JPS61169702A - モアレ法による動的変位パタ−ン計測装置 - Google Patents
モアレ法による動的変位パタ−ン計測装置Info
- Publication number
- JPS61169702A JPS61169702A JP899985A JP899985A JPS61169702A JP S61169702 A JPS61169702 A JP S61169702A JP 899985 A JP899985 A JP 899985A JP 899985 A JP899985 A JP 899985A JP S61169702 A JPS61169702 A JP S61169702A
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- Japan
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- time
- fringe
- interference fringes
- same
- moiré
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-
- 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
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/167—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by projecting a pattern on the object
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、公知のモアレ法において基準格子に微小移動
機能を付加し、既知微動ステップごとの瞬間モアレ干渉
縞画像をもとした画像処理により自動的に動的変位モー
ド表示を可能にして柔軟構造体の変位パターン把握に好
適な計測装置に関するものである。
機能を付加し、既知微動ステップごとの瞬間モアレ干渉
縞画像をもとした画像処理により自動的に動的変位モー
ド表示を可能にして柔軟構造体の変位パターン把握に好
適な計測装置に関するものである。
従来のこの種の装置としては、例えば特願昭５２−８７
３６１号に記載のように、静的変位状態にある被測定体
の３次元形状パターンを通常の方法と比較し高精度に計
測しようとするものがある。
３６１号に記載のように、静的変位状態にある被測定体
の３次元形状パターンを通常の方法と比較し高精度に計
測しようとするものがある。
そしてこの方式で計測するときはそれなりに有効であっ
たが動的変位状態にある被測定体の３次元形状パターン
の計測という場合については配慮されていなかった。
たが動的変位状態にある被測定体の３次元形状パターン
の計測という場合については配慮されていなかった。
具体的に、図をもって公知技術をさらに説明する。
第３図は公知の格子照射モアレ計測装置を示したもので
あり、図中被測定体１の前面に基準格子２を配置し、そ
れに対し垂直な平面内に照明光源３および観測カメラ４
を配置している。光源３により基準格子２を照明するこ
とにより、被測定体表面に基準格子による影が投影され
、いわゆる変形格子が形成される。この状態を光源とは
異なる方向で基準格子を通して観測することにより、両
者の干渉によるモアレ縞をみることができるのである。
あり、図中被測定体１の前面に基準格子２を配置し、そ
れに対し垂直な平面内に照明光源３および観測カメラ４
を配置している。光源３により基準格子２を照明するこ
とにより、被測定体表面に基準格子による影が投影され
、いわゆる変形格子が形成される。この状態を光源とは
異なる方向で基準格子を通して観測することにより、両
者の干渉によるモアレ縞をみることができるのである。
第４図は光学系配置に対するモアレ縞形成位置の関係を
示したものである。基準格子面から垂直距離２．でかつ
２軸に対し、それぞれα、βなる方向に点光源、観測点
が配置されるものとすれば、明るいモアレ縞の形成され
る２座標ｐ、はつぎの式で表わされる。
示したものである。基準格子面から垂直距離２．でかつ
２軸に対し、それぞれα、βなる方向に点光源、観測点
が配置されるものとすれば、明るいモアレ縞の形成され
る２座標ｐ、はつぎの式で表わされる。
ここに、ｎ：縞次数１ｇ：基準格子のピッチ式（１）で
与えられるモアレ縞は等高線情報を与えるのみであり、
位相情報は含んでいない、３次元形状を決定するために
必要な位置情報は補助手段で求めなければならない、第
５図は公知の位相検出法の概略を示している０通常の光
学系配置のもとでは、前述のように０印で表示されるｐ
、の位置に明るいモアレ縞が形成される。基準格子面を
２方向に＋δだけ平行移動すると、同一縞次数のモアレ
縞形成位置が０印で表示される位置（図においてｐ、か
らｐ、′）に移動する。基準格子を＋δだけ移動するこ
とによるモアレ縞形成位置Ｐａ’は ・・（２） したがって、基準格子の移動前後における同一次数干渉
縞の形成位置のずれ量Ａ、は ・・ （３） 第６図はこのような基準格子移動にともなう同一次数干
渉縞の移動状況を示している０図の（ａ）は凸表面物体
の場合であり、式（３）で与えられる位置すなわち矢印
で示す方向に移動し、逆に図の（ｂ）に示す凹表面物体
では静水面に石を投げた場合の波紋の如く縞が移動する
。したがって基準格子面の移動操作にともなう干渉縞の
移動状況を観測することにより、被測定体表面の位相情
報を得ることができる。
与えられるモアレ縞は等高線情報を与えるのみであり、
位相情報は含んでいない、３次元形状を決定するために
必要な位置情報は補助手段で求めなければならない、第
５図は公知の位相検出法の概略を示している０通常の光
学系配置のもとでは、前述のように０印で表示されるｐ
、の位置に明るいモアレ縞が形成される。基準格子面を
２方向に＋δだけ平行移動すると、同一縞次数のモアレ
縞形成位置が０印で表示される位置（図においてｐ、か
らｐ、′）に移動する。基準格子を＋δだけ移動するこ
とによるモアレ縞形成位置Ｐａ’は ・・（２） したがって、基準格子の移動前後における同一次数干渉
縞の形成位置のずれ量Ａ、は ・・ （３） 第６図はこのような基準格子移動にともなう同一次数干
渉縞の移動状況を示している０図の（ａ）は凸表面物体
の場合であり、式（３）で与えられる位置すなわち矢印
で示す方向に移動し、逆に図の（ｂ）に示す凹表面物体
では静水面に石を投げた場合の波紋の如く縞が移動する
。したがって基準格子面の移動操作にともなう干渉縞の
移動状況を観測することにより、被測定体表面の位相情
報を得ることができる。
第７図は基準格子の概略構造の一例であり、Ｘｙ平面内
に基準格子面を配置しｚ軸方向に移動可能な機能をもつ
ものとする。すなわち基準格子移動用送りねじ棒５およ
び案内棒６とにより基準格子２を保持し、駆動モータ７
により送りねじ棒を回転させることにより、２軸上の任
意位置に基準格子を移動することができ、位置検出セン
サ８により基準格子を所定位置に位置決めする機能をも
つ。
に基準格子面を配置しｚ軸方向に移動可能な機能をもつ
ものとする。すなわち基準格子移動用送りねじ棒５およ
び案内棒６とにより基準格子２を保持し、駆動モータ７
により送りねじ棒を回転させることにより、２軸上の任
意位置に基準格子を移動することができ、位置検出セン
サ８により基準格子を所定位置に位置決めする機能をも
つ。
本発明の目的は、ホログラフィ干渉では計測不可能なミ
リメートルレンジあるいはそれ以上の大変位挙動を示す
柔軟構造体の動的変位挙動をパターン計測し１画像処理
により各瞬時の変位モード表示を可能とする計測装置を
提供することにある。
リメートルレンジあるいはそれ以上の大変位挙動を示す
柔軟構造体の動的変位挙動をパターン計測し１画像処理
により各瞬時の変位モード表示を可能とする計測装置を
提供することにある。
本発明は、動的変位状態にある被測定体の３次元形状パ
ターンを計測するについて種々検討し、ホログラフィ干
渉では計測不可能なミリメートルレンジあるい゛はそれ
以上の大変位挙動を示す柔軟構造体の動的変位挙動をパ
ターン計測し、画像処理により各瞬時あ変位モード表示
を可能とした計測装置に到達したものであって、被測定
体の前面に一定ピッチを有する多数のスリット群からな
る基準格子を配置し、前記基準格子面に垂直な面内でか
つ垂直距離の等しい条件を満足する位置にある光源と観
測光学系とからなる格子照射モアレ法において、基準格
子をその面に対して垂直方向に移動可能に設置し既知微
動時の瞬間モアレ干渉縞を連続的に観測し画像メモリに
記録させると共に公知の画像処理により２値細線化され
た干渉縞データ群をもとにして干渉縞の絶対次数を決定
し、各瞬時の動的変位モードを表示できるようにしたこ
とを特徴とするモアレ法による動的変位パターン計測装
置に関するものである。
ターンを計測するについて種々検討し、ホログラフィ干
渉では計測不可能なミリメートルレンジあるい゛はそれ
以上の大変位挙動を示す柔軟構造体の動的変位挙動をパ
ターン計測し、画像処理により各瞬時あ変位モード表示
を可能とした計測装置に到達したものであって、被測定
体の前面に一定ピッチを有する多数のスリット群からな
る基準格子を配置し、前記基準格子面に垂直な面内でか
つ垂直距離の等しい条件を満足する位置にある光源と観
測光学系とからなる格子照射モアレ法において、基準格
子をその面に対して垂直方向に移動可能に設置し既知微
動時の瞬間モアレ干渉縞を連続的に観測し画像メモリに
記録させると共に公知の画像処理により２値細線化され
た干渉縞データ群をもとにして干渉縞の絶対次数を決定
し、各瞬時の動的変位モードを表示できるようにしたこ
とを特徴とするモアレ法による動的変位パターン計測装
置に関するものである。
モアレトポグラフィ計測法は、被測定体表面に投影され
る変形格子と基準格子との幾何光学的干渉にもとづくも
ので、観測される干渉縞は格子面に垂直方向の等高線情
報を与えるのみであり、３次元形状を決定するための位
相情報がない。したがって別途の補助手段により位相を
検出しなければならないが、静的状態においては基準格
子に移動を与え、干渉縞の移動状況を観測することによ
り、位相検出が可能である。
る変形格子と基準格子との幾何光学的干渉にもとづくも
ので、観測される干渉縞は格子面に垂直方向の等高線情
報を与えるのみであり、３次元形状を決定するための位
相情報がない。したがって別途の補助手段により位相を
検出しなければならないが、静的状態においては基準格
子に移動を与え、干渉縞の移動状況を観測することによ
り、位相検出が可能である。
しかし動的現象に関してこのような観測を行なう場合に
は、基準格子の移動前後において被測定体表面の３次元
形状が変化しており、さらに基準格子移動にともなう見
かけの形状変化の合成された干渉縞パターンを観測する
ことになる。
は、基準格子の移動前後において被測定体表面の３次元
形状が変化しており、さらに基準格子移動にともなう見
かけの形状変化の合成された干渉縞パターンを観測する
ことになる。
静的変位状態と比較し、計測可能な現象には制約がある
が、動的変位状態に関しても、基準格子移動前後の干渉
縞パターンデータから解析することができ、これらの処
理をディジタル画像処理技術により実現しようとするこ
とを本発明は意図しているのである。
が、動的変位状態に関しても、基準格子移動前後の干渉
縞パターンデータから解析することができ、これらの処
理をディジタル画像処理技術により実現しようとするこ
とを本発明は意図しているのである。
以下、本発明を実施例をもって説明する。
本発明の実施例を第１図により説明する。まず基準とな
る時刻ｔ１における３次元表面状態を第１次基準格子位
置２＝０の条件のもとにモアレ干渉縞画像として記録す
る。３次元表面状態を決定するための位相情報は前述し
た基準格子の移動による同一次数干渉縞シフトを利用す
る。すなわち時刻ｔ１における表面状態とほぼ同一とみ
なし得る時刻（ｔ工＋Δ１１）における表面状態を基準
格子位置２＝＋δの条件のもとに、これを時刻ｔ１にお
ける第２次モアレ干渉縞画像として記録する。
る時刻ｔ１における３次元表面状態を第１次基準格子位
置２＝０の条件のもとにモアレ干渉縞画像として記録す
る。３次元表面状態を決定するための位相情報は前述し
た基準格子の移動による同一次数干渉縞シフトを利用す
る。すなわち時刻ｔ１における表面状態とほぼ同一とみ
なし得る時刻（ｔ工＋Δ１１）における表面状態を基準
格子位置２＝＋δの条件のもとに、これを時刻ｔ１にお
ける第２次モアレ干渉縞画像として記録する。
第１図（ｂ）は（ａ）に示す３次元表面状態に関するモ
アレ干渉縞の例である。実線が時刻ｔ１、破線が（ｔｉ
＋Δｔ□）における結果を示し、それぞれ相近接する・
および０で示す位置に明るいモアレ縞が形成される。基
準格子の移動量δを選定することにより、たとえば任意
断面ｘｘ軸上において、基準格子移動前後の同一縞次数
の・と０との対応付けを簡単な比較演算により実行でき
、また同時に同−次数績の移動方向を判定することがで
きる６図の（ｃ）は基準格子移動前後の同−次数績の移
動方向を示しており、この矢印の向きを＋１に符号化で
きる１図から明らかなように、この場合には＋１から−
１に変化する０領域に凸表面の頂部が存在し、また−１
から＋１に変化するＯ領域に凹表面の頂部の存在するこ
とがわかる。
アレ干渉縞の例である。実線が時刻ｔ１、破線が（ｔｉ
＋Δｔ□）における結果を示し、それぞれ相近接する・
および０で示す位置に明るいモアレ縞が形成される。基
準格子の移動量δを選定することにより、たとえば任意
断面ｘｘ軸上において、基準格子移動前後の同一縞次数
の・と０との対応付けを簡単な比較演算により実行でき
、また同時に同−次数績の移動方向を判定することがで
きる６図の（ｃ）は基準格子移動前後の同−次数績の移
動方向を示しており、この矢印の向きを＋１に符号化で
きる１図から明らかなように、この場合には＋１から−
１に変化する０領域に凸表面の頂部が存在し、また−１
から＋１に変化するＯ領域に凹表面の頂部の存在するこ
とがわかる。
実際のモアレ干渉縞はある線幅をもっており、公知のデ
ィジタル画像処理技術を適用して２値細線化処理を行な
い、このような処理画像に対して前記の比較演算、符号
化を実行する。第２次モアレ干渉縞画像は厳密にはΔｔ
１なる時間変化にともなう表面状態の真の変化分と基準
格子移動にともなう見かけの変化分とが合成されている
が、位相判定のための補助画像として利用するので実用
上は問題ではない、各時刻１．における３次元表面状態
は第１次モアレ干渉縞画像をもとにして決定する。第２
図は時間経過とともに変化する３次元表面状態の変化を
モアレ干渉縞として記録する過程を示している０時刻ｔ
１における表面状態を初期表面状態として、時刻ｔ１お
よび（ｔｚ＋Δｔｓ）におけるモアレ干渉縞をそれぞれ
時刻ｔ１ に関する第１次および第２次画像として記録
する１時刻ｔ１における表面状態はこの２つの画像をも
とに前記と同様の処理により決定する。しかしここに求
められた時刻ｔ２の表面状態は相対３次元表面状態であ
り、前記のｔｌにおける初期表面状態との定量的関係は
定まっていない、これに関してはつぎの如き処理により
明らかにできる０時刻ｔ□および＋３の時間差（１，−
１２）を現象の時間変化に応じて適当に選定することに
より、両者のモアレ縞画像の比較から、同−次数績の移
動状況を前記と同様にして推定できる。すなわち第１図
（ｂ）において実線および破線をそれぞれ時刻ｔｕｔｔ
２に関する第１次モアレ干渉縞画像とみなした場合と等
価と考えればよい、したがって初期表面状態と時刻ｔ２
に関する表面状態との定量的関係を明らかにすることが
できる。任意時刻ｔ、に関する定ｆ３次元表面状態も順
次前記と同様の処理操作により決定することができる。
ィジタル画像処理技術を適用して２値細線化処理を行な
い、このような処理画像に対して前記の比較演算、符号
化を実行する。第２次モアレ干渉縞画像は厳密にはΔｔ
１なる時間変化にともなう表面状態の真の変化分と基準
格子移動にともなう見かけの変化分とが合成されている
が、位相判定のための補助画像として利用するので実用
上は問題ではない、各時刻１．における３次元表面状態
は第１次モアレ干渉縞画像をもとにして決定する。第２
図は時間経過とともに変化する３次元表面状態の変化を
モアレ干渉縞として記録する過程を示している０時刻ｔ
１における表面状態を初期表面状態として、時刻ｔ１お
よび（ｔｚ＋Δｔｓ）におけるモアレ干渉縞をそれぞれ
時刻ｔ１ に関する第１次および第２次画像として記録
する１時刻ｔ１における表面状態はこの２つの画像をも
とに前記と同様の処理により決定する。しかしここに求
められた時刻ｔ２の表面状態は相対３次元表面状態であ
り、前記のｔｌにおける初期表面状態との定量的関係は
定まっていない、これに関してはつぎの如き処理により
明らかにできる０時刻ｔ□および＋３の時間差（１，−
１２）を現象の時間変化に応じて適当に選定することに
より、両者のモアレ縞画像の比較から、同−次数績の移
動状況を前記と同様にして推定できる。すなわち第１図
（ｂ）において実線および破線をそれぞれ時刻ｔｕｔｔ
２に関する第１次モアレ干渉縞画像とみなした場合と等
価と考えればよい、したがって初期表面状態と時刻ｔ２
に関する表面状態との定量的関係を明らかにすることが
できる。任意時刻ｔ、に関する定ｆ３次元表面状態も順
次前記と同様の処理操作により決定することができる。
本発明によれば、ホログラフィ干渉とは計測しンジを異
にし、たとえば薄板構造の座屈進行パターンなど柔軟構
造体のミリメートルレンジあるいはそれ以上の大変位挙
動を示す動的変位パターンを定量解析することができる
。また画像処理技術の適用により、初期の３次元形状を
与えるモアレ縞を消去し、動的変化分のみを求めること
ができ、他のデータ処理との関連に対しても好適な種々
の表示あるいはデータ整理を可能にする。
にし、たとえば薄板構造の座屈進行パターンなど柔軟構
造体のミリメートルレンジあるいはそれ以上の大変位挙
動を示す動的変位パターンを定量解析することができる
。また画像処理技術の適用により、初期の３次元形状を
与えるモアレ縞を消去し、動的変化分のみを求めること
ができ、他のデータ処理との関連に対しても好適な種々
の表示あるいはデータ整理を可能にする。
第１図は本発明に基づくモアレ干渉縞の形成と位相判定
の関係を示す説明図、第２図は画像取込みの時間、基準
格子位置との関係を示す説明図。 第３図は従来の格子照射モアレ計測光学系の概略図、第
４図は格子照射法における光学系配置とモアレ干渉縞形
成位置の関係を示す説明図、第５図は基準格子移動とモ
アレ干渉縞形成位置の移動の関係を示す説明図、第６図
は基準格子移動操作に伴う同一干渉縞の移動方向と表面
状態を示す関係図、第７図は基準格子移動機構の一具体
例を示す説明である。 １・・・物体表面、１′・・・Δを時間後の物体表面、
２・・・基準格子、２′・・・２方向にδだけ移動した
基準格子、３・・・点光源、４・・・観測点、５・・・
送りねじ棒、６・・・案内棒、７・・・駆動モータ、８
・・・位置センサ。 代理人 弁理士 小川勝馬、−） 、゛、１ ＼ミリ ￥ １ 図 第２図 ａ、ｇ、 ６月、１（しｔｊＫ−二と？二Ｉし−１１−
一一一一一一−−）（−）〜−一一７、工、＾、−＾１
−っ、２−１ｌ−ｌ（−一、ア茅 ３ 図 （久ン （ｂン ″’Ｎ４図 第５図
の関係を示す説明図、第２図は画像取込みの時間、基準
格子位置との関係を示す説明図。 第３図は従来の格子照射モアレ計測光学系の概略図、第
４図は格子照射法における光学系配置とモアレ干渉縞形
成位置の関係を示す説明図、第５図は基準格子移動とモ
アレ干渉縞形成位置の移動の関係を示す説明図、第６図
は基準格子移動操作に伴う同一干渉縞の移動方向と表面
状態を示す関係図、第７図は基準格子移動機構の一具体
例を示す説明である。 １・・・物体表面、１′・・・Δを時間後の物体表面、
２・・・基準格子、２′・・・２方向にδだけ移動した
基準格子、３・・・点光源、４・・・観測点、５・・・
送りねじ棒、６・・・案内棒、７・・・駆動モータ、８
・・・位置センサ。 代理人 弁理士 小川勝馬、−） 、゛、１ ＼ミリ ￥ １ 図 第２図 ａ、ｇ、 ６月、１（しｔｊＫ−二と？二Ｉし−１１−
一一一一一一−−）（−）〜−一一７、工、＾、−＾１
−っ、２−１ｌ−ｌ（−一、ア茅 ３ 図 （久ン （ｂン ″’Ｎ４図 第５図
Claims (1)
- 被測定体の前面に一定ピッチを有する多数のスリット群
からなる基準格子を配置し、前記基準格子面に垂直な面
内でかつ垂直距離の等しい条件を満足する位置にある光
源と観測光学系とからなる格子照射モアレ法において、
基準格子をその面に対して垂直方向に移動可能に設置し
既知微動時の瞬間モアレ干渉縞を連続的に観測し画像メ
モリに記録させると共に、公知の画像処理により２値細
線化された干渉縞データ群をもとにして干渉縞の絶対次
数を決定し、各瞬時の動的変位モードを表示できるよう
にしたことを特徴とするモアレ法による動的変位パター
ン計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP899985A JPS61169702A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | モアレ法による動的変位パタ−ン計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP899985A JPS61169702A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | モアレ法による動的変位パタ−ン計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61169702A true JPS61169702A (ja) | 1986-07-31 |
Family
ID=11708378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP899985A Pending JPS61169702A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | モアレ法による動的変位パタ−ン計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61169702A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5075562A (en) * | 1990-09-20 | 1991-12-24 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for absolute Moire distance measurements using a grating printed on or attached to a surface |
| US5075560A (en) * | 1990-09-20 | 1991-12-24 | Eastman Kodak Company | Moire distance measurements using a grating printed on or attached to a surface |
| JP2016102910A (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 凸版印刷株式会社 | 表示装置 |
| CN106504250A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-03-15 | 锐捷网络股份有限公司 | 图像块标识匹配方法和远端服务器 |
-
1985
- 1985-01-23 JP JP899985A patent/JPS61169702A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5075562A (en) * | 1990-09-20 | 1991-12-24 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for absolute Moire distance measurements using a grating printed on or attached to a surface |
| US5075560A (en) * | 1990-09-20 | 1991-12-24 | Eastman Kodak Company | Moire distance measurements using a grating printed on or attached to a surface |
| JP2016102910A (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 凸版印刷株式会社 | 表示装置 |
| CN106504250A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-03-15 | 锐捷网络股份有限公司 | 图像块标识匹配方法和远端服务器 |
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