JPH06323820A - 3次元形状測定方法 - Google Patents

3次元形状測定方法

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JPH06323820A
JPH06323820A JP10954593A JP10954593A JPH06323820A JP H06323820 A JPH06323820 A JP H06323820A JP 10954593 A JP10954593 A JP 10954593A JP 10954593 A JP10954593 A JP 10954593A JP H06323820 A JPH06323820 A JP H06323820A
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JP
Japan
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measured
dimensional shape
posture
data
slit light
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Withdrawn
Application number
JP10954593A
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English (en)
Inventor
Yoshinobu Hiyamizu
由信 冷水
Katsutoshi Nishizaki
勝利 西崎
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Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 2つ以上のスリット光を必要とせず、被測定
物ステージに対する被測定物の姿勢を変えて3次元形状
の測定ができ、しかも被測定物の姿勢を高い精度で変換
しなくても正確な測定ができるようにする。 【構成】 被測定物ステージ10に対する被測定物11の姿
勢を複数の状態に変え、各姿勢状態において、被測定物
11の位置を変えながら、テレビカメラ14で光切断線15を
撮像して、被測定物11の3次元形状データを求める。被
測定物11の1つの面11a に、スリット光13を反射しない
3つのマーク18を付けておき、各姿勢状態において、被
測定物11の3次元形状データを求める際に、スリット光
像の切れ目をマーク18として検出し、3つのマーク18の
位置から、そのときの被測定物11の姿勢データを求め、
各姿勢状態における姿勢データに基づいて、複数の姿勢
状態における被測定物11の3次元形状データを合成する
ことにより、被測定物11の3次元形状を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光切断法を用いた3
次元形状測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、光切断法を用いた3次元形状測
定装置の1例を示している。
【0003】図4において、(10)は被測定物(11)が固定
される被測定物ステージ、(12)は被測定物(11)にスリッ
ト光(13)を照射するためのスリット光源装置、(14)はス
リット光(13)を含む平面に対して所定の角度を有して設
置され、被測定物(11)の表面に形成された光切断線(15)
を撮像するためのテレビカメラ(2次元撮像装置)であ
る。このような測定装置における形状測定は、たとえば
次のように行われる。すなわち、被測定物(11)をステー
ジ(10)に所定の姿勢になるように固定し、ステージ(10)
の上下方向の移動と垂直軸を中心とする回転を行って被
測定物(11)の位置を変え、複数の各被測定物位置におい
て、被測定物(11)に光源装置(12)からスリット光(13)を
照射し、このスリット光(13)が被測定物(11)に当たって
形成される光切断線(15)をテレビカメラ(14)で撮像し、
テレビカメラ(14)の画面座標系における光切断線像の2
次元画像データを、変換位置データを用いて、スリット
光面を含む測定座標系における光切断線(15)の2次元形
状データに変換し、複数の被測定物位置における光切断
線(15)の2次元形状データを合成することにより、測定
座標系における被測定物の3次元形状データを求める。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のように光源装置
(3) から水平な横スリット光(13)だけを照射して測定を
行う場合、被測定物(11)の垂直方向の稜線は決定される
が、水平方向の稜線を決定することはできず、したがっ
て、被測定物(11)全体の3次元形状を求めることができ
ない。
【0005】被測定物(11)全体の3次元形状を求めるた
めには、上記のように横スリット光(13)を照射して3次
元形状データの合成を行った後に、図4に鎖線で示すよ
うな垂直な縦スリット光(16)を照射し、縦スリット光(1
6)により被測定物(11)の表面に形成された光切断線を縦
スリット光(16)を含む平面に対して所定の角度を有して
設置されたテレビカメラ(19)により撮像して、横スリッ
ト光(13)のときと同様に3次元形状データの合成を行
い、これらの3次元形状データを合成することにより被
測定物(11)の3次元形状を求める必要がある。しかしな
がら、このようにするには、2つのスリット光(13)(16)
を照射する光源装置(12)と、各スリット光(13)(16)を撮
像するための2台のテレビカメラ(14)(19)が必要であ
り、装置が複雑になる。
【0006】光源装置(12)からは横スリット光(13)だけ
を照射し、上記のように3次元形状データの合成を行っ
た後に、ステージ(10)に対する被測定物(11)の姿勢を変
えて、同様に3次元形状データの合成を行い、これらの
3次元形状データを合成することによっても、被測定物
(11)全体の3次元形状を求めることができる。しかしな
がら、この場合は、ステージ(10)に対する被測定物(11)
の姿勢変換に高い精度が要求され、装置が複雑になるば
かりでなく、精度の高い測定が困難である。
【0007】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
被測定物ステージに対する被測定物の姿勢を変えて3次
元形状の測定ができ、2つ以上のスリット光を必要とせ
ず、しかも被測定物の姿勢変換に高い精度が要求されな
い3次元形状測定方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明による3次元形
状測定方法は、被測定物を被測定物ステージに一定の姿
勢になるように固定し、しかも被測定物ステージに対す
る被測定物の姿勢を複数の状態に変え、各姿勢状態にお
いて、被測定物ステージを少なくとも移動させて被測定
物の位置を変え、各被測定物位置において、被測定物に
スリット光源装置からスリット光を照射し、このスリッ
ト光が被測定物の表面に当たって形成される光切断線を
2次元撮像装置で撮像し、2次元撮像装置の画面座標系
における光切断線像の2次元画像データを、変換位置デ
ータを用いて、スリット光面を含む測定座標系における
光切断線の2次元形状データに変換し、複数の被測定物
位置における光切断線の2次元形状データを合成するこ
とにより、測定座標系における被測定物の3次元形状デ
ータを求め、複数の姿勢状態における被測定物の3次元
形状データを合成することにより、測定座標系における
被測定物の3次元形状を求める3次元形状測定方法であ
って、各姿勢状態においてスリット光が照射される被測
定物の1つの面に、スリット光を反射しない3つのマー
クを付けておき、各姿勢状態において、被測定物の3次
元形状データを求める際に、スリット光像の切れ目をマ
ークとして検出し、3つのマークの位置から、そのとき
の被測定物ステージに対する被測定物の姿勢データを求
め、各姿勢状態における姿勢データに基づいて、複数の
姿勢状態における被測定物の3次元形状データを合成す
ることにより、被測定物の3次元形状を求めることを特
徴とするものである。
【0009】
【作用】被測定物の面に付けたマークにスリット光が当
たったとき、マークはスリット光を反射しないので、マ
ークはスリット光像の切れ目として検出され、そのとき
の被測定物ステージの位置からマークの位置が求められ
る。複数の各姿勢状態において、被測定物ステージに対
する被測定物の姿勢にかかわらず、被測定物の面の3つ
のマークの位置を求めることによって、被測定物ステー
ジに対する被測定物の姿勢が正確に求められる。そし
て、複数の姿勢状態におけるマークの位置が一致するよ
うに、複数の姿勢状態において求めた3次元形状データ
を合成することにより、被測定物の3次元形状が求めら
れる。被測定物の姿勢を変えて3次元形状データを求め
るので、1つのスリット光だけで被測定物の垂直、水平
両方向の稜線を含む3次元形状を求めることができる。
また、被測定物の姿勢にかかわらず、3つのマークの位
置を求めることによって、被測定物の姿勢が正確に求め
られ、このようにして求めた被測定物の姿勢データを用
いて、複数の姿勢状態における3次元形状データの合成
ができるので、被測定物の姿勢変換に高い精度が不要で
ある。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。
【0011】図1および図2は3次元形状測定装置を用
いた形状測定の概要を示しており、図3のフローチャー
トは形状測定の手順の概要を示している。
【0012】図1および図2において、光源装置(12)か
らは、横スリット光(13)だけが照射される。被測定物(1
1)は直方体状をなし、その1つの面(11a) に、スリット
光(13)を反射しない3つのマーク(18)が付けられてい
る。マーク(18)は、たとえば、スリット光(13)を反射し
ない適当な材料を被測定物(11)に固着することにより、
またはスリット光(13)を反射しない適当な塗料などを被
測定物(11)に塗布することにより、設けられる。これら
のマーク(18)は、後述するように被測定物(11)をステー
ジ(10)に固定して位置を変えたときに、いずれかの位置
においてスリット光(13)が照射される面に形成される。
なお、図1の姿勢における被測定物(11)の垂直方向の稜
線(11b) を垂直稜線、水平方向の稜線(11c) を水平稜線
ということにする。(17)はテレビカメラ(14)の出力であ
る光切断線像の2次元画像データから被測定物(11)の3
次元形状を求めるためのデータ処理装置であり、たとえ
ばマイクロコンピュータによって構成されている。他は
図4の場合と同様であり、同じ部分には同一の符号を付
している。
【0013】上記の測定装置において、被測定物(11)の
3次元形状の測定は次のように行われる。
【0014】まず、1つの面(11a) に3つのマーク(18)
を付けた被測定物(11)を図1に示すような姿勢になるよ
うにステージ(10)に固定する(ステップ1)。この姿勢
状態を第1の姿勢状態ということにする。この際、後述
するようにステージ(10)を移動および回転させて被測定
物(11)の位置を変えたときに、いずれかの位置において
マーク(18)のある面(11a) にスリット光(13)が照射され
るように、被測定物(11)を固定する。そして、第1の姿
勢状態において、測定座標系における被測定物(11)の3
次元形状データおよび姿勢データを求める(ステップ
2)。すなわち、ステージ(10)の上下方向の移動と垂直
軸を中心とする回転を行って被測定物(11)の位置を変
え、各被測定物位置において、被測定物(11)に光源装置
(12)からスリット光(13)を照射し、このスリット光(13)
が被測定物(11)の表面に当たって形成される光切断線(1
5)をテレビカメラ(14)で撮像し、テレビカメラ(14)の画
面座標系における光切断線像の2次元画像データを、変
換位置データを用いて、スリット光面を含む測定座標系
における光切断線(15)の2次元形状データに変換し、複
数の被測定物位置における光切断線(15)の2次元形状デ
ータを合成することにより、測定座標系における被測定
物(11)の3次元形状データを求める。なお、このような
3次元形状データを求める手順は公知であるから、詳細
な説明は省略する。また、この際に、マーク(18)のある
面(11a) にスリット光(13)が照射されている間に、スリ
ット光像の切れ目をマーク(18)として検出し、3つのマ
ーク(18)の位置から、そのときのステージ(10)に対する
被測定物(11)の姿勢データを求める。被測定物(11)の面
(11a) に付けたマーク(18)にスリット光(13)が当たった
とき、マーク(18)はスリット光(13)を反射しないので、
マーク(18)はスリット光像の切れ目として検出され、そ
のときのステージ(10)の位置からマーク(18)の位置が求
められる。被測定物(11)の姿勢にかかわらず、3つのマ
ーク(18)の位置を求めることによって、ステージ(10)に
対する被測定物(11)の姿勢が正確に求められる。第1の
姿勢状態における3次元形状データが求められたなら
ば、被測定物(11)の姿勢を変えて、これを図2に示すよ
うな姿勢になるようにステージ(10)に固定する(ステッ
プ3)。この姿勢状態を第2の姿勢状態ということにす
る。この際も、いずれかの位置においてマーク(18)のあ
る面(11a) にスリット光(13)が照射されるように、被測
定物(11)を固定する。そして、第2の姿勢状態におい
て、前記同様、測定座標系における被測定物(11)の3次
元形状データおよび姿勢データを求める(ステップ
4)。そして、2つの姿勢状態における姿勢データに基
づいて、2つの姿勢状態における被測定物(11)の3次元
形状データを合成することにより、被測定物(11)の3次
元形状を求める(ステップ5)。すなわち、2つの姿勢
状態におけるマーク(18)の位置が一致するように、2つ
の姿勢状態において求めた3次元形状データを合成す
る。
【0015】2つの各姿勢状態において、ステージ(10)
に対する被測定物(11)の姿勢にかかわらず、3つのマー
ク(18)の位置を求めることによって、ステージ(10)に対
する被測定物(11)の姿勢が正確に求められる。そして、
2つの姿勢状態におけるマーク(18)の位置が一致するよ
うに、2つの姿勢状態において求めた3次元形状データ
を合成することにより、被測定物(11)の3次元形状が求
められる。第1の姿勢状態においては被測定物(11)の垂
直稜線(11b) を含む3次元形状データが求められ、第2
の姿勢状態においては被測定物(11)の水平稜線(11c) を
含む3次元形状データが求められるので、1つのスリッ
ト光(13)だけで被測定物(11)の垂直、水平両方向の稜線
(11b)(11c)を含む3次元形状を求めることができる。ま
た、被測定物(11)の姿勢にかかわらず、3つのマーク(1
8)の位置を求めることによって、被測定物(11)の姿勢が
正確に求められ、このようにして求めた被測定物(11)の
姿勢データを用いて、2つの姿勢状態における3次元形
状データの合成ができるので、被測定物(11)の姿勢変換
に高い精度が不要である。
【0016】
【発明の効果】この発明の3次元形状測定方法によれ
ば、上述のように、1つのスリット光だけを使用して、
被測定物の姿勢を変えて3次元形状の測定ができ、しか
も被測定物の姿勢を高い精度で変換しなくても、正確な
測定ができる。このため、装置が簡単になり、測定も容
易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す3次元形状測定装置の
概略斜視図である。
【図2】図1と異なる状態の3次元形状測定装置を示す
概略斜視図である。
【図3】3次元形状測定の手順の1例を示すフローチャ
ートである。
【図4】通常の3次元形状測定装置を示す概略斜視図で
ある。
【符号の説明】
(10) 被測定物ステージ (11) 被測定物 (11a) 被測定物の面 (12) スリット光源装置 (13) スリット光 (14) テレビカメラ(2次元撮像装置) (15) 光切断線 (17) データ処理装置 (18) マーク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定物を被測定物ステージに一定の姿勢
    になるように固定し、しかも被測定物ステージに対する
    被測定物の姿勢を複数の状態に変え、各姿勢状態におい
    て、被測定物ステージを少なくとも移動させて被測定物
    の位置を変え、各被測定物位置において、被測定物にス
    リット光源装置からスリット光を照射し、このスリット
    光が被測定物の表面に当たって形成される光切断線を2
    次元撮像装置で撮像し、2次元撮像装置の画面座標系に
    おける光切断線像の2次元画像データを、変換位置デー
    タを用いて、スリット光面を含む測定座標系における光
    切断線の2次元形状データに変換し、複数の被測定物位
    置における光切断線の2次元形状データを合成すること
    により、測定座標系における被測定物の3次元形状デー
    タを求め、複数の姿勢状態における被測定物の3次元形
    状データを合成することにより、測定座標系における被
    測定物の3次元形状を求める3次元形状測定方法であっ
    て、 各姿勢状態においてスリット光が照射される被測定物の
    1つの面に、スリット光を反射しない3つのマークを付
    けておき、各姿勢状態において、被測定物の3次元形状
    データを求める際に、スリット光像の切れ目をマークと
    して検出し、3つのマークの位置から、そのときの被測
    定物ステージに対する被測定物の姿勢データを求め、各
    姿勢状態における姿勢データに基づいて、複数の姿勢状
    態における被測定物の3次元形状データを合成すること
    により、被測定物の3次元形状を求めることを特徴とす
    る3次元形状測定方法。
JP10954593A 1993-05-11 1993-05-11 3次元形状測定方法 Withdrawn JPH06323820A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100733396B1 (ko) * 2006-03-17 2007-06-29 주식회사 솔루션닉스 3차원 측정 데이터 획득장치 및 방법
CN104006762A (zh) * 2014-06-03 2014-08-27 深圳市大族激光科技股份有限公司 获取物体三维信息的方法、装置和系统
JP2017083234A (ja) * 2015-10-26 2017-05-18 オムロン株式会社 三次元形状計測装置、三次元形状計測システム、プログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、および三次元形状計測方法
RU2706806C2 (ru) * 2017-05-22 2019-11-21 Яков Борисович Ландо Способ бесконтактного измерения трехмерных объектов с помощью тени от тонкого стержня или нити

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