JPH05332750A - 照準方法 - Google Patents
照準方法Info
- Publication number
- JPH05332750A JPH05332750A JP16216292A JP16216292A JPH05332750A JP H05332750 A JPH05332750 A JP H05332750A JP 16216292 A JP16216292 A JP 16216292A JP 16216292 A JP16216292 A JP 16216292A JP H05332750 A JPH05332750 A JP H05332750A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- camera
- fzp
- pattern
- equation
- circle
- 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
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 物体Ａの表面に描いた円形Ｂの中心点Ｏに、
２枚の同一パターンのＦＺＰ（フレネルゾーンパター
ン）１０，１１を所定の距離だけ平行に離したＦＺＰプ
レート２の中心点Ｏ’を一致させ、カメラ２でＦＺＰプ
レート２にできるモアレ縞１２を画像として取り出し、
モアレ縞１２が直線状になったときのカメラ２に写るｘ
軸方向およびｙ軸方向の第１極大透過率を示す輪帯の半
径から、カメラ２と一方のＦＺＰ１０との間の距離、お
よびカメラ２の光軸とパターン面と直交する軸とパター
ン面上で直交するｘ，ｙ方向成分のずれ角を検出する。 【効果】 物体表面から離れた位置で正確に、物体表面
に描かれた円形の中心軸の方向を検出することができ
る。
２枚の同一パターンのＦＺＰ（フレネルゾーンパター
ン）１０，１１を所定の距離だけ平行に離したＦＺＰプ
レート２の中心点Ｏ’を一致させ、カメラ２でＦＺＰプ
レート２にできるモアレ縞１２を画像として取り出し、
モアレ縞１２が直線状になったときのカメラ２に写るｘ
軸方向およびｙ軸方向の第１極大透過率を示す輪帯の半
径から、カメラ２と一方のＦＺＰ１０との間の距離、お
よびカメラ２の光軸とパターン面と直交する軸とパター
ン面上で直交するｘ，ｙ方向成分のずれ角を検出する。 【効果】 物体表面から離れた位置で正確に、物体表面
に描かれた円形の中心軸の方向を検出することができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体表面に描かれた円
形の中心軸の方向を検出する照準方法に関する。
形の中心軸の方向を検出する照準方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、物体表面に描かれた円形の中心軸
の方向を検出する場合、円の大きさ、歪みから距離や傾
斜を求めていた。
の方向を検出する場合、円の大きさ、歪みから距離や傾
斜を求めていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、物体表面が
僅かに曲面となっているような場合、上記方法では、物
体表面に描かれた円形の中心軸の方向の十分な検出精度
が期待できないという欠点があった。本発明は、物体表
面から離れた位置で正確に、物体表面に描かれた円形の
中心軸の方向を検出する照準方法を提供することを目的
とするものである。
僅かに曲面となっているような場合、上記方法では、物
体表面に描かれた円形の中心軸の方向の十分な検出精度
が期待できないという欠点があった。本発明は、物体表
面から離れた位置で正確に、物体表面に描かれた円形の
中心軸の方向を検出する照準方法を提供することを目的
とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、物体表面に描
かれた円形の中心軸の方向を検出する照準方法におい
て、前記円形の中心点に、２枚の同一パターンのフレネ
ルゾーンパターンを所定の距離だけ平行に離したフレネ
ルゾーンパターンプレートの中心点を一致させ、カメラ
で前記フレネルゾーンパターンプレートにできるモアレ
縞を画像として取り出し、前記カメラに直線状に写る前
記モアレ縞の空間周波数から、前記カメラと一方の前記
フレネルゾーンパターンとの間の距離、および前記カメ
ラの光軸とパターン面と直交する軸とパターン面上で直
交するｘ，ｙ方向成分のずれ角を検出するものである。
かれた円形の中心軸の方向を検出する照準方法におい
て、前記円形の中心点に、２枚の同一パターンのフレネ
ルゾーンパターンを所定の距離だけ平行に離したフレネ
ルゾーンパターンプレートの中心点を一致させ、カメラ
で前記フレネルゾーンパターンプレートにできるモアレ
縞を画像として取り出し、前記カメラに直線状に写る前
記モアレ縞の空間周波数から、前記カメラと一方の前記
フレネルゾーンパターンとの間の距離、および前記カメ
ラの光軸とパターン面と直交する軸とパターン面上で直
交するｘ，ｙ方向成分のずれ角を検出するものである。
【０００５】
【作用】フレネルゾーンパターンプレートによって生じ
るモアレ縞は、カメラで見る２枚のフレネルゾーンパタ
ーンのずれの空間周波数に対応し、ずれが大きいほどモ
アレ縞のピッチが細かく、ずれが小さいほどモアレ縞の
ピッチは大きくなる。その周波数成分を分析することに
より円形の中心軸の方向を求めるものである。
るモアレ縞は、カメラで見る２枚のフレネルゾーンパタ
ーンのずれの空間周波数に対応し、ずれが大きいほどモ
アレ縞のピッチが細かく、ずれが小さいほどモアレ縞の
ピッチは大きくなる。その周波数成分を分析することに
より円形の中心軸の方向を求めるものである。
【０００６】
【実施例】本発明を図に示す実施例について説明する。
図１は本発明の実施例を示す斜視図で、図１（ａ）に示
すような物体Ａの表面に、円形Ｂが描かれた場合の、円
形Ｂの中心軸Ｃの方向を検出し、照準を定める方法につ
いて説明する。まず、２枚の同一パターンのフレネルゾ
ーンパターン（以下、ＦＺＰという）１０、１１を距離
ｄだけ平行に離したフレネルゾーンパターンプレート
（以下、ＦＺＰプレートという）を用意する。ＦＺＰプ
レートは、厚さｄのガラスの表裏にＦＺＰを貼り付けた
ものでも良い。図１（ａ）に示した円形Ｂの中心点Ｏを
求め、このＦＺＰプレート１の中心点Ｏ’とを一致させ
て、図１（ｂ）に示すように、物体Ａの表面にＦＺＰプ
レート１を貼り付ける。このＦＺＰプレート１を離れた
位置からビデオ画像として取り出すカメラ２によって、
ビデオ受像機３に表示して見ると、２枚のＦＺＰ１０、
１１によって生じるモアレ縞１２が観測できる。このモ
アレ縞１２は２枚のＦＺＰのずれの空間周波数に対応
し、ずれが大きいほどモアレ縞１２のピッチが細かく、
ずれが小さいほどモアレ縞１２のピッチは大きくなる。
このモアレ縞１２のピッチから円形Ｂの中心軸Ｃの方向
を検出する方法の原理を以下に説明する。まず、カメラ
２から一方のＦＺＰ１０までの距離をＬとし、カメラ２
の光軸ＤとＦＺＰ１０のパターン面と直交する中心軸Ｃ
とのずれ角をθとし、図２に示すように、パターン面上
で直交するｘ，ｙ方向成分のずれ角をθx ，θy とす
る。また、カメラ２から見た一方のＦＺＰ１０と他方の
ＦＺＰ１１の中心点Ｏ’のずれ量をＳx ，Ｓy とする
と、 （Ｓx ，Ｓy ）＝（ｄｓｉｎθx ，ｄｓｉｎθy ）
となる。 もし、カメラ２の光軸ＤとＦＺＰプレート１のパターン
面とが垂直でないなら、カメラ２から見るＦＺＰ１０，
ＦＺＰ１１は楕円のパターンになるため、カメラ２に写
るＦＺＰ１０，１１の画像１０’、１１’の径はそれぞ
れ、次の数式１、数式２に示す通りとなる。
図１は本発明の実施例を示す斜視図で、図１（ａ）に示
すような物体Ａの表面に、円形Ｂが描かれた場合の、円
形Ｂの中心軸Ｃの方向を検出し、照準を定める方法につ
いて説明する。まず、２枚の同一パターンのフレネルゾ
ーンパターン（以下、ＦＺＰという）１０、１１を距離
ｄだけ平行に離したフレネルゾーンパターンプレート
（以下、ＦＺＰプレートという）を用意する。ＦＺＰプ
レートは、厚さｄのガラスの表裏にＦＺＰを貼り付けた
ものでも良い。図１（ａ）に示した円形Ｂの中心点Ｏを
求め、このＦＺＰプレート１の中心点Ｏ’とを一致させ
て、図１（ｂ）に示すように、物体Ａの表面にＦＺＰプ
レート１を貼り付ける。このＦＺＰプレート１を離れた
位置からビデオ画像として取り出すカメラ２によって、
ビデオ受像機３に表示して見ると、２枚のＦＺＰ１０、
１１によって生じるモアレ縞１２が観測できる。このモ
アレ縞１２は２枚のＦＺＰのずれの空間周波数に対応
し、ずれが大きいほどモアレ縞１２のピッチが細かく、
ずれが小さいほどモアレ縞１２のピッチは大きくなる。
このモアレ縞１２のピッチから円形Ｂの中心軸Ｃの方向
を検出する方法の原理を以下に説明する。まず、カメラ
２から一方のＦＺＰ１０までの距離をＬとし、カメラ２
の光軸ＤとＦＺＰ１０のパターン面と直交する中心軸Ｃ
とのずれ角をθとし、図２に示すように、パターン面上
で直交するｘ，ｙ方向成分のずれ角をθx ，θy とす
る。また、カメラ２から見た一方のＦＺＰ１０と他方の
ＦＺＰ１１の中心点Ｏ’のずれ量をＳx ，Ｓy とする
と、 （Ｓx ，Ｓy ）＝（ｄｓｉｎθx ，ｄｓｉｎθy ）
となる。 もし、カメラ２の光軸ＤとＦＺＰプレート１のパターン
面とが垂直でないなら、カメラ２から見るＦＺＰ１０，
ＦＺＰ１１は楕円のパターンになるため、カメラ２に写
るＦＺＰ１０，１１の画像１０’、１１’の径はそれぞ
れ、次の数式１、数式２に示す通りとなる。
【０００７】
【数１】
【０００８】
【数２】
【０００９】一般に、ＦＺＰプレートの透過率Ｔは次の
数式３で示されるので（例えば、「画像解析ハンドブッ
ク」東京大学出版会編１４１ページ）、パターンの楕円
化および位置ずれを考慮すると、ＦＺＰ１０，１１の透
過率分布ｔ1 （ｘ，ｙ），ｔ2 （ｘ，ｙ）は、次の数式
４、数式５、数式６、数式７で表される。ただし、
ｒ1x，ｒ1y，ｒ2x，ｒ2yはＦＺＰ１０、１１のカメラ２
に写るｘ軸方向およびｙ軸方向の第１極大透過率を示す
輪帯の半径を示し、ψ1 *、ψ2 *はそれぞれψ1 、ψ2 の
複素共役を示す。
数式３で示されるので（例えば、「画像解析ハンドブッ
ク」東京大学出版会編１４１ページ）、パターンの楕円
化および位置ずれを考慮すると、ＦＺＰ１０，１１の透
過率分布ｔ1 （ｘ，ｙ），ｔ2 （ｘ，ｙ）は、次の数式
４、数式５、数式６、数式７で表される。ただし、
ｒ1x，ｒ1y，ｒ2x，ｒ2yはＦＺＰ１０、１１のカメラ２
に写るｘ軸方向およびｙ軸方向の第１極大透過率を示す
輪帯の半径を示し、ψ1 *、ψ2 *はそれぞれψ1 、ψ2 の
複素共役を示す。
【００１０】
【数３】
【００１１】
【数４】
【００１２】
【数５】
【００１３】
【数６】
【００１４】
【数７】
【００１５】これより、ＦＺＰ１０，１１を重ね合わせ
たときの透過率分布は、数式８で示す通りとなる。
たときの透過率分布は、数式８で示す通りとなる。
【００１６】
【数８】
【００１７】この第３項までは、次の数式９で示され
る。
る。
【００１８】
【数９】
【００１９】これは、ＦＺＰ１０，１１の透過率分布の
和をしめすもので、モアレ縞の成分は出てこない。 ここで、ψ3 ＝ψ1 ψ2 ＝ｅｘｐ｛２πｊ（Ａ1 ＋Ａ
2 ）｝ ψ4 ＝ψ1 ψ2 *＝ｅｘｐ｛２πｊ（Ａ1 −Ａ2 ）｝ とおくと、数式８の第４項はψ3 ＋ψ3 *となり、数式１
０で表される。
和をしめすもので、モアレ縞の成分は出てこない。 ここで、ψ3 ＝ψ1 ψ2 ＝ｅｘｐ｛２πｊ（Ａ1 ＋Ａ
2 ）｝ ψ4 ＝ψ1 ψ2 *＝ｅｘｐ｛２πｊ（Ａ1 −Ａ2 ）｝ とおくと、数式８の第４項はψ3 ＋ψ3 *となり、数式１
０で表される。
【００２０】
【数１０】
【００２１】このとき、Ａ1 ＋Ａ2 は数式１１で示され
る。
る。
【００２２】
【数１１】
【００２３】カメラ２からＦＺＰ１０までの距離は、Ｆ
ＺＰ１０とＦＺＰ１１の間の距離より極めて大きいた
め、ｘ軸方向およびｙ軸方向の第１極大透過率を示す輪
帯の半径はＦＺＰ１０とＦＺＰ１１でほぼ等しいと考え
られる。したがって、Ｌ≫ｄ、ｒ1x≒ｒ2x、ｒ1y≒ｒ2y
とすると、Ａ1 ＋Ａ2 は数式１２で示すことができる。
ＺＰ１０とＦＺＰ１１の間の距離より極めて大きいた
め、ｘ軸方向およびｙ軸方向の第１極大透過率を示す輪
帯の半径はＦＺＰ１０とＦＺＰ１１でほぼ等しいと考え
られる。したがって、Ｌ≫ｄ、ｒ1x≒ｒ2x、ｒ1y≒ｒ2y
とすると、Ａ1 ＋Ａ2 は数式１２で示すことができる。
【００２４】
【数１２】
【００２５】この数式１２から、２倍の空間周波数を持
った原点を中心とする同心円状の縞模様となることがわ
かる。したがって、直線状のモアレ成分は検出できな
い。また、第５項はψ4 ＋ψ4 *となり、数式１３で表さ
れる。
った原点を中心とする同心円状の縞模様となることがわ
かる。したがって、直線状のモアレ成分は検出できな
い。また、第５項はψ4 ＋ψ4 *となり、数式１３で表さ
れる。
【００２６】
【数１３】
【００２７】このとき、Ａ1 −Ａ2 は、同様にＬ≫ｄ、
ｒ1x≒ｒ2x、ｒ1y≒ｒ2y、の条件を入れると数式１４で
表される。
ｒ1x≒ｒ2x、ｒ1y≒ｒ2y、の条件を入れると数式１４で
表される。
【００２８】
【数１４】
【００２９】したがって、第５項は、数式１５に示すよ
うになり、直線的な縞模様を表すことがわかる。
うになり、直線的な縞模様を表すことがわかる。
【００３０】
【数１５】
【００３１】この第５項をフーリエ変換を用いて抽出
し、数式１６の係数に当てはめる。
し、数式１６の係数に当てはめる。
【００３２】
【数１６】
【００３３】この数式１６に数式１、数式２を代入する
と、距離Ｌ，ずれ角θx 、θy がそれぞれ数式１７、数
式１８、数式１９によって求められる。
と、距離Ｌ，ずれ角θx 、θy がそれぞれ数式１７、数
式１８、数式１９によって求められる。
【００３４】
【数１７】
【００３５】
【数１８】
【００３６】
【数１９】
【００３７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、物
体表面に描かれた円形の中心にＦＺＰプレートを貼り付
けて、カメラで撮り出したモアレ縞からカメラとＦＺＰ
プレートまでの距離と、カメラの光軸と物体表面に対し
て垂直な軸との角度が求められるので、円形をカメラで
撮り出すことができる位置であれば、物体表面から離れ
た位置でも正確に、物体表面に描かれた円形の中心軸の
方向を検出することができる効果がある。
体表面に描かれた円形の中心にＦＺＰプレートを貼り付
けて、カメラで撮り出したモアレ縞からカメラとＦＺＰ
プレートまでの距離と、カメラの光軸と物体表面に対し
て垂直な軸との角度が求められるので、円形をカメラで
撮り出すことができる位置であれば、物体表面から離れ
た位置でも正確に、物体表面に描かれた円形の中心軸の
方向を検出することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。
【図２】ＦＺＰプレートとカメラの関係を示す説明図で
ある。
ある。
１ ＦＺＰプレート １０、１１ ＦＺＰ １２ モアレ縞 ２ カメラ ３ ビデオ受像機
Claims (1)
- 【請求項１】 物体表面に描かれた円形の中心軸の方向
を検出する照準方法において、前記円形の中心点に、２
枚の同一パターンのフレネルゾーンパターンを所定の距
離だけ平行に離したフレネルゾーンパターンプレートの
中心点を一致させ、カメラで前記フレネルゾーンパター
ンプレートにできるモアレ縞を画像として取り出し、前
記カメラに直線状に写る前記モアレ縞の空間周波数か
ら、前記カメラと一方の前記フレネルゾーンパターンと
の間の距離、および前記カメラの光軸とパターン面と直
交する軸とパターン面上で直交するｘ，ｙ方向成分のず
れ角を検出することを特徴とする照準方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16216292A JPH05332750A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 照準方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16216292A JPH05332750A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 照準方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332750A true JPH05332750A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=15749211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16216292A Pending JPH05332750A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 照準方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05332750A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000097639A (ja) * | 1998-09-17 | 2000-04-07 | Agilent Technol Inc | 変位測定装置 |
| US6148589A (en) * | 1998-12-04 | 2000-11-21 | Omori Machinery Co., Ltd. | Method and apparatus for packaging group of cylindrical articles |
| JP2022076116A (ja) * | 2020-11-09 | 2022-05-19 | 株式会社豊田自動織機 | マーカ |
-
1992
- 1992-05-27 JP JP16216292A patent/JPH05332750A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000097639A (ja) * | 1998-09-17 | 2000-04-07 | Agilent Technol Inc | 変位測定装置 |
| US6148589A (en) * | 1998-12-04 | 2000-11-21 | Omori Machinery Co., Ltd. | Method and apparatus for packaging group of cylindrical articles |
| JP2022076116A (ja) * | 2020-11-09 | 2022-05-19 | 株式会社豊田自動織機 | マーカ |
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