JPS63195506A - 物体等の形状計測方法 - Google Patents
物体等の形状計測方法Info
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- JPS63195506A JPS63195506A JP2696287A JP2696287A JPS63195506A JP S63195506 A JPS63195506 A JP S63195506A JP 2696287 A JP2696287 A JP 2696287A JP 2696287 A JP2696287 A JP 2696287A JP S63195506 A JPS63195506 A JP S63195506A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
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- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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〕
この発明は、物体等の形状、特に物体の断面積や体積を
光学的に計測する方法に関する。
光学的に計測する方法に関する。
従来、物体を光学的に非接触状態で計測する方法として
光切断三角計測法があった。この方法は、たとえば第５
図に示すように投光部ｌから照射した扇形状の光帯又は
ビーム等の帯状光により物体Ｘを切断したときに物体Ｘ
の表面と帯状光との交線に形成される光のラインを上記
投光部ｌから一定角度離れた位置に設置した検出部２に
より検出し、その検出信号を二次元情報として取り込み
、投光部１の位置、投光方向、検出部２の位置等から所
定の手続により物体Ｘの表面の形状を算出するものであ
る。そして、物体Ｘを２軸方向に移動させるか、あるい
は投光部１や検出部２を２軸方向に移動させながら叙述
の計測を行うと物体Ｘの全体像を把握することができる
。なお、投光部にはレーザ発振器やスキャナーが用いら
れ、検出部には一次元又は二次元センサやビデオカメラ
等が用いられる。また、演算部にはインタフェースやパ
ソコン等のコンピュータが用いられる。
光切断三角計測法があった。この方法は、たとえば第５
図に示すように投光部ｌから照射した扇形状の光帯又は
ビーム等の帯状光により物体Ｘを切断したときに物体Ｘ
の表面と帯状光との交線に形成される光のラインを上記
投光部ｌから一定角度離れた位置に設置した検出部２に
より検出し、その検出信号を二次元情報として取り込み
、投光部１の位置、投光方向、検出部２の位置等から所
定の手続により物体Ｘの表面の形状を算出するものであ
る。そして、物体Ｘを２軸方向に移動させるか、あるい
は投光部１や検出部２を２軸方向に移動させながら叙述
の計測を行うと物体Ｘの全体像を把握することができる
。なお、投光部にはレーザ発振器やスキャナーが用いら
れ、検出部には一次元又は二次元センサやビデオカメラ
等が用いられる。また、演算部にはインタフェースやパ
ソコン等のコンピュータが用いられる。
しかし、従来の計測方法には次の問題がある。
■計測データから物体の形状を算出するのに複雑な計算
が必要になる。
が必要になる。
計算式の例を次に示す。第５図に示すように物体Ｘを切
断する帯状光に左右の振れ角が無い場合、即ちＸ ｗ
Ｑの場合においては、 を計算してＨを求める必要がある。なお、この式は次に
より導かれる。
断する帯状光に左右の振れ角が無い場合、即ちＸ ｗ
Ｑの場合においては、 を計算してＨを求める必要がある。なお、この式は次に
より導かれる。
即ち、ビタゴラスの定理より
；、Ｈ！ ＝）ｉ ′２ ＋ ａ Ｒ
直角三角形の相似性より
Ｈ” Ａ
Ｈａ
、’、Ｈ”＝□・Ｈ−・・・・・−・−・・・・・・−
・・・・−・−■（以下、余白） ０式を０式へ代入 ｈ ａ２ｈ２ 両式にｈ２を掛けると 以上はｘｉ０の場合であり、Ｘ≠０のときには左右の振
れ角の補正が必要になる。また、斜めがら投光されると
きはさらに複雑な計算式になる。
・・・・−・−■（以下、余白） ０式を０式へ代入 ｈ ａ２ｈ２ 両式にｈ２を掛けると 以上はｘｉ０の場合であり、Ｘ≠０のときには左右の振
れ角の補正が必要になる。また、斜めがら投光されると
きはさらに複雑な計算式になる。
■屋外では強力な太陽光の影響を受け、強力な投光パワ
ーを必要とするが、レーザ等を用いて投光パワーを上げ
ると人体に危険を及ぼすのでむやみに上げることはでき
ない。
ーを必要とするが、レーザ等を用いて投光パワーを上げ
ると人体に危険を及ぼすのでむやみに上げることはでき
ない。
■計測が粗ぐなる。
即ち、第６図に説明的に示したように、物体の高さＨを
微小区画に分割した場合に、その一区画の幅ΔＨ内の微
小区画部分によって反射される光の収束角度が物体の下
方の区画はど大きくなり、分解能が悪くなる。
微小区画に分割した場合に、その一区画の幅ΔＨ内の微
小区画部分によって反射される光の収束角度が物体の下
方の区画はど大きくなり、分解能が悪くなる。
この発明は以上の問題を解決するもので、楕円反射鏡の
性質を利用することによって、複雑な計算式を必要とせ
ず、外乱光の影響を受けず、しかも測定点の差異による
分解能（精度）の変化を生じない計測方法を提供するこ
とを技術的課題とする。
性質を利用することによって、複雑な計算式を必要とせ
ず、外乱光の影響を受けず、しかも測定点の差異による
分解能（精度）の変化を生じない計測方法を提供するこ
とを技術的課題とする。
以上の課題を解決するためこの発明が講じた手段は、楕
円反射鏡の一方の焦点で分配された投射波を楕円反射鏡
で反射させて物体を走査することにより投光源と物体表
面の−゛点との間の光路長を実測し、その実測値を因子
として上記一点と楕円反射鏡の他方の焦点との間の距離
を演算し、その演算により算出された値を因子として物
体の形状を算出することである。
円反射鏡の一方の焦点で分配された投射波を楕円反射鏡
で反射させて物体を走査することにより投光源と物体表
面の−゛点との間の光路長を実測し、その実測値を因子
として上記一点と楕円反射鏡の他方の焦点との間の距離
を演算し、その演算により算出された値を因子として物
体の形状を算出することである。
次に作用を第１図及び第２図を参照して説明する。
Ａ、 Ｂは楕円反射鏡の焦点で、一方の焦点Ａに位相差
方式の光学式測距装置１から出た投射波を分配するスキ
ャナーを設けると、他方の焦点Ｂは投射波の仮想収斂点
となる。Ｃ−Ｃは物体Ｘが置かれる基準線、Ｐ、Ｐ、、
Ｐｔは楕円反射鏡での投射波の反射位置、Ｄは楕円反射
鏡の長径である。
方式の光学式測距装置１から出た投射波を分配するスキ
ャナーを設けると、他方の焦点Ｂは投射波の仮想収斂点
となる。Ｃ−Ｃは物体Ｘが置かれる基準線、Ｐ、Ｐ、、
Ｐｔは楕円反射鏡での投射波の反射位置、Ｄは楕円反射
鏡の長径である。
第１図より、
Ａ Ｐ ＋ Ｂ ＝Ａ Ｐ Ｂ ＝ Ａ Ｐ ！ Ｂ
＝ Ｄ測距装置１から光はｘＩ ＊ Ｘｒ ｘｉ
で反射するから、測距装置１の実測値をＹとすると、物
体上の点ＸのＢからの距離ｍは、 ｍ＝ａ＋Ｄ−Ｙ で表される。
＝ Ｄ測距装置１から光はｘＩ ＊ Ｘｒ ｘｉ
で反射するから、測距装置１の実測値をＹとすると、物
体上の点ＸのＢからの距離ｍは、 ｍ＝ａ＋Ｄ−Ｙ で表される。
こうして演算された距離ｍを因子として物体の断面積Ｍ
及び体積Ｗ、即ち形状を算出する場合を説明する。
及び体積Ｗ、即ち形状を算出する場合を説明する。
第２図より、
Δ３ ： ｍ ２ ・Δθ
Ｓ＝ΣΔＳ
＝Σ□ｍ２ ・Δθ
（以下、余白）
、・、断面積Ｍは、
Ｍ＝Ｓ−−ＫＧ
−−Ｋ Ｇ
体積Ｗは第３図より、
ＫＧ）
２ｔ″１
− □ ΔＩＫＧｍ
ここで、Δｌは測定物の速さと測定装置の測定タイミン
グ等により決まる。
グ等により決まる。
第４図はこの発明方法を採用した計測装置の使用状態を
示している。
示している。
同図において、１０は位相差方式の光学式測距装置、１
）はスキャナー、１２は楕円反射鏡、１３は楕円反射鏡
１２の支持構体、１４はパソコン等の演算装置である。
）はスキャナー、１２は楕円反射鏡、１３は楕円反射鏡
１２の支持構体、１４はパソコン等の演算装置である。
たとえばトラックＴに積載した貨物の体積を測定したい
ときは、測距装置ｌＯで投射した光をスキャナー１）で
分配し、楕円反射鏡１２で反射させると同時に、支持構
体１３の下でトラックＴを移動し、測距装置１ｏから貨
物の表面までの距離、即ち光路長を実測する。この光路
長は、一定周波数に変調された正弦波、矩形波、パルス
波等を測距装置１０から投光したときの信号と受光した
ときの信号を入力して投光波と受光波の位相差を検出し
、その位相差を長さに換算することにより実測される。
ときは、測距装置ｌＯで投射した光をスキャナー１）で
分配し、楕円反射鏡１２で反射させると同時に、支持構
体１３の下でトラックＴを移動し、測距装置１ｏから貨
物の表面までの距離、即ち光路長を実測する。この光路
長は、一定周波数に変調された正弦波、矩形波、パルス
波等を測距装置１０から投光したときの信号と受光した
ときの信号を入力して投光波と受光波の位相差を検出し
、その位相差を長さに換算することにより実測される。
この実測値に基づいて貨物の体積Ｗは上述した計算式に
よってコンピュータ等のデータ処理装置で算出する。こ
の場合、トラックＴを停止し、測距装置１０とスキャナ
ー１）を移動させてもよい。また、測定すべき物体は上
記貨物のほか、ベルトコンベアに積載された土砂等、種
々の物体を選択できる。
よってコンピュータ等のデータ処理装置で算出する。こ
の場合、トラックＴを停止し、測距装置１０とスキャナ
ー１）を移動させてもよい。また、測定すべき物体は上
記貨物のほか、ベルトコンベアに積載された土砂等、種
々の物体を選択できる。
以上説明したように、この発明方法は、従来より行われ
ていた光切断三角径法に比べ、物体の断面積や体積、即
ち形状を簡単な演算によって計測できるばかりでなく、
位相差方式の光学式測距装置を使用できるので、屋外の
外乱光の影響を受けに＜＜、屋外での使用社も適する。
ていた光切断三角径法に比べ、物体の断面積や体積、即
ち形状を簡単な演算によって計測できるばかりでなく、
位相差方式の光学式測距装置を使用できるので、屋外の
外乱光の影響を受けに＜＜、屋外での使用社も適する。
また、従来のように計測精度のばらつきが少なく、分解
能が向上する。
能が向上する。
第１図はこの発明方法の原理を説明するための図、第２
図は断面積を算出する場合の説明図、第３図は体積を算
出する場合の説明図、第４図はこの発明方法を実施する
ための装置を示す概略正面図、第５図及び第６図は従来
の光三角切断法の原理を説明するための図である。 １２・・・楕円反射鏡、Ａ、 Ｂ・・・焦点、Ｘ・・・
物体、Ｘ・・・物体表面の一点。
図は断面積を算出する場合の説明図、第３図は体積を算
出する場合の説明図、第４図はこの発明方法を実施する
ための装置を示す概略正面図、第５図及び第６図は従来
の光三角切断法の原理を説明するための図である。 １２・・・楕円反射鏡、Ａ、 Ｂ・・・焦点、Ｘ・・・
物体、Ｘ・・・物体表面の一点。
Claims (1)
- （１）楕円反射鏡の一方の焦点で分配された投射波を楕
円反射鏡で反射させて物体を走査することにより投光源
と物体表面の一点との間の光路長を実測し、その実測値
を因子として上記一点と楕円反射鏡の他方の焦点との間
の距離を演算し、その演算により算出された値を因子と
して物体の形状を算出することを特徴とする物体等の形
状計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2696287A JPS63195506A (ja) | 1987-02-07 | 1987-02-07 | 物体等の形状計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2696287A JPS63195506A (ja) | 1987-02-07 | 1987-02-07 | 物体等の形状計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63195506A true JPS63195506A (ja) | 1988-08-12 |
Family
ID=12207781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2696287A Pending JPS63195506A (ja) | 1987-02-07 | 1987-02-07 | 物体等の形状計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63195506A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02195202A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-01 | Oki Electric Ind Co Ltd | 土量計測方法 |
-
1987
- 1987-02-07 JP JP2696287A patent/JPS63195506A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02195202A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-01 | Oki Electric Ind Co Ltd | 土量計測方法 |
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