JPS6022606A - 物体の３次元位置計測方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物体たとえば線状体などの３次元位置を計測
する方法に関する。

たとえばこのような物体の３次元位置の検出は、１＋ｆ
、子機器の組立て時にリード線をハンダ付けするために
必要となる。先行技術では、このようなリード線の先端
すなわち特徴点の３次元位置を検出するために、相互に
間隔をあけて配置された２台のテレビカメラを用い、こ
のテレビカメラによって撮像された特徴点の３次元位置
な引°測している。

このような先行技術では、明らかに構造が複雑であり、
２台のカメラの画仰内の特徴点の対応を見つけることが
内部なことが多い。

他の先行技術では、細長いスリット状の光を走査して、
リード線を横切らせ、この状況をテレビカメラで撮像し
、そのスリット光の屈曲の状況に基づいて特徴点の３次
元位置を計測している。この先行技術では、スリット光
を走査するだめの駆動機構を必要とし、シたがって構成
が大形化するとともに保守が面倒であり、また測定時間
が長くかかる。

本発明の目的は、構成を簡略化して保守に優れ、しかも
測定時間がテレビジョンの一走査時間で終了する物体の
３次元位置の計測方法をＪｔ＋！　（Ｊｌすることであ
る。

第１図は、本発明の一実施例の原理を示す斜視図である
。点光源１からの光は、線状体２，３に照射され、その
線状体２，３の影は作業台などの背景面４上に形成され
る。テレビカメラ５は、線状体２，３などと、背景面４
に写っている影２ａ。

３ａとを撮像する。テレビカメラ５からの出力は、マイ
クロコンピュータなどを含む処理回路１６に与えられる
。この処理回路１６にはメモリ１７が接続され、処理回
路１６と協働して演算動作が行なわれる。

第２ＵＡは、テレビカメラ４によって撮像された画面を
示す。この実施例では、線状体２１，３の先端６，７を
予め定めた特徴点とし、この特徴点６゜７の３次元位置
を耐測するものとする。特徴点６゜７の背景面４におけ
る影は参照符６ａ　、７ａで示されている。第２図にお
いて、画面内に点光源１の現れるべき位置を参照符１ｃ
で、特徴点６，７とそれらの影６ａ　、７ａの画面上の
位置をそれぞれ６ｃ　、７ｃと６ｄ　、７ｄで示す。点
光源１と特徴点６を結ぶ直線９は、影２ａの特徴点の影
６ａを通る。したがって第２図に示すように画面上でイ
１°ｆｆｆ′？ｌｃと位置６ｃを結ぶ直線と、位置ＩＣ
と位１’１′６　ｄを結ぶ直線は一致する。同様に、画
面上で位置１ｃと７ｃを結ぶ直ｍ＋と、位置ＩＣと７ｄ
を結ぶ直線は一致する。テレビカメラ５の位置、その拡
大率および点光源１の位置を予め測定しておけば、画面
内の１ｃの位置を決定することができる。したがって、
画面内の特徴点６ｃ、（ｉｄ、７ｃ、７ｄのそれぞれと
位置１ｃを結ぶｉｉ’ｊ　Ｉｇを引き、一致するものを
集めることにより、画面の特徴点を物体の特徴点とその
影の）ＩＩ　（（ｉ　ｃ　、　６　ｄ　）　、　（７ｃ
　。

７ｃｌ）　に分類することができる。また特徴点６ｃ。

７ｃは、影６ｄ　、７ｄに比べて位置１ｃに析い点とし
てめられる。

予め背景面４の形状と位置を測定しておりは、背景面４
を撮したテレビカメラ５の画面の各点の位置から、それ
に対応する背既面４上の点３次元座標は計算できる。す
なわち画１Ｉｉｉ内の６６　、７ｄの位置から特徴点６
，７の影６ａ　、７ａの３次元座標を決定することがで
き、それから以下にのべる簡単な比例計算で特徴点６，
７の３次元座標が計算できる。

空間座標系ｘ、ｙ、ｚと画像面の座標系Ｘ、ｙ　を次の
ようにとる。ｘ、ｙ　軸とＸ、Ｙ　軸は平行で、Ｚ軸を
テレビカメラの光軸にとり、ｘ、ｙ、ｚ系の原点Ｏをレ
ンズの焦点の位置にとる。点光源１が（ＸＩ、ＸＩ、Ｚ
ｌ）の位置にあると、その画面上への写影１ｃの座標（
ｘ　１　ｒ　ｙ　１　、）　はとしてめられる。ただし
ｆはテレビカメラの拡大率である。

予め画面の各点（ｘ、ｙ）に対応する背景面４上の点の
座標（Ｘ　、　Ｙ　、’Ｚ　）　またはｘ、ｙ、ｚを計
算する式を記憶しておく。画面内の特徴点を、前述した
方法で物体の特徴点６ｃ　、７ｃと、その影６ｄ。

７ｄに分類し対応づけをする。特徴点６ｄの画面内の座
標（ｘ６ａ、ｙ６ａ）から影の特徴点６ａの空間内の位
置（Ｘ６ａ、Ｙ６ａ、Ｚ６ａ）は計算できる。

特徴点６の空間内の位置（Ｘ６．Ｙ６．Ｚ６）は、点６
ｃの画面上の位置（ｘ６．ｙ６）　からＺｌ・２６ａ　
（ｘ６’ａ−ｘｉ）２＋（ｙ６ａ−ｙｌ）まただしｙ６
ａ→ｙ１、ｘ　６　ａ＝ｘ　ｌのときただしｘ６’ａ”
ｒｘｌ、ｙ６ａ＝ｙｌのとき上述の各演算は、処理回路
】６（おいて行なわ面上の像６ｃ、７ｃと、それらの影
６ｄ　、７ｄが一直線上に配列される場合の対１；ｉｉ
：づｃ″ｌが容易になる。すなわち異なる場所１０に点
光源をおき、それを用いて照明することによりｆｆ１４
１；＜ｌの６ｅ、７ｅに影を生じ、６ｃ、６ｅ、７ｃ、
７ｅ、１（ｌｃの位置から前述の方法で（６ｃ、６ｅ）
（７ｃ、７ｅ）の相分りができる。このことを更に静述
する。

第３図は本発明の他の実施例を示し、第４図はそのテレ
ビカメラによって撮像された画面を示す。

この実施例では、蝮数（たとえば２）の点光源１゜１０
が設けられており、一方の点光源１が点灯して他方の点
光源１ｏが消灯しているとき、特徴点６．７の影は、背
景面４に参照符５ａ　、７ａで示されるように生じる。

また点光源１０が点灯し点光源１が消灯しているときに
は、特徴点６，７の影は、背景面４」−に参照符６ａ　
１　、７ａ　１で示されるように生じる。したがってテ
レビカメラ５による画像が第４図に明らかに示されるよ
うに、点光源１の位置１ｃから特徴点６，７の像６ｃ、
７Ｃと影ｔ３ａ　、７ａの＠６　ｄ、　７　ｄが一直線
１９上にあるとき、テレビカメラ５からの出力に基づい
て実際の線状体２，３の像と影の像とを区別することが
できない。このとき点光源１０の位置１゜Ｃから、特徴
点６，７の仰６ｃ　、７ｃと影６ａ１゜７ａｌの仰６ｅ
　、７ｅとを結ぶ直線２０．２１を引くことによって、
線状体２．３の像と影とを区別することができる。これ
によって、特徴点６゜７の位置を識別することができる
。

このような実施例によれば、点光源１は簡単な構成であ
り、しかも固定位置に設けておけばよく、保守が容易で
ある。また線状体２の特徴点６，７の３次元位置を検出
するだめの前述の附勢式は、比較的簡単であり、したが
って特徴点６，７の３次元位置の計測を迅速に行なうこ
とができる。

本発明の他の実施例として、点”／ｌ、　ｉｆｉ：＋　
１に変えて平行光線を発射する光源を用いてもよい。こ
のとき計算式は多少変更されるけれども、このような変
更は当業者に容易であろう。

以上のように本発明によれば、「Ｒ１単な構成によって
しかも迅速に位置を計測することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の配置６を示す斜視図、第２
図はテレビカメラ５によって撮像された画像を示す図、
第３図は本発明の他の実施例の配置を示す斜視図、第４
図は第３図の実施例におけるテレビカメラ５によって撮
像された画像を示す図である。 １、】０・・・点光源、２，３・・・線状体、４・・・
背景面、５・・・テレビカメラ、１６・・・処（％ｌｉ
　回ｍ　、１７　’：・メモリ 代理人　弁理士　西教圭一部 第１図 第２図 １０Ｃ第４図 ＼ ゝ）、 手Ｕし袖市岩 昭和５８年８月２６日 白、冒＋’−１１ｌ’ＩＪ１５８　１．３１・２７０２
、発明の６十１１ 物悼の３θ（孔位置、１自則力法 ３、補止をする者 事件との関係　出願人 住所 ４、代理人 住所　大阪市西区西本町１丁Ｎ］１３番３８号　新興産
ビル国際ＦＡＸ　ＧＩｕ＆ＧＩＩ　（＋１６）５３８−
０２４７明細別、の発明の詳細な説明の１１’ｉ・ｊ７
、補旧の内存 （１）明却目キ第６負全下記のとおりＶＣＣ旧市る。 記 上述の各演算は、処理回路１６において行なわれる。 第３図および第４図に示すように、異なる４、Ｊ′徴点
点６７の画面上の像６ｃ、７ｃと、そノ１らの影６ｄ、
７ｄが一直線上に配列きれる場合の幻応つけが容易にな
る。すなわち異なる場所１０に点光源をおき、それを用
いて照明することにより９１・４図の６ｅ、７ｅに影を
生じ−６Ｃｏ　６　ｅ、７　ｃ。 ７ｅ、１０ｃの位置から前述の方法で（（ｉｃ、６ｅ）
（７ｃ、７ｅ） り上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 点光源または平行光源から物体に光を照射して、背景面
   にその物体の影を形成し、テレビカメラによってその物
   体とその前記影とを撮像し、物体の予め定めた特徴点と
   その特徴点の影との撮像された映像によって、特徴点の
   ３次元位置を計測することを特徴とする物体の３次元位
   置計測方法。