JPS60185108A - 物体を無接触測定する方法および装置 - Google Patents
物体を無接触測定する方法および装置Info
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- JPS60185108A JPS60185108A JP59248258A JP24825884A JPS60185108A JP S60185108 A JPS60185108 A JP S60185108A JP 59248258 A JP59248258 A JP 59248258A JP 24825884 A JP24825884 A JP 24825884A JP S60185108 A JPS60185108 A JP S60185108A
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- detector
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/46—Indirect determination of position data
- G01S17/48—Active triangulation systems, i.e. using the transmission and reflection of electromagnetic waves other than radio waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
たとえば粘土またはワックス模型のような傷つきやすい
表面を有する工作物を測定する場合、多座標軸測定機械
の常用の機械的走査ヘッドは測定物体表面が走査ピンに
よってスフチッチされ、または変形するので、容易に使
用することができない。この測定目的には無接触に作業
する走査法がもつともよ(適する。
表面を有する工作物を測定する場合、多座標軸測定機械
の常用の機械的走査ヘッドは測定物体表面が走査ピンに
よってスフチッチされ、または変形するので、容易に使
用することができない。この測定目的には無接触に作業
する走査法がもつともよ(適する。
従来の技術:
たとえば西独公開特許公報第2903529号および第
2115522号圀より多くは点状の光点を表面法線に
対しある角度のもとて物体へ投映し、投映光路に対し傾
斜した結像光学系−により光点の像を位置に感する光電
検知器−ににつくることによって物体を測定する方法が
公知である。光点の像のflMから次に6角法によって
工作物の照明された点までの距離が決定される。この方
法を実施するためさらに投映機および結像系をしばしば
光学走査ヘッドと称される1つの構造ユニットに形成す
ることは公知である。物体を測定するためこの走査ヘッ
ドは適当な案内系によって物体上を動かされる。
2115522号圀より多くは点状の光点を表面法線に
対しある角度のもとて物体へ投映し、投映光路に対し傾
斜した結像光学系−により光点の像を位置に感する光電
検知器−ににつくることによって物体を測定する方法が
公知である。光点の像のflMから次に6角法によって
工作物の照明された点までの距離が決定される。この方
法を実施するためさらに投映機および結像系をしばしば
光学走査ヘッドと称される1つの構造ユニットに形成す
ることは公知である。物体を測定するためこの走査ヘッ
ドは適当な案内系によって物体上を動かされる。
しかしこの方法によれば物体距離は物体表面が走査ヘッ
ドの軸と形成する角度が変化しない場合または投映した
光点の像がつねに検知器の中心に現れるように走査ヘッ
ドを工作物に追跡案内する場合にしか誤差なくめること
ができない。他の場合中心位置からの光点のずれが物体
距離のみならず、物体面と投映軸の角度にも依存するの
で、測定誤差が発生する。しかし走査ヘッドの物体幅か
くに沿う連続的追跡案内は高い制御費用を必要とし、さ
らに加速される質量のため測定精度が制限される。
ドの軸と形成する角度が変化しない場合または投映した
光点の像がつねに検知器の中心に現れるように走査ヘッ
ドを工作物に追跡案内する場合にしか誤差なくめること
ができない。他の場合中心位置からの光点のずれが物体
距離のみならず、物体面と投映軸の角度にも依存するの
で、測定誤差が発生する。しかし走査ヘッドの物体幅か
くに沿う連続的追跡案内は高い制御費用を必要とし、さ
らに加速される質量のため測定精度が制限される。
発明が解決しようとする問題点:
本発明の目的は物体表面の傾斜に基く測定誤差を除去し
つる特許請求の範囲第1項の上位概念記載の測定方法を
得ることである。
つる特許請求の範囲第1項の上位概念記載の測定方法を
得ることである。
問題点を解決するだめの手段:
この目的は特if’l−請求の範囲第1項の特徴部に記
載のように光点の形または大きさの所定標準値からの偏
差を利加的にめ、これから走査した物体表面の投映また
は結像光学系の軸に対する傾斜を決定することによって
解決されろ。
載のように光点の形または大きさの所定標準値からの偏
差を利加的にめ、これから走査した物体表面の投映また
は結像光学系の軸に対する傾斜を決定することによって
解決されろ。
作用:
この手段の技術水車に比する利点は同じ測定精度で測定
速度の上昇を達成しうろことにある。
速度の上昇を達成しうろことにある。
というのは物体面の傾斜を正確に制御する必要なしvc
、mu定定結へ含めうるかもである。さらにめた傾斜は
伺Ull的測定値と(2て各走査過程で利用できるけれ
ど、技術水準によれば間接的に多数の距離測定からめな
ければならなかった。
、mu定定結へ含めうるかもである。さらにめた傾斜は
伺Ull的測定値と(2て各走査過程で利用できるけれ
ど、技術水準によれば間接的に多数の距離測定からめな
ければならなかった。
光点の像の形または大きさを決定するため、有利にテレ
ビ画像解析のための公知の一部ビデオによる方法な使用
することができる。したがって検知器としてテレビカメ
ラを使用するのが有利である。この場合常用の撮像管カ
メラおよびたとえば2次元的CCDアレイを含むいわゆ
る半導体カメラである。
ビ画像解析のための公知の一部ビデオによる方法な使用
することができる。したがって検知器としてテレビカメ
ラを使用するのが有利である。この場合常用の撮像管カ
メラおよびたとえば2次元的CCDアレイを含むいわゆ
る半導体カメラである。
光点の大きさを決定するため面積測定を実施するのは物
体表面の不規則性が測定されるので、とくに有利である
。
体表面の不規則性が測定されるので、とくに有利である
。
本発明の有利な実施例は特許請求の範囲第2〜4項およ
び6〜10項に記載される。
び6〜10項に記載される。
実施例:
第1図に示す装置は主としてテレビカメラ1および支持
器14を介してカメラボデー1と固定的に結合する投映
機2かうなり、この投映機の投映軸はカメラ1の観測方
向に対し傾斜配K(される。
器14を介してカメラボデー1と固定的に結合する投映
機2かうなり、この投映機の投映軸はカメラ1の観測方
向に対し傾斜配K(される。
カメラ1および投映機2かもなる構造ユニットは多I/
+!標軸測定機械のすべての空間方向に動eうろアーム
9に固定される。このユニットは固定機構15.17を
介して軸16を中心にがり定物体13の表面に対し所定
の角位置に相対的に旋回することができる。
+!標軸測定機械のすべての空間方向に動eうろアーム
9に固定される。このユニットは固定機構15.17を
介して軸16を中心にがり定物体13の表面に対し所定
の角位置に相対的に旋回することができる。
投映機2は光学系γによるコリメーション後、紋り8に
よって仕切られた光束を発する発光またはレーずダイオ
ード6を有する。このように物体へ投映した光点の直径
はほぼ距離と無関係である。光点はカメラ10対物レン
ズ4を介して撮像管5の陰極10に結像する。カメラ1
は画像解析装置6゛3に接紗され、この装置は投映した
光点の位置および形ならびに投映機の軸とカメラか形成
する角度から物体13の距離をめイ〕。この過程は以下
第2〜5図により説明する。
よって仕切られた光束を発する発光またはレーずダイオ
ード6を有する。このように物体へ投映した光点の直径
はほぼ距離と無関係である。光点はカメラ10対物レン
ズ4を介して撮像管5の陰極10に結像する。カメラ1
は画像解析装置6゛3に接紗され、この装置は投映した
光点の位置および形ならびに投映機の軸とカメラか形成
する角度から物体13の距離をめイ〕。この過程は以下
第2〜5図により説明する。
第2図による原理図には観測方向が物体130表面法線
と一致する簡単な場合が示されろ。
と一致する簡単な場合が示されろ。
この場合物体距離の変化dZは角aて投映した光点のず
れdXのみから dX 1.。8(1) でめられる。
れdXのみから dX 1.。8(1) でめられる。
公知の光学走査ヘッドは光点のずれを多くは1次元的位
置検知器により測定し、この簡単な式(1)を物体距離
の決定に使用する。もちろんこの場合測定過程の間実際
に法線方向に走査することも保証されなければならない
。さもなければ物体の表面法線が観測方向に対し角l)
だB−1傾斜している場合、近似式(1)はもはや成立
せず、測定誤差が発生する。傾斜角blflc依存する
項を控除しなければならず、 an a が成立し、これは第6図に示す幾何学的関係により容易
に証明することができる。
置検知器により測定し、この簡単な式(1)を物体距離
の決定に使用する。もちろんこの場合測定過程の間実際
に法線方向に走査することも保証されなければならない
。さもなければ物体の表面法線が観測方向に対し角l)
だB−1傾斜している場合、近似式(1)はもはや成立
せず、測定誤差が発生する。傾斜角blflc依存する
項を控除しなければならず、 an a が成立し、これは第6図に示す幾何学的関係により容易
に証明することができる。
角すは一般に未知であり、測定過程の間走査ヘッドが測
定物体上を動くと連続的に変化する。
定物体上を動くと連続的に変化する。
これをめるため画像解析装置3(第1図)で物体表面1
3へ投映した光点の像の形を評価する。
3へ投映した光点の像の形を評価する。
投映機2から発する絞−リ8によって円形に仕切った光
束は物体表面に傾斜投映軸のためダ円光点を画き、この
光点が次に管5の陰極1oへ結像ずろ。第5図はこれを
示す。この光点の像12はさらに撮像管の中心からとく
に距離に依存する値dXだけずれている。
束は物体表面に傾斜投映軸のためダ円光点を画き、この
光点が次に管5の陰極1oへ結像ずろ。第5図はこれを
示す。この光点の像12はさらに撮像管の中心からとく
に距離に依存する値dXだけずれている。
ダ円12の軸比下、投映角度aおよび傾斜角すの間に第
4図に示す幾何学的関係から次式:を誘導することがで
きる。傾斜角すを決定するため画像解析装置3は光点の
像120面積測定を実施する。この画像解析装置はたと
えばカールンアイス社、 ’0berkochenの商
標M 1 k r OV ld e−omat 3を有
する装置である。
4図に示す幾何学的関係から次式:を誘導することがで
きる。傾斜角すを決定するため画像解析装置3は光点の
像120面積測定を実施する。この画像解析装置はたと
えばカールンアイス社、 ’0berkochenの商
標M 1 k r OV ld e−omat 3を有
する装置である。
ダ円の面積Fは軸PおよびDに直接比例し、短i11+
Dは投映形態により一定に留まるので、面積Fかも傾
斜角すをただちに計算することができる。さらに画像解
析装置3はダ円12の重心のずれdXをめる。この2つ
の測定値(IXおよびFから走査ヘッドと物体13の距
離を観測方向に対し表面法線が傾斜した一般的場合V′
C苅(でも正確に計算することができる。式(3)を式
(2)へ代入して が得られ、ここにKは投映した光束の面積−D2に相当
する定数である。この定数は絞り8によって決定され、
適当な較正法で容易にめることができる。
Dは投映形態により一定に留まるので、面積Fかも傾
斜角すをただちに計算することができる。さらに画像解
析装置3はダ円12の重心のずれdXをめる。この2つ
の測定値(IXおよびFから走査ヘッドと物体13の距
離を観測方向に対し表面法線が傾斜した一般的場合V′
C苅(でも正確に計算することができる。式(3)を式
(2)へ代入して が得られ、ここにKは投映した光束の面積−D2に相当
する定数である。この定数は絞り8によって決定され、
適当な較正法で容易にめることができる。
測定物体13たとえば自動車ボデーを測定する際、測定
機械に固定した6つの構造部AA’ 1 。
機械に固定した6つの構造部AA’ 1 。
2および14かうなる走査ヘッドは測定ずべき輪かくに
沿って連続的に動かされる。この場合走査ヘッドまたは
画像解析装置3によってめられる値dZは測定機械の6
軸の行程測定系の測定値に連続的に加算されろ。走査ヘ
ッドが機械の2輔の方向にのみ測定する第1図に示ず場
合、走査ヘッドの測定値を多座標軸測定機械のZ軸のた
めに備えた測定系の値のみで計算すればよいことは明ら
かである。しかし走査ヘッドの軸16を中心とする旋回
の際旋回角度の大きさに応じて他の座標軸Xも含めなけ
ればならなり0 走査ヘッドの位置を物体13の輪かくに沿ってZ方向に
正確に追跡案内することは、物体13へ投映した光点の
像が撮像管5の陰極10の有効範囲にある限り、必要で
ない。光点が外へ出る際すなわち物体表面の不規則性が
比較的大きい場合に初めて走査ヘッドの追跡案内が必1
要になる。
沿って連続的に動かされる。この場合走査ヘッドまたは
画像解析装置3によってめられる値dZは測定機械の6
軸の行程測定系の測定値に連続的に加算されろ。走査ヘ
ッドが機械の2輔の方向にのみ測定する第1図に示ず場
合、走査ヘッドの測定値を多座標軸測定機械のZ軸のた
めに備えた測定系の値のみで計算すればよいことは明ら
かである。しかし走査ヘッドの軸16を中心とする旋回
の際旋回角度の大きさに応じて他の座標軸Xも含めなけ
ればならなり0 走査ヘッドの位置を物体13の輪かくに沿ってZ方向に
正確に追跡案内することは、物体13へ投映した光点の
像が撮像管5の陰極10の有効範囲にある限り、必要で
ない。光点が外へ出る際すなわち物体表面の不規則性が
比較的大きい場合に初めて走査ヘッドの追跡案内が必1
要になる。
固定機構15.17によって物体13の側面がZ il
i+lt vc 苅して比較的強く傾斜している際も光
学走査ヘッドにより測定しうろことが保証されろ。
i+lt vc 苅して比較的強く傾斜している際も光
学走査ヘッドにより測定しうろことが保証されろ。
図示されていないもう1つの実施例によれば投映軸がカ
メラ1の光軸とZ−Y平面内で角度を形成する第2投映
機を備えることができる。
メラ1の光軸とZ−Y平面内で角度を形成する第2投映
機を備えることができる。
この拡大により物体13の傾斜を1つの座標軸に対して
のみならず、それと垂直の方向にも測定することが可能
になる。
のみならず、それと垂直の方向にも測定することが可能
になる。
管5の陰極10に2つの光点が重なるのを避けるため2
つの投映機の光源6をたとえば交互に周期的に制御する
ことができる。
つの投映機の光源6をたとえば交互に周期的に制御する
ことができる。
第1図は本発明の装置の1実施例の断面図、第2図〜第
4図は第1図装置と測定物体の距離を測定する際の幾何
学的関係を示す原理図、第5図は第1図装置に使用する
陰極上の光点の位置および形を示す図である。 1・・・テレビカメラ、2・・・投映機、3・・・i!
]、+i像解析装置、4・・・対物レンズ、5・・・撮
像管、6・・ダイオード、13・・測定物体、15.1
7・・固定機構
4図は第1図装置と測定物体の距離を測定する際の幾何
学的関係を示す原理図、第5図は第1図装置に使用する
陰極上の光点の位置および形を示す図である。 1・・・テレビカメラ、2・・・投映機、3・・・i!
]、+i像解析装置、4・・・対物レンズ、5・・・撮
像管、6・・ダイオード、13・・測定物体、15.1
7・・固定機構
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 光点を物体(13)へ投映し、投映光路に対し傾
斜した結像光学系(4)により光点の像(12)を位置
に感する光電検知器(10)上につくり、光点の位置(
aX )から6角法により物体(13)との距離を決定
する物体を無接触測定する方法において、光点(12)
の形または大きさの所定の標準値からの偏差を付坤的に
め、これから走査した物体(13)の表面の投映または
結像光学系の軸に対する傾斜(b)を決定することを特
徴とする物体を無接触測定する方法。 2、走査した物体(13)の表面の傾斜(b)を物体距
ν計算の際いっしょに考慮する特許請求の範囲第1項記
載の方法。 6 検知器としてテレビカメラ(5)を使用し、光点(
12)の形または大きさを公知のテレビ画像解析装置に
よって測定する特許請求の範囲第1項または第2項記載
の方法。 4、光点(12)の位置を決定するためその重心座標(
aX )を同様テレビ画像解析装陥によりめる特許請求
の範囲第6項記載の方法。 5、 光点を物体(13)へ投映する投映@ (2)、
位置に感する検知器(5,10)を後置した、投映光路
に対し傾斜した結像光学系(4)および検知器の信号を
処理する計算ユニット(3)を有する物体な無接触測定
する装置において、計算ユニットが光点の像(12)の
形または大きさを決定するための画像解析装+i′、7
な有することを特徴とする物体を無接触di!I定する
装置。 6 検知器が撮像管カメラ(5)または2次元的CCD
カメラである特許請求の範囲第5項記載の装置。 Z 投映機(2)およびカメラ(1)を1つの構造ユニ
ットに形成している特許請求の範囲第6項記載の装置。 8 構造ユニツ)(1,2,’14)が多数の座標軸方
向に摺動可能であり、かつ少なくとも1つの軸(16)
を中心に旋回可能に支持されている特許請求の範囲第7
項記載の装置。 9、 61(fMユ=ット<1+ 21 14)(7)
旋回角度を一定に調節するため固定機構(15)を備え
ている特許請求の範囲第8項記載の装置。 10、多座標軸測定機械の摺動可能のアーム(9)に構
造ユニットが固定されている特許請求の範囲第7項記載
の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833342675 DE3342675A1 (de) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | Verfahren und vorrichtung zur beruehrungslosen vermessung von objekten |
DE3342675.9 | 1983-11-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60185108A true JPS60185108A (ja) | 1985-09-20 |
Family
ID=6215267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59248258A Pending JPS60185108A (ja) | 1983-11-25 | 1984-11-26 | 物体を無接触測定する方法および装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4660970A (ja) |
EP (1) | EP0145957B1 (ja) |
JP (1) | JPS60185108A (ja) |
CA (1) | CA1232444A (ja) |
DE (2) | DE3342675A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS6321505A (ja) * | 1986-07-16 | 1988-01-29 | Amutetsuku:Kk | 折曲げ加工機用ワーク傾斜角度測定装置 |
JP2017509116A (ja) * | 2014-02-26 | 2017-03-30 | フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ | 光到達範囲からの照明器具の光源の位置推定 |
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JPH0619243B2 (ja) * | 1985-09-19 | 1994-03-16 | 株式会社トプコン | 座標測定方法及びその装置 |
EP0303727A1 (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-22 | Robotic Vision Systems Inc. | A rocker arm sensor |
GB8624191D0 (en) * | 1986-10-08 | 1986-11-12 | Renishaw Plc | Datuming of analogue measurement probes |
GB8626812D0 (en) * | 1986-11-10 | 1986-12-10 | Sira Ltd | Surface inspection |
DE3719422A1 (de) * | 1986-12-19 | 1988-06-30 | Hommelwerke Gmbh | Vorrichtung zur beruehrungsfreien messung eines abstandes von einer oberflaeche, insbesondere zur abtastung einer kontur einer oberflaeche eines werkstueckes laengs eines messweges |
DE3701558A1 (de) * | 1987-01-21 | 1988-08-04 | Buehler Ag Geb | Vorrichtung zum bestimmen der schichtdicke |
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JPH01295109A (ja) * | 1988-05-23 | 1989-11-28 | Mitsubishi Electric Corp | 光学式変位測定装置 |
WO1989011630A1 (en) * | 1988-05-26 | 1989-11-30 | Wild Leitz Ag | Process and device for measuring surfaces |
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