JPH0484707A - Three-dimensional size measuring apparatus - Google Patents

Three-dimensional size measuring apparatus

Info

Publication number
JPH0484707A
JPH0484707A JP2197732A JP19773290A JPH0484707A JP H0484707 A JPH0484707 A JP H0484707A JP 2197732 A JP2197732 A JP 2197732A JP 19773290 A JP19773290 A JP 19773290A JP H0484707 A JPH0484707 A JP H0484707A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shape
function
measured
approximation
circuit
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
Application number
JP2197732A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motoyuki Suzuki
基之 鈴木
Kazunori Higuchi
和則 樋口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2197732A priority Critical patent/JPH0484707A/en
Publication of JPH0484707A publication Critical patent/JPH0484707A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To shorten the measuring time, to eliminate dispersion in measured values and to improve measuring work efficiency by photographing a light cutting line which is displayed on the surface of an object to be measured, and computing the three-dimensional coordinate values based on the image of the cutting line. CONSTITUTION:Emitted slit light L is displayed as a light cutting line on the surfaces of an object to be measured 11 and 12. The image is picked up with an image sensing means 14. Then, a coordinate operating means 31 computes th three-dimensional coordinate values based on the light cutting line. The result of the operation is processed with a characteristic- point detecting means 41. Namely, in an end-point detecting circuit 43a of a shape determining part 43, the end point is detected based on the change in three-dimensional coordinate values in the height direction. In a round-part-start detecting circuit 43b, the starting point of the curved part is detected. The change in shape in the region which is specified with the shape determining part 43 is extracted with a curve approximation circuit (roundness) 44a and a straight-line approximation circuit (straight line) 44b of a shape-function approximation part 44. The shape changing part in the specified region is extracted as at least one characteris tic point. Then the relative position relationship between the approximate function and the extracted characteristic point is obtained, and the gap and the step of the object to be mea sured is operated in a size operating means.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、パネル等の合わせ目における段差および隙間
を測定するのに用いられる3次元寸法測定装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a three-dimensional dimension measuring device used to measure steps and gaps at seams of panels and the like.

[従来の技術] 従来から薄板鋼板の合わせ目における段差および隙間の
測定は、第9図および第10図に示す方法で行なわれて
いる。第9図は、段差測定の状態を示しており、この測
定には段差測定用専用ノギス1が使用される。専用ノギ
ス1は一方のパネル2に固定され、専用ノギス1の接触
子1aを他方のパネル3に接触させて、折曲げ部分3a
の曲げ開始点Psが測定される。第10図は、隙間測定
の状態を示しており、この測定には隙間ゲージ(シック
ネスグージ)5が用いられる。隙間ゲージ5は板厚の異
なる金属板を重ねて使用するものであり、隙間への隙間
ゲージ5の差込みにより、隙間凹、すなわち折曲げ部分
の曲げ終了点PEが測定される。
[Prior Art] Conventionally, steps and gaps at joints of thin steel plates have been measured by the method shown in FIGS. 9 and 10. FIG. 9 shows the state of level difference measurement, and a caliper 1 dedicated to level difference measurement is used for this measurement. The dedicated caliper 1 is fixed to one panel 2, and the contact 1a of the dedicated caliper 1 is brought into contact with the other panel 3, and the bent portion 3a
The bending start point Ps of is measured. FIG. 10 shows the state of gap measurement, and a gap gauge (thickness gauge) 5 is used for this measurement. The gap gauge 5 is used by stacking metal plates of different thicknesses, and by inserting the gap gauge 5 into the gap, the gap recess, that is, the bending end point PE of the bent portion is measured.

これら段差および隙間の測定は、測定者によって直接的
に行なわれ、測定結果は同様に測定者によって精度表に
記載される。
The measurements of these steps and gaps are directly performed by the measurer, and the measurement results are also recorded in the accuracy table by the measurer.

なお、光走査型変位センサを用いて段差を検知する方式
は、たとえば特開平1−24501@公報に開示されて
いる。
Note that a method of detecting a level difference using an optical scanning displacement sensor is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-24501@.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、第9図および第10図の測定方法の場合
は、段差測定には専用ノギスが使用され、隙間測定には
隙間ゲージというように、1つの測定ポイントに対して
2通りの測定をしなければならない。そのため、測定に
多くの時間がかかるという問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the case of the measurement methods shown in Figs. 9 and 10, a dedicated caliper is used to measure the level difference, and a gap gauge is used to measure the gap. Therefore, two measurements must be taken. Therefore, there was a problem that measurement took a lot of time.

また、作業者が目視で曲げ開始点および曲げ終了点を認
識し、目盛りを読むため、測定値のバラツキが大きくな
るという欠点があった。
Furthermore, since the operator visually recognizes the bending start point and bending end point and reads the scale, there is a drawback that the measurement values vary widely.

さらに、測定したデータは保存しなければならないが、
この場合はその測定データを作業者によって精度表に写
し取らなければならないという作業が生じ、改善が望ま
れていた。
Furthermore, the measured data must be saved;
In this case, an operator has to copy the measured data into an accuracy chart, and an improvement has been desired.

本発明は、上記の問題に着目し、パネル等の合わせ目に
おける段差および隙間の測定において、測定時間の短縮
化がはかれ、かつ測定値のバラツキを解消でき、しかも
測定データの写し取りの解消および測定作業の能率向上
が可能な3次元寸法測定装置を提供することを目的とす
る。
The present invention focuses on the above-mentioned problems, and in measuring steps and gaps at joints of panels, etc., it is possible to shorten the measurement time, eliminate variations in measured values, and eliminate the need to copy measurement data. Another object of the present invention is to provide a three-dimensional dimension measuring device that can improve the efficiency of measurement work.

[課題を解決するための手段] この目的に沿う本発明に係る3次元寸法測定装置は、 測定対象物表面に向けてスリット光を照射するスリット
光照射手段と、 前記スリット光により測定対象物表面に写し出された光
切断線を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの光切
断線像に基づき3次元座標値を算出する座標演算手段と
、 前記3次元座標値の高さ方向の変化率に基づき測定対象
物の形状を決定する形状決定部と、該形状決定部により
特定された領域における形状変化を3次元座標値の変化
に対応する関数で近似させる形状関数近似部とを有し、
前記形状決定部は測定対象物の端点を検出する端点検出
回路と湾曲部分の開始点を検知する丸味部開始検出回路
とから構成され、前記形状関数近似部は、前記形状決定
部からの形状情報を予め設定された曲線関数に近似させ
る曲線近似回路と直線に近似させる直線近似回路とから
構成され、該近似関数に基づき特定領域における形状変
化部を少なくとも1つの特徴点として抽出する特徴点検
出手段と、 前記近似された近似関数と前記抽出された特徴点との相
対位置関係を計算し、測定対象物の有する隙間および段
差を算出する寸法演算手段と、前記寸法演算手段によっ
て算出された隙間値および段差値を記憶する記憶手段と
、 前記記憶手段に記憶されているデータを測定者に判断可
能な情報として出力する出力手段と、前記スリット光照
射手段および撮像手段と一体で移動し、少なくとも装置
の遠隔操作が可能な遠隔操作手段と、 を具備したものから成る。
[Means for Solving the Problems] A three-dimensional dimension measuring device according to the present invention that meets this objective includes: a slit light irradiation unit that irradiates a slit light toward the surface of the object to be measured; an imaging means for capturing an image of a light section line projected on the image; a coordinate calculation means for calculating a three-dimensional coordinate value based on the light section line image from the imaging means; a shape determining unit that determines the shape of the measurement target based on the shape determining unit; and a shape function approximating unit that approximates a change in shape in the region specified by the shape determining unit with a function corresponding to a change in three-dimensional coordinate values,
The shape determining section includes an end point detection circuit that detects the end points of the object to be measured and a rounded part start detection circuit that detects the starting point of a curved part, and the shape function approximation section uses the shape information from the shape determining section. Feature point detection means is comprised of a curve approximation circuit for approximating to a preset curve function and a straight line approximation circuit for approximating to a straight line, and extracts a shape changing part in a specific area as at least one feature point based on the approximation function. and a dimension calculation means for calculating the relative positional relationship between the approximated approximation function and the extracted feature point to calculate gaps and steps of the measurement object, and a gap value calculated by the dimension calculation means. and a storage means for storing the step value; an output means for outputting the data stored in the storage means as information that can be determined by the measurer; It consists of a remote control means capable of remote control, and a device equipped with the following.

[作 用] このように構成された3次元寸法測定装置においては、
スリット光照射手段から測定対象物表面に向けてスリッ
ト光が照射される。照射されたスリット光は測定対象表
面に光切断線として写し出され、光切断線は撮像手段に
よって撮像される。
[Function] In the three-dimensional dimension measuring device configured in this way,
Slit light is irradiated from the slit light irradiation means toward the surface of the object to be measured. The irradiated slit light is projected onto the surface of the measurement object as a light section line, and the light section line is imaged by the imaging means.

光切断線が撮像されると、座標演算手段は光切断線に基
づいて3次元座標値を算出する。
When the optical section line is imaged, the coordinate calculation means calculates three-dimensional coordinate values based on the optical section line.

座標演算手段での演算結果は、特徴点検出手段によって
処理される。すなわち、特徴点検手段における形状決定
部の端点検出回路では、3次元座標値の高さ方向の変化
に基づいて端点が検出され、丸味部開始検出回路では湾
曲部分の開始点が検出される。形状決定部によって特定
された領域における形状の変化は、形状関数近似部の曲
線近似回路と直線近似回路により、3次元座標値の変化
に対応する関数で近似させられ、特定領域における形状
変化部は、少なくとも1つの特徴点として抽出される。
The calculation results of the coordinate calculation means are processed by the feature point detection means. That is, the end point detection circuit of the shape determining section in the feature inspection means detects the end point based on the change in the three-dimensional coordinate value in the height direction, and the rounded part start detection circuit detects the start point of the curved part. The shape change in the region specified by the shape determination section is approximated by a function corresponding to the change in three-dimensional coordinate values by the curve approximation circuit and straight line approximation circuit of the shape function approximation section. , is extracted as at least one feature point.

特徴点検出手段における処理が完了すると、寸法演算手
段によって、近似関数と抽出された特徴点との相対位置
関係が求められ、測定対象物の隙間および段差が算出さ
れる。
When the processing in the feature point detection means is completed, the relative positional relationship between the approximate function and the extracted feature points is determined by the dimension calculation means, and gaps and steps of the object to be measured are calculated.

このように、測定対象物に写し出された光切断線を撮像
し、光切断線像に基づいて3次元座標値を算出している
ので、従来のような段差と隙間の測定を別々に行なう必
要がなくなり、測定時間の短縮化がはかれる。
In this way, the optical section line projected on the object to be measured is imaged and three-dimensional coordinate values are calculated based on the optical section line image, so there is no need to measure steps and gaps separately as in the conventional method. The measurement time can be shortened.

また、測定者によって曲げ開始点および曲げ終了点を認
識する必要もないので、測定値のバラツキの発生が解消
され、測定精度の向上がはかれる。
Furthermore, since there is no need for the measurer to recognize the bending start point and bending end point, variations in measurement values are eliminated and measurement accuracy is improved.

寸法演算手段によって算出される隙間および段差のデー
タは、電気的に記憶手段に記憶させることが可能であり
、記憶手段に記憶されたデータは出力手段によって測定
者に判断可能な情報として出力される。したがって、従
来のような、測定結果の写し取り作業も解消される。
The gap and step data calculated by the dimension calculation means can be electrically stored in the storage means, and the data stored in the storage means is outputted by the output means as information that can be determined by the measurer. . Therefore, the conventional work of copying measurement results is also eliminated.

さらに、遠隔操作手段は、スリット光照射手段および撮
像手段と一体で移動するので、撮像位置を変えた場合で
も、撮像手段の制御操作は容易となり、測定作業の能率
の向上がはかれる。
Furthermore, since the remote control means moves together with the slit light irradiation means and the imaging means, even if the imaging position is changed, the imaging means can be easily controlled, improving the efficiency of measurement work.

[実施例] 以下に、本発明に係る3次元寸法測定装置の望ましい実
施例を、図面を参照して説明する。
[Embodiments] Below, preferred embodiments of the three-dimensional dimension measuring device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図ないし第8図は、本発明の一実施例を示している
。図中、11は折曲げ部を有する測定対象物としての薄
板鋼板を示しており、12は同様に折曲げ部を有する測
定対象物としての薄板鋼板を示している。一方の薄板鋼
板11と他方の薄板鋼板12とは間隔をおいて対向する
ようにセットされている。各薄板鋼板11.12の上方
には、この両薄板鋼板11.12の表面に向けてスリッ
ト光りを照射するスリット光照射手段13が配置されて
いる。スリット光照射手段13は、たとえばレーザ光を
照射するレーザ光照射装置から構成される。スリット光
照射手段13の近傍には、スリット光[により薄板鋼板
11.12の表面に写し出された光切断線し、を撮像す
る撮像手段とてのTVカメラ(テレビカメラ)14が設
けられている。
1 to 8 show one embodiment of the present invention. In the figure, numeral 11 indicates a thin steel plate as an object to be measured having a bent portion, and numeral 12 indicates a thin steel plate as an object to be measured having a bent portion. One thin steel plate 11 and the other thin steel plate 12 are set to face each other with an interval. A slit light irradiation means 13 is arranged above each thin steel plate 11.12 for irradiating slit light onto the surfaces of both thin steel plates 11.12. The slit light irradiation means 13 is composed of, for example, a laser light irradiation device that irradiates laser light. In the vicinity of the slit light irradiation means 13, a TV camera (television camera) 14 is provided as an imaging means for taking an image of the light cutting line projected on the surface of the thin steel plate 11, 12 by the slit light. .

スリット光照射手段13とTVカメラ14は、測定ノ 部位への移動および位置決め機能を有する多軸支持体1
5に支持されている。多軸支持体15は、たとえばレイ
アウトマシン(寸法測定装置)または産業ロボット等か
ら構成される。本実施例では、多軸支持体15は、マニ
ュアルのレイアウトマシンから構成されている。第1図
および第3図に示すように、スリット光照射手段13と
TVカメラ14は、ケース16内に収納されており、ケ
ース16を介して多軸支持体15であるレイアウトマシ
ンのアーム15aに取付けられている。なお、ケース1
6に収納されるスリット光照射手段13とTVカメラ1
4は、ケーブル17を介して後述する座標演算手段31
に接続されている。スリット光照射手段13とTVカメ
ラ14は、測定対象位置が異なる毎に、その位置を変更
しなければならないが、その場合の位置決めは測定者に
よって直接性なわれる場合と、NCデータまたはティー
チングデータに基づいて行なわれる場合とがある。
The slit light irradiation means 13 and the TV camera 14 are connected to a multi-axis support 1 which has a function of moving and positioning to the measurement site.
It is supported by 5. The multi-axis support body 15 is composed of, for example, a layout machine (dimension measuring device), an industrial robot, or the like. In this embodiment, the multi-axis support 15 is comprised of a manual layout machine. As shown in FIGS. 1 and 3, the slit light irradiation means 13 and the TV camera 14 are housed in a case 16, and are attached to the arm 15a of the layout machine, which is a multi-axis support 15, through the case 16. installed. In addition, case 1
Slit light irradiation means 13 and TV camera 1 housed in 6
4 is a coordinate calculating means 31 which will be described later via a cable 17.
It is connected to the. The slit light irradiation means 13 and the TV camera 14 must change their positions each time the measurement target position changes. In this case, the positioning is done either directly by the measurer or by using NC data or teaching data. There are cases where this is done on the basis of

第3図および第4図は、作業者によって直接ケース16
の位置決めが行なわれる場合であり、このうち第4図で
は、ケース16が定荷重リール(バランサ)18を介し
て吊下げられている。これは、ケース16の移動に伴な
い、スリット光照射手段13およびTVカメラ14を昇
降させる時の力を大幅に軽減するためである。
3 and 4, the case 16 is directly removed by the operator.
In FIG. 4, the case 16 is suspended via a constant load reel (balancer) 18. This is to significantly reduce the force required to raise and lower the slit light irradiation means 13 and the TV camera 14 as the case 16 moves.

また、第5図は、測定者が直接位置決めして測定作業を
行なう場合の装置を示しており、この場合、ケース16
にはセツティング治具19が取付けられている。セツテ
ィング治具19には、遠隔操作手段20が設けられてい
る。遠隔操作手段20は、測定をスタートさせるスイッ
チ機能、測定データの判別機能、データの表示機能を有
している。遠隔操作手段20には、測定スイッチ20a
 、計測結果を表示する表示部20b、各種情報を表示
するランプ20C、20d 、 20eが設けられてい
る。
Moreover, FIG. 5 shows a device in which the measurer directly positions the device to perform measurement work, and in this case, case 16
A setting jig 19 is attached to. The setting jig 19 is provided with a remote control means 20. The remote control means 20 has a switch function to start measurement, a measurement data discrimination function, and a data display function. The remote control means 20 includes a measurement switch 20a.
, a display section 20b that displays measurement results, and lamps 20C, 20d, and 20e that display various information are provided.

第1図に示すように、スリット光照射手段13とTVカ
メラ14は、座標演算手段31に接続されている。座標
演算手段31は、スリット光中心検出回路32、YZ座
標ルックアップテーブル33、スリット光反射強度検出
回路34、スリット光投射強度設定回路35から構成さ
れている。スリット光中心検出回路32は、TVカメラ
14で撮像して得られた光切断画像を、各走査線ごとに
スリット光の中心を検出する機能を有する。また、YZ
座標ルックアップテーブル33は、スリット光中心検出
回路31からのデータから三角測最の原理により、3次
元座標(Y、Z)を検出する機能を有する。スリット光
反射強度検出回路34は、測定対象物表面に照射された
スリット光の強さを検出する機能を有する。
As shown in FIG. 1, the slit light irradiation means 13 and the TV camera 14 are connected to a coordinate calculation means 31. The coordinate calculating means 31 includes a slit light center detection circuit 32, a YZ coordinate lookup table 33, a slit light reflection intensity detection circuit 34, and a slit light projection intensity setting circuit 35. The slit light center detection circuit 32 has a function of detecting the center of the slit light for each scanning line in a light cut image obtained by imaging with the TV camera 14. Also, YZ
The coordinate lookup table 33 has a function of detecting three-dimensional coordinates (Y, Z) from the data from the slit light center detection circuit 31 using the principle of triangulation. The slit light reflection intensity detection circuit 34 has a function of detecting the intensity of the slit light irradiated onto the surface of the object to be measured.

また、スリット光投射強度設定回路35は、測定対象物
表面に照射するスリット光の強さを設定する機能を有す
る。
Further, the slit light projection intensity setting circuit 35 has a function of setting the intensity of the slit light irradiated onto the surface of the object to be measured.

座標演算手段31は、特徴点検出手段41と接続されて
いる。特徴点検出手段41は、第2図に示すように、フ
ィルタ回路42、形状決定部43、形状関数近似部44
、頂点検出回路45とから構成されている。
The coordinate calculation means 31 is connected to the feature point detection means 41. As shown in FIG. 2, the feature point detection means 41 includes a filter circuit 42, a shape determination section 43, and a shape function approximation section 44.
, and a vertex detection circuit 45.

形状決定部43は、ざらに端点検出回路43aと丸味部
開始検出回路43bとからなっている。形状関数近似部
44は、曲線近似回路44aと直線近似回路44bとか
らなっている。フィルタ回路42は、移動平均、FFT
(高速フーリエ変換)等を用いて3次元座標よりノイズ
成分を除去する機能を有する。
The shape determining section 43 roughly consists of an end point detection circuit 43a and a rounded part start detection circuit 43b. The shape function approximation section 44 includes a curve approximation circuit 44a and a straight line approximation circuit 44b. The filter circuit 42 uses moving average, FFT
It has a function to remove noise components from three-dimensional coordinates using (fast Fourier transform) or the like.

端点検出回路43aは、第7図の特性(イ)Iに示すよ
うに、フィルタ回路42からの3次元座標データを基に
7座標において隣接する走査線の対応するZ座標の差分
を計算し、その差分がしきい値を超えた点を端点とする
機能を有する。丸味部開始検出回路43bは、第7図の
特性(/)に示すように、Y、Z座標において隣接する
走査線の対応するY、 Z座標との傾きの変化率1△2
Z/(ΔY)21を計算し、その変化率がしきい値を超
えた点を丸味部間始点PS1、PS2とする機能を有す
る。
The end point detection circuit 43a calculates the difference between the corresponding Z coordinates of adjacent scanning lines at seven coordinates based on the three-dimensional coordinate data from the filter circuit 42, as shown in characteristic (a) I in FIG. It has a function that sets the point where the difference exceeds a threshold value as an end point. As shown in the characteristic (/) in FIG. 7, the rounded portion start detection circuit 43b detects a change rate of 1△2 in the slope of adjacent scanning lines in the Y and Z coordinates with respect to the corresponding Y and Z coordinates.
It has a function of calculating Z/(ΔY)21 and setting the points where the rate of change exceeds a threshold value as starting points PS1 and PS2 between rounded portions.

曲線近似回路44aは、第7図の特性口に示すように、
先に検出された端点、丸味部間始点を基に3次元座標に
おける丸味部間始点および端点て定義された区間を最小
2乗法により、測定部位に合わせて円、楕円、インボリ
ュート曲線等の曲線関数ft (y) 、f2(y)で
近似させる機能を有する。
The curve approximation circuit 44a, as shown in the characteristic port of FIG.
Based on the previously detected end points and starting points between rounded parts, the section defined by the starting point between rounded parts and end points in three-dimensional coordinates is created using the least squares method to create a curve function such as a circle, ellipse, or involute curve according to the measurement area. It has a function of approximating by ft (y) and f2(y).

また、直線近似回路部44bは、第7図の口に示すよう
に、一方の丸味開始点PSaの近傍を3次元座標を基に
最小2乗法により直線A (Z=aV十b)で近似させ
る機能を有する。
In addition, as shown in FIG. 7, the linear approximation circuit section 44b approximates the vicinity of one roundness starting point PSa with a straight line A (Z=aV+b) by the least squares method based on the three-dimensional coordinates. Has a function.

頂点検出回路45は、第7図の口に示すように、先に近
似された曲線f、(V) 、f2(V) 、直線ρを基
にこの直線タに直交する直線ター(Z=a ′V+b”
 :a′=−1/a、b′=不定)を求める機能を有す
る。そして、この直線ターを平行移動しくa  =一定
、b′を変化させる)、曲線f、(V) 、f 2 (
V)との接点PE1  (YEl、ZEl)、PE2を
検出する機能を有する。
As shown at the beginning of FIG. 7, the vertex detection circuit 45 detects a straight line (Z = a 'V+b'
:a'=-1/a, b'=undefined). Then, by moving this straight line in parallel, a = constant, b' varies), curves f, (V), f 2 (
It has a function of detecting contact points PE1 (YEl, ZEl) and PE2 with V).

上述した特徴点検出手段41は、寸法演算手段51に接
続されている。寸法演算手段51は、第2図に示すよう
に、段差演算回路52、隙間演算回路53とから構成さ
れている。第7図の特性(ホ)に示すように、段差演算
回路52は、先に近似された直線A(Z=ay十b)と
丸味開始点PS1(YSl、Zs、)との距離(aYs
 1−Zs 、+b)/Jズー=T丁1−を計算する機
能を有する。隙間演算回路53は、直線ゑと直交し、か
つ頂点PE2を通る直線J−12(z=a−y+b−:
a=−a/1)を検出し、頂点PE、(YE、、ZEl
)と直線1−T2どの距fist ((−a/1 ) 
YE 、 −ZE 、 +b−)/J−℃==百ヲ7T
T”十(−1)2を計算する機能を有する。
The feature point detection means 41 described above is connected to the dimension calculation means 51. As shown in FIG. 2, the dimension calculation means 51 includes a step calculation circuit 52 and a gap calculation circuit 53. As shown in the characteristic (E) of FIG. 7, the step calculation circuit 52 calculates the distance (aYs
It has the function of calculating 1-Zs, +b)/Jzo = Td1-. The gap calculation circuit 53 calculates a straight line J-12 (z=a-y+b-:
a=-a/1) and detect the vertex PE, (YE,, ZEl
) and the straight line 1-T2 which distance fist ((-a/1)
YE, -ZE, +b-)/J-℃==1007T
It has a function to calculate T''10(-1)2.

寸法演算手段51には、第1図に示すように、判定手段
61が接続されている。判定手段61は、寸法演算手段
51によって算出された隙間値および段差値と、予め設
定された正解値との差分を計算し、良否の判定および測
定結果のバラツキ等の統計計算を行なう機能を有してい
る。
A determining means 61 is connected to the dimension calculating means 51, as shown in FIG. The determining means 61 has a function of calculating the difference between the gap value and step value calculated by the dimension calculating means 51 and a preset correct value, and performs a pass/fail determination and statistical calculations such as variations in measurement results. are doing.

判定手段61には、記憶手段71が接続されている。A storage means 71 is connected to the determination means 61 .

記憶手段71は、寸法演算手段51によって算出された
隙間値および段差値、測定断面形状、判定手段61によ
る判定結果を記憶する機能を有する。
The storage means 71 has a function of storing the gap value and step value calculated by the dimension calculation means 51, the measured cross-sectional shape, and the determination result by the determination means 61.

記憶手段71には、出力手段81が接続されている。An output means 81 is connected to the storage means 71 .

出力手段81は、記憶手段71に記憶されているデータ
を測定者に判断可能な情報として出力するものであり、
たとえば、グラフィック、プリンタ、プロッタ等から構
成される。
The output means 81 outputs the data stored in the storage means 71 as information that can be determined by the measurer.
For example, it consists of graphics, printers, plotters, etc.

なお、座標演算手段31、特徴点検出手段41、寸法演
算手段51、判定手段61、記憶手段71、出力手段8
1は、第3図に示すように、1つの収納ケースにまとめ
て収納されている。
Note that the coordinate calculation means 31, the feature point detection means 41, the dimension calculation means 51, the determination means 61, the storage means 71, and the output means 8
1 are stored together in one storage case, as shown in FIG.

つぎに、上記の3次元寸法測定装置における作用につい
て説明する。
Next, the operation of the above three-dimensional dimension measuring device will be explained.

測定対象物である薄板鋼板11.12がセットされると
、スリット光照射手段13とTVカメラ14が収納され
ている保護ケース16が所定の位置に移動され、固定さ
れる。この保護ケース16の移動は、多軸支持体15が
ロボットであれば予めセットされた位置決めデータに基
づいて行なわれ、マニアル式のレイアウトマシンであれ
ば測定者によって直接移動される。保護ケース16が所
定の位置に位置決めされると、スリット光照射手段13
から薄板鋼板11.12に向けてスリット光りが照射さ
れる。これによって、薄板鋼板11.12には光切断線
り、が写し出される。
When the thin steel plates 11 and 12 to be measured are set, the protective case 16 in which the slit light irradiation means 13 and the TV camera 14 are housed is moved to a predetermined position and fixed. If the multi-axis support 15 is a robot, this movement of the protective case 16 is performed based on preset positioning data, or if it is a manual layout machine, it is moved directly by the measurer. When the protective case 16 is positioned at a predetermined position, the slit light irradiation means 13
The slit light is irradiated from the thin steel plate 11, 12 toward the thin steel plate 11, 12. As a result, a light cutting line is projected onto the thin steel plates 11 and 12.

光切断線り、が両薄板鋼板11.12に写し出されると
、TVカメラ14によって光切断線り、が撮像される。
When the optical cutting line is projected onto both thin steel plates 11 and 12, the optical cutting line is imaged by the TV camera 14.

撮像によって得られた光切断線画像においては、座標演
算手段31のスリット中心検出回路32によって各走査
線ごとにスリット光の中心が検出され、三角測量の原理
を利用してY、Z座標ルックアップテーブル33により
、3次元座標Y、 Zが検出される。
In the light cutting line image obtained by imaging, the slit center detection circuit 32 of the coordinate calculation means 31 detects the center of the slit light for each scanning line, and uses the principle of triangulation to look up the Y and Z coordinates. Three-dimensional coordinates Y and Z are detected using the table 33.

つぎに、特徴点検出手段41により3次元座標から寸法
を定義するような特徴点が検出される。すなわち、フィ
ルタ回路42にて移動平均、FFT(高速フーリエ変換
)等を用いて3次元座標よりノイズ成分が除去される。
Next, the feature point detection means 41 detects feature points that define dimensions from the three-dimensional coordinates. That is, the filter circuit 42 removes noise components from the three-dimensional coordinates using a moving average, FFT (Fast Fourier Transform), or the like.

そして、上述の処理をほどこした3次元座標を基に、端
点検出回路43aにてZ座標において隣接する走査線の
対応するZ座標の差分が計算され、その差分がしきい値
を超えた点が端点とされる。同様に、丸味部開始検出回
路43bでは、Y、Z座標において隣接する走査線の対
応するY、Z座標との傾きの変化率lΔ2Z/(ΔY)
21が計算され、その変化率がしきい値を超えた点が丸
味部間始点P S 1 、P S 2とされる。
Then, based on the three-dimensional coordinates subjected to the above processing, the end point detection circuit 43a calculates the difference between the corresponding Z coordinates of adjacent scanning lines in the Z coordinate, and the point where the difference exceeds the threshold value is determined. It is considered as an end point. Similarly, in the rounded part start detection circuit 43b, the rate of change in the slope of adjacent scanning lines in Y and Z coordinates with respect to corresponding Y and Z coordinates lΔ2Z/(ΔY)
21 is calculated, and the points where the rate of change exceeds the threshold are defined as starting points P S 1 and P S 2 between rounded portions.

丸味部間始点P S 1 、P S 2が求められると
、先に検出された端点、丸味部間始点を基に3次元座標
における丸味部間始点および端点て定義された区間が、
円、楕円、インボリュート曲線等の曲線関数f、(V)
 、ft(V)で近似される。同時に、一方の丸味開始
点PSaの近傍は、直線近似回路44bにより3次元座
標を基に直線1 (Z=ay十b)で近似される。
When the starting points P S 1 and P S 2 between rounded portions are obtained, an interval defined by the starting point and end point between rounded portions in three-dimensional coordinates based on the previously detected end points and the starting point between rounded portions is obtained.
Curve functions f, (V) such as circles, ellipses, involute curves, etc.
, ft(V). At the same time, the vicinity of one of the roundness starting points PSa is approximated by a straight line 1 (Z=ay+b) based on the three-dimensional coordinates by the linear approximation circuit 44b.

つぎに、頂点検出回路45により、先に近似された曲線
f、(y) 、ft(y) 、直線ゑを基に、直線Aに
直交する直線A′(z=a’−y+b:a−=−a/1
、b−=不定)が求められる。この直線ゑ−は平行移動
され、曲線f、(V) 、ft (V)との接点PE、
(YEl、ZE、)、PE2が検出される。
Next, the vertex detection circuit 45 calculates a straight line A'(z=a'-y+b:a- =-a/1
, b-=indeterminate) is obtained. This straight line E- is translated in parallel, and the contact point PE with the curve f, (V), ft (V),
(YEl, ZE,), PE2 is detected.

特徴点検手段41での計算処理が完了すると、これらの
情報を基に、寸法演算手段51にて隙間、段差の計算が
行なわれる。すなわち、段差演紳回路52にて、先に近
似された直線1 (Z=ay十b)と丸味開始点PS1
 (YSI ZSl )との距離(aYs  1   
zsl  +b>  /  a   +  −が計算さ
れる。隙間演算回路53では、直線Aと直交し、かつ頂
点PE、を通る直線1=Tt  (Z=a”y+b−:
a  =−a/1)が検出され、頂点PE1  (YE
、、ZE、)と直線ター■2との距離((−a/1 )
YE 、−ZE 、 十b”)/−a     十−1
が計算される。これらの回路により計算された隙間、段
差の値は、判定手段61にて処理され、正解値との差分
計算、良否の判定、ばらつき等の統計計締が行なわれる
When the calculation processing by the feature inspection means 41 is completed, the dimension calculation means 51 calculates gaps and steps based on this information. That is, in the step-change circuit 52, the previously approximated straight line 1 (Z=ay+b) and the roundness starting point PS1
(YSI ZSl ) distance (aYs 1
zsl +b>/a + − is calculated. The gap calculation circuit 53 calculates a straight line 1=Tt (Z=a"y+b-:
a = -a/1) is detected, and the vertex PE1 (YE
,,ZE,) and the distance between straight line tar ■2 ((-a/1)
YE, -ZE, 10b")/-a 10-1
is calculated. The values of the gap and step calculated by these circuits are processed by the determining means 61, and the difference between the correct value and the correct value is calculated, the quality is determined, and the statistical measurement of dispersion and the like is performed.

隙間、段差の値、判定手段51での計緯結果、測定断面
形状は、保存のため記憶手段71に記憶される。記憶手
段71に記憶されているデータは、必要に応じて呼び出
され、出力手段81に出力される。
The values of the gaps and steps, the latitude calculation results obtained by the determination means 51, and the measured cross-sectional shape are stored in the storage means 71 for preservation. The data stored in the storage means 71 is retrieved as needed and output to the output means 81.

なお、測定点となるR終り点である頂点(第7図の特性
(イ)のPE 、 、PE 2 )では撮像手段に反射
光が戻ってこないため、3次元座標としてとらえる事は
図の特性側に示すように困難であるが、第7図の特性(
ト)に示すように、丸味部を曲線の関数とし、頂点を計
算上で求めることにより、実際には3次元座標では取り
込まれない測定点を定義ができ、信頼性の高い測定が可
能となる。
Note that since the reflected light does not return to the imaging means at the vertex (PE , , PE 2 of characteristic (a) in Figure 7) which is the end point of R that is the measurement point, it is difficult to capture it as a three-dimensional coordinate due to the characteristic of the figure. Although it is difficult as shown on the side, the characteristics shown in Figure 7 (
As shown in (g), by making the rounded part a function of the curve and calculating the apex, it is possible to define measurement points that are not actually included in three-dimensional coordinates, making highly reliable measurements possible. .

また、丸味部間始点を検出する際には、傾きの変化率を
利用するため、画像の傾きを取り除く事ができるので(
第8図の直線部参照)、隙間、段差の計算時にも測定対
象間の距離計締が行なわれ、画像の傾きは無視される。
In addition, when detecting the starting point between rounded parts, the rate of change in slope is used, so the slope of the image can be removed (
(See the straight line part in FIG. 8), gaps, and steps are also calculated using a distance meter between the objects to be measured, and the inclination of the image is ignored.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る3次元寸法測定装置
によるときは、測定対象物表面に写し出された光切断線
を撮像し、光切断線画像に基づいて3次元座標値を算出
するようにしているので、隙間と段差の値を同時に算出
することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, when using the three-dimensional dimension measuring device according to the present invention, the optical section line projected on the surface of the object to be measured is imaged, and three-dimensional coordinate values are determined based on the optical section line image. Since the values of the gap and the difference in level can be calculated at the same time.

したがって、従来の測定方法に比べて高速測定が可能と
なり、測定時間の短縮化がはかれる。
Therefore, compared to conventional measurement methods, high-speed measurement is possible, and measurement time can be shortened.

また、光切断線画像に基づいて算出された3次元座標か
ら各種測定点を自動認識することができ、この測定点を
基準に段差、隙間の値が計粋されるので、従来のように
測定者間の測定値のバラツキが解消され、高精度の測定
が可能となる。
In addition, various measurement points can be automatically recognized from the three-dimensional coordinates calculated based on the optical section line image, and the values of steps and gaps are calculated based on these measurement points, so measurements can be made as usual. This eliminates the dispersion in measured values between different people, making it possible to perform highly accurate measurements.

寸法演算手段によって算出される隙間および段差のデー
タは、記憶手段に電気的に記憶させることが可能であり
、記憶されたデータは出力手段によって測定者に判断可
能な情報として出力させることが可能であるため、従来
のような測定結果の写し取り作業を解消することができ
る。
The gap and step data calculated by the dimension calculation means can be electrically stored in the storage means, and the stored data can be outputted by the output means as information that can be determined by the measurer. Therefore, the conventional work of copying measurement results can be eliminated.

さらに、遠隔操作手段は、スリット光照射手段および撮
像手段と一体で移動するので、撮像位置を数多く変える
場合でも、装置の制御操作は容易となり、測定作業の能
率の向上がはかれる。
Furthermore, since the remote control means moves together with the slit light irradiation means and the imaging means, even when the imaging position is changed many times, the control operation of the apparatus becomes easy, and the efficiency of measurement work is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る3次元寸法測定装置の概略構成を
示すブロック図、 第2図は第1図の装置における特徴点検出手段近傍の構
成を示すブロック図、 第3図は第1図の装置の全体斜視図、 第4図は第1図の変形例を示す斜視図、第5図は第1図
の別の変形例を示す斜視図、第6図は第5図における遠
隔操作手段の正面図、第7図は第1図の装置により段差
および隙間を求める際の手順を示す特性概念図、 第8図は第1図の装置により測定対象物の丸味開始点を
検出する際の手順を示す特性概念図、第9図は従来にお
ける段差の測定状態を示す正面図、 第10図は従来における段差の測定状態を示す正面図、 である。 11.12・・・・・・測定対象物 13・・・・・・スリット光照射手段 14・・・・・・撮像手段 15・・・・・・多軸支持体 20・・・・・・遠隔操作手段 31・・・・・・座標演算手段 41・・・・・・特徴点検出手段 43・・・・・・形状決定部 44・・・・・・形状関数近似部 51・・・・・・寸法演算手段 61・・・・・・判定手段 71・・・・・・記憶手段 81・・・・・・出力手段 L・・・・・・スリット光
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a three-dimensional dimension measuring device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration near the feature point detection means in the device shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a perspective view showing a modification of FIG. 1, FIG. 5 is a perspective view showing another modification of FIG. 1, and FIG. 6 is a remote control means in FIG. 5. 7 is a characteristic conceptual diagram showing the procedure for determining steps and gaps using the device shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 9 is a front view showing a conventional step measurement state; FIG. 10 is a front view showing a conventional step measurement state. 11.12...Measurement object 13...Slit light irradiation means 14...Imaging means 15...Multi-axis support 20... Remote operation means 31...Coordinate calculation means 41...Feature point detection means 43...Shape determination section 44...Shape function approximation section 51... ...Dimension calculating means 61...Judgment means 71...Storage means 81...Output means L...Slit light

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、測定対象物表面に向けてスリット光を照射するスリ
ット光照射手段と、 前記スリット光により測定対象物表面に写し出された光
切断線を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段からの光切断線像に基づき3次元座標値を
算出する座標演算手段と、 前記3次元座標値の高さ方向の変化率に基づき測定対象
物の形状を決定する形状決定部と、該形状決定部により
特定された領域における形状変化を3次元座標値の変化
に対応する関数で近似させる形状関数近似部とを有し、
前記形状決定部は測定対象物の端点を検出する端点検出
回路と湾曲部分の開始点を検知する丸味部開始検出回路
とから構成され、前記形状関数近似部は、前記形状決定
部からの形状情報を予め設定された曲線関数に近似させ
る曲線近似回路と直線に近似させる直線近似回路とから
構成され、該近似関数に基づき特定領域における形状変
化部を少なくとも1つの特徴点として抽出する特徴点検
出手段と、前記近似された近似関数と前記抽出された特
徴点との相対位置関係を計算し、測定対象物の有する隙
間および段差を算出する寸法演算手段と、前記寸法演算
手段によって算出された隙間値および段差値を記憶する
記憶手段と、 前記記憶手段に記憶されているデータを測定者に判断可
能な情報として出力する出力手段と、前記スリット光照
射手段および撮像手段と一体で移動し、少なくとも装置
の遠隔操作が可能な遠隔操作手段と、 を具備したことを特徴とする3次元寸法測定装置。
[Scope of Claims] 1. A slit light irradiation means for irradiating slit light toward the surface of the object to be measured; an imaging means for imaging a light section line projected on the surface of the object to be measured by the slit light; and the image pickup device. a coordinate calculating unit that calculates a three-dimensional coordinate value based on a light section line image from the unit; a shape determining unit that determines the shape of the object to be measured based on a rate of change in the height direction of the three-dimensional coordinate value; a shape function approximation unit that approximates a shape change in the region specified by the determination unit with a function corresponding to a change in three-dimensional coordinate values;
The shape determining section includes an end point detection circuit that detects the end points of the object to be measured and a rounded part start detection circuit that detects the starting point of a curved part, and the shape function approximation section uses the shape information from the shape determining section. Feature point detection means is comprised of a curve approximation circuit for approximating to a preset curve function and a straight line approximation circuit for approximating to a straight line, and extracts a shape changing part in a specific area as at least one feature point based on the approximation function. and a dimension calculation means for calculating the relative positional relationship between the approximated approximation function and the extracted feature point to calculate gaps and steps of the measurement object, and a gap value calculated by the dimension calculation means. and a storage means for storing the step value; an output means for outputting the data stored in the storage means as information that can be determined by the measurer; A three-dimensional dimension measuring device comprising: a remote control means capable of remote control; and a three-dimensional dimension measuring device.
JP2197732A 1990-07-27 1990-07-27 Three-dimensional size measuring apparatus Pending JPH0484707A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2197732A JPH0484707A (en) 1990-07-27 1990-07-27 Three-dimensional size measuring apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2197732A JPH0484707A (en) 1990-07-27 1990-07-27 Three-dimensional size measuring apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0484707A true JPH0484707A (en) 1992-03-18

Family

ID=16379423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2197732A Pending JPH0484707A (en) 1990-07-27 1990-07-27 Three-dimensional size measuring apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0484707A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0727519A (en) * 1993-07-12 1995-01-27 Olympus Optical Co Ltd Endoscope device
JPH07167628A (en) * 1993-12-14 1995-07-04 Honda Motor Co Ltd Measuring method of clearance and stepped section
WO1996010726A1 (en) * 1994-09-30 1996-04-11 Sintokogio, Ltd. Method of measuring sizes of mold and mold-associated components by laser measuring instrument
WO1997012199A1 (en) * 1995-09-27 1997-04-03 Sintokogio, Ltd. Method of measuring sizes of mold and mold-associated components
JPH11183134A (en) * 1996-12-02 1999-07-09 Espace Ind Controle Sa Method for measuring interval and displacement amount between facing parts
JP2002350127A (en) * 2001-05-29 2002-12-04 Seiko Instruments Inc Method and system for measuring pattern with use of display microscope image
JP2009075136A (en) * 2009-01-13 2009-04-09 Kawasaki Heavy Ind Ltd Bevel measurement system
JP2010145337A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Jett Inc Inspection apparatus using laser displacement sensor
JP2018197741A (en) * 2017-05-23 2018-12-13 韓國電子通信研究院Electronics and Telecommunications Research Institute Shoulder width measurement method and device
CN113238906A (en) * 2021-06-04 2021-08-10 京东方科技集团股份有限公司 Touch performance testing method and system of curved surface display device and electronic equipment

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0727519A (en) * 1993-07-12 1995-01-27 Olympus Optical Co Ltd Endoscope device
JPH07167628A (en) * 1993-12-14 1995-07-04 Honda Motor Co Ltd Measuring method of clearance and stepped section
WO1996010726A1 (en) * 1994-09-30 1996-04-11 Sintokogio, Ltd. Method of measuring sizes of mold and mold-associated components by laser measuring instrument
US5715062A (en) * 1994-09-30 1998-02-03 Sintokogio, Ltd. Method of measuring sizes of mold and mold-associated components by laser measuring instrument
WO1997012199A1 (en) * 1995-09-27 1997-04-03 Sintokogio, Ltd. Method of measuring sizes of mold and mold-associated components
US5771100A (en) * 1995-09-27 1998-06-23 Sintokogio, Ltd. Method of measuring dimension of mold or mold-associated component by laser measuring instrument
JPH11183134A (en) * 1996-12-02 1999-07-09 Espace Ind Controle Sa Method for measuring interval and displacement amount between facing parts
JP2002350127A (en) * 2001-05-29 2002-12-04 Seiko Instruments Inc Method and system for measuring pattern with use of display microscope image
JP2010145337A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Jett Inc Inspection apparatus using laser displacement sensor
JP2009075136A (en) * 2009-01-13 2009-04-09 Kawasaki Heavy Ind Ltd Bevel measurement system
JP2018197741A (en) * 2017-05-23 2018-12-13 韓國電子通信研究院Electronics and Telecommunications Research Institute Shoulder width measurement method and device
CN113238906A (en) * 2021-06-04 2021-08-10 京东方科技集团股份有限公司 Touch performance testing method and system of curved surface display device and electronic equipment
CN113238906B (en) * 2021-06-04 2024-04-05 京东方科技集团股份有限公司 Touch performance test method and system of curved surface display device and electronic equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5129010A (en) System for measuring shapes and dimensions of gaps and flushnesses on three dimensional surfaces of objects
US7502504B2 (en) Three-dimensional visual sensor
JPH06147863A (en) Bending angle detector for bending machine
JPH0484707A (en) Three-dimensional size measuring apparatus
JP2680460B2 (en) Angle measuring device for bending machine
JP2572286B2 (en) 3D shape and size measurement device
JP2624557B2 (en) Angle measuring device for bending machine
JP5294891B2 (en) Image processing method for extracting uneven characters
JP2630844B2 (en) 3D shape and size measurement device
JP2523420B2 (en) Image processing method in optical measuring device
JP3013255B2 (en) Shape measurement method
JP2557650B2 (en) Sample shape measuring device
JPH0814851A (en) Non-contact volume measurement method and device
JP2932418B2 (en) Work position measurement method
JP2929828B2 (en) IC lead inspection method and device
JPH05149727A (en) Three-dimensional shape recognizing device
JPH05215528A (en) Three-dimensional shape measuring apparatus
JPH01406A (en) Sample shape measuring device
JP3018887B2 (en) 3D shape measuring device
JPH0778407B2 (en) Width measuring device
JP2004101215A (en) Track spacing measuring method and track spacing measuring apparatus
JP2879355B2 (en) Shape measurement method
JP2783493B2 (en) Optical gap detection method
JPH10185519A (en) Coil locator
JP4320796B2 (en) Pattern position measuring device