JPH08166210A - Three dimensional position measuring device - Google Patents
Three dimensional position measuring deviceInfo
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- JPH08166210A JPH08166210A JP31226394A JP31226394A JPH08166210A JP H08166210 A JPH08166210 A JP H08166210A JP 31226394 A JP31226394 A JP 31226394A JP 31226394 A JP31226394 A JP 31226394A JP H08166210 A JPH08166210 A JP H08166210A
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- dimensional position
- measuring device
- camera
- reflection
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、物体の3次元的な位置
を離れた位置から計測する3次元位置計測装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional position measuring device for measuring a three-dimensional position of an object from a distant position.
【0002】[0002]
【従来の技術】宇宙ステーション等の宇宙機器の開発が
進むにつれ、微小重力下における流体物性が一層重要視
されつつある。かかる流体物性の計測装置として、微小
重力下において液柱を形成し、液柱の挙動及び内部の流
速分布を計測するために、例えば図3に示すような装置
が既に開発されている。この装置は、2枚のディスク
2、3の間にリザーバ4内の液体を供給し、表面張力に
よりディスク2、3間に液柱1を形成する。液体内には
アルミ粉が混入され、CCDカメラ5、6により液柱1
を観測し、画像処理によりアルミ粉の挙動から液柱1内
の流速分布を計測するようになっている。なお、7はデ
ィスク2に設けられた観察窓、8はミラーである。2. Description of the Related Art As the development of space equipment such as a space station progresses, fluid physical properties under microgravity are becoming more important. As such a fluid property measuring device, for example, a device as shown in FIG. 3 has already been developed to form a liquid column under microgravity and measure the behavior of the liquid column and the flow velocity distribution inside. This device supplies the liquid in the reservoir 4 between the two disks 2 and 3, and forms a liquid column 1 between the disks 2 and 3 by surface tension. Aluminum powder is mixed in the liquid, and the liquid column 1 is moved by the CCD cameras 5 and 6.
Is observed and the flow velocity distribution in the liquid column 1 is measured from the behavior of the aluminum powder by image processing. Incidentally, 7 is an observation window provided on the disk 2, and 8 is a mirror.
【0003】しかし、液柱1の側面からの観察(CCD
カメラ6による)では、液柱の変形による内部のトレー
サー粒子(アルミ粉)の位置計測に誤差が生じやすい、
死角による計測精度の低下がある、機構的な問題からそ
の場でのCCDカメラの較正が困難である、等の問題点
があった。そこで、本願発明者等は、側面からの観察な
しに、正確に位置計測ができ、死角による計測精度の低
下が少なく、かつCCDカメラの較正が容易な微小重力
下における3次元流速分布計測装置を創案し出願した
(特願平6−276906号、未公開)。However, observation from the side surface of the liquid column 1 (CCD
With the camera 6), an error is likely to occur in the position measurement of the tracer particles (aluminum powder) inside due to the deformation of the liquid column,
There were problems such as a decrease in measurement accuracy due to blind spots, and a difficulty in calibrating the CCD camera on the spot due to mechanical problems. Therefore, the inventors of the present application have proposed a three-dimensional flow velocity distribution measuring device under microgravity, which enables accurate position measurement without observing from the side surface, has a small decrease in measurement accuracy due to blind spots, and is easy to calibrate a CCD camera. Invented and filed (Japanese Patent Application No. 6-276906, unpublished).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】図4は、かかる計測装
置の全体構成図であり、軸心Aを中心に回転可能に設け
られた透明な第1ディスク9と、第1ディスク9を通し
て液柱1の端面から画像を取り込む複数(好ましくは3
台)のカメラ10と、カメラ10の画像から液柱1内の
流速分布を計測する画像処理装置11とを備え、それぞ
れの観察画像を画像処理装置により画像処理してトレー
サー粒子の3次元位置を再構築し、液柱内の3次元流速
分布を正確に計測することができるようになっていた。FIG. 4 is an overall configuration diagram of such a measuring device, which is a transparent first disk 9 rotatably provided around an axis A and a liquid column through the first disk 9. A plurality (preferably 3) of capturing images from one end face
10) camera 10 and an image processing device 11 that measures the flow velocity distribution in the liquid column 1 from the image of the camera 10, and the observed images are processed by the image processing device to determine the three-dimensional position of the tracer particles. It was possible to reconstruct and accurately measure the three-dimensional flow velocity distribution in the liquid column.
【0005】すなわち、3次元計測を行うため、従来は
2〜3台のカメラを用いて同一物体を観察し、画像の情
報を基にしてその物体の3次元的な位置を再構築する手
段がとられていた。しかし、かかる従来の手段では、カ
メラを複数台使用するため、装置が複雑かつ大型になる
問題点があった。また、複数台のカメラを使用するた
め、それらの相対的位置調整が困難である問題点があっ
た。That is, in order to perform three-dimensional measurement, conventionally, there is a means for observing the same object using two or three cameras and reconstructing the three-dimensional position of the object based on the image information. It was taken. However, such a conventional means has a problem that the apparatus becomes complicated and large in size because a plurality of cameras are used. Further, since a plurality of cameras are used, it is difficult to adjust their relative positions.
【0006】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、1台
のカメラで3次元位置計測が可能であり、シンプルな構
成で小型かつ調整が簡単な3次元位置計測装置を提供す
ることにある。The present invention was devised to solve such problems. That is, an object of the present invention is to provide a three-dimensional position measuring device that can measure three-dimensional position with one camera, has a simple configuration, is small in size, and is easy to adjust.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、被計測
物の同一位置から異なる方向に発する物体光をそれぞれ
反射する3つの第1反射平面と、該第1反射平面からの
反射光を画像平面上にそれぞれ反射する3つの第2反射
平面と、3つのCCDを有し画像平面上の画像を3色に
分解してそれぞれに対応するCCDで電気信号に変換す
るCCDカメラと、該CCDカメラからの電気信号を基
に被計測物の位置を算出する画像処理装置と、からなる
ことを特徴とする3次元位置計測装置が提供される。According to the present invention, three first reflection planes for reflecting object light emitted from the same position of the object to be measured in different directions respectively, and reflected light from the first reflection planes are provided. A CCD camera having three second reflecting planes respectively reflecting on the image plane and three CCDs, which decomposes an image on the image plane into three colors and converts the images into electric signals by the corresponding CCDs, and the CCD A three-dimensional position measuring device comprising: an image processing device that calculates the position of an object to be measured based on an electrical signal from a camera.
【0008】本発明の好ましい実施例によれば、前記第
1反射平面は、それぞれ特有の波長領域の光のみを反射
する選択反射平面ミラーであり、前記第2反射平面は、
平面ハーフミラーである。前記選択反射平面ミラーは、
赤色、緑色、青色のいずれかの光のみを反射する。ま
た、前記CCDカメラは、画像を赤色、緑色、青色の3
色に分解する3CCDカメラであり、前記電気信号は、
RGB信号である。According to a preferred embodiment of the present invention, the first reflection plane is a selective reflection plane mirror that reflects only light in a specific wavelength region, and the second reflection plane is
It is a plane half mirror. The selective reflection plane mirror is
It reflects only red, green, or blue light. In addition, the CCD camera displays images in red, green, and blue.
It is a 3CCD camera for color separation, and the electric signal is
It is an RGB signal.
【0009】更に、前記電気信号を記録するレコーダを
備える、ことが好ましい。Further, it is preferable that a recorder for recording the electric signal is provided.
【0010】[0010]
【作用】上記、本発明の構成によれば、1台の3CCD
カメラ、3組の第1反射平面及び第2反射平面、及び画
像処理装置だけで3次元位置計測が可能である。すなわ
ち、被計測物の同一位置から異なる方向に発する物体光
を画像平面上に3組の第1反射平面及び第2反射平面で
反射し、その物体光を3CCDカメラで赤色、緑色、青
色の3色に分解して3つのCCDで電気信号に変換する
ので、3台のCCDカメラの役割を1台の3CCDカメ
ラで行うことができる。また、3CCDカメラ以外に
は、反射平面すなわち平面ミラーの位置調整だけで3次
元位置計測ができるので、構成がシンプルであり、小型
にできかつ調整が容易である。According to the structure of the present invention, one 3CCD is used.
Three-dimensional position measurement is possible only with the camera, the three sets of the first reflection plane and the second reflection plane, and the image processing device. That is, the object light emitted from the same position of the object to be measured in different directions is reflected on the image plane by the three sets of the first reflection plane and the second reflection plane, and the object light is reflected by the 3CCD camera into three colors of red, green and blue. Since it is separated into colors and converted into electric signals by the three CCDs, the role of three CCD cameras can be performed by one 3CCD camera. In addition to the 3CCD camera, since the three-dimensional position can be measured only by adjusting the position of the reflection plane, that is, the plane mirror, the configuration is simple, the size can be reduced, and the adjustment is easy.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において、共通する部分には
同一の符号を付して使用する。図1は、本発明による3
次元位置計測装置の全体構成図である。この図におい
て、本発明の3次元位置計測装置20は、被計測物12
の同一位置から異なる方向に発する物体光13をそれぞ
れ反射する3つの第1反射平面22と、第1反射平面2
2からの反射光14を画像平面23上にそれぞれ反射す
る3つの第2反射平面24と、3つのCCD25を有し
画像平面23上の画像を3色に分解してそれぞれに対応
するCCD25で電気信号に変換するCCDカメラ26
と、CCDカメラ26からの電気信号27を基に被計測
物12の位置を算出する画像処理装置28とからなる。
更に、本発明の3次元位置計測装置20は、電気信号2
7を記録するレコーダ29(例えばビデオレコーダ)を
備えている。なお、CCDとは、Charge Coupled Devic
e の略であり、ビデオカメラに用いられる撮像素子をい
う。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, common parts are designated by the same reference numerals and used. FIG. 1 shows a 3 according to the invention.
It is a whole lineblock diagram of a dimensional position measuring device. In this figure, the three-dimensional position measuring device 20 of the present invention is shown as
Of the first reflection plane 2 and the three first reflection planes 22 that respectively reflect the object light 13 emitted from the same position in different directions.
There are three second reflection planes 24 that reflect the reflected light 14 from the image plane 23 on the image plane 23 and three CCDs 25, respectively. CCD camera 26 for converting into a signal
And an image processing device 28 for calculating the position of the DUT 12 based on the electric signal 27 from the CCD camera 26.
Furthermore, the three-dimensional position measuring device 20 of the present invention uses the electric signal 2
A recorder 29 (for example, a video recorder) for recording 7 is provided. The CCD is a Charge Coupled Devic
Abbreviation of e and refers to an image sensor used in a video camera.
【0012】図1の実施例において、第1反射平面22
は、それぞれ特有の波長領域の光のみを反射する選択反
射平面ミラーであり、それぞれ赤色、緑色、青色のいず
れかの光のみを反射するようになっている。かかるミラ
ーは、金属の蒸着膜の特性調整により製作することがで
きる。また、図1において、第2反射平面24は、平面
ハーフミラーである。In the embodiment of FIG. 1, the first reflective plane 22
Is a selective reflection plane mirror that reflects only the light of a specific wavelength region, and reflects only the light of any one of red, green, and blue. Such a mirror can be manufactured by adjusting the characteristics of a metal vapor deposition film. Further, in FIG. 1, the second reflecting plane 24 is a plane half mirror.
【0013】図2は、本発明を構成するCCDカメラの
構成例である。この図に示すように、CCDカメラ26
は、画像平面23上の画像をダイクロイックプリズム2
6aで赤色、緑色、青色の3色に分解し、それぞれに対
応するCCD25で電気信号に変換するようになってい
る。この電気信号は、いわゆるRGB信号であるのがよ
い。FIG. 2 is a structural example of a CCD camera which constitutes the present invention. As shown in this figure, the CCD camera 26
Displays the image on the image plane 23 in the dichroic prism 2
6a decomposes into three colors of red, green and blue, and the corresponding CCDs 25 convert the electric signals into electric signals. This electrical signal is preferably a so-called RGB signal.
【0014】また、図1の画像処理装置28は、例えば
周知の3次元画像処理装置であり、3台のCCD25か
らの画像を処理して、被計測物12の同一位置を異なる
方向から見た場合と同様に処理し、被計測物12の3次
元的位置、及びこの位置情報から得られる速度分布等を
計測できるようになっている。The image processing device 28 shown in FIG. 1 is, for example, a well-known three-dimensional image processing device, which processes images from three CCDs 25 to view the same position of the object 12 to be measured from different directions. The same processing as in the case is performed, and the three-dimensional position of the measured object 12 and the velocity distribution obtained from this position information can be measured.
【0015】上述した構成により、1台の3CCDカメ
ラ、3組の第1反射平面及び第2反射平面、及び画像処
理装置だけで3次元位置計測が可能である。すなわち、
被計測物の同一位置から異なる方向に発する物体光を画
像平面上に3組の第1反射平面及び第2反射平面で反射
し、その物体光を3CCDカメラで赤色、緑色、青色の
3色に分解して3つのCCDで電気信号に変換するの
で、3台のCCDカメラの役割を1台の3CCDカメラ
で行うことができる。また、3CCDカメラ以外には、
反射平面すなわち平面ミラーの位置調整だけで3次元位
置計測ができるので、構成がシンプルであり、小型にで
きかつ調整が容易である。With the above-described structure, three-dimensional position measurement can be performed with only one 3CCD camera, three sets of the first reflection plane and the second reflection plane, and the image processing device. That is,
Object light emitted from the same position of the measured object in different directions is reflected on the image plane by three sets of the first reflection plane and the second reflection plane, and the object light is converted into three colors of red, green and blue by the 3CCD camera. Since it is disassembled and converted into an electric signal by three CCDs, the role of three CCD cameras can be performed by one 3CCD camera. In addition to the 3CCD camera,
Since the three-dimensional position can be measured only by adjusting the position of the reflection plane, that is, the plane mirror, the structure is simple, the size can be reduced, and the adjustment is easy.
【0016】なお、本発明は上述した構成に限定され
ず、例えばハーフミラーをそれぞれ特有の波長領域の光
のみを透過するように構成してもよく、或いはCCDカ
メラのみで赤色、緑色、青色の3色に分解してもよい。
また、ミラーにより反射平面を構成する手段を示した
が、例えば、プリズムを用いて同様の構成をすることも
できる。すなわち、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変更できることを勿論である。The present invention is not limited to the above-mentioned structure, and for example, the half mirror may be configured to transmit only the light in the specific wavelength region, or only the CCD camera may be used for red, green, and blue. It may be separated into three colors.
Further, although the means for forming the reflection plane by the mirror is shown, the same structure can be formed by using a prism, for example. That is, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
【0017】[0017]
【発明の効果】上述したように、本発明の3次元位置計
測装置は、1台のカメラで3次元位置計測が可能であ
り、シンプルな構成で小型かつ調整が簡単である、等の
優れた効果を有する。As described above, the three-dimensional position measuring device of the present invention is excellent in that it is possible to measure the three-dimensional position with one camera, has a simple structure, is small in size, and is easy to adjust. Have an effect.
【図1】本発明による3次元位置計測装置の全体構成図
である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a three-dimensional position measuring device according to the present invention.
【図2】本発明を構成するCCDカメラの構成例であ
る。FIG. 2 is a configuration example of a CCD camera constituting the present invention.
【図3】従来の装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional device.
【図4】従来の装置の別の構成図である。FIG. 4 is another configuration diagram of a conventional device.
1 液柱 2、3 ディスク 4 リザーバ 5、6 CCDカメラ 7 観察窓 8 ミラー 9 第1ディスク 10 カメラ 11 画像処理装置 12 被計測物 13 物体光 14 反射光 20 3次元位置計測装置 22 第1反射平面(選択反射平面ミラー 23 画像平面 24 第2反射平面(平面ハーフミラー) 25 CCD 26 CCDカメラ 27 電気信号(RGB信号) 28 画像処理装置 29 レコーダ(ビデオレコーダ) 1 Liquid Column 2, 3 Disc 4 Reservoir 5, 6 CCD Camera 7 Observation Window 8 Mirror 9 First Disc 10 Camera 11 Image Processing Device 12 Object to be Measured 13 Object Light 14 Reflected Light 20 Three-Dimensional Position Measuring Device 22 First Reflection Plane (Selective reflection plane mirror 23 Image plane 24 Second reflection plane (plane half mirror) 25 CCD 26 CCD camera 27 Electric signal (RGB signal) 28 Image processing device 29 Recorder (video recorder)
Claims (5)
する物体光をそれぞれ反射する3つの第1反射平面と、
該第1反射平面からの反射光を画像平面上にそれぞれ反
射する3つの第2反射平面と、3つのCCDを有し画像
平面上の画像を3色に分解してそれぞれに対応するCC
Dで電気信号に変換するCCDカメラと、該CCDカメ
ラからの電気信号を基に被計測物の位置を算出する画像
処理装置と、からなることを特徴とする3次元位置計測
装置。1. Three first reflection planes respectively reflecting object light emitted from the same position of the object to be measured in different directions,
CCs having three second reflecting planes that respectively reflect the reflected light from the first reflecting plane onto the image plane and three CCDs, and separating the image on the image plane into three colors to correspond to the respective CCs.
A three-dimensional position measuring device comprising: a CCD camera for converting into an electric signal at D; and an image processing device for calculating the position of an object to be measured based on the electric signal from the CCD camera.
長領域の光のみを反射する選択反射平面ミラーであり、
前記第2反射平面は、平面ハーフミラーである、ことを
特徴とする請求項1に記載の3次元位置計測装置。2. The first reflection plane is a selective reflection plane mirror that reflects only light in a specific wavelength region,
The three-dimensional position measuring device according to claim 1, wherein the second reflecting plane is a plane half mirror.
色、青色のいずれかの光のみを反射する、ことを特徴と
する請求項2に記載の3次元位置計測装置。3. The three-dimensional position measuring device according to claim 2, wherein the selective reflection plane mirror reflects only red, green, or blue light.
色、青色の3色に分解する3CCDカメラであり、前記
電気信号は、RGB信号である、ことを特徴とする請求
項1に記載の3次元位置計測装置。4. The CCD camera according to claim 1, wherein the CCD camera is a 3CCD camera that decomposes an image into three colors of red, green, and blue, and the electrical signal is an RGB signal. Dimensional position measuring device.
を備える、ことを特徴とする請求項1に記載の3次元位
置計測装置。5. The three-dimensional position measuring device according to claim 1, further comprising a recorder for recording the electric signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31226394A JP3341797B2 (en) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 3D position measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31226394A JP3341797B2 (en) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 3D position measuring device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08166210A true JPH08166210A (en) | 1996-06-25 |
JP3341797B2 JP3341797B2 (en) | 2002-11-05 |
Family
ID=18027141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31226394A Expired - Fee Related JP3341797B2 (en) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 3D position measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3341797B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011058858A (en) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Honda Motor Co Ltd | Viewing device |
-
1994
- 1994-12-16 JP JP31226394A patent/JP3341797B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011058858A (en) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Honda Motor Co Ltd | Viewing device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP3341797B2 (en) | 2002-11-05 |
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