JP6552230B2 - 計測装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一側面としての計測装置1の構成を示す概略図である。計測装置1は、パターン投影法を用いて、被計測物5の形状(例えば、3次元形状、2次元形状、位置及び姿勢など)を計測する。計測装置1は、図1に示すように、投影部2と、撮像部3と、処理部4とを有する。
第1の実施形態では、距離画像を取得するために被計測物5に投影するパターンとして、明部BPと暗部DPとを交互に含む周期的なラインパターンPT(図2)を示したが、これに限定されるものではない。撮像部3で取得される距離画像において、各画素がラインパターンのどの位置の情報を示しているのかを特定するために、ラインパターンに対して、ラインパターンの明部又は暗部のそれぞれを識別するための特徴部を含ませる技術が知られている。かかる技術は、撮像部3で取得される1つの距離画像(即ち、撮像部3による1回の撮像)から、被計測物5の絶対的な3次元形状の情報を求めることができる。従って、移動している被計測物5の3次元形状の情報をリアルタイムで求めたい場合などに好適である。
計測装置1は、被計測物5に影が発生しないように、被計測物5を均一に照明する照明部(不図示)を更に有していてもよい。被計測物5を均一に照明するための照明方式としては、例えば、リング照明、同軸落射照明、ドーム照明などがある。この場合、撮像部3は、距離画像に加えて、照明部によって均一に照明された被計測物5を撮像して濃淡画像(第2画像)を取得する。また、処理部4は、撮像部3で取得された濃淡画像に基づいて、被計測物5の2次元形状の情報を求める。ここで、被計測物5の2次元形状の情報とは、例えば、被計測物5のエッジに関する情報を含む。更に、処理部4は、距離画像から得られる被計測物5の3次元形状の情報と、濃淡画像から得られる被計測物5の2次元形状の情報と、被計測物5の形状を表すモデルとに基づいて、被計測物5の位置姿勢を求める。具体的には、処理部4は、被計測物5の3次元形状の情報及び2次元形状の情報の2つの情報を利用してモデルフィッティングを行うことによって、被計測物5の位置姿勢を求める。なお、モデルフィッティングは、予め作成された被計測物5のCADモデルに対して行われる。
Claims (10)
- 被計測物の形状を計測する計測装置であって、
明部と暗部とを交互に含むパターン光を前記被計測物に投影する投影部と、
前記パターン光が投影された前記被計測物を撮像して、画像を取得する撮像部と、
前記画像に基づいて、前記被計測物の形状の情報を求める処理部と、
を有し、
前記処理部は、前記画像の前記パターン光に対応する部分から得られる輝度分布において輝度値が最大となるピーク位置及び輝度値が最小となるピーク位置の少なくとも一方をピーク位置座標として特定し、前記輝度分布から得られる輝度勾配における極大の位置及び極小の位置の少なくとも一方をエッジ位置座標として特定し、特定された前記ピーク位置座標と前記エッジ位置座標に基づいて前記画像の前記パターン光に対応する部分の位置を特定することにより前記被計測物の形状の情報を求めることを特徴とする計測装置。 - 前記明部の幅と前記暗部の幅との比は、1:1であることを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
- 前記撮像部は、撮像素子と、前記被計測物に投影された前記パターン光を前記撮像素子に結像する撮像光学系と、を含み、
前記撮像素子上での前記パターン光の周期は、前記撮像光学系の点像分布関数の所定幅で規格化した値で22以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の計測装置。 - 前記所定幅は、前記点像分布関数におけるピーク値の1/e2の値で規定されることを特徴とする請求項3に記載の計測装置。
- 前記処理部は、前記輝度分布を微分して前記輝度勾配を生成することを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載の計測装置。
- 前記パターン光は、前記明部又は前記暗部のそれぞれを識別するための特徴部を含むことを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の計測装置。
- 前記特徴部は、前記明部又は前記暗部に配列された複数のドットを含むことを特徴とする請求項6に記載の計測装置。
- 前記被計測物を均一に照明する照明部を更に有し、
前記撮像部は、前記照明部によって均一に照明された前記被計測物を撮像して第2画像を取得し、
前記処理部は、前記第2画像に基づいて、前記被計測物の2次元形状の情報を求めることを特徴とする請求項1に記載の計測装置。 - 前記2次元形状の情報は、前記被計測物のエッジに関する情報を含むことを特徴とする請求項8に記載の計測装置。
- 前記処理部は、
前記パターン光が投影された前記被計測物を撮像して取得される画像に基づいて、前記被計測物の3次元形状の情報を求め、
前記3次元形状の情報と、前記2次元形状の情報と、前記被計測物の形状を表すモデルとに基づいて、前記被計測物の位置及び姿勢を求めることを特徴とする請求項8又は9に記載の計測装置。
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