JPH06109437A - 三次元形状計測装置 - Google Patents
三次元形状計測装置Info
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- JPH06109437A JPH06109437A JP4256198A JP25619892A JPH06109437A JP H06109437 A JPH06109437 A JP H06109437A JP 4256198 A JP4256198 A JP 4256198A JP 25619892 A JP25619892 A JP 25619892A JP H06109437 A JPH06109437 A JP H06109437A
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Abstract
が正確に得られる三次元形状計測装置を得る。 【構成】 対象物2にレーザ光を照射して、その反射す
る散乱光線束を受光し、検出される散乱光線束により対
象物2の形状を得る三次元形状検出機構と、対象物2に
白色光線束を照射して、カラー画像を得て、対象物2の
色を得る色情報検出機構とを備えた三次元形状計測装置
において、レーザ光照射状態でカラー画像を得るよう
に、三次元形状検出機構側の第一照射手段8とカラー画
像モニター用の撮像手段13を同時に働かせる連係手段
14を備え、レーザ光照射時と非照射時との一対のカラ
ー画像を画像間で対比して、位置と色の対応をとる色−
形状対応処理手段15を備えて、三次元形状計測装置を
構成する。
Description
ザインされた各種製品の模型から外観形状を入力して最
終設計図面に仕上げるCAD用データの入力装置や、教
育用や販売用に用いられる三次元映像資料の入力装置、
医療用診断装置、或いはロボットの視覚センサとして用
いられる三次元形状計測装置に関するものである。
対象物にレーザー光等の形状検出用のスポット光線束を
照射する第一照射手段と、対象物から反射する散乱光線
束を受光する受光手段とを備え、受光手段により検出さ
れる散乱光線束により対象物の形状を得る三次元形状検
出機構と、対象物に白色光線束を照射する第二照射手段
と、対象物から反射する散乱光線束を受光して、色情報
画像を得るCCDカラーカメラ等の撮像手段とを備え、
撮像された色情報画像により、対象物の色情報を求める
色情報検出機構とを備えたものがある。
置においては、従来、三次元形状検出機構からの形状情
報と色情報検出機構からの色情報との対応をとる場合、
予め定まっている各機構を構成する装置の配置関係等か
ら各検出点に於ける形状情報と色情報の対応をとってい
た。しかしながら、形状情報である座標取り込み時に使
用されるスポット光線束としてのレーザ光と、色情報取
り込み時に使用される白色光等との各照射は互いに独立
であるため、計測された三次元座標と色情報画像がそれ
ぞれ独立となり、対象物の形状、第一、第二照射手段、
受光手段、撮像手段の位置関係、対象物の表面位置等の
位置関係によっては、形状情報と色情報との対応を正確
に得ることが困難な場合がある。従って、本発明の目的
は、対象物に関する形状情報と色情報との関係を正しく
得ることが可能な三次元形状計測装置を得ることであ
る。
の本発明による三次元形状計測装置の特徴構成は、第一
照射手段と撮像手段を同時に働かせる連係手段を備え、
色情報検出機構によって求められる色情報画像と、連係
手段が作動した場合に得られるスポット光線束照射画像
とを比較して、スポット光線束照射画像上におけるスポ
ット光線束の位置に対応する色情報画像上の位置の色情
報を、三次元形状検出機構により形状が計測された対象
物の位置の色情報とする色−形状対応処理手段を備えた
ことにあり、その作用・効果は次の通りである。
出機構で三次元形状情報が、色情報検出機構で色情報画
像が得られるのであるが、さらに、連係手段が働く。即
ち、三次元形状検出機構側のスポット光線束が照射され
た状態で、色情報検出機構側の撮像手段が働き、スポッ
ト光線束を照射した状態の画像(これをスポット光線束
照射画像と呼んでいる)が新たに求められる。そして、
スポット光線束を照射した状態の画像と、しない状態で
の画像の対応が採られるとともに、このスポット光線束
により三次元形状検出機構側で測定される形状情報が、
対応付けられた色情報画像上での色情報と色−形状対応
処理手段により対応つけられる。
定用のスポット光線束を照射した状態の画像と、しない
状態での画像を撮像手段で得て、対応を採ることにより
互いの情報が対応されるため、形状検出を行うと同時
に、対象物上のスポット光線束の位置を、色情報画像上
の対応点特定に用いて、連係させることにより、従来不
可能であった正確に位置合わせされた形状情報(座標情
報)と色情報の対応計測が可能になった。
次元画像入力装置を例に採って実施例を説明する。説明
にあたっては、先ず三次元形状検出機構の構成を、さら
にこの構成に加えられる色情報検出機構の構成を説明す
る。図1に示すように、三次元画像入力装置は、X−Y
平面上の参照平面1と、その上方に配置され参照平面1
上に載置された対象物2へ形状測定用のスポット光線束
であるレーザ光を照射してその対象物2表面からの散乱
光線束を検出する計測部3と、計測部3の計測動作を制
御する計測制御部4と、計測部3による計測データに基
づき参照平面1から対象物2表面までのZ方向の距離を
演算導出する信号処理部5と、信号処理部5により導出
された三次元データから対象物2を再構築するモデル生
成部6とから構成してある。計測部3は、レーザでなる
光源8とX軸方向に沿って配置した受光手段としての一
次元イメージセンサCCDでなる受光素子9とを走査用
ミラー7を挟んで対向配置して、光源8からのスポット
光線束を走査用ミラー7及び固定ミラー10を介して対
象物2に照射するとともに、対象物2表面からの散乱光
線束を固定ミラー10’及び走査用ミラー7を介して受
光素子9に導く光学ヘッドと、その光学ヘッドをY軸方
向へ移動させることによりY軸方向への走査を行う走査
機構(図示せず)とで構成してある。
平行な軸芯周りに回動させて、光源8からのスポット光
線束を対象物2が含まれる参照平面1に対してX軸方向
に走査して照射するとともに、その散乱光線束を固定ミ
ラー10’、走査用ミラー7及び集光レンズ11を介し
て受光素子9に導きながら、走査機構が光学ヘッドをY
軸方向に走査する。即ち、計測部3と計測制御部4と
で、光源8からの投影光線束を参照平面1上の対象物2
に向けて設定走査密度で走査する走査手段を構成する。
信号処理部5は、受光素子9を構成するCCDが参照平
面1からの散乱光線束に対して検出する位置と現在の散
乱光線束に対して検出する位置との偏差及び走査用ミラ
ー7の回動角度とから、参照平面1からの対象物2の表
面位置を演算導出する。
れる距離X0X1が、ΔX0に比例すること、及び、参照
平面1からの対象物2の表面位置Z0が、Z0×θ=ΔX
0なる関係を有することからZ0を求める。モデル生成部
6は、X方向への走査及びY方向への走査により得られ
た各測定ポイント(走査密度で決定される)に対するZ
方向の値で特定されるXYZ座標データを三次元画像デ
ータとして、それらから対象物2の形状をコンピュータ
上に再現する。
次元形状検出機構の構成であるが、本願の三次元画像入
力装置においては、対象物2上に設定される各検出点P
毎に、座標情報の取り込みとともに、色情報の取り込み
がおこなわれる。
て説明する。この系は、対象物2に白色光線束を照射す
る第二照射手段12と、対象物2から反射してくる散乱
光線束を受光して、カラー画像を得る撮像手段13とを
備えて構成されている。ここで、第二照射手段12は一
般的な白色光源であり、撮像手段13はCCDカラーセ
ンサである。
対応をつけるための、装置系について説明する。上述の
三次元形状検出機構の構成と色情報検出機構の構成に加
えて、図1に示すように、光源8とCCDカラーセンサ
13を同時に働かせる連係手段としてのカメラ制御装置
14が備えられている。さらに、CCDカラーセンサ1
3によって予め求められている色情報画像とカメラ制御
装置14が作動した場合に得られるスポット光線束照射
画像との画像間位置対応を求め、スポット光線束照射画
像上におけるスポット光線束の位置に対応する予め求め
られている色情報画像上の位置の色を、三次元形状検出
機構により形状が計測された対象物の位置の色とする色
−形状対応処理手段としての画像間演算装置15が備え
られている。
情報と、各点の色情報を対応して検出する検出手順を、
図3のフローに従って説明する。 1 対象物2に第二照射手段12により白色光を照射
し、対象物2のカラー画像(色情報画像)をCCDカラ
ーカメラ13により得て、これを記録する。このカラー
画像をIとする。 2 対象物2にレーザ光を照射し、対象物2上の1点P
にスポットを当てる。この点をPとする。 3 レーザ光を照射した状態で三次元形状検出機構で計
測して三角法によってP点の座標を求める。 4 レーザ光をそのまま維持した状態で、CCDカラー
カメラ13でP点を含むカラー画像を得て、このカラー
画像をI’とする。 5 カラー画像Iとカラー画像I’を画像間演算するこ
とによりP点の色を、カラー画像側から求める。 6 レーザ光を走査しながら上記2〜5を繰り返すこと
によって、対象物上の各点の座標と色が正確に求める。
光手段を一次元イメージセンサCCD9で構成し、カラ
ー画像を得る撮像手段をCCDカラーカメラ13とした
が、一次元イメージセンサCCD9の代わりにCCDカ
ラーカメラ13を、三角法のための受光手段として兼用
してもよい。 b 不可視領域を小さくするためには、複数の光源カメ
ラを用いて装置を構成してもよく、さらに、測定物を移
動回転させる構成を採用してもよい。 c 計測部3の構成は実施例の構成に限定するものでは
なく先の実施例で説明した原理に基づき三次元座標を導
出するものであれば任意に構成してよく、例えば図4に
示すように、光学ヘッドを、スポット光線束のみ走査す
る走査機構と散乱光線束を受光素子9に導く固定の光学
系で構成してもよいし、光学ヘッドをY軸方向へ移動さ
せることによりY軸方向への走査を行う走査機構(これ
は、モータとプーリを用いて容易に構成できる)の代わ
りに、図5に示すように、スポット光線束と反射光線束
で形成される平面をY軸方向に走査するべく、Z軸周り
に回動自在の反射ミラーを設けて構成してもよい。
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。
Claims (1)
- 【請求項1】 対象物(2)に形状検出用のスポット光
線束を照射する第一照射手段(8)と、前記対象物
(2)から反射する散乱光線束を受光する受光手段
(9)とを備え、前記受光手段(9)により検出される
散乱光線束により前記対象物(2)の形状を得る三次元
形状検出機構と、 前記対象物(2)に白色光線束を照射する第二照射手段
(12)と、前記対象物(2)から反射する散乱光線束
を受光して、色情報画像を得る撮像手段(13)とを備
え、撮像された色情報画像から、前記対象物(2)の色
情報を得る色情報検出機構とから構成してある三次元形
状計測装置において、 前記第一照射手段(8)と前記撮像手段(13)を同時
に働かせる連係手段(14)を備え、前記色情報検出機
構によって求められる色情報画像と、前記連係手段(1
4)が作動した場合に得られるスポット光線束照射画像
とを比較して、前記スポット光線束照射画像上における
スポット光線束の位置に対応する前記色情報画像上の位
置の色情報を、前記三次元形状検出機構により形状が計
測された対象物の位置の色情報とする色−形状対応処理
手段(15)を備えた三次元形状計測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4256198A JPH06109437A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 三次元形状計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4256198A JPH06109437A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 三次元形状計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06109437A true JPH06109437A (ja) | 1994-04-19 |
Family
ID=17289278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4256198A Pending JPH06109437A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 三次元形状計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06109437A (ja) |
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-
1992
- 1992-09-25 JP JP4256198A patent/JPH06109437A/ja active Pending
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