JPS61162705A - 立体計測方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、人体、物体などの立体表面の位置を非接触
計測する立体計測方法に関する。

〔従来技術〕

従来、人体や物体などの立体の形状などを測定する手法
としては、センクングプロープを被測定体に接触させて
測定する接触法と、ステレオ写真法、モアレトポグラフ
ィ法、光切断法などの非接触法とがあり、これらの手法
が産業用ロボット、各種の検査装置などの物体認識技術
として広く応用されている。

そして接触法の場合は、接触可能な被測定体しか測定で
きず、測定可能な被測定体に制限が１）、また、被測定
体表面の各点の位置を接触計測するため、測定に著しく
長時間を要する。

したがって、被測定体の形状などの測定は、前述の非接
触法のように、被測定体に接触することなく行なうこと
が望まれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで前記従来の非接触法の場合は、被測定体の形状
認識にもとづいて、計測する立体表面の各点の位置を算
出する手法を採っているため、立体表面の各点の位置を
測定するには、得られた形状情報から対象とすべき測定
点を求めるとともに、求めた測定点の二次元あるいは三
次元の位置を算出しなければならず、この場合関数演算
などの複雑な算出処理を行なう必要があるとともに算出
に時間のかかる問題点がある。

また、前述の両手法を実現する測定装置は分解能が非常
に低く、被測定体そのものが小さい場合。

あるいは被測定体表面に凹凸がある場合には測定誤差の
増大あるいは測定不能の事態が生じ、信頼性に欠ける問
題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、計測する立体の周囲に、計測方向の線状の
スリット光を照射する投光手段と、前記立体の前記スリ
ット光の照射部分を２方向から撮像する１対の撮像手段
とを有する非接触測定器を、２個以上配設するとともに
、前記立体と前記各測定器とを前記計測方向に直角方向
に相対的に移動し、かつ、前記各測定器の１対の撮像出
力中のスリット光の位置情報にもとづき前記立体の表面
の各点の位置を算出して測定することを特徴とする立体
計測方法である。

〔作　用〕

そして立体の各スリット光の照射部分が、各測定器のｌ
対の撮像手段により２方自からそれぞれ撮像されるとと
もに、立体と各測定器とが計測方向に直角方向に相対的
に移動して各スリット光の照射部分が立体の表面上をそ
れぞれ移動し、かつ、各スリット光の照射部分に対して
１対の撮像出力をそれぞれ得るとともに、該各１対の撮
像出力中のスリット光の位置情報にもとづき、各スリッ
ト光の照射部分の各点の位置が算出され、該算出にもと
づき立体の表面の各点の位置が測定される。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、そのｌ実施例を示した図面ととも
に詳細に説明する。

まず、計測装置を示した第１図において、（１）は基台
、（２）は基台（１）に載置された支持台、（３）は支
持台（２）に載置された被計測用の立体、（４Ｂ）、（
４ｂ）、（４ｅ）。

（４ｄ）は基台（１）の四隅にそれぞれ立設された４本
の支柱であシ、支柱（４Ｂ）、（４０）の内側面が立体
（３）を介して対向するとともに、支柱（４ｂ）、（４
ｄ）の内側面が立体（３）を介して対向している。

（６Ｂ）、（５ｂ）、（５０）、（５ｄ）は４本の連結
杆テアリ、隣合う支柱（４ａ）と（４ｂ）　、　（４ｂ
）と（４０）　、　（４０）と（４ｄ）、（４ｄ）と（
４ａ）の間に設けられ各支柱（４ａ）〜（４ｄ）を固定
する。

（６ａ）、（６ｂ）、（６０）、（６ｄ）は各支柱（４
ａ）〜（４ｄ）の内側面それぞれに上下方向に設けられ
たラックである。

（７ａ）、（７ｂ）、（７０）、（７ｄ）は各ラック（
６Ｂ）　〜（６０）に噛合するピニオンが設けられた４
個の非接触測定器であり、内鱗のモータによシピニオン
が回転駆動されると、各測定器（７８）　〜（７ｄ）が
支柱（４ａ）〜（４ｄ）にＢってそれぞれ上下移動する
。

（８）は各測定器（７ａ）〜（７ｄ）にそれぞれ設けら
れ恵投光手段であり、支持台（２］の平面に平行な、す
なわち水平方向の線状のスリット光を立体（３）に照射
し、このとき各測定器（７ａ）〜（７ｄ）の高さ方向の
位置が等しければ、立体（３）の全周面の所定高さの部
分に、第１図の破線に示すようにスリット光が一様に照
射される。

（９ｄ）、（９β）は各測定器（７ａ）〜（７ｄ）にそ
れぞれ設けられ７’ｈｌ対の撮像手段であシ、ＣＣＤ型
エリアイメージセンサ装置などの２次元センサ装置から
なり、一方の撮像手段（９α）が投光手段（８）の上側
に位置し、他方の撮像手段（９β）が投光手段（８）の
下側に位置する。αＱは支持台（２）の立体（３）の近
傍に載置された脚体、σηは脚体αＯに立設された円柱
の計測基準ゲージであ°る。

そして各測定器（７ａ）〜（７ｄ）の投光手段（８）お
よび両撮像手段（９α）、（９β）は第２図に示すよう
に構成され、同図において、（１２ａ）は線状のスリッ
ト付きキセノンランプなどからな）線状のスリット光を
出力する光源、（１２ｂ）は光源（ｍｅ）からのスリッ
ト光の長さを長くする凸面筒レンズなどからなる拡張レ
ンズ、（１２０）は反射鏡であシ、レンズ（１２ｂ）を
介した光源射する。

（１８αａ）、（１８βａ）はそれぞれ受光素子である
ＣＯＤを縦Ｍ行、横Ｎ列の２次元マトリックス状に配列
して形成された撮像センサ、（１３αｂ）、（１８βｂ
）は立体（３）の表面の度射光を両撮像センサ（！３α
ａ）、（１ａβａ）にそれぞれ結像する集光レンズであ
シ、撮像センサ（１８αａ）、レンズ（１３αｂ）によ
り一方の撮像手段（９α）が形成され、撮像センサ（１
８βａ）、レンズ（１８βｂ）により他方の撮像手段（
９β）が形成されている。

ところで計測位置をＸＹｚの三次元座標系で説明するた
め、第２図に示すように、第１図の上下方向であるレン
ズ（１３αｂ）、（１８βｂ）の中心点を結ぶ線分方向
をＸ軸方向にとるとともに、水平方向であるスリット光
の照射方向、照射されたスリット光に並行な方向をＹ、
Ｚ軸方向それぞれにとると、このとき、２軸方向が計測
方向になるとともに、Ｘ軸方向が計測方向に直角な方向
になる。

さらに、両撮像手段（９α）、（９β）は、立体（３）
のスリット光の照射部分が撮像視野内に位置するように
投光手段（８）の上、下側に固定設定されている。

なお、第２図の（Ｓ）は立体（３）に照射されるスリッ
ト光を示す。

そして両撮像手段（９α）、（９β）の撮像センサ（１
８αａ）。

（１３βａ）によシ、立体（３）のスリット光の照射部
分が撮像され、このとき両撮像センサ（１８αＢ）、（
１８βａ）の撮像面（Ｆα）、（Ｆβ）には、たとえば
第８図（ａ）　、　（ｂ）それぞれに示すように、縦方
向にスリット光像（Ｓα）。

（Ｓβ）が結像し、両撮像面（Ｆα）、（Ｆβ）はスリ
ット光像（Ｓα）、（Ｓβ）の部分のみが明るくなる。

さらに、両撮像センサ（１８αａ）、（１８βａ）の各
１列の受光素子の受光出力によシ、両撮像センサ（１３
αａ）。

（１３βａ）の各１走査線の撮像出力が形成されるとと
もに、前記各走査線の撮像出力が両撮像手段（９→。

（９β）から順次に出力される。

なお、第３図（ａ）　、　（ｂ）の横方向がＸ軸方向に
対応するとともに、縦方向が２軸方向に対応し、同図（
ａ）の横方向の線（ＡＩ）、−・、　（Ａｍ）、（Ａｍ
＋＋　）、（Ａｍ＋２）、　（Ａｍ＋３）、・・・、（
Ａｎ）が撮像センサ（１３αａ）の第１ないし第Ｎ走査
線を示すとともに、同図（ｂ）の横方向の線（Ｂ＋）。

−−−、（Ｂｍ）　、（Ｂｍ＋＋）、（８ｍ＋２）、（
Ｂｍ＋ａ）　、−、（Ｂｎ）が撮像センサ（１３βａ）
の第１ないし第Ｎ走査線を示し、両センサ（１８αａ）
、（１ａβａ）は各走査線の撮像出力が同一タイミング
で順次に読出される。

そして各測定器（７ａ）〜（７ｄ）それぞれの両撮像セ
ンサ（１３αａ）、（１８βａ）から読出されたアナロ
グの１対の撮像出力は、第４図に示す電子計算機ａ４に
設け、られた測定器（７ａ）〜（７ｄ）毎の画像処理手
段にそれぞれ入力される。

さらに、各画像処理手段は第５図に示すように構成され
、同図において、（至）はクロック信号を発生するクロ
ック回路、（１６α）、（１６β）は１対の信号処理回
路であシ、両撮像手段（９α）、（９β）の撮像センサ
（ＩｇαＢ）、（１８βａ）から順次に出力される各走
査線のアナログ撮像出力を前記クロック信号のタイミン
グでそれぞれ取シ込むとともに、所定のスライスレベル
でスライスし、スリット光像（Ｓα）、（Ｓβ）の部分
のみハイレベルになるデジタル画像信号を形成する。

（１７α）、（１７β）は１対のアドレスカウンタであ
り、クロック信号のタイミングで両撮像センサ（１３α
ａ）。

（１３βａ）の各走査線左端部の基準点の位置からスリ
ット光像（Ｓα）、（Ｓβ）によって画処理回路（１６
α）、（１６β）のデジタル画像信号がハイレベルパル
スまでの両撮像センサ（９α）、（９β）の１対の撮像
出力中での距離をそれぞれカウントし、１対の撮像出力
それぞれにおける照射部分の各点のＸ軸方向の距離デー
タをそれぞれ出力する。

（ト）は演算回路であり、両方ウンタ（１７α）、（１
７β）から同時に入力されたＸ軸方向の１対の距離デー
タ。

クロック信号のカウントにより得られる走査線の番号と
予め設定された走査線の幅とからなる照射部分の各点の
２軸方向のデータなどのスリット光の位置情報にもとづ
く後述の四則演算から、スリット光の照射部分の各点の
三次元座標系での位置を算出する。

α呻は演算回路（至）により算出された照射部分の各点
の座標位置を記憶する記憶部、（１）は処理回路（１６
α）、（１６β）、カウンタ（１７α）、（１７β）、
演算回路（至）。

記憶部α燵からなる画像処理手段、０は表示条件設定部
、には認識回路であシ、設定部Ωに設定された条件にも
とづきく記憶部Ｑｌに記憶された各点の座標位置から立
体（３）の寸法，表面状態，形状などを識別するととも
に、記憶部α１に記憶された各点の座標位置および識別
した寸法，表面状態．形状などの表示信号を第４図の表
示手段のに出力する。

そして第２図に示すように投光手段（８）から線状のス
リット光が照射されるとともに、該スリット光（Ｓ）の
照射部分が投光手段（８）の上、下側の撮像手段（９α
）、（９β）によシ２方向から撮像され、両撮像手段（
９α）、（９β）にたとえば第３図（ａ）　、　（ｂ）
のスリット光像（Ｓα）、（Ｓβ）がそれぞれ結像する
。

さらに、撮像手段（９α）の撮像センサ（１８αａ）か
ら処理回路（１６α）に、第１走査線（Ａ１）ないし第
Ｎ走査１ｉｌｌ　（Ａｎ）の撮像出力が順次に出力され
、たとえば第６図（ａ）に示すように、撮像センサ（１
３αａ）から処理回路（１６α）に第Ｍないし第Ｍ＋８
走査線（Ａｍ　）　、　（Ａｍ＋＋）。

（Ａｍ＋ｚ）、（Ａ＋ｎ＋ａ）の撮像出力が順次に出力
されると、このとき同一タイミングで撮像手段（９β）
の撮像センサ（１８βａ）から処理回路（１６β）に、
第７図（ａ）に示すように第Ｍないし第Ｍ＋３走査線（
Ｂｍ）、（Ｂｍ＋＋）、（Ｂｍ＋ｚ）、（Ｂｍ＋ａ）の
撮像出力が順次に出力される。

そして画処理回路（１６α）、（１６β）によシ、両撮
像センサ（１３αＢ）、（１３βａ）からの走査線毎の
アナログの撮像出力がスライスレベ）Ｖ　ｌで順次スラ
イスされ、このときレベ／Ｉ／ｌがスリット光像（Ｓα
）、（Ｓβ）の部分のみを抽出するレベルに設定されて
いるため、第６図（ｂ）、第７図（ｂ）に示すように、
各走査線出力中のスリット光像（Ｓα）、（Ｓβ）の部
分のみが抽出されて両撮像手段（９α）、（９β）の撮
像出力がデジタル変換される。

そして画処理回路（１６α）、（１６β）のデジタル信
号が両カウンタ（１７α）、（１７β）にそれぞれ入力
され、カウンタ（１７α）、（１７β）は第６図（Ｃ）
、第７図（ｅ）に示すように、各走査線の左端の基準点
ｄｏ　　のタイミングで基準点パルスをそれぞれ形成す
るとともに、各基準点パルスにもとづき、基準点ｄｏ　
　から各走査線出力中でのスリット光のＸ軸方向の位置
ａｍ、ａｍ＋　ｌ　。

ａｍ＋　２　、　ａｍ＋　８および、ｂｍ　、ｂｍ＋　
＋　、　ｂｍ＋　２　、　ｂｍ＋　ｓそれぞれまでの距
離Ｄａｍ　、Ｄａｍ＋　ｒ　、Ｄａｍ＋　２　、Ｄａｍ
＋　ａおよび、Ｄｂｍ。

Ｄｂｍ＋＋　、Ｄｂｍ＋ｚ　、Ｄｂｍ＋ｓをカウントし
、スリット光像（Ｓα）のＸ軸方向の距離データおよび
スリット光像（Ｓβ）のＸ軸方向の距離データを演算回
路（至）に出力する。

つぎに、演算回路（至）の演算について説明する。

端が２軸に一致するように設定され、第８図に示すよう
に、スリット光（Ｓ）の照射部分の点Ｇ　（Ｘ。

ｙ、ｚ）の光が、両撮像手段（９α）、（９β）のレン
ズ（１８αｂ）。

（１８βｂ）Ｏ中心点Ｐ　（ａ、０．ｚ）　、　Ｑ　（
ｂ、ｏ、ｚ）をそれぞれ介して結像したとすると、この
ときレンズ（１８ａｂ）。

（１３βｂ）の倍率、などにもとづくｌ対Ｑ仮想点、す
なわちＹ軸の点Ｃを通るＸＺ平面上の点Ｕ（ｄ＋Ｃ＋ｚ
）　＋Ｖ　（ｅ、ｃ、ｚ）を設定することによシ、点Ｇ
　（ｘ、ｙ、ｚ）は、点Ｐ　（ａ、ｏ、ｚ）　、　Ｕ　
（ｄ、ｃ、ｚ）を通ル線分ト、点Ｑ　（ｂ、ｏ、ｚ）　
ｌ　Ｖ　（ｅ、ｃ、ｚ）を通る線分との交点として求ま
る。

そして点Ｐ　（ａ、ｏｔｚ）　Ｉ　Ｑ　（ｂ、ｏｔｚ）
　ｅ　Ｕ　（ｄ、ｃ、ｚ）。

Ｖ　（ｅ、ｃ、ｚ）の値にもとづき、点Ｇ　（ｘ、ｙ、
ｚ）のＸ。

Ｙ軸成分ｘ、ｙは、つぎの（１）　、　（２）式から求
まる。

・・・（１）式 ａ、（ａ−ｂ）　　ｃ−（ｂ−ａ）　　　　　゛”・（
２Ｊ式ｙ＝ａ−ｂ−ｄ＋ｅ　＝　ｂ−ａ＋ｄ−ｅととる
で（１）　、　（２７式中のｂ−ａは両撮像セン？（１
３αａ）。

（１３βａ）の間隔りであシ、ｄ、ｅはレンズ（１８ａ
ｂ）。

（１８βｂ）の倍率および撮像手段（９α）、（９β）
の取付位置によシ決まる撮像面（Ｆα）、（Ｆβ）上で
の点Ｇ　（ｘ、ｙ、ｚ）のＸ軸方向の位置である。

そしてｄ（１，ｅは撮像面（Ｆα）、（Ｆβ）それぞれ
の左端の基準点ｄｏ　　からの距離データとして求めら
れる。

またａ、ｂ、ｃは撮像手段（９α）、（９β）の取付位
置。

レンズ（１８αｂ）、（１８βｂ）の倍率などによシ設
定される定数である。

そこで、レンズ（１８αす、（■３βｂ）の倍率、撮像
手段（９α）、（９β）の位置などにもとづいて設定さ
れるＸ。

Ｙ軸方向の定数ａ、ｃをＫｘ、Ｋｙとすることによシ、
点Ｇ　（ｘ、ｙ、ｚ）のＸ、Ｙ軸成分Ｘ、ｙはつぎノ（
３）。

（４）式の演算から求まる。

−４だ山−・・・（４）式 ％式％） 一方、点Ｇ　（Ｘ、ｙ、ｚ）　ｔｖ　Ｚ軸成分２は、点
Ｇ　（Ｘ。

ｙ、ｚ）の走査線番号ｒと、走査線の本数９幅およびレ
ンズ（６ａ）、（６ｂ）の倍率によシ定まる係数Ｋｚと
にもとづき、つぎの（５）式の演算から求まる。

ｚ＝Ｋｚ・ｒ　　　　・・・（５）式 そして（３）、　（４）式中のＫｘ、Ｋｙルおよび（５
）式中（７）ＫＺが定数になシ、ｄ、ｅがカウンタ（１
７α）、（１７β）から入力されたＸ軸方向の１対の距
離データとして得られ、かつ、ｒがクロック信号のカウ
ントによシ得られるため、演算回路（ト）は、予め設定
されたり。

Ｋｙ、Ｋｚ、Ｌのデータからなる設定位置情報と、カウ
ンタ（１７α）、（１７β）から入力された１対の距離
データおよびクロック信号のカウントデータからなる検
出位置情報とからなるスリット光の位置情報にもとづき
、（３）ないしく５）式の四則演算を行なって点Ｇ（ｘ
、ｙ、ｚ）の位置を算出し、該算出をスリット光の照射
部分の各点に対して施すことによシ、スリット光の照射
部分の各点の第２図のＸＹＺ座標系での三次元位置を算
出する。

なお、両撮像手段（９α）、（９β）の視野が完全に重
複しないときおよび、撮像面（Ｆα）、（Ｆβ）の縦、
横と２゜Ｘ軸とがずれている場合などには、各式の値に
、ずれ量に相当する補正係数を掛けてスリット光の照射
部分の各点の三次元位置を算出する。

そして各測定器（７ａ）〜（７ｄ）が内蔵のモータの駆
動により各支柱（４ａ）〜（４ｄ）に沿って上下移動す
ると、各測定器（７ａ）〜（７ｄ）から立体（３）の表
面に照射される水平なスリット光が下から上または上か
ら下に順次に変化し、各照射位置におけるスリット光の
照射部分の各点の三次元位置が演算回路（至）により算
出され、これにより立体（３）の表面の各点の位置が算
出される。

すなわち、計測する立体（３）の周囲に配設された４個
の非接触測定器（７ａ）〜（７ｄ）の投光手段（８）か
ら立体（３）に、水平方向である計測方向の線状のスリ
ット光が照射されるとともに、各測定器（７ａ）〜（７
ｄ）が支柱（４ａ）〜（４ｄ）それぞれに沿って前記計
測方向に直角な上下方向に移動し、立体（３）と各測定
器（７ａ）〜（７ｄ）とが計測方向に直角方向に相対的
に移動する。

そして各照射位置における各ス＋）　’／　）光の照射
部分が、各測定器（７ａ）〜（７ｄ）に上下方向に配列
された１対の撮像手段（９α）、（９β）によシそれぞ
れ撮像され、該撮像によシ得られた１対の撮像出力中で
のスリット光の位置情報、すなわちスリット光像（Ｓα
）。

（Ｓβ）のＸ軸方向の距離データ、走査線の番号および
幅のデータなどの検出位置情報と、予め設定された撮像
センサ（Ｉ３αａ）、（ｔａβａ）の間隔り、定数Ｋｘ
　。

Ｋｙ、Ｋｚ　、補正係数などの設定位置情報とからなる
・位置情報にもとづく四則演算によシ、各スリット光の
照射部分それぞれの各点の三次元位置が算出される。

ところで第２図のＸＹＺ座標系の原点が測定器（７ａ）
〜（７ｄ）毎に異なる点になるとともに、各測定器（７
ａ）〜（７ｄ）が支柱（４ａ）〜（４ｄ）を上下移動す
ることによシ、各測定器（７ａ）〜（７ｄ）の原点のＸ
軸の位置が変化するため、前述の算出によシ得られた三
次元位置のうち、Ｘ軸方向すなわち上下方向の位置の値
は、基準点が測定器（７ａ）〜（７ｄ）それぞれの移動
毎に変化し、このとき、スリット光がＸ軸に直交する方
向に照射されているため、前述の（３）ないしく５）式
の演算で得られた三次元位置のＸ軸成分Ｘは、各照射部
分において同じ値になシ、Ｙ、Ｚ軸成分ｙ、ｚのみの二
次元位置しか測定できなくなる。

しかし、測定器（７ａ）〜（７ｄ）の上下移動によって
変化しないＸ軸方向の基準点を、測定器（７ａ）〜（７
ｄ）別あるいは全測定器（７ａ）〜（７ｄ）共通に予め
設定しておけｉ、該基準点からの測定器（７ａ）〜（７
ｄ）の移動量からＸ軸成分Ｘを算出して各照射部分につ
いてＸＹｚの三次元座標系上での位置が測定される。

したがって、二次元位置ではなく三次元位置を算出して
測定する場合は、ゲージαυを用いたつぎの第１．第２
の手法のいずれか一つによシ行なわれる。

まず、第１の手法は、測定前に、各測定器（７ａ）〜（
７ｄ）によシ撮像されたゲージαηの目盛の位置から、
測定器（７ａ）〜（７ｄ）それぞれの計測前のＸ軸方向
すなわち上下方向の初期位置を測定し、該各初期位置を
各測定器（７ａ）〜（７ｄ）のＸ軸方向の基準点の位置
とする。

そしてＸ軸方向の基準点の位置を設定した後に、各測定
器（７ａ）〜（７ｄ）を上下移動するとともに、前述の
（３）ないしく５）式にもとづく四則演算を行なって各
点のＸ、Ｙ、Ｚ軸成分ｘ＋　’Ｉ　ｒ　Ｚを算出し、か
つ、算出されたＸ軸成分Ｘに前記基準点からの各測定器
（７ａ）〜（７ｄ）の移動量を加、減算してＸ軸成分Ｘ
を基準点からの成分に補正する。

そこで第１の手法の場合は、測定器（７ａ）〜（７ｄ）
毎にＸ軸方向の基準点を異ならせれば、測定器（７ａ）
〜（７ｄ）それぞれの照射部分の各点が、異なる三次元
座標系上で算出して測定され、全測定器（７ａ）〜（７
ｄ）のＸ軸方向の基準点を同一点にすれば、測定器（７
ａ）〜（７ｄ）それぞれの照射部分の各点が、Ｘ軸方向
に対しては同一基準点を有する三次元座標上で算出して
測定される。

つぎに、第２の手法は、測定前に、各測定器（７ａ）〜
（７ｄ）により撮像された目盛の位置にもとづき、全測
定器（７ａ）〜（７ｄ）の上下方向の位置を、たとえば
ゲージ（ロ）の最下目盛点の位置に補正し、全測定器（
７ａ）〜（７ｄ）のＸ軸方向の基準点を同一位置に揃え
て、全測定器（７ａ）〜（７ｄ）の初期位置を同ごのＹ
Ｚ平面内に設定する。

そしてＸ軸方向の基準点の位置を揃えた後に、全測定器
（７ａ）〜（７ｄ）を同一タイミングで同一量だけ順次
に上下移動するとともに、前述の（３）ないしく５）式
にもとづく四則演算を行なって各点のｘ、ｙ。

２軸成分Ｘ、’ｊｆ、Ｚを算出するとともに、゛算出さ
れたＸ軸成分Ｘに前記基準点からの移動量を加。

減算してＸ軸成分を補正する。

そこで、第２の手法の場合は、測定器（７ａ）〜（７ｄ
）それぞれの照射部分の各点が、Ｘ軸方向に対しては同
一基準点を有する三次元座標系上で算出して測定される
。

そして第２図からも明らかなように、Ｙ、Ｚ軸方向の基
準点は測定器（７ａ）〜（７ｄ）毎に異なるが、たとえ
ば立体（３）の内部などにｘ、ｙ、ｚ軸の真の基準点を
有する基準の三次元座標系を設定するとともに、座標変
換の手法によシ、各測定器（７ａ）〜（７Ｃ）の三次元
座標系の原点を、前記基準の三次元座標系の原点に変換
することによシ、測定器（７ａ）〜（７ｄ）毎の算出さ
れたｉ置が、前記基準の三次元座標系上での位置にそれ
ぞれ変換され、これによシ立体（３）の表面の各点の三
次元位置が測定される。

なお、座標変換は、たとえば、測定器（７ａ）〜（７ｄ
）毎の三次元座標系の原点を基準の三次元座標系の原点
に変化するための補正係数を予め算出しておくことによ
り、四則演算のみで行なえる。

したがって、計算機α◆は、第１または第２の手法を用
いて各画像処理手段曽により算出された測、定器（７ａ
）〜（７ｄ）毎の三次元座標系での位置を、座標変換の
四則演算によシ、基準の三次元座標系上の位置に変換し
、立体（３）の表面の各点の位置を基準の三次元座標系
で算出して測定する。

さらに、算出された立体（３）の表面の各点の座標位置
にもとづき、認識回路■によシ、立体（３）の寸法１表
面状態、形状などが識別されるとともに、設定部■の設
定条件にもとづき、測定された各点の座標位置および、
識別された立体（３）の寸法１表面状態、形状などが表
示手段（２）に表示される。

したがって、前記実施例によると、水平方向である計測
方向の線状のスリット光を立体（３）に照射する投光手
段（８）と、立体（３）のスリット光の照射部分を撮像
する１対の撮像手段（９α）、（９β）とを備え九４個
の非接触測定器（７ａ）〜（７ｄ）を、立体（３）の周
囲に設け、各測定器（７ａ）　〜（７ｄ）を支柱（４ａ
）〜（４ｄ）それぞれに沿って上下移動し、立体（３）
と各測定器（７ａ）〜（７ｄ）とを計測方向に直□角な
方向に相対的に移動したことによシ、立体（３）の各ス
リット光の照射部分が順次に上下移動するとともＫ、各
スリット光の照射部分が各測定器（７ａ）〜（７ｄ）の
両撮像手段（９α）、（９β）によ、シ２方向から撮像
され、各スリット光の照射部分に９いて、１対の撮像出
力がそれぞれ得られる。

さらに、各１対の撮像出力が入力される計算機（ロ）に
より、各１対の撮像出力中でのスリット光の位置情報に
もとづ、〈簡単な四則演算からミ各スリット光の照射部
分の各意中、すなわち立体（３）の各点の位置が算出し
て測定される。

また、ゲージαηを利用して測定を開始する前に、各測
定器（７ａ）〜（７ｄ）のＸ軸方向の基準点の測定ある
いは補正を行なうとともに、算出された各点の座標変換
を行なうことくより、立体（３）の表面の各点の位置が
測定器（７ａ）〜（７ｄ）毎に異なる三次元座標系ある
いは、全測定器（７ａ）〜（７ｄ）に共機の基準の三次
元座標系で算出して測定される。

そして立体（３）の表面の各点が簡単な四則演算によシ
算出して測定されるため、従来の非接触法よシ短時間で
算出して測定される。

また、各スリット光の照射部分を各１対の撮像手段（９
α）、（９β）によシそれぞれ２方向から撮像し、各ス
リット光の照射部分に対して１対の撮像出力を得るため
、たとえば、各撮像手段（９α）、（９β）を１個の投
光手段と１台のテレビカメラなどによシ形成し、各スリ
ット光の照射部分に対して１つの撮像出力を得る方法に
比して、投光手段（８）の照射光軸と両撮像手段（９α
）、（９β）それぞれとのなす角を小さくし、立体（３
）が小さい場合および立体（３）の表面に凸凹がある場
合にも精度よく測定が行なえる。

さらに、非接触で測定を行なうため、立体（３）がゴム
等の柔軟で変形し易いものであっても、容易に計測する
ことができる。

そしてスポット光を使用しているため、エネルギー密度
が低く１弱い光でもよく、照明を使用したときの照明熱
により、立体（３）に歪が生じた探することもない。

なお、前記実施例では、各測定器（７ａ）〜（７ｄ）を
上下移動して立体（３）と各測定器（７ａ）〜（７ｄ）
とを相対的に移動したが、各測定器（７ａ）〜（７ｄ）
を固定し、立体（３）を上下動してもよいのは勿論であ
る。

また、各測定器（７ａ）　〜（７ｄ）の両撮像手段（９
α）、（９β）は、ＭＯ８型イメージセンサや撮像管等
により構成してもよい。

さらに、立体（３）の周囲に設ける測定器の個数は最低
２個であればよく、たとえば、第１図の対角方向の測定
器（７ａ）、（７０）のみを設けても測定することが可
能である。

〔発明の効果〕

したがって、この発明の立体計測方法によると、計測す
る立体（３）と該立体（３）の周囲に設けられた２個以
上の測定器（７ａ）〜（７ｄ）とを計測方向に直角方向
に移動し、各測定器（７ａ）〜（７ｄ）それぞれの１対
の撮像出力中でのスリット光の位置情報にもとづき、立
体（３）の表面の各点の位置を算出して測定するため、
立体（３）の各点の三次元位置を短時間で精度よく非接
触測定することができるものである。

【図面の簡単な説明】 図面はこの発明の立体計測方法の１実施例を示し、第１
図は計測装置の斜視図、第２図は第１図の非接触測定器
の分解斜視図、第３図（ａ）　、　（ｂ）は第２図の両
撮像センサの撮像画面の正面図、第４図は回路ブロック
図、第５図は第４図の電子計算機内の画像処理手段のブ
ロック図、第６図（ａ）〜（Ｃ）。 第７図（ａ）〜（ｅ）は第５図の動作説明用タイミング
チャート、第８図は第５図の演算回路の演算説明用の模
式図である。 （３）・・・立体、（７ａ）〜（７ｄ）・・・非接触測
定器、（８）・・・投光手段、（９α）、（９β）・・
・撮像手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）計測する立体の周囲に、計測方向の線状のスリッ
   ト光を照射する投光手段と、前記立体の前記スリット光
   の照射部分を２方向から撮像する１対の撮像手段とを有
   する非接触測定器を、２個以上配設するとともに、前記
   立体と前記各測定器とを前記計測方向に直角方向に相対
   的に移動し、かつ、前記各測定器の１対の撮像出力中の
   スリット光の位置情報にもとづき、前記立体の表面の各
   点の位置を算出して測定することを特徴とする立体計測
   方法。