JPH05248830A - ３次元形状測定装置 - Google Patents
３次元形状測定装置Info
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- JPH05248830A JPH05248830A JP4546592A JP4546592A JPH05248830A JP H05248830 A JPH05248830 A JP H05248830A JP 4546592 A JP4546592 A JP 4546592A JP 4546592 A JP4546592 A JP 4546592A JP H05248830 A JPH05248830 A JP H05248830A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スリット光の位置の経時的変化の影響をおさ
えて、精度の高い３次元形状測定ができるようにする。 【構成】 平行ビーム光10をビームスプリッタ3aによっ
て測定用ビーム光11と補正用ビーム光12に分割し、シリ
ンドリカルレンズ4aにより測定用ビーム光11からスリッ
ト光13を発生して被測定物９に照射し、補正用位置検出
装置６により補正用ビーム光12の位置を検出する。測定
時に検出した補正用ビーム光12の位置とキャリブレーシ
ョン時に検出しておいた補正用ビーム光12の位置のずれ
を用いて、キャリブレーションによって得ておいた変換
位置データを測定時の変換位置データに補正し、この測
定時の変換位置データを用いてテレビカメラ5aからの光
切断線14の２次元画像データを３次元形状データに変換
する。
えて、精度の高い３次元形状測定ができるようにする。 【構成】 平行ビーム光10をビームスプリッタ3aによっ
て測定用ビーム光11と補正用ビーム光12に分割し、シリ
ンドリカルレンズ4aにより測定用ビーム光11からスリッ
ト光13を発生して被測定物９に照射し、補正用位置検出
装置６により補正用ビーム光12の位置を検出する。測定
時に検出した補正用ビーム光12の位置とキャリブレーシ
ョン時に検出しておいた補正用ビーム光12の位置のずれ
を用いて、キャリブレーションによって得ておいた変換
位置データを測定時の変換位置データに補正し、この測
定時の変換位置データを用いてテレビカメラ5aからの光
切断線14の２次元画像データを３次元形状データに変換
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光切断法を用いた３
次元形状測定装置、さらに詳しくは、被測定物にスリッ
ト光を照射し、このスリット光が被測定物の表面に当た
って形成される光切断線の２次元画像データを変換位置
データを用いて３次元形状データに変換するようになさ
れた３次元形状測定装置に関する。
次元形状測定装置、さらに詳しくは、被測定物にスリッ
ト光を照射し、このスリット光が被測定物の表面に当た
って形成される光切断線の２次元画像データを変換位置
データを用いて３次元形状データに変換するようになさ
れた３次元形状測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の３次元形状測定装置として、被
測定物にスリット光を照射するスリット光源、被測定物
表面の光切断線を撮像してその２次元画像データを出力
する２次元撮像装置、キャリブレーションによって得ら
れた変換位置データを記憶しておくデータ記憶装置、お
よびこの変換位置データを用いて２次元撮像装置からの
光切断線の２次元画像データを３次元形状データに変換
するデータ処理装置を備えたものが知られている。
測定物にスリット光を照射するスリット光源、被測定物
表面の光切断線を撮像してその２次元画像データを出力
する２次元撮像装置、キャリブレーションによって得ら
れた変換位置データを記憶しておくデータ記憶装置、お
よびこの変換位置データを用いて２次元撮像装置からの
光切断線の２次元画像データを３次元形状データに変換
するデータ処理装置を備えたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】光切断法を用いた３次
元形状測定装置では、スリット光の位置に経時的な微小
変化が生じる。ところが、従来の３次元形状測定装置で
は、スリット光の位置の経時的変化を全く考慮しておら
ず、キャリブレーション時に変換位置データを１回だけ
求めて、これをデータ記憶装置に記憶しておき、以後は
このキャリブレーション時に求めた変換位置データを用
いて２次元画像データから３次元形状データへの変換を
行なっている。このため、キャリブレーションを行なっ
た時点と測定を行なう時点とのスリット光の位置の微小
なずれが測定精度に及ぼす影響が大きく、所望の測定精
度が得られないことがある。
元形状測定装置では、スリット光の位置に経時的な微小
変化が生じる。ところが、従来の３次元形状測定装置で
は、スリット光の位置の経時的変化を全く考慮しておら
ず、キャリブレーション時に変換位置データを１回だけ
求めて、これをデータ記憶装置に記憶しておき、以後は
このキャリブレーション時に求めた変換位置データを用
いて２次元画像データから３次元形状データへの変換を
行なっている。このため、キャリブレーションを行なっ
た時点と測定を行なう時点とのスリット光の位置の微小
なずれが測定精度に及ぼす影響が大きく、所望の測定精
度が得られないことがある。
【０００４】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
スリット光の位置の経時的変化の影響の少ない精度の高
い３次元形状測定装置を提供することにある。
スリット光の位置の経時的変化の影響の少ない精度の高
い３次元形状測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明による３次元形
状測定装置は、被測定物にスリット光を照射し、このス
リット光が被測定物の表面に当たって形成される光切断
線の２次元画像データを変換位置データを用いて３次元
形状データに変換するようになされた３次元形状測定装
置であって、平行ビーム光を発生するビーム光源装置、
このビーム光を測定用ビーム光と補正用ビーム光に分割
するビーム分割装置、この測定用ビーム光からスリット
光を発生して被測定物に照射するスリット光照射装置、
このスリット光が被測定物の表面に当たって形成される
光切断線を撮像してその２次元画像データを出力する２
次元撮像装置、上記補正用ビーム光の位置を検出する補
正用位置検出装置、キャリブレーションによって得られ
た上記変換位置データおよびキャリブレーション時に上
記補正用位置検出装置で検出された補正用ビーム光の位
置を記憶しておくデータ記憶装置、ならびに測定時にこ
のデータ記憶装置に記憶されているキャリブレーション
時の変換位置データとキャリブレーション時の補正用ビ
ーム光の位置および上記補正用位置検出装置で検出され
た測定時の補正用ビーム光の位置を用いて上記２次元撮
像装置からの光切断線の２次元画像データを３次元形状
データに変換するデータ処理装置を備えているものであ
る。
状測定装置は、被測定物にスリット光を照射し、このス
リット光が被測定物の表面に当たって形成される光切断
線の２次元画像データを変換位置データを用いて３次元
形状データに変換するようになされた３次元形状測定装
置であって、平行ビーム光を発生するビーム光源装置、
このビーム光を測定用ビーム光と補正用ビーム光に分割
するビーム分割装置、この測定用ビーム光からスリット
光を発生して被測定物に照射するスリット光照射装置、
このスリット光が被測定物の表面に当たって形成される
光切断線を撮像してその２次元画像データを出力する２
次元撮像装置、上記補正用ビーム光の位置を検出する補
正用位置検出装置、キャリブレーションによって得られ
た上記変換位置データおよびキャリブレーション時に上
記補正用位置検出装置で検出された補正用ビーム光の位
置を記憶しておくデータ記憶装置、ならびに測定時にこ
のデータ記憶装置に記憶されているキャリブレーション
時の変換位置データとキャリブレーション時の補正用ビ
ーム光の位置および上記補正用位置検出装置で検出され
た測定時の補正用ビーム光の位置を用いて上記２次元撮
像装置からの光切断線の２次元画像データを３次元形状
データに変換するデータ処理装置を備えているものであ
る。
【０００６】上記データ処理装置が、上記データ記憶装
置に記憶されているキャリブレーション時の補正用ビー
ム光の位置と上記補正用位置検出装置で検出された測定
時の補正用ビーム光の位置を用いてキャリブレーション
時の変換位置データを測定時の変換位置データに補正す
る補正手段、およびこの測定時の変換位置データを用い
て上記２次元撮像装置からの光切断線の２次元画像デー
タを３次元形状データに変換する変換手段を備えている
ことがある。
置に記憶されているキャリブレーション時の補正用ビー
ム光の位置と上記補正用位置検出装置で検出された測定
時の補正用ビーム光の位置を用いてキャリブレーション
時の変換位置データを測定時の変換位置データに補正す
る補正手段、およびこの測定時の変換位置データを用い
て上記２次元撮像装置からの光切断線の２次元画像デー
タを３次元形状データに変換する変換手段を備えている
ことがある。
【０００７】
【作用】変換位置データの他に、キャリブレーション時
と測定時の補正用ビーム光の位置を用いて、２次元画像
データから３次元形状データへの変換を行なっているの
で、キャリブレーション時と測定時のスリット光の位置
の経時的変化の影響をおさえて、常に安定した測定精度
を得ることができる。
と測定時の補正用ビーム光の位置を用いて、２次元画像
データから３次元形状データへの変換を行なっているの
で、キャリブレーション時と測定時のスリット光の位置
の経時的変化の影響をおさえて、常に安定した測定精度
を得ることができる。
【０００８】
【従来の技術】以下、図面を参照して、この発明の実施
例について説明する。
例について説明する。
【０００９】図１は３次元形状測定装置の全体概略構成
を示しており、この装置は被測定物ステージ(1) 、ビー
ム光源装置(2) 、ビーム分割装置(3) 、スリット光照射
装置(4) 、２次元撮像装置(5) 、補正用位置検出装置
(6) 、データ記憶装置(7) およびデータ処理装置(8) を
備えている。
を示しており、この装置は被測定物ステージ(1) 、ビー
ム光源装置(2) 、ビーム分割装置(3) 、スリット光照射
装置(4) 、２次元撮像装置(5) 、補正用位置検出装置
(6) 、データ記憶装置(7) およびデータ処理装置(8) を
備えている。
【００１０】ステージ(1) は被測定物(9) をのせるため
のものであり、図示しない適当な手段により、互いに直
交する２つの水平方向および垂直方向に移動させられる
とともに、垂直軸を中心に回転させられるようになって
いる。
のものであり、図示しない適当な手段により、互いに直
交する２つの水平方向および垂直方向に移動させられる
とともに、垂直軸を中心に回転させられるようになって
いる。
【００１１】ビーム光源装置(2) は、図示しないＬＤ
（レーザダイオード）などを用いて平行ビーム光(10)を
発生するためのものである。
（レーザダイオード）などを用いて平行ビーム光(10)を
発生するためのものである。
【００１２】ビーム分割装置(3) はビーム光源装置(2)
からのビーム光(10)を測定用ビーム光(11)と補正用ビー
ム光(12)に分割するためのものであり、ビームスプリッ
タ(3a)などを備えている。
からのビーム光(10)を測定用ビーム光(11)と補正用ビー
ム光(12)に分割するためのものであり、ビームスプリッ
タ(3a)などを備えている。
【００１３】スリット光照射装置(4) は測定用ビーム光
(11)からスリット光(13)を発生して被測定物(9) に照射
するためのものであり、シリンドリカルレンズ(4a)など
を備えている。
(11)からスリット光(13)を発生して被測定物(9) に照射
するためのものであり、シリンドリカルレンズ(4a)など
を備えている。
【００１４】２次元撮像装置(5) はスリット光(13)が被
測定物(9) の表面に当たって形成される光切断線(14)を
撮像してその２次元画像データをデータ処理装置(8) に
出力するためのものであり、２次元撮像素子を有するテ
レビカメラ(5a)などを備えている。
測定物(9) の表面に当たって形成される光切断線(14)を
撮像してその２次元画像データをデータ処理装置(8) に
出力するためのものであり、２次元撮像素子を有するテ
レビカメラ(5a)などを備えている。
【００１５】補正用位置検出装置(6) は、キャリブレー
ション時と測定時に補正用ビーム光(12)の２次元位置を
検出するためのものである。
ション時と測定時に補正用ビーム光(12)の２次元位置を
検出するためのものである。
【００１６】データ記憶装置(7) は、補正用位置検出装
置(6) で検出されたキャリブレーション時の補正用ビー
ム光(12)の位置およびキャリブレーションによって得ら
れた変換位置データを記憶しておくためのものであり、
たとえばマイクロコンピュータ（マイコン）のメモリに
よって構成されている。
置(6) で検出されたキャリブレーション時の補正用ビー
ム光(12)の位置およびキャリブレーションによって得ら
れた変換位置データを記憶しておくためのものであり、
たとえばマイクロコンピュータ（マイコン）のメモリに
よって構成されている。
【００１７】データ処理装置(8) は、データ記憶装置
(7) の内容および測定時の補正用位置検出装置(6) の出
力を用いてテレビカメラ(5a)からの光切断線(14)の２次
元画像データを３次元形状データに変換するためのもの
である。この装置(8) はたとえばマイコンによって構成
され、補正手段(8a)と変換手段(8b)を備えている。
(7) の内容および測定時の補正用位置検出装置(6) の出
力を用いてテレビカメラ(5a)からの光切断線(14)の２次
元画像データを３次元形状データに変換するためのもの
である。この装置(8) はたとえばマイコンによって構成
され、補正手段(8a)と変換手段(8b)を備えている。
【００１８】上記の３次元形状測定装置において、測定
に先立ち、従来と同様に、キャリブレーションが行なわ
れて、テレビカメラ(5a)からの２次元画像データを３次
元データに変換するための変換位置データ（キャリブレ
ーション時変換位置データ）が求められ、これがデータ
記憶装置(7) に記憶される。同時に、補正用位置検出装
置(6) の出力からキャリブレーション時の補正用ビーム
光(12)の位置（キャリブレーション時補正用ビーム光位
置）が求められ、これもデータ記憶装置(7) に記憶され
る。
に先立ち、従来と同様に、キャリブレーションが行なわ
れて、テレビカメラ(5a)からの２次元画像データを３次
元データに変換するための変換位置データ（キャリブレ
ーション時変換位置データ）が求められ、これがデータ
記憶装置(7) に記憶される。同時に、補正用位置検出装
置(6) の出力からキャリブレーション時の補正用ビーム
光(12)の位置（キャリブレーション時補正用ビーム光位
置）が求められ、これもデータ記憶装置(7) に記憶され
る。
【００１９】キャリブレーションが終了すると、測定が
開始され、テレビカメラ(5a)で撮像された光切断線(14)
の２次元画像データがデータ処理装置(8) に送られ、後
述するように、この光切断線(14)の２次元画像データが
３次元形状データに変換される。そして、被測定物(9)
の移動、回転を行ないながら、このような操作を繰返す
ことにより、被測定物(9) の３次元形状が測定される。
開始され、テレビカメラ(5a)で撮像された光切断線(14)
の２次元画像データがデータ処理装置(8) に送られ、後
述するように、この光切断線(14)の２次元画像データが
３次元形状データに変換される。そして、被測定物(9)
の移動、回転を行ないながら、このような操作を繰返す
ことにより、被測定物(9) の３次元形状が測定される。
【００２０】データ処理装置(8) は、テレビカメラ(5a)
が被測定物(9) の光切断線(14)を１回撮像するたびに、
次のようにして、テレビカメラ(5a)からの２次元画像デ
ータを３次元形状データに変換する。まず、テレビカメ
ラ(5a)から光切断線(14)の２次元画像データが送られて
くると、これを変換手段(8b)によって記憶する。一方、
テレビカメラ(5a)から光切断線(14)の２次元画像データ
が送られてくるたびに、補正手段(8a)により、補正用位
置検出装置(6) の出力から測定時の補正用ビーム光(12)
の位置（測定時補正用ビーム光位置）を求め、これとデ
ータ記憶装置(7) に記憶されているキャリブレーション
時補正用ビーム光位置とのずれ（補正用ビーム光位置ず
れ）の方向および量を求め、この補正用ビーム光位置ず
れの方向および量を用いて、データ記憶装置(7) に記憶
されているキャリブレーション時変換位置データを測定
時の変換位置データ（測定時変換位置データ）に補正す
る。そして、変換手段(8b)により、この測定時変換位置
データを用いて、テレビカメラ(5a)から送られてきた光
切断線(14)の２次元画像データを３次元形状データに変
換する。
が被測定物(9) の光切断線(14)を１回撮像するたびに、
次のようにして、テレビカメラ(5a)からの２次元画像デ
ータを３次元形状データに変換する。まず、テレビカメ
ラ(5a)から光切断線(14)の２次元画像データが送られて
くると、これを変換手段(8b)によって記憶する。一方、
テレビカメラ(5a)から光切断線(14)の２次元画像データ
が送られてくるたびに、補正手段(8a)により、補正用位
置検出装置(6) の出力から測定時の補正用ビーム光(12)
の位置（測定時補正用ビーム光位置）を求め、これとデ
ータ記憶装置(7) に記憶されているキャリブレーション
時補正用ビーム光位置とのずれ（補正用ビーム光位置ず
れ）の方向および量を求め、この補正用ビーム光位置ず
れの方向および量を用いて、データ記憶装置(7) に記憶
されているキャリブレーション時変換位置データを測定
時の変換位置データ（測定時変換位置データ）に補正す
る。そして、変換手段(8b)により、この測定時変換位置
データを用いて、テレビカメラ(5a)から送られてきた光
切断線(14)の２次元画像データを３次元形状データに変
換する。
【００２１】上記の測定時変換位置データは、補正用ビ
ーム光位置ずれの方向および量に合わせて、キャリブレ
ーション時変換位置データを補正したものであり、これ
を用いて従来と同様に光切断線(14)の２次元画像データ
を３次元形状データに変換することができる。また、補
正用ビーム光(12)のずれの方向および量は測定用ビーム
光(11)すなわちスリット光(13)のずれの方向および量と
対応しており、上記のようにして補正した測定時変換位
置データは、測定時のずれた状態のスリット光(13)に対
応した変換位置データとなっており、これを用いて変換
を行なうことにより、スリット光(13)の位置の経時的変
化の影響の少ない精度の高い測定を行なうことができ
る。
ーム光位置ずれの方向および量に合わせて、キャリブレ
ーション時変換位置データを補正したものであり、これ
を用いて従来と同様に光切断線(14)の２次元画像データ
を３次元形状データに変換することができる。また、補
正用ビーム光(12)のずれの方向および量は測定用ビーム
光(11)すなわちスリット光(13)のずれの方向および量と
対応しており、上記のようにして補正した測定時変換位
置データは、測定時のずれた状態のスリット光(13)に対
応した変換位置データとなっており、これを用いて変換
を行なうことにより、スリット光(13)の位置の経時的変
化の影響の少ない精度の高い測定を行なうことができ
る。
【００２２】
【発明の効果】この発明の３次元形状測定装置によれ
ば、上述のように、スリット光の位置の経時的変化の影
響をおさえることができ、したがって、精度の高い３次
元形状測定ができる。
ば、上述のように、スリット光の位置の経時的変化の影
響をおさえることができ、したがって、精度の高い３次
元形状測定ができる。
【図１】この発明の実施例を示す３次元形状測定装置の
概略構成図である。
概略構成図である。
(1) 被測定物ステージ (2) ビーム光源装置 (3) ビーム分割装置 (3a) ビームスプリッタ (4) スリット光照射装置 (4a) シリンドリカルレンズ (5) ２次元撮像装置 (5a) テレビカメラ (6) 補正用位置検出装置 (7) データ記憶装置 (8) データ処理装置 (8a) 補正手段 (8b) 変換手段 (9) 被測定物 (10) 平行ビーム光 (11) 測定用ビーム光 (12) 補正用ビーム光 (13) スリット光 (14) 光切断線
Claims (2)
- 【請求項１】被測定物にスリット光を照射し、このスリ
ット光が被測定物の表面に当たって形成される光切断線
の２次元画像データを変換位置データを用いて３次元形
状データに変換するようになされた３次元形状測定装置
であって、 平行ビーム光を発生するビーム光源装置、このビーム光
を測定用ビーム光と補正用ビーム光に分割するビーム分
割装置、この測定用ビーム光からスリット光を発生して
被測定物に照射するスリット光照射装置、このスリット
光が被測定物の表面に当たって形成される光切断線を撮
像してその２次元画像データを出力する２次元撮像装
置、上記補正用ビーム光の位置を検出する補正用位置検
出装置、キャリブレーションによって得られた上記変換
位置データおよびキャリブレーション時に上記補正用位
置検出装置で検出された補正用ビーム光の位置を記憶し
ておくデータ記憶装置、ならびに測定時にこのデータ記
憶装置に記憶されているキャリブレーション時の変換位
置データとキャリブレーション時の補正用ビーム光の位
置および上記補正用位置検出装置で検出された測定時の
補正用ビーム光の位置を用いて上記２次元撮像装置から
の光切断線の２次元画像データを３次元形状データに変
換するデータ処理装置を備えている３次元形状測定装
置。 - 【請求項２】上記データ処理装置が、上記データ記憶装
置に記憶されているキャリブレーション時の補正用ビー
ム光の位置と上記補正用位置検出装置で検出された測定
時の補正用ビーム光の位置を用いてキャリブレーション
時の変換位置データを測定時の変換位置データに補正す
る補正手段、およびこの測定時の変換位置データを用い
て上記２次元撮像装置からの光切断線の２次元画像デー
タを３次元形状データに変換する変換手段を備えている
請求項１の３次元形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4546592A JPH05248830A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | ３次元形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4546592A JPH05248830A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | ３次元形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05248830A true JPH05248830A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=12720127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4546592A Withdrawn JPH05248830A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | ３次元形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05248830A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013040848A (ja) * | 2011-08-15 | 2013-02-28 | Canon Inc | 三次元計測装置、三次元計測方法およびプログラム |
| CN103411557A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-11-27 | 哈尔滨工业大学 | 阵列照明的角谱扫描准共焦环形微结构测量装置与方法 |
| US9599462B2 (en) | 2013-11-25 | 2017-03-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Three-dimensional shape measurement apparatus and control method thereof |
-
1992
- 1992-03-03 JP JP4546592A patent/JPH05248830A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013040848A (ja) * | 2011-08-15 | 2013-02-28 | Canon Inc | 三次元計測装置、三次元計測方法およびプログラム |
| US9147247B2 (en) | 2011-08-15 | 2015-09-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Three-dimensional measurement apparatus, three-dimensional measurement method, and storage medium |
| CN103411557A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-11-27 | 哈尔滨工业大学 | 阵列照明的角谱扫描准共焦环形微结构测量装置与方法 |
| US9599462B2 (en) | 2013-11-25 | 2017-03-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Three-dimensional shape measurement apparatus and control method thereof |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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