか、あるいは同期信号の発
生タイミングは等しくしておき、T/2だけ時間のずれ
たフィールドの画像を取り込むかによって、両TVカメ
ラ4a,4bの画像の撮像タイミングをT/2だけずら
すことができるのである。ここに、シャッタとしては電
子シャッタを用いるものとし、CCD素子1からの読出
タイミングによりシャッタタイミングを決めている。
By the way, the image pickup timing of both TV cameras 4a and 4b can be changed by controlling one of the synchronizing signal and the shutter timing. Sync signal is C
This signal is generated once for each of a plurality of fields of the screen imaged by the CD element 1. That is, the relative time difference between the synchronization signals is determined by the timing at which the TV cameras 4a and 4b start imaging after the object S has passed the predetermined position.
Therefore, it is possible to keep constant which field image is to be fetched after the sync signal is generated, and to shift the sync signal generation timing by T / 2, or to make the sync signal generation timing equal. It is possible to shift the image capturing timing of the images of both TV cameras 4a and 4b by T / 2 depending on whether the image of the field shifted by / 2 is captured. Here, an electronic shutter is used as the shutter, and the shutter timing is determined by the read timing from the CCD element 1.

【0044】(実施形態7) 本実施形態は、図11に示すように、4個の光源3a,
3bを備えるものであるが、実施形態6と同様に2台の
TVカメラ4a,4bを設けてある。光源3a,3bは
互いに異なる色(たとえば、赤と青)のスリット光を物
体Sに照射し、各TVカメラ4a,4bでは光源3a,
3bの一方の色のみを透過させるフィルタFa,Fbを
前方に備えている。したがって、TVカメラ4aでは光
源3aにより形成された光切断線がフィルタFaを通し
て撮像され、TVカメラ4bでは光源3bにより形成さ
れたフィルタFbを通して光切断線が撮像されることに
なる。ここで、光源3a,3bの間隔は(7/4)VT
に設定されている。したがって、両TVカメラ4a,4
bにより得た画像を組み合わせるとVT/4の分解能で
物体Sの各部位の高さ寸法を求めることができる。ここ
において、上記構成では各TVカメラ4a,4bでは2
本ずつの光切断線の像x1 ′,x3 ′とx2′,x4
が得られ、各TVカメラ4a,4bで得られる像
1 ′,x3 ′とx2 ′,x4 ′は光源3a,3bを
(14/4)VTの間隔で配置したものになるから、T
Vカメラ4a,4bとして実施形態2のTVカメラ4と
同じ仕様のものを用いるものとし、基準平面からTVカ
メラ4a,4bまでの距離も実施形態2と等しいものと
すれば、本実施形態では検査領域D1 〜D4 を約2倍に
設定することができる。つまり実施形態2に比較すると
高さ寸法の測定範囲が約2倍になるのである
(Embodiment 7) In this embodiment, as shown in FIG. 11, four light sources 3a,
3b, but two TV cameras 4a and 4b are provided as in the sixth embodiment. The light sources 3a and 3b irradiate the object S with slit light beams of different colors (for example, red and blue), and the TV cameras 4a and 4b emit the light sources 3a and 3b.
Filters Fa and Fb for transmitting only one color of 3b are provided in the front. Therefore, the TV camera 4a images the light cutting line formed by the light source 3a through the filter Fa, and the TV camera 4b images the light cutting line through the filter Fb formed by the light source 3b. Here, the distance between the light sources 3a and 3b is (7/4) VT.
Is set to . Therefore, both the TV camera 4a, 4
By combining the images obtained by b, the height dimension of each part of the object S can be obtained with a resolution of VT / 4. Here, in the above configuration, each TV camera 4a, 4b has two
Image of light-cutting lines x 1 ′, x 3 ′ and x 2 ′, x 4
And the images x 1 ′, x 3 ′ and x 2 ′, x 4 ′ obtained by the TV cameras 4a, 4b are obtained by arranging the light sources 3a, 3b at an interval of (14/4) VT. , T
Assuming that the V cameras 4a and 4b have the same specifications as the TV camera 4 of the second embodiment and the distance from the reference plane to the TV cameras 4a and 4b is also the same as that of the second embodiment, the inspection is performed in the present embodiment. The areas D 1 to D 4 can be set approximately twice. That is, the measurement range of the height dimension is approximately doubled as compared with the second embodiment .

【0045】(実施形態8)本実施形態は、図12に示
すように、VT/4の間隔で配置した各光源3a〜3d
にそれぞれ異なる光色(たとえば、赤、青、緑、紫)の
ものを用いた例であって、上述の各実施形態ではTVカ
メラ4,4a,4bとしてモノクロカメラを用いること
ができるのに対して、本実施形態では1台のカラーのT
Vカメラ4cを画像入力装置として用いている。基本的
な原理は実施形態7と同様である。
(Embodiment 8) In this embodiment, as shown in FIG. 12, the light sources 3a to 3d are arranged at intervals of VT / 4.
In the above-described embodiments, monochrome cameras can be used as the TV cameras 4, 4a, 4b, while different light colors (for example, red, blue, green, and purple) are used for each. In this embodiment, one color T
The V camera 4c is used as an image input device. The basic principle is similar to that of the seventh embodiment.

【0046】ここに、光源3a〜3dの光色の条件は、
TVカメラ4cの画像信号を色別に出力すると、4色の
うちの3色は独立した画像信号として取り出すことがで
き、残りの1色は複数の画像信号に取り出すことができ
ることである。つまり、上述の光色では赤、青、緑はT
Vカメラ4cの3色の画像信号として独立して取り出す
ことができ、紫は赤色の信号と青色の信号とに現れるこ
とになる。
The light color conditions of the light sources 3a to 3d are as follows.
When the image signals of the TV camera 4c are output by color, three of the four colors can be extracted as independent image signals, and the remaining one color can be extracted as a plurality of image signals. In other words, in the above light colors, red, blue and green are T
The image signals of three colors of the V camera 4c can be independently taken out, and purple appears in the red signal and the blue signal.

【0047】TVカメラ4cからの各色の画像信号は、
図13のようになり、図13(a)に示す赤色の画像
と、図13(c)に示す青色の画像とには紫色の光切断
線が現れて2本ずつの光切断線の像xr,xpとxb,
xpが得られることになる。また、緑色の画像には図1
3(b)のように緑色の1本の光切断線の像xgが現れ
る。赤色と青色との画像における紫色の光切断線の像x
pは、各光源3a〜3dの光出力が等しくかつ物体Sの
各色に対する反射率が等しければ、赤色や青色の像x
r,xbとは濃度によって識別することができる。
The image signal of each color from the TV camera 4c is
As shown in FIG. 13, a purple light cutting line appears in the red image shown in FIG. 13A and the blue image shown in FIG. 13C, and an image xr of two light cutting lines appears. , Xp and xb,
xp will be obtained. The green image is shown in Figure 1.
As shown in 3 (b), an image xg of one green light-section line appears. Image x of the purple light section line in the red and blue images
If the light outputs of the light sources 3a to 3d are equal and the reflectances of the object S with respect to the respective colors are equal, p is a red or blue image x.
r and xb can be identified by the concentration.

【0048】ここに、4本の光切断線はVT/4の間隔
で形成され、TVカメラ4cの撮像の時間間隔はTであ
るから物体SをVT/4の分解能で計測することができ
る。緑色の画像では光切断線の像xgが1本しか形成さ
れないから、緑色については高さ寸法の計測範囲を広く
とることができ、また、赤色や青色の画像では2本の光
切断線の像xr,xpあるいはxb,xpが形成される
が、高さ寸法の計測範囲は光切断線をVT/2の間隔で
形成したときの計測範囲以上になる。
Here, the four light cutting lines are formed at intervals of VT / 4, and the time interval of image pickup by the TV camera 4c is T, so that the object S can be measured with a resolution of VT / 4. Since only one image xg of the light cutting line is formed in the green image, the measurement range of the height dimension can be widened for the green image, and two images of the light cutting line can be obtained in the red and blue images. Although xr, xp or xb, xp are formed, the measurement range of the height dimension is more than the measurement range when the optical cutting lines are formed at the interval of VT / 2.

【0049】(実施形態9)本実施形態は、図14に示
すように、物体Sの上に比較的大きな段差Stが形成さ
れている場合の例である。このような形状の物体Sで
は、物体Sに対して片側からスリット光を照射すると、
突部Spにより死角が生じて段差Stの形状を正確に測
定することができないものである。
(Embodiment 9) This embodiment is an example in which a relatively large step St is formed on an object S as shown in FIG. When the object S having such a shape is irradiated with slit light from one side,
A blind spot is generated by the protrusion Sp, and the shape of the step St cannot be accurately measured.

【0050】そこで、実施形態では物体Sの搬送方向に
直交する面に対して両側に4個ずつの光源3e,3fを
設けてある。各4個の光源3e,3fはそれぞれ赤色と
青色との光源であって、基準平面上では一組ずつの光源
3e,3fがそれぞれ同じ位置に光切断線を形成するよ
うに配置されている。各4個の光源3e,3fのそれぞ
れの間隔は実施形態1、2に準じて設定される。また、
光源3e,3fは物体Sの搬送方向に直交しTVカメラ
4cの光軸を含む平面に対して対称となるように配列さ
れている。TVカメラ4cにはカラーのものを用いる。
Therefore, in the embodiment, four light sources 3e and 3f are provided on both sides of the surface orthogonal to the transport direction of the object S. The four light sources 3e and 3f are red and blue light sources, respectively, and one set of light sources 3e and 3f are arranged on the reference plane so as to form light cutting lines at the same position. The intervals between the four light sources 3e and 3f are set according to the first and second embodiments. Also,
The light sources 3e and 3f are arranged so as to be orthogonal to the carrying direction of the object S and symmetrical with respect to a plane including the optical axis of the TV camera 4c. A color camera is used for the TV camera 4c.

【0051】このような構成を採用すれば、段差Stが
形成されていることにより赤色と青色との光源3e,3
fの一方の死角になってスリット光が照射されない部位
であっても他方は照射されるから、死角が形成されるこ
となく物体Sの高さを計測することができる。また、ど
ちらの光源3e,3fからの光かは光色によって識別さ
れる。他の構成および動作は実施形態1、2と同様であ
る。
If such a structure is adopted, since the step St is formed, the red and blue light sources 3e, 3
Even if the slit light is irradiated on one of the blind spots of f and the other is irradiated, the height of the object S can be measured without forming a blind spot. The light source 3e or 3f from which the light is emitted is identified by the light color. Other configurations and operations are similar to those of the first and second embodiments.

【0052】(実施形態10)本実施形態は、図15に
示すように、光源3e,3fを実施形態9と同様に配列
し、実施形態6と同様に2台のTVカメラ4a,4bを
配置したものである。ただし、光源3e,3fは異なる
光色である必要はなく、同色のものを用いることができ
る。どちらの光源3e,3fからの光であるかを区別す
るために、本実施形態では光源3e,3fを交互に点灯
させ、かつ各光源3e,3fごとに異なるTVカメラ4
a,4bで撮像した像を用いる。本実施形態は、どちら
の光源3e,3fにより形成される光かを区別する構成
が実施形態9と異なるが、他の構成および動作は実施形
態9と同様である。
(Embodiment 10) In this embodiment, as shown in FIG. 15, light sources 3e and 3f are arranged in the same manner as in Embodiment 9, and two TV cameras 4a and 4b are arranged as in Embodiment 6. It was done. However, the light sources 3e and 3f do not have to have different light colors, and the same color can be used. In order to distinguish which of the light sources 3e and 3f is the light source, in the present embodiment, the light sources 3e and 3f are alternately turned on, and a different TV camera 4 is provided for each of the light sources 3e and 3f.
The images captured in a and 4b are used. The present embodiment is different from the ninth embodiment in the configuration for distinguishing which light source 3e, 3f is the light to be formed, but the other configurations and operations are the same as in the ninth embodiment.

【0053】(実施形態11)本実施形態は、図16に
示すように、物体SとTVカメラ4との間の光路上にT
Vカメラ4に設けたCCD素子1の受光面上に所定の高
さ範囲に存在する光切断線の像x1 ′〜x4 ′のみが形
成されるようにミラーMa〜Mdを設けたものである。
つまり、光切断線の形成される高さ範囲が所定の範囲内
であるときにのみ光切断線の像x1 ′〜x4 ′がCCD
素子1の受光面に形成されるようにミラーMa〜Mdの
位置関係が設定されている。CCD素子1の受光面に光
切断線の像x1 ′〜x4 ′を形成することができる高さ
範囲をh1 〜h2 (h1 >h2 )とし、高さがh1 から
2 に変化したときにCCD素子1の受光面上で像
1 ′〜x4 ′が移動する画素数をqとすれば、高さに
対する分解能は、次式で表される。 (h1 −h2 )/q ミラーMa〜Mdがない場合には、同じ画素数でより広
い高さ範囲に対応することになり分解能は悪くなる。要
するに、特定の高さ範囲の計測を行なう場合にはミラー
Ma〜Mdを用いることによってより高い精度で計測す
ることができるのである。他の構成および動作は実施形
態1、2と同様である。
(Embodiment 11) In the present embodiment, as shown in FIG. 16, T is on the optical path between the object S and the TV camera 4.
The mirrors Ma to Md are provided so that only the images x 1 ′ to x 4 ′ of the light cutting lines existing in a predetermined height range are formed on the light receiving surface of the CCD element 1 provided in the V camera 4. is there.
In other words, the images x 1 ′ to x 4 ′ of the light cutting lines are the CCD only when the height range where the light cutting lines are formed is within a predetermined range.
The positional relationship of the mirrors Ma to Md is set so as to be formed on the light receiving surface of the element 1. The height range in which the images x 1 ′ to x 4 ′ of the light cutting line can be formed on the light receiving surface of the CCD element 1 is h 1 to h 2 (h 1 > h 2 ), and the height is from h 1 to h If the number of pixels that the images x 1 ′ to x 4 ′ move on the light receiving surface of the CCD element 1 when changing to 2 , the resolution with respect to height is expressed by the following equation. Without the (h 1 -h 2 ) / q mirrors Ma to Md, the same number of pixels would correspond to a wider height range, resulting in poor resolution. In short, when measuring in a specific height range, it is possible to perform measurement with higher accuracy by using the mirrors Ma to Md. Other configurations and operations are similar to those of the first and second embodiments.

【0054】(実施形態12)本実施形態は、図17に
示すように、実施形態11の構成において、物体SとT
Vカメラ4との間の光路上に位相板7a〜7cを挿入し
たものである。各位相板7a〜7cは屈折率の異なるガ
ラス板であって、ミラーMa〜Mdを用いることによる
光路長の差を吸収し、各光切断線とTVカメラ4aとの
光路長を光学的にほぼ等しくし、これによって各光切断
線のピントのずれを抑制している。他の構成および動作
は実施形態11と同様である。
(Embodiment 12) In this embodiment, as shown in FIG.
Phase plates 7a to 7c are inserted on the optical path between the V camera 4 and the V camera 4. Each of the phase plates 7a to 7c is a glass plate having a different refractive index, absorbs a difference in optical path length due to the use of the mirrors Ma to Md, and makes the optical path length between each light cutting line and the TV camera 4a approximately optically. They are made equal to each other, thereby suppressing the focus shift of each light cutting line. Other configurations and operations are similar to those of the eleventh embodiment.

【0055】(実施形態13)本実施形態は、図18に
示すように、実施形態1、2の構成において、TVカメ
ラ4と物体Sとの間の光路上に凸面鏡8を配置したもの
である。つまり、光切断線を凸面鏡8を通してTVカメ
ラ4に入射させるのである。この構成ではTVカメラ4
の視野を広げることができる。
(Embodiment 13) In this embodiment, as shown in FIG. 18, a convex mirror 8 is arranged on the optical path between the TV camera 4 and the object S in the configuration of Embodiments 1 and 2. . That is, the light cutting line is incident on the TV camera 4 through the convex mirror 8. With this configuration, the TV camera 4
The field of view can be expanded.

【0056】(実施形態14)本実施形態は、図19に
示すように、実施形態2の構成において、TVカメラ4
とは別に基準平面までの距離を測定する変位センサ9を
設けたものである。変位センサ9は、光学的な三角測量
法を用いたセンサ(ビーム光を照射しPSDのような位
置センサを用いて三角測量法の原理によって基準位置か
らの距離を求めるセンサ)を用いるのが望ましい。
(Embodiment 14) In this embodiment, as shown in FIG. 19, in the configuration of Embodiment 2, the TV camera 4
In addition to the above, a displacement sensor 9 for measuring the distance to the reference plane is provided. As the displacement sensor 9, it is desirable to use a sensor using an optical triangulation method (a sensor that irradiates a light beam and uses a position sensor such as PSD to obtain a distance from a reference position by the principle of triangulation method). .

【0057】変位センサ9はコンベアCの送り方向にお
ける特定位置で基準平面の変位を連続的に検出してお
り、この変位センサ9で検出した変位は基準平面の振動
成分に相当するから、光切断線を用いて求めた基準平面
までの距離を変位センサ9で検出した変位分だけ補正
し、補正後の基準平面までの距離とTVカメラ4で撮像
した光切断線の像に基づく物体Sまでの距離とから、物
体Sの高さ寸法を求めるようにする。つまり、光切断線
により計測した物体Sの高さ寸法からコンベアCでの搬
送に伴う振動成分を除去したことになり、物体Sの高さ
寸法をより正確に検出することができる。
The displacement sensor 9 continuously detects the displacement of the reference plane at a specific position in the feeding direction of the conveyor C, and the displacement detected by the displacement sensor 9 corresponds to the vibration component of the reference plane. The distance to the reference plane obtained by using the line is corrected by the displacement detected by the displacement sensor 9, and the distance to the reference plane after the correction and the object S based on the image of the optical cutting line captured by the TV camera 4 The height dimension of the object S is obtained from the distance. That is, the vibration component associated with the conveyance by the conveyor C is removed from the height dimension of the object S measured by the light cutting line, and the height dimension of the object S can be detected more accurately.

【0058】(実施形態15)本実施形態は、図20に
示すように、実施形態2の構成において、スポット光を
基準平面に照射する光源3gを追加したものである。光
源3gからの光ビームは他の光源3により形成されるス
リット光を含む平面と平行であってxz平面に平行な面
内に含まれる。また、光源3gからの光ビームにより形
成される光スポットは光切断線とは異なる位置に形成さ
れるようにしてある。
(Embodiment 15) In this embodiment, as shown in FIG. 20, a light source 3g for irradiating a reference plane with spot light is added to the structure of the second embodiment. The light beam from the light source 3g is included in a plane parallel to the plane including the slit light formed by the other light source 3 and parallel to the xz plane. The light spot formed by the light beam from the light source 3g is formed at a position different from the light cutting line.

【0059】原理の説明から明らかなように、光源3g
からの光により形成される光スポットをTVカメラ4で
検出することによって三角測量法により光スポットの形
成されている部位のz方向の距離を計測することができ
る。そこで、本実施形態では光切断線を用いた計測時に
同時に光スポットによる計測も行なうのである。実施形
態2と同様に、まず基準平面について光切断線での計測
を行なう。
As is clear from the explanation of the principle, the light source 3g
By detecting the light spot formed by the light from the TV camera 4, the distance in the z direction of the portion where the light spot is formed can be measured by the triangulation method. Therefore, in the present embodiment, the measurement using the light spot is also performed at the same time as the measurement using the light section line. Similar to the second embodiment, first, measurement is performed on the reference plane along the light cutting line.

【0060】次に、光切断線を物体Sに形成して計測を
行なう際に光スポットによる基準平面の計測も同時に行
なう。基準平面について、光スポットが形成されている
部位のY座標は既知であるから、このY座標の上で濃度
が極大値となるX方向の座標値を求め、この座標値に基
づいて基準平面のz方向の座標値zを求める。TVカメ
ラ4による撮像の時間間隔はTであるから、光スポット
により計測したz方向の座標値zのx方向における分解
能はVTであり、これは光切断線による高さ計測のx方
向における分解能の4倍になる(つまり分解能は低
い)。そこで、光スポットにより求めた座標値zをx方
向において補間する。これによって、物体Sの各位置に
形成されている光切断線の位置での基準平面の座標値z
の変動成分を求めたことになるから、光切断線を用いて
測定した元の基準平面と光スポットにより求めた基準平
面との差分を物体Sについて求めた高さ寸法から除去す
れば、基準平面の変動成分を除去してより正確に物体S
の高さ寸法を求めることができる。ここにおいて、本実
施形態では実施形態2と同様に光切断線はy方向に形成
されているものとしてあり、したがって、光スポットに
より求めたx方向の各位置での基準平面の座標値zは、
1本の光切断線について同じ値を用いるものとする。
Next, when the light cutting line is formed on the object S and the measurement is performed, the measurement of the reference plane by the light spot is also performed at the same time. Regarding the reference plane, since the Y coordinate of the portion where the light spot is formed is known, the coordinate value in the X direction where the density has the maximum value is obtained on this Y coordinate, and the reference plane of the reference plane is calculated based on this coordinate value. The coordinate value z in the z direction is obtained. Since the time interval of imaging by the TV camera 4 is T, the resolution in the x direction of the coordinate value z in the z direction measured by the light spot is VT, which is the resolution in the x direction of the height measurement by the optical cutting line. 4 times (that is, resolution is low). Therefore, the coordinate value z obtained from the light spot is interpolated in the x direction. Accordingly, the coordinate value z of the reference plane at the position of the light cutting line formed at each position of the object S
Therefore, if the difference between the original reference plane measured using the light cutting line and the reference plane obtained using the light spot is removed from the height dimension obtained for the object S, the reference plane is obtained. More accurately by removing the fluctuation component of
The height dimension of can be obtained. Here, in the present embodiment, the light cutting line is formed in the y direction as in the second embodiment. Therefore, the coordinate value z of the reference plane at each position in the x direction obtained by the light spot is
The same value shall be used for one optical cutting line.

【0061】なお、通常は光切断線のy方向の長さは物
体Sのy方向の幅よりも広く設定しているから、物体S
の計測中に光切断線の端部で基準平面に形成されている
部分から基準平面の高さ寸法を求めるようにしても基準
平面の振動成分を検出することが可能である。
Incidentally, the length of the light cutting line in the y direction is usually set to be wider than the width of the object S in the y direction.
It is possible to detect the vibration component of the reference plane even if the height dimension of the reference plane is obtained from the portion formed on the reference plane at the end of the light cutting line during the measurement.

【0062】[0062]

【発明の効果】請求項1の発明は、光源からの光により
物体の表面上に光切断線を形成し、画像入力装置を用い
て光切断線を撮像することにより三角測量法を用いて物
体までの距離を求める3次元形状計測方法において、画
像入力装置の受光面に形成される光切断線の像に交差す
る方向に画素の濃度を順次読み出すとともに、読み出し
順で前後の画素の濃度の大小を比較することにより濃度
が極大になる画素を求め、濃度が極大になる画素の上記
受光面上での位置に基づいて物体までの距離を求めた
後、求めた距離をメモリに格納するにあたり、複数本の
光切断線を基準平面上で互いに平行かつ一定間隔になる
ように形成し、基準平面上で物体を光切断線に交差する
方向に搬送し、基準平面上での光切断線の間隔は、画像
入力装置による撮像の時間間隔と物体の搬送速度との積
の有理数倍であって非整数倍になるように設定し、この
倍数を分数で表し分母と分子とを最大公約数で割って約
分した形としたときの分母を光切断線の本数とするので
あり、画像入力装置により撮像した光切断線の像をフレ
ームメモリに格納してから物体までの距離を求めるので
はなく、画像入力装置から画素の濃度を読み出すととも
に物体までの距離を求め、求めた距離をメモリに格納す
ることができるから、フレームメモリが不要になってメ
モリ量を低減することができるという利点があり、しか
もフレームメモリに対する書込や読出の時間が不要にな
って処理時間を短縮することができるという利点があ
る。
According to the first aspect of the present invention, an optical cutting line is formed on the surface of an object by the light from a light source, and the optical cutting line is imaged by using an image input device. In the three-dimensional shape measuring method for obtaining the distance to, the pixel densities are sequentially read out in the direction intersecting the image of the light cutting line formed on the light receiving surface of the image input device, and the densities of the pixels before and after in the reading order are larger or smaller. By calculating the pixel having the maximum density by comparing, the distance to the object based on the position of the pixel having the maximum density on the light-receiving surface, in storing the obtained distance in the memory , Multiple
The light cutting lines are parallel to each other on the reference plane and are at regular intervals.
Form and intersect the object on the reference plane with the light cutting line
The distance between the light cutting lines on the reference plane
The product of the time interval of imaging with the input device and the transport speed of the object
Set to be a rational multiple of and a non-integer multiple of
Express the multiple by a fraction and divide the denominator and numerator by the greatest common divisor
The denominator in the divided form is the number of light cutting lines, and instead of calculating the distance to the object after storing the image of the light cutting line captured by the image input device in the frame memory, Since it is possible to read the density of pixels from the device, find the distance to the object, and store the found distance in the memory, there is an advantage that the frame memory is unnecessary and the memory amount can be reduced. There is an advantage that the processing time can be shortened because the time for writing and reading to the memory becomes unnecessary.

【0063】しかも、複数本の光切断線を基準平面上で
互いに平行かつ一定間隔になるように形成し、基準平面
上で物体を光切断線に交差する方向に搬送し、基準平面
上での光切断線の間隔は、画像入力装置による撮像の時
間間隔と物体の搬送速度との積の有理数倍であって非整
数倍になるように設定し、この倍数を分数で表し分母と
分子とを最大公約数で割って約分した形としたときの分
母を光切断線の本数としたことにより、画像入力装置に
よる撮像の時間間隔の間に物体が進む距離に対して光切
断線の本数分の1の分解能で物体の搬送方向における各
部位の距離を計測することができるから、比較的高速で
搬送される物体でも精度のよい距離計測が可能になると
いう利点を有する。
Moreover, a plurality of light cutting lines are formed on the reference plane so as to be parallel to each other and at constant intervals, and the object is conveyed on the reference plane in the direction intersecting the light cutting line, and the light is cut on the reference plane. The interval of the light cutting lines is set to be a rational multiple of the product of the time interval of image capturing by the image input device and the transport speed of the object, and is set to be a non-integer multiple. When the denominator when divided by the greatest common divisor to obtain the number is the number of optical cutting lines, the number of optical cutting lines is the same as the number of optical cutting lines with respect to the distance that the object travels during the time interval of imaging by the image input device. Since it is possible to measure the distance of each part in the conveying direction of the object with the resolution of 1, there is an advantage that the distance can be accurately measured even for the object conveyed at a relatively high speed.

【0064】請求項2の発明のように、基準平面上に載
置された標準となる物体に形成した光切断線を基準とし
て、隣接する光切断線に重ならない範囲で検査領域を設
定し、この検査領域内の光切断線に基づいて物体までの
距離を求めるようにすると、検査領域の設定によって基
準平面上での光切断線と物体上での光切断線との対応付
けが容易になって両者の差から物体の高さを容易に求め
ることができ、しかも、物体の形状に合わせて検査領域
を設定することにより標準となる物体に対する高さの変
化の検出範囲(つまりダイナミックレンジ)を大きくと
ることが可能になるという利点を有する。
[0064] As the invention of claim 2, based on the light section line formed on the object to be placed on standard on standards plane, to set the inspection area within a range that does not overlap the adjacent light section line , If the distance to the object is obtained based on the light cutting line in this inspection area, the light cutting line on the reference plane and the light cutting line on the object can be easily associated by setting the inspection area. Therefore, the height of the object can be easily obtained from the difference between the two, and moreover, by setting the inspection area according to the shape of the object, the detection range of height change relative to the standard object (that is, the dynamic range) Has the advantage that it can be made large.

【0065】[0065]

【0066】[0066]

【0067】請求項3の発明のように、画像入力装置を
複数台設けるとともに、各画像入力装置の撮像のタイミ
ングを一定時間だけずらすようにすれば、比較的少ない
本数の光切断線で高い分解能を得ることができるという
利点がある。請求項4の発明のように、各光切断線は複
数の光色とし、各光色の光を個別に通過させるフィルタ
を設けた複数の画像入力装置により光色の異なる各光切
断線を個別に撮像すれば、各画像入力装置で撮像する光
切断線の間隔を比較的長くとって各画像入力装置で撮像
した画像に対する処理時間を比較的長く取ることができ
る。つまり、各画像入力装置で撮像した画像を個別に処
理すれば低速の処理装置でも処理が可能になる。また、
光切断線の間隔が長いことによって物体の高さの変化を
検出できる範囲が広くなる。
[0067] As the invention of claim 3, provided with a plurality of images input device, if an imaging timing of each image input device as shifted by a predetermined time, high with a relatively small number of the optical cutting line There is an advantage that resolution can be obtained. According to the invention of claim 4 , each light cutting line has a plurality of light colors, and each light cutting line having a different light color is individually provided by a plurality of image input devices provided with a filter for individually passing light of each light color. If the image is captured, the interval between the optical cutting lines captured by each image input device can be set relatively long, and the processing time for the image captured by each image input device can be set relatively long. That is, if the images captured by the image input devices are individually processed, the processing can be performed by a low-speed processing device. Also,
The long interval between the light cutting lines widens the range in which a change in the height of the object can be detected.

【0068】請求項5の発明のように、各光切断線は互
いに異なる複数の光色とし、カラーTVカメラよりなる
画像入力装置により撮像した光切断線を色信号別に取り
出して距離を求めるようにすれば、各色信号別に個別に
処理することで低速の処理装置でも処理が可能になる。
また、各色の光切断線の間隔を長くすることができ物体
の高さの変化を検出できる範囲が広くなる。
According to the fifth aspect of the present invention , each light cutting line has a plurality of light colors different from each other, and the light cutting lines picked up by the image input device including the color TV camera are extracted for each color signal to obtain the distance. By doing so, it is possible to perform processing even with a low-speed processing device by individually processing each color signal.
Further, the interval between the light-section lines of each color can be lengthened, and the range in which the change in the height of the object can be detected is widened.

【0069】請求項6の発明のように、基準平面に対し
て斜めに交差する方向から光を照射することにより光切
断線を形成するとともに、基準平面に直交する方向の光
軸を有する画像入力装置により光切断線を撮像する3次
元形状計測方法であって、画像入力装置の光軸を含み光
切断線に沿った平面の両側に配置した光源から互いに異
なる光色の光を照射することにより光切断線を形成し、
カラーTVカメラよりなる画像入力装置により撮像した
光切断線を色信号別に取り出して距離を求めるようにす
れば、物体に段差などがあり一側から光を照射しても死
角になって光切断線が形成されないような面が存在する
ときでも、両側から光を照射することで死角が形成され
なくなる。
According to a sixth aspect of the present invention, an image input having an optical axis in a direction orthogonal to the reference plane is formed by irradiating light from a direction obliquely intersecting the reference plane to form a light cutting line. A three-dimensional shape measuring method for capturing an image of a light cutting line by a device, wherein light of different light colors is emitted from light sources arranged on both sides of a plane including the optical axis of the image input device and along the light cutting line. Forming a light cutting line,
If the light cutting line imaged by the image input device composed of a color TV camera is taken out for each color signal and the distance is obtained, the object has a step or the like, and even if light is irradiated from one side, it becomes a blind spot and the light cutting line is obtained. Even if there is a surface on which the blind spot is not formed, the blind spot is not formed by irradiating light from both sides.

【0070】請求項7の発明のように、基準平面に対し
て斜めに交差する方向から光を照射することにより光切
断線を形成するとともに、基準平面に直交する方向の光
軸を有する画像入力装置により光切断線を撮像する3次
元形状計測方法であって、画像入力装置の光軸を含み光
切断線に沿った平面の両側に配置した光源から交互に光
を照射することにより光切断線を形成し、1台の画像入
力装置により撮像した光切断線を上記平面に対する各側
からの光別に取り出して距離を求めるようにすれば、物
体に段差などがあり一側から光を照射しても死角になっ
て光切断線が形成されないような面が存在するときで
も、両側から光を照射することで死角が形成されなくな
る。請求項の発明と請求項の発明との相違は、各側
からの光による光切断線を区別するために、色を用いる
か時間を用いるかの相違である。
According to the invention of claim 7 , an image input having an optical axis in a direction orthogonal to the reference plane is formed by irradiating light from a direction obliquely intersecting the reference plane to form a light cutting line. A three-dimensional shape measuring method for imaging a light cutting line by a device, the light cutting line being alternately irradiated from light sources arranged on both sides of a plane including the optical axis of the image input device and along the light cutting line. If the light cutting line imaged by one image input device is taken out for each light from each side with respect to the plane and the distance is obtained, there is a step on the object and the light is radiated from one side. Even when there is a surface where the light cutting line is not formed due to the blind spot, the blind spot is not formed by irradiating the light from both sides. The difference between the invention of claim 6 and the invention of claim 7 is the difference between the use of color and the use of time in order to distinguish the optical cutting lines due to the light from each side.

【0071】請求項8の発明のように、各光切断線によ
り測定すべき距離の範囲に応じて画像入力装置の受光面
上での光切断線の像の移動幅を可及的に大きくとれるよ
うに配置したミラーを通して光切断線を画像入力装置で
撮像するようにすれば、画像入力装置の受光面の限られ
た面積内で物体までの距離の変化に対する光切断線の移
動量をできるだけ大きくとることができ、物体までの距
離の変化を検出する分解能が高くなる。
According to the eighth aspect of the invention, the moving width of the image of the light cutting line on the light receiving surface of the image input device can be made as large as possible according to the range of the distance to be measured by each light cutting line. If the light input line is imaged by the image input device through the mirrors arranged in this way, the amount of movement of the light cut line with respect to changes in the distance to the object within the limited light receiving surface of the image input device can be maximized. Therefore, the resolution for detecting the change in the distance to the object is increased.

【0072】請求項9の発明のように、各光切断線から
画像入力装置までの光路長をほぼ等しくする光路長調節
手段を設けると、各光切断線の像をピントが合うように
受光面上に結像させることができ、物体までの距離の変
化の検出精度を高めることができる。請求項10の発明
のように、光切断線に直交する面内で湾曲した凸面鏡を
通して光切断線を画像入力装置で撮像すると、画像入力
装置の視野を広げることができる。
When the optical path length adjusting means for making the optical path lengths from the respective optical cutting lines to the image input device substantially equal to each other is provided as in the ninth aspect of the present invention, the light receiving surface is focused so that the images of the respective optical cutting lines are in focus. The image can be formed on the upper side, and the detection accuracy of the change in the distance to the object can be improved. As in the tenth aspect of the invention, when the image input device captures an image of the optical cutting line through the convex mirror that is curved in a plane orthogonal to the optical cutting line, the field of view of the image input device can be expanded.

【0073】請求項11の発明のように、物体を基準平
面上で光切断線に交差する方向に搬送し、基準平面まで
の距離の時間変化に基づいて基準平面の振動成分を検出
し、光切断線により求めた距離の計測値から上記振動成
分による基準平面の距離変化分を除去して距離を求める
ようにすれば、搬送中の物体の振動による高さ変化を除
去することができ、より高い精度で物体までの距離を求
めることができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the object is conveyed on the reference plane in the direction intersecting the optical cutting line, the vibration component of the reference plane is detected based on the time change of the distance to the reference plane, and By removing the distance change of the reference plane due to the above-mentioned vibration component from the measured value of the distance obtained from the cutting line to obtain the distance, it is possible to remove the height change due to the vibration of the object being conveyed, The distance to the object can be obtained with high accuracy.

【0074】ここに、振動成分は、請求項12の発明の
ように、基準平面までの距離を求めるように別途に設け
た変位センサにより検出したり、請求項13の発明のよ
うに、基準平面上に光スポットを形成し上記光スポット
を光切断線とともに画像入力装置で撮像することにより
求めた基準平面までの距離により検出したり、請求項1
の発明のように、物体に光切断線を形成しているとき
に基準平面上に形成された部分の光切断線に基づいて求
めた基準平面までの距離により検出したりすることがで
きる。
Here, the vibration component is detected by a displacement sensor separately provided so as to obtain the distance to the reference plane as in the invention of claim 12 , or as in the invention of claim 13 , and detect the distance of the light spot to form a light spot to a reference plane determined by imaging by the image input device with the light section line above, claim 1
As in the invention of 4 , it is possible to detect by the distance to the reference plane obtained based on the light cutting line of the portion formed on the reference plane when the light cutting line is formed on the object.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の基本構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the present invention.

【図2】実施形態1の光学系を示す斜視図である。2 is a perspective view showing an optical system of Embodiment 1. FIG.

【図3】実施形態1の基準平面に対する画像を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing an image with respect to a reference plane according to the first embodiment.

【図4】実施形態1の物体に対する画像を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing an image of an object according to the first embodiment.

【図5】実施形態1の動作説明図である。FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the first embodiment.

【図6】実施形態1の動作説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the first embodiment.

【図7】実施形態3の物体に対する画像を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing an image of an object according to the third embodiment.

【図8】実施形態4の動作説明図である。FIG. 8 is an operation explanatory diagram of the fourth embodiment.

【図9】実施形態5の動作説明図である。FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the fifth embodiment.

【図10】実施形態6の光学系を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an optical system according to a sixth embodiment.

【図11】実施形態7の光学系を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing an optical system according to a seventh embodiment.

【図12】実施形態8の光学系を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing an optical system according to an eighth embodiment.

【図13】同上の画像を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an image of the above.

【図14】実施形態9の光学系を示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view showing an optical system according to a ninth embodiment.

【図15】実施形態10の光学系を示す斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing an optical system according to a tenth embodiment.

【図16】実施形態11の光学系を示す概略図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing an optical system according to an eleventh embodiment.

【図17】実施形態12の光学系を示す概略図である。FIG. 17 is a schematic diagram showing an optical system according to a twelfth embodiment.

【図18】実施形態13の光学系を示す概略図である。FIG. 18 is a schematic diagram showing an optical system according to a thirteenth embodiment.

【図19】実施形態14の光学系を示す斜視図である。FIG. 19 is a perspective view showing an optical system according to a fourteenth embodiment.

【図20】実施形態15の光学系を示す斜視図である。FIG. 20 is a perspective view showing an optical system according to a fifteenth embodiment.

【図21】本発明の原理説明図である。FIG. 21 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図22】本発明の原理説明図である。FIG. 22 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 CCD素子 2 受光光学系 3 光源 3a〜3g 光源 4 TVカメラ 4a〜4c TVカメラ 5 位置演算部 6 メモリ 7a〜7c 位相板 8 凸面鏡 9 変位センサ Fa,Fb フィルタ Ma〜Md ミラー 1 CCD element 2 Light receiving optical system 3 light sources 3a-3g light source 4 TV camera 4a-4c TV camera 5 Position calculator 6 memory 7a to 7c Phase plate 8 convex mirror 9 Displacement sensor Fa and Fb filters Ma-Md mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−50730(JP,A) 特開 平4−98106(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-50730 (JP, A) JP-A-4-98106 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光源からの光により物体の表面上に光切
断線を形成し、画像入力装置を用いて光切断線を撮像す
ることにより三角測量法を用いて物体までの距離を求め
る3次元形状計測方法において、画像入力装置の受光面
に形成される光切断線の像に交差する方向に画素の濃度
を順次読み出すとともに、読み出し順で前後の画素の濃
度の大小を比較することにより濃度が極大になる画素を
求め、濃度が極大になる画素の上記受光面上での位置に
基づいて物体までの距離を求めた後、求めた距離をメモ
リに格納するにあたり、複数本の光切断線を基準平面上
で互いに平行かつ一定間隔になるように形成し、基準平
面上で物体を光切断線に交差する方向に搬送し、基準平
面上での光切断線の間隔は、画像入力装置による撮像の
時間間隔と物体の搬送速度との積の有理数倍であって非
整数倍になるように設定し、この倍数を分数で表し分母
と分子とを最大公約数で割って約分した形としたときの
分母を光切断線の本数とすることを特徴とする3次元形
状計測方法。
1. A three-dimensional method for determining a distance to an object by using a triangulation method by forming a light cutting line on the surface of an object by light from a light source and imaging the light cutting line using an image input device. In the shape measuring method, the densities of the pixels are sequentially read out in the direction intersecting the image of the light cutting line formed on the light receiving surface of the image input device, and the density is compared by comparing the densities of the pixels before and after in the reading order. After finding the maximum pixel and finding the distance to the object based on the position of the pixel where the density is maximum on the light receiving surface, when storing the found distance in the memory , multiple light cutting lines are used. On the reference plane
Are formed so that they are parallel to each other and at regular intervals.
Transport the object on the surface in the direction that intersects the optical cutting line, and
The interval of the light cutting line on the plane is the
It is a rational multiple of the product of the time interval and the transport speed of the object
Set it to be an integer multiple and express this multiple as a fraction.
And numerator divided by the greatest common divisor
A three-dimensional shape measuring method, characterized in that the denominator is the number of light cutting lines .
【請求項2】 基準平面上に載置された標準となる物体
に形成した光切断線を基準として、隣接する光切断線に
重ならない範囲で検査領域を設定し、この検査領域内の
光切断線に基づいて物体までの距離を求めることを特徴
とする請求項1記載の3次元形状計測方法。
2. A standard object placed on a reference plane.
Based on the light cutting line formed on the
Set the inspection area within the range that does not overlap, and
Characterized by finding the distance to the object based on the light section line
The three-dimensional shape measuring method according to claim 1 .
【請求項3】 画像入力装置を複数台設けるとともに、
各画像入力装置の撮像のタイミングを一定時間だけずら
すことを特徴とする請求項1記載の3次元形状計測方
法。
3. A plurality of image input devices are provided, and
The image capturing timing of each image input device is staggered for a certain period of time.
The three-dimensional shape measuring method according to claim 1, further comprising :
【請求項4】 各光切断線は複数の光色とし、各光色の
光を個別に通過させるフィルタを設けた複数の画像入力
装置により光色の異なる各光切断線を個別に撮像するこ
とを特徴とする請求項1記載の3次元形状計測方法。
4. Each light cutting line has a plurality of light colors,
Multiple image inputs with filters that individually pass light
Each device can individually image each light section line with different light color.
The three-dimensional shape measuring method according to claim 1, wherein:
【請求項5】 各光切断線は互いに異なる複数の光色と
し、カラーTVカメラよりなる画像入力装置により撮像
した光切断線を色信号別に取り出して距離を求めること
を特徴とする請求項1記載の3次元形状計測方法。
5. Each light cutting line has a plurality of light colors different from each other.
Imaged by an image input device consisting of a color TV camera
Find the distance by extracting the cut light line for each color signal
The three-dimensional shape measuring method according to claim 1 .
【請求項6】 基準平面に対して斜めに交差する方向か
ら光を照射することにより光切断線を形成するととも
に、基準平面に直交する方向の光軸を有する画 像入力装
置により光切断線を撮像する3次元形状計測方法であっ
て、画像入力装置の光軸を含み光切断線に沿った平面の
両側に配置した光源から互いに異なる光色の光を照射す
ることにより光切断線を形成し、カラーTVカメラより
なる画像入力装置により撮像した光切断線を色信号別に
取り出して距離を求めることを特徴とする請求項1記載
の3次元形状計測方法。
6. A direction intersecting obliquely with the reference plane
When a light cutting line is formed by irradiating light from the
, The images input instrumentation having an optical axis in the direction orthogonal to the reference plane
Is a three-dimensional shape measurement method that captures an optical cutting line by
The plane of the plane including the optical axis of the image input device and along the optical cutting line.
Irradiate different colors of light from the light sources placed on both sides.
By forming a light cutting line, the color TV camera
The optical cutting line imaged by the image input device
The three-dimensional shape measuring method according to claim 1, wherein the distance is taken out and the distance is obtained .
【請求項7】 基準平面に対して斜めに交差する方向か
ら光を照射することにより光切断線を形成するととも
に、基準平面に直交する方向の光軸を有する画像入力装
置により光切断線を撮像する3次元形状計測方法であっ
て、画像入力装置の光軸を含み光切断線に沿った平面の
両側に配置した光源から交互に光を照射することにより
光切断線を形成し、1台の画像入力装置により撮像した
光切断線を上記平面に対する各側からの光別に取り出し
て距離を求めることを特徴とする請求項1記載の3次元
形状計測方法。
7. Is the direction diagonally intersecting with the reference plane?
When a light cutting line is formed by irradiating light from the
Image input device having an optical axis in a direction orthogonal to the reference plane.
Is a three-dimensional shape measurement method that captures an optical cutting line by
The plane of the plane including the optical axis of the image input device and along the optical cutting line.
By alternately radiating light from the light sources arranged on both sides
A light cutting line is formed and imaged by one image input device
Take out the light cutting line separately for each light from the above plane
The three-dimensional shape measuring method according to claim 1, wherein the distance is obtained by using the method.
【請求項8】 各光切断線により測定すべき距離の範囲
に応じて画像入力装置の受光面上での光切断線の像の移
動幅を可及的に大きくとれるように配置したミラーを通
して光切断線を画像入力装置で撮像することを特徴とす
る請求項1記載の3次元形状計測方法。
8. A range of distance to be measured by each light section line
Image of the light cutting line on the light receiving surface of the image input device
Through a mirror arranged so that the movement width can be as large as possible.
And the light cutting line is imaged by the image input device.
The three-dimensional shape measuring method according to claim 1 .
【請求項9】 各光切断線から画像入力装置までの光路
長をほぼ等しくする光路長調節手段を設けたことを特徴
とする請求項8記載の3次元形状計測方法。
9. An optical path from each light cutting line to the image input device.
Characterized by the provision of optical path length adjusting means for making the lengths almost equal
The three-dimensional shape measuring method according to claim 8 .
【請求項10】 光切断線に直交する面内で湾曲した凸
面鏡を通して光切断線を画像入力装置で撮像することを
特徴とする請求項1記載の3次元形状計測方法。
10. A convex curved in a plane orthogonal to the light cutting line.
Taking an image of the optical cutting line with an image input device through a face mirror
The three-dimensional shape measuring method according to claim 1, which is characterized in that .
【請求項11】 物体を基準平面上で光切断線に交差す
る方向に搬送し、基準平面までの距離の時間変化に基づ
いて基準平面の振動成分を検出し、光切断線により求め
た距離の計測値から上記振動成分による基準平面の距離
変化分を除去して距離を求めることを特徴とする請求項
1記載の3次元形状計測方法。
11. An object intersects a light cutting line on a reference plane.
Direction, and based on the time change of the distance to the reference plane.
Then, the vibration component of the reference plane is detected, and it is determined by the optical cutting line.
Distance of the reference plane due to the above vibration component
The distance is obtained by removing the change amount.
The three-dimensional shape measuring method described in 1 .
【請求項12】 上記振動成分は基準平面までの距離を
求めるように別途に設けた変位センサにより検出するこ
とを特徴とする請求項11記載の3次元形状計測方法。
12. The vibration component is a distance to a reference plane.
It can be detected by a separately provided displacement sensor as required.
The three-dimensional shape measuring method according to claim 11, wherein:
【請求項13】 上記振動成分は基準平面上に光スポッ
トを形成し上記光ス ポットを光切断線とともに画像入力
装置で撮像することにより求めた基準平面までの距離に
より検出することを特徴とする請求項11記載の3次元
形状計測方法。
13. The vibration component is an optical spot on the reference plane.
Forming a preparative image input with light cutting line the light spot
The distance to the reference plane obtained by imaging with the device
The three-dimensional shape measuring method according to claim 11, further comprising detecting .
【請求項14】 上記振動成分は物体に光切断線を形成
しているときに基準平面上に形成された部分の光切断線
に基づいて求めた基準平面までの距離により検出するこ
とを特徴とする請求項11記載の3次元形状計測方法。
14. The vibration component forms a light cutting line on an object.
Light cut line of the part formed on the reference plane when
It can be detected by the distance to the reference plane calculated based on
3-dimensional shape measuring how according to claim 11, wherein the door.
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