JPH0791928A - Method for measuring three-dimensional shape - Google Patents

Method for measuring three-dimensional shape

Info

Publication number
JPH0791928A
JPH0791928A JP5238378A JP23837893A JPH0791928A JP H0791928 A JPH0791928 A JP H0791928A JP 5238378 A JP5238378 A JP 5238378A JP 23837893 A JP23837893 A JP 23837893A JP H0791928 A JPH0791928 A JP H0791928A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measured
line
coordinate system
axis
dimensional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5238378A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3051948B2 (en
Inventor
Katsutoshi Nishizaki
勝利 西崎
Yoshinobu Hiyamizu
由信 冷水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
Priority to JP5238378A priority Critical patent/JP3051948B2/en
Publication of JPH0791928A publication Critical patent/JPH0791928A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3051948B2 publication Critical patent/JP3051948B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

PURPOSE:To easily adjust the position of a measuring head and perform highly precise measurement. CONSTITUTION:An object to be measured is moved along a carrying line A and three-dimensional shape of the object to be measured is measured by a light cutting method by means of a measuring head 4 provided with a slit light source 7 and a teleccamera 8. In a plurality of postures of an exclusive correction jig 17, the positions in a measuring head coordinate system of a specified part of the jig 17 are measured with the measuring head 4. The measurement result is data-processed, so that a dislocation of an angle of the coordinate system of the carrying line A and the measuring head 4, and a correction formula for correcting the dislocation are found and measured data of the object to be measured are corrected by means of the correction formula.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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、たとえば自動車の製造ラインにおい
て搬送ラインに沿って移動させられている車体の所要部
分の3次元形状を測定する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention uses a light-section method.
The present invention relates to a method for measuring a three-dimensional shape, for example, a method for measuring a three-dimensional shape of a required portion of a vehicle body which is moved along a transportation line in an automobile manufacturing line.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の測定方法として、搬送ラインの
回りの所定位置にスリット光源およびテレビカメラなど
の2次元撮像装置を備えた測定ヘッドを設け、被測定物
を搬送手段により搬送ラインに沿って移動させ、複数の
被測定物移動位置において、スリット光源より被測定物
に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次元撮像装置で撮像した光切断線の2次元画像
データを変換位置データを用いて測定ヘッドの3次元測
定ヘッド座標系における3次元位置データに変換し、複
数の被測定物移動位置における3次元位置データを合成
して被測定物の所要部分の3次元形状を求めるものが知
られている。
2. Description of the Related Art As a measuring method of this kind, a measuring head having a slit light source and a two-dimensional image pickup device such as a television camera is provided at a predetermined position around a conveying line, and an object to be measured is conveyed along the conveying line by a conveying means. The slit light source irradiates the measured object with slit light at a plurality of measured object moving positions, and the two-dimensional imaging device captures the optical cutting line formed by the slit light hitting the surface of the measured object. The two-dimensional image data of the optical cutting line imaged by the two-dimensional image pickup device is converted into three-dimensional position data in the three-dimensional measuring head coordinate system of the measuring head by using the conversion position data, and the three-dimensional image data at a plurality of measured object moving positions is obtained. It is known to combine three-dimensional position data to obtain a three-dimensional shape of a required portion of the measured object.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記の測定方法におい
て、変換位置データは、2次元撮像装置の画面座標系に
おける光切断線の2次元画像データをスリット光面を含
む測定ヘッドの3次元測定ヘッド座標系における3次元
位置データに変換するためのものであり、測定に先立
ち、キャリブレーションによって求められている。ま
た、上記の測定は、被測定物の搬送ラインと測定ヘッド
の測定ヘッド座標系の1つの座標軸とが完全に平行にな
っていることを前提にしている。そして、この測定ヘッ
ド座標系の1つの座標軸に関する座標値は、搬送ライン
上の被測定物の移動量で与えられる。このため、搬送ラ
インと測定ヘッド座標系の1つの座標軸とが完全に平行
になっていなければ、測定値に誤差が生じ、精度の高い
測定を行うためには、これらを完全に一致させる必要が
ある。このため、測定ヘッドを測定現場に設置する際に
厳密な位置調整が要求されるが、この調整は非常に困難
で、手間がかかるという問題がある。
In the above measuring method, the conversion position data is the three-dimensional measuring head of the measuring head including the two-dimensional image data of the light cutting line in the screen coordinate system of the two-dimensional image pickup device including the slit light surface. It is for converting into three-dimensional position data in the coordinate system, and is obtained by calibration prior to measurement. Further, the above-mentioned measurement is premised on that the transport line of the object to be measured and one coordinate axis of the measuring head coordinate system of the measuring head are completely parallel. The coordinate value related to one coordinate axis of the measuring head coordinate system is given by the amount of movement of the measured object on the transport line. For this reason, if the transport line and one coordinate axis of the measuring head coordinate system are not perfectly parallel, an error will occur in the measured value, and these must be perfectly matched in order to perform highly accurate measurement. is there. Therefore, strict position adjustment is required when the measurement head is installed at the measurement site, but this adjustment is very difficult and time-consuming.

【0004】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
測定ヘッドの調整が簡単で、しかも精度の高い測定がで
きる3次元形状測定方法を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the above problems,
An object of the present invention is to provide a three-dimensional shape measuring method in which the measurement head can be easily adjusted and highly accurate measurement can be performed.

【0005】[0005]

【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、搬送ラインの回りの所定位置に、スリッ
ト光源および2次元撮像装置を備えた測定ヘッドを設
け、被測定物を搬送手段により搬送ラインに沿って移動
させ、複数の被測定物移動位置において、スリット光源
より被測定物に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次元撮像装置で撮像した光切断線
の2次元画像データを変換位置データを用いて測定ヘッ
ドの3次元測定ヘッド座標系における3次元位置データ
に変換し、複数の被測定物移動位置における3次元位置
データを合成して被測定物の所要部分の3次元形状を求
める3次元形状測定方法において、専用の補正用治具を
用い、この治具の所定の複数の姿勢において治具の所定
部分の測定ヘッド座標系における位置を測定ヘッドを用
いて測定し、この測定結果をデータ処理することによ
り、搬送ラインと測定ヘッド座標系の1つの座標軸との
角度のずれおよびこのずれを補正するための補正式を求
め、この補正式を用いて各被測定物移動位置における3
次元位置データを補正することを特徴とするものであ
る。
According to the three-dimensional shape measuring method of the present invention, a measuring head provided with a slit light source and a two-dimensional image pickup device is provided at a predetermined position around a conveying line, and an object to be measured is conveyed by the conveying means. Two-dimensional imaging of the optical cutting line formed by moving along the transport line, irradiating the slit light from the slit light source to the DUT at a plurality of moving positions of the DUT, and hitting the slit light on the surface of the DUT. A plurality of objects to be measured are obtained by converting the two-dimensional image data of the optical cutting line imaged by the device and the three-dimensional position data in the coordinate system of the three-dimensional measuring head of the measuring head using the conversion position data. In the three-dimensional shape measuring method for synthesizing the three-dimensional position data at the moving position to obtain the three-dimensional shape of the required portion of the measured object, a dedicated correction jig is used and The position of the predetermined part of the jig in the measuring head coordinate system is measured using a measuring head in a plurality of postures of the jig, and the measurement result is data-processed to determine the angle between the transport line and one coordinate axis of the measuring head coordinate system. Deviation and a correction equation for correcting this deviation, and using this correction equation, 3 at each moving position of the object to be measured.
The feature is that the dimensional position data is corrected.

【0006】たとえば、補正用治具が、搬送手段に固定
されて搬送ラインに沿って移動させられるベース、およ
び基準姿勢において搬送ラインとほぼ平行にのびる棒状
の被測定部材を備え、被測定部材が、ベースに対して、
移動手段により基準姿勢における長さ方向に移動させら
れるとともに、回転手段によりこの移動方向と直交する
2つの軸を中心に回転させられるようになされており、
この補正用治具のベースを搬送手段に固定し、搬送手段
を停止させた状態で、移動手段によりベースに対して被
測定部材を移動させ、複数の被測定部材移動位置におい
て、スリット光源より被測定部材にスリット光を照射
し、このスリット光が被測定部材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
装置で撮像した光切断線の2次元画像データに基づい
て、測定ヘッド座標系の1つの座標軸に対する基準姿勢
における被測定部材の姿勢を求め、被測定部材をベース
に対して基準姿勢に固定した状態で、搬送手段により補
正用治具を搬送ラインに沿って移動させ、複数の治具移
動位置において、スリット光源より被測定部材にスリッ
ト光を照射し、このスリット光が被測定部材の表面に当
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次元撮像装置で撮像した光切断線の2次元画像データ
と前に求めた測定ヘッド座標系の1つの座標軸に対する
基準姿勢における被測定部材の姿勢に基づいて、搬送ラ
インと測定ヘッド座標系の1つの座標軸との角度のずれ
および補正式を求める。
For example, the correction jig is provided with a base fixed to the transfer means and moved along the transfer line, and a rod-shaped member to be measured which extends substantially parallel to the transfer line in the reference posture. , For the base,
The moving unit is moved in the length direction of the reference posture, and the rotating unit is rotated about two axes orthogonal to the moving direction.
The base of this correction jig is fixed to the transfer means, and the transfer means moves the member to be measured with respect to the base while the transfer means is stopped. The measuring member is irradiated with slit light, and the light cutting line formed by the slit light hitting the surface of the member to be measured is imaged by the two-dimensional imaging device, and the two-dimensional image data of the light cutting line imaged by the two-dimensional imaging device is obtained. Based on this, the posture of the member to be measured in the reference posture with respect to one coordinate axis of the measuring head coordinate system is obtained, and the correction jig is moved to the conveying line by the conveying means while the member to be measured is fixed in the reference posture with respect to the base. The slit light source irradiates the member to be measured with slit light at a plurality of jig moving positions, and the slit light strikes the surface of the member to be measured. Capturing a line in two-dimensional imaging device,
Based on the two-dimensional image data of the optical cutting line imaged by the two-dimensional image pickup device and the posture of the member to be measured in the reference posture with respect to one coordinate axis of the measurement head coordinate system, which is obtained in advance, 1 of the conveyance line and the measurement head coordinate system Find the angle deviation from one coordinate axis and the correction formula.

【0007】[0007]

【作用】専用の補正用治具を用い、この治具の所定の複
数の姿勢において治具の所定部分の測定ヘッド座標系に
おける位置を測定ヘッドを用いて測定し、この測定結果
をデータ処理することにより、搬送ラインと測定ヘッド
座標系の1つの座標軸との角度のずれおよびこのずれを
補正するための補正式を求め、この補正式を用いて各被
測定物移動位置における3次元位置データを補正するの
で、搬送ラインと測定ヘッド座標系の1つの座標軸との
間に角度のずれがあっても、測定誤差が生じることがな
く、被測定物の3次元形状を精度良く測定することがで
きる。
With the use of the dedicated correction jig, the position of the predetermined portion of the jig in the measuring head coordinate system is measured using the measuring head in a plurality of predetermined postures of the jig, and the measurement result is processed as data. As a result, a deviation of the angle between the transport line and one coordinate axis of the measuring head coordinate system and a correction formula for correcting this deviation are obtained, and the three-dimensional position data at each moving position of the object to be measured is calculated using this correction formula. Since the correction is performed, even if there is an angle deviation between the transport line and one coordinate axis of the measuring head coordinate system, a measurement error does not occur and the three-dimensional shape of the measured object can be accurately measured. .

【0008】[0008]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は、自動車製造ラインにおけるコンベ
ヤ(搬送手段)(1) 、およびこのコンベヤ(1) によりほ
ぼ水平な一定の搬送ライン(A) に沿って移動させられる
自動車の車体などの被測定物(2) の所要部分の3次元形
状を測定する3次元形状測定装置(3) の主要部の構成を
示している。また、図2は、測定装置(3) の主要部の構
成を示している。なお、以下の説明において、前後左右
は被測定物(2) の移動方向すなわち搬送ライン(A) の方
向についていうものとする。
FIG. 1 shows a conveyor (conveying means) (1) in an automobile manufacturing line, and an object to be measured such as a car body of an automobile which is moved by the conveyor (1) along a substantially horizontal constant conveying line (A). The structure of the main part of the three-dimensional shape measuring device (3) for measuring the three-dimensional shape of the required part of the object (2) is shown. Further, FIG. 2 shows a configuration of a main part of the measuring device (3). In the following description, front, rear, left and right refer to the moving direction of the DUT (2), that is, the direction of the transfer line (A).

【0010】測定装置(3) は、第1測定ヘッド(4) 、第
2測定ヘッド(5) およびデータ処理装置(6) を備えてい
る。2つのヘッド(4)(5)は、搬送ライン(A) の左右両側
に互いに対向するように配置されている。第1ヘッド
(4) は、スリット光源(7) およびテレビカメラ(8) を備
えている。スリット光源(7) は、図示しないLD(レー
ザダイオード)、シリンドリカルレンズなどを用いて、
被測定物(2) にスリット光(9) を照射するためのもので
ある。この場合、スリット光面(9a)はほぼ垂直で搬送ラ
イン(A) とほぼ直交し、Xh1軸、Yh1軸およびZh1軸の
互いに直交する3つの座標軸よりなる第1の3次元測定
ヘッド座標系が設定されている。Zh1軸はスリット光面
(9a)と平行な上下方向の座標軸、Xh1軸はスリット光面
(9a)と平行な左右方向の座標軸である。Yh1軸はスリッ
ト光面(9a)と直交する前後方向の座標軸であり、搬送ラ
イン(A) と平行かあるいはほぼ平行である。テレビカメ
ラ(8) は、スリット光(9) が被測定物(2) の表面に当た
って形成される光切断線(10)を撮像してその2次元画像
データをデータ処理装置(6) に出力するものであり、2
次元撮像装置を構成している。第2ヘッド(5) は、第1
ヘッド(4) と同様、スリット光源(11)およびテレビカメ
ラ(12)を備えており、これらは第1ヘッド(4)のものと
左右対称に配置されている。図1において、(13)は光源
(11)からのスリット光、(13a) はそのスリット光面、(1
4)はスリット光(13)が被測定物(2) の表面に当たって形
成される光切断線である。第2ヘッド(5) について、第
1のヘッド座標系と同様、Xh2軸、Yh2軸およびZh2
の互いに直交する3つの座標軸よりなる第2の3次元ヘ
ッド測定座標系が設定されている。これら2つのヘッド
座標系も、左右対称である。そして、後に詳しく説明す
るように、第1スリット光面(9a)と第2スリット光面(1
3a) が一致し、Xh1軸とXh2軸が一致し、Yh1軸とYh2
軸が互いに平行になり、かつZh1軸とZh2軸が互いに平
行になるように、2つのヘッド(4)(5)の位置および姿勢
が調整されている。なお、図1には、スペースの関係
で、Xh1軸、Yh1軸、Zh1軸、Xh2軸、Yh2軸およびZ
h2軸を適当に平行移動して示してある。また、上記のよ
うに2つのヘッド(4)(5)が調整された状態において、ヘ
ッド座標系のXh1軸(Xh2軸)、Yh1軸(Yh2軸)およ
びZh1軸(Zh2軸)をXh 軸、Yh 軸およびZh 軸と呼
ぶ。また、他の座標系と混同を生じない場合は、X
h 軸、Yh 軸およびZh 軸を単にX軸、Y軸およびZ軸
とよぶこともある。
The measuring device (3) comprises a first measuring head (4), a second measuring head (5) and a data processing device (6). The two heads (4) and (5) are arranged on the left and right sides of the transfer line (A) so as to face each other. First head
(4) has a slit light source (7) and a television camera (8). The slit light source (7) uses an LD (laser diode), a cylindrical lens, etc., not shown,
It is for irradiating the DUT (2) with slit light (9). In this case, the slit light surface (9a) is substantially vertical and substantially orthogonal to the carrier line (A), and the first three-dimensional measuring head is composed of three coordinate axes of X h1 axis, Y h1 axis and Z h1 axis which are orthogonal to each other. The coordinate system is set. Z h1 axis is slit light surface
Vertical coordinate axis parallel to (9a), X h1 axis is slit light surface
It is a horizontal coordinate axis parallel to (9a). The Y h1 axis is a coordinate axis in the front-back direction orthogonal to the slit light surface (9a), and is parallel or almost parallel to the transport line (A). The television camera (8) images the light cutting line (10) formed by the slit light (9) hitting the surface of the DUT (2) and outputs the two-dimensional image data to the data processing device (6). One, two
A three-dimensional imaging device is configured. The second head (5) is the first
Like the head (4), it has a slit light source (11) and a television camera (12), which are arranged symmetrically to those of the first head (4). In FIG. 1, (13) is a light source
Slit light from (11), (13a) is the slit light plane, (1
Reference numeral 4) is a light cutting line formed by the slit light 13 coming into contact with the surface of the DUT 2. For the second head (5), as in the first head coordinate system, a second three-dimensional head measurement coordinate system including three coordinate axes of the X h2 axis, the Y h2 axis and the Z h2 axis which are orthogonal to each other is set. There is. These two head coordinate systems are also symmetrical. Then, as will be described later in detail, the first slit light surface (9a) and the second slit light surface (1a
3a) matches, X h1 axis and X h2 axis coincides, Y h1 axis and Y h2
The positions and postures of the two heads (4) and (5) are adjusted so that the axes thereof are parallel to each other and the Z h1 axis and the Z h2 axis are parallel to each other. Note that, in FIG. 1, due to the space, the X h1 axis, the Y h1 axis, the Z h1 axis, the X h2 axis, the Y h2 axis, and the Z h1 axis.
The h2 axis is shown translated as appropriate. Further, in the state where the two heads (4) and (5) are adjusted as described above, the X h1 axis (X h2 axis), the Y h1 axis (Y h2 axis) and the Z h1 axis (Z h2 Axes) are called X h axis, Y h axis and Z h axis. If there is no confusion with other coordinate systems, X
The h axis, the Y h axis, and the Z h axis may be simply referred to as the X axis, the Y axis, and the Z axis.

【0011】データ処理装置(6) は、被測定物(2) の3
次元形状測定のためのデータ処理を行うものであり、マ
イクロコンピュータなどによって構成されている。図2
に示すように、2つのヘッド(4)(5)の光源(7)(11) もデ
ータ処理装置(6) に接続されている。詳細な図示は省略
したが、コンベヤ(1) には、これを駆動して被測定物
(2) を移動させるための電動モータなどを備えたコンベ
ヤ駆動装置(15)、およびたとえば駆動装置(15)の駆動量
を検出することによってコンベヤ(1) 上の被測定物(2)
などの移動量(ライン移動量)を検出するライン移動量
検出器(16)などが設けられており、駆動装置(15)および
ライン移動量検出器(16)もデータ処理装置(6) に接続さ
れている。
The data processing device (6) is the same as the device under test (2).
Data processing is performed for measuring the dimensional shape, and is configured by a microcomputer or the like. Figure 2
As shown in, the light sources (7) and (11) of the two heads (4) and (5) are also connected to the data processing device (6). Although detailed illustration is omitted, the conveyor (1) is driven to drive the DUT.
A conveyor drive device (15) equipped with an electric motor for moving (2), and, for example, by detecting the drive amount of the drive device (15), the object to be measured (2) on the conveyor (1)
A line movement amount detector (16) that detects the movement amount (line movement amount) etc. is provided, and the drive device (15) and line movement amount detector (16) are also connected to the data processing device (6). Has been done.

【0012】測定に先立ち、キャリブレーションによ
り、各ヘッド(4)(5)について、それぞれ、テレビカメラ
(8)(12) の画面座標系における光切断線の2次元画像デ
ータをヘッド座標系における3次元位置データに変換す
るための変換位置データが求められて、データ処理装置
(6) のメモリに記憶されている。また、2つのヘッド
(4)(5)の位置の調整およびヘッド座標系の補正が行われ
る。そして、後に詳しく説明するように、専用の補正用
治具(17)(図3参照)を用いて、測定座標系のYh軸に
対する搬送ライン(A) の角度のずれ、およびこのずれを
補正するための補正式が求められ、これがデータ処理装
置(6) のメモリに記憶されている。
Prior to the measurement, each head (4) and (5) was calibrated by a television camera by calibration.
(8) The converted position data for converting the two-dimensional image data of the light cutting line in the screen coordinate system into the three-dimensional position data in the head coordinate system is obtained, and the data processing device is obtained.
It is stored in the memory of (6). Also two heads
(4) The position adjustment and the head coordinate system correction of (5) are performed. Then, as will be described in detail later, using a dedicated correction jig (17) (see FIG. 3), the deviation of the angle of the transfer line (A) with respect to the Y h axis of the measurement coordinate system and the deviation thereof are corrected. A correction formula for this is calculated, and this is stored in the memory of the data processing device (6).

【0013】測定時には、コンベヤ(1) により、被測定
物(2) が搬送ライン(A) に沿って所定の速度で連続的に
あるいは間欠的に移動させられる。そして、複数の被測
定物移動位置において、光源(7)(11) より被測定物(2)
にスリット光(9)(13) を照射し、スリット光(9)(13) が
被測定物(2) の表面に当たって形成される光切断線(10)
(14)をテレビカメラ(8)(12) で撮像し、テレビカメラ
(8)(12) で撮像した光切断線の2次元画像データを変換
位置データを用いてヘッド座標系における3次元位置デ
ータに変換し、複数の被測定物移動位置における3次元
位置データを合成して被測定物(2) の所要部分の3次元
形状を求める。この際、ライン移動量検出器(16)により
検出される被測定物(2) の移動量と、データ処理装置
(6) に記憶されている補正式を用いて、各搬送位置にお
ける3次元位置データを補正し、この補正された3次元
位置データに基づいて被測定物(2) の3次元形状を求め
る。
At the time of measurement, the object to be measured (2) is continuously or intermittently moved at a predetermined speed along the transfer line (A) by the conveyor (1). Then, at a plurality of measured object moving positions, the measured object (2) from the light source (7) (11)
The slit light (9) (13) is irradiated to the slit light (9) (13), and the slit light (9) (13) hits the surface of the DUT (2) to form a light cutting line (10).
Take images of (14) with the TV cameras (8) and (12).
(8) Convert the two-dimensional image data of the optical cutting line imaged in (12) into three-dimensional position data in the head coordinate system by using the conversion position data, and synthesize the three-dimensional position data in the plurality of measured object moving positions. Then, the three-dimensional shape of the required portion of the DUT (2) is obtained. At this time, the amount of movement of the DUT (2) detected by the line movement amount detector (16) and the data processing device
Using the correction formula stored in (6), the three-dimensional position data at each transport position is corrected, and the three-dimensional shape of the object to be measured (2) is obtained based on the corrected three-dimensional position data.

【0014】2つのヘッド(4)(5)の位置の調整およびヘ
ッド座標系の補正は、次のように行われる(図12のフ
ローチャート参照)。
The adjustment of the positions of the two heads (4) and (5) and the correction of the head coordinate system are performed as follows (see the flowchart of FIG. 12).

【0015】図12において、まず、2つのヘッド(4)
(5)を水平に設置し(ステップ101 )、2つのヘッド座
標系のZ軸方向を一致させる。次に、2つのヘッド(4)
(5)のスリット光(9)(13) の光軸を合わせ(ステップ102
)、2つのヘッド座標系のZX平面を一致させる。次
に、同じ高さ(Z座標値)位置のスリット端点のヘッド
座標系における位置を測定し、これらをそれぞれ
(x1 ,x2 )、(z1 ,z2 )とする(ステップ103
)。なお、スリット端点とは、テレビカメラで撮像さ
れスリット光の光切断線の2次元画像の予め定められた
いずれか一方の端点をいう。そして、最後に、次式によ
り両スリット端点の高さの差を演算してZ軸方向の補正
値dzを求め(ステップ104 )、2つのヘッド座標系の
XY平面を一致させる。
In FIG. 12, first, two heads (4)
(5) is installed horizontally (step 101), and the Z-axis directions of the two head coordinate systems are aligned. Then two heads (4)
Align the optical axes of the slit light (9) and (13) of (5) (step 102
) Match the ZX planes of the two head coordinate systems. Next, the positions of the slit end points at the same height (Z coordinate value) position in the head coordinate system are measured, and these are designated as (x 1 , x 2 ) and (z 1 , z 2 ) respectively (step 103).
). In addition, the slit endpoint refers to any one of predetermined endpoints of the two-dimensional image of the light cutting line of the slit light imaged by the television camera. Then, finally, the difference between the heights of both slit end points is calculated by the following equation to obtain a correction value dz in the Z-axis direction (step 104), and the XY planes of the two head coordinate systems are made to coincide with each other.

【0016】z1 −z2 → dz 上記の補正は、2つのヘッド(4)(5)が予め各ヘッド(4)
(5)単体のキャリブレーションを行い、各スリット光面
(9a)(13a) に対する独自の座標系(ヘッド座標系)を有
することを前提として、2つのヘッド座標系をハード的
およびソフト的に一致させるものである。
Z 1 -z 2 → dz In the above correction, the two heads (4) and (5) are preliminarily arranged in each head (4).
(5) Calibrate each unit, and measure each slit light surface.
The two head coordinate systems are made to coincide with each other in terms of hardware and software on the assumption that they have their own coordinate system (head coordinate system) for (9a) and (13a).

【0017】補正式を用いて3次元位置データを補正す
る理由は次のとおりである。なお、前に図12のフロー
チャートにおいて説明した2つのヘッド(4)(5)の間の補
正により、2つのヘッド(4)(5)のヘッド座標系が合わせ
込まれ、また、第2ヘッド(5) はこの合わせ込まれたヘ
ッド座標系における測定開始点を求めるためのものであ
るから、第2ヘッド(5) については補正式を求める必要
はなく、第1ヘッド(4) についてだけ補正式を求めれば
よい。したがって、以下の説明は第1ヘッド(4) に関す
るものである。
The reason why the three-dimensional position data is corrected using the correction formula is as follows. The head coordinate system of the two heads (4) and (5) is adjusted by the correction between the two heads (4) and (5) described earlier in the flowchart of FIG. 12, and the second head ( Since 5) is for obtaining the measurement start point in this coordinated head coordinate system, it is not necessary to obtain the correction formula for the second head (5), but only for the first head (4). You should ask. Therefore, the following description relates to the first head (4).

【0018】測定ヘッド(4) のテレビカメラ(8) の2次
元画像データから変換位置データを用いて変換された3
次元位置データはヘッド座標系におけるものであり、3
次元位置データを合成して3次元形状を求めるときに使
用されるYh 軸に関する座標値は、搬送ライン(A) 上の
被測定物(2) の移動量(ライン移動量)で与えられる。
このため、搬送ライン(A) とYh 軸とが完全に一致する
かまたは完全に平行になっていれば、2次元画像データ
から変換された3次元位置データをそのまま合成して3
次元形状を求めても、測定誤差は生じない。これに対
し、搬送ライン(A) とYh 軸の角度がずれている場合
は、2次元画像データから変換された3次元位置データ
をそのまま合成して3次元形状を求めたのでは、測定誤
差が生じる。このため、測定誤差が生じないように、2
次元画像データから変換された3次元位置データを補正
式を用いて補正しているのである。
3 converted by using the conversion position data from the two-dimensional image data of the TV camera (8) of the measuring head (4)
Dimensional position data is in the head coordinate system and is 3
The coordinate value about the Y h axis used when synthesizing the three-dimensional position data to obtain the three-dimensional shape is given by the movement amount (line movement amount) of the object to be measured (2) on the transfer line (A).
Therefore, if the transport line (A) and the Y h axis are completely coincident with each other or are completely parallel to each other, the 3D position data converted from the 2D image data is combined as it is to obtain 3
The measurement error does not occur even if the dimensional shape is obtained. On the other hand, when the angle between the transport line (A) and the Y h axis is misaligned, the 3D position data converted from the 2D image data is directly combined to obtain the 3D shape. Occurs. Therefore, to prevent measurement error, 2
The three-dimensional position data converted from the three-dimensional image data is corrected using the correction formula.

【0019】次に、図5を参照して、2次元画像データ
から変換された3次元位置データをそのまま合成して3
次元形状を求めるようにした場合に、搬送ライン(A) と
h軸の角度のずれによって測定誤差が生じる理由を説
明する。
Next, referring to FIG. 5, the three-dimensional position data converted from the two-dimensional image data is combined as it is to generate 3
The reason why a measurement error occurs due to the deviation of the angle between the transport line (A) and the Y h axis when the three-dimensional shape is obtained will be described.

【0020】ここでは、まず、実際の姿勢角をθx 、θ
z としたときに、ヘッド座標系(XYZ)h と搬送ライ
ン座標系(XYZ)l のずれが測定値θx ' 、θz ' に
対してどのように影響するかを考察する。ライン座標系
は、Xl 軸、Yl 軸およびZl 軸の互いに直交する3つ
の座標軸により構成されている。Zl 軸は上下方向の座
標軸、Xl 軸は左右方向の座標軸、Yl 軸は搬送ライン
(A) と一致する前後方向の座標軸である。
Here, first, the actual posture angles are represented by θ x and θ.
when is z, consider whether the head coordinate system (XYZ) h and the conveying line coordinate system (XYZ) deviation of l is the measured value θ x ', θ z' affects how respect. Line coordinate system, X l axis, and is composed of three coordinate axes orthogonal to each other Y l-axis and Z l axis. Z l axis in the vertical direction coordinate axis, X l axis in the lateral direction coordinate axis, Y l axis conveying line
It is a coordinate axis in the front-back direction that matches (A).

【0021】ヘッド座標系に対してライン座標系がXh
軸回りにφ、Zh 軸回りにψの姿勢にある状態を考える
とき、搬送ラインの進行方向の単位ベクトルel (Yh
軸の方向ベクトル)は次の式(1) のように表わされる。
The line coordinate system is X h with respect to the head coordinate system.
When considering a state in which the posture is φ around the axis and ψ around the Z h axis, the unit vector e l (Y h
The direction vector of the axis) is expressed by the following equation (1).

【0022】[0022]

【数1】 ただし、Rot(φ)x 、Rot(ψ)z およびey
次のとおりである。
[Equation 1] However, Rot (φ) x , Rot (ψ) z and ey are as follows.

【0023】[0023]

【数2】 また、測定する稜線の方向ベクトルをeとし、el に対
するZl 軸回りの角度をθz 、Xl 軸回りの角度をθx
とする。さらに、このとき観測されるスリット端点の変
化量(dx,dz)を変位ベクトルΔとする。
[Equation 2] Further, the direction vector of the ridge to be measured is e, the angle around the Z l axis with respect to e l is θ z , and the angle around the X l axis is θ x.
And Further, the change amount (dx, dz) of the slit end point observed at this time is set as the displacement vector Δ.

【0024】θx =θz =0°(基準姿勢)のとき、θ
x ' 、θz ' は次のようになる。この場合、eとel
一致した状態の稜線の姿勢角を測定しているので、変位
ベクトルΔ=0と観測され、θx ' =θz ' =0°とな
ることがわかる。
When θ x = θ z = 0 ° (reference posture), θ
x 'and θ z ' are as follows. In this case, since the posture angle of the ridgeline in the state where e and e l are coincident with each other is measured, it is observed that the displacement vector Δ = 0 and θ x ′ = θ z ′ = 0 °.

【0025】θx ,θz ≠0°のとき、θx ' 、θz '
は次のようになる。簡単のため、θx =0°、すなわち
稜線をZl 軸回りについてのみθz =θ回転させた場合
を考える。このとき、稜線の方向ベクトルeはヘッド座
標系(XYZ)h において次の式(2) のように記述され
る。
When θ x and θ z ≠ 0 °, θ x 'and θ z '
Is as follows. For simplicity, let us consider the case where θ x = 0 °, that is, the ridge line is rotated θ z = θ only around the Z l axis. At this time, the direction vector e of the ridge line is described in the head coordinate system (XYZ) h as in the following equation (2).

【0026】[0026]

【数3】 ただし、Rot(θz )は次のとおりである。[Equation 3] However, Rot (θ z ) is as follows.

【0027】[0027]

【数4】 今、ライン移動量がLのときのスリット端点の変位をΔ
とすると、図5において、O' P=Lとなる。
[Equation 4] Now, the displacement of the slit end point when the line movement amount is L is Δ
Then, in FIG. 5, O ′ P = L.

【0028】したがって、ベクトルO' Pは次のように
なる。
Therefore, the vector O'P becomes:

【0029】[0029]

【数5】 そして、式(1) より、OX、O' OおよびOZは次のよ
うになる。
[Equation 5] Then, from the equation (1), OX, O ′ O and OZ are as follows.

【0030】OX = −L・sinψ・cosφ O' O = L・cosψ・cosφ OZ = L・sinφ また、ベクトルO' Qとeの比(相関関係)に従い式
(2) を用いて、次の関係が成り立つ。
OX = -L.sin .psi..cos φ O'O = L.cos .psi..cos φ OZ = L.sin φ Further, according to the ratio (correlation) between the vector O'Q and e,
Using (2), the following relation holds.

【0031】[0031]

【数6】 よって、次の式を得る。[Equation 6] Therefore, the following equation is obtained.

【0032】[0032]

【数7】 ここで、θz ' 、θx ' は次の式で定義される。[Equation 7] Here, θ z 'and θ x ' are defined by the following equations.

【0033】tanθz ' = −dx/L tanθx ' = dz・cosθz ' /L したがって、tanθz ' およびtanθx ' は次のよ
うになる。
Tan θ z ′ = −dx / L tan θ x ′ = dz · cos θ z ′ / L Therefore, tan θ z ′ and tan θ x ′ are as follows.

【0034】[0034]

【数8】 上記の式を用いてθz ' 、θx ' を計算すると、次の表
1のような結果が得られる。
[Equation 8] When θ z ′ and θ x ′ are calculated using the above formula, the results shown in Table 1 below are obtained.

【0035】[0035]

【表1】 ここでは、簡単のため、ライン座標系がYh 軸回りの回
転を持たない場合を考えた。Yh 軸回りの回転を考慮す
る場合も、その回転軸の順番により結果は異なるが、ま
ずYh 軸回りにω、次にXh 軸回りにφ、最後にZh
回りにψ回転した姿勢状態を考える場合、el およびe
はそれぞれ次式で表わされ、同様の考察ができる。
[Table 1] Here, for simplicity, the case where the line coordinate system has no rotation around the Y h axis is considered. When considering the rotation around the Y h axis, the result varies depending on the order of the rotation axes, but first the rotation is ω around the Y h axis, then φ around the X h axis, and finally ψ around the Z h axis. When considering the posture state, e l and e
Are respectively expressed by the following equations, and the same consideration can be made.

【0036】[0036]

【数9】 ただし、Rot(ω)y は次のとおりである。[Equation 9] However, Rot (ω) y is as follows.

【0037】[0037]

【数10】 このように、測定ヘッドのもつヘッド座標系と搬送ライ
ンのもつライン座標系との間にずれがあると、相対的な
角度ずれではなく、測定値に非線形性が生じることがわ
かる。したがって、異なる座標系において測定角の妥当
性を確認するためには、その座標系の姿勢を検出し、こ
れを考慮した補正が必要となる。
[Equation 10] As described above, if there is a deviation between the head coordinate system of the measuring head and the line coordinate system of the transport line, it is understood that the measured value has non-linearity instead of the relative angular deviation. Therefore, in order to confirm the validity of the measurement angle in a different coordinate system, it is necessary to detect the posture of the coordinate system and make a correction in consideration of this.

【0038】上記の測定装置(3) では、このような補正
を行うための補正式を求めるために、図3に示すような
補正用治具(17)が使用される。
In the above measuring device (3), a correction jig (17) as shown in FIG. 3 is used in order to obtain a correction formula for performing such correction.

【0039】治具(17)は、コンベヤ(1) 上に水平に固定
されるベース(18)、ベース(18)の上に取り付けられて水
平方向に移動させられる移動台(19)、移動台(19)に取り
付けられて移動台(19)の移動方向と直交する垂直軸を中
心に旋回させられる第1旋回台(20)、第1旋回台(20)に
取り付けられて第1旋回台(20)の旋回中心軸と直交する
水平軸を中心に旋回させられる第2旋回台(21)、および
第2旋回台(21)に基端部が固定された棒状の梁(被測定
部材)(22)を備えている。ベース(18)に対する移動台(1
9)の移動方向の軸をY軸、Y軸と直交する垂直軸をZ
軸、Y軸およびZ軸と直交する水平軸をX軸とする。こ
れらX軸、Y軸およびZ軸により基準座標系(治具座標
系)(XYZ)が構成されている。第1旋回台(20)の旋
回中心軸は、常にZ軸と平行である。また、第2旋回台
(21)の旋回中心軸は、常にZ軸と直交する。一定の基準
姿勢において、第2旋回台(21)の旋回中心軸はX軸と平
行になり、梁(22)とくにその下縁はY軸と平行になる。
ベース(18)は、基準姿勢の梁(22)が搬送ライン(Y
l 軸)とほぼ平行になり、かつZ軸がほぼ垂直になるよ
うに、コンベヤ(1) 上に固定される。そして、このよう
な状態で、補正式を求めるための作業が行われる。詳細
な図示は省略したが、治具(17)には移動台(19)を移動さ
せるための移動台駆動装置(23)、移動台(19)すなわち梁
(22)のY軸方向の移動量を検出するための梁移動量検出
器(24)、第1旋回台(20)を旋回させるための第1旋回台
駆動装置(25)、第1旋回台(20)の旋回角度を検出するた
めの第1旋回角度検出器(ロータリエンコーダ)(26)、
第2旋回台(21)を旋回させるための第2旋回台駆動装置
(27)、および第2旋回台(21)の旋回角度を検出するため
の第2旋回角度検出器(28)が設けられており、これらが
データ処理装置(6) に接続されている(図2参照)。
The jig (17) includes a base (18) fixed horizontally on the conveyor (1), a movable base (19) mounted on the base (18) and movable in the horizontal direction, and a movable base. A first swivel base (20) attached to the (19) swivel centering on a vertical axis orthogonal to the moving direction of the mobile swivel (19), and a first swivel base attached to the first swivel base (20) ( 20) A second swivel base (21) swiveled about a horizontal axis orthogonal to the swivel center axis, and a rod-shaped beam (measuring member) whose base end is fixed to the second swivel base (21) ( 22). Transfer base (1) to base (18)
The axis in the moving direction of 9) is the Y axis, and the vertical axis orthogonal to the Y axis is Z.
The horizontal axis orthogonal to the axis, the Y axis and the Z axis is defined as the X axis. A reference coordinate system (jig coordinate system) (XYZ) is constituted by these X-axis, Y-axis and Z-axis. The central axis of rotation of the first swivel base (20) is always parallel to the Z axis. Also, the second swivel base
The turning center axis of (21) is always orthogonal to the Z axis. In a fixed reference posture, the central axis of rotation of the second swivel base (21) is parallel to the X axis, and the beam (22), especially its lower edge, is parallel to the Y axis.
In the base (18), the beam (22) in the standard posture is attached to the transfer line (Y
It is fixed on the conveyor (1) so that it is substantially parallel to the ( l- axis) and the Z-axis is substantially vertical. Then, in such a state, the work for obtaining the correction formula is performed. Although detailed illustration is omitted, the jig (17) includes a movable table driving device (23) for moving the movable table (19), a movable table (19), that is, a beam.
Beam movement amount detector (24) for detecting the amount of movement of (22) in the Y-axis direction, first swivel drive device (25) for swiveling the first swivel base (20), first swivel base A first turning angle detector (rotary encoder) for detecting the turning angle of (20) (26),
Second swivel drive device for swiveling the second swivel base (21)
(27) and a second swivel angle detector (28) for detecting the swivel angle of the second swivel base (21) are provided, and these are connected to the data processing device (6) (Fig. 2).

【0040】補正式を求める作業を行う場合、第1ヘッ
ド(4) の光源(7) から治具(17)の梁(22)にスリット光
(9) が照射され、これが梁(22)の表面に当たって形成さ
れる光切断線(29)がテレビカメラ(8) によって撮像され
る。図4は、このときの光切断線(29)の像(光切断線
像)の1例を示している。図4において、光切断線像(3
0)の下端(30a) をスリット端点とする。なお、実際には
光切断線像(30)だけが得られるが、図4には梁(22)の上
縁および下縁を鎖線で示している。
When performing the work for obtaining the correction formula, slit light is emitted from the light source (7) of the first head (4) to the beam (22) of the jig (17).
The (9) is irradiated, and the light cutting line (29) formed by hitting the surface of the beam (22) is imaged by the television camera (8). FIG. 4 shows an example of an image of the light section line (29) (light section line image) at this time. In FIG. 4, the light section line image (3
The lower end (30a) of 0) is the slit end point. Although only the light section line image (30) is actually obtained, the upper and lower edges of the beam (22) are shown by chain lines in FIG.

【0041】次に、図13のフローチャートを参照し
て、上記の補正式を求める作業について説明する。
Next, with reference to the flow chart of FIG. 13, the operation for obtaining the above correction formula will be described.

【0042】図13において、まず、ヘッド座標系に対
する基準座標系の姿勢マトリクスRを求める(ステップ
1)。次に、ヘッド座標系に対する搬送ライン(A) の進
行方向ベクトルel を求める(ステップ2)。そして、
これに基づいて補正式を求め、その係数(補正係数)を
補正データとしてデータ処理装置(6) のメモリに記憶す
る(ステップ3)。
In FIG. 13, first, the attitude matrix R of the reference coordinate system with respect to the head coordinate system is obtained (step 1). Next, the traveling direction vector e l of the transport line (A) with respect to the head coordinate system is obtained (step 2). And
A correction formula is obtained based on this, and the coefficient (correction coefficient) is stored in the memory of the data processing device (6) as correction data (step 3).

【0043】次に、図6〜図9を参照して、図13のス
テップ1の基準座標系の姿勢マトリクスRを求める方法
について説明する。
Next, with reference to FIGS. 6 to 9, a method for obtaining the posture matrix R of the reference coordinate system in step 1 of FIG. 13 will be described.

【0044】図6において、梁(22)を基準姿勢(スリッ
ト端点P0 )からZ軸回りに+θ回転させたときのスリ
ット端点の変位ベクトルをΔ1 、同じく−θ回転させた
ときの変位ベクトルをΔ2 とすると、これらは次の式
(3) 、(4) のように表わされる。
In FIG. 6, the displacement vector of the slit end point when the beam (22) is rotated + θ about the Z axis from the reference posture (slit end point P 0 ) is Δ 1 , and the displacement vector when it is also rotated by −θ. Let Δ be Δ 2
It is expressed as (3) and (4).

【0045】[0045]

【数11】 これらは測定値として得られる。[Equation 11] These are obtained as measured values.

【0046】一方、梁(22)の回転中心O' からそれぞれ
のスリット端点P0 、P1 、P2 までの距離をL0 、L
1 、L2 とすると、Δ1 、Δ2 は次の式(5) 、(6) のよ
うになる。
On the other hand, the distances from the rotation center O'of the beam (22) to the slit end points P 0 , P 1 , P 2 are L 0 , L
If 1 and L 2 , Δ 1 and Δ 2 are expressed by the following equations (5) and (6).

【0047】[0047]

【数12】 ただし、Rot(θz )、Rot(−θz )、R、E、
y は、次のとおりである。
[Equation 12] However, Rot (θ z ), Rot (−θ z ), R, E,
e y is as follows.

【0048】[0048]

【数13】 ここで、L0 は梁(22)の移動量として与えられる。[Equation 13] Here, L 0 is given as the amount of movement of the beam (22).

【0049】したがって、式(3) 、(5) および(4) 、
(6) より、次の関係を得る。
Therefore, equations (3), (5) and (4),
From (6), we obtain the following relation.

【0050】[0050]

【数14】 故に、次の方程式を得る。[Equation 14] Therefore, we obtain the following equation.

【0051】[0051]

【数15】 ただし、x1 、x2 、y1 、y2 は、次のとおりであ
る。
[Equation 15] However, x 1 , x 2 , y 1 , and y 2 are as follows.

【0052】x1 =−L1 ・sinθ x2 =−L2 ・sinθ y1 = L1 ・cosθ−L02 = L2 ・cosθ−L0 さらに、この方程式を解いて、次の式(7) 、(8) 、(9)
を得る。
X 1 = -L 1 · sin θ x 2 = -L 2 · sin θ y 1 = L 1 · cos θ-L 0 y 2 = L 2 · cos θ-L 0 Further, this equation is solved to obtain the following equation. (7), (8), (9)
To get

【0053】[0053]

【数16】 ここで、R=Rot(ψ)z ・Rot(φ)x ・Rot
(ω)y とおくと、Rの各要素は次のようになる。
[Equation 16] Here, R = Rot (ψ) z · Rot (φ) x · Rot
If (ω) y is set, each element of R is as follows.

【0054】lx = cosω・cosψ−sinφ・
sinω・sinψ mx = cosω・sinψ+sinφ・sinω・c
osψ nx =−cosφ・sinω ly =−cosφ・sinψ my = cosφ・cosψ ny = sinφ lz = sinω・cosψ+sinφ・cosω・s
inψ mz = sinω・sinψ−sinφ・cosω・c
osψ nz = cosφ・cosω これらに式(7) 、(8) 、(9) を代入することにより、各
軸回りの姿勢角φ、ω、ψが算出され、さらにRの各要
素が求まる。
L x = cos ω · cos ψ−sin φ ·
sinω · sinψ m x = cosω · sinψ + sinφ · sinω · c
osψ n x = -cosφ · sinω l y = -cosφ · sinψ m y = cosφ · cosψ n y = sinφ l z = sinω · cosψ + sinφ · cosω · s
in ψ m z = sin ω · sin ψ−sin φ · cos ω · c
os ψ nz = cos φ · cos ω By substituting the equations (7), (8), and (9) into these, the posture angles φ, ω, and ψ around each axis are calculated, and each element of R is further obtained.

【0055】また、ここで、図7より、次の関係が得ら
れる。
Further, the following relationship is obtained from FIG.

【0056】L1 2 +Lo 2 −|Δ1 2 = 2・L1
・L0 ・cosθ L2 2 +Lo 2 −|Δ2 2 = 2・L2 ・L0 ・co
sθ そして、式(5) 、(6) に用いるL1 、L2 は次の式によ
り算出される。
L 1 2 + Lo 2 − | Δ 1 | 2 = 2 · L 1
・ L 0 · cos θ L 2 2 + Lo 2 − | Δ 2 | 2 = 2 · L 2 · L 0 · co
sθ Then, L 1 and L 2 used in equations (5) and (6) are calculated by the following equations.

【0057】[0057]

【数17】 以上により、Δ1 、Δ2 の測定値から、ヘッド座標系に
対する基準座標系の姿勢マトリクスRが決定されること
がわかる。
[Equation 17] From the above, it can be seen that the attitude matrix R of the reference coordinate system with respect to the head coordinate system is determined from the measured values of Δ 1 and Δ 2 .

【0058】ヘッド座標系が前述の条件を満たしていれ
ば、基準姿勢において梁(22)とZ軸は垂直であり、した
がって、Z軸回りに回転する梁(22)は一平面をなす。す
なわち、梁(22)とスリット光面(9a)との交点(スリット
端点)の軌跡は直線となる。しかしながら、実際に測定
されるスリット端点の軌跡は量子化、および機械的要因
による誤差のために、実際にあるべき直線に対してずれ
ているのが観察される(図8参照)。
If the head coordinate system satisfies the above-mentioned conditions, the beam (22) is perpendicular to the Z axis in the standard posture, and therefore the beam (22) rotating around the Z axis forms one plane. That is, the locus of the intersection (slit end point) of the beam (22) and the slit light surface (9a) is a straight line. However, it is observed that the actually measured loci of the slit end points deviate from the straight line which should be actually due to the error due to quantization and mechanical factors (see FIG. 8).

【0059】このため、変位ベクトルΔ1 、Δ2 の値と
して測定値(Δx1,0,Δz1)、(Δx2,0,Δz2)を
そのまま用いると、Rの検出精度が劣り、場合によって
は演算エラーを生じることがある。
Therefore, if the measured values (Δ x1 , 0, Δ z1 ) and (Δ x2 , 0, Δ z2 ) are used as the values of the displacement vectors Δ 1 and Δ 2 , the detection accuracy of R is inferior. Depending on the situation, a calculation error may occur.

【0060】そこで、この対策として、上記仮定の下に
次のような操作を加える。
Therefore, as a countermeasure, the following operation is added under the above assumption.

【0061】基準姿勢に対し、Z軸回りに−(n−1)
・θ/2の姿勢(初期姿勢)から一定角度θずつ回転さ
せ、それぞれの姿勢において変位ベクトルΔi ' (i=
1〜n)を測定する。
-(N-1) around the Z axis with respect to the reference posture
・ The posture is rotated by a constant angle θ from the θ / 2 posture (initial posture), and the displacement vector Δ i ′ (i =
1 to n) are measured.

【0062】測定した変位ベクトルΔi ' の軌跡を最小
自乗法で次の直線に近似する。
The locus of the measured displacement vector Δ i 'is approximated to the following straight line by the method of least squares.

【0063】Z = az ・x+bz 上式に各変位ベクトルのx成分dxi を代入して次の式
のようにdzi を補正し、量子化によるz成分の誤差を
低減させる。
Z = a z · x + b z The x component dx i of each displacement vector is substituted into the above equation to correct dz i as in the following equation to reduce the error in the z component due to quantization.

【0064】az ・dxi +bz → dzi 補正された変位ベクトルΔi ' を用いて、次式によりL
i を算出する。
A z · dx i + b z → dz i Using the corrected displacement vector Δ i ′, L
Calculate i .

【0065】[0065]

【数18】 ただし、θi は、次のとおりである。[Equation 18] However, θ i is as follows.

【0066】[0066]

【数19】 さらに、ここで、xi ' =Li ・cosθi 、yi ' =
i ・sinθi とおき、梁(22)のなす平面上に置き換
えて考えると、Li 、および|Δi ' |の関係は、(x
i ' ,yi ' )の軌跡が直線になるという条件によって
拘束されることがわかる(図9参照)。
[Formula 19] Further, here, x i ′ = L i · cos θ i , y i ′ =
Letting L i · sin θ i and replacing them on the plane formed by the beam (22), the relationship between L i and | Δ i '|
It can be seen that the locus of i ', y i ') is constrained by the condition that it becomes a straight line (see FIG. 9).

【0067】そこで、(xi ' ,yi ' )の軌跡を最小
自乗法で次の直線に近似する。
Therefore, the locus of (x i ', y i ') is approximated to the following straight line by the method of least squares.

【0068】y = ay ・x+by 上記の直線と、y=x・tanθi の交点(xi
i )を求め、これを用いて次式により|Δi ' |を補
正する。
Y = a y · x + b y The intersection of the above straight line and y = x · tan θ i (x i ,
y i ) is obtained, and is used to correct | Δ i '|

【0069】 |Δi ' | = (xi −x0 2 +(yi −y0 2 (x0 ,y0 )=(L0 ,0) そして、最後に、補正された|Δi ' |と前記の直線
(Z=az ・x+bz )の傾きaz を用いて次式により
Δi ' を補正する。
| Δ i '| = (x i −x 0 ) 2 + (y i −y 0 ) 2 (x 0 , y 0 ) = (L 0 , 0) And finally, the corrected | Δ Δ i ′ is corrected by the following equation using i ′ │ and the slope a z of the straight line (Z = a z · x + b z ).

【0070】[0070]

【数20】 次に、図14のフローチャートを参照して、図13のス
テップ1の基準座標系の姿勢マトリクスRを求める動作
を詳細に説明する。
[Equation 20] Next, the operation of obtaining the posture matrix R of the reference coordinate system in step 1 of FIG. 13 will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

【0071】図14において、まず、iに1をセット
し、治具(17)および梁(22)を初期姿勢(θx =15°、
θz =0°)にセットする(ステップ11)。次に、変位
ベクトルΔi ' (dxi ,0,dzi )を測定する(ス
テップ12)。これについては、後述する。次に、iと7
を比較し(ステップ13)、iが7より小さければ、ステ
ップ14に進んで、(i+1)をiにセットするととも
に、(θz −5°)をθzにセットして、梁(22)の姿勢
を変更し、ステップ12に戻る。ステップ13において、i
が7以上になれば、ステップ15に進んで、変位ベクトル
Δi ' (dxi ,0,dzi )の回帰補正を行う。これ
についても、後述する。次に、θz =±15°における
変位ベクトルΔ1 ' 、Δ2 ' を抽出し、これらをΔ1
Δ2 にセットする(ステップ16)。そして、最後に、基
準座標系の姿勢マトリクスRの各要素の演算を行う(ス
テップ17)。これについても、後述する。
In FIG. 14, first, i is set to 1, and the jig (17) and the beam (22) are set to the initial posture (θ x = 15 °,
θ z = 0 °) (step 11). Next, the displacement vector Δ i ′ (dx i , 0, dz i ) is measured (step 12). This will be described later. Then i and 7
(Step 13), and if i is smaller than 7, proceed to step 14, set (i + 1) to i, and set (θ z −5 °) to θ z to set the beam (22). Change the posture of and return to step 12. In step 13, i
If becomes 7 or more, the process proceeds to step 15 to perform regression correction of the displacement vector Δ i ′ (dx i , 0, dz i ). This will also be described later. Next, the displacement vectors Δ 1 'and Δ 2 ' at θ z = ± 15 ° are extracted, and these are Δ 1 ,
Set to Δ 2 (step 16). Finally, each element of the posture matrix R of the reference coordinate system is calculated (step 17). This will also be described later.

【0072】次に、図15のフローチャートを参照し
て、図14のステップ12の変位ベクトルΔi ' 測定の動
作を詳しく説明する。
Next, the operation of the displacement vector Δ i 'measurement in step 12 of FIG. 14 will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

【0073】図15において、まず、jに1をセットす
る(ステップ1201)。次に、梁移動量検出器(24)の出力
値(梁(22)のY軸方向移動量yj )を読み込んで、(y
1 −yj )をyj にセットする(ステップ1202)。次
に、スリット端点の座標(xj,zj )を測定する(ス
テップ1203)。次に、jと20を比較し(ステップ120
4)、jが20より小さければ、ステップ1205に進ん
で、(j+1)をjにセットするとともに、移動台(19)
すなわち梁(22)をY軸方向に一定量移動させ、ステップ
1202に戻る。ステップ1203においてjが20以上になれ
ば、ステップ1206に進み、直線回帰演算を行って、次の
式を求める。
In FIG. 15, first, j is set to 1 (step 1201). Next, the output value of the beam movement detector (24) (the movement amount y j in the Y-axis direction of the beam (22)) is read, and (y
1- y j ) is set to y j (step 1202). Next, the coordinates (x j , z j ) of the slit end point are measured (step 1203). Next, j and 20 are compared (step 120
4) If j is smaller than 20, proceed to step 1205, set (j + 1) to j, and move the movable table (19).
That is, the beam (22) is moved in the Y-axis direction by a certain amount, and the step
Return to 1202. If j becomes 20 or more in step 1203, the flow advances to step 1206 to perform a linear regression calculation to obtain the following equation.

【0074】[0074]

【数21】 そして、最後に、(ax ,0,az )を変位ベクトルΔ
にセットする(ステップ1207)。
[Equation 21] Then, finally, (a x , 0, a z ) is the displacement vector Δ
(Step 1207).

【0075】次に、図16および図17のフローチャー
トを参照して、図14のステップ15の変位ベクトル回帰
補正の動作を詳しく説明する。
Next, the operation of the displacement vector regression correction in step 15 of FIG. 14 will be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS. 16 and 17.

【0076】図16および図17において、まず、変位
ベクトルΔi ' の回帰補正を行って、次の式を求める
(ステップ1501)。
In FIGS. 16 and 17, first, the displacement vector Δ i 'is subjected to regression correction to obtain the following equation (step 1501).

【0077】z = az ・x+bz 次に、iに1をセットし(ステップ1502)、次式により
z成分の補正を行う(ステップ1503)。
Z = a z · x + b z Next, i is set to 1 (step 1502) and the z component is corrected by the following equation (step 1503).

【0078】az ・dxi +bz → dzi 次に、iと7を比較し(ステップ1504)、iが7より小
さければ、ステップ1505に進んで、i+1をiにセット
し、ステップ1503に戻る。ステップ1504においてiが7
以上になれば、ステップ1506に進んで、iに1をセット
する。次に、次式によりΔi ' をセットする(ステップ
1507)。
A z · dx i + b z → dz i Next, i and 7 are compared (step 1504). If i is smaller than 7, step 1505 is proceeded to, i + 1 is set to i, and step 1503 is entered. Return. I is 7 in step 1504
If so, the process proceeds to step 1506 to set i to 1. Then set Δ i 'by the following equation (step
1507).

【0079】 (dxi −dz4 ,0,dzi −dz4 )→ Δi ' 次に、次式により、θi 、Li を求める(ステップ150
8)。
[0079] (dx i -dz 4, 0, dz i -dz 4) → Δ i ' Next, the following equation to determine the theta i, L i (step 150
8).

【0080】[0080]

【数22】 次に、次式により(xi ' ,yi ' )を求める(ステッ
プ1509)。
[Equation 22] Next, (x i ', y i ') is obtained by the following equation (step 1509).

【0081】li ・(cosθi ,sinθi )→(x
i ' ,yi ' ) 次に、iと7を比較し(ステップ1510)、iが7より小
さければ、ステップ1511に進んで、i+1をiにセット
し、ステップ1507に戻る。ステップ1510においてiが7
以上になれば、ステップ1512に進み、(xi ' ,yi '
)の回帰を行って、次式を得る。
L i ((cos θ i , sin θ i ) → (x
i ′, y i ′) Next, i is compared with 7 (step 1510). If i is smaller than 7, the process proceeds to step 1511, i + 1 is set to i, and the process returns to step 1507. I is 7 in step 1510
If so, the process proceeds to step 1512, where (x i ', y i '
) Is performed to obtain the following equation.

【0082】y = ay ・x+by 次に、iに1をセットし(ステップ1513)、次式により
θi を求める(ステップ1514)。
Y = a y · x + b y Next, i is set to 1 (step 1513), and θ i is obtained from the following equation (step 1514).

【0083】15°−5°・(i−1) → θi 次に、次の2つの式で表わされる直線の交点(xi ,y
i )を求める(ステップ1515)。
15 ° −5 ° · (i−1) → θ i Next, the intersection (x i , y) of the straight lines represented by the following two equations
i ) is obtained (step 1515).

【0084】y = ay ・x+by y = x・tanθi 次に、iと7を比較し(ステップ1516)、iが7より小
さければ、ステップ1517に進んで、i+1をiにセット
し、ステップ1514に戻る。ステップ1516においてiが7
以上になれば、ステップ1518に進んで、iに1をセット
する。次に、次式によりΔi ' を補正する(ステップ15
19)。
Y = a y · x + b y y = x · tan θ i Next, i is compared with 7 (step 1516). If i is smaller than 7, the process proceeds to step 1517 to set i + 1 to i, Return to step 1514. I is 7 in step 1516
If so, the process proceeds to step 1518 and i is set to 1. Next, Δ i 'is corrected by the following equation (step 15
19).

【0085】[0085]

【数23】 次に、次式によりΔi ' を補正する(ステップ1520)。[Equation 23] Next, Δ i 'is corrected by the following equation (step 1520).

【0086】[0086]

【数24】 次に、iと7を比較し(ステップ1521)、iが7より小
さければ、ステップ1522に進んで、i+1をiにセット
し、ステップ1519に戻る。ステップ1521においてiが7
以上になれば、処理を終了する。
[Equation 24] Next, i is compared with 7 (step 1521). If i is smaller than 7, the process proceeds to step 1522, i + 1 is set to i, and the process returns to step 1519. I is 7 in step 1521
When the above is reached, the processing is terminated.

【0087】次に、図18のフローチャートを参照し
て、図14のステップ17の基準座標系の姿勢マトリクス
Rの各要素の演算の動作を詳しく説明する。
Next, with reference to the flow chart of FIG. 18, the operation of calculating each element of the posture matrix R of the reference coordinate system in step 17 of FIG. 14 will be described in detail.

【0088】図18において、まず、iに1をセットす
る(ステップ1701)。次に、次式によりΔi から(Δx
i ,0,Δzi )を求める(ステップ1702)。
In FIG. 18, first, i is set to 1 (step 1701). Next, from Δ i to (Δx
i , 0, Δz i ) is calculated (step 1702).

【0089】Δi → (Δxi ,0,Δzi ) 次に、次式によりθi を求める(ステップ1703)。Δ i → (Δx i , 0, Δz i ) Next, θ i is calculated by the following equation (step 1703).

【0090】15°−30°・(i−1) → θi 次に、次式によりLi を求める(ステップ1704)。[0090] 15 ° -30 ° · (i- 1) → θ i Next, determine the L i by the following equation (step 1704).

【0091】[0091]

【数25】 次に、次式により(xi ,yi ,0)を求める(ステッ
プ1705)。
[Equation 25] Next, (x i , y i , 0) is calculated by the following equation (step 1705).

【0092】(Li ・Rot(θi z −E)・ey
→ (xi ,yi ,0) 次に、iと2を比較し(ステップ1706)、iが2より小
さければ、ステップ1707に進んで、i+1をiにセット
し、ステップ1702に戻る。ステップ1706においてiが2
以上になれば、ステップ1708に進み、次式によりnx
求める(ステップ1708)。
(L i · Rot (θ i ) z −E) · e y
→ (x i , y i , 0) Next, i is compared with 2 (step 1706). If i is smaller than 2, the process proceeds to step 1707, i + 1 is set to i, and the process returns to step 1702. I is 2 in step 1706
If above, the process proceeds to step 1708, obtaining the n x by the following equation (step 1708).

【0093】[0093]

【数26】 次に、次式によりly を求める(ステップ1709)。[Equation 26] Next, ly is calculated by the following equation (step 1709).

【0094】[0094]

【数27】 次に、次式によりny を求める(ステップ1710)。[Equation 27] Next, ny is calculated by the following equation (step 1710).

【0095】[0095]

【数28】 次に、次式によりφを求める(ステップ1711)。[Equation 28] Next, φ is calculated by the following equation (step 1711).

【0096】sin-1y → φ 次に、次式によりωを求める(ステップ1712)。Sin −1 n y → φ Next, ω is obtained by the following equation (step 1712).

【0097】sin-1(−nx /cosφ) → ω 次に、次式によりψを求める(ステップ1713)。Sin −1 (−n x / cos φ) → ω Next, ψ is obtained by the following equation (step 1713).

【0098】 sin-1(−ly ・tanφ/ny ) → ψ そして、最後に次式によりRを求める(ステップ171
4)。
[0098] sin -1 (-l y · tanφ / n y) → ψ Then, a R a last equation (step 171
Four).

【0099】Rot(ψ)z ・Rot(φ)x ・Rot
(ω)y → R 次に、図10を参照して、図13のステップ2のライン
の進行方向ベクトルel を演算する方法について説明す
る。
Rot (ψ) z · Rot (φ) x · Rot
(Ω) y → R Next, with reference to FIG. 10, a method of calculating the traveling direction vector e l of the line in step 2 of FIG. 13 will be described.

【0100】図3のように基準姿勢の状態にある梁(22)
をベース(18)ごとラインの進行方向に移動させたとき、
すなわち治具(17)全体(基準座標系全体)をラインの進
行方向に移動させたときに観測される変位ベクトルをΔ
0 とすると、これは次のようになる。
The beam (22) in the standard posture as shown in FIG.
When moving the base (18) in the direction of travel of the line,
That is, the displacement vector observed when the entire jig (17) (entire reference coordinate system) is moved in the traveling direction of the line is Δ
Given 0 , this would be:

【0101】[0101]

【数29】 また、このときのラインの移動量をL' (O' P' )と
すると、図10より、Δ0 は次のように表わされること
がわかる。
[Equation 29] Further, assuming that the moving amount of the line at this time is L '(O'P'), it is understood from FIG. 10 that Δ 0 is expressed as follows.

【0102】Δ0 = L0 ・ey ' −L' ・e1 (ey ' :基準姿勢の梁の方向ベクトル、L0 :O' P
0 )よって、次の式を得る。
Δ 0 = L 0 · ey ′ −L ′ · e 1 ( ey ′: direction vector of beam in reference posture, L 0 : O ′ P
0 ) Therefore, the following equation is obtained.

【0103】 el =(L0 ・ey ' −Δ0 )/L' ・・・・・(10) 一方、ey ' はY軸(基準座標系)の方向ベクトル、す
なわちRのY成分に等しい。よって、ey ' は次式で表
わされる。
E l = (L 0 · e y '−Δ 0 ) / L' (10) On the other hand, e y 'is the direction vector of the Y axis (reference coordinate system), that is, the Y component of R. be equivalent to. Therefore, e y 'is represented by the following equation.

【0104】[0104]

【数30】 また、ここで、L' =|L0 ・ey ' −Δ0 |であるか
ら、次の式が成り立つ。
[Equation 30] In addition, here, L '= | L 0 · e y' -Δ 0 | a since, holds the following equation.

【0105】L' 2=(L0 ・ly −Δx0 2 +(L
0 ・my 2 +(L0 ・ny −Δz0 2 これを解いて、L0 は次の式(11)により算出される。
[0105] L '2 = (L 0 · l y -Δx 0) 2 + (L
0 · m y) 2 + ( L 0 · n y -Δz 0) 2 by solving this, L 0 is calculated by the following equation (11).

【0106】[0106]

【数31】 したがって、基準姿勢の変位ベクトルΔ0 が測定されれ
ば、式(10)、(11)によりヘッド座標系におけるラインの
方向ベクトルel が決定される。
[Equation 31] Therefore, if the displacement vector Δ 0 of the reference posture is measured, the direction vector e l of the line in the head coordinate system is determined by the equations (10) and (11).

【0107】次に、図19のフローチャートを参照し
て、図13のステップ2のラインの進行方向ベクトルe
l 演算の動作を詳細に説明する。
Next, referring to the flow chart of FIG. 19, the traveling direction vector e of the line in step 2 of FIG.
l The operation of the operation will be described in detail.

【0108】図19において、まず、治具(17)および梁
(22)を基準姿勢にセットし(ステップ21)、変位ベクト
ルΔ0 の測定を行う(ステップ22)。これについては後
述する。次に、次式によりey ' を求める(ステップ2
3)。
In FIG. 19, first, the jig (17) and the beam
(22) is set to the reference posture (step 21), and the displacement vector Δ 0 is measured (step 22). This will be described later. Next, e y 'is calculated by the following equation (step 2
3).

【0109】R・ey → ey ' 次に、次式によりL0 を求める(ステップ24)。R · e y → e y 'Next, L 0 is calculated by the following equation (step 24).

【0110】[0110]

【数32】 そして、最後に、次式によりel を求める(ステップ2
5)。
[Equation 32] Finally, e l is calculated by the following equation (step 2
Five).

【0111】L0 ・ey ' −Δ0 →e l 次に、図20のフローチャートを参照して、図19のス
テップ22の変位ベクトル測定の動作を詳しく説明する。
L 0 · e y ′ −Δ 0 → e l Next, the displacement vector measurement operation of step 22 of FIG. 19 will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

【0112】図20において、まず、iに1をセットす
る(ステップ2201)。次に、ライン移動量検出器(16)の
出力(治具(17)全体のYl 軸方向移動量yi )を読み込
んで、(y1 −yi )をyi にセットする(ステップ22
02)。次に、スリット端点の座標(xi ,zi )を測定
する(ステップ2203)。次に、iと20を比較し(ステ
ップ2204)、iが20より小さければ、ステップ2205に
進んで、(i+1)をiにセットするとともに、治具(1
7)全体をYl 軸方向に一定量移動させ、ステップ2202に
戻る。ステップ2204においてiが20以上になれば、ス
テップ2206に進み、直線回帰演算を行って、次の式を求
める。
In FIG. 20, first, i is set to 1 (step 2201). Next, the output of the line movement amount detector (16) (Y l axis direction movement amount y i of the entire jig (17)) is read and (y 1 −y i ) is set to y i (step 22).
02). Next, the coordinates (x i , z i ) of the slit end point are measured (step 2203). Next, i is compared with 20 (step 2204). If i is smaller than 20, the process proceeds to step 2205, where (i + 1) is set to i and the jig (1
7) The entire unit is moved in the Y 1 -axis direction by a certain amount, and the process returns to step 2202. If i becomes 20 or more in step 2204, the flow advances to step 2206 to perform a linear regression calculation to obtain the following equation.

【0113】[0113]

【数33】 そして、最後に、(ax ,0,az )を変位ベクトルΔ
にセットする(ステップ2207)。
[Expression 33] Then, finally, (a x , 0, a z ) is the displacement vector Δ
(Step 2207).

【0114】次に、図13のステップ3の補正係数の求
め方について説明する。
Next, how to obtain the correction coefficient in step 3 of FIG. 13 will be described.

【0115】これまでと同様、図10より、ライン座標
系において任意の姿勢の梁(22)(方向ベクトル:e0
観測した場合に得られる変位ベクトルΔは次式で表わさ
れる。
Similarly to the above, from FIG. 10, the displacement vector Δ obtained when observing the beam (22) having an arbitrary posture (direction vector: e 0 ) in the line coordinate system is expressed by the following equation.

【0116】 Δ = L・e0 ・−L' ・el (L:O' P) よって、次の式(12)を得る。Δ = L · e 0 · −L ′ · e l (L: O ′ P) Therefore, the following expression (12) is obtained.

【0117】 e0 =(L' ・el +Δ)/|L' ・el +Δ| ・・・・・(12) (測定座標系における記述)これが、座標系のずれel
を考慮した補正式であり、e0 はデータ処理装置(6) に
記憶されるオリエントベクトルそのものである。ただ
し、変位ベクトルの測定の際、便宜的に移動量L=1と
しているので、これまでの全考察においても、同様に、
梁(22)の移動量L0 およびラインの移動量L' はともに
1とする。
[0117] e 0 = (L '· e l + Δ) / | L' · e l + Δ | ····· (12) ( described in the measurement coordinate system) which is the deviation of the coordinate system e l
Is a correction formula in consideration of, and e 0 is the orientation vector itself stored in the data processing device (6). However, when the displacement vector is measured, the movement amount L = 1 is set for the sake of convenience.
The movement amount L 0 of the beam (22) and the movement amount L ′ of the line are both 1.

【0118】次に、図11を参照し、上記の測定装置
(3) による測定原理について説明する。
Next, referring to FIG. 11, the above measuring device
The measurement principle according to (3) will be explained.

【0119】この形状測定は、ラインの進行方向ベクト
ルel を用いて、実際の測定時に、測定方向ベクトルす
なわちオリエントベクトルe0 およびアプローチベクト
ルea を補正するものである。
This shape measurement corrects the measurement direction vector, that is, the orientation vector e 0 and the approach vector e a at the time of actual measurement, using the line traveling direction vector e l .

【0120】2つのヘッド(4)(5)で測定された被測定物
(2) のスリット端点座標P1i(x1i,y1i,z1i)およ
びP2i(x2i,y2i,z2i)(i=1〜n)より、次の
回帰直線式(13)、(14)を得る。
DUT measured with two heads (4) and (5)
From the slit end point coordinates P 1i (x 1i , y 1i , z 1i ) and P 2i (x 2i , y 2i , z 2i ) (i = 1 to n) in (2), the following regression linear equation (13), Get (14).

【0121】[0121]

【数34】 ここで、y1i,y2iはともにコンベヤ(1) のライン移動
量検出器(16)の読み取り値であり、便宜上、測定開始点
11、P21においてy11=y21=0とする。
[Equation 34] Here, y 1i and y 2i are both reading values of the line movement amount detector (16) of the conveyor (1), and for convenience, y 11 = y 21 = 0 at the measurement starting points P 11 and P 21 .

【0122】また、図11に示す座標系においては、第
1ヘッド(4) のY座標値はライン移動量検出器(16)の出
力値の増加方向がマイナス方向となることに注意しなけ
ればならない。
Also, in the coordinate system shown in FIG. 11, it should be noted that the Y coordinate value of the first head (4) has a negative direction in which the output value of the line movement amount detector (16) increases. I won't.

【0123】次に、上で求めた直線の傾きax1、az1
用いて、変位ベクトルΔは次のように表わされる。
Next, using the slopes a x1 and a z1 of the straight line obtained above, the displacement vector Δ is expressed as follows.

【0124】Δ =(ax1,0,az1) そして、式(12)によりe0 が算出される。ただし、この
とき、L' =1である。
Δ = (a x1 , 0, a z1 ) Then, e 0 is calculated by the equation (12). However, at this time, L '= 1.

【0125】前述のように予め算出された2つのヘッド
(4)(5)の高さ方向補正量dz、原点間の距離Woff 、お
よび上で求めた直線の切片bx1、bz1、bx2、bz2によ
り、第1ヘッド(4) のヘッド座標系において測定開始点
11、P21は次のように表わされる。
Two heads calculated in advance as described above
(4) Based on the height direction correction amount dz of (5), the distance W off between the origins, and the straight line intercepts b x1 , b z1 , b x2 , and b z2 obtained above, the head of the first head (4) The measurement starting points P 11 and P 21 in the coordinate system are expressed as follows.

【0126】P11 =(bx1,0,bz1) P21 =(Woff −bx2,0,bz2−dz) ここで、ex ' を次の式のようにおく。[0126] P 11 = (b x1, 0 , b z1) P 21 = (W off -b x2, 0, b z2 -dz) here, put the e x 'as shown in the following formula.

【0127】[0127]

【数35】 すると、次式が成り立つ。[Equation 35] Then, the following equation holds.

【0128】ea ・e0 = 0 ea ・ex ' = 0 ただし、|ea 2 =1である。これを解いて、ea
算出される。
E a · e 0 = 0 e a · e x '= 0 However, | e a | 2 = 1. By solving this, e a is calculated.

【0129】次に、図21のフローチャートを参照し
て、上記の形状測定の処理について説明する。
Next, the above-described shape measurement processing will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0130】図21において、まず、ステップ201 にお
いて、測定開始まで待機し、測定が開始されると、第1
ヘッド(4) によって変位ベクトル(Δ1 ,bx1,bz1
を測定し(ステップ202 )、同時に、第2ヘッド(5) に
よって変位ベクトル(Δ2 ,bx2,bz2)を測定する
(ステップ203 )。次に、次式によりzを求める(ステ
ップ204 )。
In FIG. 21, first, in step 201, the process waits until the measurement is started, and when the measurement is started, the first
Displacement vector (Δ 1 , b x1 , b z1 ) by the head (4)
Is measured (step 202), and at the same time, the displacement vector (Δ 2 , b x2 , b z2 ) is measured by the second head (5) (step 203). Next, z is calculated by the following equation (step 204).

【0131】bz2−bz1+dz → z 次に、次式によりWを求める(ステップ205 )。B z2 −b z1 + dz → z Next, W is calculated by the following equation (step 205).

【0132】Woff −(bx2+bx1) → W 次に、次式によりe' x を求める(ステップ206 )。W off − (b x2 + b x1 ) → W Next, e ′ x is obtained by the following equation (step 206).

【0133】[0133]

【数36】 次に、次式によりe0 を補正する(ステップ207 )。[Equation 36] Next, e 0 is corrected by the following equation (step 207).

【0134】 (e1 +Δ1 )/(|e1 +Δ1 |) → e0 次に、次の3つの式を解いて、ea を補正する(ステッ
プ208 )。
(E 1 + Δ 1 ) / (| e 1 + Δ 1 |) → e 0 Next, the following three equations are solved to correct e a (step 208).

【0135】ea ・e' x =0 ea ・e0 =0 |ea 2 =1 そして、最後に、オリエントベクトルe0 から原点P0
を算出する(ステップ209 )。
E a · e ′ x = 0 e a · e 0 = 0 | e a | 2 = 1 And finally, from the orientation vector e 0 to the origin P 0.
Is calculated (step 209).

【0136】[0136]

【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、搬送ラインと測定ヘッド座標系の間
に角度のずれがあっても、測定誤差が生じることがな
く、被測定物の3次元形状を精度良く測定することがで
き、したがって、測定ヘッドの厳密な位置調整が不要で
あり、位置調整が簡単である。
As described above, according to the three-dimensional shape measuring method of the present invention, even if there is an angle deviation between the transport line and the measuring head coordinate system, a measurement error does not occur and the measured object can be measured. It is possible to accurately measure the three-dimensional shape of an object, and therefore, it is not necessary to strictly adjust the position of the measuring head, and the position adjustment is easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例を示す3次元形状測定装置の
主要部の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a three-dimensional shape measuring apparatus showing an embodiment of the present invention.

【図2】3次元形状測定装置の主要部のブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram of a main part of a three-dimensional shape measuring apparatus.

【図3】補正用治具および3次元形状測定装置の主要部
の斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of a main part of a correction jig and a three-dimensional shape measuring apparatus.

【図4】テレビカメラの画像の1例を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an image of a television camera.

【図5】搬送ラインと測定ヘッド座標系の角度のずれに
よって測定誤差が生じる理由を説明する説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the reason why a measurement error occurs due to a deviation in angle between the transport line and the measuring head coordinate system.

【図6】基準座標系の姿勢マトリクスを求める方法を説
明する説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a method of obtaining a posture matrix of a reference coordinate system.

【図7】基準座標系の姿勢マトリクスを求める方法を説
明する他の説明図である。
FIG. 7 is another explanatory diagram illustrating a method of obtaining a posture matrix of a reference coordinate system.

【図8】基準座標系の姿勢マトリクスを求める方法を説
明するさらに他の説明図である。
FIG. 8 is still another explanatory diagram illustrating a method of obtaining a posture matrix of a reference coordinate system.

【図9】基準座標系の姿勢マトリクスを求める方法を説
明するさらに他の説明図である。
FIG. 9 is still another explanatory diagram illustrating a method of obtaining a posture matrix of a reference coordinate system.

【図10】ラインの進行方向ベクトルを演算する方法を
説明する説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a method of calculating a traveling direction vector of a line.

【図11】形状測定の測定原理を説明する説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a measurement principle of shape measurement.

【図12】測定ヘッドの位置の調整および測定ヘッド座
標系の補正の方法を示すフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart showing a method of adjusting the position of the measuring head and correcting the measuring head coordinate system.

【図13】補正式を求める作業を示すフローチャートで
ある。
FIG. 13 is a flowchart showing work for obtaining a correction formula.

【図14】基準座標系の姿勢マトリクスを求める動作を
示すフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart showing an operation of obtaining a posture matrix of a reference coordinate system.

【図15】変位ベクトル測定の動作を示すフローチャー
トである。
FIG. 15 is a flowchart showing an operation of displacement vector measurement.

【図16】変位ベクトル回帰補正の動作の前部を示すフ
ローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart showing the front part of the operation of displacement vector regression correction.

【図17】変位ベクトル回帰補正の動作の後部を示すフ
ローチャートである。
FIG. 17 is a flowchart showing a rear part of the operation of displacement vector regression correction.

【図18】基準座標系の姿勢マトリクスの各要素の演算
の動作を示すフローチャートである。
FIG. 18 is a flowchart showing the operation of calculating each element of the attitude matrix of the reference coordinate system.

【図19】ラインの進行方向ベクトル演算の動作を示す
フローチャートである。
FIG. 19 is a flowchart showing the operation of calculating a traveling direction vector of a line.

【図20】変位ベクトル測定の動作を示すフローチャー
トである。
FIG. 20 is a flowchart showing an operation of displacement vector measurement.

【図21】形状測定の処理を示すフローチャートであ
る。
FIG. 21 is a flowchart showing a shape measurement process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) コンベヤ(搬送手段) (2) 被測定物 (3) 3次元形状測定装置 (4)(5) 測定ヘッド (6) データ処理装置 (7)(11) スリット光源 (8)(12) テレビカメラ(2次元撮像装置) (9)(13) スリット光 (9a)(13a) スリット光面 (10)(14) 光切断線 (15) コンベヤ駆動装置 (16) ライン移動量検出器 (17) 補正用治具 (18) ベース (19) 移動台 (20)(21) 旋回台 (22) 梁(被測定部材) (23) 移動台駆動装置 (24) 梁移動量検出器 (25)(27) 旋回台駆動装置 (26)(28) 旋回角度検出器 (29) 光切断線 (30) 光切断線像 (30a) スリット端点 (A) 搬送ライン (1) Conveyor (conveying means) (2) Object to be measured (3) Three-dimensional shape measuring device (4) (5) Measuring head (6) Data processing device (7) (11) Slit light source (8) (12) TV camera (two-dimensional imaging device) (9) (13) Slit light (9a) (13a) Slit light surface (10) (14) Light cutting line (15) Conveyor drive device (16) Line movement amount detector (17) ) Correction jig (18) Base (19) Moving base (20) (21) Swiveling base (22) Beam (member to be measured) (23) Moving base drive (24) Beam movement detector (25) ( 27) Revolving platform drive (26) (28) Swing angle detector (29) Light cutting line (30) Light cutting line image (30a) Slit end point (A) Transfer line

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】搬送ラインの回りの所定位置に、スリット
光源および2次元撮像装置を備えた測定ヘッドを設け、
被測定物を搬送手段により搬送ラインに沿って移動さ
せ、複数の被測定物移動位置において、スリット光源よ
り被測定物に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次元撮像装置で撮像した光切断線の
2次元画像データを変換位置データを用いて測定ヘッド
の3次元測定ヘッド座標系における3次元位置データに
変換し、複数の被測定物移動位置における3次元位置デ
ータを合成して被測定物の所要部分の3次元形状を求め
る3次元形状測定方法において、 専用の補正用治具を用い、この治具の所定の複数の姿勢
において治具の所定部分の測定ヘッド座標系における位
置を測定ヘッドを用いて測定し、この測定結果をデータ
処理することにより、搬送ラインと測定ヘッド座標系の
1つの座標軸との角度のずれおよびこのずれを補正する
ための補正式を求め、この補正式を用いて各被測定物移
動位置における3次元位置データを補正することを特徴
とする3次元形状測定方法。
1. A measuring head provided with a slit light source and a two-dimensional imaging device is provided at a predetermined position around a conveyance line,
The object to be measured is moved along the carrying line by the carrying means, and at a plurality of object moving positions, the slit light source irradiates the object to be measured with slit light, and the slit light is formed by hitting the surface of the object to be measured. The optical cutting line is imaged by the two-dimensional imaging device, and the two-dimensional image data of the optical cutting line imaged by the two-dimensional imaging device is converted into three-dimensional position data in the three-dimensional measuring head coordinate system of the measuring head using the conversion position data. Then, in a three-dimensional shape measuring method for synthesizing three-dimensional position data at a plurality of moving positions of the measured object to obtain a three-dimensional shape of a required portion of the measured object, a dedicated correction jig is used, The position of the predetermined part of the jig in the measurement head coordinate system is measured using the measurement head in a plurality of predetermined postures, and the measurement result is processed into data to determine the transfer line and the measurement line. A deviation of an angle with respect to one coordinate axis of the head coordinate system and a correction expression for correcting this deviation are obtained, and the three-dimensional position data at each moving position of the object to be measured is corrected using this correction expression. A three-dimensional shape measuring method.
【請求項2】補正用治具が、搬送手段に固定されて搬送
ラインに沿って移動させられるベース、および基準姿勢
において搬送ラインとほぼ平行にのびる棒状の被測定部
材を備え、被測定部材が、ベースに対して、移動手段に
より基準姿勢における長さ方向に移動させられるととも
に、回転手段によりこの移動方向と直交する2つの軸を
中心に回転させられるようになされており、この補正用
治具のベースを搬送手段に固定し、搬送手段を停止させ
た状態で、移動手段によりベースに対して被測定部材を
移動させ、複数の被測定部材移動位置において、スリッ
ト光源より被測定部材にスリット光を照射し、このスリ
ット光が被測定部材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次元撮像装置で撮像し
た光切断線の2次元画像データに基づいて、測定ヘッド
座標系の1つの座標軸に対する基準姿勢における被測定
部材の姿勢を求め、被測定部材をベースに対して基準姿
勢に固定した状態で、搬送手段により補正用治具を搬送
ラインに沿って移動させ、複数の治具移動位置におい
て、スリット光源より被測定部材にスリット光を照射
し、このスリット光が被測定部材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
装置で撮像した光切断線の2次元画像データと前に求め
た測定ヘッド座標系の1つの座標軸に対する基準姿勢に
おける被測定部材の姿勢に基づいて、搬送ラインと測定
ヘッド座標系の1つの座標軸との角度のずれおよび補正
式を求めることを特徴とする請求項1の3次元形状測定
方法。
2. The correction jig comprises a base fixed to the transfer means and moved along the transfer line, and a bar-shaped member to be measured which extends substantially parallel to the transfer line in the reference posture. The correction jig is moved with respect to the base in the length direction of the reference posture by the moving means, and is rotated by the rotating means about two axes orthogonal to the moving direction. With the base fixed to the transfer means and the transfer means stopped, the member to be measured is moved with respect to the base by the moving means, and the slit light source causes slit light to reach the member to be measured at a plurality of positions to be measured. And the slit light strikes the surface of the member to be measured to form a light-section line, which is imaged by the two-dimensional image pickup device, and the secondary line of the light-section line imaged by the two-dimensional image pickup device. Based on the image data, the posture of the member to be measured in the reference posture with respect to one coordinate axis of the measuring head coordinate system is obtained, and the fixing jig is fixed by the conveying means with the member to be measured fixed to the reference posture with respect to the base. The two-dimensional image pickup device is moved along a transport line, and a slit light source irradiates a member to be measured with slit light at a plurality of jig moving positions, and the slit light strikes the surface of the member to be measured to form a light cutting line. Based on the two-dimensional image data of the optical cutting line imaged by the two-dimensional image pickup device and the posture of the member to be measured in the reference posture with respect to one coordinate axis of the measurement head coordinate system obtained previously, the conveyance line and the measurement head 3. The three-dimensional shape measuring method according to claim 1, wherein an angle deviation from one coordinate axis of the coordinate system and a correction formula are obtained.
JP5238378A 1993-09-24 1993-09-24 3D shape measurement method Expired - Lifetime JP3051948B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5238378A JP3051948B2 (en) 1993-09-24 1993-09-24 3D shape measurement method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5238378A JP3051948B2 (en) 1993-09-24 1993-09-24 3D shape measurement method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0791928A true JPH0791928A (en) 1995-04-07
JP3051948B2 JP3051948B2 (en) 2000-06-12

Family

ID=17029301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5238378A Expired - Lifetime JP3051948B2 (en) 1993-09-24 1993-09-24 3D shape measurement method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3051948B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008286643A (en) * 2007-05-17 2008-11-27 Honda Motor Co Ltd Sensing method
WO2008156329A1 (en) * 2007-06-20 2008-12-24 Konkuk University Industrial Cooperation Corp. System for measuring the wrinkle on web in r2r process
JP2009122065A (en) * 2007-11-19 2009-06-04 Mitsutoyo Corp Calibration tool and calibration method
JP2012504222A (en) * 2008-07-04 2012-02-16 シック アイヴィピー エービー calibration

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008286643A (en) * 2007-05-17 2008-11-27 Honda Motor Co Ltd Sensing method
WO2008156329A1 (en) * 2007-06-20 2008-12-24 Konkuk University Industrial Cooperation Corp. System for measuring the wrinkle on web in r2r process
KR100916615B1 (en) * 2007-06-20 2009-09-14 건국대학교 산학협력단 System for measuring the wrinkle on web in R2R process
JP2009122065A (en) * 2007-11-19 2009-06-04 Mitsutoyo Corp Calibration tool and calibration method
JP2012504222A (en) * 2008-07-04 2012-02-16 シック アイヴィピー エービー calibration

Also Published As

Publication number Publication date
JP3051948B2 (en) 2000-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6044308A (en) Method and device for robot tool frame calibration
US4967370A (en) Robot and sensor error determination system
JP3731123B2 (en) Object position detection method and apparatus
JP2002090113A (en) Position and attiude recognizing device
US11420332B2 (en) Method of adjusting posture of 6-axis robot
US20030156297A1 (en) Calibration methods for placement machines incorporating on-head linescan sensing
US20200130191A1 (en) Calibration method for laser processing robot
CN102395898A (en) Measurement of positional information for robot arm
JPH08208376A (en) Method for measuring crucible
JP2004050356A (en) Position and attitude sensor of movable structure
JPH07190741A (en) Measuring error correction method
JP3322330B2 (en) Work implement attitude control device with respect to work target surface, crucible measuring device and coating device having the same
JP5270138B2 (en) Calibration jig and calibration method
US7777874B2 (en) Noncontact surface form measuring apparatus
JP3051948B2 (en) 3D shape measurement method
KR101094313B1 (en) Calibration Method and Calibration Jig Between Robot TCP and LVS
JP3880030B2 (en) V-groove shape measuring method and apparatus
JPH05322527A (en) Three-dimensional shape measuring device
US20230043994A1 (en) Three-dimensional measurement device for generating three-dimensional point position information
Zhang et al. Pose calibration for 2D laser profiler integrated in five-axis machine tools
JP2718249B2 (en) Robot displacement detection device
JP2000326082A (en) Laser beam machine
JPH0854234A (en) Three-dimensional coordinate position measuring method
JP2003148926A (en) Portable three-dimensional shape measuring apparatus
JPH0283183A (en) Setting method for position of articulated robot

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20000208