JPH0534603B2 - - Google Patents
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- JPH0534603B2 JPH0534603B2 JP58200987A JP20098783A JPH0534603B2 JP H0534603 B2 JPH0534603 B2 JP H0534603B2 JP 58200987 A JP58200987 A JP 58200987A JP 20098783 A JP20098783 A JP 20098783A JP H0534603 B2 JPH0534603 B2 JP H0534603B2
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- slit light
- dimensional
- same shape
- slit
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
- G05B19/4202—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model
- G05B19/4207—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model in which a model is traced or scanned and corresponding data recorded
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
- Machine Tool Copy Controls (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は立体形状を有する対象物体から、適宜
の薄板材料を用いて、それと同形（相似）の立体
形状物体を形成する方法と装置に関する。
の薄板材料を用いて、それと同形（相似）の立体
形状物体を形成する方法と装置に関する。
従来、立体形状を有する物体から、これと同等
の立体形状を形成するためには反転鋳型、傲い工
作機械などを用いていた。
の立体形状を形成するためには反転鋳型、傲い工
作機械などを用いていた。
しかしながら、工作機械、鋳型等の寸法的制限
により、立体形状を成形できる対象物の大きさが
制約され、あるいは凹凸が顕著で複雑な形状の対
象物体の複製が困難であるという問題点を有して
いた。また、対象物体が軟質である場合に、その
物体を複製するには高度な熟練が要求されるとと
もに、芸術的なセンスも要求されるという問題も
あつた。
により、立体形状を成形できる対象物の大きさが
制約され、あるいは凹凸が顕著で複雑な形状の対
象物体の複製が困難であるという問題点を有して
いた。また、対象物体が軟質である場合に、その
物体を複製するには高度な熟練が要求されるとと
もに、芸術的なセンスも要求されるという問題も
あつた。
本発明は従来技術における上記の問題点の全て
を解決する、斬新にして有用性のある装置と方法
を提供することをその課題とする。
を解決する、斬新にして有用性のある装置と方法
を提供することをその課題とする。
本発明においては、上述の問題点を解決するた
めの手段として、特に、立体形状を有する物体と
同形または相似形の物体を複製する方法であつ
て、前記対象物体の外周に予め設定する幅を有す
る１条のスリツト光をを照射し、前記スリツト光
で形成される平面（以後スリツト光平面を呼ぶ）
に対して所定の角度でその光軸が交差する２次元
撮像装置で前記対象物体の表面に形成されたスリ
ツト光の光像を撮像し、光学系配置と光学的倍率
に基づいて定まる関係を用いた演算により、撮像
されたスリツト光の光像の空間的位置から対象物
体の１断面形状を計測し、前記スリツト光と前記
２次元撮像装置とを垂直方向に前記スリツト光の
幅ずつ移動させて、前記対象物体の隣接した断面
形状を順次計測して前記対象物体の全体の断面形
状を計測したのちに前記計測ピツチと同一あるい
は一定比率の厚みの薄板から、前記の計測された
断面形状と同一あるいは一定比率の形状の型板を
作成し、該型板を計測の順に重ね合せることによ
り前記対象物体と同一、あるいは相似の立体形状
を作成することを特徴とする立体形状の形成方
法、を提案する。さらにまた、立体形状を有する
対象物体から同一あるいは相似の複製を作成する
装置において、一定角度の広がり角を有し、〓ｈ
の（薄い）厚みのスリツト光を照射するスリツト
光照射装置と、前記対象物体に照射したスリツト
光の光像を撮像する２次元撮像装置と、前記２次
元撮像装置により撮像されたスリツト光像から前
記対象物体の断面形状を計測する手段と、前記断
面形状に基づいて該断面形状を前記薄板の厚さに
対応させた型板を形成する手段と、前記スリツト
光と前記２次元撮像装置とを垂直方向に移動させ
る移動装置とを備え、対象物体に関する全ての型
板を重ね合せて固定させることにより、対象物体
と同一あるいは相似形の立体形状を作成すること
を特徴とする立体形状の形成装置、を提案するも
のである。
めの手段として、特に、立体形状を有する物体と
同形または相似形の物体を複製する方法であつ
て、前記対象物体の外周に予め設定する幅を有す
る１条のスリツト光をを照射し、前記スリツト光
で形成される平面（以後スリツト光平面を呼ぶ）
に対して所定の角度でその光軸が交差する２次元
撮像装置で前記対象物体の表面に形成されたスリ
ツト光の光像を撮像し、光学系配置と光学的倍率
に基づいて定まる関係を用いた演算により、撮像
されたスリツト光の光像の空間的位置から対象物
体の１断面形状を計測し、前記スリツト光と前記
２次元撮像装置とを垂直方向に前記スリツト光の
幅ずつ移動させて、前記対象物体の隣接した断面
形状を順次計測して前記対象物体の全体の断面形
状を計測したのちに前記計測ピツチと同一あるい
は一定比率の厚みの薄板から、前記の計測された
断面形状と同一あるいは一定比率の形状の型板を
作成し、該型板を計測の順に重ね合せることによ
り前記対象物体と同一、あるいは相似の立体形状
を作成することを特徴とする立体形状の形成方
法、を提案する。さらにまた、立体形状を有する
対象物体から同一あるいは相似の複製を作成する
装置において、一定角度の広がり角を有し、〓ｈ
の（薄い）厚みのスリツト光を照射するスリツト
光照射装置と、前記対象物体に照射したスリツト
光の光像を撮像する２次元撮像装置と、前記２次
元撮像装置により撮像されたスリツト光像から前
記対象物体の断面形状を計測する手段と、前記断
面形状に基づいて該断面形状を前記薄板の厚さに
対応させた型板を形成する手段と、前記スリツト
光と前記２次元撮像装置とを垂直方向に移動させ
る移動装置とを備え、対象物体に関する全ての型
板を重ね合せて固定させることにより、対象物体
と同一あるいは相似形の立体形状を作成すること
を特徴とする立体形状の形成装置、を提案するも
のである。
本発明の一実施例を添付図面により説明する。
第１ａ図、第１ｂ図は実施例の構成の一部を示す
図で、前者は平面図、後者は側面図である。説明
を容易にするために人物像の顔を簡略化したモデ
ル４を対象物体としている。そして以後の説明で
は前記モデル４の底面中心点G0を原点とし、第
１ａ図の平面図において前記原点G0から水平に
Ｘ軸、同じく垂直方向にＹ軸、さらに原点G0を
通り紙面と直交するようにＺ軸を設定して計測の
基準とする。スリツト光照射装置２は細いビーム
光を生成する発光源（たとえばHeNeレーザ等）
から出力されたビーム光を光学系（たとえばシリ
ンドリカルレンズ等）を用いて第３ａ図、第３ｂ
図に示すように厚み〓ｈ、拡がり角度〓のスリツ
ト光に変換し、該スリツト光２′を対象物体４に
照射する。このときスリツト光２′はＸ−Ｙ平面
と平行でかつ前記スリツト光照射装置２の光学系
の主点８からＺ軸に下した垂線と前記スリツト光
２′の中心線とを一致させるとよい。
第１ａ図、第１ｂ図は実施例の構成の一部を示す
図で、前者は平面図、後者は側面図である。説明
を容易にするために人物像の顔を簡略化したモデ
ル４を対象物体としている。そして以後の説明で
は前記モデル４の底面中心点G0を原点とし、第
１ａ図の平面図において前記原点G0から水平に
Ｘ軸、同じく垂直方向にＹ軸、さらに原点G0を
通り紙面と直交するようにＺ軸を設定して計測の
基準とする。スリツト光照射装置２は細いビーム
光を生成する発光源（たとえばHeNeレーザ等）
から出力されたビーム光を光学系（たとえばシリ
ンドリカルレンズ等）を用いて第３ａ図、第３ｂ
図に示すように厚み〓ｈ、拡がり角度〓のスリツ
ト光に変換し、該スリツト光２′を対象物体４に
照射する。このときスリツト光２′はＸ−Ｙ平面
と平行でかつ前記スリツト光照射装置２の光学系
の主点８からＺ軸に下した垂線と前記スリツト光
２′の中心線とを一致させるとよい。
二次元撮像装置、たとえばTV用カメラ３は第
１ｂ図に示すようにスリツト光照射装置２と一定
の距離で、かつその光軸がスリツト光平面とｚ軸
との交点Ziをとおるように配置されている。いま
スリツト光平面とTV用カメラ３の光軸とがなす
角度を〓、またはTV用カメラ３の視野角を〓と
する。スリツト光照射装置２及びTV用カメラ３
は案内柱７を摺動案内される架台１に固定され、
該架台１にはネジ軸５に螺合するポールナツト６
が固定されている。ネジ軸５には、ステツプモー
タのような回転形アクチユエータ（図示していな
い。）が接続されており、前記架台１を一定ピツ
チで段階的に上・下に駆動する。なお、９は対象
物体が載置される台座で、計測に際しては、ボー
ルネジ１６，１６′及び案内台９′等より成る位置
決め装置により台座９を移動させ、最適の位置に
対象物体を固定する。
１ｂ図に示すようにスリツト光照射装置２と一定
の距離で、かつその光軸がスリツト光平面とｚ軸
との交点Ziをとおるように配置されている。いま
スリツト光平面とTV用カメラ３の光軸とがなす
角度を〓、またはTV用カメラ３の視野角を〓と
する。スリツト光照射装置２及びTV用カメラ３
は案内柱７を摺動案内される架台１に固定され、
該架台１にはネジ軸５に螺合するポールナツト６
が固定されている。ネジ軸５には、ステツプモー
タのような回転形アクチユエータ（図示していな
い。）が接続されており、前記架台１を一定ピツ
チで段階的に上・下に駆動する。なお、９は対象
物体が載置される台座で、計測に際しては、ボー
ルネジ１６，１６′及び案内台９′等より成る位置
決め装置により台座９を移動させ、最適の位置に
対象物体を固定する。
本実施例では説明を容易にするためには上記の
一定ピツチの長さを前記スリツト光２′の厚み〓
ｈに等しくする。即ち、ステツプモータを１回駆
動するごとに対象物体４に対して照射したスリツ
ト光２′を〓ｈずつ段階的に上下方向に移動させ
ることができる。
一定ピツチの長さを前記スリツト光２′の厚み〓
ｈに等しくする。即ち、ステツプモータを１回駆
動するごとに対象物体４に対して照射したスリツ
ト光２′を〓ｈずつ段階的に上下方向に移動させ
ることができる。
対象物体４の外周全体をスリツト光２′で照射
するとともにTV用カメラ３で前記外周全体を撮
像するにはそれぞれ複数台のスリツト光照射装置
２とTV用カメラ３とを対象物体４を囲んで配置
すればよい。この場合、すべてのTV用カメラ３
の光学系の主点Ａから対象物体４の中心軸である
Ｚ軸までの距離を等しくするとともに、これら
TV用カメラ３群の光学的倍率を等しくすれば
各々のTV用カメラで撮像されたスリツト光像の
形状を同一比率で計測できるため、断面形状を求
めるための演算が単純化できるが、必らずしもこ
のような条件に制約されるものではない。光学的
倍率の異なる複数のカメラを利用する場合には
個々のカメラの光学的倍率と光学系の配置とを補
償して使用すれば良く、例えば対象物体４の１つ
の断面の形状を接触式等の別の計測方法で実測し
ておき、上記断面部分をTV用カメラ３群で撮像
したデータを前記の実測データと比較することに
より、各々のカメラの計測データを較正すること
も可能である。
するとともにTV用カメラ３で前記外周全体を撮
像するにはそれぞれ複数台のスリツト光照射装置
２とTV用カメラ３とを対象物体４を囲んで配置
すればよい。この場合、すべてのTV用カメラ３
の光学系の主点Ａから対象物体４の中心軸である
Ｚ軸までの距離を等しくするとともに、これら
TV用カメラ３群の光学的倍率を等しくすれば
各々のTV用カメラで撮像されたスリツト光像の
形状を同一比率で計測できるため、断面形状を求
めるための演算が単純化できるが、必らずしもこ
のような条件に制約されるものではない。光学的
倍率の異なる複数のカメラを利用する場合には
個々のカメラの光学的倍率と光学系の配置とを補
償して使用すれば良く、例えば対象物体４の１つ
の断面の形状を接触式等の別の計測方法で実測し
ておき、上記断面部分をTV用カメラ３群で撮像
したデータを前記の実測データと比較することに
より、各々のカメラの計測データを較正すること
も可能である。
次に第４ａ図及び第４ｂ図により、対象物体４
に照射されたスリツト光２′の光像をTV用カメ
ラ３で撮像した画像ならびにそれと映像信号との
関係などについて説明する。TV用カメラ３の走
査線の走査方向がＹ軸と平行となるように設置
し、該TV用カメラ３で対象物体４に照射された
スリツト光２′の光像を撮像すると、第４ａ図に
示すように円弧状の画像となる。同図において点
P′i（すなわち、P′i1、P′i2など）は第２ａ図、第２
ｂ図に示す点Pi（スリツト光像に含まれる）の像
であり、また線分′′nは第２ｂ図において点Zi
を通りＹ軸と平行な線、つまり、第２ａ図の
OYnに符合する。また第４ａ図におけるS1，S2
…SrはTV用カメラ３の画像を形成する走査線で
あり１画面ｒ本（一般に250本〜500本程度）で構
成されている。
に照射されたスリツト光２′の光像をTV用カメ
ラ３で撮像した画像ならびにそれと映像信号との
関係などについて説明する。TV用カメラ３の走
査線の走査方向がＹ軸と平行となるように設置
し、該TV用カメラ３で対象物体４に照射された
スリツト光２′の光像を撮像すると、第４ａ図に
示すように円弧状の画像となる。同図において点
P′i（すなわち、P′i1、P′i2など）は第２ａ図、第２
ｂ図に示す点Pi（スリツト光像に含まれる）の像
であり、また線分′′nは第２ｂ図において点Zi
を通りＹ軸と平行な線、つまり、第２ａ図の
OYnに符合する。また第４ａ図におけるS1，S2
…SrはTV用カメラ３の画像を形成する走査線で
あり１画面ｒ本（一般に250本〜500本程度）で構
成されている。
第４ｂ図は、第４ａ図における走査線Siに対応
したTV用カメラ３の出力信号であり、まず映像
信号Isに先だつて水平走査が開始されたタイミン
グを示す水平同期信号HBLが出力されたのち映像
信号が出力される。映像信号Isは明かるい光像に
相当する部分では大きくその他の部分では小さ
い。なお、１つの画面の走査が開始される直前に
はそのタイミングを示す垂直同期信号VBLが出力
される。
したTV用カメラ３の出力信号であり、まず映像
信号Isに先だつて水平走査が開始されたタイミン
グを示す水平同期信号HBLが出力されたのち映像
信号が出力される。映像信号Isは明かるい光像に
相当する部分では大きくその他の部分では小さ
い。なお、１つの画面の走査が開始される直前に
はそのタイミングを示す垂直同期信号VBLが出力
される。
第５図は、このTVカメラ３を用いて第２ａ
図、第２ｂ図で示した光輝点PiのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸に関する座標（Xi，YiZi）を求めるための制御
回路ブロツク図を示すものである。第５図におい
て、対象物体４の表面のスリツト光像の映像信
号、ならびに水平同期信号HBL、垂直同期信号
VBLを含むTV用カメラ３の出力信号を同期分離
回路３１に入力し、該同期分離回路３１で映像信
号Isと前記HBL、ならびにVBLの各信号をそれぞれ
分離する。２１はカウンタで、カウント入力端子
in1には同期分離回路３１からの水平同期信号HBL
を接続し、また、リセツト入力端子（reset1）に
は垂直同期信号VBLを接続している。カウンタ２
１は、まず１画面の走査に先だつて出力される垂
直同期信号VBLによつて０にリセツトされ、次い
でS1〜Srの各走査線への走査に先だつて出力され
る水平同期信号HBLを計数する。即ち、カウンタ
２１の計数内容はTV用カメラ３が現在走査して
いる走査線の番号を示すことになる。
図、第２ｂ図で示した光輝点PiのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸に関する座標（Xi，YiZi）を求めるための制御
回路ブロツク図を示すものである。第５図におい
て、対象物体４の表面のスリツト光像の映像信
号、ならびに水平同期信号HBL、垂直同期信号
VBLを含むTV用カメラ３の出力信号を同期分離
回路３１に入力し、該同期分離回路３１で映像信
号Isと前記HBL、ならびにVBLの各信号をそれぞれ
分離する。２１はカウンタで、カウント入力端子
in1には同期分離回路３１からの水平同期信号HBL
を接続し、また、リセツト入力端子（reset1）に
は垂直同期信号VBLを接続している。カウンタ２
１は、まず１画面の走査に先だつて出力される垂
直同期信号VBLによつて０にリセツトされ、次い
でS1〜Srの各走査線への走査に先だつて出力され
る水平同期信号HBLを計数する。即ち、カウンタ
２１の計数内容はTV用カメラ３が現在走査して
いる走査線の番号を示すことになる。
次に、発振回路２２は、１本の走査線が走査さ
れる時間taをｌ等分した時間間隔ta／ｌごとに電圧 パルスを連続的に出力する回路である。カウンタ
２３のカウント入力端子（in2）には、前記の発
振回路２２の出力を接続し、またリセツト入力端
子（reset2）には同期分離回路３１からの水平同
期信号HBLを接続している。したがつて前記カウ
ンタ２３はまず各水平走査に先だつて出力される
水平同期信号HBLで０にリセツトされ、次いで、
発振回路２２から出力される電圧パルスを計数す
る。即ち、カウンタ２３の計数内容によつてTV
用カメラ３の映像面上の走査点を算出することが
できる。
れる時間taをｌ等分した時間間隔ta／ｌごとに電圧 パルスを連続的に出力する回路である。カウンタ
２３のカウント入力端子（in2）には、前記の発
振回路２２の出力を接続し、またリセツト入力端
子（reset2）には同期分離回路３１からの水平同
期信号HBLを接続している。したがつて前記カウ
ンタ２３はまず各水平走査に先だつて出力される
水平同期信号HBLで０にリセツトされ、次いで、
発振回路２２から出力される電圧パルスを計数す
る。即ち、カウンタ２３の計数内容によつてTV
用カメラ３の映像面上の走査点を算出することが
できる。
一方、同期分離回路３１で垂直同期信号VBL、
水平同期信号HBLが除去されたTV用カメラ３の
映像信号は、２値化回路２８で第４ｂ図に示す所
定の信号レベルKaを基準として明部（信号の大
きい部分）“１”、暗部（信号の小さい部分）“０”
の２値のデイジタル信号（２値化信号）に変換さ
れる。この２値化信号はゲート回路２４，２６の
ゲート開閉制御端子N1，N2に接続している。ゲ
ート回路２４，２６は前記の開閉制御端子N1，
N2に“１”の信号を与えると閉の状態となり入
力と出力が接続され、逆に“０”の信号を与える
と開の状態となつて入力と出力は断となる。
水平同期信号HBLが除去されたTV用カメラ３の
映像信号は、２値化回路２８で第４ｂ図に示す所
定の信号レベルKaを基準として明部（信号の大
きい部分）“１”、暗部（信号の小さい部分）“０”
の２値のデイジタル信号（２値化信号）に変換さ
れる。この２値化信号はゲート回路２４，２６の
ゲート開閉制御端子N1，N2に接続している。ゲ
ート回路２４，２６は前記の開閉制御端子N1，
N2に“１”の信号を与えると閉の状態となり入
力と出力が接続され、逆に“０”の信号を与える
と開の状態となつて入力と出力は断となる。
したがつて、TV用カメラ３によつて対象物体
４の表面の光像を撮像したときの任意の光輝点Pi
が存在する走査線番号（カウンタ２１の計数内
容）および１本の走査線内の位置（カウンタ２３
の計数内容）が前記のゲート回路２４，２６を通
して記憶回路２６，２７に記憶される。ここで記
憶回路２６の内容をmi、記憶回路２７の内容をni
とする。なお１本の走査線について前記のmi，ni
が複数（たとえばＰ個）得られる場合があるがこ
れらはmi1〜mip、ni1〜nipとしてそのすべてを記
憶回路２６，２７に記憶させる。
４の表面の光像を撮像したときの任意の光輝点Pi
が存在する走査線番号（カウンタ２１の計数内
容）および１本の走査線内の位置（カウンタ２３
の計数内容）が前記のゲート回路２４，２６を通
して記憶回路２６，２７に記憶される。ここで記
憶回路２６の内容をmi、記憶回路２７の内容をni
とする。なお１本の走査線について前記のmi，ni
が複数（たとえばＰ個）得られる場合があるがこ
れらはmi1〜mip、ni1〜nipとしてそのすべてを記
憶回路２６，２７に記憶させる。
以下、前記のmi，niを用いて第２ａ図、第２ｂ
図における対象物体４の表面上の点PiのＸ，Ｙ座
標（Xi，Yi）の求め方を説明する。
図における対象物体４の表面上の点PiのＸ，Ｙ座
標（Xi，Yi）の求め方を説明する。
点PiのＸ軸方向の長さXiとTV用カメラ３の撮
像面１０上の線分ziP′iの長さ〓ziとの間には、 〓zi／ｆ＝Xi・sin〓／Ｌ−Xi・cos〓 …… したがつて、 Xi＝〓zi／ｆ・sin〓＋〓zi・cos〓・Ｌ…… ただし、 ｆ；TV用カメラのレンズの主点Ａから撮像面
10までの距離（線分Ａ，zi） 〓zi；TV用カメラの撮像面10上において点P′i
（対象物体４上の点Piの像）から点ziを通り
Ｙ軸と平行な線分を下ろした垂線の長さ（線
分zi，P′i） Ｌ；TV用カメラの光軸がＺ軸と交差する点ziと
レンズの主点Ａまでの長さ（線分Ａ，zi） ここで、カメラの光学的倍率ｎはＬ／ｆに当た
り、カメラの構造と対象物体との関係に左右され
る定数である。
像面１０上の線分ziP′iの長さ〓ziとの間には、 〓zi／ｆ＝Xi・sin〓／Ｌ−Xi・cos〓 …… したがつて、 Xi＝〓zi／ｆ・sin〓＋〓zi・cos〓・Ｌ…… ただし、 ｆ；TV用カメラのレンズの主点Ａから撮像面
10までの距離（線分Ａ，zi） 〓zi；TV用カメラの撮像面10上において点P′i
（対象物体４上の点Piの像）から点ziを通り
Ｙ軸と平行な線分を下ろした垂線の長さ（線
分zi，P′i） Ｌ；TV用カメラの光軸がＺ軸と交差する点ziと
レンズの主点Ａまでの長さ（線分Ａ，zi） ここで、カメラの光学的倍率ｎはＬ／ｆに当た
り、カメラの構造と対象物体との関係に左右され
る定数である。
なお、TV用カメラ３の撮像面１０上における
前記の長さ〓ziは前記の記憶回路２６の計数内容
miを用いて次式から容易に算出できる。
前記の長さ〓ziは前記の記憶回路２６の計数内容
miを用いて次式から容易に算出できる。
〓zi＝mi×〓ｑ −
ただし、〓ｑ；隣りあう走査線の間隔
次にYiの算出方法について述べる。第２ａ図に
おいて点PiのＹ軸方向の長さYiとTV用カメラ３
の撮像面１０における〓yiとの間には、 〓yi／ｆ＝Yi／Ｌ−Xi・cos〓 …… したがつて、 Yi＝〓yi／ｆ（Ｌ−Xi・cos〓） …… なおTV用カメラ３の撮像面１０における前記
の〓yiは前記の記憶回路２７の計数内容niを用い
て次式から容易に算出できる。
おいて点PiのＹ軸方向の長さYiとTV用カメラ３
の撮像面１０における〓yiとの間には、 〓yi／ｆ＝Yi／Ｌ−Xi・cos〓 …… したがつて、 Yi＝〓yi／ｆ（Ｌ−Xi・cos〓） …… なおTV用カメラ３の撮像面１０における前記
の〓yiは前記の記憶回路２７の計数内容niを用い
て次式から容易に算出できる。
〓yi＝ni×〓ｔ ―
ただし〓ｔ；TV用カメラ３の撮像面１０にお
ける１本の走査線の長さをｌ等分した長さ ，，及び式の各々の演算は第６図のフ
ローチヤートにしたがつて計算装置４０、たとえ
ばマイクロコンピユータ等で実現が可能である。
なお、本実施例では幾何学的に、あるいは物理的
に，i，，i，sin〓，cosβ，〓ｑ，〓ｔの値
ならびにｆ・sin〓の値は既知の定数としてマイ
クロコンピユータ４０のメモリにあらかじめ入力
し記憶させているが、図示していないキーボード
スイツチ等の数値入力装置をマイクロコンピユー
タ４０に接続すれば設定値の変更も容易に可能と
なる。
ける１本の走査線の長さをｌ等分した長さ ，，及び式の各々の演算は第６図のフ
ローチヤートにしたがつて計算装置４０、たとえ
ばマイクロコンピユータ等で実現が可能である。
なお、本実施例では幾何学的に、あるいは物理的
に，i，，i，sin〓，cosβ，〓ｑ，〓ｔの値
ならびにｆ・sin〓の値は既知の定数としてマイ
クロコンピユータ４０のメモリにあらかじめ入力
し記憶させているが、図示していないキーボード
スイツチ等の数値入力装置をマイクロコンピユー
タ４０に接続すれば設定値の変更も容易に可能と
なる。
このようにして、撮像の為の光学系の配置と光
学的倍率等が異なる場合には、これらに基づいて
メモリに記憶すべき数値を変更することができ
る。
学的倍率等が異なる場合には、これらに基づいて
メモリに記憶すべき数値を変更することができ
る。
TV用カメラ３の１画面に関するすべての
（Xi，Yi）を計算し、かつ、その計算結果をマイ
クロコンピユータ４０のメモリ４１内に格納した
のち第１ｂ図に示す架台１を一定のピツチ、例え
ば〓ｈだけ移動させ前記と同様の計測および計算
処理をおこない、マイクロコンピユータ４０のメ
モリ４１に格納する。
（Xi，Yi）を計算し、かつ、その計算結果をマイ
クロコンピユータ４０のメモリ４１内に格納した
のち第１ｂ図に示す架台１を一定のピツチ、例え
ば〓ｈだけ移動させ前記と同様の計測および計算
処理をおこない、マイクロコンピユータ４０のメ
モリ４１に格納する。
上述の説明は１つのTV用カメラ３を含む計測
装置１台分について示した。対象物体４の全周に
わたつて立体的に計測するには、対象物体４を乗
せるための架台９をｚ軸を中心線として回動可能
な構造として前記の架台をあらかじめ定めた角度
ずつ順に回動させて順に計測してもよい。また、
別の本実施例では高速化をはかるため複数台の
TV用カメラ３（第１ａ図では４台）を対象物体
４の中心線であるＺ軸から等距離に設置し、か
つ、第５図の計測処理部３０をTV用カメラ３の
台数に等しい数だけ設けることにより、それぞれ
前述のmi，niを求める。そして各々のmi，niをマ
イクロコンピユータ４０に入力して各々の（Xi，
Yi）を計算してマイクロコンピユータ４０のメモ
リ４１に格納することで対象物体４の全周のスリ
ツト光平面に関する形状を計測できる。このと
き、複数台のTV用カメラ３によつて複数の画像
が得られ、隣り合う画像間で重なりが生ずるが、
あらかじめ各々のTV用カメラ３で撮像する範囲
を設定することでデータ（Xi，Yi）の重復は避け
られる。
装置１台分について示した。対象物体４の全周に
わたつて立体的に計測するには、対象物体４を乗
せるための架台９をｚ軸を中心線として回動可能
な構造として前記の架台をあらかじめ定めた角度
ずつ順に回動させて順に計測してもよい。また、
別の本実施例では高速化をはかるため複数台の
TV用カメラ３（第１ａ図では４台）を対象物体
４の中心線であるＺ軸から等距離に設置し、か
つ、第５図の計測処理部３０をTV用カメラ３の
台数に等しい数だけ設けることにより、それぞれ
前述のmi，niを求める。そして各々のmi，niをマ
イクロコンピユータ４０に入力して各々の（Xi，
Yi）を計算してマイクロコンピユータ４０のメモ
リ４１に格納することで対象物体４の全周のスリ
ツト光平面に関する形状を計測できる。このと
き、複数台のTV用カメラ３によつて複数の画像
が得られ、隣り合う画像間で重なりが生ずるが、
あらかじめ各々のTV用カメラ３で撮像する範囲
を設定することでデータ（Xi，Yi）の重復は避け
られる。
次に、前述の手段により得られた対象物体４の
各断面データ（Xi，Yi，Zi）から立体像を複製す
る手段を説明する。
各断面データ（Xi，Yi，Zi）から立体像を複製す
る手段を説明する。
いま、第１ａ図に示す４台のTV用カメラで撮
像し、計測した断面のデータをそれぞれ（Xi，
Yi，Zi）1〜（Xi，Yi，Zi）4とする。マイクロコン
ピユータ４０には第５図に示すようにNCレーザ
切断機用制御装置４２が接続され、さらに該制御
装置４２には薄板切断用NCレーザ切断機４３が
接続されており、マイクロコンピユータ４０から
のNC指令によつて制御される加工システムを構
成している。まず、前記のレーザ切断機４３の加
工テーブルに〓ｈの厚みを有する薄板（レーザに
より切断可能な材質のもの）をセツトしたのちマ
イクロコンピユータ４０から、前記のNCレーザ
切断機用制御装置４２に切断原点としてNC指令
（X1，Y2，Z1）1を与えてNC切断を開始し、順次
（X2，Y2，Z1）1、…（Xl，Yl，Z1）1を与えて、次
いで（X1，Y1，Z1）2、…（Xl，Yl，Z1）2、（X1，
Y1，Z1）3、…（Xl，Yl，Z1）3、（X1，Y1，Z1）4、
…（Xl，Yl，Zl）4、……の順に切断すれば、Ｚ軸
に関する高さZ1における対衆物体４の断面形状と
同形の型板を作成することができる。
像し、計測した断面のデータをそれぞれ（Xi，
Yi，Zi）1〜（Xi，Yi，Zi）4とする。マイクロコン
ピユータ４０には第５図に示すようにNCレーザ
切断機用制御装置４２が接続され、さらに該制御
装置４２には薄板切断用NCレーザ切断機４３が
接続されており、マイクロコンピユータ４０から
のNC指令によつて制御される加工システムを構
成している。まず、前記のレーザ切断機４３の加
工テーブルに〓ｈの厚みを有する薄板（レーザに
より切断可能な材質のもの）をセツトしたのちマ
イクロコンピユータ４０から、前記のNCレーザ
切断機用制御装置４２に切断原点としてNC指令
（X1，Y2，Z1）1を与えてNC切断を開始し、順次
（X2，Y2，Z1）1、…（Xl，Yl，Z1）1を与えて、次
いで（X1，Y1，Z1）2、…（Xl，Yl，Z1）2、（X1，
Y1，Z1）3、…（Xl，Yl，Z1）3、（X1，Y1，Z1）4、
…（Xl，Yl，Zl）4、……の順に切断すれば、Ｚ軸
に関する高さZ1における対衆物体４の断面形状と
同形の型板を作成することができる。
次に再び前記のレーザ切断機４３の加工テーブ
ルに〓ｈの厚みの薄板をセツトし、前回と同様に
マイクロコンピユータ４０からNC指令（X1，
Y1，Z2）1、…（Xl，Yl，Z2）4を与えてＺ軸に関す
る高さZ2における対象物体４の断面形状と同形の
型板を作成し、これを対象物体４のＺ軸方向の長
さ分（計測されたZiの最大値）だけ繰りかえすこ
とによつて対象物体４のすべての断面の型板を作
成できる。作成された型板を計測データのうち、
Ｚ軸に関する高さZiの大きい順または小さい順に
重ね合わせ、これを糊付等により固定すれば複製
像を作成することができる。さらにデータ（Xi，
Yi）をマイクロコンピユータ４０によつてＮ倍あ
るいは１／Ｎ倍とし、前記のNC切断機で切断する 薄板の厚さ〓ｈをＮ×〓ｈあるいは１／Ｎ×〓ｈと すれば任意の大きさに拡大縮少もできる。〔発明
の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明の方法
及び装置によれば、従来技術における前述の問題
点が有効に解決され、さらに次の著しい効果がも
たらされる。すなわち、対象物体に関する寸法的
制限、形状的制限ならびに材質的制限は皆無であ
るといつても過言でない程に緩和されるため、そ
の適用範囲ないし利用目的が広くて、融通性に富
み、また、高度な熟練を要しない操作容易な手段
により、対象物体と同一形状あるいは任意寸法の
相似形状の立体像を、高精度でしかもきわめて迅
速に複製することができる。そして、複製の個数
は任意に選択でき、たとい多数の複製を必要とす
る場合でも、その寸法や形状に許容範囲を越える
誤差が生じる恐れはなく、また、形成に使用する
薄板の材料についても、必要に応じて多種多様の
合成樹脂や金属などを適用することができ、材料
選択の自由度が大である。
ルに〓ｈの厚みの薄板をセツトし、前回と同様に
マイクロコンピユータ４０からNC指令（X1，
Y1，Z2）1、…（Xl，Yl，Z2）4を与えてＺ軸に関す
る高さZ2における対象物体４の断面形状と同形の
型板を作成し、これを対象物体４のＺ軸方向の長
さ分（計測されたZiの最大値）だけ繰りかえすこ
とによつて対象物体４のすべての断面の型板を作
成できる。作成された型板を計測データのうち、
Ｚ軸に関する高さZiの大きい順または小さい順に
重ね合わせ、これを糊付等により固定すれば複製
像を作成することができる。さらにデータ（Xi，
Yi）をマイクロコンピユータ４０によつてＮ倍あ
るいは１／Ｎ倍とし、前記のNC切断機で切断する 薄板の厚さ〓ｈをＮ×〓ｈあるいは１／Ｎ×〓ｈと すれば任意の大きさに拡大縮少もできる。〔発明
の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明の方法
及び装置によれば、従来技術における前述の問題
点が有効に解決され、さらに次の著しい効果がも
たらされる。すなわち、対象物体に関する寸法的
制限、形状的制限ならびに材質的制限は皆無であ
るといつても過言でない程に緩和されるため、そ
の適用範囲ないし利用目的が広くて、融通性に富
み、また、高度な熟練を要しない操作容易な手段
により、対象物体と同一形状あるいは任意寸法の
相似形状の立体像を、高精度でしかもきわめて迅
速に複製することができる。そして、複製の個数
は任意に選択でき、たとい多数の複製を必要とす
る場合でも、その寸法や形状に許容範囲を越える
誤差が生じる恐れはなく、また、形成に使用する
薄板の材料についても、必要に応じて多種多様の
合成樹脂や金属などを適用することができ、材料
選択の自由度が大である。
第１ａ図及び第１ｂ図は、本発明の立体形状形
成方法及び装置に関する着想を具現する一実施例
装置の部分を示す図面で、第１ａ図はその平面
図、第１ｂ図はその側面図である。第２ａ図及び
第２ｂ図はそれぞれ、第１ａ図及び第１ｂ図の実
施例装置を用いて対象物体の光像を計測する場合
における作動原理を説明するための図面でそれぞ
れ第１ａ図及び第１ｂ図に対応する。第３ａ図及
び第３ｂ図は本発明で用いられるスリツト光照射
装置の一例を示し、前者は平面図、後者は立面図
ある。第４ａ図は本発明の上記実施例装置におけ
るTVカメラの画面を示し、また第４ｂ図は該
TVカメラからの出力信号の波形図である。第５
図は上記実施例装置において、TVカメラからの
出力信号を処理する制御回路を示すとともに、該
制御回路からの制御信号とマイクロコンピユー
タ、レーザ切断機等との関係を示すブロツク図で
ある。第６図は上記マイクロコンピユータ内にお
ける演算処理プロセスを示すフローチヤートであ
る。 図において、２……スリツト光照射装置、２′
……スリツト光、３……２次元撮像装置（TVカ
メラ）、４……対象物体、５……ボールネジ軸、
６……ボールナツト、７……案内柱、８……光学
系の主点。
成方法及び装置に関する着想を具現する一実施例
装置の部分を示す図面で、第１ａ図はその平面
図、第１ｂ図はその側面図である。第２ａ図及び
第２ｂ図はそれぞれ、第１ａ図及び第１ｂ図の実
施例装置を用いて対象物体の光像を計測する場合
における作動原理を説明するための図面でそれぞ
れ第１ａ図及び第１ｂ図に対応する。第３ａ図及
び第３ｂ図は本発明で用いられるスリツト光照射
装置の一例を示し、前者は平面図、後者は立面図
ある。第４ａ図は本発明の上記実施例装置におけ
るTVカメラの画面を示し、また第４ｂ図は該
TVカメラからの出力信号の波形図である。第５
図は上記実施例装置において、TVカメラからの
出力信号を処理する制御回路を示すとともに、該
制御回路からの制御信号とマイクロコンピユー
タ、レーザ切断機等との関係を示すブロツク図で
ある。第６図は上記マイクロコンピユータ内にお
ける演算処理プロセスを示すフローチヤートであ
る。 図において、２……スリツト光照射装置、２′
……スリツト光、３……２次元撮像装置（TVカ
メラ）、４……対象物体、５……ボールネジ軸、
６……ボールナツト、７……案内柱、８……光学
系の主点。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 対象物体に対して、該対象物体の一断面の外
周に予め定めた幅を有するスリツト光を照射し、
該スリツト光の平面と交差する角度が予め定めた
一定の角度に保持される光軸を有する２次元撮像
装置により、前記対象物体の外周に形成されたス
リツト光による光像を撮像し、光学系の配置と光
学的倍率に基づく係数を用いた演算により撮像さ
れた画面内光像位置情報から求めた該光像の空間
的位置から前記対象物体の一断面の形状を計測
し、次いで順次にスリツト光照射位置をスリツト
光の幅だけ平行移動しては、隣接した対象物体の
断面に対し上述と同一の計測を繰返して行い、前
記対象物体のそれぞれの断面に対して計測された
結果を用いて前記スリツト光の幅と同一の厚みか
らなる薄板から前記対象物体のそれぞれの断面の
形状に対応した同形の型板を作成し、これらの型
板を前記の計測順序にしたがつて重ね合せること
によつて、対象物体と同形の立体形状物体を形成
する方法。 ２ 前記スリツト光を照射する位置と前記２次元
撮像装置の位置を一定の間隔に保ちつつ移動して
前記光像を撮像する特許請求の範囲第１項記載の
対象物体と同形の立体形状物体を形成する方法。 ３ 前記スリツト光がレーザーから放出されるレ
ーザー光束を平面に開角する凹面鏡ないしレンズ
系により生成されるものである特許請求の範囲第
１項または第２項記載の対象物体と同形の立体形
状物体を形成する方法。 ４ 等倍率に設定されかつ対象物体に対しほぼ等
距離に配置された複数の２次元撮像装置により光
像を撮像する特許請求の範囲第１項、第２項また
は第３項に記載の対象物体と同形の立体形状物体
を形成する方法。 ５ 前記２次元撮像装置はテレビジヨン用カメラ
である特許請求の範囲第１項から第４項のいずれ
かに記載の対象物体と同形の立体形状物体を形成
する方法。 ６ 前記テレビジヨン用カメラの各走査線が等間
隔のパルスを含み、対象物体の外周に照射された
スリツト状光像を走査する際、走査面における光
像の位置を走査線と走査線のパルスにより計測す
る特許請求の範囲第５項記載の対象物体と同形の
立体形状物体を形成する方法。 ７ 前記テレビジヨン用カメラによる対象物体の
スリツト状光像の計測の結果を２次元座標系の数
値として処理する特許請求の範囲第５項または第
６項に記載の対象物体と同形の立体形状物体を形
成する方法。 ８ 前記スリツト光照射装置をボールネジ軸に螺
合したボールナツトに設け、ボールネジ軸を電気
モーターの回転軸により駆動して前記スリツト光
を平行移動する特許請求の範囲第１項から第７項
のいずれかに記載の対象物体と同形の立体形状物
体を形成する方法。 ９ 前記電気モーターがステツプモーターであ
り、前記スリツト光の軸に相当した間隔でスリツ
ト光照射装置を駆動する特許請求の範囲第８項記
載の対象物体と同形の立体形状物体を形成する方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20098783A JPS6093424A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | 対象物体からこれと同形の物体を形成する方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20098783A JPS6093424A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | 対象物体からこれと同形の物体を形成する方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6093424A JPS6093424A (ja) | 1985-05-25 |
| JPH0534603B2 true JPH0534603B2 (ja) | 1993-05-24 |
Family
ID=16433618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20098783A Granted JPS6093424A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | 対象物体からこれと同形の物体を形成する方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6093424A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60262697A (ja) * | 1984-06-11 | 1985-12-26 | 目黒 一英 | 合成樹脂フイルムの熱圧縮による立体画像 |
| JPH0432567Y2 (ja) * | 1985-06-17 | 1992-08-05 | ||
| JPS6224104A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-02-02 | Takeuchi Seisakusho:Kk | 物体外表面の無接触による三次元測定装置 |
| JPH0658210B2 (ja) * | 1986-11-20 | 1994-08-03 | 株式会社安川電機 | 三次元座標計測方法 |
| JPS63191911A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-09 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 立体像の形状計測結果の検定方法 |
| FR2624600B1 (fr) * | 1987-12-09 | 1990-04-13 | Snecma | Procede et dispositif de controle de contours geometriques sans contact |
| JP2007187634A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Moritex Corp | 三次元形状計測装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2189592A (en) * | 1937-03-11 | 1940-02-06 | Perera Bamunuarchige Victor | Process of making relief maps |
| US3539410A (en) * | 1967-11-20 | 1970-11-10 | Gen Photogrammetric Services L | Relief models |
| US3884577A (en) * | 1973-01-08 | 1975-05-20 | Richard A Carpentier | Methods and apparatus for object reproduction |
| JPS6057004B2 (ja) * | 1977-03-26 | 1985-12-12 | 佐藤 寿芳 | ２次元表面粗さ計測法 |
| JPS54114264A (en) * | 1978-02-27 | 1979-09-06 | Nippon Steel Corp | Screw inspection method |
| JPS56167118A (en) * | 1980-05-28 | 1981-12-22 | Katsuya Yamada | Scanner of optical system |
| JPS5726706A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | Detector for shape of body |
| JPS57137082A (en) * | 1981-02-20 | 1982-08-24 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Measuring method for cross-sectional shape of weld zone |
| JPS59147206A (ja) * | 1983-02-14 | 1984-08-23 | Fujitsu Ltd | 物体形状検査装置 |
| JPH0216842A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-19 | Komatsu Ltd | 平衡伝送線断線検出回路 |
-
1983
- 1983-10-28 JP JP20098783A patent/JPS6093424A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6093424A (ja) | 1985-05-25 |
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