JPS59112211A - Method and device for determining space coordinate of workpiece - Google Patents

Method and device for determining space coordinate of workpiece

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JPS59112211A
JPS59112211A JP58148882A JP14888283A JPS59112211A JP S59112211 A JPS59112211 A JP S59112211A JP 58148882 A JP58148882 A JP 58148882A JP 14888283 A JP14888283 A JP 14888283A JP S59112211 A JPS59112211 A JP S59112211A
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JP
Japan
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workpiece
jig
determining
value
spatial coordinates
Prior art date
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Pending
Application number
JP58148882A
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Japanese (ja)
Inventor
ステイ−ブン・ジエ−ムズ・ホワイト
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TEKUNIKARU AATSU CORP
Original Assignee
TEKUNIKARU AATSU CORP
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、検知電気パルスの位置決定、よフ具体的に言
えば視野内にある加工物の空間座標の決定のだめの高速
走査方法および装置の改善、特に従来知られているもの
よシも高速でしかもより正確な視野内の加工物の空間座
標を与えることができる高速走査方法および装置に関す
る。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a fast scanning method and apparatus for determining the position of a sensed electrical pulse, and more specifically, the spatial coordinates of a workpiece within a field of view. The present invention relates to improvements, particularly to high speed scanning methods and apparatus that can provide faster and more accurate spatial coordinates of a workpiece within a field of view than previously known.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

加工物を視野内でとらえ、その位置を決定し、その加工
物に対して作用する機器に指示を与えることができ今装
置は従来から知られている。しかしながらこれらの従来
の装置は、それに用いられているカメラやレーザ走査に
おける具体的な制限から反応が遅い、精度が悪いという
欠点がある〇例えば米国特許第4,188,544号に
開示されている装置は、木材産業用に設計されたもので
、加工物としての丸太に光源から平面状の光束を照射し
、ビディコン撮像管カメラで丸太表面と平面状光束との
交線を検出することによって丸太を走査するものである
。この@置では、更に撮像管からの信号を修正するキャ
リブレーション技術が開示されている。この技術によれ
ば、カメラの視野に置かれた既知の三次元参照物体から
の走査信号を、その参照物体についてあらかじめ得られ
ている空間座標と比較することによって得られるキャリ
ブレーション情報をメモリーユニットに貯える。実際の
測定は加工物の走査信号をキャリブレーション走査によ
って得られたキャリブレーション情報と比較することに
よって行なわれる。この従来技術によるシステムでは、
キャリブレーション演算にはメモリーに貯えられた空間
座標のみが用いられる。このため従来装置では貯える空
間座標データの数、精度ともにその分解能に限界を生じ
、キャリプレーン5ン走査中に対応する空間座標を正確
に決定する能力にも限界があった。
BACKGROUND OF THE INVENTION Devices are known in the art that are capable of viewing a workpiece, determining its position, and providing instructions to equipment acting on the workpiece. However, these conventional devices suffer from slow response times and poor accuracy due to specific limitations in the cameras and laser scanning used; for example, as disclosed in U.S. Pat. No. 4,188,544. The device was designed for use in the wood industry, and uses a light source to illuminate a log as a workpiece with a planar beam of light, and a vidicon camera to detect the intersection line between the log surface and the planar beam of light. It is used to scan. This publication also discloses a calibration technique for correcting the signal from the image pickup tube. According to this technology, calibration information obtained by comparing a scanning signal from a known three-dimensional reference object placed in the field of view of the camera with previously obtained spatial coordinates of that reference object is stored in a memory unit. store. The actual measurement is performed by comparing the scan signal of the workpiece with the calibration information obtained by a calibration scan. In this prior art system,
Only the spatial coordinates stored in memory are used for calibration calculations. For this reason, in the conventional apparatus, there are limits to both the number and precision of the spatial coordinate data that can be stored, and the resolution thereof, and there is also a limit to the ability to accurately determine the corresponding spatial coordinates during caliper plane scanning.

米国特許第3,895,870号および同第3,796
,492号には、コヒーレント光を加工物の表面に照射
し、ビディコン撮像管カメラで受像する方式の別なシス
テムが開示されている。これらの特許に開示されている
内容は、体の線状ビームと1対の受像部の組合わせか、
あるいは1対の線状ビームと1個の受像部の組合わせに
より、ビームが照射されている物体と受像部のカメラと
の距離を決定するというもので、換言すれば単に距離計
を開示したにすぎない。
U.S. Patent Nos. 3,895,870 and 3,796
, No. 492 discloses another system in which coherent light is irradiated onto the surface of a workpiece and the image is received by a vidicon image pickup tube camera. What is disclosed in these patents is a combination of a linear beam of the body and a pair of image receiving parts,
Alternatively, the combination of a pair of linear beams and an image receiving section determines the distance between the object being irradiated with the beam and the camera of the image receiving section.In other words, it is simply a distance meter. Only.

米国特許第4,111,557号には、物体の形状と位
置とを光学的に決定し比較する方法が開示されている。
US Pat. No. 4,111,557 discloses a method for optically determining and comparing the shape and position of objects.

この方法でも物体は光電受像器によって受像され、電気
パルスに変換され、A−D変換の後に空間座標データと
して貯えられる。物体が移動したり変形したりした後の
実際の物体に関するデータが、既に貯えられていたデー
タと比較されて物体の位置、形状の変化が決定される。
In this method as well, an object is imaged by a photoelectric receiver, converted into electrical pulses, and stored as spatial coordinate data after AD conversion. Data about the actual object after it has moved or deformed is compared with previously stored data to determine changes in the object's position and shape.

し4かしこの発明は単に位置、形状の変化を検知するだ
けであり、空間座標を決定する試みすらできない。
However, this invention merely detects changes in position and shape, and cannot even attempt to determine spatial coordinates.

米国特許第4,146,926号にも1本の線状ビーム
と1対の反射光集光手段の組合わせによって、物体の表
面を検知し、参照点についてその位置を決定する方法が
開示されている。
U.S. Pat. No. 4,146,926 also discloses a method for detecting the surface of an object and determining its position with respect to a reference point by a combination of a linear beam and a pair of reflected light focusing means. ing.

米国特許第4,115,806号および同第3.980
.812号の開示内容は電気信号に変換された像の分析
方法に関するものであるが、本発明に係る方法とは異な
り関連性は非常に少ないと考えられる。
U.S. Patent Nos. 4,115,806 and 3.980
.. Although the disclosure of No. 812 relates to a method for analyzing an image converted into an electrical signal, it is considered to have very little relevance, unlike the method according to the present invention.

米国特許第4,126,395号には、鏡面上の識別マ
ークの空間的位置を各点の位置として決定する方法が開
示されている。
US Pat. No. 4,126,395 discloses a method for determining the spatial position of an identification mark on a mirror surface as the position of each point.

米国特許第3,459,246号、同第3,736,9
68号、同第3.7137.700号、および同第3,
963,938号には非コヒーレント光の光源と光電管
センナとを用いたその他の従来技術に係るシステムが開
示されており、また米国特許第3,773,422号に
はテレビカメラとレーザ光源とを用い、既知の距離と幾
何的相対関係とによって物体の大きさを計算するシステ
ムが開示されている。
U.S. Patent No. 3,459,246, U.S. Patent No. 3,736,9
No. 68, No. 3.7137.700, and No. 3,
No. 963,938 discloses another prior art system using a non-coherent light source and a phototube sensor, and U.S. Pat. A system for calculating the size of an object using known distances and geometric relationships is disclosed.

米国特許第3,187,185号、同第3.590.2
58号、および同第3,625,618号には、照射光
ビームに対しある8vの角度をもった方向から物体を観
測することによって物体の外形表面を決定するシステム
が開示されている。
U.S. Patent No. 3,187,185, U.S. Patent No. 3.590.2
No. 58 and No. 3,625,618 disclose a system for determining the external surface of an object by observing the object from a direction at an angle of 8v with respect to the illuminating light beam.

従来技術忙係ろテレビジミンタイブのセンサとビデオデ
ジタイザとによるシステムには、検知パルスの位置決定
圧おける精度に問題があった。発明におけるパルス重心
の決定方法はこれらの従来技術では用いられていない新
技術である。また本発明では物体の空間座標を正確に決
定するためのキャリブレーション技術の改善された方法
をも含む。
A system using a conventional sensor and a video digitizer, such as the one used in the prior art, had a problem with the accuracy of the position determination pressure of the detection pulse. The method of determining the pulse center of gravity in the present invention is a new technique that has not been used in these prior art techniques. The present invention also includes an improved method of calibration techniques for accurately determining the spatial coordinates of an object.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、加工物の空間座標を求めるための装置および
方法を提供することをその一般的目的とし、より詳細に
言えば以下のような目的をもつ。
The present invention has a general object of providing an apparatus and method for determining the spatial coordinates of a workpiece, and more specifically has the following objects.

本発明の第1の目的は、視野内に置かれた加工物の空間
座標を従来技術に比べてより正確にかつ高速に決定する
ことができる装置および方法な提供することである。
A first object of the present invention is to provide an apparatus and method that allows the spatial coordinates of a workpiece placed within a field of view to be determined more accurately and faster than in the prior art.

本発明の第2の目的は、不規則な表面をもつ加工物の全
寸法および視覚的要素の詳細を決定する装置および方法
を提供することである。
A second object of the invention is to provide an apparatus and method for determining the overall dimensions and visual details of workpieces with irregular surfaces.

本発明の第3の目的は、非常にさまざまな光学的特性を
もった加工物の視覚的要素の詳細を決定する装置および
方法を提供することである。
A third object of the invention is to provide an apparatus and method for determining details of visual elements of workpieces with a wide variety of optical properties.

本発明の第4の目的は、視野内に既知の形状をもつジグ
を設け、このジグの空間座標を記録しておくことなく自
己キャリブレーションができるようにした装置および方
法を提供することである。
A fourth object of the present invention is to provide an apparatus and method that allows self-calibration without having to provide a jig with a known shape within the field of view and record the spatial coordinates of this jig. .

本発明の第5の目的は、高価でしかも処理時間がかかる
乗算プロセスを必要とせずに、加算器のような比較的安
価なアナログあるいはデジタル論理回路を用いることに
よってパルスの重心を決定することができる装置および
方法を提供することである。
A fifth object of the present invention is to determine the centroid of a pulse by using relatively inexpensive analog or digital logic circuits, such as adders, without the need for expensive and time-consuming multiplication processes. The objective is to provide a device and method that can.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明はパルス重心の位置決定方法およびその装置、な
らびにこのパルス重心の位置決定方法、またはパルス積
分法を用いて物体の空間座標を決定する高速走査方法お
よび装置に係る。本発明に係る方法はコヒーレント光源
を物体に照射する段階をも含む。コヒーレント光と物体
表面との交線をも含めたその物体の像は、イメージオル
シコン管等の光電変換装置に従来から知られている千渉
フィルターおよびレンズを用いて形成される。光電変換
装置はコヒーレント光源から一定の角度離れた位置で物
体の像を受像する。コヒーレント光の平面状光束と物体
表面との交線はイメージオルシコン管の各水平走査線上
に1つずつの参照パルスを発生させる。各パルスの位置
、特にそのパルスの幾何学平均、即ち重心の位置が決定
されろ。
The present invention relates to a method and apparatus for determining the position of a pulse center of gravity, and a high-speed scanning method and apparatus for determining the spatial coordinates of an object using this method or pulse integration method. The method according to the invention also includes the step of illuminating the object with a coherent light source. An image of the object including the intersection line between the coherent light and the object surface is formed using a conventionally known Senshita filter and lens in a photoelectric conversion device such as an image orthicon tube. A photoelectric conversion device receives an image of an object at a position separated by a certain angle from a coherent light source. The intersection of the planar beam of coherent light and the object surface generates one reference pulse on each horizontal scan line of the image orthicon tube. The position of each pulse, in particular the geometric mean or center of gravity of that pulse, is determined.

本願では2つのパルス位置決定法を開示する。Two pulse position determination methods are disclosed herein.

まず第1の方法は一般に「パルス積分法」と呼ばれるも
ので、光電変換装置からの1つの信号パルスをまずサン
プリングし、デジタル化するものである。続いて次のよ
うな方法でパルス積分が行なわれる。まずサンプリング
されたパルスの各標本値を合計する。次に各標本値をそ
れぞれ2倍する。
The first method is generally called the "pulse integration method," in which one signal pulse from a photoelectric conversion device is first sampled and digitized. Subsequently, pulse integration is performed in the following manner. First, each sample value of the sampled pulses is summed. Next, each sample value is doubled.

そして最初の標本値から最後の標本値へ向かって順に(
あるいはその逆向きに順に)、それぞれの標本値の2倍
の値を先に求めた合計値から次々と減算してゆ(。この
ような減算により先に求めた合計値は徐々に減少してゆ
くが、この合計値が0を越えたところでこの減算操作を
中止する。ここでその2倍の値を合計値から減すること
によって合計値がOを越すことになったところの標本を
基単標本として記録しておく。最後に基単標本値の2倍
の値と減算操作中市時の合計値の絶対値との比を求め、
基単標本の位置にこの比に対応する値を加え(あるいは
減じ)ることによってパルスの重心位置を決定する。
Then, from the first sample value to the last sample value (
or vice versa), then subtract twice the value of each sample value one after another from the previously determined total value (.By such subtraction, the previously determined total value gradually decreases. However, when this total value exceeds 0, this subtraction operation is stopped.Here, by subtracting twice that value from the total value, the sample whose total value exceeds O is used as the base unit. Record it as a sample.Finally, find the ratio of the value twice the basic sample value and the absolute value of the total value at the time of the subtraction operation,
The centroid position of the pulse is determined by adding (or subtracting) a value corresponding to this ratio to the position of the basic single sample.

第2の方法は一般に「重心法」と呼ばれるもので、「パ
ルス積分法」と同様に光電変換装置からの1つの信号パ
ルスをまずサンプリングし、デジタル化する。続いて次
のような方法で重心が求められる。まずサンプリングさ
れたパルスの各標本値の合計である第1の合計値が求め
られる。次に各標本値についての巾計値が求められるが
、これはその標本値以前(その標本値も含めて)のすべ
ての標本値を合計した値として求められる。続いて各標
本値についての中11値すべてを合計した第2の合計値
が求められる。そしてパルスの最後の標本値の位置を記
録しておき、第1の合計値と第2の合計値との比に対応
する値を先に記録した位置から減じることによってパル
スの重心、即ち幾何学平均を決定する。
The second method is generally referred to as the "center of gravity method" and, like the "pulse integration method", one signal pulse from the photoelectric conversion device is first sampled and digitized. Next, the center of gravity is determined using the following method. First, a first total value, which is the sum of each sample value of the sampled pulses, is determined. Next, the width value for each sample value is determined, but this is determined as the sum of all sample values before (and including) that sample value. Subsequently, a second total value is calculated by summing all the middle 11 values for each sample value. Then, the position of the last sample value of the pulse is recorded, and by subtracting the value corresponding to the ratio of the first sum value and the second sum value from the previously recorded position, the centroid of the pulse, that is, the geometric Determine the average.

以上2つの方法では、デジタル論理回路を用いることが
好ましい。もっとも重心法ではアナログ積分器を用いる
ことも可能である。コヒーレント光源、加工物、および
光電変換器のレンズ相互間における角度、距離の関係が
、後述するユニークなキャリブレーション法によって決
定され、この角度、距離の関係によって決まる参照パル
スの幾何学平均、即ち重心が前述したように求まり、こ
れによって加工物の空間座標が決定される。
In the above two methods, it is preferable to use a digital logic circuit. However, in the center of gravity method, it is also possible to use an analog integrator. The angular and distance relationships between the coherent light source, the workpiece, and the lenses of the photoelectric converter are determined by a unique calibration method described below, and the geometric mean of the reference pulse, i.e., the center of gravity, is determined by this angular and distance relationship. is determined as described above, and the spatial coordinates of the workpiece are thereby determined.

キャリブレーション技術は光電変換装置の視野内に正確
に形状が決定されたジグを誼くことによって行なわれる
。断面として特異な形状の幾何図形、例えば三角形、が
ジグによって一義的に決定される。接続されたコンピュ
ータには、ジグの空間座標よりはむしろこの幾何図形の
寸法が詳しく記憶される。幾何図形の形は、ジグの平担
な表面に沿って各点を走査し、これらの各点を線で連結
し、このようにしてできた線の交点によって決定される
。これらの交点はジグにそなわっている固有の幾何図形
の頂点を決定することになる。このようにしてその図形
についてあらがじめ記憶されていた寸法を参照して求め
られた幾何図形によって、ジグと同様に光電変換装置の
視野内にある加工物の空間座標X、Y、Zを正確に計算
することが可能になる。ジグの長手方向は光電変換装置
の水平走査線に沿うように配置するのが好ましい。
The calibration technique is performed by placing a precisely shaped jig within the field of view of the photovoltaic device. A geometric figure with a unique cross-sectional shape, such as a triangle, is uniquely determined by the jig. The dimensions of this geometry, rather than the spatial coordinates of the jig, are stored in detail in the connected computer. The shape of the geometry is determined by scanning points along the flat surface of the jig, connecting the points with lines, and the intersections of the lines. These intersection points will determine the vertices of the unique geometry on the jig. In this way, the spatial coordinates X, Y, and Z of the workpiece within the field of view of the photoelectric conversion device can be determined by the geometrical figure obtained by referring to the dimensions previously stored for the figure. It becomes possible to calculate accurately. It is preferable that the longitudinal direction of the jig is arranged along the horizontal scanning line of the photoelectric conversion device.

ただ完全に平行にする必要はない。However, it is not necessary to make them completely parallel.

以下に添付図面を参照しながら本発明の好ましい一実施
例について詳述する。これによって今まで述べてきた本
発明の種々の特徴、目的、利点がより明らかになるであ
ろう。
A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. This will make the various features, objects, and advantages of the invention described so far clearer.

〔発明の好ましい実施例〕[Preferred embodiments of the invention]

本発明の実施例である加工物の空間座標を決定する装置
の−、典型例について第1図のブロック図を用いて説明
する。レーザ10等の通常用いられる光源に光学系12
を取りつけ、コヒーレント光の平面状光束を作り、これ
を加工物14に照射する。第1図で加工物14として木
材の平板を例にとっているが、加工物としては精密測定
、検査、あるいは加工のためにその空間座標を求めるこ
とが必要とされるあらゆる対象物でよいことは言うまで
もない。従ってここでは木材を加工するという特定の例
について本発明の説明を行なうが、本発明に係る装置は
産業上の種々の制御装置、生産ラインの検査、在庫管理
、医学的なスキャニング等にも何ら制限を受けずに用い
ることができる。また後述するパルス位置決定法も木材
加工の分野以外にも広く応用できる技術である。
A typical example of an apparatus for determining the spatial coordinates of a workpiece, which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to the block diagram of FIG. An optical system 12 is connected to a commonly used light source such as a laser 10.
is attached to create a planar beam of coherent light, and the workpiece 14 is irradiated with this. In Fig. 1, a flat plate of wood is used as an example of the workpiece 14, but it goes without saying that the workpiece may be any object whose spatial coordinates need to be determined for precision measurement, inspection, or processing. stomach. Therefore, although the present invention will be described here with reference to the specific example of processing wood, the apparatus according to the present invention may also be used in various industrial control devices, production line inspections, inventory management, medical scanning, etc. It can be used without restrictions. Furthermore, the pulse position determination method described later is a technology that can be widely applied to fields other than wood processing.

イメージオルシコン、ビディコン、ウルトラコン等の撮
像管を光電変換装置18として用い、これを平面状光源
に対して既知のあらかじめ決定された角度をなすように
配置し、加工物の像をとらえる。この撮像管は、1走査
図形あたり複数の走査線を発生する。この各走査線はそ
れぞれその走査線上に1つの参照パルスをもつ。この参
照パルスは走査線と、加工物に照射されているコヒーレ
ント光の平面状光束との交点に相当する。第1図に示す
ようなビデオ映像器に映してみれば、各走査線の参照パ
ルスによって形成される参照パルス線があられれる。撮
像管の出方信号はビデオデジタイザ22に入力され、こ
こで各走査線について参照パルスをも含んだサンプリン
グとデジタル化が行なわれる。ビデオデジタイザ22は
デジタル化された情報を用いて各参照パルスの位置、特
に各パルスの重心、即ち幾何学平均の位置を決定する。
An image pickup tube, such as an image orthicon, vidicon, or ultracon, is used as the photoelectric conversion device 18 and is positioned at a known, predetermined angle with respect to a planar light source to capture an image of the workpiece. This image pickup tube generates multiple scan lines per scan figure. Each scan line has one reference pulse on it. This reference pulse corresponds to the intersection of the scanning line and the planar beam of coherent light that is irradiating the workpiece. When viewed on a video imager such as that shown in FIG. 1, a reference pulse line formed by the reference pulses of each scan line can be seen. The image tube output signal is input to a video digitizer 22, where sampling and digitization including reference pulses are performed for each scan line. Video digitizer 22 uses the digitized information to determine the position of each reference pulse, and in particular the position of the centroid, or geometric mean, of each pulse.

この決定された各パルスの正確IL位置情報、光学系1
2の視野内に置かれた既知の形状をしたジグと光学系1
2との距離情報、および後述するキャリブレーション技
術によって決定される種々の既知情報は、コンピータに
よって統合され、その結果加工物の空間座標が徐々に決
定される。このようにして決定された空間座標は、材木
切断装置等のユ−ザーが用いる外部装置を制御する別な
コンピュータに入力される。ユーザーが用、いるこのよ
うな装置までは本発明に含まれないが、本発明による出
力がこのような装置を制御するために容易に用いうろこ
とは周知のことである。
This determined accurate IL position information of each pulse, optical system 1
A jig with a known shape placed within the field of view of 2 and an optical system 1
2 and various known information determined by the calibration techniques described below are integrated by a computer, so that the spatial coordinates of the workpiece are gradually determined. The spatial coordinates thus determined are input into another computer which controls an external device used by the user, such as a lumber cutting machine. Although the present invention does not include such devices used or present by a user, it is well known that the output of the present invention can be easily used to control such devices.

本発明の別な一実施例の概略を第2図に示す。Another embodiment of the present invention is schematically shown in FIG.

前述の実施例と同様にレーザ1oが走査用光源としてコ
ヒーレント光を加工物14に照射する。2つの別々な、
しかも互いに一定の間隔離れた受像器を有する光学系2
0によって加工物がとらえられ、加工物の2つの像が作
られる。光学系2oの中で作られた2つの像は、イメー
ジオルシコン管等の光電変換装R18によって受像され
、各走査線に付1対の参照パルスが作られる。これらの
参照パルスは走査線と、加工物に照射されているコヒー
レント光の平面状光束との交点に相当する。第2図に示
すようなビデオ映像器にこの結果を映してみれば、図の
ような1対の参照パルス線となる。前述の実施例と同様
に、1つあるいは複数のビデオデジタイザ22が2つの
参照パルスを含んだ各走査線をサンプリングし、デジタ
ル化する。このデジタル化された情報は各パルスの重心
、即ち幾何学平均の位置を非常に正確に決定するために
用いられ、更にこの情報は、既知のあるいは計算によっ
て求められたパラメータとともに、第1図の装置に基づ
いてこれから詳述するような方法によって加工物の空間
座標を決定する。
As in the previous embodiment, the laser 1o serves as a scanning light source and irradiates the workpiece 14 with coherent light. two separate,
Moreover, the optical system 2 has image receptors separated from each other by a certain distance.
0 captures the workpiece and creates two images of the workpiece. The two images created in the optical system 2o are received by a photoelectric conversion device R18, such as an image orthicon tube, and a pair of reference pulses are created for each scanning line. These reference pulses correspond to the intersections of the scanning line and the planar beam of coherent light that is irradiating the workpiece. When this result is displayed on a video imager as shown in FIG. 2, it becomes a pair of reference pulse lines as shown in the figure. Similar to the previous embodiment, one or more video digitizers 22 sample and digitize each scan line containing two reference pulses. This digitized information is used to very precisely determine the location of the centroid, or geometric mean, of each pulse, and this information, along with known or calculated parameters, is used in Figure 1. The spatial coordinates of the workpiece are determined by a method as will now be described in detail based on the apparatus.

なお第1図および第2図に示すビデオ映像器は、本発明
な実施する上に必要な装置には含まれないことを注記し
ておく。ここではビデオデジタイザに入力される電気信
号を目に見える形にした場合にどのような形になるかを
単に示すためにビデオ映像器を例示したにすぎない。
It should be noted that the video imager shown in FIGS. 1 and 2 is not included in the equipment necessary to practice the present invention. Here, the video imager is merely used as an example to show the visual form of the electrical signals input to the video digitizer.

再び第1図の実施例について説明する。レーザ10ばこ
の装置の他の要素とは別に、離れて示されており、これ
は本発明においてはこのレーザ10はその他要素との間
に何らハードウェア的なインターフェースを要さないこ
とを示す。もっとも伺らかのハードウェア的なインター
フェースが用いられるとすれば、レーザな走fする場合
のX座標を計算するために用いられるレーザの角度検知
器が考えられよう。加工物の上に配置されたレーザ1゜
は、線状のコヒーレント光を発するが、レーザ出力光用
の従来から知られている光学系12によってこの光は平
面状光束に変換される。本発明の実施にはレーザ以外の
光源を用いることも可能であるが、周囲の光の散乱効果
を防ぐためにレーザを光源として用いる方が好ましい。
The embodiment shown in FIG. 1 will be explained again. Laser 10 is shown separate and apart from the other elements of the system to indicate that the invention does not require any hardware interface between laser 10 and the other elements. If the most obvious hardware interface were to be used, it would be a laser angle detector used to calculate the X coordinate of the laser as it travels. A laser 1° placed above the workpiece emits a line of coherent light, which is converted into a planar beam by a conventionally known optical system 12 for the laser output light. Although it is possible to use light sources other than lasers in the practice of the present invention, it is preferable to use lasers as the light source to avoid scattering effects of ambient light.

コヒーレント光の平面状光束は、空間座標を決定すべき
加工物14に照射される。図にその一部分が示されるよ
うに、加工物はコンベヤ16等の上にのせられろ。好ま
しい実施例としては、レーザ10は動かないように固定
した方がよいのであるが、本発明のまた別な実施例とし
て、加工物を走査するためにレーザを側方にのみ動くよ
うに取り付けてもよい。
A planar beam of coherent light is directed onto a workpiece 14 whose spatial coordinates are to be determined. The workpiece is placed on a conveyor 16 or the like, a portion of which is shown in the figure. Although in the preferred embodiment the laser 10 is fixed so that it does not move, another embodiment of the invention is to mount the laser so that it can move only laterally to scan the workpiece. Good too.

光電変換装置18に用いるレンズは、第1図に示す装置
では加工物を視野内に確保できる程度に適当に選ばれた
通常のレンズを用いているが、その仕事の目的に応じて
種々のものが選ばれる。図には示されていないが、周囲
の光をカットするために、このレンズと光電変換装置と
の間にレーザ干渉フィルタが設けられる。第2図に示す
ような2つの受像器を有する光学系では、加工@ケ硯野
内に確保できる程度に適当に選ばれた双眼鏡用のレンズ
が用いられる。
As for the lens used in the photoelectric conversion device 18, in the device shown in Fig. 1, a normal lens is used which is appropriately selected to ensure that the workpiece can be kept within the field of view, but various lenses may be used depending on the purpose of the work. is selected. Although not shown in the figure, a laser interference filter is provided between this lens and the photoelectric conversion device to cut out ambient light. In an optical system having two image receptors as shown in FIG. 2, lenses for binoculars are appropriately selected to the extent that they can be secured within the processing field.

第1図に示す光電変換装置は、左から右ヘスイーブを繰
り返し、1つの走査図形あたり複数の走査線を発生する
標遵的閉回路テレビカメラでよい。
The photoelectric conversion device shown in FIG. 1 may be a standard closed circuit television camera that repeatedly sweeps from left to right and generates multiple scan lines per scan pattern.

このカメラはその装置の仕事の目的による要求に応じて
、高解像度のもの、低解像度のもの、あるいは高感度の
もの、低感度のものを用いることができる。各走査線は
、その走査線と加工物に照射されているコヒーレント光
の平面状光束との交点に対応する参照パルスを含んでお
り、第1図のビデオ映像器に示されるような出力信号を
形成する。
The camera can be of high resolution, low resolution, high sensitivity, or low sensitivity, depending on the requirements of the task of the device. Each scan line contains a reference pulse corresponding to the intersection of that scan line with a planar beam of coherent light that is being applied to the workpiece, producing an output signal as shown in the video imager of FIG. Form.

第1図および第2図で1ブロツクとして示したビデオデ
ジタイザ22を第3図に詳細に示す。このビデオデジタ
イザ22は、光電変換装置18の出力であるアナログ信
号を受け、概して言えばこのアナログ信号をサンプリン
グしてデジタル化する。イメージオルシコン管からの1
スイ一ブ分の信号がサンプリングされた後、ビデオデジ
タイザ22の中のデジタル論理回路によって以下に述べ
るような方法で@参照パルスの幾何学平均、即ち重心が
決定されろ。ビデオデジタイザ22の出力は第1図で各
機能を表示した複数のブロックの集まりとじて図式化し
て示されているコンピュータUに入力される。ビデオデ
ジタイザの出力信号を受けたコンピュータUは、この信
号を線形化、即ちレーザ光、カメラのレンズ、カメラの
電気的要素等の非線形部分を数学的に補償する。もっと
も、このような補償機能は用いたカメラシステムが結果
に大きな影響を与える程度の非線形像を作り出すような
場合にのみ必要となろう。低品質のレンズを用いた場合
にはかなり正確さが歪められることになろうが、高品質
のカメラとレーザ用レンズを用いれば、このような線形
補償は必要な(なる。
Video digitizer 22, shown as one block in FIGS. 1 and 2, is shown in more detail in FIG. This video digitizer 22 receives an analog signal that is the output of the photoelectric conversion device 18, and generally speaking, samples and digitizes this analog signal. 1 from the image orthicon tube
After one sweep of the signal has been sampled, the geometric mean, or center of gravity, of the reference pulse is determined by digital logic circuitry within video digitizer 22 in the manner described below. The output of the video digitizer 22 is input to a computer U, which is shown diagrammatically in FIG. 1 as a collection of blocks representing each function. The computer U that receives the output signal of the video digitizer linearizes this signal, that is, mathematically compensates for nonlinear parts such as the laser light, the camera lens, the camera's electrical components, etc. However, such compensation may only be necessary if the camera system used produces nonlinear images that significantly affect the results. With a high-quality camera and laser lens, such linear compensation is necessary, whereas a lower-quality lens would distort accuracy considerably.

ビデオデジタイザ22の出力は続いて、加工物の空間座
標を計算するためにキャリブレーションパラメータと結
合される。このキャリブレーションパラメータは、正確
に形状が定められたジグを走査し、このジグの平担な表
面に沿って走査された各点を選択し、これらの点を結ん
で交線を形成させることによって計算される。このよう
にして形成された交線どうしの交点はコンビ、−夕に記
憶される。これらの交点は例えば三角形のようなジグ固
有の幾何図形の頂点を決定するとともに、例えば底辺と
高さのような寸法をも決定する。ジグを走査することに
よって得られた幾何図形と、その図形について記憶され
ている寸法とを結合することにより、キャリブレーショ
ンパラメータは以下に述べる方法によって計算され、加
工物上で走査された各点の位置が正確に決定される。
The output of video digitizer 22 is then combined with calibration parameters to calculate the spatial coordinates of the workpiece. This calibration parameter is determined by scanning a precisely shaped jig, selecting each scanned point along the flat surface of the jig, and connecting these points to form a line of intersection. Calculated. The intersection points of the intersection lines thus formed are stored in combinations. These intersection points determine the vertices of the jig-specific geometry, such as a triangle, and also determine the dimensions, such as the base and height. By combining the geometry obtained by scanning the jig with the dimensions memorized for that geometry, the calibration parameters are calculated by the method described below and are calculated for each scanned point on the workpiece. The position is accurately determined.

本発明によって得られる重要な利点、改善点は、求める
べき参照パルスの位置を決定する際の精度が、本発明に
係る装置によって大幅に改善された点である。テレビ放
送等で用いられている典型的なビデオ信号のバンド幅で
は、水平方向解像度はほぼ300〜500画素が限度で
ある。本発明に係る装置および方法によれば、潜在的に
利用可能な解像度が20000画素程度から10000
00画素程度以上に至るまでのきわめて高い解像度を得
ることができる。
An important advantage and improvement provided by the invention is that the accuracy in determining the position of the reference pulse to be determined is significantly improved by the device according to the invention. With the bandwidth of typical video signals used in television broadcasting and the like, the horizontal resolution is limited to about 300 to 500 pixels. According to the apparatus and method according to the present invention, the potential usable resolution can be increased from about 20,000 pixels to 10,000 pixels.
Extremely high resolution up to about 0.00 pixels or more can be obtained.

前述したように、光電変換装置によって作られた参照パ
ルスの重心、即ち幾何学平均は、2つの方法のうちのど
ちらか1つによって決定される。
As previously mentioned, the centroid, or geometric mean, of the reference pulse produced by the photoelectric conversion device is determined by one of two methods.

1つはパルス積分法で、パルスの面積を積分によって求
め、この面積を互いに等しくとなりあう2つの部分−分
けるような位置をみつける方法である。もう1つは重心
法で、パルスのサンプリングされた標本値の一重積分値
と二重積分値を求める方法である。ここで−重積分値と
は通常の積分値、即ちパルスのサンプリングされた全標
本値の合計であり、二重積分値とは、後に詳述するが、
−重積分値として求められた巾計をすべて合計したもの
である。二重積分によって得られた値を一重積分によっ
て得られた値で除することによってオフセット値が求ま
り、パルスの最後の標本値の位置からこのオフセット値
を減することによって、パルスの重心が求められる。本
実施例では、パルスの積分を行なう上で、ビデオデジタ
イザの分解能によって制限を受ける閾値が、装置のコン
ピ−タ部分によってあらかじめ設定されている。ビデオ
デジタイザはビデオ信号をサンプリングし、サンプリン
グした値を何倍かに増幅したデジタル信号の標本値を発
生させる。
One is the pulse integration method, in which the area of a pulse is determined by integration, and a position is found where this area is divided into two equal parts. The other method is the centroid method, which calculates the single integral value and double integral value of sampled values of the pulse. Here, the double integral value is the ordinary integral value, that is, the sum of all sampled values of the pulse, and the double integral value is, as will be explained in detail later,
-It is the sum of all widths determined as multiple integral values. The offset value is determined by dividing the value obtained by double integration by the value obtained by single integration, and the centroid of the pulse is determined by subtracting this offset value from the position of the last sample value of the pulse. . In this embodiment, the threshold value for pulse integration, which is limited by the resolution of the video digitizer, is preset by the computer section of the apparatus. A video digitizer samples a video signal and generates a sample value of a digital signal by amplifying the sampled value several times.

第1の方法、即ちパルス積分法では、パルスの増幅され
た全標本値はすべてが記憶される。これは本発明によれ
ばこれらの標本値がパルス積分過程で必要とIよるから
である。どちらの方法においても線形補間あるいは可能
な場合には多項式を用いることになる曲線補間が行なわ
れる。これらの補間により、増幅手段の分解能、サンプ
リングする標本数といった主たる制限を受けながらも、
できうる限りの精度で、パルスの平均を決定することが
できる。どちらの方法も、アナログ回路、ビットスライ
スプロセッサ、ソフトウェアとして具現化されたプロセ
ッサアルゴリズム、あるいはデジタル回路のいずれを用
いても実施できるが、現時点での技術的問題に最も具体
的な解決法を与えるのはデジタル回路を用いる方法であ
ろう。
In the first method, the pulse integration method, all amplified samples of the pulse are stored. This is because according to the invention, these sample values are required in the pulse integration process. Both methods involve linear interpolation or, where possible, curved interpolation using polynomials. These interpolations allow us to achieve
The average of the pulses can be determined with as much precision as possible. Although either method can be implemented using analog circuits, bit slice processors, processor algorithms implemented as software, or digital circuits, the method provides the most concrete solution to the current technical problem. would be a method using digital circuits.

第3図のブロック図を用いながら、ビデオデジタイザ2
2によって行なわれる第1の方法、即ちパルス積分法に
ついて説明する。ビデオ信号はビデオプリアンプ302
に入力され、ここで整合、バッファリングされて、更に
ビデオアナログ信号をデジタル化するA/Dコンバータ
304に入力される。
Using the block diagram in Figure 3, the video digitizer 2
The first method performed by No. 2, that is, the pulse integration method, will be explained. Video signal is video preamplifier 302
The signal is matched, buffered, and then input to an A/D converter 304 that digitizes the video analog signal.

またこのビデオプリアンプ302からの信号は、同期検
出器306およびフレーム検出器308を経由して、そ
れぞれ各ビデオ走査線のスタート位置における同期パル
スおよびビデオスクリーンの開始点(スクリーン上部)
におけるフレーム(ブランキング)パルスとなる。これ
らのパルスはコンビュ−タ24へ入力され、ビデオカメ
ラで走査された走査線番号pが決定される。同期発振器
310は同期パルスを受けて、この同期パルスに同期し
た出力信号を発生する。従ってこの出力信号は、ビデオ
デジタイザ22内部での論理タイミングとして用いるこ
とができ、また全ビデオ信号のサンプリングにも用いる
ことができる。
The signal from the video preamplifier 302 is also passed through a sync detector 306 and a frame detector 308 to provide a sync pulse at the start position of each video scan line and a sync pulse at the start point of the video screen (at the top of the screen), respectively.
This is the frame (blanking) pulse at . These pulses are input to a computer 24, and the scan line number p scanned by the video camera is determined. Synchronous oscillator 310 receives the synchronizing pulse and generates an output signal synchronized with the synchronizing pulse. This output signal can therefore be used as logic timing within the video digitizer 22, and can also be used to sample the entire video signal.

一方A/bコンバータ304はビデオプリアンプ302
にバッファーされているビデオ信号をサンプリングし、
その標本値を2進データ(デジタル)(変換する。ビデ
オデジタイザ22には2つの動作モードがある。即ち(
1)走査モードと、(2)検索モードである。走査モー
ドではデジタイザは、標本値がコンピュータスによって
セットされた設定値以上になった後の各標本値をデジタ
ル化し、精鋼し、記憶する。このようにして標本値が設
定値以下になるまでサンプリングは続けられ、各標本値
は積算(積分)され、記憶される。サンプリングが行な
われている間、カウンタ322は同期発振器310から
のパルスをNとしてカウントする。同期発振器310か
らのパルスはこのようにカウンタ322の内部でカウン
ト値Nとしてカウントされるが、この値は与えられた走
査図形の走査線上における対応する標本がサンプリング
されたおおまかな位置に相当する。このおおまかな位置
N(即ちおおまかなカウント値N)は続けて得られるよ
り細かい補正要素によってより正確な値となる。以下に
この補正要素について述べる。
On the other hand, the A/b converter 304 is connected to the video preamplifier 302.
sample the video signal that is buffered in
The sample value is converted into binary data (digital). The video digitizer 22 has two operating modes: (
1) scan mode and (2) search mode. In the scan mode, the digitizer digitizes, refines, and stores each sample value after the sample value is greater than or equal to a set value set by the computer. Sampling is continued in this manner until the sample value becomes equal to or less than the set value, and each sample value is integrated (integrated) and stored. While sampling is occurring, counter 322 counts N pulses from synchronous oscillator 310. The pulses from synchronous oscillator 310 are thus counted within counter 322 as a count value N, which corresponds to the approximate position on the scan line of a given scan figure at which the corresponding specimen was sampled. This rough position N (that is, the rough count value N) becomes a more accurate value by successively obtained finer correction elements. This correction element will be described below.

全標本値が積算された後、この積算された各標本値はラ
ンダムアクセスメモリー(RAM) 314に記憶され
る。積算は加算器316によって行なわれ、/<A/ス
の全標本値の積算合計Σ、即ちそのパルスを代表する全
標本合計値がレジスタ317に記憶される。走査モード
中は、レジスタ317に記憶されるべき積算合計値が負
になるように、加算器316で加算される各標本値の符
号はスケーラ−aisにより反転されてから加算器31
6に入力される。
After all sample values are accumulated, each accumulated sample value is stored in random access memory (RAM) 314. The integration is performed by an adder 316, and the integrated sum Σ of all sample values of /<A/s, ie, the total sample value representative of that pulse, is stored in a register 317. During the scan mode, the sign of each sample value added by adder 316 is inverted by scaler-ais before being added to adder 31 so that the accumulated sum value to be stored in register 317 is negative.
6 is input.

パルスの全標本値の加算が終了すると、システムは検索
モードに切換わる。検索モードではメモIJ −314
に記憶されている各標本値の2倍の値が加算器316に
よりレジスタ317の値にそれぞれ加算されてゆく。走
査毎−ドでは符号反転を行なったスケーラ−318は、
検索モードではビデオパルス検出器320の制御のもと
に標本値を2倍にする演算を行なう。この2倍の値が加
算器に加えられるごとに、その積算結果であるレジスタ
317の内容の符号ビットが検索制御論理回路324に
よって調べられる。もしこの符号ビットが正になって(
・たら次の3つの値が記憶される。まずカウンタ322
のカウント値NがNレジスタ326に記憶される。
Once all the pulse samples have been added, the system switches to search mode. In search mode, Memo IJ-314
An adder 316 adds twice the value of each sample value stored in the register 317 to the value in the register 317. The scaler 318, which performs sign inversion for each scan,
In the search mode, an operation to double the sample value is performed under the control of the video pulse detector 320. Each time this double value is added to the adder, the sign bit of the contents of register 317 that is the result of the accumulation is examined by search control logic circuit 324. If this sign bit becomes positive (
・The following three values are stored. First, counter 322
The count value N is stored in the N register 326.

次に加算が行なわれた最後の標本値Aの2倍の値、即ち
2Aが2Aレジスタ328に記憶される。そして最後に
レジスタ317に残った正の数、即ち加算剰余ΣrがΣ
rレジスタ330に記憶される。これらの3つの値を次
式に代入することによって各走査パルスの幾何学平均η
が求められる。
Next, a value twice the last sample value A to which the addition was performed, ie, 2A, is stored in the 2A register 328. Finally, the positive number remaining in the register 317, that is, the addition remainder Σr is Σ
r register 330. By substituting these three values into the following equation, we can calculate the geometric mean η of each scanning pulse.
is required.

Σr η−N−)−−−− A また走査モードから検索モードへの切換時にレジスタ3
17に残っているパルスの全標本値の合計、即ちパルス
の面積がBレジスタ332に記憶される。
Σr η-N-) ----- A Also, when switching from scan mode to search mode, register 3
The sum of all sample values of the pulses remaining in number 17, ie, the area of the pulses, is stored in the B register 332.

パルス積分法を詳細に考慮して、A/Dコンバータ30
4によって発生できるデジタル出力信号のフルスケール
を利用できるようにA/Dコンバータの限界を設定して
やることにより、ビデオデジタイザ内に用いられている
固有のA/Dコンバータから最大限の分解能を得ること
ができる。
Considering the pulse integration method in detail, the A/D converter 30
Maximum resolution can be obtained from the native A/D converter used within the video digitizer by setting the limits of the A/D converter to take advantage of the full scale of the digital output signal that can be generated by the video digitizer. can.

以上のパルス積分法をもう一度まとめて述べることにす
る。パルスの立上り部分の大きさが設定値以上になった
ら、ビデオデジタイザ22は撮像管からの出力信号をサ
ンプリングし、デジタル化する。このデジタル化された
値は、個々にRAM 314に記憶されるとともに、符
号が反転されて負の合計値として互いに加算されてゆく
。パルスを代表する全標本値が個々に記憶され、かつ加
算されたら、RAM 314 K記憶された個々の標本
値は順に取り出され、2倍されて加算器316によって
負の合計値に加算されてゆく。
Let us summarize the above pulse integration method once again. When the magnitude of the rising portion of the pulse exceeds a set value, the video digitizer 22 samples the output signal from the image pickup tube and digitizes it. These digitized values are individually stored in the RAM 314, and their signs are inverted and added together as a negative total value. Once all sample values representative of a pulse have been individually stored and summed, the individual sample values stored in RAM 314K are sequentially retrieved, multiplied by 2, and added to the negative sum value by adder 316. .

即ちパルスを代表する全標本値は一番最初の標本値から
記憶された順番に、あるいは一番最後の標本値から記憶
された逆順に、1つずつ取り出され、2倍され、この2
倍の値が加算器316によって合計値に次々と加算され
ていくのである。この操作は加算器316の合計値が正
の値になるまで、即ち加算された2倍標本値の合計2Σ
1が、標本値の合計Σを越えるまで続けられる。
That is, all the sample values representing the pulse are taken one by one in the order in which they were stored starting with the first sample value, or in the reverse order in which they were stored starting with the last sample value, multiplied by 2, and then multiplied by 2.
The multiplied values are successively added to the total value by the adder 316. This operation continues until the total value of the adder 316 becomes a positive value, that is, the sum of the added double sample values is 2Σ
1 continues until the sum of sample values Σ is exceeded.

加算器3160合計がひとたび正になったら、最後に加
算された標本値の位置は、パルスの重心即ち幾何学平均
から1標本区間内にあることは知られている。このよう
にして、Nカウンタに残っている対応するカウンタ値(
補間前のN)が幾何学平均を決定するための基準標本位
置として用いられる。標本値を2倍して加9してゆく操
作がパルスを代表する全標本値の一番最後の標本値から
行なわれた場合はNカウンタはlずつ減少させてカウン
トしていくが、標本値を2倍して加算していく操作がパ
ルスを代表する全標本値の−@最初の標本値から行なわ
れた場合は、Nカウンタはその一番最初の標本値に対応
する値にリセットされ、そこから1ずつ増加させてカウ
ントしていくこと圧なる。基準標本位置、即ちNカウン
タの値の補間補正は、加q、器316に残っている最終
合計である加算剰余Σrと、2倍して加算器の合計に2
Aとして加算された最後の標本値Aとを用いて計算され
る。aち、加算剰余Σ、を最終加算標本値の2倍である
2Aで除することによって補間量が求まる。従ってパル
スの重心、即ち幾何学平均ηは次式で求まる。
Once the adder 3160 sum is positive, it is known that the location of the last sample value added is within one sample interval from the centroid or geometric mean of the pulse. In this way, the corresponding counter value remaining in the N counter (
N) before interpolation is used as the reference sample position to determine the geometric mean. If the operation of doubling the sample value and adding 9 is performed from the last sample value of all sample values representing the pulse, the N counter will continue counting by decreasing by l, but the sample value If the operation of doubling and adding is performed from the -@first sample value of all sample values representing the pulse, the N counter is reset to the value corresponding to the first sample value, From there, it is important to increase the count by 1. The interpolation correction of the reference sample position, that is, the value of the N counter, is performed by adding the addition remainder Σr, which is the final sum remaining in the adder 316, and multiplying it by 2 to the sum of the adder 316.
It is calculated using the last sample value A added as A. The amount of interpolation is determined by dividing the addition remainder Σ by 2A, which is twice the final addition sample value. Therefore, the center of gravity of the pulse, ie, the geometric mean η, is determined by the following equation.

Σr η−N±□ A ここで、2倍加算がパルスの最初の標本値から順に行な
われた場合は、補間値Σr/2AはNに加算され2倍加
算がパルスの最後の標本値から逆順に行なわれた場合は
、補間値Σr/2AはNから減算される。
Σr η−N±□ A Here, if the double addition is performed in order from the first sample value of the pulse, the interpolated value Σr/2A is added to N, and the double addition is performed in reverse order from the last sample value of the pulse. , the interpolated value Σr/2A is subtracted from N.

Nに補間値を加減することによって幾何学平均が求まる
ことは、Σrが加算器316に加えられた最後の数、即
ちその加算によって合計が幾何学平均を超えることにな
った最終加算標本値の2倍の値に対する比例配分値に対
応することを考えれば明らかである。このようにして、
補間値Σr/2Aを最終加算標本値の位置を示すNカウ
ンタ値に加減することによって、幾何学平均の正確な位
置が決定される。この場合のデジタル分解能はMx2A
’で与えられる。ここでMは1本の走査線を構成する標
本数、A′は1つの標本値に許される最大デジタル段階
数である。例えば8ビツトのA/Dコンバータを用いた
場合、1つの標本値に許される最大デジタル段階数は2
56である。従って8ビツトの’/Dコンバータを用い
、30MH2のサンプル周期でサンプリングを行なうと
(M=−1700)、MX2A’−8,70x 10 
 となる。
The fact that the geometric mean is found by adding or subtracting the interpolated value to N means that Σr is the last number added to the adder 316, that is, the final summed sample value whose sum exceeds the geometric mean. This is obvious if we consider that this corresponds to a proportional allocation value for a double value. In this way,
The exact location of the geometric mean is determined by adding or subtracting the interpolated value Σr/2A to the N counter value indicating the location of the final summed sample value. The digital resolution in this case is Mx2A
' is given by '. Here, M is the number of samples constituting one scanning line, and A' is the maximum number of digital steps allowed for one sample value. For example, when using an 8-bit A/D converter, the maximum number of digital stages allowed for one sample value is 2.
It is 56. Therefore, if an 8-bit '/D converter is used and sampling is performed at a sampling period of 30MH2 (M=-1700), MX2A'-8,70x 10
becomes.

次に前述したビデオデジタイザ22にかえて用いること
ができるビデオデジタイザ23によって行なわれる重心
法について第12図に示すブロック図を参照しながら説
明する。前述のパルス積分法と同様に、ビデオ信号はビ
デオプリアンプ402に入力され、ここで整合、バッフ
ァリングされて、更に’A コンバータ404へ入力さ
れる。またこのビデオプリアンプ402からの信号は、
同期検出器406およびフレーム検出器408を経由し
て、それぞれ各ビデオ走査線のスタート位置における同
期パルスおよびビデオスクリーンの開始点(スクリーン
上部)におけるフレーム(ブランキング)パルスとなる
。これらのパルスはコンピュータ24へ入力され、光電
変換装置18で走査された走査番号Pが決定される。同
期発振器410は同期パルスを受けて、この同期パルス
に同期した出力信号を発生する。従ってこの出力信号は
、ビデオデジタイザ23内部での論理タイミングとして
用いることができ、また全ビデオ信号のサンプリングに
も用いることができる。
Next, the centroid method performed by the video digitizer 23, which can be used in place of the video digitizer 22 described above, will be described with reference to the block diagram shown in FIG. Similar to the pulse integration method described above, the video signal is input to a video preamplifier 402 where it is matched, buffered, and then input to an 'A converter 404. Also, the signal from this video preamplifier 402 is
Via a sync detector 406 and a frame detector 408, a sync pulse at the start of each video scan line and a frame (blanking) pulse at the start of the video screen (top of the screen), respectively. These pulses are input to the computer 24, and the scan number P scanned by the photoelectric conversion device 18 is determined. Synchronous oscillator 410 receives the synchronizing pulse and generates an output signal synchronized with the synchronizing pulse. This output signal can therefore be used as logic timing within the video digitizer 23, and can also be used to sample the entire video signal.

一方A/Dコンバータ404はビデオプリアンプ402
にバッファーされているビデオ信号をサンプリングし、
その標本値を2進データ(デジタル)に変換する。第1
1!Ifg器416は、標本値がコンピュータ24によ
ってセットされた設定値以上になった後の各標本値を合
計する。このようにして標本値が設定値以下になるまで
サンプリングは続けられ、各標本値はM’A、C積分)
される。これが第1の合計値である。第2の合計値は第
1の加算器416によって各標本値を加算するごとに得
られろ各中計値を、それぞれ第2加算器418で合計す
ることによって求められる。
On the other hand, the A/D converter 404 is connected to the video preamplifier 402.
sample the video signal that is buffered in
The sample value is converted into binary data (digital). 1st
1! Ifg unit 416 sums each sample value after the sample value exceeds a set value set by computer 24 . Sampling continues in this way until the sample value falls below the set value, and each sample value is the M'A, C integral)
be done. This is the first total value. The second total value is obtained by summing each intermediate value obtained each time the first adder 416 adds each sample value, using the second adder 418.

サンプリングが行なわれている間、カウンタ422は同
期発振器410からのパルスなNとしてカウントする。
While sampling is occurring, counter 422 counts as N pulses from synchronous oscillator 410.

同期発振器410からの各パルス、即ちカウンタ422
におけるカウント値は、ビデオ信号の標本1つ1つに対
応する。カウンター422のカウント値Nは、また与え
られた走査線上での対応する標本値の位置を示すことに
もなる。同期発振器の周波数は高くすれげする程、精度
および分解能が向上する。
Each pulse from synchronous oscillator 410, i.e. counter 422
The count value in corresponds to each sample of the video signal. The count value N of counter 422 also indicates the position of the corresponding sample value on a given scan line. The higher the frequency of the synchronous oscillator, the better the accuracy and resolution.

パルスを代表する全標本値がサンプリングされると、こ
れら標本値の合計値が第1加算器416にストアされ、
この全標本値、即ち、パルスを代表する全標本値の積算
合計Σは第2レジスタ419に記憶される。第2加算器
41gおよびその出力を受ける第2レジスタ419には
、パルス標本値の中計値の合計、即ち標本列の二重積分
の値が入れられる。パルスの全標本値の加算が終了する
と、加算およびカウント操作は停止する。そして以下の
3つの値が記憶される。まずカウンタ422のカウント
値NがNレジスタ426に配憶される。次に第2レジス
タ419の値が工2レジスタ428に記憶される。
Once all the samples representative of the pulse have been sampled, the sum of these samples is stored in a first adder 416;
This total sample value, ie, the integrated sum Σ of all sample values representative of the pulse, is stored in the second register 419. The second adder 41g and the second register 419 receiving its output contain the sum of intermediate values of the pulse sample values, that is, the value of double integration of the sample sequence. Once all samples of the pulse have been added, the addition and counting operations stop. The following three values are then stored. First, the count value N of the counter 422 is stored in the N register 426. The value of the second register 419 is then stored in the second register 428.

そして最後に第1加算器416の値が工ルジスタ430
に記憶されろ。これら3つの値を次式に代入することに
よって各走査パルスの幾何学平均ηが求められる。
Finally, the value of the first adder 416 is added to the adder register 430.
be remembered. By substituting these three values into the following equation, the geometric mean η of each scanning pulse is obtained.

本実施例でも、また正確なパルス位置決定を要求される
他の実施例でも、古典的な重心方程式を用いることがで
きる。パルスの大きさを示す関数をf (t)とすれば
、重心方程式の連続形式は次式で表わされる。
The classical centroid equation can be used in this embodiment, as well as in other embodiments where accurate pulse position determination is required. If the function indicating the magnitude of the pulse is f (t), the continuous form of the center of gravity equation is expressed by the following equation.

離散的なシステムでは、上記方程式は以下のとおりとな
る。
In a discrete system, the above equation becomes:

この重心法は、比較的標本数が少ないパルスについては
、前に説明したパルス積分法に比べて著しく有利である
ことが確認された。この重心法を用いる唯一の問題点は
、パルス積分法と同じ演算速度で同じ経済性をもって、
iflという項を演算することが困難である点である。
It has been confirmed that this centroid method is significantly advantageous over the previously described pulse integration method for pulses with a relatively small number of samples. The only problem with using this centroid method is that it has the same computational speed and economy as the pulse integral method.
The problem is that it is difficult to calculate the term ifl.

この問題点は重心方程式を乗算のない形に変形し、演算
速度、コストともに著しく削減することによって解決す
ることができる。この変形方法を第13図に示すデータ
配列を参照しながら説明する。このデータ配列は次の3
つの特徴をもっている。
This problem can be solved by transforming the center-of-gravity equation into a form that does not require multiplication, thereby significantly reducing both calculation speed and cost. This modification method will be explained with reference to the data array shown in FIG. This data array is the following 3
It has two characteristics.

(1)全配列要素の合計: (n+i)ifl 00 (2)斜線より下の全配列要素の合計:Σif1 0O (3)斜線より上の全配列要素の合計 よって、 (n+x)Σf1−Σif1+Σ Σfj1=0   
 14     1りOj=0また、 Σif1− (n+t )Σ fl−Σ Σ fj1=
0          1地0   1補 j−0従っ
て重心方程式は次式のように変形できる。
(1) Sum of all array elements: (n+i) ifl 00 (2) Sum of all array elements below the diagonal line: Σif1 0O (3) Sum of all array elements above the diagonal line: (n+x) Σf1 - Σif1 + Σ Σfj1 =0
14 1 Oj=0 Also, Σif1- (n+t)Σ fl-Σ Σ fj1=
0 1 Earth 0 1 Complement j-0 Therefore, the center of gravity equation can be transformed as shown below.

ここで ifl 1謬O を求める演算はパルスの標本値を加算することによって
求まる。第13図の斜線より上の配列要素の横の各中計
値は、第1加算器417で得られ、工ルジスタ430に
逐次記憶される。従ってこれらの中計値を単に合計する
ことにより、 が求まる。この値は第2加算器419で得られ、工2レ
ジスタ428に記憶される。このように比較的安価な2
つの加算器を用いるだけで、標本値から次の標本値へと
オンライン演算が可能になる。パルスの重心を求めるに
は、サンプリング終了後、による除算を行なえばよい。
Here, the calculation for ifl 1o is obtained by adding the sample values of the pulses. Each intermediate value on the side of the array element above the diagonal line in FIG. 13 is obtained by the first adder 417 and sequentially stored in the register 430. Therefore, by simply summing these intermediate values, can be found. This value is obtained by the second adder 419 and stored in the second register 428. In this way, relatively inexpensive 2
Using only one adder, online calculations can be performed from one sample value to the next. To find the center of gravity of the pulse, after sampling is completed, division by is performed.

上述した1つあるいはい(つかの方法を用いて、必要と
される程度の分解能で各参照パルスの幾何学平均即ち重
心がひとたび決定されると、この装置のコンピータ部分
が得られた幾何学平均を光学系とジグとの距離のような
既知のパラメータと比較し、加工物の空間座標を計算す
る。
Once the geometric mean or centroid of each reference pulse has been determined with the required degree of resolution using one or more of the methods described above, the computer portion of the apparatus is compared with known parameters such as the distance between the optics and the jig to calculate the spatial coordinates of the workpiece.

キャリブレーションに必要なパラメータを決定する場合
、第4図乃至第11図に示すような精密な形をもったジ
グ90001つを用いる。このジグは、従来技術で用い
られていたように記憶された空間座標として用いるより
はむしろ計算を行なうための参照基準として用いられる
。第8図乃至第11図に示すように、ジグの表面の平面
に沿って走査された複数のパルス中心点901が選択さ
れ、これらの点を結ぶ複数の直線902が形成される。
When determining parameters necessary for calibration, one jig 9000 having a precise shape as shown in FIGS. 4 to 11 is used. This jig is used as a reference standard for performing calculations rather than as a stored spatial coordinate as used in the prior art. As shown in FIGS. 8 to 11, a plurality of pulse center points 901 scanned along the plane of the surface of the jig are selected, and a plurality of straight lines 902 connecting these points are formed.

このようにして形成されたこれらの直線の交点904は
、第9図および第10図に示される三角形905のよう
な幾何図形の頂点を決定する。このようにして形成され
た図形の特定の寸法、即ち三角形の底辺と高さとがコン
ピュータに記憶される。頂点904の空間座標はコンピ
ュータによって知る事はできない。またこれらの頂点は
第8図乃至第11図に示すようにジグの表面にある必要
はなく、ジグの好ましい形としてはむしろ表面にない方
がよい。
The intersection points 904 of these straight lines thus formed determine the vertices of a geometric figure such as triangle 905 shown in FIGS. 9 and 10. The specific dimensions of the figure thus formed, ie the base and height of the triangle, are stored in the computer. The spatial coordinates of vertex 904 cannot be known by a computer. Further, these vertices do not need to be on the surface of the jig as shown in FIGS. 8 to 11, and it is preferable that the vertices are not on the surface of the jig.

第8図及び第9図に系すジグ900は、低コストで、成
形が容易で、異物がたまらないという点でジグとして好
ましい形である。第8図及び第9図のジグ900に形成
されているスロット908は、切りかす、小さな木片、
その他の破片をジグ内から落とす役目をし、他の形のジ
グに比べて走査される表面を汚れのない状態に保つこと
ができる。更に第8図及び第9図に示すジグ900は、
加工物の支持体表面に容易にかつ安価に形成させること
ができる。即ち表面に何ら障害物を設けることな(、図
示されたコンベヤ16の上面に設けることができる。こ
のように加工物の支持体表面にジグを形成させるという
ことは、またジグの加工物の支持体に対する相対位置を
高精度で保証することにもなり、計算を容易にし、精度
の改善が行なえる。
The jig 900 shown in FIGS. 8 and 9 is a preferred form of jig because it is low cost, easy to mold, and does not collect foreign matter. The slots 908 formed in the jig 900 of FIGS.
It serves to dislodge other debris from within the jig, leaving the surface being scanned cleaner than other types of jigs. Furthermore, the jig 900 shown in FIGS. 8 and 9,
It can be easily and inexpensively formed on the surface of the support of the workpiece. Forming a jig on the workpiece support surface in this way also means that the jig does not support the workpiece. It also guarantees the relative position to the body with high precision, making calculations easier and improving accuracy.

ジグを走査することによって得られた情報をもとに、コ
ンピュータによって求められたジグ固有の幾何図形は、
あらかじめコンピュ・−夕に記憶されている図形の各寸
法と比較される。この幾何図形の頂点の1つが座標0,
0,0の点として三次元座標系の原点として定義される
。座標系の原点として選ばれた頂点は、コンベヤ16と
の相対位置が決定され、この相対位置はコンピュータ2
4に取り込まれ、その座標系において加工物の表面の各
点の位置が正確に決定される。当然ながら、ジグが加工
物の支持体表面、即ちコンベヤ16の表面に形成されて
いた場合には、このジグの相対位置は固定されコンピュ
ータにあらかじめプログラムされることになる。幾何図
形の1つあるいは複数の他の頂点がこの座標系において
決定される。この座標系で決定された各点は、原点を含
めて後述する式において設定されるキャリブレーション
パラメータの計算に用いられることになる。
Based on the information obtained by scanning the jig, the geometric figure unique to the jig is determined by the computer.
It is compared with each dimension of the figure stored in advance in the computer. One of the vertices of this geometric figure has coordinates 0,
It is defined as the origin of the three-dimensional coordinate system as the 0,0 point. The vertex selected as the origin of the coordinate system has its relative position with respect to the conveyor 16 determined, and this relative position is determined by the computer 2.
4, and in that coordinate system the position of each point on the surface of the workpiece is precisely determined. Of course, if the jig were formed on the workpiece support surface, ie the surface of the conveyor 16, the relative position of this jig would be fixed and preprogrammed into the computer. One or more other vertices of the geometry are determined in this coordinate system. Each point determined in this coordinate system, including the origin, will be used to calculate the calibration parameters set in the formula described later.

ジグの空間座標を記憶する分解能に避けられない制限を
受けていた従来装置に比較して、本発明に係る装置では
、このようなユニークな方法によりその精度が著しく改
善される。本発明によれば、光学走査器がどこを向いて
いようが、ジグがカメラの視野内にある限りキャリブレ
ーションを行なうことができろ。ジグの長手方向の軸は
コンベヤ16の長手方向の軸に向けた方が、加工物の空
間座標の計算を単純にする上で好ましいが、こうするこ
とが必要であるわけではない。
This unique method significantly improves the accuracy of the device according to the invention compared to conventional devices which are inevitably limited by the resolution of storing the spatial coordinates of the jig. According to the invention, calibration can be performed no matter where the optical scanner is pointed, as long as the jig is within the field of view of the camera. It is preferred, but not necessary, for the longitudinal axis of the jig to be oriented toward the longitudinal axis of the conveyor 16 to simplify calculation of the spatial coordinates of the workpiece.

YZ座標の計算には4つのパラメータを計算するキャリ
ブレーション手段が用いられる。加工物の各点のYおよ
び2空間座標の計算には次式が用いられる。
Calibration means that calculates four parameters is used to calculate the YZ coordinates. The following equation is used to calculate the Y and two-space coordinates of each point on the workpiece.

Y”Kt CP−P’ ) (Zo−2) −K2また
X空間座標の計算は次式で行なわれる。
Y"Kt CP-P' ) (Zo-2) -K2 Also, the calculation of the X space coordinate is performed using the following equation.

X巨Z tanβ ここでη0.η。、Kll、に2およびPlはキャリブ
レーションによって計算されるパラメータ、ηおよびP
はデジタイザによってコンピュータに送られるパラメー
タ、zoはカメラとキャリプレーシコンジグとの距離に
等しい定数、またβはレーザのカメラに対する角度であ
る。ジグの表面の各点についてのデータをサンプリング
するために精密に成形されたキャリブレーションジグと
ビデオデジタイザとが用いられ、前述したように三次元
座標系での各点が決定される。
X giant Z tan β where η0. η. , Kll, 2 and Pl are the parameters calculated by calibration, η and P
is the parameter sent by the digitizer to the computer, zo is a constant equal to the distance between the camera and the calipresicon jig, and β is the angle of the laser with respect to the camera. A precisely shaped calibration jig and a video digitizer are used to sample data for each point on the surface of the jig, and each point in a three-dimensional coordinate system is determined as described above.

上述の式を移項し、この移項した式を各パラメータにつ
いて解くために幾何図形の頂点についての既知の位置座
標を用いることによって、4つのパラメータ(η0.η
〜、Klおよびに2)を高精度で決定することができる
The four parameters (η0.η
~, Kl and 2) can be determined with high accuracy.

第8図乃至第11図に示すジグを用いる場合、コンピュ
ータはジグのZ、、、Q面906(第5図のジグでも破
線として示されている。)の位置を指示される。これに
よってシステムはジグの平担な表面にサンプル点を選ぶ
ことができる。ジグの平担な表面上(即ちジグの表面ど
うしの交差部分を除いたジグ表面上)に、2またはそれ
以上のサンプル点901が選ばれ、コンピュータによっ
てこれらの各点を連結した線902が形成される。そし
てこれら選択点から形成される複数の線902の交点9
04が決定される。続いて図形の各頂点としての視覚上
の各点で構成された特定の幾何図形についてのあらかじ
め記憶されている寸法と、これらの各交点904が比較
される。座標系はこれら頂点のうちの1つを原点として
とられ、残りの頂点はこの座標系のもとに正確に定義さ
れる。この座標系での原点を含めたこれら既知の点は、
上述したYおよび2に関する方程式を移項した式に用い
られ、これら方程式を連立して解(ことによってη。、
ηつ。
When using the jig shown in FIGS. 8-11, the computer is directed to the position of the Z, . This allows the system to select sample points on the flat surface of the jig. Two or more sample points 901 are selected on the flat surface of the jig (i.e., on the jig surface excluding intersections between the jig surfaces), and a line 902 connecting each of these points is formed by the computer. be done. And the intersection point 9 of a plurality of lines 902 formed from these selected points
04 is determined. Subsequently, each of these intersection points 904 is compared with a pre-stored dimension for a particular geometric figure, which is made up of visual points as each vertex of the figure. A coordinate system is taken with one of these vertices as the origin, and the remaining vertices are precisely defined under this coordinate system. These known points, including the origin, in this coordinate system are
It is used in the equation that transposes the equation regarding Y and 2 mentioned above, and solves these equations simultaneously (by η.
η one.

Koおよびに2が計算される。このようにして、本発明
に係る装置では、ジグ表面の各点の空間座標を記憶する
ことなしにキャリプレートが行なえる。
Ko and 2 are calculated. In this way, the device according to the invention allows calibration to be performed without storing the spatial coordinates of each point on the jig surface.

4つのパラメータは周期的に、あるいは上述したように
連続的に決定することができる。
The four parameters can be determined periodically or continuously as described above.

以上、高速かつ高精度で加工物の位置を決定させること
ができる従来知られていなかった新規でユニークな方法
および装置について述べてキタワけである。しかしなが
ら、当業者であれば本発明の精神、本質的特徴からはず
れないような、上述してきた特定の実施例以外の実施例
、実施態様として本発明の実施を行ない得ることは明ら
かである。上述した高速走査装置の特定の実施例は、あ
らゆる点で説明のためだけのもので、何ら制限を与える
ものではないと考えるべきである。従って本発明の主旨
は前述してとだ実施例によって何ら制限を受けろもので
はなく、特許請求の範囲に記載したとおりのものである
This concludes the description of a novel and unique method and apparatus that were previously unknown and capable of determining the position of a workpiece at high speed and with high precision. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced in embodiments other than the specific embodiments described above without departing from the spirit and essential characteristics of the invention. The specific embodiments of high speed scanning devices described above are to be considered in all respects as illustrative only and not as limiting. Therefore, the gist of the present invention is not limited in any way by the embodiments described above, but is as described in the claims.

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

第1図は本発明に係る加工物の空間座標を決定する典型
的な装置の一実施例のブロック図、第2図は一対のレン
ズをもつカメラを用いた本発明に係る加工物の空間座標
を決定する典型的な装置の別な実施例のブロック図、第
3図は本発明に係る典型的なビデオデジタイザのブロッ
ク図、第4図は本発明に用いることのできる典型的なキ
ャリブレーションジグの側面図、第5図は第4図に示し
たジグの斜視図、第6図は本発明に用いることのできる
キャリブレーションジグの別な実施例の側面図、第7図
は第6図に示したジグの斜視図、第8図は加工物の支持
体表面に形成された好ましいキャリブレーションジグの
一例の斜視図、第9図は第8図に示す好ましいキャリブ
レーションジグの切断線9−9によって切断した断面図
、第10図は第6図に示すジグを改良したジグの側面図
、第11図は第1O図に示したジグの斜視図、第12図
は本発明に用いることができるビデオデジタイザの別の
好ましい一例のブロック図、第13図はデジタル化した
パルスの代表値データの配列を示すグラフである。 10・・・レーザ、12・・・光学系、14・・・加工
物−16・・・コンベヤ、18・・・光電7に換装置、
20・・・光学系、900・・・ジグ。 出願人代理人   猪  股    清手続補正書(方
式) 昭和郭年り2月/2日 特許庁長官  若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和間作特許願書148882号 2、発明の名称 加工物の空間座標決定方法 および装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ステイーブン、ジエームズ、ホワイト 昭和58年11月8 日 図   面 8、補正の内容 図面の浄書(内容に変更なし)
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a typical apparatus for determining the spatial coordinates of a workpiece according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a typical apparatus for determining the spatial coordinates of a workpiece according to the present invention using a camera with a pair of lenses. FIG. 3 is a block diagram of a typical video digitizer according to the present invention, and FIG. 4 is a typical calibration jig that can be used with the present invention. , FIG. 5 is a perspective view of the jig shown in FIG. 4, FIG. 6 is a side view of another embodiment of the calibration jig that can be used in the present invention, and FIG. 7 is a perspective view of the jig shown in FIG. FIG. 8 is a perspective view of an example of a preferred calibration jig formed on the support surface of a workpiece; FIG. 9 is a cut line 9-9 of the preferred calibration jig shown in FIG. 10 is a side view of a jig improved from the jig shown in FIG. 6, FIG. 11 is a perspective view of the jig shown in FIG. FIG. 13, which is a block diagram of another preferred example of a video digitizer, is a graph showing an arrangement of representative value data of digitized pulses. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10...Laser, 12...Optical system, 14...Workpiece-16...Conveyor, 18...Photoelectric converter 7,
20...Optical system, 900...Jig. Applicant's agent Inomata Amendment of procedure (method) February/2nd, Showa Kaku, Director General of the Patent Office Kazuo Wakasugi 1, Indication of the case Showa Intercropping Patent Application No. 148882 2, Name of the invention Processed product Spatial coordinate determination method and device 3, relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant Steven, James, White November 8, 1981 Drawing 8, Contents of the amendment Engraving of the drawing (no change in content)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、以下に掲げる段階からなる加工物の空間座標決定方
法。 (a)光源から平面状光束を前記加工物および固有の幾
何図形を形成しているジグに照射する段階。 (bl前記ジグの固有な幾何図形の寸法を記憶しておく
段階。 (0)前記加工物、ジグ、および光源から離れた位置で
、前記平面状光束と前記加工物およびジグとの交線を電
気的に視察し、この視察位置と前記ジグとの距離および
前記平面状光束との相対的角度をあらかじめ求めておく
段階。 (d)前記電気的視察によって形成される電気的な像を
複数の水平走査線に沿って走査し、前記平面状光束が前
記加工物またはジグを照射および交差する点に対応する
参照パルスを、前記各走査線が有するようにする段階。 (e)選択された走査線上の参照パルスの重心を決定す
る段階。 (f)前記ジグの固有な幾何図形を用いてキャリブレー
ションパラメータを計算する段階。 (gl前記参照パルスの重心、前記キャリブレーション
パラメータ、および前記視察位置と前記ジグとの距離を
用いて加工物の空間座標を計算する段階。 2、平面状光束と加工物との交線を電気的に視察する段
階の前に、前記平面状光束とジグとの交線を電気的に視
察する段階、形成された像を走査する段階、およびキャ
リブレーションパラメータを計算する段階を行なう特許
請求の範囲第1項記載の加工物の空間座標決定方法。 3、キャリブレーションバラメ・−夕を計算する段階が
、複数の加工物の空間座標の計算のあい間に断続的に行
なわれる特許請求の範囲第1項記載の加工物の空間座標
決定方法。 4、計算された加工物の空間座標を、加工物に作用する
他の装置を指示するために用いる付加的な段階を有する
特許請求の範囲第1項記載の加工物の空間座標決定方法
。 5、平面状光束と加工物およびジグとの交線を電気的に
視察することによって形成される電気的な像を走査する
段階が、前記電気的な像の信号をサンプリングし、その
標本値をデジタル化する段階を有する特許請求の範囲第
1項記載の加工物の空間座標決定方法。 6・参照パルスの重心を決定する段階が、前記パルスに
ついての最初の標本値から最後の標本値までを加え合わ
せて第1の合計とし、前記第1の合計を求めるための各
加算後の各巾計値をそれぞれ加え合わせて第2の合計と
し、前記第2の合計を前記第1の合計で除し、前記最後
の標本から前記除算の結果に対応する数だけ戻った標本
の位置を特徴とする特許請求の範囲第5項記載の加工物
の空間座標決定方法。 7、以下に掲げる段階からなる加工物の空間座標決定方
法。 (a)光源から平面状光束を前記加工物および固有の幾
何図形を形成しているジグに照射する段階。 (1))前記ジグの固有な幾何図形の寸法を記憶してお
(段階。 (e)前記加工物、ジグ、および光源から離れた位置で
、前記平面状光束と前記加工物およびジグとの交線を電
気的に視察し、この視察位置の前記ジグからの距離およ
び前記平面状光束との相対角度をあらかじめ求めてお(
段階。 ((1)前記電気的視察によって形成される電気的な像
を複数の水平走査線に沿って走査し、前記平面状光束が
前記加工物またはジグを照射および交差する点に対応す
る参照パルスを、前記各走査線が有するようにする段階
。 (+31選択された走査線上の参照パルスの幾何学平均
を決定する段階。 (f)前記ジグに固有な幾何図形を用いてキャリブレー
ションパラメータを計算する段階。 (ω前記参照パルスの幾何学平均、前記キャリブレーシ
ョンパラメータ、および前記視察位置と前記ジグとの距
離を用いて加工物の空間座標を計算する段階。 8、平面状光束と加工物との交線を電気的に視察する段
階の前に、前記平面状光束とジグとの交線を電気的に視
察する段階、形成された像を走査する段階、およびキャ
リブレーションパラメータを計算する段階を行なう特許
請求の範囲第7項記載の加工物の空間座標決定方法。 9、キャリブレーションパラメータを計算する段階が、
複数の加工物の空間座標の計算のあい間に断続的に行な
われる特許請求の範囲第8項記載の加工物の空間座標決
定方法。 10、計算された加工物の空間座標を、加工物に作用す
る他の装置を指示するために用いる付加的な段階を有す
る特許請求の範囲第7項記載の加工物の空間座標決定方
法。 11、平面状光束と加工物およびジグとの交線を電気的
に視察することによって形成される電気的な像を走査す
る段階が、前記電気的な像の信号をサンプリングし、そ
の標本値をデジタル化する段階を有する特許請求の範囲
第7項記載の加工物の空間座標決定方法。 比選択された走査線の参照パルスの幾何学平均を決定す
る段階が、以下の各段階からなる特許請求の範囲第11
項記載の加工物の空間座標決定方法。 (a)各パルスの下側部分の実効面積を求めるために全
標本の合計値を計算する段階。 (b)各標本値の2倍の値を一番最初の標本から順に積
算していき、この積算値が前記全標本の合計値と等しく
なるかあるいは前記全標本の合計値を超えるまで前記積
算を続け、最後に積算を行なった標本を基準標本とする
段階。 (0)前記基準標本を求める段階において、前記積算値
が前記全標本の合計値を超えたときの超過分と、前記基
準標本値の2倍の値との比を計算することによって補間
要素を決定する段階。 ((1)前記補間要素を前記基準標本位置に加えて前記
基準標本位置に補間を施し、前記パルスの幾何字平均を
決定する段階。 13.選択された走査線の参照パルスの幾何学平均を決
定する段階が、以下の各段階からなる特許請求の範囲第
11項記載の加工物の空間座標決定方法。 (a)各パルスの下側部分の実効面積を求めるために全
標本の合計値を計算する段階。 (1))各標本値の2倍の値を一番最後の標本から逆順
に積算していき、この積算値が前記全標本の合計値と等
しくなるかあるいは前記全標本の合計値を超えるまで前
記積算を続け、最後に積算を行なった標本を基準標本と
する段階。 (0)前記積算値が前記全標本の合計値を超えたときの
超過分と、前記基準標本値の2倍の値との比を計算する
ことによって補間要素を決定する段階。 ((1)前記補間要素を前記基準標本位置から減じて前
記基準標本位置に捕間な施し、前記パルスの幾何学平均
を決定する段階。 14、  以下に掲げる段階からなる加工物の空間座標
決定方法。 (a)光源から平面状光束を固有の幾何図形を形成して
いるジグに照射する段階。 (1))前記幾何図形の寸法を記憶しておく段階。 (C)以下の手順に従ってキャリプレーン1ンパラメー
タを決定する段階。 (1)前記平面状光束に対し既知の距離、既知の角度か
ら、前記平面状光束と前記ジグとの交線を電気的に視察
し、 (2)前記電気的視察によって形成された電気的な像を
走査し、前記平面状光束と前記ジグとの交線に対応する
参照パルスをもつ走査線をつ(す、 (3)前記参照パルスの中心を決定し、(4)前記幾何
図形の記憶されている寸法および前記参照パルスの中心
を用いてキャリブレーションパラメータを決定する。 (d)加工物に平面状光束を照射する段階。 (e)前記ジグを視察した位置と同じ位置から前記平面
状光束と前記加工物との交線を電気的に視察する段階。 (f)前記電気的視察によって形成された電気的な像を
走査し、前記平面状光束が前記加工物を照射する点に対
応する参照パルスをもつ走査線をつくる段階。 (ω前記参照パルスの中心を決定する段階。 (h)前記加工物についての前記参照パルスの中心、前
記キャリブレーションパラメータ、および前記ジグと視
察位置との既知の距離を用いて、前記加工物の空間座標
を計算する段階。 15、平面状光束と加工物およびジグとの交線によって
形成される電気的な像を走査する段階が、複数の水平走
査線に沿って走査を行ない、前記平面状光束を前記加工
物またはジグに照射し、その交点に対応する参照パルス
を各走査線が有するようにする段階を含む特許請求の範
囲第14項記載の加工物の空間座標決定方法。 16、形成された電気的な像を走査する段階が、前記像
をデジタル化する段階を含む特許請求の範囲第15項記
載の加工物の空間座標決定方法。 17、固有の幾何図形を形成するジグと、加工物および
前記ジグに平面状光ビームを照射する装置と、 前記ビームと前記ジグおよび前記加工物との交点群を視
察するための、前記ジグから既知の距離だけ離れて位置
し、かつ前記平面状光ビームに対して既知の角度をもっ
て位置する光電変換装置と、 との光電変換装置からの出力信号をデジタル化して前記
光ビームと前記ジグおよび前記加工物との交点群の位置
を決定するビデオデジタイ・ザ装置と、 前記幾何図形の寸法および前記光ビームと前記ジグとの
交点群の位置を用いてキャリブレーションパラメータを
計算するために前記幾何図形の寸法を記憶する装置を有
するとともに、前記キャリブレーションパラメータ、前
記光ビームと前記加工物との交点群の位置、前記光電変
換装置と前記ジグとの既知の距離を用いて前記加工物の
空間座標を計算する装置を有するコンピユータ装置と、 をそなえて加工物を高速走査する加工物の空間座標決定
装置。 l&ビデオデジタイザがデジタル回路で構成されている
特許請求の範囲第17項記載の加工物の空間座標決定装
置。 19、イメージオルシコン管に1対の像を結ばせる双眼
レンズを有する光学系をそなえた特許請求の範囲第17
項記載の加工物の空間座標決定装置。 20、加工物がほぼ平坦な表面によって支持され、ジグ
が前記平坦な表面内に形成された特許請求の範囲第17
項記載の加工物の空間座標決定装置。 21、光電変換装置が平面状光束のつくる平面に対して
既知の角度をもって位置する特許請求の範囲第17項記
載の加工物の空間座標決定装置。 22、ジグが平坦な表面より完全に下側に形成され、加
工物の支持体を貫通するような開口部を有し、ジグ自身
で自己清掃できるようにした特許請求の範囲第加須記載
の加工物の空間座標決定装置。 23、平坦な表面が加工物を運ぶためのコンベヤの上面
からなる特許請求の範囲第22項記載の加工物の空間座
標決定装置。 24、平面状光束を加工物に照射し、前記平面状光束と
前記加工物との交線を、前記加工物から一定の距離をも
ち、かつ前記平面状光束に対して既知の角度をもって雀
か°れた電気信号を発生する光電変換装置によって視察
し、しかも以下に揚げる段階を有する加工物の空間座標
決定方法。 瞥)前記平面状光束の照射範囲内、かつ前記光電変換装
置の視野範囲内に、固有の幾何図形を形成する精密な形
状をもったジグを置く段階。 (bl前記ジグによって形成される前記固有の幾何図形
の寸法を記憶する段階。 +01前記平面状光束と前記ジグとの交点群を決定する
ため、前記光電変換装置によって発生した電気信号を処
理する段階。 a)前記ジグの平坦な表面への前記平面状光束の投射、
に対応する一群の点を選択する段階。 (θ)選択された前記一群の点を複数の直線によって連
結し、この複数の直線どうしの交点にょって前記ジグの
前記固有な幾何図形の各頂点を形成する段階。 ぽ)前記複数の直線の各゛交点を基準として座標系を定
義する段階。 @)前記座標系によって、前記複数の直線の各交点を定
義する段階。 lhl前記座標系によって定義された前記各交点を基準
トシてキャリブレーションパラメータを計算する段階。 (il前記加工物への前記平面状光束の投射に対応する
参照点を発生する段階。 Cj)前記キャリブレーションパラメータを、x。 Y、Z座標に関する方程式に適用し、前記座標系におい
て前記参照点の位置を計算し、前記加工物の表面の各点
の空間座標を決定する段階、25、平面状光束を加工物
に照射し、前記平面状光束と前記加工物との交線を、前
記加工物から一定の距離をもち、かつ前記平面状光束に
対して一定の角度をもって実際上置かれた電気信号を発
生する光電変換装置によって視察し、しかも以下に揚げ
る段階を有する加工物の空間座標決定方法。 (alいくつかの頂点を有する固有の幾何図形を形成す
る精密な形状をもったジグに前記平面状光束を照射する
段階。 (bl前記ジグによって形成された前記固有の幾何図形
の寸法を記憶する段階。 (C1前記光電変換装置によって前記ジグを走査する段
階。 用前記平面状光束と前記ジグとの交点群を参照点として
決定する段階。 (el前記参照点を処理して前記幾何図形の各頂点を確
認する段階。 tj:l前記各頂点を基部として座標系を定義する段階
O Q)前記座標系において前記各頂点の位置を決定する段
階。 (5)前記座標系において、前記各頂点の位置を基準と
して中ヤリブレーションパラメータを計算する段階。 【1)前記光電変換装置によって、前記加工物を走査す
る段階。 (jl前記平面状光束と前記加工物との交点群を参照点
として決定する段階。 (3)前記キャリブレーションパラメータを用いて、前
記座標系において、前記加工物上の前記参照点の位置を
計算する段階。 26、段階(elが次の各段階を有する特許請求の範囲
第25項記載の加工物の空間座標の決定方法。 α)平面状光束とジグの平坦な表面との交点群を選択す
る段階。 (ロ)段階CLIで選択された各点を複数の直線で連結
し、この複数の直線どうしの交点によって幾何図形の各
頂点を位置づける段階。 27、段階(C1および(1)のそれぞれが、次の各段
階を有し、 ね)光電変換装置によって発生された信号レベルをサン
プリングする段階。 (o1段階偵)で得られた標本値をデジタル化する段階
O かつ段階1(1)および(j)のそれぞれが、次の各段
階を有する特許請求の範囲第26項記載の加工物の空間
座橢の決定方法1゜ tp)各標本値の2倍の値を一番最初の標本から順に積
算してゆき、この積算値が前記全標本の合計値と等しく
なるかあるいは前記全標本の合計値を超えるまで前記積
算を続け、最後に積算を行なった標本を基準標本とする
段階。 員段階中)において、前記積算値が前記全標本の合計値
を超えたときの超過分と、前記基準標本値の2倍の値と
の比を計算することによって補間要素を決定する段階0 1rl前記補間要素を前記基準標本位置に加えて前記基
ms不位置に補間を施し、前記パルスの幾何学平均を決
定する段階。 28、段階(C1および(1)のそれぞれが、次の各段
階を有し、 (Jl)光電変換装置によって発生された信号レベルを
サンプリングする段階。 (0)段階ね1で得られた標本値をデジタル化する段階
Q かつ段階a)および(jlのそれぞれが、次の各段階を
有する特許請求の範囲第26項記載の加工物の空間座標
の決定方法。 (pi各標本値の2倍の値を一番最後の標本から逆順に
積算してゆき、この積算値が前記全標本の合計値と等し
くなるかあるいは前記全標本の合計値を超えるまで前記
積算を続け、最後に積算を行なった標本を基準標本とす
る段階。 (q1段階中)において、前記積算値が前記全標本の合
計値を超えたときの超過分と、前記基S標本値の2倍の
値との比を計算することによって補間要素を決定する段
階。 (rl前記補間要素を前記基準標本位置から減じて前記
基準標本位置に補間を施し、前記パルスの幾何学平均を
決定する段階。 29、パルス信号をサンプリングする段階と、このサン
プリングの結果の標本値をデジタル化し、前記各標本値
を代表するデジタル量を発生する段階と、 前記各デジタル量を順に加算して総和を求めてこれを第
1の合計とし、前記デジタル量を順に加えてゆく段階で
生じる巾計をそれぞれ加算して総和を求めてこれを第2
の合計とする段階と、 前記第2の合計を前記第1の合計で除してオフセット長
を求め、前記パルス信号の最後の標本位置から前記オフ
セット長だけ戻った位置として前記パルス信号の重心を
決定する段階と、を有するパルス信号の重心の決定方法
。 30、第1の合計および第2の合計がデジタル加算器を
用いて得られる特許請求の範囲第29項記載のパルス信
号の重心の決定方法。 31、信号を電気的に検知する段階と、パルスを含んだ
前記信号の1周期にわたって前記信号をアナログ積分器
により積分し、その結果を第1の合計とする段階と、 前記第1の合計をアナログ積分器により更に積分し、そ
の結果を第2の合計とする段階と、前記第2の合計を前
記第1の合計で除することにより、前記信号の1周期の
最後の位置と前記パルスの重心の位置との時間的距離に
比例した信号をつくる段階と、 を有するパルス信号の重心の決定方法0
[Claims] 1. A method for determining the spatial coordinates of a workpiece, which comprises the following steps. (a) directing a planar beam of light from a light source onto the workpiece and the jig forming the unique geometry; (bl Memorizing the dimensions of the unique geometric figure of the jig. (0) At a position away from the workpiece, the jig, and the light source, find the intersection line of the planar light beam with the workpiece and the jig. A step of electrically inspecting and determining in advance the distance between this inspection position and the jig and the relative angle with the planar light beam. (d) A step in which the electrical images formed by the electrical inspection are (e) scanning along horizontal scan lines such that each scan line has a reference pulse corresponding to a point where the planar beam illuminates and intersects the workpiece or jig; (e) a selected scan; determining the center of gravity of the reference pulse on the line; (f) calculating a calibration parameter using the unique geometry of the jig; Calculating the spatial coordinates of the workpiece using the distance to the jig. 2. Before the step of electrically inspecting the intersection line between the planar light beam and the workpiece, the intersection between the planar light beam and the jig is calculated. A method for determining the spatial coordinates of a workpiece according to claim 1, comprising the steps of electrically inspecting the line, scanning the formed image, and calculating calibration parameters. 3. Calibration balance. 4. The method for determining spatial coordinates of a workpiece according to claim 1, wherein the step of calculating the coordinates of a plurality of workpieces is performed intermittently between calculations of spatial coordinates of a plurality of workpieces. A method for determining the spatial coordinates of a workpiece according to claim 1, comprising the additional step of using the spatial coordinates of the workpiece to indicate other devices acting on the workpiece. 5. A planar beam of light; scanning the electrical image formed by electrically inspecting the line of intersection between the workpiece and the jig includes sampling the signal of the electrical image and digitizing the sample value; A method for determining the spatial coordinates of a workpiece according to claim 1. 6. The step of determining the center of gravity of the reference pulse is performed by adding together the first sample value to the last sample value for the pulse. The width total values after each addition to obtain the first sum are added together to obtain a second sum, the second sum is divided by the first sum, and the last sample is obtained by dividing the second sum by the first sum. A method for determining the spatial coordinates of a workpiece according to claim 5, characterized in that the position of the specimen is returned by a number corresponding to the result of the division from . Method: (a) directing a planar beam of light from a light source onto the workpiece and a jig forming a unique geometry; (1)) Memorize the dimensions of the unique geometry of the jig (step. (e) At a position away from the workpiece, the jig, and the light source, The intersection line is electrically inspected, and the distance of this inspection position from the jig and the relative angle with the planar light beam are determined in advance (
step. (1) scanning the electrical image formed by the electrical inspection along a plurality of horizontal scanning lines, and generating reference pulses corresponding to points where the planar light beam illuminates and intersects the workpiece or jig; , each scan line has (+31) determining the geometric mean of the reference pulses on the selected scan line; (f) calculating a calibration parameter using the geometry specific to the jig; Step. (ω Calculating the spatial coordinates of the workpiece using the geometric mean of the reference pulse, the calibration parameter, and the distance between the inspection position and the jig. 8. Before the step of electrically inspecting the intersection line, a step of electrically inspecting the intersection line of the planar light beam and the jig, a step of scanning the formed image, and a step of calculating a calibration parameter are performed. A method for determining spatial coordinates of a workpiece according to claim 7. 9. Calculating calibration parameters comprises:
9. The method for determining the spatial coordinates of a workpiece according to claim 8, wherein the method is performed intermittently between calculations of the spatial coordinates of a plurality of workpieces. 10. A method for determining the spatial coordinates of a workpiece as claimed in claim 7, comprising the additional step of using the calculated spatial coordinates of the workpiece to direct other devices acting on the workpiece. 11. The step of scanning an electrical image formed by electrically observing the intersection line of the planar light beam, the workpiece, and the jig samples the signal of the electrical image, and calculates the sample value. 8. A method for determining spatial coordinates of a workpiece according to claim 7, comprising the step of digitizing. Claim 11 The step of determining the geometric mean of the reference pulses of the ratio-selected scan line comprises the steps of:
The method for determining the spatial coordinates of the workpiece described in Section 1. (a) Calculating the sum of all samples to determine the effective area of the lower portion of each pulse. (b) Integrate twice the value of each sample value in order from the first sample, and continue to integrate the values until this integrated value becomes equal to or exceeds the total value of all the samples. The step in which the last sample subjected to integration is used as the reference sample. (0) In the step of obtaining the reference sample, the interpolation element is calculated by calculating the ratio of the excess amount when the integrated value exceeds the total value of all the samples and the value twice the reference sample value. Deciding stage. ((1) adding the interpolation element to the reference sample position to perform interpolation on the reference sample position to determine the geometric mean of the pulses; 13. determining the geometric mean of the reference pulses of the selected scan line; A method for determining spatial coordinates of a workpiece according to claim 11, wherein the step of determining comprises the following steps: (a) calculating the sum of all samples to determine the effective area of the lower portion of each pulse; Calculating step. (1)) Integrate twice the value of each sample value in reverse order starting from the last sample, and whether this integrated value becomes equal to the total value of all the samples or the total value of all the samples. The step of continuing the integration until the value exceeds the value, and using the sample for which the last integration was performed as the reference sample. (0) determining an interpolation element by calculating a ratio between an excess amount when the integrated value exceeds the total value of all the samples and a value twice the reference sample value; ((1) subtracting the interpolation element from the reference sample position and applying it to the reference sample position to determine the geometric mean of the pulses; 14. Determining the spatial coordinates of the workpiece, comprising the following steps: Method: (a) A step of irradiating a planar light beam from a light source onto a jig forming a unique geometric figure. (1)) A step of memorizing the dimensions of the geometric figure. (C) Determining caliplane 1 parameters according to the following steps. (1) electrically inspecting the intersection line between the planar light beam and the jig from a known distance and a known angle with respect to the planar light beam; (2) electrically observing the intersection line between the planar light beam and the jig; (3) determining the center of the reference pulse; (4) storing the geometric figure; (d) irradiating the workpiece with a planar beam; (e) measuring the planar beam from the same position as the jig was inspected; (f) scanning an electrical image formed by the electrical inspection to correspond to a point where the planar light beam illuminates the workpiece; (h) determining the center of the reference pulse for the workpiece, the calibration parameter, and the jig and inspection position; calculating the spatial coordinates of the workpiece using the known distances; 15. scanning the electrical image formed by the intersection line of the planar light beam with the workpiece and the jig, comprising a plurality of horizontal scans; 15. The method of claim 14, comprising the step of scanning along a line to illuminate the workpiece or jig with the planar beam of light, such that each scan line has a reference pulse corresponding to its intersection point. 16. A method of determining spatial coordinates of a workpiece. 16. A method of determining spatial coordinates of a workpiece according to claim 15, wherein scanning the formed electrical image includes the step of digitizing the image. 17. , a jig forming a unique geometrical figure; a device for irradiating a workpiece and said jig with a planar light beam; a photoelectric conversion device located at a distance of , and located at a known angle with respect to the planar light beam; digitizing the output signal from the photoelectric conversion device and converting the light beam, the jig, and the processing to the light beam; a video digitizer device for determining the positions of the points of intersection with an object; the spatial coordinates of the workpiece using the calibration parameters, the positions of the intersection points of the light beam and the workpiece, and the known distance between the photoelectric conversion device and the jig; A computer device having a device for calculating , and a spatial coordinate determination device for a workpiece that scans the workpiece at high speed. 18. The device for determining the spatial coordinates of a workpiece according to claim 17, wherein the video digitizer is comprised of a digital circuit. 19. Claim 17, comprising an optical system having binocular lenses that form a pair of images on an image orthicon tube
A device for determining spatial coordinates of a workpiece as described in Section 3. 20. Claim 17, wherein the workpiece is supported by a substantially flat surface, and the jig is formed within the flat surface.
A device for determining spatial coordinates of a workpiece as described in Section 3. 21. The device for determining spatial coordinates of a workpiece according to claim 17, wherein the photoelectric conversion device is positioned at a known angle with respect to a plane formed by the planar light beam. 22. The process according to claim 1, wherein the jig is formed completely below the flat surface and has an opening that passes through the support of the workpiece, so that the jig can self-clean itself. A device for determining the spatial coordinates of objects. 23. The device for determining the spatial coordinates of a workpiece according to claim 22, wherein the flat surface is the upper surface of a conveyor for conveying the workpiece. 24. A workpiece is irradiated with a planar light beam, and a line of intersection between the planar light beam and the workpiece is set at a certain distance from the workpiece and at a known angle with respect to the planar light beam. A method for determining the spatial coordinates of a workpiece, which is inspected by a photoelectric conversion device that generates an electric signal, and which includes the following steps. (viewing) a step of placing a jig having a precise shape forming a unique geometric figure within the irradiation range of the planar light beam and within the field of view of the photoelectric conversion device; (bl: storing the dimensions of the unique geometric figure formed by the jig; +01: processing the electrical signals generated by the photoelectric conversion device in order to determine a group of intersections between the planar light beam and the jig; a) projection of the planar beam onto a flat surface of the jig;
selecting a group of points corresponding to . (θ) connecting the selected group of points by a plurality of straight lines and forming each vertex of the unique geometric figure of the jig by the intersection of the plurality of straight lines; (b) Defining a coordinate system based on each intersection point of the plurality of straight lines. @) Defining each intersection of the plurality of straight lines using the coordinate system. lhl Calculating calibration parameters using each of the intersection points defined by the coordinate system as a reference point. (il) generating a reference point corresponding to the projection of the planar beam onto the workpiece; Cj) setting the calibration parameter to x. applying equations regarding Y, Z coordinates to calculate the position of the reference point in the coordinate system and determining the spatial coordinates of each point on the surface of the workpiece; 25. irradiating the workpiece with a planar light beam; , a photoelectric conversion device that generates an electrical signal in which the line of intersection of the planar light beam and the workpiece is actually placed at a certain distance from the workpiece and at a certain angle with respect to the planar light beam; A method for determining the spatial coordinates of a workpiece, which includes the following steps: (al) Irradiating the planar light beam onto a jig having a precise shape forming a unique geometrical figure having several vertices. (bl) Memorizing the dimensions of the unique geometrical figure formed by the jig. Step. (C1 Step of scanning the jig with the photoelectric conversion device. Step of determining a group of intersections between the planar light beam and the jig as reference points. (C1 Step of scanning the jig with the photoelectric conversion device. Step of confirming the vertices. tj:l Step of defining a coordinate system using each of the vertices as a base. Q) Step of determining the position of each of the vertices in the coordinate system. (5) In the coordinate system, the position of each of the vertices A step of calculating a center axis calibration parameter based on the position. [1) A step of scanning the workpiece with the photoelectric conversion device. (3) calculating the position of the reference point on the workpiece in the coordinate system using the calibration parameters. The method for determining the spatial coordinates of a workpiece according to item 25. α) Selecting a group of intersection points between the planar light beam and the flat surface of the jig. 27. Each of C1 and (1) has the following steps: a step of sampling the signal level; a step of digitizing the sample values obtained in (o1 step); and each of steps 1(1) and (j) having the following steps: 1゜tp) Double the value of each sample value is accumulated in order from the first sample, and this accumulated value becomes equal to the total value of all the samples. Or, when the integrated value exceeds the total value of all the samples in the step of continuing the integration until it exceeds the total value of all the samples and using the last integrated sample as the reference sample. determining an interpolation element by calculating the ratio between the excess of 0 and the value twice the reference sample value; , determining the geometric mean of said pulses. 28. Each of the steps (C1 and (1)) has the following steps: (Jl) sampling the signal level generated by the photoelectric conversion device. (0) a step Q of digitizing the sample values obtained in step 1; and each of steps a) and (jl) comprises the following steps: Determination method: (pi: double the value of each sample is accumulated in reverse order starting from the last sample, and this accumulated value is either equal to the total value of all the samples or exceeds the total value of all the samples. The step of continuing the integration until the end of the integration and using the last integrated sample as the reference sample. (during stage q1), calculating the excess when the integrated value exceeds the total value of all the samples and the base S sample. Determining an interpolation factor by calculating the ratio of the value to twice the value of the pulse. Step of determining. 29. Sampling the pulse signal; digitizing the sample value as a result of this sampling to generate a digital quantity representing each of the sample values; and adding up each digital quantity in order to obtain a total sum. , and use this as the first sum, add the widths generated in the step of adding the digital quantities in order, obtain the sum, and use this as the second sum.
dividing the second sum by the first sum to determine an offset length, and determining the center of gravity of the pulse signal as a position back by the offset length from the last sample position of the pulse signal. determining the center of gravity of a pulse signal. 30. The method of determining the center of gravity of a pulse signal according to claim 29, wherein the first sum and the second sum are obtained using a digital adder. 31. electrically detecting a signal; integrating the signal by an analog integrator over one period of the signal including a pulse; and determining the first sum as a first sum; further integrating with an analog integrator and taking the result as a second sum, and dividing the second sum by the first sum, thereby determining the end position of one period of the signal and the pulse. A method for determining the center of gravity of a pulse signal, comprising the steps of creating a signal proportional to the temporal distance from the center of gravity.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62239285A (en) * 1986-04-10 1987-10-20 Omron Tateisi Electronics Co Central line extracting device for slit image
JPS62503121A (en) * 1985-06-14 1987-12-10 ザ ブロ−クン ヒル プロプライエタリ− カンパニ− リミテツド Method and apparatus for obtaining information regarding the cross-sectional shape or contour of at least a portion of the surface of an object
JP2007532929A (en) * 2004-04-19 2007-11-15 シック アイヴィピー エービー Measuring device and method in distribution system

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102549377A (en) * 2009-05-21 2012-07-04 三星重工业株式会社 Flat bed scan module, flat bed scan system, jig for measuring alignment errors of a flat bed scan module, and method for measuring alignment errors of a flat bed scan module using same
JP6512015B2 (en) * 2015-07-27 2019-05-15 日産自動車株式会社 Calibration method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5733302A (en) * 1980-07-22 1982-02-23 Westinghouse Electric Corp Method of and apparatus for inspecting fuel pellets

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5682453A (en) * 1979-12-11 1981-07-06 Mitsubishi Electric Corp Effective value converter
JPS5713306A (en) * 1980-06-05 1982-01-23 Canadian Patents Dev Photographic survey

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5733302A (en) * 1980-07-22 1982-02-23 Westinghouse Electric Corp Method of and apparatus for inspecting fuel pellets

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62503121A (en) * 1985-06-14 1987-12-10 ザ ブロ−クン ヒル プロプライエタリ− カンパニ− リミテツド Method and apparatus for obtaining information regarding the cross-sectional shape or contour of at least a portion of the surface of an object
JPS62239285A (en) * 1986-04-10 1987-10-20 Omron Tateisi Electronics Co Central line extracting device for slit image
JPH0467233B2 (en) * 1986-04-10 1992-10-27 Omron Tateisi Electronics Co
JP2007532929A (en) * 2004-04-19 2007-11-15 シック アイヴィピー エービー Measuring device and method in distribution system

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Publication number Publication date
JPH05223524A (en) 1993-08-31

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