JP6275622B2 - 走行面上の複数の製品の位置と三次元的な形状を非接触で検出する方法およびスキャナ - Google Patents
走行面上の複数の製品の位置と三次元的な形状を非接触で検出する方法およびスキャナ Download PDFInfo
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Description
Claims (21)
- 長手方向(10、X)に延びる表面(1)上の製品(P1、P2)の位置と三次元形状を非接触で特定する方法であって、
前記製品(P1、P2)とともに前記表面(1)を横切る方向に沿って、少なくとも一部が一義的にコード化され、かつ光学的に走査可能なマーキング(2.1、2.2、2.3)を含むパターン(2)を少なくとも一時的に照射する工程と、
前記マーキング(2.1、2.2、2.3)を横切るように延びる撮像ライン(3)、および当該撮像ライン(3)上に位置する当該マーキング(2.1、2.2、2.3)の端縁の実際位置(SP1、SP2)を、ラインカメラ(K)で撮像する工程と、
既知であるライン方向(12、Y)における前記端縁の目標位置(SP1’、SP2)からの前記実際位置(SP1、SP2)の当該ライン方向(12、Y)へのずれ量(V1、V2)を特定するとともに、高さ値(h2、h3)に変換する工程と、
撮像ライン(3)の位置における前記高さ値(h2、h3)に基づいて、当該撮像ライン(3)の高さ変化を特定する工程と、
前記表面(1)が前記マーキング(2.1、2.2、2.3)と前記撮像ライン(3)に対して前記長手方向(10、X)に相対移動した後、先行する一連の工程を繰り返す工程と、
前記撮像ライン(3)の高さ変化を隙間なく繋げ、前記表面(1)と当該表面(1)上に載置された前記製品(P1、P2)の三次元的高さ変化を生成する工程と、
を備えている、方法。 - 前記マーキング(2.1、2.2、2.3)は、隙間(6)を挟んで配列する複数のストリップ(5)を含んでおり、
前記複数のストリップ(5)は、互いに平行に延びている、
請求項1に記載の方法。 - 前記撮像ライン(3)は、前記複数のストリップ(5)の延びる向き(10、X)に直交して延びている、
請求項2に記載の方法。 - 前記ラインカメラ(K)の観察方向(11、Z)は、前記表面(1)に対して垂直である、
請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記マーキングは、複数のマーキング(2.1、2.2、2.3)を含んでおり、
前記複数のマーキング(2.1、2.2、2.3)の各々について、前記撮像ライン(3)上に位置する端縁の実際位置(SP1、SP2)が撮像される、
請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記パターン(2)は、所定数のマーキング(2.1、2.2、2.3)を含むように最小区間(4)を一義的に特定可能とされており、
前記パターン(2)は、ランダムに選択可能な複数の最小区間(4)を含んでおり、
第一の最小区間(4)から第二の最小区間(4)へ遷移する箇所は、当該第一の最小区間(4)におけるいずれの箇所とも異なるコード化がなされている、
請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記パターン(2)は、それぞれ前記ライン方向(12、Y)に延びる複数の部分(7.1、7.2、7.3)を含んでおり、
前記複数の部分(7.1、7.2、7.3)の各々においては、前記マーキング(2.1、2.2、2.3)の色は同一であり、
前記複数の部分(7.1、7.2、7.3)のうち隣接する2つの部分については、前記マーキング(2.1、2.2、2.3)の色が相違している、
請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記複数の最小区間(4)は、前記複数の部分(7.1、7.2、7.3)の各々において前記ライン方向(12、Y)に並んでいる、
請求項7に記載の方法。 - 前記パターン(2)は、複数のプロジェクタまたはビーム照射器(B)により形成されており、
前記複数のプロジェクタまたはビーム照射器(B)の各々は、前記複数の部分(7.1、7.2、7.3)の対応する1つを形成している、
請求項7または8に記載の方法。 - 前記パターン(2)は、最も大きい高さ寸法を有する被検出製品(P1、P2)の表面に投射される前記複数の部分(7.1、7.2、7.3)のうち隣接する2つが当該表面において接するか重なり合うように照射される、
請求項9に記載の方法。 - 前記ラインカメラ(K)は、前記ライン方向(12、Y)に配列された複数のラインカメラ(K1、K2、K3)を含んでおり、
前記複数のラインカメラ(K1、K2、K3)の各々は、前記複数のプロジェクタまたはビーム照射器(B)のうち隣接する2つの前記ライン方向(12、Y)における中間に配置されており、
前記複数のラインカメラ(K1、K2、K3)の各々の撮像領域は、最も大きい高さ寸法を有する被検出製品(P1、P2)の表面において、前記複数のラインカメラの1つ(K1)の撮像領域と、当該ラインカメラ(K1)の2つ隣に配置されているラインカメラ(K3)の撮像領域が接するか重なり合うように定められている、
請求項9または10に記載の方法。 - 前記ラインカメラ(K)は、少なくとも前記隣接する2つの部分(7.1、7.2)における前記マーキング(2.1、2.2、2.3)の相違する2色を検出可能とされている、
請求項7から11のいずれか一項に記載の方法。 - 前記複数の部分(7.1,7.2,7.3)の各々についてカメラ信号を処理する際には、当該部分の色を有する画像が処理され、他の色を有する画像は破棄されるか別処理に用いられる、
請求項7から12のいずれか一項に記載の方法。 - 前記ラインカメラ(K)は、前記撮像ライン(3)の原色画像および当該撮像ライン(3)に沿う前記パターン(2)の画像を生成するために、切替方式で順次使用される複数のラインカメラ(K1、K2)を含んでおり、
前記マーキング(2.1、2.2、2.3)および前記撮像ライン(3)に対する前記表面(1)の移動速度は、前記原色画像が複数足し合わせられたものが前記表面(1)の完全にコヒーレントな色画像を提供し、前記撮像ライン(3)のストリップ画像が複数足し合わせられたものが前記表面(1)の連続したストリップ画像を提供するような撮像間隔に基づいて選択される、
請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。 - 前記ストリップ画像と前記原色画像の少なくとも一方は、前記ライン方向(12、Y)に沿って延びるLEDバー(8)のような混合光源の点灯下で繰り返され、
前記混合光源は、前記表面(1)に対して複数段階の追加的な照明を提供する、
請求項14に記載の方法。 - 前記複数のラインカメラの1つ(K1)が利用可能な結果を提供しない部分(7)または区間(4)は、隣接するラインカメラ(K2)による当該部分(7)または区間(4)が処理される、
請求項14または15に記載の方法。 - サンプル画像は、当該サンプル画像より得られるデータを向上させるために、パターンの照射なしに前記原色画像と比較される、
請求項14から16のいずれか一項に記載の方法。 - 少なくとも1つのカメラ(K、K1、K2)からの前記ストリップ画像と前記原色画像に基づいて演算が行なわれ、テレセントリックな二次元画像が生成され、
前記テレセントリックな二次元画像は、前記表面(1)上の前記製品(P1、P2)について正確で歪のない位置および姿勢を反映する、
請求項14から17のいずれか一項に記載の方法。 - 長手方向(10、X)に延びる表面(1)上の製品(P1、P2)の位置と三次元形状を非接触で特定するスキャナであって、
プロジェクタまたはビーム照射器(B)を含み、少なくとも一部が一義的にコード化され、かつ光学的に走査可能なマーキング(2.1、2.2、2.3)を含むパターン(2)を、前記表面(1)を横切るように照射するように構成された投影装置と、
前記マーキング(2.1、2.2、2.3)を横切るように延びる撮像ライン(3)上に位置する当該マーキング(2.1、2.2、2.3)の端縁の実際位置(SP1、SP2)を特定するように構成されたラインカメラ(K、K1、K2)と、
既知であるライン方向(12、Y)における前記端縁の目標位置(SP1’、SP2)からの前記実際位置(SP1、SP2)の当該ライン方向(12、Y)へのずれ量(V1、V2)に基づいて、高さ方向(11、Z)における高さ値(h2、h3)を演算し、当該高さ値をX値およびY値とともに保存するように構成された処理部と、
を備えており、
前記投影装置と前記ラインカメラ(K、K1、K2)は、前記表面(1)に対して前記長手方向(10、X)に相対変位可能である、
スキャナ。 - モニタを備えており、
前記モニタは、前記ラインカメラ(K、K1、K2)より順次出力された複数のライン画像が足し合わせられたサンプル表示を出力するように、あるいは、前記表面(1)の表面部分をその高さの関数として色スケールやグレースケールで表示するように構成されている、
請求項19に記載のスキャナ。 - 前記投影装置と前記ラインカメラは、ともに前記表面(1)の前記長手方向(10、X)における異なる位置に配置された複数の投影装置と複数のラインカメラ(K、K1、K2)を含んでいる、
請求項19または20に記載のスキャナ。
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