JP5512563B2 - 三次元形状計測装置及び三次元形状計測方法 - Google Patents
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Description
また、測定対象物として筋状の凹凸形状を持つ平板状の物体を採用した場合、筋の長手方向とほぼ平行な方向に照射された照明光は測定対象物により正反射される可能性が高いが、筋の長手方向と直交する方向に照射された照明光は測定対象物により乱反射される可能性が高い。
よって、各測定位置の傾きを筋の長手方向とほぼ平行な平行傾き成分と、筋の長手方向に直交する直交傾き成分とに分けた場合、平行傾き成分は直交傾き成分に比べて測定位置の傾きを正確に表すことができる。したがって、平行傾き成分のみを用いることで測定対象物の表面形状を精度良く算出することができる。
また、本発明の他の局面による三次元形状計測装置は、測定対象物の表面形状を測定する三次元形状計測装置であって、複数の光源を含み、前記測定対象物に対して複数方向から照明光を照射する照明部と、前記複数の光源を順次に点灯させる点灯制御部と、前記測定対象物を撮像し、前記測定対象物の画像データを取得する撮像部と、各光源が点灯される毎に、前記測定対象物の画像データを前記撮像部に取得させる撮像制御部と、前記撮像部を構成する各画素について、輝度値が最大となる画像データを、前記撮像部により取得された全画像データ中から特定する画像データ特定部と、前記画像データ特定部により特定された各画像データにつき、各画像データを取得する際に点灯された光源位置を特定し、特定した各光源位置を基に、各画素に対応する前記測定対象物の各測定位置の傾きを算出する傾き算出部と、前記傾き算出部により算出された各測定位置の傾きを基に、各測定位置の高さを算出し、前記測定対象物の表面形状を算出する表面形状算出部とを備え、前記測定対象物は、筋状の凹凸形状を持つ平板状の物体であり、前記表面形状算出部は、前記傾き算出部により算出された各測定位置の傾きから前記筋の長手方向を向く平行傾き成分と、前記筋の長手方向と直交する直交方向を向く直交傾き成分とを求め、各測定位置の前記平行傾き成分及び前記直交傾き成分から各測定位置の高さを算出する。
この構成によれば、任意の形状を持つ物体を測定対象物として採用した場合において、測定対象物の表面形状を精度良く算出することができる。
以下、本発明の実施の形態1による三次元形状計測装置について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態1による三次元形状計測装置のブロック図である。図1に示すように三次元形状計測装置は、測定対象物の表面形状を測定するものであり、照明部10、撮像部20、制御部30、表示部40、及び画像メモリ50を備えている。
ψ_Y(i)=−tan(θ(i)/2)・sinφ (1)
図4(A)に示すように、傾き算出部34が求める傾きψ(i)は、U軸における傾きである。また、U軸とX軸とのなす角度はφ(i)であり、X軸とY軸とは直交している。よって、傾き成分ψ_X(i)と傾き成分ψ_X(i)とは式(1)で表される。
次に、表面形状算出部35は、式(2)で求めたH(1,0)から式(2)´を用いて、H(1,0)に対してm軸に隣接する画素G(2,0)の高さH(2,0)を求める。
以後、表面形状算出部35は、H(3,0),H(4,0),H(5,0)・・・というようにして、n=0の行における高さH(m,0)を順次に求めていく。
そして、表面形状算出部35は、n=0の行と同様にして、H(1,1),H(2,1),H(3,1)・・・というようにして、n=1の行における高さH(m,1)を順次に求めていく。
実施の形態2による三次元形状計測装置は、傾き成分ψ_Y(m,n)のみ用いて、高さH(m,n)を算出することを特徴とする。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同一のものは説明を省略する。
H(0,2)=H(0,1)+ψ_Y(0,1)・ΔY
・・・
そして、表面形状算出部35は、m=0の列の各位置の高さH(0,n)を算出すると、下式に示すように、m=1の列の各位置の高さH(1,n)をn=1から下方に向けて順番に算出する。
H(1,2)=H(1,0)+ψ_Y(1,0)・ΔY
・・・
以降、任意のmの列について下記の式を用いて、n=1から順番に各位置の高さH(m,1),H(m,2),・・・を求めていく。
H(m,2)=H(m,1)+ψ_Y(m,1)・ΔY
・・・
以上により測定対象物OBの表面の全測定位置APの高さH(m,n)が得られ、測定対象物OBの表面形状が算出される。
実施の形態3による三次元形状計測装置は、測定対象物OBの長手方向であるY軸方向に向く照明光が、X軸方向に向く照明光よりも高密度となるように光源LEを配置したことを特徴とする。図8は、本発明の実施の形態3による光源LEの配置図である。図8は、フード11を内側から見たときの光源LEの配置を示している。
11 フード
20 撮像部
21 エリアセンサ
22 筐体
30 制御部
31 点灯制御部
32 撮像制御部
33 画像データ特定部
34 傾き算出部
35 表面形状算出部
36 表示制御部
40 表示部
50 画像メモリ
AP 測定位置
D1 領域
D2 領域
G 画素
L1 照明光
L2 反射光
LE 光源
Lt 経線
OB 測定対象物
OC 頂点
θ 仰角
ψ 傾き
ψ_X 傾きのX成分
ψ_Y 傾きのY成分
Claims (6)
- 測定対象物の表面形状を測定する三次元形状計測装置であって、
複数の光源を含み、前記測定対象物に対して複数方向から照明光を照射する照明部と、
前記複数の光源を順次に点灯させる点灯制御部と、
前記測定対象物を撮像し、前記測定対象物の画像データを取得する撮像部と、
各光源が点灯される毎に、前記測定対象物の画像データを前記撮像部に取得させる撮像制御部と、
前記撮像部を構成する各画素について、輝度値が最大となる画像データを、前記撮像部により取得された全画像データ中から特定する画像データ特定部と、
前記画像データ特定部により特定された各画像データにつき、各画像データを取得する際に点灯された光源位置を特定し、特定した各光源位置を基に、各画素に対応する前記測定対象物の各測定位置の傾きを算出する傾き算出部と、
前記傾き算出部により算出された各測定位置の傾きを基に、各測定位置の高さを算出し、前記測定対象物の表面形状を算出する表面形状算出部とを備え、
前記測定対象物は、筋状の凹凸形状を持つ平板状の物体であり、
前記表面形状算出部は、前記傾き算出部により算出された各測定位置の傾きから前記筋の長手方向に向く平行傾き成分を求め、各測定位置の前記平行傾き成分から各測定位置の高さを算出する三次元形状計測装置。 - 測定対象物の表面形状を測定する三次元形状計測装置であって、
複数の光源を含み、前記測定対象物に対して複数方向から照明光を照射する照明部と、
前記複数の光源を順次に点灯させる点灯制御部と、
前記測定対象物を撮像し、前記測定対象物の画像データを取得する撮像部と、
各光源が点灯される毎に、前記測定対象物の画像データを前記撮像部に取得させる撮像制御部と、
前記撮像部を構成する各画素について、輝度値が最大となる画像データを、前記撮像部により取得された全画像データ中から特定する画像データ特定部と、
前記画像データ特定部により特定された各画像データにつき、各画像データを取得する際に点灯された光源位置を特定し、特定した各光源位置を基に、各画素に対応する前記測定対象物の各測定位置の傾きを算出する傾き算出部と、
前記傾き算出部により算出された各測定位置の傾きを基に、各測定位置の高さを算出し、前記測定対象物の表面形状を算出する表面形状算出部とを備え、
前記測定対象物は、筋状の凹凸形状を持つ平板状の物体であり、
前記表面形状算出部は、前記傾き算出部により算出された各測定位置の傾きから前記筋の長手方向を向く平行傾き成分と、前記筋の長手方向と直交する直交方向を向く直交傾き成分とを求め、各測定位置の前記平行傾き成分及び前記直交傾き成分から各測定位置の高さを算出する三次元形状計測装置。 - 前記照明部は、前記測定対象物を覆う半球状のフードを備え、
前記複数の光源は、前記フードの内面に配置されている請求項1又は2記載の三次元形状計測装置。 - 前記複数の光源は、前記筋の長手方向を向く照明光が、前記筋の長手方向と直交する方向に向く照明光よりも高密度となるように配置されている請求項1記載の三次元形状計測装置。
- 測定対象物の表面形状を測定する三次元形状計測方法であって、
複数の光源を含む照明部が、前記測定対象物に対して複数方向から照明光を照射する照明ステップと、
撮像部が、各光源が点灯される毎に、前記測定対象物の画像データを前記撮像部に取得する撮像ステップと、
前記画像データを構成する各画素について、輝度値が最大となる画像データを、前記撮像ステップにより取得された全画像データ中から特定する画像データ特定ステップと、
前記画像データ特定ステップにより特定された各画像データにつき、各画像データを取得する際に点灯された光源位置を特定し、特定した各光源位置と撮像部の位置とを基に、各画素に対応する前記測定対象物の各測定位置の傾きを算出する傾き算出ステップと、
前記傾き算出ステップにより算出された各測定位置の傾きを基に、各測定位置の高さを算出し、前記測定対象物の表面形状を算出する表面形状算出ステップとを備え、
前記測定対象物は、筋状の凹凸形状を持つ平板状の物体であり、
前記表面形状算出ステップでは、前記傾き算出ステップにより算出された各測定位置の傾きから前記筋の長手方向に向く平行傾き成分を求め、各測定位置の前記平行傾き成分から各測定位置の高さを算出する三次元形状計測方法。 - 測定対象物の表面形状を測定する三次元形状計測方法であって、
複数の光源を含む照明部が、前記測定対象物に対して複数方向から照明光を照射する照明ステップと、
撮像部が、各光源が点灯される毎に、前記測定対象物の画像データを前記撮像部に取得する撮像ステップと、
前記画像データを構成する各画素について、輝度値が最大となる画像データを、前記撮像ステップにより取得された全画像データ中から特定する画像データ特定ステップと、
前記画像データ特定ステップにより特定された各画像データにつき、各画像データを取得する際に点灯された光源位置を特定し、特定した各光源位置と撮像部の位置とを基に、各画素に対応する前記測定対象物の各測定位置の傾きを算出する傾き算出ステップと、
前記傾き算出ステップにより算出された各測定位置の傾きを基に、各測定位置の高さを算出し、前記測定対象物の表面形状を算出する表面形状算出ステップとを備え、
前記測定対象物は、筋状の凹凸形状を持つ平板状の物体であり、
前記表面形状算出ステップでは、前記傾き算出ステップにより算出された各測定位置の傾きから前記筋の長手方向を向く平行傾き成分と、前記筋の長手方向と直交する直交方向を向く直交傾き成分とを求め、各測定位置の前記平行傾き成分及び前記直交傾き成分から各測定位置の高さを算出する三次元形状計測方法。
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