JPH09229632A - Image formation output apparatus and method, and shape measuring apparatus and method - Google Patents
Image formation output apparatus and method, and shape measuring apparatus and methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光切断法を利用し
て被測定物の画像情報を得る装置および方法、および、
それを利用して、被測定物の三次元形状を非接触で測定
する方法および装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for obtaining image information of an object to be measured by using a light cutting method, and
The present invention relates to a method and apparatus for non-contact measurement of a three-dimensional shape of an object to be measured.
【0002】[0002]
【従来の技術】線状のスリット光を被測定物に照射し、
スリット光とは別の角度から被測定物に投影されたスリ
ット光をとらえることで、被測定物の三次元形状、とく
に高さを測定する手法は光切断法と呼ばれ、広く用いら
れている。スリット光についても、カメラ視野内に複数
のスリット光を同時に投影することで測定速度を高速化
する手法や、特開平7−260443号公報に示されて
いるように、複数のスリット光をカメラ視野内で走査さ
せ、複数のカメラ画像を合成することで、見かけのスリ
ット光の本数をさらに増やす手法が知られている。2. Description of the Related Art An object to be measured is irradiated with linear slit light,
A method of measuring the three-dimensional shape of an object to be measured, especially its height, by capturing the slit light projected onto the object under measurement from an angle different from that of the slit light is called the light-section method and is widely used. . Regarding slit light, a method of increasing the measurement speed by simultaneously projecting a plurality of slit lights in the camera field of view, or as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-260443, a plurality of slit lights can be viewed in the camera field of view. A method is known in which the number of apparent slit lights is further increased by scanning inside and synthesizing a plurality of camera images.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来の光切断法では、被測定物の三次元形状を面で捕
らえているため、カメラのフレームレート以上の測定速
度を達成することは不可能である。また、カメラの視野
内に収まらない大面積を測定する場合には、移動、停
止、測定を繰り返す必要があり、トータルの測定時間が
長くなるという問題点がある。さらに、複数のスリット
光を投影したり、これを移動させるための光学系が複雑
になるという問題点もある。However, in the conventional optical cutting method as described above, since the three-dimensional shape of the object to be measured is captured by the surface, it is impossible to achieve a measuring speed higher than the frame rate of the camera. It is impossible. Further, when measuring a large area that does not fit within the field of view of the camera, it is necessary to repeat the movement, stop, and measurement, which causes a problem that the total measurement time becomes long. Further, there is a problem that an optical system for projecting a plurality of slit lights and moving them becomes complicated.
【0004】そこで本発明の課題は、より簡素な光学系
を用いて、より高速の測定を実現することにある。Therefore, an object of the present invention is to realize faster measurement by using a simpler optical system.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る画像情報出力装置は、画像入力装置お
よび線状スリット光源からなる測定部と、該測定部およ
び被測定物との相対移動手段とを備える画像情報出力装
置であって、前記測定部が、前記線状スリット光源によ
り照射された間欠的視野の画像情報を測定するものであ
ることを特徴とするものからなる。In order to solve the above problems, an image information output apparatus according to the present invention comprises a measuring section including an image input apparatus and a linear slit light source, and the measuring section and the object to be measured. An image information output device including a relative moving means, wherein the measuring unit measures image information of an intermittent visual field illuminated by the linear slit light source.
【0006】また、本発明に係る画像情報出力装置は、
情報順送出力型画像センサを有する順送出力カメラおよ
び線状スリット光源からなる測定部と、該測定部と被測
定物との相対移動手段とを備えていることを特徴とする
ものからなる。The image information output device according to the present invention is
It is characterized in that it is provided with a measuring section comprising a progressive output camera having an information progressive output type image sensor and a linear slit light source, and a relative moving means for moving the measuring section and the object to be measured.
【0007】上記線状スリット光源は点滅可能なもので
あることが好ましい。The linear slit light source is preferably capable of blinking.
【0008】また、本発明に係る画像情報出力装置は、
二次元画像入力装置および線状スリット光源からなる測
定部と、該測定部と被測定物との相対移動手段と、相対
移動に伴って該二次元画像入力装置により撮像した複数
の画像を合成する手段を備えていることを特徴とするも
のからなる。Further, the image information output device according to the present invention is
A measuring unit including a two-dimensional image input device and a linear slit light source, a relative moving unit between the measuring unit and the object to be measured, and a plurality of images captured by the two-dimensional image input device in association with the relative movement are combined. It is characterized by having means.
【0009】また、本発明に係る画像情報出力方法は、
線状スリット光が照射されるべき被測定物の部位を含む
間欠的視野の画像情報を入力し、前記被測定物と前記視
野とを相対移動させつつ前記画像情報を取り出すことを
特徴とする方法からなる。The image information output method according to the present invention is
A method characterized by inputting image information of an intermittent visual field including a site of a measurement object to be irradiated with linear slit light, and extracting the image information while relatively moving the measurement object and the visual field. Consists of.
【0010】また、本発明に係る画像情報出力方法は、
線状スリット光が照射された被測定物の部位を含む視野
を情報順送出力型画像センサを有する順送出力カメラに
より撮像し、前記被測定物と前記視野とを相対移動せし
めつつ前記順送出力カメラより前記視野の情報を取り出
すことを特徴とする方法からなる。The image information output method according to the present invention is
The visual field including the part of the measured object irradiated with the linear slit light is imaged by the progressive output camera having the information progressive output type image sensor, and the progressive object is moved while relatively moving the measured object and the visual field. The method is characterized in that the information of the visual field is taken out from the output camera.
【0011】上記線状スリット光は点滅されることが好
ましい。The linear slit light is preferably blinked.
【0012】また、本発明に係る画像情報出力方法は、
線状スリット光が照射された被測定物の部位を含む視野
を二次元CCDカメラにより撮像し、前記被測定物と前
記視野とを相対移動せしめつつ前記二次元CCDカメラ
より間欠的に前記視野の画像を取り出し、該画像を取り
出し間隔に対応する距離分だけずらせながら合成するこ
とを特徴とする方法からなる。The image information output method according to the present invention is
A field of view including a portion of the object to be measured illuminated by the linear slit light is imaged by a two-dimensional CCD camera, and while the object to be measured and the field of view are relatively moved, the two-dimensional CCD camera intermittently changes the field of view. The method is characterized in that images are taken out and the images are combined while being shifted by a distance corresponding to the taking-out interval.
【0013】また、本発明に係る形状測定装置は、上記
画像情報出力装置を用いて被測定物の形状、たとえば、
高さ情報を含む三次元形状を測定するものであり、上記
装置に、前記測定部からの被測定物の形状情報を抽出、
処理する画像情報処理部を付加したものである。Further, the shape measuring apparatus according to the present invention uses the above image information output apparatus to measure the shape of an object to be measured, for example,
It is intended to measure a three-dimensional shape including height information, in the above device, the shape information of the object to be measured from the measuring unit is extracted,
An image information processing unit for processing is added.
【0014】さらに、本発明に係る形状測定方法は、上
述の画像情報出力方法により取り出された視野の情報に
基づいて前記被測定物の形状、たとえば、高さ情報を含
む三次元形状を測定するものである。Furthermore, the shape measuring method according to the present invention measures the shape of the object to be measured, for example, a three-dimensional shape including height information, based on the information of the visual field extracted by the above-mentioned image information output method. It is a thing.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の第一の態様においては、
被測定物に線状スリット光が照射され、それが情報順送
出力型画像センサを有する順送出力カメラによって撮像
され、被測定物が相対移動されつつ、必要回数撮像が繰
り返される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the first aspect of the present invention,
The object to be measured is irradiated with the linear slit light, which is imaged by a progressive output camera having an information progressive output type image sensor. While the object to be measured is relatively moved, imaging is repeated a necessary number of times.
【0016】被測定物と測定部を相対移動させるには、
被測定物を固定し測定部を移動させる構成と、被測定物
を移動させ測定部を固定する構成がある。後者を例にと
って図1に本発明の構成例を示す。To relatively move the object to be measured and the measuring section,
There are a configuration in which the object to be measured is fixed and the measuring unit is moved, and a configuration in which the object to be measured is moved and the measuring unit is fixed. Taking the latter as an example, FIG. 1 shows a configuration example of the present invention.
【0017】図において、1は、移動テーブル2上に適
当な方法により固着あるいは固定された測定対象として
の被測定物を示している。テーブル2は、スクリュー3
によって所定方向に移動されるようになっており、スク
リュー3は、たとえば駆動源としてのモータ4によって
回転駆動される。モータ4には、その回転角、ひいては
スクリュー3によって移動されるテーブル2(被測定物
1)の位置を検出、制御可能なエンコーダ5が付設され
ている。モータ4によりスクリュー3を介して移動され
るテーブル2の位置および移動速度、駆動間隔等は、テ
ーブルコントローラ6によって制御される。本実施態様
では、以上の要素により、測定部と被測定物との相対移
動手段7が構成されている。In the figure, reference numeral 1 denotes an object to be measured, which is fixed or fixed on the moving table 2 by an appropriate method. Table 2 is screw 3
The screw 3 is rotationally driven by, for example, a motor 4 as a drive source. The motor 4 is provided with an encoder 5 that can detect and control the rotation angle of the motor 4 and the position of the table 2 (object to be measured 1) moved by the screw 3. The table controller 6 controls the position and moving speed of the table 2 which is moved by the motor 4 via the screw 3 and the drive interval. In the present embodiment, the above-mentioned elements constitute the relative moving means 7 for moving the measuring section and the object to be measured.
【0018】なお、本実施態様では、上述の如く移動テ
ーブル2を用いたが、被測定物を移動させる他の手段、
たとえばベルトコンベア等を用いてもよい。また、移動
位置を測定する手段としても、エンコーダに限らず、磁
気スケール等のリニアセンサ等を用いることができる。
位置を測定する手段からは、移動に同期して信号を発生
する機能が必要である。Although the moving table 2 is used as described above in this embodiment, other means for moving the object to be measured,
For example, a belt conveyor or the like may be used. Further, the means for measuring the moving position is not limited to the encoder, and a linear sensor such as a magnetic scale can be used.
From the means for measuring the position, it is necessary to have a function of generating a signal in synchronization with the movement.
【0019】被測定物1の上方には、TDIカメラ8
と、該TDIカメラ8とは異なる位置から被測定物1に
向けて線状スリット光9を照射する線状スリット光源1
0が配設されている。このTDIカメラ8が、本発明に
おける、情報順送出力型画像センサを有する順送出力カ
メラを構成している。Above the DUT 1, a TDI camera 8 is provided.
And a linear slit light source 1 that irradiates the linear slit light 9 toward the DUT 1 from a position different from the TDI camera 8.
0 is provided. This TDI camera 8 constitutes a progressive output camera having an information progressive output type image sensor in the present invention.
【0020】TDIカメラは、撮像用光学系とTDIセ
ンサより構成される。撮像用光学系はTDIセンサ上に
画像を結像させ、TDIセンサが画像を電荷に変換し、
ビデオ回路が電気信号として外部に出力する。ここでT
DIセンサとは、Time Delayand Integration Imageセ
ンサのことで、時間遅延蓄積方式のセンサを意味する。The TDI camera is composed of an image pickup optical system and a TDI sensor. The imaging optical system forms an image on the TDI sensor, and the TDI sensor converts the image into electric charge,
The video circuit outputs it as an electric signal to the outside. Where T
The DI sensor is a Time Delay and Integration Image sensor, which means a time delay accumulation type sensor.
【0021】図2、図3を用いてTDIカメラの動作原
理、特徴を説明する。図2において、TDIカメラ8
と、そのカメラ視野11内に入った測定対象12上の黒
点13に注目すると、黒点像がTDIセンサの最初のラ
インに入った状態が図3のStep1の図に相当する。さら
に時間が経過すると、測定対象の移動のため、黒点像は
TDIセンサの第2番目のラインに移動する。この状態
が図3のStep2の図に相当する。この像の移動と同じタ
イミングで、TDIセンサの各ライン上の画素の電荷を
順次次のラインの対応する画素に移動させる。つまり、
順送する。この操作をラインシフトと呼ぶことにする。
ラインシフトをTDIセンサの視野内で順次繰り返し、
視野の端(Step5)に到達した時点で、最終ラインの電
荷をビデオ信号として出力する。したがって、TDIセ
ンサを用いると、動いている測定対象の画像を連続的に
高速で取り込むことができる。The operation principle and characteristics of the TDI camera will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, the TDI camera 8
Focusing on the black spot 13 on the measurement target 12 that has entered the camera visual field 11, the state in which the black spot image enters the first line of the TDI sensor corresponds to the diagram of Step 1 in FIG. When the time further passes, the black dot image moves to the second line of the TDI sensor due to the movement of the measurement target. This state corresponds to the diagram of Step 2 in FIG. At the same timing as the movement of this image, the charges of the pixels on each line of the TDI sensor are sequentially moved to the corresponding pixels on the next line. That is,
Send it forward. This operation will be called line shift.
Line shift is repeated sequentially within the field of view of the TDI sensor,
When the end of the field of view (Step 5) is reached, the charge of the final line is output as a video signal. Therefore, when the TDI sensor is used, it is possible to continuously capture a moving image of the measuring object at high speed.
【0022】さらに、上述したTDIカメラ8による撮
像系内に、線状スリット光9を照射する線状スリット光
源10が設けられる。被測定物1の光切断像を作るに
は、スリット光9の照射角度は、TDIカメラ8の光軸
14と異なる必要がある。また、スリット光9の長手方
向はTDIカメラ8の主走査方向(図3参照)と一致し
ている方が効率よく光切断像をとらえることができる。
スリット光9は被測定物の移動に同期して、パルス発光
させる。つまり、点滅させる。スリット光9のパルス発
光時間をTDIカメラ8の1ラインシフト時間内にする
ことで、スリット光9が点灯した瞬間の光切断像を記録
することができる。さらに、スリット光9を被測定物の
移動に同期して、定期的にパルス発光させることで、あ
たかも複数のスリット光を投影したのと同等の画像をT
DIカメラ8により得ることができる。Further, a linear slit light source 10 for irradiating the linear slit light 9 is provided in the image pickup system of the above-mentioned TDI camera 8. In order to create a light section image of the DUT 1, the irradiation angle of the slit light 9 needs to be different from the optical axis 14 of the TDI camera 8. Further, when the longitudinal direction of the slit light 9 is aligned with the main scanning direction of the TDI camera 8 (see FIG. 3), the light section image can be efficiently captured.
The slit light 9 emits pulse light in synchronization with the movement of the object to be measured. That is, it blinks. By setting the pulse emission time of the slit light 9 within the one-line shift time of the TDI camera 8, it is possible to record a light-section image at the moment when the slit light 9 is turned on. Further, the slit light 9 is periodically pulsed in synchronism with the movement of the object to be measured, so that an image equivalent to the projection of a plurality of slit lights can be obtained.
It can be obtained by the DI camera 8.
【0023】なお、上記線状スリット光9としては、と
くに限定されないが、精度よく所望の強いスリット光を
作る上でレーザ光が望ましい。レーザ光の発光は、レー
ザコントローラ15によって制御される。The linear slit light 9 is not particularly limited, but a laser light is desirable in order to accurately produce a desired strong slit light. The emission of laser light is controlled by the laser controller 15.
【0024】図4にスリット光発光間隔と被測定物1の
移動の様子を図示する。ただし、TDIカメラ8がとら
える光切断像はTDIカメラ8の視野内だけなので、光
切断像が視野からはみ出した場合、はみ出した部分の像
は失われてしまうことに注意する必要がある。FIG. 4 illustrates the slit light emission interval and the movement of the DUT 1. However, it should be noted that the light section image captured by the TDI camera 8 is only within the field of view of the TDI camera 8, so that if the light section image extends out of the field of view, the image of the protruding portion is lost.
【0025】被測定物1に照射された線状スリット光9
は、図4に示す如く、基準面(テーブル面)では直線に
なるが、被測定物1の部分では、被測定物1の三次元形
状(たとえば高さ)に応じて、曲線状に変形する。この
変形した光の形状が、順次TDIカメラ8でとらえられ
る。The linear slit light 9 irradiated on the DUT 1
4 is a straight line on the reference surface (table surface) as shown in FIG. 4, but in the portion of the DUT 1, the curved shape is formed according to the three-dimensional shape (eg, height) of the DUT 1. . This deformed light shape is sequentially captured by the TDI camera 8.
【0026】TDIカメラ8から得られる光切断像は、
画像情報処理部16(高さ情報抽出部)に送られ、被測
定物1の三次元形状データに変換される。三次元形状デ
ータ、たとえば高さ情報は、通常の光切断法により抽出
することができる。The light section image obtained from the TDI camera 8 is
It is sent to the image information processing unit 16 (height information extraction unit) and converted into three-dimensional shape data of the DUT 1. The three-dimensional shape data, for example, height information can be extracted by an ordinary light cutting method.
【0027】図5に、一般的な光切断法の高さ抽出方法
を示す。TDIカメラ8で測定されたスリット光のずれ
量Δxをもとに、スリット光投影系17とTDIカメラ
8とを結ぶ線に対する角度φを算出し、三角測量の原理
で距離Zを最終的に求めることができる。FIG. 5 shows a height extraction method of a general light cutting method. The angle φ with respect to the line connecting the slit light projection system 17 and the TDI camera 8 is calculated based on the deviation amount Δx of the slit light measured by the TDI camera 8, and the distance Z is finally obtained by the principle of triangulation. be able to.
【0028】図5において、lはTDIカメラ8と結像
面18との距離、Lはスリット光投影系17とTDIカ
メラ8との距離、θはスリット光投影系17とTDIカ
メラ8とを結ぶ仮想線19と照射スリット光20とのな
す角度、Φ0 は上記線19と基準面21に投影されたス
リット光の位置とのなす角度、Φ′はΦ0 とΦとのずれ
角度を、それぞれ表している。In FIG. 5, l is the distance between the TDI camera 8 and the image plane 18, L is the distance between the slit light projection system 17 and the TDI camera 8, and θ is the connection between the slit light projection system 17 and the TDI camera 8. The angle between the virtual line 19 and the irradiation slit light 20, Φ 0 is the angle between the line 19 and the position of the slit light projected on the reference surface 21, and Φ ′ is the deviation angle between Φ 0 and Φ. It represents.
【0029】上記において、 Φ =Φ0 +Φ′ Φ′=tan-1(Δx/l) であり、距離Zは次式から求められる。 Z=[(tanθ・tanΦ)/(tanθ+tanΦ)]・LIn the above, Φ = Φ 0 + Φ ′ Φ ′ = tan −1 (Δx / l), and the distance Z is obtained from the following equation. Z = [(tan θ · tan φ) / (tan θ + tan φ)] · L
【0030】なお、本発明において情報順送出力型画像
センサとは、上記TDIセンサの如く、撮像した視野の
情報を視野の一端部分から順次連続的または間欠的に出
力することができるものであれば何でもよい。上記TD
Iセンサのように光量を積分するものであってもよい
が、そうでなくてもよい。また図1〜3のように二次元
的な視野を有するものが好ましいが、図の副走査方向に
延びる一次元センサでもよい。一方、被測定物を固定
し、測定部を移動させる構成に関しては、相対的な移動
方法が異なるだけなので省略する。In the present invention, the information progressive output type image sensor is, as the above-mentioned TDI sensor, a device which can output the information of the imaged visual field sequentially from one end portion of the visual field successively or intermittently. Anything is fine. Above TD
It may be one that integrates the amount of light like an I sensor, but need not be. Further, it is preferable to use a one having a two-dimensional field of view as shown in FIGS. On the other hand, regarding the configuration in which the object to be measured is fixed and the measuring unit is moved, only the relative moving method is different, and therefore the description thereof is omitted.
【0031】測定部と被測定物を移動させるに際し、測
定部を移動させ被測定物を固定した構成に関しては省略
する。次に、本発明の第二の態様においては、線状スリ
ット光を常時点灯したままで二次元CCDカメラで間欠
的に撮像することにより、第一の態様と等価な作用をは
たす。これについて図6で説明する。When moving the measurement unit and the object to be measured, the structure in which the measurement unit is moved and the object to be measured is fixed will be omitted. Next, in the second aspect of the present invention, an operation equivalent to that of the first aspect is performed by intermittently capturing the linear slit light with a two-dimensional CCD camera while always lighting. This will be described with reference to FIG.
【0032】すでに説明した図1と図6の違いは、カメ
ラが二次元CCDカメラ22であり、カメラからの画像
出力が画像合成部23を経てから画像情報処理部16へ
とつながっていることである。二次元CCDカメラは内
蔵した電子シャッターもしくは機械式シャッターによ
り、視野内を相対移動する被測定対象の画像を止めて撮
像することが可能である。図4のTDIカメラを用いた
構成の例では、TDIカメラで連続的に画像を撮像しな
がらスリット光をパルス発光させた。一方、スリット光
が照射されている視野で相対移動する被測定対象を、二
次元CCDカメラで間欠的に撮像し、相対移動距離に相
当するだけ画像をずらして合成させても等価的に図4で
示した効果を得ることができる。The difference between FIGS. 1 and 6 described above is that the camera is the two-dimensional CCD camera 22, and the image output from the camera is connected to the image information processing unit 16 via the image synthesizing unit 23. is there. The two-dimensional CCD camera can capture an image of an object to be measured that relatively moves in the field of view by using a built-in electronic shutter or mechanical shutter. In the example of the configuration using the TDI camera in FIG. 4, the slit light is pulsed while continuously capturing images with the TDI camera. On the other hand, even if the object to be measured that relatively moves in the field of view illuminated by the slit light is intermittently imaged by a two-dimensional CCD camera and the images are shifted by a distance corresponding to the relative movement distance and combined, the result is equivalently shown in FIG. The effect shown in can be obtained.
【0033】[0033]
【実施例】次に、上記のような構成を有する本発明の画
像情報出力装置および方法、形状測定装置および方法に
ついて、より具体的な実施の手法について説明する。ま
ず、本発明の第一の態様の実施形態の例について説明す
る。被測定物を移動させる手段には、ボールねじ等によ
り構成されるテーブルや、ベルトコンベアが考えられ
る。いずれも動力源(たとえばモータ)と、位置を測定
する手段(たとえばエンコーダ)が必要である。位置を
測定する手段からは、TDIカメラ8や線状スリット光
9と同期をとるための信号を発生させる。テーブルコン
トローラ6がエンコーダ5からの信号をもとに、モータ
4を制御して、テーブル2に所定の動作をさせる。Next, a more specific method of implementing the image information output apparatus and method and the shape measuring apparatus and method of the present invention having the above-mentioned construction will be described. First, an example of the embodiment of the first aspect of the present invention will be described. As a means for moving the object to be measured, a table constituted by a ball screw or the like or a belt conveyor can be considered. Both require a power source (eg a motor) and means for measuring position (eg an encoder). From the means for measuring the position, a signal for synchronizing with the TDI camera 8 and the linear slit light 9 is generated. The table controller 6 controls the motor 4 based on the signal from the encoder 5 to cause the table 2 to perform a predetermined operation.
【0034】TDIカメラ8は、被測定物1の上方に位
置させ、光軸14が被測定物1と垂直になるように配置
する。TDIカメラ8へのラインシフトのタイミング信
号には、位置を測定する手段(たとえばエンコーダ)か
らの信号を加工したものを供給する。The TDI camera 8 is located above the DUT 1 and is arranged so that the optical axis 14 is perpendicular to the DUT 1. The timing signal for the line shift to the TDI camera 8 is supplied by processing the signal from the means for measuring the position (for example, an encoder).
【0035】一方、線状スリット光源10にはレーザを
用い、強い光を発生させる。この光をシリンドリカルレ
ンズ等を組み合わせた光学系を用いて幅の狭いものにス
リット形状化し、TDIカメラ8の視野の中央部に照射
するように配置する。線状スリット光9の照射角度は、
TDIカメラ8の光軸14からたとえば45度に設定す
る。レーザコントローラ15はレーザ光源の電源として
の機能と、位置を測定する手段(たとえばエンコーダ)
からの信号をもとに、レーザ光のON/OFFを制御す
る機能をもつ。レーザのパルス点灯時間は、TDIカメ
ラ8のラインシフト時間と同じとし、レーザパルス点灯
間隔は必要とする光切断線の間隔より定める。つまり、
レーザ光のパルス点灯間隔が短ければ、多くの光切断線
が得られ、パルス点灯間隔が長ければ、少ない光切断線
が得られることになる。On the other hand, a laser is used as the linear slit light source 10 to generate strong light. This light is slit-shaped into a narrow one using an optical system in which a cylindrical lens or the like is combined, and is arranged so as to irradiate the central portion of the visual field of the TDI camera 8. The irradiation angle of the linear slit light 9 is
The optical axis 14 of the TDI camera 8 is set to, for example, 45 degrees. The laser controller 15 functions as a power source of the laser light source and means for measuring the position (for example, an encoder).
It has a function to control ON / OFF of the laser light based on the signal from. The pulse lighting time of the laser is set to be the same as the line shift time of the TDI camera 8, and the laser pulse lighting interval is determined by the required interval of the optical cutting line. That is,
If the pulse lighting interval of the laser light is short, many light cutting lines are obtained, and if the pulse lighting interval is long, few light cutting lines are obtained.
【0036】次に第二の態様の実施の形態の例について
述べる。被測定対象物を移動させる手段7については前
述した例と同様である。二次元CCDカメラ22は、電
子シャッター機能を装備し高速で画像情報が転送可能な
カメラを配置する。たとえば一次元CCDセンサを複数
集積し、各ラインの電荷を同時に出力できる構成を持つ
ものが好ましい。この二次元CCDカメラ22を位置を
測定するための手段(たとえばエンコーダ)からの信号
をもとに間欠的に駆動し、一瞬の画像を取り込み画像合
成部23に転送する。画像取り込みの間隔が短ければ多
くの光切断線が得られ、間隔が長ければ少ない光切断線
が得られる。線状スリット光源10は前述した実施例と
同様であるが、この場合は点滅する必要はない。画像合
成部23は、二次元CCDカメラ22から得られる複数
の画像を受け取り、位置を測定するための手段(たとえ
ばエンコーダ)からの信号をもとに、相対移動量に相当
する量だけ画像の位置をずらして合成する。Next, an example of an embodiment of the second aspect will be described. The means 7 for moving the object to be measured is the same as the above-mentioned example. The two-dimensional CCD camera 22 is provided with a camera equipped with an electronic shutter function and capable of transferring image information at high speed. For example, it is preferable to have a configuration in which a plurality of one-dimensional CCD sensors are integrated and the charges of each line can be simultaneously output. The two-dimensional CCD camera 22 is intermittently driven based on a signal from a means for measuring the position (for example, an encoder), and an instantaneous image is captured and transferred to the image synthesis unit 23. If the interval of image capturing is short, many light cutting lines are obtained, and if the interval is long, few light cutting lines are obtained. The linear slit light source 10 is the same as that of the above-mentioned embodiment, but in this case, it does not need to blink. The image synthesizing unit 23 receives a plurality of images obtained from the two-dimensional CCD camera 22 and, based on a signal from a means (for example, an encoder) for measuring the position, moves the image position by an amount corresponding to the relative movement amount. Shift and synthesize.
【0037】[0037]
【発明の効果】前述の如く、たとえ複数のスリット光を
同時に被測定物に照射したとしても、通常のCCDカメ
ラ等を用いて画像を取り込む限り、カメラのフレームレ
ート以上の速度で画像を取り込むことはできない。本発
明では、TDIカメラは、動いている被測定物と同期さ
せることで、通常のカメラのフレームレート以上の速度
で画像を取り込むことが可能である。しかも、大面積の
被測定物の三次元形状を測定する場合、従来の方法では
移動、停止、測定を繰り返す必要があり、トータルの測
定時間が長かったが、本発明では、TDIカメラの主走
査方向の幅で、テーブルを止めることなく連続送りしな
がら画像を得ることができるため、測定時間を極めて短
くすることができる。また、一本のスリット光でも、等
価的に複数のスリット光が投影されたのと同じ効果が得
られるため、スリット光を生成する光学系を簡素化でき
る利点もある。被測定物上へのスリット光の投影間隔を
変える場合も、スリット光の点滅時間の間隔を可変する
だけでよい利点もある。As described above, even if a plurality of slit lights are simultaneously irradiated to the object to be measured, as long as the image is captured by using a normal CCD camera or the like, the image can be captured at a speed higher than the frame rate of the camera. I can't. In the present invention, the TDI camera can capture an image at a speed equal to or higher than the frame rate of a normal camera by synchronizing with the moving object to be measured. Moreover, in the case of measuring the three-dimensional shape of a large-area object to be measured, it is necessary to repeat the movement, stop, and measurement in the conventional method, and the total measurement time is long, but in the present invention, the main scanning of the TDI camera is performed. Since the image can be obtained by continuously feeding the table without stopping the table, the measurement time can be extremely shortened. Further, even with one slit light beam, the same effect as that obtained by projecting a plurality of slit light beams equivalently can be obtained, so that there is an advantage that the optical system for generating the slit light beam can be simplified. Even when the projection interval of the slit light on the object to be measured is changed, there is an advantage that only the interval of the blinking time of the slit light needs to be changed.
【0038】したがって、本発明によれば、簡素な光学
系でありながら、被測定物の三次元形状を高速で精度よ
く測定することが可能となる。Therefore, according to the present invention, it is possible to measure the three-dimensional shape of the object to be measured at high speed and with high accuracy, even with a simple optical system.
【図1】本発明の第一の態様の一実施形態例に係る形状
測定装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a shape measuring apparatus according to an exemplary embodiment of a first aspect of the present invention.
【図2】TDIカメラによる測定の様子を示す概略構成
図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a state of measurement by a TDI camera.
【図3】図2の方法で測定された像のTDIセンサ面上
での移動状態を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a moving state of an image measured by the method of FIG. 2 on a TDI sensor surface.
【図4】図1の装置による測定の様子を示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of measurement by the apparatus of FIG.
【図5】光切断法による測定原理を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a measurement principle by a light section method.
【図6】本発明の第二の態様の一実施形態例の係る形状
測定装置の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a shape measuring apparatus according to an exemplary embodiment of a second aspect of the present invention.
1 被測定物 2 移動テーブル 3 スクリュー 4 モータ 5 エンコーダ 6 テーブルコントローラ 7 相対移動手段 8 TDIカメラ 9 線状スリット光 10 線状スリット光源 11 TDIカメラ視野 12 測定対象 13 黒点 14 光軸 15 レーザコントローラ 16 画像情報処理部 17 スリット光投影系 18 結像面 19 仮想線 20 スリット光 21 基準面 22 二次元CCDカメラ 23 画像合成部 1 Object to be Measured 2 Moving Table 3 Screw 4 Motor 5 Encoder 6 Table Controller 7 Relative Moving Means 8 TDI Camera 9 Linear Slit Light 10 Linear Slit Light Source 11 TDI Camera Field of View 12 Measurement Target 13 Black Spot 14 Optical Axis 15 Laser Controller 16 Image Information processing unit 17 Slit light projection system 18 Image plane 19 Virtual line 20 Slit light 21 Reference plane 22 Two-dimensional CCD camera 23 Image combining unit
Claims (10)
らなる測定部と、該測定部および被測定物との相対移動
手段とを備える画像情報出力装置であって、前記測定部
が、前記線状スリット光源により照射された間欠的視野
の画像情報を測定するものであることを特徴とする画像
情報出力装置。1. An image information output device comprising: a measuring section comprising an image input device and a linear slit light source; and a relative moving means for moving the measuring section and the object to be measured. An image information output device for measuring image information of an intermittent visual field illuminated by a slit light source.
出力カメラおよび線状スリット光源からなる測定部と、
該測定部と被測定物との相対移動手段とを備えているこ
とを特徴とする画像情報出力装置。2. A measuring unit comprising a progressive output camera having an information progressive output type image sensor and a linear slit light source,
An image information output device comprising the measuring unit and means for moving the object to be measured relative to each other.
である、請求項1または2に記載の画像情報出力装置。3. The image information output device according to claim 1, wherein the linear slit light source is capable of blinking.
光源からなる測定部と、該測定部と被測定物との相対移
動手段と、相対移動に伴って該二次元画像入力装置によ
り撮像した複数の画像を合成する手段を備えていること
を特徴とする画像情報出力装置。4. A measuring section comprising a two-dimensional image input device and a linear slit light source, a relative moving means for moving the measuring section and an object to be measured, and a plurality of images picked up by the two-dimensional image input apparatus along with the relative movement. An image information output device comprising means for synthesizing the images of.
物の部位を含む間欠的視野の画像情報を入力し、前記被
測定物と前記視野とを相対移動させつつ前記画像情報を
取り出すことを特徴とする画像情報出力方法。5. Inputting image information of an intermittent visual field including a portion of the measurement object to be irradiated with the linear slit light, and extracting the image information while relatively moving the measurement object and the visual field. An image information output method characterized by:
部位を含む視野を情報順送出力型画像センサを有する順
送出力カメラにより撮像し、前記被測定物と前記視野と
を相対移動せしめつつ前記順送出力カメラより前記視野
の情報を取り出すことを特徴とする画像情報出力方法。6. A field-of-view including a part of the object to be measured irradiated with the linear slit light is imaged by a progressive output camera having an information progressive-output image sensor, and the object to be measured and the visual field are relatively moved. An image information output method, characterized in that the information on the field of view is taken out from the progressive output camera while being kept at a minimum.
項5または6に記載の画像情報出力方法。7. The image information output method according to claim 5, wherein the linear slit light is blinked.
部位を含む視野を二次元CCDカメラにより撮像し、前
記被測定物と前記視野とを相対移動せしめつつ前記二次
元CCDカメラより間欠的に前記視野の画像を取り出
し、該画像を取り出し間隔に対応する距離分だけずらせ
ながら合成することを特徴とする画像情報出力方法。8. A two-dimensional CCD camera captures an image of a field of view including a portion of the object to be measured illuminated by the linear slit light, and the object to be measured and the field of view are moved relative to each other and intermittently from the two-dimensional CCD camera. A method of outputting image information, wherein the image of the field of view is taken out, and the images are combined while being shifted by a distance corresponding to an extraction interval.
置に、前記測定部からの被測定物形状情報を抽出、処理
する画像情報処理部を付加した形状測定装置。9. A shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising an image information processing section for extracting and processing object shape information from the measuring section.
方法により取り出された視野の情報に基づいて前記被測
定物の形状を測定する形状測定方法。10. A shape measuring method for measuring the shape of the object to be measured based on the information on the visual field taken out by the method according to claim 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8067206A JPH09229632A (en) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | Image formation output apparatus and method, and shape measuring apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8067206A JPH09229632A (en) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | Image formation output apparatus and method, and shape measuring apparatus and method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09229632A true JPH09229632A (en) | 1997-09-05 |
Family
ID=13338214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8067206A Pending JPH09229632A (en) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | Image formation output apparatus and method, and shape measuring apparatus and method |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH09229632A (en) |
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