JPH05332736A - 三次元形状測定方法 - Google Patents
三次元形状測定方法Info
- Publication number
- JPH05332736A JPH05332736A JP18428392A JP18428392A JPH05332736A JP H05332736 A JPH05332736 A JP H05332736A JP 18428392 A JP18428392 A JP 18428392A JP 18428392 A JP18428392 A JP 18428392A JP H05332736 A JPH05332736 A JP H05332736A
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光反射による三次元形状測定において、被測
定物面の傾斜等によって影響されることを少なくし、測
定誤差をなくして精密測定ができるようにするものであ
る。 【構成】 三次元形状の被測定物６にレーザー発振器１
の出力する光ビームを照射し、反射光を光位置検出器３
で検出して三次元形状の測定を行なうものにおいて、前
記被測定物の表面をダル加工とか微細粉末の塗着により
凹凸する粗面化の処理を行なう。
定物面の傾斜等によって影響されることを少なくし、測
定誤差をなくして精密測定ができるようにするものであ
る。 【構成】 三次元形状の被測定物６にレーザー発振器１
の出力する光ビームを照射し、反射光を光位置検出器３
で検出して三次元形状の測定を行なうものにおいて、前
記被測定物の表面をダル加工とか微細粉末の塗着により
凹凸する粗面化の処理を行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は三次元測定方法に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、三次元形状測定に三角測量法によ
り反射光の光スポット位置を光位置検出器のＰＳＤやＣ
ＣＤで検出して変位を測定することが知られている。こ
れは図２に示す如く、反射面Ｓの変位ｘにより光位置検
出器上を反射光のスポットが移動ｙするので、このｙ位
置を検出して変位ｘを測定することが三角測量の原理で
ある。この場合、投光系と受光系とが異なる二軸光学系
を形成しているために、反射面の傾向き、形状等による
影響が大きくなり、これが測定誤差となって現われる欠
点がある。即ち、図３のように被測定面が傾斜面Ｓ１で
あると、この反射光が他の面Ｓ２で２次反射した光が１
次反射光と同時に光検出器の他の位置ｙ１，ｙ２に入力
するようになる。この位置ｙ１，ｙ２に同時に光が入射
すると、光検出器は位置ｙ１とｙ２の中間位置に反射光
が検出されたように演算処理され、真の位置ｙ１からず
れた検出が行なわれ、測定誤差を生ずることになる。
り反射光の光スポット位置を光位置検出器のＰＳＤやＣ
ＣＤで検出して変位を測定することが知られている。こ
れは図２に示す如く、反射面Ｓの変位ｘにより光位置検
出器上を反射光のスポットが移動ｙするので、このｙ位
置を検出して変位ｘを測定することが三角測量の原理で
ある。この場合、投光系と受光系とが異なる二軸光学系
を形成しているために、反射面の傾向き、形状等による
影響が大きくなり、これが測定誤差となって現われる欠
点がある。即ち、図３のように被測定面が傾斜面Ｓ１で
あると、この反射光が他の面Ｓ２で２次反射した光が１
次反射光と同時に光検出器の他の位置ｙ１，ｙ２に入力
するようになる。この位置ｙ１，ｙ２に同時に光が入射
すると、光検出器は位置ｙ１とｙ２の中間位置に反射光
が検出されたように演算処理され、真の位置ｙ１からず
れた検出が行なわれ、測定誤差を生ずることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
被測定面の傾斜等によって影響されることを少なくし、
測定誤差をなくして精密測定ができるようにするもので
ある。
被測定面の傾斜等によって影響されることを少なくし、
測定誤差をなくして精密測定ができるようにするもので
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】光照射したときの反射を
検出するものにおいて、モデル等の被測定物の表面をダ
ル加工等して凹凸する粗面化処理をしたことを特徴とす
る。
検出するものにおいて、モデル等の被測定物の表面をダ
ル加工等して凹凸する粗面化処理をしたことを特徴とす
る。
【０００５】
【作用】本発明は前記のように、被測定物の表面をダル
加工等して、表面を凹凸する粗面に表面処理したから、
ここに照射された光反射光が反射効率が悪いため光量が
急激に減衰して、したがって反射を繰返した２次、３次
反射光の光位置検出器による検出出力が著しく低下し、
１次反射光の検出感度が向上するため、測定精度が向上
するようになる。
加工等して、表面を凹凸する粗面に表面処理したから、
ここに照射された光反射光が反射効率が悪いため光量が
急激に減衰して、したがって反射を繰返した２次、３次
反射光の光位置検出器による検出出力が著しく低下し、
１次反射光の検出感度が向上するため、測定精度が向上
するようになる。
【０００６】
【実施例】以下、図面の一実施例により本発明を説明す
る。図１において、１はレーザー発振する半導体レーザ
ー、２はレーザービームの照射レンズで、これらによ
り、照射系を構成する。３は反射光のスポット位置を検
出する光位置検出器、４は受光レンズで、これらにより
受光系を構成する。この照射系と受光系は所定の角度を
有する二軸光軸上に設けられ、全体がヘッド５に収納さ
れる。６は非接触で形状測定する被測定物で、Ｘ，Ｙ送
りテーブル７に固定されている。８，９，１０は各Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸の駆動モータ、１１は各軸モータを自動
制御するＮＣ制御装置、１２は演算処理装置で、検出器
３の信号とＮＣ制御装置１１の位置情報により三次元形
状信号を演算する。１３は演算出力を記録するプリンタ
ーである。
る。図１において、１はレーザー発振する半導体レーザ
ー、２はレーザービームの照射レンズで、これらによ
り、照射系を構成する。３は反射光のスポット位置を検
出する光位置検出器、４は受光レンズで、これらにより
受光系を構成する。この照射系と受光系は所定の角度を
有する二軸光軸上に設けられ、全体がヘッド５に収納さ
れる。６は非接触で形状測定する被測定物で、Ｘ，Ｙ送
りテーブル７に固定されている。８，９，１０は各Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸の駆動モータ、１１は各軸モータを自動
制御するＮＣ制御装置、１２は演算処理装置で、検出器
３の信号とＮＣ制御装置１１の位置情報により三次元形
状信号を演算する。１３は演算出力を記録するプリンタ
ーである。
【０００７】被測定物６の表面はダル加工によって粗面
化し艶消し表面処理をする。このダル加工にはショット
ブラストとかレーザービーム照射を利用する。例えば、
ショットブラストはＳｉＣ，ＳｉＯ２，ＺｎＯ，Ａｌ２
Ｏ３等の２〜５μｍφ粒子をノズルから１〜２マッハで
噴射し、被処理体に衝突されることによって、被処理体
表面に径が２〜１０μｍ、深さ１〜５μｍ程度の凹凸を
全面に形成する。これは１０６ｗ／ｃｍ２以上のパワー
密度のレーザービームをパルス的に衝撃照射することで
も同様に粗面化処理することができる。又、ダル加工以
外にはＴｉＯ２等の１〜２μｍφの微粒子を被処理体表
面に塗布し接着することによっても粗面化処理すること
ができる。
化し艶消し表面処理をする。このダル加工にはショット
ブラストとかレーザービーム照射を利用する。例えば、
ショットブラストはＳｉＣ，ＳｉＯ２，ＺｎＯ，Ａｌ２
Ｏ３等の２〜５μｍφ粒子をノズルから１〜２マッハで
噴射し、被処理体に衝突されることによって、被処理体
表面に径が２〜１０μｍ、深さ１〜５μｍ程度の凹凸を
全面に形成する。これは１０６ｗ／ｃｍ２以上のパワー
密度のレーザービームをパルス的に衝撃照射することで
も同様に粗面化処理することができる。又、ダル加工以
外にはＴｉＯ２等の１〜２μｍφの微粒子を被処理体表
面に塗布し接着することによっても粗面化処理すること
ができる。
【０００８】以上のようにして表面処理された被測定物
６に、半導体レーザー１によって発振させたレーザービ
ームをレンズ２を通して被測定物の１点に集光照射す
る。この光照射により被測定物６で反射した光のうち、
照射軸と異なる所要の角度に設けた受光軸方向の反射光
はレンズ４で集束して光検出器３に光スポットを入射す
る。この場合、被測定物６の表面がダル加工によって粗
面に処理されているから、鏡面体に比べて反射率が悪
く、前記照射レンズ２による照射スポット以外の面で２
次乃至３次反射する光は光量の減衰が激しく、光検出器
３に到達しないか、無視できる程度のものとなり、した
がって光検出器３では被測定物６からの１次反射光のみ
が検出されるようになり、この検出信号が演算回路１２
に供給されて処理される。演算処理回路１２は光検出器
３の検出信号をＡ−Ｄ変換したデジタル信号をＣＰＵで
リニア補正や平均処理などを行ない、この処理されたデ
ータをメモリすると共にＮＣ制御用地１１からの測定点
のＸ，Ｙ平面上の位置情報とで三次元形状信号を演算処
理する。この演算出力はプリンタ１３によってプリント
アウトされる。
６に、半導体レーザー１によって発振させたレーザービ
ームをレンズ２を通して被測定物の１点に集光照射す
る。この光照射により被測定物６で反射した光のうち、
照射軸と異なる所要の角度に設けた受光軸方向の反射光
はレンズ４で集束して光検出器３に光スポットを入射す
る。この場合、被測定物６の表面がダル加工によって粗
面に処理されているから、鏡面体に比べて反射率が悪
く、前記照射レンズ２による照射スポット以外の面で２
次乃至３次反射する光は光量の減衰が激しく、光検出器
３に到達しないか、無視できる程度のものとなり、した
がって光検出器３では被測定物６からの１次反射光のみ
が検出されるようになり、この検出信号が演算回路１２
に供給されて処理される。演算処理回路１２は光検出器
３の検出信号をＡ−Ｄ変換したデジタル信号をＣＰＵで
リニア補正や平均処理などを行ない、この処理されたデ
ータをメモリすると共にＮＣ制御用地１１からの測定点
のＸ，Ｙ平面上の位置情報とで三次元形状信号を演算処
理する。この演算出力はプリンタ１３によってプリント
アウトされる。
【０００９】このように被測定物６の表面をダル加工し
て微細な凹凸粗面に表面処理して光の反射率を低下させ
たから、２次、３次反射する反射光量は急激に減衰して
光位置検出器３に検出されないようになり、測定誤差を
少なくして精度の良い測定を行なうことができる。被測
定物６の測定点はＸ軸モータ８、Ｙ軸モータ９の駆動に
より被測定物６の測定点を順次移動走査しながら測定を
繰返し、被測定物６の測定点のＺ軸方向深さが変化する
と光検出器３の光スポット位置が変化することによって
三角測定法の原理によりＺ軸位置が検出され、これとＸ
軸及びＹ軸平面の走査位置との関連で三次元形状信号が
演算出力するものである。この三角測量はＣＣＤを用い
てモデル全体を一度に検出して位置座標を求める方式に
比べて、モデルの各点をスキャンして検出するから、測
定速度は分単位と遅くなるが、測定精度がμｍオーダー
の高精度の測定ができる。しかも傾斜面等の検出も前記
のように２次、３次反射する反射光量の減衰によって不
安定性を除去し測定誤差をなくして測定精度を高めるこ
とが可能となる。
て微細な凹凸粗面に表面処理して光の反射率を低下させ
たから、２次、３次反射する反射光量は急激に減衰して
光位置検出器３に検出されないようになり、測定誤差を
少なくして精度の良い測定を行なうことができる。被測
定物６の測定点はＸ軸モータ８、Ｙ軸モータ９の駆動に
より被測定物６の測定点を順次移動走査しながら測定を
繰返し、被測定物６の測定点のＺ軸方向深さが変化する
と光検出器３の光スポット位置が変化することによって
三角測定法の原理によりＺ軸位置が検出され、これとＸ
軸及びＹ軸平面の走査位置との関連で三次元形状信号が
演算出力するものである。この三角測量はＣＣＤを用い
てモデル全体を一度に検出して位置座標を求める方式に
比べて、モデルの各点をスキャンして検出するから、測
定速度は分単位と遅くなるが、測定精度がμｍオーダー
の高精度の測定ができる。しかも傾斜面等の検出も前記
のように２次、３次反射する反射光量の減衰によって不
安定性を除去し測定誤差をなくして測定精度を高めるこ
とが可能となる。
【００１０】次に実験例を説明すると、被測定物を石膏
（肌色）によりモデルを作り、このモデルにダル加工し
て深さ５μｍ程度の凹凸を形成して粗面化したものと、
ＴｉＯ２の約３μφ粒子を塗着したものとを用い、全く
表面処理しない平滑面モデルとの比較テストを行なった
とき表１の測定結果が得られた。
（肌色）によりモデルを作り、このモデルにダル加工し
て深さ５μｍ程度の凹凸を形成して粗面化したものと、
ＴｉＯ２の約３μφ粒子を塗着したものとを用い、全く
表面処理しない平滑面モデルとの比較テストを行なった
とき表１の測定結果が得られた。
【００１１】
【表１】
【００１２】尚、形状測定には８６５６Åのレーザーを
用いて三角測量法により測定した。モデルは、平面とこ
れに続いて角度９８゜の傾斜面を有し、レーザービーム
の照射点を平面上の０．５ｍｍの位置の斜面に設定して
測定したものである。測定真値は６．７５５ｍｍであっ
た。これに対してモデルの表面処理をしないものは、２
回の測定値が各々６．７９８ｍｍ，６．８８１ｍｍで、
誤差は０．０４３〜０．１２６ｍｍであった。これを本
発明により表面処理をしたものでは、５μｍの粗さにし
たものでは６．７５８ｍｍ，６．７５９ｍｍ、又、３μ
φＴｉＯ２塗着したものは６．７５７ｍｍ，６．７５８
ｍｍで、測定誤差は０．００２〜０．００４ｍｍであっ
た。この表面処理により測定精度を１桁高めることがで
きた。尚、光位置検出器にはライン上に検出素子を有す
るＰＳＤ、平面上のＣＣＤ等が利用できる。
用いて三角測量法により測定した。モデルは、平面とこ
れに続いて角度９８゜の傾斜面を有し、レーザービーム
の照射点を平面上の０．５ｍｍの位置の斜面に設定して
測定したものである。測定真値は６．７５５ｍｍであっ
た。これに対してモデルの表面処理をしないものは、２
回の測定値が各々６．７９８ｍｍ，６．８８１ｍｍで、
誤差は０．０４３〜０．１２６ｍｍであった。これを本
発明により表面処理をしたものでは、５μｍの粗さにし
たものでは６．７５８ｍｍ，６．７５９ｍｍ、又、３μ
φＴｉＯ２塗着したものは６．７５７ｍｍ，６．７５８
ｍｍで、測定誤差は０．００２〜０．００４ｍｍであっ
た。この表面処理により測定精度を１桁高めることがで
きた。尚、光位置検出器にはライン上に検出素子を有す
るＰＳＤ、平面上のＣＣＤ等が利用できる。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本発明は、被測定物の表面
をダル加工等して表面を凹凸する粗面に表面処理したか
ら、ここに照射された光反射光が反射効率が悪いため光
量が急激に減衰して、したがって反射を繰返した２次、
３次反射光の光位置検出器による検出出力が著しく低下
し、１次反射光の検出感度が向上するため測定精度が向
上するようになる。
をダル加工等して表面を凹凸する粗面に表面処理したか
ら、ここに照射された光反射光が反射効率が悪いため光
量が急激に減衰して、したがって反射を繰返した２次、
３次反射光の光位置検出器による検出出力が著しく低下
し、１次反射光の検出感度が向上するため測定精度が向
上するようになる。
【図１】本発明の一実施例説明図。
【図２】三角測量法の測定原理図。
【図３】従来例の説明図。
１ レーザー発振器 ２，４ レンズ ３ 光位置検出器 ６ 被測定物 ７ Ｘ，Ｙテーブル ８，９，１０ モータ １１ ＮＣ制御装置 １２ 演算処理装置
Claims (1)
- 【請求項１】 三次元形状の被測定物に光ビームを照射
したときの反射光を検出して形状測定する方法におい
て、前記被測定物の表面を凹凸する粗面化の処理をした
ことを特徴とする三次元形状測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18428392A JPH05332736A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 三次元形状測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18428392A JPH05332736A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 三次元形状測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332736A true JPH05332736A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=16150615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18428392A Pending JPH05332736A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 三次元形状測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05332736A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218876A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Nhk Spring Co Ltd | 金属部材、位置検出装置、駆動装置、物体検出装置および金属部材の加工方法 |
| JP2015074084A (ja) * | 2013-10-08 | 2015-04-20 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅＢｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 自動サンディングシステム |
| JP5978338B1 (ja) * | 2015-03-16 | 2016-08-24 | 日本碍子株式会社 | 製品を生産する方法及び立体形状を測定する方法 |
| CN110411377A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-11-05 | 湖北光安伦科技有限公司 | 一种直角检测调节系统及方法 |
-
1992
- 1992-06-02 JP JP18428392A patent/JPH05332736A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218876A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Nhk Spring Co Ltd | 金属部材、位置検出装置、駆動装置、物体検出装置および金属部材の加工方法 |
| JP2015074084A (ja) * | 2013-10-08 | 2015-04-20 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅＢｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 自動サンディングシステム |
| JP5978338B1 (ja) * | 2015-03-16 | 2016-08-24 | 日本碍子株式会社 | 製品を生産する方法及び立体形状を測定する方法 |
| JP2016173242A (ja) * | 2015-03-16 | 2016-09-29 | 日本碍子株式会社 | 製品を生産する方法及び立体形状を測定する方法 |
| CN110411377A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-11-05 | 湖北光安伦科技有限公司 | 一种直角检测调节系统及方法 |
| CN110411377B (zh) * | 2019-06-11 | 2021-09-28 | 湖北光安伦芯片有限公司 | 一种直角检测调节系统及方法 |
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