JPH06273211A - 非接触容積測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 段差による死角領域を無くし、外乱光および
スリット光の正反射光の受光による精度の低下を防止す
ること。 【構成】 被測定物である円筒体Ｔを微小一定量だけ移
動させる移動テーブル１と、前記円筒体Ｔの上面Ｕにス
リット光２０を照射するレーザスリット光源２と、レー
ザスリット光源２を挟んで配設され、上面Ｕのスリット
光照射部に指向させてスリット画像を撮影する第１およ
び第２のＣＣＤテレビカメラ３１、３２と、前記レーザ
スリット光源２とＣＣＤテレビカメラ３１、３２とを配
設するレンジファインダ４と、スリット画像を画像メモ
リ５０に格納する画像処理装置５と、有効なスリット画
像を抽出して三次元データを画像処理して、前記上面Ｕ
の円形凹部Ｗの容積を演算するパソコン７０によって構
成される画像演算装置７と、パソコン７０のＩ／Ｏ７１
に接続され移動テーブル１に駆動信号を出力するドライ
バ８とから成る非接触容積測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２個のカメラを配置し
て、死角領域が無く、画像ノイズの少ない信頼性の高い
容積計測を可能にする非接触容積測定装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の非接触容積測定装置（特開平４−
３０１７０７）は、図１２ないし図１４に示すように被
測定物Ｏに対してスリット光Ｓを照射するスリット光源
Ｌに対して間隔を置いて１個のカメラＣを配設して、被
測定物Ｏのスリット光照射部Ｐに指向させたものであっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置は、１
個のカメラＣでスリット画像を撮影するものであるた
め、例えば図１２に示すような段差Ｄが有る場合はスリ
ット光源Ｌからのスリット光Ｓの被測定物Ｏにおける照
射部Ｐを段差Ｄによって邪魔され、カメラＣからは撮影
することが出来ないため、死角領域が発生するという問
題が有った。

【０００４】また従来装置は、図１３に示すようにスリ
ット光源Ｌからのスリット光Ｓに対してカメラＣと略対
称関係に太陽光もしくは照明等の外乱光Ｅが位置する場
合は、カメラＣが撮影するスリット画像がスリット光に
上記外乱光Ｅのノイズが重畳したものとなり、容積測定
の精度が低下するという問題が有った。

【０００５】さらに従来装置は、図１４に示すように被
測定物Ｏの傾斜部Ｔを測定する場合、傾斜部Ｔの角度に
よってはスリット光源Ｌの被測定物Ｏからの正反射光Ｒ
をカメラＣが受光することがあり、スリット像が乱れ膨
張して幅が増加するため、容積測定の精度が低下すると
いう問題が有った。

【０００６】そこで本発明者らは、カメラを１個増やし
て２個とし、スリット光源を挟んで２個のカメラを配置
して、ともに被測定物のスリット光照射部に指向させる
という本発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重
ねて、段差による死角領域を無くし、外乱光およびスリ
ット光源からのスリット光の正反射光の受光による精度
低下を防止するという目的を達成する本発明に到達し
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の非接触容積測定
装置は、被測定物を微小量だけ相対的に移動させる移動
テーブルと、前記被測定物にスリット光を照射するスリ
ット光源と、スリット光源を挟んで配設され、前記被測
定物のスリット光照射部に指向させて、スリット画像を
それぞれ撮影する第１および第２のカメラと、第１また
は第２のカメラの少なくともいずれか一方のカメラから
得られる有効なスリット画像から三次元データを画像処
理し、被測定物を微小量だけ移動させた時の扇形の１ス
リット画像毎の容積を演算し、これらを積分して全体容
積を演算する画像処理演算装置とから成るものである。

【０００８】

【作用】上記構成より成る本発明の非接触容積測定装置
は、移動テーブルによって微小量だけ相対的に移動する
被測定物にスリット光源がスリット光を照射し、第１お
よび第２のカメラが被測定物におけるスリット光照射部
のスリット画像を撮影し、画像処理演算装置が少なくと
も一方のカメラから得られた有効なスリット画像から三
次元データを画像処理し、被測定物を微小量だけ相対的
に移動させた時の扇形のスリット画像毎の容積を演算
し、これらを積分して被測定物の全体容積を演算するも
のである。

【０００９】

【発明の効果】上記作用を奏する本発明の非接触容積測
定装置は、第１および第２のカメラから得られた２個の
スリット画像のうち有効スリット画像に基づき画像処理
するので、例えば第１のカメラが被測定物の段差他によ
り被測定物の照射部を撮影できない場合でも、対向して
配置された第２のカメラは前記照射部を撮影することが
できるので、死角領域が発生しないという効果を奏す
る。

【００１０】また本発明の非接触容積測定装置は、一方
のカメラが太陽光もしくは照明等の外乱光の略対称位置
に位置してスリット画像に外乱光のノイズが重畳する場
合でも、対向して配置された他方のカメラは外乱光と同
じ側になるため、スリット画像に外乱光のノイズが重畳
しないので、他方のカメラが撮影したノイズが重畳して
ないスリット画像に基づき画像処理できるため、容積測
定の精度が低下しないという効果を奏する。

【００１１】さらに本発明の非接触容積測定装置は、一
方のカメラが、被測定物の傾斜部によって正反射したス
リット光源からのスリット光を受光する場合、スリット
像が乱れスリット幅が増加しても、対向して配置された
他方のカメラに正反射したスリット光は受光しないの
で、他方のカメラが撮影した幅の狭いスリット画像に基
づき、画像処理できるため、容積測定の精度が低下しな
いという効果を奏する。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用いて説
明する。

【００１３】（第１実施例）第１実施例の非接触容積測
定装置は、図１ないし図７に示すように被測定物である
上面Ｕに円形凹部Ｗを有する円筒体Ｔを図中Ｘ軸方向に
微小一定量だけ移動させる移動テーブル１と、前記円筒
体Ｔの上面Ｕにスリット光２０を照射するレーザスリッ
ト光源２と、レーザスリット光源２を挟んで配設され、
円筒体Ｔの上面Ｕのスリット光照射部に指向させてスリ
ット画像を撮影する第１および第２のＣＣＤテレビカメ
ラ３１および３２と、前記レーザスリット光源２を中心
にして第１および第２のＣＣＤテレビカメラ３１および
３２をその両側に配設するレンジファインダ４と、第１
および第２のＣＣＤテレビカメラ３１、３２に接続し
て、スリット画像を画像メモリ５０に格納する画像処理
装置５と、第１および第２のＣＣＤテレビカメラ３１、
３２に接続した白黒モニタ６と、画像処理装置に接続さ
れ、有効なスリット画像を抽出して三次元データを画像
処理し、前記円筒体Ｔの円形凹部Ｗの容積を演算するパ
ソコン７０によって構成される画像演算装置７と、パソ
コン７０のＩ／Ｏ７１に接続され移動テーブル１をＸ軸
方向に微小一定量だけ移動させるための駆動信号を出力
するドライバ８とから成る。

【００１４】レンジファインダ４は、図２に示すように
中央水平部４０内にレーザスリット光源２を配設し、左
右の傾斜部４１および４２内に第１および第２のＣＣＤ
テレビカメラ３１、３２が対称に配設されており、レー
ザスリット光源２から出力されたスリット光２０が被測
定物である円筒体Ｔの上面Ｕの照射部のスリット画像を
撮影できる構成より成るものである。

【００１５】演算処理装置を構成するパソコン７０は、
レンジファインダ４、画像処理装置５、ドライバ８をＩ
／Ｏ７１を介してＣＰＵ７２により制御するもので、そ
のために以下に詳述するプログラムが予めＲＯＭ７３に
格納されている。

【００１６】プログラムの第１ステップにおいては、レ
ンジファインダ４のレーザスリット光源２より対象物で
ある円筒体Ｔの上面Ｕにスリット光２０を投射する。投
射されたスリット光は、図４に示すように円筒体Ｔの上
面Ｕの表面形状に応じた凹凸表面をスリット画像として
浮き出す。

【００１７】第２ステップにおいては、第１および第２
のＣＣＤテレビカメラ３１および３２が、円筒体Ｔの上
面Ｕ上のレーザスリット光を図４に示すスリット画像と
してそれぞれ取り込み、さらに第３ステップにおいて第
１および第２のＣＣＤテレビカメラ３１および３２が取
り込んだスリット画像を画像処理装置５内の画像メモリ
５０に格納する。

【００１８】第４ステップにおいては、パソコン７０に
よって構成される画像演算装置７が、画像処理装置５内
の画像メモリ５０に格納されたスリット画像を比較し、
有効なスリット画像を抽出する。すなわち図５に示すよ
うに段差Ｄによりスリット光の照射部を撮影できなかっ
た一方のカメラのスリット画像３２Ｓや、図６に示す外
乱光ＯＬによるノイズ３１Ｎが重畳したスリット画像３
１Ｓや、図７に示す正反射光Ｒを受光したスリット画像
３１Ｓは、排除されスリット光照射部を撮影したカメラ
のスリット画像３１Ｓや、外乱光ＯＬによるノイズ３１
Ｎが重畳してないスリット画像３２Ｓや、正反射光Ｒを
受光していないスリット画像３２Ｓが抽出される。

【００１９】第５ステップにおいては、画像演算装置７
により抽出されたスリット画像上の各点に対し、所定座
標からの三次元座標データの演算を行う。具体的にはス
リット画像上の点は約４８０点あり、これらの各点が基
準高さからどれだけの長さ離れているかを演算する。

【００２０】第６ステップにおいては、スリット上の三
次元座標データに基づき、第１スリットのスリット投射
位置の容積（１スリット容積Ｖｃ）を算出する。

【００２１】第７ステップにおいては、Ｘ軸ドライバ８
に信号を出力してＸ軸ドライバ８が駆動信号を出力する
ことにより移動テーブル１をＸ軸方向に微小一定量移動
させ、上記第１ステップから第６ステップを繰り返す。

【００２２】第８ステップにおいては、被測定物である
円筒体Ｔの上面部Ｕすべてについて、各１スリット毎の
容積が算出されれば計測を終了し、上記全ての１スリッ
ト容積Ｖｃを積分することにより上面部Ｕの円形凹部Ｗ
の容積Ｖを演算する。

【００２３】上記構成より成る第１実施例の非接触容積
測定装置は、移動テーブル１によって微小一定量だけ移
動する被測定物である円筒体Ｔの上面Ｕにレンジファイ
ンダ４のレーザスリット光源２がスリット光２０を照射
し、第１および第２のＣＣＤテレビカメラ３１、３２が
円筒体Ｔの上面Ｕにおけスリット画像を撮影し、画像処
理装置５によりスリット画像を画像メモリ５０内に格納
し、画像演算装置７によりメモリ５０内の第１および第
２のＣＣＤテレビカメラ３１、３２のスリット画像を比
較して有効なスリット画像に基づく三次元データを画像
処理して１スリット容積Ｖｃを算出し、移動テーブル１
を順次移動させた時の１スリット容積Ｖｃを全て積分し
て、上面部Ｕの円形凹部Ｗの容積Ｖを算出するものであ
る。

【００２４】上記作用を奏する第１実施例の非接触容積
測定装置は、第１および第２のＣＣＤテレビカメラ３
１、３２から得られた２個のスリット画像を比較して有
効なスリット画像に基づき画像処理するので図５に示す
ように例えば第２のＣＣＤテレビカメラ３２が被測定物
対象物ＰＴの段差Ｄによりレーザスリット光源２からの
レーザ光２０による被測定物ＰＴのスリット画像を撮影
できない場合でも、第１のＣＣＤテレビカメラ３１が被
測定物ＰＴのスリット画像３１Ｓ（図５図示）を撮影で
きるので、従来装置のように段差他による死角領域が無
いという効果を奏する。

【００２５】また、第１実施例の非接触容積測定装置
は、図６に示すように第１のＣＣＤテレビカメラ３１
が、太陽光もしくは屋内照明等の外乱光ＯＬの略対称位
置に位置するため、レーザスリット光源２からのレーザ
光２０によるスリット画像３１Ｓ中に外乱光ＯＬによる
ノイズ３１Ｎが重畳する場合（図６図示）でも、第２の
ＣＣＤテレビカメラ３２は、外乱光ＯＬと同じ側に位置
するので外乱光ＯＬが入射しないためスリット画像３２
Ｓ（図６図示）にノイズが重畳していないので、画像演
算装置７によりこのスリット画像３２Ｓに基づき画像処
理を行うため、容積測定の精度が低下しないという効果
を奏する。

【００２６】さらに第１実施例の非接触容積測定装置
は、図７に示すように被測定物ＰＴが傾斜部ＣＬを有す
る場合、レーザスリット光源２からのレーザ光２０が傾
斜部ＣＬにおいて正反射して、第１のＣＣＤテレビカメ
ラ３１がこの正反射光Ｒを受光すると、図７に図示され
るように傾斜部に相当するスリット画像が乱れ膨張して
幅が広くなるが、対向して配置された第２のＣＣＤテレ
ビカメラ３２は、上記正反射光Ｒを受光しないので、こ
の第２のＣＣＤテレビカメラ３２の膨張のないスリット
画像３２Ｓ（図７図示）に基づき画像処理を行うため、
容積測定の精度が低下しないという効果を奏する。

【００２７】上述から明らかなように第１実施例の非接
触容積測定装置は、画像演算装置７を構成するパソコン
７０が、レンジファインダ４のレーザスリット光源２、
第１および第２のＣＣＤテレビカメラ３１および３２、
画像処理装置５、移動テーブル１を制御するＸ軸ドライ
バ８等を統轄的に制御するので、計測および演算時間を
増やすことなく、自動的に計測および演算を実行するこ
とができるという効果を奏する。

【００２８】（第２実施例）第２実施例の非接触容積測
定装置は、第１実施例と同様な容積測定に加え、図８お
よび図９に示すように第１および第２のＣＣＤテレビカ
メラ３１および３２が有効に検出した反射輝度の関係よ
り被測定対象の傾斜角の計測を可能にするものである。

【００２９】すなわち、レーザスリット光源２のスリッ
ト光は、被測定対象において反射すると図８および図９
に示すような反射輝度のベクトル分布を示すので、例え
ば第１のＣＣＤテレビカメラ３１のみで反射強度を測定
すると、被測定対象面の傾斜角がα１とα２で異なる場
合でも、同じ反射強度Ｒ１１、Ｒ２１になることがあ
る。これは、図１０に示すように反射輝度のベクトル分
布は、対称的な２つの傾斜角において同一の反射強度Ｒ
１１、Ｒ１２を採りうるからで、１つのＣＣＤテレビカ
メラでは被測定対象の傾斜角を特定できないことにな
る。

【００３０】そこで、第２実施例の非接触容積測定装置
は、第１実施例と同様の容積測定に加え第１および第２
のＣＣＤテレビカメラ３１、３２がそれぞれ検出した反
射強度値Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２に基づき図１
０に示す両者の反射ベクトルの分布状態の関係から、レ
ーザスリット光源２に対して直角な面に対する被測定対
象面の傾斜角α１およびα２の測定を可能にするという
効果を奏する。

【００３１】上述の実施例は、説明のために例示したも
ので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【００３２】また、上述の第１実施例は、第１および第
２のＣＣＤテレビカメラが検出したスリット画像のうち
有効な一方のスリット画像を用いて画像処理する例につ
いて述べたが、本発明としてはそれに限るものではな
く、上述の図６に示した一方のカメラが正反射光を受光
した場合においては、図１１に示すようにスリット画像
をスムージングした後、第１および第２のＣＣＤテレビ
カメラのスリット画像を加算平均することにより、計測
精度を向上する態様も採り得る。

【００３３】さらに、上述の第１実施例は、被測定物を
直線的に動かす例について説明したが、レンジファイン
ダ４を微小量ずつ直線的に動かしたり、測定対象物を微
小角だけ回転させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例装置の全体を示す全体図で
ある。

【図２】第１実施例のレンジファインダを示す構成図で
ある。

【図３】第１実施例装置の容積測定のフローを示すチャ
ート図である。

【図４】被測定対象物とレンジファインダによるスリッ
ト画像との対応関係を示す斜視図である。

【図５】計測に死角領域がある場合の計測を示す説明図
である。

【図６】外乱光を受光した場合の計測を示す説明図であ
る。

【図７】スリット光の正反射光を受光した場合の計測を
示す説明図である。

【図８】第２実施例装置の測定原理を示す構成図であ
る。

【図９】第２実施例装置の測定原理を示す構成図であ
る。

【図１０】第２実施例装置の測定原理を示す線図であ
る。

【図１１】本発明のその他の態様を示す線図である。

【図１２】従来装置の死角領域を説明する説明図であ
る。

【図１３】従来装置の外乱光の影響を説明する説明図で
ある。

【図１４】従来装置のスリット光の正反射光の影響を説
明する説明図である。

【符号の説明】

１ 移動テーブル ２ レーザスリット光源 ３１、３２ ＣＣＤテレビカメラ ４ レンジファインダ ５ 画像処理装置 ６ 白黒モニタ ７ 画像演算装置 ８ ドライバ ２０ スリット光 ４０ 中央水平部 ４１、４２ 傾斜部 ７０ パソコン ７１ Ｉ／Ｏ ７２ ＣＰＵ ７３ ＲＯＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物を微小量だけ相対的に移動させ
   る移動テーブルと、 前記被測定物にスリット光を照射するスリット光源と、 スリット光源を挟んで配設され、前記被測定物のスリッ
   ト光照射部に指向させて、スリット画像をそれぞれ撮影
   する第１および第２のカメラと、 第１または第２のカメラの少なくともいずれか一方のカ
   メラから得られる有効なスリット画像から三次元データ
   を画像処理し、被測定物を微小量だけ移動させた時の扇
   形の１スリット画像毎の容積を演算し、これらを積分し
   て被測定物の全体容積を演算する画像処理演算装置とか
   ら成ることを特徴とする非接触容積測定装置。