JPH0593615A - 断面形状測定方法 - Google Patents

断面形状測定方法

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JPH0593615A
JPH0593615A JP3255141A JP25514191A JPH0593615A JP H0593615 A JPH0593615 A JP H0593615A JP 3255141 A JP3255141 A JP 3255141A JP 25514191 A JP25514191 A JP 25514191A JP H0593615 A JPH0593615 A JP H0593615A
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JP
Japan
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light
cutting line
measured
optical axis
cutting
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JP3255141A
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English (en)
Inventor
Koji Yoshimura
剛治 吉村
Hirotaka Arase
浩孝 荒瀬
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 断面の形状を測定する装置において、角部と
平坦部の境界を検出して該境界の幅である平坦部寸法を
正確に測定する。 【構成】 各測定ユニットの各々の投光光軸は被測定物
の長手方向に斜めにし、複数の光切断線をつくり、1つ
の光切断線と他の光切断線とで光切断線交差点をつく
り、各測定ユニットの各々の撮像光軸は投光光軸に対し
て垂直方向になるようにし、各々の撮像装置の視野は被
測定物の隣接する平担面に現れた2つの光切断線交差点
が入るようにし、該投光光軸と該撮像光軸の両光軸で決
まる平面は、被測定物の隣接する平担面がなす角度を2
等分する面とほぼ一致させ、かつ前記平担面がなす角部
を該平面がとおるようにし、各々の撮像装置から得た2
つの光切断線交差点の位置と、ある隣の各々の撮像装置
から得た対応する前記光切断線交差点の位置を等しくす
るように座標変換処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は平角鋼材の断面形状を測
定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、物体の立体形状を計測する方法と
して三角測量法を利用したスリット光投光方式が利用さ
れている。この方法は、直線状に引き延ばした光(以
下”スリット光平面”と称す)をあたかも物体を切断す
るがごとく物体表面に照射し、物体表面とスリット光が
交わる部分に発生する光線のパターン(以下”光切断
線”と称す)をスリット光平面と異なる方向から例えば
2次元センサーで観察、撮像し、物体表面の形状が原因
で生じた光切断線の曲がり度合いから、ワーク表面の形
状を求める方法である。例えば、「Profile g
age Monitors Bar Shapes」
[Metal Producing1991]がある。
【0003】図4の被測定物100は建築用鋼材であ
る。スリット光平面101は被測定物長手方向102に
直交で、即ち、被測定物断面に合致している。該スリッ
ト光平面101に合致させて4方向からスリット光10
3、104、105、106を投光させ、被測定物表面
にスリット光を当全部当てる。撮像はスリット光平面に
斜めの方向から撮像する4台のテレビカメラ107、1
08、109、110で行い、被測定物全周に現れた光
切断線を切れ目なくすべて撮像する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、平角鋼
材のように角が丸みを帯びていて、角部と平坦面の境界
が不明瞭な測定物に対して、該境界の幅、即ち、平坦面
の寸法を計測することを目的とする装置においては、該
境界を正確に求める必要があり、以下に示す問題があ
る。
【0005】ピントのあった撮像について、平坦面方向
から撮像すると被測定物の角部は視野から外れてしまう
部分があり光切断線像は不完全で、したがって、正確な
境界を検出することができない。角部近傍の光切断線を
切れ目なく撮像するには角部方向から撮像する方が都合
がよい。しかしながら、スリット光平面は被測定物長手
方向に直交で撮像はスリット光平面に斜めであるため、
角部方向からの撮像は光切断線の撮像光軸方向の変化を
大きくさせてしまう。視野全体に渡ってピントのあった
状態で撮像するためにはカメラレンズの被写体深度を深
くしなければならない。したがって、上述方法ではピン
トのあった光切断線をとることは非常に困難である。
【0006】各測定ユニットの関連付けについて、各々
の測定ユニットは測定して求めた座標値をそれぞれ独立
した座標(以下”ローカル座標”と称す)で持ってお
り、被測定物の断面形状を求めるためには各々の測定ユ
ニットの座標の関係ずけを行い一つの座標(以下”ワー
ク座標”と称す)に変換しなければならない。そのため
には、例えば測定ユニット毎のローカル座標原点をワー
ク座標で表す等の各々のローカル座標を関係ずけておく
必要がある。各々の測定ユニットから出力されたスリッ
ト光平面は一つの平面に合致しており、各々のスリット
光平面の識別は不可能で、光切断線からローカル座標の
位置関係を求めることはできないので、即ち、各々の測
定ユニットの位置を別途求めておかなければならず、そ
れだけ装置も複雑になる。
【0007】テレビカメラ画素サイズの変化について、
一般に、画素サイズは、撮像光軸に直行する面では等し
く、カメラレンズに近くなるにともない小さくなり、逆
に遠くなるほど大きくなる。従って、角部方向から光切
断線を撮像すると、角部に現れる光切断線が最も手前に
来ることになるから画素サイズは最も小さく、平坦面に
現れる光切断線は角部から遠ざかるほどカメラレンズか
ら離れていくので画素サイズは大きくなる。画素サイズ
は変化するので光切断線の現れる部位により補正を行う
必要がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】投光光軸をもつ1つのス
リット光投光器と、撮像光軸をもつ1つの撮像装置から
なる測定ユニットを複数設け、丸みある複数の角部と凹
凸ある複数の平坦面からなる長物の被測定物について、
その断面形状を測定する方法において、各測定ユニット
の各々の投光光軸は被測定物の長手方向に斜めにし、複
数の光切断線をつくり、1つの光切断線と他の光切断線
とで光切断線交差点をつくり、各測定ユニットの各々の
撮像光軸は投光光軸に対して垂直方向になるようにし、
各々の撮像装置の視野は被測定物の隣接する平担面に現
れた2つの光切断線交差点が入るようにし、該投光光軸
と該撮像光軸の両光軸で決まる平面は、被測定物の隣接
する平担面がなす角度を2等分する面とほぼ一致させ、
かつ前記平担面がなす角部を該平面がとおるようにし、
各々の撮像装置から得た2つの光切断線交差点の位置
と、ある隣の各々の撮像装置から得た対応する前記光切
断線交差点の位置を等しくするように座標変換処理す
る。
【009】スリット光平面と撮像光軸は直交しているた
め、光切断線は常に撮像光軸方向一定の距離にあり、従
って、画素サイズは変わらない。又、被写体深度はスリ
ット光平面が非常に薄いから浅くてよい。角から撮像し
ているので角部に現れる光切断線は確実に撮像でき、し
たがって、形状測定は信頼性が高い。更に、両角部から
観察した該光切断線交差点を共通点として利用し両角部
の測定ヘッド座標の対応ずけを行うので、簡単な構成で
正確な断面の測定が可能となる。
【010】
【実施例】本発明の実施例を図1から図3を用いて説明
する。図1は本発明の構成を示している。測定ユニット
1は例えば半導体レーザーの出力光を平凸レンズで線状
に引き延ばしたスリット光平面11を出力するスリット
光投光器10と、スリット光平面11に垂直で且つ所定
距離をおいて設置された撮像装置20とで構成されてい
る。スリット光投光器10の投光光軸12と撮像光軸2
1の2軸で決まる平面2(以下”ユニット基準面”と称
す)は角a31の場合には両側の平坦面33、34を2
分割するように設置する。スリット光平面11とユニッ
ト基準面2は投光光軸12で直角に交わっている。
【011】即ち、投光光軸12をもつ1つのスリット光
投光器10と、撮像光軸21をもつ1つの撮像装置20
からなる測定ユニット1を複数設け、丸みある複数の角
部と凹凸ある複数の平坦面からなる長物の被測定物につ
いて、その断面形状を測定する方法において、各測定ユ
ニット1の各々の投光光軸12は被測定物長手方向40
に斜めにし、複数の光切断線をつくり、1つの光切断線
と他の光切断線とで光切断線交差点をつくり、各測定ユ
ニット1の各々の撮像光軸21は投光光軸12に対して
垂直方向になるようにし、各々の撮像装置20の視野は
被測定物の隣接する平担面に現れた2つの光切断線交差
点が入るようにし、該投光光軸12と該撮像光軸21の
両光軸で決まる平面は、被測定物の隣接する平担面がな
す角度を2等分する面とほぼ一致させ、かつ前記平担面
がなす角部を該平面がとおるようにし、各々の撮像装置
20から得た2つの光切断線交差点の位置と、ある隣の
各々の撮像装置から得た対応する前記光切断線交差点の
位置を等しくするように座標変換処理するのである。
【0012】したがって、測定ユニット1から出力され
るスリット光平面11は被測定物長手方向40に対して
斜め、即ち、スリット光投光角13で投光しており、更
に、両側の平坦面a33、平坦面b34と等距離の関係
にある。撮像においても同様に、被測定物長手方向40
に斜め、即ち、撮像角22で撮像し、更に、両側の平坦
面a33、平坦面b34を同じ距離から撮像することに
なる。角a31を測定する測定ユニットの光切断線5
1、図示していない角b32を測定する測定ユニットの
光切断線52はそれぞれ、被測定物長手方向40に対し
て斜めのパターンとなる。
【0013】鋼材のような被測定物は長手方向の形状変
化度合は極めて微小で形状検査は断面において重要であ
り、本発明のように一定の長手方向の形状をもって断面
としてもさしつかえないのである。
【0014】平坦面には両側の角部から光切断線が延び
ているので平面部のほぼ中央で光切断線は交差する。撮
像は光切断線交差点を含み角部を中央とする視野で行
う。以上で構成される測定ユニットを被測定物の角の数
に相当する数程用いて被測定物を一周する全ての表面に
光切断線が現れるようにする。
【0015】図2を用いて撮像結果について説明する。
図2は角a31の光切断線の撮像例である。角a31に
相当する部分で大きく曲がった角a光切断線51があっ
て、その他に、光切断線交差点f53で交差する角b光
切断線52と、光切断線交差点e54で交差する角c光
切断線55があり、合わせて3つの種類の光切断線があ
る。このように、各々の測定ユニットには自分のユニッ
トのスリット光平面による光切断線の他に隣の測定ユニ
ットの光切断線も含まれており、且つ、それらは交差点
で区別することができる。なお、角a31には被測定物
特有の丸みがあり角部60と平坦面61、62との境界
は明瞭でない。
【0016】図3を用いて、交差点の検出例について説
明する。(a)は光切断線の撮像結果である。横軸は画
像のy軸で縦軸はx軸である。(b)は(a)からそれ
ぞれのy値におけるx値の大きい方の値を選んだ結果で
ある。(c)は(b)をyで微分した結果を、(d)は
(c)を更にyで微分した結果をあらわす。交差点5
3、54の2次微分は正の値を、角60の2次微分は負
の値をもつことから正の値をさがせば光切断線交差点f
53、光切断線交差点e54の位置を検出することがで
きる。
【0017】このようにして求めた交差点は別の該当す
る測定ユニットでも同様の処理で求めており、従って、
被測定物表面上の同じ交差点をそれぞれの測定ユニット
の座標で表したことに相当し、該交差点を用いて測定ユ
ニットの対応ずけを行うことができる。即ち、よく知ら
れた三角測量法を用いて画像座標から形状の座標に座標
変換することは可能であるが、測定ユニットは一義的に
決まる座標がなく、仮の座標をもっているにすぎない。
従って、測定ユニットの対応ずけが行えることは、それ
ぞれの仮の座標を関連ずけて一つの座標に変換できるこ
とであり、従って他の助けをかりなくても被測定物の断
面形状を求めることができるのである。
【0018】次に、角部と平面部の境界を求める処理の
一例について説明する。(d)には図示していない小さ
なノイズが重畳しており、本実施例では、より再現性の
よい境界を求めるために2次微分分布の角部近傍を例え
ば2次の回帰曲線式70で表し、そして、ある定まった
しきい値71にある位置を境界とすることにより求め
る。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば下記2点の効果が期待で
きる。 (1)角部と平坦部の境界を高精度で検出できる。 (2)交差点が視野に収まる程度の測定ユニット位置決
め精度で高精度の断面形状が測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する構成の立体図
【図2】図1にての光切断線撮像例図
【図3】図2に対する処理実施例図
【図4】従来例を示す図
【符号の説明】
1 測定ユニット 2 ユニット基準面 11 スリット光平面 12 投光光軸 20 撮像装置 21 撮像光軸 30 被測定物 31 角a 32 角b 33 平坦面a 34 平坦面b 40 被測定物長手方向 51 角a光切断線 52 角b光切断線 53 光切断線交差点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投光光軸をもつ1つのスリット光投光器
    と、撮像光軸をもつ1つの撮像装置からなる測定ユニッ
    トを複数設け、丸みある複数の角部と凹凸ある複数の平
    坦面からなる長物の被測定物について、その断面形状を
    測定する方法において、 各測定ユニットの各々の投光光軸は被測定物の長手方向
    に斜めにし、複数の光切断線をつくり、1つの光切断線
    と他の光切断線とで光切断線交差点をつくり、各測定ユ
    ニットの各々の撮像光軸は投光光軸に対して垂直方向に
    なるようにし、各々の撮像装置の視野は被測定物の隣接
    する平担面に現れた2つの光切断線交差点が入るように
    し、該投光光軸と該撮像光軸の両光軸で決まる平面は、
    被測定物の隣接する平担面がなす角度を2等分する面と
    ほぼ一致させ、かつ前記平担面がなす角部を該平面がと
    おるようにし、各々の撮像装置から得た2つの光切断線
    交差点の位置と、ある隣の各々の撮像装置から得た対応
    する前記光切断線交差点の位置を等しくするように座標
    変換処理することを特徴とする断面形状測定方法。
JP3255141A 1991-10-02 1991-10-02 断面形状測定方法 Pending JPH0593615A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018087328A1 (de) * 2016-11-11 2018-05-17 New Np Gmbh Vorrichtung und verfahren zur erfassung und/oder untersuchung eines abtrages an einer oberfläche eines zylindrischen bauteiles

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018087328A1 (de) * 2016-11-11 2018-05-17 New Np Gmbh Vorrichtung und verfahren zur erfassung und/oder untersuchung eines abtrages an einer oberfläche eines zylindrischen bauteiles
CN109997202A (zh) * 2016-11-11 2019-07-09 法马通股份有限公司 用于检测和/或检查圆柱形部件表面上的磨耗的设备和方法

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