JP4888127B2 - 三次元測定装置及び携帯型計測器 - Google Patents
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Description
従って、三次元形状を求めるための演算処理を簡素化することができる。
[携帯型三次元測定装置の概観及び測定原理の説明]
図1は、本発明の実施形態に係る携帯型三次元測定装置1を示す斜視図、図2はその側面図、図3は当該測定装置1の測定領域を示す斜視図、図4は被測定物100に対するスリット光Sの照射状況を示す斜視図である。この携帯型三次元測定装置1は、被測定物100の三次元形状を光切断法により計測するものであって、本体ハウジング10と、この中に収納されるスリット光発生手段2、投光光学系3、撮像手段4及び制御部5とを含んでいる。ここで例示している携帯型三次元測定装置1は、一般的なノギス程度の大きさの棒状を呈し、一方の端部側はスリット光Sの投受光を行う測定ヘッド部Hとされ、他方の端部側はユーザが把手するためのグリップ部Gとされている。
している。
d=L/tanα
次に、ヘッドハウジング部11に搭載される測定ヘッド部Hの具体的実施形態について説明する。図7は、第1実施形態に係る測定ヘッド部H1の正面図(図1のX方向視)、図8は、その側面図(図1のY方向視)である。この測定ヘッド部H1は、基材201、レーザ光源21、スリット投光光学系31及び撮像ユニット41を備えている。なお図9は、被測定物100に対するスリット光の照射状況を簡略的に示した斜視図である。
続いて、測定ヘッド部の第2実施形態について説明する。第1実施形態では1つの光源をハーフプリズム311で光路分割する例を示したが、この第2実施形態は、投光するスリット光の数(ここでは2個)に応じて光源を配置する例を示す。図18は、第2実施形態に係る測定ヘッド部H2の正面図(図1のX方向視)、図19は、その側面図(図1のY方向視)である。この測定ヘッド部H2は、基材202、X方向レーザ光源22XとY方向レーザ光源22Y(第1光源及び第2光源)、X方向スリット投光光学系32XとY方向スリット投光光学系32Y(第1スリット投光光学系及び第2スリット投光光学系)、及び撮像ユニット42を備えている。
次に、測定ヘッド部の第3実施形態について説明する。第1実施形態では受光光学系の光路が直線である場合を例示したが、この第3実施形態は、受光光学系の光路を直角に折り曲げる例を示す。図21は、第3実施形態に係る測定ヘッド部H3の正面図(図1のX方向視)、図22は、その側面図(図1のY方向視)である。この測定ヘッド部H3は、基材203、レーザ光源23、スリット投光光学系33及び撮像ユニット43を備えている。第1実施形態と相違するのは撮像ユニット43のみであるので、撮像ユニット43以外の構成については説明を簡略に行う。
次に、測定ヘッド部の第4実施形態について説明する。第1〜第3実施形態では光源が撮像ユニットの背面側に配置されている場合を例示したが、この第4実施形態は、撮像ユニットの側面側に光源が配置されている例を示す。図23は、第4実施形態に係る測定ヘッド部H4の側面図である。この測定ヘッド部H4は、LD(レーザダイオード)24、スリット投光光学系34及び撮像ユニット44を備えている。
以下、測定ヘッド部の各種実施形態(第5〜第11実施形態)を図24〜図30に基づき説明する。これらの図において、図中のX、Zの方向表示は、図1の方向表示に沿ったものである。図24〜図30に示す測定ヘッド部H5〜H11において、LD(レーザダイオード)25、迂回光路を含むスリット投光光学系35A〜35G、及び撮像ユニット45を備えている点は共通である。また、撮像ユニット45が被測定物に正対して配置され、CCDエリアセンサからなる撮像センサ451と、受光光学系452とを備えている点も共通である。さらに、図24〜図29に示す測定ヘッド部H5〜H10において、スリット投光光学系35A〜35Fが、LD25が発するレーザ光を扇型に広がるスリット光Sに変換する変換光学系351を備えている点も共通である。これらの共通構成については、以下の各実施形態の説明において、その説明を省略する。
以上、本発明に係る三次元測定装置及び携帯型計測器の実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下記[1]〜[6]のような変形実施形態を取ることができる。
10 本体ハウジング
21 レーザ光源(光源)
22X、22Y X方向レーザ光源、Y方向レーザ光源(第1光源、第2光源)
23 レーザ光源
31、33、34 スリット投光光学系
32X X方向スリット投光光学系(第1方向スリット投光光学系)
32Y Y方向スリット投光光学系(第2方向スリット投光光学系)
310 変換光学系(スリット光発生手段)
311 ハーフプリズム(光分割手段)
312X、322X、332X X方向ミラー(反射面/第1反射部材)
312Y、322Y、332Y Y方向ミラー(反射面/第2反射部材)
313X、323X、333X X方向リレーミラー(第1リレー反射部材)
313Y、323Y、333Y Y方向リレーミラー(第2リレー反射部材)
41、42、43、44 撮像ユニット
411、421、441 撮像センサ
431 1次元撮像センサ
412、422、441 受光光学系
433 ガルバノミラー(駆動ミラー)
5 制御部
A1 投光光軸
A2 受光光軸
H、H1〜H4 測定ヘッド部
G グリップ部
S スリット光
SX、SY X方向スリット光、Y方向スリット光
SXp、SXp X方向スリット投影像、Y方向スリット投影像
Claims (6)
- 被測定物の三次元形状を光切断法により計測する三次元測定装置であって、
扇型に広がるスリット光を発生するスリット光発生手段と、
前記スリット光を前記被測定物に向けて照射させる投光光学系と、
前記スリット光を含む前記被測定物からの反射光が結像される受光面を有する撮像手段と、を備え、
前記投光光学系は、前記スリット光を前記撮像手段の近傍で迂回させて前記被測定物へ向かわせる迂回光路を備え、
前記投光光学系が光分割手段を含み、
前記スリット光発生手段から発生された1のスリット光が、前記光分割手段により複数のスリット光に分割され、
前記迂回光路は、各スリット光をそれぞれ反射させる複数の反射面を含み、前記被測定物上における投影スリットが互いに異なる方向となるように、前記被測定物に対して各スリット光を照射させることを特徴とする三次元測定装置。 - 前記1のスリット光が、第1スリット光と第2スリット光とに分割され、
前記投光光学系は、前記受光面の受光領域の中央付近において両スリット光が交差するように、前記被測定物に対して前記第1スリット光及び第2スリット光を照射させることを特徴とする請求項1に記載の三次元測定装置。 - 前記第1スリット光の光軸と前記受光面の受光光軸との交差角度と、前記第2スリット光の光軸と前記受光面の受光光軸との交差角度とが同一となるように、前記被測定物に対して前記第1スリット光及び第2スリット光が照射されることを特徴とする請求項2に記載の三次元測定装置。
- 被測定物の三次元形状を光切断法により計測する三次元測定装置であって、
1つの光源と、
前記光源からの光を扇型に広がるスリット光とし、該スリット光を前記被測定物に向けて照射させるスリット投光光学系と、
前記スリット光を含む前記被測定物からの反射光を受光する受光面を有する撮像センサ、及び前記反射光を前記受光面に結像させるための受光光学系を具備する撮像ユニットと、を備え、
前記撮像センサの受光面が、前記被測定物に対して正対するように配置され、
前記光源は、前記撮像ユニットの背面側に配置され、
前記スリット投光光学系は、
前記撮像ユニットの背面側に配置され、前記スリット光を2方向に分離し第1スリット光及び第2スリット光を生成する光分割部材と、
前記撮像ユニットの近傍であって、前記被測定物側から見て前記受光面の配置位置と同等の位置若しくはそれよりも遠い位置に配置され、前記第1スリット光を前記被測定物の方向へ向けて反射する第1反射部材及び第2スリット光を前記被測定物の方向へ向けて反射する第2反射部材と、
を含むことを特徴とする三次元測定装置。 - 被測定物の三次元形状を光切断法により計測する三次元測定装置であって、
第1光源及び第2光源と、
前記第1光源及び第2光源からの光を各々扇型に広がる第1スリット光及び第2スリット光とし、該スリット光を前記被測定物に向けて照射させる第1スリット投光光学系及び第2スリット投光光学系と、
前記スリット光を含む前記被測定物からの反射光を受光する受光面を有する撮像センサ、及び前記反射光を前記受光面に結像させるための受光光学系を具備する撮像ユニットと、を備え、
前記撮像センサの受光面が、前記被測定物に対して正対するように配置され、
前記第1光源及び第2光源は、光の放射方向を異ならせて前記撮像ユニットの背面側に配置され、
前記第1スリット投光光学系は、前記撮像ユニットの近傍であって、前記被測定物側から見て前記受光面の配置位置と同等の位置若しくはそれよりも遠い位置に配置され、前記第1スリット光を前記被測定物の方向へ向けて反射する第1反射部材を含み、
前記第2スリット投光光学系は、前記撮像ユニットの近傍であって、前記被測定物側から見て前記受光面の配置位置と同等の位置若しくはそれよりも遠い位置に配置され、前記第2スリット光を前記被測定物の方向へ向けて反射する第2反射部材を含むことを特徴とする三次元測定装置。 - ユーザが把持可能な棒状のグリップ部と、
前記グリップ部に一体的に取り付けられた測定ヘッド部と、
前記測定ヘッド部に組み付けられた請求項1〜5のいずれかに記載の三次元測定装置と、を具備し、
前記グリップ部が棒状とされ、前記測定ヘッド部は棒状グリップ部の一端側に一体的に取り付けられていることを特徴とする携帯型計測器。
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