JPH08320213A - 被測定物の外形測定装置 - Google Patents

被測定物の外形測定装置

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JPH08320213A
JPH08320213A JP7125497A JP12549795A JPH08320213A JP H08320213 A JPH08320213 A JP H08320213A JP 7125497 A JP7125497 A JP 7125497A JP 12549795 A JP12549795 A JP 12549795A JP H08320213 A JPH08320213 A JP H08320213A
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JP
Japan
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measured
light
light receiving
irradiation
distance
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Pending
Application number
JP7125497A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukihiro Terada
幸博 寺田
Masao Kinoshita
正生 木下
Toshio Takitani
俊夫 滝谷
Hideki Endo
英樹 遠藤
Seiichi Maeda
誠一 前田
Haruhiko Yoshida
晴彦 吉田
Goro Yamamoto
吾朗 山本
Kenichi Tanaka
健一 田中
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.)
Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被測定物の側定面が平面でなく丸みがあった
り、また、鋭角に尖っていても距離が測定でき、かつ、
同時に被測定物の断面形状の寸法も測定できる外形測定
装置を提供することを目的とする。 【構成】 被測定物1にシート光を照射する発光部2
と、この発光部2から照射したシート光によってできる
被測定物1の照射部4を撮影するCCDカメラ装置5
と、このCCDカメラ装置5における受光部での受光位
置を入力すると共に、この受光位置に基づき所定の基準
位置から被測定物の表面までの距離を演算する演算処理
部とから構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、測定面が不定形な被測
定物の外形を測定する外形測定装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、測定面が平面である被測定物の距
離や変位を非接触で測定する方法においては、発光部と
受光部が設置されている測定器内の発光部から被測定物
に向かって光を照射し、この光が反射して受光部に戻っ
てくる伝搬時間を計測する方法や、三角測量方式のよう
に受光部にライン状のセンサを用いて、センサ上に投影
された反射光の位置を計測する方法によって距離が求め
られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような測定器を使
用する測定方法では、測定面が平面なため、どこに測定
点を設定しても同一の測定結果が得られる。しかし、圧
延中間材やプラスチック成形途中等の、測定面が平面で
なく丸みがあったり鋭角に尖っている場合等は、測定点
を特定することが困難であるという問題があった。
【0004】さらに、上記測定器を使用する測定方法で
は、被測定物の断面形状の寸法を測定できないという問
題があった。本発明では、被測定物の測定面が平面でな
く丸みがあったり、また、鋭角に尖っていても距離が測
定でき、かつ、同時に被測定物の断面形状の寸法も測定
できる外形測定装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の被測定物
の外形測定装置は、被測定物にシート光を照射する発光
部と、この発光部から照射したシート光によってできる
被測定物の照射部を撮影するCCDカメラ装置と、この
CCDカメラ装置における受光部での受光位置を入力す
ると共に、この受光位置に基づき所定の基準位置から被
測定物の表面までの距離を演算する演算処理部とから構
成したことを特徴とする。
【0006】請求項2記載の被測定物の外形測定装置
は、被測定物にシート光を照射する発光部と、この発光
部から照射したシート光によってできる被測定物の照射
部を撮影するCCDカメラ装置とからなる装置本体を二
台設け、これら各装置本体における各CCDカメラ装置
の受光部での受光位置を入力すると共に、この受光位置
に基づき所定の基準位置から被測定物の各照射部におけ
る表面までの距離を演算し、かつこれら各照射部におけ
る表面までの距離に基づき被測定物の外形寸法を演算す
る演算処理部を具備したことを特徴とする。
【0007】請求項3記載の被測定物の外形測定装置
は、CCDカメラ装置側にシート光と同じ波長の光を透
過させる光学フィルタを設けたことを特徴とする。請求
項4記載の被測定物の外形測定装置は、非照射時に、受
光部にて受光された受光量を記憶すると共に、照射時
に、受光部にて実際に受光された受光量から上記非照射
時における受光量を減じる信号処理回路を具備したこと
を特徴とする。
【0008】
【作用】上記請求項1記載の外形測定装置の構成による
と、被測定物にシート光を照射すると共に、このシート
光による照射部をCCDカメラ装置で撮影し、このCC
Dカメラ装置の受光部での受光位置に基づき被測定物の
外形を測定するようにしたので、測定面が平面でない場
合でも、確実に測定することができ、しかも照射部が線
状になっているため、被測定物の外形も測定することが
できる。
【0009】また、上記請求項2記載の外形測定装置の
構成によると、請求項1における構成の内、少なくとも
発光部とCCDカメラ装置については二台設けたので、
これらの機器を被測定物の両側に配置して、両側部にお
ける被測定物の表面までの距離を測定することにより、
被測定物の外形寸法をも測定することができる。
【0010】また、上記請求項3記載の外形測定装置の
構成によると、請求項1または2の構成において、CC
Dカメラ装置側に、発光部から照射されるシート光と同
じ波長の光だけを透過させる光学フィルタを設けたの
で、測定時に、被測定物からの自発光または外乱光によ
る悪影響を防止することができる。
【0011】さらに、上記請求項4記載の外形測定装置
の構成によると、請求項1または2の構成において、非
照射時に、受光部にて受光された受光量を記憶すると共
に、照射時に、受光部にて実際に受光された受光量から
上記非照射時における受光量を減じる信号処理回路を具
備したので、測定環境下における明るさなどに基づくノ
イズの悪影響を除去することができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図6に基づ
いて説明する。図1は、外形測定装置により被測定物ま
での距離の測定状態を示す斜視図であり、図2は、その
実施に使用する装置のブロック図である。また、図3
は、被測定物までの距離を測定する原理を説明する図で
あり、図4は測定時におけるCCDカメラ装置の画面を
示す説明図である。
【0013】第1の実施例を図1〜図4に基づいて説明
する。図1、図2に示すように、この外形測定装置は、
駆動制御部7の指令により被測定物1に対して、シート
状のレーザ光線を照射する発光部2と、このレーザ光線
が被測定物1に対して照射された線状の照射部4を、撮
影する2次元センサーのCCDカメラ装置5と、このC
CDカメラ装置5内に設けられた受光部10と、撮影さ
れた照射部4の断面形状を演算する演算処理部6と、そ
の演算された値を表示する表示部8とから構成されてい
る。また、上記CCDカメラ装置5の受光部10には、
発光部2から照射されるレーザ光線と同じ波長の光だけ
を透過させる光学式のバンドパスフィルタ(図示せず)
が設けられている。さらに、上記受光部10と演算処理
部6との間には、照射部4を撮影した際の受光量に所定
の信号処理を施す信号処理回路が設けられている。具体
的には、非照射時に、受光部10にて受光された受光量
を記憶しておき、そして照射時に、受光部10にて実際
に受光された受光量から上記非照射時における受光量が
減じられる。この減じられた受光信号に基づく受光位置
が演算処理部6に入力される。なお、この処理は、発光
部2からのレーザ光線がパルス状に発射されることによ
り行われる。このような信号処理を施すことにより、外
的要因によるノイズの除去、すなわちS/N比を向上さ
せることができる。
【0014】上記構成において、本実施例における被測
定物の外形の測定方法は、駆動制御部7の指令により、
発光部2からシート状のレーザ光線を被測定物1に対し
て照射し、その照射部4の位置を、2次元CCDカメラ
装置5にて撮影し、このCCDカメラ装置5の受光部1
0における被測定物(照射部)からの反射光の受光位置
を、ほぼ連続的(実際にはCCDの受光素子ごと)に検
出し、この検出信号を演算処理部6に入力して、そし
て、この演算処理部6内で、所定の基準位置から被測定
物1の照射部4である表面までの距離を求めることによ
り、測定する方法である。
【0015】ここで、図3に基づき、被測定物のある位
置(以下、特定位置という)における所定の基準位置か
ら、被測定物表面までの距離を求める原理について説明
する。
【0016】まず、発光部2から照射されるレーザ光線
の軸心11と、受光部10側に設けられたレンズ(正確
には、CCDカメラ装置5側に設けられている)9の光
軸12とのなす角度がαとなるように、発光部2と受光
部10とが装置本体3に配置されているものとする。
【0017】次に、レンズ9の光軸12とレーザ光線の
軸心11との交点(この点が基準位置となる)をaとす
ると、この交点aから被測定物1までの距離Δdと受光
部10における光軸12から受光位置までの距離Δxと
は、一定の幾何学的関係を有しており、したがって受光
位置までの距離Δxを検出することにより、交点aすな
わち基準位置からの被測定物1の特定位置における表面
までの距離を求めることができる。
【0018】以下に、この距離Δdを求めるための演算
式を示す。
【0019】
【数1】
【0020】なお、式中、fは、レンズの中心点から
発光部までの距離 Sは、レンズの中心点から基準位置aまでの距離 Bは、光軸中心上のレンズからレーザ光線の軸心までの
最短距離 Lは、レーザ光線の軸心とレンズの中心点からレーザ光
線の軸心に対して垂直に下ろした点を交点とし、この交
点bから基準位置aまでの距離 このように、被測定物1の照射部4における基準位置か
ら特定位置までの距離を上記式により求めることがで
きるため、図4に示すように、これら被測定物1の測定
幅方向(本実施例では高さ方向)にわたって複数箇所に
おける基準位置からの距離を求めれば、被測定物1の表
面形状、すなわち外形を知ることができる。
【0021】また、受光部10に、発光部2から照射さ
れるレーザ光線と同じ波長の光だけを透過させる光学式
のバンドパスフィルタを設置したため、被測定物1から
の自発光や外乱光を低減することができる。
【0022】さらにまた、受光部10と演算処理部6と
の間には、照射部4を撮影した際の受光量に所定の信号
処理を施す信号処理回路を設けたため、外的要因による
ノイズの除去、すなわちS/N比を向上させることがで
きる。
【0023】ところで、上記外形測定装置において、測
定する前に、ある基準点について、あらかじめ距離補正
することによりその距離の測定精度を上げることができ
る。次に、第2の実施例を図5、図6に基づいて説明す
る。
【0024】上記第1の実施例では、発光部2と受光部
10およびレンズ9を備えた装置本体3で被測定物1の
外形形状を測定したが、第2の実施例では、同様の装置
本体3を二台使用して被測定物1の外形寸法を測定する
ものである。
【0025】図5は、被測定物の外形寸法を測定する説
明図であり、図6は、その実施に使用する装置のブロッ
ク図である。図5、図6には、上記第1の実施例と同様
の発光部2と受光部10およびレンズ9を有するCCD
カメラ装置5を備えた二台の装置本体3が被測定物1を
挟み込んで設置されている。この二台の装置本体3に
は、演算処理部6と駆動制御部7が接続されており、こ
の駆動制御部7は、各発光部2に対して、シート状のレ
ーザ光線を発射するよう指令する。さらに、この外形測
定装置には、CCDカメラ装置5により撮影された照射
部4の断面形状を演算する演算処理部6と、その演算さ
れた値を表示する表示部8から構成されている。
【0026】上記構成において、第2の実施例における
被測定物1の外形寸法の測定方法は、上記第1の実施例
の所定の基準位置から被測定物1の表面までの距離を求
める方法と同様である。すなわち、駆動制御部7の指令
より、それぞれの外形計測装置の各発光部2から、シー
ト状のレーザ光線を被測定物1の両側部に照射し、その
両側照射部4の位置を、各CCDカメラ装置5にて撮影
し、そして各CCDカメラ装置5の受光部10における
被測定物(照射部)からの反射光の受光位置を、ほぼ連
続的(実際にはCCDの受光素子ごと)に検出し、この
検出信号を演算処理部6に入力する。そして、この演算
処理部6内で、所定の基準位置から被測定物1の各照射
部4である表面までの距離X1、X2をそれぞれ求め、そ
して、下記の演算式に基づき被測定物1の外形寸法B
L が求められる。
【0027】
【数2】BL =AL−(X1+X2) ……… ただし、上記ALは、一方の装置本体3内の、レーザ光
線の軸心とレンズの中心点からレーザ光線の軸心に対し
て垂直に降ろした点である交点bから被測定物1を挟ん
で他方の装置本体3内の交点bまでの距離である。
【0028】このように、二台の第1の実施例と同様の
装置本体3を被測定物1を挟み込むようにして設置し、
被測定物1の両側の照射部4における特定位置から基準
位置までの距離X1、X2を求め、さらに、一方の装置本
体3におけるレーザ光線の軸心とレンズの中心点からレ
ーザ光線の軸心に対して垂直に降ろした点である交点b
から、被測定物1を挟んで他方の装置本体3における交
点bまでの距離ALを求め、この距離ALから前記距離X
1、X2 を減算することにより、被測定物の外形寸法を
測定することができる。
【0029】ところで、上記第2の実施例においては、
レーザ光線の発光部と、CCDカメラ装置とを設けた装
置本体を二台設けると共に、各受光部からの受光位置を
入力して所定の演算を行う演算処理部を1個設けるよう
に説明したが、例えば装置本体側にもそれぞれ演算処理
部を配置して、各側部における被測定物の表面までの距
離を演算し、そして別の演算処理部(または一方の装置
本体側の演算処理部)にて、これら両側部表面までの距
離から被測定物の外形寸法を求めるようにしてもよい。
【0030】また、上記第1の実施例および第2の実施
例では、被測定物の所定の特定位置までの水平方向の距
離を求めることにより、被測定物の外形寸法を測定して
いたが、例えば、被測定物に「十」などの目印を付けて
おき、第1または第2の実施例で示した上記外形測定装
置にて、目印までの水平方向の距離および目印の高さ方
向の位置を測定することによって、被測定物の外形を3
次元測定することができる。勿論、この場合も距離補正
をすることにより測定精度を上げることができる。
【0031】
【発明の効果】上記請求項1記載の外形測定装置の構成
によると、被測定物にシート光を照射すると共に、この
シート光による照射部をCCDカメラ装置で撮影し、こ
のCCDカメラ装置の受光部での受光位置に基づき被測
定物の外形を測定するようにしたので、従来のように、
被測定物の一点に光を当てて、その反射時間から被測定
物までの距離を求める場合に比べて、測定面が平面でな
い場合でも、確実に測定することができ、また照射部が
線状になっているため、被測定物の外形も測定すること
ができる。
【0032】また、上記請求項2記載の外形測定装置の
構成によると、請求項1における構成の内、少なくとも
発光部とCCDカメラ装置については二台設けたので、
これらの機器を被測定物の両側に配置して、両側部にお
ける被測定物の表面までの距離を測定することにより、
被測定物の外形寸法をも測定することができる。
【0033】また、上記請求項3記載の外形測定装置の
構成によると、請求項1または2の構成において、CC
Dカメラ装置側に、発光部から照射されるシート光と同
じ波長の光だけを透過させるフ光学フィルタを設けたの
で、測定時に、被測定物からの自発光または外乱光によ
る悪影響を防止することができる。
【0034】さらに、上記請求項4記載の外形測定装置
の構成によると、請求項1または2の構成において、非
照射時に、受光部にて受光された受光量を記憶すると共
に、照射時に、受光部にて実際に受光された受光量から
上記非照射時における受光量を減じる信号処理回路を具
備したので、測定環境下における明るさなどに基づくノ
イズの悪影響を除去することができる。すなわち、S/
N比を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の被測定物の外形計測装
置の斜視図である。
【図2】同第1の実施例の被測定物の外形計測装置の構
成を示すブロック図である。
【図3】同第1の実施例の被測定物までの距離を測定す
る原理を説明する図である。
【図4】同第1の実施例の測定時におけるCCDカメラ
装置の画面を示す図である。
【図5】本発明の第2の実施例の被測定物の外形寸法を
測定する説明図である。
【図6】同第2の実施例の被測定物の外形計測装置の構
成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 被測定物 2 発光部 3 装置本体 4 照射部 5 CCDカメラ装置 10 受光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 英樹 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 前田 誠一 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 吉田 晴彦 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 山本 吾朗 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 田中 健一 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定物にシート光を照射する発光部と、
    この発光部から照射したシート光によってできる被測定
    物の照射部を撮影するCCDカメラ装置と、このCCD
    カメラ装置における受光部での受光位置を入力すると共
    に、この受光位置に基づき所定の基準位置から被測定物
    の表面までの距離を演算する演算処理部とから構成した
    ことを特徴とする被測定物の外形測定装置。
  2. 【請求項2】被測定物にシート光を照射する発光部と、
    この発光部から照射したシート光によってできる被測定
    物の照射部を撮影するCCDカメラ装置とからなる装置
    本体を二台設け、これら各装置本体における各CCDカ
    メラ装置の受光部での受光位置を入力すると共に、この
    受光位置に基づき所定の基準位置から被測定物の各照射
    部における表面までの距離を演算し、かつこれら各照射
    部における表面までの距離に基づき被測定物の外形寸法
    を演算する演算処理部を具備したことを特徴とする被測
    定物の外形測定装置。
  3. 【請求項3】CCDカメラ装置側にシート光と同じ波長
    の光を透過させる光学フィルタを設けたことを特徴とす
    る請求項1または2記載の被測定物の外形測定装置。
  4. 【請求項4】非照射時に、受光部にて受光された受光量
    を記憶すると共に、照射時に、受光部にて実際に受光さ
    れた受光量から上記非照射時における受光量を減じる信
    号処理回路を具備したことを特徴とする請求項1または
    2記載の被測定物の外形測定装置。
JP7125497A 1995-05-25 1995-05-25 被測定物の外形測定装置 Pending JPH08320213A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10650756B2 (en) 2006-06-21 2020-05-12 Saturn Licensing Llc Surface light source device and liquid crystal display unit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10650756B2 (en) 2006-06-21 2020-05-12 Saturn Licensing Llc Surface light source device and liquid crystal display unit
US10923050B2 (en) 2006-06-21 2021-02-16 Saturn Licensing Llc Surface light source device and liquid crystal display unit

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