JPS6189505A - 立体形状の人物像の作製方法及び作製装置 - Google Patents
立体形状の人物像の作製方法及び作製装置Info
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- JPS6189505A JPS6189505A JP59210775A JP21077584A JPS6189505A JP S6189505 A JPS6189505 A JP S6189505A JP 59210775 A JP59210775 A JP 59210775A JP 21077584 A JP21077584 A JP 21077584A JP S6189505 A JPS6189505 A JP S6189505A
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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〕
本発明は、立体形状を有する対象物体から立体形状を成
形する方法及び装置に関する。
形する方法及び装置に関する。
従来、立体形状を有する物体から、これを同等の立体形
状を形成するために、倣い工作機械鋳型、反転型等を用
いていた。
状を形成するために、倣い工作機械鋳型、反転型等を用
いていた。
しかしながら、工作機械、鋳型等の寸法的制限により、
立体形状を成形できる対象物に制約され、複雑な形状で
凹凸の顕著な対象物体から立体形状を複製するのは困難
であるという問題点を有していた。また、対象物体が軟
質である場合に、その物体を複製するためには高度な熟
練が要求されるとともに芸術的なセンスも要求されると
いう問題点があった。
立体形状を成形できる対象物に制約され、複雑な形状で
凹凸の顕著な対象物体から立体形状を複製するのは困難
であるという問題点を有していた。また、対象物体が軟
質である場合に、その物体を複製するためには高度な熟
練が要求されるとともに芸術的なセンスも要求されると
いう問題点があった。
これらの問題点を解決するために、本出願と同−ｔＢ願
人による特願昭５９−７７２１２号及び特願昭７７−７
２１３号の立体形状成形装置が提案されており、１条の
スリット光もしくは１本のビーム光と工ＴＶカメラを用
いた光切断法による３次元計測により立体形状を形成す
る装置である。この装置では、％ ｙ’Ｊツ外光の線分
方向あるいはビーム光の走査方向と１ＴＶカメラの走査
線方向を平行にする構成により３次元計測を行なうもの
であり、複雑な形状で凹凸の顕著な対象物体からも容易
に立体形状を複製するものである。本願は先の発明をさ
らに発展させｋものであり、対象物体の６次元計測の計
測時間を短縮し、また計測精度を向上させて、複Ｑａな
形状の対象物体と同形あるいは相似形の立体形状な形成
させる方法及び装置を提供することにある。
人による特願昭５９−７７２１２号及び特願昭７７−７
２１３号の立体形状成形装置が提案されており、１条の
スリット光もしくは１本のビーム光と工ＴＶカメラを用
いた光切断法による３次元計測により立体形状を形成す
る装置である。この装置では、％ ｙ’Ｊツ外光の線分
方向あるいはビーム光の走査方向と１ＴＶカメラの走査
線方向を平行にする構成により３次元計測を行なうもの
であり、複雑な形状で凹凸の顕著な対象物体からも容易
に立体形状を複製するものである。本願は先の発明をさ
らに発展させｋものであり、対象物体の６次元計測の計
測時間を短縮し、また計測精度を向上させて、複Ｑａな
形状の対象物体と同形あるいは相似形の立体形状な形成
させる方法及び装置を提供することにある。
本発明によれば、上述の問題点を解決するために、立体
形状を有する対象物体から立体形状を作成する方法にお
いて、 前記対象物体の外周に複数のスリット光を平行に照射し
、 前記スリット光で形成されるスリット光平面に対して所
定角度で交差する走査形２次元撮像装置で照射された前
記対象物体の複数の光像を撮像し、撮像された各々のス
リット光の光像の形状から、各々の光像に対する前記対
象物体の断面形状を計測し、 前記スリット光と前記走交形２次元撮像装置とを垂直方
向にスリット光の厚み分ずつ移動させて、前記対象物体
の隣接した断面形状を順次計測し、前記対象物体の全体
の断面形状を計測した後に、計測された断面と −゛ さｔ＃≠５薄板とから、前記対象物体の各々の断面に対
応した型板を作成し、 前記型板を重ね合せることにより前記対象物体と同一も
しくは相似の立体形状を作成することを特徴とする立体
形状の形成方法とした。
形状を有する対象物体から立体形状を作成する方法にお
いて、 前記対象物体の外周に複数のスリット光を平行に照射し
、 前記スリット光で形成されるスリット光平面に対して所
定角度で交差する走査形２次元撮像装置で照射された前
記対象物体の複数の光像を撮像し、撮像された各々のス
リット光の光像の形状から、各々の光像に対する前記対
象物体の断面形状を計測し、 前記スリット光と前記走交形２次元撮像装置とを垂直方
向にスリット光の厚み分ずつ移動させて、前記対象物体
の隣接した断面形状を順次計測し、前記対象物体の全体
の断面形状を計測した後に、計測された断面と −゛ さｔ＃≠５薄板とから、前記対象物体の各々の断面に対
応した型板を作成し、 前記型板を重ね合せることにより前記対象物体と同一も
しくは相似の立体形状を作成することを特徴とする立体
形状の形成方法とした。
また、他の手段によれば、立体形状を有する対象物体か
ら立体形状を作成する装置において、前記対象物体に一
定角度の広がり角を有し、相互に平行なスリット光を複
数照射するスリット光照射装置と、 前記対象物体に照射したスリット光を撮像する２次元撮
像装置と、 前記２次元撮像装置により撮像されたスリット光像から
前記対象物体の断面形状を計測する手段と、 前記断面形状に基づいて排弓識−＝＃４ヱ＝＝″ 薄
板を、該断面形状を前記薄 板の厚さに対応させた型板を形成する手段と、前記スリ
ット光と前記２次元撮像装置とを垂直方向に移動させる
移動装置と、 を備え、対象物体の全体の製板を形成することにより、
対象物体と同一もしくは相似形の立体形状を作成するこ
とを特徴とする立体形状の形成装置とした。
ら立体形状を作成する装置において、前記対象物体に一
定角度の広がり角を有し、相互に平行なスリット光を複
数照射するスリット光照射装置と、 前記対象物体に照射したスリット光を撮像する２次元撮
像装置と、 前記２次元撮像装置により撮像されたスリット光像から
前記対象物体の断面形状を計測する手段と、 前記断面形状に基づいて排弓識−＝＃４ヱ＝＝″ 薄
板を、該断面形状を前記薄 板の厚さに対応させた型板を形成する手段と、前記スリ
ット光と前記２次元撮像装置とを垂直方向に移動させる
移動装置と、 を備え、対象物体の全体の製板を形成することにより、
対象物体と同一もしくは相似形の立体形状を作成するこ
とを特徴とする立体形状の形成装置とした。
本発明の一実施例を添付図面により説明する。
第１ａ図及び第１ｂ図は実施例の構成の一部を示す図で
、説明を容易にするために人物の顔を簡略化したモデル
１を対象物体とした。そして、モデル１に対する座標軸
を設定して、以後に説明するスリット光の照射位置及び
光像の撮像装置の位置の基準とする。座標軸はモデル１
の底面中心を原点Ｇとし、第１ａ図の立面図において原
点Ｇから水平の方向をＸ軸、原点から垂直の方向をｙ
ｍ ％第１ｂ図の正面図において、対象物体であるモデ
ル１の垂直中心線を２軸としている。
、説明を容易にするために人物の顔を簡略化したモデル
１を対象物体とした。そして、モデル１に対する座標軸
を設定して、以後に説明するスリット光の照射位置及び
光像の撮像装置の位置の基準とする。座標軸はモデル１
の底面中心を原点Ｇとし、第１ａ図の立面図において原
点Ｇから水平の方向をＸ軸、原点から垂直の方向をｙ
ｍ ％第１ｂ図の正面図において、対象物体であるモデ
ル１の垂直中心線を２軸としている。
スリット光照射装置２は、複数個の発光源（例えば１０
個のレーザ発光器）と光学系〔例えば、第６図に示す光
学レンズ（シリンドカルレンズ）あるいは凹面鏡〕とで
構成され、対象物体たるモデル１に厚み△ｈ（例えば０
．５＋ｍ）で拡がり角（θ）の複数（１０本）のスリッ
ト光２ａ１〜２ ａｘｏを照射する。スリット光２＆１
〜２ａ１ｏ、は、対象物体たるモデル１の垂直中心ｍ（
Ｚ細）に下した垂直を中心線としており、スリット光２
ａ１〜２＆ｌＯは相互に平行で、かつ等ピッチ（例えば
３０ ｍ ）で照射されるように配されている。
個のレーザ発光器）と光学系〔例えば、第６図に示す光
学レンズ（シリンドカルレンズ）あるいは凹面鏡〕とで
構成され、対象物体たるモデル１に厚み△ｈ（例えば０
．５＋ｍ）で拡がり角（θ）の複数（１０本）のスリッ
ト光２ａ１〜２ ａｘｏを照射する。スリット光２＆１
〜２ａ１ｏ、は、対象物体たるモデル１の垂直中心ｍ（
Ｚ細）に下した垂直を中心線としており、スリット光２
ａ１〜２＆ｌＯは相互に平行で、かつ等ピッチ（例えば
３０ ｍ ）で照射されるように配されている。
二次元撮像装置である工Ｔｖカメラ３はスリット向られ
ており、光軸はスリット光２ａｌ〜２ ”１０と所定の
角度をなすように配置されている。例えばスリット光２
ａ５の光面に対してはβの角度をなしている。ここで、
工Ｔｖカメラ３の有効視野角をαとし、工ＴＶカメラ３
の光学レンズの主点Ａから前記Ｚ軸に下した線分が２軸
と交点する点がＧで、Ｘ軸及びｚ軸に直交する線分がＹ
軸である。点Ｇが各座標軸の原点となることは上述のと
おりである。
ており、光軸はスリット光２ａｌ〜２ ”１０と所定の
角度をなすように配置されている。例えばスリット光２
ａ５の光面に対してはβの角度をなしている。ここで、
工Ｔｖカメラ３の有効視野角をαとし、工ＴＶカメラ３
の光学レンズの主点Ａから前記Ｚ軸に下した線分が２軸
と交点する点がＧで、Ｘ軸及びｚ軸に直交する線分がＹ
軸である。点Ｇが各座標軸の原点となることは上述のと
おりである。
スリット光照射装置２及び工Ｔ’７カメラ３は案内柱内
を摺動案内される架台４に固定され、該架台４はボール
ネジ軸５に螺合するポールナツト６に固定されている。
を摺動案内される架台４に固定され、該架台４はボール
ネジ軸５に螺合するポールナツト６に固定されている。
ボールネジ軸５にはステップモータ（図示しない）が接
続され、該ステップモータはスリット光２＆の厚さΔ五
の高さづつポールナツト６を段階的に上下に駆動する。
続され、該ステップモータはスリット光２＆の厚さΔ五
の高さづつポールナツト６を段階的に上下に駆動する。
即ち、対象物体たるモデル１に対してスリット光を段階
に照射できる。
に照射できる。
対象物体であるモデＡ／１の外周全体をスリット光２ａ
で照射し、かつ工ＴＶカメラ３で撮像するには、それぞ
れ複数台のスリット照射装置２と工ＴＶカメラ３とをモ
デルを囲んで配置すればよい。
で照射し、かつ工ＴＶカメラ３で撮像するには、それぞ
れ複数台のスリット照射装置２と工ＴＶカメラ３とをモ
デルを囲んで配置すればよい。
この場合、すべての工ＴＶカメラ３から対象物体である
モデル１の中心線であるｚ軸までの距離を等しくすると
ともに、すべての光学的倍率を等しくすると、すべての
工Ｔｖカメラ３によって撮像されたスリット光の光像を
直接比較できるため、計測結果からＮｏデータを作成す
るための演算が簡単化されるが、必らずしもこのような
条件に制約されろものではない。例えば対象物体の１断
面の形状のみを実測しておき、この断面を工ＴＶカメラ
３群で撮像したデータを前記の実測データと比較するこ
とにより、各々のカメラの計測データを校正することも
可能である。
モデル１の中心線であるｚ軸までの距離を等しくすると
ともに、すべての光学的倍率を等しくすると、すべての
工Ｔｖカメラ３によって撮像されたスリット光の光像を
直接比較できるため、計測結果からＮｏデータを作成す
るための演算が簡単化されるが、必らずしもこのような
条件に制約されろものではない。例えば対象物体の１断
面の形状のみを実測しておき、この断面を工ＴＶカメラ
３群で撮像したデータを前記の実測データと比較するこ
とにより、各々のカメラの計測データを校正することも
可能である。
次に第６図で、対象物体であるモデル１に対するスリッ
ト光２名を工ＴＶカメラ３で撮像したものを示す。第１
ａ図及び第１ｂ図に示すように、工Ｔｖカメラ３の走査
線の走査方向がＸ軸とＹ軸とて形成される平面（Ｘ−Ｚ
平面という）に平行となるよう工ＴＶカメラ３を配置し
、工ＴＶカメラ３でモデル１に照射されたスリット光２
ａの光像を撮像すると、第６図に示すように１０本の円
弧状のスリット像が得られる。第６図で点Ｐ１は第１図
及び第２図で示す点ｐ１（スリット光像に含まれる）の
像であり、点Ｐ１はモデル１０表面に照射されたスリッ
ト光の任意の一点であり、また７−Ｚは第１＆図及び第
１ｂ図におけるＸ軸及びＺ軸に符号する。なお、第６図
でＳＩ ＮＳｉ〜Ｓｒは工ＴＶ力次に、工ＴＶカメラ３
で撮像した第３図に示す像から光切断面を求めるために
点Ｐ１のＸ軸、Ｙ＠及びｚ軸に関する座標を算出する手
段を説明する。
ト光２名を工ＴＶカメラ３で撮像したものを示す。第１
ａ図及び第１ｂ図に示すように、工Ｔｖカメラ３の走査
線の走査方向がＸ軸とＹ軸とて形成される平面（Ｘ−Ｚ
平面という）に平行となるよう工ＴＶカメラ３を配置し
、工ＴＶカメラ３でモデル１に照射されたスリット光２
ａの光像を撮像すると、第６図に示すように１０本の円
弧状のスリット像が得られる。第６図で点Ｐ１は第１図
及び第２図で示す点ｐ１（スリット光像に含まれる）の
像であり、点Ｐ１はモデル１０表面に照射されたスリッ
ト光の任意の一点であり、また７−Ｚは第１＆図及び第
１ｂ図におけるＸ軸及びＺ軸に符号する。なお、第６図
でＳＩ ＮＳｉ〜Ｓｒは工ＴＶ力次に、工ＴＶカメラ３
で撮像した第３図に示す像から光切断面を求めるために
点Ｐ１のＸ軸、Ｙ＠及びｚ軸に関する座標を算出する手
段を説明する。
第６図に示すように工ＴＶカメラ３の一画面は、該カメ
ラ３の映像信号をｒ本（一般に２５０本〜５００本程度
）の走査線上を走査させることて゛形成される。走査線
は走査順序に従って左端からＳｏ。
ラ３の映像信号をｒ本（一般に２５０本〜５００本程度
）の走査線上を走査させることて゛形成される。走査線
は走査順序に従って左端からＳｏ。
Ｓ２ 、 Ｓ３〜Ｓｉ 〜Ｓｒとしている。
モデル１の光像ｙ＜ＩＴＶカメラ３で撮像することによ
り、第４図に示すようなＩＴＶカメラ３から出力信号が
得られろ。出力信号は同図に示すように、映像信号に先
だって一画面の開始信号（以下、垂直同期信号といつ）
ｖＢＬが出力され、次いで第１回目の水平走査開始信号
（以下、水平同期信号という）ＨＢＬが出力された後に
、モデル１０光像の明暗に応じた映像信号が一定時間ｔ
ａで走査線上８１に走査される。第１回目の走査がすべ
て終了すると、第２回目の水平同期信号ＨＢＬが出力さ
れて、映像信号が走査線Ｓ２上に走査される。以下、映
像信号が同様に走査線Ｓｒまでの走査が繰りかえされて
一画面が形成される。
り、第４図に示すようなＩＴＶカメラ３から出力信号が
得られろ。出力信号は同図に示すように、映像信号に先
だって一画面の開始信号（以下、垂直同期信号といつ）
ｖＢＬが出力され、次いで第１回目の水平走査開始信号
（以下、水平同期信号という）ＨＢＬが出力された後に
、モデル１０光像の明暗に応じた映像信号が一定時間ｔ
ａで走査線上８１に走査される。第１回目の走査がすべ
て終了すると、第２回目の水平同期信号ＨＢＬが出力さ
れて、映像信号が走査線Ｓ２上に走査される。以下、映
像信号が同様に走査線Ｓｒまでの走査が繰りかえされて
一画面が形成される。
第５図は、このＩＴＶカメラ３を用いて第６図で示した
光軌点ＰｉＯＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に関する座標（ｘｉ
、 ｙｉ 、 ｚｉ ）を求めるための制御回路カメラ
で撮影したスリット光２ａによるモデル１０光像の映像
信号Ｓと水平同期信号ＨＢＬと垂直同期信号■ＢＬとを
同期分離回路３１に入力し、該同期分離回路３１で映像
信号とＨ、Ｖ の各信号ＢＬ ＢＬ とン分離する。
光軌点ＰｉＯＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に関する座標（ｘｉ
、 ｙｉ 、 ｚｉ ）を求めるための制御回路カメラ
で撮影したスリット光２ａによるモデル１０光像の映像
信号Ｓと水平同期信号ＨＢＬと垂直同期信号■ＢＬとを
同期分離回路３１に入力し、該同期分離回路３１で映像
信号とＨ、Ｖ の各信号ＢＬ ＢＬ とン分離する。
２１はカウンタで、カウント入力端子（ｉｎ ）には同
期分離回路３１からの水平同期信号ＨＢＬが接続され、
またリセット入力端子（ｒｅｓｅｔ ）には垂直同期信
号■ＢＬが接続されている。カウンタ２１では、まず一
画面の走査に先だって出力される垂直同期信号■ＢＬに
よって０にリセットされ、次いで８１”−８ｒの各走査
線への走査開始の前に出力される水平同期信号ＨＢＬ
’ｒ：計数する。即ち、カウンタ２１の計数内容はＩＴ
Ｖカメラ３の出力信号が現在走査している走査線の番号
を示すことになる。
期分離回路３１からの水平同期信号ＨＢＬが接続され、
またリセット入力端子（ｒｅｓｅｔ ）には垂直同期信
号■ＢＬが接続されている。カウンタ２１では、まず一
画面の走査に先だって出力される垂直同期信号■ＢＬに
よって０にリセットされ、次いで８１”−８ｒの各走査
線への走査開始の前に出力される水平同期信号ＨＢＬ
’ｒ：計数する。即ち、カウンタ２１の計数内容はＩＴ
Ｖカメラ３の出力信号が現在走査している走査線の番号
を示すことになる。
次に発振回路２２は、１本の走査線が走査される時間ｔ
ａをｍ当分した時間間隔ａ ／ ｍ毎にパルスン連続的
に出力する回路である。この発振器２２のパルスはカウ
ンタ２３で計数され、カウンタ２３は水平同期信号ＨＢ
Ｌで０にリセットされる。
ａをｍ当分した時間間隔ａ ／ ｍ毎にパルスン連続的
に出力する回路である。この発振器２２のパルスはカウ
ンタ２３で計数され、カウンタ２３は水平同期信号ＨＢ
Ｌで０にリセットされる。
パルスは走査線に対する水平同期信号ＨＢＬが出力され
るまで、カウンタ２３で計数する。従って、工ＴＶカメ
ラ３の映像面上の走査点を算出することができる。そし
て、カウンタで計数されたパルス数はｒ−）回路２５を
経て記憶回路２７−に記憶される。
るまで、カウンタ２３で計数する。従って、工ＴＶカメ
ラ３の映像面上の走査点を算出することができる。そし
て、カウンタで計数されたパルス数はｒ−）回路２５を
経て記憶回路２７−に記憶される。
同期分離回路３１で垂直同期信号ｖＢＬ１水平同期信号
ＨＢＬが除去された工ＴＶカメラ３の映像信号は２値化
回路２８で所定の信号レベル（Ｋ＆ ） （第６図）を
基準として、明部”１・、暗部１０“の２値のディジタ
ル信号（以下、２値化信号という）に変換される。即ち
、対象物体であるモデル１の外周の明るいスリット光像
部分な°１″、その他の部分な°０“とじて表わされる
。この２値化信号は、ｒ−）回路２４．２６のｒ−ト開
閉制御端子Ｎに接続されており、２値化信号がＩＩＩの
場合のみｒ−ト回路２４．２５は閉となり、カウンタ２
１，２３の内容は記憶回路２６．２７に記憶させる。即
ち、対象物体であるモデル１０光像を撮像したときの、
走査線番号（カウンタ２１の内容）及び１本の走査線内
の位置（カウンタ２３の内容）を記憶させることができ
る。ここで、記憶回路２６の内容を△Ｙ１とし、記憶回
路２７の内容を△ｚ１とする。
ＨＢＬが除去された工ＴＶカメラ３の映像信号は２値化
回路２８で所定の信号レベル（Ｋ＆ ） （第６図）を
基準として、明部”１・、暗部１０“の２値のディジタ
ル信号（以下、２値化信号という）に変換される。即ち
、対象物体であるモデル１の外周の明るいスリット光像
部分な°１″、その他の部分な°０“とじて表わされる
。この２値化信号は、ｒ−）回路２４．２６のｒ−ト開
閉制御端子Ｎに接続されており、２値化信号がＩＩＩの
場合のみｒ−ト回路２４．２５は閉となり、カウンタ２
１，２３の内容は記憶回路２６．２７に記憶させる。即
ち、対象物体であるモデル１０光像を撮像したときの、
走査線番号（カウンタ２１の内容）及び１本の走査線内
の位置（カウンタ２３の内容）を記憶させることができ
る。ここで、記憶回路２６の内容を△Ｙ１とし、記憶回
路２７の内容を△ｚ１とする。
なお、１本の走査線について△Ｙｉ 、△ｚ１が複数（
例えばＰ＋’）得られる場合もあるが、これらは△Ｙ１
〜ΔＹｉｐ 、Δｚ１〜ΔＺｉｐ として全てを記憶
回路２６，２γに記憶する。また、１本の走査線に複数
のスリット光像の光軌点が存在する可能性もある。この
ためにマイクロコンピュータ４０からスリット光照射装
置２に対して、スリット光２ａｌ〜２ａ１０の点灯指令
を順次一つづつ与え、これと同期させて△Ｙｉ 、△ｚ
１を識別している。
例えばＰ＋’）得られる場合もあるが、これらは△Ｙ１
〜ΔＹｉｐ 、Δｚ１〜ΔＺｉｐ として全てを記憶
回路２６，２γに記憶する。また、１本の走査線に複数
のスリット光像の光軌点が存在する可能性もある。この
ためにマイクロコンピュータ４０からスリット光照射装
置２に対して、スリット光２ａｌ〜２ａ１０の点灯指令
を順次一つづつ与え、これと同期させて△Ｙｉ 、△ｚ
１を識別している。
△Ｙ１．△ｚ１が求められることにより、第１ａ図に示
すようにモデル１の点Ｐ１のＸ−Ｙ座標に関する位置（
Ｘｉ 、 Ｙｉ ）は以下のように求める。
すようにモデル１の点Ｐ１のＸ−Ｙ座標に関する位置（
Ｘｉ 、 Ｙｉ ）は以下のように求める。
即ち、第１ａ図及び第１ｂ図の点Ｐ１は線分７丁と線分
Ｚ＝ＺＬとの交点であり°、Ｘｉは次の（１）式。
Ｚ＝ＺＬとの交点であり°、Ｘｉは次の（１）式。
（２）式で求まる。
、’、Ｘ ｉ ＝＝（ＯＱ −ＺＬ）−（１）式ＯＱ
ただし、ＯＱ；点０と点Ｑ間の長さ
Ｌ；ＴＶ用カメラのレンズの中心
Ｚｒ、ｔスリット光２ａ２とＸ軸間の長さまた（１）式
におけるＯＱ、は次式から求まる。
におけるＯＱ、は次式から求まる。
ｏＱ＝ Ｌ ｔａｎ （α＋γ−一・△Ｚｉ）−（２）
式ただしα；Ｔ■用カメラの視野角 γ；ＴＶ用カメラの最下端の視野がＸ軸となす角 ｍ；サンプリング時間 次１ｃＹｉは以下の（６）式で求まる。
式ただしα；Ｔ■用カメラの視野角 γ；ＴＶ用カメラの最下端の視野がＸ軸となす角 ｍ；サンプリング時間 次１ｃＹｉは以下の（６）式で求まる。
ｙ１＝（Ｐ−ｘｔ ）ｔａｎ（−−−−△ｙｉ） −（
３）式ただしｒ；１画面の走査線総数 ｘｉ； （１）２式により得られる値 上記（１）式、２式及び（９式の演算はマイクロコンピ
ュータ４０で演算する。そして演算結果はメモリ４１に
格納する。
３）式ただしｒ；１画面の走査線総数 ｘｉ； （１）２式により得られる値 上記（１）式、２式及び（９式の演算はマイクロコンピ
ュータ４０で演算する。そして演算結果はメモリ４１に
格納する。
工ＴＶカメラ３の一画面に閃するすべての（Ｘｌ。
Ｘｌ）を演算し、演算結果を格納すると、第１ａ図で架
台４をスリット光り厚さ△五だけステップモータを駆動
させて、前述と同様の処理を行なう。
台４をスリット光り厚さ△五だけステップモータを駆動
させて、前述と同様の処理を行なう。
架台４の移動は瞬接するスリット光の間隔△ｈで行なう
。
。
上述の説明は工ＴＶカメラ３を含む計測装置１台分につ
いて示した。対象物体であるモデル１の全周について立
体的に計測する場合には、複数台の１’ｆｆカメラ３を
対象物体であるモデル１の２軸から等距離に設置し、か
つ第５図の計測処理部３０を複数設けることにより、そ
れぞれのへｌ 、△Ｚｊ−を求める。そして、各々のΔ
Ｙｉ 、△ｚ１をマイクロコンピュータ４０に入力して
各々の（ｘｌ、 ｙｌ）を演算してメモリ４１に格納す
ることモデルの全周の立体的計測ができる。このと゛き
、複数台の工Ｔｖカメラ３によって複数の画保が得られ
、隣り合う画像間で重なりが生ずるがあらかじめ１台の
工ＴＶカメラ３で撮像する範囲を設定することでデータ
（Ｘｉ 、 Ｙｉ ）の重複は避けられる。例えば、ｎ
台の工ＴＶカメラを対象物体であるモデル１の周囲に等
間隔に設置する場合、各工ＴＶカメラ３の光軸を中心に
２軸の回りに±３６０ ’／２ｍの範囲に設定すればよ
い。また、本実施例では演算処理の容易化を図るため、
すべての工’ｆｆカメラを２軸に同一高さとなるように
移動させている。
いて示した。対象物体であるモデル１の全周について立
体的に計測する場合には、複数台の１’ｆｆカメラ３を
対象物体であるモデル１の２軸から等距離に設置し、か
つ第５図の計測処理部３０を複数設けることにより、そ
れぞれのへｌ 、△Ｚｊ−を求める。そして、各々のΔ
Ｙｉ 、△ｚ１をマイクロコンピュータ４０に入力して
各々の（ｘｌ、 ｙｌ）を演算してメモリ４１に格納す
ることモデルの全周の立体的計測ができる。このと゛き
、複数台の工Ｔｖカメラ３によって複数の画保が得られ
、隣り合う画像間で重なりが生ずるがあらかじめ１台の
工ＴＶカメラ３で撮像する範囲を設定することでデータ
（Ｘｉ 、 Ｙｉ ）の重複は避けられる。例えば、ｎ
台の工ＴＶカメラを対象物体であるモデル１の周囲に等
間隔に設置する場合、各工ＴＶカメラ３の光軸を中心に
２軸の回りに±３６０ ’／２ｍの範囲に設定すればよ
い。また、本実施例では演算処理の容易化を図るため、
すべての工’ｆｆカメラを２軸に同一高さとなるように
移動させている。
次に前述の手段により得られた対象物体であるモデル１
の光軌点（ｘｌ、 ｙｌ）から立体像を複製する手段を
説明する。ここで、複数台の工ＴＶカメラ３□〜３ｎの
走査線を１３ｉ〜ｎＳｉとし、メモリ４１に格納された
走査線ｉ Ｓｉに関するスリット光２ ＆’ｉ 〜２
ａｌｏの座標を（Ｘ ｉ ２ ａ １． Ｔ Ｙ １２
ａ１）１ Ｓｉ 〜（Ｘ１２ａｌＯ、Ｙｉ２ａｘｏ）
１ Ｓｉとする。本実施例では、第６図に示すようにマ
イクロコンピュータ４０に１０台の薄板切断用Ｎｏレー
ザ切断機５０１〜５０１Ｏを接続し、該Ｎｏレーザ切断
機３２１〜３２１０ ハマイクロコンピュータ４０から
のＮｏ指令によって制御させる加ニジステムを構成して
いる。各レーザ切断機５０１〜５０．。に△ｈの厚みの
薄板をセットしたのち走査線ｉ Ｓｌに開する指令値（
Ｘｉ２＆ｌ ＊ Ｙｉ２ａｌ） Ｉ Ｓｌ 〜（Ｘ１２
ａｌ□ ＋Ｙｉ２＆ｌｏ） ＩＳｌをそれぞれに与えて
、前記の薄板の切断を開始する。次いで各レーザ切断機
５０１〜５０１ｏに（Ｘ１２ａ１ 、 Ｙｉ２ａｘ）
１Ｓ２〜（Ｘ１２ａｌ□ ５Ｙｉ２＆１０） Ｉ Ｓ２
を指令値として与えて切断し、（Ｘ１２ａｘｏ ｅ Ｙ
ｉ２ａ１ｏ ） ＩＳｒまでこれなぐり返す。
の光軌点（ｘｌ、 ｙｌ）から立体像を複製する手段を
説明する。ここで、複数台の工ＴＶカメラ３□〜３ｎの
走査線を１３ｉ〜ｎＳｉとし、メモリ４１に格納された
走査線ｉ Ｓｉに関するスリット光２ ＆’ｉ 〜２
ａｌｏの座標を（Ｘ ｉ ２ ａ １． Ｔ Ｙ １２
ａ１）１ Ｓｉ 〜（Ｘ１２ａｌＯ、Ｙｉ２ａｘｏ）
１ Ｓｉとする。本実施例では、第６図に示すようにマ
イクロコンピュータ４０に１０台の薄板切断用Ｎｏレー
ザ切断機５０１〜５０１Ｏを接続し、該Ｎｏレーザ切断
機３２１〜３２１０ ハマイクロコンピュータ４０から
のＮｏ指令によって制御させる加ニジステムを構成して
いる。各レーザ切断機５０１〜５０．。に△ｈの厚みの
薄板をセットしたのち走査線ｉ Ｓｌに開する指令値（
Ｘｉ２＆ｌ ＊ Ｙｉ２ａｌ） Ｉ Ｓｌ 〜（Ｘ１２
ａｌ□ ＋Ｙｉ２＆ｌｏ） ＩＳｌをそれぞれに与えて
、前記の薄板の切断を開始する。次いで各レーザ切断機
５０１〜５０１ｏに（Ｘ１２ａ１ 、 Ｙｉ２ａｘ）
１Ｓ２〜（Ｘ１２ａｌ□ ５Ｙｉ２＆１０） Ｉ Ｓ２
を指令値として与えて切断し、（Ｘ１２ａｘｏ ｅ Ｙ
ｉ２ａ１ｏ ） ＩＳｒまでこれなぐり返す。
ＴＶ用カメラ３１に胸するＮｏ切断が終了すると、次に
工ＴＶカメラ３２に関して同様に（Ｘ１２ａｌ 。
工ＴＶカメラ３２に関して同様に（Ｘ１２ａｌ 。
Ｙｉ２ＪＬ１ ） ２３１〜（Ｘ工２＆ｌＯｒ Ｙｉ２
ａ１ｏ ） ２Ｓｒの切断をおこない、これを工ＴＶカ
メラ３ｎまでくり返す。
ａ１ｏ ） ２Ｓｒの切断をおこない、これを工ＴＶカ
メラ３ｎまでくり返す。
これで最初の計測位置におけるスリット光平面２＆ｌ〜
２ａｌＯＩＣ関する対象物の断面形状と同一形状で△九
の厚みを有する型板がそれぞれ得られる。次いで２釜目
の計測位置に関するデータについても同様の処理をおこ
ない、これを計測回数分くり返すと、対象物体に関する
すべてＶ）断面形状に対応した前記の型板が得られる。
２ａｌＯＩＣ関する対象物の断面形状と同一形状で△九
の厚みを有する型板がそれぞれ得られる。次いで２釜目
の計測位置に関するデータについても同様の処理をおこ
ない、これを計測回数分くり返すと、対象物体に関する
すべてＶ）断面形状に対応した前記の型板が得られる。
こりようにして得られた型板を計測のｊ随に京ねて、例
えば接看剤などで固定することにより、対象物体と同形
の復製が容易に作成できる。
えば接看剤などで固定することにより、対象物体と同形
の復製が容易に作成できる。
本実施例によれば、対象物体であるモデルの２軸に対し
て、複数のスリット光を照射できる構成しているので、
スリット光源の移動を少なく、がっ、スリット光の照射
時間を短縮して、迅速な演算処理が可能となる。また、
工ＴＶカメラの走査線を垂直方向になるように配置した
ために、横方向より縦方向の分解能を少なくとも２倍以
上にとり得るので、人物などの縦方向に長い対象物体に
対する計測精度を向上させることができる。
て、複数のスリット光を照射できる構成しているので、
スリット光源の移動を少なく、がっ、スリット光の照射
時間を短縮して、迅速な演算処理が可能となる。また、
工ＴＶカメラの走査線を垂直方向になるように配置した
ために、横方向より縦方向の分解能を少なくとも２倍以
上にとり得るので、人物などの縦方向に長い対象物体に
対する計測精度を向上させることができる。
なお、実施例においては、演算処理の容易化をはかるた
め、すべてのＴＶ用カメラを２軸に関して同一高さとな
るように移動させているが必らずしもこのような条件に
制約されるものではなく、例えば工ＴＶカメラの２＠に
関する高さをエンコーダ等で計測した結果をマイクロコ
ンピュータに与えて各ＴＶ用カメラから得られるデータ
（ｘｌ。
め、すべてのＴＶ用カメラを２軸に関して同一高さとな
るように移動させているが必らずしもこのような条件に
制約されるものではなく、例えば工ＴＶカメラの２＠に
関する高さをエンコーダ等で計測した結果をマイクロコ
ンピュータに与えて各ＴＶ用カメラから得られるデータ
（ｘｌ。
ｙｌ）を２軸に胸する同一高さに整合させることもでき
る。また、データ（ｘｌ、ｙｌ）をＮ倍あるいはｌ／Ｎ
倍として、ＮＯ切断機で切断する薄板の厚さΔｈを各々
ＮΔｈ・Δｈ ／ Ｎとすれば任意の大きさに拡大ｍか
もできる。
る。また、データ（ｘｌ、ｙｌ）をＮ倍あるいはｌ／Ｎ
倍として、ＮＯ切断機で切断する薄板の厚さΔｈを各々
ＮΔｈ・Δｈ ／ Ｎとすれば任意の大きさに拡大ｍか
もできる。
本発明によれば、立体形状を有する対象物体を複数のス
リット光と工ＴＶカメラとによって、短時間かつ高精度
に立体形状の６次元計測ができ、複雑な形状を有する対
象物体と同形あるいは相似形の立体形を容易に作成でき
る。
リット光と工ＴＶカメラとによって、短時間かつ高精度
に立体形状の６次元計測ができ、複雑な形状を有する対
象物体と同形あるいは相似形の立体形を容易に作成でき
る。
第１ａ図及び第１ｂ図は、本発明の一実施例の平面及び
立面の概略図である。 第２図は、同実施例のスリット光照射装置の一部を示す
図である。 第５図は、同実施例の工Ｔ’Ｖカメラの画像を示す図で
ある。 第４図は、第６図に示す画像の走査状態を示す図である
。 第５図は、同実施例の断面形状演算のための計測処理部
を示すブロック図である。 第６図は、同実施例の薄板切断のため加ニジステムの概
略図である。 （符号の説明） １・・・対象物体（モデル） ２・・・スリット光照射装置 ２− （２＆ｌ〜２ ａｘｏ ）・・・スリット光３・
・・工Ｔ’７カメラ ４・・・架台 ５０１〜５０１ｏ・・・Ｎｏレーデ切断機Ｓ１〜Ｓｒ・
・・走査線
立面の概略図である。 第２図は、同実施例のスリット光照射装置の一部を示す
図である。 第５図は、同実施例の工Ｔ’Ｖカメラの画像を示す図で
ある。 第４図は、第６図に示す画像の走査状態を示す図である
。 第５図は、同実施例の断面形状演算のための計測処理部
を示すブロック図である。 第６図は、同実施例の薄板切断のため加ニジステムの概
略図である。 （符号の説明） １・・・対象物体（モデル） ２・・・スリット光照射装置 ２− （２＆ｌ〜２ ａｘｏ ）・・・スリット光３・
・・工Ｔ’７カメラ ４・・・架台 ５０１〜５０１ｏ・・・Ｎｏレーデ切断機Ｓ１〜Ｓｒ・
・・走査線
Claims (2)
- （１）立体形状を有する対象物体から立体形状を作成す
る方法において、 前記対象物体の外周に複数のスリット光を平行に照射し
、 前記スリット光で形成されるスリット光平面に対して所
定角度で交差する走査形２次元撮像装置で、照射された
前記対象物体の複数の光像を撮像し、 撮像された各々のスリット光の光像の形状から、各々の
光像に対する前記対象物体の断面形状を計測し、 前記スリット光と前記走査形２次元撮像装置とを垂直方
向にスリット光の厚み分ずつ移動させて、前記対象物体
の隣接した断面形状を順次計測し、前記対象物体の全体
の断面形状を計測した後に、計測された断面と 薄板とから、前記対象物体の各々の断 面に対応した型板を作成し、 前記型板を重ね合せることにより前記対象物体と同一も
しくは相似の立体形状を作成することを特徴とする立体
形状の形成方法。 - （２）立体形状を有する対象物体から立体形状を作成す
る装置において、 前記対象物体に一定角度の広がり角を有し、相互に平行
なスリット光を複数照射するスリット光照射装置と、 前記対象物体に照射したスリット光を撮像する２次元撮
像装置と、 前記２次元撮像装置により撮像されたスリット光像から
前記対象物体の断面形状を計測する段と、前記断面形状
に基づいて 薄板を、該断面形状を前記薄 板の厚さに対応させた型板を形成する手段と、前記スリ
ット光と前記２次元撮像装置とを垂直方向に移動させる
移動装置と、 を備え、対象物体の全体の型板を形成することにより、
対象物体と同一もしくは相似形の立体形状を作成するこ
とを特徴とする立体形状の形成装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59210775A JPH0654228B2 (ja) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | 立体形状の作製方法及び作製装置 |
| US06/721,451 US4752964A (en) | 1984-04-17 | 1985-04-09 | Method and apparatus for producing three-dimensional shape |
| AT85104269T ATE69400T1 (de) | 1984-04-17 | 1985-04-09 | Einrichtung zum erzeugen einer dreidimensionalen kopie eines gegenstandes. |
| DE8585104269T DE3584642D1 (de) | 1984-04-17 | 1985-04-09 | Einrichtung zum erzeugen einer dreidimensionalen kopie eines gegenstandes. |
| EP85104269A EP0163076B1 (en) | 1984-04-17 | 1985-04-09 | Apparatus for producing a three-dimensional copy of an object |
| CA000478699A CA1257682A (en) | 1984-04-17 | 1985-04-10 | Method and apparatus for producing three-dimensional shape |
| CN85102933A CN85102933B (zh) | 1984-10-08 | 1985-04-17 | 产生三维形状的方法和装置 |
| KR1019850004193A KR910000185B1 (ko) | 1984-10-08 | 1985-06-14 | 3차원적 입체형상의 형성방법과 형성장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59210775A JPH0654228B2 (ja) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | 立体形状の作製方法及び作製装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6189505A true JPS6189505A (ja) | 1986-05-07 |
| JPH0654228B2 JPH0654228B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=16594933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59210775A Expired - Lifetime JPH0654228B2 (ja) | 1984-04-17 | 1984-10-08 | 立体形状の作製方法及び作製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654228B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02223810A (ja) * | 1989-02-25 | 1990-09-06 | Yunisun:Kk | 光切断法による三次元形状測定装置 |
| WO1992008575A1 (en) * | 1990-11-08 | 1992-05-29 | Fanuc Ltd | Digitizing control device |
| US6760116B2 (en) | 2001-12-07 | 2004-07-06 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Three-dimensional shape and color detecting apparatus |
| CN116379960A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-07-04 | 天津宜科自动化股份有限公司 | 一种获取物体轮廓信息的数据处理系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2189592A (en) * | 1937-03-11 | 1940-02-06 | Perera Bamunuarchige Victor | Process of making relief maps |
| US3539410A (en) * | 1967-11-20 | 1970-11-10 | Gen Photogrammetric Services L | Relief models |
| US3884577A (en) * | 1973-01-08 | 1975-05-20 | Richard A Carpentier | Methods and apparatus for object reproduction |
| JPS54114264A (en) * | 1978-02-27 | 1979-09-06 | Nippon Steel Corp | Screw inspection method |
| JPS5726706A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | Detector for shape of body |
| JPH0216842A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-19 | Komatsu Ltd | 平衡伝送線断線検出回路 |
-
1984
- 1984-10-08 JP JP59210775A patent/JPH0654228B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2189592A (en) * | 1937-03-11 | 1940-02-06 | Perera Bamunuarchige Victor | Process of making relief maps |
| US3539410A (en) * | 1967-11-20 | 1970-11-10 | Gen Photogrammetric Services L | Relief models |
| US3884577A (en) * | 1973-01-08 | 1975-05-20 | Richard A Carpentier | Methods and apparatus for object reproduction |
| JPS54114264A (en) * | 1978-02-27 | 1979-09-06 | Nippon Steel Corp | Screw inspection method |
| JPS5726706A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | Detector for shape of body |
| JPH0216842A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-19 | Komatsu Ltd | 平衡伝送線断線検出回路 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02223810A (ja) * | 1989-02-25 | 1990-09-06 | Yunisun:Kk | 光切断法による三次元形状測定装置 |
| WO1992008575A1 (en) * | 1990-11-08 | 1992-05-29 | Fanuc Ltd | Digitizing control device |
| US5266811A (en) * | 1990-11-08 | 1993-11-30 | Fanuc Ltd. | Digitizing control equipment utilizing normal vector calculations and a position sensor |
| US6760116B2 (en) | 2001-12-07 | 2004-07-06 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Three-dimensional shape and color detecting apparatus |
| US6927862B2 (en) | 2001-12-07 | 2005-08-09 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Three-dimensional shape and color detecting apparatus |
| CN116379960A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-07-04 | 天津宜科自动化股份有限公司 | 一种获取物体轮廓信息的数据处理系统 |
| CN116379960B (zh) * | 2023-05-31 | 2023-09-15 | 天津宜科自动化股份有限公司 | 一种获取物体轮廓信息的数据处理系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0654228B2 (ja) | 1994-07-20 |
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