JPH04240508A - 三次元形状認識装置 - Google Patents
三次元形状認識装置Info
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- JPH04240508A JPH04240508A JP3021392A JP2139291A JPH04240508A JP H04240508 A JPH04240508 A JP H04240508A JP 3021392 A JP3021392 A JP 3021392A JP 2139291 A JP2139291 A JP 2139291A JP H04240508 A JPH04240508 A JP H04240508A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光切断法による三次元
形状認識装置に関し、特に金型加工装置に適用されるも
のに関する。
形状認識装置に関し、特に金型加工装置に適用されるも
のに関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械の分野において、倣い加工や衝
突を防止するために、三次元形状を認識する必要が生じ
る場合がある。非接触の形状認識の一手法として、光切
断法がある。これは、スリット光を測定対象物に照射し
て、その乱反射した像により、測定対象物の座標を求め
るものである。
突を防止するために、三次元形状を認識する必要が生じ
る場合がある。非接触の形状認識の一手法として、光切
断法がある。これは、スリット光を測定対象物に照射し
て、その乱反射した像により、測定対象物の座標を求め
るものである。
【０００３】この光切断法による従来の三次元形状認識
装置を図２に示す。同図に示すようにテーブル１上に載
置した測定対象物２には、スリット光発生装置３からス
リット光４が照射される。スリット光発生装置３はテー
ブル１の上方に配置され、そのスリット光４はテーブル
１に対して略垂直となっている。そして、このスリット
光４の平行な方向に対して直交する方向にスリット光発
生装置は移動できるようになっている。一方、カメラ５
はテーブル１の斜め上方に設置され、スリット光の照射
により形成された光学像を撮影している。このカメラ５
で撮影された画像に対応した画像データは画像取り込み
器６に取り込まれ、座標演算器７で画像データが演算さ
れて測定対象物２の形状が認識できるようになっている
。
装置を図２に示す。同図に示すようにテーブル１上に載
置した測定対象物２には、スリット光発生装置３からス
リット光４が照射される。スリット光発生装置３はテー
ブル１の上方に配置され、そのスリット光４はテーブル
１に対して略垂直となっている。そして、このスリット
光４の平行な方向に対して直交する方向にスリット光発
生装置は移動できるようになっている。一方、カメラ５
はテーブル１の斜め上方に設置され、スリット光の照射
により形成された光学像を撮影している。このカメラ５
で撮影された画像に対応した画像データは画像取り込み
器６に取り込まれ、座標演算器７で画像データが演算さ
れて測定対象物２の形状が認識できるようになっている
。
【０００４】座標演算器７による座標の演算方法を図４
（ａ）（ｂ）（ｃ） を参照して説明する。ただし、座
標軸は図３（ａ）（ｂ）に示すように、テーブル１の上
面をｘ−ｙ平面とし、その垂直上方をｚ軸方向とする。 また、スリット光４はｘ方向に平行とし、カメラ５の観
察方向はｙ軸方向の斜め上方（ｚ軸よりθの角度）とす
る。 図４（ａ）（ｂ）に示すように、スリット光４がｚ−ｘ
平面に一致するため、スリット光４は下式で示される。 ｙ＝０ ・・・（１） また、カメラ５のレンズ中心Ｏ’から距離Ｌ離れた座標
原点Ｏでの拡大率Ｍは下式で示される。 Ｍ＝Ａ／Ａ０ ＝Ｂ／Ｂ０ ＝Ｌ／ｆ ・・・（２）
ただし、Ａ０，Ｂ０は座標原点即ち距離Ｌにおけるｘ方
向、ｙ方向から見た幅Ａ，Ｂを撮像した画面内の幅であ
る。
（ａ）（ｂ）（ｃ） を参照して説明する。ただし、座
標軸は図３（ａ）（ｂ）に示すように、テーブル１の上
面をｘ−ｙ平面とし、その垂直上方をｚ軸方向とする。 また、スリット光４はｘ方向に平行とし、カメラ５の観
察方向はｙ軸方向の斜め上方（ｚ軸よりθの角度）とす
る。 図４（ａ）（ｂ）に示すように、スリット光４がｚ−ｘ
平面に一致するため、スリット光４は下式で示される。 ｙ＝０ ・・・（１） また、カメラ５のレンズ中心Ｏ’から距離Ｌ離れた座標
原点Ｏでの拡大率Ｍは下式で示される。 Ｍ＝Ａ／Ａ０ ＝Ｂ／Ｂ０ ＝Ｌ／ｆ ・・・（２）
ただし、Ａ０，Ｂ０は座標原点即ち距離Ｌにおけるｘ方
向、ｙ方向から見た幅Ａ，Ｂを撮像した画面内の幅であ
る。
【０００５】ここで、図４（ｃ） に示すように画像内
の座標がそれぞれα、βとするときに、この座標に対応
するｙ−ｘ平面における撮影方向は下式で示される。 ｚ＝ｙ（Ｌ・ｃｏｓθ−Ｍ・αｓｉｎθ）／（Ｌ・ｓｉ
ｎθ＋Ｍ・αｃｏｓθ） ＋ＬＭα／（Ｌ・ｓｉｎθ＋
Ｍ・αｃｏｓθ） ・・・（３）上記（３） 式に
前記（１） 式を代入すると、スリット光の切断線のｚ
軸座標が求まる。 ｚ＝ＬＭα／（Ｌ・ｓｉｎθ＋Ｍ・αｃｏｓθ）
・・・（４）同様に、スリット光の切断線のｘ座標も次
のように求まる。 ｘ＝（Ｌ−Ｚ・ｃｏｓθ）β／ｆ ＝｛Ｌ−ＬＭα・ｃｏｓθ／（Ｌ・ｓｉｎθ＋Ｍ・αｃ
ｏｓθ）｝β／ｆ＝｛１−Ｍα・ｃｏｓθ／（Ｌ・ｓｉ
ｎθ＋Ｍ・αｃｏｓθ）｝Ｍ β ・・・（５）
このように（４）（５）式により、ｚ座標、ｘ座標を演
算するとともに、この演算を測定対象物の全体に対して
行うことにより、三次元形状が認識できることになる。
の座標がそれぞれα、βとするときに、この座標に対応
するｙ−ｘ平面における撮影方向は下式で示される。 ｚ＝ｙ（Ｌ・ｃｏｓθ−Ｍ・αｓｉｎθ）／（Ｌ・ｓｉ
ｎθ＋Ｍ・αｃｏｓθ） ＋ＬＭα／（Ｌ・ｓｉｎθ＋
Ｍ・αｃｏｓθ） ・・・（３）上記（３） 式に
前記（１） 式を代入すると、スリット光の切断線のｚ
軸座標が求まる。 ｚ＝ＬＭα／（Ｌ・ｓｉｎθ＋Ｍ・αｃｏｓθ）
・・・（４）同様に、スリット光の切断線のｘ座標も次
のように求まる。 ｘ＝（Ｌ−Ｚ・ｃｏｓθ）β／ｆ ＝｛Ｌ−ＬＭα・ｃｏｓθ／（Ｌ・ｓｉｎθ＋Ｍ・αｃ
ｏｓθ）｝β／ｆ＝｛１−Ｍα・ｃｏｓθ／（Ｌ・ｓｉ
ｎθ＋Ｍ・αｃｏｓθ）｝Ｍ β ・・・（５）
このように（４）（５）式により、ｚ座標、ｘ座標を演
算するとともに、この演算を測定対象物の全体に対して
行うことにより、三次元形状が認識できることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように光切断
法による三次元形状認識装置では、スリット光４を測定
対象物２に照射し、その乱反射した光をカメラ５で撮像
し、その像により測定対象物の座標を求めるものである
が、測定対象物２の素材、形状によっては１回反射した
後、もう一度今度は正反射し、その光がカメラに入射し
て虚像が観察されることがある。具体的には、図５に示
すように反射率の高い測定対象物に凹部がある場合、こ
の凹部の中心部に虚像が発生していた。
法による三次元形状認識装置では、スリット光４を測定
対象物２に照射し、その乱反射した光をカメラ５で撮像
し、その像により測定対象物の座標を求めるものである
が、測定対象物２の素材、形状によっては１回反射した
後、もう一度今度は正反射し、その光がカメラに入射し
て虚像が観察されることがある。具体的には、図５に示
すように反射率の高い測定対象物に凹部がある場合、こ
の凹部の中心部に虚像が発生していた。
【０００７】本発明は、上記従来技術に鑑みて成された
ものであり、光切断法による三次元形状認識において、
実像と虚像を確実に識別することのできる三次元形状認
識装置を提供することを目的とするものである。
ものであり、光切断法による三次元形状認識において、
実像と虚像を確実に識別することのできる三次元形状認
識装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成はスリット光を測定対象物に向けて投光する
スリット光発生装置と、前記スリット光発生装置をスリ
ット光と平行な面に対し交差する方向に移動させていく
スリット光移動装置と、前記スリット光の照射により形
成された像を撮影する形状認識用カメラと、前記形状認
識用カメラにより撮影された像に対応した画像データを
取り込む画像取り込み器と、該画像取り込み器により取
り込まれた画像データに基づいて前記測定対象物の座標
位置を演算する座標演算器と、該座標演算器により演算
された像の形状が周囲の像と離れて存在する針状である
場合には、該針状の像を虚像と判定し、そのデータを無
視して形状認識をする実像虚像判断器とを有することを
特徴とする。
発明の構成はスリット光を測定対象物に向けて投光する
スリット光発生装置と、前記スリット光発生装置をスリ
ット光と平行な面に対し交差する方向に移動させていく
スリット光移動装置と、前記スリット光の照射により形
成された像を撮影する形状認識用カメラと、前記形状認
識用カメラにより撮影された像に対応した画像データを
取り込む画像取り込み器と、該画像取り込み器により取
り込まれた画像データに基づいて前記測定対象物の座標
位置を演算する座標演算器と、該座標演算器により演算
された像の形状が周囲の像と離れて存在する針状である
場合には、該針状の像を虚像と判定し、そのデータを無
視して形状認識をする実像虚像判断器とを有することを
特徴とする。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。図１に本発明の一実施例を示す。同図に
示すようにテーブル１上に載置した測定対象物２には、
スリット光発生装置３からスリット光４が投光される。 スリット光発生装置３はテーブル１の上方に配置され、
そのスリット光４はテーブル１に対して略垂直となって
いる。但し、前述したようにテーブル１の上面をｘ−ｙ
平面とし、その垂直上方をｚ軸方向とする。また、スリ
ット光４はｘ方向に平行とする。そして、このスリット
光４の平行な方向ｘに対して直交する方向ｙにスリット
光発生装置３は移動できるようになっている。
細に説明する。図１に本発明の一実施例を示す。同図に
示すようにテーブル１上に載置した測定対象物２には、
スリット光発生装置３からスリット光４が投光される。 スリット光発生装置３はテーブル１の上方に配置され、
そのスリット光４はテーブル１に対して略垂直となって
いる。但し、前述したようにテーブル１の上面をｘ−ｙ
平面とし、その垂直上方をｚ軸方向とする。また、スリ
ット光４はｘ方向に平行とする。そして、このスリット
光４の平行な方向ｘに対して直交する方向ｙにスリット
光発生装置３は移動できるようになっている。
【００１０】一方、カメラ５はテーブル１の斜め上方に
設置され、スリット光の照射により形成された光学像を
撮影している。カメラ５の観察方向はｙ軸方向の斜め上
方とする。このカメラ５で撮影された画像に対応した画
像データは画像取り込み器６に取り込まれ、座標演算器
７で画像データが演算されて座標が演算される。これを
測定対象物２の全体に行うことにより、測定対象物２の
形状が認識できるようになっている。更に、座標演算器
７で演算された結果は、実像虚像判断器９に入力される
。この実像虚像判断器９は、座標演算器７の演算した結
果得られた像が周囲と離れて存在する針状である場合に
は、これを虚像であると判断して、このデータを無視し
て形状認識を行うものである。
設置され、スリット光の照射により形成された光学像を
撮影している。カメラ５の観察方向はｙ軸方向の斜め上
方とする。このカメラ５で撮影された画像に対応した画
像データは画像取り込み器６に取り込まれ、座標演算器
７で画像データが演算されて座標が演算される。これを
測定対象物２の全体に行うことにより、測定対象物２の
形状が認識できるようになっている。更に、座標演算器
７で演算された結果は、実像虚像判断器９に入力される
。この実像虚像判断器９は、座標演算器７の演算した結
果得られた像が周囲と離れて存在する針状である場合に
は、これを虚像であると判断して、このデータを無視し
て形状認識を行うものである。
【００１１】即ち、図５に示すように、測定対象物２に
反射率の高い部分８のある凹部がある場合、スリット光
発生装置３をｙ軸方向に移動させると、一時的に虚像が
観察される。同図（ｂ） に示すようにスリット光４が
凹部の中心にあるとき、つまり、スリット光発生装置３
のｙ座標が凹部の中心位置Ｎに一致する時に、スリット
光４は１回乱反射した後、更に反射率の高い部分８で正
反射してカメラ５に入射して虚像となる。一方、同図（
ａ）（ｃ）に示すように、スリット光発生装置３のｙ座
標が凹部の中心位置ＮからずれたＮ−Ｓ又はＮ＋Ｓであ
る時には、スリット光は１回乱反射した後、反射率の高
い部分８で正反射するがカメラ５に入射しないので、虚
像は観察されない。ここで、虚像は、ｘ座標のみからな
り、ｙ座標は存在しない線状の像として座標演算器７で
演算される。そこで、実像虚像判断器９は、同じｘ座標
のデータ群で考え、ｙ軸方向で像の観察されない針状の
データを虚像として判定するのである。
反射率の高い部分８のある凹部がある場合、スリット光
発生装置３をｙ軸方向に移動させると、一時的に虚像が
観察される。同図（ｂ） に示すようにスリット光４が
凹部の中心にあるとき、つまり、スリット光発生装置３
のｙ座標が凹部の中心位置Ｎに一致する時に、スリット
光４は１回乱反射した後、更に反射率の高い部分８で正
反射してカメラ５に入射して虚像となる。一方、同図（
ａ）（ｃ）に示すように、スリット光発生装置３のｙ座
標が凹部の中心位置ＮからずれたＮ−Ｓ又はＮ＋Ｓであ
る時には、スリット光は１回乱反射した後、反射率の高
い部分８で正反射するがカメラ５に入射しないので、虚
像は観察されない。ここで、虚像は、ｘ座標のみからな
り、ｙ座標は存在しない線状の像として座標演算器７で
演算される。そこで、実像虚像判断器９は、同じｘ座標
のデータ群で考え、ｙ軸方向で像の観察されない針状の
データを虚像として判定するのである。
【００１２】このように実像虚像判断器９を使用するこ
とにより、虚像を確実に取り除いて正確な形状認識が可
能となる。特に、図５に示すように、反射率の高い素材
の測定対象物に凹部がある場合の形状認識に用いて好適
である。尚、上記実施例では、虚像と判定していた針状
の像の方向は、ｘ方向に沿ったものであったが、その方
向は、特に限定はないものである。
とにより、虚像を確実に取り除いて正確な形状認識が可
能となる。特に、図５に示すように、反射率の高い素材
の測定対象物に凹部がある場合の形状認識に用いて好適
である。尚、上記実施例では、虚像と判定していた針状
の像の方向は、ｘ方向に沿ったものであったが、その方
向は、特に限定はないものである。
【００１３】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は実像虚像判断器により、周囲の像と
離れた針状の像を虚像として判定するので、測定対象物
の素材、形状によらず、確実に虚像を識別して取り除く
ことができる。この為、本発明の三次元形状認識装置で
は、正確な形状認識が可能となる。
たように、本発明は実像虚像判断器により、周囲の像と
離れた針状の像を虚像として判定するので、測定対象物
の素材、形状によらず、確実に虚像を識別して取り除く
ことができる。この為、本発明の三次元形状認識装置で
は、正確な形状認識が可能となる。
【図１】本発明の一実施例にかかる三次元形状認識装置
の斜視図である。
の斜視図である。
【図２】従来の三次元形状認識装置の斜視図である。
【図３】同図（ａ） はｘ−ｙ平面の説明図、同図（ｂ
） はｚ−ｙ平面の説明図である。
） はｚ−ｙ平面の説明図である。
【図４】同図（ａ）（ｂ）はそれぞれ従来の三次元形状
認識装置のｚ−ｙ平面、ｚ−ｘ平面での位置関係を示す
配置図、同図（Ｃ） はカメラ内の座標の説明図である
。
認識装置のｚ−ｙ平面、ｚ−ｘ平面での位置関係を示す
配置図、同図（Ｃ） はカメラ内の座標の説明図である
。
【図５】同図（ａ）（ｂ）（Ｃ） はそれぞれ虚像を生
ずる測定対象物の断面図である。
ずる測定対象物の断面図である。
１ テーブル
２ 測定対象物
３ スリット光発生装置
４ スリット光
５ カメラ
６ 画像取り込み器
７ 座標演算器
８ 反射率の高い部分
９ 実像虚像判断器
Claims (1)
- 【請求項１】 スリット光を測定対象物に向けて投光
するスリット光発生装置と、前記スリット光発生装置を
スリット光と平行な面に対し交差する方向に移動させて
いくスリット光移動装置と、前記スリット光の照射によ
り形成された像を撮影する形状認識用カメラと、前記形
状認識用カメラにより撮影された像に対応した画像デー
タを取り込む画像取り込み器と、該画像取り込み器によ
り取り込まれた画像データに基づいて前記測定対象物の
座標位置を演算する座標演算器と、該座標演算器により
演算された像の形状が周囲の像と離れて存在する針状で
ある場合には、該針状の像を虚像と判定し、そのデータ
を無視して形状認識をする実像虚像判断器とを有するこ
とを特徴とする三次元形状認識装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3021392A JPH04240508A (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | 三次元形状認識装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3021392A JPH04240508A (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | 三次元形状認識装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04240508A true JPH04240508A (ja) | 1992-08-27 |
Family
ID=12053795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3021392A Withdrawn JPH04240508A (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | 三次元形状認識装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04240508A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003093761A1 (fr) | 2002-04-30 | 2003-11-13 | Jfe Steel Corporation | Procede et instrument de mesure de la forme de coupe du manchon de verre d'un tube electrique soude |
-
1991
- 1991-01-23 JP JP3021392A patent/JPH04240508A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003093761A1 (fr) | 2002-04-30 | 2003-11-13 | Jfe Steel Corporation | Procede et instrument de mesure de la forme de coupe du manchon de verre d'un tube electrique soude |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |