JPH0560519A - 高さ計測装置 - Google Patents
高さ計測装置Info
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- JPH0560519A JPH0560519A JP22590291A JP22590291A JPH0560519A JP H0560519 A JPH0560519 A JP H0560519A JP 22590291 A JP22590291 A JP 22590291A JP 22590291 A JP22590291 A JP 22590291A JP H0560519 A JPH0560519 A JP H0560519A
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- JP
- Japan
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- measured
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非接触で被測定物の高さを計測する高さ計測
装置に関するもので、測定物表面の拡散反射率が小さい
被測定物に対して従来の三角測量法では測定が困難また
は測定誤差が大きいくなるという課題があったが、その
誤差を軽減し優れた性能を持つ高さ計測装置を提供する
ことを目的とする。 【構成】 被測定物102の側部を光源103により照明し、
測定点を浮かび上がらせ、明暗境界検出手段108により
被測定物102の境界検出を行い、検出された境界点での
高さを高さ演算手段109で演算することで、直接照明す
ることなく被測定物102の高さを計測することができ、
従来測定が困難であった測定表面の拡散反射率が小さい
材質の物でも精度のよい高さ測定が可能となる。
装置に関するもので、測定物表面の拡散反射率が小さい
被測定物に対して従来の三角測量法では測定が困難また
は測定誤差が大きいくなるという課題があったが、その
誤差を軽減し優れた性能を持つ高さ計測装置を提供する
ことを目的とする。 【構成】 被測定物102の側部を光源103により照明し、
測定点を浮かび上がらせ、明暗境界検出手段108により
被測定物102の境界検出を行い、検出された境界点での
高さを高さ演算手段109で演算することで、直接照明す
ることなく被測定物102の高さを計測することができ、
従来測定が困難であった測定表面の拡散反射率が小さい
材質の物でも精度のよい高さ測定が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非接触で物体の高さを測
定する高さ計測装置に関するものである。
定する高さ計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より非接触で物体の高さを測定する
高さ計測装置は、例えば出版物「三次元画像計測（著
者：井口征士、佐藤宏介、出版社：昭晃堂）」に示され
る三角測量の原理に基づく計測装置が数多く考案されて
いる。
高さ計測装置は、例えば出版物「三次元画像計測（著
者：井口征士、佐藤宏介、出版社：昭晃堂）」に示され
る三角測量の原理に基づく計測装置が数多く考案されて
いる。
【０００３】以下、従来の高さ計測装置について説明す
る。図５は従来の高さ計測装置の構成を示すものであ
る。図５において、501は被測定物を所定の位置に固定
する被測定物固定台、502は被測定物、503は測定物502
の上部をスポット光で照射する光源、504は光源503から
のスポット光、505は被測定物502がスポット光504によ
り照射された状態を撮像する撮像装置、506は撮像装置5
05からのアナログ信号をデジタル化された画像信号に変
換するＡ／Ｄ変換器、507は画像信号を一時的に記憶す
る画像メモリ、508は画像信号より輝度のピーク点を検
出するピーク点検出手段、509は輝度のピーク点より被
測定物固定台から被測定物上部までの高さを演算する高
さ演算手段である。
る。図５は従来の高さ計測装置の構成を示すものであ
る。図５において、501は被測定物を所定の位置に固定
する被測定物固定台、502は被測定物、503は測定物502
の上部をスポット光で照射する光源、504は光源503から
のスポット光、505は被測定物502がスポット光504によ
り照射された状態を撮像する撮像装置、506は撮像装置5
05からのアナログ信号をデジタル化された画像信号に変
換するＡ／Ｄ変換器、507は画像信号を一時的に記憶す
る画像メモリ、508は画像信号より輝度のピーク点を検
出するピーク点検出手段、509は輝度のピーク点より被
測定物固定台から被測定物上部までの高さを演算する高
さ演算手段である。
【０００４】以上のように構成された高さ計測装置につ
いて、以下その動作について説明する。まず、被測定物
固定台上501に固定された被測定物502の上部を光源503
のスポット光で照射し、測定物502の上部での散乱光を
撮像装置505で撮像する。撮像装置505で撮像されたアナ
ログ信号はＡ／Ｄ変換器506によりデジタル化された画
像信号に変換され一時画像メモリ507に記憶される。ピ
ーク点検出手段508では画像信号より輝度が最大となる
点を検出し、高さ演算手段で図４に示すごとく三角測量
の原理により被測定物上の光源503で照射された点の高
さを演算する。
いて、以下その動作について説明する。まず、被測定物
固定台上501に固定された被測定物502の上部を光源503
のスポット光で照射し、測定物502の上部での散乱光を
撮像装置505で撮像する。撮像装置505で撮像されたアナ
ログ信号はＡ／Ｄ変換器506によりデジタル化された画
像信号に変換され一時画像メモリ507に記憶される。ピ
ーク点検出手段508では画像信号より輝度が最大となる
点を検出し、高さ演算手段で図４に示すごとく三角測量
の原理により被測定物上の光源503で照射された点の高
さを演算する。
【０００５】図４は従来の高さ計測装置の高さ取得原理
を示す図であり、光源とスポット光及び撮像装置の構成
する平面における光源やスポット光等の位置関係をを示
している。図４においてＢは光源、Ｃは撮像装置、401
は被測定物固定台、414は撮像装置Ｃの光軸、404はスポ
ット光、Ａは被測定物のスポット光404で照射された
点、εは被測定物上のスポット光照射点Ａと撮像装置Ｃ
を結ぶ直線が光軸414とのなす角度、Ｅは撮像装置Ｃの
光軸414と被測定物固定台401の交点、δは撮像装置Ｃと
被測定物上のスポット光照射点Ａとを結ぶ直線が被測定
物固定台401とのなす角度、ｘが本装置で求める被測定
物502の高さである。また、被測定物固定台401から撮像
装置Ｃまでの距離ｈ、撮像装置Ｃと光源Ｂの距離ａ、光
源Ｂと撮像装置Ｃを結ぶ直線とスポット光のなす角β、
撮像装置Ｃと光源Ｂを結ぶ直線と撮像装置の光軸414の
なす角（記号で示さず）は既知である。
を示す図であり、光源とスポット光及び撮像装置の構成
する平面における光源やスポット光等の位置関係をを示
している。図４においてＢは光源、Ｃは撮像装置、401
は被測定物固定台、414は撮像装置Ｃの光軸、404はスポ
ット光、Ａは被測定物のスポット光404で照射された
点、εは被測定物上のスポット光照射点Ａと撮像装置Ｃ
を結ぶ直線が光軸414とのなす角度、Ｅは撮像装置Ｃの
光軸414と被測定物固定台401の交点、δは撮像装置Ｃと
被測定物上のスポット光照射点Ａとを結ぶ直線が被測定
物固定台401とのなす角度、ｘが本装置で求める被測定
物502の高さである。また、被測定物固定台401から撮像
装置Ｃまでの距離ｈ、撮像装置Ｃと光源Ｂの距離ａ、光
源Ｂと撮像装置Ｃを結ぶ直線とスポット光のなす角β、
撮像装置Ｃと光源Ｂを結ぶ直線と撮像装置の光軸414の
なす角（記号で示さず）は既知である。
【０００６】ピーク点検出手段508において輝度信号の
最大点を検出し、輝度信号の最大点と撮像面の中心との
ずれ量により角度εを演算し、光源Ｂと撮像装置Ｃを結
ぶ直線とスポット光のなす角β、撮像装置Ｃと光源Ｂを
結ぶ直線と撮像装置の光軸のなす角が既知であることに
より三角形ＡＢＣにおける角度γ、αを演算し、距離ａ
が既知であることより
最大点を検出し、輝度信号の最大点と撮像面の中心との
ずれ量により角度εを演算し、光源Ｂと撮像装置Ｃを結
ぶ直線とスポット光のなす角β、撮像装置Ｃと光源Ｂを
結ぶ直線と撮像装置の光軸のなす角が既知であることに
より三角形ＡＢＣにおける角度γ、αを演算し、距離ａ
が既知であることより
【０００７】
【数１】
【０００８】で距離ｂを演算し、
【０００９】
【数２】
【００１０】で測定点Ａの高さｘを求める。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、被測定物の測定面が拡散反射の弱い面、
例えば黒色や鏡面の様な材質の場合は、ピーク点検出手
段508において輝度信号の最大点を検出することが困難
となるため、高さ測定精度の誤差が大きくなるという課
題を有していた。
来の構成では、被測定物の測定面が拡散反射の弱い面、
例えば黒色や鏡面の様な材質の場合は、ピーク点検出手
段508において輝度信号の最大点を検出することが困難
となるため、高さ測定精度の誤差が大きくなるという課
題を有していた。
【００１２】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、撮像装置で撮像した時の測定点の背景となる箇所
を光源で照射して測定点を背景より浮かび上がらせ、測
定点と撮像装置の光軸のなす角を求めることでより高精
度の高さデータを取得する高さ計測装置を提供すること
を目的とする。
ので、撮像装置で撮像した時の測定点の背景となる箇所
を光源で照射して測定点を背景より浮かび上がらせ、測
定点と撮像装置の光軸のなす角を求めることでより高精
度の高さデータを取得する高さ計測装置を提供すること
を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、被測定物を所定の位置に固定する被測定物
固定台と、被測定物の側部を照明する被測定物の上部に
配置された光源と、照明された反対側の上部に配置され
た撮像装置と、撮像装置で撮像されたアナログ信号をデ
ジタル化した画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、画像
信号を記憶する画像メモリと、画像メモリに記憶された
画像信号より明部から暗部へ変化する境界位置を検出す
る明暗境界検出手段と、境界位置情報より被測定物固定
台から被測定物上部までの高さを演算する高さ演算手段
を具備している。
に本発明は、被測定物を所定の位置に固定する被測定物
固定台と、被測定物の側部を照明する被測定物の上部に
配置された光源と、照明された反対側の上部に配置され
た撮像装置と、撮像装置で撮像されたアナログ信号をデ
ジタル化した画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、画像
信号を記憶する画像メモリと、画像メモリに記憶された
画像信号より明部から暗部へ変化する境界位置を検出す
る明暗境界検出手段と、境界位置情報より被測定物固定
台から被測定物上部までの高さを演算する高さ演算手段
を具備している。
【００１４】
【作用】本発明は上記構成によって、光源で被測定物の
側部を照射することで撮像装置において被測定物が背景
より浮かび上がって撮像されるようにし、その画像より
撮像装置の光軸と測定点方向のずれ量を求めて、このず
れ量より三角測量法に準じた演算により、測定点の高さ
を求めることができる。
側部を照射することで撮像装置において被測定物が背景
より浮かび上がって撮像されるようにし、その画像より
撮像装置の光軸と測定点方向のずれ量を求めて、このず
れ量より三角測量法に準じた演算により、測定点の高さ
を求めることができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００１６】図１は本発明の一実施例における高さ計測
装置のブロック構成図である。図１において、101は被
測定物固定台、102は被測定物、103は被測定物102の側
部を照明する光源、104は光源によるスポット光、105は
照明された反対側上部に配置された撮像装置、106は撮
像装置105で撮像されたアナログ信号をデジタル化され
た画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器、107は画像信号を
一時的に記憶する画像メモリ、108は画像メモリ107に記
憶された画像信号より明部から暗部へ変化する境界位置
を検出する明暗境界検出手段、109は境界位置情報より
被測定物固定台から被測定物上部までの高さを演算する
高さ演算手段である。
装置のブロック構成図である。図１において、101は被
測定物固定台、102は被測定物、103は被測定物102の側
部を照明する光源、104は光源によるスポット光、105は
照明された反対側上部に配置された撮像装置、106は撮
像装置105で撮像されたアナログ信号をデジタル化され
た画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器、107は画像信号を
一時的に記憶する画像メモリ、108は画像メモリ107に記
憶された画像信号より明部から暗部へ変化する境界位置
を検出する明暗境界検出手段、109は境界位置情報より
被測定物固定台から被測定物上部までの高さを演算する
高さ演算手段である。
【００１７】以上のように構成された高さ計測装置につ
いて、図２、図３を用いてその動作を説明する。
いて、図２、図３を用いてその動作を説明する。
【００１８】図２は撮像装置に被測定物及び背景が撮像
された状態を示す図であり、図２において、210は撮像
装置の撮像面、211は撮像装置の中心位置を示す線、212
は光源により明るく照明された背景領域、213は照明が
当たらないために暗く背景より浮かび上がった被測定物
の陰である。
された状態を示す図であり、図２において、210は撮像
装置の撮像面、211は撮像装置の中心位置を示す線、212
は光源により明るく照明された背景領域、213は照明が
当たらないために暗く背景より浮かび上がった被測定物
の陰である。
【００１９】図３は本実施例の高さ取得原理を説明する
図であり、被測定物固定台を横から見た場合の被測定物
や撮像装置の位置関係を示している。図３において、31
0は被測定物固定台、302は被測定物、Ａは被測定物302
の測定点、Ｃは撮像装置、Ｄは撮像装置Ｃから被測定物
固定台301に下ろした垂線の足、314は撮像装置Ｃの光
軸、Ｅは撮像装置Ｃの光軸314と被測定物固定台301との
交点、δは撮像装置Ｃと測定点Ａとを結ぶ直線が被測定
物固定台301と成す角度、εは撮像装置Ｃと測定点Ａと
を結ぶ直線が撮像装置Ｃの光軸314とのなす角度であ
る。被測定物固定台301から撮像装置Ｃまでの距離ｈ、
及び前記点Ｄ点Ｅ間の距離ｎは既知である。なお、測定
点Ａは被測定物302の上部の角となるよう、更に、被測
定物302の辺ＡＥが被測定物固定台301に垂直になるよう
配置する。被測定物302の辺ＡＥの長さが求める被測定
物302の高さｘである。
図であり、被測定物固定台を横から見た場合の被測定物
や撮像装置の位置関係を示している。図３において、31
0は被測定物固定台、302は被測定物、Ａは被測定物302
の測定点、Ｃは撮像装置、Ｄは撮像装置Ｃから被測定物
固定台301に下ろした垂線の足、314は撮像装置Ｃの光
軸、Ｅは撮像装置Ｃの光軸314と被測定物固定台301との
交点、δは撮像装置Ｃと測定点Ａとを結ぶ直線が被測定
物固定台301と成す角度、εは撮像装置Ｃと測定点Ａと
を結ぶ直線が撮像装置Ｃの光軸314とのなす角度であ
る。被測定物固定台301から撮像装置Ｃまでの距離ｈ、
及び前記点Ｄ点Ｅ間の距離ｎは既知である。なお、測定
点Ａは被測定物302の上部の角となるよう、更に、被測
定物302の辺ＡＥが被測定物固定台301に垂直になるよう
配置する。被測定物302の辺ＡＥの長さが求める被測定
物302の高さｘである。
【００２０】まず、撮像装置105は図２に示すようなア
ナログ信号を得、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換器106
でデジタル化された画像信号に変換し、この画像信号を
画像メモリ107に格納する。次に、明暗境界検出手段108
において図２における上方より下方へ検索し明部から暗
部へ大きく変化する境界位置213を検出し、高さ演算手
段109において以下のごとく被測定物の高さｘを求め
る。まず、前段の明暗境界検出手段108において検出し
た明部から暗部への境界位置213と撮像装置の中心線211
とのずれ量を計算し、これを基に図３における測定方向
ＣＡと光軸414とのずれ角度εを計算する。次に、
ナログ信号を得、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換器106
でデジタル化された画像信号に変換し、この画像信号を
画像メモリ107に格納する。次に、明暗境界検出手段108
において図２における上方より下方へ検索し明部から暗
部へ大きく変化する境界位置213を検出し、高さ演算手
段109において以下のごとく被測定物の高さｘを求め
る。まず、前段の明暗境界検出手段108において検出し
た明部から暗部への境界位置213と撮像装置の中心線211
とのずれ量を計算し、これを基に図３における測定方向
ＣＡと光軸414とのずれ角度εを計算する。次に、
【００２１】
【数３】
【００２２】より角度δを計算し
【００２３】
【数４】
【００２４】より被測定物302の高さｘを計算する。以
上のように本実施例によれば、被測定物を所定の位置に
固定する被測定物固定台と、被測定物の側部を照明する
被測定物の上部に配置された光源と、照明された反対側
の上部に配置された撮像装置と、撮像装置で撮像された
アナログ信号をデジタル化した画像信号に変換するＡ／
Ｄ変換器と、画像信号を一時的に記憶する画像メモリ
と、画像メモリに記憶された画像信号より明部から暗部
へ変化する境界位置を検出する明暗境界検出手段と、境
界位置情報より被測定物固定台から被測定物上部までの
高さを演算する高さ演算手段を設けることにより、被測
定物の背景を照明し被測定物の測定点をその背景より浮
かびあがらせることで、測定点の方向を求めて被測定物
の高さを求めることが出来る。なお、本実施例における
明暗境界検出手段108及び高さ演算手段109はマイクロコ
ンピュータとそのソフトウエアーで実現できる。また、
明暗境界検出手段108においては明部から暗部への変化
を検出しているが、下方から上方に検索することで暗部
から明部を検出し同一の機能を果たすこともできる。
上のように本実施例によれば、被測定物を所定の位置に
固定する被測定物固定台と、被測定物の側部を照明する
被測定物の上部に配置された光源と、照明された反対側
の上部に配置された撮像装置と、撮像装置で撮像された
アナログ信号をデジタル化した画像信号に変換するＡ／
Ｄ変換器と、画像信号を一時的に記憶する画像メモリ
と、画像メモリに記憶された画像信号より明部から暗部
へ変化する境界位置を検出する明暗境界検出手段と、境
界位置情報より被測定物固定台から被測定物上部までの
高さを演算する高さ演算手段を設けることにより、被測
定物の背景を照明し被測定物の測定点をその背景より浮
かびあがらせることで、測定点の方向を求めて被測定物
の高さを求めることが出来る。なお、本実施例における
明暗境界検出手段108及び高さ演算手段109はマイクロコ
ンピュータとそのソフトウエアーで実現できる。また、
明暗境界検出手段108においては明部から暗部への変化
を検出しているが、下方から上方に検索することで暗部
から明部を検出し同一の機能を果たすこともできる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明は被測定物を所定の
位置に固定する被測定物固定台と、被測定物の側部を照
明する被測定物の上部に配置された光源と、照明された
反対側の上部に配置された撮像装置と、撮像装置で撮像
された輝度信号をデジタル化した画像信号に変換するＡ
／Ｄ変換器と、画像信号を一時的に記憶する画像メモリ
と、画像メモリに記憶された画像信号より明部から暗部
へ変化する境界位置を検出する明暗境界検出手段と、境
界位置情報より被測定物固定台から被測定物上部までの
高さを演算する高さ演算手段を設けることにより、被測
定物を照明することなく被測定物の高さを測定すること
が可能となり、被測定物の拡散反射特性に依存すること
なく高さを測定することができる優れた高さ計測装置を
実現できるものである。
位置に固定する被測定物固定台と、被測定物の側部を照
明する被測定物の上部に配置された光源と、照明された
反対側の上部に配置された撮像装置と、撮像装置で撮像
された輝度信号をデジタル化した画像信号に変換するＡ
／Ｄ変換器と、画像信号を一時的に記憶する画像メモリ
と、画像メモリに記憶された画像信号より明部から暗部
へ変化する境界位置を検出する明暗境界検出手段と、境
界位置情報より被測定物固定台から被測定物上部までの
高さを演算する高さ演算手段を設けることにより、被測
定物を照明することなく被測定物の高さを測定すること
が可能となり、被測定物の拡散反射特性に依存すること
なく高さを測定することができる優れた高さ計測装置を
実現できるものである。
【図１】本発明の一実施例における高さ計測装置のブロ
ック結線図
ック結線図
【図２】同実施例における高さ計測装置の撮像画像を示
す概念図
す概念図
【図３】同実施例における高さ計測装置の高さ取得原理
を示す概念図
を示す概念図
【図４】従来の高さ計測装置の高さ取得原理を示す概念
図
図
【図５】従来の高さ計測装置のブロック結線図
１０１ 被測定物固定台 １０２ 被測定物 １０３ 光源 １０４ スポット光 １０５ 撮像装置 １０６ Ａ／Ｄ変換器 １０７ 画像メモリ １０８ 明暗境界検出手段 １０９ 高さ演算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五味 睦子 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 被測定物を所定の位置に固定する被測定
物固定台と、被測定物の側部を照明する被測定物の上部
に配置された光源と、照明された反対側の上部に配置さ
れた撮像装置と、その撮像装置で撮像されたアナログ信
号をデジタル化した画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、その画像信号を一時的に記憶する画像メモリと、そ
の画像メモリに記憶された画像信号より明部から暗部へ
変化する境界位置を検出する明暗境界検出手段と、その
境界位置情報より被測定物固定台から被測定物上部まで
の高さを演算する高さ演算手段を具備する高さ計測装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22590291A JPH0560519A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 高さ計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22590291A JPH0560519A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 高さ計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560519A true JPH0560519A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=16836679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22590291A Pending JPH0560519A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 高さ計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0560519A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8703246B2 (en) | 2004-05-07 | 2014-04-22 | Fujifilm Corporation | Coating device and coating method |
-
1991
- 1991-09-05 JP JP22590291A patent/JPH0560519A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8703246B2 (en) | 2004-05-07 | 2014-04-22 | Fujifilm Corporation | Coating device and coating method |
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