JP6657654B2 - 3D object reading system - Google Patents
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Description
本開示は、立体物の形状を読み取る読取システムに関する。 The present disclosure relates to a reading system that reads a shape of a three-dimensional object.
従来、読取対象物に光を照射し、その反射光を受光することにより、読取対象物の三次元形状を読み取り、読取対象物の形状データを生成する読取システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。読取対象物を載置するための台を備え、台とは別に固定配置された発光部及び受光部に対する読取対象物の向きを、台の回転により変化させて、読取対象物の形状を読み取るシステムも知られている。また、水平方向に二次元移動可能な台を備えるシステムもまた知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a reading system that irradiates a reading target with light and receives reflected light thereof to read a three-dimensional shape of the reading target and generate shape data of the reading target (for example, Patent Reference 1). A system for reading a shape of an object to be read which is provided with a table on which the object to be read is mounted, wherein the orientation of the object to be read with respect to a light emitting unit and a light receiving unit fixedly arranged separately from the table is changed by rotating the table. Is also known. In addition, a system including a platform capable of moving two-dimensionally in a horizontal direction is also known.
台の回転及び移動によって読取対象物の向き及び位置を変化させながら読取対象物を読み取るシステムでは、読取対象物の形状に依らず一律に台を動かして読取対象物を読み取ると、読取対象物の形状に起因して解像度が変化する。均一な解像度を得るためには、読取対象物の側面に沿って、スキャンポイントが一様に移動するように、台が回転及び移動するのが好ましい。スキャンポイントは、読取対象物の側面において照射光が当たる地点に対応し、側面形状の読取地点に対応する。 In a system that reads a reading target while changing the direction and position of the reading target by rotating and moving the table, if the reading target is read by moving the table uniformly regardless of the shape of the reading target, the reading target is read. The resolution changes due to the shape. In order to obtain a uniform resolution, it is preferable that the table rotates and moves so that the scan points move uniformly along the side surface of the reading object. The scan point corresponds to a point on the side surface of the object to be read, which is irradiated with irradiation light, and corresponds to a reading point having a side surface shape.
本開示の一側面では、読取対象物の形状に対応して、適切に台を回転及び移動させて、均一な解像度で良好に読取対象物を読取可能であることが望ましい。 According to one aspect of the present disclosure, it is desirable that the reading target can be read satisfactorily at a uniform resolution by appropriately rotating and moving the table in accordance with the shape of the reading target.
本開示の一側面に係る立体物読取システムは、テーブルと、照射ユニットと、受光ユニットと、制御ユニットとを備える。テーブルは、読取対象物が載置される載置面及び載置面に対する動力源を備える。テーブルは、動力源からの動力に基づき載置面に平行な面上で載置面が二次元移動及び回転するように構成される。 A three-dimensional object reading system according to an embodiment of the present disclosure includes a table, an irradiation unit, a light receiving unit, and a control unit. The table includes a mounting surface on which the object to be read is mounted and a power source for the mounting surface. The table is configured such that the mounting surface is two-dimensionally moved and rotated on a surface parallel to the mounting surface based on power from a power source.
照射ユニットは、テーブルに載置された読取対象物の側面に光を照射するように構成される。受光ユニットは、照射ユニットからの照射光が読取対象物を反射して生成される反射光を受光するように構成される。 The irradiating unit is configured to irradiate light to a side surface of the reading target placed on the table. The light receiving unit is configured to receive reflected light generated by the irradiation light from the irradiation unit reflecting the object to be read.
制御ユニットは、分割処理と、読取制御処理と、結合処理とを実行する。分割処理は、読取対象物を載置面に平行な境界面を有する複数区画に分割する処理である。読取制御処理は、この区画毎に、読取対象物の当該区画の形状を読み取るためのスキャン処理を実行する手順を含む。スキャン処理は、動力源を制御して載置面を移動及び回転させ、更には照射ユニットに光を照射させて反射光の受光データを受光ユニットから取得し、取得した受光データに基づき読取対象物の区画の形状を表す形状データを生成する手順を含む。結合処理は、区画毎の形状データを結合して、読取対象物の形状を表す形状データを生成する処理である。 The control unit executes a division process, a reading control process, and a combining process. The dividing process is a process of dividing the reading target into a plurality of sections having a boundary surface parallel to the mounting surface. The reading control process includes, for each section, a procedure of executing a scanning process for reading the shape of the section of the object to be read. In the scanning process, the power source is controlled to move and rotate the mounting surface, and further, the irradiation unit irradiates light to acquire light receiving data of the reflected light from the light receiving unit, and based on the acquired light receiving data, the object to be read. Of generating shape data representing the shape of the section of the image. The combining process is a process of combining shape data for each section to generate shape data representing the shape of the object to be read.
この立体物読取システムによれば、読取対象物を載置面に対する高さの異なる区画毎に読取可能である。即ち、高さの異なる区画毎に、その高さにおける読取対象物の形状に合わせて適切に載置面を動かし、読取対象物を読取可能である。従って、本開示の一側面によれば、読取対象物の高さ方向の形状変化の影響を抑えて、均一な解像度で良好に読取対象物を読取可能である。 According to the three-dimensional object reading system, the object to be read can be read for each section having a different height from the mounting surface. That is, it is possible to read the object to be read by appropriately moving the mounting surface according to the shape of the object to be read at that height for each section having a different height. Therefore, according to an embodiment of the present disclosure, it is possible to read the object to be read satisfactorily at a uniform resolution while suppressing the influence of the shape change of the object to be read in the height direction.
本開示の一側面において、制御ユニットは、ユーザから指定された読取解像度に関する情報を取得する取得処理を実行するように構成されてもよい。分割処理は、この取得処理により取得された読取解像度に関する情報に基づき、読取対象物をユーザから指定された読取解像度に対応するサイズの区画に分割する処理であってもよい。 In one aspect of the present disclosure, the control unit may be configured to execute an acquisition process for acquiring information on a reading resolution designated by a user. The division process may be a process of dividing the reading target into sections having a size corresponding to the reading resolution specified by the user, based on the information on the reading resolution acquired by the acquisition process.
本開示の一側面において、区画毎のスキャン処理は、該当区画に関する判定処理と、再分割処理と、分割読取制御処理と、を含む。判定処理は、読取対象物の該当区画内の側面に、載置面に垂直な方向に沿って所定基準以上の段差があるか否かを判定する処理である。再分割処理は、所定基準以上の段差があると判定された場合には、該当区画を複数の小区画に再分割する処理である。上記再分割処理では、例えば、該当区画を、載置面に平行な境界面を有する複数の小区画に分割することができる。 According to an embodiment of the present disclosure, the scan processing for each section includes a determination processing regarding the corresponding section, a re-division processing, and a divided reading control processing. The determination process is a process of determining whether or not there is a level difference equal to or more than a predetermined reference along a direction perpendicular to the mounting surface on a side surface in the corresponding section of the reading target. The subdivision process is a process of subdividing the corresponding section into a plurality of small sections when it is determined that there is a level difference greater than or equal to a predetermined reference. In the re-division processing, for example, the section can be divided into a plurality of small sections having a boundary surface parallel to the mounting surface.
分割読取制御処理は、所定基準以上の段差があると判定された場合には、上記小区画毎に、読取対象物の小区画の形状を読み取るための小区画スキャン処理を実行する処理である。小区画スキャン処理は、動力源を制御して載置面を移動及び回転させ、更には照射ユニットに光を照射させて反射光の受光データを受光ユニットから取得し、取得した受光データに基づき読取対象物の小区画の形状を表す形状データを生成する処理である。 The divided reading control process is a process of executing, for each of the small sections, a small section scanning process for reading the shape of the small section of the object to be read, when it is determined that there is a step greater than or equal to a predetermined reference. In the small section scan process, the power source is controlled to move and rotate the mounting surface, and further, the irradiation unit irradiates light to acquire the reflected light reception data from the light reception unit and read based on the acquired light reception data This is a process of generating shape data representing the shape of the small section of the object.
この立体物読取システムによれば、区画内に大きな段差がある場合に、その区画を更に複数区画に分けて読取対象物を読み取ることができる。従って、高さ方向に歪な形状を有する読取対象物であっても、その読取対象物の形状に合わせて適切に載置面を動かし、均一な解像度で良好に読取対象物を読み取ることができる。 According to this three-dimensional object reading system, when there is a large step in a section, the section can be further divided into a plurality of sections to read an object to be read. Therefore, even if the object to be read has a shape that is distorted in the height direction, the mounting surface can be appropriately moved according to the shape of the object to be read, and the object to be read can be satisfactorily read at a uniform resolution. .
本開示の一側面において、区画毎のスキャン処理は、載置面を移動及び回転させることにより、読取対象物の側面に対する照射ユニットからの光の入射角であって載置面に平行な面上での入射角を一定角度に調整しながら、読取対象物において光が照射される地点であるスキャンポイントを側面の周方向に移動させて、読取対象物の該当区画の形状を表す形状データを生成する処理として構成され得る。 According to one aspect of the present disclosure, the scanning process for each section is performed by moving and rotating the mounting surface to determine the incident angle of light from the irradiation unit to the side surface of the reading target and on a surface parallel to the mounting surface. By moving the scan point, which is the point where light is illuminated on the object to be read, in the circumferential direction on the side while adjusting the angle of incidence at a certain angle, shape data representing the shape of the corresponding section of the object to be read is generated. Processing.
入射角を一定角度に調整することは、照射ユニットに対する側面の向きを一定に調整することに対応する。このように向きを揃えながら、読取対象物の側面を読み取ることによっては、読取対象物が有する複数の面を、互いに同様の条件で読み取ることができ、各面を、均一な解像度で読み取ることができる。 Adjusting the incident angle to a fixed angle corresponds to adjusting the direction of the side surface with respect to the irradiation unit to be constant. By reading the sides of the object to be read while aligning the orientations in this manner, a plurality of surfaces of the object to be read can be read under the same conditions as each other, and each surface can be read at a uniform resolution. it can.
特に、入射角を45度に調整することによっては、読取対象物の側面に沿ってスキャンポイントを移動させるとき、スキャンポイントが、載置面に平行な二方向(XY方向)に同量動くことになる。従って、読取対象物の側面を、載置面に平行な二方向(XY方向)において均一な解像度で読み取ることができる。 In particular, by adjusting the incident angle to 45 degrees, when the scan point is moved along the side surface of the reading object, the scan point moves by the same amount in two directions (XY directions) parallel to the mounting surface. become. Therefore, the side surface of the object to be read can be read with uniform resolution in two directions (XY directions) parallel to the mounting surface.
本開示の一側面において、照射ユニット及び受光ユニットは、載置面に平行な面上で照射ユニットからの光の照射軸と受光ユニットによる受光軸とが直交するように配置されてもよい。この場合、スキャン処理は、入射角を一定角度に調整しながら載置面を受光軸に沿う方向に移動させるように、載置面を移動及び回転させることにより、スキャンポイントを側面の周方向に移動させて、読取対象物の該当区画の形状を表す形状データを生成する処理であってもよい。 In one aspect of the present disclosure, the irradiation unit and the light receiving unit may be arranged such that an irradiation axis of light from the irradiation unit and a light receiving axis of the light receiving unit are orthogonal to each other on a plane parallel to the mounting surface. In this case, the scanning process moves and rotates the mounting surface so as to move the mounting surface in the direction along the light receiving axis while adjusting the incident angle to a fixed angle, so that the scan point moves in the circumferential direction of the side surface. It may be a process of moving and generating shape data representing the shape of the corresponding section of the object to be read.
更に、スキャン処理は、スキャンポイントからの反射光が受光ユニットの視界から消失した場合には、反射光が視界に出現する載置面の位置を、載置面の移動及び回転の少なくとも一方により探索し、探索により検出された反射光が視界に出現する載置面の位置を基準に、入射角を一定角度に調整しながら載置面を移動させて、形状データを生成する処理であってもよい。 Further, in the scanning process, when the reflected light from the scan point disappears from the field of view of the light receiving unit, the position of the mounting surface where the reflected light appears in the field of view is searched by at least one of movement and rotation of the mounting surface. Then, based on the position of the mounting surface on which the reflected light detected by the search appears in the field of view, the mounting surface is moved while adjusting the incident angle to a certain angle to generate shape data. Good.
スキャン処理は、スキャンポイントからの反射光が受光ユニットの視界から消失した場合には、載置面を照射軸に沿って移動させることにより、反射光が視界に出現する載置面の位置を探索する処理を含むものであってもよい。 In the scanning process, when the reflected light from the scan point disappears from the field of view of the light receiving unit, the mounting surface is moved along the irradiation axis to search for the position of the mounting surface where the reflected light appears in the field of view. May be included.
スキャン処理は、スキャンポイントからの反射光が受光ユニットの視界から消失した場合には、載置面を受光軸に沿う方向に移動させることにより、反射光が視界に出現する載置面の位置を探索し、所定量の移動によっても反射光が視界に出現しない場合には、載置面を回転させることにより、反射光が視界に出現する載置面の位置を探索する処理を含むものであってもよい。 In the scanning process, when the reflected light from the scan point disappears from the field of view of the light receiving unit, the mounting surface is moved in a direction along the light receiving axis to thereby determine the position of the mounting surface where the reflected light appears in the field of view. If the search does not cause the reflected light to appear in the field of view even after a predetermined amount of movement, the processing includes rotating the mounting surface to search for the position of the mounting surface where the reflected light appears in the field of view. You may.
こうしたスキャン処理によれば、読取対象物の形状に対応して、適切に載置面を回転及び移動させて、良好に読取対象物を読み取ることが可能である。 According to such a scanning process, it is possible to read the object to be read satisfactorily by appropriately rotating and moving the mounting surface according to the shape of the object to be read.
以下に本開示の例示的実施形態を、図面と共に説明する。
本実施例の読取システム1は、図1及び図2Aに示すように、載置板11に載置された読取対象物100の三次元形状を、照射装置20からレーザ光を照射し、この照射光L0に対する反射光L1をカメラ30で撮影することにより読み取るシステムである。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2A, the
図面では、読取対象物100に対し、数字「100」に形状に応じたサフィックスを追加した符号を割り当てている。図2A及び図2Bに示される読取対象物100A、図5Aに示される読取対象物100B、図8A−8Dに示される読取対象物100C、図9A−9Dに示される読取対象物100D、図10A−10Eに示される読取対象物100E、図11A−11Dに示される読取対象物100F、及び、図11Eに示される読取対象物100Gは、ここで記述される読取対象物100の例示である。
In the drawing, a code obtained by adding a suffix according to the shape to the number “100” is assigned to the reading target 100. 2A and 2B, the
図1では、読取対象物100を図示せず、テーブル10が有する載置板11の下方の構成を破線により透過して表す。図2Aには、載置板11に読取対象物100Aが載置された状態における照射光L0及び反射光L1の軌跡例を示す。読取対象物100の三次元形状は、カメラ30が生成する撮影画像データに基づき、照射光L0の反射点の撮影画像における位置を特定することにより読み取られる。テーブル10、照射装置20及びカメラ30は、図2Bに示す支持体5上に固定配置される。
In FIG. 1, the reading target 100 is not shown, and the configuration below the mounting
テーブル10は、図1に示すように円盤状の載置板11を備え、載置板11の下方に回転駆動装置13を備える。載置板11は、回転駆動装置13からの動力を受けて、載置板11の表面に垂直な回転軸C(図2B参照)を中心に回転する。回転駆動装置13は、制御装置40(図3参照)によって制御される。回転軸Cは、載置板11の中心Oを通る。載置板11の表面は、読取対象物100の載置面として機能する。
As shown in FIG. 1, the table 10 includes a disk-shaped mounting
回転駆動装置13は、主に電動モータで構成される。この回転駆動装置13は、XY駆動装置15が有する搬送プレート157上に固定配置される。載置板11は、この搬送プレート157上で回転する。
The
XY駆動装置15は、搬送プレート157と共に、Y方向駆動装置151及びX方向駆動装置155を備える。XY駆動装置15は、載置板11と支持体5との間に配置される。XY駆動装置15は、制御装置40に制御されて、搬送プレート157を載置板11の表面に平行なXY平面上で、XY方向に搬送するように構成される。搬送プレート157のXY方向への移動により、載置板11はXY方向に移動する。図1、図2A、及び図2Bには、X,Y及びZ方向が図示される。Z方向は、高さ方向であり、図1及び図2Aの紙面法線方向に対応する。
The
Y方向駆動装置151は、X方向駆動装置155をXY平面のY方向に沿って正逆搬送可能に構成される。X方向駆動装置155は、搬送プレート157を、X方向に沿って正逆搬送可能に構成される。Y方向駆動装置151及びX方向駆動装置155は、例えばリニアモータを含んだ構成にされる。
The Y-
照射装置20は、載置板11上に載置される読取対象物100の側面にレーザ光を照射するように構成される。レーザ光は、例えば、赤色光である。照射光L0は、高さ方向(Z方向)に広がりを持った光として、照射装置20から−X方向に照射される。図2Bにおいて読取対象物100Aの側面に描かれる太線は、照射装置20からの照射光L0が側面の高さ方向全体に照射されることを示す。
The irradiating
カメラ30は、受光軸がレーザ光の照射軸に直交するような位置関係で、テーブル10及び照射装置20に対して位置決め配置される。本実施例の読取システム1は、読取対象物100の側面に対するレーザ光の入射角であって載置面に平行なXY平面上での入射角を、図2Aに示すように45度に調整しながら、読取対象物100の側面を読み取る。カメラ30は、45度に調整される側面からの反射光L1を受光可能に配置される。
The
このカメラ30は、レンズを含む光学部品と、受光部である縦及び横に所定画素数を有する画像センサとを備える。受光により画像センサで生成される撮影画像データは、制御装置40に入力される。カメラ30は、受光軸を中心とする所定の画角を有する。撮影画像データには、この画角に対応するカメラ視野に写る画像が含まれる。
The
上述したテーブル10、照射装置20及びカメラ30を備える読取システム1は、図3に示すように、図1、図2A、及び図2Bでは省略された制御装置40、ディスプレイ60、及び、入力装置70を更に備える。
As shown in FIG. 3, the
制御装置40は、周知のコンピュータと同様のハードウェア構成を有する。具体的には、制御装置40は、CPU41と、主記憶装置43と、補助記憶装置45とを備える。主記憶装置43は、RAMを含む。制御装置40は、補助記憶装置45として、ハードディスク装置又はフラッシュメモリを備える。補助記憶装置45は、各種プログラム及びデータを記憶する。
The
CPU41は、補助記憶装置45が記憶するプログラムに従う処理を実行する。例えば、CPU41は、テーブル10及び照射装置20を制御することにより、読取対象物100の向き及び位置を変えながら読取対象物100の側面形状を読み取り、読取対象物100の形状データを生成する処理を実行する。以下では、説明を簡単にするために、CPU41が実行する処理を、制御装置40が実行する処理として説明する。制御装置40が回転駆動装置13及びXY駆動装置15を制御することによって実現される載置板11の回転及び移動制御を、テーブル10の制御とも表現する。
The
上記処理により生成された形状データは、補助記憶装置45に記憶される。補助記憶装置45に記憶された形状データは、例えば外部装置に提供される。制御装置40は、外部装置とのデータ通信機能を有した構成にされ得る。外部装置は、例えば、3Dプリンタである。
The shape data generated by the above processing is stored in the
ディスプレイ60は、制御装置40に制御されて、ユーザに伝達すべき情報を表示する。ディスプレイ60は、例えば液晶ディスプレイにより構成される。入力装置70は、ユーザからの操作信号を制御装置40に入力するように構成される。周知の入力装置としては、キーボード、ポインティングデバイス及びタッチパネル等が知られている。入力装置70は、周知の入力装置の一つ又は複数により構成され得る。
The
続いて、入力装置70を通じてユーザから読取指令が入力されると、制御装置40が実行するメイン処理の詳細を、図4を用いて説明する。メイン処理を開始すると、制御装置40は、入力装置70を通じて読取指令と共にユーザから入力される指定読取解像度の情報を取得する(S100)。指定読取解像度は、ユーザが指定する読取解像度を表す。その後、制御装置40は、初期読取処理を実行する(S110)。
Subsequently, the details of the main processing executed by the
メイン処理の開始時には、読取対象物100の形状や向き等が全く不明である。そこで、制御装置40は、初期読取処理として、読取対象物100の向きや位置の調整を伴わない読取処理を行う。即ち、制御装置40は、照射装置20を制御して、照射装置20にレーザ光を照射させ、カメラ30を制御して、反射光L1の受光に基づく撮影画像データをカメラ30から取得する。
At the start of the main processing, the shape, orientation, and the like of the reading target 100 are completely unknown. Therefore, the
S110において、制御装置40は、この撮影画像データに基づき、読取対象物100の高さHを特定する。更に、読取対象物100におけるレーザ光が照射された側面(スキャンポイントPs)の位置座標を特定する。
In S110, the
位置座標は、例えば、載置板11が移動可能な領域に対して静的に定められたXYZ座標系で表される載置板11の中心位置座標(Xc,Yc,0)と、載置板11の中心Oを原点とする載置板11上の直交座標系又は円筒座標系との組み合わせよって表され得る。本実施例で言うスキャンポイントは、読取対象物100の側面において照射光L0が当たる地点に対応し、側面の形状(位置座標)の読取地点に対応する。ここでは、スキャンポイントを、読取対象物100の側面を基準にした照射光L0の照射位置を表す用語として用いる。
The position coordinates include, for example, the center position coordinates (Xc, Yc, 0) of the mounting
S110での初期読取処理実行後、制御装置40は、S120に移行し、読取対象物100を、高さ方向に垂直な面で分割する。即ち、図5Aに示すように、読取対象物100を載置面に平行な境界面を有する複数区画(第1区画から第G区画)に分割する。S120において、制御装置40は、S100で取得した指定読取解像度の情報に基づき、各区画の高さがユーザから指定された読取解像度に応じた高さとなるように、読取対象物100を複数区画に分割する。
After performing the initial reading process in S110, the
例えば、制御装置40は、ユーザから高解像度での読取指令が入力された場合には、ユーザから標準解像度又は低解像度での読取指令が入力された場合よりも、区画の高さが小さくなるように、読取対象物100を分割することができる。
For example, the
読取システム1の補助記憶装置45には、ユーザが指定可能な読取解像度のレベル毎に、設定すべき区画の高さを表す設定データを記憶させておくことができる。この場合、分割により定義される読取対象物100の区画数Gは、読取対象物100の高さHに応じて変化する。S120においては、読取対象物100を複数区画に分割し、その区画数Gを記憶保持する。
In the
その後、制御装置40は、変数gを値ゼロに初期化して(S130)、S140以降の処理を実行する。S140において、制御装置40は、変数gを1加算した値に更新して、読取対象物100の第g区画を読取対象区画に設定する。区画番号は、図5Aに示すように読取対象物100の最下部の区画を第1区画として、ここから上方に向けて順に各区画に割り当てられてもよいし、逆の順序で各区画に割り当てられてもよい。
After that, the
続くS150において、制御装置40は、読取対象物100の読取対象区画の側面に対する接線Lt(図2A参照)であって、次のスキャンポイントにおける接線Ltを推定する。基本的に、次のスキャンポイントは、読取対象物100の側面に沿って、現在のスキャンポイントPsから、Y方向に予め設定されたΔYだけ移動した地点に対応する。
In S150, the
接線Ltは、読取対象区画の側面を、XY平面上で評価して推定することができる。具体的には、既に行った読取処理で得られた上記次のスキャンポイント直近のニ地点における読取対象区画の側面の位置座標に基づき、これらニ地点を結ぶ直線を接線Ltと推定することができる。 The tangent line Lt can be estimated by evaluating the side surface of the section to be read on the XY plane. Specifically, a straight line connecting these two points can be estimated as the tangent Lt based on the position coordinates of the side surface of the section to be read at the two points in the immediate vicinity of the next scan point obtained by the already performed reading processing. .
既に得られている上記次のスキャンポイント周辺地点の位置座標が一つ以下である場合には、既に位置座標が得られている地点とは別の地点の位置座標を計測するために、載置板11を微小回転させるようにテーブル10を制御し、レーザ光の照射及び受光により微小回転後の地点の位置座標を計測することにより、上記ニ地点の位置座標を収集することができる。
If the position coordinates of the point around the next scan point that has already been obtained are less than or equal to one, the mounting position is measured in order to measure the position coordinates of a point different from the point where the position coordinates have already been obtained. By controlling the table 10 to slightly rotate the
接線Ltの推定が完了すると、制御装置40は、この接線LtがX方向とY方向との間の45度の位置に配置されるように、テーブル10を制御して載置板11を回転させる(S160)。但し、接線Ltが既に45度の位置に配置されている場合には、S160での回転は不要である。
When the estimation of the tangent Lt is completed, the
S160に続くS170において、制御装置40は、スキャンポイントPsがS160での回転によって、その回転前から側面に対し相対移動したことを加味して、スキャンポイントPsが回転前からY方向にΔYだけ相対移動するように、載置板11をXY方向に移動させる。この際、載置板11を回転させないことにより、接線Ltの角度を45度に保持した状態で、読取対象物100を、回転前の位置からΔYだけ平行移動させる。
In S170 following S160, the
スキャンポイントPsの回転前の位置が(X1,Y1)=(Xc0+r・cosθ,Yc0+r・sinθ)であったと仮定すると、S160による回転後の位置(X2,Y2)は、(X2,Y2)=(Xc0+r・cos(θ+δ),Yc0+r・sin(θ+δ))である。δは、S160での載置板11の回転量に対応する。座標(Xc0,Yc0)は、S160における載置板11回転前後における載置板11の中心Oの位置座標(Xc,Yc)に対応する。
Assuming that the position of the scan point Ps before rotation is (X1, Y1) = (Xc0 + r · cos θ, Yc0 + r · sin θ), the position (X2, Y2) after rotation in S160 is (X2, Y2) = (X2, Y2) = (X2, Y2) Xc0 + r · cos (θ + δ), Yc0 + r · sin (θ + δ)). δ corresponds to the rotation amount of the mounting
S170では、この載置板11の中心Oが位置(Xc0,Yc0)から位置(Xc0+(X1−X2),Yc0+(Y1−Y2)+ΔY)に移動するように、テーブル10を制御する。
In S170, the table 10 is controlled such that the center O of the mounting
制御装置40は、このようにしてS160,S170で載置板11を回転及び移動させることにより、読取対象物100の側面において、スキャンポイントPsを、そこからY方向にΔY離れた次のスキャンポイントに移動させる。
By rotating and moving the mounting
S170での処理実行後、制御装置40は、読取対象区画内の反射点に関し特殊状況が発生したか否かを判断する(S180)。読取対象物100の形状によっては、S160,S170での回転及び移動によって、目的のスキャンポイントまでのレーザ光の照射経路に、読取対象物100の他の部分が配置されることにより、レーザ光の反射点が突然、+X方向に不連続に飛ぶ可能性がある(図8C参照)。別のケースでは、レーザ光の反射点がカメラ30から見えなくなる可能性がある(図9C及び図10B参照)。更に別のケースでは、レーザ光の反射点が発生しない位置に読取対象物100が配置される可能性がある(図11C参照)。
After executing the processing in S170, the
このように、反射点がカメラ視野から突然消失したり、不連続に+X方向に飛んだりするような特殊状況が発生した場合には、目的のスキャンポイントにおける側面の位置座標を正常に特定し記憶することができない。そのため、制御装置40は、上記特殊状況の発生を判断する。
As described above, when a special situation occurs such that the reflection point suddenly disappears from the camera field of view or jumps discontinuously in the + X direction, the position coordinates of the side surface at the target scan point are normally specified and stored. Can not do it. Therefore, the
制御装置40は、特殊状況が発生していないと判断した場合(S180でNo)、S200に移行し、特殊状況が発生したと判断した場合には(S180Yes)、S190に移行する。付言すると、制御装置40は、S160及びS170の処理を実行しながら、上記特殊状況が発生したか否かを逐次判断することができる(S180)。例えば、制御装置40は、S170及びS180の実行期間中、照射装置20にレーザ光を照射させ、カメラ30からの撮影画像データに基づき、反射点を観測することにより、特殊状況の発生を判断することができる。この場合、制御装置40は、特殊状況が発生した場合に実行中の処理(S170又はS180)を中断して、S190に移行することができる。
When it is determined that the special situation has not occurred (No in S180), the
S190において、制御装置40は、図7に示す特殊処理を実行する。この特殊処理において、制御装置40は、接線Ltを45度に調整することを条件から外して、載置板11の回転及び移動制御を行う。これにより、読取対象物100(読取対象区画)の照射装置20に対する向き及び位置を調整する。特殊処理の詳細については、後述する。特殊処理の実行後、制御装置40は、S200に移行する。
In S190, the
S200において、制御装置40は、読取処理を実行し、S160−S190の処理により移動した新たなスキャンポイントにおける側面の位置座標を特定する。具体的に、制御装置40は、照射装置20を制御して、照射装置20にレーザ光を照射させ、その反射光L1の受光に基づく撮影画像データをカメラ30から取得する。そして、この撮影画像データに基づき、上記新たなスキャンポイントにおける読取対象物100の側面の位置座標を特定し、この位置座標を主記憶装置43に一時記憶する。
In S200, the
S200では、高さ方向に広がりを持つスキャンポイントの内、読取対象区画に該当する地点の位置座標が特定されれば十分である。但し、制御装置40は、読取対象区画外の地点の位置座標も特定し、これを参考データとして主記憶装置43に一時記憶してもよい。
In S200, it is sufficient that the position coordinates of the point corresponding to the section to be read out of the scan points extending in the height direction are specified. However, the
S200での処理を終えると、制御装置40は、読取対象区画が1周分以上回転し、読取対象区画の側面の位置座標特定が一通り完了したか否かを判断する(S210)。読取対象区画における位置座標の特定が完了していないと判断した場合(S210でNo)、制御装置40は、S150に移行する。
After finishing the processing in S200, the
S150において、制御装置40は、次のスキャンポイントにおける接線Ltを推定する。制御装置40は、この接線Ltを、直前の読取処理(S200)で特定した側面の位置座標、それより一つ前の読取処理で特定した側面の位置座標に基づき、これら二つの位置座標に対応する二地点を通る直線に推定することができる。
In S150,
その後、制御装置40は、この接線Ltを45度に調整する載置板11の回転制御を実行し(S160)、読取対象物100の側面が新たなスキャンポイントに対応する位置まで移動するように、載置板11を平行移動させる制御を行う(S170)。更に、S180の判断処理を経て、場合によりS190の特殊処理を経て、読取処理を実行し(S200)、新たなスキャンポイントにおける側面の位置座標を特定する。
Thereafter, the
制御装置40は、このようにして読取対象区画の側面の位置座標特定が一通り完了するまで、載置板11の回転及び移動により側面を原則45度に調整しながら、スキャンポイントをΔYずつ移動させて、読取処理を繰返し実行する(S150−S200)。そして、読取対象区画の側面の位置座標特定が一通り完了したと判断すると(S210でYes)、S220に移行する。
The
S220において、制御装置40は、図6に示す段差判定処理を行う。これにより、図5Cに示すように、読取対象区画内に、大きな段差が存在する場合には、この読取対象区画を更に分割して読取対象物100を再区画化する。制御装置40は、再区画化を行った場合には、再区画化前の読取対象区画に対応する再区画化後の複数区画に対して、読取処理を再度実行するために、読取対象区画の選択に用いられる上記変数gを1小さい値に変更する(S410)。段差判定処理の詳細については後述する。
In S220, the
段差判定処理の実行後、制御装置40は、S230に移行し、段差判定処理において再区画化が行われたか否かを判断する。再区画化が行われていないと判断すると(S230でNo)、制御装置40は、全区画に対する読取処理が完了したか否かを判断する(S240)。具体的には、変数gが区画数Gに一致するか否かを判断する。
After executing the level difference determination process, the
全区画に対する読取処理が完了していないと判断すると(S240でNo)、制御装置40は、それまでに特定された読取対象区画の側面の位置座標群に基づき、この区画の読取対象物100の側面についての三次元形状を表す形状データを生成して、この形状データを主記憶装置43に記憶する(S250)。形状データには、載置板11の中心Oを原点とする載置板11の位置座標系で、読取対象物100の側面における各点の位置座標を記述することにより、側面の形状を表す形状データを生成することができる。
If it is determined that the reading process for all the sections has not been completed (No in S240), the
S250の処理実行後、制御装置40は、S140に移行し、変数gを更新して読取対象区画を次の区画に変更する。制御装置40は、変更後の読取対象区画に関して、S150−S210の処理を繰返し実行することにより、この読取対象区画に対する読取処理を、側面の一周分実行する。区画変更後の最初のS150では、例えば、一つ前の読取対象区画に対する読取処理で得られた前の読取対象区画の位置座標又は上記参照データとして記憶した今回の読取対象区画の位置座標から接線Ltを推定することができる。
After performing the process in S250, the
制御装置40は、読取対象区画に対する読取処理を一通り実行すると(S210でYes)、S220において再度段差判定処理を実行する。制御装置40は、段差判定処理において再区画化が行われたと判断すると(S230でYes)、S140に移行し、再区画化前の読取対象区画に対応する再区画後の複数区画の内、最も若い区画番号の区画を読取対象区画に設定して(図5C参照)、S150−S210を繰返し実行する。これにより、制御装置40は、再区画化された区画からの読取処理を、区画番号順に実行する。そして、各区画の読取処理が完了する度に(S210でYes)、段差判定処理(S220)を実行し、必要に応じて更なる再区画化を行う。
When the
このように、制御装置40は、読取対象物100の形状に応じて再区画化を行いながら、区画毎に、その区画に適した載置板11の移動及び回転により読取対象物100の当該区画の側面形状を周方向に読み取り、区画毎の形状データを生成及び記憶する(S250)。そして、全区画に対する読取処理が完了したと判断すると(S240でYes)、各区画における形状データを結合することにより、読取対象物100の全区画の側面形状を表す形状データを生成し、これを補助記憶装置45に記憶する(S260)。
As described above, the
続いて、制御装置40が実行する段差判定処理(S220)の詳細を図5B、図5C及び図6を用いて説明する。図5Bに示すように、段差判定処理では、読取対象区画をメッシュ状に区分する。具体的には、読取対象区画を、高さ方向に第1層から第N層までの複数層に区分する。更には、各層を、読取対象物100の軸線を中心に角度方向に第1部から第M部までの複数部分に区分する。このようにして定義される各部分に対応する読取対象物100の側面の軸線からの距離Rを、S200で特定された位置座標から算出して段差の有無を判定する。
Next, the details of the level difference determination process (S220) performed by the
軸線には、読取対象区画の側面上の各点を、載置板11の表面に平行な投影面にZ方向に沿って平衡投影して配置される当該投影面上の点を全て包囲する最小の円の中心を通るZ方向に平行な直線を用いることができる。各部分に対応する側面の軸線からの距離Rは、例えば、その部分に属する側面の各点の軸線からの距離の平均値、中央値、最大値、及び最小値のいずれかとして定義することができる。
Each axis on the axis line is a minimum enclosing all points on the projection plane, which are arranged by equilibrium projection along the Z direction on the projection plane parallel to the surface of the mounting
段差判定処理を開始すると、制御装置40は、上述したように、読取対象区画をメッシュ状に区分する(S310)。S310での処理を終えると、制御装置40は、第1層から第N層までの複数層から二つの層を、ペアとして選択する(S320)。その後、制御装置40は、選択した二つの層の第1部分から第M部分までの各部分の層間における距離Rの差の合計を、段差合計Qとして算出する(S330)。
When the step determination process is started, the
選択した二つの層が、第i層と第k層であるとすると、段差合計Q=Q[i,k]は次式で表される。 Assuming that the two selected layers are the i-th layer and the k-th layer, the total step difference Q = Q [i, k] is expressed by the following equation.
ここで、距離R[i,j]は、第i層における第j部分の軸線からの距離Rを表し、距離R[k,j]は、第k層における第j部分の軸線からの距離Rを表す。
S330で段差合計Q=Q[i,k]を算出すると、制御装置40は、この段差合計Q=Q[i,k]が所定閾値Q0より大きいか否かを判断する(S340)。大きいと判断すると(S340でYes)、制御装置40は、段差を有するペア数を表す変数Pを1カウントアップする。更には、段差合計Qが閾値Q0より大きい値を示したペアの情報を、段差を有するペアの情報として主記憶装置43に一時記憶させる(S350)。その後、S360に移行する。変数Pは、段差判定処理の開始時に初期値ゼロにリセットされる。制御装置40は、段差合計Q=Q[i,k]が閾値Q0以下であると判断すると(S340でNo)、変数Pを更新せずに、S360に移行する。
Here, the distance R [i, j] represents the distance R from the axis of the j-th part in the i-th layer, and the distance R [k, j] is the distance R from the axis of the j-th part in the k-th layer. Represents
After calculating the total step difference Q = Q [i, k] in S330, the
S360において、制御装置40は、選択し得る全てのペアをS320において選択したか否かを判断する。S360で否定判断すると、制御装置40は、S320に移行し、第1層から第N層までの複数層から未選択のペアを選択し、選択したペア(二つの層)に関してS330以降の処理を実行する。
In S360,
制御装置40は、全てのペアをS320において選択したと判断すると(S360でYes)、S370に移行し、段差を有するペア数を表す変数Pが1以上であるか否かを判断する。変数Pがゼロであると判断すると(S370でNo)、制御装置40は、読取対象区画の再区画化が不要であると判定する(S380)。変数Pがゼロであるということは、読取対象区画の任意の層間で大きな段差がないことを示す。その後、当該段差判定処理を終了する。
When determining that all the pairs have been selected in S320 (Yes in S360),
制御装置40は、変数Pが1以上であると判断すると(S370でYes)、読取対象区画の再区画化が必要であると判定し(S390)、S400に移行する。S400において、制御装置40は、S350で一時記憶した段差を有するペアの情報に基づき、段差を有するペアではない隣接層のペアを同じ区画に分類するようにして、読取対象区画を複数に分割して再区画化する。換言すれば、段差を有する隣接層のペアに関しては、このペアに該当する2つの層の間に、区画の境界を設定するようにして、読取対象区画を複数の小区画に再区画化する。
If the
図5Cに示す例によれば、第1層及び第2層のペアは、段差を有するペアに該当しない隣接層のペアであるが、第2層及び第3層のペアは、段差を有するペアに該当する隣接層のペアである。第3層及び第4層のペアは、段差を有するペアに該当しない隣接層のペアであるが、第4層及び第5層のペアは、段差を有するペアに該当する隣接層のペアである。従って、図5Cに示す例によれば、第1層から第6層からなる読取対象区画を、第1層及び第2層からなる区画、第3層及び第4層からなる区画、第5層及び第6層からなる区画に分割するように再区画化する。 According to the example shown in FIG. 5C, the pair of the first layer and the second layer is a pair of adjacent layers that does not correspond to the pair having a step, but the pair of the second layer and the third layer is a pair having a step. Is a pair of adjacent layers. The pair of the third layer and the fourth layer is a pair of adjacent layers that does not correspond to a pair having a step, whereas the pair of the fourth layer and the fifth layer is a pair of adjacent layers corresponding to a pair having a step. . Therefore, according to the example shown in FIG. 5C, the reading target section including the first to sixth layers is divided into the section including the first and second layers, the section including the third and fourth layers, and the fifth layer. And re-partitioning so as to be divided into sections composed of the sixth layer.
再区画化前の読取対象区画が、第g区画であり、再区画化によって読取対象区画がF個の区画に再区画化される場合には、読取対象区画に対応する再区画化後のF個の区画を夫々順に、第g区画、第{g+1}区画、…、第{g+(F−1)}区画として再定義する。そして、再区画化前の第(g+1)区画を、第(g+F)区画として再定義する。即ち、読取対象区画以降の区画番号を再番する。 When the read target partition before the repartitioning is the g-th partition and the read target partition is repartitioned into F partitions by the repartitioning, the F partition after the repartitioning corresponding to the read target partition is used. Each of the sections is redefined as a g-th section, a {g + 1} -th section,..., A {g + (F−1)}-section, respectively. Then, the (g + 1) th partition before the repartitioning is redefined as the (g + F) th partition. That is, the section numbers after the section to be read are renumbered.
S400での処理を終えると、制御装置40は、S410に移行し、区画数Gを、再区画化後の区画数{G+(F−1)}に更新する。更に、読取対象区画に対応する再区画化後の複数区画に対する読取処理を実行するために、上記変数gを、上述したように1小さい値に変更する。その後、当該段差判定処理を終了する。
After finishing the process in S400, the
続いて、制御装置40が実行する特殊処理の詳細を、図7−10を用いて説明する。制御装置40は、S190において特殊処理を開始すると、発生した特殊状況に応じて処理を切り替えて、状況に応じた適切な載置板11の回転及び移動制御を行う。具体的に、制御装置40は、S510において、現状況がレーザ光の反射点がカメラ視野から消失した状況であるか否かを判断する。制御装置40は、反射点がカメラ視野から消失した状況であると判断すると(S510でYes)、S540に移行する。一方、反射点が+X方向に不連続に飛んだ状況であると判断すると(S510でNo)、S520に移行する。
Subsequently, the details of the special processing executed by the
S520に移行すると、制御装置40は、載置板11を直前に実行されたS160,S170の当該実行前の状態(位置及び向き)まで戻すように、テーブル10の制御を行う。その後、制御装置40は、S530において、載置板11をΔYだけ+Y方向に進ませるように、テーブル10の制御を行う。
In S520, the
別例として、S520,S530において、制御装置40は、照射装置20にレーザ光を照射し、その反射光L1の受光結果を確認しながら、反射点の飛びがなくなる位置まで、直前のS160で行った回転方向とは逆方向に載置板11を回転させるテーブル10の制御を行ってもよい。同時に、上記反射点の飛びがなくなる位置でのスキャンポイントが、前回のスキャンポイントからΔYだけ進んだ位置となるように、載置板11をXY移動させるテーブル10の制御を行ってもよい。
As another example, in S520 and S530, the
S530の処理を終えると、制御装置40は、当該特殊処理を終了して、S200で読取処理を実行する。この場合には、スキャンポイントにおいて読取対象物100の側面(接線Lt)が45度に調整されていない状態で、読取対象物100に対する読取処理が実行されることになる。
When the processing in S530 ends, the
側面を45度に調整することによっては、読取対象物100の側面に沿ってスキャンポイントを移動させるとき、スキャンポイントがXY方向に同量動くことになる。載置板11をΔYだけ+Y方向に動かしたとき、スキャンポイントは、−Y方向及び−X方向に同量動くことになる。従って、読取対象物100の側面を、載置面に平行な二方向(XY方向)において均一な読取解像度で読み取ることができる。換言すれば、側面を45度に調整するのは、読取対象物100の形状をXY方向に等間隔に読み取るためである。従って、側面を45度に調整することによる解像度の均一性の保持よりも、側面の形状を読み取ることが優先されるべきである。
By adjusting the side surface to 45 degrees, when the scan point is moved along the side surface of the reading target object 100, the scan point moves by the same amount in the XY directions. When the mounting
そのため、S510で否定判断するケースでは、特殊処理において、側面を45度に調整する条件を外して、前回のスキャンポイントに続く位置で読取対象物100の側面を読み取るための載置板11の回転及び移動制御を行う。
Therefore, in the case where a negative determination is made in S510, in the special processing, the condition for adjusting the side surface to 45 degrees is removed, and the rotation of the mounting
例えば、図8Aに示す読取対象物100Cに関して、太実線で示す側面の部分を破線矢印方向への載置板11の移動により、側面を45度の位置に保持して読み取る場合を考える。この場合には、ΔYずつの載置板11の+Y方向への移動により、スキャンポイントが読取対象物100Cに対して徐々に変化する。
For example, with respect to the
読取対象物100Cは、図8Aに示すように側面が折れ曲がった形状を有する。即ち、側面は、折れ曲がった地点を境界に異なる接線方向を有する。このことから、図8Bに示すように側面が折れ曲がった地点までスキャンポイントが移動すると、この地点で図8Cに示すように、側面を45度に調整する回転(S160)が行われる。但し、この回転によっては、読取対象物100Cの一部が、目的とするスキャンポイントまでのレーザ光の照射経路を塞ぐ位置まで回転し、反射点が右側に飛ぶことになる。
As shown in FIG. 8A, the
このとき、制御装置40は、S520,S530の処理を実行し、図8Dに示すようにS160で回転させた載置板11を逆方向に回転させて、反射点が右側に飛ばないように読取対象物100Cを配置した後、読取処理(S200)を行い、図8Dに示す太線に沿って側面を読み取る。
At this time, the
図8Dに示す太線に沿って側面を読み取る過程において、制御装置40は、側面を45度に調整しようとS160,S170の処理を繰返し実行する。しかしながら、この処理の実行毎に特殊状況が発生するので、制御装置40は、特殊処理(S190)を実行した後に、読取処理(S200)を実行することになる。その結果、読取対象物100Cの側面は、図8Dに示す太線に沿って45度に調整されない状態で読み取られることになる。
In the process of reading the side surface along the thick line shown in FIG. 8D, the
制御装置40は、S510で肯定判断し、S540に移行すると、載置板11を、−X方向にΔXだけ移動させるように、テーブル10を制御する。反射点がカメラ視野から消失するケースとしては、図10Aに示す読取対象物100Eのように、読取対象物100がカメラ30側に突出した部位を有するケースを一例に挙げることができる。
The
例えば、図10Aに示す読取対象物100Eに関して、太実線で示す側面の部分を破線矢印方向への載置板11の移動により、側面を45度の位置に保持して読み取る場合を考える。この場合には、載置板11の+Y方向への移動により、スキャンポイントが読取対象物100Eの下辺部に向けて徐々に変化する。
For example, with respect to the
そして、図10Bに示すように、スキャンポイントが下辺部に近づくと、読取対象物100Eに対するカメラ30の相対位置及び画角によっては、読取対象物100Eの下辺部が、カメラ30と反射点とを結ぶカメラ視界の間に入り込み、カメラ30から反射点が見えなくなる。この場合、読取対象物100Eを−X方向に移動させると、カメラ30の前方において、図10Cに示すように、反射点を見えなくする下辺部が−X方向にずれることにより、下辺部がカメラ30の視野から外側にずれて、反射点が見えるようになる。このような理由から、S540では、載置板11を、−X方向にΔXだけ移動させるようにしている。
Then, as shown in FIG. 10B, when the scan point approaches the lower side, depending on the relative position and the angle of view of the
載置板11を−X方向にΔXだけ移動させることによって、反射点が見える場合、制御装置40は、S550において反射点が出現したと判定し(S550でYes)、当該特殊処理を終了して、S200で読取処理を実行する。
If the reflection point is visible by moving the mounting
図10A−10Dのケースでは、載置板11を−X方向にΔXだけ移動させても、S150−S210の繰返しの実行過程で、載置板11が+Y方向に移動するにつれて、反射点が再度カメラ30から見えなくなる同様の特殊状況が発生する。従って、図10C−10Dに示されるように、太実線で示される側面に対する読取処理(S200)は、特殊状況の発生の度に実行される特殊処理(S190)により、載置板11を−X方向に少しずつ移動する動作を伴いながら繰返し実行される。
In the case of FIGS. 10A to 10D, even if the mounting
読取対象物100Eによれば、図10Dに示す位置までスキャンポイントが移動すると、載置板11をΔXだけ−X方向に動かしても、もはやカメラ視野内に反射点が出現しない状況が発生する。
According to the
制御装置40は、S540の処理によってもカメラ視野内に反射点が出現しない場合には、S550において否定判断して、S540で動かした載置板11を元の位置に戻すように、載置板11を+X方向にΔXだけ移動させる(S560)。その後、制御装置40は、載置板11を+Y方向にΔYだけ移動させるように、テーブル10を制御する(S570)。
If the reflection point does not appear in the camera field of view even after the processing in S540, the
S570での処理を終えると、制御装置40は、カメラ視野内に反射点が出現したか否かを判断する(S610)。図9A−9Dに示す読取対象物100Dによれば、側面が折れ曲がった地点までスキャンポイントが移動するまでは、図8A,8B及び図9A,9Bに示すように、読取対象物100Cと同様に読み取られる。図9Bに示すように側面が折れ曲がった地点までスキャンポイントが移動すると、この地点で側面を45度に調整する回転(S160)が行われる。但し、この回転途中には、読取対象物100Dの一部が、図9Cに示すように、目的とするスキャンポイントまでのレーザ光の照射経路を塞ぐ位置まで回転し、反射点がカメラ30側を向かない面で発生することで、反射点がカメラ視野から消失した状況が発生する。この場合にはS540でΔXだけ−X方向に載置板11を動かしても反射点がカメラ視野に現れない状況が発生し得る。
After finishing the processing in S570, the
但し、S570の処理を実行すると、図9Dに示すように、反射点がカメラ視野内に入る。図9Dに示す例によれば、反射点が目的とするスキャンポイント近傍に現れる。こうしたケースにおいて、制御装置40は、S610で肯定判断し、当該特殊処理を終了する。その後、制御装置40は、読取処理(S200)を行い、反射点が現れた位置から読取対象物100の側面を読み取るように動作する。
However, when the process of S570 is performed, the reflection point falls within the camera field of view as shown in FIG. 9D. According to the example shown in FIG. 9D, the reflection point appears near the target scan point. In such a case,
一方、図10Dに示される状況では、S570の実行により載置板11をΔYだけ+Y方向に動かしても、カメラ視野内に反射点は出現しない。このような場合、制御装置40は、S610で否定判断し、S620に移行する。
On the other hand, in the situation shown in FIG. 10D, even if the mounting
S610で否定判断される状況は、図11Cに示すように読取対象物100Eが配置されている状況下においても生じる。図11A−11Cは、太実線で示される読取対象物100Eの側面を45度の状態に保持して、載置板11をY方向に移動させることにより、側面が徐々に読み取られる過程を示している。図11Cは、側面の端が、S170で実行される載置板11の移動に伴い、レーザ光の照射軸を越えてY方向に移動することにより、反射点が消失した状況を表す。このような状況では、S540において、載置板11をΔXだけ−X方向に動かしても、S570において載置板11をΔYだけ+Y方向に動かしても、反射点がカメラ視野内に現れることはない。従って、制御装置40は、S610で否定判断し、S620に移行する。
The situation in which a negative determination is made in S610 also occurs under the situation where the
S620に移行すると、制御装置40は、テーブル10を制御して、図10E及び図11Dに示すように、載置板11を90度回転させることにより、読取対象物100を90度回転させる。この回転によれば、読取対象物100が側面に90度で折れ曲がる角を有している場合、回転前後で、レーザ光が当たる読取対象物100の面が切り替わっても、切替後にレーザ光が当たる面の接線Ltが45度に調整される。
In S620, the
S620の処理実行後、制御装置40は、反射点がカメラ視野内に出現したか否かを判断し(S630)、反射点がカメラ視野内に出現したと判断すると(S630でYes)、特殊処理を終えて、S200で読取処理を実行する。これによって、図10E及び図11Dに示される例によれば、太実線で示される読取対象物100E及び読取対象物100Fの側面の読取が開始されることになる。
After executing the processing of S620, the
この他、制御装置40は、S630において反射点がカメラ視野内に出現していないと判断すると、S640に移行し、更に載置板11を67.5度回転させる。S620の回転によっても反射点がカメラ視野内に出現しない場合には、レーザ光の照射軸をY方向に通過した読取対象物100の角が図11Eに示すように0度から45度の角度βを有する可能性が高い。角度βが仮に0度から45度の中間である22.5度である場合、S640で載置板11を67.5度回転させると、図11Eに示すように、カメラ視野内において反射点が出現するとき、その反射点に対応する読取対象物100の側面が45度に配置される。
In addition, when the
このような理由から、本実施例では、S640において載置板11を67.5度回転させる。S640での処理を終えると、制御装置40は、特殊処理を終了して、S200で読取処理を実行する。これによって、図11Eに示される例によれば、太実線で示される読取対象物100Gの側面の読取が開始される。
For this reason, in this embodiment, the mounting
本実施例の読取システム1によれば、上述したように制御装置40が、メイン処理を実行すると、読取対象物100を、載置面(載置板11の表面)に平行な境界面を有する複数区画に分割する(S120)。具体的に、制御装置40は、各区画がユーザから指定された読取解像度に応じた高さ(サイズ)となるように、読取対象物100を複数区画に分割する。
According to the
その後、制御装置40は、区画毎に、読取対象物100の当該区画の形状を読み取るためのスキャン処理(S150−S210,S250)を実行する。このスキャン処理は、回転駆動装置13及びXY駆動装置15を制御して、載置板11を回転及び移動させ、更には照射装置20に光を照射させて反射光L1の受光に基づく撮影画像データをカメラ30から取得し、取得した撮影画像データに基づき読取対象物100の区画の形状を表す形状データを生成する手順を含む。制御装置40は、このように生成される区画毎の形状データを結合して、読取対象物100の形状を表す形状データを生成する(S260)。
After that, the
特に本実施例では、制御装置40が、各区画の読取に際して、その区画における読取対象物の形状に合わせて載置板11を動かすようにテーブル10を制御し、なるべくスキャンポイントにおける読取対象物100の側面の接線Ltが一定角度(45度)となるようにして読取対象物100の形状を読み取る。更には、読取対象物100の形状に起因して特殊な状況が生じる場合には、その状況に適合した載置板11の回転及び移動制御を行って、読取対象物100の側面を読み取る。
In particular, in this embodiment, when reading each section, the
更に本実施例によれば、制御装置40が、読取対象物100の各区画の読取に際して、その区画の読取結果に基づき、区画内に、所定基準(閾値Q0)以上の段差が載置面に垂直なZ方向にあるか否かを判定する(S310−S370)。そして、所定基準以上の段差があると判定すると(S370でYes)、制御装置40は、段差を有する区画を、載置面に平行な境界面を有する複数の小区画に再分割して再区画化する(S400)。具体的には、段差を有する区画を段差の境界で複数区画に分割するように再区画化する。そして、制御装置40は、再区画化後の小区画毎に読取に係る処理を行う(S410,S150−S210,S250)。
Further, according to the present embodiment, when reading each section of the reading target object 100, the
従って、本実施例によれば、読取対象物100の高さ方向(Z方向)に関しては、形状変化の影響を抑えて、XY方向に関しては、均一な解像度で、高精度に読取対象物100を読取可能である。即ち、高さ方向に歪な形状を有する読取対象物100であっても、その読取対象物の形状に合わせて適切に載置面を動かし、読取対象物100を読み取ることができ、均一な解像度で良好な読取対象物100の形状データを生成可能である。 Therefore, according to the present embodiment, in the height direction (Z direction) of the reading target object 100, the influence of the shape change is suppressed, and in the XY directions, the reading target object 100 can be accurately scanned with a uniform resolution. Can be read. In other words, even if the reading target 100 has a shape distorted in the height direction, the mounting surface can be appropriately moved according to the shape of the reading target, and the reading target 100 can be read, and the uniform resolution can be obtained. Thus, good shape data of the object to be read 100 can be generated.
付言すれば、本実施例では読取対象区画の反射光L1がカメラ視界から消失した場合(S510でYes)、制御装置40が、反射光L1がカメラ視界に出現する状態を、載置板11の移動及び回転の少なくとも一方により探索する(S540−S640)。そして、制御装置40は、探索により検出された反射光L1が視界に出現する載置板11の位置を基準に、その後接線Lt(レーザ光の入射角)を一定角度に調整しながら、載置板11をY方向に移動させて(S160−S170)、形状データを生成する(S250)。
In addition, in the present embodiment, when the reflected light L1 of the section to be read disappears from the camera view (Yes in S510), the
例えば、制御装置40は、反射光L1がカメラ視界から消失した場合には、載置板11を照射軸に対応する−X方向に沿って移動させることにより、反射光L1が視界に出現する載置面の位置を探索する(S540)。この探索によっても反射光L1が出現しない場合には、載置板11を、受光軸に対応する+Y方向に沿って移動させることにより、反射光L1がカメラ視界に出現する位置を探索する(S570)。この探索によっても反射光L1が出現しない場合には、載置板11を回転させることにより、反射光L1がカメラ視界に出現する位置を探索する(S610−S640)。従って、本実施例によれば、読取対象物100の形状に対応して、適切に載置板11を回転及び移動させて、良好に読取対象物100を読み取ることが可能である。
For example, when the reflected light L1 disappears from the field of view of the camera, the
以上には、本開示の実施例について説明したが、本開示は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
上記実施例では、読取対象物100の側面を45度に調整するようにテーブル10を制御したが、側面は45度以外の一定角度に調整されてもよいし、一定角度に調整されなくてもよい。また、上記実施例では、載置板11の回転と移動とを分けて行ったが、載置板11が回転しながら移動するように、テーブル10は制御されてもよい。
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and may employ various aspects.
In the above embodiment, the table 10 is controlled so that the side surface of the reading target object 100 is adjusted to 45 degrees. However, the side surface may be adjusted to a fixed angle other than 45 degrees or may not be adjusted to a fixed angle. Good. In the above embodiment, the rotation and the movement of the mounting
この他、上記実施例における1つの構成要素が有する機能は、複数の構成要素に分散して設けられてもよい。複数の構成要素が有する機能は、1つの構成要素に統合されてもよい。上記実施例の構成の一部は、省略されてもよい。特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 In addition, the function of one component in the above-described embodiment may be provided separately for a plurality of components. The functions of a plurality of components may be integrated into one component. A part of the configuration of the above embodiment may be omitted. All aspects included in the technical idea specified by the language described in the claims are embodiments of the present disclosure.
最後に、用語間の対応関係について説明する。照射装置20は、照射ユニットの一例に対応し、カメラ30は、受光ユニットの一例に対応し、制御装置40は、制御ユニットの一例に対応する。
Finally, the correspondence between terms will be described. The
1…読取システム、10…テーブル、11…載置板、13…回転駆動装置、15…XY駆動装置、20…照射装置、30…カメラ、40…制御装置、41…CPU、43…主記憶装置、45…補助記憶装置、70…入力装置、100A,100B,100C,100D,100E,100F,100G…読取対象物、L0…照射光、L1…反射光。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記テーブルに載置された前記読取対象物の側面に光を照射する照射ユニットと、
前記照射ユニットからの照射光が前記読取対象物を反射して生成される反射光を受光する受光ユニットと、
制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記読取対象物を前記載置面に平行な境界面を有する複数区画に分割する分割処理と、
前記区画毎に、前記読取対象物の前記区画の形状を読み取るためのスキャン処理であって、前記動力源を制御して前記載置面を移動及び回転させ、更には前記照射ユニットに前記光を照射させて前記反射光の受光データを前記受光ユニットから取得し、前記取得した前記受光データに基づき前記読取対象物の前記区画の形状を表す形状データを生成するスキャン処理を実行する読取制御処理と、
前記区画毎の前記形状データを結合して、前記読取対象物の形状を表す形状データを生成する結合処理と、
ユーザから指定された読取解像度に関する情報を取得する取得処理と、
を実行するように構成され、
前記分割処理は、前記取得処理により取得された前記読取解像度に関する情報に基づき、前記読取対象物を前記ユーザから指定された前記読取解像度に対応するサイズの区画に分割する処理であること
を特徴とする立体物読取システム。 A power source for the mounting surface on which the reading target is mounted and the mounting surface is provided, and the mounting surface is two-dimensionally moved on a plane parallel to the mounting surface based on power from the power source. A table configured to rotate,
An irradiation unit that irradiates light to a side surface of the read target placed on the table,
A light receiving unit that receives reflected light generated by the irradiation light from the irradiation unit reflecting the object to be read,
A control unit;
With
The control unit includes:
A dividing process of dividing the read object into a plurality of sections having a boundary surface parallel to the placement surface;
For each section, a scanning process for reading the shape of the section of the object to be read, in which the power source is controlled to move and rotate the mounting surface, and further, the light is transmitted to the irradiation unit. A reading control process of irradiating and acquiring light receiving data of the reflected light from the light receiving unit, and performing a scanning process of generating shape data representing the shape of the section of the reading target based on the obtained light receiving data; and ,
A combining process of combining the shape data for each section to generate shape data representing the shape of the read target;
An acquisition process of acquiring information about the specified reading resolution from Yu chromatography The,
Is configured to perform
The dividing process is a process of dividing the reading target object into sections having a size corresponding to the reading resolution specified by the user, based on the information on the reading resolution acquired by the acquiring process. standing body object reading system that.
前記テーブルに載置された前記読取対象物の側面に光を照射する照射ユニットと、
前記照射ユニットからの照射光が前記読取対象物を反射して生成される反射光を受光する受光ユニットと、
制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記読取対象物を前記載置面に平行な境界面を有する複数区画に分割する分割処理と、
前記区画毎に、前記読取対象物の前記区画の形状を読み取るためのスキャン処理であって、前記動力源を制御して前記載置面を移動及び回転させ、更には前記照射ユニットに前記光を照射させて前記反射光の受光データを前記受光ユニットから取得し、前記取得した前記受光データに基づき前記読取対象物の前記区画の形状を表す形状データを生成するスキャン処理を実行する読取制御処理と、
前記区画毎の前記形状データを結合して、前記読取対象物の形状を表す形状データを生成する結合処理と、
を実行するように構成され、
前記区画毎の前記スキャン処理は、
前記読取対象物の対応する前記区画内の側面に、前記載置面に垂直な方向に沿って所定基準以上の段差があるか否かを判定する判定処理と、
前記所定基準以上の段差があると判定された場合には、対応する前記区画を、前記段差が存在する地点において前記載置面に平行な境界面を有する複数の小区画に分割する再分割処理と、
前記所定基準以上の段差があると判定された場合には、前記小区画毎に、前記読取対象物の前記小区画の形状を読み取るための小区画スキャン処理であって、前記動力源を制御して前記載置面を移動及び回転させ、更には前記照射ユニットに前記光を照射させて前記反射光の受光データを前記受光ユニットから取得し、前記取得した前記受光データに基づき前記読取対象物の前記小区画の形状を表す形状データを生成する小区画スキャン処理を実行する分割読取制御処理と、
を含むこと
を特徴とする立体物読取システム。 A power source for the mounting surface on which the reading target is mounted and the mounting surface is provided, and the mounting surface is two-dimensionally moved on a plane parallel to the mounting surface based on power from the power source. A table configured to rotate,
An irradiation unit that irradiates light to a side surface of the read target placed on the table,
A light receiving unit that receives reflected light generated by the irradiation light from the irradiation unit reflecting the object to be read,
A control unit;
With
The control unit includes:
A dividing process of dividing the read object into a plurality of sections having a boundary surface parallel to the placement surface;
For each section, a scanning process for reading the shape of the section of the object to be read, wherein the power source is controlled to move and rotate the mounting surface, and further, the light is emitted to the irradiation unit. A reading control process of irradiating and acquiring light receiving data of the reflected light from the light receiving unit, and performing a scanning process of generating shape data representing the shape of the section of the reading target based on the obtained light receiving data; and ,
A combining process of combining the shape data for each section to generate shape data representing the shape of the read target;
Is configured to perform
The scan processing for each of the sections,
A determination process for determining whether or not there is a level difference equal to or greater than a predetermined reference along a direction perpendicular to the placement surface on a side surface in the section corresponding to the read target,
When it is determined that there is a step that is equal to or greater than the predetermined reference, a re-division process that divides the corresponding section into a plurality of small sections having a boundary surface parallel to the placement surface at a point where the step exists. When,
If it is determined that there is a step that is equal to or greater than the predetermined reference, a small section scan process for reading the shape of the small section of the object to be read is performed for each small section, and the power source is controlled. Move and rotate the mounting surface, and further irradiate the light to the irradiation unit to obtain light receiving data of the reflected light from the light receiving unit, based on the obtained light receiving data of the object to be read. Divided reading control processing for executing small section scanning processing for generating shape data representing the shape of the small section,
Standing body object reading system that comprising a.
前記分割処理は、前記取得処理により取得された前記読取解像度に関する情報に基づき、前記読取対象物を前記ユーザから指定された前記読取解像度に対応するサイズの区画に分割する処理であること The dividing process is a process of dividing the reading target into sections having a size corresponding to the reading resolution specified by the user, based on the information on the reading resolution acquired by the acquiring process.
を特徴とする請求項2記載の立体物読取システム。 The three-dimensional object reading system according to claim 2, wherein:
特徴する請求項1〜請求項3のいずれか一項記載の立体物読取システム。 The scanning process for each section, by moving and rotating the mounting surface, the incident angle of light from the irradiation unit with respect to the side surface of the object to be read, on a surface parallel to the mounting surface A shape representing the shape of the section of the object to be read by moving a scan point, which is a point where the light is irradiated on the object to be read, in the circumferential direction of the side surface while adjusting the incident angle of the object to a constant angle. The three-dimensional object reading system according to claim 1, wherein the three- dimensional object reading system is a process for generating data.
を特徴とする請求項4記載の立体物読取システム。 The three-dimensional object reading system according to claim 4, wherein the scanning process includes a process of adjusting the incident angle to 45 degrees as the fixed angle.
前記スキャン処理は、前記入射角を一定角度に調整しながら前記載置面を前記受光軸に沿う方向に移動させるように、前記載置面を移動及び回転させることにより、前記スキャンポイントを前記側面の周方向に移動させて、前記読取対象物の前記区画の形状を表す形状データを生成する処理であること
を特徴とする請求項4又は請求項5記載の立体物読取システム。 The irradiation unit and the light receiving unit are arranged such that an irradiation axis of light from the irradiation unit and a light receiving axis of the light receiving unit are orthogonal to each other on a plane parallel to the mounting surface,
The scanning process is to move and rotate the mounting surface described above so as to move the mounting surface in a direction along the light receiving axis while adjusting the incident angle to a fixed angle, thereby setting the scan point to the side surface. The three-dimensional object reading system according to claim 4 or 5, wherein the processing is a process of generating shape data representing a shape of the section of the read target by moving the target in the circumferential direction.
を特徴とする請求項6記載の立体物読取システム。 The scanning process, when the reflected light from the scan point disappears from the field of view of the light receiving unit, the position of the mounting surface, the reflected light appears in the field of view, movement of the mounting surface, and Searching by at least one of rotations, based on the position of the mounting surface, wherein the reflected light detected by the search appears in the field of view, and moving the mounting surface while adjusting the incident angle to a certain angle. The three-dimensional object reading system according to claim 6, wherein the processing is a process of generating the shape data.
を特徴とする請求項7記載の立体物読取システム。 In the scanning process, when the reflected light from the scan point disappears from the field of view of the light receiving unit, the reflected light appears in the field of view by moving the placement surface along the irradiation axis. The three-dimensional object reading system according to claim 7, further comprising a process of searching for a position of the placing surface.
を特徴とする請求項7又は請求項8記載の立体物読取システム。 The scanning process, when the reflected light from the scan point disappears from the field of view of the light receiving unit, by moving the mounting surface in a direction along the light receiving axis, the reflected light is in the field of view Search for the position of the placement surface that appears, and if the reflected light does not appear in the field of view even after the predetermined amount of movement, rotate the placement surface to make the reflected light appear in the field of view. The three-dimensional object reading system according to claim 7, further comprising a process of searching for a position of the placing surface.
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