JPH01153908A - 三次元測定機 - Google Patents
三次元測定機Info
- Publication number
- JPH01153908A JPH01153908A JP62313088A JP31308887A JPH01153908A JP H01153908 A JPH01153908 A JP H01153908A JP 62313088 A JP62313088 A JP 62313088A JP 31308887 A JP31308887 A JP 31308887A JP H01153908 A JPH01153908 A JP H01153908A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spot images
- light beam
- light
- light beams
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、三角測量方式により物体面の三次元座標を求
める三次元測定機に関する。
める三次元測定機に関する。
［従来の技術］
測距方式としての三角側Ｉ計方式は、カメラのレンジフ
ァインダーを始めとして古くから用いられている。この
三角測量方式の原理は、離間距離既知の２つの観測点を
定め、これら両ｔｊＡ／Ｑ１１点を結ぶ線と被測定点と
の成す両角を測定することにより、観／ｆｌｉＩ点と被
測定点との間の距離を求めるものである。かかる三角測
量方式を利用した座標測定装置として、第２図に示す機
構のものか広（用いられている。
ァインダーを始めとして古くから用いられている。この
三角測量方式の原理は、離間距離既知の２つの観測点を
定め、これら両ｔｊＡ／Ｑ１１点を結ぶ線と被測定点と
の成す両角を測定することにより、観／ｆｌｉＩ点と被
測定点との間の距離を求めるものである。かかる三角測
量方式を利用した座標測定装置として、第２図に示す機
構のものか広（用いられている。
第２図の装置において、光源１からのプローブ光２を投
影レンズ３を用いて物体４Ａないし物体４Ｂに投影する
。物体上の投影スボｙ ト５Ａあるいは５Ｂは散乱され
て結像レンズ６に導かれ、−・次元イメージセンサ７の
受光面上にスポット像′８Ａ、８Ｂが再結像される。こ
の−次元イメージセンサ７上のスポット像位置を電気的
に検出することにより、光源１とイメージセンサ７の各
受光子との既知の相対位置関係をもとに三角測量の原理
により、物体４Ａ、４Ｂの位置が計算される。
影レンズ３を用いて物体４Ａないし物体４Ｂに投影する
。物体上の投影スボｙ ト５Ａあるいは５Ｂは散乱され
て結像レンズ６に導かれ、−・次元イメージセンサ７の
受光面上にスポット像′８Ａ、８Ｂが再結像される。こ
の−次元イメージセンサ７上のスポット像位置を電気的
に検出することにより、光源１とイメージセンサ７の各
受光子との既知の相対位置関係をもとに三角測量の原理
により、物体４Ａ、４Ｂの位置が計算される。
［発明が解決しようとする問題点］
上記のような従来の測定装置は、非接触で可動部品の無
い高速な位置検出ができるという利点がある゛１１面次
のような欠点かある。すなわち、結像レンズ６のもつ歪
曲収差の影響で、−次元イメージセンサ７−■−のスポ
ット像の位置８Ａ、８Ｂが物体位置に対して非線形にな
ることがある。また測定分解能が一次元イメージセンサ
の分解能以上に出来ないという原理的制約を受け、この
ため高精度の位置測定を行うのか困難であった。
い高速な位置検出ができるという利点がある゛１１面次
のような欠点かある。すなわち、結像レンズ６のもつ歪
曲収差の影響で、−次元イメージセンサ７−■−のスポ
ット像の位置８Ａ、８Ｂが物体位置に対して非線形にな
ることがある。また測定分解能が一次元イメージセンサ
の分解能以上に出来ないという原理的制約を受け、この
ため高精度の位置測定を行うのか困難であった。
［問題点を解決するための手段コ
本発明の三次元測定機は、測定対象物表面に光ビームを
投射する１対の光ビーム投射手段と、両光ビームの偏向
角をそれぞれ独立に変化させ得るガルバノミラ−等のビ
ーム偏向手段と、測定対象物表面に投射された両光ビー
ムのスポット像を観察する撮像装置と、基準方位からの
光ビーム偏向角を検出する角度検出手段とを備え、両光
ビームスポット像を一致させた状態における三角／１１
１１量で、測定対象物上ビー１．投射点の座標を求める
ようにした。
投射する１対の光ビーム投射手段と、両光ビームの偏向
角をそれぞれ独立に変化させ得るガルバノミラ−等のビ
ーム偏向手段と、測定対象物表面に投射された両光ビー
ムのスポット像を観察する撮像装置と、基準方位からの
光ビーム偏向角を検出する角度検出手段とを備え、両光
ビームスポット像を一致させた状態における三角／１１
１１量で、測定対象物上ビー１．投射点の座標を求める
ようにした。
［作 用］
２本のプローブ光を測定対象物の表面に当てると、２つ
のスポット像°が撮像装置に表示される。
のスポット像°が撮像装置に表示される。
この２つのスポット像が完全に重なるようにプローブ光
の角度を調整し、スポット像が一致した状態における基
準線からのプローブ光角度を測定すれば、両プローブ光
の発光点間距離と上記両角度の既知データをもとに、三
角測量の原理でプローブ光投射点までの距離を知ること
ができる。
の角度を調整し、スポット像が一致した状態における基
準線からのプローブ光角度を測定すれば、両プローブ光
の発光点間距離と上記両角度の既知データをもとに、三
角測量の原理でプローブ光投射点までの距離を知ること
ができる。
このようにして、測定対象物上でプローブ光スポットを
走査しつつ上記座標算出を繰り返し行なえば、対象物の
２次元あるいは三次元形状を知ることができる。
走査しつつ上記座標算出を繰り返し行なえば、対象物の
２次元あるいは三次元形状を知ることができる。
［実 施 例］
以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図に示す三次元測定機は、大別すると、−対の投光
ユニットＩＯＡ、ＩＯＢと撮像ユニット１１との三つの
主要構成部分から成っている。
ユニットＩＯＡ、ＩＯＢと撮像ユニット１１との三つの
主要構成部分から成っている。
各投光ユニットＩＯＡ、ＩＯＢは、レーザ光源１２と、
光源１２からの光を測定対象物２０に向けて反射させる
ガルバノミラ−１３をそれぞれ備えている。ガルバノミ
ラ−１３には、水平軸１４及び垂直軸１５が取り付けら
れており、両軸１４及び１５はそれぞれモータ１６およ
び１７によって回転駆動される。
光源１２からの光を測定対象物２０に向けて反射させる
ガルバノミラ−１３をそれぞれ備えている。ガルバノミ
ラ−１３には、水平軸１４及び垂直軸１５が取り付けら
れており、両軸１４及び１５はそれぞれモータ１６およ
び１７によって回転駆動される。
上記機構により、モータ１６および１７の一方又は両方
を所定角度回転させることにより、測定対象物２０表面
上の任意座標位置にプローブ光１８Ａ、１８Ｂを投射す
ることができる。
を所定角度回転させることにより、測定対象物２０表面
上の任意座標位置にプローブ光１８Ａ、１８Ｂを投射す
ることができる。
また上記回転モータｔｅ、１７にはそれぞれロータリ−
エンコーダ１８．１９が取り付けてあり、これらロータ
リーエンコーダ１８．１９によってミラー１３の水平軸
１４廻りの回転角、垂直軸１５廻りの回転角が検出され
る。
エンコーダ１８．１９が取り付けてあり、これらロータ
リーエンコーダ１８．１９によってミラー１３の水平軸
１４廻りの回転角、垂直軸１５廻りの回転角が検出され
る。
撮像ユニット１１には、測定対象物２０の座標測定点近
傍に投射された光ビームスボッ）２１Ａ。
傍に投射された光ビームスボッ）２１Ａ。
２１Ｂを撮影するＩＴＶカメラ２２、結像用のズームレ
ンズ２３、および撮像管−Ｆのスポット像２４Ａ、２４
Ｂの偏差△Ｘ１△ｙを検出し、△Ｘ＝△ｙ＝Ｑになる様
、ミラー回転モータ１Ｂ、１７を駆動する一対のドライ
バー２５Ａ、２５Ｂを備えている。
ンズ２３、および撮像管−Ｆのスポット像２４Ａ、２４
Ｂの偏差△Ｘ１△ｙを検出し、△Ｘ＝△ｙ＝Ｑになる様
、ミラー回転モータ１Ｂ、１７を駆動する一対のドライ
バー２５Ａ、２５Ｂを備えている。
上記構成の測定機において、２つの投光ユニソ）１０Ａ
、ＩＯＢから投射された２本のプローブ光ビーム１８Ａ
、１８Ｂの一方（例えば１８Ａ）を参照ビームとし、対
象物２０上の測定希望点２６上に照射する。
、ＩＯＢから投射された２本のプローブ光ビーム１８Ａ
、１８Ｂの一方（例えば１８Ａ）を参照ビームとし、対
象物２０上の測定希望点２６上に照射する。
一方、残りのビーム１８Ｂを参照ビーム１８Ａに一致さ
せるようにガルバノミラ−１３をモータ１Ｂ、１７で駆
動しフィードバック制御を行なう。
せるようにガルバノミラ−１３をモータ１Ｂ、１７で駆
動しフィードバック制御を行なう。
両光ビーム１８Ａ、１８Ｂによる対象物面上の光スポッ
ト２１Ａ、２１Ｂは、ズームレンズ２３を用いて適当な
大きさのスポット像２４Ａ、２４Ｂに拡大されており、
両スポット像２４Ａ、２４Ｂの位置ずれは、専用の画像
解析装置３０で計算される。２つのスポット像２４Ａ、
２４Ｂが所定誤差内で一致した後、２つのガルバノミラ
−の偏向角を各ロータリーエンコーダ１８．１９から読
み取ることにより、三角測量の原理からビーム蕪射点２
６の座標を知ることができる。そして参照ビ−ム１８Ａ
を二次元的に走査し、その都度２つのビームを一致させ
座標を読みとることにより、測定対象物の三次元形状を
測定することができる。
ト２１Ａ、２１Ｂは、ズームレンズ２３を用いて適当な
大きさのスポット像２４Ａ、２４Ｂに拡大されており、
両スポット像２４Ａ、２４Ｂの位置ずれは、専用の画像
解析装置３０で計算される。２つのスポット像２４Ａ、
２４Ｂが所定誤差内で一致した後、２つのガルバノミラ
−の偏向角を各ロータリーエンコーダ１８．１９から読
み取ることにより、三角測量の原理からビーム蕪射点２
６の座標を知ることができる。そして参照ビ−ム１８Ａ
を二次元的に走査し、その都度２つのビームを一致させ
座標を読みとることにより、測定対象物の三次元形状を
測定することができる。
Ｌ記構酸によれば、測定分解能はガルバノミラ−を駆動
するモーターとロータリーエンコータの分解能で決定さ
れるため、高分解能のロータリーエンコーダを使用した
り、ガルバノミラ−とモーター、エンコーダの間に減速
機構を入れるとさらに減速化分の分解能が得られるなど
高分解能という大きな特長をもつ。さらに２つの光ビー
ムの物体上におけるスポットは撮像管上で一致させれば
よいだけであり、結像レンズ系や撮像素子の像歪曲の影
響を一切受けない。またズームレンズの倍率を変化させ
ることにより、撮像素子の分解能が装置全体の分解能に
与える影響を著るしく軽減できる。
するモーターとロータリーエンコータの分解能で決定さ
れるため、高分解能のロータリーエンコーダを使用した
り、ガルバノミラ−とモーター、エンコーダの間に減速
機構を入れるとさらに減速化分の分解能が得られるなど
高分解能という大きな特長をもつ。さらに２つの光ビー
ムの物体上におけるスポットは撮像管上で一致させれば
よいだけであり、結像レンズ系や撮像素子の像歪曲の影
響を一切受けない。またズームレンズの倍率を変化させ
ることにより、撮像素子の分解能が装置全体の分解能に
与える影響を著るしく軽減できる。
［発明の効果コ
本発明によれば、撮像管上で２つの光ビームスポットを
一致するだけで、結像レンズ系や撮像素子の像歪曲の影
響を一切受けない高分解能の座標測定を行なうことがで
きる。
一致するだけで、結像レンズ系や撮像素子の像歪曲の影
響を一切受けない高分解能の座標測定を行なうことがで
きる。
第１図は本発明の一実施例を示す模式図、第２図は従来
の三角ｉ’ｉｌｌ量方式の座標測定装置を示す側面図で
ある。 １０Ａ、ＩＯＢ・・・・・・ｔＱ 光−Ｌ ＝ブト１１
・・・・・・撮像ユニット １２・・・・・・光 源１
３・・・・・・ミラー １４，１５・・・・・・回転軸
１６．１７・・・・・・ミラ一回転モータ１８．１９・
・・・・・ロータリーエンコータ（角度検出器） ２
０・・・・・・ａノ定対象物 ２１Ａ、２１Ｂ・・・・
・・光スポット ２２・・・・・・ＩＴＶカメラ２３・
・・・・・ズームレンズ ２４Ａ、２４Ｂ・・・・・・
スポット像 ２５Ａ、２５Ｂ−・−ドライバー２６・・
・・・・測定希望点 ３０・・・・・・画像解析装置代
理人 弁理士 大 野 精 市・ｌ”ｒ′Ｎ・。 −′□”’ ：’。 、 ・１−“ 第２図 Ａ
の三角ｉ’ｉｌｌ量方式の座標測定装置を示す側面図で
ある。 １０Ａ、ＩＯＢ・・・・・・ｔＱ 光−Ｌ ＝ブト１１
・・・・・・撮像ユニット １２・・・・・・光 源１
３・・・・・・ミラー １４，１５・・・・・・回転軸
１６．１７・・・・・・ミラ一回転モータ１８．１９・
・・・・・ロータリーエンコータ（角度検出器） ２
０・・・・・・ａノ定対象物 ２１Ａ、２１Ｂ・・・・
・・光スポット ２２・・・・・・ＩＴＶカメラ２３・
・・・・・ズームレンズ ２４Ａ、２４Ｂ・・・・・・
スポット像 ２５Ａ、２５Ｂ−・−ドライバー２６・・
・・・・測定希望点 ３０・・・・・・画像解析装置代
理人 弁理士 大 野 精 市・ｌ”ｒ′Ｎ・。 −′□”’ ：’。 、 ・１−“ 第２図 Ａ
Claims (1)
- 測定対象物表面に光ビームを投射する１対の光ビーム投
射手段と、前記両光ビームの偏向角をそれぞれ独立に変
化させ得るビーム偏向手段と、測定対象物表面に投射さ
れた両光ビームのスポット像を観察する撮像装置と、基
準方位からの光ビーム偏向角を検出する角度検出手段と
を備え、両光ビームスポット像を一致させた状態におけ
る三角測量で前記測定対象物上ビーム投射点の座標を求
めるようにした三次元測定機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62313088A JPH01153908A (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | 三次元測定機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62313088A JPH01153908A (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | 三次元測定機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01153908A true JPH01153908A (ja) | 1989-06-16 |
Family
ID=18037033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62313088A Pending JPH01153908A (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | 三次元測定機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01153908A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002255476A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-11 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | コンテナ荷役用クレーンのコンテナ或いはコンテナ搬送用車両の位置・姿勢検出システム。 |
| NL1024935C2 (nl) * | 2003-12-03 | 2005-06-06 | Lely Entpr Ag | Inrichting voor het melken van dieren. |
| JP2007192755A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Fujitsu Ten Ltd | 測距装置 |
| JP2020012746A (ja) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 超音波検査装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5250754B2 (ja) * | 1976-03-09 | 1977-12-27 | ||
| JPS5920810A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-02 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 三角測量方法 |
-
1987
- 1987-12-10 JP JP62313088A patent/JPH01153908A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5250754B2 (ja) * | 1976-03-09 | 1977-12-27 | ||
| JPS5920810A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-02 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 三角測量方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002255476A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-11 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | コンテナ荷役用クレーンのコンテナ或いはコンテナ搬送用車両の位置・姿勢検出システム。 |
| NL1024935C2 (nl) * | 2003-12-03 | 2005-06-06 | Lely Entpr Ag | Inrichting voor het melken van dieren. |
| EP1537774A1 (en) * | 2003-12-03 | 2005-06-08 | Lely Enterprises AG | A device for milking animals |
| JP2007192755A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Fujitsu Ten Ltd | 測距装置 |
| JP2020012746A (ja) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 超音波検査装置 |
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