JPS63182504A - 立体物測定装置 - 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 本発明は非接触で対象物体の移動量または形状を測定す
る立体物測定装置に関するものである。

従来の技術 従来の重心座標演算装置は、第９図に示すように、レー
ザー発振器１によりレーザービームが照射されている対
象物体２をテレビカメラ３で撮影し、その画像情報をＡ
／Ｄコンバータ４でデジタルの画像情報に変換したのち
、この画像情報を画像メモリ６に記憶し、ＣＰＵ８によ
って画像メモリ６の画像情報を読み出しながらプログラ
ム上で重心座標の計算を行っている。

また第１ｏ図に示すように、撮像装置内に光位置検出器
（Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｖｉｃ
ｅ　：以下ＰＳＤと略記する。）を設置して重心座標を
求める装置がある。（たとえば非走査形ポジションセン
サー：３　べ啼 ｒＯＰＩｕｓ　Ｅｌ　１９８１年３月号）第１ｏ図にお
いて、ＬＥＤ駆動回路１０１により駆動されたＬＥＤ１
０２からレーザ光が物体１０３に、レンズ１０４を介し
照射され、物体１ｏ３で反射されたレーザ光はレンズ１
０５を介して、ＰＳＤ１ｏ６に入射される。ＰＳＤ１０
６はその入射位置（Ｘ、Ｙ）に応じた出力信号をアンプ
１．０７ａ〜１０７ｄに出力する。次に信号処理回路１
ｏ８ａ、１０８ｂを介してＹ座標、Ｘ座標演算回路１０
９ａ、１０９ｂに入力され、それぞれの回路で、ＰＳＤ
１０６に入射された入射位置（Ｘ、Ｙ）を求める。

発明が解決しようとする問題点 しかし、第９図のような構成では、重心座標の計算をＣ
ＰＵ８で行っているので計算に時間がかかり、また第１
０図のような構成では、光スポットの検出誤差が大きい
という問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、比較的簡易な回路構成で、重心座標の計算時間が
速く、かつ検出精度もよい演算を実現する事で、高精度
な立体物測定装置を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、Ａ／Ｄ変換された
画像情報の最大値を抽出し、その時のアドレス情報を検
出するアドレス検出手段と、最大値を中心にｍ　ｘ　ｎ
の領域の画像情報により重心座標を計算する重心座標計
算手段とを設け、上記目的を達成するものである。

作　　　用 本発明は上記構成により、レーザービームが対象物体の
どこに当っているかをすばやく、かつ精度よく計算する
ようにしたものである。

実施例 第１図は本発明の立体物測定装置の一実施例を示すブロ
ック図である。第１図において、１はレーザー発振器、
４はテレビカメラ３で撮影した対象物体２のアナログ画
像情報をデジタル情報に変換するＡ／Ｄコンノ・−タ、
６はデジタルに変換された画像情報の中で最大値のアド
レスを検出する最大値アドレス検出器、６は画像情報を
記憶する６　ベー／゛ 画像メモリ、７は画像メモリ６に記憶されている画像情
報の中から最大値アドレス検出器５て検出されたアドレ
ス情報を基に、ｔｘｔの小領域の画像情報を切り出し、
重心座標を計算する重心座標演算器、８は本装置の制御
を行うＣＰＵ、９はＣＰＵ８の命令およびデータを格納
するＣ１ＰＵメモリ、１ｏは画像メモリ６に記憶されて
いる画像情報をモニタに出力する（、ＲＴコントローラ
、１１はそのモニタである。

上記構成において、以下その動作を説明する。

まず、レーザービームに照射されている対象物体２をテ
レビカメラ３で撮影する。テレビカメラ３から出力され
るアナログの映像信号はＡ／Ｄコンバータ４によりｎビ
ットのデジタル信号に変換され、Ｍ　Ｘ　Ｎ　Ｘ　ｎビ
ットの数の記憶素子で構成されている画像メモリ６に記
憶される。第２図ａはその様子を示したものであり、図
中（Ｘｐ、Ｙｐ）はレーザービームが照射された点であ
る。第２図１）は同図ａの（Ｘｐ、　Ｙｐ）とその周辺
を拡大したもノテ、Ａ／Ｄコン・・−夕４により量子化
された各６　ページ 画素の値を表わしたものである。この図からもわかるよ
うにレーザービームの画像は複数の画素にまたがってい
る。

そしてＡ、　、／　Ｄコンバータ４によりｎビットのデ
ジタル信号に変換された画像情報は画像メモリ６に記憶
されると同時に、最大値アドレス検出器５に入力され、
画像情報を最大の時のＸおよびＹ座標を出力する。

第３図は最大値アドレス検出器６をさらに詳しく表わし
たもので、入力される画像情報とすでに入力されている
画像情報の大きさを比較するコンパレータ５１０と、新
たに入力された画像情報が大きい場合にその値を保持す
るレジスタ５２０と、その時のアドレス情報を保持する
レジスタ５３０により構成される。コンパレーク５１０
は画像情報を入力する入力端子６１１と、レジスタ５２
０の出力を入力する入力端子５１２と、入力端子６１１
と５１２の情報を比較した結果、入力端子５１１に入力
された画像情報の値が大きい時にのみ信号を出す出力端
子６１３により成る。レジメ７　ページ タ５２０は、出力を“０”にするリセット端子５２１と
、画像情報を入力する入力端子６２２と、書き込み制御
端子６２３と出力端子５２４より成る。

レジスタ５３０はアドレス情報を入力する入力端子６３
１と、書き込み制御端子６３２と、出力端子６３３より
なる。なお、最大値アドレス検出器６により検出された
アドレス情報は出力端子６３３より出力される。レジス
タ５２０の出力端子５２４とコンパレータ５１０の入力
端子６１２は接続されている。また、コンパレータ５１
０の出力端子６１３とレジスタ５２０およびレジスタ５
３０の書き込み制御端子６２３および６３２は接続され
ている。

上記構成において、最大値アドレス検出器６に画像情報
が入力される前に、レジスタ６２０の内容をリセット端
子５２１に入力されるリセット信号により０″にしてお
く。次に画像情報が１個入力端子５１１に入力されると
、この値とレジスタ５２０の出力の値がコンパレータ５
１０で比較され、入力端子５２１に入力された画像情報
が太きい場合には出力端子５１３より出力信号が出て、
この時の画像情報とアドレス情報がレジスタ５２０およ
び６３０にそれぞれ書き込まれる。このように画像情報
が入力されるたびにコンパレータ５１０で値が比較され
、レジスタ５２０および５３０の内容は順次更新される
。したがって最終的には、画像情報の最大値がレジスタ
５２０に、またレジスタ６３０には、その最大値の時の
アドレス情報がそれぞれ格納されることになる。

最大値アドレス検出器６により画像情報が最大の時のア
ドレス情報が検出されると、この値は重心座標演算器７
に引き渡され、この値を中心にその周辺のｔｘｔの小領
域の画像情報とアドレス情報により重心座標を計算する
。なお重心座標の計算は次式により行う。

」　Ｉ ９　ページ 第４図は、重心座標演算器７をさらに詳しく表わしたブ
ロック図、最大値アドレス検出器５より引き渡されたア
ドレス情報を基に、ｔｘｔの小領域のアドレス情報を得
る領域設定回路７１と、領域設定回路７１で設定された
領域の画像情報の総和を計算する画像情報総和演算回路
７２と、最大値アドレス検出器６より引き渡されたアド
レス情報と画像情報総和演算回路７２により計算された
値とにより重心座標を計算する重心座標演算回路７３よ
り成る。

この構成において、領域設定回路７１は前記第（１）式
および第（２）式の１、ｊの範囲を設定するものであり
、また画像情報総和演算回路７２は、第（１）式および
第（２）式の分母にあたる第（３）式ΣΣ０゛」　　　
　　・・・・・・（３）ｉ の計算を行うものであり、また重心座標演算回路１０　
ページ ７３は、第（１）式または第（２）式の計算を行うもの
である。

第５図は領域設定回路７１をさらに詳しく表わしたブロ
ック図で、行アドレス範囲を計算する加算器７１１およ
び減算器７１２と、それらの値を保持するレジスタ７１
３および７１４と、列アドレス範囲情報を計算する加算
器子１６および減算器７１６と、それらの値を保持する
レジスタ７１７および７１８より成る。

この構成において、行アドレス演算定数および列アドレ
ス演算定数はあらかじめｔ／２（ただし、小数点以下は
切り捨て）に設定しておく。最大値アドレス検出器６よ
り最大時アドレス情報が入力されると、この値は加算器
７１１および７１６と減算器７１２および７１６に入力
され、先に設定された行アドレス演算定数および列アド
レス演算定数とにより計算され、その後、書き込み信号
によりそれらの演算結果はレジスタ７１３．７１４゜７
１７および７１８にそれぞれ格納される。たとえば、最
大時アドレス情報をＸ　：２５６、￥＝２４０１１　ペ
ージ とし、１９Ｘ１９の領域を確保したい場合は、行アドレ
ス演算定数および列アドレス演算定数をそれぞれ９に設
定しておき演算を行うと、行アドレス範囲情報は２４７
（Ｘｍｉｎ）、２６５　（Ｘｍａｘ　）　、列アドレス
範囲情報は２３１　（Ｙｍｉｎ　）、２４９　（Ｙｍａ
ｘ　）　、１！−なりレジスタ７１３．７１４，７１７
および７１８より出力される。すなわちこの演算によっ
て得られる範囲は、第６図に示されるように斜線部分と
なる。

第７図は、画像情報総和演算回路７２をさらに詳しく表
わしたブロック図で、画像情報を加算する加算器７２１
、その計算結果を保持するレジスタ７２２より成る。

この構成において、あらかじめレジスタ７２２の内容を
リセット信号により　Ｏとしておく。その後、領域設定
回路７１により求められた行アドレス範囲情報および列
アドレス範囲情報により指定された範囲の画像情報が、
順次加算器７２１に入力され、その結果がレジスタ７２
２に累積される。すなわちここでは前記第（３）式の演
算を行うものである。なおこの結果は後に重心座標の計
算に使用される。

第８図は、重心座標演算回路７３をさらに詳しく表わし
たブロック図で、加算器子３１、レジスタ７３２、乗算
器７３３、加算器７３４、レジスタ７３６、除算器７３
６より成る。加算器７３１、レジスタ７３２および乗算
器７３３は座標の重み付は演算を行うもので、領域設定
回路７１で求められた範囲のうちの一行毎または一列毎
の合計とその時の座標値（アドレス情報）を乗算するも
のである。すなわち第（１）式および第（２）式の分子
の一部である次式の計算を行う。

Σゝ′Ｄ１」　　　　　・・・・・・（４）」 ΣＹｊＤｉｊ　　　　　・・・・・（６）加算器７３４
およびレジスタ７３６は前記した行および列の座標の重
み付けの結果を累積するもので、第（１）式および第（
２）式の分子の部分、すなわち次式の計算を行うもので
ある。

！８Ｘ□０“・・・・・・（・） ＋１ １３　ページ 除算器７３６は画像情報総和演算回路７２により求めら
れた総和情報と第（６）および第（７）式により求めら
れた値により、重心座標を計算する。

上記構成において、重心座標を計算する前にあらかじめ
、レジスタ７３２および７３６の内容をリセット信号に
より“０″としておく。次に領域設定回路７１で求めた
範囲内の一行または一列の画像情報を加算器７３１に順
次入力させ結果をレジスタ７３２に格納する。−行また
は一列の画像情報がレジスタ７３２に格納されると、そ
の後乗算器７３３によりアドレス情報きかけ算がなされ
、その結果が加算器７３４に入りレジスタ７３６に累積
される。次に次の行または列の画像情報を加算器７３１
に順次入力させ同様の演算を行う。以上の操作を繰り返
し実行することにより、行および列の座標の重み付けさ
れた結果がレジスタ７３６に累積される。領域設定回路
７１で求めた範囲の全ての画像情報を累積し終ると、こ
の結果は除算１４　ページ 器７３６に引き渡され、すでに求められている画像情報
総和演算回路７２の結果である総和情報により除算が行
われ、行および列すなわちＸおよびＹ座標の重心が求め
られる。なお除算器７３６は浮動小数点演算が可能であ
るものとする。

発明の効果 以上述べてきたように本発明によれば、最大値の時のア
ドレス検出手段と重心座標演算手段を新たに設けること
により、比較的簡易な回路構成で、レーザービームが対
象物のどこに当っているかをすばやく、かつ精度よく計
算することができ、その効果は太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における立体物測定装置のブ
ロック結線図、第２図は同装置における画像メモリのデ
ータ概念図、第３図は同装置における最大値アドレス検
出器のブロック結線図、第４図は同装置における重心座
標演算器のブロック結線図、第６図は同装置における領
域設定回路のブロック結線図、第６図は同装置における
領域設１５　ペー／゛ 定回路で設定された画像情報の範囲を示した概念図、第
７図は同装置における画像情報総和演算回路のブロック
結線図、第８図は同装置における重心座標演算回路のブ
ロック結線図、第９図は従来の立体物測定装置のブロッ
ク結線図、第１０図は他の従来の立体物測定装置のブロ
ック結線図である。 １・・・レーザー発振器、２・・・対象物体、３・・・
テレビカメラ、４・・・Ａ／Ｄコンバータ、５・・・最
大値アドレス検出器、６・・・画像メモリ、７・・・重
心座標演算器、８・・・ＣＰＵ、９・・・ＣＰＵメモリ
、１０・・・ＣＲＴコントローラ、１１・・モニタ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名画　
１　図 第　２　図 （日ジ × 第３図 Ｌ−一一一−−−−−−へ−　　　　　　　Ｊ５景天１
１了上゛レス後永石−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザー発振器より発射されるレーザービームを
   対象物体に照射し、その場面を撮影する撮影手段と、前
   記撮影手段より得られる画像信号を量子化するＡ／Ｄ変
   換器と、前記Ａ／Ｄ変換器により変換された画像情報を
   記憶する画像メモリと、前記画像情報の中から最大値を
   抽出し、その時のアドレス情報を検出するアドレス検出
   手段と、前記アドレス検出手段により抽出された最大値
   を中心にｍ×ｎの領域より重心の座標を計算する重心座
   標演算手段とを具備する立体物測定装置。
2. （２）重心座標演算手段は、画像情報の最大値を中心に
   ｍ×ｎの領域を設定する領域設定手段と、前記領域設定
   手段により設定された範囲の画像情報を累積する演算手
   段と、前記画像情報の水平および垂直方向に設けたＸＹ
   直交座標系において、前記領域設定手段により設定され
   た範囲での重心座標を計算する重心座標演算手段とを具
   備することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の立
   体物測定装置。