JPH076775B2 - 3D shape data acquisition device - Google Patents

3D shape data acquisition device

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JPH076775B2
JPH076775B2 JP2230819A JP23081990A JPH076775B2 JP H076775 B2 JPH076775 B2 JP H076775B2 JP 2230819 A JP2230819 A JP 2230819A JP 23081990 A JP23081990 A JP 23081990A JP H076775 B2 JPH076775 B2 JP H076775B2
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JP
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slit light
light
measurement
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measurement target
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Inventor
吾妻介 清水
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株式会社キャディックス
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は被測定物体の三次元形状を非接触で光学的に計
測する三次元形状計測装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus for optically measuring a three-dimensional shape of an object to be measured in a non-contact manner.

[従来の技術] 被測定物体へ計測光を照射し、被測定物体の表面で反射
した計測光を捕えて被測定物体の形状を計測する非接触
式の形状計測装置が知られており、各方面の分野におい
てその応用が期待されている。
[Prior Art] A non-contact type shape measuring device is known, which irradiates a measuring object with measuring light and captures the measuring light reflected on the surface of the measuring object to measure the shape of the measuring object. Its application is expected in various fields.

第7図には、上述した被測定物体の形状を光学的に計測
する形状計測装置の原理が示されている。なお、ここで
は、簡単のため、二次元形状計測について説明する。
FIG. 7 shows the principle of the shape measuring apparatus that optically measures the shape of the measured object described above. Note that, here, for simplicity, the two-dimensional shape measurement will be described.

第7図において、レーザ光源などの測定光照射手段Pか
らX軸に対して所定角度θaで照射された測定光100
は、被測定物体Qの計測点Rで散乱され、その散乱光の
うち特定角度の反射測定光110は、測定原点0に角度θ
bで到達する。
In FIG. 7, the measurement light 100 emitted from the measurement light emitting means P such as a laser light source at a predetermined angle θa with respect to the X axis.
Is scattered at the measurement point R of the object to be measured Q, and the reflected measurement light 110 at a specific angle of the scattered light is at the measurement origin 0 at the angle θ.
Reach at b.

従って、第7図に示す幾何学的な構図からも理解される
ように、計測点Rの座標は、点Oと点Pとの間の距離を
Lとし、この距離Lと、測定光の照射角度θa及び反射
測定光の入射角度θbと、を用いて解析することが可能
である。
Therefore, as can be understood from the geometrical composition shown in FIG. 7, the coordinates of the measurement point R are the distance L between the points O and P, and the distance L and the irradiation of the measurement light. It is possible to analyze using the angle θa and the incident angle θb of the reflected measurement light.

そして、上記反射測定光110の入射角度θbを求めるた
めに、計測原点Oに対して被測定物体Qと反対側に受光
素子がマトリックス配置された例えばCCDなどの撮像素
子を設けることにより、その反射測定光110の受光位置
Sから前記角度θbを求めることができる。
Then, in order to obtain the incident angle θb of the reflected measurement light 110, by providing an image sensor such as a CCD in which light receiving elements are arranged in a matrix on the side opposite to the measured object O with respect to the measurement origin O, the reflection of the reflected light The angle θb can be obtained from the light receiving position S of the measurement light 110.

すなわち、撮像素子10の中心Cから受光点Sまでの距離
をxとし、また、撮像素子10の中心Cと計測原点Oとの
距離をyとすると、このx及びyから三角関数を用いて
前記角度θbを算出することが可能であり、さらに計測
点Rの座標を求めることが可能である。
That is, if the distance from the center C of the image sensor 10 to the light receiving point S is x, and the distance between the center C of the image sensor 10 and the measurement origin O is y, then the trigonometric function is used from these x and y to calculate The angle θb can be calculated, and the coordinates of the measurement point R can be calculated.

なお、実際の形状計測装置では、計測原点Oの位置に光
集束レンズを設け、その光集束レンズで反射測定光110
を集束させて、撮像素子10へ投影させているが、この場
合においても、上述同様に、撮像素子10における受光位
置Sから計測点Rの座標を求めることが可能である。
In the actual shape measuring device, a light focusing lens is provided at the position of the measurement origin O, and the reflected measuring light 110 is reflected by the light focusing lens.
Are focused and projected onto the image sensor 10, but in this case as well, the coordinates of the measurement point R can be obtained from the light receiving position S of the image sensor 10 in the same manner as described above.

ここで、第7図には、被測定物体Qの二次元形状を計測
する原理を示したが、このことは三次元形状計測におい
ても同様である。つまり、測定光100をZ方向に偏向走
査することにより、あるいはZ方向に広がりを有するス
リット光を用いることにより、被測定物体Qの三次元形
状を計測することが可能である。
Here, FIG. 7 shows the principle of measuring the two-dimensional shape of the measured object Q, but this is the same in the three-dimensional shape measurement. That is, it is possible to measure the three-dimensional shape of the measured object Q by deflecting and scanning the measuring light 100 in the Z direction or by using slit light having a spread in the Z direction.

以上のような原理を用いた従来の形状計測装置において
は、撮像素子10が例えばCCDなどで構成されているた
め、受光点Sの位置を求めるために全受光素子のスキャ
ニングが必要とされ、このような走査時間に依存して形
状計測を高速で行うことができず、例えば運動する物体
などの形状計測を行えないという課題があった。
In the conventional shape measuring apparatus using the above principle, since the image pickup device 10 is composed of, for example, a CCD, it is necessary to scan all the light receiving devices in order to obtain the position of the light receiving point S. There is a problem in that the shape measurement cannot be performed at high speed depending on the scanning time, and for example, the shape measurement of a moving object cannot be performed.

そこで、特開昭62−228106号公報で被測定物体の形状を
高速に計測することのできる形状計測装置が提案されて
いる。
Therefore, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-228106 proposes a shape measuring device capable of measuring the shape of an object to be measured at high speed.

第6図には、その形状計測装置の構成の概念が示されて
いる。
FIG. 6 shows the concept of the configuration of the shape measuring apparatus.

第6図において、測定光(スリット光)100の照射角度
(偏向角度)θは、θ信号発生器12にて検出され、さら
にそのθ信号発生器12からθ信号が出力されている。
In FIG. 6, the irradiation angle (deflection angle) θ of the measurement light (slit light) 100 is detected by the θ signal generator 12, and the θ signal generator 12 outputs the θ signal.

一方、被測定物体Qにて反射された反射測定光(反射ス
リット光)110は、撮像装置14に入射され、撮像装置14
に設けられた二次元配列型フォトセンサ16に到達する。
On the other hand, the reflected measurement light (reflected slit light) 110 reflected by the object to be measured Q is incident on the imaging device 14 and
It reaches the two-dimensional array type photo sensor 16 provided in.

この二次元配列型フォトセンサ16は、それぞれ独立した
フォトセンサを二次元マトリックス状に配置したもので
あり、各ホトセンサからは独立したトリガ信号が出力さ
れる。
The two-dimensional array type photo sensor 16 is one in which independent photo sensors are arranged in a two-dimensional matrix, and an independent trigger signal is output from each photo sensor.

そして、その各トリガ信号は、θ情報記憶素子群18を構
成する各記憶素子にそれぞれ対応して送出されており、
各記憶素子では、トリガ信号の入力にて前記θ情報を格
納する。
Then, each of the trigger signals is sent corresponding to each storage element that constitutes the θ information storage element group 18,
In each storage element, the θ information is stored when the trigger signal is input.

従って、測定光を照射角度毎に切断して照射を行うこと
なく、連続的に偏向走査しながら照射し、同時に、受光
点Sに照射角度θを対応させて被測定物体Qの三次元形
状情報を取り込むことが可能である。
Therefore, the measurement light is emitted while being deflected and scanned continuously without cutting and irradiating at each irradiation angle, and at the same time, the irradiation angle θ is made to correspond to the light receiving point S and the three-dimensional shape information of the measured object Q is obtained. Can be captured.

そして、このようにθ情報記憶素子群18の各記憶素子に
格納されたθ情報は、それぞれ読み出されて、三次元形
状解析回路にて、その各記憶素子のアドレスと、そのθ
情報と、から被測定物体Qにおける計測ラインRの各点
の座標(X,Y,Z)が求められる。
Then, the θ information stored in each storage element of the θ information storage element group 18 in this way is read out and the address of each storage element and its θ are read in the three-dimensional shape analysis circuit.
From the information and the information, the coordinates (X, Y, Z) of each point of the measurement line R on the measured object Q can be obtained.

なお、光切断を行うことなく高速に三次元形状計測を行
うことができる装置としては、この他に、例えば特願平
2−46946及び特願平2−46947で提案された装置が挙げ
られる。
In addition, as an apparatus capable of performing high-speed three-dimensional shape measurement without performing light cutting, for example, the apparatuses proposed in Japanese Patent Application Nos. 2-46946 and 2-46947 can be cited.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このように被測定物体の形状を測定する
場合においては、測定光照射領域と反射測定光受光領域
とで定まる計測可能範囲に被測定物体を的確に位置させ
る必要があるが、上記従来の形状計測装置では、計測対
象となる被測定物体の位置決め、あるいは形状測定装置
自体の位置決めが簡便に行えないという課題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when measuring the shape of the measured object in this way, the measured object is accurately positioned within the measurable range determined by the measurement light irradiation region and the reflected measurement light reception region. However, the conventional shape measuring apparatus described above has a problem that it is not possible to easily position the measured object to be measured or the shape measuring apparatus itself.

すなわち、従来においては、上記計測可能範囲に被測定
物体が存在しているか否かの判断は、もっぱら目視によ
り行われ、このため機動性のある迅速な形状計測が行え
なかった。
That is, in the conventional art, the determination as to whether or not the measured object is present in the measurable range is performed by visual observation, and therefore, it is not possible to perform mobile and rapid shape measurement.

また、このような形状計測に係る各部材の位置決めの煩
雑化は、適正な形状データ取込みまでの時間遅延をもた
らし、このようなことから、本来の形状計測以外の位置
決めに係る不必要な測定光照射を生じ、測定光の光源の
寿命を早めると共に、場合によっては、長時間測定光を
被測定物体に照射することに起因する被測定物体への悪
影響が危惧されていた。
In addition, such complicated positioning of each member related to shape measurement causes a time delay until the proper shape data is captured, and thus, unnecessary measurement light related to positioning other than the original shape measurement is obtained. Irradiation occurs, the life of the light source of the measurement light is shortened, and in some cases, the adverse effect on the measured object due to irradiation of the measured light for a long time is feared.

従って、形状計測を行う前に、測定対象を確認すること
のできる装置が要望されていた。
Therefore, there has been a demand for an apparatus capable of confirming a measurement target before performing shape measurement.

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、計測対象を濃淡画像表示して、形状計測前
及び形状計測中に計測対象を確認することのできる三次
元形状データ取込み装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above conventional problems,
An object thereof is to provide a three-dimensional shape data capturing device capable of displaying a measurement object as a grayscale image and confirming the measurement object before and during shape measurement.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明は、計測用スリット
光を偏向走査しながら照射するスリット光照射手段と、
前記スリット光の偏向角度情報を出力する偏向角度情報
出力手段と、計測対象となった物体の表面で反射された
スリット光のみを透過させるスリット光抽出フィルタを
有し、そのスリット光抽出フィルタを透過したスリット
光を受け、その受光位置に前記偏向角度情報を対応させ
た三次元形状情報を取り込む形状情報取込み手段と、前
記物体の表面で反射されたスリット光と同一の光学経路
を通ってくる光のうちでスリット光以外の光成分を透過
させるスリット光排除フィルタを有し、計測対象を撮像
し、その計測対象の濃淡画像情報を出力する計測対象画
像化手段と、前記濃淡画像情報を表示する計測対象表示
手段と、を有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a slit light irradiating means for irradiating a measuring slit light while deflecting and scanning it,
Deflection angle information output means for outputting deflection angle information of the slit light, and a slit light extraction filter for transmitting only the slit light reflected on the surface of the object to be measured are transmitted through the slit light extraction filter. Shape information taking-in means for taking in the three-dimensional shape information corresponding to the deflection angle information at the light receiving position, and light coming through the same optical path as the slit light reflected on the surface of the object. Among them, a slit light exclusion filter that transmits a light component other than the slit light is included, the measurement target is imaged, and measurement target imaging means for outputting the grayscale image information of the measurement target, and the grayscale image information are displayed. And a measurement target display means.

また、本発明は、携帯型に形成されたデータ取り込み装
置本体には、少なくとも前記スリット光照射手段,前記
形状情報取込み手段,及び前記計測対象画像化手段が組
み込まれたことを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that at least the slit light irradiation means, the shape information acquisition means, and the measurement target imaging means are incorporated in a portable data acquisition device body.

[作用] 上記構成によれば、計測対象は計測対象画像化手段にて
濃淡画像に処理され、さらに計測対象表示手段にて濃淡
画像表示されることになる。
[Operation] According to the above configuration, the measurement target is processed into a grayscale image by the measurement target imaging unit, and is further displayed as a grayscale image by the measurement target display unit.

従って、例えば計測対象を常時表示させることにより、
三次元形状計測を行う前に計測対象が画像を通して確認
される。
Therefore, for example, by always displaying the measurement target,
Before performing the three-dimensional shape measurement, the measurement target is confirmed through the image.

本発明では、形状情報取込み手段にスリット光抽出フィ
ルタが設けられ、計測対象画像化手段にスリット光排除
フィルタが設けられているので、形状計測中においても
スリット光に影響されずに計測対象が画像化できる。
In the present invention, the shape information capturing means is provided with the slit light extraction filter, and the measurement target imaging means is provided with the slit light exclusion filter, so that the measurement target is imaged without being affected by the slit light even during shape measurement. Can be converted.

また、データ取込み装置本体を携帯型に形成し、さらに
各構成を組み込むことにより、計測対象の表示画像を確
認しながら装置本体を移動させて所望の被測定物体にそ
の計測対象を合致させることができ、データ取込みに係
る装置本体の機動性のある簡便な位置決めが可能とな
る。
In addition, by forming the data acquisition device main body as a portable type and further incorporating each configuration, it is possible to move the device main body while checking the display image of the measurement target and match the measurement target with a desired measured object. As a result, it is possible to easily and easily position the device main body for data acquisition.

[実施例] 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明す
る。
[Embodiment] A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図には、本発明の三次元形状計測装置の構成が示さ
れており、ここにおいて、本発明に係る三次元形状デー
タ取込み装置30は、三次元形状解析を行う装置本体に伝
送ケーブルにより接続されている。
FIG. 1 shows the configuration of the three-dimensional shape measuring apparatus of the present invention. Here, the three-dimensional shape data acquisition apparatus 30 according to the present invention uses a transmission cable in the main body for performing three-dimensional shape analysis. It is connected.

まず、測定光であるスリット光の照射手段について説明
する。
First, the means for irradiating the slit light which is the measurement light will be described.

スリット光照射手段は、レーザ光を発生するレーザ光源
32と、このレーザ光源32から発射されたレーザ光をスリ
ット光に形成するスリット光形成レンズ34と、このスリ
ット光形成レンズ34を透過したレーザ光を偏向する偏向
手段であるポリゴンミラー36とから構成されている。こ
こで、ポリゴンミラー36は、一定各速度ωで常時回転
し、この回転によりスリット光は所定偏向角度内で偏向
走査されている。
The slit light irradiation means is a laser light source that generates laser light.
32, a slit light forming lens 34 that forms the laser light emitted from the laser light source 32 into slit light, and a polygon mirror 36 that is a deflecting unit that deflects the laser light that has passed through the slit light forming lens 34. Has been done. Here, the polygon mirror 36 is constantly rotated at each constant velocity ω, and the slit light is deflected and scanned within a predetermined deflection angle by this rotation.

ここで、その偏向走査に係る初期角度を検出するため
に、ポリゴンミラー36の近傍にはフォトダイオード40が
配置されており、さらにこのフォトダイオード40からの
光検出信号は、θ信号発生器42に送出されている。
Here, in order to detect the initial angle related to the deflection scanning, a photodiode 40 is arranged in the vicinity of the polygon mirror 36, and a photodetection signal from this photodiode 40 is sent to a θ signal generator 42. Has been sent out.

そして、このθ信号発生器42は、送られてくる光検出信
号Sに基づいて、スリット光100の偏向角度を表すθ信
号を出力している。
Then, the θ signal generator 42 outputs a θ signal indicating the deflection angle of the slit light 100 based on the transmitted light detection signal S.

三次元形状データ取込み装置30から発射されたスリット
光100は、被測定物体Qの表面で散乱反射され、散乱反
射された光はレンズ系Aで集束された後、レンズ系Bに
導かれている。
The slit light 100 emitted from the three-dimensional shape data capturing device 30 is scattered and reflected on the surface of the object Q to be measured, and the scattered and reflected light is focused by the lens system A and then guided to the lens system B. .

ここで、レンズ系Bには、後述するように、ハーフミラ
ーあるいはプリズムなどのビームスプリッタなどが用い
られている。レンズ系Bを透過したスリット光112は、
形状データ取込み部50に入射されている。
Here, a beam splitter such as a half mirror or a prism is used for the lens system B, as described later. The slit light 112 transmitted through the lens system B is
It is incident on the shape data acquisition unit 50.

この形状データ取込み部50は、入射される光112のうち
前記スリット光の特定波長のみを透過するフィルタ52
と、このフィルタ52を透過したスリット光を受光するフ
ォトセンサ群54と、このフォトセンサ群54の各フォトセ
ンサに対応して記憶素子が設けられたθ情報記憶素子群
56とから構成されている。
The shape data capturing unit 50 includes a filter 52 that transmits only a specific wavelength of the slit light in the incident light 112.
And a photosensor group 54 for receiving the slit light transmitted through the filter 52, and a θ information storage element group provided with storage elements corresponding to the photosensors of the photosensor group 54.
It consists of 56 and.

そして、前記フォトセンサ群54は、第6図を用いて説明
したように、二次元配列型フォトセンサが用いられてお
り、スリット光112の受光位置を受光フォトセンサのア
ドレスから判断可能としている。
As described with reference to FIG. 6, the photosensor group 54 uses a two-dimensional array type photosensor, and the light receiving position of the slit light 112 can be determined from the address of the light receiving photosensor.

前記θ情報記憶素子群56には、前述したθ信号発生器42
からθ信号が入力されており、各記憶素子には、そのθ
信号が並列的に供給され、各記憶素子は、前記ホトセン
サの受光に係るトリガ信号に基づいてθ情報を格納す
る。
The θ information storage element group 56 includes the aforementioned θ signal generator 42.
Signal is input to each memory element.
Signals are supplied in parallel, and each memory element stores θ information based on a trigger signal related to light reception of the photosensor.

形状データ取込み部50にて取り込まれた被測定物体Qの
三次元形状情報は、読み出されて三次元形状計測装置本
体に設けられた三次元形状解析回路60に送られている。
The three-dimensional shape information of the measured object Q captured by the shape data capturing unit 50 is read out and sent to the three-dimensional shape analysis circuit 60 provided in the main body of the three-dimensional shape measuring apparatus.

ここで、上述したように、この三次元形状データは、θ
情報記憶素子群56の各素子のアドレスに前記θ情報を対
応させたものである。
Here, as described above, this three-dimensional shape data is
The θ information is made to correspond to the address of each element of the information storage element group 56.

そして、前記三次元形状解析回路60では、前記各記憶素
子のアドレスnとθ情報とを用いて被測定物体Qの表面
各点の座標を算出している。
Then, the three-dimensional shape analysis circuit 60 calculates the coordinates of each point on the surface of the measured object Q by using the address n of each storage element and the θ information.

次に、計測対象の濃淡画像を取り込み、さらに表示する
手段について説明する。
Next, a means for capturing a grayscale image to be measured and displaying the grayscale image will be described.

装置の向きで定まる計測対象の光学像は、前記レンズ系
A及び前記レンズ系Bを介して計測対象画像化部62に導
かれている。
The optical image of the measurement target determined by the orientation of the device is guided to the measurement target imaging unit 62 via the lens system A and the lens system B.

つまり、計測用のスリット光110と同一の光学経路を介
して計測対象を撮像することが可能であり、前記形状デ
ータ取込み部50に結像される計測対象の像と同一の像を
濃淡画像化することが可能である。
That is, it is possible to image the measurement target through the same optical path as the slit light 110 for measurement, and the same image as the image of the measurement target formed in the shape data capturing unit 50 is converted into a grayscale image. It is possible to

計測対象画像化部62は、レンズ系Bで分岐された一方の
光114のうちスリット光100の波長以外の光のみを透過す
る光学フィルタ64と、この光学フィルタ64を透過した光
を受光するCCDからなる撮像素子66とから構成されてい
る。つまり、前記光学フィルタ64にて、前記スリット光
が排除されている。
The measurement target imaging unit 62 includes an optical filter 64 that transmits only light other than the wavelength of the slit light 100 out of the one light 114 branched by the lens system B, and a CCD that receives the light that has passed through the optical filter 64. And the image pickup element 66. That is, the slit light is excluded by the optical filter 64.

撮像素子66にて結像された測定対象の濃淡画像情報は、
読み出されて表示器68に送出されている。
The grayscale image information of the measurement target formed by the image sensor 66 is
It is read and sent to the display 68.

そして、表示器68では、三次元形状データ取込み装置30
における計測対象の濃淡画像が表示されることになる。
The display 68 displays the three-dimensional shape data capturing device 30.
The grayscale image of the measurement target in is displayed.

なお、本実施例の三次元形状データ取込み装置30におい
ては、計測対象は、常時、表示器68に表示されている。
In the three-dimensional shape data capturing device 30 of the present embodiment, the measurement target is always displayed on the display 68.

ここで、本実施例では、計測対象の濃淡画像情報200及
び三次元形状情報210は、図示されていない画像合成部
に送出されており、被測定物体を三次元画像として空間
表現的に画像処理し、更に表示を行っている。
Here, in this embodiment, the grayscale image information 200 and the three-dimensional shape information 210 of the measurement target are sent to an image synthesizing unit (not shown), and the measured object is spatially image-processed as a three-dimensional image. However, it is also displaying.

本実施例の三次元形状データ取込み装置30は、以上の構
成からなり、以下に、装置の内部構造及び外観について
説明する。
The three-dimensional shape data acquisition device 30 of the present embodiment has the above-mentioned configuration, and the internal structure and appearance of the device will be described below.

第2図には、本実施例の三次元形状データ取込み装置30
の内部構成を示す断面図が図示されている。
FIG. 2 shows the three-dimensional shape data acquisition device 30 of this embodiment.
A cross-sectional view showing the internal configuration of is shown.

また、第4図には、装置を前方から見た斜視図が示され
ており、さらに第5図には、装置を後方から見た斜視図
が示されている。
Further, FIG. 4 shows a perspective view of the apparatus seen from the front, and FIG. 5 shows a perspective view of the apparatus seen from the rear.

第2図において、本体ケース70の計測側前部70Aには、
第1図で示したレーザ光源32が配置されており、また、
前部70A内の下方にはポリゴンミラー36が設けられてい
る。
In FIG. 2, on the measurement side front portion 70A of the main body case 70,
The laser light source 32 shown in FIG. 1 is arranged,
A polygon mirror 36 is provided below the front portion 70A.

そして、このポリゴンミラーにて反射されたスリット光
を装置30の外部に発射させるために、本体ケース前部70
Aの計測側前面下方には、透明部材からなる曲面形状の
照射部71が形成されている。
Then, in order to emit the slit light reflected by the polygon mirror to the outside of the device 30, the main body case front part 70
A curved surface-shaped irradiation unit 71 made of a transparent member is formed below the front surface of A on the measurement side.

本体ケース前部70Aの上方には、レンズ系A80が設けられ
ており、被測定物体にて反射されたスリット光は、この
レンズ系A80から入射される。
A lens system A80 is provided above the front case 70A of the main body case, and the slit light reflected by the object to be measured enters from the lens system A80.

本体ケース70の上部に形成された空洞70Bには、レンズ
系Bを成すハーフミラー74が導かれた光に対して所定角
度をもって配置されている。
In the cavity 70B formed in the upper part of the main body case 70, the half mirror 74 forming the lens system B is arranged at a predetermined angle with respect to the guided light.

そして、ハーフミラー74の後方には、上述した形状デー
タ取込み部50が配置され、さらに、ハーフミラー74の下
方には、測定対象画像化部62が配置されている。
The shape data capturing unit 50 described above is disposed behind the half mirror 74, and further, the measurement target imaging unit 62 is disposed below the half mirror 74.

ここで、第3図を用いて、三次元形状データ取込み装置
30に入射される光の光路について説明する。
Here, referring to FIG. 3, a three-dimensional shape data acquisition device
The optical path of light incident on 30 will be described.

入射される光120は、レンズ系A80を透過して、レンズ系
Bを成すハーフミラー74に導かれている。
The incident light 120 passes through the lens system A80 and is guided to the half mirror 74 forming the lens system B.

そして、このハーフミラー74により入射光は2系統に分
岐され、分けられた一方の入射光が形状データ取込み部
50に導かれ、分けられた他方の入射光が計測対象画像化
部62に導かれている。
The half mirror 74 splits the incident light into two systems, and one of the divided incident lights is a shape data capturing section.
The other incident light that has been guided to 50 and has been split is guided to the measurement target imaging unit 62.

すなわち、本実施例においては、このハーフミラー74を
用いたことにより、形状データ取込み部50及び計測対象
画像化部62にそれぞれ同一の計測対象の像を結像させる
ことが可能であり、操作者は表示器68に表示される計測
対象の濃淡画像を確認しながら、容易かつ確実に装置の
位置決めを行うことができる。
That is, in the present embodiment, by using the half mirror 74, it is possible to form an image of the same measurement target on the shape data capturing unit 50 and the measurement target imaging unit 62, respectively. While confirming the grayscale image of the measurement target displayed on the display 68, the device can be positioned easily and reliably.

ここで、本体ケース70の後部70Cには、表示器68が組み
込まれている。
Here, the indicator 68 is incorporated in the rear portion 70C of the main body case 70.

ここで、表示器68は、本実施例においてLCDや小型ブラ
ウン管などから構成される。ここで、その表示器68の表
示面は操作者が見易いように、やや上方に向けて斜めに
取り付けられている。
Here, the display device 68 is composed of an LCD, a small cathode ray tube or the like in this embodiment. Here, the display surface of the display device 68 is attached slightly obliquely upward so that the operator can easily see it.

本体ケースの中央部70Dには、スリット光照射をオン/
オフ制御するスイッチ76が設けられている。
Slit light irradiation is turned on in the central part 70D of the main body case /
A switch 76 for off control is provided.

本実施例において、このスイッチ76は、ピストルにおけ
る引金と同様の構造を成しており、操作者が把持部70C
を把持した状態で、例えば人差指をスイッチ76に掛ける
ことが可能である。
In this embodiment, the switch 76 has the same structure as the trigger of the pistol, and the operator holds the grip 70C.
For example, an index finger can be hung on the switch 76 while holding the.

なお、第2図においては、第1図で示したその他の構成
が設けられているが、図示省略されている。
It should be noted that in FIG. 2, although the other components shown in FIG. 1 are provided, they are not shown.

ここで、第1図で示したθ信号発生器42は、この三次元
形状データ取込み装置内に設けることは必要とされず、
三次元形状計測装置本体内に組み込んでも良い。
Here, the θ signal generator 42 shown in FIG. 1 is not required to be provided in this three-dimensional shape data acquisition device,
It may be incorporated in the main body of the three-dimensional shape measuring apparatus.

また、表示器68を本体ケース70から分離し、伝送ケーブ
ルにより接続しても良い。
Further, the display 68 may be separated from the main body case 70 and connected by a transmission cable.

本実施例の三次元形状データ取込み装置30は、以上のよ
うに携帯型に構成され、更に上記各構成が組み込まれた
ので、極めて機動性に富み、かつ表示画像を確認しなが
ら正確かつ容易に被測定物体の三次元形状計測を行うこ
とが可能である。
The three-dimensional shape data acquisition device 30 of the present embodiment is configured as a portable type as described above, and further, since each of the above-described configurations is incorporated, it is extremely mobile and can be accurately and easily checked while checking the displayed image. It is possible to measure the three-dimensional shape of the measured object.

特に、三次元形状計測に係る装置の位置決めの際には、
スリット光を照射せずに、行うことができ、位置決めが
された後に、スイッチ76を操作してスリット光を照射し
て三次元形状計測が行えるので、レーザ光を長時間照射
することに起因する被測定物体への悪影響やレーザ光源
の劣化を防止しつつ、迅速な三次元形状計測を行えると
いう効果を有する。
Especially when positioning the device for three-dimensional shape measurement,
It can be performed without irradiating the slit light, and after the positioning is performed, the switch 76 is operated to irradiate the slit light to perform the three-dimensional shape measurement. This has the effect of enabling rapid three-dimensional shape measurement while preventing adverse effects on the object to be measured and deterioration of the laser light source.

なお、本実施例においては、形状データ取込み部50に高
速処理可能なものを用いたため、このような携帯型にし
ても、手振れによる影響を受けずに、精度の良い三次元
形状計測を行うことができる。
In the present embodiment, since the shape data capturing unit 50 is capable of high-speed processing, even with such a portable type, accurate three-dimensional shape measurement can be performed without being affected by camera shake. You can

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る三次元形状データ取
込み装置によれば、測定対象を濃淡画像化して、さらに
表示させることができるので、計測対象を確認しつつ確
実な三次元形状計測を行うことができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the three-dimensional shape data capturing device of the present invention, it is possible to form a grayscale image of a measurement object and further display it. Original shape measurement can be performed.

また、データ取込み装置本体を携帯型に形成し、さらに
各構成を組み込むことにより、機動性のある迅速かつ容
易な三次元形状計測におけるそのデータ取込みが可能で
ある。
In addition, by forming the data acquisition device main body as a portable type and incorporating each component, it is possible to acquire the data in mobile 3D shape measurement quickly and easily.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る三次元形状データ取込み装置のブ
ロック図、 第2図は装置の内部構造を示す断面図、 第3図は装置の要部斜視図、 第4図は装置を前方から見た斜視図、 第5図は装置を後方から見た斜視図、 第6図は従来の三次元形状計測装置の説明図、 第7図は非接触式形状計測の原理説明図である。 30……三次元形状データ取込み装置 32……レーザ光源 36……ポリゴンミラー 42……θ信号発生器 50……形状データ取込み部 54……フォトセンサ群 56……θ情報記憶素子群 60……三次元形状解析回路 62……計測対象画像化部 66……撮像素子(CCD) 68……表示器 100……測定光(スリット光) 110……反射測定光(反射スリット光)
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a three-dimensional shape data acquisition device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the device, FIG. 3 is a perspective view of essential parts of the device, 4 is a perspective view of the apparatus seen from the front, FIG. 5 is a perspective view of the apparatus seen from the rear, FIG. 6 is an explanatory view of a conventional three-dimensional shape measuring apparatus, and FIG. 7 is a non-contact type shape measuring apparatus. It is a principle explanatory view. 30 …… Three-dimensional shape data acquisition device 32 …… Laser light source 36 …… Polygon mirror 42 …… θ signal generator 50 …… Shape data acquisition unit 54 …… Photo sensor group 56 …… θ Information storage element group 60 …… 3D shape analysis circuit 62 …… Measurement target imaging unit 66 …… Imaging device (CCD) 68 …… Display unit 100 …… Measuring light (slit light) 110 …… Reflected measurement light (reflected slit light)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】計測用スリット光を偏向走査しながら照射
するスリット光照射手段と、 前記スリット光の偏向角度情報を出力する偏向角度情報
出力手段と、 計測対象となった物体の表面で反射されたスリット光の
みを透過させるスリット光抽出フィルタを有し、そのス
リット光抽出フィルタを透過したスリット光を受け、そ
の受光位置に前記偏向角度情報を対応させた三次元形状
情報を取り込む形状情報取込み手段と、 前記物体の表面で反射されたスリット光と同一の光学経
路を通ってくる光のうちでスリット光以外の光成分を透
過させるスリット光排除フィルタを有し、計測対象を撮
像し、その計測対象の濃淡画像情報を出力する計測対象
画像化手段と、 前記濃淡画像情報を表示する計測対象表示手段と、 を有することを特徴とする三次元形状データ取込み装
置。
1. A slit light irradiating means for irradiating a measuring slit light while deflecting and scanning it, a deflection angle information output means for outputting deflection angle information of the slit light, and reflection on a surface of an object to be measured. A shape information capturing means that has a slit light extraction filter for transmitting only the slit light, receives the slit light transmitted through the slit light extraction filter, and captures three-dimensional shape information corresponding to the deflection angle information at the light receiving position. And a slit light exclusion filter that transmits light components other than the slit light among the light coming through the same optical path as the slit light reflected on the surface of the object, images the measurement target, and measures the measurement. A measurement target imaging unit that outputs the grayscale image information of the target, and a measurement target display unit that displays the grayscale image information. Shape data capture device.
【請求項2】請求項(1)記載の三次元形状データ取込
み装置において、 携帯型に形成されたデータ取込み装置本体には、 少なくとも前記スリット光照射手段,前記形状情報取込
み手段,及び前記計測対象画像化手段が組み込まれたこ
とを特徴とする三次元形状データ取込み装置。
2. The three-dimensional shape data acquisition device according to claim 1, wherein at least the slit light irradiation means, the shape information acquisition means, and the measurement target are provided in a portable data acquisition device body. An apparatus for capturing three-dimensional shape data, characterized in that imaging means is incorporated.
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