JPH1038522A - Three dimensional visual sensor - Google Patents
Three dimensional visual sensorInfo
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- JPH1038522A JPH1038522A JP8192476A JP19247696A JPH1038522A JP H1038522 A JPH1038522 A JP H1038522A JP 8192476 A JP8192476 A JP 8192476A JP 19247696 A JP19247696 A JP 19247696A JP H1038522 A JPH1038522 A JP H1038522A
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- light
- ccd
- lens
- mirror
- beam splitter
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- Pending
Links
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】3次元視覚センサに関する。The present invention relates to a three-dimensional visual sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】3次元計測技術として、光切断法が知ら
れている。光切断法については、電子通信学会論文誌8
5年5月に「光切断法を用いた実時間距離検出装置」と
いう論文がある。形状認識に関しては、CCD及びPS
D素子を用いた文献として、電子情報通信学会全国大会
講演論文集90年秋「2次元受光素子列を用いた3次元
計測の一方式」、信学会論文誌85年3月「空間コード
化による距離画像入力」がある。また背光景に影響され
ずに複数のカメラとスリット光を利用することで正確な
空間座標が求まる。その他に位相遅れを検出するため
に、強度を輝度情報、位相遅れを距離情報として3次元
画像を合成する特開平1ー100492「レーザ視覚セ
ンサ」がある。2. Description of the Related Art As a three-dimensional measurement technique, a light section method is known. Regarding the light-section method, IEICE Transactions 8
In May of May, there was a paper entitled "Real-Time Distance Detector Using Light-Section Method". For shape recognition, CCD and PS
As a document using D-elements, IEICE National Convention, Annual Meeting, Fall 1990, “One-Dimensional Measurement Method Using Two-Dimensional Photodetector Arrays”, IEICE Transactions, March 1985, “Distance by Spatial Coding” Image input ". In addition, accurate spatial coordinates can be obtained by using a plurality of cameras and slit light without being affected by the background scene. In addition, there is JP-A-1-100492 "Laser vision sensor" for synthesizing a three-dimensional image using intensity as luminance information and phase delay as distance information in order to detect a phase delay.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2次元
受光素子列を用いた技術は、測定領域の制限が生じてし
まい、広範囲に亙る3次元形状認識ができないという問
題がある。また複眼方式で形状認識をする場合、複眼方
式で3次元形状を測定することで、死角を削減すること
ができるが、位置の対応付けが難しくなる。高い分解能
は得られない。レーザ視覚センサについては、広い3次
元測定は出来ない。However, the technique using a two-dimensional light receiving element array has a problem that a measurement area is limited, and a three-dimensional shape cannot be recognized over a wide range. When shape recognition is performed by the compound eye method, the blind spot can be reduced by measuring the three-dimensional shape by the compound eye method, but it is difficult to associate positions. High resolution cannot be obtained. Wide three-dimensional measurements are not possible with laser vision sensors.
【0004】本発明の目的は、上記問題点を解決する3
次元視覚センサを提供することにある。An object of the present invention is to solve the above problems.
It is to provide a three-dimensional visual sensor.
【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、本発明は、レーザ光をビームスプリッタを介して物
体を照射する物体光と、ビームスプリッタで分離されレ
ンズ、ミラー、ハーフミラーを介してCCD方向に入射
する参照光とにより生じる干渉縞により距離情報を得る
とともに、別のレーザ光源からのスリット光が物体を照
射した光情報をCCDで受けて光切断法を用いて処理す
ることにより距離情報を得るようにして3次元視覚セン
サを構成した。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an object light for irradiating an object with a laser beam through a beam splitter, and an object beam split by the beam splitter and passing through a lens, a mirror and a half mirror. The distance information is obtained by interference fringes generated by the reference light incident in the CCD direction, and the slit light from another laser light source irradiates the object with the CCD, and the light information is received by the CCD and processed using the light cutting method. A three-dimensional visual sensor was configured to obtain distance information.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0007】図4は、空間座標の求めかたを説明するた
めの図である。FIG. 4 is a diagram for explaining how to obtain spatial coordinates.
【0008】まず3次元空間座標は、次の様に求められ
る。First, three-dimensional space coordinates are obtained as follows.
【0009】(x,y,z)=(dtanψ/tanψ
+tanθ,dtanψ・tanθ/tanψ+tan
θ,dtanγ・tanθsecθ/tanψ+tan
θ) dはレーザ光源と受光面との距離を示している。θ、
ψ、γは図4より、θは物体がX−Y平面となす角であ
る。(X, y, z) = (dtanψ / tanψ)
+ Tanθ, dtanψ ・ tanθ / tanψ + tan
θ, dtanγ · tanθsecθ / tanψ + tan
θ) d indicates the distance between the laser light source and the light receiving surface. θ,
ψ and γ are shown in FIG. 4 and θ is an angle formed by the object with the XY plane.
【0010】上記は三角法による3次元空間座標であ
る。本発明では、この手法と位相シフトによる距離情報
によって3次元空間座標を求めている。距離情報は、レ
ンズに対して直角、即ちレンズから法線方向に引いた線
に平行な情報であるが、これを数μm 〜数10 の間で
測定できるものである。The above are three-dimensional spatial coordinates by trigonometry. In the present invention, three-dimensional space coordinates are obtained by using this method and distance information based on the phase shift. The distance information is information perpendicular to the lens, that is, parallel to a line drawn in the normal direction from the lens, and can be measured between several μm and several tens.
【0011】図1は、本発明の概略図である。レーザダ
イオード1からビームスプリッタ2を通りレンズ3を通
る光は、物体4を照射して物体光として、ハーフミラー
5に入射する。一方、ビームスプリッタ2からレンズ6
を通ってミラー7で反射し、ハーフミラー5でCCD8
方向に入射するのが参照光となる。ハーフミラー5を通
ったところで物体光と参照光は干渉縞を生じ、予め基準
としている干渉縞との差をとることで距離情報を得る。
即ち、図中、左半分が位相シフトによる距離測定を行っ
ている部分である。更にレーザ光源9(図中右側)から
は、スリット光が出射され走査されることになる。この
スリット光が物体4を照射した光情報をCCD10で受
けるようにする。CCD8、CCD10は光スイッチ又
はシャッター11にて変換する。これは、CCDの情報
処理速度が遅いという点に対処するためである。FIG. 1 is a schematic diagram of the present invention. Light passing from the laser diode 1 and passing through the lens 3 through the beam splitter 2 irradiates the object 4 and enters the half mirror 5 as object light. On the other hand, from the beam splitter 2 to the lens 6
The light passes through the mirror 7 and is reflected by the mirror 7.
The reference light is incident in the direction. After passing through the half mirror 5, the object light and the reference light form interference fringes, and distance information is obtained by calculating the difference between the interference fringes and the reference interference fringes.
That is, in the figure, the left half is the part where distance measurement by phase shift is performed. Further, slit light is emitted from the laser light source 9 (right side in the figure) and scanned. The CCD 10 receives light information obtained by irradiating the object 4 with the slit light. CCD 8 and CCD 10 are converted by an optical switch or shutter 11. This is to cope with the fact that the information processing speed of the CCD is slow.
【0012】CCD10で受けた情報は、光切断法を用
いて処理され、3次元空間座標を与えるものである。し
かし、奥行き精度が光切断法では、照射角度によって死
角が出来るために良好な結果が得られない場合がある。
このために、位相シフトによる距離情報で補うかたちを
とっている。The information received by the CCD 10 is processed using a light-section method to provide three-dimensional spatial coordinates. However, in the light section method having a depth accuracy, a good result may not be obtained because a blind spot is formed depending on an irradiation angle.
For this purpose, the shape is supplemented by distance information based on the phase shift.
【0013】また、光源ユニット12は、図2に示すよ
うな構成となり、レーザダイオード13からのレーザ光
をコリメートレンズ14でコリメートしてポリゴンミラ
ー15で疑似スリット光にし、それをガルバノミラー1
6等で走査する機能を有している。ただし、スリット光
を走査できるならば、部品は上記したものに限らないこ
ととする。17はfθレンズ、18はCCDカメラであ
る。The light source unit 12 has a configuration as shown in FIG. 2, in which a laser beam from a laser diode 13 is collimated by a collimating lens 14 to generate a pseudo slit light by a polygon mirror 15, which is converted into a galvanomirror 1
6 and the like. However, if the slit light can be scanned, the components are not limited to those described above. Reference numeral 17 denotes an fθ lens, and reference numeral 18 denotes a CCD camera.
【0014】また、図3に本発明の3次元視覚センサの
一実施例を示す。概要は図1に記述した通りである。1
9はレーザダイオードとコリメータレンズ、20はビー
ムスプリッタ、21はレンズ、22はミラー、23はC
CDデバイス、24はハーフミラー、25はレンズ、2
6は光源、27はレンズである。FIG. 3 shows an embodiment of the three-dimensional visual sensor according to the present invention. The outline is as described in FIG. 1
9 is a laser diode and a collimator lens, 20 is a beam splitter, 21 is a lens, 22 is a mirror, and 23 is C
CD device, 24 is a half mirror, 25 is a lens, 2
6 is a light source and 27 is a lens.
【0015】これとは別にCCD受光素子を複数個使用
したり、スリット光源を2個以上使用して死角を削減す
ることもできる。Alternatively, the blind spot can be reduced by using a plurality of CCD light receiving elements or by using two or more slit light sources.
【0016】位相シフトに関しては、基礎技術としては
光干渉技術となるので、CCD受光面においては物体光
と参照光のハーフミラーの位置での光の各々の波動方程
式を、重ね合わせの原理より合成して光の強度としたも
のが投影された光情報として入力される。予め記憶させ
た基準面での干渉縞模様との演算等によって距離情報を
得られる。また受光面での光強度の式より逆算してその
他同期信号等の情報も使用し位相シフトを求められる。With respect to the phase shift, the light interference technique is used as the basic technique, so that the wave equations of the object light and the reference light at the position of the half mirror are combined on the CCD light receiving surface based on the principle of superposition. The light intensity is input as projected light information. Distance information can be obtained by calculation with an interference fringe pattern on a reference plane stored in advance. Further, the phase shift can be obtained by using the information of the synchronization signal and the like by performing an inverse calculation from the equation of the light intensity on the light receiving surface.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、光切断
法の他に位相情報をも情報として取込み距離測定を行う
ので、光切断法では測定できない角度の距離を的確に測
定できる。位相情報を距離測定に利用するために、光切
断法のときに問題となる死角を削減出来正確な3次元空
間座標を得られる。As described above, according to the present invention, in addition to the light-section method, phase information is taken as information, and the distance is measured. Therefore, the distance at an angle that cannot be measured by the light-section method can be accurately measured. Since the phase information is used for distance measurement, a blind spot which is a problem in the light section method can be reduced, and accurate three-dimensional space coordinates can be obtained.
【図1】図1は、本発明の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of the present invention.
【図2】図2は光源ユニットの構成を示す説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a light source unit.
【図3】図3は本発明の3次元視覚センサの一実施例を
示す外観図である。FIG. 3 is an external view showing an embodiment of the three-dimensional visual sensor of the present invention.
【図4】図4は空間座標の求めかたを説明するための図
である。FIG. 4 is a diagram for explaining how to obtain spatial coordinates.
1 レーザダイオード 2 ビームスプリッタ 3 レンズ 4 物体 5 ハーフミラー 6 レンズ 7 ミラー 8 CCD 9 レーザ光源 10 CCD 11 シャッター 12 光源ユニット 13 レーザダイオード 14 コリメートレンズ 15 ポリゴンミラー 16 ガルバノミラー 17 fθレンズ 18 CCDカメラ 19 レーザダイオードとコリメータレンズ 20 ビームスプリッタ 21 レンズ 22 ミラー 23 CCDデバイス 24 ハーフミラー 25 レンズ 26 光源 27 レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser diode 2 Beam splitter 3 Lens 4 Object 5 Half mirror 6 Lens 7 Mirror 8 CCD 9 Laser light source 10 CCD 11 Shutter 12 Light source unit 13 Laser diode 14 Collimating lens 15 Polygon mirror 16 Galvanometer mirror 17 fθ lens 18 CCD camera 19 Laser diode And collimator lens 20 beam splitter 21 lens 22 mirror 23 CCD device 24 half mirror 25 lens 26 light source 27 lens
Claims (1)
を照射する物体光と、ビームスプリッタで分離されレン
ズ、ミラー、ハーフミラーを介してCCD方向に入射す
る参照光とにより生じる干渉縞により距離情報を得ると
ともに、別のレーザ光源からのスリット光が物体を照射
した光情報をCCDで受けて光切断法を用いて処理する
ことにより距離情報を得るようにしたことを特徴とする
3次元視覚センサ。1. Distance information based on interference fringes generated by object light that irradiates an object with a laser beam through a beam splitter and reference light that is separated by the beam splitter and enters the CCD direction through a lens, a mirror, and a half mirror. And a distance information is obtained by receiving, by a CCD, light information obtained by irradiating an object with slit light from another laser light source and using a light cutting method. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8192476A JPH1038522A (en) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | Three dimensional visual sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8192476A JPH1038522A (en) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | Three dimensional visual sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1038522A true JPH1038522A (en) | 1998-02-13 |
Family
ID=16291932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8192476A Pending JPH1038522A (en) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | Three dimensional visual sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1038522A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6683675B2 (en) | 2000-10-30 | 2004-01-27 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Distance measuring apparatus and distance measuring method |
-
1996
- 1996-07-22 JP JP8192476A patent/JPH1038522A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6683675B2 (en) | 2000-10-30 | 2004-01-27 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Distance measuring apparatus and distance measuring method |
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